JP2014237190A - 締付装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな締め付けトルクを得ることができる上に、流体配管の捩れや捻れが生じなくて、狭いスペースでも締め付け作業が能率良く、かつ、正確にできるコンパクトな締付装置を提供すること。【解決手段】締付装置は、台車２と、台車２上の移動部材５と、移動部材５上の昇降装置１０と、軸部材４０と、軸部材４０に回転自在に外嵌する筒部材５０と、筒部材５０に固定された支持部材８０と、支持部材８０に取り付けたナットランナ６０，６０とを有する。上記軸部材４０は、昇降装置１０によって昇降させられ、かつ、流体通路４１，４２を有する。筒部材５０のポート７１，７２は、軸部材４０の流体通路４１，４２に連通し、かつ、可撓性の空気配管８９，８９によって、ナットランナ６０，６０に連結されている。【選択図】図３

Description

この発明は、自動車等のホイール、特に、バスやトラック等の大型車両のホイールのナットの締め付けに用いれば好適な締付装置に関する。

従来、この種の締付装置としては、特開平７−１１２３３４号公報（特許文献１）に記載のものがある。

この従来の締付装置は、台車の上に、リング状の１つのレールを設け、このレールに沿って支持部材の車輪が回転して、支持部材が旋回するようにしている。そして、この支持部材に設けた一対の電動式ナットランナを旋回させて、ホイールのナットの位相に、一対の電動式ナットランナの位相を合わせるようにしている。

特開平７−１１２３３４号公報

しかしながら、上記従来の締付装置は、電動モータを用いているために、バスやトラック等の大型車両のホイールのナットの締め付けに用いると、どうしても、大きな増力機構が必要になるため、全長が長くなって操作性が悪くなり、迅速な締付作業ができなくなるという問題がある。無理に締付装置の全長を短くすると、センサの検出性能が悪くなって、締付精度が悪くなるという問題がある。

そこで、締付装置に、油圧式や空気圧式の流体式ナットランナを用いることが考えられるが、流体式ナットランナを用いると、流体配管が必要であるため、次のような問題がある。

すなわち、流体式ナットランナをホイールのナットの位相にあわせて旋回させると、流体配管の捩れや捻れが生じてスムーズにナットランナを旋回させることができず、また、捩れや捻れを少なくするために流体配管の長さに余裕を持たせると、その長い流体配管のために、ホイールのナットの締め付けを狭いスペースでできないという問題がある。車両の修理する車庫等の場所は一般に極めて狭いスペースである。

この発明の課題は、操作性が良くて、迅速、正確に締め付けができる締付装置を提供することにある。特に、流体配管の捩れや捻れが生じなくて、狭いスペースでも締め付け作業が能率よくでき、新、中古のホイールナットに関係なく迅速、正確に締め付けができる締付装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の締付装置は、
台車と、
この台車に、この台車に対して移動可能に設けられた移動部材と、
この移動部材に設けた昇降装置と、
上記昇降装置に設けられると共に、上記昇降装置によって昇降させられ、かつ、内部に流体通路を有する軸部材と、
この軸部材に回転可能に外嵌すると共に、上記流体通路に通じているポートを有する筒部材と、
この筒部材に固定された支持部材と、
この支持部材に取り付けられると共に、上記ポートから可撓性の流体配管を介して流体が供給される流体で駆動される少なくとも一対のナットランナと
を備えることを特徴としている。

上記構成の締付装置によれば、流体で駆動されるナットランナを用いているので、電動式ナットランナに比べて大きな締め付けトルクを得ることができて、バスやトラックなどの大型車両のホイールのナットを迅速かつ正確に（正しい締め付けトルクで）締め付けることができる。

しかも、この締付装置によれば、上記ナットランナは、台車によって、ホイールの箇所の近傍に簡単に移動させられ、さらに、上記支持部材に取り付けられたナットランナの駆動軸の先端の連結部は、移動部材による軸部材の軸方向の移動と、昇降装置による軸部材の昇降と、筒部材の軸部材に対する回転とによって、３次元的に移動させられて、ホイールのナットに簡単に位置合わせできて、容易に連結される。

このとき、上記支持部材は、筒部材に取り付けられていて、筒部材と共に旋回するから、支持部材に取り付けられたナットランナと筒部材とは殆ど相対移動をしなく、したがって、ナットランナと筒部材のポートを連結する可撓性の流体配管には捻れや捩れが殆ど生じない。

