CN110418948A - 拉拽装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够抑制部件数增加的同时从螺栓头部侧拉拽螺栓的拉拽装置。该拉拽装置(1)是将紧固在被紧固体(H)上的螺栓(10)向上方拉拽的拉拽装置(1),其特征在于,在所述螺栓(10)的头部(12)的外周面上形成有第一外螺纹部(12a),所述拉拽装置包括:连接部件(2),具有与所述第一外螺纹部(12a)螺合的第一内螺纹部(21a1);拉拽机构(3),在使所述第一外螺纹部(12a)螺合到所述第一内螺纹部(21a1)的状态下,经由所述连接部件(2)拉拽所述螺栓(10);以及张力承受部(4),被配置在所述连接部件(2)的外周周围,承受在通过所述拉拽机构(3)进行拉拽时从所述被紧固体(H)作用的反作用力。

Description

拉拽装置
技术领域
本发明涉及将紧固在被紧固体上的螺栓向上方拉拽的拉拽装置。
背景技术
在汽车等机械、桥梁等结构物的组装中,进行使用了螺纹的紧固。作为螺纹紧固体的强度很大程度上依赖于紧固力。另一方面,螺栓紧固体的紧固力的管理一般测量转矩和旋转角而仅在紧固时进行,在紧固后几乎不进行。但是,在机械动作过程中、由于意外的外力的作用而导致螺栓松动、紧固力下降的情况下,疲劳损坏的危险性显著增加。因此,为了防止螺栓的断裂事故,提高螺纹紧固体的可靠性,还需要注意紧固后的螺栓的紧固力的检测。
在专利文献1中公开了一种螺栓、螺母紧固体的紧固力检测方法,其特征在于,将螺栓插入被紧固体的插通孔中,将螺母螺合紧固在贯穿插通孔的螺栓的外螺纹部上,由此对被紧固体进行夹压的螺栓/螺母紧固体中,相对于螺母上表面,拉拽从该上表面突出的螺栓的外螺纹部,检测螺栓的弹性常数的变化点,将该变化点的张力作为紧固力。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第4028254号公报。
发明内容
发明所要解决的课题
但是,在专利文献1所公开的紧固力检测方法中,以拉拽从螺母上表面突出的螺栓的外螺纹部为前提,没有考虑从螺栓的头部侧进行轴向力检测。
因此,本发明的目的在于提供一种能够从螺栓头部侧拉拽螺栓的拉拽装置。
【用于解决课题的手段】
为了解决上述课题,本发明是(1)一种拉拽装置,将紧固在被紧固体上的螺栓向上方拉拽,所述拉拽装置的特征在于,在所述螺栓的头部的外周面上形成有第一外螺纹部,所述拉拽装置包括:连接部件,具有与所述第一外螺纹部螺合的第一内螺纹部;拉拽机构,在使所述第一外螺纹部螺合到所述第一内螺纹部的状态下,经由所述连接部件拉拽所述螺栓;以及张力承受部,被配置在所述连接部件的外周周围,承受在通过所述拉拽机构进行拉拽时从所述被紧固体作用的反作用力。
(2)如上述(1)所述的拉拽装置,其特征在于,所述拉拽机构包括:拉杆;轴承部,以能够绕轴部旋转的方式支承所述拉杆,所述轴部沿上下方向延伸;以及旋转机构,用于使所述拉杆绕所述轴部旋转,在所述连接部件的上端部设置有凸部,所述凸部在外周面形成有第二外螺纹部,在所述拉杆的下端部形成有中空部,所述中空部在内周面上具有与所述第二外螺纹部螺合的第二内螺纹部。
(3)如上述(2)所述的拉拽装置,其特征在于,所述张力承受部在上下方向上被所述轴承部及所述被紧固体夹持。
(4)如上述(2)或(3)所述的拉拽装置,其特征在于,所述凸部的轴径与所述螺栓的轴径大致相同,在所述第二外螺纹部和所述第二内螺纹部涂敷有降低摩擦转矩的摩擦转矩降低剂。
(5)根据上述(1)~(4)中任一项所述的拉拽装置,其特征在于,所述连接部件的拉伸强度比所述螺栓的拉伸强度高。
(6)如上述(1)至(5)中任一项所述的拉拽装置,其特征在于,所述螺栓为六角螺栓,所述第一外螺纹部被形成在所述螺栓的头部外周面的弯曲形状部。
(7)如上述(6)所述的拉拽装置,其特征在于,当将所述螺栓的头部的两面宽度、所述第一外螺纹部的外螺纹的外径、所述第一外螺纹部的外螺纹的谷部的直径分别设为S、D1、D2时,满足以下的关系式(1)和/或(2),
D1>S×1.03··················(1)
D2<S×1.10················(2)。
(8)如上述(1)至(5)中任一项所述的拉拽装置,其特征在于,所述螺栓是六角带孔螺栓,所述第一外螺纹部被连续地形成在所述螺栓的头部外周面。
(9)如上述(1)至(5)中任一项所述的拉拽装置,其特征在于,所述螺栓为四角螺栓,所述第一外螺纹部被形成在所述螺栓的头部外周面的弯曲形状部。
(10)如上述(9)所述的拉拽装置,其特征在于,当将所述螺栓的头部的两面宽度、所述第一外螺纹部的外螺纹的外径、所述第一外螺纹部的外螺纹的谷部的直径分别设为S、D1、D2时,满足以下的关系式(3)和/或(4),
D1>S×1.03···············(3)
D2<S×1.32···············(4)。
