JP2012030337A - 自在締結工具、及びこれを用いた締結装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ソケット復帰用のコイルスプリングの長寿命化が可能な、ねじ、ボルト等の締結部材を締め付ける自在締結工具を提供する。
【解決手段】ソケット部４０と、保持部材４１と、前記ソケット部４０と保持部材４１と連結するユニバーサルジョイント部４２とを備える自在締結工具４であって、ソケット部４０の後端面４０３に当接する押圧面９１を有し、保持部材４１の外周面に移動可能に設けた押し部材９と、押し部材９の内面と保持部材４１の外周面との間に設けられ、押し部材９をソケット部４０の後端面に押圧するコイルばね１０と、保持部材４１の外周面に設けられ、コイルばね１０の他方側への移動を阻止するばね受け１１とを備え、ソケット部４０の後端面の外周面が、押し部材９の押圧面９１の内周部より径方向外側に位置している。
【選択図】図２

Description

本発明は、ねじ、ボルト等の締結部材を締め付ける自在締結工具、及びこれを用いた締結装置に係り、更に詳しくは、締結部材の締付不良を生じることなく、締結部材を傾斜した方向から締結することができる自在締結工具、及びこれを用いた締結装置に関するものである。

ねじ、ボルト等の締結部材を傾斜した方向から締結することができるねじ締め装置として、特開２００２−０３６１３１号公報（特許文献１）に記載のものがある。このねじ締め装置は、駆動軸の太径部先端に、ユニバーサルジョイントを介して、ねじを保持するソケットを揺動自在に連結し、ソケットの基端面と駆動軸の太径部先端寄り位置に設けたスプリング受けとの間に、ソケットの軸心が駆動軸の軸心と一致する方向に付勢するコイルスプリングを介装している。

特開２００２−０３６１３１号公報

上記従来技術のねじ締め装置においては、ねじを保持するソケットと駆動軸の先端とを、ユニバーサルジョイントを介して連結し、ソケットの基端面と駆動軸の先端寄り位置との間に、コイルスプリングを介装して、ソケットをコイルスプリングに抗して駆動軸に対して揺動可能であるとともに、コイルスプリングによる復元力によって、ソケットの軸心が駆動軸の軸心と一致することができるので、ねじの締め付け作業の効率が向上する。

この種のねじ締め装置においては、ソケットを駆動軸に対して揺動させた場合、ソケットの基端面と駆動軸の先端寄り位置との間に介装したコイルスプリングは、その径の半分が圧縮され、締結終了後は、その復元力でソケットを駆動軸の軸心と一致するように移動させるため、ソケットを安定して復帰させるためには、コイルスプリングのばね定数を高めることになり、コイルスプリングを大型化せざるを得ないという憾みがある。

本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的とするところは、ソケット復帰用のコイルスプリングの長寿命化が可能で、ソケットの傾斜角度を大きく取ることができる、ねじ、ボルト等の締結部材を締め付ける自在締結工具、及びこれを用いた締結装置を提供するものである。

上記の目的を達成するために、第１の発明は、ソケット部と、保持部材と、前記ソケット部を前記保持部材に対して傾動可能に連結するユニバーサルジョイント部とを備える自在締結工具であって、前記ソケット部の後端面に当接する押圧面を有し、前記保持部材の外周面に移動可能に設けた押し部材と、前記押し部材の内面と前記保持部材の外周面との間に設けられ、前記押し部材を前記ソケット部の後端面に押圧するコイルばねと、前記保持部材の外周面に設けられ、前記コイルばねの他方側への移動を阻止するばね受けとを備え、前記ソケット部の後端面の外周面が、前記押し部材の前記押圧面の内周部より径方向外側に位置していることを特徴とするものである。

また、第２の発明は、ソケット部と、保持部材と、前記ソケット部を前記保持部材に対して傾動可能に連結するユニバーサルジョイント部とを備える自在締結工具であって、前記ソケット部の後端面に当接する押圧面を有し、前記保持部材の外周面に移動可能に設けた押し部材と、前記押し部材の内面と前記保持部材の外周面との間に設けられ、前記押し部材を前記ソケット部の後端面に押圧するコイルばねと、前記保持部材の外周面に移動可能に設けられ、前記コイルばねの他方端が当接するばね受けと、前記保持部材の外周面にねじ込まれ、前記ばね受けを移動調整可能とするナットとを備え、前記ソケット部の後端面の外周面が、前記押し部材の前記押圧面の内周部より径方向外側に位置していることを特徴とするものである。

