JP2007032611A - トルク調整ボルト - Google Patents

Abstract

【課題】専用の保管スペースを不要にすることができると共に、回転操作用のスペースを減少することができ、クランプする物品の制約を緩和することができるトルク調整クランプボルトを提供する。
【解決手段】ボルト本体１２の軸部１２ｂの外周に回転操作つまみ１３を回転可能に装着する。回転操作つまみ１３の右端面の嵌入穴１３ｃに駆動摩擦板１４を収容し雄ねじ部１２ａに螺合された被動摩擦部材１６の被動摩擦係合面１６ｅに対し駆動摩擦板１４の駆動摩擦係合面１４ｃを接触させる。前記回転操作つまみ１３と、駆動摩擦板１４との間にコイルばね１８を介在し、駆動摩擦板１４を被動摩擦部材１６側に付勢する。前記ボルト本体１２の軸部１２ｂと回転操作つまみ１３の収容孔１３ｆとの間にワンウェイクラッチ２１を介在する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば各種の物品をクランプする際に用いられるクランプ装置に適したトルク調整ボルトに関する。

上記クランプ装置は、物品を支持する支持台の上面に物品の片面を位置規制する位置規制部材を設け、この位置規制部材から所定距離離れた位置に、クランプボルトを螺合して水平に支持するクランプボルト支持部材を設け、前記位置規制部材とクランプボルトの先端面との間に物品を介在して、該クランプボルトを螺進方向に回動することにより物品をクランプするようになっている。物品をクランプする力をほぼ一定にすることにより物品の損傷を防止するため、従来、前記クランプボルトの頭部をトルクレンチを用いて回動する方法が採られている。特許文献１には、被締付体としてのボルトの頭部にソケットを装着し、該ソケットにトルク調整機能付締付装置の回転軸を係合して、前記ボルトを回転する構成が開示されている。

一方、トルク制限式回転締付け装置として、特許文献２に開示されたものも提案されている。この締付け装置は、特許文献２の公報の図１に示すようにねじ軸（５）にねじ筒（２）を螺合し、このねじ筒（２）にトルク付加部（１Ａ）を有する本体（１）を嵌合し、前記ねじ筒（２）の外周面と、前記本体（１）の内周面との間に係止爪（１２）及びラチェット（２３）を介在している。又、本体（１）の内周面に形成された摩擦係合面（１３）に対し、前記ねじ筒（２）の外周面に形成された摩擦係合面（２１）を接触させ、前記ねじ筒（２）と本体（１）との間に押圧バネ（３）を設けて前記両摩擦係合面（１３，２１）が互いに圧接されるようになっている。そして、トルク付加部（１Ａ）を回動することにより所定位置に保持されたねじ軸（５）上でねじ筒（２）を螺動し、そのねじ筒（２）の先端面によって物品を適正な締め付け力により締め付けるようになっている。
特開平８−１３２３５４号公報 特開２０００−２７８８６号公報

ところが、特許文献１に開示されたトルクレンチを用いる方法は、トルクレンチ自体が、ボルトと別体で形成されているため、トルクレンチを保管する専用のスペースが必要であり、ボルトの回動操作も面倒であるという問題があった。又、トルクレンチを回転操作するための大きな操作用スペースも必要であるという問題があった。

一方、特許文献２に開示されたトルク制限式回転締付け装置は、ねじ軸（５）に一体的に装着されているので、別体のトルクレンチを用いる方法に存する問題点を解消することができる。しかしながら、ねじ軸（５）にねじ筒（２）を螺合しているので、ねじ軸（５）自体の先端部により物品をクランプすることができず、クランプする物品の形状及び大きさに制約が生じるという問題があった。

本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、専用の保管スペースを不要にすることができると共に、回転操作するための操作用スペースを減少することができ、押圧する物品の制約を緩和することができるトルク調整ボルトを提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、雄ねじ部と軸部を備えたボルト本体の前記軸部の外周面又は内周面に相対回転可能に回転操作つまみを装着し、前記回転操作つまみと前記軸部との間に該つまみの回転運動を伝達する回転運動伝達機構を設け、該回転運動伝達機構に対し、前記ボルト本体に作用する締付けトルクが設定値を越えたとき、トルクを遮断するトルク遮断機構を設け、前記回転操作つまみと前記軸部との間に該操作つまみを前記ボルト本体の螺進方向に回転する際に空転を許容し、かつ操作つまみをボルト本体の螺退方向に回転する際に前記軸部を強制回転させるワンウェイクラッチを設けたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記回転運動伝達機構は、前記回転操作つまみに設けられた駆動摩擦部材と、前記ボルト本体に取り付けられた被動摩擦部材と、前記駆動摩擦部材を被動摩擦部材に圧接するための付勢部材とにより構成されていることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記駆動摩擦部材は、回転操作つまみに対し、ボルト本体の軸方向の相対移動可能に、かつ相対回転不能に装着され、前記回転操作つまみと前記駆動摩擦部材との間には付勢部材が介在されていることを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項において、前記回転運動伝達機構は、前記締付けトルクの前記設定値を変更するためのトルク変更機構を備えていることを要旨とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記トルク変更機構は、前記ボルト本体の雄ねじ部に螺合された被動摩擦部材と、該被動摩擦部材を任意の螺合位置に位置決めする位置決め部材とによって構成されていることを要旨とする。

