JP2010253659A - Bolt tightening device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ボルトを用いて各被締結部品を締結する際に使用するボルト締め付け装置に関し、特に、せん断外力が被締結部品に作用した際における被締結部品間のすべりを各被締結部品間の摩擦接合により防止すべく各被締結部品を締結する際に使用するボルト締め付け装置に関する。 The present invention relates to a bolt fastening device that is used when fastening each fastened part using a bolt, and in particular, a slip between fastened parts when a shear external force is applied to the fastened part. The present invention relates to a bolt fastening device used when fastening each fastening part to prevent it by friction welding.
複数の被締結部品を相互に締結させる方法の一つに、ボルトを用いて各被締結部品を相互に締結する方法がある。ボルトを用いて各被締結部品を相互に締結させる場合、特に、せん断外力が作用した際における被締結部品間のすべりを各被締結部品間の摩擦接合により防止すべくボルトを用いて各被締結部品を相互に締結させる場合、ボルトの締め付けによりもたらされるボルト軸線方向の軸力(以下、ボルト軸力と称す)を高く安定させることが重要となる。ボルトの締め付けによりもたらされたボルト軸力が低軸力の場合、各被締結部品間に十分な摩擦接合がもたらされず、被締結部品がせん断外力を受けた場合に被締結部品間にすべりが生じ、このことは、ボルトの緩みを引き起こす可能性が高い。 One method for fastening a plurality of parts to be fastened together is to fasten the parts to be fastened to each other using bolts. When using bolts to fasten parts to be fastened to each other, especially when using bolts to prevent slippage between the parts to be fastened when a shear external force is applied by friction bonding between the parts to be fastened. When the components are fastened to each other, it is important to stabilize the axial force in the bolt axis direction (hereinafter referred to as bolt axial force) caused by tightening the bolts. When the bolt axial force provided by tightening the bolt is low, sufficient frictional bonding is not provided between each fastened part, and when the fastened part receives a shear external force, slippage between the fastened parts does not occur. This is likely to cause bolt loosening.
ボルトの締め付けによりもたらされるボルト軸力を常に安定させるべく、ボルトのネジ部に摩擦係数安定剤を付着させることは知られている(特許文献1参照)。特許文献1においては、摩擦係数安定剤をネジ部品等の締結材に付着させることにより、そのネジ部品の締結時の摩擦係数を安定化させ、なおかつ任意の摩擦係数値を付与することができ、ネジ部品のような締結材の緩みや破断等の問題点を解消できることが示されている。 It is known that a friction coefficient stabilizer is attached to a screw portion of a bolt in order to always stabilize the bolt axial force caused by tightening the bolt (see Patent Document 1). In Patent Document 1, by attaching a friction coefficient stabilizer to a fastening material such as a screw part, the friction coefficient at the time of fastening the screw part can be stabilized, and an arbitrary friction coefficient value can be given. It has been shown that problems such as looseness and breakage of fastening materials such as screw parts can be solved.
しかしながら、特許文献1において示されているような、摩擦係数安定剤を使用することでボルト軸力の安定化を図る場合においては、ボルト軸力の高軸力化という点において課題が残されていると考える。 However, when stabilizing the bolt axial force by using a friction coefficient stabilizer as shown in Patent Document 1, there remains a problem in terms of increasing the axial force of the bolt axial force. I think.
ボルトにより各被締結部品を相互に締結する場合、ボルト締め付け後において容易にネジ部が緩むことがないようにする必要があり、少なくとも、ボルト締め付け後において、ネジ部が自立していなければならないという条件を満たす必要があると考える。 When fastening each component to be fastened with bolts, it is necessary to prevent the screw part from loosening easily after bolt tightening, and at least the screw part must be self-supporting after bolt tightening. I think that it is necessary to satisfy the conditions.
ここで、”ネジ部が自立している”という表現は、ボルトの雄ネジ部を、雌ネジ部に鉛直方向から挿入した際に、雄ネジ部と雌ネジ部とが係合する面(以下、ネジ面と称す)、あるいは、ボルト頭部の摩擦面(以下、ボルト座面と称す)の摩擦係数が小さ過ぎて、ボルト頭部に回転トルクを付与していないにもかかわらず、ボルトの自重のみあるいはボルト軸力によりボルトが回転してしまうようなことがない状態を意図している。 Here, the expression “the screw part is self-supporting” means that the male screw part and the female screw part are engaged with each other when the male screw part of the bolt is inserted into the female screw part from the vertical direction (hereinafter referred to as “below”). ), Or the friction surface of the bolt head friction surface (hereinafter referred to as the bolt seat surface) is too small to apply rotational torque to the bolt head. It is intended that the bolt is not rotated by its own weight alone or by the bolt axial force.
ネジ部が自立していない状態においては、ボルト頭部に回転トルクを付与しボルトの締め付けを行っても、ボルト頭部への回転トルクの付与を解除した際に、ボルトの締め付けによりもたらされたボルト軸力により雄ネジ部と雌ネジ部が相対的に回転移動してしまい、ボルト軸力が低下しまうことが考えられる。 In the state where the screw part is not self-supporting, even if the torque is applied to the bolt head and the bolt is tightened, the bolt is tightened when the rotation torque is applied to the bolt head. It is conceivable that the male screw portion and the female screw portion are relatively rotated by the bolt axial force, and the bolt axial force is reduced.
ボルト軸力の高軸力化を図るべく、摩擦係数の極めて小さな潤滑剤をネジ部に付着させネジ面そのものの摩擦係数を低減させる場合、ボルト締め付け後の上記に述べたネジ部の自立が問題となり、この問題を解消すべく、摩擦係数安定剤によるネジ面の摩擦係数の低減には、設計条件に応じて、ある一定の制限が課せられることになることが考えられる。よって、摩擦係数安定剤の使用による、ボルト軸力の高軸力化には、ある一定の制限が課せられることになると考える。 When attaching a lubricant with an extremely small friction coefficient to the screw part to reduce the friction coefficient of the screw surface itself in order to increase the bolt axial force, the above-mentioned independence of the screw part after bolt tightening is a problem. Therefore, in order to solve this problem, it is considered that a certain restriction is imposed on the reduction of the friction coefficient of the screw surface by the friction coefficient stabilizer depending on the design conditions. Therefore, it is considered that a certain limit is imposed on increasing the axial force of the bolt by using the friction coefficient stabilizer.
ボルトを用いて各被締結部品を相互に締結させる場合、ボルト締め付けの際にもたらされるボルト軸力が高ければ高いほど、より強固な各被締結部品間の摩擦接合がもたらされることとなる。 When the components to be fastened are fastened to each other using bolts, the higher the bolt axial force that is brought about during bolt tightening, the stronger the frictional connection between the components to be fastened.
従って、せん断外力が作用した際における各被締結部品間のすべりを各被締結部品間の摩擦接合により防止すべくボルトを用いて各被締結部品を相互に締結させる場合においては、ボルトを締め付ける際にもたらされるボルト軸力の高軸力化を図ることが可能な手段であって、ボルト締め付け後のネジ部の自立という点を考慮する必要がない手段を見出すこと、つまり、摩擦係数安定剤を用いた場合でもさらに高いボルト軸力をもたらすことが可能な手段を見出すことが一つの重要な課題であると考える。 Therefore, when the parts to be fastened are mutually fastened using bolts in order to prevent slippage between the parts to be fastened when a shear external force is applied, by frictional joining between the parts to be fastened, To find a means that can increase the axial force of the bolt that is brought to the point, and that does not require consideration of the self-supporting of the threaded portion after bolt tightening, that is, a friction coefficient stabilizer. It is considered to be an important issue to find a means that can provide a higher bolt axial force even when used.
この課題に対する一つの解決策として、ボルトを用いて被締結体を締結する際に、ボルト座面に平行な横荷重をボルト頭部に付与することでネジ面およびボルト座面の面圧を偏らせた状態で、ボルトの雄ネジ部を回転させる回転トルクをボルト頭部に付与し、ボルトを締め込むボルト締め付け方法およびボルト締め付け装置が提案されている(特許文献2参照)。 As one solution to this problem, when fastening a fastened body using a bolt, a lateral load parallel to the bolt seat surface is applied to the bolt head to bias the surface pressure of the screw surface and the bolt seat surface. In this state, a bolt tightening method and a bolt tightening device have been proposed in which a rotational torque for rotating the male screw portion of the bolt is applied to the bolt head and the bolt is tightened (see Patent Document 2).