(11)如上述(1)至(5)中任一项所述的拉拽装置,其特征在于,所述螺栓为十二角螺栓,所述第一外螺纹部被形成在所述螺栓的头部外周面的弯曲形状部。
(12)如上述(11)所述的拉拽装置,其特征在于,当将所述螺栓的头部的两面宽度、所述第一外螺纹部的外螺纹的外径、所述第一外螺纹部的外螺纹的谷部的直径分别设为S、D1、D2时,满足以下的关系式(5)和/或(6),
D1>S×1.04················(5)
D2<S×1.13················(6)。
(13)如上述(1)至(5)中任一项所述的拉拽装置,其特征在于,所述螺栓是凸缘螺栓,所述凸缘螺栓具有包括头部主体和凸缘部的螺栓头部,所述第一外螺纹部被形成在所述头部主体和所述凸缘部中的至少一个上。
(14)如上述(1)或(2)所述的拉拽装置,其特征在于,具有保护板,所述保护板在通过所述拉拽机构进行拉拽时位于所述张力承受部与所述被紧固体之间。
(15)如上述(14)所述的拉拽装置,其特征在于,其特征在于,当将通过所述拉拽机构开始拉拽之前的所述螺栓的头部正下方的所述被紧固体的变形量设为S1、将通过所述拉拽机构开始拉拽之后的所述保护板正下方的所述被紧固体的变形量设为S2时,以使所述变形量S1与S2彼此大致相等的方式调整所述保护板相对于所述被紧固体的接触面积。
(16)如上述(1)或(2)所述的拉拽装置,其特征在于,当将通过所述拉拽机构开始拉拽之前的所述螺栓的头部正下方的所述被紧固体的变形量设为S1、将通过所述拉拽机构开始拉拽之后的所述张力承受部正下方的所述被紧固体的变形量设为S2时,以使所述变形量S1与S2彼此大致相等的方式调整所述张力承受部相对于所述被紧固体的接触面积。
发明效果
根据本发明,能够使拉拽装置的内螺纹部螺合在形成于螺栓的头部侧面的外螺纹部上,从而拉拽螺栓。由此,能够从螺栓头部侧拉拽螺栓。
附图说明
图1是拉拽装置的示意图;
图2(a)是螺栓的立体图;
图2(b)是螺栓的立体图(第一实施方式的变形例);
图3是螺栓的立体图(第二实施方式);
图4是螺栓的立体图(第三实施方式);
图5(a)是螺栓的立体图(第四实施方式);
图5(b)是螺栓的立体图(第四实施方式的变形例);
图6是拉拽装置的示意图(第四实施方式);
图7(a)是拉拽装置的示意图(第五实施方式);
图7(b)是拉拽装置的示意图(第五实施方式的变形例2);
图7(c)是垫圈的立体图(第五实施方式的变形例3);
图8是拉拽装置的示意图(第六实施方式);
图9是拉拽装置的示意图(第六实施方式的变形例)。
具体实施方式
参照附图,对本发明的实施方式进行说明。
(第一实施方式)
本实施方式的拉拽装置是通过螺栓紧固体将被紧固体进行紧固,并且一边抑制被紧固体的上表面一边拉拽螺栓的装置,用于螺栓的轴向力(换言之,螺栓的紧固力)的检测、螺栓被紧固的被紧固体的弹性常数的检测等中。轴向力检测的基本思想与专利第4028254号中记载的内容相同。在以下的实施方式中,以轴向力检测为例,对拉拽装置的结构及动作进行说明。
图1是本实施方式的拉拽装置的示意图,示出刚开始拉拽螺栓的动作后的状态。另外,通过用相互不同种类的阴影线表示拉拽装置所包含的多个部件,明确了部件之间的边界。图2(a)是螺栓的立体图。拉拽装置1包括连接部件2、拉拽机构3、张力承受部4和手柄5。另外,单点划线所示的X表示沿上下方向延伸的拉拽装置1的旋转轴。
连接部件2包括圆柱部21和形成在圆柱部21的上表面上的凸部22。在圆柱部21的下端部形成有沿上下方向延伸的连接部件中空部21a。在连接部件中空部21a的周面上形成有围绕旋转轴X延伸的第一内螺纹部21a1。凸部22形成为直径比圆柱部21小的圆柱形状,在其外周面形成有围绕旋转轴X延伸的第二外螺纹部22a。连接部件2可以使用拉伸强度比螺栓10高的材料。由此,在检测轴向力时,能够防止连接部件2发生塑性变形。
拉拽机构3包括拉杆31、轴承部32、角驱动器33(相当于旋转机构)和扳手34(相当于旋转机构)。拉杆31包括圆柱状的小径杆部31a和圆柱状的大径杆部31b,小径杆部31a的上端部和大径杆部31b的下端部相互连接。这些小径杆部31a和大径杆部31b一体地形成。
在小径杆部31a的下端部形成有拉杆中空部311,在该拉杆中空部311的内周面形成有围绕旋转轴X延伸的第二内螺纹部311a。在大径杆部31b的上端部形成有安装开口部312。
轴承部32是推力轴承,可旋转地支承拉杆31的小径杆部31a。轴承部32的上端面与拉杆31的大径杆部31b接触,轴承部32的下端面与张力承受部4的上端面接触。即,轴承部32在上下方向上被大径杆部31b和张力承受部4夹持。
角驱动器33可装卸地安装在大径杆部31b的安装开口部312上,通过使角驱动器33旋转,能够使拉杆31围绕旋转轴X旋转。角驱动器33可以使用手柄5和扳手34旋转。在本实施方式的结构中,被设计为在使用扳手34使拉杆31绕旋转轴X旋转一周时,连接部件2以拉杆31的第二内螺纹部311a的螺距量向上移动。另外,在本实施方式中,使用角驱动器33、手柄5以及扳手34来使拉杆31旋转,但本发明不限于此,也可以使用能够产生使拉杆31旋转的动力的其它驱动装置。