請求項１記載の発明によれば、ボルト本体自体に操作つまみを装着し、ボルト本体と操作つまみの間にトルク遮断機構を備えた回転運動伝達機構を設けたので、トルクレンチを用いなくても済み、それを保管する専用のスペースが不要となる。又、回転操作用スペースを減少することができる。さらに、ねじ軸にねじ筒を螺合する構造と比較して、ボルト本体の先端部を押圧しようとする物品の表面に接触させることができ、ボルト本体により押圧する物品の形状や大きさの制約を緩和することができる。

請求項２に記載の発明は、駆動摩擦部材と被動摩擦部材の摩擦係合力によって締付けトルクの遮断を円滑に行うことができる。
請求項３に記載の発明は、駆動摩擦部材と付勢部材を小スペースに収容することができる。

請求項４に記載の発明は、トルク変更機構により締付けトルクの設定値を変更調整することができる。
請求項５に記載の発明は、トルク変更機構の構成を簡素化することができる。

以下、本発明をクランプ装置に用いられるトルク調整クランプボルトに具体化した一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
図４に示すように、クランプ装置１は、工作機械によって加工されるワーク等の各種の物品３を支持するテーブル２と、このテーブル２の右端部上面に取り付けられ、かつ物品３を位置規制するための位置規制部材４と、この位置規制部材４から左方向に所定間隔をおいて取り付けられたクランプボルト支持部材５と、該ボルト支持部材５に形成された雌ねじ５ａに螺合された手動式のトルク調整クランプボルト１１とによって構成されている。そこで、このトルク調整クランプボルト１１について以下に説明する。

図１に示すように、トルク調整クランプボルト１１を構成するクランプボルト本体１２は、右ねじの雄ねじ部１２ａ、軸部１２ｂ及びフランジ部１２ｃとにより構成され、前記軸部１２ｂの外周面には、回転操作つまみ１３が相対回転可能に装着されている。前記ボルト本体１２の軸部１２ｂは、回転操作つまみ１３の挿入孔１３ａに嵌入され、フランジ部１２ｃは、前記回転操作つまみ１３の左端寄りの位置規制面１３ｂに接触され、ボルト本体１２が図１において回転操作つまみ１３の右方向に抜け出るのを規制している。前記回転操作つまみ１３の右端面には嵌入穴１３ｃが形成され、この嵌入穴１３ｃには、駆動摩擦部材としての駆動摩擦板１４がボルト本体１２の軸線方向の往復動可能に収容されている。前記回転操作つまみ１３の嵌入穴１３ｃの底面には係止孔１３ｄが形成され、この係止孔１３ｄと対応するように、前記駆動摩擦板１４には挿入孔１４ａが形成され、この挿入孔１４ａに対し係止孔１３ｄに挿入係止された回り止めピン１５を軸方向の往復動可能に挿入することにより前記回転操作つまみ１３と駆動摩擦板１４が同期回転するようにしている。

前記ボルト本体１２の雄ねじ部１２ａには、図３に示す被動摩擦部材１６の雌ねじ１６ａが螺合されている。この被動摩擦部材１６にはその外周面から前記雌ねじ１６ａに至るスリット１６ｂが形成され、このスリット１６ｂと対応して、位置決め部材としてのロックボルト１７を挿入する挿入孔１６ｃが形成され、この挿入孔１６ｃと対応して、被動摩擦部材１６には前記ロックボルト１７を螺合する雌ねじ１６ｄが形成されている。そして、前記ロックボルト１７を六角レンチにより螺進方向に回転することにより被動摩擦部材１６をクランプボルト本体１２の雄ねじ部１２ａ上の任意の位置にロックするようにしている。

