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ナットの緩み防止について

設計

ナットの緩み防止について質問いたします。
現在下のマンガ(?)のようにダブルナットでシャフトに10個のロールを固定しています。シャフトの回転方向は右側より見てCCW(反時計)方向で右側の右ネジはM50、左側の左ネジはM55です。

 軸端面        右ネジ
  |||
    ロール  左ネジ

最近、客先で右ネジだけが緩む不具合が多発しています。この設計の前は2個のナットとも右ネジを使用していたそうですが同じくナットが緩む不具合が発生し今の設計にしたとのことです。私は入社半年で、この構造は今は退職した前任者が設計したものです。

ここで質問
1、現在の構造は問題がある(おかしい)と思っていましたが、他にナットの緩み防止の方法を教えてください。
  但し、このナットはメンテでよく客先で分解するところで、特殊工具や複雑な構造は避けたいと思っています。
2、今回緩んだ右ネジは締まり勝手になっているのに緩み、左ネジは揺るみ勝手になっているのに緩まなかった原因がわかりません。駆動方法は動力用モータを使用し、ブレーキは使用しておらず加速度は大きくありません。


以上よろしくお願いします。
さんまさん 2004-06-15 11:39

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この質問への回答は締め切られました

回答(7) [答え] [関係者] [自信あり]

私も、なぜ一番目の左ネジが弛まず、二番目の右ネジが弛むのか不思議でした。
しかし、ここにこの現象を解く鍵るのではないかと思います。
即ち、一番目のネジが締め付ける中間部材(ネジの軸方向圧縮力を受ける部分)が、ロール10個と長く、また、その長さに相当する軸自身が張力を受ける中間部材になっていることです。
それに対し、二番目のネジの中間部材(圧縮力をうける部分の長さはせいぜい2個のナット分で、張力を受ける軸長さは、それに相当する長さ)の長さはかなり短い。
従って、一番目のネジは充分な軸方向力の変動に対する許容力があるのに、二番目のネジはその変動許容力が小さいと思われます。まして、#5さんがご指摘のように、充分なダブルロック効果がでているとは思われません。
ネジ締結の基本である軸方向力の問題であると思われます。(軸方向力による拘束トルクに比べれば、負荷トルクとか慣性トルクは小さいのではないでしょうか。)
また、ネジの弛み止め効果の一般的な比較は、条件が全く同じであれば、全く何もしないナットのときを1とすれば、ダブルナット1.5、バネ座金ナット2,ナイロン埋め込みナット4位でしょうか。
雑誌「機械設計」等に正確なデータが載っています。
対策としては、ダブルナットではなく、左ネジのナットを弛み止めナットにすれば良いと思いますが、残念ながら左ネジの弛み止めナットが市販されているか不明です。

ブンジニアさん 2004-06-17 12:10

●質問者からのお礼

ご回答ありがとうございます。
言われてみれば確かにそうですね。ネジの引張応力がかかっている長さにより、同じトルクで締めた場合、ばね定数が変わりますね。それで、#5さきすんさんが指摘した固有振動数による緩みについて理解できました。なぞが点から線になってきて少しずつ、緩みの原因が見えてきたような気がします。バネ座金の効果はこの固有振動数をネジが持つものと合わせて2つもつことで振動に対して緩みにくくするためだったことを忘れていました。
さんまさん 2004-06-18 10:20


回答(6) [アドバイス] [素人] [自信あり]

#4 さんの否定ではないのですが・・
 今回メンテナンスの必要性を考慮すると
 Uナットの使用を積極的に考えるのはどうかと思いまして、追記させていただきました。
 Uナットはオスネジ軸、ねじ山面を傷付けてしまい結果、長期間複数回にわたる締め緩めを繰り返すと、規定のトルクで軸力が補償できなくなってしまいます。
繰り返しメンテナンスを考慮した場合、ネジ面に必要な機能として安定した面摩擦係数が必要になってくると思うのですが、Uナットではほぼ間違いなく上記は補償できません。
(特に緩めるときに傷がつきます)

私なら、設計変更なら思い切って、(株)ツバキのパワーロックのようなものも検討します。

http://www.tsubakimoto.jp/

さきすんさん 2004-06-17 08:20

●質問者からのお礼

使用方法について貴重なアドバイスありがとうございました。
寸法的にUナットが最適でした。特に幅寸法が小さい事が設計変更を小規模にできました事が理由です。しかしそのような問題が発生する事が予想されるとしたら考え直す必要がありますね。
パワーロックの場合、軸とプーリの締結などに使用されますが、今回のようにロールを10個固定するような場合、使用できたのでしょうか。
さんまさん 2004-06-18 09:08