したがって、上記可撓性の流体配管には、捻れや捩れを防止するために、長さに余裕を持たせる必要がないから、車庫等の狭いスペースでも締め付け作業を行うことができる。

また、上記締付装置は、可撓性の流体配管の長さに余裕を持たせる必要がないから、小型、コンパクトになり、ひいては、操作性がよくなる。

１実施形態では、
上記ナットランナは、
流体駆動部と、
この流体駆動部で駆動される増力部と、
この増力部により駆動される駆動軸と、
ケーシングと
を備え、
このケーシングは、
上記駆動軸の外側に位置すると共に上記支持部材に固定された固定部と、
上記増力部のインターナルギアの軸方向の一端が固定される厚肉部と、
上記固定部と上記厚肉部との間に位置すると共に上記インターナルギアの軸方向の他端が固定されていなく、かつ、上記厚肉部の外径よりも径方向内側に位置すると共に上記厚肉部よりも厚さが薄い薄肉部と
を有し、
上記薄肉部にトルクセンサが設けられている。

上記実施形態によれば、上記ケーシングの厚肉部に、増力部のインターナルギアの軸方向の一端が固定される一方、上記ケーシングの薄肉部には、インターナルギアの軸方向の他端が固定されない。したがって、反力の伝達経路は、インターナルギア、そのインターナルギアの軸方向の一体が固定されるケーシングの厚肉部、薄肉部、固定部の順になる。すなわち、上記インターナルギアから、厚肉部で折り返して、薄肉部を経由して、固定部への力の伝達経路となるので、薄肉部に設けたセンサの検出信号は、機械振動等のノイズ成分の影響が少なく、正確な反力、つまり、締付力のみを検出することができる。

上記実施形態では、
上記薄肉部は、上記厚肉部の外径よりも径方向内側に位置すると共に上記厚肉部よりも厚さが薄い。

上記実施形態によれば、上記薄肉部をより大きく歪ませることができ、締め付けトルクをより正確に検出することができる。

この発明によれば、全長を長くすることなく、大きな締め付けトルクを得ることができて、正確、迅速に締め付けができる上に、流体配管の捩れや捻れが生じなくて、狭いスペースでも締め付け作業を行うことができ、装置全体がコンパクトになって、操作性がよくなる。

この発明の１実施形態の締付装置の正面図である。 上記実施形態の締付装置の左側面図である。 上記実施形態の軸部材および筒部材の断面図である。 上記実施形態のナットランナの一部断面図である。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１および２に示すように、この発明の締付装置は、例えば６個の車輪１を有する台車２と、この台車２上に設けたレール３に沿って前後方向に移動する略板状の移動部材５を有する。

この移動部材５上には、昇降装置１０を設けている。この昇降装置１０は、上記移動部材５に固定して立設した昇降用の中空のガイドコラム１１と、このガイドコラム１１に昇降自在に嵌合した昇降ブラケット１２と、上記移動部材５に固定して立設した筒１３内に配置した送りネジ１５を有し、この送りネジ１５に昇降ブラケット１２が螺合している。上記送りネジ１５の上端に固定した昇降用の丸ハンドル１６を回転することによって、送りネジ１５を介して昇降ブラケット１２を中空のガイドコラム１１に沿って昇降させるようにしている。また、上記丸ハンドル１６には上方に延びるノブ状の把手１７を設けている。

なお、上記台車２の後端に立設している枠２１の上部には、台車２を押すための横棒状の把手２２を設けている。また、上記枠２１の上端には、昇降装置１０の筒１３を固定して、移動部材５を固定するためのクランプ機構３０を設けている。このクランプ機構３０の回動可能なレバー３１の先端の穴が、筒１３の後端に設けたピン３２に係合して、上記筒１３を介して、移動部材５を固定するようにしている。

一方、図３に示すように、上記昇降ブラケット１２には、軸部材４０を固定している。この軸部材４０の内部には、複数の流体通路の一例としての空気通路４１，４２，４３，４４，４５を設けている。この複数の空気通路４１，４２，４３，４４，４５には、昇降ブラケット１２およびガイドコラム１１内を通る可撓性の空気配管４７，４８，４９を通して所定の圧力の空気が供給される。

上記軸部材４０には、筒部材５０を回転自在に外嵌している。上記筒部材５０の内周面には、複数の環状溝５１，５２，５３，５４，５５を設け、この複数の環状溝５１，５２，５３，５４，５５に複数の空気通路４１，４２，４３，４４，４５を夫々連通させている。上記軸部材４０の外周には、環状溝５１，５２，５３，５４，５５の間に位置するＯリング６１を設けて、複数の環状溝５１，５２，５３，５４，５５が互いに連通しないようにしている。この環状溝５１には、１８０°の位相で対をなすナットランナ６０，６０のうちの一方のナットランナ６０用のポート７１が連通し、環状溝５２には、対をなすナットランナ６０，６０のうちの他方のナットランナ６０用のポート７２が連通している。

