特許 7266793 固着具と炭素基材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-21

(45)【発行日】2023-05-01

(54)【発明の名称】固着具と炭素基材

(51)【国際特許分類】

   F16B 37/04 20060101AFI20230424BHJP

【ＦＩ】

F16B37/04 C

F16B37/04 Q

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2021088788

(22)【出願日】2021-04-08

(65)【公開番号】P2022161772

(43)【公開日】2022-10-21

【審査請求日】2023-01-12

【権利譲渡・実施許諾】特許権者において、実施許諾の用意がある。

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】506037009

【氏名又は名称】赤羽 廣志

(72)【発明者】

【氏名】赤羽 廣志

【審査官】大谷 謙仁

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－９００１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５９－１４１２１５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平６－２３７８０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１９６０２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６１－４１９１６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１１－１５３７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１４２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－１２８５２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－１２４８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－１２４８０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｂ ３７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭素基材に設けられた孔に固定される固着具であって、
円柱状の本体の先端に突出して設けられ、上記孔の孔径より大きい外径の栓体と、
この栓体に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該栓体の外径より小さい外径の第１の小径部と、
この第１の小径部に隣接して上記孔の孔径より所定値大きい外径で前記円柱状の本体の外側周面上に設けられる第１の大径部と、
この第１の大径部に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該第１の大径部の外径より小さい外径の第２の小径部と、
この第２の小径部に隣接して上記孔の孔径より所定値大きい外径で前記円柱状の本体の外側周面上に設けられる第２の大径部とを有し、
前記第１の大径部と第２の大径部とで前記第１の小径部側を底面側として周面が傾斜角度を持つ円錐台形状に外側周面が加工されると共に前記第１の大径部と第２の大径部とで多数の凹凸条が同一方向斜めに加工されることを特徴とする固着具。

【請求項2】

炭素基材に設けられた孔に固定される固着具であって、
円柱状の本体の先端に突出して設けられ、上記孔の孔径より大きい外径の第１の栓体と、
この栓体に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該栓体の外径より小さい外径の第１の小径部と、
この第１の小径部に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、上記孔の孔径より大きい外径の第２の栓体と、
この第２の栓体に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該栓体の外径より小さい外径の第２の小径部と、
この第２の小径部に隣接して上記孔の孔径より所定値大きい外径で前記円柱状の本体の外側周面上に設けられる第１の大径部と、
この第１の大径部に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該第１の大径部の外径より小さい外径の第３の小径部と、
この第３の小径部に隣接して上記孔の孔径より所定値大きい外径で前記円柱状の本体の外側周面上に設けられる第２の大径部とを有し、
前記第１の大径部と第２の大径部とで前記第２の小径部側を底面側として周面が傾斜角度を持つ円錐台形状に外側周面が加工されると共に前記第１の大径部と第２の大径部とで多数の凹凸条が同一方向斜めに加工されることを特徴とする固着具。

【請求項3】

炭素基材に設けられた孔に固定される固着具であって、
円柱状の本体の先端に突出して設けられ、上記孔の孔径より大きい外径の栓体と、
この栓体に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該栓体の外径より小さい外径の第１の小径部と、
この第１の小径部に隣接して上記孔の孔径より所定値大きい外径で前記円柱状の本体の外側周面上に設けられる第１の大径部と、
この第１の大径部に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該第１の大径部の外径より小さい外径の第２の小径部と、
この第２の小径部に隣接して上記孔の孔径より所定値大きい外径で前記円柱状の本体の外側周面上に設けられる第２の大径部と、
この第２の大径部に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上の後端に設けられ、前記第２の大径部の外径より大きい外径の底部とを有し、
前記第１の大径部と第２の大径部とで前記第１の小径部側を底面側として周面が傾斜角度を持つ円錐台形状に外側周面が加工されると共に前記第１の大径部と第２の大径部とで多数の凹凸条が同一方向斜めに加工されることを特徴とする固着具。

