JP2007069313A - ネジ式クランプ - Google Patents

Abstract

【課題】規定の締付トルクが実際に吊荷に働いたことを目視により確認可能であって安全性が高く且つ増し締め作業が不要な新規な構成のネジ式クランプを提供する。
【解決手段】クランプ本体の一方の脚部１１に取り付けた進退自在の受け金１４と他方の脚部に螺着した締付ボルトとの間に吊荷を挟んで吊り上げる形式のネジ式クランプにおいて、受け金を開口部に突出させる方向に移動付勢する付勢手段として、複数枚の皿バネ２３ａ〜２３ｃを直列に配した皿バネ直列体２３を用い、その最大撓みの状態で、締付ボルトと受け金との間に吊荷を挟んで規定の締付トルクで締め付けたときに締付ボルトに働く推力に対応したバネ圧を発生させる。このときの受け金の位置を目視確認するために締付確認リング２０が設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明はネジ式クランプに関する。

公知のネジ式クランプは、クランプ本体の一方の脚部に受け金、他方の脚部に締付ボルトを対向配置し、これら受け金と締付ボルトとの間に吊荷を挟んだ状態でハンドル操作により締付ボルトを回転させて吊荷を圧接挟持する構成を有する。受け金は脚部内に配置されるベアリングに支持されて回転自在であるとともに、その基端部に配置されるコイルスプリングにより締付ボルトに近付く方向に付勢されている。

このように構成されたネジ式クランプにおいて、吊荷を受け金と締付ボルトとの間に圧接挟持した状態からさらに締付ボルトを締め付けてゆくと、まず受け金がコイルスプリングのバネ力に抗して脚部の内部に埋没する方向に後退移動し、かくして受け金が最奥位置まで移動した後になお締付ボルトを締め付けることにより、規定の締付トルク（たとえば１５０ｋｇ・ｃｍ）を吊荷に与えて安全に吊り上げることができる。

しかしながら、締付ボルトなどの構成部品に錆び付きや作動不良があった場合、締付ボルトを十分に締め付けたつもりでも実際には必要な締付トルクが吊荷に働かず、吊り上げや運搬中に吊荷が落下するという重大な事故につながる危険性があった。

そこで、本出願人は、下記特許文献１において、吊荷を安全に吊り上げるために必要且つ十分な締付トルクが実際に吊荷に働いたことを目視により確認可能としたネジ式クランプを提案した。
特開２００２−２０５２７９号公報

この特許文献１に記載のネジ式クランプは、受け金がコイルスプリングによるバネ圧に抗して脚部内に埋没する方向に所定距離移動したことを目視確認する手段を備えることにより、規定の締付トルクが吊荷に働いたことを目視により確認可能としている。このような締付確認手段の一例は、受け部材の先端側に設けられた締付確認ラインであって、締付トルクが不十分なときは該締付確認手段が開口部に露出しているが規定の締付トルクが吊荷に働いたときに該締付確認手段が一方の脚部内に埋没する。

特許文献１記載のネジ式クランプにおいては受け金を締付ボルトに近づける方向に付勢するための付勢手段としてコイルスプリングが採用されているが、その寸法的制限やネジ式クランプの本体形状などの条件により、規定の締付トルク値における推力（摩擦係数や締付ボルトの径・ピッチなどによって変動するが、締付トルク値が１５０ｋｇ・ｃｍであるとき、約３９５ｋｇ）に見合ったバネ圧を生じさせることがきわめて困難であり、実際には該推力の２０〜３０％程度のバネ圧しかないコイルスプリングを採用せざるを得ない。このため、規定の締付トルクが働く以前にコイルスプリングが撓んでしまい、締付確認ラインが埋没しても実際には規定の締付トルクが働いていない状態となっている恐れがあった。したがって、締付確認ラインが埋没した後にトルクレンチなどで規定の締付トルクで締め付ける必要があり、作業が繁雑になっていた。

