ボルト締め付けのベストプラクティス：トルク、角度、伸び

この文書は、機械製造、建設工学、機器組立など、複数の分野にわたる締結作業に適用されます。トルクレンチ法、ナット回転法、油圧テンショナー法、直接張力指示器（DTI）ワッシャー法、ボルト伸長法という5つの主要な締め付け方法について概説しています。

実用ガイドと技術リファレンスの両方として設計されたこの文書は、現場での作業、人材育成、品質管理のための基礎リソースとして役立ちます。これにより、あらゆる締め付けプロセスが一貫した精度、安全性、信頼性の基準を満たすことが保証され、あらゆる締結アプリケーションにおいて最適な性能と長期的な整合性が確保されます。

1.0用語と定義

耐荷重: ファスナーが永久変形を起こさずに耐えられる最大引張荷重。
クランプ荷重: 締め付け後にジョイントに加わる圧縮力。接続の特定のタイプに応じて調整する必要があります。
ナッツ係数（K値）: ねじと軸受表面の摩擦を考慮した経験的係数。トルク計算における重要なパラメータ。
弾性回復損失油圧テンショニング作業において、ナットにかかる最終張力と初期荷重の比を指します。補正余裕を事前に考慮する必要があります。
プリロード: 締め付け後にボルト内に発生する内部引張応力。接合部の安定性を維持するための重要な指標です。
歪み: 引張応力下でファスナーが受ける変形の度合い。適用された応力に正比例します (弾性限界内)。

2.0一般的な準備

2.1人員の資格と研修要件

操作タイプ	資格要件	主なトレーニングトピック
標準操作	基礎トレーニングを完了し、標準手順と安全プロトコルに精通している	締め付け方法の原理、工具の基本操作、品質評価基準
重要な業務	パラメータ調整とトラブルシューティング能力を備えた認定人員	トルク/負荷計算、機器の校正、特殊条件の取り扱い、緊急時の手順

ゴーグルを着用した作業員がトルクレンチを使ったファスナー締め付けの実技訓練を実施している1

2.2機器および工具の検査

機器の種類	検査項目	標準要件	校正/メンテナンス間隔
締め付け工具（例：トルクレンチ、油圧テンショナー）	外観、精度、動作状態	損傷や腐食なし、偏差≤±2%、動作中に異常なノイズなし	6ヶ月ごと
計測機器（例：隙間ゲージ、ダイヤルインジケータ）	清潔さ、正確さ	油やゴミがなく、精度は動作基準を満たしています（隙間ゲージ ≥ 0.01 mm、ダイヤルインジケータ ≥ 0.001 mm）。	3ヶ月ごとに校正する
補助材料（例：潤滑剤、安全装置）	モデルの互換性、有効期限ステータス	条件に適合し、保管期限内の潤滑剤、保護具は無傷で安全基準を満たしている	使用前に必ず点検してください

technicians test the accuracy of torque wrenches with torque calibrators to ensure an error of %e2%89%a4%c2%b121

2.3環境と材料の準備

カテゴリ	特定の要件
環境条件	清潔で埃や油分がなく、湿度は60%以下、温度は5℃～35℃です。屋外で使用する場合は、雨風対策を行ってください。低温環境では、潤滑油を予熱してください。
材料検査	締結部品のサイズと材質が設計仕様に適合していることを確認してください。ねじ山に損傷や腐食がないことをご確認ください。接合面は清潔で平坦である必要があります。
前処理	ねじ山と接触面を清掃し、油分と錆を除去し、潤滑剤を過剰に蓄積することなく均一に塗布してください。カスタム用途や高精度の用途には、ねじ転造機前処理の前にねじの品質を改善し、その後の締め付け時の摩擦変動を低減します。