なお、環状溝５３に連通するポート７３は、低速クラッチ用のポート７３であり、環状溝５４に連通するポート７４は、高速クラッチ用のポート７４であり、環状溝５５に連通するポート７５は、外部パイロット用のポート７５であるが、これらのポート７３，７４，７５は、この発明の要旨とは関係が無いので、詳しい説明は省略する。

一方、上記筒部材５０の先端部には、図２に示す略矩形の２つの窓８１ａ,８１ａを有する支持部材８０を外嵌して固定している。この支持部材８０は、図３に示すように、上記略矩形の２つの窓８１ａ,８１ａを有する略矩形の板材８１と、窓を有さない略矩形の板材８２とからなる。図１および２に示すように、上記２つの窓８１ａ,８１ａから前方へ向けて２つのナットランナ６０，６０がそれぞれ突出している。上記矩形の窓８１ａ,８１ａを有する板材８１に、図３に示すように、２つのレール８５，８６を設け、このレール８５，８６に、ナットランナ６０，６０を、ブラケット８７，８８を介して取り付けている。こうして、一対のナットランナ６０，６０の間の間隔をナット間の距離（複数のナットのピッチ円の直径）に応じて調節可能に取り付けている。

上記ナットランナ６０，６０は、図３に示す筒部材５０のナットランナ６０，６０用のポート７１，７２に、可撓性の流体配管の一例としての空気配管８９，８９によって接続している。この可撓性の空気配管８９，８９の長さは、比較的短くて、過剰な余裕をもっていない。

上記ナットランナ６０は、図４に示すように、流体駆動部の一例としてのエアモ−タ部９４と、増力部の一例としての平歯車機構９９および遊星歯車機構９１，９２と、駆動軸９３とを有する。上記エアモ−タ部９４の出力は、平歯車機構９９および遊星歯車機構９１で増力され、さらに、遊星歯車機構９２で増力される。上記遊星歯車機構９２のサンギア９５とインターナルギア９６に噛合する遊星歯車９７は、駆動軸９３の基部であるキャリア９８に支持されている。

なお、この実施形態では、遊星歯車機構９１，９２は、２段の遊星歯車機構を構成するが、１段の遊星歯車機構を用いてもよい。

上記インターナルギア９６の軸方向の一端は、ケーシング１００の厚肉部１０１にボルト１１９で固定されている一方、インターナルギア９６の軸方向の他端は自由端になっていて、他の部材に固定されていない。

なお、動力伝達の断続のためのクラッチ機構は、有っても、無くてもよい。また、高速、低速の切り替えのためのクラッチ機構も有っても、無くてもよい。クラッチ機構、クラッチ作用は、この発明の要旨とは、関係が無いので、以後、それらについての説明は省略する。

上記遊星歯車機構９２の外側のケーシング１００の部分は、上記厚肉部１０１になっており、インターナルギア９６の軸方向の一端（後端）は、前述の如く、ケーシング１００の厚肉部１０１に固定されている。

一方、上記ケーシング１００の固定部１０３は、図３に示すように、上記支持部材８０のレール８５，８６に、ブラケット８７，８８を介して、取り付けている。

図４に示すように、上記ケーシング１００の厚肉部１０１と固定部１０３との間は、上記厚肉部１０１の肉厚よりも薄く、かつ、厚肉部１０１の外径よりも径方向の内側に位置する薄肉部１０２になっている。つまり、上記薄肉部１０２は、厚肉部１０１よりも薄肉で、厚肉部１０１の外径よりも小径の外径を有する。この薄肉部１０２に、インターナルギア９６の軸方向の他端が固定されることはない。この薄肉部１０２の外面に、トルクセンサの一例としてのストレインゲージ等の歪みセンサ１０５を設けている。これにより、駆動軸９３の締付トルクの反力を受けるインターナルギア９６によって、薄肉部１０２に比較的に大きな歪みが生じ、この歪みを、歪みセンサ１０５で検出して、締付トルクを正確に検出できるようになっている。より詳しくは、上記ケーシング１００の厚肉部１０１に、インターナルギア９６の軸方向の一端が固定される一方、上記ケーシング１００の薄肉部１０２には、インターナルギア９６の軸方向の他端が固定されない。したがって、反力の伝達経路は、インターナルギア９６、そのインターナルギア９６の軸方向の一体が固定されるケーシング１００の厚肉部１０１、薄肉部１０２、固定部１０３の順になる。したがって、上記インターナルギア９６から、厚肉部１０１で折り返して、薄肉部１０２を経由して、固定部１０３への力の伝達経路となるので、薄肉部１０２に設けたセンサ１０５の検出信号は、機械振動等のノイズ成分の影響が少なく、正確な反力、つまり、締付力のみを検出することができる。さらに、このように力の伝達経路が、厚肉部１０１で折り返して薄肉部１０２に力を伝える経路であるので、ナットランナ６０、ひいては、締付装置の全長を短くすることができる。

