CN110494726A - 拉拽装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于,使拉拽装置螺合到螺栓中的与轴部不同的部位,拉拽螺栓,从而减小轴向力检测等的误差。该拉拽装置(1)用于将紧固在被紧固体(H)上且插通有垫圈(11)的螺栓(10)向上方拉拽,其特征在于,在所述垫圈(11)的外周面上形成有第一外螺纹部(11a),所述拉拽装置包括:连接部件(2),具有与所述第一外螺纹部(11a)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(11a)螺合到所述第一内螺纹部(21a1)的状态下,拉拽所述连接部件(2);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的紧固力检测方法中,需要在从螺母的上表面突出的螺栓的外螺纹部螺合拉拽部件的内螺纹部。然而,由于螺栓的轴径小、从螺母的上表面突出的螺栓轴部的突出长度短,因此有时螺合的螺纹的周向长度不足。若螺合的螺纹的周向长度不足,则经由拉拽部件拉拽螺栓时,螺纹牙塑性变形,轴向力检测可能产生大的误差。
因此,本发明的目的在于,使拉拽装置螺合到螺栓中的与轴部不同的部位拉拽螺栓,从而减小轴向力检测等的误差。
【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,用于将紧固在被紧固体上且插通有垫圈的螺栓向上方拉拽,所述拉拽装置的特征在于,在所述垫圈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,拉拽所述连接部件;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)如上述(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,所述第一外螺纹部具有所述垫圈的外周面的一周以上的长度。
(7)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。
(8)如上述(12)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垫圈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。
(9)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垫圈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到形成于垫圈外周面上的外螺纹部,拉拽螺栓(换言之,经由垫圈拉拽螺栓)。由此,能够抑制螺合的螺纹周向长度不足而轴向力检测等的检测精度下降的情况。
附图说明
图1是拉拽装置的示意图;
图2是螺栓和垫圈的立体图;
图3是拉拽装置的示意图(第二实施方式);
图4是拉拽装置的示意图(第三实施方式);
图5是螺栓的立体图(第三实施方式);
图6是垫圈的立体图(第四实施方式);
图7(a)是拉拽装置的示意图(第四实施方式);
图7(b)是拉拽装置的示意图(第四实施方式的变形例1);
图8是垫圈的立体图(第四实施方式的变形例2);
图9是拉拽装置的示意图(第五实施方式);
图10是螺母的立体图(第五实施方式);
图11是拉拽装置的示意图(第六实施方式);
图12是拉拽装置的示意图(第七实施方式);
图13是拉拽装置的示意图(第七实施方式的变形例1)。
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和垫圈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经由垫圈拉拽螺栓的装置,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,示出刚开始拉拽垫圈的动作后的状态。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是螺栓和垫圈的立体图。
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,能够抑制连接部件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的下端部形成有沿上下方向延伸的拉杆中空部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的下端面接触,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。应变仪在施加力时变形,输出与该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,只要能够在轴向力检测时使连接部件2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。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、垫圈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10a和螺栓头部10b。然而,螺栓10可以是例如十二角螺栓或四角螺栓(这同样适用于其他实施例和变形例)。在螺栓轴部10a上形成有外螺纹。垫圈11形成为平板状,被设定为径向尺寸大于螺栓10。在垫圈11的外周面上形成有沿周向延伸的第一外螺纹部11a。在图示的例子中,第一外螺纹部11a形成在垫圈11的整个外周面(侧面)上,但是本发明不限于此,可以是该外周面的一部分。即,只要满足下述条件1,第一外螺纹部11a可以形成在垫圈11的外周面(侧面)的一部分上(这同样适用于其他实施方式和变形例)。