このボルト締め付け装置によれば、ボルト座面に平行な所定の横荷重をボルト頭部に付与しつつ、ボルト頭部に回転トルクを付与してボルトを締め込むことにより、ボルト軸線をボルト座面の垂線に対して極めて僅かな角度ではあるが所定の角度を有して傾斜させつつ、また、ボルト頭部をボルト座面に対して極めて僅かな角度ではあるが所定の角度を有して傾斜させつつ、ボルトを締め込むことができ、よって、ボルトを締め込む際にもたらされるネジ面およびボルト座面の面圧を所望の状態に偏らせることを可能とする。 According to this bolt tightening device, while applying a predetermined lateral load parallel to the bolt seating surface to the bolt head, the bolt headline is tightened by applying a torque to the bolt head and tightening the bolt. While tilting at a very small angle with respect to the normal of the bolt, and tilting it with a predetermined angle, and tilting the bolt head with a very small angle with respect to the bolt seat surface Thus, the bolt can be tightened, so that the surface pressure of the screw surface and the bolt seat surface brought about when the bolt is tightened can be biased to a desired state.
ボルトの締め込みの際にもたらされるネジ面およびボルト座面の面圧を意図的に所望の状態に偏らせることで、ボルトを締め込む際の実際のボルトの回転中心線をボルトの中心軸線からネジ面およびボルト座面の高面圧側方向へ移動させることができ、これにより、ボルトの締め付け回転トルクを低減しネジ部に発生する捩じり応力を低減させ、ボルト軸力を高めに安定させることができ、ボルト軸力の高軸力化を図ることが可能となる。 By deliberately biasing the surface pressure of the screw surface and bolt seating surface that are provided when tightening the bolt to the desired state, the actual rotation center line of the bolt when tightening the bolt is separated from the center axis of the bolt. The screw surface and the bolt seat surface can be moved in the direction of higher surface pressure. This reduces the tightening torque of the bolt, reduces the torsional stress generated in the threaded portion, and stabilizes the bolt axial force to a higher level. Therefore, the bolt axial force can be increased.
また、ボルトの締め付けが完了し、ボルト頭部に付与されていた回転トルクが解放された後は、ネジ面そのものの摩擦係数に応じてもたらされる摩擦力により雄ネジ部と雌ネジ部との係合を維持することができる。これにより、ボルト軸力の高軸力化を図るべく摩擦係数のみを減少させる場合に問題となるネジの自立による高軸力化の制限を受けることはなく、摩擦係数安定剤を併用した場合、より高いボルト軸力をもたらすことが可能となる。 In addition, after the tightening of the bolt is completed and the rotational torque applied to the bolt head is released, the engagement between the male screw portion and the female screw portion is caused by the frictional force generated according to the friction coefficient of the screw surface itself. Can be maintained. As a result, there is no limitation on increasing the axial force due to the self-supporting of the screw, which is a problem when reducing only the friction coefficient in order to increase the axial force of the bolt, and when using a friction coefficient stabilizer together, It is possible to provide a higher bolt axial force.
本発明は、ボルトを用いて被締結体を締結する際にボルト座面に平行な横荷重をボルト頭部に付与することでネジ面およびボルト座面をボルト軸直角方向に微小にすべらせた状態で、ボルトの雄ネジ部を回転させる回転トルクをボルト頭部に付与しボルトを締め込むボルト締め付け装置の改良を目的とし、特に、ボルトを締め込む際に付与する締め付け回転トルクを、より低減することができ、ボルトを締め込む際にもたらされるボルト軸力の高軸力化を図ることが可能なボルト締め付け装置を提供することを目的とする。 According to the present invention, when a body to be fastened is fastened using a bolt, a lateral load parallel to the bolt seat surface is applied to the bolt head to cause the screw surface and the bolt seat surface to slide slightly in the direction perpendicular to the bolt axis. In order to improve the bolt tightening device that tightens the bolt by applying a rotational torque that rotates the male screw part of the bolt to the bolt head, especially reducing the tightening rotational torque applied when tightening the bolt An object of the present invention is to provide a bolt tightening device that can increase the axial force of a bolt that is generated when tightening a bolt.
請求項1に記載の発明によれば、ボルト頭部と、雄ネジ部を備えるボルト軸部とを有するボルトを用いて、被締結体を締結する際に使用するボルト締め付け装置において、回転動力源に接続され前記雄ネジ部を回転させる回転トルクを付与する締め付け回転トルク付与軸部と、前記締め付け回転トルク付与軸部により付与された回転トルクを前記ボルト頭部に伝達するとともに、前記ボルト頭部に伝達された回転トルクにより前記雄ネジ部が回転される際に、ネジ面およびボルト座面をボルト軸直角方向に意図的に微小にすべらせるべく、前記ボルト座面に平行な横荷重を前記ボルト頭部に付与する横荷重付与手段とを具備し、前記横荷重付与手段は、前記ボルトを締め付ける際に前記締め付け回転トルク付与軸部により回転トルクが付与されボルト締め付け方向に回転し、該回転トルクを前記ボルト頭部に伝達し前記雄ネジ部をボルト締め付け方向に回転させる回転軸部と、外周面と内周面とを有し前記外周面の中心軸線と前記内周面の中心軸線とが異なる偏心リングであって、前記回転軸部の周囲に前記内周面が配設され前記回転軸部が前記締め付け回転トルク付与軸部により回転される際に前記回転軸部の回転方向とは逆の方向に前記外周面の中心軸線回りに回転する偏心リングを有し、前記回転軸部が前記締め付け回転トルク付与軸部により回転される際に、前記偏心リングにより前記回転軸部を介して前記ボルト座面に平行な横荷重を前記ボルト頭部に付与して、前記回転軸部の回転方向とは逆の方向への前記外周面の中心軸線まわりの前記ボルト頭部および前記ボルト軸部の移動をもたらす偏心移動機構部とを有し、前記締め付け回転トルク付与軸部は第1係合部を有し、前記回転軸部は前記第1係合部と係合する第2係合部を有し、前記第1係合部と前記第2係合部とは、前記締め付け回転トルク付与軸部により付与された回転トルクを前記回転軸部が前記ボルト頭部に伝達するように係合され、且つ、前記締め付け回転トルク付与軸部に対する前記回転軸部の前記ボルト座面に平行な所定量の相対移動を許可する遊びを有して係合される、ことを特徴とするボルト締め付け装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, in the bolt fastening device that is used when the fastened body is fastened by using the bolt having the bolt head portion and the bolt shaft portion having the male screw portion, the rotational power source A tightening rotation torque applying shaft portion that is connected to the rotation portion for applying a rotation torque for rotating the male screw portion, and transmits the rotation torque applied by the tightening rotation torque applying shaft portion to the bolt head portion, and the bolt head portion When the male screw part is rotated by the rotational torque transmitted to the side, a lateral load parallel to the bolt seat surface is applied to the screw surface and the bolt seat surface to intentionally slide slightly in the direction perpendicular to the bolt axis. A lateral load applying means for applying to the bolt head, and the lateral load applying means is configured to apply a rotational torque by the tightening rotational torque applying shaft portion when the bolt is tightened. A rotating shaft portion that rotates in the bolt tightening direction, transmits the rotational torque to the bolt head, and rotates the male screw portion in the bolt tightening direction, and an outer peripheral surface and an inner peripheral surface. And an eccentric ring having a different center axis from the inner peripheral surface, and when the inner peripheral surface is disposed around the rotating shaft portion and the rotating shaft portion is rotated by the tightening rotational torque applying shaft portion. An eccentric ring that rotates about a central axis of the outer peripheral surface in a direction opposite to a rotation direction of the rotation shaft portion, and the eccentricity when the rotation shaft portion is rotated by the tightening rotation torque applying shaft portion. A lateral load parallel to the bolt seating surface is applied to the bolt head via the rotating shaft portion by a ring, and the center axis line of the outer peripheral surface in the direction opposite to the rotating direction of the rotating shaft portion is applied. The bolt head and the bolt An eccentric movement mechanism unit that brings about movement of the part, the tightening rotation torque applying shaft part has a first engagement part, and the rotation shaft part engages with the first engagement part. The first engagement portion and the second engagement portion are engaged so that the rotation shaft portion transmits the rotational torque applied by the tightening rotation torque application shaft portion to the bolt head. And a bolt tightening unit that is engaged with a play that allows a predetermined amount of relative movement parallel to the bolt seat surface of the rotating shaft part with respect to the tightening rotational torque applying shaft part. An apparatus is provided.