扳手34在水平方向上形成为长条,在以相同的力旋转时,能够得到比手柄5大的转矩。在扳手34上设置有未图示的角度传感器(例如,陀螺传感器)。通过角度传感器能够测量拉杆31的旋转量。但是,也可以不在扳手34上,而在拉杆31上直接安装角度传感器。
在张力承受部4上设有用于检测轴向力的未图示的轴向力检测部。轴向力检测部例如可以使用应变仪。应变仪在施加力时发生变形,输出与其变形量对应的电信号。在张力承受部4的下端部形成有沿上下方向延伸的张力中空部41。在张力中空部41的内部容纳有连接部件2,连接部件2的圆柱部21沿着张力中空部41的内周面配置。即,张力承受部4以包围连接部件2的方式配置。
在此,拉拽机构3的结构不限于上述结构,只要能够使连接部件2及螺栓10不旋转地向上移动,也可以是其他结构。例如,也可以是如下结构:在圆柱部21上表面形成凹部,该凹部在内周面具有内螺纹,在拉杆31的下端部(即,小径杆部31a的下端部)形成凸部,该凸部在外周面形成有外螺纹,并且使该凸部与上述内螺纹螺合,由此拉拽连接部件2及螺栓10。另外,也可以不是基于拉杆31的旋转动作,而是通过测量基于液压的张力和上下的位移量,检测轴向力。
接着,对螺栓及被紧固体进行详细说明。螺栓10是六角螺栓,包括螺栓轴部11和螺栓头部12。在螺栓轴部11上形成有外螺纹。被紧固体H包括在上下方向上重合的被紧固体H1和H2,在这些被紧固体H1和H2上分别形成有螺孔H1a和H2a。在螺孔H2a的周面上形成有与螺栓轴部11的外螺纹部螺合的内螺纹部。插入到螺孔H1a中的螺栓10与螺孔H2a螺合,由此将螺栓10紧固在被紧固体H上。
另外,也可以是:在螺孔H2a中不形成内螺纹部,将螺栓10插入螺孔H1a、H2a中,使未图示的螺母与从被紧固体H(H2)的端面向下方突出的螺栓轴部11螺合,由此将螺栓10紧固在被紧固体H上。另外,螺母的种类没有特别限定,例如可以使用六角螺母、十二角螺母、四角螺母(在其他实施方式及变形例中也是同样的)。
在此,如图2(a)所示,在螺栓头部12的侧面上沿周向间歇地形成有第一外螺纹部12a。即,各个第一外螺纹部12a形成在螺栓头部12的侧面上的弯曲形状部。在图示例中,在螺栓头部12的侧面上的从上端到下端的整体上形成有第一外螺纹部12a,但本发明不限于此,如图2(b)所示,也可以形成在从上端到下端的一部分上。
在此,当将螺栓头部12的两面宽度设为S、将螺栓头部12的第一外螺纹部12a的“外螺纹的外径”设为D1、将螺栓头部12的第一外螺纹部12a的“外螺纹的谷部的直径”设为D2时,优选满足以下的关系式(1)和/或(2)。另外,所谓两面宽度是指:螺栓头部12的相对置的两边之间的间隔距离(在其他实施方式和变形例中也是同样的)。
D1>S×1.03················(1)
D2<S×1.10···············(2)
通过满足关系式(1),在将螺栓10紧固于被紧固体H上时,能够使紧固工具对螺栓头部12咬合良好。通过满足关系式(2),在通过连接部件2拉拽螺栓10时,能够使第一外螺纹部12a相对于连接部件2的第一内螺纹部21a1的咬合良好。
在此,螺栓10相对于被紧固体H的摩擦转矩被设定为大于连接部件2相对于拉杆31的摩擦转矩。即,处于紧固状态的螺栓轴部11的外螺纹部与螺孔H2a的内螺纹部之间的摩擦转矩大于处于螺合状态的凸部22的第二外螺纹部22a与拉杆31的第二内螺纹部311a之间的摩擦转矩。由此,在进行轴向力检测时,能够防止螺栓10旋转。
为了实现上述摩擦转矩的大小关系,在本实施方式中,将螺栓轴部11和凸部22的直径尺寸设定为彼此大致相同,并且涂敷润滑剂(相当于摩擦转矩降低剂)来降低凸部22相对于拉杆31的第二内螺纹部311a的摩擦转矩。在此,作为其他方法,也可以考虑以下方法:通过使凸部22的直径比螺栓轴部11的直径小来降低摩擦转矩。但是,如果凸部22的直径变小,则在拉拽时应力增大,凸部22有可能破损。因此,在本实施方式中,将螺栓轴部11和凸部22直径尺寸设定为彼此大致相同,并且使用润滑剂来降低凸部22和拉杆31的摩擦转矩,由此实现上述摩擦转矩的大小关系。
接着,对轴向力检测时的拉拽装置1的动作进行说明。在初始状态下,螺栓10被紧固在被紧固体H上。另外,拉拽机构3、张力承受部4及手柄5预组装而被单元化。
首先,使螺栓头部12的第一外螺纹部12a与连接部件2的第一内螺纹部21a1螺合,将连接部件2和螺栓10连结。即,使螺栓头部12的上表面拧进至与连接部件中空部21a的顶面抵接的位置处,使连接部件2和螺栓10相互螺合。
在使第一外螺纹部12a和第一内螺纹部21a1螺合而开始拉拽时,需要满足预定的拉拽开始条件。预定的拉拽开始条件由以下的条件(1)及(2)组成。
(条件1):第一内螺纹部21a1与具有螺栓头部12的外周面的一周以上的长度的第一外螺纹部12a螺合
(条件2):在连接部件2的下端部与被紧固体H1之间形成有间隙。
