JP2015121330A - ねじ締結部のためのナット - Google Patents

Abstract

【課題】設備構造および器械構造における多種多様な使用のために閉鎖位置と開放位置との間で特に迅速に切換可能となるような、セグメント化されたナットを提供する。
【解決手段】当該ナットが、等大の２つの半割シェル形のセグメント１ａ，１ｂから構成されており、両セグメントが、それぞれ内側に雌ねじ山セグメント２ａ，２ｂを備えていて、閉鎖位置に到達するまで互いに接近する方向で運動可能に配置されており、さらに両セグメントの閉鎖位置を維持するための手段１５が設けられており、両セグメントの少なくともいずれか一方のセグメントに、前記閉鎖位置を解除するために、手により直接に操作可能な操作装置２０が可動に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ねじ締結部のためのナットであって、該ナットが、ほぼ等大の２つの半割シェル形のセグメントから構成されており、両セグメントが、それぞれ内側に雌ねじ山セグメントを備えていて、閉鎖位置に到達するまで互いに接近する方向で運動可能に配置されており、さらに前記両セグメントの閉鎖位置を維持するための手段が設けられている形式のものに関する。

ねじまたはボルトに使用するためのセグメント化されたナットは、公知先行技術に基づき知られている。国際公開第２００５／１２３３４５号パンフレットには、図９Ｃ〜図９Ｆに、合計３つの同じセグメントから成るセグメント化されたナットが記載されている。これらのセグメントはジョー状に形成されていて、ナットの中心軸線を中心にして回転可能な回転リングを操作することによって開放位置と閉鎖位置との間で操作されるようになっている。この場合、これらのジョー状のセグメントは半径方向の運動を実施する。閉鎖位置では、セグメント内部に形成された雌ねじ山セグメントが、ボルトに設けられた、相応して寸法決めされた雄ねじ山内に係合もしくは螺合する。開放位置では、セグメントに形成された雌ねじ山区分が前記雄ねじ山への螺合を解除される。

国際公開第２００５／１２３３４５号パンフレットに記載のセグメント化されたナットは、ボルト緊締装置における特殊な使用を考慮して設計されかつ構成されている。それに対して、設備構造および器械構造の領域における多くの別の使用のためには、このセグメント化されたナットはあまり適していない。特にその理由としては、実際の使用現場の多くの構造上の状況のためには、ナットに対して同心的に配置された回転リングによる駆動が適していないことが挙げられる。

ドイツ連邦共和国実用新案第１９９１２５６号明細書に基づき、ほぼ等しく形成された２つのセグメントを備えた、ねじ締結部のためのナットが公知である。両セグメントは互いに対して旋回可能であり、このために両セグメントは第１の端範囲において旋回運動可能に互いに結合されている。負荷を受けた場合でもねじ山付きロッドのねじ山との確実な形状結合、つまり係合に基づいた螺合を得るために、このナットはまず、両セグメントが開放された状態でできるだけ大きく前記ねじ山に沿って移動させられ、次いで両セグメントが閉じられる。引き続き、このナットは数回のねじ山回転分だけねじ込まれ、これにより前記ナットの円筒状に形成された長手方向区分が、盲孔状に形成された対応収容部内に嵌入し、これ以降はセグメントの開放が阻止される。すなわち、盲孔状に形成された対応収容部は、セグメントの開放を阻止する閉鎖手段として働くわけである。この場合に不都合となるのは、ナットを複数のねじ山螺条分だけねじ込むことによってしかナットの閉鎖が達成されないことである。

