JPH01220711A - 締結具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は複数の被締結部材を貫通して締結する締結具に
関するものであり、特に、締結作業の簡略化に関するも
のである。

従来の技術 複数の被締結部材を締結具を用いて締結する場合、ボル
ト、ナットを使用することが多い。ボルトを、互に合わ
された複数の被締結部材の貫通孔に一方の側から挿入し
、他方の側においてナットを螺合させ、ボルトの頭部と
ナットとによって被締結部材を挟んで締結するのである
。しかし、橋梁のボックス梁や住宅等建築用の角パイプ
を用いたコラム等のように筒状の部材同士を締結する場
合には、被締結部材の両側にそれぞれ十分な作業スペー
スがあることは少ない。

そのため、被締結部材に予め雌ねじ穴を形成しておき、
その雌ねじ穴にボルトを螺合したり、被締結部材のボル
トを挿入する側とは反対側の面に予めナットを溶接等に
より固着しておき、ボルトを螺合することが行われてい
る。また、被締結部材が大きく、作業者が中に入ること
が可能な場合には、被締結部材の中に入った作業者が外
にいる作業者とベアになって締結作業を行うこともある
。

さらに、被締結部の近傍に切欠を設け、そこから手を入
れて締結作業を行うこともある。

発明が解決しようとする課題 しかし、被締結部材に雌ねじ穴を形成する場合には、加
工に手間がかかる上、ねじの強度を確保するために被締
結部材を一定以上の厚さとすることが必要であり、重量
が大きくなることを避は得ない。締結される部分のみを
別体の厚いものとすれば、他の部分と溶接することが必
要となり、面倒である。

また、ナツトを被締結部材の内側に溶接することは容易
ではなく、多大な工数を必要とする。さらに、二人の作
業者がペアになって締結作業を行う場合、多くの人数が
必要であり、作業性が悪い他、対象とし得る被締結部材
が限られる問題がある。さらにまた、切欠を設ける場合
にも作業工数が増える問題がある。

それに対して、挿入した側からかしめることができるブ
ラインドリベットを使用すれば、ボックス梁等のように
作業スペースの少ない部材同士でも容易に締結すること
ができる。しかし、ブラインドリベットが背反している
のは、直径が８ｗｌ以下で高強度を要しないものであり
、１０ｍ以上の直径を必要とするものについては実用化
されていない、したがって、ブラインドリベットを使用
し得る対象物が限られている。

この問題は、筒状の被締結部材を締結する場合に限らず
、複数の被締結部材の合わせ方向の両側に十分な作業ス
ペースがない場合に同様に生ずる問題である。

本発明は、複数の被締結部材を締結するに当たり、それ
ら被締結部材の被締結部を合わせた一方の側のみにおい
て操作することができる締結具を提供することを課題と
して為されたものである。

課題を解決するための手段 本発明は、上記の課題を解決するために、（ａｌナツト
と、（ｂｌ軸部と、その軸部の一端部に設けられ、軸部
より大径の頭部と、軸部の他端部に設けられた工具係合
部と、その工具係合部に隣接して軸部に設けられ、ナツ
トと螺合される雄ねじ部とを有するボルトと、（Ｃ１外
径がボルトの頭部の直径とほぼ同じであり、ボルトの軸
部に軸方向に摺動可能に嵌合し得るスリーブと、（ｄ）
筒状を成し、スリーブとボルトの頭部との間においてボ
ルトの軸部に軸方向に摺動可能に嵌合し得るとともに、
頭部側の部分の外径がボルトの頭部の直径とほぼ同じで
あり、かつ、その内径および外径が、上記頭部側の部分
においてスリーブ側の部分より大きくされ、それら両部
の間に段付部が設けられた座屈筒とを含むように構成さ
れる。

なお、ボルトの頭部の直径はスリーブの外径および座屈
筒のボルト頭部側の外径と同じであるか、それより大き
いことが望ましいが、僅かであれば小さくてもよく、［
外径がボルトの頭部の直径とほぼ同じＪとは、それらの
態様をすべて含む意味である。