在不满足条件1的情况下,在螺栓头部12的周向上产生未被施加张力的区域(换言之,不与第一内螺纹部21a1抵接的区域),因此荷载向与拉拽方向(即,上下方向)不同的方向作用,轴向力检测的精度有可能降低。另外,在不满足条件1的情况下,在拉拽时螺纹牙发生塑性变形,轴向力检测等的检测精度有可能降低。
在不满足条件2的情况下,以连接部件2的下端部压接在被紧固体H1上的状态进行轴向力检测,因此检测误差变大。
在此,在连结连接部件2和螺栓头部12时,若使连接部件2绕旋转轴X旋转而使第一外螺纹部12a和第一内螺纹部21a1螺合,则连接部件2向下拧进。若使连接部件2绕旋转轴X进一步旋转,则螺栓头部12与连接部件中空部21a的顶面抵接,连接部件2无法再旋转。在本实施方式中,在连接部件中空部21a和螺栓头部12抵接时(换言之,连接部件2不能拧进时),以满足条件1及条件2的方式,进行连接部件中空部21a的尺寸设定。因此,可以容易地满足条件1和条件2。
如上所述,在本实施方式中,在螺栓头部12上表面与连接部件中空部21a的顶面抵接(连接部件2不能拧进)时,在连接部件2的下端部与被紧固体H1之间形成有间隙。在每次进行轴向力检测时,由于不需要目视确认在连接部件2的下端部与被紧固体H1之间是否形成有间隙等,因此可以用简单的方法,就能够进行正确的轴向力检测。另外,在本实施方式中,使螺栓头部12的上表面与连接部件中空部21a的顶面抵接,但本发明不限于此,也可以在螺栓10的其他部位与连接部件21抵接时,在连接部件2的下端部与被紧固体H1之间形成间隙。该其他部位也可以是例如形成在螺栓头部12的上表面上的凹部或凸部。关于这一点,在以下实施方式中也是同样的。
接着,将拉杆中空部311的下端部定位在连接部件2的凸部22的前端。此时,张力承受部4位于被紧固体H1的上方(换言之,张力承受部4和被紧固体H1处于相互非接触的状态)。接着,通过手动使手柄5绕旋转轴X旋转,使第二内螺纹部311a和第二外螺纹部22a螺合。若使手柄5进一步旋转,则拉杆31与轴承部32以及张力承受部4一起向下方拧进,张力承受部4落座于被紧固体H1上。
图1表示张力承受部4刚与被紧固体H1抵接后的状态,在拉杆31的下端部与圆柱部21的上端部之间形成有间隙S1。另外,在凸部22的前端与拉杆中空部311的上端部之间形成有比间隙S1大的间隙S2。
当张力承受部4落座于被紧固体H1上时,在手柄5的手动操作中转矩较小,因此无法使拉杆31进一步旋转。因此,通过扳手34的手动操作使拉杆31旋转。由此,能够使连接部件2向上移动。另外,连接部件2在向上移动时不旋转。
当连接部件2向上移动时,经由轴承部32从大径杆部31b对张力承受部4作用下压力。另一方面,落座在被紧固体H1上的张力承受部4无法向下方移动,因此被轴承部32和被紧固体H1夹压,从被紧固体H1对张力承受部4作用反作用力。此时,从应变仪输出电信号(例如,电压),能够根据该输出信号计算出轴向力。另外,计算出的轴向力例如能够显示在设置于扳手34或张力承受部4的外周面的未图示的显示部上。另外,由于间隙S2比间隙S1大,因此能够防止在圆柱部21与小径杆部31a抵接之前,凸部22与拉杆中空部311的上端部抵接。即,由于能够确保用于拉拽螺栓10的充分的动作长度,因此能够防止不能检测轴向力的情况。
(第二实施方式)
参照图3对第二实施方式进行说明。本实施方式的螺栓的种类与第一实施方式不同。除了螺栓以外的构成与第一实施方式相同,因此省略详细说明。
螺栓100是六角带孔螺栓,包括螺栓轴部101和螺栓头部102。在螺栓轴部101上形成有外螺纹部。通过将插入到螺孔H1a的螺栓100与螺孔H2a螺合,能够将螺栓100紧固在被紧固体H上。
另外,也可以在螺孔H2a中不形成内螺纹部,将螺栓100插入螺孔H1a、H2a中,使未图示的螺母与从被紧固体H(H2)的端面向下方突出的螺栓轴部101螺合,由此将螺栓100紧固在被紧固体H上。
螺栓头部102的顶面上形成有六角孔102a。该六角孔102a中插入未图示的六角扳手等,并绕旋转轴X旋转,由此能够将螺栓100紧固在被紧固体H上。螺栓头部102的侧面在周向上以中途不被切断的方式连续形成有第一外螺纹部102b。轴向力检测能够在将螺栓头部102的第一外螺纹部102b与连接部件2的第一内螺纹部21a1螺合的状态下进行。
在图示的例子中,螺栓头部102的侧面上的从上端到下端的整体上形成有第一外螺纹部102b,但本发明不限于此,如第一实施方式的图2(b)所示,也可以形成在从上端到下端的一部分上。
通过使用本实施方式的螺栓100,能够获得与第一实施方式的螺栓10相同的效果。
(第三实施方式)
参照图4对第三实施方式进行说明。本实施方式的螺栓的种类与第一、第二实施方式不同。除了螺栓以外的构成与第一实施方式相同,因此省略详细说明。
螺栓200是四角螺栓,包括螺栓轴部201和螺栓头部202。在螺栓轴部201上形成有外螺纹部。通过将插入到螺孔H1a的螺栓200与螺孔H2a螺合,能够将螺栓200紧固在被紧固体H上。
