JP2010089241A - 締付装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】締め込み施工の完了を目視により容易に判断でき、締め込み忘れの点検に最適な締め込み確認装置付きの締付装置を提供する。
【解決手段】ねじ軸と螺合するねじ部と、ねじ部の周囲に配設される弾性部材と、その部材と反対側の第1ラチェット歯と、を有するラチェット部材と、第1ラチェット歯と噛み合う第2ラチェット歯と、第2ラチェット歯とは反対側の締め込み部とを有する回転部材と、を備え、ラチェット部材と被締付部材との間の弾性部材の反撥力により、ねじ軸を締め込み、被締付部材を締め付ける締付装置で、ラチェット部材と回転部材とは、弾性部材が所定圧縮量になるまでは第1第2のラチェット歯が相互に噛み合う状態から離れぬよう係止され、弾性部材が所定圧縮量になると解除されるように構成され、回転部材は、ねじ軸を挿通可能な貫通穴を有して、外部から挿入内設される締め込み施工の確認装置を備える。
【選択図】 図1

Description

この発明は、軸力規制型締付装置または定締付力型締付装置に係り、より詳細には、締め込むボルトのねじ軸に所定の軸力が発生した段階で、締め込み部位が空転して、それ以上は軸力を増加させないタイプの締付装置に関するものである。
この種の軸力規制型締付装置としては、同じ出願人による特公平4−20090号公報および特公平6−72606号公報で公開されているものがあり、同公報に示されている例を参照して、従来の締付装置10aを図3に示す。
特公平4−20090号公報 特公平6−72606号公報
図3に示す従来の締付装置10aは、ナットの機能を有する締め込み部材であり、その内部には皿ばねやコイルスプリング式ばねなどからなる弾性部材を有するが、ここでの弾性部材3は複数枚の皿ばね3である。
ラチェット部材1はラチェット歯1aの基体であり、その一端面(部材1の下面)において皿ばね3の一端面(皿ばね3の上面)に当接し、他端面(部材1の上面)では回転部材2のラチェット歯2aとラチェット歯1aが噛み合う。また、ラチェット部材1の内側には円筒状のねじ部1bを有して、ボルト4のねじ部4aと螺合し、そのねじ部1bのねじ穴1hはラチェット部材1の内部を上方にまで貫通している。
回転部材2は、下方の被締付部材8aの側にはラチェット基体2Aを有して、その下面にはラチェット歯2aが突設されており、また、上方の外側には締め込み用のヘッド2Bを備える。
皿ばね3の上端にはラチェット部材1(ラチェット歯1aの基体)が当接され、その反対側の皿ばね3の下端面には座金7が当接して配設されており、座金7の下方の端面は被締付部材8aに当接している。なお、図3では、互いに締め付けられる他の被締付部材8bが設けられている。
図3のように、「回転部材2(ラチェット歯2aの基体)−ラチェット部材1(ラチェット歯1aの基体)−皿ばね3−座金7」の各部材は、その内部はボルト4を貫通させる構造となっており、共通の中心軸g1に対して各部材が対称的でかつ並列的に配置されている。
また、「回転部材2−ラチェット部材1−皿ばね3−座金7」の各部材の外側はハウジング(ケース)6によって覆われており、このハウジング6の上下の両端部は内側に曲げられて、回転部材2のラチェット基体2Aの上面の縁と、断面L型の座金7の下面とを係止させており、この構造によって、ハウジング6と各部材とは一体的に連結されて、一つの商品となるよう構成されている。
そして、ハウジング6の下端部と断面L型の座金7の下面とを係止させるにあたっては、その係止部には波形ばね座金などのばね部材9を介在して設けている。
このばね部材9は、組み立て設定後の変形することができる変形量が、圧縮される方向へは圧縮不能であり、伸張する方向へはラチェット歯の歯の高さにほぼ等しく伸張することができる変形量を有するものが用いられる。
これにより、このばね部材9は「戻しばね」として機能し、締め付け作業が完了して、回転部材2のラチェット基体2Aが空転したときの状態で、回転部材2のラチェット部2Aを被締付部材8aの側へ引き寄せて、戻し時の空転を防止することができる。
