JP2013249944A

JP2013249944A - 緩み止めナット・ボルト及び製造方法

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Publication number: JP2013249944A
Application number: JP2012127602A
Authority: JP
Inventors: Kazuho Koiso; 和穂小磯
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-04
Filing date: 2012-06-04
Publication date: 2013-12-12
Anticipated expiration: 2032-06-04
Also published as: JP5612633B2

Abstract

【課題】僅かな加工により確実に緩み止め効果を発揮する緩み止めナット・ボルト及びその製造方法を提供する。
【解決手段】縮径雌螺子部を持たないナット・ボルトにおいて、ねじ面の軸方向にねじ面間の空隙間距離以下の高さで形成された凸部あるいは波状部を、締緩作業中に対面するねじ面の軸方向にねじ面間の空隙間距離以下の高さで形成された凸部あるいは波状部が乗り上げるまたは乗り越える事を特徴とする、緩み止めナット・ボルト。自動ナットねじ立て盤のガイド部から出てくるナットに対し、ねじ面を直接、押圧または衝打することにより、軸方向に対し凸部を形成することを特徴とする、緩み止めナット製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、緩み止めナット・ボルト及び製造方法に関する。

通常のナット・ボルトは継続的な振動等、様々な原因によって徐々に緩みが生じてしま
うものであった。そのため機械類に用いられているナットは定期的に増し締めするか、あ
るいは緩み止め機能を有するナットを使用するなどしなくてはならない為、各種の緩み止
め方法が開発されてきた。主な方式の一部として、ナットを単純に二つ連続して締めるダ
ブルナット、偏心しているナットを用いる偏心テーパ二重ナット（特許文献１）、コッタ
ーピンと併用するキャッスルナット（特許文献２）、ナットに他のねじを取り付ける精密
ロックナット（特許文献３）などがある。

特開平０６−３３７０１２号公報実登３１２２９５５号公報米国特許公開００５４５４６７４Ａ１

上記のような従来の緩み止めナットの製造時には、通常のナット製造と比べ、以下三点
のデメリットが存在する。
・製造工程数
・構成部品点数
・製造コスト
さらに締結作業時においても、以下三点のデメリットが存在する。
・作業ミスや一部部品の破損等による緩み止め効果消滅
・特殊な締結方法または特殊な道具の使用による作業時間延長
・作業コスト
上記計六点の短所は、緩み止め効果とのトレードオフと考えるべきではあるのだが、緩
み止め方式を従来のものと変更する事で軽減可能となる。本発明は、緩み止めナット・ボ
ルトの製造方法、締緩作業のいずれも通常のナット・ボルトと、ほぼ同等とする手段で上
記六点のデメリットを全て解消し、且つ僅かな加工により確実に緩み止め効果を発揮する
緩み止めナット・ボルトを提供することを目的とする。

本発明の緩み止めナット・ボルトは、以下の特徴を有する。
１．雄螺子または雌螺子のねじ面に軸方向に形成された凸部あるいは波状部を、締緩作
業中に対面する雌螺子または雄螺子のねじ面に軸方向に形成された凸部あるいは波
状部が乗り上げる、または乗り越える事
を特徴とする。
２．締緩作業中、双方のねじ面が係止状態となる際に、工具を介して作業者が感知可能
である事
を特徴とする。

本発明の緩み止めナット・ボルトの製造方法は、以下のステップを有する。
１．自動ナットねじ立て盤のガイド部より出てくる、ねじ切り中またはねじ切り完了後
のナットに対し該ナットのねじ面を押圧または衝打することにより、凸部を形成す
るステップ
を有する。
２．凸部形成済みのナットを形成時の位置より移動させる事により、再度、凸部を形成
する空間を確保するステップ
を有する。