作業員はブラシを使ってボルトのネジ山を清掃し、油や錆を取り除き、潤滑剤を均等に塗布します1

3.0方法別標準操作手順（表形式）

3.1トルクレンチ法

プロセス段階	操作手順	運用要件	ツールと機器	主なパラメータ	よくある問題と解決策
予備計算	耐荷重を決定する	指定された値を使用する。指定されていない場合は、降伏強度92%として計算する。	計算機、材料データシート	–	降伏強度が不明です：技術部門にテストレポートを依頼してください
	クランプ荷重の設定	再利用可能なジョイントの場合：耐荷重 × 75%、永久ジョイントの場合：耐荷重 × 90%	電卓	クランプ荷重偏差 ≤ ±3%	特別条件: 技術指示に基づいて調整
	K値の選択と調整	標準ごとに選択し、高精度の場合はラボ校正を実施します	トルクキャリブレーター	表1「基準K係数」を参照	偏差発見：摩擦係数の再テスト
	目標トルクを計算する	式T = KDPを適用します（T = トルク、D = 公称直径、P = クランプ荷重）	電卓	小数点以下2桁のトルク精度	計算エラー: 2人の演算子による結果の二重チェック
現場作業	洗浄と潤滑	ねじ山と接触面は清潔で、均一に潤滑されている	ブラシ、布、潤滑剤	–	余分な潤滑剤：摩擦精度を維持するために余分な潤滑剤を拭き取ってください。
	手動プリロード	締め付け感がなくなり、ぴったり合うまで手で締めます。	手袋	–	締め付けねじ：損傷がないか点検し、留め具を交換する
	トルクレンチの設定	目標トルクに調整し、キャリブレーションが有効であることを確認する	校正済みトルクレンチ	トルク偏差 ≤ ±2%	ツールの故障：交換して修理に出す
	最終締め付け	レンチをボルト軸に対して垂直に保ち、一定かつ均一な力を加えます。	トルクレンチ	回転速度≤5 r/min	トルクが規格外: 摩擦またはねじ山の状態を再確認してください
	検証	同じ校正済みレンチを使用して5分後に再確認します	トルクレンチ	再テスト偏差≤±5%	偏差が大きすぎる場合：締め直し、原因を記録する

3.2ナット回転法

プロセス段階	操作手順	運用要件	ツールと機器	主なパラメータ	よくある問題と解決策
準備	ねじピッチの確認	ねじピッチを決定し、回転角度を計算します（360° = 1ねじピッチの伸び）	ねじゲージ、計算機	ピッチ公差 ≤ ±0.01 mm	ピッチ不明: ファスナーのデータシートを確認してください
	ジョイントフィットの確認	接合面が清潔で適切に取り付けられていることを確認する	隙間ゲージ	初期ギャップ≤0.02 mm	隙間が大きすぎます: ジョイント部品を清掃するか、位置を変えてください
現場作業	手動プリロード	構造部品の大量生産の場合：ファスナー挿入機ボルト／ナットの均一な事前位置決めを実現し、隙間を均一になくします。少量生産の場合：表面がぴったり合うまで手締めしてください。	手袋	–	ゆるめのフィット感: 遊びがなくなるまで締め続けます
	基準線をマークする	ナットとボルトに位置合わせラインをマークする	マーカー	はっきりと目に見える跡	かすかなマーク：角度の正確さを保証するための注釈
	制御された回転	ナットを均等な力で指定の角度までゆっくりと回転させます	角度付きレンチ	角度偏差 ≤ ±2°	ハード旋削：ねじの固着を検査する
	適合検証	マーキングとジョイントギャップを再確認する	隙間ゲージ	目に見える隙間なし	残留ギャップ：さらに締め付けて余分な角度を記録する

3.3油圧テンショナー方式

プロセス段階	操作手順	運用要件	ツールと機器	主なパラメータ	よくある問題と解決策
予備計算	目標負荷を設定する	ジョイント設計ごとにクランプ荷重を決定し、弾性回復を考慮する	電卓	初期負荷 = 目標値 × 1.25～1.30	不確実な荷重: 80%の保証荷重を基準として使用します
	機器の検査	インサート、シール、圧力表示が良好な状態であることを確認します	油圧テンショナー、ポンプ	圧力偏差 ≤ ±1%	シールが破損しています: 交換して再テストしてください
現場作業	クリーンスレッド	露出したねじ山から錆やゴミを取り除く	ブラシ、布	–	ひどい腐食：ボルトを清掃または交換する
	テンショナーの取り付け	挿入深さはナットの厚さの1.5倍以上、ベースは面一かつ水平	油圧テンショナー、レンチ	–	ベースがずれている: シムを使用して垂直性を修正します
	圧力をかける	圧力を徐々に最初の目標まで上げ、3～5分間維持する	ポンプ、ゲージ	圧力上昇≤0.5MPa/s	圧力低下: 再試行する前に漏れを確認してください
	ナットを締める	圧力がかかった状態でナットを締め、固定します。	レンチ	ナットは固定、オフセットなし	ナット詰まり：粗いネジの代替品を使用する
	圧力解放と検証	徐々に圧力を解放し、テンショナーを取り外してトルクを再確認します。	トルクレンチ	トルク偏差 ≤ ±5%	低い予圧：より高い初期圧力で繰り返す