垫圈11在上下方向上夹压在螺栓头部10b和被紧固体H1之间。通过使用垫圈11,接触面积增加,因此,可以减小被紧固体H1上的接触表面压力。因此,本发明也可以应用于被紧固体H1由强度低的材料(例如,铝)制成的情况。
轴向力检测可以在垫圈11的第一外螺纹部11a与连接构件2的第一内螺纹部21a1螺合的状态下进行。在这里,由于第一外螺纹部11a形成在垫圈11的外周面上,该垫圈11比螺栓头部10b向径向外侧突出,因此可以充分确保当垫圈11和连接构件2螺合时的螺纹的周向长度。由此,可以抑制在轴向力检测时螺纹牙发生塑性变形,从而轴向力检测的检测精度降低的情况。
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10a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10a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,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10a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10a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10a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10a和凸部22的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和垫圈11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,使垫圈11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和螺栓垫圈11连结。
在使第一外螺纹部11a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包括以下的条件(1)及(2)。
(条件1):第一内螺纹部21a1与具有垫圈11的外周面的一周以上的长度的第一外螺纹部11a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,在垫圈11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。
由于垫圈11的高度尺寸小于螺母或螺栓,因此,当将第一外螺纹部11a和第一内螺纹部21a1螺合时,有可能螺合长度不足,从而不满足条件1,或者连接部件2的下端部与被紧固体H1压接,从而不满足条件2。
在此,在连结连接部件2和垫圈11时,若使连接部件2绕旋转轴X旋转而使第一外螺纹部11a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10b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10b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。当在螺栓头部10b上形成有凹部或凸部时,连接部件中空部21a可以被构成为当这些凹部或凸部抵接在连接部件中空部21a上时(换言之,连接部件2不能拧进时),满足条件1和2(其他实施方式也相同)。此外,也可以被构成为当垫圈11的上表面(在垫圈11的上表面上形成有凹部或凸部时也包括该凹部或凸部)抵接在连接部件中空部21a上时,满足条件1和条件2。
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。
如上所述,在本实施方式中,采用如下方法:将形成在垫圈11的侧面上的第一外螺纹部11a螺合到连接部件2上,并且经由垫圈11拉拽螺栓10。因此,无论螺栓头部的形状如何,只要是能够使用垫圈的螺栓,都可以检测螺栓的轴向力。因此,可以通过相同的拉拽装置拉拽具有不同头部形状的多个螺栓,例如,六角螺栓、六角带孔螺栓、六角带孔圆头螺栓、四角螺栓等,以执行轴向力检测。
由于兼顾了相对于垫圈11的接触表面压力的减轻和在检测轴向力时的作为螺纹部件的功能,因此不需要为了检测轴向力而使用与垫圈不同的其他螺纹部件。因此,可以抑制部件数量的增加。
(第二实施方式)
参照图3对本实施方式的拉拽装置100进行说明。图3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。另外,对于与第一实施方式相同的构成省略详细说明。在本实施方式的螺栓10中,螺栓头部10b与被紧固体H2的下表面接触,螺栓轴部10a的顶端从被紧固体H1的上表面突出。即,螺栓的朝向为与第一实施方式相反方向。另外,螺孔H1a和H2a中没有切割有螺纹。