図4は、締付装置10aの締め込み動作についてステージ1〜4に示した図であり、ハウジング6内部の各部材の動きを明らかにしている。
まず、ステージ1において、締付装置10a、被締付部材8a、ボルト4を準備しておき、各部材を所定位置に設定する。
次のステージ2において、この締付装置10aに被締付部材8aを介してボルト4を挿入し、手動または工具によって回転部材2の締め込み用のヘッド2Bを回すと、ラチェット基体2のラチェット歯2aはヘッド2Bと共動して回転する。
ここで、回転部材2のラチェット歯2aとラチェット部材1のラチェット歯1aとは噛み合って係止されている状態であるので、回転部材2とラチェット部材1とは一緒になって回転し、ボルト4のねじ部4aとラチェット部材2のねじ部2bとは螺合して相互にねじこまれ、ボルト4は内部(上方)に向って進んでゆく。
このボルト4の内部への進行は、皿ばね3を圧縮しながら進むために、ラチェット部材1も進行するが、皿ばね3の圧縮量が増えるに従って、回転部材2のラチェット歯2aとラチェット部材1のラチェット歯1aとは少しずつ相互にずれていき、ラチェット歯2aとラチェット歯1aとの噛み合いが徐々に離れるようになる。
次のステージ3において、皿ばね3の圧縮されるとラチェット部材1は図の下方へ進むと、回転部材2のラチェット歯2aとラチェット部材1のラチェット歯1aは噛み合いがずれていく。
すると、ラチェット部材1の進行距離と2つのラチェット歯2aとラチェット歯1aとの間隔が、ふたつのラチェット歯の歯高(H)に一致し、回転部材2の逃げ得る量も歯高(H)と同じになる。
ステージ3になると、回転部材2をさらに回したとしても、ラチェット部材1は下方に進行しなくなり、皿ばね3の圧縮量の増加はなくなり、2つのラチェット歯2aとラチェット歯1aとはその相互間において空転するだけで、部材の間隔や位置関係は変化しない状態となる。
この状態で、回転部材2をさらに回し続けると、ラチェット歯2aとラチェット歯1aとの係合と離脱による上下動や係合によって、回転部材2が固着されているハウジング6は、カチカチという発音が得られる。
このようにして、ラチェット歯の歯高(H)に相当する弾性部材3の圧縮量が得られ、それに相当する反発力を被締付部材8aに与えることができる。
ステージ4は、締付け作業が完了した状態を示す図である。ここで、皿ばね3が所定の圧縮量になって、カム(ラチェット歯1aと2a)の相互に噛み合う状態が解除されて、皿ばね3の圧縮力は、すべてにボルト4に預けられている。
カム(ラチェット歯1aと2a)は噛み合い状態が解除されているので、戻し時の空転防止手段によって、ハウジング6(ケース)は戻しばね9によって下方向へ引き寄せられ、ハウジング6(ケース)内のラチェット歯1aがある回転部材2も下方向へ移動して、カム(ラチェット歯1aと2a)の間隔は「H」となっている。
従来の軸力規制型の締付装置は、先のように構成されているので、手近にこのようなボルトが用いられている場合には、締付装置の回転部材を回してみることにより、所定の締付力でもってボルトは締め付けられていることを確認することは可能ではあるが、遠隔の地、高所や高電圧等のために危険な場所などに用いられている場合には、適正に締め付けられているかどうかを容易に確認することができない。
このような場合を想定して、所定の締付力が得られている場合には、窓から特定の色がのぞき、その色を望遠鏡等で確認することにより確認する手段が提案されてはいるものの、そのような手段によっては、取り付け性や性能面で劣っていたり、確認表示させるための構造が複雑であって、製造コストが高くついたり、確認装置の再利用ができなかったりするデメリットがあった。
この発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、取り付け性や性能面で優れ、構造が簡単で、製造コストが安く、再使用が可能で、締め込みの施工完了が目視により容易に判断でき、締め込み忘れの点検に最適な、締め込み確認装置付きの締付装置を得ることを目的とする。
(1)外部のねじ軸と螺合するねじ部と、そのねじ部の周囲に配設される弾性部材と、それらの部材と反対側に設けられた第1ラチェット歯と、を有するラチェット部材と、
