JP2010501858A - 荷重表示方法、及び装置 - Google Patents

Abstract

締結している間及び締結具（２）の耐用年数の間中、締め付け荷重状態を継続的に測定するための方法、及び装置。１対のレバー（８）、（１６）は締結具（２）内に構成及び配置され、荷重が締結具（２）に掛けられたとき、締結具（２）延伸の増幅した表示を提供する。

Description

本発明は、概して荷重を表示する締結具に関し、詳細には、締結具における引張り歪を視覚的に表示する装置、及び方法に関する。

締結具は、例えばモータ、鉄道線路、フランジ組立品、石油化学輸送管路、基盤、圧延機、ドラッグライン、電力タービン、及びクレーンとトラクターとに関する埋め込みボルトなど、多種多様な用途に使用される。多くの用途において、一度稼動されたシステムで、正確な締結緊密度（張力）を得て、この緊密度を維持することには、問題がある。設置、及び稼働中の締結具に関する荷重を観察することも、同等に問題がある。上記のような締結具の使用で知られるように、例えばボルト頭、又は同等なものなどの、締結具のある部分に負荷が掛けられるとき、締結具は延伸する。締結具が締結されるとき、この負荷は、最大破断点、すなわち締結具が降伏し、破断する、又はその一体性が損なわれる点まで増加する。

稼働中、例えば応力緩和（ねじ山埋め込み）、振動緩和、結合部又はフランジでの圧縮変形、温度の拡大又は縮小などを含む、稼働中の様々な現象が起こるので、締結具は通常、張力損失を受ける。これらの現象の結果生じる張力損失は、組立品におけるズレ、又は早期磨耗、漏れ（締結具が密閉用途で使用される場合）、又は組立品のその他部材における異常な高荷重による破壊的な結合部不良を引き起こす。特定の用途において、当初及び時間経過した場合の締結具の荷重（緊密度）を知ることは、例えばズレ、磨耗、漏れ、及び／または起こり得る不良など、緩和された締結具における潜在的な危険性を有する結果を避けるために望まれている。他の用途において、例えば、密閉された組立品におけるフランジ周辺のボルト群と共に稼動するとき、そのボルト群を均一に締結することが大切である。ボルト、又は埋め込みボルト群を適切な荷重で均一に締結し、この荷重を使用期間に亘って維持することにより、潜在的な不良はおそらく減少する。

それゆえ、締結具を締結している間の荷重を正確に観察し、続いて現在の締め付け荷重状態を測定する装置、及び方法が必要とされている。現在の締結具は、締結具における張力状態を確実に示さないので、使用者は、各ボルトの緊密度を調べ、又は増し締めが必要かどうかに関係なく、全ての締結具を単純に増し締めするという、面倒な方法をしばしば採らなければならない。しかしながら、締結具の増し締め（締結）は、締結具システムにおける磨耗、及び歪を含み、それは腐食、摩擦、ナット状態での変形、トルク値、及び同等なものによって生じる。

様々な機械装置が提案されており、それらは、締結具に存在する応力を視覚的に表示する装置を提供するためのものである。Ｃｏｒｙ Ｓ． Ｗａｘｍａｎが１９９７年９月１６日に公表し、ここで参照することによって合併された特許文献１で、荷重表示締結具として既知とされる物は、基準ポストと接触する回動レバーの作動端部を有する、締結具頭部の内腔内に位置付けられる単一回動レバー、又は内腔端部に設置、若しくは形成される取り付け部、及び締結具頭部で可視的に存在する回動レバーの表示器端部を含む。レバーの回動は、締結具に荷重が掛かる間、レバーの動きを十分に増幅するように配置され、その荷重は可視的に測定されても良い。例えば、３０倍の増幅を得るためには、回動点から表示器端部までのレバー長さは、回動点から作動端部までのレバー長さより、３０倍長くなくてはならない。同様に、表示器端部の動作範囲は、レバーの作動端部よりも、比例して大きな締結具内腔を要求する。したがって、回動レバーの長さ、及び可視的荷重表示器に要求される、回動レバーの表示器端部動作範囲は、内腔に要求される最小の深さ、直径、及び荷重表示器が使用されて良い締結具寸法を予め確定する。

例えば、特許文献１は段になった内腔を開示し、該内腔は、増幅されたレバーの表示器端部動作範囲、及び取り付け部とレバー下端部とを受ける締結具の軸におけるより小さな内腔を可能にする、締結具頭部における第一の広範な内腔を含む。様々な用途において、締結具頭部は、内腔により脆弱になった締結具の任意の場所を適切に強化するために、拡張、又は延伸されることが必要とされて良い。例えば、締結具頭部の直径は、表示器全体の動きを可能にするように拡張されても良く、一方で頭部の厚みも又、締結具頭部及び軸部の強度を妥協することなしに、好適な内腔深さを提供するように増加されても良い。したがって、そのような可視的な荷重表示器は、通常、より大きな締結具、又は拡張された頭部を有する締結具においてのみ可能である。したがって、より小さく、より従来型な締結具構成と共に使用されても良い、可視的な荷重表示器が必要である。