垫圈11插通到螺栓轴部10a的突出部分,从垫圈11的上方紧固有螺母50。即,垫圈11被被紧固体H1和螺母50夹压。垫圈11被设定为外径尺寸大于螺母50。
在垫圈11的外周面上形成有第一外螺纹部分11a这点与第一实施方式相同。连接部件中空部21a具有上限两级结构,包括大径中空部211a和小径中空部212a,并且大径中空部211a的上端部和小径中空部212a的下端部连接。大径中空部211a形成有第一内螺纹部21a1,该第一内螺纹部21a1在进行轴向力检测时螺合到垫圈11的第一外螺纹部11a上。
在这里,大径中空部211a和小径中空部212a在上下方向上的尺寸以下述方式被调整尺寸:当使连接部件2螺合到垫圈11上时,在螺栓轴部10a与小径中空部212a的顶面接触之前,螺母50的上表面(在螺母50的上表面上形成有凹部或凸部的情况下,包括该凹部或凸部)与大径中空部211a的顶面接触。
另外,进行连接部件中空部21a的尺寸设定,以在螺母50的上表面与大径中空部211a的顶面抵接时(换言之,连接部件2不能拧进时),满足条件1和2。因此,能够容易地满足条件1和条件2。然而,也可以扩大小径中空部212a的直径,以使得当垫圈11的上表面(在垫圈11的上表面上形成有凹部或凸部的情况下,包括该凹部或凸部)与大径中空部211a的顶面抵接时,满足条件1和条件2。此外,也可以如图1所示那样构成连接部件中空部21a,以使得当螺栓轴部10a的顶端面(当在螺栓轴部10a的顶端面上形成有凹部或凸部的情况下,包括该凹部或凸部)与连接部件中空部21a的顶面抵接时,满足条件1和2。在本实施例的构成中,也可以获得与第一实施方式相同的效果。
(第三实施方式)
参照图4和图5对本实施方式的拉拽装置200进行说明。图4是本实施方式的拉拽装置的示意图,示出刚开始拉拽垫圈的动作后的状态。另外,对于与第一实施方式相同的构成省略详细说明。图5是螺栓的立体图。
在圆柱部21的下端部形成有在上下方向上延伸的连接部件中空部21a。连接部件中空部21a成为包括大径中空部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形成有第一内螺纹部21a1,该第一内螺纹部21a1在进行轴向力检测时螺合到垫圈11的第一外螺纹部11a上。
接着,对螺栓、垫圈以及被紧固体进行详细说明。螺栓13为带凸缘六角螺栓,包括螺栓轴部13a、螺栓头部13b以及螺栓凸缘部13c。螺栓轴部13a上形成有外螺纹。螺栓凸缘部13c被形成为从螺栓头部13b的下端部向径向突出,与螺栓头部13b一体地形成。螺栓凸缘部13c的外径大于小径中空部212a的内径、且小于大径中空部211a的内径。
垫圈11被形成为平板状,被设定为径向尺寸大于螺栓凸缘部13c。垫圈11的外周面上形成有沿周向延伸的第一外螺纹部11a。垫圈11在上下方向上被螺栓凸缘部13c和被紧固体H1夹压。
轴向力检测能够在使垫圈11的第一外螺纹部11a与连接部件2的第一内螺纹部21a1螺合的状态下进行。在这里,由于第一外螺纹部11a形成在比螺栓凸缘部13c向径向外侧突出的垫圈11的外周面上,因此能够充分确保将垫圈11和连接部件2螺合时的螺纹的周向长度。由此,能够抑制当轴向力检测时螺纹牙塑性变形而轴向力检测的检测精度下降的情况。
接下来,对轴向力检测时的拉拽装置200的动作进行说明。在初始状态下,螺栓13和垫圈11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,使垫圈11的第一外螺纹部11a与连接部件2的第一内螺纹部21a1螺合,将连接部件2和垫圈11连结。在这里,在使第一外螺纹部11a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包括以下的条件(1)及(2)。
(条件1):第一内螺纹部21a1与具有垫圈11的外周面的一周以上的长度的第一外螺纹部11a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
关于条件1和条件2的技术意义,不重复说明。
由于垫圈11的高度尺寸小于螺母或螺栓,因此当将第一外螺纹部11a和第一内螺纹部21a1螺合时,有可能螺合长度不足,从而不满足条件1,或者连接部件2的下端部与被紧固体H1压接,从而不满足条件2。
在此,在连结连接部件2和垫圈11时,若使连接部件2绕旋转轴X旋转而使第一外螺纹部11a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,则大径中空部211a的顶面与螺栓凸缘部13c的上表面(螺栓凸缘部13c的上表面上形成有凹部或凸部时,包括该凹部或凸部)抵接,连接部件2无法再旋转。在本实施方式中,可以进行连接部件2的大径中空部211a和小径中空部212a的尺寸设定,以使得当大径中空部211a和螺栓凸缘部13c抵接时(换言之,连接部件2不能拧进时),满足条件1和条件2。因此,可以容易地满足条件1和条件2。但是,也可以进行连接部件2的大径中空部211a和小径中空部212a的尺寸设定,以使得当螺栓头部13b的上表面(螺栓头部13b的上表面上形成有凹部或凸部时,包括该凹部或凸部)或者垫圈11的上表面(垫圈11的上表面上形成有凹部或凸部时,包括该凹部或凸部)与连接部件中空部21a抵接时(换言之,连接部件2不能拧进时),满足条件1和条件2。
