2025-11-12
高価値で精密な機器が、たった1つの小さなボルトの故障によって使用不能になることを想像してみてください。その結果生じる損失は壊滅的なものになる可能性があります。機械メンテナンスにおいて、ボルトとナットは些細なものに見えるかもしれませんが、機器の安全で安定した動作を確保するために不可欠です。しかし、多種多様なメートルボルトとナットがある中で、どのように正確に識別し、正しく選択し、安全に締め付けることができるでしょうか？このガイドは、これらのタスクのための明確で実用的な指示を提供します。
現代の機械の組み立てとメンテナンスにおいて、ボルトとナットは重要な役割を果たします。これらはさまざまな部品を接続し、機器の構造的完全性を確保するための主要なコンポーネントです。一見すると、すべてのメートルボルトは似ているように見えるかもしれませんが、実際には、ねじの種類、強度グレード、および寸法仕様が大きく異なります。不適切な選択や使用は、機器の故障や安全上の危険につながる可能性があります。したがって、メートルボルトとナットの特性を深く理解し、適切な選択と締め付け技術を習得することは、機械メンテナンス担当者にとって不可欠です。
このガイドは、工場および機械メンテナンスに従事する専門家向けに設計されており、ISOメートルボルトとナットに関する基本的な知識を提供し、交換部品を正しく識別して使用し、安全で信頼性の高い機器の動作を確保するのに役立ちます。ここでは、産業環境で最も一般的に使用されるメートルボルトとナットに焦点を当て、識別と適用に関する実用的なヒントを提供します。
ISO規格は複数の特殊なねじタイプを定義していますが、ほとんどの機械設備では、標準ピッチと細目ピッチの2つが一般的に使用されています。その他のねじタイプは、主に精密機器や光学機器などの特殊なデバイス用に予約されています。
ピッチとは、隣接するねじ間の距離をミリメートル単位で測定したものです。標準ピッチねじは、ほとんどの汎用接続に適していますが、細目ピッチねじは、より高いロック力または振動抵抗が必要な場合に使用されます。
以下の表は、産業機械における最も一般的なねじ径とピッチの組み合わせを示しています。
| サイズ | 標準ピッチ（mm） | 細目ピッチ（mm） |
|---|---|---|
| M5 | 0.8 | 0.5 |
| M6 | 1.0 | 0.75 |
| M8 | 1.25 | 1.0 |
| M10 | 1.5 | 1.0 または 1.25 |
| M12 | 1.75 | 1.5 |
| M16 | 2.0 | 1.5 |
| M20 | 2.5 | 1.5 |
| M24 | 3.0 | 2.0 |
| M30 | 3.5 | 2.0 |
最も低いグレードのボルトとナットを除き、すべてのメートルファスナーには強度識別マークが付いています。これらのマーキングは、負荷容量を迅速かつ正確に判断するのに役立ちます。
ボルトの頭部には通常、小数点区切りで2つの数字が刻印されています。全範囲には3.6から14.9までの10個のグレードが含まれていますが、産業環境では、一般的なグレードは8.8、9.8、10.9、および12.9です。ボルトの頭部には、メーカーコード（通常は2〜3文字）も含まれています。
最初の数字は、ボルト鋼の引張強度を示し、おおよそ断面積1平方ミリメートルあたり10 kgで測定されます。たとえば、グレード12.9のボルトは、破断する前に少なくとも1平方ミリメートルあたり120 kgに耐えます。同様に、グレード8.8のボルトは、1平方ミリメートルあたり80 kgの破断荷重を持っています。
ボルトは徐々に負荷を受けると、バネのようにわずかに伸びます。負荷が解放されると、元の長さに戻ります。ただし、ボルトが完全に回復せず、代わりに永久的に伸びる限界があります。これが降伏点です。ボルトの頭部の2番目の数字は、ボルトが伸び始める前に耐えることができる引張強度の割合を表しています。
たとえば、グレード12.9のボルトは、負荷が破断荷重の90％に達すると伸び始めます。同様に、グレード9.8のボルトは、破断荷重の80％で伸び始めます。
ナットの強度マーキングは、ボルトのマーキングよりも識別が難しい場合があります。数字として表示される場合もあれば、グレードを示す時計の針のように見えるドットと線のパターンとして表示される場合もあります。
ナットのグレードは、常にボルトのグレードと一致するか、1レベル上である必要があります。たとえば、グレード8.8のボルトは、グレード8または9のナットと組み合わせる必要があります。グレード12.9のボルトは、グレード12または14のナットと組み合わせる必要があります。
前述のように、ボルトが徐々に負荷を受けると、降伏点（永久的な伸びが始まる点）に達します。負荷が増加し続けると、ボルトは破断点に達します。規格では、「耐力」が定義されており、通常、ボルトを伸ばすのに必要な負荷の90％です。
