JP2015090359A

JP2015090359A - ボルト締めトルク体感装置

Info

Publication number: JP2015090359A
Application number: JP2013231477A
Authority: JP
Inventors: 岡美樹松; Miki Matsuoka
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2013-11-07
Filing date: 2013-11-07
Publication date: 2015-05-11

Abstract

【課題】低コストで、様々なボルト径に容易に対応することができるボルト締めトルク体感装置を提供すること。
【解決手段】本発明は、上方回動許容部及び下方回動許容部が設けられた柱体と、上方回動許容部の回りを回動可能な上側回動部材と、下方回動許容部の回りを回動可能な下側回動部材と、前記上側回動部材と前記下側回動部材との間に挟持されたロードセルと、を備え、上側回動部材には、それぞれ対応する所定の回動位置においてボルト案内孔上に位置する複数のボルト上側案内孔が設けられており、下側回動部材には、それぞれ対応する所定の回動位置において前記ボルト案内孔下に位置する複数のボルトネジ孔が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボルト締め作業によってボルトに与えられるボルト軸力と、当該ボルト締め作業時に作業者が与えるトルクと、の相対関係を体感することができるボルト締めトルク体感装置に関する。

ボルト締め作業によってボルトに与えられるボルト軸力と、当該ボルト締め作業時に作業者が与えるトルクと、の相対関係を体感することができるボルト締めトルク体感装置として、特許文献１に、「ボルトの軸力トレーニング装置」が開示されている。

特許文献１に開示された装置１０１の概略を、図６に示す。図６に示すように、当該装置１０１においては、圧縮ロードセル１０４が２枚の挟持部材１０２、１０３の間に介在し、ロードセル１０４の貫通部に挿通された被試験ボルト１０５を締め付ける際に、当該ボルト１０５の軸力を測定できるようになっている。

また、当該装置１０１においては、ボルト用の挿通孔を有する穴ブロック１０９と、ボルト用のネジ孔（タップ孔）を有するタップブロック１２４とが、ボルトの径にあわせて、それ以外の構成部分に対して着脱可能となっている。これにより、当該装置１０１は、様々なボルト径に対応することができる。

特開平１０−１３８０８３

しかしながら、特許文献１に開示された装置１０１では、ボルト径にあわせて、穴ブロック１０９及びタップブロック１２４の着脱を行う必要がある。これは、手間がかかる作業である。

また、ボルト径にあわせて、穴ブロック及びタップブロックを複数組用意しておく必要があるが、それらの製造コストも問題となり得る。

本発明は、以上の知見に基づいて創案されたものである。本発明の目的は、低コストで、様々なボルト径に容易に対応することができるボルト締めトルク体感装置を提供することである。

本発明は、上方回動許容部及び下方回動許容部が設けられた柱体と、前記上方回動許容部によって貫通され、当該上方回動許容部の回りを回動可能な上側回動部材と、前記下方回動許容部によって貫通され、当該下方回動許容部の回りを回動可能な下側回動部材と、前記上側回動部材と前記下側回動部材との間に挟持され、当該上側回動部材と当該下側回動部材との間に作用する荷重を測定するロードセルと、を備え、前記ロードセルには、前記上側回動部材側から前記下側回動部材側まで貫通するボルト案内孔が設けられており、前記上側回動部材には、それぞれ対応する所定の回動位置において前記ボルト案内孔上に位置する複数のボルト上側案内孔が設けられており、前記下側回動部材には、それぞれ対応する所定の回動位置において前記ボルト案内孔下に位置する複数のボルトネジ孔が設けられていることを特徴とするボルト締めトルク体感装置である。

本発明によれば、上側回動部材の複数のボルト上側案内孔のそれぞれが、対応する所定の回動位置においてボルト案内孔上に位置することができ、下側回動部材の複数のボルトネジ孔のそれぞれが、対応する所定の回動位置においてボルト案内孔下に位置することができるため、上側回動部材及び下側回動部材をそれぞれ所望に回動させることにより、各対のボルト上側案内孔とボルトネジ孔とをボルト案内孔の上下に容易に位置決めすることができる。