如上所述,在本实施方式中,采用了将形成在垫圈11的侧面上的第一外螺纹部11a与连接部件2螺合,经由垫圈11拉拽螺栓13的方法,因此,只要是能够使用垫圈的带凸缘螺栓,无论螺栓头部的形状如何都可以使用。具体来说,本发明可以应用于六角螺栓、六角带孔螺栓、六角带孔圆头螺栓、四角螺栓等头部形状不同的多个带凸缘螺栓。
(第三实施方式的变形例)
在第三实施方式中,螺栓凸缘部13c形成为平板状,但本发明不限于此,也可以是直径比螺栓头部13b向径向外侧扩大的平板以外的其他形状。例如,螺栓凸缘部13可以是具有后述的图8所示的那样的曲面(或者锥面)的形状。在该情况下,可以形成连接部件2的大径中空部211a和小径中空部212a的形状,以使得当与螺栓凸缘部的所述曲面(或者锥面)抵接时,满足条件1和条件2。另外,也可以将形成在曲面上的凹部或者凸部、形成在锥面上的凹部或者凸部作为抵接部位。
(第四实施方式)
本实施方式的垫圈和螺栓的形状与第三实施方式不同。图6是本实施方式的垫圈的立体图,图7(a)是本实施方式的拉拽装置300的示意图。对与第三实施方式相同的要素标注相同的符号。垫圈81是阶梯垫圈,包括大径垫圈部81a和形成在大径垫圈部81a的上表面上的小径垫圈部81b。大径垫圈部81a与小径垫圈部81b一体地形成,被设定为径向尺寸大于小径垫圈部81b。
螺栓82是六角螺栓,包括螺栓轴部82a和螺栓头部82b(即,与第一实施方式的螺栓10的构成相同)。在螺栓轴部82b上插通有垫圈81,垫圈81被夹在螺栓头部82a和被紧固体H1之间。小径垫圈部81b与螺栓头部82a接触,大径垫圈部81a与大径中空部211a的顶面接触。大径垫圈部81a的外周面(侧面)上形成有第一外螺纹部810a。螺栓头部82a和小径中空部212a之间形成有间隙。
接着,对轴向力检测时的拉拽装置300的动作进行说明。在初始状态下,螺栓82和垫圈81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,使垫圈81的第一外螺纹部810a与连接部件2的第一内螺纹部21a1螺合,将连接部件2和垫圈81连结。在这里,在使第一外螺纹部810a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包括以下的条件(1)及(2)。
(条件1):第一内螺纹部21a1与具有大径垫圈部81a的外周面的一周以上的长度的第一外螺纹部810a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。
关于这些条件1和条件2的技术意义与第三实施方式相同,因此,不重复说明。
在此,在连结连接部件2和垫圈81时,若使连接部件2绕旋转轴X旋转而使第一外螺纹部810a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,则大径中空部211a的顶面与大径垫圈部81a的上表面(大径垫圈部81a的上表面上形成有凹部或凸部时,包括该凹部或凸部)抵接,连接部件2无法再旋转。在本实施方式中,可以进行连接部件2的大径中空部211a和小径中空部212a的尺寸设定,以使得当大径中空部211a和大径垫圈部81a抵接时(换言之,连接部件2不能拧进时),满足条件1和条件2。因此,可以容易地满足条件1和条件2。但是,也可以进行连接部件2的大径中空部211a和小径中空部212a的尺寸设定,以使得当螺栓头部82a的上表面(螺栓头部82a的上表面上形成有凹部或凸部时,包括该凹部或凸部)与小径中空部212a抵接时(换言之,连接部件2不能拧进时),满足条件1和条件2。
第三实施方式中说明的其他构成和效果在本实施方式中也能够获得。关于该点,由于说明重复,从而进行省略。
(第四实施方式的变形例1)
参照图7(b)对本变形例的拉拽装置400进行说明。图7(b)与图7(a)对应,并示出张力承受部4刚与被紧固体H1抵接后的状态。本实施方式的垫圈81被设定为小径垫圈部81b的外径尺寸大于第四实施方式。
在此,若使连接部件2绕旋转轴X旋转而使第一外螺纹部810a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,则小径垫圈部81b的上表面(小径垫圈部81b的上表面上形成有凹部或凸部时,包括该凹部或凸部)与大径中空部211a抵接,连接部件2无法再旋转。在本实施方式中,可以进行大径中空部211a和小径中空部212a的尺寸设定,以使得当小径垫圈部81b和大径中空部211a抵接时(换言之,连接部件2不能拧进时),满足条件1(第一内螺纹部21a1与具有垫圈81的外周面的一周以上的长度的第一外螺纹部810a螺合)和条件2(在连接部件2的下端部与被紧固体H1之间形成有间隙)。因此,可以容易地满足条件1和条件2。但是,也可以进行连接部件2的大径中空部211a和小径中空部212a的尺寸设定,以使得当螺栓头部82a的上表面(螺栓头部82a的上表面上形成有凹部或凸部时,包括该凹部或凸部)与小径中空部212a抵接时、或者大径垫圈部81a的上表面(大径垫圈部81a的上表面上形成有凹部或凸部时,包括该凹部或凸部)与大径中空部211a抵接时,满足条件1和条件2。
(第四实施方式的变形例2)
图8是本变形例的垫圈的立体图。垫圈91是花环垫圈,在下端平板部91a的外周面(侧面)上形成有第一外螺纹部910a。在下端平板部91a形成有朝向上方以圆顶形状延伸的曲面部91b。但是,曲面部91b也可以形成为圆台形状。