なお、図示しないが、薄肉部１０２の外径は、厚肉部１０１の外径と同じにしてもよい。

また、図２に示すように、上記略矩形状の支持部材８０には、その支持部材８０の外側に位置する大径の輪状のハンドル１１０を固定している。作業者は、上記送りネジ１５の上端のノブ状の把手１７を握って台車２を静止させた状態で、この輪状のハンドル１１０を旋回させることによって、支持部材８０を旋回させて、ナットランナ６０，６０を旋回させて、ホイールのナットの位置に合わせることができる。

上記構成の締付装置は、次のように動作する。

まず、作業者は、上記台車２の枠２１の上端に設けたクランプ機構のレバー３１の先端の穴を、昇降装置１０の筒１３の後端のピン３２に係合させて、台車２に対して昇降装置１０、移動台５を移動不可にした状態で、横棒状の把手２２を押して、台車２を車両のホイール（図示せず）の正面まで移動させる。

そして、上記昇降装置１０の丸ハンドル１６を回転させて、送りネジ１５を回転させて、昇降ブラケット１２をガイドコラム１１に沿って昇降させて、軸部材４０の中心をホイールの中心に一致させる。

次に、作業者は、上記送りネジ１５の上端の丸ハンドル１６のノブ状の把手１７を握って台車２を静止させた状態で、支持部材８０の外側の大径の輪状のハンドル１１０を旋回させて、支持部材８０を旋回させて、ナットランナ６０，６０を旋回させて、ホイールのナットとナットランナ６０，６０との位相を合わせ、かつ、ナットランナ６０，６０を、支持部材８０に設けたレール８５，８６に沿って軸部材４０の軸方向と直交する方向に移動させて、ホイールのナットとナットランナ６０の駆動軸９３とを一直線上に合わせる。

このように、支持部材８０の外側の大径の輪状のハンドル１１０と、ノブ状の把手１７とで、ナットランナ６０，６０を旋回させて、ナットとナットランナ６０の位相を合わせることができるので、操作性がよい。

このとき、上記支持部材８０は、筒部材５０に取り付けられていて、筒部材５０と共に旋回して、支持部材８０に取り付けられたナットランナ６０，６０と筒部材５０とは大きな相対移動を殆どしないから、ナットランナ６０，６０と筒部材５０のポート７１，７２を連結する可撓性の空気配管８９，８９には捻れや捩れが殆ど生じない。

したがって、上記可撓性の空気配管８９，８９には、捻れや捩れを防止するために、長さに大きな余裕を持たせる必要がなく、装置全体が極めてコンパクトになり、かつ、作業時に空気配管８９，８９を振り回すことがないから、車庫等の狭いスペースでも締め付け作業を能率良く行うことができる。

また、上記ナットランナ６０，６０は、台車２によって、ホイールの箇所の近傍に簡単に移動させられ、さらに、上記支持部材８０に取り付けられたナットランナ６０，６０は、軸部材４０の軸方向と直行する方向へのレール８５，８６に沿っての移動と、昇降装置１０による軸部材４０の昇降と、筒部材５０の軸部材４０に対する回転とによって、３次元的に移動させられるから、ホイールのナットに簡単に連結することができる。

次に、クランプ機構３０のレバー３１を回動させて、レバー３１とピン３２トの係合を解除して、移動部材５を台車２上のレール３に沿って前後に移動できるようにする。そして、移動部材５を前進させて、ナットランナ６０，６０の駆動軸９３，９３の先端の連結金具（図示せず）を、ホイールのナットに嵌合する。

次に、上記ナットランナ６０の図示しない電磁弁を開放して、エアモ−タ部９１に高圧空気を供給して、エアモ−タ部９４を駆動する。この高圧空気は、ガイドコラム１１内の可撓性の空気配管４７、軸部材４０内の空気通路４１，４２、筒部材５０の環状溝５１，５２およびポート７１，７２、可撓性の空気配管７１，７２を介して供給される。