更に、第３の発明は、ソケット部と、保持部材と、前記ソケット部を前記保持部材に対して傾動可能に連結するユニバーサルジョイント部とを備える自在締結工具であって、前記ソケット部の後端面に当接する押圧面を有し、前記保持部材の外周面に移動可能に設けた押し部材と、前記押し部材の内面と前記保持部材の外周面との間に設けられ、前記押し部材を前記ソケット部の後端面に押圧するコイルばねと、前記保持部材の外周面に設けられ、前記コイルばねの他方側への移動を阻止するばね受けと、前記保持部材の外周面にねじ込まれ、前記ソケット部の傾動角動を設定するための前記押し部材の端面との間隔を調整可能とするナットとを備え、前記ソケット部の後端面の外周面が、前記押し部材の前記押圧面の内周部より径方向外側に位置していることを特徴とするものである。

また、第４の発明は、ソケット部と、保持部材と、前記ソケット部と保持部材と連結するユニバーサルジョイント部とを備える自在締結工具であって、前記ソケット部の後端面に当接する押圧面を有し、前記保持部材の外周面に移動可能に設けた押し部材と、前記押し部材の内面と前記保持部材の外周面との間に設けられ、前記押し部材を前記ソケット部の後端面に押圧するコイルばねと、前記保持部材の外周面に設けられ、前記コイルばねの他方側への移動を阻止するばね受けと、前記ソケット部の後部内周面に形成したテーパ面と、前記保持部材の外周面に設けられ、前記ソケット部のテーパ面に当接する環状の突起部とを備え、前記ソケット部の後端面の外周面が、前記押し部材の前記押圧面の内周部より径方向外側に位置していることを特徴とするものである。

更に、第５の発明は、第１乃至第４の発明のいずれかに記載の自在締結工具を、回転機に連結して構成したことを特徴とする締結装置にある。

本発明によれば、ソケット復帰用のコイルスプリングの長寿命化が可能となるので、ねじ、ボルト等の締結部材を締め付ける自在締結工具、及びこれを用いた締結装置が長寿命化し、締結部材の締結作業における効率が更に向上する。また、ソケットの傾斜角度を大きく取ることができるので、締結部材の被締付部材への締結品質の確保、及び作業効率の向上を図ることができる。

本発明の自在締結工具の第１の実施の形態、及びこれを用いた締結装置の一実施の形態を示す側面図である。 本発明の自在締結工具の第１の実施の形態を示す縦断側面である。 図２に示す本発明の自在締結工具の第１の実施の形態の傾動動作を説明する縦断側面である。 本発明の自在締結工具の第１の実施の形態、及びこれを用いた締結装置の一実施の形態による締結動作を示す側面図である。 本発明の自在締結工具の第２の実施の形態を示す縦断側面である。 図５に示す本発明の自在締結工具の第２の実施の形態、及びこれを用いた締結装置による締結動作の他の実施の形態を示す側面図である。 本発明の自在締結工具の第３の実施の形態を示す縦断側面である。 本発明の自在締結工具の第４の実施の形態を示す縦断側面である。 図８に示す本発明の自在締結工具の第４の実施の形態の傾動動作を説明する縦断側面である。

以下、本発明の自在締結工具、及びこれを用いた締結装置の実施の形態を図面を用いて説明する。

図１乃至図３は、本発明の自在締結工具の第１の実施の形態、及びこれを用いた締結装置の一実施の形態を示すもので、図１は本発明の自在締結工具の第１の実施の形態、及びこれを用いた締結装置の一実施の形態を示す側面図、図２は本発明の自在締結工具の第１の実施の形態を示す縦断側面、図３及び図４は図２に示す本発明の自在締結工具の第１の実施の形態の傾動動作を説明する縦断側面である。

