9月15日、池田金属工業株式会社（大阪府大阪市）にて、「設計者と現場をつなぐ！工具・ねじの1日研修ツアー」が開催された。本研修ツアーは同社が定期開催している「なるほど！ねじのおもしろ講座」の特別企画であり、今年で4回目を迎えた。総合工具メーカーのTONE株式会社と共催された本研修ツアーは、オンラインセミナーでは難しい工場見学や製品・工具の実体験ができる点が特徴である。製造現場が抱える締結作業の課題に対してねじや工具、関連技術を活用した解決策を紹介するもので、研修当日は関西をはじめ関東、北陸、中部など各地から約30人が参加した。
本稿では前編として池田金属工業の研修内容を紹介し、次号の後編ではTONEの研修内容について報告する。
池田金属株式会社
ねじの技術商社である池田金属工業は、ねじ締結部品の販売にとどまらず、工具や作業環境を含めた締結システム全体の最適化を提案している。一般規格品や特注品、緩み止め製品などを幅広く扱い、約200社の協力工場を生かした調達、組立・袋詰め、工程管理、技術診断、試験、研修にも対応する。さらに、各種測定機器による受入検査、不具合データの分析、CADを用いた図面作成、協力工場への監査・改善指導を通じて品質を確保している。
同社にはねじのゆるみや折損、締め付け時の軸力管理をはじめ、製造現場と設計・調達部門の認識のずれに関する相談が多く寄せられるという。そのため、研修では設計者や調達担当者が実際の作業を体験し、図面や仕様書だけでは分かりにくい現場の負担や作業上のばらつきを理解できる内容を取り入れられた。
研修ではショールームにて主力製品の説明がなされ、さらに、ねじ用ゆるみ止め接着剤であるロックタイトの塗布作業の体験が実施された。参加者はM12×50mmのボルトの先端約20mmの範囲にロックタイトを塗布したが、必要以上に塗り過ぎる、塗布範囲が不足する、塗布量にむらが生じるという例が見られた。この体験によって参加者は、一見単純に見える作業でも作業者の感覚や経験によって仕上がりが変わることを実感。
こうした手作業のばらつきを抑えるため、同社はゆるみ止め剤をあらかじめ塗布したプレコートねじを提案している。製品に必要な機能を事前に付与しておくことで現場での塗布作業を省略でき、作業時間の短縮や品質の安定化、接着剤の使用量削減につなげられる。現場の作業を実際に体験した上で解決策となる製品を確認することで、参加者は省力化の効果を具体的に理解した。
また、大径ボルトの締め付け作業も実演された。M30を超えるようなボルトは大型のトルクレンチやハンマーなどを用いて締め付ける必要があり、ボルトが大径化するほど作業者の負担も大きくなる。実演では同社の男性社員が全長1mを超えるトルクレンチを用いてボルトを締結し、その作業の大変さを説明した後、大径ボルト締結の負担を低減できる「スーパーボルト」が紹介された。
スーパーボルトは世界初の機械式テンショナーであり、ナット本体の周囲に配置された複数の小径ジャックボルトを締め付けることで、大径ボルトを締結させるための必要な軸力を発生させる仕組みとなっている。ボルトを一度に回すのではなく複数のジャックボルトに力を分散させるため、女性の力でも小型のトルクレンチ1本を用いて一人で締結できるという。設計軸力に対して±10％の高精度な締結が可能で、高所や壁際、機器の裏側といった狭い場所でも作業しやすい。大型工具を使用する作業やハンマリングなどの危険を伴う作業を減らせる点も特徴である。
同社によると、従来は大径ボルトのメンテナンスはハンマーや大型トルクレンチを用いて丸一日要するものであったが、スーパーボルトの導入後は午前中に作業を終えられた事例もあるという。スーパーボルトは作業者の身体的負担を軽減するとともに、設備の停止時間であるダウンタイムの短縮にも効果を発揮する。参加者からは「面白い考え方だ」との声が上がったほか、ジャックボルトの摩擦や取り外し方法などについて質問が寄せられた。
セミナーではねじ締結における軸力とゆるみ、トルク管理の関係について解説された。ねじを締める目的は、締結体に必要な軸力を発生させることにある。しかし、トルク法で軸力監視をする場合、締め付けトルクの半分はねじの座面の摩擦に使われるため、締め付けトルクが同じでも摩擦状態が異なれば得られる軸力は変化する。
研修ではM12のステンレス製ねじを用い、一定の軸力を得るために必要なトルクがねじの座部の摩擦条件によってどのように変わるかが実演された。軸力を10kNに設定した場合、必要な締め付けトルクは、潤滑剤を塗布したねじが19.7N・m、新品のねじが21.9N・m、表面に傷のあるねじが27.3N・mとなった。このように、潤滑によって摩擦が小さくなると、少ないトルクでも高い軸力が発生する。
同社は摩擦や摩耗を抑え、締め付け状態を安定させる特殊潤滑剤「SOLVEST（ゾルベスト）」を取り扱っている。摩擦係数を安定させることは軸力のばらつきを抑える上で有効だが、潤滑条件を考慮せず従来と同じトルクで締めると、想定以上の軸力が発生する可能性もある。このため、潤滑剤を使用する場合は、その条件に合わせて締め付けトルクを設定することが重要となる。
過去には、冬場の締結作業でねじや締結部材が損傷するとの相談が寄せられた。調査したところ、作業者が冬場に使用していたハンドクリームがねじの座面に付着して摩擦を低下させ、規定のトルクで締めた際に想定以上の軸力が発生していたことが原因とみられた。締結条件は工具やねじの仕様だけで決まるものではなく、作業者の手の状態や周囲の環境にも影響されることを示す事例である。
また、一度使用したねじは表面状態や摩擦係数が変化し、再使用時にどの程度の軸力が生じるか予測しにくい。このため、安定した軸力を得るには新品のねじを使用し、潤滑状態や工具、作業手順を含めて管理する必要がある。現場で起きている現象を確認し、データに基づいて原因を探り、設計から作業方法まで含めた対策を顧客とともに考えることが、池田金属工業の技術商社としての強みである。
筆者は学生時代およびエンジニア時代、ねじ締結や締結部品の加工において、ゆるみや折損、作業性などの問題に悩まされ、腰痛を発症したことがある。また、製造現場と設計部門の認識の齟齬により、製造工程に無駄やトラブルが生じ、その対応に苦労した経験もある。
しかし、ねじ締結について学校で学ぶ内容は基礎的な事項に限られ、実務に必要な知識や判断力の多くは、実践を重ねながら身に付けていくほかない。一方、担当する部署や業務によって経験できる範囲には限りがあり、締結品質が個々の作業者や製造現場に蓄積されたノウハウに依存しているケースも少なくない。
今回の研修は設計者が製造現場で起きているトラブルや課題を実際に体験することで、締結作業への理解を深め、設計段階から作業性や品質、保守性まで考慮する重要性を学ぶ機会となった。設計と製造が互いの知識や課題を共有し、部門の垣根を越えて締結方法を検討することが、製造工程の無駄やトラブルを減らし、製品品質の向上につながると感じた。
関連記事：
池田金属工業とTONE、工具・ねじの1日研修ツアーを開催（後編）に続く
（IRuniverse Midori Fushimi）
