JP2010031919A - Screw fastening mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、締結物を被締結物に締結用棒状部材を介して螺着することができる螺着締結機構に関し、特に、締結に際して前記棒状部材の全長にわたって無用な回転トルクが可及的に作用することのない螺着締結機構に関する。 The present invention relates to a screw-fastening mechanism capable of screwing a fastened object to a fastened object via a fastening bar-like member, and in particular, unnecessary rotational torque acts as much as possible over the entire length of the bar-like member during fastening. The present invention relates to a screw fastening mechanism that does not do this.
締結物に形成された貫通穴を貫通するよう配置されるボルト(締結用棒状部材)と前記ボルトに螺着するべく被締結物側に形成されたナットとを有する螺着締結機構を介して、締結物を被締結物に適正に螺着する場合、該ボルトにその軸方向の引張力が所定値だけ作用した状態で締結することが求められる。このような螺着締結機構は、種々の分野において用いられ、具体的には、例えば、内燃機関のクランクケースにシリンダブロックとシリンダヘッドとをアッセンブリする場合や、建築や土木の分野での締結、例えば、複数のセグメント同士を締結することによってトンネル等の通路を形成する際のセグメント間の通路長手方向の締結に使用する場合、所謂ボックカルバート間をプレストレス締結する場合等に使用されている。 Through a screw fastening mechanism having a bolt (fastening rod-like member) arranged so as to pass through a through hole formed in the fastened object and a nut formed on the fastened object side to be screwed to the bolt. When the fastening object is appropriately screwed to the article to be fastened, it is required to fasten the bolt in a state where the axial tensile force acts on the bolt for a predetermined value. Such a screw fastening mechanism is used in various fields. Specifically, for example, when assembling a cylinder block and a cylinder head to a crankcase of an internal combustion engine, fastening in the field of construction or civil engineering, For example, it is used for fastening in the longitudinal direction of the passage between segments when forming a passage such as a tunnel by fastening a plurality of segments, or for pre-stress fastening between so-called box culverts.
このような螺着締結機構として、特許文献1に記載されているものがある。
しかしながら、前記締結物の締結方向の寸法が大きい場合には、前記ボルトの軸長が長くなり、かかる場合、該ボルトに所定の軸方向の引張力を作用させようとすると、軸長が長いことにより該ボルトに大きな回転方向のねじり力が作用して、該ボルトにねじり力と軸方向の引張力の複合的な応力(ねじりと引張の組合せ応力)によってボルトが変形したり、該ボルトが損傷を受けることがある。かかる場合、所望の締結力を得ることができない。
具体的には、前述したエンジンのシリンダブロックとシリンダヘッドをクランクケースに螺着するような場合に使用される長尺締結用棒状部材(ボルト)や、あるいは地下トンネル等を形成するセグメント間をその通路長手方向に締結する場合に使用される長尺締結用棒状部材では、前述した技術的課題が生じることになる。
However, when the dimension of the fastening object in the fastening direction is large, the axial length of the bolt becomes long. In such a case, if a tensile force in a predetermined axial direction is applied to the bolt, the axial length is long. Due to this, a large rotational torsional force acts on the bolt, and the bolt is deformed or damaged by the combined stress of the torsional force and the axial tensile force (combined stress of torsion and tension). May receive. In such a case, a desired fastening force cannot be obtained.
Specifically, a long fastening rod-shaped member (bolt) used when the cylinder block and the cylinder head of the engine are screwed into the crankcase, or between the segments forming the underground tunnel, etc. In the long fastening rod-shaped member used when fastening in the longitudinal direction of the passage, the above-described technical problem occurs.
かかる対応策として、ボルトの径をねじり力(回転トルク)の付加に合わせて大きくすることも考えられるが、かかる場合には、必要以上に大きな径のボルトを使用することが余儀なくされ、その結果、重量的に重くなる。また、価格的にも高価になる。 As a countermeasure, it is conceivable to increase the diameter of the bolt in accordance with the addition of torsional force (rotational torque). In such a case, it is necessary to use a bolt having a larger diameter than necessary, and as a result, , Get heavier. In addition, the price becomes expensive.
本発明はこのような状況に鑑みておこなわれたもので、必要以上に大きな径のボルト等の締結用棒状部材を使用することなく前記技術的課題を解決した螺着締結機構を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and provides a screw fastening mechanism that solves the technical problem without using a fastening rod-like member such as a bolt having a larger diameter than necessary. Objective.