存在する締め付け荷重状態を測定するために締結された締結具の延伸を解析、及び／又は活用する、様々なその他荷重表示締結具が既知とされており、そのような締結具は、それらが使用される構造、方法、及び装置の点で大きく異なる。例えば、締結具に存在する歪（延伸）の解析は、機械的、電気的、光学機械的、超音波的、及び同等な方法を介して行われても良い。例えば、Ｗａｌｌａｎｃｅが１９８７年６月３０日に公表した特許文献２、Ｓｃｏｔｔが１９９５年２月１４日に公表した特許文献３、及びＳｔｏｎｅが１９５２年６月１０日に公表した特許文献３を参照すると、開示される各締結具は様々な電子的測定装置を有しており、Ｋｉｂｂｌｅｗｈｉｔｅが１９９０年２月１３日に公表した特許文献５は超音波式荷重表示部材を開示しており、Ｍｉｌｅｃｋｉが１９８９年４月２５日に公表した特許文献６は荷重を検出する振動変換器を開示している。

通常これらの方法は、特別な道具、又は特別な訓練を要求する。例えば、締め付け荷重を確定するための電子的、又は超音波的な方法は、熟練した技師、高価な設備、清浄表面、及びボルト、又は埋め込みボルトに対する事前設置試験値の記録を要求する。熟練した技師は、締め付け荷重を得るのに膨大な計算を実施しなくてはならず、そのうえ締結具頭部における変形を補償している。さらに、複雑な電子技術を要求する装置は、経費、維持費、及びシステムの信頼性欠如を追加する傾向がある。加えて、そのようなシステムは、衝撃及びその他厳しい条件によって、不利な影響を与えられても良い。

従来型装置の幾つかは、基準面、又は基準点を有し、相対的な変位はそれらから測定、及び分析されなければならない。例えば、Ｓｃｈｏｅｐｓが１９８４年１月３１日に公表した特許文献７、及びＲｅｙｎｏｌｄｓが１９７１年２月９日に公表した特許文献８を参照する。これらのシステムは、通常、複雑で精巧な測定技術を使用するのに、熟練した技師を要求する。さらに、基準面は通常、外部環境に曝されており、しばしば、システムに影響を与える外力をもたらす。

他の従来型装置の幾つかは、色表示器を有し、それは、表示器の色変化によって締結具内における荷重変化を示す。例えば、Ｐｏｐｅｎｏｅが１９７６年１０月２６日に公表した特許文献９、Ｌｉｂｅｒが１９７４年７月１６日に公表した特許文献１０、及びＪｏｈｎｓｏｎが１９７６年６月２２日に公表した特許文献１１を参照する。これらの表示器は、色記号表示に対する解釈を要求し、通常、荷重が存在するときのみ示す。中間的な荷重レベルの確定、又は締結具の不完全な解放は可能ではない。さらに、殆どの締結具は外部環境で稼動するので、日光における変化が、表示器の特定色を測定するための検査機器能力を制限しても良い。

Ｃｅｎｅｙが１９９５年５月３１日に公表した特許文献１２は、Ｕ字形状荷重検出ユニットを有する、荷重表示締結具を開示している。荷重検出ユニットの第一端部は締結具に固定されており、一方で構成部材の先端は締結具内の取付け部に接触して位置している。荷重検出ユニットの第二端部は、目盛り上の荷重を記録によって表示器として振舞う。この装置は特定の用途において幾つかの有用性を有するが、時間の経過に伴い装置は不正確となる場合があり、測定は失敗する。測定の失敗は、Ｕ字形状検出部品の設計に固有であると理解されており、なぜなら、その部品が連続的に歪を受けるとき、その測定特性が固有に影響を受けるからである。したがって、何度も繰り返した後、Ｕ字形状部品は交換される必要があって良い。さらに、温度が、このＵ字形状部品の曲げ特性に影響を与えても良い。また、ボルト及びＵ字形状部品間における直線状延伸係数に合致するように試みるとき、限定された多数の材料のみがこの設計を使用されるべき十分な弾性体である、という事実によって制限される。高精度なＵ字形状部品の変形はまた、比較的小さな衝撃と共にも生じる。Ｕ字の底面は、取付け部と安定して接触しており、幾らかの衝撃はＵ字の底面へ移動され、測定の失敗を引き起こすようにＵ字形状部品を変形させる傾向にある。

