ボルトを締結する 6つの方法

めねじ ねじ

今回は、少し設計職の方々向けの話になりますが、
材料をネジで締結する方法についての話です。

部品の組立において、多くの場合ネジが使われますが、
ネジを使うには、ボルトと、ボルトが挿入されるめねじが必要です。

ボルトを締結するにはいくつか方法がありますが、
その中で、

  • 加工の容易性
  • 組立作業性
  • 分解・メンテナンス性

などを考慮して、締結方法を選択します。

では、主にどのような締結方法があるのか?
設計するときの参考にしていただけると幸いです。

  • ボルト・ナット
  • めねじ加工
  • バーリング
  • 裏ナット
  • ヘリサート
  • ポップナット

ボルト・ナット

材料を、ボルトとナットとで挟み込むようにして固定する。最も一般的な締結方法。

ボルトナット

メリット

材料に対しては穴あけ加工のみでよいので、加工が容易

特殊工具がいらない

デメリット

ネジを締めたり、緩めたりするときに、ボルトの回転を抑えながらナットを回さなければならない。

ネジを締めるのに、両手を使ったり、2人がかりで行う必要がある。

めねじ加工

材料の一方にめねじを加工する。(タップ加工)
板厚が厚い材料に対して使うことができる。

めねじ

メリット

ボルト挿入側の面から、ボルトを締めるだけで組み立てができる

片手でもボルトを締めることができる

加工自体は、それほど難しくない

デメリット

材料が薄い場合は不可能(目安として、ネジが3山かかる程度の厚さは必要)

硬い材料にめねじを加工するのは難しい

ステンレスなどでは、慎重にやらないと加工硬化を起こし、めねじ加工の工具が折れることがある

バーリング+めねじ加工

材料に対して、パンチャーで立ち上がり加工(王冠を形成させるようなイメージ)をすること。
立ち上がり加工をすることで、薄い材料に対してもめねじ加工をすることができる。
薄い材料を使うことが多い、カバーなどでよく使われる。

バーリング

メリット

板厚を増やすことなく、めねじを形成させることができる

ボルト挿入側の面から、ボルトを締めるだけで組み立てができる

片手でもボルトを締めることができる

デメリット

比較的薄い材料にしかできない

伸びやすい材料にしかできない(硬い材料や、脆い材料は不可)

立ち上がりをさせた分だけ、材料の裏側が出っ張る

裏ナット(溶接ナット)

材料の、ボルトを挿入する穴とは反対側に、ナットを溶接する。

裏ナット

メリット

溶接の道具があれば、簡単にできる

ボルト挿入側の面から、ボルトを締めるだけで組み立てができる

片手でもボルトを締めることができる

デメリット

溶接の道具が必要

溶接作業をする上では十分な知識がなければならない(感電や衣服への燃え移りなどの事故が起こりやすい)

材料によっては溶接がやりにくかったり、できなかったりする

ナットと、被溶接材料との相性によっては、溶接ができない

ヘリサート

強度が低い材料にめねじを加工したい場合に、予めあけておいた穴に挿入することで、めねじが損傷しないように保護する。
材料がアルミや鋳物、樹脂の場合などによく使われる。
ネジインサートとも呼ぶ。

ネジインサート

メリット

強度が低い材料にも、めねじを加工することができる

ボルト挿入側の面から、ボルトを締めるだけで組み立てができる

片手でもボルトを締めることができる

デメリット

ヘリサートを挿入するのに、専用工具が必要

めねじの長さは、「ネジの呼び径程度」~「2×ネジの呼び径程度」まで

薄い材料には使用できない

ポップナット

片側施工を可能にする部品。
まず、材料に対して決められた大きさに穴をあけておき、そこにポップナットを挿入して、専用工具で締める。
すると、ポップナットつぶれることで、ポップナットが材料に固定される。
ポップナットの内面にはめねじが切ってあるため、ボルトで締結することができるようになる。

ポップナット

メリット

ポップナットの取り付け作業自体は比較的簡単

ボルト挿入側の面から、ボルトを締めるだけで組み立てができる

片手でもボルトを締めることができる

デメリット

ポップナットを取り付けるのに、専用工具が必要

材料との間に隙間ができるので、材料が軋んだりする場合がある

比較的薄い材料にしか使えない

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