本発明にかかる螺着締結機構は、締結物を被締結物に締結するべく、該締結物に締結方向に形成された貫通穴と、前記被締結物の前記貫通穴に対応する位置に形成された雌ネジあるいは雄ねじのいずれか一方の第1のねじと、先端部に前記第1のねじに螺着する雄ねじあるいは雌ネジのいずれか一方の第2のねじを有するとともに基端部に雄ねじからなる第3のねじを有し前記貫通穴を貫通するように配置される締結用棒状部材と、該棒状部材の基端部の第3のねじに螺合するナットとを備えるとともに、
前記棒状部材の基端の第3のねじの基端側に隣接して、該第3のねじに前記ナットを緊締するべく螺着する際に発生する反力を受容する反力受部を備え、
前記締結物の貫通穴を通して前記棒状部材の先端の第2のねじを前記被締結物の第1のねじに螺着するとともに、該棒状部材の基端部の第3のねじに前記締結物の反被締結物側の面に接合するよう前記ナットを螺着して、前記反力受部に対して相対的にナットを回転せしめて、該被締結物に締結物を締結するよう構成したことを特徴とする。
The screw fastening mechanism according to the present invention is formed at a position corresponding to the through hole of the fastened object and a through hole formed in the fastened direction to fasten the fastened object to the fastened object. A first screw that is either a female screw or a male screw and a second screw that is either a male screw or a female screw that is screwed to the first screw at the distal end, and a male screw at the base end. A fastening rod-shaped member that has a third screw and is disposed so as to penetrate the through-hole, and a nut that is screwed to the third screw at the base end of the rod-shaped member,
A reaction force receiving portion is provided adjacent to the proximal end side of the third screw at the proximal end of the rod-shaped member and receives a reaction force generated when the nut is screwed onto the third screw to tighten the nut. ,
The second screw at the tip of the rod-shaped member is screwed to the first screw of the fastened object through the through-hole of the fastener, and the third screw at the proximal end of the rod-shaped member is screwed on the fastener. The nut is screwed so as to be joined to the surface of the object to be fastened, and the nut is rotated relative to the reaction force receiving portion so that the fastened object is fastened to the object to be fastened. It is characterized by.
しかして、前述のように構成された本発明にかかる螺着締結機構によれば、前記締結用棒状部材の基端を回転させることによって、該締結用棒状部材先端の第2のねじを、被締結物に設けられた第1のねじに螺着・締結して後、該締結用棒状部材にその軸方向に引張力を付与し該棒状部材を介して締結物を被締結物に締結する際に、該棒状部材の基端に形成された第3のねじに前記ナットを螺着して後反力受部を工具で把持した状態で該反力受部に対して相対的にナットを回転させて緊締する。このため、前記緊締に伴って発生するねじり力は、主として棒状部材の前記ナットが螺合した部位と反力受部との極く短い距離の間でのみ作用するため、棒状部材の全長にわたる無用なねじり力が可及的に作用せず、該棒状部材にその全長にわたって必要な軸方向の引張力のみ付与することが可能となる。 Thus, according to the screw fastening mechanism according to the present invention configured as described above, by rotating the base end of the fastening rod-shaped member, the second screw at the distal end of the fastening rod-shaped member is covered. After screwing and fastening to the first screw provided on the fastener, a tensile force is applied to the fastening rod-shaped member in the axial direction, and the fastener is fastened to the fastened object via the rod-shaped member. The nut is screwed onto a third screw formed at the base end of the rod-shaped member, and the nut is rotated relative to the reaction force receiving portion while the rear reaction force receiving portion is gripped by a tool. Let me tighten. For this reason, since the torsional force generated with the tightening acts mainly only within a very short distance between the portion of the bar-shaped member where the nut is screwed and the reaction force receiving portion, uselessness over the entire length of the bar-shaped member is unnecessary. Therefore, it is possible to apply only necessary axial tensile force to the rod-like member over the entire length thereof.
従って、引張力にのみ耐え得る径の棒状部材を使用することができ、このため、締結用棒状部材を無用に太径のものを使用する必要がなくなり、重量的に大きくならず、且つ、価格的にも高価になることはない。 Therefore, it is possible to use a rod-shaped member having a diameter that can only withstand a tensile force, and therefore, it is not necessary to use a large-diameter fastening rod-shaped member unnecessarily, and it does not increase in weight and costs. It will not be expensive.
また、前記螺着締結機構において、前記第2のねじが、ねじ節鉄筋の外周面に形成されたおねじにより構成され、
前記被締結物の前記第1のねじが、前記ねじ節鉄筋のおねじを螺着することができる雌ネジにより構成され、
前記棒状部材が、前記ねじ節鉄筋と、先端に形成されたボルト頭部が摩擦圧接により前記ねじ節鉄筋の基端側に一体に溶着されるとともに基端に反力受部を備えたボルトとによって、構成されていると、セグメント等の建築あるいは土木関係の螺着締結機構として、安価に実施することができる上で好ましい構成となる。
Further, in the screw fastening mechanism, the second screw is constituted by a male screw formed on an outer peripheral surface of the screw joint reinforcing bar,
The first screw of the article to be fastened is constituted by a female screw capable of screwing the male thread of the screw joint reinforcing bar,
The rod-shaped member includes the screw joint reinforcing bar and a bolt head formed at the tip thereof integrally welded to the proximal end side of the screw joint reinforcing rod by friction welding and a bolt provided with a reaction force receiving portion at the proximal end. Therefore, it is a preferable configuration because it can be implemented at a low cost as a screw fastening mechanism for construction such as segments or civil engineering.