さらにその他の従来型設計は、外付けの表示器である。例えば、Ｃｅｎｅｙの特許である、特許文献１３は、締結具の締結度を表示する、外付け機構を開示している。このシステムは締結具の内腔にピンを有し、それは締結具端部外に延在しており、ボルトの延伸に関し、ピンは、ボルトの軸に対して垂直に位置付けられたレバーに圧力を掛ける。圧縮バネによって上部で動かされるレバーは、覆いにおける窓を介して可視的である。このシステムの設計、レバーの複雑な構成、及び表示器窓の配置によって、表示器の部品はボルトの外側に配置されなくてはならないが、幾つかの用途においては、空間が制限されるので不可能である。そのような構成が使用可能である場合、その器具の構成部品は、外力及び損傷を受けやすくあっても良い。損傷に関して、ユニットが測定されているかいないかを確認する、不便な方法が存在する。

したがって荷重表示器の必要性は存在し、それは、従来型装置及び方法の欠点を克服することに加えて、より小さく、より従来型な締結具構成と共に使用されても良く、その欠点とは、時間の消費、多数の熟練技師の必要性、締結具外側への延伸、環境条件の問題、低信頼性の問題、又は高温での非稼動及び高価な測定装置の必要性である。したがって、張力測定装置、又は張力表示装置の必要性が存在し、それらは簡易、小型、製造が容易、及び低廉である。さらに、剛性、耐久性、及び実質的な内システムの必要性も存在し、それは、測定の正確性、及び容易性の向上を可能にする。

米国特許第５６６８３２３号明細書 米国特許第４６７６１０９号明細書 米国特許第５３８８４６３号明細書 米国特許第２６０００２９号明細書 米国特許第４８９９５９１号明細書 米国特許第４８２３６０６号明細書 米国特許第４４２８２４０号明細書 米国特許第３５６１２６０号明細書 米国特許第３９８７６６８号明細書 米国特許第３８２３６３９号明細書 米国特許第３９６４２９９号明細書 英国特許第２−２６５−９５４−Ｂ号明細書 英国特許第２−１７９−４５９−Ａ号明細書

本発明が従来技術の不利点に注力する方法は、以下でより詳細に開示されており、通常、第一及び第二レバーは、締結具内に構成及び配置されており、締結具がもたらす延伸の増幅によって、締結具についての荷重表示をするために共働する。この二重式レバー設計は、締結具基準穴の直径及び深さが十分に減少したとしても、表示器動きの好適な可視範囲を提供する。

本発明は、締結している間及び締結具の耐用年数の間中、可視的締め付け荷重状態を継続的に測定する、革新的な方法及び装置を提供する。本発明の１つの特徴に従って、第一レバーはカートリッジの下内部回動点と連結され、第二レバーはカートリッジの上内部回動点と連結される。第一レバーの下端部は、締結具内の取付け部上に位置しており、一方で第二レバーの上端部は表示器としての役割を果たす。締結具が締結されるとき、取り付け部のレバー端部から離れる方向の動きによって、締結具が延伸される。取付け部が動くとき、第二レバーの表示器端部が、締め付け力を表示する目盛りに対して動くことによって、第一レバーが回転する。もし締結具が張力を失えば、取付け部はレバーを、それらの初期位置方向へ戻す。

本発明のさらなる特徴に従って、２本のレバーを有するカートリッジは、締結具内に組み込まれ及び測定されても良く、締結具は、カートリッジ周辺を囲むような複式締結具、或いはカートリッジ周辺に形成されるねじ山を使用する。あるいは、カートリッジは、締結具内腔内に圧入されても良い。様々な実施形態は、カートリッジ及び締結具間に密閉部材を含んでも良く、それらは水、化学物質、泥、及びその他環境条件から、荷重表示器を保護する。波型座金は、カートリッジを衝撃から隔離するように、カートリッジ及び締結具間に配置されても良い。正確な測定を定期的に確認するために、装置は部分的に非係合であっても良く、表示器の正確な動きを確認するためにゆっくりと稼動位置に戻されて良い。

第二レバーに対する増幅された応答の一部を変えるための２本のレバー使用は、締結具内腔内の第一レバー動作範囲を減らし、締結具内腔は、第一レバーに要求される一定の間隔を減らす。任意多数のレバーは、所定の用途で所望の増幅を得るように使用されても良い。これは、締結具内腔における広範な部位の深さを十分に減らし、締結具内腔は、増幅された応答に適合することを要求される。本発明によって許容されるさらなる利点は、荷重表示器の感度向上、荷重表示器の全体長さ減少、及び内腔深さ減少を含む。