【請求項4】

炭素基材に設けられた孔に固定される固着具であって、
円柱状の本体の先端に突出して設けられ、上記孔の孔径より大きい外径の第１の栓体と、
この栓体に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該栓体の外径より小さい外径の第１の小径部と、
この第１の小径部に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、上記孔の孔径より大きい外径の第２の栓体と、
この第２の栓体に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該栓体の外径より小さい外径の第２の小径部と、
この第２の小径部に隣接して上記孔の孔径より所定値大きい外径で前記円柱状の本体の外側周面上に設けられる第１の大径部と、
この第１の大径部に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該第１の大径部の外径より小さい外径の第３の小径部と、
この第３の小径部に隣接して上記孔の孔径より所定値大きい外径で前記円柱状の本体の外側周面上に設けられる第２の大径部と、
この第２の大径部に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上の後端に設けられ、前記第２の大径部の外径より大きい外径の底部とを有し、
前記第１の大径部と第２の大径部とで前記第２の小径部側を底面側として周面が傾斜角度を持つ円錐台形状に外側周面が加工されると共に前記第１の大径部と第２の大径部とで多数の凹凸条が同一方向斜めに加工されることを特徴とする固着具。

【請求項5】

炭素基材に設けられた孔に固定される固着具と炭素基材であって、
上記固着具は、円柱状の本体の先端に突出して設けられ、上記孔の孔径より大きい外径の栓体と、この栓体に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該栓体の外径より小さい外径の第１の小径部と、この第１の小径部に隣接して上記孔の孔径より所定値大きい外径で前記円柱状の本体の外側周面上に設けられる第１の大径部と、この第１の大径部に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該第１の大径部の外径より小さい外径の第２の小径部と、この第２の小径部に隣接して上記孔の孔径より所定値大きい外径で前記円柱状の本体の外側周面上に設けられる第２の大径部とを有し、前記第１の大径部と第２の大径部とで前記第１の小径部側を底面側として周面が傾斜角度を持つ円錐台形状に外側周面が加工されると共に前記第１の大径部と第２の大径部とで多数の凹凸条が同一方向斜めに加工され、
上記炭素基材は、前記栓体の外径より小さい孔径で前記栓体と第１の小径部とが嵌め込まれるの第１の孔と、前記第１の大径部の外径より所定値小さい孔径で前記第１の大径部と前記第２の小径部と前記第２の大径部とが嵌め込まれる第２の孔とを有することを特徴とする固着具と炭素基材。

【請求項6】

炭素基材に設けられた孔に固定される固着具と炭素基材であって、
上記固着具は、円柱状の本体の先端に突出して設けられ、上記孔の孔径より大きい外径の第１の栓体と、この栓体に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該栓体の外径より小さい外径の第１の小径部と、この第１の小径部に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、上記孔の孔径より大きい外径の第２の栓体と、この第２の栓体に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該栓体の外径より小さい外径の第２の小径部と、この第２の小径部に隣接して上記孔の孔径より所定値大きい外径で前記円柱状の本体の外側周面上に設けられる第１の大径部と、この第１の大径部に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該第１の大径部の外径より小さい外径の第３の小径部と、この第３の小径部に隣接して上記孔の孔径より所定値大きい外径で前記円柱状の本体の外側周面上に設けられる第２の大径部とを有し、前記第１の大径部と第２の大径部とで前記第２の小径部側を底面側として周面が傾斜角度を持つ円錐台形状に外側周面が加工されると共に前記第１の大径部と第２の大径部とで多数の凹凸条が同一方向斜めに加工され、
上記炭素基材は、前記第１の栓体と第２の栓体の外径より小さい孔径で前記第１の栓体と第１の小径部と第２の栓体と第２の小径部とが嵌め込まれるの第１の孔と、前記第１大径部の外径より所定値小さい孔径で前記第１の大径部と前記第３の小径部と前記第２の大径部とが嵌め込まれる第２の孔とを有することを特徴とする固着具と炭素基材。