另外,也可以在螺孔H2a中不形成内螺纹部,将螺栓200插入螺孔H1a、H2a中,使未图示的螺母与从被紧固体H(H2)的端面向下方突出的螺栓轴部201螺合,由此将螺栓200紧固在被紧固体H上。
在此,在螺栓头部202的侧面上沿周向间歇地形成有第一外螺纹部202a。即,各个第一外螺纹部202a形成在螺栓头部202的侧面上的弯曲形状部。轴向力检测能够在将螺栓头部202的第一外螺纹部202a与连接部件2的第一内螺纹部21a1螺合的状态下进行。在图示例中,在螺栓头部12侧面上的从上端到下端的整体上形成有第一外螺纹部202a,但本发明不限于此,如第一实施方式的图2(b)所示,也可以形成在从上端到下端的一部分上。
在此,当将螺栓头部202的两面宽度设为S、将螺栓头部202的第一外螺纹部202a的“外螺纹的外径”设为D1、将螺栓头部12的第一外螺纹部202a的“外螺纹的谷部的直径”设为D2时,优选满足以下的关系式(3)和/或(4)。
D1>S×1.03················(3)
D2<S×1.32················(4)
通过满足关系式(3),在将螺栓200紧固于被紧固体H上时,能够使紧固工具对螺栓头部202的咬合良好。通过满足关系式(4),在通过连接部件2拉拽螺栓200时,能够使第一外螺纹部202a相对于连接部件2的第一内螺纹部21a1的咬合良好。
(第四实施方式)
参照图5(a)和图6对第四实施方式进行说明。在本实施方式中,代替第一至第三实施方式的螺栓,使用凸缘螺栓。图5(a)是凸缘螺栓的立体图。图6是拉拽装置的示意图。
连接部件中空部21a是包括大径中空部211a和小径中空部212a的上下两级结构,大径中空部211a的上端部和小径中空部212a的下端部连接。大径中空部211a的内周面上形成有内螺纹部211a1,小径中空部212a的内周面上形成有内螺纹部212a1(相当于第一内螺纹部)。
螺栓300是作为凸缘螺栓的一例的带凸缘六角螺栓,包括螺栓轴部301和螺栓头部302。在螺栓轴部301上形成有外螺纹部。通过将插入到螺孔H1a的螺栓300与螺孔H2a螺合,能够将螺栓300紧固在被紧固体H上。
螺栓头部302包括头部主体302a和凸缘部302b。头部主体302a和凸缘部302b一体地形成,凸缘部302b形成为平板状,比头部主体302a向径向外侧突出。头部主体302a的外周面上间歇地形成有沿周向延伸的第一外螺纹部302a1。凸缘部302b的外周面上连续地形成有沿周向延伸的第一外螺纹部302b1。另外,可以将螺栓头部302替换为如图3所示的六角带孔螺栓的螺栓头部。
轴向力检测能够在将第一外螺纹部302a1螺合到内螺纹部212a1、并将第一外螺纹部302b1螺合到内螺纹部211a1的状态下进行。第一外螺纹部302a1和302b1可以不是彼此相同的螺距。当螺距不同时,无法将连接部件2螺合到第一外螺纹部302a1和302b1。
在此,当将连接部件2和螺栓300连接时,若使连接部件2绕旋转轴X旋转,从而使第一外螺纹部302a1和第一外螺纹部302b1分别与内螺纹部212a1和内螺纹部211a1螺合,则连接部件2向下拧进。若使连接部件2绕旋转轴X进一步旋转,则凸缘部302b的上表面与大径中空部211a的顶面抵接,连接部件2无法旋转。在本实施方式中,被构成为当凸缘部302b和大径中空部211a抵接时(换言之,连接部件2不能拧进时),在连接部件2的下端部与被紧固体H1之间形成有间隙。在每次进行轴向力检测时,由于不需要目视确认在连接部件2的下端部与被紧固体H1之间是否形成有间隙等,因此能够用简单的方法进行正确的轴向力检测。另外,凸缘部302b的上表面包含形成在该上表面上的凹部或凸部。即,也可以被构成为当与该凹部或凸部抵接时,在连接部件2与被紧固体H1之间形成有间隙。
(第四实施方式的变形例1)
在本实施方式中,虽然被构成为当凸缘部302b和大径中空部211a抵接时形成间隙,但本发明不限于此,也可以被构成为当头部主体302a的上表面与连接部件中空部21a抵接时形成间隙。另外,在头部主体302a的上表面包括形成在该上表面上的凹部或者凸部。即,可以被构成为当与该凹部或者凸部抵接时,在连接部件2和被紧固体H1之间形成间隙。
(第四实施方式的变形例2)
在本实施方式中,虽然在头部主体302a和凸缘部302b两者上形成了外螺纹部,但本发明不限于此,也可以使用在头部主体302a和凸缘部302b中的任一个上形成外螺纹部、而在另一个上不形成外螺纹部的凸缘螺栓。在图示的例子中,在头部主体302a的侧面上从上端到下端的整体上形成有第一外螺纹部302a1,但本发明不限于此,如第一实施方式的图2(b)所示,也可以形成在从上端到下端的一部分上。另外,在图示的例子中,在凸缘部302b的侧面上从上端到下端的整体上形成有第一外螺纹部302b1,但本发明不限于此,如第一实施方式的图2(b)所示,也可以形成在从上端到下端的一部分上。