本発明のより完全な理解は、図面と関連して検討される詳細説明、及び請求項を参照して得られても良く、図面において同等の参照番号は図面全体を通して同様な要素を示す。

本発明の好適な代表的実施形態は、添付図面と併せて以下に説明され、図面において同等の番号は同等の要素を示す。

無荷重状態の、代表的な従来型の締結具を示す。 被荷重状態の、代表的な従来型の締結具を示す。 従来型の単一レバー式荷重表示器組立品を覆う締結具内径の断面概略図を示す。 本発明の実施形態による二重レバー式荷重表示器を覆う被荷重締結具内径の断面概略図を示す。 図３において無荷重締結具内径及び荷重の断面概略図を、組立状態で示す。 目盛り、及び筐体を有する代表的な荷重表示器を平面図で示す。 本発明の実施形態に従う、凹カートリッジ搭載台を備える締結具の断面概略図を示す。 本発明の実施形態に従う、平カートリッジ搭載台を備える締結具の断面概略図を示す。

下記説明は、本発明の代表的な実施形態についてのみなされており、本発明の範囲、適用、又は構成を制限するよう意図されるものではない。より正確には、下記説明は、本発明の様々な実施形態を実施するのに、適切な説明図を提供することを意図されている。明らかなように、様々な変更は、ここに記載される本発明の範囲から逸脱することなく、これらの実施形態に記載される構成要素の機能及び構成においてなされて良い。ここでなされる説明は、異なる形状、部品、及び同等のものを有し、さらに本発明の範囲に含まれる、代替的に構成された装置を採用するように適合されても良い、と理解されるべきである。したがって、ここでなされる詳細な説明は、説明図の目的のみで行われ、制限を与えるものではない。

本発明の様々な特徴に従って、締結具は、組立品又は「カートリッジ」を示している荷重を受ける中心内腔を含む。カートリッジは、第一及び第二の可動式部材又は「レバー」を含み、それらは、目盛り付き荷重表示器として、締結具の微少な延伸に対して増幅された反応を提供する締結具内で相互作用する。本発明に従い、任意多数のレバーは、所望の増幅を得て、又は所定の用途に適合するように使用されても良い。

ここに代表的実施形態としてボルトが説明されている一方で、荷重表示器は、例えば、埋め込みボルト、釘、合釘、ジャッキ、ボルト、螺子切りされた加工素材などの、任意の締結具と共に使用されても良く、及び／又は同等のものが本発明の特徴を組み入れても良い。従って、ここで使用されるような締結具は、任意の固定装置、又は被荷重に対して延伸可能な構造体を意味する。

ここで使用される「レバー」という用語は、任意の剛体部材、又は実質的な剛体部材を示し、それは、レバーのその他部分の動きに応じる基準点、又は「回動点」に、相対的に可動に構成される部分を有する。従って、好適なレバーは、任意の形状、又は寸法であって良く、所望のレバー動作を得る任意の好適な方法で回動点と共に構成され、及び結合されても良い。

同様に、ここで使用される「回動点」という用語は、通常、任意のピン、支点、又は基準点を意味するように使われて良く、それによって、レバーの第一部の動きが、相対するレバーの第二部の動きをもたらす。例えば回動点は、第一レバー部の動きに応じて、第二レバー部の動きにおける固有な増幅率を得るように位置付けられて良い。同様に、関連した相互作用可能な複数のレバーにおける回動点は、合成された増幅率を得るように選択されても良い。

本発明の様々な特徴に従うと、通常、締結具の延伸によって、相互作用可能な複数のレバーは、目盛り上に、被荷重を表示させる。本発明は、締結具に掛けられた正確な初期荷重を定め、続いて締結具の被荷重を観察するのに使用されて良い。そうは言っても、本発明は、締結具を適切な荷重で回転、又は締結するという代表的な実施形態で説明されている。

様々な実施形態に従って、１つ又はそれ以上のレバーは、１つ又はそれ以上のレバーを初期位置に戻すように付勢されても良い。例えば、様々な実施形態において、第二レバーの表示器端部は、目盛りの最大荷重部方向に付勢されており、そのためカートリッジは、内腔内の基準点と接触するまで中心内腔内に挿入され、内腔がレバー及び表示器を目盛りの無荷重部分に動かす。従って、それに続くボルトの延伸は、基準点を第一レバーの回動点から遠退け、その回動点は、第二レバーの表示器端部を目盛りの最大荷重部分に向かって比例して戻す。