ドイツ連邦共和国実用新案第８３０８９０５号明細書に基づき、軸方向の急速調節のために適したナットが公知である。このナットは、ハウジングと、このハウジング内でばね力に抗して変位可能なリングとから構成されている。このリングはその一方の内側半部にねじ山構造を備えている。このリングは半径方向で圧縮ばねによって負荷されており、これにより、このねじ山構造と、ボルトの雄ねじ山との形状結合、つまり螺合が生じる。開放のためには、つまりねじ山螺合を解除するためには、旋回可能なレバーが働く。このレバーは、ねじ締結部軸線に対して直角に配置された旋回軸線に沿ってハウジング内に支承されている。レバーを操作することにより、リングの半径方向のずれ、つまり側方のずれが生ぜしめられ、ひいてはねじ山螺合の解除が行われる。

国際公開第２００５／１２３３４５号パンフレット ドイツ連邦共和国実用新案第１９９１２５６号明細書 ドイツ連邦共和国実用新案第８３０８９０５号明細書

本発明の根底を成す課題は、設備構造および器械構造における多種多様な使用のために閉鎖位置と開放位置との間で特に迅速に切換可能となるような、セグメント化されたナットを提供することである。

この課題を解決するために本発明の構成では、冒頭で述べた形式のナットにおいて、両セグメントの少なくともいずれか一方のセグメントに、前記閉鎖位置を解除するために、手により直接に操作可能な、すなわちいわゆる「ワンタッチ式」に操作可能な操作装置が可動に配置されているようにした。

セグメントナットの両セグメントもしくは両ジョーは、互いに平行に向けられて互いに接近する方向に移動させられ、この場合、既に閉鎖位置から開放位置への短い移動距離によって、雌ねじ山セグメントと、対応する雄ねじ山との分離を得ることができる。実際の使用においては、このようなセグメントナットを特に簡単かつ迅速に、つまり唯１回の直接操作、つまりいわゆる「ワンタッチ操作」により操作することができる。実際の使用現場からの１つの重要な使用例は、たとえば風力発電設備のハウジングまたは基礎におけるフランジねじ締結部である。フランジねじ締結部において使用される固定用フランジは、その全周にわたって密に連続する複数のねじ締結部を備えているので、個々のねじ締結部の間や、あるいはハウジングまたは基礎の内部に対しては、極めて僅かなスペースしか存在していない。外部に対してのみ、ねじ締結部は露出していて、ナットを、該ナットに形成された操作装置によって閉鎖位置から開放位置へもたらすための直接操作を行う可能性を提供している。

本発明によるナットの有利な構成は請求項２以下に記載されている。

本発明の有利な１構成では、前記両セグメントが、閉鎖方向でばねによって負荷されている。

本発明の別の有利な構成では、前記両セグメントが、開放方向でばねによって負荷されている。

本発明のさらに別の有利な構成では、少なくとも１つの第１のばねが、ねじ締結部の一方の側に配置されており、少なくとも１つの第２のばねが、ねじ締結部の他方の側に配置されている。

本発明のさらに別の有利な構成では、前記ばねが、前記両セグメントに設けられた孔内に嵌め込まれたコイルばねであり、前記ばねの片側の端部が、前記セグメントに形成された軸方向面、たとえば肩部に支持されている。

本発明のさらに別の有利な構成では、前記ばねが、ピンに装着されており、該ピンが、前記セグメントの平行案内機構の構成要素である。

本発明のさらに別の有利な構成では、前記セグメントを互いに平行な向きで案内するための少なくとも２つのピンが設けられており、少なくとも１つの第１のピンが、ねじ締結部の一方の側に配置されており、少なくとも１つの第２のピンが、ねじ締結部の他方の側に配置されている。

本発明のさらに別の有利な構成では、前記ピンが、１つの共通のロックエレメントによりロック可能であり、該ロックエレメントが、前記ピンの間で前記両セグメントのうちのいずれか一方のセグメントに可動に配置されている。

本発明のさらに別の有利な構成では、前記ロックエレメントが、前記一方のセグメントの外側にプッシュボタンを備えている。

本発明のさらに別の有利な構成では、前記一方のセグメントに設けられた横方向通路内にスライド運動可能に配置されたロックピンが設けられており、該ロックピンの一方の端部が前記ロックエレメントに係合しており、他方の端部が、前記各ピンに係合している。