そして、各対のボルト上側案内孔とボルトネジ孔とがボルト案内孔の上下に位置された各々の状態において、対応するボルトをボルト案内孔に挿通してボルトネジ孔に締めていく（ボルト締め作業を行う）ことにより、当該ボルト締め作業によってボルトに与えられるボルト軸力と、当該ボルト締め作業時に作業者が与えるトルクと、の相対関係を体感することができる。

以上により、様々なボルト径に容易に対応することができるボルト締めトルク体感装置を、低コストに提供することができる。

例えば、複数のボルト上側案内孔は、上方回動許容部の回りに、周方向に略等間隔に設けられ得るし、複数のボルトネジ孔は、下方回動許容部の回りに、周方向に略等間隔に設けられ得る。

具体的には、ボルト上側案内孔の数及びボルトネジ孔の数が共に５であれば、当該ボルト上側案内孔は、上方回動許容部の回りに、周方向に略７２°毎に設けられることが好ましく、ボルトネジ孔も、下方回動許容部の回りに、周方向に略７２°毎に設けられることが好ましい。この場合、見た目のデザインバランスがよく、装置の美観に優れる。

また、各対のボルト上側案内孔とボルトネジ孔とがボルト案内孔の上下に位置している各々の状態で、柱体に関してボルト案内孔と反対側において、上側回動部材と下側回動部材との互いの回動を防ぐためのピンボルトが固定されることが好ましい。このため、上側回動部材には、周方向にそれぞれのボルト上側案内孔に対して１５０°〜２１０°の位相差、特に好ましくは略１８０°の位相差、で位置する複数のピンボルト上側案内孔が設けられ、下側回動部材には、周方向にそれぞれのボルトネジ孔に対して１５０°〜２１０°の位相差、特に好ましくは略１８０°の位相差、で位置する複数のピンボルトネジ孔が設けられることが好ましい。

また、下側回動部材には、対応する所定の回動位置においてボルト案内孔下に位置するタップブロック挿入孔が設けられることが好ましい。当該タップブロック挿入孔には、それぞれ異なるボルトネジ孔を有する複数のタップブロックのいずれかが、選択的に挿入され得る。これにより、対応可能なボルトの種類を更に顕著に増大させることができる。なお、タップブロック挿入孔及びタップブロックの形状としては、ボルト締め作業時に連れ回りが生じない形状、具体的には円筒形や円錐形以外の形状、が採用される。

また、この場合、上側回動部材には、周方向にタップブロック挿入孔に対して略１８０°の位相差で位置するピンボルト上側案内孔が設けられ、下側回動部材には、周方向にタップブロック挿入孔に対して略１８０°の位相差で位置するピンボルトネジ孔が設けられることが好ましい。

また、柱体の下部は、万力によって保持可能な万力保持部として構成されていることが好ましい。

本発明の一実施の形態のボルト締めトルク体感装置の概略正面図である。図１のボルト締めトルク体感装置の概略平面図である。図１のボルト締めトルク体感装置の概略下面図である。タップブロック挿入孔が設けられた下側回動部材の一例を示す図であり、（ａ）が下面図で、（ｂ）がＡ−Ａ線断面図である。タップブロックの一例を示す図であり、（ａ）が平面図で、（ｂ）が縦断面図である。従来のボルト締めトルク体感装置の概略縦断面図である。

以下に、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態のボルト締めトルク体感装置の概略正面図である。図２は、図１のボルト締めトルク体感装置の概略平面図である。図３は、図１のボルト締めトルク体感装置の概略下面図である。

図１乃至図３に示すように、本実施の形態のボルト締めトルク体感装置１は、大径の頭部２ｈと台座状の底部２ｂとを除いて全体に略円筒状の外形（詳細には、上方の小径部と下方の大径部とを有する同軸２段の円筒状）を有する柱体２を備えている。大径の頭部２ｈは、ストッパとして機能するようになっている。台座状の底部２ｂは、万力によって保持可能な万力保持部として構成されている。

