JP2007216366A

JP2007216366A - ボルト締付けツール

Info

Publication number: JP2007216366A
Application number: JP2006042946A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Tsuyoshi; 智明津吉; Yasuyuki Tateno; 康幸立野; Chihiro Morimoto; 千博森本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2026-02-20
Also published as: JP4471303B2; CA2603741A1; US20090064824A1; US7628097B2; GB2448784B; WO2007097166A1; GB0719170D0; GB2448784A

Abstract

【課題】本発明は一回の作業で２本のボルトを等しいトルクで締付けることができるツールを提供することを課題とする。
【解決手段】ボルト締付けツール１０は、インナーケース４０、アウターケース２０、第１回転軸６０、第１ソケット６１、第２回転軸９０及び第２ソケット９１を備え、第１ソケット６１と第２ソケット９１との少なくとも一方を軸方向に移動自在に構成する。
【効果】第１回転軸６０と第２回転軸９０の間にモータ４２が介在するので、第１ボルト６３が締付けを完了し、第２ボルト９２は締め代ａが残った際、第１ボルト６３を固定点として第２回転軸９０が回転し、第２ボルト９２に追加締付けを与える。これで一回の作業で２本のボルトを等しいトルクで締付けることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、１個のモータで、２本のボルトを締付ける形式のボルト締付けツールの改良に関する。

ボルト又はナットの締付けツールとして、ナットランナーが一般に使用される。ナットランナーには多数の構造のものが知られているが、そのうちの１つとして、１個の動力源で複数本のボルト又は複数個のナットを一度に締付けるナットランナーが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
実開昭６１−１６９５３４号公報（第１図）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図９は従来の技術の基本構成を説明する図であり、（ａ）において、２軸ナットランナー２００は、動力源であるモータ２０１と、このモータ２０１の出力軸の端部に取付ける駆動歯車２０２と、この駆動歯車２０２に噛合わせる第１従動歯車２０３と、この第１従動歯車２０３で駆動する第１ナットランナー２０４と、この第１ナットランナー２０４の下端に図表方向に向けて取付ける第１ソケット２０５と、第１従動歯車２０３に噛合わせる第２従動歯車２０６と、この第２従動歯車２０６で駆動すると共に第１ナットランナー２０４に平行に設ける第２ナットランナー２０７と、この第２ナットランナー２０７の下端に図裏方向に向けて取付ける第２ソケット２０８と、第１ナットランナー２０４及び第２ナットランナー２０７を支持するフレーム２０９とからなる。

ボルト締付け作業は、先ず第１ソケット２０５及び第２ソケット２０８を２本のボルトの頭に各々被せた状態にセットする。そして、モータ２０１を起動させると、モータ２０１の出力は、駆動歯車２０２、第１従動歯車２０３、第１ソケット２０５の順で伝達され、又、モータ２０１の出力は、駆動歯車２０２、第１従動歯車２０３、第２従動歯車２０６、第２ソケット２０８の順でも伝達される。よって、２本のボルトを同時に締付けることができる。

しかし、２軸ナットランナー２００は、第１ソケット２０５及び第２ソケット２０８へ伝達されるトルクが常に第１従動歯車２０３を経由するため、この第１従動歯車２０３の回転が停止した場合、または第２従動歯車２０６の回転が停止した場合、第１ソケット２０５と第２ソケット２０８の両方にトルクを伝達することができないという欠点を有する。この欠点を（ｂ）で具体的に説明する。

（ｂ）はボルト２１１及びボルト２１２の締付け状態を示し、ボルト２１１がボルト２１２より先に締付けを完了した場合、ボルト２１１は第１ソケット２０５に連結された第１従動歯車（図（ａ）符号２０３参照）の回転を拘束する。そのため、第２ソケット２０８は第１従動歯車からトルクの伝達を受けることができないので、ボルト２１２は、締め代を残した状態で締付けを止めることになる。これではボルト２１２の追加締付けが必要となる。また、ボルト２１２がボルト２１１より先に締付けを完了した場合も同様であり、ボルト２１１の追加締付けが必要となる。このように、前記２ケースの場合には二回作業となり、作業効率が低下する。そこで、一回の作業で、２本のボルトを等しいトルクで締付けることができるツールの開発が求められる。