また、前記螺着締結機構において、前記反力受部が、円柱状部材の周面に軸方向に延びる山と谷が交互に形成された略平歯車状の形態のもので構成されていると、該略平歯車状の部分でナットの回転に起因する反力(回転トルク)を確実に受けることができ、且つ、製造においても鍛造等によって簡単に成形できる点で、好ましい構成となる。 Further, in the screw fastening mechanism, when the reaction force receiving portion is configured in a substantially spur gear shape in which peaks and troughs extending in the axial direction are alternately formed on the circumferential surface of the columnar member. The substantially spur-gear-like portion is preferable because it can reliably receive a reaction force (rotational torque) caused by rotation of the nut and can be easily formed by forging in manufacturing.
また、前記螺着締結機構において、前記反力受部が、前記棒状部材の回転中心に対して外周面を偏心させて配置した柱状部材によって構成されていると、鍛造等によって簡単に製造できる点で、好ましい構成となる。 Further, in the screw fastening mechanism, the reaction force receiving portion can be easily manufactured by forging or the like if the reaction force receiving portion is constituted by a columnar member arranged with its outer peripheral surface being eccentric with respect to the rotation center of the rod-shaped member. Thus, a preferable configuration is obtained.
また、前記螺着締結機構において、前記棒状部材と締結物との間に、該締結物に対して該棒状部材を回転不能に係止する係止手段が介装され、この係止手段によって該棒状部材が該締結物に回転方向に係止された状態で、前記ナットを前記第3のねじに螺着するよう構成されていると、該棒状部材の係止手段が配置されている部位より先端側の部位には、全く回転トルク(ねじり力)が作用することのない構成を実現できる点で、好ましい。 Further, in the screw fastening mechanism, a locking means for locking the rod-shaped member with respect to the fastened material is non-rotatably interposed between the bar-shaped member and the fastened material. When the nut is screwed onto the third screw in a state in which the rod-like member is locked to the fastener in the rotational direction, the portion where the locking means of the rod-like member is disposed This is preferable in that a configuration in which no rotational torque (torsional force) acts on the distal end portion can be realized.
また、前記螺着締結機構において、締結物を被締結物に締結するべく、該締結物に締結方向に形成された貫通穴と、前記被締結物の前記貫通穴に対応する位置に形成された雌ネジあるいは雄ねじのいずれか一方の第1のねじと、先端部に前記第1のねじに螺着する雄ねじあるいは雌ネジのいずれか一方の第2のねじを有するとともに基端部に雄ねじからなる第3のねじを有し前記貫通穴を貫通するように配置される締結用棒状部材と、該締結用棒状部材の基端部の第3のねじに螺合するナットとを備えるとともに、
前記棒状部材の基端の第3のねじの基端側に隣接して、該第3のねじに前記ナットを緊締するべく螺着する際に発生する反力を受容する反力受部を備え、
前記締結物の貫通穴を通して前記棒状部材の先端の第2のねじを前記被締結物の第1のねじに螺着するとともに、該棒状部材の基端部の第3のねじに前記締結物の反被締結物側の面に接合するよう前記ナットを螺着して、前記反力受部に対して相対的にナットを回転せしめて、該被締結物に締結物を締結するように構成し、
前記締結部を被締結物に締結するに際して、前記貫通穴に前記締結用棒状部材を貫通させ、前記反力受部を固定することなく、前記締結用棒状部材の基端を回転させることによってその先端の第2のねじを第1のねじに螺合させて、該螺合による第1の回転方向の歪みを前記締結用棒状部材に生じさせ、かかる状態において、前記反力受部を固定した状態で前記ナットを該締結用棒状部材の先端の前記第3のねじに螺合させることによって、該締結用棒状部材に引張力を付与し、かかる螺合によって前記第1の回転方向と逆の第2の回転方向の歪みを前記締結用棒状部材に生じさせて、該締結用棒状部材に作用する回転方向の残留ねじり量を少なくして締結することを特徴とする。
Further, in the screw fastening mechanism, in order to fasten the fastening object to the fastened object, the through hole formed in the fastening direction in the fastening object and the position corresponding to the through hole of the fastened object are formed. It has either a first screw of either a female screw or a male screw, a second screw of either a male screw or a female screw that is screwed to the first screw at the tip, and a male screw at the base end A fastening rod-like member that has a third screw and is disposed so as to penetrate the through-hole, and a nut that is screwed into the third screw at the proximal end of the fastening rod-like member;
A reaction force receiving portion is provided adjacent to the proximal end side of the third screw at the proximal end of the rod-shaped member and receives a reaction force generated when the nut is screwed onto the third screw to tighten the nut. ,
The second screw at the tip of the rod-shaped member is screwed to the first screw of the fastened object through the through-hole of the fastener, and the third screw at the proximal end of the rod-shaped member is screwed on the fastener. The nut is screwed so as to be joined to the surface of the object to be fastened, and the nut is rotated relative to the reaction force receiving portion so that the fastened object is fastened to the object to be fastened. ,
When the fastening portion is fastened to the article to be fastened, the fastening rod-shaped member is passed through the through hole, and the base end of the fastening rod-shaped member is rotated without fixing the reaction force receiving portion. A second screw at the front end is screwed into the first screw, and a first rotational direction distortion caused by the screwing is generated in the fastening rod-like member. In this state, the reaction force receiving portion is fixed. In this state, the nut is screwed onto the third screw at the tip of the fastening rod-like member, thereby applying a tensile force to the fastening rod-like member, and the screwing is opposite to the first rotation direction. A second rotational direction distortion is caused in the fastening rod-like member, and the fastening is performed with a reduced amount of residual twist in the rotational direction acting on the fastening rod-like member.
