JP2009255265A - 衝撃工具 - Google Patents

Abstract

【課題】スルーボルトに偏荷重が生じることを防止または抑制し、スルーボルトの緩みや締結部でのかじりを防止または抑制し得る衝撃工具を提供する。
【解決手段】このブレーカ本体１０は、各スルーボルト５両端のナット６，７による締結部に、締め付け時に、ナット６およびこれに対向するフロントヘッド２の座面２ｚ、並びにナット７およびこれに対向するバックヘッド４の座面４ｚ相互の協働によって、これらの軸心ＣＬを、ナット６，７およびスルーボルト５がボルト挿通孔８と同軸に配されるように案内する自動調心手段としてテーパ部６ｔ、７ｓおよびテーパ面２ｔ、４ｓをそれぞれ設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸方向に並ぶ複数の部品にスルーボルトが挿通されてその両端が回り止めナットおよび締め付けナットによって締結される衝撃工具に係り、特に、そのスルーボルト両端の締結構造に関する。

この種の衝撃工具としては、例えば油圧ブレーカがある。油圧ブレーカは、ブレーカ本体と、ブレーカ本体を保持するブラケットとを有しており、そのブラケットを介して油圧ショベルのアーム先端に取り付けられ、岩石等を破砕するために使用される。
図４に示すように、ブレーカ本体１００は、前端側（同図での左側）から後端側にかけて順に、ロッド１、フロントヘッド１０２、シリンダ３およびバックヘッド１０４を有し、シリンダ３内には、ロッド１に打撃力を与えるピストン（不図示）が内蔵されている。

フロントヘッド１０２、シリンダ３およびバックヘッド１０４は、その四隅に貫通形成されたボルト挿通孔１０８をそれぞれ有し、両端に雄ねじが形成された４本のスルーボルト１０５がボルト挿通孔１０８に挿通されている。そして、各スルーボルト１０５の前端部が回り止めナット１０６で締結され、また、各スルーボルト１０５の後端部が締め付けナット１０７で締結されることで、フロントヘッド１０２、シリンダ３およびバックヘッド１０４が一体になっている。

ここで、スルーボルトは、その長さＬと直径Ｄとの比（Ｌ／Ｄ比）が、およそ２０であって非常に細長く、スルーボルトに適正な軸力を与えることが難しい。これは、スルーボルトが長尺であることによる曲がりや、締結時の捩れ、スルーボルト両端の締結部への偏荷重の残留等の要因によるもので、これら要因の全てが軸力の損失に影響するからである。
そのため、図４に示すブレーカ本体１００を組み立てる際は、スルーボルト１０５両端の螺子部１０５ａ，１０５ｂに、かじり防止剤を塗布するとともに厳密なトルク管理を実施して、回り止めナット１０６および締め付けナット１０７によるスルーボルト１０５の締め付け作業を行い、４本のスルーボルト１０５に、均一且つ適正な締め付けトルクを与えている。

一方、油圧ブレーカを用いて岩石等の破砕作業を行う場合、ロッド１を被破砕物に押しつけ、シリンダ３内のピストンでロッド１を打撃し、ロッド１から被破砕物に衝撃を与えて破砕する。このとき、ブレーカ本体には振動が発生し、この振動はスルーボルト、回り止めナットおよび締め付けナットに伝わる。そのため、この破砕作業時の振動によってスルーボルト５の締め付けが緩むと、図４に示すブレーカ本体１００での、スルーボルト両端の螺子部１０５ａ，１０５ｂとナット１０６，１０７とからなる締結部にかじりが生じて分解できなくなる場合も生じ、この際には例えばガスにて切断し、スルーボルト１０５とナット１０６，１０７の交換をしなければならないこともある。

そこで、スルーボルトの締め付けの緩みを防止する技術として、緩み止め装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の緩み止め装置では、スルーボルト後端の締結部のナットには、その多角形状の外周面に、バックヘッドに重ね合わされたストッパの多角形状の掛合孔が嵌合され、さらに、このナットにカラーが外嵌されるとともに、このナットの挿通孔に割りピンが挿通されてカラーの抜けが防止されており、これにより、ナットの回動が防止されている。また、スルーボルト前端の締結部のナットの外周面に形成された接触面が、フロントヘッドの凹所内側の支持面と当接し、このナットの回動が防止されている。
実公昭４８−３７３４６号公報