前記回転操作つまみ１３の嵌入穴１３ｃには、収容穴１３ｅが複数箇所（例えば六箇所：図１に一箇所のみ図示）に形成され、これらの収容穴１３ｅには付勢部材としてのコイルばね１８が収容され、各コイルばね１８は、前記駆動摩擦板１４に形成した係止凹部１４ｂに係止されている。そして、各コイルばね１８によって、駆動摩擦板１４の右端面の駆動摩擦係合面１４ｃを、前記被動摩擦部材１６の左端面の被動摩擦係合面１６ｅに押圧接触するようになっている。

この実施形態では、前記駆動摩擦板１４、被動摩擦部材１６及びコイルばね１８により操作つまみ１３の回転運動をクランプボルト本体１２に伝達するためのトルク遮断機構を備えた回転運動伝達機構が構成されている。又、この実施形態では、雄ねじ部１２ａに螺合された前記被動摩擦部材１６及び該被動摩擦部材１６を任意の螺合位置にロックするロックボルト１７によって、前記駆動摩擦係合面１４ｃと被動摩擦係合面１６ｅとの摩擦係合力、つまりボルト本体１２による物品３の締付けトルクの設定値を変更調整するトルク変更機構が構成されている。

前記軸部１２ｂの外周面と前記回転操作つまみ１３の収容孔１３ｆの内周面との間には、ワンウェイクラッチ２１が介在されている。このワンウェイクラッチ２１は図２に示すように、回転操作つまみ１３の収容孔１３ｆに嵌入固定されたボールホルダ２２と、このボールホルダ２２の内周面に複数箇所（例えば６箇所）に形成された収容凹所２２ａに収容されたボール２３と、このボール２３を軸部１２ｂの外周面に付勢するコイルばね２４と、そのばね２４のホルダ２５とによって構成されている。そして、前記回転操作つまみ１３が図２の時計回り方向に回転される際には、前記ボール２３の動力伝達機能が失われて回転操作つまみ１３と軸部１２ｂとの相対回動が許容され、操作つまみ１３が反時計回り方向に回転される際には、前記ボール２３の動力伝達機能により回転操作つまみ１３が軸部１２ｂと一体に回転される。

図１に示すように、前記回転操作つまみ１３の位置規制面１３ｂから左方向に所定距離だけ離隔した取付面１３ｇには蓋板２６が接触され、この蓋板２６と取付面１３ｇは、該取付面１３ｇに形成した環状溝１３ｈに収容されたシールリング２７によってシールされている。前記蓋板２６は回転操作つまみ１３に形成した環状溝１３ｉに係止したＣ型クリップ２８によって位置規制されている。前記ボルト本体１２の軸部１２ｂの外周面には環状溝１２ｄが形成され、この環状溝１２ｄに収容されたシールリング２９を前記回転操作つまみ１３の挿入孔１３ａの内周面に接触している。

前記ボルト本体１２の雄ねじ部１２ａの外周面には、例えばスパナ等を係合するための平行な平面部１２ｅが二箇所（一箇所のみ図示）に形成されている。回転操作つまみ１３の外周面には滑り止め用のローレット１３ｊが形成されている。

次に、前記のように構成されたトルク調整クランプボルト１１について、その動作を説明する。
図４において、テーブル２の上面に支持された物品３を位置規制部材４とボルト本体１２の先端面との間で挟着した状態で、回転操作つまみ１３を手で把持し、該回転操作つまみ１３をボルト本体１２を中心に図２及び図４において時計回り方向に回転すると、回転操作つまみ１３の回転運動がコイルばね１８によって被動摩擦部材１６側に付勢された駆動摩擦板１４の駆動摩擦係合面１４ｃと、被動摩擦部材１６の被動摩擦係合面１６ｅとの摩擦係合力によって、ボルト本体１２が時計回り方向に回転される。そして、ボルト本体１２の先端面によって、物品３が位置規制部材４側に押圧され、物品３は所定の位置にクランプされる。この回転操作つまみ１３の回転運動が継続して行われ、ボルト本体１２に作用する締付けトルクが増大して設定値に達すると、回転操作つまみ１３が駆動摩擦板１４及びピン１５とともに空回転される。従って、ボルト本体１２による物品３の過大な締付力が作用するのを防止することができる。

物品３のクランプ状態を解除するには、前記回転操作つまみ１３を図２において反時計回り方向に回動すればよい。この場合には、回転操作つまみ１３の回転運動がワンウェイクラッチ２１を介してボルト本体１２の軸部１２ｂに作用するので、ボルト本体１２は反時計回り方向に強制的に回転され、物品３のクランプが解除される。