【請求項7】

炭素基材に設けられた孔に固定される固着具と炭素基材であって、
上記固着具は、円柱状の本体の先端に突出して設けられ、上記孔の孔径より大きい外径の栓体と、この栓体に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該栓体の外径より小さい外径の第１の小径部と、この第１の小径部に隣接して上記孔の孔径より所定値大きい外径で前記円柱状の本体の外側周面上に設けられる第１の大径部と、この第１の大径部に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該第１の大径部の外径より小さい外径の第２の小径部と、この第２の小径部に隣接して上記孔の孔径より所定値大きい外径で前記円柱状の本体の外側周面上に設けられる第２の大径部と、この第２の大径部に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上の後端に設けられ、前記第２の大径部の外径より大きい外径の底部とを有し、前記第１の大径部と第２の大径部とで前記第１の小径部側を底面側として周面が傾斜角度を持つ円錐台形状に外側周面が加工されると共に前記第１の大径部と第２の大径部とで多数の凹凸条が同一方向斜めに加工され、
上記炭素基材は、前記栓体の外径より小さい孔径で前記栓体と第１の小径部とが嵌め込まれるの第１の孔と、前記第１大径部の外径より所定値小さい孔径で前記第１の大径部と前記第２の小径部と前記第２の大径部とが嵌め込まれる第２の孔と、前記底部の外径より大きい孔径で前記底部が嵌め込まれる第３の孔とを有することを特徴とする固着具と炭素基材。

【請求項8】

炭素基材に設けられた孔に固定される固着具であって、
上記固着具は、円柱状の本体の先端に突出して設けられ、上記孔の孔径より大きい外径の第１の栓体と、この栓体に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該栓体の外径より小さい外径の第１の小径部と、この第１の小径部に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、上記孔の孔径より大きい外径の第２の栓体と、この第２の栓体に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該栓体の外径より小さい外径の第２の小径部と、この第２の小径部に隣接して上記孔の孔径より所定値大きい外径で前記円柱状の本体の外側周面上に設けられる第１の大径部と、この第１の大径部に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該第１の大径部の外径より小さい外径の第３の小径部と、この第３の小径部に隣接して上記孔の孔径より所定値大きい外径で前記円柱状の本体の外側周面上に設けられる第２の大径部と、この第２の大径部に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上の後端に設けられ、前記第２の大径部の外径より大きい外径の底部とを有し、前記第１の大径部と第２の大径部とで前記第２の小径部側を底面側として周面が傾斜角度を持つ円錐台形状に外側周面が加工されると共に前記第１の大径部と第２の大径部とで多数の凹凸条が同一方向斜めに加工され、
上記炭素基材は、前記第１の栓体と第２の栓体の外径より小さい孔径で前記第１の栓体と第１の小径部と第２の栓体と第２の小径部とが嵌め込まれるの第１の孔と、前記第１大径部の外径より所定値小さい孔径で前記第１の大径部と前記第３の小径部と前記第２の大径部とが嵌め込まれる第２の孔と、前記底部の外径より大きい孔径で前記底部が嵌め込まれる第３の孔とを有することを特徴とする固着具と炭素基材。

【請求項11】

上記第１の大径部と第２の大径部とで多数の凹凸条が同一方向斜めに加工される前記同一方向斜めの角度が２５～３５度であることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の固着具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、黒鉛等の炭素基材に嵌め込み固定して使用するのに適した固着具と炭素基材に関する。

【背景技術】

【0002】

黒鉛等の炭素材料は、化学的安定性、耐熱性に優れていることから、半導体製造、化学工業、機械等の多くの分野にわたって使用されている。
従来、合成樹脂の成形品からなる基材にねじ孔を形成してボルトなどをねじ込み固定すると、引張り、ねじり、振動その他の外力を受けたとき、あるいはボルトなどを反覆して着脱したときにねじ孔が変形し、または破壊して使用できなくなる。
そこで、合成樹脂等の成形品基材に設けられた孔に対して、嵌め込み固定してボルトなどを安定よく固定しておくことができると共に反覆着脱に耐えるようにしたナット状の金属製固着具が実用化されている。さらに、このような固着具が成形品基材の孔に喰い込んで充分な強度で固定されるように固着具の外側周面にローレット状その他の凹凸を設ける方法が提案されている（例えば特許文献１、２）。