柱体２の上方部は、上方回動許容部２ｕとして、本実施の形態では内面が円筒状の筒部３ａと円板部３ｂとを有する上側回動部材３を貫通している。上側回動部材３は、上方回動許容部２ｕの回りを回動可能であって、且つ、当該上方回動許容部２ｕの軸方向に沿っても移動可能（昇降可能）となっている（後述されるボルト締め作業の際に沈み込むことが可能となっている）。

柱体２の下方部は、下方回動許容部２ｄとして、本実施の形態では内面が円筒状の筒部筒部４ａと円板部４ｂとを有する下側回動部材４を貫通している。下側回動部材４は、下方回動許容部２ｄの回りを回動可能である。

下側回動部材４の上面上には、止めピン５によって柱体２に固定された（柱体２に対して回動しない）ロードセル台板６が載置されている。そして、下側回動部材４の円板部４ｂの上方に、当該ロードセル台板６を介して、上下に貫通するボルト案内孔７ａを有する円筒状のロードセル７が載置されており、当該ロードセル７の上面に上側回動部材３が載置されている。これにより、ロードセル７は、上側回動部材３と下側回動部材４との間にロードセル台板６を介して挟持されている。そして、ロードセル７は、上側回動部材３と下側回動部材４との間に作用する荷重を測定するようになっており、信号出力線８を介して、演算装置９に接続されている。

本実施の形態では、ロードセル７の上下に貫通するボルト案内孔７ａは、下側回動部材４の円板部４ｂの径方向略中央位置（径方向に見て内方端と外方端との略中点）の上方に位置している。

上側回動部材３には、それぞれ対応する所定の回動位置においてボルト案内孔７ａ上に位置する５個のボルト上側案内孔３１〜３５が設けられている。本実施の形態では、５個のボルト上側案内孔３１〜３５は、上方回動許容部３の円板部３ｂの周方向に、略７２°毎に設けられている。

下側回動部材４には、それぞれ対応する所定の回動位置においてボルト案内孔７ａ下に位置する５個のボルトネジ孔４１〜４５が設けられている。本実施の形態では、５個のボルトネジ孔４１〜４５は、下方回動許容部４の円板部４ｂの周方向に、略７２°毎に設けられている。

ボルト上側案内孔３１とボルトネジ孔４１とは、Ｍ６のボルトのボルト締め作業に対応できるように、互いに対になっている。ボルト上側案内孔３２とボルトネジ孔４２とは、Ｍ１２のボルトのボルト締め作業に対応できるように、互いに対になっている。ボルト上側案内孔３３とボルトネジ孔４３とは、Ｍ８のボルトのボルト締め作業に対応できるように、互いに対になっている。ボルト上側案内孔３４とボルトネジ孔４４とは、Ｍ１６のボルトのボルト締め作業に対応できるように、互いに対になっている。ボルト上側案内孔３５とボルトネジ孔４５とは、Ｍ１０のボルトのボルト締め作業に対応できるように、互いに対になっている。

また、本実施の形態では、各対のボルト上側案内孔３１〜３５とボルトネジ孔４１〜４５とがボルト案内孔７ａの上下に位置している各々の状態において、柱体２に関してボルト案内孔７ａと反対側に上側回動部材３と下側回動部材４との互いの回動を防ぐためのピンボルト５０を固定することができるようになっている。この目的のために、上側回動部材３に、周方向に各ボルト上側案内孔３１〜３５に対して略１８０°の位相差で位置する複数の同一径のピンボルト上側案内孔５１〜５５が設けられており、下側回動部材にも、周方向に各ボルトネジ孔４１〜４５に対して略１８０°の位相差で位置する複数の同一モジュールのピンボルトネジ孔６１〜６５が設けられている。

次に、本実施の形態のボルト締めトルク体感装置１の作用について説明する。

まず、ボルト締めトルク体感の対象としてのボルトを選択する。そして、選択されたボルトに基づいて、ボルト上側案内孔３１〜３５から対応するモジュールのボルト上側案内孔が決定され、当該ボルト上側案内孔がボルト案内孔７ａ上に位置決めされるように、上側回動部材３が柱体２に対して回動される。同様に、選択されたボルトに基づいて、ボルトネジ孔４１〜４５から対応するモジュールのボルトネジ孔が決定され、当該ボルトネジ孔がボルト案内孔７ａ下に位置決めされるように、下側回動部材４が柱体２に対して回動される。

