トルク仕様の決定方法

Jun 21, 2023

一連のランダウンのトルク-角度曲線をプロットすると、エンジニアがアプリケーションのトルク仕様を設定するのに役立ちます。 イラスト提供：Peak Innovations Engineering

SCHATZ-INSPECTpro のような試験装置を使用すると、エンジニアはトルクと角度の仕様を決定できます。 写真提供：キスラー・インスツルメント社

メッキ、コーティング、潤滑剤は摩擦に影響を与えるため、トルク仕様に大きな影響を与えます。 写真提供：NOF Metal Coatings North America Inc.

テスト方法に関係なく、テストは実際の生産部品を使用して実行する必要があります。 写真提供：Desoutter Industrial Tools

UNIVER TOK-3001 ねじり試験機は、高強度ボルト、ナット、ワッシャー アセンブリの特定用途への適合性を検証するために使用されます。 写真提供：Univer Technologies Group

ねじ付きファスナーが正しい順序で、正しいトルクと角度で取り付けられるようにするための多くの技術が利用可能です。

たとえば、Ingersoll Rand の DC 電動工具の QE シリーズとコントローラの IC シリーズは、トルクを ±0.2 パーセントの精度で、角度を ±1 度まで測定します。 測定分解能はフルスケールトルクの±0.025パーセントです。 エンジニアは、トルク制御を含むさまざまな締め付け戦略を実装できます。 角度監視によるトルク制御。 降伏オーバーライドによるトルク制御。 角度制御。 トルク監視付き角度制御。 降伏オーバーライドによる角度制御。 収量管理。 卓越トルク。 そしてドラグトルク。 このツールにはピストル グリップ、インライン、アングルヘッド バージョンがあり、このシリーズは 0.3 ～ 400 ニュートン メートルのトルク範囲をカバーします。

もちろん、最も正確なツールであっても、維持するように設計された仕様に応じて性能が決まります。 ソケットがボルトの頭に当たる前に、多くのエンジニアリング作業を行う必要があります。 エンジニアは、ジョイントを固定するために必要な留め具の種類と数を決定する必要があります。 メッキ、コーティング、潤滑剤、ネジロック剤を考慮する必要があります。 ファスナーをどのように取り付けるかを考える必要があります。 ファスナーを特定のトルクで締めるだけで十分ですか? それともトルクと角度の両方を制御する必要があるのでしょうか? すべてが決まったら、エンジニアはトルク、角度、締め付け順序の仕様を確立する必要があります。

「ネジ留め具の締め付けには多くの変数があり、[トルク仕様は]絶対的なものではありません。 実際のところ、これはガイドです」と、ボルト締結設計のトレーニングと分析を提供するコンサルティング会社、GT Technical Consultants Ltd. の社長であるガイ T. アベロン氏は言います。 「潤滑剤、さまざまなコーティング、公差、その他多くのものを投入します。 ナットを締めるのとボルトの頭を締めるのとの間には違いさえあります。」

製品に関係なく、アセンブリが正しく安全に動作するためにどの程度のクランプ力が必要かを計算することからすべてが始まります。 これは、ジョイントがさらされる荷重と条件に加えて安全率によって決まります。

エンジニアは、部品間の締め付け力をうまく伝達し、その応力に耐えられるファスナーを選択する必要があります。 しかし、どのファスナーにも許容できる応力には限界があります。 これは、ファスナーの材質とその断面積やねじ山の面積などの形状の関数です。 その制限を超えることはできません。

目標は、指定された締め付け力を達成できる程度にファスナーを締め付けることですが、ファスナーが応力に耐えられなくなるほど締め付けないことです。 必要なトルクは、ボルトの形状とネジ山が潤滑されているかどうかによって異なります。 (潤滑されたねじ山は、締め付け中に克服する摩擦が少ないため、同じ締付け力を得るために必要なトルクが少なくなります。)

トルク仕様を決定するには 2 つの方法があります。「正しい方法と間違った方法です」と、ボルト締結の設計と分析を専門とするコンサルティング会社 Peak Innovations Engineering の主任エンジニアである David Archer 氏は皮肉を言います。