すなわち、請求項1に記載の発明では、回転動力源に接続され雄ネジ部を回転させる回転トルクを付与する締め付け回転トルク付与軸部と、締め付け回転トルク付与軸部により付与された回転トルクをボルト頭部に伝達するとともに、雄ネジ部が回転される際に、もたらされるネジ面およびボルト座面をボルト軸直角方向に意図的に微小にすべらせるべく、ボルト座面に平行な横荷重をボルト頭部に付与する横荷重付与手段とをボルト締め付け装置が有することで、ボルトを用いて被締結体を締結する際に、ネジ面およびボルト座面をボルト軸直角方向に微小にすべらせた状態で、ボルトの雄ネジ部を回転させる回転トルクをボルト頭部に付与して、ボルトを締め込むことが可能となる。ここで、ネジ面とは、ボルトの雄ネジ部と該雄ネジ部に対応する雌ネジとが係合する面を示す。また、ボルト座面とは、被締結体とボルト頭部とが係合する面を示し、ボルト頭部と被締結体との間に、例えば平座金やバネ座金など座金が配置される場合には、該座金と被締結体とが係合する面を示す。 That is, according to the first aspect of the present invention, the tightening rotation torque applying shaft portion that is connected to the rotational power source and applies the rotating torque for rotating the male screw portion, and the rotation torque applied by the tightening rotation torque applying shaft portion is the bolt. In order to transmit to the head and rotate the male screw part, the lateral load parallel to the bolt seating surface is bolted to intentionally slide the screw surface and bolt seating surface in a direction perpendicular to the bolt axis. When the bolt tightening device has a lateral load applying means to be applied to the head, the screw surface and the bolt seat surface are slightly slid in the direction perpendicular to the bolt axis when the object to be fastened is tightened using the bolt. Thus, it is possible to tighten the bolt by applying a rotational torque for rotating the male screw portion of the bolt to the bolt head. Here, the screw surface indicates a surface on which a male screw portion of a bolt and a female screw corresponding to the male screw portion are engaged. The bolt seat surface indicates a surface where the fastened body and the bolt head are engaged, and when a washer such as a flat washer or a spring washer is disposed between the bolt head and the fastened body. Indicates a surface on which the washer and the fastened body are engaged.
また、請求項1に記載の発明の横荷重付与手段によれば、偏心移動機構部の偏心リングにより、ボルトを締め込む際に、ネジ面およびボルト座面の面圧を意図的に偏らせた状態で、且つ、ボルト頭部がボルト座面に対して平行に摺動している状態でボルトを締め込むことを可能とする。物体平面が並進力で直進滑りしている際においては、回転力を追加したときの該物体の回転方向の見掛けの摩擦係数は非常に小さくなることが知られている。すなわち、物体が直進滑りしている際においては、物体が静止している際に該物体を回転させる場合と比較して、より小さな回転トルクで該物体を回転させることができる。よって、ボルト頭部がボルト座面に対して平行に摺動している状態でボルトを締め込むことを可能とする請求項1に記載の発明によれば、ボルトを締め込む際に必要となる締め付け回転トルクを、ボルト頭部がボルト座面に対して平行に摺動していない状態でボルトを締め込む場合と比較して、より低減することができ、ボルトを締め込む際にもたらされるボルト軸力の高軸力化を図ることが可能となる。 According to the lateral load applying means of the invention described in claim 1, when the bolt is tightened by the eccentric ring of the eccentric movement mechanism portion, the surface pressure of the screw surface and the bolt seat surface is intentionally biased. In this state, the bolt can be tightened with the bolt head sliding in parallel with the bolt seat surface. It is known that when the object plane slides linearly with a translational force, the apparent friction coefficient in the rotational direction of the object when a rotational force is added is very small. That is, when the object is sliding straight, the object can be rotated with a smaller rotational torque than when the object is rotated while the object is stationary. Therefore, according to the invention of claim 1, which enables the bolt to be tightened in a state where the bolt head slides parallel to the bolt seat surface, it is necessary when tightening the bolt. The tightening rotational torque can be further reduced compared to the case where the bolt is tightened in a state where the bolt head does not slide parallel to the bolt seat surface, and the bolt brought about when the bolt is tightened. It becomes possible to increase the axial force.
さらに、請求項1に記載の発明の横荷重付与手段によれば、ボルトを締め付けるべく回転トルクが回転軸部に付与され該回転軸部がボルト締め付け方向に回転される際に、偏心リングにより回転軸部を介してボルト座面に平行な横荷重をボルト頭部に付与して、回転軸部の回転方向とは逆の方向への偏心リングの外周面の中心軸線まわりのボルト頭部および前記ボルト軸部の移動をもたらす偏心移動機構部を有することで、ボルトを締め付ける際に、ボルト頭部およびボルト軸部をボルト締め付け方向とは逆の方向に偏心リングの外周面の中心軸線まわりに移動させつつ、回転軸部を自身の回転中心軸線まわりにボルト締め付け方向に回転させてボルトを締め付けることができる。 Furthermore, according to the lateral load applying means of the invention described in claim 1, when the rotational torque is applied to the rotating shaft part to tighten the bolt and the rotating shaft part is rotated in the bolt tightening direction, it is rotated by the eccentric ring. A lateral load parallel to the bolt seat surface is applied to the bolt head through the shaft portion, and the bolt head around the central axis of the outer peripheral surface of the eccentric ring in the direction opposite to the rotation direction of the rotating shaft portion By having an eccentric movement mechanism that moves the bolt shaft, the bolt head and bolt shaft move around the central axis of the outer peripheral surface of the eccentric ring in the direction opposite to the bolt tightening direction when tightening the bolt. While rotating, the bolt can be tightened by rotating the rotation shaft portion around the rotation center axis in the bolt tightening direction.
偏心リングによる回転軸部を介したボルト座面に平行な横荷重のボルト頭部への付与はネジ面の一部に高面圧部をもたらし、また、ボルト締め付け方向とは逆の方向への偏心リングの外周面の中心軸線まわりのボルト軸部の移動は、ボルト締め付け方向とは逆の方向の該高面圧部の回転移動をもたらす。このようなネジ面に発生する高面圧部の移動は、外輪中に内輪を配置して外輪に対して内輪が滑らないように接触させながら、内輪をボルト締め付け方向とは逆の方向に外輪の中心軸線まわりに移動させる場合にもたらされる高面圧部の移動と同様であり、このような場合、内輪には自身の回転軸線まわりのボルト締め付け方向への回転力が付与される。すなわち、ボルト締め付け方向とは逆の方向への偏心リングの外周面の中心軸線まわりのボルト軸部の移動をもたらすことにより、ボルト軸部に対して自身の回転軸線まわりのボルト締め付け方向への回転力を付与することができ、ボルトを締め込む際に必要となる締め付け回転トルクを、さらに低減することができ、より効果的にボルトを締め込む際にもたらされるボルト軸力の高軸力化を図ることが可能となる。 Applying a lateral load parallel to the bolt seat surface to the bolt head via the rotating shaft by the eccentric ring results in a high surface pressure part on a part of the screw surface, and in the direction opposite to the bolt tightening direction. The movement of the bolt shaft portion around the central axis of the outer peripheral surface of the eccentric ring causes a rotational movement of the high surface pressure portion in a direction opposite to the bolt tightening direction. The movement of the high surface pressure portion generated on the threaded surface is caused by placing the inner ring in the outer ring and bringing the inner ring into contact with the outer ring so that the inner ring does not slip. In this case, the inner ring is given a rotational force in the bolt tightening direction around its own rotational axis. That is, by rotating the bolt shaft around the central axis of the outer peripheral surface of the eccentric ring in the direction opposite to the bolt tightening direction, rotation in the bolt tightening direction around its own rotation axis with respect to the bolt shaft Force can be applied, and the tightening rotational torque required when tightening the bolt can be further reduced, and the bolt axial force generated when tightening the bolt can be increased more effectively. It becomes possible to plan.