また、この従来のネジ式クランプにおいては、規定の締付トルクが発生するのは締付ボルトの最後の一締め（たとえば約１／１０回転）であり、コイルスプリングが締付確認ラインまで緩んだ状態では規定の約１／５程度の締付トルクしか得られていない。したがって、吊荷の揺れや交番荷重の作用などによって締付ボルトが少しでも回転して緩んでしまうと、吊荷に働く締付トルクが大幅に低下し、安全性を確保することができない。たとえば、締付ボルトが約１／１０回転緩むと締付トルクは実質的にゼロとなり、場合によっては吊荷が落下する危険が生じる。また、吊荷が着地して荷重がゼロになると、受け金および締付ボルトの先端歯が吊荷に食い込んだ分だけ締付ボルトが緩んだことと同じ状態となるため、荷重が作用と解除（ゼロ）とを繰り返す作業では、必ず増し締めを行う必要があった。

そこで本発明は、上記課題を解決し、規定の締付トルクが実際に吊荷に働いたことを目視により確認可能であって安全性が高く且つ増し締め作業が不要な新規な構成のネジ式クランプを提供することを目的とする。

この目的を達成するため、請求項１にかかる本発明は、開口部を挟んで対向する一対の脚部を有する概してＵ字形のクランプ本体と、一方の脚部に進退可能に取り付けられる受け金と、他方の脚部に螺着されて軸方向に進退可能な締付ボルトと、受け金を開口部に突出させる方向に移動付勢する付勢手段とを備えたネジ式クランプにおいて、付勢手段が皿バネであり、その所定の撓み状態において、締付ボルトと受け金との間に吊荷を挟んで規定の締付トルクで締め付けたときに締付ボルトに働く推力に対応したバネ圧を発生させることを特徴とする。

請求項２にかかる本発明は、請求項１記載のネジ式クランプにおいて、前記付勢手段が、複数枚の皿バネを直列に配した皿バネ直列体であることを特徴とする。

請求項３にかかる本発明は、請求項１または２記載のネジ式クランプにおいて、皿バネよりなる前記付勢手段が所定の撓み状態となって規定の締付トルクが吊荷に働いたときの受け金の位置を目視確認する締付確認手段を更に備えたことを特徴とする。

請求項４にかかる本発明は、請求項１ないし３のいずれか記載のネジ式クランプにおいて、前記一方の脚部に開口部に臨む第一の凹部と、この第一の凹部の更に奥方に形成される第一の凹部より小径である第二の凹部とが形成され、第一の凹部には受け金を旋回自在に受容するソケットが進退可能に収容されると共に、第二の凹部には皿バネよりなる前記付勢手段が収容され、この付勢手段が所定の撓み状態となったときにソケットが第一の凹部と第二の凹部との間の段差面に当接することを特徴とする。

本発明のネジ式クランプによれば、受け金を移動付勢する付勢手段として皿バネを用い、その最大撓みの状態で、締付ボルトと受け金との間に吊荷を挟んで規定の締付トルクで締め付けたときに締付ボルトに働く推力に対応したバネ圧を発生するように構成されているので、従来のコイルスプリングを用いた場合のように締付ボルトのごく僅かな緩みで吊荷に働く締付トルクが極端に低下してしまうことがなく、安全性を大幅に向上させることができる。

皿バネはコイルスプリングに比べて比較的小さなスペース、小さな撓み量で大きな荷重を負荷することができる特性を備えている。たとえば同じ荷重（４５０ｋｇｆ）のときに同じ撓み量（７．２ｍｍ）となるように設計した例によれば、コイルスプリングの場合は線径１０ｍｍ×中心径４０ｍｍ×高さ４２．２ｍｍを必要とするのに対し、皿バネの場合は板厚１．６ｍｍ×外径２８ｍｍ×内径１５．７ｍｍ×高さ２．２ｍｍのものを互い違いの向きで１２枚直列させた合計高さ２６．４ｍｍの皿バネ直列体を用いれば良く、体積比にして約２５％で足りる。このため、限られたスペースに配置することが要求されるネジ式クランプにおける受け金付勢手段として好適に使用することができる。

また、規定の締付トルクが実際に吊荷に働いていることを締付確認手段によって容易に目視確認することができるので、クレーン等による吊り上げや運搬時に吊荷が落下する危険を未然に回避して、作業の安全性を確保することができる。