本発明のナット・ボルトを採用する事により、極めて単純な構造ながらも従来の緩み止
め製品と比較して、以下に述べるような数多くの利点が得られる。

そもそもナットは締結時の予張力によりボルトねじ面や被締結部材との間に発生する静
止摩擦によって初期位置に留まり、緩みを押し留めているにすぎないとも考えられる。
継続的な振動等によってナット・ボルト、並びに被締結物にはあらゆる方向へ力が加わ
り、各方向へわずかながら変形と復元を繰り返すことになるが、ボルト頭部付近のねじ面
と、先端部付近のねじ面とでは変形量が異なっているにもかかわらず連続した面であるた
め、密接状態となっているナットのねじ面を這うように滑合することになる。当然、反締
結方向のほうが抵抗が少ない為、前記の状態が長時間に及ぶと緩みが目視可能なまでに進
行する。つまり、振動による緩みはその原因と考えられるねじ面のわずかなずれの繰り返
しによって引き起こされるねじ面全体の静止摩擦の破れによるものであるとすれば、最初
のきっかけとなる「ねじ面の僅かなずれ」を確実に止めてしまえば、絶対に振動緩み（回
転緩み）が発生しない事になる。そして「ねじ面の僅かなずれ」は、僅かな力で止める事
が出来る。

ワイヤやピンを用いてナットを固定する方法等は、外見による心理的な面での安心感は
大きいが緩み止めという機能に於いてもコスト面に於いても、やや大仰な点は否めない。
他の緩み止め方式は摩擦係数を大きくするタイプのものが多いが、ナット・ボルト双方
に加工を施して係止させたほうが確実性が高いと思われた為、本願発明においては摩擦方
式ではなく、ねじ面に対し軸方向（垂直方向）へ凸部を設け、締結時のナット・ボルト双
方の凸部（以降、ロック部と称す）同士をねじ面で向かい合わせてロックされる方式とし
た。そのため他方式にみられるように「摩擦で緩み難い状態」ではなく「緩まない状態」
となり、信頼性が高い製品を製造できる。

前記方式におけるメリットを列挙すると、以下の通りとなる。
・製造工程については、自動ナットねじ立て盤等の通常のナットを製造する設備を使
用して加工の流れの中に一工程追加するのみで済むので、既存の製造設備を活かす
ことが出来、マスプロダクト方式の製造に向いている。これにより、従来の緩み
止め製品と比較すると、非常に廉価な製品として提供可能となる。
・外見上も通常のナット・ボルトと変わらないため、二重ナットに比べ軽量で省スペ
ースである。そのため、仮に作業現場で通常のナットやボルトの何れかが不足した
時など非常時においては、本方式のナットやボルトとの併用が出来る場合がある。
・素材の膨張率の違いに配慮されてさえいればナイロンナットやネジロック剤と比べ
て、高温となる場所での使用にも強い。
・多少の締結力低下がみられる場合においても、ロック部に関してはねじ面の他の箇
所に比べ、凸設された高さの分だけ緩みに対して強いと言える。従って、上記のよ
うな膨張係数の相違による緩みをはじめ、応力の弛緩による緩み、陥没緩みにおい
ても、一定程度までは緩み止め効果を持続し続ける。
・凸部同士がねじ面で向かい合う構造のため、必要以上の締め付けを行うとねじ面の
弾性変形量が増加し、その結果、凸部が障害となりそれ以上は締める事が難しくな
る為、副次的にオーバートルク防止効果も期待できる。故に、通常は適正締付力を
超える事は無く、ねじの降伏を原因とする緩みは発生し難くなる。
・初期緩みは、構造上発生し得ない。
・増し締め不要となり、作業コスト削減効果がある。
・ナット・ボルト以外に他の部品を必要としないため、製造・管理、締結作業時の紛
失防止の点でも有利である。
・締結作業方法も使用する工具も既存のものなので作業者は特に意識したり、新しい
手順を憶えたり、教育の手間が不要になる為、全体的な作業コスト低減が図れる。
・初期不良や、反復使用による凸部摩滅など、緩み止め機能の寿命はクリック感の有
無により容易に判別可能で、クリック感が無ければ緩み止め効果も無い、という事
であり作業者にとって状況把握し易い。
・仮にクリック感の無い中途半端な位置で締結作業を終了した場合においても、緩み
が生じる状態になった際には、現在の位置より前に設けられたロック部までねじ面
が滑動して係止または嵌合することで緩み止め効果を発揮し続けることになる。