しかしながら、衝撃工具においては、回り止めナットおよび締め付けナットの回動を防止するだけでは、スルーボルトの締め付けの緩みを防止し、締結部でのかじりを除去する上では不十分である。
つまり、締め付けトルクが作用する際、図４に示すブレーカ本体１００において、図５に拡大図示するスルーボルト１０５の締結部では、回り止めナット１０６とスルーボルト１０５を、予め規定位置付近までねじ込みしておき、締め付けナット１０７に規定トルクを作用させ、スルーボルト１０５の軸力に変換する。このとき、スルーボルト１０５は、伸びと捩れを発生しながら、半回転程度の共回りを生じる。

同時に、回り止めナット１０６側では、図６に示すように、回り止めナット１０６の切り欠き部１０６ｋがフロントヘッド１０２の凹所内側の回り止め部Ｇと接触した状態で締結トルクが作用するようになっている。そのため、図７に示すように、スルーボルト１０５は、ボルト挿通孔１０８の内周面に対して数ｍｍ程度、内周面との隙間分だけ外側（外周側）に寄せられた偏芯状態で締結される。したがって、この偏芯状態では、回り止めナット１０６とスルーボルト１０５の締結部には、偏荷重が作用したままで締結トルク工程が進むことになる。また、スルーボルト１０５が長尺であるため、加工上避けられない曲がりをもっていることから、締め付けに伴い、締め付けナット１０７とスルーボルト１０５の締結部にも偏荷重が作用しやすい。これらにより、回り止めナット１０６、スルーボルト１０５および締め付けナット１０７は、相互がボルト挿通孔１０８に対して必ずしも一軸上に締結されるわけでない。

このように、従来の衝撃工具においては、スルーボルト両端の締結部には偏荷重が発生し易く、この偏荷重によって締結トルク損失が発生する。また、偏荷重に起因して締結部の面圧過多により、かじりを生じる場合もある。そして、油圧ブレーカ等の衝撃工具では、稼働中の繰り返し振動がスルーボルトと回り止めナットおよび締め付けナットにも伝播する。したがって、回り止めナットおよび締め付けナットの回動を防止したとしても、上述したような締結トルクの損失が偏荷重によって生じれば、スルーボルトとナットとの緩みを助長し、スルーボルトの締結部からの破損を生じたり、偏荷重に起因した締結部でのかじりを生じたりして、スルーボルトとナットが再利用できなくなるといった問題は依然残されることになる。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、軸方向に並ぶ複数の部品にスルーボルトが挿通されてその両端が回り止めナットおよび締め付けナットによって締結される衝撃工具において、そのスルーボルトに偏荷重が生じることを防止または抑制し、スルーボルトの緩みや締結部でのかじりを防止または抑制し得る衝撃工具を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、軸方向に並ぶ複数の部品に貫通形成されたボルト挿通孔にスルーボルトが挿通されて、該スルーボルトの両端が回り止めナットおよび締め付けナットによって締結されており、前記回り止めナットの外周面に形成された切り欠き部が、これに対向する部品の凹所内側の回り止め部と当接し、前記回り止めナットの回動が防止される衝撃工具であって、前記スルーボルト両端の締結部のうち少なくとも前記回り止めナット側は、締結時に、当該締結部側のナットおよびこれに対向する部品の座面相互の協働によって、当該ナットおよび前記スルーボルトの軸心を、前記ボルト挿通孔と同軸に配されるように案内する自動調心手段を有することを特徴としている。