以下、本発明の実施形態にかかる螺着締結機構について、セグメントの締結用に使用するための螺着締結機構を例に挙げて、図面を参照しながら具体的に説明する。 Hereinafter, a screw fastening mechanism according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, taking a screw fastening mechanism used for fastening segments as an example.
図1は本発明の実施形態にかかる螺着締結機構の一部の構成を示す斜視図、図2は図1に示す構成を含む本発明にかかる螺着締結機構の全体の構成を、締結しようとする締結物と被締結物となる一対のセグメントと共に、その締結部位を長手方向に断面して示す側断面図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a part of a screw fastening mechanism according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of the screw fastening mechanism according to the present invention including the configuration shown in FIG. It is side sectional drawing which shows the fastening site | part by cut | disconnecting the fastening site | part with a pair of segments used as fastening object and to-be-fastened object to a longitudinal direction.
図2において、1は締結物であるトンネルの壁面の一部を形成する部分円筒体の形態を有する第1のセグメント、2は被締結物である締結物と実質上同じ形態のものでトンネルの壁面の一部を形成する部分円筒体の形態を有する第2のセグメント、3は先端に第2のねじを備えた締結用棒状部材、4はナット、Bは前記棒状部材3とセグメント1の間に介装され該棒状部材3を回転不能に係止する係止手段である。
In FIG. 2, 1 is a first segment having a shape of a partial cylindrical body that forms a part of a wall surface of a tunnel that is a fastening object, and 2 is substantially the same shape as a fastening object that is a fastening object. A second segment having a shape of a partial cylindrical body forming a part of the wall surface, 3 is a fastening rod-like member having a second screw at the tip, 4 is a nut, and B is between the rod-
図2あるいは図3,図4に図示するように、前記締結物である第1のセグメント1には、締結方向(図2において矢印Xで示す方向)に前記棒状部材3を貫通するための貫通穴1hを有し、この貫通穴1hは前記棒状部材3をその外周方に隙間を有して貫通させることができる穴径を有する。また、この貫通穴1hは、基端部に基端方で拡径した部分円錐状の形態のテーパ部1rを有する。
As shown in FIG. 2 or FIG. 3 and FIG. 4, the
そして、前記貫通穴1hの基端方(反被締結物方;図2の左端側)の開口端部には、前記係止手段Bの一部を構成する固定金具5Aがセグメント1と一体になるよう埋設されている。また、この固定金具5Aは、該係止手段Bの他の一部を構成する係止具5Bを回動不能に係止できるように構成されている。前記係止手段Bは、この実施形態では、前記固定金具5Aと係止具5Bと、後述するボルト3Aの頭部3h及び係合部5gの穴5cとによって形成されている。
前記固定金具5Aは、図1にその斜視図が拡大して図示され又図3に側断面図が拡大して図示されるように、前記貫通穴1h(図3,図4参照)と同芯状になった、穴断面が六角形状の貫通穴5hを有し、全体の外形状が肉厚の板状の形態を有する。
A fixing
The fixing
また、図1あるいは図3に図示される如く、前記固定金具5Aの貫通穴5hには、前記係止具5Bが回動不能に挿着される。このため、この係止具5Bは先端側に、前記貫通穴5hの穴断面形状とその外形状が合致し外形寸法が該穴断面よりやや小さい、六角状の係合部5gを有する。また、この係合部5gの内部には、六角形状の穴5c(図3参照)が軸方向に延設されている。そして、この係止具5Bの基端部には、前記貫通穴5hの穴径より大きい外形を有する鍔部5bが形成されている。
しかし、この係止手段Bは、前述した図1〜図3に図示する構成のものに限定されるものでなく、図5に図示するように、固定金具5Aの貫通穴を楕円形に構成し、係止具5Bの係合部5gの外形状を前記楕円に係合する楕円形状に形成してもよい。要するに、回転不能に係止するという機能を奏するものであればよく、例えば、ねじり中心(あるいは軸芯とも言える)に対して外周面が非円形の貫通穴5hとその貫通穴5hに係合する外形状を有する係合部5gとの組合せ等によって構成すればよい。
As shown in FIG. 1 or FIG. 3, the locking
However, the locking means B is not limited to the structure shown in FIGS. 1 to 3 described above, and the through hole of the fixing
ところで、前記棒状部材3は、図1,図3に図示するように、この実施形態では、基端部に反力受部3aを具備し先端に頭部3hを具備したボルト3A(本発明の「第3のねじ」に相当)と、その先端方(図1,図3において右方)に一体に固着された所謂「ねじ節鉄筋」からなる棒状部3Bとを具備するように構成されている。そして、前記ボルト3Aの頭部3hは前記棒状部3Bの基端と、摩擦圧接により、同芯状になるように、溶着されることによって一体の棒状部材3に構成されている。また、この棒状部材3の頭部3hは、前記係合部5gに形成されている六角形状の穴5c内に回動不能に挿着されるよう構成されている。
By the way, as shown in FIGS. 1 and 3, the rod-shaped
そして、この棒状部材3の先端には、ねじ節鉄筋3の外周のおねじにより構成される「ねじ」、即ち、本発明でいう「第2のねじ」を、具備している。
The rod-shaped