このように上側回動部材３と下側回動部材４とが位置決めされた状態で、柱体２に関してボルト案内孔７ａと反対側に位置しているピンボルト上側案内孔にピンボルト５０が挿通され、やはり柱体２に関してボルト案内孔７ａと反対側に位置しているピンボルトネジ孔にネジ締めされる。これにより、上側回動部材３と下側回動部材４との互いの回動が効果的に防止される。この状態で、対象のボルトが、先に決定されたボルト上側案内孔及びボルト案内孔７ａに挿通され、先に決定されたボルトネジ孔にネジ締めされていく（ボルト締め作業が行われる）。

この際に、当該ボルト締め作業によってボルトに与えられるボルト軸力が、上側回動部材３と下側回動部材４との間に作用する荷重としてロードセル７によって測定され、信号出力線８を介して演算装置９に伝送される。演算装置９は、例えば測定値を表示装置（不図示）に表示させる。これにより、作業者は、ボルト締め作業によってボルトに与えられるボルト軸力と、当該ボルト締め作業時に作業者が与えるトルクと、の相対関係を体感することができる。これにより、ボルト締め作業のトレーニングを行うことができる。

次に、ボルト締めトルク体感の対象としてのボルトが変更された場合について説明する。変更されたボルトに基づいて、ボルト上側案内孔３１〜３５から新たに対応するボルト上側案内孔が決定され、当該ボルト上側案内孔がボルト案内孔７ａ上に位置決めされるように、上側回動部材３が柱体２に対して回動される。同様に、変更されたボルトに基づいて、ボルトネジ孔４１〜４５から新たに対応するボルトネジ孔が決定され、当該ボルトネジ孔がボルト案内孔７ａ下に位置決めされるように、下側回動部材４が柱体２に対して回動される。

このように上側回動部材３と下側回動部材４とが位置決めされた状態で、柱体２に関してボルト案内孔７ａと反対側に位置しているピンボルト上側案内孔にピンボルト５０が挿通され、やはり柱体２に関してボルト案内孔７ａと反対側に位置しているピンボルトネジ孔にネジ締めされる。これにより、上側回動部材３と下側回動部材４との互いの回動が効果的に防止される。この状態で、変更されたボルトが、新たに決定されたボルト上側案内孔及びボルト案内孔７ａに挿通され、新たに決定されたボルトネジ孔にネジ締めされていく（ボルト締め作業を行われる）。

この際に、当該ボルト締め作業によってボルトに与えられるボルト軸力が、上側回動部材３と下側回動部材４との間に作用する荷重としてロードセル７によって測定され、信号出力線８を介して演算装置９に伝送される。演算装置９は、例えば測定値を表示装置（不図示）に表示させる。これにより、作業者は、ボルト締め作業によって変更されたボルトに与えられるボルト軸力と、当該ボルト締め作業時に作業者が与えるトルクと、の相対関係を体感することができる。これにより、変更されたボルトのボルト締め作業のトレーニングを行うことができる。

以上の通り、本実施の形態によれば、上側回動部材３の複数のボルト上側案内孔３１〜３５のそれぞれが、対応する所定の回動位置においてボルト案内孔７ａ上に位置することができ、下側回動部材４の複数のボルトネジ孔４１〜４５のそれぞれが、対応する所定の回動位置においてボルト案内孔７ａ下に位置することができるため、上側回動部材３及び下側回動部材４をそれぞれ所望に回動させることにより、各対のボルト上側案内孔３１〜３５とボルトネジ孔４１〜４５とをボルト案内孔７ａの上下に容易に位置決めすることができる。

そして、各対のボルト上側案内孔３１〜３５とボルトネジ孔４１〜４５とがボルト案内孔７ａの上下に位置された各々の状態において、対応するボルトをボルト案内孔７ａに挿通してボルトネジ孔に締めていく（ボルト締め作業を行う）ことにより、当該ボルト締め作業によってボルトに与えられるボルト軸力と、当該ボルト締め作業時に作業者が与えるトルクと、の相対関係を体感することができる。