【0003】

このような固着具には先端側にリング状の栓体（突起部あるいは頭部ということもあるが以下、栓体と記述する）が設けられているものもある。この固着具を成形品基材に嵌め込む際、固着具はその栓体により成形品基材に設けられた孔に案内（ガイド）され、固着具が加熱・加圧されて嵌め込まれる。

【0004】

しかしながら、合成樹脂等の成形品基材ではなく黒鉛等の炭素基材の場合、通常加熱（合成樹脂では２００℃前後）では溶融しないのでその後の冷却固化が期待できない。しかも、黒鉛等の炭素は比較的柔らかい素材であるので炭素基材に設けられた孔に嵌め込んだ際、炭素基材の孔に喰い込んで充分な強度で固定されないという問題があった。そこで、黒鉛等の炭素基材に充分な強度で固着具を嵌め込み固定させるという課題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開昭５０－８５７５６号公報

【文献】特開昭５８－１２４８０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記したように、合成樹脂等の成形品基材ではなく黒鉛等の炭素基材の場合、通常加熱（合成樹脂では２００℃前後）では溶融しないのでその後の冷却固化が期待できず、しかも、黒鉛等の炭素は比較的柔らかい素材であるので炭素基材に設けられたボスの孔に嵌め込んだ際、炭素基材の孔に喰い込んで充分な強度で固定されないという課題があった。
この発明の目的は、黒鉛等の炭素基材に引き抜き方向と回転トルクともに充分な強度で嵌め込み固定させることのできる固着具と炭素基材を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

そこで、本発明は、炭素基材に設けられた孔に固定される固着具であって、円柱状の本体の先端に突出して設けられ、上記孔の孔径より大きい外径の栓体と、この栓体に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該栓体の外径より小さい外径の第１の小径部と、この第１の小径部に隣接して上記孔の孔径より所定値大きい外径で前記円柱状の本体の外側周面上に設けられる第１の大径部と、この第１の大径部に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該第１の大径部の外径より小さい外径の第２の小径部と、この第２の小径部に隣接して上記孔の孔径より所定値大きい外径で前記円柱状の本体の外側周面上に設けられる第２の大径部とを有し、前記第１の大径部と第２の大径部とで前記第１の小径部側を底面側として周面が傾斜角度を持つ円錐台形状に外側周面が加工されると共に前記第１の大径部と第２の大径部とで多数の凹凸条が同一方向斜めに加工されたものである。
また、本発明は、上記固着具は、円柱状の本体の先端に突出して設けられ、上記孔の孔径より大きい外径の栓体と、この栓体に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該栓体の外径より小さい外径の第１の小径部と、この第１の小径部に隣接して上記孔の孔径より所定値大きい外径で前記円柱状の本体の外側周面上に設けられる第１の大径部と、この第１の大径部に隣接して前記円柱状の本体の外側周面上に設けられ、当該第１の大径部の外径より小さい外径の第２の小径部と、この第２の小径部に隣接して上記孔の孔径より所定値大きい外径で前記円柱状の本体の外側周面上に設けられる第２の大径部とを有し、前記第１の大径部と第２の大径部とで前記第１の小径部側を底面側として周面が傾斜角度を持つ円錐台形状に外側周面が加工されると共に前記第１の大径部と第２の大径部とで多数の凹凸条が同一方向斜めに加工され、上記炭素基材は、前記栓体の外径より小さい孔径で前記栓体と第１の小径部とが嵌め込まれるの第１の孔と、前記第１の大径部の外径より所定値小さい孔径で前記第１の大径部と前記第２の小径部と前記第２の大径部とが嵌め込まれる第２の孔とを有したものである。

【発明の効果】

【0008】

本発明は、黒鉛等の炭素基材に引き抜き方向と回転トルクともに充分な強度で嵌め込み固定させる固着具と炭素基材を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態に係る第１実施例が適用可能な固着具の一例を示す片側断面図。

