20070316
ようこそ ヨコイさんのページです
スタッドボルト連れ戻りについて
このページは
本ホームページの注意
により 小堀が書きました
□投稿者/ ヨコイ -1回-(2007/03/13(Tue) 23:55:04)
スタッドボルトをビットに仮締めして、製品に本締めした後、ビットを取り外すため逆回転したとき、
通常はワークにスタッドボルトが残った状態でビットが逆回転しますが、
たまにスタッドボルトとビットが供回りして連れ戻ることがあります。
どのようなメカニズムでこのような現象が発生するのでしょうか？
(ワーク側の摩擦抵抗がビット側の摩擦抵抗より少ないと発生すると思いますが・・・)
1.初めまして 小堀ともうします
どう仮締めして どう逆転したのかよくわかりませんので
勝手に書きますね(*^_^*)
１．１ ビットと言うものを知りませんが
スタッド取り付けようのナット側に取り付けた仮締め用ナットと思って居ます
どんな スタッドボルトか解りませんので
JIS B 1173 の植え込みボルト と致します
色々有るので
メートル並目ｘ並目とします
呼び径も ４〜２０として 仮にM10とします
硬度や条件も 10.9 とかの 定められたものとします
ねじ穴も同様です 硬度も温度も精度も形状も
一般的な状態と致します
スタットボルトにワークを挿入してナットで締め上げナットを戻した時
スタットの連れ戻りと同一と考えます
摩擦のみを考えると
となります
ケース１は 本に載っているような 参考例で
ナット側は
BTno=Tn+Tw=ナットねじ面のゆるみトルク＋座面のゆるみトルクで
スタッド側は
DTso=Tn+Ts=ねじ面のゆるみトルク＋止まり部のゆるみトルクです
D＞B →→ D／B＞１ならば緩まないと言う理屈なのです
今ケース１で ５．０８倍の安全率が有ります
一般的には ５倍の安全があり連れ戻ることは有りません
１．２ ここから下が 本HPの出番です
所が この摩擦系は一定でなく ばらつきます そのため
ナット側を μ*1.5倍 植え込み側を μ/1.5倍 の状態の場合があると容易に考えられ
それを計算すると ケース１．５となり
安全率は ２．４９と成ります 連れ戻ることは有りません
１．３ 所が現実は ０．１５ではなく 現実はケース４位で止まっています
摩擦係数 ０．１５は ｆｃ＝1(kg/cm^2)の時の値であり低圧時で有ります
すると現実は７00（ｋｇ/cm^2)位でケース４．５が容易に考えられる分です
安全率は２．０５倍と成ります これでも連れ戻ることは有りません
１．４ 所が現実は 締め付け力にばらつきがあり
現実は μ=０．５になっている物があると言われています−−−日本規格協会 ねじ締め付け機構のポイントP.274
すると 容易に考え分を計算すると
安全率は1.164倍と成りました
上表では ケース６．５で μ＝０．５８５を挿入したら １倍と成りました
すると
トルク管理が悪く 親の敵に出会ったのでしょうか 滅茶苦茶締めて
動荷重で巻き戻しを掛けると 容易に考えられる条件時には 連れもどっても仕方がない
１．５ トルク管理が出来ていない−−−といさかた だから M10は １３(kg)を肩力で 落とすがごとく締めなければ成りません
戻すときに静かでない −−−−ハンマーなど厳禁です ケース４でも戻る可能性がある
以上の管理をして
そして ばらつきを押さえるには
12.5S程度の以上の仕上げにして−−−JISでは２５S以上
ねじ穴入り口を 118°→90°→６０°として−−−−−−−JISでは１１８°
同軸で出来るだけスタッドとシャープに当てない
そして 出来るので有れば
締め付け後３０秒以内又は ３から４日後に巻き戻すと
μは安定しているので
つれ戻りは無くなるはずです
大体連れ戻ること自体が可笑しいですよね
１．６ ただね まさかと思いますが
使い方が間違っていたら しょっちゅう起こりますよ
悪例
スタッド天地を間違えた組んだ−−−あっちゃーくさびが効いていない
ナットノ平面側で 締めていた−−−座面トルクの増大
ナットが不完全ねじ部に掛かってた−−−あっちゃーくさびが効いています
ねじ穴をボルト用ねじ穴と同様に加工した−−−アッチャー締まってない
スタッドを脱脂した −−−アッチャ μのばらつきの増大
スタットが 歪んでいた−−−−ナットねじトルクの増大
表面仕上げが 25S以上だった−−−μの増大
ねじの面取り手作業で傾いていた−−μの増大
昨日夫婦げんかして 締め付けていた(*^_^*)−−−μの増大とばらつきの増大
巻き戻しをコンコンと ハンマー等で叩いた(^_^;)−−−荷重係数の増大
タッピングマシンが 0.05(mm）芯ぶれしていた−−−ねじ山の引っかかり率の減少よりμの増大
