JP2008110414A - ボルト・ナット締付装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】遊星歯車減速装置2に連繋して同芯に位置し互いに逆向きに回転可能な外軸4と内軸3の内、外軸4には側方へ反力受け5を突設し、内軸3には相手ボルト・ナットに係合する係合部6を設けた締付補助ユニット1と、入力手段9との組合せであって、外軸4上に締付トルク測定ユニット7が設けられ、該締付トルク測定ユニット7は、外軸4上に設けた歪みゲージ71と、反力受け5に隠れる様に、外軸4から側方へ突設したケース75に収容された、歪みゲージ71の歪み量を締付トルク量に変換する回路基板72、締付トルク量を表示する表示部73及びバッテリー74とによって構成されている。
【選択図】図1
Description
上記ボルト・ナット締付装置は、入力手段である動力締付機は、既存のものが使用でき、締付トルク測定ユニットにより実締付けトルクを表示させることができた。
筒状ケーシングは、内側の筒体との間に形成される環状空間に、回路基板、表示部及びバッテリーを収容するには、それらに対して余裕のある内径及び長さとせねばならない。又、筒状ケーシングは、締付トルク測定ユニットの構成品を保護する役割をなし、工事現場等、工作物に衝突したり、落としたりする危険の多い作業環境では、筒状ケーシングは高い剛性が要求される。
従って、締付トルク測定ユニットの外径が大きくなり、且つ長さも大きくなって、重量も嵩む。
大型の動力締付機に大型の締付トルク測定ユニットを接続して締付機を構成すると、締付機の機動性や使い易さに難点がある。
又、締付トルク測定ユニットのトルク表示部は、筒状ケースの軸方向に沿って数値が並ぶ様に構成されており、動力締付機を操作する作業者からは見難いという問題があった。
外軸(4)上に締付トルク測定ユニット(7)が設けられ、該締付トルク測定ユニット(7)は、外軸(4)上に設けた歪みゲージ(71)等の歪みセンサー(71a)と、何れもケース(75)に収容された、該歪みセンサー(71a)が検出した外軸(4)の歪み量を締付トルク量に変換する回路基板(72)、締付トルク量を表示する表示部(73)及びバッテリー(74)とによって構成され、ケース(75)は外軸(4)に取り付けられて反力受け(5)と同方向に突出し、ケース(75)は、反力受け(5)の外輪郭に隠れる大きさに形成され、係合部(6)の先端側から見て、反力受け(5)に隠れる位置にある。
又、締付補助ユニット(1)を床面に倒して置いたとき、反力受け(5)が床面に接地して、ケース(75)は床面から浮いた状態となるから、ケース(75)に締付補助ユニット(1)の荷重が掛かることはなく、この点でもケース(75)は反力受け(5)に保護されることになる。
2出力軸動力締付機(97)は、構成上、遊星歯車機構を内蔵して大きなトルクで締付けできるので、締付補助ユニット(1)に内蔵した遊星歯車減速装置(2)の減速増力作用を加えて、大トルクでの締め付けができる。
1出力軸動力締付機(94)によるトルクの不足は、締付補助ユニット(1)に内蔵した遊星歯車減速装置(2)の減速増力作用で補うことができる。
締付けの際に、締付補助ユニット(1)には捻り力が作用して、締付補助ユニット(1)は全体的に捻り方向に弾性変形している。前記請求項6の場合、締付け方向へハンドルを回転させてから、ハンドルを反対側へ戻す瞬間に、締付補助ユニット(1)の捻れが弾性復帰して、該弾性復帰分に対応してハンドルが反締付方向に回転する現象が生じる。従って、ハンドルを往復回転操作しても、締付補助ユニット(1)の捻り弾性変形分は、締付けに作用しない問題がある。しかし、請求項7の場合、ワンウェイクラッチ(80)が、締付補助ユニット(1)の捻り弾性復帰によるハンドルの逆回転を防止するから、ハンドルの回転角度を実際の締付け角度に対応させることができる。
ボルト・ナット締付装置は、ボルト・ナットに係合する係合部(6)を具えた締付補助ユニット(1)と、該締付補助ユニット(1)に連繋する入力手段(9)とからなる。
締付補助ユニット(1)は、筒状ケーシング(20)内に配備された2出力軸、1入力軸の遊星歯車減速装置(2)と、該遊星歯車減速装置(2)に連繋されケーシング(20)の前方に同芯に突出した外軸(4)及び内軸(3)と、内軸(3)の先端に突設され相手ボルト又はナット(以下、代表して「ナット」とする)に係合する係合部(6)と、遊星歯車減速装置(2)に入力手段(9)を着脱可能に連繋するための入力受部(8)と、外軸(4)上に取り付けられ締付トルクを表示する締付トルク測定ユニット(7)と、外軸(4)に取り付けられた反力受け(5)とによって構成される。