回答(5) [アドバイス] [素人] [自信あり]

#1さんのコメントで右ネジ側が緩む原因が振動かも知れません。ですが、左ネジが緩まなかったのは・・?ですね。
おそらく締結シャフトの弾性と固有振動数に大きなかかわりがあるのかもしれません。
今回のようなねじ緩みを完全に止めるのはきちんとしたねじ締結理論を知っておく必要がありそうですね。
ロール部の長さも関係しているかも知れませんよ。
書店で売っています。”ねじ締結概論”だったか”ねじ締結理論” 一度読んでみてはいかがでしょうか?

ただ、気になるのは、左ねじと右ネジを組み合わせた場合、最初に締めた左ネジはよいのですが、後に締める右ねじはどうやって締めているんでしょう?
右+右ねじの場合は 回り止めレンチ&まわしレンチっていうような感じですよね。今回の場合は・・・?
想像するに、きちんとしたトルク締めができてないのでは・・?一度調べてみては銅でしょうか?
的外してたらごめんなさい

さきすんさん 2004-06-16 08:16

●質問者からのお礼

私もはじめ右ネジと左ネジのダブルナット締めを見たとき???でした。締め方もナット外周部に溝がありそこにタガネを当ててハンマーでたたいていました。ですから、右ネジを締めるときに左ネジを緩ましていたと思います。
これからはちゃんと緩み止めの設計をします。
ありがとうございました。
さんまさん 2004-06-16 19:33


回答(4) [アドバイス] [関係者] [自信あり]

緩み止めナットと言えば、昔からUナットが有名です。

■参考URL

http://www.fun.co.jp/
essenさん 2004-06-15 14:06

●質問者からのお礼

トラブル発生でごたごたしており、お礼が遅れてしまい申し訳ありませんでした。Uナット使えそうですありがとうございます。
さんまさん 2004-06-16 19:09


回答(3) [アドバイス] [関係者] [自信あり]

緩む原因は分かりませんが、緩み止めや緩みにくいナットは
市場に沢山出ています。
私が使った(経験少ない)ものでは、以下のURLの物が取り外しも便利で
入手も簡単(ミスミにあり)でした。

ただ、サイズは確認できていません・・・

■参考URL

http://osaka.yomiuri.co.jp/wazaari/2003/030422.htm
plusさん 2004-06-15 12:01

●質問者からのお礼

ご回答ありがとうございました。
さっそく調べてみます。
みなさんからのご教授ほんとにありがとうぞございます。これからも分からないことがありましたらよろしくお願いします。
さんまさん 2004-06-15 13:57


回答(2) [答え] [専門家] [自信あり]

そのネジ径だと、橋梁、鉄道で使用している、バネナットのようなものはいかがでしょうか?
去年の機械要素展示会では(株)タカシマと言うところで取り扱っていたような気がします。
ロールの用途が分かりませんが、取外しがないような場合には良いと思われます。

○▲技術Gさん 2004-06-15 12:00

●質問者からのお礼

ご回答ありがとうございます。
バネナットという言葉初めて知りました。早速調べてみます。やはりこのような部品を使用しないとだめみたいですね。
さんまさん 2004-06-15 13:52


回答(1) [アドバイス] [関係者] [自信あり]

>ここで質問
1、現在の構造は問題がある(おかしい)と思っていましたが、他にナットの緩み防止の方法を教えてください。

ナット間に,ナット外周を飛び出るような舌を複数持った「舌付き座金」を入れて,両者の六角(?)面にそれぞれ曲げて回り止めにするのはいかがでしょうか。

2、今回緩んだ右ネジは締まり勝手になっているのに緩み、左ネジは揺るみ勝手になっているのに緩まなかった原因がわかりません。

おそらく振動が原因だと思います。回転に対して締まり勝手にしても,回り止めがないと,経験上必ず緩みます。

Simonさん 2004-06-15 11:51

●質問者からのお礼

早々にご回答ありがとうございました。
やはり振動が曲者なんですね。うすうすは感じていたのですが、部品点数を少なく設計をしたくて
今のまま何とかしようとしていました。これで踏ん切りがつきます。
蛇足ですが、車のホイールのナットは当たり面がテーパになっているだけで全て右ネジです。よく緩まないものですね。大昔は締り勝手にするため左右ネジ方向が違うナットを使用していたと聞いたことがあります。見えないところで何か工夫をしてるのですかね?
さんまさん 2004-06-15 13:49


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