【図2】炭素基材に設けられた孔の形状を示す断面図。

【図3】固着具が炭素基材の孔に嵌め込まれた状態を示す図。

【図4】第２実施例が適用可能な炭素基材に設けられた孔の形状を示す断面図。

【図5】第３実施例が適用可能な固着具の一例を示す片側断面図。

【図6】炭素基材に設けられた孔の形状を示す断面図。

【図7】第４実施例が適用可能な炭素基材に設けられた孔の形状を示す断面図。

【図8】第５実施例が適用可能な固着具の一例を示す片側断面図。

【図9】炭素基材に設けられた孔の形状を示す断面図。

【図10】第６実施例が適用可能な炭素基材に設けられた孔の形状を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、この発明の第１実施例に係るインサートと呼ばれる固着具１を示す片側断面図である。すなわち、この固着具１は、短い円柱状の本体２の先端部に端面ａを有する外側周面上に設けられた第１の栓体３、第１の小径部４、外側周面上に設けられた第２の栓体５、第２の小径部６、外側周面上に突出させてローレット（凹凸条）を有する第１の大径部７、第３の小径部８、外側周面上に突出させてローレット（凹凸条）を有する第２の大径部９、および端面ｂを有して設けられている。また、第１の栓体３の端面ａに沿って面取り加工され、第１の大径部７も第２の小径部５に接する側が面取り加工されている。

【0011】

また、第１の大径部７と第２の大径部９とは、ローレットの角度が重要で同一方向斜め３０度に加工されている。このような加工によって第１の大径部７と第２の大径部９と斜め３０度のローレットにより回転しながら嵌め込まれるので後述する炭素基材の孔の内面をランダムに砕かず一定方向にして炭素基材の孔の内面の損傷を小さくして固定されるようになっている。さらに、第１の大径部７と第２の大径部９とで第２の小径部６側を底面側として側面（周面）の傾斜角度が１度の円錐台形状（プリンの形）でローレット外径が加工されている。この加工により第１の大径部７の最大外径で孔の内面を削ることで削りかすが第２の大径部９に入り込んで固定され、固着具１の回転トルク強度を大きくしている。
また、本体２には、端面ａから端面ｂに貫通した雌ねじ孔１０が設けられている。この雌ねじは例えばＭ４である。

【0012】

本実施例の固着具１は、１／１００ｍｍ単位で切削加工される。
例えば、固着具１の寸法は、全長（端面ａから端面ｂ）が７．４５ｍｍ、端面ａ部の外径が８．２０ｍｍ、第１の栓体３と第２の栓体５の外径が８．９０ｍｍ、第１の小径部４と第２の小径部６の外径が８．２０ｍｍ、第１の大径部７の最大外径が９．３０ｍｍ、第２の大径部９の最小外径が９．１６ｍｍで切削加工されている。

【0013】

なお、固着具１は、本実施例ではステンレス鋼を用いているが、炭素鋼、アルミニウム、亜鉛等の金属を用いても良い。

【0014】

図２は、カーボン等の炭素基材２０に形成された孔２１の構成例を示す断面図である。孔２１は第１の大径部７の外径より所定値小さい孔径に形成されている。例えば、炭素基材の孔２１は孔径が８．６０ｍｍ、深さが８．００ｍｍで形成されている。

【0015】

次に、このような構成において、炭素基材の孔２１に固着具１を嵌め込む動作について説明する。本嵌め込み動作は、固着具１を加圧して炭素基材２０の孔２１へ嵌め込むものである。
まず、固着具１は炭素基材２０の孔２１に供給（挿入）される。

【0016】

すなわち、固着具１が上方（図上）から加圧され、固着具１の第１の栓体３、第２の栓体５、第１の大径部７、第２の大径部９の進入を可能ならしめ、炭素基材２０の孔２１の挿入口面に端面ｂが達して停止される。