ナットの座面が直角度がでていなかった−−−座面トルクの増大
ピッチの不揃いかナット高さの関係で ナット側ねじの限界はめ合い長さに成っていた−−−−ナットねじトルクの増大
書けばきりなしですが ケースバイケースで 計算書が成り立つ条件以外だった
どれが犯人とは 言えませんが 色々な組み合わせ相乗効果が有ったのかもしれません
てな 具合に色々なおしてしていけば
巻き戻しは起こりません
「ハンイリッヒの法則」も有ることだし
巻き戻りが有るのなら ギリギリのものも多数有ったと 考えられるので−−−締め付けトルクが何割か緩んでしまった
私なら 仕事を留めても 改善します
まあ つまらない戯言も書いており
イヤになったかもしれませんが 決して人ごとと思っておりません
いいと 思うところが少しでもあるのであれば 参考にして頂ければ幸いです
頑張ってくださいませ 明日のヨコイさんのために(^_^)/~
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■ ヨコイ (2回/2007/03/17(Sat)/No3109)
詳細な回答ありがとうございます。
通常の締付逆回転では発生しないことがよく分かりました。
もうひとつ教えていただきたいことがあります。
締付後、軸方向に力を加え逆転すると連れ戻りが再現します。
どのようなメカニズムでなるのでしょうか？
よろしくお願いします。
２．小堀です
２．１ 軸方向の力のかけ方が解りませんが
ナットねじ部→スタッド軸→植え込みねじ部と力を軸方向に掛けて戻りトルクを掛けたので有れば
ナットのねじ部の摩擦係数が上がり 植え込みねじ部が下がったのでしょうね
２．２ 一方のナットです
ナットのねじ部の上昇は 接触部が点あたりに成っていて そこが上昇した
極端には 摩擦係数は ０．８に近づいて光る以上の破壊に近い
まあ 少ないし ナットを真っ二つにしたら見えますよね
まあそうでないにしろ 押すことによって 面圧が上昇し摩擦係数が上がった
２．３ 他の一方のねじ込み部です
植え込みねじ部の減少は 軸方向に荷重をかけ 押しても引いても良いのですが
くさびがはずれた
ねじは 基本的に締め上げたとき 3点で止まっています
入口の食い込み部とねじ内部でです
この 3点は精度が良ければ 理論的に軸ライン上に並ぶのですが
現実は傾きます
例えば 平面的に 上面が時計方向９時で 内部が５時方向 内部背面が１時方向 半径が有効断面径です
今の場合 内部深さは 上面より９oの箇所で 内部背面は５oで釣り合って自立しています
そして 締め上げたが このとき接触面が １２．５Ｓ同士の表面荒さでSS400の母材ならば
３〜４ミクロンの時効効果があるので 今はスキマがありませんが
荷重を加えることにより この分が有るのと同じになり グラグラなのであります
だから 機械は下から組んで上ものの荷重を載せた状態で ３から４日後に 増し締めすると 安定する
今の場合 もし荷重をかけて 連れ戻りが発生したので有れば
点あたりで高摩擦が発生して２点で締め上げ背面で支えている
その背面に荷重をかけて くさびがはずれる方向に力が掛かった
故に力は軸方向に掛けているのだけれど 面圧は下がって摩擦が減少したと考えられます
ねじはモーメントに滅茶苦茶弱いのです
モーメントを受ける場合は 力の働く方向に必ず２本以上設置して止めています
１本で受ける場合は 軽い荷重の時で 首下座面で受けます
今 スタッドは １ポンのお話で 座面は何処にあるのかと言うと食い込み部の１点ですよね
さあ モーメントに抗しましょうか あれ掛かる荷重はセンターでなく 接触点は食い込み部なんですよね
例えば 時計方向の９時なのですよね すると座面の抗モーメントは期待できず
もろに深さ方向のねじ面にテコ比で加わるのだけれど
このねじ面は 深さ方向に３〜４ミクロンのガタが発生する箇所に ねじ山の半角３０度方向に
移動をするのを止めるのであるから １．７３＊３or4=5.2から6.9ミクロンは軽く動く空間があることとなります
「内部背面を軸方向に押した すると 食い込み部が断面図で時計方向回転して(３ミクロン以下)
軸直角方向に移動した６．９ミクロン以下 すると
反対側平面時計方向３時の食い込み部に荷重は掛かるのだけれど
この回転は荷重の方向が違うため 大きな面圧は発生しない
それで
元の食い込み部の面圧が下がっただけとなり 故に摩擦係数が下がった
押す力を抜いても 押していても ９時方向の食い込み部は元の面圧に戻らない
ここに戻しトルクが掛かったと容易に考えられます
今忙しいので 後で図をアップいたします CADで書けば 直ぐに解かると思います
しばらくお待ち下さい
ではでは