JP2001527630A - ねじを保持し締付けるための新システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ねじ軸の中で斜角を付けられ複数のラグ（２）及び対応する環の部分（３）を設けられたほぞ穴（１）を有するねじ頭と、ラグの数に対応する複数の翼部（５）を有するねじ回し又は締付具の先端部（４）と、ねじ頭の上記ほぞ穴（１）、及び、ねじ回し又は締付具の上記先端部（４）を得るための工具とを含む、ねじを保持し締付けるための新システムである。

Description

【発明の詳細な説明】 ねじを保持し締付けるための新システム 本発明は、ねじが偶然にねじ回し又は締付具から外れることが殆どないよう、 ねじとねじ回し又は締付具との間の迅速且つ安全な結合を達成すると共に、上記 の結合を維持するための更なる努力の必要なしにトルクの伝達を改善し、それに より、特に工場におけるロボット化された機械の場合のトルクを調整された電動 ねじ回しによって行われる自動組立作業において、また特定の手動の組立作業に おいて、ねじによる結合を容易とするよう設計されたねじを保持し締付けるため の新システムに関する。 本発明は、先細の形状及び円形断面を有するほぞ穴とねじの縦軸に向かって突 出する１つ以上のラグとを設けられ、上記ほぞ穴の円形の壁はねじの縦軸に対し て円錐角を形成し、ラグの前方の壁は上記縦軸に対して円錐角を形成する、ねじ 頭を提供することを目的とする。本発明のねじ回し又は締付具先端部によれば、 ねじ頭に形成されたほぞ穴の特定の先細の形態は、従来技術のシステムに対して 以下の利点を有する。 （ａ）ラグの横方向のくさび効果によって生成されるハウジングは、ねじとね じ回し又は締付具との間に信頼性が高く徐々に圧力が増加する結合を可能とする 。 （ｂ）ねじ頭とねじ回し又は締付具との間により広い接触表面積があり、この より広い面積の接触はねじ頭及びねじ回し又は締付具における機械的応力のより 均一な分布及びより少ない摩耗を生ずる。 （ｃ）従来技術の「ｐｈｉｌｉｐｓ」又は「ｐｏｚｉｄｒｉｖ」ねじと比較し てねじの製造に使用される材料の原価が節約される。 （ｄ）更なる努力なしにねじを締付けるとき又は緩めるときに全体的な安全が 与えられるので締付トルクの誤差が防止される。 （ｅ）ほぞ穴型並びにねじ回し及び締付具のより高い効率及びより長い寿命が 与えられる。 （ｆ）アクセスが困難な場所にねじ接続を行うことが容易とされる。 本発明の第２の目的は、本発明によるねじ頭のほぞ穴に適合する特定の形態を 有するねじ回し又は締付具を提供することである。 本発明の更なる目的は、ねじ頭のほぞ穴の冷間形成のための特定形状に設計さ れたプレス型と、本発明のねじ回し又は締付具の形成のためのシェーパ型とを提 供することである。 上述のように、ねじ頭に形成されたほぞ穴は、ねじの縦軸に向かって突出した 望ましくは２乃至６の多数のラグを有する円形の断面を有する。上記のほぞ穴の 断面積は、ねじの縦軸に沿って下向きに徐々に減少し、ラグの幅もまた減少する 。２つのラグの間に位置するほぞ穴の部分は、所定の円錐角の環の形状を示し、 この角度は上記のラグの数及び厚さに依存せずに一定の値を維持し、上記ラグの 前面はねじの縦軸に対して角度をなし、上記角度はねじの公称の直径に対応して 変化し、上記ラグの側面はねじの縦軸に対して角度を形成する。 本発明のねじ頭のかかる特別な形状は、従来技術のシステムと比較して重要な 利点を提供し、従って本発明のシステムは、ねじ止めされる接続部へのアクセス が困難なロボット化されたシステム又は手動の作業の場合のように、ねじとねじ 回し又は締付具との間に安全な結合が必要とされる用途のための特に新しいシス テムを提供する。 