前記第1ラチェット歯と噛み合う第2ラチェット歯と、この第2ラチェット歯とは反対側に設けられた締め込み部とを有する回転部材と、を備えて、
前記ラチェット部材と外部の被締付部材との間に介在された前記弾性部材の反撥力により、前記ねじ軸を締め込んで、その被締付部材を締め付ける締付装置であって、
前記ラチェット部材と前記回転部材とは、前記弾性部材が所定の圧縮量になるまでは前記第1第2のラチェット歯が相互に噛み合う状態から離れないように係止され、前記弾性部材が所定の圧縮量になるとそれらが解除されるように構成され、
前記回転部材は、前記ねじ軸を挿通可能な貫通穴を有して、この貫通穴に外部から挿入されて内設される締め込み施工の確認装置を備え、
前記確認装置は、前記貫通穴に内面に接する内設部と、この内設部に連結されて外部に露出される視認部とを有し、
前記内設部は一部が外周面から突出する係止部を有して、前記2つのラチェット歯の基体間の隙間に前記係止部が係止されるよう構成される締付装置とした。
(2)(1)の締付装置において、
前記回転部材の貫通穴と前記確認装置の内設部とは、同じ中心軸を有する断面円形からなり、
前記内設部の係止部は、前記中心軸に直交する円周形状からなる。
(3)(2)の締付装置において、
前記内設部の係止部の係止面と前記内設部の円筒端部とは所定距離を有し、
前記所定距離は、前記弾性部材の所定の圧縮量において前記2つのラチェット歯が噛み合う状態から離れるときのラチェット歯の基体間の距離に合わせて設定される。
(4)(1)〜(3)の締付装置において、
前記視認部は、締め込み施工を確認する部位と取り去り可能な部位とを有して構成される。
本発明による締付装置は、取り付け性や性能面で優れ、構造が簡単で、製造コストが安く、再使用が可能で、締め込みの施工完了が目視により容易に判断でき、締め込み忘れの点検に最適な締め込み確認装置付きの締付装置を得ることができる。
さて、本発明の一実施形態に係る締付装置10について、添付の図1、図2を用いて詳細に説明する。
図1は、締め込み施工の確認装置20を備える締付装置10を示す説明図であり、図1(1)は確認装置20の上面図と正面図、図1(2)は確認装置20の外観斜視図である。
本発明の締付装置10は締め込み施工の確認装置20を備えるところに特徴があり、他の構成部材は図3と図4に示した締付装置10aと同じである。
図1の締付装置10において、ラチェット部材1は、その下面側に外部のねじ軸(図示せず)と螺合するねじ部1bと、そのねじ部1bの周囲に配設される弾性部材である皿ばね3とを有し、また、その上面側には第1ラチェット歯1aを有している。
回転部材2のラチェット基体2Aは、ラチェット部材1の第1ラチェット歯1aと噛み合う第2ラチェット歯2aをその下面に有し、また、この第2ラチェット歯2aとは反対側の上面には締め込み部2Bが設けられている。
図1の締付装置10は、ラチェット部材1と外部の被締付部材(図示せず)との間に介在された弾性部材の皿ばね3の反撥力により、ねじ軸(図示せず)をねじ部1bで締め込んで、その被締付部材(図示せず)を締め付ける装置である。
ラチェット部材1と回転部材2とは、皿ばね3が所定の圧縮量になるまでは第1ラチェット歯1aと第2ラチェット歯2aとが相互に噛み合う状態から離れないように係止されていて、皿ばね3が所定の圧縮量になると、第1ラチェット歯1aと第2ラチェット歯2aとが相互に噛み合う状態から解除されるように構成されている。
この締付装置10では、ラチェット部材1のねじ部1bには図1の下方からねじ軸(図示せず)が進行してきて螺合するが、そのねじ軸(図示せず)をさらに上方に逃がすために、回転部材2はねじ軸を挿通可能とする貫通穴2hを有している。
回転部材2の貫通穴2hは図1の上下方向に抜けており、この貫通穴2hに上方向から挿入されて内設される締め込み施工の確認装置20を配設している。
締め込み施工の確認装置20は、図1(1)(2)にと示すように、回転部材2の貫通穴2hに挿入されてその内面に接する内設部21と、この内設部21に連結されて外部に露出される視認部22とを有する。