本発明の実施形態１における緩み止めの仕組みを示した説明図である。本発明の実施形態２における緩み止め形状の例を示した説明図である。本発明の実施形態４における緩み止めナット製造方法１の説明図である。本発明の実施形態５における緩み止めナット製造方法２の説明図である。

本発明の実施形態による緩み止めナット・ボルト及び製造方法を、図を参照して以下に
説明する。実施例１では本発明の原理、実施例２では各種形状例、実施例３では本発明の
ボルト製造例、実施例４では本発明のナット製造例１、実施例５では本発明のナット製造
例２の記述となる。

以下に、実施形態１について説明する。
本発明は、ナット・ボルト双方のねじ面に対し、軸方向にわずかな凸部を形成するもの
であり、前記凸部は締結作業時に互いに接する側のねじ面に設けられている。
図１−１は、嵌合中のナット・ボルトにおける、互いのねじ面のロック部が接触する直
前の状態を表したものである。右側にある矢印は、嵌合時の各ねじ面の進行方向を示して
いる。ねじ面Ａが本実施例の締結方向である左へ移動していくと、ロック部がねじ面Ｂに
設けられたロック部と接触することになる。すると、締結作業者は接触前より強い抵抗を
感じる事になるが、そのまま力を加えると図１−２にあるようにロック部同士が互いを乗
り越える状態となり、ロック部の周囲のねじ面も変形する。前記変形により、あたかも弾
性体が組み込まれているかのように作用し、ロック部を押圧する。この際、双方のねじ面
の弾性を利用できるため、一方のねじ面の弾性変形量は掛合するのに必要な高さ（ロック
部同士のひっかかりの高さ）の１／２の距離で済むことになる。さらに継続して力を加え
ると図１−３にあるように完全にロック部を乗り越えると同時にクリック感が発生し、も
し今までとは逆に非締結方向へ移動させようとすれば強い抵抗が発生する状態となる。

最大静止摩擦力は動摩擦力よりも大きいため、これがやぶれないよう、振動によるナッ
ト・ボルトや被締結部材の微細な変形によってねじ面に生じるずれを滑止することが出来
るならば、極めて小さなロック部でも緊締状態を維持するには有効ということになる。そ
のため、図１−３のような係止状態にあるナット・ボルトでは意図的に「回す方向（軸を
中心とする回転方向）」へ力を加えない限り、静止摩擦がやぶれる事がなく緩みが発生し
ないものと考えられる。従って想定される大きさの上下左右の振動・衝撃等によって発生
する螺子の変形により、対面する凸部を乗り越えてしまう範囲以上の高さの凸部をねじ面
に持たせるだけで、理論上決して緩むことの無いナット・ボルトとなる。

ロック部は、基本的にはねじ面間の遊嵌状態となっている部分を利用する事により、無
理なく形成可能であるが前記距離を多少超える大きさのロック部となったとしても、締緩
作業がややタイトになるだけで実用上問題はない。但し、軸方向に螺子山一つ分真上また
は真下に別のロック部を形成していると、弾性変形に必要なスペースが確保出来ない為に
使用不能となる可能性が高い。例えばボルトに対して軸方向に一直線上に複数のロック部
を形成する場合は連続させずに螺子山一つ分以上の間隔を空ける事が望ましい。

図１では、凸部と他方のねじ面の間に大きく隙間が存在するよう表現されているが、前
記隙間は図の理解を容易にする為のものであり、嵌合中に凸部頂点が常に他方のねじ面に
接触した状態でもよい。