また、この実施形態では、図1あるいは図3に図示するように、前記反力受部3aは、前記ボルト3Aの外径より小径の円柱部材の外周面に軸方向に延びる山と谷が交互に形成された略平歯車(スプライン)状の形態のもので構成されている。また、この反力受部3aの先端方には、所定のねじり応力(回転トルク)が作用すると切断するように所謂「くびれ部」3c(図3参照)が形成されている。
ところで、この反力受部3aは、前記形態のものに限定されるものでなく、例えば、前記ボルト3Aの回転中心に対して外周面が非円形の、例えば偏心させた形態のものであってよい。具体的には、例えば、図5に図示するように、軸断面が楕円(あるいは小判形)の柱状の形態のもので構成されていてもよい。あるいは、図示しないが、断面が矩形状(あるいは多角形状)の柱状体によって構成することも可能である。
In this embodiment, as shown in FIG. 1 or FIG. 3, the reaction
By the way, the reaction
また、図2,図4に図示するように、前記第2のセグメント2の前記第1のセグメント1の先端面1fが締結される基端面2fには、前記貫通穴1hに対応する位置に、貫通穴2hが該貫通穴1hに対して同軸状になるように形成されている。そして、この貫通穴2hは、基端面2f方で拡径するテーパ穴になっている。
そして、この貫通穴2h内には、前記棒状部材3を構成する前記ねじ節鉄筋3の先端部が一体に螺着可能な、本発明の「第1のねじ」を構成する雌ネジを有するナット型カプラー9が、該セグメント2と一体になるよう配置されている。そして、このカプラー9の先端は、前記セグメント2に埋設されたねじ節鉄筋13の基端と螺着され、該ねじ節鉄筋13対して回転不能及び軸方向の移動不能となるようロックナット14によってロックされている。
また、前記ねじ節鉄筋13の先端(図2において右端)には、図2に図示するように、埋設されるセグメント2に対する固定を確実にし該ねじ節鉄筋13の軸方向の耐引き抜き力を向上させるためのアンカー部材15が配置されている。
また、前記カプラー9は、長手方向に通常のナットに比べて十分長い寸法、つまり、一対のねじ節鉄筋3,13を両側に螺着することができる程度に長い寸法を有する。
As shown in FIGS. 2 and 4, the
And in this through-
Further, as shown in FIG. 2, the distal end (right end in FIG. 2) of the screw joint 13 is securely fixed to the embedded
The
なお、この実施形態では、「第1のねじ」を、カプラー9の雌ネジで構成するとともに、「第2のねじ」を、前記棒状部材3のねじ節鉄筋3の外周の雄ねじで構成しているが、これに代えて、逆の構成、つまり、「第1のねじ」を雌ネジ(ナット)で、「第2のねじ」を雄ねじ(ボルト)で構成することもできる。
In this embodiment, the “first screw” is constituted by the female screw of the
しかして、図6に図示するように、前述のように構成された第2のセグメント2に前記第1のセグメント1を締結する際には、つまり、この実施形態では円筒状のトンネルの壁面の一部を構成している前記第2のセグメント2の基端面2fに、前記第1のセグメント1の先端面1fを当接した状態で、両セグメント1,2同士を締結する際には、まず、該第2のセグメント2の貫通穴2hに、第1のセグメント1の貫通穴1hが一致するように、該第1のセグメント1をセットする。
かかる状態において、前記第1のセグメント1の貫通穴1hの基端方(図2において左端方)から、前記係止金具5Aの貫通穴5hを通して、前記棒状部材3を、そのボルト3A側が基端方に位置するように挿通する。
そして、前記棒状部材3を回転させて、その先端部の雄ねじを前記第2のセグメント2に配置されているカプラー9の雌ネジに螺着する。この螺着に際しては、該棒状部材3は、貫通穴1h内を径方向に隙間を有して回転させることができるため、この棒状部材3に大きな回転トルクが作用することはない。
そして、前記第1のセングメント1の端面部に埋設されている前記係止金具5Aの貫通穴5hに、前記係止具5Bの係合部5gを挿入し、該係止具5Bの鍔部5bが係止金具5Aの貫通穴5hの周囲の端面に当接するように、該係止具5Bをセットする。かかる状態において、六角柱形状の前記ボルト3Aの頭部3hが前記係合部5gの六角形状の穴5cに挿着されて、ボルト3A、つまり、棒状部材3は、第1のセグメント1(係止金具5A)に対して、回転不能となる。
Therefore, as shown in FIG. 6, when the
In such a state, the rod-shaped
Then, the rod-shaped
And the
この状態において、前記鍔部5bの基端方から、前記棒状部材3のボルト3Aに平座金7を挿着し、しかる後に、前記ナット4を螺着する。勿論、前記平座金7に代えて、スプリングワッシャを用いてもよい。
In this state, the
かかる状態において、前記反力受部3aに工具を係合させて、ナット4の回転に起因する反力を該反力受部3aで受けることができる状態で、該ナット4を該反力受部3aに対して相対的に回転させる。なお、この実施形態では、ナット4を回転させるための反力が前記反力受部3aに作用するよう構成された油圧式のレンチ(動力工具)で回転させている。このため、かかる回転に起因して発生する反力は反力受部3aと前記係止手段Bとで全て受容されるため、かかる回転によって、前記棒状部材3のナット4が係合している部分(この実施形態の場合、正確には前記ボルト3A)より先端方の部位には一切の回転トルクは作用しない。そして、この棒状部材3には、セグメント1,2間の締結に必要な引張力のみが生ずる。なお、この引張力は、前記第1のセグメント1に対して、圧縮力として作用する。
In such a state, a tool is engaged with the reaction
また、前記反力受部3aの先端方に前記くびれ部3cが形成されていることから、前記ナット4の締付け過程において所定の値の回転トルクが作用するようになると、該くびれ部3cが回転トルクにより切断する。このため、所定値以上の大きな前記回転トルクがナット4と棒状部材3との間に作用するような状態を回避することが可能となる。
Further, since the constricted portion 3c is formed at the distal end of the reaction
また、前記くびれ部3cが切断されると、所定の回転トルクにより締結用棒状部材3が締結されたことが確認できることになる。
When the constricted portion 3c is cut, it can be confirmed that the fastening rod-
従って、本実施形態にかかる螺着締結機構によれば、前記締結用棒状部材3に無用な回転トルクを作用させることなく、締結に必要な軸方向の引張力のみを棒状部材3に付与することが可能となる。