本発明は、一回の作業で、２本のボルトを等しいトルクで締付けることができるツールを提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、１個のモータで、２本のボルトを締付けるボルト締付けツールにおいて、このボルト締付けツールは、前記モータを収納するインナーケースと、このインナーケースを回転可能に収納するアウターケースと、前記モータのモータ軸から延長すると共に前記アウターケースから突出させる第１回転軸と、この第１回転軸の先端に設ける第１ソケットと、前記インナーケースに固定すると共に前記アウターケースから突出させる第２回転軸と、この第２回転軸の先端に設ける第２ソケットとから構成し、先に締付けが完了したボルトを基準にして残りのボルトを締付けることで、２本のボルトを等しいトルクで締付けることができることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、第１ソケットと第２ソケットとの少なくとも一方を、軸方向に移動自在に構成したことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、第１ソケットと第２ソケットとの少なくとも一方の、ソケット内部にボルトの頭を軸方向へ移動可能に収納するボルト頭ポケット部を設け、このボルト頭ポケット部の中に引張部材を設け、この引張部材の先端に磁石を設け、前記引張部材及び磁石によりボルトをボルト頭ポケット部の中へ引込むように構成したことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、第２回転軸を任意にアウターケースに連結して第２回転軸を回転不能にする回転ロック機構を備えることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、第１回転軸と第２回転軸の間にモータが介在する構造を採用した。締付け対象の２本のボルトを便宜的に第１ボルトと第２ボルトと呼ぶ。第１ボルトが締付けを完了し、第２ボルトは締め代が残っているときには、第１ボルトを固定点として、第２回転軸が回転することで、第２ボルトに追加締付けを与える。この間、第１ボルトと第２ボルトには等しいトルクが作用する。この結果、一回の作業で、２本のボルトを等しいトルクで締付けることができる。

請求項２に係る発明では、第１ソケットと第２ソケットとの少なくとも一方を、軸方向に移動自在に構成した。これにより、ボルトの締付け中に発生する２本のボルト間距離の変化に対して、第１ソケット及び第２ソケットを追従させることができる。

請求項３に係る発明では、ソケットの内部に引張部材を設けることで、ボルトの締付け中に発生する２本のボルト間距離の変化に対して、第１ソケット及び第２ソケットを追従させることができる。

また、ソケットの内部に磁石を設けることで、ボルトは吸引される。これにより、ボルトはソケットから落下することがないので、円滑に締付け作業を実施することができる。

請求項４に係る発明では、第２回転軸を任意にアウターケースに連結して第２回転軸を回転不能にする回転ロック機構を備える。これにより、第１回転軸のみが回転して１本のボルトを締付けるので、１軸のボルト締付けツールとして利用することができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るボルト締付けツールの外観図であり、ボルト締付けツール１０は、把手１１を取付けるアウターケース２０の両端に第１回転軸６０及び第２回転軸９０を突出させ、これらの第１回転軸６０及び第２回転軸９０の先端に第１ソケット６１及び第２ソケット９１を設ける可搬式ツールである。

図２は本発明に係るボルト締付けツールの断面図であり、ボルト締付けツール１０は、アウターケース２０に軸受２１、２１を介して回転可能に取付けるインナーケース４０と、このインナーケース４０に支持板４１を介して取付けるモータ４２と、このモータ４２の先端に取付けるトルク検出器４４と、このトルク検出器４４から延長するモータ軸４６と、底部４７を有するインナーケース４０の開口を閉じるために設けるインナーケース蓋４９と、このインナーケース蓋４９から突出させる第１回転軸６０とを備える。

加えて、アウターケース２０とインナーケース４０の間の電気的導通を図るために、アウターケース２０の内面に固定円筒２２を備え、インナーケース４０の外面に可動片２３を備える。この可動片２３とモータ４２は給電ケーブル２４で繋ぎ、可動片２３とトルク検出器４４は信号ケーブル２５で繋ぐ。
さらに、インナーケース４０の底部４７に第２回転軸９０を固定する。

２６、２６はアウターケースフランジ、２７、２７はアウターケース蓋、２８・・・（・・・は複数を示す。以下同様）、４３・・・、８３・・・はボルト、２９・・・はナット、３１は支持円板、４５はＬ字形支持板、４８はインナーケースフランジ、５１・・・、８４・・・は補強部材、５２・・・、８１・・・は軸受、５３は軸受箱、６２は軸継手、６５は圧縮コイルばね、８２は円板付軸受箱である。なお、圧縮コイルばね６５の詳細構造については後述する。

すなわち、ボルト締付けツール１０は、モータ４２を収納するインナーケース４０と、このインナーケース４０を回転可能に収納するアウターケース２０と、モータ４２のモータ軸４６から延長すると共にアウターケース２０から突出させる第１回転軸６０と、この第１回転軸６０の先端に設ける第１ソケット６１と、インナーケース４０に固定すると共にアウターケース２０から突出させる第２回転軸９０と、この第２回転軸９０の先端に設ける第２ソケット９１とから構成する。