出願人は、本発明のねじを保持し締付けるためのシステムによれば、操作者は 本発明のねじを締付けるときに軸方向の力を印加する必要性がないことを見いだ した。手動の操作では、アクセスが困難な設置の場合には、軸方向の力を印加す るという動作は特に退屈である。発明の背景 従来技術により知られている従来のねじは、頭の形状及びねじ回しの先端を挿 入するためにねじ頭に形成された凹部に関する不便さのほかに、ねじがしばしば 緩くなり、これにより時間の無駄及び上記のねじに対する損傷が生ずるという不 便さがある。 この問題は、ねじ及ひねじ回し用具が自動の機械によって扱われ、それにより 上記のねじと用具との間に容易且つ安全な結合を有することが必要な、工業的な ロボット化された用途において特に問題となる。 本発明に関連する従来の技術がある。特に米国特許第２，４４５，５２５号は 、ねじ頭が三角形の十字状の空間によって分離される同一の断面積の多数のひれ 状部を有する軸方向スロットを有し、ねじ回しの先端部は上記ねじ回しと一致し 、凹部はねじのねじ切りされた本体の中へ貫入し、従ってねじの機械的耐性及び 寿命に影響を与え、一方、特定な円錐角値は確立されないような、ねじとねじ回 しとの間の結合システムを開示しており、対照的に上記円錐角は本発明の場合は 決められている。米国特許第２，１２９，４４０号は、ねじ頭が内部凸縁を有す る小さな深さを有する十字状の凹部を有し、上記凹部は任意の種類のねじ回しの 使用を可能とするよう十分に幅が広いような、ねじとねじ回しとの間の結合シス テムを開示するが、かかる凹部形態はねじとねじ回しとの間の容易且つ安全な結 合を有する可能性がない。米国特許第２，５９２，４６２号は、ねじ頭はやはり 任意の種類のねじ回しの使用を可能とするよう十分に幅が広いような、ねじとね じ回しとの間の結合システムを開示し、従ってねじとねじ回しとの間の容易且つ 安全な結合を有する可能性がない。 従って、上述の特許のうちのいずれも、本発明の場合のように、ねじ回しの先 端がねじ頭のほぞ穴に正確に嵌合する特定の形態を有することによるねじとねじ 回しとの間の容易且つ安全な結合を記載 するものではない。 発明の説明 ねじを保持し締付けるシステムとして、本発明は、ねじの縦軸に沿って円錐状 の先細の形状を有するほぞ穴を設けられたねじ頭を開示し、上記ほぞ穴はねじの 縦軸に向かって突出した２乃至６の望ましくは同一の大きさの多数のラグを有す る円形断面を有し、上記断面は、ねじのねじ切りされた本体に沿って徐々に下向 きに、そして円形の断面の円錐角及びラグの側面に従って減少する。 上記のほぞ穴のラグは、把持締付けトルクを伝達するためにねじ回し又は締付 具の先端部のスプラインと接触することにより与えられる把持締付けトルクによ って作用する。上記ほぞ穴ラグ−スプライン接触はかなり大きな接触面積を与え 、それにより、ねじ頭によって支持される機械的応力は従来技術の既知のねじよ りもかなり小さい。 更に、ねじ頭に対して実施される本発明のほぞ穴押抜きによれば、上記の接触 が一致した円錐を生成し、それにより得られる側面のくさび効果により、ねじと ねじ回し又は締付具との間の迅速且つ安全な結合が確実とされ、従って従来技術 のねじの場合のように、ねじの縦軸に沿って圧力を与える必要が実質的にない。 また同時に、この結合の安全性により、ねじ及びねじ回し又は締付具の摩耗はか なり減少され、それにより所定のトルクを獲得するための誤差を防止する。 ４つのラグを有するほぞ穴を有するねじ頭については、本発明の特定のねじ回 し又は締付具のほかに、標準的な「ｐｈｉｌｉｐｓ」又は「ｐｏｚｉｄｒｉｖ」 型のねじ回しが使用されえ、一方、異なる数のラグについては、本発明のねじ回 し又は締付具を使用することが必要である。 出願人は、異なる数のラグ、上記ラグの異なる円錐角α、及び上 記環の部分の異なる円錐角βに対応する機械的な試験を行ない、上記の角度はね じ頭のほぞ穴の形成される深さに対応するものである。更に、これらの全ての上 述のパラメータは、異なるねじ頭外径、及びそれらの対応するねじの公称の径に 関連する。 出願人によって行われた試験に基づき、ねじ頭に形成される本発明のほぞ穴の 設計を決定する異なるパラメータに対する望ましい値は、以下のように確立され た。 （ａ）２乃至５のラグを有するほぞ穴に対しては、ラグの円錐角αは５乃至１ ２．５度の角度範囲、望ましくは７．５乃至１１．５度をなし、円錐角βは２０ 乃至３０度の角度範囲、望ましくは２３乃至２３．５度をなし、ほぞ穴底部の円 錐角Ａは２５乃至３５度の角度範囲、望ましくは２８乃至２９度をなし、ラグの 側面によって形成される角度Ｃは、１５乃至３５度の角度範囲、望ましくは３０ 乃至３０．５度をなし、距離Ｄは０．５ｍｍ乃至７ｍｍの範囲値、望ましくは０ ．６５ｍｍ乃至６．５ｍｍであり、距離ｄは０．８ｍｍ乃至９ｍｍの範囲値、望 ましくは０．９ｍｍ乃至８．２ｍｍであり、距離ｅは０．２ｍｍ乃至４ｍｍの範 囲、望ましくは０．２７ｍｍ乃至４．０ｍｍである。 いかなる場合も、ほぞ穴の深さはねじの機械的な耐性に影響を与えない。 本発明の他の目的は、本発明のねじ頭のほぞ穴と一致する形態を有するねじ回 し又は締付具の先端部を提供することである。上記のねじ回し又は締付具の先端 部のアンダーカットは上記ねじ頭のほぞ穴のラグに一致せねばならず、上記ねじ 回し又は締付具の先端部はねじ頭のほぞ穴の上記２つの隣接するラグの間の部分 に一致せねばならない。 本発明の更なる目的は、ねじ頭にほぞ穴を形成するための、ねじ頭に形成され る本発明のほぞ穴の形態によって決定される押抜ほぞ穴型を提供することをとす る。図面の説明 この説明を完結し、本発明がより完全に理解されるよう、本発明の実施例の望 ましい例を参照して図面が添付され、これらの図面は説明のために非制限的な目 的で開示され、図中、 図１は、ねじ頭に形成された本発明のほぞ穴（１）を、望ましい実施例として ３つのラグ（２）及び対応する中間区域又は環の部分（３）と共に示す平面図で あり、 図２乃至図４は、図１に示される本発明のねじの断面を示し、円錐角α、β、 Ａ及びＣを示す図であり、 図５は、図１に示される本発明のねじ頭に一致するねじ回し又は締付具の先端 部（４）を示す図であり、 図６は対応するひれ状部（５）を有するねじ回し又は締付具の先端部（４）の ２つの断面を示す図であり、 図７及び図８は、図１に示されるねじ頭のほぞ穴の形成のための押抜ほぞ穴型 を示す図であり、 図９は、ねじ頭に形成された本発明のほぞ穴（１）を、望ましい実施例として ４つのラグ（２）及び対応する環の部分（３）と共に示す平面図であり、 図１０乃至図１２は、図９に示される本発明のねじの断面を示し、円錐角α、 β、Ａ及びＣを示す図であり、 図１３は、図９に示される本発明のねじ頭に一致するねじ回し又は締付具の先 端部（４）を示す図であり、 図１５及び図１６は、図９に示されるねじ頭のほぞ穴の形成のための押抜ほぞ 穴型を示す図である。 発明の望ましい実施例 図１乃至図８に示される本発明の１つの望ましい実施例は、ねじ頭に形成され るほぞ穴（１）が３つのラグ（２）を有する場合に関 する。