また、視認部22は、締め込み施工の完了を確認できる表示部22a(施工確認キャップ)と、表示部22aに連結して接続されていて施工後に取り去り可能な部位としてリング状部22b(プルリング)と、それらの接続部22cとを有して構成されている。
確認装置20の表示部22aは、回転部材2の締め込み部2Aの上端部に配置される部位であり、締め込み部2Aに合わせて円板状の形状をなして、中心にはねじ軸(図示せず)を挿通可能な挿通穴22hを備えている。
また、表示部22aのリング状部22bは、確認装置20の取り付け前には、接続部22cを介して表示部22aと一体的に結合されているが、施工完了後に取り去り可能な部位である。
このリング状部22bは施工が完了する毎に持ち帰ることができ、リング状部22bにシールなどを貼ってその取り付け場所や位置を明確にしておけば、締め付け施工の管理業務に活用することができる。
確認装置20の内設部21は、回転部材2の貫通穴2hと同じ中心軸gを有する断面円形の円筒形状からなり、回転部材2の段差のある貫通穴2hの内面形状に内接するように、内設部21の外面形状はそれに合わせた形状としており、回転部材2の上端部では拡大径円筒部21bとしている。また、円筒軸gの方向にはスリットs1を設けて内設部21が内側に変形し易くしており、確認装置20の内設部21を貫通穴2hに挿入する作業を容易にするうえで役に立つ部位である。
また、確認装置20の内設部21は、一部が外周面から突出する係止部21aを有し、この係止部21aは、中心軸gに直交する円周又は円環形状からなり、この係止部21aが2つのラチェット歯(1a−2a)の基体間の隙間に係止されるよう構成されている。
ここで、内設部21の係止部21aは上向きの円輪状の係止面21kと円筒端部21tとを有しており、係止面21kと円筒端部21tとは所定距離h1を備えている。
確認装置20の所定距離h1は、皿ばね3の所定の圧縮量において2つのラチェット歯が噛み合う状態から離れるときの距離に合わせて設定されている。第1ラチェット歯1aの歯高と第2ラチェット歯2aの歯高とは等しいので、それぞれの歯高を「H」とすれば、2つのラチェット歯が噛み合う状態から離れるときの距離は「H×2」となる。
そこで、「係止面21kと円筒端部21tとの所定距離h1」を「2H」として設定することができる。
さて、締付装置10に確認装置20を装着する手順について、図2を用いてステージ1〜5毎に説明する。
この図2において、各ステージに対応する上方の一連の図は締付装置10のハウジングの内部の状態を示し、下方の一連の図は締付装置10の回転部材2の貫通穴2hの内部の状態を示すものであって、下方の一連の図では貫通穴2hの中に下から上へと進入してくるねじ軸4については省略している。
図2のステージ1において、締付装置10はナットの機能を持つように各部材を組み立てたものである。
ラチェット部材1のラチェット歯1a(ネジカム)と、回転部材2のラチェット歯2a(ヘッドカム)の歯の高さは等しく、「歯高H」であり、この値は締め付け後の皿ばね3のたわみに等しく設定されている。
ステージ1での締付装置10は、ハウジング6(ケース)の中の各部品間にガタは全くなく、戻しばね9は圧死された状態になっている。
ステージ2において、回転部材2の締め付け部2B(ヘッド)を回してボルト4にねじ込んで行くと、カム同士(ラチェット歯1aと2a)のすべりおよびねじの進行により、皿ばね3は除々に圧縮されていき、その圧縮量に見合った力を発生する。
ステージ1での皿ばね3の初期の厚みを「L1」とすれば、ステージ2での皿ばね3の厚みは「L2」であり、「L1>L2」の関係となる。
ステージ3は、締付け作業が完了する直前状態を示す図である。
カム(ラチェット歯1aと2a)は歯高Hいっぱいに持ち上がり、ラチェット歯1aとラチェット歯2aの間で「高さ2H」の間隙(隙間)が生じている分、皿ばね3は圧縮されている。その皿ばね3の圧縮力を、ボルト4と、ラチェット部材1のラチェット歯1a(ネジカム)とで受けている状態である。