従って、様々なボルト径に容易に対応することができるボルト締めトルク体感装置１を低コストに提供することができる。

なお、以上の実施の形態において、下側回動部材４には、対応する所定の回動位置においてボルト案内孔７ａ下に位置するタップブロック挿入孔が設けられていてもよい。そのような場合の一例を、図４及び図５を用いて説明する。

図４は、平面視で略長方形状のタップブロック挿入孔４６が設けられた下側回動部材４の一例を示す図であり、（ａ）が下面図で、（ｂ）がＡ−Ａ線断面図である。また、図５は、図４のタップブロック挿入孔４６に挿入されるタップブロックの一例を示す図であり、（ａ）が平面図で、（ｂ）が縦断面図である。

図４に示す例では、上側回動部材３に、周方向にタップブロック挿入孔４６に対して略１８０°の位相差で位置するピンボルト上側案内孔が設けられ、下側回動部材４には、周方向にタップブロック挿入孔に対して略１８０°の位相差で位置するピンボルトネジ孔６６が設けられている。

また、図４及び図５の例では、タップブロック挿入孔４６の平面視形状として略長方形が採用され、タップブロックの形状として円筒形の一部が面取りされた形状が採用されている。これにより、ボルト締め作業時にタップブロックないしタップブロック挿入孔４６が不所望に連れ回ることが完全に防止されるようになっている。

また、図５の例のタップブロックでは、ボルトネジ孔の長さ（厚み）が、ブロック全体の厚み（タップブロック挿入孔４６の厚みと略同じ、すなわち、下側回動部材４の円板部４ｂの厚みと略同じ）の半分程度となっている。

次に、このような場合のボルト締めトルク体感装置１の作用について説明する。

まず、ボルト締めトルク体感の対象としてのボルトを選択する。そして、選択されたボルトに基づいて、ボルト上側案内孔３１〜３５から対応するボルト上側案内孔が決定され、当該ボルト上側案内孔がボルト案内孔７ａ上に位置決めされるように、上側回動部材３が柱体２に対して回動される。

そして、選択されたボルトに基づいて、ボルトネジ孔４１〜４５から対応するボルトネジ孔が決定できるならば、タップブロック挿入孔４６及びタップブロックは特に必要無い。しかし、場合によって、ボルトネジ孔の仕様（厚みや材質など）を所望に変更したい場合があり得る。そのような特別の場合に、所望のボルトネジ孔の仕様を具現したタップブロックが用意され、当該タップブロックのボルトネジ孔がボルト案内孔７ａ下に位置決めされるように、当該タップブロックがタップブロック挿入孔４６内に挿入固定されて下側回動部材４が柱体２に対して回動される。具体的に、図５の例では、下側回動部材４の円板部４ｂの略半分の厚みのボルトネジ孔の仕様を具現したタップブロックが用意され、当該タップブロックのボルトネジ孔がボルト案内孔７ａ下に位置決めされるように、当該タップブロックがタップブロック挿入孔４６内に挿入固定されて下側回動部材４が柱体２に対して回動される。

このように上側回動部材３と下側回動部材４とが位置決めされた状態で、柱体２に関してボルト案内孔７ａと反対側に位置しているピンボルト上側案内孔にピンボルト５０が挿通され、やはり柱体２に関してボルト案内孔７ａと反対側に位置しているピンボルトネジ孔にネジ締めされる。これにより、上側回動部材３と下側回動部材４との互いの回動が効果的に防止される。この状態で、対象のボルトが、先に決定されたボルト上側案内孔及びボルト案内孔７ａに挿通され、タップブロックのボルトネジ孔にネジ締めされていく（ボルト締め作業が行われる）。

なお、タップブロック挿入孔４６には、下側回動部材４とは異なる材質からなるタップブロックが挿入されてもよい。あるいは、タップブロック挿入孔４６には、異なるモジュールのボルトネジ孔を有するタップブロックが挿入されてもよい。互いに異なるボルトネジ孔を有する複数のタップブロックが用意されていれば、対応可能なボルト締めトルク体感の種類を顕著に増大させることができる。