実際には、メーカーは多くの場合、ボルトが耐力よりもはるかに低い負荷に耐えるように機械を設計し、堅牢な安全率を確保しています。
| サイズ | グレード8.8 | グレード9.8 | グレード10.9 | グレード12.9 |
|---|---|---|---|---|
| M5 | 820 kg | 923 kg | 1,180 kg | 1,380 kg |
| M6 | 1,160 kg | 1,310 kg | 1,670 kg | 1,950 kg |
| M8 | 2,120 kg | 2,380 kg | 3,040 kg | 3,550 kg |
| M10 | 3,370 kg | 3,770 kg | 4,810 kg | 5,630 kg |
| M12 | 4,890 kg | 5,480 kg | 7,000 kg | 8,180 kg |
| M16 | 9,100 kg | 10,200 kg | 13,000 kg | 15,200 kg |
| M20 | 14,700 kg | N/A | 20,300 kg | 23,800 kg |
| M24 | 21,200 kg | N/A | 29,300 kg | 34,200 kg |
| M30 | 33,700 kg | N/A | 46,600 kg | 54,400 kg |
細目ピッチボルトは、ねじ切り中に除去される金属が少ないため、通常、標準ピッチボルトよりも10％強力です。
以下の表に記載されている推奨最大トルクは、軽く潤滑されたねじを前提としています。指定されたトルクでボルトを締め付けると、ボルトの張力が耐力の約85％、破断荷重の62％に相当するように設定されます。
機械メーカーがトルク設定を指定していない場合にのみ、これらのトルク値を使用してください。
| サイズ | グレード8.8 | グレード9.8 | グレード10.9 | グレード12.9 |
|---|---|---|---|---|
| M5 | 7.0 Nm | 7.8 Nm | 10.0 Nm | 11.7 Nm |
| M6 | 11.8 Nm | 13.3 Nm | 17.0 Nm | 19.9 Nm |
| M8 | 28.8 Nm | 32.3 Nm | 41.3 Nm | 48.3 Nm |
| M10 | 57.3 Nm | 64.1 Nm | 81.8 Nm | 95.7 Nm |
| M12 | 99.8 Nm | 111.8 Nm | 142.8 Nm | 166.9 Nm |
| M16 | 247.5 Nm | 277.4 Nm | 353.6 Nm | 413.4 Nm |
| M20 | 499.8 Nm | N/A | 690.2 Nm | 809.2 Nm |
| M24 | 865.0 Nm | N/A | 1,195.4 Nm | 1,395.3 Nm |
| M30 | 1,718.7 Nm | N/A | 2,376.6 Nm | 2,774.4 Nm |
細目ピッチボルトとナットは、通常、特殊な場合にのみ使用され、メーカーのメンテナンスドキュメントには、各用途に必要なトルクが指定されているはずです。
細目ピッチねじは、ボルトが柔らかい金属ブロック（たとえば、アルミニウム鋳物）にねじ込まれる場合によく使用されます。この場合、ブロック内のねじはボルトよりもはるかに弱く、通常、ストリッピングを避けるために低いトルクが必要です。
ねじ付き部品の強度には、製造方法、表面仕上げ、ねじ形状の精度など、多くの要因が影響します。
ねじ接続の強度は、その最も弱いコンポーネントに依存します。たとえば、高強度のボルトが、より柔らかく延性のある材料（たとえば、アルミニウム合金または低炭素鋼）にねじ込まれている場合、より柔らかい部品が最大安全トルクを決定します。
より一般的には、ボルトは締め付けによる引張荷重だけでなく、横方向または「せん断」荷重にも耐えなければなりません。典型的な例は、2つのプレートがボルトで固定され、ボルトにせん断荷重を加える力が加えられる場合です。
加えられる荷重が非常に小さい場合、ボルトの締め付けによるプレート間の摩擦が動きを防ぐ可能性があります。ただし、せん断荷重を負担するダウエルピンが取り付けられていない限り、ボルトは最終的にせん断応力と引張応力の両方を経験します。これらの応力を組み合わせると、どちらか一方だけの場合よりも大きな合計応力が発生するため、せん断からの追加の応力に対応するために、ボルトの予圧を最大値よりも低くする必要がある場合があります。
ガイドラインとして、締め付けトルクを10％減らすと、ボルトの負荷定格の35％をせん断力に対応させることができ、過負荷になることはありません。
設計エンジニアは、これらのすべての要因を考慮する必要があり、特に高い安全マージンを必要とする吊り上げ装置では、より低いトルクを指定する場合があります。
吊り上げおよび耐荷重用途のボルトとナットの指定トルク値については、常に機械メーカーのメンテナンスドキュメントを参照してください。