3.4DTIワッシャー法

プロセス段階	操作手順	運用要件	ツールと機器	主なパラメータ	よくある問題と解決策
準備	マッチワッシャー仕様	ボルトのサイズに合ったワッシャーを選択し、突起部分が損傷していないことを確認します。	ノギス、拡大鏡	寸法偏差 ≤ ±0.1 mm	変形した突起：ワッシャーを交換する
	ギャップ範囲を定義する	目標プリロードに基づいて許容ギャップを確認する	仕様書、計算機	洗濯機メーカーの指定による	不明な範囲: 履歴データを参照
現場作業	ポジションワッシャー	ワッシャーをボルトの頭またはナットの下に置き、突起を上に向けてください。	手袋	適切な位置合わせ	中心からずれている：ワッシャーの位置を変える
	初期締め付け	目標トルク80%まで締め付ける	トルクレンチ	–	抵抗：ねじ山またはワッシャー表面を検査する
	ギャップを測定する	隙間ゲージを使用してワッシャーの隙間を測定する	隙間ゲージ（精度0.01 mm）	設定範囲内	隙間が広すぎる：締め続ける
	最終確認	最終ギャップを記録し、均一な圧縮を確認する	ログシート、隙間ゲージ	ギャップ偏差 ≤ ±0.02 mm	不均一な隙間：正しいボルトの位置合わせ

3.5ボルト伸長法（油圧、熱、精密測定技術を含む）

この方法では、ボルトの伸びを直接測定し、油圧張力、熱膨張、または精密測定によって制御された予圧を確保することで締め付け精度を決定します。

油圧張力調整プロセス

プロセスブランチ	プロセス段階	操作手順	運用要件	ツールと機器	主なパラメータ	よくある問題と解決策
油圧テンショニング	準備	ストレッチパラメータを計算する	目標伸び = (目標応力 × ボルト長さ) / 弾性係数	電卓、ボルト仕様書	伸び偏差 ≤ ±3%	不明なパラメータ: 材料データについては技術部門にお問い合わせください
		互換性を確認する	テンショナーがボルトの直径と一致していることを確認する	キャリパー、テンショナー	直径公差 ≤ ±1 mm	不一致: 正しいサイズのテンショナーと交換してください
	現場作業	テンショナーの取り付け	挿入深さが十分で、ベースが平らに取り付けられている	テンショナー、レンチ	深さ ≥ 1.5 × ナットの厚さ	緩い座面：調整にはシムを使用する
		圧力をかけて測定する	目標伸長に達するまで加圧し、継続的に監視する	油圧ポンプ、ダイヤルインジケータ	圧力上昇≤0.5MPa/s	伸び不足：圧力を徐々に増加させる
		締め付けて減圧する	圧力をかけたままナットを完全に締め、その後ゆっくりと圧力を解放します。	レンチ、油圧ポンプ	ナットを平らにして固定する	ナットの緩み：締め直して確認する
		最終測定	除荷後の実際の伸びを測定	ダイヤルインジケータ	目標からの偏差 ≤ ±5%	偏差が大きすぎる: 調整した設定でプロセスを繰り返す

熱締め付けプロセス

プロセスブランチ	プロセス段階	操作手順	運用要件	ツールと機器	主なパラメータ	よくある問題と解決策
熱法	準備	加熱パラメータを決定する	目標伸長を計算し、加熱温度と期間を定義する	電卓、ヒーターロッド仕様書	最高温度≤80%の焼戻し温度	過熱：材料の強度が低下する可能性があります。直ちに加熱を中止してください。
		中央の穴を検査する	ボルトの中心穴がクリアでバリがないことを確認する	ドリル（必要な場合）、ブラシ	ヒーターロッドに適合する穴サイズ	穴が小さすぎる：フィットするように拡大してください
	現場作業	ヒーターロッドの取り付け	加熱要素を中央の穴に挿入して固定します	ヒーターロッド、クランプ	ロッドと壁の間の隙間は2 mm以下	ゆるめのフィット：均一な加熱を確保するために再フィットします
		加熱と伸びの監視	伸びをリアルタイムで監視しながら連続加熱	ヒーターロッド、ダイヤルインジケーター	温度上昇≤5°C/分	急速な伸長：直ちに電力を減らす
		ナットを締める	目標の伸びに達したら、すぐにナットを締めます	レンチ、ダイヤルインジケータ	ナットが完全に固定されている	低速運転：冷却により収縮が発生するため、再加熱して繰り返す
		冷静になって再検査する	ボルトを室温まで冷まし、伸びを再測定する	ダイヤルインジケータ	最終偏差 ≤ ±5%	偏差過大：加熱と調整を繰り返す

a heating rod is inserted into the central hole of the bolt and the temperature controller shows the heating temperature %e2%89%a480 of the materials tempering temperature1