図３は図２の３拡大図であり、第１ソケット６１の後端に設ける角穴６６に、第１回転軸６０の先端に形成する角棒６７を図左右方向に移動可能に嵌める。第１ソケット６１と第１回転軸６０との間には、つる巻状に成形した圧縮部材としての圧縮コイルばね６５を介在させる。
これにより、第１ソケット６１を、軸方向に移動自在に構成したことになる。

以上の構成からなるボルト締付けツール１０の作用を次に説明する。
図４は締付けの準備から開始までのボルト締付けツールの作用説明図である。
（ａ）は待機状態を示し、予め第１ボルト６３を第１ワーク６４に、第２ボルト９２を第２ワーク９３に各々手締めでセットしておく。次に第１ボルト６３及び第２ボルト９２の頭に、第１ソケット６１及び第２ソケット９１を被せる。

なお、ここでは、２本のボルトの締付けを予め手締めした後に行うことで説明したが、例えば第１ボルト６３及び第２ボルト９２を第１ソケット６１及び第２ソケット９１に各々嵌めた状態で、直ぐに第１ワーク６４及び第２ワーク９３に締付けを開始することは差し支えない。

（ｂ）は締付けの開始状態を示し、モータ４２を起動してモータ軸４６をＡ方向へ回転させる。この回転で発生したトルクを第１ソケット６１に伝達することで、第１ボルト６３の締付けを開始する。同時に、モータ４２は本体静止部が回転することで、第２回転軸９０をＢ方向へ回転させる。この回転で発生したトルクを第２ソケット９１に伝達することで、第２ボルト９２の締付けを開始する。
このとき、第１回転軸６０と第１ソケット６１との間に介在させた圧縮コイルばね６５は、第１ソケット６１からの圧縮荷重を受けて縮んだ状態になる。

２本のボルトの締付けを進めていくと、２本のボルト間距離は徐々に大きくなる。このボルト間距離の変化に対して、第１ソケット６１及び第２ソケット９１が追従するため、圧縮コイルばね６５は伸びる。この伸びによって、第１回転軸６０に設ける角棒（図３符号６７）と第１ソケット６１に設ける角穴（図３符号６６）とが互いに滑る。これで、第１ソケット６１及び第２ソケット９１が２本のボルトに追従していく。

（ｃ）は第１ボルト６３及び第２ボルト９２の締付け状態を示し、このとき、第１ボルト６３と第２ボルト９２の長さＬは等しく、且つ第２ボルト９２の長さは第１ボルト６３よりもａだけ長いとする。両方のボルトを同時に締付ければ、第１ボルト６３が締付けを完了したとき、第２ボルト９２は長さａの締め代を残した状態で止まる。この第２ボルト９２には、追加締付けが必要となるので、この追加締付けの作用を次に説明する。

図５は追加締付けから締付けの完了までのボルト締付けツールの作用説明図であり、（ａ）は追加締付けを行っている状態を示す。第２ボルト９２には、締付けが完了した第１ボルト６３を固定点として、長さａがゼロになるまで追加締付けが行われる。このとき、圧縮コイルばね６５は、図４（ｂ）と同様に伸びる。この伸びによって、第２ソケット９１は第２ボルト９２の追加締付けに追従していく。

（ｂ）は締付けの完了状態を示す。
（ｃ）は第１ボルト６３及び第２ボルト９２が完全に締付けられた状態を示す。

このように、ボルト締付けツール１０は、第１回転軸６０と第２回転軸９０の間にモータ４２が介在する構造を採用した。これにより、第１ボルト６３が締付けを完了し、第２ボルト９２は締め代ａが残っているときには、第１ボルト６３を固定点として、第２回転軸９０が回転することで、第２ボルト９２に追加締付けを与える。この間、第１ボルト６３と第２ボルト９２には等しいトルクが作用する。この結果、一回の作業で、２本のボルトを等しいトルクで締付けることができる。

また、第１ソケット６１を、軸方向に移動自在に構成した。これにより、ボルトの締付け中に発生する２本のボルト間距離の変化に対して、第１ソケット６１及び第２ソケット９１を追従させることができる。

なお、この例では便宜上第１ボルト６３と第２ボルト９２の長さを相違させて説明したが、２本のボルトの締付け作用は、ボルト長さが同一であっても、一方が締付けを完了すれば、この一方を固定点として他方に追加締付けを行うことができるため、ボルト長さに制約されることはない。