毋庸置疑,在第一实施方式中说明的关系式(1)以及/或者(2)可以应用到本实施方式的头部主体302a中。
(第四实施方式的变形例3)
本申请的发明也可以应用到如下凸缘螺栓,该凸缘螺栓的弯曲形状部的曲线形成为与带凸缘六角螺栓相比更平缓(参照图5(b))。图5(b)的符号400、401、402、402a、402b、402a1、402b1分别与图5(a)的符号300、301、302、302a、302b、302a1、302b1对应,因此省略详细说明。
(第四实施方式的变形例4)
在第四实施方式中,螺栓头部302的凸缘部302b被形成为平板状,但本发明不限于此,也可以是具有后述的图7(c)所示的那样的曲面的凸缘部、或者是圆台形状。另外,也可以在凸缘部302b的曲面(当凸缘部302b为圆台形状时为锥面)与大径中空部211a抵接时,在连接部件2和被紧固体H1之间形成间隙。需要说明的是,该曲面(或者该锥面)包括形成在这些面上的凹部或者凸部。即,可以被构成为当与该凹部或者凸部抵接时,在连接部件2和被紧固体H1之间形成间隙。
(第五实施方式)
参照图7(a)对第五实施方式进行说明。图7(a)与图1对应,示出张力承受部4刚与被紧固体H1抵接后的状态。在本实施方式中,在螺栓头部12和被紧固体H1之间存在垫圈50。垫圈50是形成为平板状的通常的平垫圈,被设定为其径向尺寸小于张力中空部41的内径,在连接部件2的下端部和垫圈50之间形成有微小的间隙。当在连接部件2的下端部压接到垫圈50上的状态下进行轴向力检测时,检测误差变大。即,通过在连接部件2的下端部和垫圈50之间形成了微小的间隙的状态下进行轴向力检测,能够减少检测误差。
(第五实施方式的变形例1)
在上述的实施方式中,被构成为当在螺栓头部12和连接部件中空部21a抵接时形成间隙,但本发明不限于此。例如,可以是如下构成如图6所示,在连接部件中空部21a包括大径中空部211a和小径中空部212a的情况下,当垫圈50的上表面和大径中空部211a彼此抵接时,在连接部件2和被紧固体H1之间形成间隙。在该情况下,以在螺栓头部12与小径中空部212a之间在上下方向上形成了间隙的状态进行轴向力检测。另外,垫圈50的上表面包括形成在该上表面上的凹部或者凸部。即,可以被构成为当与该凹部或者凸部抵接时,在连接部件2和被紧固体H1之间形成间隙。
(第五实施方式的变形例2)
图7(b)是本变形例的拉拽装置的示意图,示出张力承受部4刚与被紧固体H1抵接后的状态。连接部件中空部21a是包括大径中空部211a和小径中空部212a的上下两级结构,大径中空部211a的上端部和小径中空部212a的下端部连接。小径中空部212a的内周面上形成有内螺纹部212a1。
垫圈51是阶梯垫圈,包括大径垫圈部51a和形成在大径垫圈部51a的上表面上的小径垫圈部51b。大径垫圈部51a与小径垫圈部51b一体地形成,被设定为径向尺寸大于小径垫圈部51b。小径垫圈部51b被设定为外径尺寸大于螺栓头部12。
在这里,若使连接部件2绕旋转轴X旋转,使得螺栓头部12的第一外螺纹部12a与小径中空部212a的内螺纹部212a1螺合,则连接部件2想下方拧进。若使连接部件2绕旋转轴X进一步旋转,则小径垫圈部51b的上表面与大径中空部211a抵接,连接部件2无法旋转。在本实施方式中,被构成为当小径垫圈部51b和大径中空部211a抵接时(换言之,连接部件2不能拧进时),在连接部件2和被紧固体H1之间形成间隙。因此,在每次进行轴向力检测时,由于不需要目视确认在连接部件2的下端部与被紧固体H1之间是否形成有间隙等,因此能够用简单的方法进行正确的轴向力检测。另外,小径垫圈部51b的上表面包含形成在该上表面上的凹部或者凸部。即,也可以被构成为当与该凹部或凸部抵接时,在连接部件2和被紧固体H1之间形成间隙。
然而,即使在使用阶梯垫圈51的情况下,也可以被构成为当螺栓头部12与连接部件中空部21a抵接时,在连接部件2和被紧固体H1之间形成间隙。另外,也可以被构成为当大径垫圈部51a的上表面与连接部件中空部21a抵接时,在连接部件2和被紧固体H1之间形成间隙。另外,大径垫圈部51a的上表面包含形成在该上表面上的凹部或者凸部。即,可以被构成为当与该凹部或者凸部抵接时,在连接部件2和被紧固体H1之间形成间隙。
(第五实施方式的变形例3)
在上述的实施方式中,垫圈50形成为平板状,但本发明不限于此。图7(c)是本变形例的垫圈52的立体图。垫圈52为花环垫圈,在下端平板部52a形成有向上方以圆顶形状延伸的曲面部52b。在本变形例中,可以被构成为当垫圈52的曲面部52b与大径中空部211a抵接时,在连接部件2和被紧固体H1之间形成间隙。另外,在曲面部52b上形成有凹部或者凸部的情况下,可以被构成为与该凹部或者凸部抵接时,在连接部件2和被紧固体H1之间形成间隙。另外,垫圈52也可以是圆台形状。在该情况下,可以被构成为当垫圈52的锥面与大径中空部211a抵接时,在连接部件2和被紧固体H1之间形成间隙。另外,在该锥面上形成有凹部或者凸部的情况下,可以被构成为当与该凹部或者凸部抵接时,在连接部件2和被紧固体H1之间形成间隙。然而,也可以与第五实施方式同样地被构成为当螺栓头部12和连接部件中空部21a抵接时,形成间隙。
