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┃東日の軸力計で「トルク係数K」の大切さを、組立作業者・設計者に説明できます
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以前、あるお客様が当社のラボ「トルクセンター東京」に締付けトラブルの相談でご来社しました。

【トラブル相談内容】
・現場作業者がSUS304ボルトに勝手に油脂類を塗って「規定トルク」で締付けて出荷してしまった。
・その後納入先でボルトが破断する事故が起こってしまった。
・原因(仮説)は、油脂類の塗布によりトルク係数が小さくなり、軸力が過大に発生したのではないか?
・仮説が成り立つか?トルクと軸力の関係を明らかにする簡易実験をさせて欲しい。

【トラブル相談に『簡便な』B-BTMを使用】
 そこで、油圧式軸力計「B-BTMシリーズ」を用いて、油脂類の有無によるトルク係数の差異について実験をいたしました。

ねじ締結・管理方法で最も普及しているのは「トルク法」ではないでしょうか。
トルク法はご存知のとおり、トルクと言う力学量で軸力を管理する非常に簡便で導入しやすい方法です。
トルクと軸力の関係は T=K・D・N で表されます。(T:トルク、K:トルク係数、D:ねじ呼び径、N:軸力)
つまりトルク管理で一定の軸力になるようにするには、トルク係数の管理が非常に重要です。
※トルク係数Kを安定させる「軸力安定化剤Fcon(エフコン)」(図-1)も開発し、製造・販売しております。

トルク係数Kは「物理定数」ではありませんので決まった数値はありません。
トルク係数の構成要素として、ボルト・ナットの座面部の寸法/表面処理/潤滑条件/母材硬度/温度/締付け速度など、また相手材(非締結体)側などにも影響されます。ただ未知なパラメータばかりでは「ものづくり」が効率的・合理的に行えないので、実験等から得られた「経験(実測)値」なども考慮し、これら諸条件を揃えてKを安定させます。また開発/設計/製造段階での合理的な管理幅の設定(摺り合わせ)によりKを決定し、最終的に「トルク法による組み立て」が行われます。

【軸力測定手段は?】
それではこの軸力を『手軽に』調べるにはどうしたら良いでしょうか?以下に手段を列記してみました。
1)ボルトに歪ゲージを貼る:比較的高精度。σ=E・εで軸力を算出。ただし校正に手間・コストがかかる。実機での測定が困難な場合もある。
2)伸び量を測る:ボルトの全長計測です。伸び量を測り、フックの法則から力を算出できます。ただしボルト形状が複雑な場合にはδ(コンプライアンス※引張りばね定数の逆数)の算出が難しく、またD/Lが小さいボルトの場合には誤差が大きくなることもあります。
3)超音波軸力計:経年変化の測定が可能。ある程度実機の軸力が測定しやすい。東日ではTT2000シリーズ(図-2)がこれに相当します。ただし比較的高価。TT2000シリーズは¥1,858,000~¥2,542,500(税別)。
4)油圧式ボルト軸力計:実機ではないがモデル実験として非常に『簡便』な方法。東日ではB-BTMシリーズ(図-3)となります。
この4)の油圧式軸力計B-BTMシリーズはトルクと軸力の関係を調べる「簡便な測定器」として多くの企業様に愛用されています。また近年では、ねじ締結・トルク管理の教育用途として見直されています。

【組み立て現場作業者向けの『トルク係数の見える化』にB-BTMは効果的】
さて問題なのが、「現場作業者が勝手に油脂類を塗ってしまい・・」と言う『ヒューマンエラー』です。似たような事例で、「表面処理の違うボルト/ナットを勝手に使ってしまった」と言うのもあります。
a)油塗布の有/無でのボルト・ナット b)錆びたボルト・ナット c)ステンレスのボルト・ナット
などの組み合わせを用意します。
同じトルクでa~cを締め付け、どの程度軸力に差(=Kのばらつき)があるのか?が分かります。
図面指示や作業指示の重要性がご理解いただけ、「勝手に作業者が・・・」が減るはずです。

このような『見える化』によって、現場レベルからねじ締結の大切さを認識し、組み立て品質の向上が期待できます。新入社員や協力企業作業者への研修用にまた技能継承用のツールとして、あるいは普段CADのモニターを見ている若手設計者向け教育材料としていかがでしょうか?多くの企業の「教育センター」や「締め付け道場」で東日の油圧軸力計「B-BTMシリーズ」は使われています。

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【東日製作所】 https://www.tohnichi.co.jp/
株式会社東日製作所(本社:東京都大田区、設立年:1949年5月、代表取締役:辻修)はトルク機器のグローバルニッチトップ企業 です。
Your Torque Partnerのブランドスローガンの下、トルク技術を通じて安全な社会の実現に寄与致します。また4つのサービス(製品サービス・ビフォアサービス・アフターサービス・ワールドワイドサービス)により安心して東日製品がお使い戴けるよう努力しております。

図-1 軸力安定化剤Fcon
図-2 超音波軸力計TT2000シリーズ
図-3 油圧式ボルト軸力計B-BTM