参照图7(a)和图8,在本变形例中,可以进行连接部件2的大径中空部211a和小径中空部212a的尺寸设定,以使得当垫圈91的曲面部91b(在圆台的情况下为锥面)与大径中空部211a抵接时(换言之,连接部件2不能拧进时),满足条件1和条件2。因此,可以容易地满足条件1和条件2。另外,也可以将形成在曲面部91b上的凹部或者凸部、形成在锥面上的凹部或者凸部作为抵接部位。
(第五实施方式)
参照图9和图10,对本实施方式的拉拽装置600进行说明。图9示出张力承受部4刚与被紧固体H1抵接后的状态。图10是本实施方式的螺母95的立体图。
在本实施方式中,螺母95的形状和连接部件2的形状与第四实施方式不同。螺母95是带凸缘的螺母,包括螺母凸缘部95a和螺母主体95b。螺母凸缘部95a从螺母主体95b的下端部向径向外侧突出。螺母凸缘部95a的外径被设定为小于垫圈11的外径。
在此,若使连接部件2绕旋转轴X旋转而使第一外螺纹部11a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,则螺母凸缘部95a的上表面(螺母凸缘部95a的上表面上形成有凹部或凸部时,包括该凹部或凸部)与大径中空部211a抵接,连接部件2无法再旋转。在本实施方式中,可以进行大径中空部211a和小径中空部212a的尺寸设定,以使得当螺母凸缘部95a和大径中空部211a抵接时(换言之,连接部件2不能拧进时),满足条件1(第一内螺纹部21a1与具有垫圈11的外周面的一周以上的长度的第一外螺纹部11a螺合)和条件2(在连接部件2的下端部与被紧固体H1之间形成有间隙)。因此,可以容易地满足条件1和条件2。但是,也可以形成连接部件中空部21a,以使得当螺栓轴部82b的顶端面(螺栓轴部82b的顶端面上形成有凹部或凸部时,包括该凹部或凸部)、螺母主体95b的上表面(螺母主体95b的上表面上形成有凹部或凸部时,包括该凹部或凸部)、或者垫圈11的上表面(垫圈11的上表面上形成有凹部或凸部时,包括该凹部或凸部)与连接部件中空部21a抵接时(换言之,连接部件2不能拧进时),满足条件1和条件2。
(第五实施方式的变形例)
在第五实施方式中,螺母凸缘部95a形成为平板状,但本发明不限于此,也可以是直径比螺母主体95b向径向外侧扩大的平板以外的其他形状。例如,螺母凸缘部95a也可以是具有图8所示的那样的曲面(或者锥面)的形状。在该情况下,可以形成连接部件2的大径中空部211a和小径中空部212a的形状,以使得当与螺栓凸缘部的所述曲面(或者锥面)抵接时,满足条件1和条件2。另外,也可以将形成在曲面上的凹部或者凸部、形成在锥面上的凹部或者凸部作为抵接部位。另外,螺母凸缘部的所述曲面(或者锥面)相当于螺母中的顶面以外的部位。
(第六实施方式)
参照图11对本实施方式的拉拽装置700进行说明。图11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,螺母和垫圈的形状与第五实施方式不同。本实施方式的螺母97是没有凸缘的螺母。本实施方式的垫圈与第四实施方式的垫圈81相同。另外,本实施方式的连接部件2在大径中空部211a和小径中空部212a之间形成有中径中空部213a。
在此,若使连接部件2绕旋转轴X旋转而使第一外螺纹部810a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,则大径垫圈部81a的上表面(大径垫圈部81a的上表面上形成有凹部或凸部时,包括该凹部或凸部)与大径中空部211a抵接,连接部件2无法再旋转。在本实施方式中,可以进行大径中空部211a、小径中空部212a以及中径中空部213a的尺寸设定,以使得当大径垫圈部81a和大径中空部211a抵接时(换言之,连接部件2不能拧进时),满足条件1(第一内螺纹部21a1与具有垫圈81的外周面的一周以上的长度的第一外螺纹部810a螺合)和条件2(在连接部件2的下端部与被紧固体H1之间形成有间隙)。因此,可以容易地满足条件1和条件2。但是,也可以形成连接部件中空部21a,以使得当螺栓轴部82b的顶端面(螺栓轴部82b的顶端面上形成有凹部或凸部时,包括该凹部或凸部)、螺母97的上表面(螺母97的上表面上形成有凹部或凸部时,包括该凹部或凸部)、或者小径垫圈部81b的上表面(小径垫圈部81b的上表面上形成有凹部或凸部时,包括该凹部或凸部)与连接部件中空部21a抵接时(换言之,连接部件2不能拧进时),满足条件1和条件2。
(第六实施方式的变形例1)
在图11中,也可以提高大径中空部211a的高度,设定连接部件2的大径中空部211a、小径中空部212a以及中径中空部213a的尺寸,以使得当小径垫圈部81b的上表面(小径垫圈部81b的上表面上形成有凹部或凸部时,包括该凹部或凸部)与中径中空部213a抵接时(换言之,连接部件2不能拧进时),满足条件1和条件2。
(第七实施方式)
参照图12说明第七实施方式。图12示出张力承受部4刚与保护板60抵接后的状态。即,在垫圈11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形成为环状,内缘部60a被设置于与螺栓轴部10a对应的位置,外缘部60b被设置于从张力承受部4的外缘部向径向突出的位置。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与保护板60抵接而不是被紧固体H1。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,使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,抵接面积增加,荷载被分散,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。
