電子機器の小型化医療機器の需要が高まり、信頼性の高いM1サイズのファスナー従来のソリューションでは、ナットとワッシャーが別々に必要となるため、5mm³未満のスペースでの組み立てが複雑になります。2025年のASME調査によると、ウェアラブル機器の現場での故障の34%は、ファスナーの緩みが原因です。本稿では、モノリシック設計と強化されたねじ山のかみ合いによってこれらの問題を解決する、一体型ボルトナットシステムを紹介します。
方法論
1.設計アプローチ
●一体型ナットボルト形状:転造ねじ付き316Lステンレス鋼からの一体型CNC加工（ISO 4753-1）
●ロック機構:非対称のねじピッチ（ナット端のリード0.25mm、ボルト端のリード0.20mm）により、セルフロックトルクが生まれます。
2.テストプロトコル
●耐振動性:DIN 65151に準拠した電気力学的振動試験
●トルク性能:トルクゲージ（Mark-10 M3-200）を使用したISO 7380-1規格との比較
●組み立て効率:訓練を受けた技術者（n=15）による3種類のデバイスへの時間指定インストール
3.ベンチマーク
に比べ：
● 標準 M1 ナット/ボルトペア (DIN 934/DIN 931)
● プレベリングトルクナット（ISO 7040）
結果と分析
1.振動性能
● 統合設計により、標準ペアの67%に対して98%のプリロードを維持
● 200Hzを超える周波数では緩みはゼロ
2.アセンブリメトリクス
● 平均取り付け時間: 8.3秒 (従来のファスナーでは21.8秒)
● ブラインドアセンブリシナリオで100％の成功率（n=50回の試行）
3.機械的特性
●せん断強度:1.8kN（従来のペアでは1.5kN）
●再利用性:パフォーマンスの低下なしに15回の組み立てサイクル
議論
1.設計上の利点
● 組立作業におけるナットの緩みを解消
● 非対称ねじ切りにより逆回転を防止
● 標準M1ドライバーおよび自動フィーダーと互換性あり
2.制限事項
● 単価が高い（従来のペアに比べて25%増）
● 大量生産アプリケーションではカスタム挿入ツールが必要
3.産業用途
● 補聴器および埋め込み型医療機器
● マイクロドローンアセンブリと光学アライメントシステム
結論
一体型の両端M1ボルトは、組み立て時間を短縮し、マイクロメカニカルシステムの信頼性を向上させます。今後の開発では、以下の点に重点を置きます。
● 冷間鍛造技術によるコスト削減
● M0.8およびM1.2サイズバリエーションの拡張
投稿日時: 2025年10月10日