図１において、１は車体、２は車体１の締結する被締付部材、３は被締付部材２を車体１に固定する締結部材で、この例ではボルトを示し、ボルト３は車体１に設けたねじ孔１Ａにねじ込まれる。

４は締結部材３をねじ込む自在締結工具で、この自在締結工具４の詳細は後述するが、自在締結工具４の後端には、ピン５によって継手部材６の一端が連結されている。継手部材６の他端には電動回転機７の四角柱状の回転軸８が着脱可能に連結されて、締結装置を構成している。

次に、前述した自在締結工具４の詳細な構成を、図２及び図３を用いて説明する。
図２及び図３において、図１に示す符号と同符号のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。自在締結工具４は、先端に位置するソケット部４０と、電動回転機７側に位置する保持部材４１と、この保持部材４１とソケット部４０とを連結するユニバーサルジョイント部４２とを備えている。

ソケット部４０は、その先端部にボルト３の頭部３Ａが挿入される六角形状のボルト保持穴４０１が設けられている。また、ソケット部４０の後部側には、ユニバーサルジョイント部４２を収納する空間を形成するための筒状部４０２が設けられている。

ソケット部４０の後部側における筒状部４０２内に収納されるユニバーサルジョイント部４２は、保持部材４１の先端部に回転可能に設けた第１のクロスピン４２１と、第１のクロスピン４２１に直交し貫通して設けられ、保持部材４１の先端部の孔４１１を通して、先端がソケット部４０の筒状部４０２に固定された第２のクロスピン４２２とで構成されている。

保持部材４１の先端部には、保持部材４１の外周面に沿って移動する筒状の押し部材９が設けられている。この押し部材９におけるソケット部４０側端部には、ソケット部４０の筒状部４０２の後端面４０３に当接する押圧面９１が形成されている。押し部材９における押圧面９１とソケット部４０の筒状部４０２の後端面４０３との径方向の位置関係は、ソケット部４０の後端面４０３の外周面が、押し部材９の押圧面９１の内周部より径方向外側に位置するように設定されている。

換言するならば、押し部材９の押圧面９１の径方向面積は、ソケット部４０の傾斜角度を確実に維持するために、ソケット部４０の後端面４０３の径方向面積よりも大きく形成されている。具体的には、ソケット部４０と押し部材９の外形を同一とした場合、押し部材９の押圧面９１の内径は、ソケット部４０の後端面４０３の内径よりも小さく形成されている。このように構成することにより、ソケット部４０が大きく傾動した場合にも、ソケット部４０の後端面４０３の外周面が、押し部材９の押圧面９１の内周部より外れることがない。このため、作業終了後、ソケット部４０は、保持部材４１の軸線と一致するように、復帰し保持される。

また、押し部材９の後端部側内部には、コイルばね収納用の円周溝９２が形成されている。円周溝９２はその内周面と保持部材４１の外周面とにより、後述するコイルばね１０の収納空間を画成する。この収納空間内に収納されたコイルばね１０の一方端は、円周溝９２の底面に当接している。コイルばね１０の他方端は、保持部材４１の外周面に設けたばね受け１１の一方側の端面に当接している。ばね受け１１の他方側の端面は、保持部材４１の外周面に設けたストッパリング１２によって、保持部材４１の後方端側への移動が阻止されている。

コイルばね１０は、ソケット部４０をその軸線が保持部材４１の軸線に一致するような復元力を発揮する機能を有するとともに、図３に示すように、ソケット部４０を保持部材４１の先端で傾動させた場合の傾動角度θを設定する機能を有している。ソケット部４０の傾動角度θは、図３に示すように、コイルばね１０のたわみ量が最大、即ち、コイルばね１０が密着した長さＡによって設定される。

次に、上述した本発明の自在締結工具の第１の実施の形態、及びこれを用いた締結装置の一実施の形態の動作を、図１乃至図４を用いて説明する。
まず、自在締結工具４を電動回転機７の回転軸８に組み付けて、締結装置を構成した後、図１に示すように、ソケット部４０の六角形状のボルト保持穴４０１に、ボルト３の頭部３Ａを嵌め込む。この状態で、被締付部材２を車体１のねじ孔１Ａにあてがった後、締結装置全体を移動して、ボルト３の先端を被締付部材２を通して車体１のねじ孔１Ａに導入する。