このときの皿ばね3の初期の厚みを「L1」とすれば、ステージ3での皿ばね3の厚みは「L3」であり、「L1(初期)>L2(中間期)>L3(完了期)」の関係となる。
ステージ4は、締付け作業が完了した状態を示す図である。ここで、皿ばね3が所定の圧縮量になって、カム(ラチェット歯1aと2a)の相互に噛み合う状態が解除されて、皿ばね3の圧縮力は、すべてにボルト4に預けられている。
カム(ラチェット歯1aと2a)は噛み合い状態が解除されているので、戻し時の空転防止手段によって、ハウジング6(ケース)は戻しばね9によって下方向へ引き寄せられ、ハウジング6(ケース)内のラチェット歯1aがある回転部材2も下方向へ移動して、カム(ラチェット歯1aと2a)の間隔は「H」となっている。
ステージ5は、ステージ4の状態において、確認装置20を導入したとき図である。
確認装置20は、回転部材2の上方から貫通穴2hの中に挿入されるが、この確認装置20の内設部21の形状は、貫通穴2hの内部の形状に合わせて形成されており、また、内設部21の内径21mは、ラチェット部材1のボルトのねじ穴1hの径1hmよりも大きく設定されているので、内設部21の円周端部21tがラチェット部材1の上面に当接して、内設部21は貫通穴2hの内部に配置設定される構成となっている。
ステージ4において、回転部材2のラチェット基体2Aのラチェット歯2aは下がった位置にあるが、ステージ5において、確認装置20を締付装置10の上から挿入して、ラチェット部材1の上面に内設部21の円周端部21tを当接しておいて、ハウジング6(ケース)を矢印↑の方向に引き上げてゆく。
ここで、内設部21は係止部21aの上向きの円輪状の係止面21kと円筒端部21tとを有し、係止面21kと円筒端部21tとは所定距離h1を備え、その所定距離h1は2つのラチェット歯の歯高「H×2」となっている。
したがって、ハウジング6(ケース)は上方に移動できる距離Hの2倍の位置で停止し、その位置において、係止部21aは上向きの円輪状の係止面21kが回転部材2のラチェット部2Aの下面に引っ掛かり、そこで係止されて所定の位置に固定される状態となる。
さて、図1に戻って、確認装置20の取り付けについて説明する。
図1の中央下の図は、確認装置20を取り付ける前(施工前)の締付装置10である。
図1の右下の図は、確認装置20を締付装置10の中に挿入したものの、表示部22a(施工確認キャップ)と回転部材2の上端面とのに間にギャップG1を生じてしまい、それ以上中まで挿入できない「施工未了」の状態となっている。ここでは、施工後に取り去りさられる「リング状部22b(プルリング)」も取り付けられたままとなっている。
図1の右下の図は、確認装置20を締付装置10の中に最後まで適正に挿入できた図であり、表示部22a(施工確認キャップ)と回転部材2の上端面とのに間にギャップを生じることがなく、「施工完了」の状態である。
表示部22a(施工確認キャップ)と接続部22cを介して連結されているリング状部22b(プルリング)とは、樹脂などの比較的柔らかい材料からなり、接続部22cの部位でリング状部22bを表示部22aから引っ張って引きちぎることにより、「施工完了」を明確に示すことができる。
なお、確認装置20の取り外しに関連し、図1の右下の図のように施工完了した締付装置10を緩めたいときには、確認装置20を強引に回しながら引っ張り、内設部21の係止部21aを破壊して除去することにより、確認装置20を緩めることができる。
締付装置10は取り外して再利用することが可能であり、そのときには新しい確認装置20を用いればよい。
本発明による締付装置10は締め込み施工の確認装置20を備え、上述のようにして、締め込みが完了した締付装置10に確認装置20が装着されるものであり、適正に締めこまれて2つのラチェット歯の基体間の隙間「2H」が得られたときにだけ、確認装置20が所定位置に係止されて固定される構成となっている。
図1〜4に示した締付装置10または10’は、誰が締めこんでも軸力が一定であり、施工性が良く、性能が安定した優れた締め込みナット装置である。
しかし、この装置は、製造時に規定の荷重にチューニングされたており、単に締め忘れると外観からは締め忘れを判断することができないという問題点がある。