本発明のさらに別の有利な構成では、前記両セグメントが、閉鎖方向でばねによって負荷されており、前記操作装置が、該ばねに抗して作動する拡開装置として形成されている。

本発明のさらに別の有利な構成では、前記拡開装置が、ジョイントにおいて互いに結合された２つのレバーから構成されている。

本発明のさらに別の有利な構成では、前記各レバーが、前記各セグメントの対称中心に配置された旋回支承部を介して当該セグメントに結合されている。

本発明のさらに別の有利な構成では、前記拡開装置のジョイントが、前記両セグメントの分離平面に配置されている。

２つのセグメントから形成されたナットの第１実施形態を、ナットが開かれた状態で示す斜視図である。 図１に示したナットの側面図である。 図１に示したナットの平面図である。 ２つのセグメントから形成されたナットの第２実施形態を、ナットが閉じられた状態で示す断面図である。 図４に書き込まれた切断平面Ｖ−Ｖに沿った断面図である。 図４に示したナットを、閉じられた状態で示す断面図である。 図５に示したナットを、閉じられた状態で示す断面図である。

図１〜図３に示したセグメントナットは、互いに接近する方向でかつ互いに離れる方向で平行に運動可能な、それぞれ約１８０゜の円周の２つのジョーもしくはセグメント１ａ，１ｂから成っている。図１〜図３に図示されているような両セグメント１ａ，１ｂの分離もしくは開放は、両セグメント１ａ，１ｂにそれぞれ加工成形された雌ねじ山セグメント２ａ，２ｂの開放をも生ぜしめるので、こうして開放されたナットは、ボルトまたはねじの全ねじ山長さに沿ってナットを螺合したまま移動させる面倒な作業が必要となることなしに、ボルトまたはねじにわたって軸方向でねじ山上の所望の長手方向位置にまで運動され得る。したがって、極めて長尺のボルトにおいても、ナットを極めて迅速に所望の長手方向位置に配置し、次いで、２つのジョー状のセグメントの閉鎖によってナットを形状結合式に、つまり螺合により、ボルトに位置固定することができる。

基本的に、２通りの実施形態が考えられる。第１の実施形態では、ナットが閉じられた状態で両雌ねじ山セグメント２ａ，２ｂが補填し合って、１つの完全な標準雌ねじ山を形成する。したがって、このようなナットはその閉鎖位置において、別のあらゆるねじナットと同様に螺合され得る。

第２の実施形態では、両雌ねじ山セグメント２ａ，２ｂがナットの閉鎖位置において補填し合って、１つの締付け式のねじ山（klemmend. Gewinde）を形成する。この締付け式のねじ山のねじ山フランクはボルトまたはねじに設けられた対応するねじ山フランクに摩擦結合式に締付け固定される。このようなナットはその閉鎖位置において回転させることができないか、または対応する雄ねじ山において高いトルクを加えた場合にのみ回転させることができる。ナットの基本構造は両実施形態において同一である。

両セグメント１ａ，１ｂは半円形の外面４を有していて、ナットの閉鎖位置において１つの分離平面Ｔ（図３）内で互いに突き合わされる。ナットが開放された状態では、この分離平面Ｔが、たとえば５〜１０ｍｍの分離ギャップにまで拡張する。