(第七实施方式的变形例1)
图13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),位于避开垫圈11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,能够获得与第七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),能够使得垫圈11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,以使得当将通过拉拽机构3开始拉拽前的垫圈11正下方的被紧固体H1的变形量设为S1、将通过拉拽机构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。当拉拽垫圈11时,垫圈11正下方的被紧固体H1被紧固时的变形量被解放(换言之,垫圈11正下方成为近似无荷载状态)。为了维持拉拽了垫圈11时的变形状态,使其与通过保护板61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,第七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。
上述的实施方式也是以下的发明1和2的一个例子。
(发明1)一种拉拽装置,所述拉拽装置用于将紧固在被紧固体上且插通有垫圈的螺栓向上方拉拽,其特征在于,在所述垫圈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,在下端部形成有有顶圆筒状的连接部件中空部,所述连接部件中空部的除了顶面的内周面上形成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,拉拽所述连接部件;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,在使所述第一外螺纹部与所述第一内螺纹部螺合来开始所述拉拽的拉拽开始时,通过使所述螺栓或者所述垫圈与所述连接部件接触,满足以下的预定的拉拽开始条件:所述第一内螺纹部与具有所述垫圈的外周面的一周以上的长度的所述第一外螺纹部螺合;以及在所述连接部件的下端部与所述被紧固体之间形成有间隙。
(发明2)一种拉拽装置,所述拉拽装置用于将紧固在被紧固体上且插通有垫圈和螺母的螺栓向上方拉拽,其特征在于,在所述垫圈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,在下端部形成有有顶圆筒状的连接部件中空部,所述连接部件中空部的除了顶面的内周面上形成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,拉拽所述连接部件;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,所述垫圈被所述螺母和被紧固体夹压,在使所述第一外螺纹部与所述第一内螺纹部螺合来开始所述拉拽的拉拽开始时,通过使所述螺母、所述螺栓或者所述垫圈之中的任一个与所述连接部件接触,满足以下的预定的拉拽开始条件:所述第一内螺纹部与具有所述垫圈的外周面的一周以上的长度的所述第一外螺纹部螺合;以及在所述连接部件的下端部与所述被紧固体之间形成有间隙。
符号说明
1 100 拉拽装置
2 连接部件
3 拉拽机构
4 张力承受部
5 手柄
10 13 螺栓
10a 13a 螺栓轴部
10b 13b 螺栓头部
11 垫圈
11a 第一外螺纹部
13c 螺栓凸缘部
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 螺母
311 拉杆中空部
311a 第二内螺纹部
H (H1,H2) 被紧固体

Claims (9)

1.一种拉拽装置,用于将紧固在被紧固体上且插通有垫圈的螺栓向上方拉拽,所述拉拽装置的特征在于,
在所述垫圈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,拉拽所述连接部件;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,
所述第一外螺纹部具有所述垫圈的外周面的一周以上的长度。
7.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。
8.如权利要求7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垫圈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。
9.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垫圈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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