図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、従来型の締結具２が、無荷重状態、及び被荷重状態でそれぞれ示されている。当業者によって理解されるように、締結具２に掛けられた荷重Ｆは、締結具の延伸をもたらし、すなわちその延伸は掛けられた荷重Ｆに比例する。締結具２の延伸はフックの法則を順守し、この法則が、その延伸が締結具２に掛けられた荷重に正比例することを決定付けている。例えば図１Ａにおいて、初期長さｌ_０は、ボルト頭に近接するＡ点と、Ａ点から軸に沿って所定の距離で位置付けられるＢ点との間で形成される。図１Ｂを参照すると、荷重Ｆが掛かると締結具２が延伸し、Ａ点及びＢ点間距離（図１Ｂ参照）はｌ_０より長くなり、すなわち図示されるように、Ａ点及びＢ点間距離はｌとなる。当業者が理解するように、ｌ−ｌ_０＝Δｌであり、ΔｌはＦに比例し、Ｆは締結具２に掛けられた荷重である。

十分理解されるように、Δｌは分析される締結具２の固有部分によって変化するだろう。例えば、締結具上部の延伸は、下部、すなわち締結具の螺子切りされた部分におけるそれとは異なる傾向がある。しかしながら、特定の部分において、延伸率はその領域に亘り実質的に一定である。本発明の実施形態として、ここの下記により詳細に記載されるように、例えば図１Ａ及び図１Ｂに示される、締結具の上部領域に亘る延伸率は、締結具に掛けられる荷重を決定するのに利用される。本発明は又、締結中、及び締結具２の耐用年数の間中、締め付け荷重状態を継続的に提供する。

図２を参照すると、代表的な単一レバー式荷重表示器の概略断面図が示されており、この表示器内には、締結具の頭部から下内部点に延在する内腔部４ａ、４ｂ、及び４ｃが含まれ、拡張された締結具の内腔４を有する。内腔部４ａは、締結具の軸、又は降伏部の中に延在し、内腔部４ｂに配置される単一の延伸レバー８の上で動くように構成される、基準取付け部６を受けるように構成される。レバー８は、締結具が延伸している間、取り付け部６の動きに応じて回動点１０の周囲を、内腔４の範囲で移動可能である。破線は、締結具が延伸する前におけるレバー８の静止位置５を示し、対応する実線は、レバー８の延伸位置７を示す。レバー８の第一端部１２が取付け部６と接触しながら動くとき、レバー８の第二端部１４は増幅された反応を作り出し、そのとき第二端部１４は静止位置５と延伸位置７との間を移動している。内腔部４ｃは、第二端部１４の増幅された移動範囲に対応するように構成される。したがって、内腔４内における取付け部６のより小さな、目に見えない程度の動きは、レバー８の第二端部１４における、より大きく、目に見える程度の動きに変換される。

図２に示される単一レバー構成において、内腔部４ｃの深さ及び直径は、第二端部１４の所望の増幅された移動範囲と、レバー８の長さによって決められる。例えば、第二端部１４の移動範囲に関して、目盛り上で全体の半インチ移動するためには、内腔部４ｃの直径は、１／２インチに十分等しくなくてはならない。順に、内腔部４ｃの深さは、レバー８の長さのままで移動するための間隔を十分に備えなくてはならない。単一レバー式表示器は、信頼性及び効率性を高く証明されているが、内腔部４ｃに要求される深さ及び直径のため、より大きな軸、又はより薄い頭部を有する締結具の使用に限定される。したがって、本発明の目的は、より小さな直径軸、及び頭部を有する締結具で荷重表示器１を使用できるように、かなり小さな内腔部４ｃを提供することである。

図３を参照すると、内腔部４ｂ内の第一レバー８、及び内腔部４ｃ内に配置される第二レバー１６を有する荷重表示器１を、本発明の実施形態における概略断面図で示す。レバー８の第一端部１２は、内腔部４ａに配置される取付け部６と係合し、締結具が延伸する間、レバー８を取付け部６の動きに対応させる。取付け部６は、締結具と一体化されても良く、内腔部４ａ内に挿入された離間した部品としても良い。

代表的な取付け部６は、締結具軸における内腔部４ａ内に、所定の距離で延在するように構成されるポスト７を備える。ポスト７の異なった長さは、標準サイズの荷重表示器１を使用できるように使われても良く、荷重表示器は、様々な長さの内腔４を有し、様々な長さの締結具を備える。取付け部６は、ポスト７の頂上付近に溝付きリム９をさらに含む。回動点１０、又はレバー８の任意部位は、溝付きリム９の中心開口部内に延在しても良い。溝付きリム９は、内腔４内における荷重表示器１の方向とは無関係に、レバー８の第一端部１２と接触する役割を果たす。取付け部６は、レバー８を係合するその他好適な特徴を含んでも良く、内腔４内の荷重表示器１における特定の方向に構成されても良い。取付け部６は、内腔部４ａにおけるその下端部で固定されても良く、表示器１に荷重を掛け、内腔４の延伸を伝達する為に、ポスト７の長さに沿って実質的に自由であっても良い。