第1遊星歯車機構(21)は、第1太陽歯車(21a)、第1遊星歯車(21c)、ケーシング(20)内面に形成された第1内歯(21b)、第1遊星歯車(21c)を回転可能に支持する第1遊星歯車支持枠(21d)とからなる。
第2遊星歯車機構(22)も、第2太陽歯車(22a)、第2遊星歯車(22c)、ケーシング(20)内面に形成された第2内歯(22b)、第2遊星歯車(22c)を回転可能に支持する第2遊星歯車支持枠(22d)とからなる。
第1太陽歯車(21a)、第2太陽歯車(22a)及び内軸(3)は同芯に位置し、第1遊星歯車支持枠(21d)と第2太陽歯車(22a)が噛合し、第2遊星歯車支持枠(22d)と内軸(3)が噛合している。
第1太陽歯車(21a)は軸芯に外向きに角軸(21a´)を突設しており、該角軸(21a´)が入力手段(9)を連繋する入力軸(88)となる。
入力軸(88)が時計方向(右ネジナットの締付方向)に回転すると、内軸(3)即ち、ナット係合部(6)も時計方向に回転する。
外軸(4)の外面中央部には外軸(4)を一周して凹み部(42)が形成され、先端部に角軸部(41)が形成されている。
反力受け(5)の基端側には角孔(51)が開設され、該角孔(51)に前記外軸(4)の角軸部(41)を緊密に嵌合している。従って、反力受け(5)は内、外軸(3)(4)の軸心に対して直交する方向に向いている。
取付け筒体(70)は前記反力受け(5)の突出方向に隆起した台座(70a)を有し、該台座(70a)にケース(75)を回転可能に取り付けている。
台座(70a)にはケース取付け穴(70b)が前記の内、外軸(3)(4)と直交する方向に開設されている。
ケース(75)は、反力受け(5)の外輪郭に隠れる大きさに直方体に形成され、係合部(6)の先端側から見て、反力受け(5)に隠れる位置にある。
ケース(75)の正面に表示部(73)が見える窓部(75a)が形成され、窓部(75a)の一端側に通電スイッチ(78)が配備されている。
ケース(75)の一端中央には前記ケース取付け穴(70b)に回転可能に嵌まる筒状の軸(76)が突設している。軸(76)には周溝(76a)及び周方向に等間隔に凹部(76c)が形成されている。
抜止めリング(79)上に設けたピン(76b)が上記周溝(76a)に嵌まって軸部(76)の抜け止め、即ち、取付け筒体(70)からのケース(75)の脱落を防止している。
抜止めリング(79)上にバネ付勢して設けたクリックボール(76d)が上記凹部(76c)に嵌まって軸部(76)を軟係止する。
実施例では、ケース(75)がその窓部(75a)を反力受け(5)に対して反対向きの位置を中心に、180°回転可能な様に、軸(76)を1/2周して開設されている。
又、ケース(75)が45°つづ回転可能に、凹部(76c)は軸(75)上に45°毎に5箇所に開設されている。
ケース(75)は、軸(76)を中心に台座(70a)上で回転可能に反力受け(5)に可及的に接近している。
歪みゲージ(71)とケース(75)内の回路基板(72)は、上記筒状の軸(76)を通る導電線(図示せず)によって電気的に接続される。
前記外軸(4)上の4箇所の歪みゲージ(71)は、回路基板(72)上でブリッジ回路(図示せず)を構成し、歪みゲージ(71)が貼り付けられた外軸(4)の4箇所の平均的な歪み量に対応する締付トルク値が表示部(73)に表示される。
出力軸(93)は、ヘッド部(90)に内蔵したラチェット機構(図示せず)によりハンドルの一方向の回転は伝達するが逆方向には空滑り可能である。
蓋部(81)は蓋本体(82)と該蓋本体(82)の中心に軸受スリーブ(83)を介して回転可能に設けた継手(84)とによって構成される。
蓋本体(82)の外周部には、周方向に等間隔に凸部(82a)が形成され、前記ケーシング(20)の端面に開設された切欠(20a)に該凸部(82a)を嵌めて蓋本体(82)をケーシング(20)に取り付けている。
継手(84)は、締付補助ユニット(1)の角軸状入力軸(88)側に該入力軸(88)が嵌合する角穴(84a)が開設され、該角穴(84a)の反対側に角軸(84b)が突設されている。
ソケット部材(80d)の軸芯には、蓋部(81)の角軸(84b)に嵌合する角穴(80f)と手動レンチ(91)の出力軸(93)に係合する角穴(80b)が開設されている。