作用 本発明に係る締結具により複数の被締結部材を締結する
場合には、ボルトに座屈筒およびスリーブを嵌合し、被
締結部材に形成された貫通孔にボルトを頭部側から挿入
する。このようにボルトがその頭部側から貫通孔に挿入
されることにより、工具係合部および雄ねじ部の工具係
合部側の部分が貫通孔の一方の開口の外側に位置し、ボ
ルトの頭部および座屈筒の一部が貫通孔の他方の開口か
ら突出した状態となる。そして、スリーブの軸方向の移
動を阻止した状態でボルトの軸部をその頭部が被締結部
材に接近する向きに移動させれば、スリーブ、座屈筒に
軸方向の圧縮力が加えられる。

上記移動は、ボルトの雄ねじ部の所定位置に予め螺合さ
せておいたナツトを、ボルトの回転を工具係合部に係合
させた工具により阻止した状態で、回転させることによ
って生じさせることも可能であるが、後に実施例につい
て説明するように専用の工具を用いて生じさせることが
望ましい。いずれにしても、座屈筒はその中間部に段付
部が設けられているため、圧縮力が一定の大きさに達し
たとき中間部の直径が増大する形状に座屈させられ、貫
通孔の開口周縁部に係合する係合部が形成される。複数
の被締結部材は、この係合部と予め雄ねじ部に螺合され
ていたナットあるいは係合部の形成後に雄ねじ部に螺合
されたナットとによって挟まれることにより、従来のボ
ルトおよびナツトの使用による締結と同様に締結される
こととなる。

発明の効果 このように本発明の締結具によれば、被締結部材の一方
の側のみにおける操作により被締結部材を締結すること
ができる。したがって、被締結部材が筒状のコラムであ
るなど作業スペースが少ない場合にも、前述のように作
業工数や手間の増大。

締結対象物の制限等の問題が生ずることがなく、被締結
部材の製作が容易となり、生産性を向上させることがで
き、コストを低減させ得るとともに、締結時の作業性を
向上させ得る効果が得られる。

また、大きい軸径が必要であってブラインドリベットを
使用できない場合に有効に使用することができる。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第４図には、本発明の一実施例である締結具１０により
締結された被締結部材たるコラム柱１２とコラム梁１４
とが示されている。コラム柱１２は断面形状が四角形を
成し、その−っの側壁１６にコラム梁１４が固定される
。コラム’１１４もまた断面形が四角形状を成し、その
長手方向の一端部に固定の端板１８において複数の締結
具１ｏにより側壁１６に固定される。コラム梁１４はコ
ラム柱１２に直角に固定されるのである。

締結具１０を第１図ないし第３図に基づいて説明する。

この締結具ＩＯは、ボルト２２．筒状部材２４およびナ
ツト２６を備えている。ボルト２２は、コラム柱１２と
コラム梁１４との間に十分な摩擦力が作用する状態で両
者を締結するに十分な高張力に耐える高力ボルトである
。このボルト２２は断面形状が円形の軸部２８を有して
おり、軸部２８の一端部には軸部２８より大径の頭部３
０が設けられている。軸部２８の他端部には、軸部２８
より小径の工具係合部３４が設けられており、工具係合
部３４の外周面には軸方向に延びる１２本の溝３６が形
成されている。また、工具係合部３４と軸部２８との間
には、工具係合部より小径のネック部３８が形成されて
おり、さらに、軸部２８の工具係合部３４に隣接する部
分は雄ねじ部４０とされている。