続いて図３を参照すると、第二レバー１６は内腔４内に配置され、第二回動点１８の周囲を移動可能である。第二レバー１６の第一端部２０は、レバー８の第二端部１４の動きに応答し、第二レバー１６の第二端部２２における対応する動きをもたらす。第一端部２０は、レバー８を両方向で係合するように構成されても良い。あるいは、第二レバー１６は１方向に付勢されても良く、及びレバー８の動きに応じて２方向に移動可能であっても良い。

第二レバー１６は、レバー８の動きに対する任意で所望の一定の応答を提供するように寸法決めされ、及び構成されても良い。例えば、第二回動点１８は、第二レバー１６の中間点に位置付けられても良く、又は第二レバー１６に応じてさらに増幅させるように１端へ移動しても良い。例えば、両レバー８及び１６は、増幅された応答を作り出しても良く、その合計した応答は、同等の長さの単一レバーによって作り出されるそれよりもはるかに大きくなる。第二レバー１６は、第二レバー１６の第一端部２０に近接して位置付けられる第二回動点１８と共に示され、第一端部２０は、第二レバー１６の第二端部２２に増幅された応答を提供する。内腔部４ｃは、第二レバー１６における増幅された応答動作に適応するように寸法決めされている。

図２及び図３の比較は、内腔部４ｃの深さ及び直径に関して、本発明によって提供される利点を明示する。内腔部４ｂのより小さな直径にレバー８の動作範囲を制限すること、及びより広範に増幅された応答を、第二レバー１６に移すことによって、レバー８に対して要求される一定の間隔は大幅に減少され、内腔部４ｃの深さも同様に大幅に減少される。本発明によって提供されるさらなる利点は、荷重表示器１の高い感応性、荷重表示器１の全体長さの減少、及び内腔４の深さの減少を含む。さらなる利点は、製造効率の増加、内腔４に対する締結具部材不良の減少、及びより小さい又は従来型締結具との適合性を含む。

図４を参照すると、図３の荷重表示器の概略断面図が示されており、レバー８及び１６が、締結具の最大延伸、及び内腔４への挿入前のレバー８及び１６の初期位置に対応する第二位置にある状態を示している。締結具の内腔４に荷重表示器を設置、及び測定する間、取付け部６が内腔部４ａに最初に設置され、次に、荷重表示器１が内腔４に圧入又は螺子切りされ、又は別の方法で、締結具に固定される。荷重表示器１を締結具に装着するさらなる方法は、図５及び図６の参照とともに記載される。

荷重表示器１は、レバー８の第一端部１２が取り付け部６に接するまで、内腔４内を前進する。荷重表示器１は、第二レバー１６の第二端部２２が、第二レバー１６と関連する目盛りで０荷重を示すまで、さらに前進する。任意多数の荷重表示器構成部品は、荷重表示器の測定を取るために、好適に独立的に又は結合的に、設置及び適合されても良いことが理解される。取付け部６が締結具の延伸によって動くとき、第二レバー１６の第二端部２２は、対応する延伸又は荷重状態を示すように目盛りに沿って移動する。

荷重表示器１の測定は、油圧式試験装置で締結具に荷重を掛けることによって行われても良く、その装置は、荷重表示器１の応答を観察しながら所定の荷重を掛ける。レバー８及び１６は、荷重表示器１の正確な測定を得るのに必要とされるように、置換、又は修正されても良い。例えばレバー８は、所望の増幅された応答を得るのに、わずかに異なる増幅率を有するレバーと置換されても良い。荷重表示器１が所望に増幅された応答を一度示せば、正確な測定を維持するために、内腔４内に固定される。

図５を参照すると、第二レバー１６の第二端部２２は、ハウジング２８内の目盛り２６に沿って移動可能である。目盛り２６は、ハウジング２８内に固定される保護用透過レンズを介して、締結具の上部から目視されても良い。目盛り２６は、保証荷重の範囲を表示する、割合指標を含む。任意の好適な表示器は目盛り２６と共に使用されても良く、目盛り２６は、割合、比、文字、数、色、及び同等のものを含む。代表的指標である０％は、幾分かの最小荷重を含んでいる。１００％という記号表示の場所は、規定の最大許容荷重に対応する。

