はじめての機械設計 ~ボルトの選定①~

技術
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どうも!僕です!
つか〇です!

はじめて機械設計をするにあたって,ボルトの選定について悩まされると思います.
つか〇も,

「ボルトなんて,太さと長さだけ考えりゃええんやろ?」

って,最初は簡単に考えていましたが,それだけでは不十分なんですよね.

本記事では,まず,ボルトの役割,種類,使い方について解説します!

ボルトの基礎知識

ボルトは以下のようなやつですね.

この画像でいう六角形のくぼみのところは,十字であったり,-であったり,なかったりします.

で,ボルトは主に,部品と部品の締結に用います.
言い換えると2部品を一つにします.

締結の仕方としては,主に2種類です.

 ①部品のタップ穴で締結する方法
 ②ナットを使った方法

です.

①は,部品がナットの役割をしている感じですね.
②は,あらかじめ部品に空けておいたただの穴にボルトを貫通させて,裏からナットで留める方法です.

はい.ナットです.

こいつですね.
家具の組立とかで見たことあるんではないでしょうか?

家具の組立で,ナットがないときは,基本的には締結部分にタップ穴が切られています.

タップ穴とは,ボルトのねじ部,下図のねじねじしているところ(ねじだけに)とうまくはまりあうように,ねじねじした穴のことです.

ナットのようなねじねじした穴を部品にも空けることでタップ穴ができます.

タップ穴,あるいは,ナットにボルトをクルクル回すと,部品が固定されていきます.

身の回りのもののボルトは大体こんな感じで固定されています.

ボルト頭の種類

ボルト頭は,用途によって変えます.

まず,汎用的なのは,例に出していた上図のようなボルトですね(以下,ノーマルボルトとします).
基本的に何の制約もなければ,つか〇はこれを用います.

ただ,装置などの外側にこのようなボルト頭のものをむき出しにしていると,当たりますよね?
痛いですよね?
最悪,けがしますよね?
そういったときに,ボルト頭を目立たなくし,当たっても痛くならないようにするには「ボタンボルト」を用います(下図).

※ ボルト頭のくぼみは六角形だったりします.

こちらもよく見ますよね(たぶん...).
こちらは角がないので,当たっても痛くないし,けがもしません!
なので,目につくところだったり,手をよく入れるところとかは,こちらを使います.
あとは,これはつか〇の独自調査ですが,同じサイズのボルトにおいて,ノーマルボルトのボルト頭よりボタンボルトのボルト頭の方が径が大きいです.
なので,ボルトのスペースには気を付けましょう!!
(もしかして,ワッシャーみたいに緩み防止の点においてはボタンボルトの方が有利?ワッシャー使えればノーマルボルトでもいいですが.)

次に,皿ボルトです(下図).

こちらは,タップ穴が無い部材側に「ざぐり穴」を空けて使います.
ざぐりとは以下のように,ボルトの頭を隠して,ボルト頭との干渉をなくします.

皿ボルトの場合,左側を用います.
ノーマルボルトでざぐりを用いる場合は右側のようなざぐり穴を用います.
右側のようなざぐりだと部材にかなり厚みがないとボルト頭が隠れません.
また,ボルト頭が設置する,押し付ける面に十分な厚みがないと,固定している部材だけを持ち上げたりすると割れる恐れもあると思います.

しかし,皿ボルトはボルト頭の斜めの部分すべてで押さえつけられるので,ある程度薄くても,しっかり固定できます.

用途としては,ボルトの締結部の上に,さらに部材を取り付ける時ですかね.

なので,ざぐりについて考えるときは,ボルト頭と部材の干渉をなくすために,

 ①厚みがあるときはノーマルボルト,ノーマルざぐり
 ②薄いけどボルトで固定したいときは皿ボルト,皿ざぐり

で選定すればよいかなと思ってます.
細かくは,先輩に確認を取りながらやりましょう!

「ここは薄板だから皿ボルトですかね?」

とか,理由を添えながら聞いてみると,ポイントアップ間違いなしです!!

以上,つか〇的よく使うボルト頭の選定についてでした!

まとめ

本記事では,ボルトの基礎知識,ボルト頭の種類について書きました!

今後,細かいボルトの選定について発信していきますので,参考にしてもらえればうれしいです!

一緒にスキルアップして,さらなる活躍を果たしましょう!!!

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