(第六实施方式)
参照图8对第六实施方式进行说明。图8示出张力承受部4刚与保护板60抵接后的状态。即,在螺栓头部12和张力承受部4与被紧固体H1之间存在保护板60。保护板60具有用于插通螺栓轴部11的开口部,并被设定为径向尺寸大于张力承受部4的外径。因此,当旋转手柄5使张力承受部4向下移动时,张力承受部4所抵接的部件并不是被紧固体H1而是保护板60。在该情况下,从被紧固体H1施加的轴向力检测时的反作用力经由保护板60被传递到张力承受部4。
本实施方式的构成尤其适合被紧固体H的刚性(EI)、弹性极限强度比张力承受部4低的情况。另外,E是杨氏模量,I是截面惯性矩。即,若将张力承受部4抵接到被紧固体H1来进行轴向力检测,则荷载集中到被紧固体H1的抵接部分。因此,在被紧固体H1的刚性等低的情况下,被紧固体H1有可能变形。因此,在本实施方式中,将径向尺寸大于张力承受部4的外径的保护板60位于张力承受部4和被紧固体H1之间。由此,增加抵接面积,分散荷载,因此能够减轻施加到被紧固体H的荷载。
保护板60可以使用刚性(EI)、弹性极限强度比被紧固体H高的材料(例如,热处理后的钢材)。通过经由刚性(EI)等高的保护板60来检测反作用力,能够减小轴向力检测的检测误差。
在连接部件2的下端部和保护板60之间形成有微小的间隙。形成微小的间隙的效果与第五实施方式相同,因此省略详细说明。
(第六实施方式的变形例1)
图9是保护板的变形例。保护板61形成为环状(但是,也可以是环状以外的形状),位于避开螺栓头部12的正下方的张力承受部4与被紧固体H1之间。在保护板61中,内缘部61a被设置在与张力承受部4的内缘部对应的位置,外缘部61b被设置在从张力承受部4的外缘部向径向突出的位置。由此,能够获得与第六实施方式相同的效果。另外,根据本例,通过调整保护板61的径向的壁厚(换言之,调整被紧固体H1和保护板61的接触面积),能够使得螺栓头部12的正下方的被紧固体H1的变形量和保护板61的正下方的被紧固体H1的变形量大致相同。即,希望调整保护板61相对于被紧固体H1的接触面积,以使得当将拉拽机构3开始拉拽前的螺栓头部12正下方的被紧固体H1的变形量设为S1、将拉拽机构3开始拉拽后的保护板61正下方的被紧固体H1的变形量设为S2时,这些变形量S1和S2彼此大致相等。另外,变形量S1和S2为螺栓10的轴向上的变形量。然而,保护板61也可以作为张力承受部4的一部分来设置。在该情况下,希望调整接触面积,以使得接触到被紧固体H1的张力承受部4的抵接部(换言之,下端部)的接触面积满足上述的条件。适当的接触面积可以预先进行实验或模拟来求出。
使变形量大致相同的优点如下。当拉拽螺栓头部12时,螺栓头部12正下方的被紧固体H1被紧固时的变形量被解放(换言之,螺栓头部12正下方成为近似无荷载状态)。为了维持拉拽了螺栓头部12时的变形状态,使其与通过保护板61(或者张力承受部4)紧固被紧固体H1时同样地变形,由此能够提高轴向力检测的精度。当然,第六实施方式及其变形例1的构成也可以应用于其他的实施方式以及其他变形例中。
(第七实施方式)
在上述的实施方式以及变形例中,螺栓头部的形状为六角,但本发明不限于此,例如,可以替换成四角、或十二角。即,可以在这些螺栓的螺栓头部的外周面上的弯曲形状部形成有第一外螺纹部。另外,这些螺栓可以具有凸缘,也可以不具有凸缘。十二角的情况下,与六角、四角相比,螺合的螺纹牙数多,因此能够进行稳定的拉拽。由此,能够在提高轴向力检测的精度的同时,提高张力。在此,当将十二角的螺栓头部的两面宽度、第一外螺纹部中的外螺纹的外径、以及第一外螺纹部中的外螺纹的谷部直径分别设为S、D1以及D2时,优选满足以下关系式(5)以及/或者(6)。
D1>S×1.04················(5)
D2<S×1.13················(6)
通过满足关系式(5),能够在紧固螺栓时使紧固工具对螺栓的咬合良好。通过满足关系式(6),能够在通过连接部件2拉拽螺栓时使第一外螺纹部相对于连接部件2的第一内螺纹部的咬合良好。十二角的情况下,与六角、四角相比,螺合的螺纹牙数多,因此能够进行稳定的拉拽。由此,能够在提高轴向力检测的精度的同时,提高张力。
(其他实施方式)
本申请的发明也可以应用于双六角螺栓。在这里,双六角螺栓是指将六角形的头部错开30度上下二层重合的螺栓,在各头部上可以形成与第一实施方式相同的第一外螺纹部。然而,也可以是仅在上下重合的头部之的中一个头部上形成第一外螺纹部的构成。根据本实施方式,能够容易进行将螺栓螺合到连接部件2的操作。
【符号说明】
1 拉拽装置
2 连接部件
3 拉拽机构
4 张力承受部
5 手柄
10、100、200、300 螺栓
12a、102b、202a、302a1、302b1 第一外螺纹部