また、締付確認手段で、規定の締付トルクが確実に吊荷に働いていることが確認できるため、増し締めを行う必要がない。

さらに、皿バネが無負荷状態から所定の撓み状態に至るまでの合計撓み量を締付ボルトのネジピッチの１／３以上、または１／２以上、または２／３以上、または３／４以上とすることにより、吊荷の揺れや交番荷重の作用などによって締付ボルトが若干回転した場合であっても、吊荷に作用する締付トルクは大幅に低下せず、安全性を確保することができる。

また、本発明の好適な実施形態では、一方の脚部に開口部に臨む第一の凹部と、この第一の凹部の更に奥方に形成される第一の凹部より小径である第二の凹部とを形成し、第一の凹部には受け金を旋回自在に受容するソケットを進退可能に収容すると共に、第二の凹部には皿バネよりなる付勢手段を収容するものとして、この付勢手段が所定の撓み状態となったときにソケットが第一の凹部と第二の凹部との間の段差面に当接するように構成している。

図１は本発明によるネジ式クランプの一実施形態を示す。

略Ｕ字形のクランプ本体１０は脚部１１，１２を有し、これら脚部の間に吊荷（図示せず）を挿入するための開口部１３が形成されている。

一方の脚部１１には受け金１４が進退自在に取り付けられている。受け金１４は球面状の先端歯１５を備えている。受け金１４の球状基端部１６は球状に形成され、ソケット１７の球状凹部に旋回自在に収容され、且つ、サークリップ１８で抜け落ち防止されている。符号１９は圧縮バネであり、受け金１４を図１および図２に示す常態に維持するよう常時付勢しつつ、旋回を許容している。

ソケット１７の前端部の外周面には周回溝（符号なし）が刻設されており、この周回溝内に締付確認手段としての締付確認リング２０が嵌着されている。締付確認リング２０には着色を施す等により容易に目視確認できるようにしておくことが好ましい。

ソケット１７は、開口部１３に臨むように脚部１１に形成された円形断面の凹部２１に軸方向に移動可能に設けられている。凹部２１の奥方には若干小径の凹部２２が形成されており、この凹部には複数の皿バネを直列に配してなる皿バネ直列体２３がソケット１７の軸方向移動を付勢するための付勢手段として収容されている。この実施形態では、ソケット１７の奥方突起部１７ａの外径と略同一またはそれより若干大きい口径の中心開口を有する皿バネ２３ａ〜２３ｃ（より詳細に言えば各皿バネは２枚の皿バネを並列に重ね合わせたものである）を直列に配して皿バネ直列体２３とし、ソケット１７の後面に当接させた座金２４および凹部２２の底面に配置した座金２５，２５との間に配置している。符号２６は、ソケット１７が凹部２１から抜け落ちることを防止するためにソケット１７側面の凹溝１７ｂに係止させた六角穴付き止めネジである。ソケット１７の軸方向移動を許容するため、凹溝１７ｂは所要の軸方向長さに亘る幅寸法を有しており、したがって、ソケット１７は皿バネ直列体２３としてのトータルのバネ圧に抗して図２の状態から図において下方に相対移動可能である。

他方の脚部１２には締付ボルト２７が進退自在に取り付けられている。締付ボルト２７は、脚部１２を貫通して形成された雌ネジ（図示せず）と螺合する雄ネジ２８を外周面に備えると共に、その後端にはハンドル２９が装着されており、ハンドル２９を回すことによりボルト２７を軸方向に進退させることができる。締付ボルト２７の先端には、サークリップ３０によって抜け止めされつつパッド３１が装着され、パッド３１の先端には吊荷面に対する摩擦抵抗を高めるための凹凸状係合歯３２が形成されている。この実施形態で用いた締付ボルト２７のネジピッチは２ｍｍである。