この状態で、電動回転機７を駆動すると、電動回転機７の回転が、継手部材６を介して自在締結工具４に伝達されるので、ボルト３は、図４に示すように、ボルト３の先端が車体１のねじ孔１Ａにねじ込まれる。この際、ソケット部４０は、ジョイント部４２によってボルト３の軸線が車体１のねじ孔１Ａの軸線と一致するように傾動するので、ボルト３は車体１のねじ孔１Ａにねじ込まれて、被締付部材２を車体１に固定することができる。

上述した締結動作により、保持部材４１の軸線が車体１のねじ孔１Ａの軸線に対して角度を形成している場合にも、ボルト３に対して締結装置を構成する電動回転機７の支持角度を合わせる必要がないので、ボルトの締結作業を効率的に行うことができる。

なお、上述したソケット部４０が角度をもって傾動した場合、ソケット部４０における筒状部４０２の後端面４０３の一部分が、押し部材９の押圧面９１の一部分に押し付け力を作用させる。これにより、押し部材９はコイルばね１０を圧縮させながら保持部材４１の他方端側に移動する。

ボルト３の締結作業が終了したのち、締結装置を、締結されたボルト３から抜き取ると、コイルばね１０はその復元力によって押し部材９をソケット部４０側に移動するので、押し部材９は、その押圧面９１がソケット部４０における筒状部４０２の端面に押し付け力を与える。このため、ソケット部４０は、図２に示すように、保持部材４１の軸線と一致するように、保持される。

上述したように、本発明の自在締結工具の第１の実施の形態によれば、締結装置の位置に対して、ボルト締結位置がずれていても、ボルト３を所定のねじ孔にねじ込むことが可能であり、また、締結装置の支持姿勢も楽になるので、締結作業の疲労度も軽減することができる。例えば、自動車等の組立ラインにおいて、コンベアによって一定速度で移送されてくる車体に、部品をボルトなどで取り付ける締結作業に有効である。

また、ソケット部４０がユニバーサルジョイント部４２を介して傾動しても、コイルばね１０は、そのばね軸方向にたわみ、たわみ方向の力だけが作用し、コイルばね１０の全体は、曲がることがないので、コイルばね１０の寿命が長くなり、自在締結工具の信頼性が向上する。更に、コイルばね１０は、押し部材９の内面と保持部材４１の外周面との間に内装し、むき出し状態にならないので、コイルばね１０間への異物の嵌り込みがなくなり、コイルばね１０の不作動、破損等の不具合も解消することができる。

更に、ボルト３の先端と車体１のねじ孔１Ａとのねじ込みの不具合によって生じる焼き付きが低減され、締結品質を確保することができる。これに伴い、不良ボルトの発生も抑えることができるので、費用軽減を図ることができるとともに、ねじ込み不良後の修正作業も不要になる等の利点がある。

また、ソケット部４０の後端面４０３の外周面が、押し部材９の押圧面９１の内周部より径方向外側に位置しているので、ソケット部４０が大きく傾動した場合にも、ソケット部４０の後端面４０３の外周面が、押し部材９の押圧面９１の内周部より外れることがない。このため、作業終了後、ソケット部４０は、保持部材４１の軸線と一致するように、復帰し保持される。

図５及び図６は、本発明の自在締結工具の第２の実施の形態、及びこれを用いた締結装置の他の実施の形態を示すもので、図５は本発明の自在締結工具の第２の実施の形態を示す縦断側面、図６は図５に示す本発明の自在締結工具の第２の実施の形態、及びこれを用いた締結装置による締結動作の他の実施の形態を示す側面図である。
図５及び図６において、図１乃至図４に示す符号と同符号のものは、同一部分または相当する部分であるので、その詳細な説明は省略する。

この実施の形態は、ソケット部４０の傾動角度を変更可能にするために、保持部材４１における押し部材９の近傍の外周面に、ねじ４１２を形成し、ねじ４１２に、ばね受け１１の端面に当接するばね受け保持用のナット４１３、及び緩み止め用のナット４１４をねじ込み構成したものである。