締付装置10または10’を用いる締め込みを伴う電線接続や電力関連工事では、単なる締め忘れというヒュマンエラーが必ず発生するといわれており、そのようなポカよけの対策には、ユーザーからの要求が高いものがある。
本発明では、ナットとして機能するタイプの締付装置10において施工完了の確認装置20を付けたものを図1と図2に示している。
この締付装置10は、締付装置10の内部の皿ばね3が規定荷重の高さまで撓んだ時に生じる隙間分を利用して、その隙間にはまり込む部位(爪、環状の係止部など)を設けた装置から構成されており、締め込みが完了していなければ確認装置20の表示が出来ず、締め込みが完了していれば確認装置20が表示できる締付装置10であるので、施工管理に大いに活用することができる。
本発明による一実施形態に係る図で、施工完了を確認できる確認装置20とそれを備える締付装置10を示す説明図である。 本発明による施工完了の確認装置20を備える締付装置10において、締め込みの手順を示す説明図である。 従来の締付装置10aの構造を示す説明図である。 従来の締付装置10aの締め込みの手順を示す説明図である。
符号の説明
1 ラチェット部材(ラチェット基体)
1b ねじ部
3 皿ばね(弾性部材)、
1a 第1ラチェット歯
3 皿ばね(弾性部材)、
4 ねじ軸 (外部の部材)
2 回転部材
2A ラチェット基体
2B 締め込み部
2a 第2ラチェット歯
2h 貫通穴
20 確認装置
21 内設部
21a 係止部
h1 内設部の係止部の係止面と内設部の円筒端部との距離
22 視認部
22a 締め込み施工を確認する部位
22b 取り去り可能な部位

Claims (4)

  1. 外部のねじ軸と螺合するねじ部と、そのねじ部の周囲に配設される弾性部材と、それらの部材と反対側に設けられた第1ラチェット歯と、を有するラチェット部材と、
    前記第1ラチェット歯と噛み合う第2ラチェット歯と、この第2ラチェット歯とは反対側に設けられた締め込み部とを有する回転部材と、を備えて、
    前記ラチェット部材と外部の被締付部材との間に介在された前記弾性部材の反撥力により、前記ねじ軸を締め込んで、その被締付部材を締め付ける締付装置であって、
    前記ラチェット部材と前記回転部材とは、前記弾性部材が所定の圧縮量になるまでは前記第1第2のラチェット歯が相互に噛み合う状態から離れないように係止され、前記弾性部材が所定の圧縮量になるとそれらが解除されるように構成され、
    前記回転部材は、前記ねじ軸を挿通可能な貫通穴を有して、この貫通穴に外部から挿入されて内設される締め込み施工の確認装置を備え、
    前記確認装置は、前記貫通穴に内面に接する内設部と、この内設部に連結されて外部に露出される視認部とを有し、
    前記内設部は一部が外周面から突出する係止部を有して、前記2つのラチェット歯の基体間の隙間に前記係止部が係止されるよう構成される、ことを特徴とする締付装置。
  2. 請求項1に記載の締付装置において、
    前記回転部材の貫通穴と前記確認装置の内設部とは、同じ中心軸を有する断面円形からなり、
    前記内設部の係止部は、前記中心軸に直交する円周形状からなる、ことを特徴とする締付装置。
  3. 請求項2に記載の締付装置において、
    前記内設部の係止部の係止面と前記内設部の円筒端部とは所定距離を有し、
    前記所定距離は、前記弾性部材の所定の圧縮量において前記2つのラチェット歯が噛み合う状態から離れるときのラチェット歯の基体間の距離に合わせて設定される、ことを特徴とする締付装置。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の締付装置において、
    前記視認部は、締め込み施工を確認する部位と取り去り可能な部位とを有して構成される、ことを特徴とする締付装置。
JP2008264360A 2008-10-10 2008-10-10 締付装置 Active JP5223080B2 (ja)

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