荷重表示器１は、約０％に設置、及び測定されても良く、０％とは、締め付け荷重力が、無荷重状態の締結具には存在しないことを示している。測定は、締結具内の荷重表示器１の位置、又は荷重表示器１内の任意の部品の構成を変えることによって、好適に達成されて良い。目盛り２６における付加的な指標は、締結具荷重の中間を示すことを好適に可能にする。

上述されるように、荷重表示器１を含む締結具２の締結に関し、締結具２は、締め付け荷重歪を受け、フックの法則に従って延伸する。締結具２の延伸は取付け部６の動きに帰着し、この動きがレバー８及び１６の増幅された応答をもたらし、それによって、第二端部２２を、目盛り２６上１００％という記号表示方向へ移動させる。締結具２の緩和に関し、締結具２は、締め付け荷重歪の減少を受け、長さが短くなる。締結具２を短くすることは、レバー８に対する圧力を高め、第二端部２２を、目盛り２６上０％という記号表示方向へ移動させる。

別の実施形態において、荷重表示器１は、変換器、圧力式締結ツールの自動停止を起動する機構、又は過度な締結を防ぐ電力ツールを含んでも良い。荷重表示器１は又、任意多数の締結具２の締め付け荷重状態を自動観察するリモートセンサーに、電気的に接続されることもできる。

ハウジング２８は、一連の締結具開口部３２、及び３４をさらに含んでも良い。開口部３２及び３４は、そこで締結具を保持するのに螺子切りされても良く、又は単純に締結具の設置を可能にしても良く、締結具２の頭部内に螺子切りされる。例えば開口部３２は、締結具２頭部で螺子切りされた穴を使って、ハウジング２８を締結具２に固定するように構成された締結具の設置を可能にする。開口部３４は螺子切りされ、位置決めねじ、又は固定締結具を保持し、それらはハウジング２８を締結具２に対する場所内に固定する。例えば、開口部３２における締結具は、荷重表示器１が０荷重を表示するまで締結されても良く、次いで開口部３４で締結具を締結することによって、この測定された場所で固定されても良く、それによってハウジング２８を測定された場所で固定する。

図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、図５の荷重表示器１の概略断面図が、締結具２内に設置された状態で示されている。本発明の好適な実施形態に従って、荷重表示器１は内腔４内に挿入されるように構成されるカートリッジ３６を含む。カートリッジ３６は、回動点１０及び１８を保持し、回動点は、内腔４内でレバー８及び１６を固定する。カートリッジ３６はバネを更に保持しても良く、バネは初期位置でレバー８又は１６の１つを付勢する。カートリッジ３６有する、レバー８及び１６と、回動点１０及び１８との関係は、荷重表示器１の設置、及び内腔４からの取り外しを容易化する。カートリッジ３６は、その上端部でハウジング２８に連結される。ハウジング２８は締結具２に組立てられ、締結具は、締結具内腔内にカートリッジ３６を位置付ける。

ハウジング２８は、図６Ａに示されるように締結具２頭部の窪みに搭載されても良く、又は図６Ｂに示されるように締結具２頭部上に搭載されても良い。限られた空間要件、又は衝撃の大きい条件を有する特定の適用において、ハウジング２８が締結具２頭部の上表面で、又は下で、平坦に配置されることは利点とされても良い。

表示器１は、ハウジング２８及び締結具２の間に、ハウジング密閉部材３０、及び波型座金４４を更に含む。ハウジング密閉部材３０は、水、泥、及び内腔４及び荷重表示器１からのその他汚染物質を排除する役割を果たす。例えばハウジング密閉部材３０は、省略されても良く、荷重表示器が内腔４へ密閉的に圧入される。波型座金４４は、ハウジング２８を締結具２に連結している留め具に対して抵抗力を維持し、荷重表示器１を締結具２に掛かる衝撃から隔離する役割を果たす。ハウジング２８は、透過性レンズ４０、及びレンズ密閉部材４２をさらに保持しても良い。様々なその他の実施形態において、荷重表示器のハウジング２８、カートリッジ３６、又はその他部品は、荷重表示器１を締結具２に固定する役割を果たしても良い。例えば、ハウジング２８、又はカートリッジ３６は、内腔４内に圧入されても良い。

本発明の好適な実施形態における前述された詳細な説明が、本発明の範囲と精神内における、締め付け荷重を表示する装置、及び方法の代表例であることは、当業者にとって明らかであろう。最後に、本発明は様々な代表的実施形態を参照して上述されたが、本発明の範囲を逸脱しないで、代表的実施形態に対する多くの変更、組み合わせ、及び修正がなされても良い。