上記実施形態のトルク調整クランプボルト１１によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、ボルト本体１２の軸部１２ｂに対し、回転操作つまみ１３を装着し、回転操作つまみ１３に駆動摩擦板１４を設け、ボルト本体１２の雄ねじ部１２ａに被動摩擦部材１６を螺合し、回転操作つまみ１３と駆動摩擦板１４の間にコイルばね１８を介在した。このため、ボルト本体１２を回転操作つまみ１３によって直接回転することができ、物品３をトルク調整クランプボルト１１によって適正にクランプすることができる。又、トルクレンチを用いなくても済み、それを保管する専用のスペースが不要となるとともに、回転操作用のスペースを減少することができる。さらに、ねじ軸にねじ筒を螺合する背景の技術で述べた構造と比較して、ボルト本体１２の先端部をクランプしようとする物品３の表面に接触させることができ、クランプする物品３の形状や大きさの制約を緩和することができる。

（２）上記実施形態では、前記ボルト本体１２の雄ねじ部１２ａに対し、被動摩擦部材１６を螺合すると共に、該被動摩擦部材１６に対しスリット１６ｂを形成し、ロックボルト１７を挿入孔１６ｃから雌ねじ１６ｄに螺合することにより被動摩擦部材１６を雄ねじ部１２ａ上の任意の位置に螺動してロックするようにした。このため、コイルばね１８による駆動摩擦板１４の駆動摩擦係合面１４ｃと被動摩擦部材１６の被動摩擦係合面１６ｅとの摩擦係合力、つまり物品３の締付けトルクの設定値を調整することができる。

（３）上記実施形態では、ボルト本体１２の雄ねじ部１２ａの外表面に平面部１２ｅを形成した。このため、前記平面部１２ｅにスパナ等を係合してボルト本体１２を回転しない状態に保持し、前記ロックボルト１７を緩めて被動摩擦部材１６を雄ねじ部１２ａ上で容易に螺動することができ、物品３の締め付けトルクの設定値の変更調整を迅速に行うことができる。

（４）上記実施形態では、前記回転操作つまみ１３の取付面１３ｇに対しシールリング２７を介して蓋板２６を取り付けると共に、前記軸部１２ｂの外周面と挿入孔１３ａの内周面との間にシールリング２９を介在させた。このため、回転操作つまみ１３内に収容されたワンウェイクラッチ２１を水分や塵埃等から保護することができ、ワンウェイクラッチ２１の耐久性を向上することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。前記実施形態と同様の機能を有する部材については、同一の符号を付して説明を簡略あるいは省略する。
・ 図５及び図６に示すように、前記ワンウェイクラッチ２１の構成を変更してもよい。このワンウェイクラッチ２１は、前記回転操作つまみ１３の内部に前記フランジ部１２ｃと対応して凹部１３ｋを形成すると共に、この凹部１３ｋの内部にクラッチ爪３１を軸３２により回動可能に支持し、このクラッチ爪３１の先端の斜面３１ａを、前記フランジ部１２ｃの外周面１２ｆに接触させる。又、クラッチ爪３１と凹部１３ｋの内側面との間に前記クラッチ爪３１を図６において軸３２を中心に反時計回り方向に付勢して斜面３１ａを外周面１２ｆに押圧する付勢部材としてのコイルばね３３を介在する。

上記の実施形態においては、前記回転操作つまみ１３が図６において、時計回り方向に回転された場合には、コイルばね３３の付勢力に抗してクラッチ爪３１が軸３２を中心に時計回り方向に回動されるので、回転操作つまみ１３とボルト本体１２の相対回転が許容される。反対に、回転操作つまみ１３が反時計回り方向に回転された場合には、前記クラッチ爪３１の斜面３１ａがボルト本体１２の外周面１２ｆに押圧されて前記回転操作つまみ１３によってボルト本体１２が強制的に回転される。

この別例においては、ワンウェイクラッチ２１の構造を簡素化することができ、部品点数を低減して、製造及び組み付け作業を容易に行い、コストを低減することができる。
・ 図７に示す別例は、前記ボルト本体１２のフランジ部１２ｃを操作つまみ１３の外部に移動し、該フランジ部１２ｃと回転操作つまみ１３の左端面との間にコイルばね１８を介在すると共に、前記フランジ部１２ｃ及びコイルばね１８を遮蔽するカバー３４を装着したものである。

この別例においては、コイルばね１８及びワンウェイクラッチ２１をカバー３４によって遮蔽することができるので、コイルばね１８及びワンウェイクラッチ２１の耐久性を向上することができる。