以上のボルト締付けツール１０の作業効率をさらに改善することができる機構を次に説明する。

図６は本発明に係る第１ソケットの改良図であり、（ａ）において、第１ソケット６１Ｂは、このソケット６１Ｂの内部に第１ボルト６３の頭を軸方向へ移動可能に収納するボルト頭ポケット部７１を設け、このボルト頭ポケット部７１の中につる巻き状に成形した引張部材としての引張コイルばね７２を設け、この引張コイルばね７２の一端にねじ部７３を設け、このねじ部７３に磁石７４を固定し、引張コイルばね７２の他端にフック７５を設け、このフック７５を固定するために第１ソケット６１Ｂの外面からボルト７６をねじ込んで構成する。

（ｂ）は第１ボルト６３が（ａ）に示す待機位置から第１ソケット６１Ｂの先端側に移動した状態を示す。この状態では、第１ボルト６３は締付けを完了している。ここから第２ボルト（図５符合９２）に追加締付けを与える場合には、（ｂ）に示すとおり磁石７４と第１ボルト６３を固定点として引張コイルばね７２が伸びることで、第２ボルトに第２ソケット（図５符合９１）が追従していく。

よって、第１ソケット６１Ｂを備えたボルト締付けツール１０は、第１ソケット６１Ｂの内部に、ボルト頭ポケット部７１、引張コイルばね７２及び磁石７４を設け、引張コイルばね７２及び磁石７４により第１ボルト６３をボルト頭ポケット部７１の中へ引込むように構成した。第１ソケット６１Ｂの内部に引張コイルばね７２を設けることで、ボルトの締付け中に発生する２本のボルト間距離の変化に対して、第１ソケット６１Ｂ及び第２ソケット９１を追従させることができる。

また、第１ソケット６１Ｂの内部に磁石７４を設けることで、第１ボルト６３吸引される。これにより、第１ボルト６３はソケット第１ソケット６１Ｂから落下することがないので、円滑に締付け作業を実施することができる。

加えて、ボルト締付けツール１０に、一方の回転軸を拘束して回転不能にする回転ロック機構を備えれば、１本のボルトを締付けることができる１軸のボルト締付けツールになる。このツールの回転ロック機構を次図で説明する。

図７は図２の変更実施例を示す要部断面図であり、回転ロック機構１００は、アウターケース蓋２７の外面に固定した円板１０１に開けたテーパ穴１０２、１０２と、これらのテーパ穴１０２、１０２に同心に位置するように第２回転軸９０Ｂに開けたテーパ穴１０３とが、貫通した状態でテーパピン１０４を差し込んで、第２回転軸９０Ｂが回転不能になるように構成する。

第２回転軸９０Ｂを任意にアウターケースに連結して第２回転軸９０Ｂを回転不能にする回転ロック機構１００を備える。これにより、第１回転軸（図２符号６０）のみが回転して１本のボルトを締付けるので、１軸のボルト締付けツールとして利用することができる。

以上に説明したボルト締付けツール１０は、２本のボルトを反対方向に締付けるツールであったが、目的によっては締付け方向が同一であっても対応できることが必要となる。そこで、２本のボルトの締付け方向が同一であって、一回の作業で、且つ等しいトルクで締付けることができるボルト締付けツールを次に説明する。

図８は本発明に係る別のボルト締付けツールの断面図であり、図２と共通部分については、符号を流用して説明を省略する。主たる変更点は、両側の軸の向きを平行にしたことである。これらについて以下に詳細に説明する。

ボルト締付けツール１１０は、モータ軸４６の延長線上に設けると共にアウターケース蓋２７から突出させる第１駆動軸１２１と、この第１駆動軸１２１の先端に取付ける第１駆動傘歯車１２２と、この第１駆動傘歯車１２２に噛合わせる第１従動傘歯車１２３と、この第１従動傘歯車１２３で駆動すると共に第１駆動軸１２１の直交方向に設ける第１回転軸１３０と、この第１回転軸１３０の先端に設ける第１ソケット１３１と、インナーケース４０の底部４７に固定した第２駆動軸１４１と、この第２駆動軸１４１の先端に取付ける第２駆動傘歯車１４２と、この第２駆動傘歯車１４２に噛合わせる第２従動傘歯車１４３と、この第２従動傘歯車１４３で駆動すると共に第２駆動軸１４１の直交方向に設ける第２回転軸１５０と、この第２回転軸１５０の先端に設ける第２ソケット１５１とからなる。