請求項2に記載の発明によれば、前記締め付け回転トルク付与軸部の第1係合部は突起部として形成され、前記回転軸部の第2係合部は穴部として形成される、ことを特徴とする請求項1に記載のボルト締め付け装置が提供される。 According to a second aspect of the present invention, the first engaging portion of the tightening rotational torque applying shaft portion is formed as a projection portion, and the second engaging portion of the rotating shaft portion is formed as a hole portion. A bolt fastening device according to claim 1 is provided.
請求項3に記載の発明によれば、前記偏心リングの内周面は、軸受を介して前記回転軸部の周囲に配設される、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のボルト締め付け装置が提供される。 According to a third aspect of the present invention, the inner peripheral surface of the eccentric ring is disposed around the rotary shaft portion via a bearing. A bolt tightening device is provided.
請求項4に記載の発明によれば、前記偏心リングは、該偏心リングの前記外周面の中心軸線と前記内周面の中心軸線との離間距離を調整しうるように、前記外周面を形成する外側偏心リングと前記内周面を形成する内側偏心リングとを有して構成され、前記回転軸部が前記締め付け回転トルク付与軸部により回転される際に、前記外側偏心リングと前記内側偏心リングとは互いに対して相対的に滑らないように係合される、ことを特徴とする請求項3に記載のボルト締め付け装置が提供される。
According to a fourth aspect of the present invention, the eccentric ring forms the outer peripheral surface so that a distance between the central axis of the outer peripheral surface of the eccentric ring and the central axis of the inner peripheral surface can be adjusted. The outer eccentric ring and the inner eccentric ring forming the inner peripheral surface, and the outer eccentric ring and the inner eccentric ring when the rotating shaft portion is rotated by the tightening rotational torque applying shaft portion. 4. The bolt tightening device according to
各請求項に記載の発明によれば、ボルトを用いて被締結体を締結する際にボルト座面に平行な横荷重をボルト頭部に付与することでネジ面およびボルト座面の面圧を偏らせた状態で、ボルトの雄ネジ部を回転させる回転トルクをボルト頭部に付与しボルトを締め込むボルト締め付け装置であって、ボルトを締め込む際に付与する締め付け回転トルクを、より効果的に低減することが可能なボルト締め付け装置の提供を実現するという、共通の効果を奏する。 According to the invention described in each claim, when fastening the body to be fastened using a bolt, a lateral load parallel to the bolt seat surface is applied to the bolt head so that the surface pressure of the screw surface and the bolt seat surface is increased. A bolt tightening device that tightens the bolt by applying a rotational torque that rotates the male screw portion of the bolt to the bolt head in a biased state, and the tightening rotational torque applied when tightening the bolt is more effective. The common effect of realizing the provision of the bolt fastening device that can be reduced to the above is achieved.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
まず、図1および図2を参照して本発明のボルト締付け装置によるボルト締め付け方法の基本概念について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
First, the basic concept of the bolt fastening method using the bolt fastening device of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
図1は、ボルト頭部にボルト座面に平行な横荷重が付与される前のボルトの一状態を示す図である。図1において、1はボルト、2はボルト頭部、3はボルト軸部、4はボルト軸部3に設けられた雄ネジ部、5は各被締結部品、6は雄ネジ部と係合する雌ネジ部、7はボルト頭部2に回転トルクを伝達するソケット、8はボルト頭部2と被締結部品5とが係合する面となるボルト座面、9は雄ネジ部4と雌ネジ部6とが係合する面となるネジ面、10は各被締結部品間の摩擦接合面、をそれぞれ示す。
FIG. 1 is a diagram illustrating a state of a bolt before a lateral load parallel to the bolt seat surface is applied to the bolt head. In FIG. 1, 1 is a bolt, 2 is a bolt head, 3 is a bolt shaft portion, 4 is a male screw portion provided on the
図2は、図1に示された状態から、ボルト座面8と平行な横荷重がボルト頭部2に付与され、さらにソケット7にボルト頭部2を回転させる回転トルクが付与された際のボルトの状態を示す図である。
FIG. 2 shows a state in which a lateral load parallel to the bolt seating surface 8 is applied to the
図2に示されるように、ボルト座面8に平行な横荷重がボルト頭部2にソケット7を介して付与されると、ボルト軸線11はボルト座面の垂線12に対して傾斜し、また、ボルト頭部2はボルト座面8に対して傾斜した状態とされる。但し、図2においては、これらの傾斜の状態を明らかにすべく図示されているが、実際には、これらの傾斜の有する角度θ1は、例えば0.01°のような極めて僅かな角度である。
As shown in FIG. 2, when a lateral load parallel to the bolt seat surface 8 is applied to the
このような状態、すなわち、ボルト軸線11がボルト座面の垂線12に対して傾斜され、また、ボルト頭部2がボルト座面8に対して傾斜された状態で、ソケット7を介して回転トルクがボルト頭部2に付与されると、ボルト座面8およびネジ面9の面圧が偏った状態で、ボルトが締め込まれることになる。
In such a state, that is, in a state where the
本出願人は、ボルト座面8に平行な横荷重をボルト頭部2に付与し、ボルト1の締め込みの際にもたらされるボルト座面8およびネジ面9の面圧を偏らせた状態で、ボルト1を締め込むことで、ボルト座面8とネジ面9の面圧の偏りに起因して、実際のボルトの回転中心線(瞬間回転中心線とも称す)をボルト軸線11からネジ面9およびボルト座面8の高面圧側方向へ移動させることができ、これにより、ボルト頭部2に横荷重を付与しない場合と比較し、より少ない締め付けトルクで、より高いボルト軸力をもたらすことが可能であることを、有限要素法解析(FEM)により見出した。
The present applicant applies a lateral load parallel to the bolt seat surface 8 to the
このことを導くにあたり、本出願人は、先ず、ボルトで締結された被締結部品にせん断型荷重を付与した場合の、ボルトの締め込みに必要な回転トルクの挙動についての検証を有限要素法解析により行った。 In order to derive this, the applicant firstly conducted a finite element method analysis to verify the behavior of the rotational torque required for tightening the bolt when a shear-type load is applied to the part to be fastened with the bolt. It went by.
ボルトで締結された被締結体にせん断型荷重を付与すると、ボルトが容易に回転してしまう現象すなわちボルトの回転緩みが発生することがあることは知られている。そして、この現象はボルト軸線回りの回転方向の摩擦係数の低下に起因するものである、とする説がある。この説によれば、ネジ面およびボルト座面ともに横すべりが存在する場合には、ボルト軸線回りの回転方向の摩擦係数が0.005〜0.02といった極めて小さな値に低下し、このことが、ボルトの緩み回転をもたらす、と説いている。 It is known that when a shear-type load is applied to a body to be fastened with a bolt, a phenomenon that the bolt easily rotates, that is, a loosening of the bolt may occur. There is a theory that this phenomenon is caused by a decrease in the friction coefficient in the rotational direction around the bolt axis. According to this theory, when there is a side slip on both the screw surface and the bolt seat surface, the friction coefficient in the rotational direction around the bolt axis decreases to an extremely small value such as 0.005 to 0.02, He explains that it will cause the bolt to rotate loosely.