この実施の形態によれば、前述した実施の形態と同様な効果を得ることができる。また、ばね受け保持用のナット４１３のねじ込み量により、ばね受け１１の移動量を調整して、コイルばね１０の縮み量を換えることができるので、ソケット部４０の傾動角度を、図６に示すように所定の傾動角度θ２に変更することができる。

図７は、本発明の自在締結工具の第３の実施の形態を示す縦断側面で、図７において、図１乃至図６に示す符号と同符号のものは、同一部分または相当する部分であるので、その詳細な説明は省略する。
この実施の形態は、ソケット部４０の傾動角度を変更可能にするために、保持部材４１における押し部材９の近傍の外周面に、ねじ４１２を形成し、ねじ４１２に、押し部材９の端面に当接する環状突起部４１５を有する傾動角設定用のナット４１６、及び緩み止め用のナット４１４をねじ込み構成したものである。

この実施の形態によれば、前述した実施の形態と同様な効果を得ることができる。また、傾動角設定用のナット４１６のねじ込み量により、傾動角設定用のナット４１６の環状突起部４１５と押し部材９の端面との間隔Ｂを調整して、ソケット部４０の傾動角度を所定の傾動角度θ２に変更することができる。これにより、コイルばね１０は密着することがなくなり、コイルばね１０の耐久寿命を延ばすことができる。

図８は、本発明の自在締結工具の第４の実施の形態を示す縦断側面、図９は、図８に示す本発明の自在締結工具の第４の実施の形態の傾動動作を説明する縦断側面である。これらの図において、図１乃至図７に示す符号と同符号のものは、同一部分または相当する部分であるので、その詳細な説明は省略する。
この実施の形態は、ソケット部４０の傾動角度を大きくすることができるようにするために、ソケット部４０における筒状部４０２の後部の内面にテーパ面４０４を形成し、保持部材４１におけるユニバーサルジョイント部４２側の外周面に、ソケット部４０における筒状部４０２のテーパ面４０４に当接する環状の突起部４１７を設けたものである。

この実施の形態においては、ソケット部４０が傾動した場合、ソケット部４０における筒状部４０２の後部の内面のテーパ面４０４の一部分が、保持部材４１におけるユニバーサルジョイント部４２側の外周面に設けた環状の突起部４１７の外周面に部分的に当接するので、ソケット部４０は、保持部材４１の軸線に対し傾動角度θを維持するように位置決めされる。この状態において、コイルばね１０は密着状態にならないので、コイルばね１０の耐久寿命を延ばすことができる。

また、ソケット４０の後端部４０３の外周面が、押し部材９の押圧面９１の内周部より径方向外側に位置しているので、ソケット部４０が大きく傾動した場合にも、ソケット部４０の後端部４０３の外周面が、押し部材９の押圧面９１の内周部により外れることがない。この場合、コイルばね１０は、押し部材９を介してソケット部４０を保持部材４１の軸線と一致するように、復帰させる機能を有している。

この実施の形態によれば、前述した実施の形態と同様な効果を得ることができる。また、締結部材をほぼ一定の角度から車体１のねじ孔１Ａに締結する作業に有効である。

この実施の形態において、環状の突起部４１７の突出量及び筒状部４０２の後部の内面におけるテーパ面４０３の角度を変えることにより、ソケット部４０の傾動角度を更に大きく設定することができる。

なお、上述した第１乃至第４の実施の形態においては、ソケット部４０に、六角形状のボルト保持穴４０１を設けた例を示したが、他の形状でも良く、また、ねじ締め用のものすることも可能である。

また、上述した第１乃至第４の実施の形態においては、ソケット部４０の筒状部４０２の後端面４０３を、平面に形成したが、円弧面に形成することも可能である。この構成によれば、押し部材９に対するソケット部４０の傾動動作が滑らかになるとともに、ソケット部４０の筒状部４０２の後端面４０３が当接する押し部材９の押圧面９１の摩滅を軽減することができる。