ソケット部材(80d)と継手(84)が、締付補助ユニット(1)の係合部(6)を回転駆動する系統の入力軸(88)と手動レンチの出力軸(93)を一体回転可能、且つ着脱可能に連結する連結部材(87)となる。
締付トルク測定ユニット(7)のスイッチ(78)を押して、回路基板(72)に通電する。
ソケット(61)にナットを係合し、反力受け(5)を該ナット近傍の突出物に当てる。
手動レンチ(91)をナット締付け方向に回転させ、次に逆方向に回転させる。この往復動作を繰り返す。手動レンチ(91)の出力軸(93)は、自身のラチェット機構とワンウェイクラッチ(80)によって、ナット締付方向へのみ回転し、締付補助ユニット(1)の入力軸(88)を同じ方向に回転させる。入力軸(88)の回転は、遊星歯車減速装置(2)によって減速、増力されてソケット(61)を回転させ、ナットを締め付ける。
このときの締付反力を、反力受け(5)を介してナット近傍の突出物が受けるので、遊星歯車減速装置(2)のケーシング(20)及び外軸(4)は回転しない。
外軸(4)が締付反力で歪む量を、外軸(4)の周方向に等間隔に配備した4箇所の歪みゲージ(71)が検出し、歪みの平均値が締付トルクとして表示部(5)に表示される。
又、締付補助ユニット(1)を床面に置いたとき、反力受け(5)が床面に接地して、ケース(75)は床面から浮いた状態となるから、ケース(75)に締付補助ユニット(1)の荷重が掛かることはなく、この点でもケース(75)は反力受け(5)に保護されることになる。
しかも、ケース(75)は軸部(76)を中心に外軸(4)の軸芯と直交する面内で回転可能であるから、作業者のより見易い角度に切替えできる。
入力受部(8)にワンウェイクラッチ(80)を設けたため、締付けの際に、締付補助ユニット(1)には捻り力が作用して、締付補助ユニット(1)が全体的に捻り方向に弾性変形しても、該弾性復帰分に対応してハンドル(92)が反締付方向に回転する現象は生じない。
前記第1実施例に較べて、入力手段(9)及び締付補助ユニット(1)の入力受部(8)が異なる。他の構成は、第1実施例と共通するので説明は省略する。
入力手段(9)は、1出力軸動力締付機(94)であって、出力トルクは大きくはないが、回転駆動軸(95)にビット、ソケット等の出力軸(96)を取り付けて、種々の作業に使用できる、安価で汎用性の高い締付機である。
実施例では、1出力軸動力締付機(94)の出力軸(96)は、先端に角軸(96a)を具えている。
継手(84)は、締付補助ユニット(1)の入力軸(88)側に該入力軸(88)が係合する角穴(84a)、他端側に1出力軸動力締付機(94)上の角軸(96a)が係合する角穴(84a)を有している。
上記継手(84)が、締付補助ユニット(1)の係合部(6)を回転駆動する系統の入力軸(88)と動力締付機の出力軸(96)を一体回転可能、且つ着脱可能に連結する第2連結部材(87)となる。
実施例2では、締付補助ユニット(1)に1出力軸動力締付機(94)で入力できる。
1出力軸動力締付機(94)は、トルクは大きくはないが、締付機としては安価であり、軽量で使い易いので一般向きである。
1出力軸動力締付機(94)による入力トルクの不足は、締付補助ユニット(1)に内蔵した遊星歯車減速装置(2)の減速増力作用で補うことができる。
前記第1実施例と較べて、入力手段(9)及び締付補助ユニット(1)の入力受部(8)が異なる点である。
第1実施例と共通する構成の説明は省略する。
入力手段(9)は、ナットランナーとも呼ばれる公知の、2出力軸の動力締付機(97)であり、電動モータ(97b)で駆動する。入力手段(9)は遊星歯車による減速、動力機構(97a)を具え、内出力軸(98)と外出力軸(99)を同心に突設している。
継手(84)は軸受スリーブ(83)を介して蓋本体(82)に回転自由に取り付けられ、入力軸(88)側に該入力軸(88)が係合する角穴(84a)、他端側に2出力軸動力締付機(97)の内出力軸(98)が係合する角穴(84c)が開設されている。
蓋部(81)は、前記ケーシング(20)の切欠(20a)に係合する凸部(82a)が形成されており、蓋本体(82)とケーシング(20)が、2出力軸動力締付機(97)の外出力軸(99)と締付補助ユニット(1)の外軸(4)を一体回転可能、且つ着脱可能に連結する第1連結部材(86)となる。
