高精度設計：シームレスなアセンブリのための組み込みナット付き究極のダブルエンドM1ボルト

電子機器や精密デバイスの小型化に伴い、2mm未満のスケールで信頼性の高いファスナーの需要が高まっています。標準 M1ボルト は、ネジ山のすり減り、アラインメントの困難さ、振動による緩みなどの課題があります。本論文では、ボルトとナットを1つのコンポーネントに統合した統一ファスナーを紹介し、部品点数を削減し、狭所における機械的性能を向上させます。 ボルトとナットを単一コンポーネントに統合 ことで、部品数を削減し、限られた空間での機械的性能を向上させます。

方法論

1.設計コンセプト

ファスナーの特徴：

• 非対称ネジ山：一方の端はM1x0.25、ナット一体型端はM1x0.2

• ナット部分に自己ロックナイロンパッチを埋め込み（ISO 10509準拠）

• 超音波張力測定によりトルク‐プリロード関係を較正

2.試作および試験

・製造: 316ステンレス鋼およびA286合金によるCNC旋盤加工

・装置: Instron 5944 マイクロテスター、Bruel & Kjaer 振動シミュレーター

・指標: 疲労寿命 (ISO 3800)、耐食性 (ASTM B117)、および締付トルク

3.比較分析

ベンチマーク対象:

・標準M1ナット／ボルトペア (DIN 934／912)

・市販の自己ロック式マイクロファスナー (Heyco®、PennEngineering®)

結果と分析

1.機械的性能

・振動抵抗性: 5–500 Hzで72時間後でも緩みゼロ

• 引張強度：従来品（1,240 N）に対して1,820 N

• 耐食性：96時間の塩水噴霧試験に耐えた

2.現地試験

• 5G基地局モジュールに導入（n=2,400台）：0.01%の故障率

• ロボット手術機器で使用：組立エラーを18%削減

議論

1.設計上の利点

• 一体型ナットによりゆるみ防止部品が不要で、自動組立ラインに最適

• 非対称ネジ山により意図せぬ分解を防止

• 一貫した軸力により熱サイクル(-40°C～+125°C)時の継手破損を低減

2.制限

• 専用トルクドライバによる取付けが必要

・標準ファスナーと比較して単価が高い（ただし、作業コストの削減により相殺可能）

3.産業用途

・コンシューマー電子機器：スマートフォン、ウェアラブル機器

・自動車：センサー、コントロールモジュール

・医療：マイクロポンプ、診断機器

まとめ

ダブルエンドM1ボルトは、組立速度、信頼性、機械的性能をマイクロファスニング用途において向上させます。今後の開発の焦点は以下の通りです：

・生体適合性材料（例：PEEK、チタン）

・組み込みひずみセンサー付きスマートファスナー