本発明に係る衝撃工具によれば、スルーボルト両端の締結部の少なくとも回り止めナット側は、締結時に、当該締結部側のナットおよびこれに対向する部品の座面相互の協働によって当該ナットおよびスルーボルトがボルト挿通孔と同軸に配されるようにこれらの軸心を案内する自動調心手段を有するので、スルーボルトと当該ナット相互がボルト挿通孔と一軸上に締結される。そのため、締結部に偏荷重が発生し難い。したがって、スルーボルトに偏荷重が生じることを防止または抑制し、スルーボルトの緩みや締結部でのかじりを防止または抑制することができる。

ここで、本発明に係る衝撃工具において、前記自動調心手段は、前記回り止めナットに前記スルーボルトと同軸に形成されたテーパ部と、このテーパ部に当接し且つ前記ボルト挿通孔と同軸に該回り止めナットに対向する部品の座面に形成されたテーパ面と、を有して構成されていることは好ましい。このような構成であれば、スルーボルトと回り止めナット相互をボルト挿通孔と一軸上に締結する上で好適である。そのため、回り止めナット側での締結部に偏荷重が発生し難く、スルーボルトに偏荷重が生じることを防止または抑制し、スルーボルトの緩みや締結部でのかじりを防止または抑制する自動調心手段として好ましい。

また、本発明に係る衝撃工具において、前記自動調心手段は、前記締め付けナットに前記スルーボルトと同軸に形成されたテーパ部と、このテーパ部に当接し且つ前記ボルト挿通孔と同軸に該締め付けナットに対向する部品の座面に形成されたテーパ面と、を有して構成されていることは好ましい。このような構成であれば、スルーボルトと締め付けナット相互をボルト挿通孔と一軸上に締結する上で好適である。そのため、締め付けナット側での締結部に偏荷重が発生し難く、スルーボルトに偏荷重が生じることを防止または抑制し、スルーボルトの緩みや締結部でのかじりを防止または抑制する自動調心手段として好ましい。

上述のように、本発明に係る衝撃工具によれば、スルーボルトに偏荷重が生じることを防止または抑制し、スルーボルトの緩みや締結部でのかじりを防止または抑制することができる。

以下、本発明に係る衝撃工具の一実施形態である油圧ブレーカについて、図１ないし図３を適宜参照しつつ説明する。図１は、本発明の衝撃工具の一実施形態として示す、油圧ブレーカ本体の正面図における要部拡大図（従来の例での図５に対応する図）であり、また、図２は図１でのＡ−Ａ断面図、図３は図２でのＢ部拡大図である。なお、この油圧ブレーカは、上述した従来の油圧ブレーカに対し、そのスルーボルト両端の締結構造のみが異なるため、以下、異なる点について説明し、同様の構成については同一の符号を付すとともにその図示および説明については省略する。

図１に示すように、この油圧ブレーカのブレーカ本体１０は、フロントヘッド２、シリンダ３およびバックヘッド４を有し、これらフロントヘッド２、シリンダ３およびバックヘッド４は、その四隅に、軸方向に沿って貫通形成されたボルト挿通孔８をそれぞれ有している。そして、各ボルト挿通孔８には、両端に雄ねじが形成された長尺の４本のスルーボルト５が挿通されており、各スルーボルト５の前端部が、回り止め用の切り欠き部６ｋ（図２参照）を有する回り止めナット６で締結され、また、各スルーボルト５の後端部が締め付けナット７で締結されることで、フロントヘッド２、シリンダ３およびバックヘッド４が一体になっている。

ここで、このブレーカ本体１０は、締結時の締結部への偏荷重の発生を防ぐために、スルーボルト５両端の締結部に、両端のナット６，７およびスルーボルト５がボルト挿通孔８と同軸に配されるように、これらの軸心を案内する自動調心手段を設けている。
詳しくは、図３（ａ）に示すように、回り止めナット６側の締結部には、回り止めナット６のフロントヘッド２側を向く端面に、円錐状をなす凸のテーパ部６ｔを形成し、この回り止めナット６に接触する相手側の部品であるフロントヘッド２の座面２ｚに、円錐状をなす凹のテーパ面２ｔを、ボルト挿通孔８と同軸に形成して自動調心手段を構成しており、これにより、スルーボルト５と回り止めナット６相互の軸心ＣＬをボルト挿通孔８の軸心ＣＬに一致した同芯（内周面との隙間ｆを振り分け）にすることで当該回り止めナット６側の締結部に作用する偏荷重を除去するようになっている。