本出願人は、ボルトで締結された被締結体にせん断型荷重を付与した場合および付与しない場合に相当する解析モデルであって、ボルト座面およびネジ面の摩擦係数については、その値が0.005〜0.02といった極めて小さな値ではなく、ボルト座面およびネジ面が本来有する現実的な摩擦係数、例えば0.1程度の摩擦係数を維持するような拘束条件を付した解析モデルを形成し、この説の検証を行った。 The applicant of the present invention is an analysis model corresponding to a case where a shear-type load is applied to a body to be fastened with a bolt and a case where a shearing load is not applied, and the friction coefficient of the bolt seat surface and the screw surface is 0. Form an analysis model with a constraint condition that maintains the actual friction coefficient inherent to the bolt bearing surface and screw surface, for example, about 0.1, rather than an extremely small value of 0.005 to 0.02. And this theory was verified.
その結果、被締結体にせん断型荷重が付与されたことによりボルト座面およびネジ座面の面圧に偏りがもたされている状態では、ボルト座面およびネジ面の摩擦係数が本来の摩擦係数として維持されているにもかかわらず、すなわちボルト座面およびネジ面の摩擦係数が、0.005〜0.02といった極めて小さな値とされなくとも、ボルトの回転中心線をボルト軸線から高圧面部側の方向へ移動させることにより、被締結体にせん断型荷重が付与されていない場合と比較して、ボルトを回転させるのに必要なトルクが低下することが判明した。 As a result, in the state where the surface pressure of the bolt seat surface and screw seat surface is biased due to the application of the shear load to the fastened body, the friction coefficient of the bolt seat surface and screw surface is the original friction. In spite of being maintained as a coefficient, that is, even if the friction coefficient of the bolt seat surface and the screw surface is not set to an extremely small value of 0.005 to 0.02, the rotation center line of the bolt is changed from the bolt axis to the high pressure surface portion It has been found that the torque required to rotate the bolt is reduced by moving in the direction toward the side as compared with the case where the shear-type load is not applied to the fastened body.
このことから、本出願人は、ボルトで締結された被締結体にせん断型荷重を付与した状態でボルトが容易に回転してしまう現象は、ボルト軸線回りの回転方向の摩擦係数が低下したためではなく、せん断型荷重が付与されたことによるボルト座面およびネジ面の面圧の偏りによりもたらされるものであり、また、ボルト座面およびネジ面の面圧が偏ることにより、実際のボルトの回転中心線がボルト軸線からボルト座面およびネジ面の高面圧部に近づく方向へ移動し、これにより、ボルトを回転させるのに必要なトルクが減少する、との基本概念を導いた。 From this, the present applicant, the phenomenon that the bolt easily rotates in a state where a shear-type load is applied to the body to be fastened with the bolt, is because the friction coefficient in the rotational direction around the bolt axis is reduced. This is caused by the uneven surface pressure of the bolt seat surface and screw surface due to the application of the shear type load, and the actual rotation of the bolt due to the uneven surface pressure of the bolt seat surface and screw surface. The basic concept that the center line moves from the bolt axis in the direction approaching the bolt bearing surface and the high surface pressure portion of the screw surface, thereby reducing the torque required to rotate the bolt.
ボルト座面およびネジ面の面圧が偏ることによりもたらされる実際のボルトの回転中心線は、理想的にはボルト座面の高面圧部とネジ面の高面圧部とを結ぶ直線となることが考えられる。何故なら、面圧の高い部分は移動しづらく、高面圧部を回転中心として回転すると考えるのが妥当であるからである。しかしながら、ボルト座面およびネジ面の面圧の偏りは、一点に集中してもたらされることは考えづらく、ある程度の面積にわたり分布を有してもたらされることが一般的である。従って、ボルト座面およびネジ面の面圧が偏ることによりもたらされる実際のボルトの回転中心線は、ボルト座面の高面圧部に近い部分と、ネジ面の高圧面部に近い部分とを結ぶ直線となる、と推考することが妥当であると考える。 The actual rotation center line of the bolt caused by the uneven surface pressure of the bolt seat surface and the screw surface is ideally a straight line connecting the high surface pressure portion of the bolt seat surface and the high surface pressure portion of the screw surface. It is possible. This is because it is appropriate to consider that the portion having a high surface pressure is difficult to move and that the high surface pressure portion is rotated about the rotation center. However, it is unlikely that the unevenness of the surface pressure of the bolt seat surface and the screw surface is brought about at a single point, and is generally brought about with a distribution over a certain area. Therefore, the actual rotation center line of the bolt caused by the bias of the surface pressure of the bolt seat surface and the screw surface connects the portion close to the high surface pressure portion of the bolt seat surface and the portion close to the high pressure surface portion of the screw surface. We think that it is appropriate to infer that it will be a straight line.
また、ボルト座面およびネジ面の面圧が偏ることによりもたらされる実際のボルトの回転中心線がボルト座面の高面圧部に近い部分とネジ面の高面圧部に近い部分とを結ぶ直線となると考えることで、実際のボルトの回転中心線はボルト軸線から高面圧部に近づく方向へ移動し、実際のボルトの回転中心線から高面圧部までの最短距離が短くなり、これにより、ボルトを回転させるのに必要な回転トルクが小さくなるという現象の説明を容易に導くことができる。仮に、実際のボルト回転中心線が高面圧部から遠ざかる方向へ移動すると考えた場合には、ボルトの回転中心軸線から高面圧部までの最短距離は長くなり、ボルトを回転させるのに必要なトルクは増大するはずであり、解析結果とそぐわないことになる。 Further, the actual rotation center line of the bolt caused by the uneven surface pressure of the bolt seat surface and the screw surface connects the portion close to the high surface pressure portion of the bolt seat surface and the portion close to the high surface pressure portion of the screw surface. By considering it as a straight line, the actual rotation center line of the bolt moves from the bolt axis in a direction approaching the high contact pressure portion, and the shortest distance from the actual rotation center line of the bolt to the high contact pressure portion is shortened. Thus, it is possible to easily explain the phenomenon that the rotational torque necessary to rotate the bolt is reduced. If it is considered that the actual bolt rotation center line moves away from the high contact pressure part, the shortest distance from the bolt rotation center axis to the high contact pressure part becomes long, and it is necessary to rotate the bolt. Torque will increase and will not match the analysis results.
次に、本出願人は、ボルト締め付けの際のボルト軸力の高軸力化を図ることを目的として、本基本概念をボルト締め付け方法に適用し得るか否かの検証をすべく、ボルト頭部2にボルト座面8に平行な横荷重を付与した状態における、ボルト座面8およびネジ面9の面圧およびボルト1を回転させるのに必要な回転トルクの挙動を、有限要素法解析により検証を行った。
Next, for the purpose of increasing the bolt axial force at the time of bolt tightening, the present applicant intends to verify whether or not this basic concept can be applied to the bolt tightening method. The finite element method analysis shows the behavior of the surface pressure of the bolt seat surface 8 and the screw surface 9 and the rotational torque required to rotate the bolt 1 in a state where a lateral load parallel to the bolt seat surface 8 is applied to the
この検証においては、ボルト頭部2にボルト座面8に平行な横荷重を付与した場合および付与しない場合に相当する解析モデルであって、ボルト座面8およびネジ面9の摩擦係数については、その値が0.005〜0.02といった極めて小さな値ではなく、ボルト座面8およびネジ面9が本来有する現実的な摩擦係数、例えば0.1程度の摩擦係数を維持するような拘束条件を付した解析モデルを形成し検証を行った。
In this verification, an analysis model corresponding to the case where a lateral load parallel to the bolt seat surface 8 is applied to the
その結果、ボルトで締結された被締結体にせん断型荷重を付与した場合と同様に、ボルト頭部2に横荷重が付与されたことによりボルト座面8およびネジ座面9の面圧に偏りがもたされている状態では、ボルト座面8およびネジ面9の摩擦係数が本来の摩擦係数として維持されているにもかかわらず、すなわちボルト座面8およびネジ面9の摩擦係数が、0.005〜0.02といった極めて小さな値とされなくとも、ボルトの回転中心線をボルト軸線11から高圧面部側方向へ移動させることにより、ボルト頭部2に横荷重が付与されていない場合と比較して、ボルト1を回転させるのに必要なトルクが低下することが判明した。
As a result, in the same manner as when a shear-type load is applied to the body to be fastened with bolts, a lateral load is applied to the
従って、本基本概念をボルト締め付け方法に適用することが可能であり、ボルト座面8に平行な横荷重をボルト頭部2に付与し、ボルト1の締め込みの際にもたらされるボルト座面8およびネジ面9の面圧を偏らせた状態で、ボルト1を締め込むことで、ボルト座面8とネジ面9の面圧の偏りで、実際のボルトの回転中心線をボルト軸線11から高面圧側方向へ移動させることができ、これにより、ボルト頭部2に横荷重を付与しない場合と比較し、より小さな締め付け回転トルクでボルトを締め込むことが可能であることが、検証されたと考える。
Therefore, it is possible to apply this basic concept to the bolt tightening method, and apply a lateral load parallel to the bolt seat surface 8 to the
以上のように、本発明のボルト締付け装置によるボルトの締め付け方法によれば、摩擦係数そのものを変更するのではなく、締め付け方法を変えて、具体的には、ボルト座面8およびネジ面9の面圧に偏りをもたせた状態でボルトを締め込むことにより、ネジ面9の摩擦係数を小さくしたのと同じ効果を奏する、すなわち、ボルト1を締め込む際のボルト軸力の高軸力化を実現する効果を奏する。 As described above, according to the bolt tightening method by the bolt tightening device of the present invention, the friction coefficient itself is not changed, but the tightening method is changed, specifically, the bolt seat surface 8 and the screw surface 9 are changed. By tightening the bolt in a state where the surface pressure is biased, the same effect as that obtained by reducing the friction coefficient of the screw surface 9 is obtained. That is, the bolt axial force when the bolt 1 is tightened is increased. There is an effect to be realized.