図２には、その他のロック部形状例として、三パターンを記載する。
パターンＡ（図２のＡ）は、ねじ面Ａに形成されたロック部を、ねじ面Ｂのものと比べ
て大きく広げる事で、緩み止め機能の確実性をより高めたものとなる。

パターンＢ（図２のＢ）は、ねじ面Ａに形成されたロック部中央に、小型凹窩を設ける
ことで、ねじ面Ｂの小型のロック部と嵌合するようにしたものとなる。ある程度の締付ト
ルクがあれば、振動発生時に締結方向へ滑動することはないので、本パターンのようにね
じ面の凸部をもう一方のねじ面の凸部二つで挟持するような構造にせずとも静止摩擦は破
れないが、ナットをボルトの中間位置で固定可能とする要求がある場合には本構造で実現
することが望ましい。

パターンＣ（図２のＣ）のように、ねじ面Ａに形成されたロック部を楔子型の形状にす
ることで、締結方向にしか回せず、一度締結したら反締結方向へは回らない取り外し防止
機能を有する製品を製造することができる。

上記三パターンのいずれにおいても、ねじ面Ａは形状加工が比較的自由に行えるボルト
側のものであることが望ましい。

本発明の原理によるボルトの製造方法として、最も容易に実施できるのが、転造ダイス
の転写パターンをロック部の形状に螺刻するようなものに変更するという方法である。
ロック部を複数設ける必要がある場合は、一度に纏めて加工できるボルト側ねじ面に複
数設けるようにし、通常の製造に比べて若干時間がかかり、また歩留まりが低くなると思
われるナット側ねじ面には、数箇所程度設けるに留めておく事が望ましい。

本発明の原理によるナットはＮＣ旋盤等を用いての製造も可能であり、より微細な形状
のロック部を刻設できるが、図３のように自動ナットねじ立て盤に、凸部形成加工具Ａと
加工済みナット移動用のローラー部を追加するだけでも製造できる。凸部形成加工具Ａと
は、ナット底部のねじ面に対して、押圧または衝打することによりロック部を形成するた
めの、先端が鋭頭な小型ハンマー状の器具であり、一定のタイミングで動作したり、セン
サー処理などで動作を制御可能なものとする。本実施例の凸部形成加工具Ａでは、９０度
程回転することでナットねじ面に点状や線状の凸部を設けることが出来る。自動ナットね
じ立て盤のガイド部より出てくる、ねじ切り中またはねじ切り完了後のナットに、対向方
向から凸部形成加工具Ａで前記ナットのねじ面を押圧または衝打する事によりロック部の
加工も自動化できる。

図３−１は、ホッパーから入った未だねじ部の無いナットがガイドに落下し、押棒によ
りベントシャンクタップの刃部へ押入され、刃部の終端からは、ねじ立て完了したナット
が排出され該ナットに対して凸部形成加工具Ａにより、ロック部の加工を施している状態
である。

二箇所同時に形成するには、シャンク部の直径程度の隙間を持たせた二又の凸部形成加
工具Ａを使用して、シャンク部を挟み込むように可動させるか、あるいは図３ではガイド
上部にのみ設置されている凸部成形加工具をガイド下部に、もう一台設置して協動させる
方法も考えられる。

図３−２は、凸部形成加工具Ａが移動し、加工済みナットの排出路を確保し、次ナット
が刃部へ押入され、図３−１でロック部加工済みナットがガイドから押進され、ローラー
部に乗った状態である。

図３−３は、ローラー部が、ロック部加工済みのナットを押し出す事で、凸部形成加工
具Ａにより次ナットを加工するスペースを作り出している状態である。図３には表現して
いないが、実際には、直前に加工されてタップハウジングへ向かっている加工済みナット
が存在するのでローラー部が無ければナットが数珠繋ぎになりロック部加工が出来ない。

シャンク部やタップハウジング自体が左右動するタイプの自動ナットねじ立て盤の場合
は、シャンク部がガイドから抜けたタイミングで、図３とは逆に、凸部形成加工具Ａをガ
イド側からタップハウジング側の方向へ向けて、最後にねじ立てされたナットねじ面を衝
打することによりロック部加工が出来る。