筒状部材２４は５２０Ｃ等の鉄系材料によって作られて
おり、外径がボルト２２の頭部３０の直径と同じとされ
ている。筒状部材２４の一端部はボルト２２の軸部２８
に軸方向に摺動可能に嵌合されるスリーブ４４とされ、
他端部は外径がスリーブ４４の外径と同じでボルト２２
の頭部３０の直径と同じであるが、内径がスリーブ４４
の内径より大きく、スリーブ４４より薄肉で座屈強度の
小さい薄肉部４６とされている。この薄肉部４６の厚さ
ｔ　（第５図参照）は薄肉部４６の内径りの１０〜２０
分の１が好適であり、薄肉部４６の長さ（軸方向の寸法
）ｌは厚さｔの３〜７倍が好適である。また、筒状部材
２４のスリーブ４４に隣接する部分は、内径がスリーブ
４４の内径と同じであるが、外径がスリーブ４４の内径
より小さい小径部４８とされている。この小径部４８の
厚さｔ′は薄肉部４６の厚さｔより大きく、長さｌ゛は
厚さｔ′の３〜７倍とすることが望ましい、小径部４８
と薄肉部４６との間の部分は段付部５０とされており、
これら薄肉部４６．小径部４８゜段付部５０が座屈筒５
１を構成している。本実施例においては、座屈筒５１と
スリーブ４４とが一体的に設けられているのである。な
お、薄肉部４６の長さｌは、厚さｔとの間に上記の関係
を有するとともに、後述するように薄肉部４６が座屈さ
せられたとき、締結具１０を挿入すべく側壁１６゜１８
に形成された貫通孔５２の径より大きい係合部５４（第
２図参照）が形成される寸法とされている。また、筒状
部材２４の長さは、その薄肉部４６とは反対側の端面が
貫通孔５２の開口より小距離内側に位置する状態におい
て薄肉部４６１段付部５０が貫通孔５２の他方の開口か
ら突出する大きさとされている。また、前記ボルト２２
の軸部２８は、筒状部材２４の長さよりも、また、側壁
１６および端板１８の厚さにナフト２６の厚さおよびナ
ツト螺金時に嵌合される座金５８（第３図参照）の厚さ
を加えた長さのいずれよりも長いものとされている。段
付部５０と薄肉部４６および小径部４８との境界には丸
みが付けられて、応力集中が回避されている。また、座
金５８のナツト２６側とは反対側の面は梨地面とされ、
摩擦係数がナツト２６側の面の摩擦係数より大きくされ
ている。

以下、上記のように構成された締結具ＩＯによるコラム
柱１２とコラム梁１４との締結について説明する。まず
、予備作業工具６０を用いて係合部５４を形成する。こ
の予備作業工具６０は係合部形成のための専用の工具で
あり、第１図に示されるように、押さえ部材６２および
チャック６４を備えている。押さえ部材６２には段付状
の貫通孔６６が形成されている。その小径孔部６８はボ
ルト２２の雄ねじ部４０より僅かに大径とされており、
大径孔部７０内にはチャック６４が拡開・縮閉可能かつ
軸方向に移動可能に配設されている。

また、小径孔部６８の大径孔部７０側とは反対側の開口
端面には、外径が貫通孔５２の直径より僅かに小さい突
起７２が形成されている。

まず、筒状部材２４を予めボルト２２の軸部２８に薄肉
部４６が頭部３０側に位置するように嵌合した後、工具
係合部３４側から押さえ部材６２の小径孔部６８を通っ
て大径孔部７０内に挿入し、チャック６４に工具係合部
３４を保持させる。その状態で側壁１６．端板１８に形
成された貫通孔５２にボルト２２の頭部３０を挿入する
。貫通孔５２は、コラム梁１４の長手方向に平行な方向
に設けられており、コラム梁１４例の方が作業を行い易
く、貫通孔５２の端板１８側の開口から頭部３０を挿入
する。

この挿入時に押さえ部材６２の突起７２をｌｔ通孔５２
に嵌合させ、押さえ部材６２の端面が端板１８の端面に
当接した状態では、突起７２の先端面が筒状部材２４の
端面に対して僅かに隙間を隔てた状態となる。貫通孔５
２への挿入後、チャック６４を端板１８から離れる向き
に移動させるとともに、チャック６４を移動させる力の
反力を押さえ部材６２に作用させ、その先端面が端板１
８に当接し、突起７２が貫通孔５２に嵌合した状態に保
つ。チャック６４の移動によりボルト２２は側壁１６に
接近する向きに移動させられるのであるが、筒状部材２
４は突起７２に当接した状態で軸方向の移動を阻止され
、ボルト２２のみが移動させられることにより筒状部材
２４に圧縮力が加えられる。その圧縮力が一定の大きさ
に達したとき、座屈筒５１が第２図に示されるように薄
肉部４６と段付部５０との境界部の直径が増大する形態
で座屈し始め、貫通孔５２の径より大きい係合部５４が
形成される。小径部４８は薄肉部４６より厚く、スリー
ブ２４の軸心に平行に設けられているため座屈すること
はなく、また、薄肉部４６は座屈強度が小さい上、圧縮
力に基づいて段付部５０に曲げモーメントが作用するた
め、薄肉部４６は段付部５０に隣接する部分で外向きに
座屈することとなる。