また、ボルト1の締め付けが完了し、ボルト頭部2に付与されていた締め付け回転トルクが解放された後は、ネジ面9そのものの摩擦係数に応じてもたらされる摩擦力により雄ネジ部と雌ネジ部との係合を維持することができる。
In addition, after the tightening of the bolt 1 is completed and the tightening rotational torque applied to the
これにより、ボルト軸力の高軸力化を図るべく摩擦係数のみ減少させる場合に問題となるネジの自立による高軸力化の制限を受けることはなく、摩擦係数安定剤を併用した場合、より高いボルト軸力をもたらすことが可能となる。 As a result, there is no restriction on increasing the axial force due to the self-supporting of the screw, which is a problem when only the friction coefficient is reduced in order to increase the axial force of the bolt axial force. It is possible to provide a high bolt axial force.
より高いボルト軸力は、各被締結部品間の摩擦係合面10に強固な摩擦接合をもたらし、該強固な摩擦接合により、せん断外力が作用した際における各被締結部品間のすべりを、より万全の防止することができ、よって、各被締結部品間のすべりを回避しネジの回転緩みを、より万全に防止することが可能となる。
The higher bolt axial force brings about a strong friction bonding on the
尚、本発明のボルト締付け装置によるボルト締め付け方法においては、ボルトの締め付けが完了した際に、ボルト頭部2とボルト座面8との間には、極めて僅かではあるが隙間が残存する可能性がある。しかしながら、このボルト締め付け完了時に残存する隙間は、ボルト頭部2に付与されていた回転トルクを解放する際に、あるいは、せん断外力が被締結部品に作用した際に、その際にボルト自体がバランスを取るように移動し実質的になくなることが想定され、例えばメガネのヒンジ部等のような頻繁にボルトに回転トルクが作用するような締結部への適応を除いては、ボルト軸力に対する当該隙間の影響は無視できるものと考える。
In the bolt tightening method using the bolt tightening device of the present invention, there is a possibility that a very small gap may remain between the
また、本発明のボルト締付け装置によるボルト締め付け方法においては、ボルト締め付けの際、雄ネジ部は、対応する雌ネジ部に対して傾斜して挿入されることになるが、その傾斜の度合いによってはネジ噛みが問題と可能性がある。その場合には、ボルト締め付け後のネジの自立が問題とならない範囲でネジ面に摩擦係数安定剤を適用することにより、ネジ噛みを緩和することが可能となる。 Further, in the bolt tightening method by the bolt tightening device of the present invention, when the bolt is tightened, the male screw portion is inserted with an inclination with respect to the corresponding female screw portion, depending on the degree of the inclination. Screw biting can be a problem. In that case, it is possible to reduce screw engagement by applying a friction coefficient stabilizer to the screw surface within a range where self-supporting of the screw after bolt tightening does not become a problem.
次に、本発明のボルトの締め付け装置の一実施形態を以下に説明する。
図3は、本発明のボルト締め付け装置の一実施形態の構成を説明する図である。
図中において、21はボルト締め付け装置、22は締め付け回転トルク付与軸部、23は横荷重付与手段、24は回転軸部、25は偏心移動機構部、26は偏心リング、27はハウジングをそれぞれ示す。また、図中において、28,29,30及び31のそれぞれは、第1かさ歯車、第2かさ歯車、第3かさ歯車及び第4かさ歯車を示し、32、33、34、35及び36のそれぞれは、第1軸受、第2軸受、第3軸受、第4軸受及び第5軸受を示す。
Next, an embodiment of the bolt fastening device of the present invention will be described below.
FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of an embodiment of the bolt fastening device of the present invention.
In the figure, 21 is a bolt tightening device, 22 is a tightening rotational torque applying shaft portion, 23 is a lateral load applying means, 24 is a rotating shaft portion, 25 is an eccentric moving mechanism portion, 26 is an eccentric ring, and 27 is a housing. . In the figure,
図3に示される実施形態においては、六角頭付きボルトに適用されうる本発明のボルト締め付け装置が示されている。しかしながらこれに限定されることはなく、本発明のボルト締め付け装置21は、ボルト頭部と係合する後述する回転軸部24のボルト係合部40の形状を変更することにより、種々のタイプのボルトに適用させることが可能である。
In the embodiment shown in FIG. 3, a bolt fastening device of the present invention that can be applied to a hexagon head bolt is shown. However, the present invention is not limited to this, and the
締め付け回転トルク付与軸部22は、回転動力源45に接続されてボルトの雄ネジ部を回転させる回転トルクを付与する役割を果すものである。横荷重付与手段23は、締め付け回転トルク付与軸部22により付与された回転トルクをボルト頭部に伝達すると共に、ボルト頭部に伝達された回転トルクによりボルトの雄ネジ部が回転される際に、もたらされるネジ面およびボルト座面の面圧を意図的に偏らせるべく、ボルト座面に平行な横荷重をボルト頭部に付与する役割を果すものである。
The tightening rotational torque applying shaft portion 22 is connected to the
横荷重付与手段23は、ボルトを締め付ける際に締め付け回転トルク付与軸部22により回転トルクが付与されボルト締め付け方向に回転し、該回転トルクをボルト頭部に伝達しボルトの雄ネジ部をボルト締め付け方向に回転させる回転軸部24を有する。さらに、横荷重付与手段23は、外周面43と内周面44とを有し、外周面43の中心軸線と内周面44の中心軸線とが異なる偏心リング26であって、回転軸部24の周囲に内周面44が配設され回転軸部24が締め付け回転トルク付与軸部22により回転される際に回転軸部24の回転方向とは逆の方向に外周面43の中心軸線まわりに回転する偏心リング26を有し、回転軸部24が締め付け回転トルク付与軸部22により回転される際に、偏心リング26により回転軸部24を介してボルト座面に平行な横荷重をボルト頭部に付与して、回転軸部24の回転方向とは逆の方向への外周面43の中心軸線まわりのボルト頭部およびボルト軸部の移動をもたらす偏心移動機構部25を有する。
When the bolt is tightened, the lateral
図3に示された本発明のボルト締め付け装置21の実施形態においては、締め付け回転トルク付与軸部22の上端には例えばナットランナーなどの回転動力源45が装着され、また、締め付け回転トルク付与軸部22の上端部近傍は偏心移動機構部25の構成品となる第1軸受32を介してケーシング46により支持される。そして、締め付け回転トルク付与軸部22の下端部には第1係合部となる突起部41が備えられ、また、回転軸部24の上端部には突起部41と係合する第2係合部となる穴部42が備えられる。突起部41と穴部42とは、締め付け回転トルク付与軸部22により付与された回転トルクを回転軸部24がボルト頭部に伝達するように係合され、且つ、締め付け回転トルク付与軸部22に対する回転軸部24のボルト座面に平行な所定量の相対移動を許可する遊び(隙間)を有して係合される。尚、締め付け回転トルク付与軸部22と回転軸部24との係合形態は、これに限られることはなく、例えば、締め付け回転トルク付与軸部22の下端部に穴部が備えられ、回転軸部24の上端部に穴部と係合する突起部が備えられるような構成とされてもよい。
In the embodiment of the
また、図3に示された本発明のボルト締め付け装置21の実施形態においては、横荷重付与手段23の偏心移動機構部25は、偏心リング26とともに、回転軸部24が締め付け回転トルク付与軸部22により回転される際に回転軸部24の回転方向とは逆の方向への外周面43の中心軸線回りの回転を偏心リング26にもたらす構成品として第1かさ歯車28、第2かさ歯車29、第3かさ歯車30及び第4かさ歯車31とハウジング27とを有する。さらに、偏心移動機構部25は、これらのかさ歯車の回転を可能とする構成品として第1軸受32、第2軸受33、第3軸受34及び第4軸受35と、第1シャフト37及び第2シャフト38とを有して構成される。
Further, in the embodiment of the