１ボルト締めトルク体感装置
２柱体
２ｈ頭部
２ｂ底部
２ｕ上方回動許容部
２ｄ下方回動許容部
３上側回動部材
３ａ筒部
３ｂ円板部
３１〜３５ボルト上側案内孔
４下側回動部材
４ａ筒部
４ｂ円板部
４１〜４５ボルトネジ孔
４６タップブロック孔
５止めピン
６ロードセル台板
７ロードセル
７ａボルト案内孔
８信号出力線
９演算装置
５０ピンボルト
５１〜５５ピンボルト上側案内孔
６１〜６５ピンボルトネジ孔
１０１従来のボルトの軸力トレーニング装置
１０２、１０３挟持部材
１０４ロードセル
１０５被試験ボルト
１０９穴ブロック
１２４タップブロック

Claims

上方回動許容部及び下方回動許容部が設けられた柱体と、
前記上方回動許容部によって貫通され、当該上方回動許容部の回りを回動可能な上側回動部材と、
前記下方回動許容部によって貫通され、当該下方回動許容部の回りを回動可能な下側回動部材と、
前記上側回動部材と前記下側回動部材との間に挟持され、当該上側回動部材と当該下側回動部材との間に作用する荷重を測定するロードセルと、
を備え、
前記ロードセルには、前記上側回動部材側から前記下側回動部材側まで貫通するボルト案内孔が設けられており、
前記上側回動部材には、それぞれ対応する所定の回動位置において前記ボルト案内孔上に位置する複数のボルト上側案内孔が設けられており、
前記下側回動部材には、それぞれ対応する所定の回動位置において前記ボルト案内孔下に位置する複数のボルトネジ孔が設けられている
ことを特徴とするボルト締めトルク体感装置。
前記複数のボルト上側案内孔は、前記上方回動許容部の回りに、周方向に略等間隔に設けられており、
前記複数のボルトネジ孔は、前記下方回動許容部の回りに、周方向に略等間隔に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載のボルト締めトルク体感装置。
前記ボルト上側案内孔の数は、５であって、当該ボルト上側案内孔は、前記上方回動許容部の回りに、周方向に略７２°毎に設けられており、
前記ボルトネジ孔の数も、５であって、当該ボルトネジ孔は、前記下方回動許容部の回りに、周方向に略７２°毎に設けられている
ことを特徴とする請求項２に記載のボルト締めトルク体感装置。
各対のボルト上側案内孔とボルトネジ孔とが前記ボルト案内孔の上下に位置している各々の状態において、前記柱体に関して前記ボルト案内孔と反対側に前記上側回動部材と前記下側回動部材との互いの回動を防ぐためのピンボルトを固定することができるように、
前記上側回動部材には、周方向にそれぞれのボルト上側案内孔に対して１５０°〜２１０°の位相差で位置する複数のピンボルト上側案内孔が設けられており、
前記下側回動部材には、周方向にそれぞれのボルトネジ孔に対して１５０°〜２１０°の位相差で位置する複数のピンボルトネジ孔が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のボルト締めトルク体感装置。
前記上側回動部材には、周方向にそれぞれのボルト上側案内孔に対して略１８０°の位相差で位置する複数のピンボルト上側案内孔が設けられており、
前記下側回動部材には、周方向にそれぞれのボルトネジ孔に対して略１８０°の位相差で位置する複数のピンボルトネジ孔が設けられている
ことを特徴とする請求項４に記載のボルト締めトルク体感装置。
前記下側回動部材には、対応する所定の回動位置において前記ボルト案内孔下に位置するタップブロック挿入孔が設けられており、
前記タップブロック挿入孔には、それぞれ異なるボルトネジ孔を有する複数のタップブロックのいずれかが選択的に挿入可能である
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のボルト締めトルク体感装置。
前記上側回動部材には、周方向にタップブロック挿入孔に対して略１８０°の位相差で位置するピンボルト上側案内孔が設けられており、
前記下側回動部材には、周方向にタップブロック挿入孔に対して略１８０°の位相差で位置するピンボルトネジ孔が設けられている
ことを特徴とする請求項６に記載のボルト締めトルク体感装置。
前記柱体の下部は、万力によって保持可能な万力保持部として構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のボルト締めトルク体感装置。