21 圆柱部
21a 连接部件中空部
21a1 第一内螺纹部
22 凸部
22a 第二外螺纹部
31 拉杆
31a 小径杆部
31b 大径杆部
32 轴承部
33 角驱动器
34 扳手
50 52 垫圈
60 保护板
311 拉杆中空部
311a 第二内螺纹部
H(H1,H2) 被紧固体

Claims (16)

1.一种拉拽装置,将紧固在被紧固体上的螺栓向上方拉拽,所述拉拽装置的特征在于,
在所述螺栓的头部的外周面上形成有第一外螺纹部,
所述拉拽装置包括:
连接部件,具有与所述第一外螺纹部螺合的第一内螺纹部;
拉拽机构,在使所述第一外螺纹部螺合到所述第一内螺纹部的状态下,经由所述连接部件拉拽所述螺栓;以及
张力承受部,被配置在所述连接部件的外周周围,承受在通过所述拉拽机构进行拉拽时从所述被紧固体作用的反作用力。
2.如权利要求1所述的拉拽装置,其特征在于,
所述拉拽机构包括:
拉杆;
轴承部,以能够绕轴部旋转的方式支承所述拉杆,所述轴部沿上下方向延伸;以及
旋转机构,用于使所述拉杆绕所述轴部旋转,
在所述连接部件的上端部设置有凸部,所述凸部在外周面形成有第二外螺纹部,
在所述拉杆的下端部形成有中空部,所述中空部在内周面上具有与所述第二外螺纹部螺合的第二内螺纹部。
3.如权利要求2所述的拉拽装置,其特征在于,
所述张力承受部在上下方向上被所述轴承部及所述被紧固体夹持。
4.如权利要求2或3所述的拉拽装置,其特征在于,
所述凸部的轴径与所述螺栓的轴径大致相同,
在所述第二外螺纹部和所述第二内螺纹部涂敷有降低摩擦转矩的摩擦转矩降低剂。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的拉拽装置,其特征在于,
所述连接部件的拉伸强度比所述螺栓的拉伸强度高。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的拉拽装置,其特征在于,
所述螺栓为六角螺栓,
所述第一外螺纹部被形成在所述螺栓的头部外周面的弯曲形状部。
7.如权利要求6所述的拉拽装置,其特征在于,
当将所述螺栓的头部的两面宽度、所述第一外螺纹部的外螺纹的外径、所述第一外螺纹部的外螺纹的谷部的直径分别设为S、D1、D2时,满足以下的关系式(1)和/或(2),
D1>S×1.03················(1)
D2<S×1.10···············(2)。
8.如权利要求1至5中的任一项所述的拉拽装置,其特征在于,
所述螺栓是六角带孔螺栓,
所述第一外螺纹部被连续地形成在所述螺栓的头部外周面。
9.如权利要求1至5中的任一项所述的拉拽装置,其特征在于,
所述螺栓为四角螺栓,
所述第一外螺纹部被形成在所述螺栓的头部外周面的弯曲形状部。
10.如权利要求9所述的拉拽装置,其特征在于,
当将所述螺栓的头部的两面宽度、所述第一外螺纹部的外螺纹的外径、所述第一外螺纹部的外螺纹的谷部的直径分别设为S、D1、D2时,满足以下的关系式(3)和/或(4),
D1>S×1.03··············(3)
D2<S×1.32···············(4)。
11.如权利要求1至5中的任一项所述的拉拽装置,其特征在于,
所述螺栓为十二角螺栓,
所述第一外螺纹部被形成在所述螺栓的头部外周面的弯曲形状部。
12.如权利要求11所述的拉拽装置,其特征在于,
当将所述螺栓的头部的两面宽度、所述第一外螺纹部的外螺纹的外径、所述第一外螺纹部的外螺纹的谷部的直径分别设为S、D1、D2时,满足以下的关系式(5)和/或(6),
D1>S×1.04················(5)
D2<S×1.13················(6)。
13.如权利要求1至5中的任一项所述的拉拽装置,其特征在于,
所述螺栓是凸缘螺栓,所述凸缘螺栓具有包括头部主体和凸缘部的螺栓头部,
所述第一外螺纹部被形成在所述头部主体和所述凸缘部中的至少一个上。
14.如权利要求1或2所述的拉拽装置,其特征在于,
具有保护板,所述保护板在通过所述拉拽机构进行拉拽时位于所述张力承受部与所述被紧固体之间。
15.如权利要求14所述的拉拽装置,其特征在于,
当将通过所述拉拽机构开始拉拽之前的所述螺栓的头部正下方的所述被紧固体的变形量设为S1、
将通过所述拉拽机构开始拉拽之后的所述保护板正下方的所述被紧固体的变形量设为S2时,
以使所述变形量S1与S2彼此大致相等的方式调整所述保护板相对于所述被紧固体的接触面积。
16.如权利要求1或2所述的拉拽装置,其特征在于,
当将通过所述拉拽机构开始拉拽之前的所述螺栓的头部正下方的所述被紧固体的变形量设为S1、
将通过所述拉拽机构开始拉拽之后的所述张力承受部正下方的所述被紧固体的变形量设为S2时,
以使所述变形量S1与S2彼此大致相等的方式调整所述张力承受部相对于所述被紧固体的接触面积。
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