【0017】

図３は、炭素基材２０の孔２１に固着具１が嵌め込まれた状態を示すものである。
加圧された際、固着具１の第１の栓体３に接する炭素基材２０の孔２１の内面が削られて削りかすが第１の小径部４に押し出され、続いて第２の栓体５に接する炭素基材２０の孔２１の内面が削られて削りかすが第２の小径部６に押し出される。この結果、固着具１の引き抜き方向の強度を大きくしている。さらに固着具１が加圧され、第１の大径部７に接する炭素基材２０の孔２１の内面がローレットにより削られて削りかすが第３の小径部８と第２の大径部９のローレットに入り込んで固定される。これは、第１の大径部７の最大外径より第２の大径部９の外径が小さいので削りかすがローレットに入り込んで固定されたものである。

【0018】

なお、固着具１の第１の大径部７と第２の大径部９と斜め３０度のローレットにより回転しながら嵌め込まれるので炭素基材２０の孔２１の内面をランダムに砕かず一定方向にして炭素基材２０の孔２１の内面の損傷を小さくしている。さらに、第１の大径部７は第２の小径部６側を底面側として側面の傾斜角度が１度の円錐台でローレット外径が加工される。この加工により第１の大径部７の最大外径で孔の内面を削ることで削りかすが第２の大径部９に入り込んで固定され、固着具１の回転トルク強度を大きくしている。この結果、炭素基材２０にはめ込まれた固着具１は、引き抜き方向にも回転トルクにも充分な強度を有して固定される。

【0019】

なお、上述した第１の大径部７と第２の大径部９とはローレットの角度が重要で、同一方向斜め３０度にする加工はこれに限らず同一方向斜め２５～３５度の範囲で変更される。後述する各実施例においても同様である。
また、上述した第１の大径部７と第２の大径部９とでローレット外径を円錐台のようにして周面傾斜を角度１度にする加工は、これに限らず角度０．５～１．５度の範囲で固着具のローレット外径に応じて変更される。後述する各実施例においても同様である。
また、上述した栓体は２つ設けたが１つでも良く、要は所望する引き抜き方向の強度が得られれば良い。

【0020】

図４は、第２実施例に係る炭素基材２２に形成された孔の例を示す断面図である。炭素基材２２には、孔２３と孔２４とからなる二段孔が設けられている。
この孔２３は第１実施例の孔２１と同じ孔径であるが、孔２４は孔２１より孔径が小さくなっている。例えば、孔２３の孔径は８．６０ｍｍで、孔２４の孔径は７．９０ｍｍである。この孔２３、２４に上記固着具１が嵌め込まれる。この結果、固着具１の第１の栓体３と第２の栓体５が孔２１より孔径が小さい孔２４に嵌め込まれることにより、第１実施例より強い引き抜き方向の強度を得ることができる。

【0021】

図５は、この発明の第３実施例に係るインサートと呼ばれる固着具３１を示す片側断面図である。すなわち、この固着具３１は、短い円柱状の本体３２の先端部に端面ｃを有する外側周面上に設けられた栓体３３、第１の小径部３４、外側周面上に突出させてローレット（凹凸条）を有する第１の大径部３５、第２の小径部３６、外側周面上に突出させてローレット（凹凸条）を有する第２の大径部３７、および底部（フランジ部）３８が端面ｄを有して設けられている。また、栓体３３の端面ｃに沿って面取り加工され、第１の大径部３５も第１の小径部３４に接する側が面取り加工されている。

【0022】

また、第１の大径部３５と第２の大径部３７とは、ローレットの角度が重要で同一方向斜め３０度に加工されている。このような加工によって第１の大径部３５と第２の大径部３７と斜め３０度のローレットにより回転しながら嵌め込まれるので後述する炭素基材の孔の内面をランダムに砕かず一定方向にして炭素基材の孔の内面の損傷を小さくして固定されるようになっている。さらに、第１の大径部３５と第２の大径部３７とで第１の小径部３４側を底面側として側面（周面）の傾斜角度が１度の円錐台形状（プリンの形）でローレット外径が加工されている。この加工により第１の大径部３５の最大外径で孔の内面を削ることで削りかすが第２の大径部３７に入り込んで固定され、固着具３１の回転トルク強度を大きくしている。
また、本体３２には、端面ｃから端面ｄに貫通した雌ねじ孔３９が設けられている。この雌ねじは例えばＭ４である。