以下の表は、産業機械で最も一般的なボルトとナットのサイズに対応する適切なレンチと六角レンチのサイズを示しています。
レンチの滑りやファスナーの端の損傷のリスクを最小限に抑えるために、可能な限りボックスエンドレンチ（またはコンビネーションレンチのボックスエンド）を使用してください。
| サイズ | レンチ | 六角レンチ |
|---|---|---|
| M5 | 8 mm | 4 mm |
| M6 | 10 mm | 5 mm |
| M8 | 13 mm | 6 mm |
| M10 | 17 mm | 8 mm |
| M12 | 19 mm | 10 mm |
| M16 | 24 mm | 14 mm |
| M20 | 30 mm | 17 mm |
| M24 | 36 mm | 19 mm |
| M30 | 46 mm | - |
メートルボルトは、公称サイズよりもわずかに小さく製造されています。たとえば、M16ボルトのシャンク径は通常15.97 mmです。これは、16 mmボルトが16 mmの穴を通過できることを意味しますが、部品間の位置ずれを考慮するために、クリアランスホールは通常、わずかに大きくドリル加工されます。
以下の表は、標準および細目ピッチねじの一般的なクリアランスホールのサイズと適切なタップドリルのサイズを示しています。
メートルねじの場合、タップドリルのサイズは、ボルトの直径からねじピッチを引くことで簡単に計算できます。たとえば、標準ピッチM16ボルト（ピッチ2.0 mm）には、16 – 2 = 14 mmのタップドリルサイズが必要です。
| サイズ | クリアランスホール | ピッチ（標準） | タップドリル（標準） | ピッチ（細目） | タップドリル（細目） |
|---|---|---|---|---|---|
| M5 | 5.5 mm | 0.8 mm | 4.2 mm | 0.5 mm | 4.5 mm |
| M6 | 6.5 mm | 1.0 mm | 5.0 mm | 0.75 mm | 5.25 mm |
| M8 | 9 mm | 1.25 mm | 6.75 mm | 1.0 mm | 7 mm |
| M10 | 11 mm | 1.5 mm | 8.5 mm | 1.0 または 1.25 mm | 9.0 または 8.75 mm |
| M12 | 14 mm | 1.75 mm | 10.25 mm | 1.5 mm | 10.5 mm |
| M16 | 18 mm | 2.0 mm | 14 mm | 1.5 mm | 16.5 mm |
| M20 | 22 mm | 2.5 mm | 17.5 mm | 1.5 mm | 20.5 mm |
| M24 | 26 mm | 3.0 mm | 21 mm | 2.0 mm | 22 mm |
| M30 | 32 mm | 3.5 mm | 26.5 mm | 2.0 mm | 28 mm |
穴をタッピングするとき、特にM10以下のサイズの場合は、金属チップを取り除き、破損を防ぐために、タップを頻繁に取り外してください。
ボルトをねじまたはナットとボルトのアセンブリに締め付けて部品を一緒にクランプすると、加えられたトルクがボルトシャンクに引張応力を生成します。
ボルトの実際の力は、ねじ形状、ピッチ、表面仕上げ、潤滑などの要因によって異なります。軽く潤滑されたメートルボルトのほとんどの標準的なケースでは、力は次のように近似できます。
力 = 5 × トルク / 直径
ここで、力はニュートン（N）、トルクはニュートンメートル（Nm）、直径はメートル（m）です。たとえば、247.5 Nmに締め付けられたM16ボルトは、
力 = 5 × 247.5 Nm / 0.016 m = 77,344 N（77.3 kN）を生成します。
ニュートンをキログラム力（kgf）に変換するには、9.81（または簡単な見積もりには10）で割ると、7,884 kgfのボルト荷重が得られます。
乾燥したねじは摩擦を増加させ、結果として力が低下します。
ボルト締結部は通常、せん断破壊、引張破壊、またはねじのストリッピングの3つの方法で故障します。
引張破壊（ボルトの破損）は、接合部の過負荷または過度の締め付けによって発生します。ボルトは、ねじがシャンクに接する場所で多くの場合故障します。
せん断破壊は、横方向の力がボルトの容量を超えた場合に発生し、過度の締め付けによって悪化し、せん断荷重に対する強度予備がなくなります。どちらの故障タイプも、通常、コンポーネントのライフサイクルの初期または後期に発生します。
一般的なサービス故障には、横方向の荷重がボルトからナットをこじ開け、連鎖的な故障を引き起こすことが含まれます。ねじテーパーはナットの膨張につながり、ねじのかみ合いが減少し、金属が降伏し、ねじがストリップします。
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