図４は、図３−１と同様に刃部の終端から排出されたねじ立て完了ナットに対し、凸部
形成加工具Ａで押圧または衝打している状態であるが、実施例４との違いは、刃部の終端
からシャンク部へと変わる部分の辺りで、適当な箇所に棒状の凸部形成加工具Ｂを具備し
ているベントシャンクタップを使用している点である。

凸部形成加工具Ｂとは、ナットを外部から押圧または衝打されることにより、ナット内
部のねじ面に対してロック部を形成するための棒状の器具であり、刃部の螺子山の幅及び
高さ未満の大きさである必要がある。さらにねじ立て完了ナットがスムーズに進めるよう
な位置に設置する事も重要である。形成のタイミングはナット外部の凸部形成加工具Ａに
依存する。但し、本実施例の場合は、ナット内部ねじ面への凸部形成加工具Ｂによるロッ
ク部加工が目的となるので、必ずしも凸部形成加工具Ａの先端が鋭頭である必要はない。

実施例４ではナット底部のねじ面にのみロック部を形成出来たが、本実施例の方法によ
り、ナット内部のねじ面の任意の位置にロック部を形成可能となる。その際、凸部形成加
工部Ａの動作タイミングによっては、ねじ面に凸状だけでなく波状のロック部を形成する
こともできる。

本発明のナット・ボルトは摩擦係数を高める従来の緩み止め方式と異なり、互いのねじ
面に凸設された僅かな大きさのロック部あるいは波状部により、クリック感を生ぜしめつ
つ双方が確実に係止され、同時に各材質の弾性により保持されるため、上下左右縦横いず
れの方向への継続的な振動に対しても雄螺子・雌螺子間にずれが発生することはなく、従
って緩みを防止するナット・ボルトとして有用である。また、本発明による緩み止めナッ
ト・ボルト製造方法は、緩み防止機能を有するナット・ボルトの製造に有用である。

１１０ねじ面Ａ
１２０ねじ面Ｂ
１３０凸部（ロック部）
２１０パターンＡ
２２０パターンＢ
２３０パターンC
３１０押棒
３２０ホッパー
３３０ガイド
３４０凸部形成加工具Ａ（ナット底部用）
３５０ベントシャンクタップ
３６０タップハウジング
３７０ナット
３８０刃部
３９０ローラー部
４１０凸部形成加工具Ｂ（ナット内部用）

以下に、実施形態１について説明する。
本発明は、ナット・ボルト双方のねじ面に対し、軸方向にわずかな凸部を形成するもの
であり、前記凸部は締結作業時に互いに接する側のねじ面に設けられている。
図１−１は、嵌合中のナット・ボルトにおける、互いのねじ面のロック部が接触する直
前の状態を表したものである。右側にある矢印は、嵌合時の各ねじ面の進行方向を示して
いる。ねじ面Ａが本実施例の締結方向である左へ移動していくと、ロック部がねじ面Ｂに
設けられたロック部と接触することになる。すると、締結作業者は接触前より強い抵抗を
感じる事になるが、そのまま力を加えると図１−２にあるようにロック部同士が互いを乗
り越える状態となり、ロック部の周囲のねじ面も変形する。前記変形により、あたかも弾
性体が組み込まれているかのように作用し、ロック部を押圧する。この際、双方のねじ面
の弾性を利用できるため、一方のねじ面の弾性変形量は掛合するのに必要な高さ（ロック
部同士のひっかかりの高さ）の１／２の距離で済ませる事も出来る。さらに継続して力を
加えると、図１−３にあるように完全にロック部を乗り越えると同時にクリック感が発生
し、もし今までとは逆に非締結方向へ移動させようとすれば強い抵抗が発生する状態とな
る。