このように係合部５４を形成した後、予備作業工具６０
を取り外し、雄ねじ部４０に座金５８を嵌合し、ナット
２６を螺合する。そして、工具係合部３４に締付工具（
図示省略）の保持部を係合させるとともにナツト２６に
締付工具の回転操作部を係合し、ボルト２２の回転を阻
止した状態でナツト２６を回転させる。

ナツト２６が回転させられるとき、係合部５４が貫通孔
５２の開口周縁部に係合し、ナツト２６と共に側壁１６
．端板１８を挟み、ボルト２２に作用する回転トルクが
上昇し、一定値に達したときに第３図に示されるように
ネック部３８がねじり破断する。それに応じてナツト２
６の回転が停止させられることにより締付トルクが一定
とされ、一定のボルト軸力が得られる。前述のように座
金５８のナツト２６とは反対側の面は摩擦係数が高くさ
れてナツト２６の回転時のつれ回りが防止されるように
なっているため、ナット２６の回転に伴ってつれ回るこ
とはない、したがって、ナツト２６とボルト２２とは所
定のトルク係数値で締め付けられることとなり、ネック
部３８がねじり破断するまで締め付ければ、側壁１６．
端板１８は所定の高張力で締結される。

以上のようにして締結具１０により側壁１６゜端板１８
を締結した場合、係合部５４は第６図に示されるように
なる。この図は、実際に試作した締結具１０により２個
の被締結部材を締結した際のボルト２２および筒状部材
２４を軸線上で断面にして写真に撮り、それに基づいて
描いたものである。

このように本実施例の締結具ｌＯによれば、締結具１０
を挿入する側であるコラム梁１４側における操作のみに
よりコラム柱１４．コラム梁１６を締結することができ
、作業スペースの少ない筒状部材同士を容易にかつ迅速
に締結することができる。

また、本実施例においては、スリーブ４４と座屈筒５１
とが一体に形成されているが、その外径はボルト頭部３
０の直径と等しくされている。したがって、筒状部材２
４にスリーブ４４より大径の部分を設けて段付部５０を
形成する場合に比較して貫通孔５２の径を小さいものと
することができ、被締結部材の強度の低下を防止するこ
とができる。

なお、上記実施例においてはスリーブ４４と座屈筒５１
とが一体に形成されていたが、第７図に示されるスリー
ブ９０と座屈筒９２とのように別体に形成してもよい、
座屈筒９２の両端部はそれぞれ、前記薄肉部４６．小径
部４８と同様の薄肉部９４．小径部９６とされ、それら
薄肉部９４゜小径部９６の間の部分は段付部９８とされ
ている。

この座屈筒９２は締結作業の前に予めボルト２２の軸部
２８に嵌合され、頭部３０とスリーブ９０との間に挟ま
れた状態とされるのであり、ボルト２２がスリーブ９０
．座屈筒９２に対して移動させられるとき、前記薄肉部
４６と同様に薄肉部９４が外向きに座屈させられる。

また、前記第１図ないし第６図に示される実施例におい
ては、ナツト２６の締付けの前に予備作業を行い、ボル
ト２２を軸方向に移動させることにより係合部５４を形
成するようになっていたが、第８図に示されるように、
ナット２６の締付力により座屈筒５１を座屈させ、係合
部５４を形成するようにしてもよい、締結具の構造は前
記実施例の締結具１０と同じである。

この場合には、ボルト２２．筒状部材２４．ナツト２６
を予め一体的に組み付けておき、貫通孔５２の端板１８
側の開口からボルト２２の頭部３０を貫通孔５２に挿入
する。そして、工具係合部３４に締付作業工具の保持部
を係合させるとともにナツト２６に回転操作部を係合し
、ボルト２２の回転を阻止した状態でナツト２６を回転
させる。