更に、上述した第１乃至第４の実施の形態においては、自在締結工具４の回転駆動源として、電動回転機７を用いた例を示したが、空気作動式のもの、また、手動式のラチェットレンチ等を用いることも可能である。

また、上述した第１及び第４の実施の形態においては、ばね受け１１の移動を阻止するために、ストッパリング１２を用いたが、Ｃ型のリングを用いることも可能である。

また、上述した実施の形態においては、ユニバーサルジョイント部４２として、クロスピン形式を用いたが、１ピン形式の場合にも、本発明を適用することができる。

１ 車体
２ 被締付部材
３ 締結部材（ボルト）
４ 自在締結工具
６ 継手部材
７ 電動回転機
９ 押し部材
１０ コイルばね
１１ ばね受け
４０ ソケット部
４１ 保持部材
４２ ユニバーサルジョイント部

Claims (5)

1. ソケット部と、保持部材と、前記ソケット部を前記保持部材に対して傾動可能に連結するユニバーサルジョイント部とを備える自在締結工具であって、
   前記ソケット部の後端面に当接する押圧面を有し、前記保持部材の外周面に移動可能に設けた押し部材と、
   前記押し部材の内面と前記保持部材の外周面との間に設けられ、前記押し部材を前記ソケット部の後端面に押圧するコイルばねと、
   前記保持部材の外周面に設けられ、前記コイルばねの他方側への移動を阻止するばね受けとを備え、
   前記ソケット部の後端面の外周面が、前記押し部材の前記押圧面の内周部より径方向外側に位置している
   ことを特徴とする自在締結工具。
2. ソケット部と、保持部材と、前記ソケット部を前記保持部材に対して傾動可能に連結するユニバーサルジョイント部とを備える自在締結工具であって、
   前記ソケット部の後端面に当接する押圧面を有し、前記保持部材の外周面に移動可能に設けた押し部材と、
   前記押し部材の内面と前記保持部材の外周面との間に設けられ、前記押し部材を前記ソケット部の後端面に押圧するコイルばねと、
   前記保持部材の外周面に移動可能に設けられ、前記コイルばねの他方端が当接するばね受けと、
   前記保持部材の外周面にねじ込まれ、前記ばね受けを移動調整可能とするナットとを備え、
   前記ソケット部の後端面の外周面が、前記押し部材の前記押圧面の内周部より径方向外側に位置している
   ことを特徴とする自在締結工具。
3. ソケット部と、保持部材と、前記ソケット部を前記保持部材に対して傾動可能に連結するユニバーサルジョイント部とを備える自在締結工具であって、
   前記ソケット部の後端面に当接する押圧面を有し、前記保持部材の外周面に移動可能に設けた押し部材と、
   前記押し部材の内面と前記保持部材の外周面との間に設けられ、前記押し部材を前記ソケット部の後端面に押圧するコイルばねと、
   前記保持部材の外周面に設けられ、前記コイルばねの他方側への移動を阻止するばね受けと、
   前記保持部材の外周面にねじ込まれ、前記ソケット部の傾動角動を設定するための前記押し部材の端面との間隔を調整可能とするナットとを備え、
   前記ソケット部の後端面の外周面が、前記押し部材の前記押圧面の内周部より径方向外側に位置している
   ことを特徴とする自在締結工具。
4. ソケット部と、保持部材と、前記ソケット部と保持部材と連結するユニバーサルジョイント部とを備える自在締結工具であって、
   前記ソケット部の後端面に当接する押圧面を有し、前記保持部材の外周面に移動可能に設けた押し部材と、
   前記押し部材の内面と前記保持部材の外周面との間に設けられ、前記押し部材を前記ソケット部の後端面に押圧するコイルばねと、
   前記保持部材の外周面に設けられ、前記コイルばねの他方側への移動を阻止するばね受けと、
   前記ソケット部の後部内周面に形成したテーパ面と、
   前記保持部材の外周面に設けられ、前記ソケット部のテーパ面に当接する環状の突起部とを備え、
   前記ソケット部の後端面の外周面が、前記押し部材の前記押圧面の内周部より径方向外側に位置している
   ことを特徴とする自在締結工具。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の自在締結工具を、回転機に連結して構成したことを特徴とする締結装置。

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