本発明の原理によるナットはＮＣ旋盤等を用いての製造も可能であり、より微細な形状
のロック部を刻設できるが、図３のように自動ナットねじ立て盤に、凸部形成加工具Ａと
加工済みナット移動用のローラー部を追加するだけでも製造できる。凸部形成加工具Ａと
は、ナット底部のねじ面に対して、押圧または衝打することによりロック部を形成するた
めの、先端が鋭頭な器具であり、一定のタイミングで動作したり、センサー処理などで動
作を制御可能なものとする。本実施例の凸部形成加工具Ａでは、９０度程回転することで
ナットねじ面に点状や線状の凸部を設けることが出来る。自動ナットねじ立て盤のガイド
部より出てくる、ねじ切り中またはねじ切り完了後のナットに、対向方向から凸部形成加
工具Ａで前記ナットのねじ面を押圧または衝打する事によりロック部の加工も自動化でき
る。

実施例４ではナット底部のねじ面にのみロック部を形成出来たが、本実施例の方法によ
り、ナット内部のねじ面の任意の位置にロック部を形成可能となる。その際、凸部形成加
工具Ａの動作タイミングによっては、ねじ面に凸状だけでなく波状のロック部を形成する
こともできる。

本発明の緩み止めナット・ボルトは、以下の特徴を有する。
縮径雌螺子部を持たないナット・ボルトにおいて
雄螺子または雌螺子のねじ面の軸方向に対し、該螺子と対面するねじ面間の空隙間距
離以下の高さに形成された凸部あるいは波状部を、締緩作業中に対面する雌螺子また
は雄螺子のねじ面の軸方向に対し、該螺子と対面するねじ面間の空隙間距離以下の高
さに形成された凸部あるいは波状部が乗り上げる、または乗り越える事
を特徴とする。

本発明の緩み止めナット・ボルトの製造方法は、以下のステップを有する。
自動ナットねじ立て盤のガイド部より出てくる、ねじ切り中またはねじ切り完了後の
ナットに対し該ナットのねじ面を直接、押圧または衝打することにより、軸方向に対
し凸部を形成するステップ
を有する。

本発明の緩み止めナット・ボルトは、以下の特徴を有する。
縮径雌螺子部を持たず、ねじ面に設けられた凸部のうち対面時に少なくとも一方は顎
状ではないナット・ボルトにおいて
雄螺子または雌螺子のねじ面の軸方向に対し、該螺子と対面するねじ面間の空隙間距
離以下の高さに形成された凸部を、締緩作業中に対面する雌螺子または雄螺子のねじ
面の軸方向に対し、該螺子と対面するねじ面間の空隙間距離以下の高さに形成された
凸部が乗り上げる、または乗り越える事
を特徴とする。

本発明の緩み止めナット・ボルトの製造方法は、以下のステップを有する。
自動ナットねじ立て盤のガイド部より出てくる、ねじ切り中またはねじ切り完了後の
ナットに対し該ナットのねじ面を直接、押圧または衝打することにより凸部形成に際
し切削加工を要せず、軸方向に対し凸部を形成するステップ
を有する。

Claims

雄螺子または雌螺子のねじ面に軸方向に形成された凸部あるいは波状部を、締緩作業中に
対面する雌螺子または雄螺子のねじ面に軸方向に形成された凸部あるいは波状部が乗り上
げる、または乗り越える事
を特徴とする緩み止めナット・ボルト。
締緩作業中、双方のねじ面が係止状態となる際に、工具を通して作業者が感知可能であ
る事
を特徴とする請求項１に記載の緩み止めナット・ボルト。
自動ナットねじ立て盤のガイド部より出てくる、ねじ切り中またはねじ切り完了後のナ
ットに対し該ナットのねじ面を押圧または衝打することにより、凸部を形成するステップ
を有することを特徴とする緩み止めナット製造方法。
請求項３に記載の方法において凸部形成済みのナットを形成時の位置より移動させる事
により、再度、凸部を形成する空間を確保するステップ
を有することを特徴とする緩み止めナット製造方法。