上記エアモ−タ部９４の比較的大きな出力は、ナットの着座後は、平歯車機構９９，遊星歯車機構９１，９２によってさらに増力されて、駆動軸９３が回転されて、ナットが大きな締め付けトルクで締め付けられる。このナットの締め付けに応じて、移動部材５が前進し、ナットランナ６０，６０等が前進する。

このように、エアモ−タ部９４を有する空気圧式のナットランナ６０，６０を用いているので、電動式ナットランナに比べて大きな締め付けトルクを得ることができて、バスやトラックなどの大型車両のホイールのナットを迅速かつ正確に（正しい締め付けトルクで）締め付けることができる。

上記駆動軸９３によるナットの締め付け時には、ケーシング１００の厚肉部１０１に、インターナルギア９６の軸方向の一端が固定されているから、ケーシング１００の駆動軸９３の締付力の大きな反力を受けるが、厚肉になっているから、十分の強度を有して、振動などが少ない。

一方、このとき、上記ケーシング１００の厚肉部１０１と固定部１０３との間の薄肉部１０２は、厚肉部１０１よりも薄肉かつ小径になっているから、締付力に対して十分に歪み、歪みセンサ１０５は、薄肉部１０２のこの大きな歪みを、振動等が少ない状態で、より正確に、検出して、締付力を正確に検出することができる。より詳しくは、上記ケーシング１００の厚肉部１０１に、インターナルギア９６の軸方向の一端が固定される一方、上記ケーシング１００の薄肉部１０２には、インターナルギア９６の軸方向の他端が固定されない。したがって、反力の伝達経路は、インターナルギア９６、そのインターナルギア９６の軸方向の一体が固定されるケーシング１００の厚肉部１０１、薄肉部１０２、固定部１０３の順になる。したがって、上記インターナルギア９６から、厚肉部１０１で折り返して、薄肉部１０２を経由して、固定部１０３への力の伝達経路となるので、薄肉部１０２に設けたセンサ１０５の検出信号は、機械振動等のノイズ成分の影響が少なく、正確な反力、つまり、締付力のみを検出することができる。さらに、このように力の伝達経路が、厚肉部１０１で折り返して薄肉部１０２に力を伝える経路であるので、ナットランナ６０、ひいては、締付装置の全長を短くすることができる。

このようにして、１つの位相にある２つのナットの締め付けを同時に行った後、前述と同様にして、支持部材８０を旋回させて、別の位相にある２つのナットにナットランナ６０，６０の位置を合わせて、ナットの締め付け作業を行う。ナットの緩め作業も、同様である。

上記実施形態のナット締付装置は、ナットランナ６０，６０の数は２個である２軸であったが、４個以上にして、４軸、６軸、８軸、１０軸等の多軸にしてもよい。

また、上記ナットランナ６０，６０は、空気圧で駆動するものであったが、油圧で駆動するものであってもよい。この場合、油圧モータ、可撓性の油圧配管等を用いることになる。

２ 台車
５ 移動部材
１０ 昇降装置
４０ 軸部材
５０ 筒部材
８０ 支持部材
６０ ナットランナ
７１，７２，７３，７４，７５ ポート
４１，４２，４３，４４，４５ 流体通路
４７，４８，４９，７１，７３ 空気配管
１００ ケーシング
１０１ 厚肉部
１０２ 薄肉部
１０３ 固定部
１０５ 歪みセンサ

Claims (2)

1. 台車と、
   この台車に、この台車に対して移動可能に設けられた移動部材と、
   この移動部材に設けた昇降装置と、
   上記昇降装置に設けられると共に、上記昇降装置によって昇降させられ、かつ、内部に流体通路を有する軸部材と、
   この軸部材に回転可能に外嵌すると共に、上記流体通路に通じているポートを有する筒部材と、
   この筒部材に固定された支持部材と、
   この支持部材に取り付けられると共に、上記ポートから可撓性の流体配管を介して流体が供給される流体で駆動される少なくとも一対のナットランナと
   を備え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、
   上記ナットランナは、
   流体駆動部と、
   この流体駆動部で駆動される増力部と、
   この増力部により駆動される駆動軸と、
   ケーシングと
   を備え、
   このケーシングは、
   上記駆動軸の外側に位置すると共に上記支持部材に固定された固定部と、
   上記増力部のインターナルギアの軸方向の一端が固定される厚肉部と、
   上記固定部と上記厚肉部との間に位置すると共に上記インターナルギアの軸方向の他端が固定されていなく、かつ、上記厚肉部の外径よりも径方向内側に位置すると共に上記厚肉部よりも厚さが薄い薄肉部と
   を有し、
   上記薄肉部にトルクセンサが設けられている
   ことを特徴とする締付装置。

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