以上のように構成されたネジ式クランプにおいて、開口部１３に吊荷を挿入してハンドル２９を回して締付ボルト２７を突出させる方向に移動させ、パッド３１の先端係合歯３２と受け金１４の先端係合歯１５との間で吊荷を圧接挟持する。当初、締付確認リング２０は開口部１３に露出していて作業者により目視できる位置にあるが、締付ボルト２７の突出方向移動が進むにつれて、皿バネ２３ａ〜２３ｃが撓んでソケット１７が凹部２１の奥方まで収容され、締付確認リング２０が脚部１１内に完全に埋没して見えなくなる。これにより、作業者は、吊荷に対して規定の締付トルク（たとえば１５０ｋｇ・ｃｍ）が働いたことを確認することができ、クレーン（図示せず）等による吊り上げ・運搬を吊荷の落下の危険を伴わずに安全に行うことができる。

締付ボルト２７に発生する推力Ｗは、締付トルクＴとの関係において次式で定められる。

ここで、ｄ_２は締付ボルト２７の有効径、βは摩擦角、θはリード角、μ_ｎは座面（当たり面の摩擦係数）、ｄ_ｎは接触座面半径である。一例として、規定の締付トルクが１５０ｋｇ・ｃｍである場合、締付ボルト２７には約３９５ｋｇの推力が発生する。したがって、ソケット１７ごと受け金１４を押し出す方向に付勢する付勢手段としての皿バネ直列体２３が最大撓みの状態でこの推力に見合うバネ圧を与えるように設定することにより、締付ボルト２７と受け金１４との間に吊荷を挟んだ状態で締付ボルト２７を締付方向に回転させたときに、皿バネ直列体２３が撓み始めると同時に段階的に受け金１４への付勢が始まり、その所定の撓み状態（各皿バネ２３ａ〜２３ｃの許容撓み量の７５％が撓んだ状態）で上記推力に見合ったバネ圧で受け金１４を付勢する。

また、皿バネ直列体２３が無負荷状態（図１および図２）から所定の撓み状態に至るまでの合計撓み量は、締付ボルト２７のネジピッチの１／３、１／２、２／３、３／４などとすることができる。これにより、締付ボルト２７と受け金１４との間に圧接挟持した吊荷が運搬中に揺れたり、交番荷重が作用したりすることによって締付ボルト２７が若干回転した場合であっても、吊荷に作用する締付トルクを大幅に低下させることなく安全性を確保することができる。

皿バネ直列体２３は、皿バネの枚数および組み合わせを変えることによって種々の荷重特性が得られる。皿バネの向きを反対にして複数段に直列した場合、同じ荷重が作用したときの合計撓み量が一段の場合の段数倍となる。皿バネの向きを同じにして複数枚を重ね合わせた場合、一枚の場合と比べて枚数倍の荷重が作用したときに同じ撓み量となる。

図３は、ある皿バネを用いた皿バネ直列体２３における枚数および組み合わせを様々に変えて荷重（バネ圧）、全高および撓み量を表にして示したものである。この結果から、この皿バネを６枚用い、２枚ずつを同じ向きにして重ね合わせたもの（図２参照）を互いに反対向きにして３段に直列させた皿バネ直列体を用いると、所定の撓み状態（０．７５ｈ）のときに規定の締付トルクに対応する締付推力（この場合は約３９５ｋｇ）に見合った荷重が得られ、且つ、このときの合計撓み量が１．５３ｍｍであって締付ボルト２７のネジピッチ（２ｍｍ）の約３／４であることから、この実施形態の皿バネ直列体２３として用いるに最適なものであることが分かる。

皿バネ直列体２３の合計撓み量が締付ボルト２７のネジピッチの３／４であるということは、吊荷の揺れなどの原因で締付ボルト２７が緩む場合があるとしても、その緩みが３／４回転に達するまでは徐々に（比例的に）バネ圧（したがって締付トルク）が低下し、３／４回転に達したときに締付トルクがゼロとなることを意味している。実際問題として、吊荷の揺れなどの原因で締付ボルト２７が緩む場合であってもその緩みはせいぜい１／１０回転程度であり、この場合、前述のようにコイルスプリングを用いた従来のネジ式クランプでは締付トルクが３０ｋｇ・ｃｍ以下、極端な場合には実質的にゼロになってしまうが、皿バネ直列体２３を用いた場合には２０ｋｇ・ｃｍのトルク低下が生ずるにすぎず、１３０ｋｇ・ｃｍの締付トルクが残るので吊荷落下の危険はない。すなわち、本発明の皿バネを用いたネジ式クランプによれば、従来のコイルスプリングを用いたネジ式クランプに比べて、緩み防止効果が格段に向上する。