Therefore, according to the screw fastening mechanism according to the present embodiment, only the axial tensile force necessary for fastening is applied to the rod-shaped
このため、締結用棒状部材を無用に太径のものを使用する必要がなくなり、重量的に大きくならず、且つ、価格的にも高価になることはない。 For this reason, it is not necessary to use an unnecessarily large-diameter fastening rod-shaped member, so that it does not increase in weight and is not expensive in price.
また、本発明の最もシンプルな構成の実施形態としては、図7,図8に図示するように、前記係止手段B(図1,図3,図5等参照)を設ける必要はなく、かかる場合にも、本発明の基本的な作用効果を奏することができる。なお、図7,図8に記載の実施形態については、前述した実施形態と説明が重複するため、図1〜図5に記載した実施形態と同じ構成について、同じ参照符号を付して、その説明を省略する。なお、図7,図8において、15は中央に棒状部材3を挿通させるための貫通穴15hを備えた端部金具である。
そして、この図7,図8に図示した構成を具備した螺着締結機構について、実際に本発明の効果を確認するために実験(検証)したところ、反力受部3aを具備しない形態(本発明でない形態)のものでは、棒状部材3の棒状部(ねじ節鉄筋)3Bの径が40mmで長さが1500mmでその長手方向の中央に歪みゲージを配置して、ナット4を回転させたところ以下のとおりであった。つまり、図9のグラフに図示するように、まず、回転トルクの大きさと歪みの値との相関関係を得るために、ナット4の回転トルクを100N・mで回転させると前記棒状部材3に「−650×10-6 %」の歪み(図9の「P1」の点参照)が発生し、同じく200N・mで回転させると「−1300×10-6 %」の歪み(図9の「P2」の点参照)が発生し、同じく300N・mで回転させると「−1650×10-6 %」の歪み(図9の「P3」の点参照)が発生することが判った。
Further, as an embodiment of the simplest configuration of the present invention, as shown in FIGS. 7 and 8, there is no need to provide the locking means B (see FIGS. 1, 3 and 5 etc.). Even in this case, the basic effects of the present invention can be achieved. 7 and 8 are the same as those in the embodiment described above, and therefore, the same configurations as those in the embodiment described in FIGS. Description is omitted. 7 and 8,
7 and 8 were tested (verified) in order to actually confirm the effect of the present invention, the configuration without the reaction
次に、本螺着締結機構にかかる作用効果を得るべく、反力受部3aを保持せずナット4を締付けると、第1の方向の「−350×10-6 %」の歪み(図9の「P4」の点参照)が発生し、反力受部3aとナット4とを相対的に回転させた本締めの当初において「−350×10-6 %」の歪み(図9の「P5」の点参照)が発生した。そして、「所定の回転トルク(具体的には反力受部3aがくびれ部3cで破断するトルク)」で締めたときに、逆の方向(図9において上方向:第2の方向)の歪みとして「1350×10-6 %」の歪み(図9の「P6」の点参照)が生じた。このことから、仮に、前記反力受部3aを設けない場合には、前記仮締めのとき「P4」と前記所定の回転トルクで締めたとき「P6」の差、つまり、「1700×10-6 %」だけ、前記仮締めのときの歪み(「−350×10-6 %」の歪み)から同じ方向(図9において下方向)に歪む。即ち、歪みの無い状態から「−2050×10-6 %」の歪み(図9の「P7」の点参照)が発生することが推測できる。
これに対して、本発明の如く反力受部3aを設けた場合には、前記仮締めのときの歪み(「−350×10-6 %」の歪み)から「1700×10-6 %」だけ反対方向(図9において上方向)に歪んで、その結果、歪みの無い状態からは「1350×10-6 %」(図9の「P6」参照)の歪みが生じることになる。なお、前記歪み量「P1」〜「P3」から前記「所定の回転トルク」等の回転トルクの値を知ることができる。
Next, when the
On the other hand, in the case where the reaction
そして、前記実験により、本発明にかかる反力受部を具備した螺着締結機構を採用すると、棒状部材3の歪み(残留びずみ量)が、従来の反力受部を設けないものと比べて、約40%(=1−(1350/2050))削減できることが判明した。
And if the screwing fastening mechanism provided with the reaction force receiving portion according to the present invention is adopted by the experiment, the distortion (residual splatter amount) of the rod-shaped
そして、前記反力受部に加えて、図1〜図5に図示する如く、係止手段をさらに設けると、前述のように、該係止手段より先端側の部位の棒状部材には全く歪みが発生しない優れた螺着締結機構となる。 In addition to the reaction force receiving portion, as shown in FIGS. 1 to 5, when a locking means is further provided, as described above, the rod-like member at the distal end side of the locking means is completely distorted. This is an excellent screwing and fastening mechanism that does not generate any problems.