様々な部品は、特定の適用によって、又は本発明装置の動作に関係する任意多数の要因を鑑みて、好適に選択されたその他の方法で使用されても良い。加えて、ここで開示された技術は、その他のタイプの装置と共に使用するために、拡張、又は修正されても良い。これら、及びその他の変更、又は修正は、本発明の範囲に含まれることが意図されている。本発明がここで示されるように特別に制限されず、添付の請求項の範囲に含まれる任意の形態、又は修正のもとでクレームされているということは、当業者は認識しているだろう。

１ 荷重表示器
２ 従来型の締結具
４ 内腔
４ａ、４ｂ、４ｃ 内腔部
５ 静止位置
６ 取付け部
７ 延伸位置、ポスト
８ 第一レバー
９ 溝付きリム
１０ 回動点
１２ 第一レバーの第一端部
１４ 第一レバーの第二端部
１６ 第二レバー
１８ 第二回動点
２０ 第二レバーの第一端部
２２ 第二レバーの第二端部
２８ ハウジング
３０ ハウジング密閉部材
３２、３４ 開口部
３６ カートリッジ
４４ 波型座金
Ｆ 荷重

Claims (18)

1. 締結具において継続している締結具締め付け荷重を表示する装置であって、
   内腔を有する締結具と、
   前記内腔に配置され、前記締結具の延伸の際に前記内腔内の基準点の動きに対して増幅された応答を生成するように構成された第一レバーと、
   前記締結具と結合され、前記第一レバーに応答する第二レバーと、を備えることを特徴とする、締結具において現行の締結具締め付け荷重を表示する装置。
2. 前記第一及び第二レバーが、実質的に前記内腔内に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記内腔内の前記第一及び第二レバーを支持するためのカートリッジを更に備えることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 前記第二レバーが、前記第一レバーの前記増幅された応答に対して第二の増幅された応答を生成するように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
5. 前記内腔内の前記基準点が、前記第一レバーの回転位置と無関係に前記第一レバーの係合を容易化する溝付き突起を有する内腔挿入物を備えることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
6. 前記内腔が、前記第一レバー動作の増幅された応答範囲に対応する第一の直径、及び前記第一レバーの長さに対応する長さを有する第一部位を含み、前記内腔は、前記第二レバー動作の増幅された応答範囲に対応する第二の直径を有する第二部位を含むことを特徴とする、請求項４に記載の装置。
7. 前記第二レバー動作の前記増幅された応答範囲が、前記第一内腔部位の前記直径を越えて延在することを特徴とする、請求項６に記載の装置。
8. 前記第二内腔部位が、実質的に前記締結具頭部内に形成されることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
9. 前記荷重表示器が、電力をかけられたツールを自動停止させるように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
10. 前記基準点の動きに対して前記第一及び第二レバーのうちの１つを付勢するバネを更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
11. ハウジング内に配置され、前記第二レバーの前記増幅された応答を、被荷重状態の締結具の表示器に変換するように構成された目盛りを更に備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
12. 前記ハウジングは実質的に防水加工されており、前記装置が、前記ハウジングと前記締結具との間に密閉部材を更に備えることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
13. 前記締結具によってもたらされる衝撃から荷重表示器を隔離するように、前記ハウジングと前記締結具との間に波型座金を更に備えることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
14. 前記ハウジングが、前記締結具の窪みに配置されることを特徴とする、請求項１１に記載の装置。
15. 前記第二レバーの前記増幅された第二の応答の動作範囲は、前記内腔長さの大部分における直径よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
16. 締結具の中心内腔内に挿入されるように構成された荷重表示器であって、
    前記荷重表示器が、
    相互作用する第一及び第二のレバーを保持するカートリッジを備え、
    第一及び第二のレバーそれぞれが、前記カートリッジに関して回動するように構成された第一及び第二端部を有し、
    前記第一レバーの前記第一端部は、前記内腔内の基準点の動きに応じて回動するように構成され、
    前記第一レバーの前記第二端部は、前記カートリッジの上面に向かい、前記第二レバーに係合し、
    前記第一及び第二レバーは、前記締結具の延伸に対する可視的に増幅された応答を提供するように、結合的に構成されていることを特徴とする、締結具の中心内腔内に挿入されるように構成された荷重表示器。
17. 締結具の継続する締め付け荷重状態を表示する方法であって、
    内腔を有する締結具を提供する段階と、
    前記内腔内に回動点を有する第一レバーを提供する段階と、
    前記第一レバーの動きに応答する第二レバーを提供する段階と、
    前記第一及び第二レバーの動作の機能として、前記締結具の延伸を表示する段階と、 を備えることを特徴とする、締結具の継続する締め付け荷重状態を表示する方法。
18. 前記第一レバーの動作範囲を、前記第二レバーの動作範囲よりも実質的に小さい直径まで限定する段階をさらに備えることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。

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