さらに、図３（ｂ）に示すように、締め付けナット７側の締結部についても、締め付けナット７には、上記回り止めナット６同様の円錐状をなす凸のテーパ部７ｓを、バックヘッド４側を向く端面に形成し、この締め付けナット７に接触する相手側の部品であるバックヘッド４の座面４ｚにも、円錐状をなす凹のテーパ面４ｓをボルト挿通孔８と同軸に形成して自動調心手段を構成しており、これにより、スルーボルト５と締め付けナット７相互の軸心ＣＬをボルト挿通孔８の軸心ＣＬに一致させることで当該締め付けナット７側の締結部に作用する偏荷重を除去するようになっている。

次に、この油圧ブレーカ１０の作用・効果について説明する。
このブレーカ本体１０に締め付けトルクを加える際には、回り止めナット６とスルーボルト５は、予め規定位置付近までねじ込みし、締め付けナット７に、必要トルクを作用させて、スルーボルト５の軸力に変換する。
ここで、このブレーカ本体１０は、上述したように、スルーボルト５両端の締結部に、両端のナット６，７およびスルーボルト５が同軸に配されるように軸心を案内する自動調心手段を設けているので、図２に示すように、回り止めナット６の切り欠き部６ｋがフロントヘッド２の回り止め部Ｂと接触した状態で締結トルクが作用しても、スルーボルト５および回り止めナット６相互の軸心ＣＬを、ボルト挿通孔８の軸心ＣＬに合わせることができる。

すなわち、図３（ａ）に示すように、回り止めナット６にはテーパ部６ｔが設けられ、フロントヘッド２の座面２ｚには、円錐状をなす凹のテーパ面２ｔが設けられているため、締め付けトルクにしたがって、回り止めナット６が相手側のフロントヘッド２のテーパ面２ｔをガイド面とし、これに沿って締め込まれるため、スルーボルト５と回り止めナット６とが同軸ＣＬ上に位置する。また、同様に、図３（ｂ）に示すように、締め付けナット７にも、テーパ部７ｓを設けており、締め付けトルクにしたがって、相手側のバックヘッド４のテーパ面４ｓをガイド面として、このテーパ面２ｔに沿って軸心ＣＬをボルト挿通孔８の軸心ＣＬに合わせることができるのである。

したがって、このブレーカ本体１０によれば、締結時に、図２に示すように、回り止めナット６の切り欠き部６ｋがフロントヘッド２の回り止め部Ｂと接触し、回り止めとしての機能を果たしつつ、スルーボルト５、回り止めナット６および締め付けナット７が自動調心手段でボルト挿通孔８の軸心ＣＬと同軸上に締結され、締結部に不要な偏荷重をもつことなく締結トルクを効果的に軸力に変換することができる。

以上説明したように、この油圧ブレーカ（ブレーカ本体１０）によれば、回り止めナット６と相手側のフロントヘッド２、並びに締め付けナット７と相手側のバックヘッド４に、自動調心手段としてテーパ形状によるガイドをそれぞれ設けたので、スルーボルト５に偏荷重が生じることを防止または抑制し、従来、締結部で損失したトルク損失を除去することが可能となる。また、スルーボルト５に加工上の許容範囲内の曲がりがあっても、スルーボルト５、回り止めナット６および締め付けナット７を常にボルト挿通孔８と同軸に位置させた締結が可能となる。これらにより、締結トルクが効率よくスルーボルト５の軸力として作用し、稼働中の打撃振動によるスルーボルト５の緩みを防止または抑制することができる。さらに、締結部に偏荷重がかからないため、締結部でのかじりを防止または抑制できる。したがって、締結部のかじりによるスルーボルト５やナット６，７の交換も防止または抑制できる。