・ 図８に示すように、前記ボルト本体１２の基端部に大径の筒状軸部１２ｇを形成すると共に、回転操作つまみ３５に連結した軸部３６の先端部に駆動摩擦板３７を連結する。この駆動摩擦板３７の駆動摩擦面３７ａを前記筒状軸部１２ｇの嵌入穴１２ｈの内底面の被動摩擦面１２ｉに接触させ、前記筒状軸部１２ｇの開口側の外周面に蓋３８を螺合する。この蓋３８の中心孔と、前記軸部３６の外周面との間にワンウェイクラッチ２１を介在する。

この別例においては、操作つまみ３５を回動操作すると、軸部３６及び駆動摩擦板３７を介して、回転運動がボルト本体１２に伝達される。
この別例では、ボルト本体１２の筒状軸部１２ｇの内底面を被動摩擦面１２ｉとしているので、部品点数を低減することができる。

・ 図示しないが、前記ワンウェイクラッチ２１の構成を、ラチエットと、ラチエット爪を用いた構成に変更してもよい。
・ 図示しないが、トルク遮断機構を備えた回転運動伝達機構として、例えば回転操作つまみ１３の回転運動をボールプランジヤー機構によってボルト本体１２に伝達するようにしたり、その他の任意の回転運動伝達機構に変更したりしてもよい。

・ 図示しないが、前記被動摩擦部材１６をナットにより形成し、ボルト本体１２の雄ねじ部１２ａに前記ナットを所定位置にロックするための位置決め部材としてのロックナットを螺合してもよい。

・ 図示しないがクランプボルト本体１２の雄ねじ部１２ａを左ねじとしてもよい。この場合にはワンウェイクラッチ２１の機能を右ねじの場合と逆にする。
・ クランプ装置以外の例えば物品に所定の押圧力を付与して品質を検査する検査装置や、物品を変形させる成形装置等の各種の装置のトルク調整ボルトとして具体化してもよい。

この発明をクランプ装置のトルク調整クランプボルトに具体化した一実施形態を示す中央部縦断面図。 トルク調整クランプボルトのワンウェイクラッチを示す拡大横断面図。 トルク調整クランプボルトの分解斜視図。 トルク調整クランプボルトを用いたクランプ装置を示す正面図。 この発明の別例を示すトルク調整クランプボルトの中央部縦断面図。 図５に示すトルク調整クランプボルトのワンウェイクラッチを示す正面図。 この発明の別例を示すトルク調整クランプボルトの中央部縦断面図。 この発明の別例を示すトルク調整クランプボルトの中央部縦断面図。

符号の説明

１２…ボルト本体としてのクランプボルト本体、１２ａ…雄ねじ部、１２ｂ…軸部、１２ｆ…外周面、１４…駆動摩擦部材としての駆動摩擦板、１６…被動摩擦部材、１８…付勢部材としてのコイルばね、２１…ワンウェイクラッチ。

Claims (5)

1. 雄ねじ部と軸部を備えたボルト本体の前記軸部の外周面又は内周面に相対回転可能に回転操作つまみを装着し、前記回転操作つまみと前記軸部との間に該つまみの回転運動を伝達する回転運動伝達機構を設け、該回転運動伝達機構に対し、前記ボルト本体に作用する締付けトルクが設定値を越えたとき、トルクを遮断するトルク遮断機構を設け、前記回転操作つまみと前記軸部との間に該操作つまみを前記ボルト本体の螺進方向に回転する際に空転を許容し、かつ操作つまみをボルト本体の螺退方向に回転する際に前記軸部を強制回転させるワンウェイクラッチを設けたトルク調整ボルト。
2. 請求項１において、前記回転運動伝達機構は、前記回転操作つまみに設けられた駆動摩擦部材と、前記ボルト本体に取り付けられた被動摩擦部材と、前記駆動摩擦部材を被動摩擦部材に圧接するための付勢部材とにより構成されているトルク調整ボルト。
3. 請求項２において、前記駆動摩擦部材は、回転操作つまみに対し、ボルト本体の軸方向の相対移動可能に、かつ相対回転不能に装着され、前記回転操作つまみと前記駆動摩擦部材との間には付勢部材が介在されているトルク調整ボルト。
4. 請求項１〜３のいずれか１項において、前記回転運動伝達機構は、前記締付けトルクの前記設定値を変更するためのトルク変更機構を備えているトルク調整ボルト。
5. 請求項４において、前記トルク変更機構は、前記ボルト本体の雄ねじ部に螺合された被動摩擦部材と、該被動摩擦部材を任意の螺合位置に位置決めする位置決め部材とによって構成されているトルク調整ボルト。

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