精密測定プロセス

プロセスブランチ	プロセス段階	操作手順	運用要件	ツールと機器	主なパラメータ	よくある問題と解決策
精密測定	準備	測定ツールを選択	ボルトのサイズとアクセスに応じてダイヤルゲージまたは超音波伸び計を選択します	ダイヤルゲージ、超音波メーター	測定精度 ≥ 0.001 mm	精度が低い：認定ツールに交換してください
		初期長さの測定	荷重をかける前にボルトの長さを記録する	測定ツール	3回測定し、平均を取る	データの矛盾: ツールのセットアップとボルト端の平坦度を確認してください
	現場作業	プリロードとロードの適用	手で締め、スムーズに引張力をかける	レンチ、ローディング機器	衝撃のない均一な荷重	衝撃荷重：安定後に繰り返し測定
		負荷をかけた状態での測定	張力調整時の記録長さ	ダイヤルゲージ/超音波メーター	3回測定し、平均を取る	読み取りが難しい: ツールの位置を調整してください
		伸びを計算する	伸び = 荷重長さ − 初期長さ	電卓	伸びは目標仕様を満たす	目標を下回る場合：適用荷重を段階的に増加させる
		ロックと検証	ナットを締めて固定し、確認のために再度測定します。	レンチ、測定工具	最終偏差 ≤ ±3%	ナットの緩み：締め直し、再確認

4.0主要パラメータの参照表

4.1ナッツ係数（K値）の参照表

材質タイプ	潤滑状態	K値	典型的なアプリケーション
鋼鉄	グラファイトグリース/エンジンオイル	0.10	一般機械組立
鋼鉄	二硫化モリブデングリース	0.11	高負荷、低摩擦アプリケーション
鋼鉄	工場で塗布された軽機械油	0.15	追加潤滑なしで新しい部品を組み立てる
鋼鉄	銅系固着防止剤	0.13	高温環境での接続
鋼鉄	無潤滑	0.20	一時的な、または精度の低いアセンブリ
溶融亜鉛メッキ鋼	無潤滑	0.25	屋外耐腐食ジョイント
コーティングされたファスナー	無潤滑	0.15	汎用防錆用途
ステンレス鋼	無潤滑	0.30	高い耐腐食性要件

4.2弾性回復損失の参照表

ボルト長さ（mm）	弾性回復損失率	初期伸張係数	適用可能な方法
≤ 100	28% – 30%	1.30	油圧テンショナー方式
101～300	25% – 28%	1.28	油圧テンショナー方式
≥ 301	22% – 25%	1.25	油圧テンショナー方式

4.3締め付け方法の精度と適用の比較

締め付け方法	精度範囲	典型的なアプリケーション	コストレベル
手触り法	±35%	振動のない、重要でない静的ジョイント	低い
トルクレンチ法	±25%	標準エンジニアリングジョイント、バッチアセンブリ	低～中
ナット回転法	±15%	構造用ボルト、高精度アプリケーション	中くらい
DTIワッシャー法	±10%	鉄骨構造物、橋梁、建設ジョイント	中くらい
ボルト伸長法	±3% – ±5%	重機、重要な接続	中〜高
ひずみゲージ法	±1%	実験室試験、ハイエンド精密機器	高い

5.0品質検査および記録フォーム

5.1ファスナー締付品質検査記録票

いいえ。	バッチ番号	ファスナー仕様（モデル/材質）	締め付け方法	目標パラメータ（トルク/角度/伸び）	測定値	偏差範囲	検査ツールとID	適合性	オペレーター	検査日	発言（問題点と対応）

作業者は、トルクや角度などの主要なデータを記録するファスナー締め付け品質検査記録フォームに記入する1

5.2機器校正記録フォーム

機器名	モデル/仕様	機器ID	校正日	校正機関	校正項目	校正結果（偏差範囲）	次回の校正日	技術者	備考

6.0安全とメンテナンスのガイドライン

カテゴリ	特定の要件
運用上の安全性	1. 作業中は必ず安全ゴーグルや手袋などの保護具を着用してください。油圧テンショニングや加熱作業中は、ボルトの先端に直角に立たないでください。2. 高所作業の場合は、安全ハーネスを装着し、安定した作業台を構築してください。屋外での作業は、地域の気象警報および安全警報を遵守してください。
機器メンテナンス	1. 使用後はすべての工具を清掃し、整備してください。トルクレンチは保管前にスプリングの張力を解放し、使用後は油圧システムが完全に減圧されていることを確認してください。2. 工具および機器の摩耗や損傷がないか定期的に点検し、不具合のある部品は直ちに交換してください。不具合のある機器をそのまま使用することは固く禁じられています。
品質トレーサビリティ	1. すべての業務記録と検査データを最低1年間保管し、重要なプロセスの記録は3年以上保管します。2. バッチ不適合が発生した場合は、直ちに業務を停止し、根本原因を調査し、是正措置を実施します。
緊急対応	1. 機器の故障が発生した場合は、二次的な被害を防ぐため、直ちに電源を切断するか圧力を解放してください。火災に伴う危険には専用の消火器を使用してください。2. 担当責任者と緊急時の連絡手順を確立し、明確に定義された対応手順を確立してください。

参考文献

www.totem-forbes.com
www.waltontools.com

ボルト締め付けのベストプラクティス：トルク、角度、伸びの測定法の説明