なお、本発明に係る衝撃工具は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、衝撃工具として油圧ブレーカ（ブレーカ本体）を例に説明したが、これに限定されず、本発明は、軸方向に並ぶ複数の部品にスルーボルトが挿通されて該スルーボルトの両端が回り止めナットおよび締め付けナットによって締結されており、回り止めナットの外周面に形成された切り欠き部が、これに対向する部品の凹所内側の回り止め部と当接し、回り止めナットの回動が防止される衝撃工具であれば、種々の衝撃工具に適用することができる。

また、例えば上記実施形態では、スルーボルト５両端の締結部に設ける自動調心手段として、テーパ形状による例で説明にしたが、これに限定されず、ナットおよびこれに対向する部品の座面相互の協働によって当該ナットおよび前記スルーボルトがボルト挿通孔と同軸に配されるようにこれらの軸心を案内するようになっていれば、テーパ形状以外の形状であってもよい。しかし、回り止めナット６および締め付けナット７に、円錐状をなす凸のテーパ部を形成すれば、ナットの螺子加工と同時加工が容易であり、また、フロントヘッド２の座面およびバックヘッド４の座面についても、円錐状をなす凹のテーパ面を形成すれば、テーパ角度のみを管理して円錐状の座繰り加工を施すだけなので加工が容易である。

また、例えば上記実施形態では、スルーボルト５両端の締結部両方に自動調心手段を設ける例で説明したが、これに限らず、スルーボルト両端の締結部の少なくとも回り止めナット側に対して、自動調心手段を設けるようにしてもよい。しかし、スルーボルトに偏荷重が生じることをより確実に防止または抑制し、スルーボルトの緩みや締結部でのかじりをより確実に防止または抑制する上では、スルーボルト５両端の締結部両方に自動調心手段を設けることが好ましい。

本発明の衝撃工具の一実施形態として示す、油圧ブレーカ本体の正面図における要部拡大図である（従来の例での図５に対応する図である）。 図１でのＡ−Ａ断面図である。 図１でのスルーボルト両端の締結部の各拡大図（（ａ）、（ｂ））である。 従来の衝撃工具の一例として示す油圧ブレーカ本体の正面図であり、同図では一部をスルーボルトの軸線に沿った断面で図示している。 図４での要部拡大図である。 図５でのＣ−Ｃ断面図である。 図５でのＤ部拡大図である。

符号の説明

１ ロッド
２ フロントヘッド
３ シリンダ
４ バックヘッド
５ スルーボルト
６ 回り止めナット（ナット）
７ 締め付けナット（ナット）
８ ボルト挿通孔
１０ ブレーカ本体（衝撃工具）
２ｔ、４ｓ テーパ面（自動調心手段）
６ｔ、７ｓ テーパ部（自動調心手段）

Claims (3)

1. 軸方向に並ぶ複数の部品に貫通形成されたボルト挿通孔にスルーボルトが挿通されて、該スルーボルトの両端が回り止めナットおよび締め付けナットによって締結されており、前記回り止めナットの外周面に形成された切り欠き部が、これに対向する部品の凹所内側の回り止め部と当接し、前記回り止めナットの回動が防止される衝撃工具であって、
   前記スルーボルト両端の締結部のうち少なくとも前記回り止めナット側は、締結時に、当該締結部側のナットおよびこれに対向する部品の座面相互の協働によって、当該ナットおよび前記スルーボルトの軸心を、前記ボルト挿通孔と同軸に配されるように案内する自動調心手段を有することを特徴とする衝撃工具。
2. 請求項１において、
   前記自動調心手段は、前記回り止めナットに前記スルーボルトと同軸に形成されたテーパ部と、このテーパ部に当接し且つ前記ボルト挿通孔と同軸に該回り止めナットに対向する部品の座面に形成されたテーパ面と、を有して構成されていることを特徴とする衝撃工具。
3. 請求項１または２において、
   前記自動調心手段は、前記締め付けナットに前記スルーボルトと同軸に形成されたテーパ部と、このテーパ部に当接し且つ前記ボルト挿通孔と同軸に該締め付けナットに対向する部品の座面に形成されたテーパ面と、を有して構成されていることを特徴とする衝撃工具。

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