ところで、前記実施形態では、セグメント間を締結する螺着締結機構を例に挙げて説明したが、その他の締結、例えば、エンジンのクランクケースにシリンダブロックとシリンダヘッドとを締結するような場合、あるいは建築や土木の分野での締結に使用する場合、例えば、所謂ボックカルバートの長手方向へプレストレス締結する場合、基礎のアンカーボルトを基礎完成後に設置する場合等に、本発明にかかる螺着締結機構を同様に使用することができる。 By the way, in the said embodiment, although demonstrated taking the case of the screwing fastening mechanism which fastens between segments, for example, when a cylinder block and a cylinder head are fastened to a crankcase of an engine, or When used for fastening in the field of construction or civil engineering, for example, when prestressed in the longitudinal direction of so-called Bock culverts, when installing anchor bolts after foundation completion, etc., the screw fastening mechanism according to the present invention Can be used as well.
本発明は、前述した実施形態に限定されるものでなく、当業者が自明の範囲において、適宜変更した形態で実施することができることは言うまでもない。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in a mode appropriately modified by those skilled in the art.
本発明にかかる螺着締結機構は、種々の締結物と被締結物間の締結に利用することができる。 The screw fastening mechanism according to the present invention can be used for fastening between various fastening objects and fastened objects.
1…第1のセグメント(締結物)
1h…貫通穴
2…第2のセグメント(被締結物)
3…締結用棒状部材
3A…ねじ部(第3のねじ)
3a…反力受部
3t…雄ねじ(第2のねじ)
4…ナット
9…雌ネジ(第1のねじ)を備えたカプラー
1 ... 1st segment (fastening thing)
1h ... through hole
2 ... Second segment (fastened object)
3 ... Rod-shaped member for fastening
3A ... Screw part (third screw)
3a ... Reaction force receiving part
3t ... male screw (second screw)
4 ... Nut
9 ... Coupler with female thread (first thread)
Claims (6)
前記棒状部材の基端の第3のねじの基端側に隣接して、該第3のねじに前記ナットを緊締するべく螺着する際に発生する反力を受容する反力受部を備え、
前記締結物の貫通穴を通して前記棒状部材の先端の第2のねじを前記被締結物の第1のねじに螺着するとともに、該棒状部材の基端部の第3のねじに前記締結物の反被締結物側の面に接合するよう前記ナットを螺着して、前記反力受部に対して相対的にナットを回転せしめて、該被締結物に締結物を締結するよう構成したことを特徴とする螺着締結機構。 In order to fasten the fastened object to the fastened object, either a through hole formed in the fastened direction in the fastening direction and either a female screw or a male screw formed at a position corresponding to the through hole of the fastened object The first screw has a second screw that is either a male screw or a female screw that is screwed to the first screw at the tip, and a third screw that is a male screw at the base end, and the penetration A fastening rod-shaped member disposed so as to pass through the hole, and a nut screwed into the third screw at the base end of the rod-shaped member;
A reaction force receiving portion is provided adjacent to the proximal end side of the third screw at the proximal end of the rod-shaped member and receives a reaction force generated when the nut is screwed onto the third screw to tighten the nut. ,
The second screw at the tip of the rod-shaped member is screwed to the first screw of the fastened object through the through-hole of the fastener, and the third screw at the proximal end of the rod-shaped member is screwed on the fastener. The nut is screwed so as to be joined to the surface of the object to be fastened, and the nut is rotated relative to the reaction force receiving portion so that the fastened object is fastened to the object to be fastened. The screw fastening mechanism characterized by this.