第1かさ歯車28は、締め付け回転トルク付与軸部22の回転にあわせて一緒に締め付け回転トルク付与軸部22の回転方向に回転されうるように、例えば圧入等により締め付け回転トルク付与軸部22に対して固定される。第1かさ歯車28と第2かさ歯車29とは互いに歯合され、第2かさ歯車29は第1シャフト37とともに第2軸受33を介してケーシング46に対して回転されうるように配設される。また、第1かさ歯車28と第3かさ歯車30とは互いに歯合され、第3かさ歯車30は第2シャフト38とともに第3軸受34を介してケーシング46に対して回転されうるように配設される。
The
第4かさ歯車31は、第2かさ歯車29及び第3かさ歯車30のそれぞれと歯合され、第2かさ歯車29及び第3かさ歯車30からの回転力が伝達され、第1かさ歯車28の回転方向とは逆の方向への回転がもたらされるように配設される。そして、ハウジング27が、第4かさ歯車31の回転にあわせて一緒に第4かさ歯車31の回転方向に回転されうるように、例えば圧入等により第4かさ歯車31に対して固定される。
The
ハウジング27の下端部には、偏心リング26がハウジング27の回転にあわせて一緒にハウジング27の回転方向に回転されうるように、例えば圧入などにより偏心リング26が装着される。そして、偏心リング26の内周面44は、第5軸受36を介して回転軸部24の周囲に配設される。本実施形態においては、回転軸部24及び偏心リング26のそれぞれの異なる回転方向への円滑な回転が阻害されないように偏心リング26の内周面44は第5軸受36を介して回転軸部24の周囲に配設されるが、例えば第5軸受36を使用することなく潤滑剤などを適用することにより回転軸部24及び偏心リング26のそれぞれを異なる回転方向に円滑に回転させることが可能なような場合には、第5軸受36は構成から排除されてもよい。
The
図4は、偏心リングの一実施形態を示す図である。図3に示す実施形態においては、一部品で形成される偏心リング26が示されている。しかしながら偏心リングの形態はこれに限定されることはなく、例えば図4に示されるごとく、偏心リング50の外周面53の中心軸線と内周面54の中心軸線との離間距離を調整しうるように、外周面53を形成する外側偏心リング51と内周面54を形成する内側偏心リング52とを有し、回転軸部24が締め付け回転トルク付与軸部22により回転される際に外側偏心リング51と内側偏心リング52とが互いに対して相対的に滑らないように係合されるように偏心リングが構成されてもよい。
FIG. 4 is a view showing an embodiment of the eccentric ring. In the embodiment shown in FIG. 3, an
以下に、図3に示される実施形態のボルト締め付け装置の動作について説明する。
まず、ボルトを締め付ける作業を開始するに当たってのセッティング作業として、偏心リング26がボルト座面に対して平行となるようにケーシング46が配設され、回転軸部24のボルト係合部40とボルト頭部とが係合される。このようなセッティングが終了されると次に、締め付け回転トルク付与軸部22がボルト締め付け方向に回転され、該回転に合わせて一緒に回転軸部24がボルト締め付け方向に回転してボルト頭部に回転トルクが伝達され雄ネジ部がボルト締め付け方向に回転される。
Below, operation | movement of the bolt fastening apparatus of embodiment shown by FIG. 3 is demonstrated.
First, as a setting operation for starting the operation of tightening the bolt, the
その一方で、ボルトを締め付けるべく締め付け回転トルク付与軸部22がボルト締め付け方向に回転されると、該回転に合わせて一緒に第1かさ歯車28がボルト締め付け方向に回転される。この第1かさ歯車28の回転は、第2かさ歯車29及び第3かさ歯車30を介して第4かさ歯車31に伝達され、第2かさ歯車29及び第3かさ歯車30の作用により第4かさ歯車31は第1かさ歯車28の回転方向とは逆の方向に回転、すなわち、ボルト締め付け方向とは逆の方向に回転される。そして、この第4かさ歯車31の回転に合わせて一緒にハウジング27が回転され、さらにハウジング27の回転に合わせて一緒に偏心リング26が回転されることになり、すなわち、第4かさ歯車31の回転に合わせて偏心リング26がボルト締め付け方向とは逆の方向に回転される。尚、偏心リングの回転は、ハウジング27と偏心リング26の外周面43とが固定されていることによりもたらされるものであるので、偏心リング26は、該偏心リング26の外側面43の中心軸線まわりにボルト締め付け方向とは逆の方向に回転されることになる。
On the other hand, when the tightening rotation torque applying shaft portion 22 is rotated in the bolt tightening direction to tighten the bolt, the
偏心リング26の外周面43の中心軸線と内周面44の中心軸線とは異なるため、偏心リング26が外側面43の中心軸線まわりに回転されると、内周面44には、自身の中心軸線まわりの回転がもたらされるのではなく、外側面43の中心軸線まわりの移動、いわゆる偏心移動がもたらされることになる。この偏心リング26の内周面44の偏心移動は、偏心リング26の内周面44の内側に第5軸受36を介して配設される回転軸部24に対して同様の偏心移動をもたらすことができる。そして、偏心リング26は最初のセッティングにおいてボルト座面と平行に配設され、回転軸部24とボルト頭部とが係合されており、また、回転軸部24は、締め付け回転トルク付与軸部22に対してボルト座面に平行な所定量の相対移動を許可する遊び(隙間)を有して係合されているため、回転軸部24の偏心移動によりケーシング46はボルト座面に対して相対的に移動することはなく、回転軸部24の偏心移動により、ボルト座面に平行な横荷重をボルト頭部に付与することができ、ボルトを用いて被締結体を締結する際に、ネジ面およびボルト座面の面圧を偏らせた状態で、ボルトの雄ネジ部を回転させる回転トルクをボルト頭部に付与して、ボルトを締め込むことが可能となる。尚、例えばボルト締め付け装置自体の重量などに依存して必要に応じて、ボルト座面に対するケーシング46の相対的な動きを阻止する反力受け部が設けられてもよい。
Since the central axis of the outer
また、偏心リング26の外側面43の中心軸線まわりの内周面44の移動は、締め付け回転トルク付与軸部22が回転されている間すなわちボルトの締め付けが行われている間にわたり継続されうるため、ボルトを締め込む際に、ネジ面およびボルト座面の面圧を意図的に偏らせた状態で、且つ、ボルト頭部がボルト座面に対して平行に摺動している状態でボルトを締め込むことを可能とする。物体平面が並進力で直進滑りしている際においては、回転力を追加したときの該物体の回転方向の見掛けの摩擦係数は非常に小さくなることが知られている。すなわち、物体が直進滑りしている際においては、物体が静止している際に該物体を回転させる場合と比較して、より小さな回転トルクで該物体を回転させることができる。よって、ボルト頭部がボルト座面に対して平行に摺動している状態でボルトを締め込むことを可能とする本ボルト締め付け装置によれば、ボルトを締め込む際に必要となる締め付け回転トルクを、ボルト頭部がボルト座面に対して平行に摺動していない状態でボルトを締め込む場合と比較して、より低減することができ、ボルトを締め込む際にもたらされるボルト軸力の高軸力化を図ることが可能となる。
Further, the movement of the inner
さらに、偏心リング26は回転軸部24の回転方向とは逆の方向に回転されるので、回転軸部24がボルト締め付け方向に回転されボルトが締め付けられる際には、偏心リング26はボルト締め付け方向とは逆の方向に回転され、ボルト締め付け方向とは逆の方向への偏心リング26の外周面43の中心軸線まわりのボルト頭部およびボルト軸部の移動がもたらされうる。よって、ボルトを締め付ける際に、ボルト頭部およびボルト軸部をボルト締め付け方向とは逆の方向に偏心リング26の外周面43の中心軸線まわりに移動させつつ、回転軸部24を自身の回転中心軸線まわりにボルト締め付け方向に回転させてボルトを締め付けることができる。
Further, since the
偏心リング26による回転軸部24を介したボルト座面に平行な横荷重のボルト頭部への付与はネジ面の一部に高圧面部をもたらし、また、ボルト締め付け方向とは逆の方向への偏心リング26の外周面43の中心軸線まわりのボルト軸部の移動は、ボルト締め付け方向とは逆の方向の該高圧面部の回転移動をもたらす。このようなネジ面に発生する高圧面部の移動は、外輪中に内輪を配置して外輪に対して内輪が滑らないように接触させながら、内輪をボルト締め付け方向とは逆の方向に外輪の中心軸線まわりに移動させる場合にもたらされる高圧面部の移動と同様であり、このような場合、内輪には自身の回転軸線まわりのボルト締め付け方向への回転力が付与される。すなわち、ボルト締め付け方向とは逆の方向への偏心リング26の外周面43の中心軸線まわりのボルト軸部の移動をもたらすことにより、ボルト軸部に対して自身の回転軸線まわりのボルト締め付け方向への回転力を付与することができ、ボルトを締め込む際に必要となる締め付け回転トルクを、さらに低減することができ、より効果的にボルトを締め込む際にもたらされるボルト軸力の高軸力化を図ることが可能となる。
Application of a lateral load parallel to the bolt seat surface to the bolt head via the
1 ボルト
2 ボルト頭部
8 ボルト座面
21 ボルト締め付け装置
22 締め付け回転トルク付与軸部
23 横荷重付与手段
24 回転軸部
25 偏心移動機構部
26 偏心リング
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
回転動力源に接続され前記雄ネジ部を回転させる回転トルクを付与する締め付け回転トルク付与軸部と、
前記締め付け回転トルク付与軸部により付与された回転トルクを前記ボルト頭部に伝達するとともに、前記ボルト頭部に伝達された回転トルクにより前記雄ネジ部が回転される際に、ネジ面およびボルト座面にもたらされる面圧を意図的に偏らせるべく、前記ボルト座面に平行な横荷重を前記ボルト頭部に付与する横荷重付与手段とを具備し、
前記横荷重付与手段は、
前記ボルトを締め付ける際に前記締め付け回転トルク付与軸部により回転トルクが付与されボルト締め付け方向に回転し、該回転トルクを前記ボルト頭部に伝達し前記雄ネジ部をボルト締め付け方向に回転させる回転軸部と、