１２４・・・、１４４・・・は軸受、１２５、１４５は軸受箱付カバー、１２６・・・、１４６・・・は補強部材である。

なお、第１駆動傘歯車１２２と第１従動傘歯車１２３、第２駆動傘歯車１４２と第２従動傘歯車１４３は、トルクを直交方向に伝達するために傘歯車群としたが、ハイポイドギヤ群、ウォームギヤで構成することができるため、他の構成に変更することは差し支えない。

次に、ボルト締付けツール１１０の作用を説明する。ここでは、締付け対象の２本のボルトの名称を、第１ソケット１３１側は第１ボルト、第２ソケット１５１側は第２ボルトとする。

モータ４２を起動すると、第１駆動軸１２１が回転し、この回転により発生したトルクを第１回転軸１３０に伝達することで、第１ソケット１３１は第１ボルトの締付けを開始する。同時に、モータ４２は第２駆動軸１４１を回転させ、この回転により発生したトルクを第２回転軸１５０に伝達することで、第２ソケット１５１は第２ボルトの締付けを開始する。

この後、２本のボルトの締付けにおいて、第１ボルトが締付けを完了し、第２ボルトは締め代が残っているときには、第１ボルトを固定点として、第２回転軸１５０が回転することで、第２ボルトに追加締付けを与える。逆に、第２ボルトが締付けを完了し、第１ボルトは締め代が残っているときには、第２ボルトを固定点として、第１回転軸１３０が回転することで、第１ボルトに追加締付けを与える。

よって、ボルト締付けツール１１０は、第１回転軸１３０と第２回転軸１５０の向きを平行にしたことで、締付け方向が同一の２本のボルトを、一回の作業で、且つ等しいトルクで締付けることができる。

尚、本発明に用いるモータは、電動モータ、油圧モータ及びエアモータのいずれかであればよく、特定の種類を限定しない。
また、本発明における締付け対象は、ボルトが好適であるが、ボルト以外にナットであってもよい。

本発明のボルト締付けツールは、２本のボルトを同時に締付けるツールに好適である。

本発明に係るボルト締付けツールの外観図である。本発明に係るボルト締付けツールの断面図である。図２の３拡大図である。締付けの準備から開始までのボルト締付けツールの作用説明図である。追加締付けから締付けの完了までのボルト締付けツールの作用説明図である。本発明に係る第１ソケットの改良図である。図２の変更実施例を示す要部断面図である。本発明に係る別のボルト締付けツールの断面図である。従来の技術の基本構成を説明する図である。

符号の説明

１０、１１０…ボルト締付けツール、２０…アウターケース、４０…インナーケース、４２…モータ、４６…モータ軸、６０、１３０…第１回転軸、６１、６１Ｂ、１３１…第１ソケット、６５…圧縮コイルばね（圧縮部材）、７１…ボルト頭ポケット部、７２…引張コイルばね（引張部材）、７４…磁石、９０、９０Ｂ、１５０…第２回転軸、９１、１５１…第２ソケット、１００…回転ロック機構。

Claims

１個のモータで、２本のボルトを締付けるボルト締付けツールにおいて、
このボルト締付けツールは、前記モータを収納するインナーケースと、このインナーケースを回転可能に収納するアウターケースと、前記モータのモータ軸から延長すると共に前記アウターケースから突出させる第１回転軸と、この第１回転軸の先端に設ける第１ソケットと、前記インナーケースに固定すると共に前記アウターケースから突出させる第２回転軸と、この第２回転軸の先端に設ける第２ソケットとから構成し、
先に締付けが完了したボルトを基準にして残りのボルトを締付けることで、２本のボルトを等しいトルクで締付けることができることを特徴とするボルト締付けツール。
前記第１ソケットと第２ソケットとの少なくとも一方を、軸方向に移動自在に構成したことを特徴とする請求項１記載のボルト締付けツール。
前記第１ソケットと第２ソケットとの少なくとも一方の、ソケット内部に前記ボルトの頭を軸方向へ移動可能に収納するボルト頭ポケット部を設け、このボルト頭ポケット部の中に引張部材を設け、この引張部材の先端に磁石を設け、前記引張部材及び磁石によりボルトをボルト頭ポケット部の中へ引込むように構成したことを特徴とする請求項１記載のボルト締付けツール。
前記第２回転軸を任意に前記アウターケースに連結して第２回転軸を回転不能にする回転ロック機構を備えることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載のボルト締付けツール。