前記被締結物の前記第1のねじが、前記ねじ節鉄筋のおねじを螺着することができる雌ネジにより構成され、
前記棒状部材が、前記ねじ節鉄筋と、先端に形成されたボルト頭部が摩擦圧接により前記ねじ節鉄筋の基端側に一体に溶着されるとともに基端に反力受部を備えたボルトとによって、構成されていることを特徴とする請求項1記載の螺着締結機構。 The second screw is constituted by a male screw formed on the outer peripheral surface of the screw joint reinforcing bar,
The first screw of the article to be fastened is constituted by a female screw capable of screwing the male thread of the screw joint reinforcing bar,
The rod-shaped member includes the screw joint reinforcing bar and a bolt head formed at the tip thereof integrally welded to the proximal end side of the screw joint reinforcing rod by friction welding and a bolt provided with a reaction force receiving portion at the proximal end. The screw fastening mechanism according to claim 1, wherein:
前記棒状部材の基端の第3のねじの基端側に隣接して、該第3のねじに前記ナットを緊締するべく螺着する際に発生する反力を受容する反力受部を備え、
前記締結物の貫通穴を通して前記棒状部材の先端の第2のねじを前記被締結物の第1のねじに螺着するとともに、該棒状部材の基端部の第3のねじに前記締結物の反被締結物側の面に接合するよう前記ナットを螺着して、前記反力受部に対して相対的にナットを回転せしめて、該被締結物に締結物を締結するように構成し、
前記締結部を被締結物に締結するに際して、前記貫通穴に前記締結用棒状部材を貫通させ、前記反力受部を固定することなく、前記締結用棒状部材の基端を回転させることによってその先端の第2のねじを第1のねじに螺合させて、該螺合による第1の回転方向の歪みを前記締結用棒状部材に生じさせ、かかる状態において、前記反力受部を固定した状態で前記ナットを該締結用棒状部材の先端の前記第3のねじに螺合させることによって、該締結用棒状部材に引張力を付与し、かかる螺合によって前記第1の回転方向と逆の第2の回転方向の歪みを前記締結用棒状部材に生じさせて、該締結用棒状部材に作用する回転方向の残留ねじり量を少なくして締結することを特徴とする螺着締結機構。 In order to fasten the fastened object to the fastened object, either a through hole formed in the fastened direction in the fastening direction and either a female screw or a male screw formed at a position corresponding to the through hole of the fastened object The first screw has a second screw that is either a male screw or a female screw that is screwed to the first screw at the tip, and a third screw that is a male screw at the base end, and the penetration A fastening rod-shaped member disposed so as to pass through the hole, and a nut screwed into a third screw at the proximal end of the fastening rod-shaped member;
A reaction force receiving portion is provided adjacent to the proximal end side of the third screw at the proximal end of the rod-shaped member and receives a reaction force generated when the nut is screwed onto the third screw to tighten the nut. ,
The second screw at the tip of the rod-shaped member is screwed to the first screw of the fastened object through the through-hole of the fastener, and the third screw at the proximal end of the rod-shaped member is screwed on the fastener. The nut is screwed so as to be joined to the surface of the object to be fastened, and the nut is rotated relative to the reaction force receiving portion so that the fastened object is fastened to the object to be fastened. ,
When the fastening portion is fastened to the article to be fastened, the fastening rod-shaped member is passed through the through hole, and the base end of the fastening rod-shaped member is rotated without fixing the reaction force receiving portion. A second screw at the front end is screwed into the first screw, and a first rotational direction distortion caused by the screwing is generated in the fastening rod-like member. In this state, the reaction force receiving portion is fixed. In this state, the nut is screwed onto the third screw at the tip of the fastening rod-like member, thereby applying a tensile force to the fastening rod-like member, and the screwing is opposite to the first rotation direction. A screw fastening mechanism characterized in that a second rotational direction distortion is generated in the fastening rod-shaped member, and fastening is performed with a reduced amount of residual twist in the rotational direction acting on the fastening rod-shaped member.
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