【0023】

本実施例の固着具３１は、１／１００ｍｍ単位で切削加工される。
例えば、固着具３１の寸法は、全長（端面ａから端面ｂ）が６．５０ｍｍ、端面ｃ部の外径が８．２０ｍｍ、栓体３３の外径が８．９０ｍｍ、第１の小径部３４が８．２０ｍｍ、第２の小径部３６の外径が８．４０ｍｍ、第１の大径部７の最大外径が９．３０ｍｍ、第２の大径部９の最小外径が９．１６ｍｍ、底部３８の外径が１２．００ｍｍで切削加工されている。

【0024】

なお、固着具３１は、本実施例ではステンレス鋼を用いているが、炭素鋼、アルミニウム、亜鉛等の金属を用いても良い。

【0025】

図６は、カーボン等の炭素基材４０に形成された孔の構成例を示す断面図である。この孔は、固着具３１の案内（ガイド）となり底部３８が嵌め込まれる孔４１と固着具３１の本体３２が嵌め込まれる孔４２とが設けられている。
孔４１は底部３８より大きい孔径で形成され、孔径４２は第１の大径３７の外径より所定値小さい孔径に形成されている。例えば、孔４１は孔径が１２．５０ｍｍ、深さ１．００ｍｍ、孔４２は孔径が８．６０ｍｍ、深さ６．００ｍｍで形成されている。

【0026】

次に、このような構成において、炭素基材の孔４１，４２に固着具３１を嵌め込む動作について説明する。本嵌め込み動作は、固着具３１を加圧して炭素基材４０の孔４１，４２へ嵌め込むものである。
まず、固着具３１は炭素基材４０の孔４１，４２に供給（挿入）される。

【0027】

すなわち、固着具３１が上方（図上）から加圧され、固着具３１の栓体３３、第１の大径部３５、第２の大径部３７の進入を可能ならしめ、炭素基材４０の孔４１の底に底部３８の端面ｄと反対面が達して停止される。
この結果、炭素基材２０にはめ込まれた固着具３１は、引き抜き方向にも回転トルクにも充分な強度を有して固定される。さらに、底部３８により挿入動作を確実に止め、炭素基材４０の表面から飛び出さない位置に固定することができる。

【0028】

図７は、第４実施例に係るカーボン等の炭素基材４３に形成された孔の例を示す断面図である。炭素基材４３には、孔４４、孔４５と４６とからなる二段孔が設けられている。この孔４５は第３実施例の孔４２と同じ孔径であるが、孔４６は孔４５より孔径が小さくなっている。例えば、孔４５の孔径は８．６０ｍｍで、孔２４の孔径は７．９０ｍｍである。この孔４４，４５，４６に上記固着具３１が嵌め込まれる。この結果、固着具３１の栓体３３が孔４２より孔径が小さい孔４６に嵌め込まれることにより、第３実施例より強い引き抜き方向の強度を得ることができる。

【0029】

図８は、この発明の第５実施例に係るインサートと呼ばれる固着具５１を示す片側断面図である。すなわち、この固着具５１は、短い円柱状の本体５２の先端部に端面ｅを有する外側周面上に設けられた第１の栓体５３、第１の小径部５４、第２の栓体５５、第２の小径部５６、外側周面上に突出させてローレット（凹凸条）を有する第１の大径部５７、第３の小径部５８、外側周面上に突出させてローレット（凹凸条）を有する第２の大径部５９、および底部（フランジ部）６０が端面ｆを有して設けられている。また、第１の栓体５３の端面ｅに沿って面取り加工されている。

【0030】

また、第１の大径部５７と第２の大径部５９とは、ローレットの角度が重要で同一方向斜め３０度に加工されている。このような加工によって第１の大径部５７と第２の大径部５９と斜め３０度のローレットにより回転しながら嵌め込まれるので後述する炭素基材の孔の内面をランダムに砕かず一定方向にして炭素基材の孔の内面の損傷を小さくして固定されるようになっている。さらに、第１の大径部５７と第２の大径部５９とで第２の小径部５６側を底面側として側面（周面）の傾斜角度が１度の円錐台形状（プリンの形）でローレット外径が加工されている。この加工により第１の大径部５７の最大外径で孔の内面を削ることで削りかすが第２の大径部５９に入り込んで固定され、固着具５１の回転トルク強度を大きくしている。
また、本体５２には、端面ｅから端面ｆに貫通した雌ねじ孔６１が設けられている。この雌ねじは例えばＭ４である。