この場合、ラグ（２）の円錐角αはラグ（２）の種類に応じて７．５乃至 ７．７５度、又は９．５乃至９．７５度、又は１０．５乃至１０．７５度をなし 、環の部分の円錐角βは２３乃至２３．５度をなし、ほぞ穴の底部の角度Ａは２ ８乃至２９度をなす。ラグ（２）の幅は各半径上の点の対応する締付トルクに比 例してねじの縦方向軸に向かって減少し、この幅の値ｅは対応するラグの種類に よって０．４／０．４２ｍｍ乃至３．０５／３．０９ｍｍの値を取りうる。角度 Ｃは、３０乃至３０．５度をなす。距離Ｄは、対応するラグの種類に応じて０． ６５／０．６８ｍｍ乃至５．８５／５．８９ｍｍでありうる。直径ｄは、対応す るラグの種類に応じて０．９／０．９５乃至８．０／８．１ｍｍでありうる。 図９乃至図１６に示される本発明の他の望ましい実施例は、ねじ頭に形成され るほぞ穴（１）が４つのラグ（２）を有する場合に対応する。この場合、角度α 、β、Ａ及びＣは、３つのラグ（２）を含む前の実施例について述べられたのと 同じ上記角度値を維持する。ラグ（２）の幅は各半径上の点の対応する締付トル クに比例してねじの縦方向軸に向かって減少する。この幅の値ｅは対応するラグ の種類によって０．３５／０．３７ｍｍ乃至２．７／２．７４ｍｍの値を取りう る。距離Ｄは、ラグの種類によって０．７／０．７３ｍｍ乃至６．０／６．０４ ｍｍでありうる。直径ｄは対応するラグの種類によって０．９／０．９５乃至８ ．８／１０．０ｍｍでありうる。 上述の望ましい実施例は、システムが安全且つ機械的耐性の定められた条件下 で動作しうるよう、設計パラメータ、特に基本的な円錐角が維持される限り、３ つよりも少ない又は４つよりも多い数のラグを使用することが便利である場合に ついて、ねじ−ねじ回しシステム及び／又は対応する一致する用具の製造及び使 用に関して制限的でない。いずれの場合も、以下の請求項に記載される本発明の 特徴を維持しつつ、本発明のシステムを変更することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ねじ頭とねじ回し又は締付具の先端部との間で迅速且つ安全な結合を与え るよう設計されたねじを保持し締付けるためのシステムであって、 上記ねじ頭には、ねじの縦軸に沿ってねじの厚さよりも小さい深さを有する先 細の形状を有し、また該ねじの縦軸に向かって突出する多数のラグ（２）及び対 応する数の環の部分（３）を含む円形断面とを有するほぞ穴（１）が設けられる ことを特徴とするシステム。 ２． ラグ（２）の前面の円錐角αは５乃至１５度の角度の範囲の値をなし、２ つの隣接するラグ（２）の間に配置される環の部分（３）の壁の円錐角βは２０ 乃至３０度の範囲の値をなし、ラグ（２）の側壁の角度Ｃは１５乃至３５度の範 囲の値をなし、該接触円錐角はこのように面がねじのラグとねじ回し又は締付具 のスプラインとの間の迅速且つ安全な結合を与えるくさび効果を確実とすること を特徴とする、請求項１記載のねじを保持し締付けるためのシステム。 ３． 適当なねじ回し又は締付具の先端部（４）は対応するねじ頭のほぞ穴（１ ）と一致するような形態とされ、該ねじ回し又は締付具の先端部（４）は、該ね じ頭のほぞ穴（１）の対応するラグ（２）の数に対応して明確な形状及び数を有 するひれ状部（５）を有することを特徴とする、請求項１及び２記載のねじを保 持し締付けるためのシステム。 ４． 該ねじ頭にほぞ穴（１）を形成するための押抜ほぞ穴型は、冷間形成処理 における該押抜ほぞ穴型の適用のための明確な形態を示すことを特徴とする、請 求項１乃至３記載のねじを保持し締付け るためのシステム。