蓋本体(82)には、角穴(82b)に嵌まった2出力軸動力締付機(97)の外出力軸(99)を固定するためのクランプボルト(85)が設けられている。
又、前記継手(84)が2出力軸動力締付機(97)の内出力軸(98)と締付補助ユニット(1)の係合部(6)を回転駆動する系統の入力軸(88)を一体回転可能且つ着脱可能に連結する第2連結部材(87)となる。
実施例3では、締付補助ユニット(1)に2出力軸を具えた動力締付機(97)で入力できる。
2出力軸動力締付機(97)は、実施例2の1出力軸動力締付機(94)に較べて大きなトルクで締付けできるので、締付補助ユニット(1)に内蔵した遊星歯車減速装置(2)の減速増力作用を加えて、大トルクでの締め付けができる。
2 遊星歯車減速装置
3 内軸
4 外軸
5 反力受け
6 係合部
7 締付トルク測定ユニット
71 歪みゲージ
72 回路基板
73 表示部
74 バッテリー
8 入力受部
80 ワンウェイクラッチ
81 蓋部
86 第1連結部材
87 第2連結部材
9 入力手段
91 手動レンチ
94 1出力軸動力締付機
97 2出力軸動力締付機
Claims (7)
- 遊星歯車減速装置(2)に連繋して同芯に位置し互いに逆向きに回転可能な外軸(4)と内軸(3)の内、外軸(4)には側方へ反力受け(5)を突設し、内軸(3)に相手ボルト・ナットに係合する係合部(6)を設けた締付補助ユニット(1)と、遊星歯車減速装置(2)に連繋する入力手段(9)との組合せからなるボルト・ナット締付装置であって、
外軸(4)上に締付トルク測定ユニット(7)が設けられ、該締付トルク測定ユニット(7)は、外軸(4)上に設けた歪みゲージ(71)等の歪みセンサー(71a)と、何れもケース(75)に収容された、該歪みセンサー(71a)が検出した外軸(4)の歪み量を締付トルク量に変換する回路基板(72)、締付トルク量を表示する表示部(73)及びバッテリー(74)とによって構成され、ケース(75)は外軸(4)に取り付けられて反力受け(5)と同方向に突出し、ケース(75)は、反力受け(5)の外輪郭に隠れる大きさに形成され、係合部(6)の先端側から見て、反力受け(5)に隠れる位置にある、ボルト・ナット締付装置。 - 表示部(73)は、ケース(75)の突出方向に数値が並ぶ様に構成されている、請求項1に記載のボルト・ナット締付装置。
- ケース(75)は、外軸(4)の軸心と直交する軸(76)を中心に回転可能である、請求項1又は2に記載のボルト・ナット締付装置。
- 入力手段(9)は、同芯に内出力軸(98)と外出力軸(99)を具えた2出力軸動力締付機(97)であって、締付補助ユニット(1)に設けた入力受部(8)は、締付補助ユニット(1)の外軸(4)と該動力締付機(97)の外出力軸(99)を一体回転可能、且つ着脱可能に連結する第1連結部材(86)と、締付補助ユニット(1)の係合部(6)を回転駆動する系統の入力軸(88)と動力締付機(97)の内出力軸(98)を一体回転可能、且つ着脱可能に連結する第2連結部材(87)を有している、請求項1乃至3の何れかに記載のボルト・ナット締付装置。
- 入力手段(9)は1出力軸の動力締付機(94)であり、締付補助ユニット(1)に設けた入力受部(8)は、締付補助ユニット(1)の係合部(6)を回転駆動する系統の入力軸(88)と動力締付機の出力軸(96)を一体回転可能、且つ着脱可能に連結する連結部材(87)を有している請求項1乃至3の何れかに記載のボルト・ナット締付装置。
- 入力手段(9)は手動レンチ(91)であり、締付補助ユニット(1)に設けた入力受部(8)は、締付補助ユニット(1)の係合部(6)を回転駆動する系統の入力軸(88)と手動レンチの出力軸(93)を一体回転可能、且つ着脱可能に連結する連結部材(87)を有している請求項1乃至3の何れかに記載のボルト・ナット締付装置。
- 入力手段(9)は手動レンチ(91)であり、締付補助ユニット(1)に設けた入力受部(8)は、締付補助ユニット(1)の係合部(6)を回転駆動する系統の入力軸(88)と手動レンチの出力軸(93)を一体回転可能、且つ着脱可能に連結する連結部材(87)と、締付補助ユニット(1)に取り付けられ、手動レンチの所望方向の回転は許すが、反対方向の回転は阻止するワンウェイクラッチ(80)を具えている請求項1乃至3の何れかに記載のボルト・ナット締付装置。
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