【0031】

本実施例の固着具５１は、１／１００ｍｍ単位で切削加工される。
例えば、固着具５１の寸法は、全長（端面ｅから端面ｆ）が６．７０ｍｍ、端面ｅ部の外径が８．７０ｍｍ、第１の栓体５３と第２の栓体５５の外径が９．４０ｍｍ、第１の小径部５４と第２の小径部５６が８．５０ｍｍ、第１の大径部５７の最大外径が９．８０ｍｍ、第２の大径部５９の最小外径が９．６６ｍｍ、底部６０の外径が１２．００ｍｍで切削加工されている。

【0032】

なお、固着具５１は、本実施例ではステンレス鋼を用いているが、炭素鋼、アルミニウム、亜鉛等の金属を用いても良い。

【0033】

図９は、カーボン等の炭素基材７０に形成された孔の構成例を示す断面図である。この孔は、固着具５１の案内（ガイド）となり底部６０が嵌め込まれる孔７１と固着具５１の本体５２が嵌め込まれる孔７２とが設けられている。
孔７１は底部６０の外径より大きい孔径で形成され、孔７２は第１の大径５７の外径より所定値小さい孔径に形成されている。例えば、孔７１は孔径が１２．５０ｍｍ、深さ１．００ｍｍ、孔７２は孔径が９．１０ｍｍ、深さ６．００ｍｍで形成されている。

【0034】

次に、このような構成において、炭素基材の孔７１，７２に固着具５１を嵌め込む動作について説明する。本嵌め込み動作は、固着具５１を加圧して炭素基材７０の孔７１，７２へ嵌め込むものである。
まず、固着具５１は炭素基材７０の孔７１，７２に供給（挿入）される。

【0035】

すなわち、固着具５１が上方（図上）から加圧され、固着具５１の第１の栓体５３と第２の栓体５５、第１の大径部５７、第２の大径部５９の進入を可能ならしめ、炭素基材７０の孔７１の底に底部３８の端面ｆと反対面が達して停止される。
この結果、炭素基材７０にはめ込まれた固着具５１は、引き抜き方向にも回転トルクにも充分な強度を有して固定される。さらに、底部６０により挿入動作を確実に止め、炭素基材７０の表面から飛び出さない位置に固定することができる。

【0036】

図１０は、第６実施例に係るカーボン等の炭素基材７３に形成された孔の例を示す断面図である。炭素基材７３には、孔７４、孔７５と７６とからなる二段孔が設けられている。この孔７５は第５実施例の孔７２と同じ内径であるが、孔７６は孔７５より内径が小さくなっている。例えば、孔７５の孔径は９．１０ｍｍで、孔７６の孔径は８．５０ｍｍである。この孔７４，７５，７６に上記固着具５１が嵌め込まれる。この結果、固着具５１の第１の栓体５３と第２の栓体５５が孔７２より孔径が小さい孔７６に嵌め込まれることにより、第５実施例より強い引き抜き方向の強度を得ることができる。

【0037】

以上説明したように上記発明の実施の形態によれば、引き抜き方向と回転トルクともに充分な強度で嵌め込み固定させる固着具と炭素基材を提供することができる。

【0038】

なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

【符号の説明】

【0039】

１，３１，５１…固着具、２，３２，５２…本体、３，５３…第１の栓体、３３…栓体、４，３４，５４…第１の小径部、５，５５…第２の栓体、６，３６，５６…第２の小径部、７，３５，５７…第１の大径部、８，５８…第３の小径部、９，３７，５９…第２の大径部、３８，６０…底部、２０，２２，４０，４３，７０，７３…炭素基材。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】