外周面と内周面とを有し前記外周面の中心軸線と前記内周面の中心軸線とが異なる偏心リングであって、前記回転軸部の周囲に前記内周面が配設され前記回転軸部が前記締め付け回転トルク付与軸部により回転される際に前記回転軸部の回転方向とは逆の方向に前記外周面の中心軸線回りに回転する偏心リングを有し、前記回転軸部が前記締め付け回転トルク付与軸部により回転される際に、前記偏心リングにより前記回転軸部を介して前記ボルト座面に平行な横荷重を前記ボルト頭部に付与して、前記回転軸部の回転方向とは逆の方向への前記外周面の中心軸線まわりの前記ボルト頭部および前記ボルト軸部の移動をもたらす偏心移動機構部とを有し、
前記締め付け回転トルク付与軸部は第1係合部を有し、前記回転軸部は前記第1係合部と係合する第2係合部を有し、前記第1係合部と前記第2係合部とは、前記締め付け回転トルク付与軸部により付与された回転トルクを前記回転軸部が前記ボルト頭部に伝達するように係合され、且つ、前記締め付け回転トルク付与軸部に対する前記回転軸部の前記ボルト座面に平行な所定量の相対移動を許可する遊びを有して係合される、
ことを特徴とするボルト締め付け装置。 In the bolt tightening device used when fastening the body to be fastened, using a bolt having a bolt head and a bolt shaft portion having a male screw portion,
A tightening rotational torque applying shaft portion that is connected to a rotational power source and applies a rotational torque that rotates the male screw portion;
When the rotational torque applied by the tightening rotational torque applying shaft portion is transmitted to the bolt head, and the male screw portion is rotated by the rotational torque transmitted to the bolt head, the screw surface and the bolt seat A lateral load applying means for applying a lateral load parallel to the bolt seat surface to the bolt head in order to intentionally bias the surface pressure provided to the surface;
The lateral load applying means is
When the bolt is tightened, a rotation torque is applied by the tightening rotation torque applying shaft portion and rotates in the bolt tightening direction, and the rotation torque is transmitted to the bolt head to rotate the male screw portion in the bolt tightening direction. And
An eccentric ring having an outer peripheral surface and an inner peripheral surface, the central axis of the outer peripheral surface being different from the central axis of the inner peripheral surface, wherein the inner peripheral surface is disposed around the rotating shaft portion and the rotation An eccentric ring that rotates about a central axis of the outer peripheral surface in a direction opposite to a rotation direction of the rotation shaft portion when the shaft portion is rotated by the tightening rotation torque applying shaft portion, and the rotation shaft portion is When rotating by the tightening rotational torque application shaft portion, the eccentric ring applies a lateral load parallel to the bolt seat surface to the bolt head via the rotation shaft portion, and the rotation shaft portion rotates. An eccentric moving mechanism that provides movement of the bolt head and the bolt shaft around the central axis of the outer peripheral surface in a direction opposite to the direction;
The tightening rotation torque applying shaft portion has a first engagement portion, the rotation shaft portion has a second engagement portion that engages with the first engagement portion, and the first engagement portion and the first engagement portion. The two engaging portions are engaged so that the rotating shaft portion transmits the rotating torque applied by the tightening rotating torque applying shaft portion to the bolt head, and the tightening rotating torque applying shaft portion is Engaged with a play that allows a predetermined amount of relative movement parallel to the bolt seat surface of the rotating shaft,
Bolt tightening device characterized by that.
前記回転軸部が前記締め付け回転トルク付与軸部により回転される際に、前記外側偏心リングと前記内側偏心リングとは互いに対して相対的に滑らないように係合される、ことを特徴とする請求項3に記載のボルト締め付け装置。 The eccentric ring forms the inner peripheral surface with the outer eccentric ring that forms the outer peripheral surface so that the distance between the central axis of the outer peripheral surface of the eccentric ring and the central axis of the inner peripheral surface can be adjusted. And an inner eccentric ring
The outer eccentric ring and the inner eccentric ring are engaged with each other so as not to slide relative to each other when the rotating shaft portion is rotated by the tightening rotational torque applying shaft portion. The bolt fastening device according to claim 3.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2009109887A JP2010253659A (en) | 2009-04-28 | 2009-04-28 | Bolt tightening device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2009109887A JP2010253659A (en) | 2009-04-28 | 2009-04-28 | Bolt tightening device |
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JP2010253659A true JP2010253659A (en) | 2010-11-11 |
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ID=43315172
Family Applications (1)
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JP2009109887A Withdrawn JP2010253659A (en) | 2009-04-28 | 2009-04-28 | Bolt tightening device |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2010253659A (en) |
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2009
- 2009-04-28 JP JP2009109887A patent/JP2010253659A/en not_active Withdrawn
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Legal Events
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