ナツト２６が回転させられることによりボルト２２は筒
状部材２４に軸方向の圧縮力を加えながら頭部３０が側
壁１６に接近する向きに螺進させられ、筒状部材２４に
加えられる圧縮力が一定の大きさに達したとき、座屈筒
５１が座屈して係合部５４が形成される。この後、ナツ
ト２６が更に回転させられることにより、回転トルクが
一定値に達したときネック部３８がねじり破断すること
となる。この締付は時に筒状部材２４がナツト２６と共
に回転することを防止するために、ボルト２２の頭部３
０と筒状部材２４との互に当接する面の少なくとも一方
に半径方向に延びる多数の突条を設ける等により、両面
間の滑りを防止することが望ましい。

ボルト頭部３０の挿入前に、ボルト２２．筒状。

部材２４．ナツト２６を一体的に組み付けておくことに
より、それらを被締結部材に対して一体のものとして扱
うことができ、締結作業を容易に行うことができ、また
、締結作業の自動化も可能となる。しかも、ボルト２２
の頭部３ｏを貫通孔５２に挿入する際、ナツト２６が端
板１８に当接することによりボルト２２の挿入深さが決
まるため、ボルト２２を挿入し過ぎて貫通孔から落下す
る恐れはなく、この点においても作業性が向上する。

なお、筒状部材２４．座屈筒９２は鉄系材料の他、アル
ミニウム合金等、非鉄系材料により作ってもよい。

また、被締結部材の締結にそれほど高い張力を必要とし
ない場合には、締結具を構成するボルトは前記ボルト２
２のように高張力を生ずるものとする必要はなく、スリ
ーブの座屈により形成される係合部とナツトとによって
被締結部材を挟持し得るものであればよい。

その他、いちいち例示することはしないが、当業者の知
識に基づいて種々の変形、改良を施した態様で本発明を
実施することができる。

部材の貫通孔に挿入され、予備作業工具が装着された状
嘘を示す正面図である。第２図はその作業工具の作用に
より座屈筒が座屈させられた状態を示す正面図（一部断
面）である、第３図は上記締結具により被締結部材が締
結された状態を示す正面図（一部断面）である。第４図
は上記締結具により締結された被締結部材を示す正面断
面図である。第５図は上記締結具の筒状部材の薄肉部が
設けられた側を示す正面断面図である。第６図は上記締
結具による締結時に形成された係合部およびその周辺を
取り出して示す正面断面図である。第７図は本発明の別
の実施例である締結具の要部を示す正面断面図である。

第８図は本発明の別の実施例である締結具が被締結部材
の貫通孔に挿入された状態を示す正面図（一部断面）で
ある。

１０：締結具　　　　　１２：コラム柱１４：コラム梁
　　　　１６：側壁 １８：端板　　　　　　２２：ボルト ２４：筒状部材　　　　２６：ナソト ２８：軸部　　　　　　３０：頭部 ３４：工具係合部　　　４０：雄ねじ部４４ニスリーブ
　　　　４６：薄肉部 ４８：小径部　　　　　５０：段付部 ５１：座屈筒　　　　　５４：係合部 ６０：予備作業工具　　９０ニスリーブ９２：座屈筒　
　　　　９４：薄肉部 ９６：小径部　　　　　９８：段付部 出願人　住金精圧品工業株式会社 代理人　弁理士　神　戸　典　和：：、：、１（ほか２
名）ニー゛ ｚ４ 藁８２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数の被締結部材を貫通して締結する締結具であって、 ナットと、 軸部と、その軸部の一端部に設けられ、軸部より大径の
   頭部と、軸部の他端部に設けられた工具係合部と、その
   工具係合部に隣接して前記軸部に設けられ、前記ナット
   と螺合される雄ねじ部とを有するボルトと、 外径が前記ボルトの頭部の直径とほぼ同じであり、ボル
   トの軸部に軸方向に摺動可能に嵌合し得るスリーブと、 筒状を成し、前記スリーブと前記ボルトの頭部との間に
   おいて前記軸部に軸方向に摺動可能に嵌合し得るととも
   に、頭部側の部分の外径が前記ボルトの頭部の直径とほ
   ぼ同じであり、かつ、その内径および外径が、前記頭部
   側の部分において前記スリーブ側の部分より大きくされ
   、それら両部の間に段付部が設けられた座屈筒と を含むことを特徴とする締結具。