図１および図２に示す実施形態では締付確認手段としてリング２０を用いているが、これに限定されるものではなく、たとえばリング２０の嵌着位置に対応するソケット１７の前端部に目立つ色で塗装を施すことで締付確認手段とすることができる。

なお、皿バネは全撓み量が７５％を越えると荷重が急激に増加するため、ＤＩＮでは使用最大撓みをδ＝０．７５ｈ（ｈは無負荷状態のバネ高さ）と規定している。このため、図示実施形態では、皿バネ直列体２３の所定の撓み状態を許容撓み量を０．７５ｈ（すなわち皿バネ直列体２３の無負荷状態時の全高ｈの３／４）として、皿バネ直列体２３が０．７５ｈまで撓んだときにソケット１７が凹部２１と小径凹部２２との間の段差面３３に当接し、このときに締付確認リング２０が埋没して見えなくなるように構成している。したがって、締付確認リング２０が外部から観察されない限り、吊荷には規定の締付トルクが作用していることが確認できる。ここで、凹部２２を凹部２１と同径またはそれよりも大径とすると、皿バネ直列体２３は０．７５ｈを越えて撓むことができ、規定の締付トルク以上のバネ圧を発生させることができる。このような態様も、本発明の範囲内である。

本発明によるネジ式クランプの一実施形態を示す要部断面図である。 図１のネジ式クランプにおける受け金に関連する構成部分を示す拡大断面図である。 本発明のネジ式クランプにおいて受け金の付勢手段として用いられる皿バネ直列体について、その枚数および組み合わせを様々に変えたときの荷重（バネ圧）、全高および撓み量を示す表である。

符号の説明

１０ クランプ本体
１１ 脚部
１２ 脚部
１３ 開口部
１４ 受け金
１５ 先端係合歯
１６ 球状基端部
１７ ソケット
１８ サークリップ
１９ 圧縮バネ
２０ 締付確認リング
２１ 凹部（第一の凹部）
２２ 小径凹部（第二の凹部）
２３ 皿バネ直列体（付勢手段）
２３ａ〜２３ｃ ２枚重ねの皿バネ
２４ 座金
２５ 座金
２６ 六角穴付き止めネジ
２７ 締付ボルト
２８ 雄ネジ
２９ ハンドル
３０ サークリップ
３１ パッド
３２ 先端係合歯
３３ 段差面

Claims (4)

1. 開口部を挟んで対向する一対の脚部を有する概してＵ字形のクランプ本体と、一方の脚部に進退可能に取り付けられる受け金と、他方の脚部に螺着されて軸方向に進退可能な締付ボルトと、受け金を開口部に突出させる方向に移動付勢する付勢手段とを備えたネジ式クランプにおいて、付勢手段が皿バネであり、その所定の撓み状態において、締付ボルトと受け金との間に吊荷を挟んで規定の締付トルクで締め付けたときに締付ボルトに働く推力に対応したバネ圧を発生させることを特徴とする、ネジ式クランプ。
2. 前記付勢手段が、複数枚の皿バネを直列に配した皿バネ直列体であることを特徴とする、請求項１記載のネジ式クランプ。
3. 皿バネよりなる前記付勢手段が所定の撓み状態となって規定の締付トルクが吊荷に働いたときの受け金の位置を目視確認する締付確認手段を更に備えたことを特徴とする、請求項１または２記載のネジ式クランプ。
4. 前記一方の脚部に開口部に臨む第一の凹部と、この第一の凹部の更に奥方に形成される第一の凹部より小径である第二の凹部とが形成され、第一の凹部には受け金を旋回自在に受容するソケットが進退可能に収容されると共に、第二の凹部には皿バネよりなる前記付勢手段が収容され、この付勢手段が所定の撓み状態となったときにソケットが第一の凹部と第二の凹部との間の段差面に当接することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか記載のネジ式クランプ。

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