２つのセグメント１ａ，１ｂの平行案内を得るためには、両セグメント１ａ，１ｂがピン７ａ，７ｂにスライド運動可能に装着されている。両ピン７ａ，７ｂは分離平面Ｔに対して直角に延びている。このためには、一方のピン７ａが、両セグメント１ａ，１ｂに設けられた、互いに整合する孔１０ａ内に長手方向運動可能に嵌め込まれており、他方のピン７ｂが、両セグメント１ａ，１ｂに設けられた、互いに整合する孔１０ｂ内に長手方向運動可能に嵌め込まれている。ピン７ａ，７ｂの端部には、コイルばね１５が支持されている。このコイルばね１５は他方では、分離平面Ｔに向かって、各孔１０ａ，１０ｂの底部に形成された軸方向面に支持されている。この軸方向面は、この場合に２段式に形成された孔１０ａ，１０ｂに設けられた肩部であってよい。両ピン７ａ，７ｂはそれぞれその両端部の範囲に、当該ピン７ａ，７ｂを取り囲むそれぞれ１つのこのようなコイルばね１５を備えている。コイルばね１５のこのような配置の結果は、閉鎖方向で両セグメント１ａ，１ｂに加えられる永続的なプリロード（予荷重）となる。図１〜図３に示した開放位置とは反対の方向で、両セグメント１ａ，１ｂはコイルばね１５の作用に基づいて通常では閉鎖されている。すなわち、両セグメント１ａ，１ｂは分離平面Ｔ内でその平坦面１７のところで互いに突き合わされているか、または互いに小さな相互間隔のみを有している。

こうして閉鎖方向にばね負荷されたジョーもしくはセグメント１ａ，１ｂは、操作装置２０を用いて手により開放することができる。すなわち、両セグメント１ａ，１ｂは、ばね力に抗して互いに引き離されるようになっており、その結果、セグメント１ａ，１ｂの内部に一体成形された雌ねじ山セグメント２ａ，２ｂは、ナットが装着されている雄ねじ山との形状結合、つまり螺合を失う。

操作装置２０はこの場合、拡開装置として形成されていて、ジョイント２３のところで互いに結合された２つのレバー２１，２２を有している。図３から判るように、ジョイント２３は両セグメント１ａ，１ｂの分離平面Ｔに配置されている。ジョイント２３において結合された両レバー２１，２２は１つのトング状の操作エレメントを形成しており、この操作エレメントは、互いにＶ字形を成すように角度付けされて外方に向けられた２つの操作グリップ２１ａ，２２ａと、ジョイント２３を越えて延長されたレバー区分とを備えている。これらのレバー区分の端部は回転軸受けもしくは旋回支承部３１，３２のところでそれぞれセグメント１ａ，１ｂに枢着されている。第１のレバー２１の旋回支承部３１は一方のセグメント１ａの対称中心に位置しており、第２のレバー２２の旋回支承部３２は他方のセグメント１ｂの対称中心に位置している。

作業者が手で操作グリップ２１ａ，２２ａを握りしめることによって、Ｖ字形に位置する操作グリップ２１ａ，２２ａが互いに接近する方向に運動させられると、このことはジョイント２３および旋回支承部３１，３２を介して両セグメント１ａ，１ｂの互いに離れる方向への運動を生ぜしめ、ひいてはボルトに対する形状結合の解除、つまり螺合の解除を生ぜしめる。操作装置の操作グリップ２１ａ，２２ａから手が放されると、コイルばね１５の影響を受けて両セグメント１ａ，１ｂは再び閉じて、形状結合式にボルトに係合する、つまり螺合するので、このセグメントナットはボルトに位置固定される。

図２から判るように、このセグメントナットは、各ベースにおけるセンタリングの改善のために、その下面において、つまり操作装置２０とは反対の側の面において、円錐状に形成されている。この下面は扁平な円錐台形の形状に形成されており、この場合、円錐面３３は、一方の半部が一方のセグメントに、他方の半部が他方のセグメントに、それぞれ分配されている。

図４〜図７に示した第２実施形態においても、両セグメント１ａ，１ｂはピン７ａ，７ｂによって互いに対して案内されている。この場合、一方のピン７ａはねじ締結部の一方の側に位置していて、他方のピン７ｂはねじ締結部の他方の側に位置している。これにより、両セグメント１ａ，１ｂは平行に互いに接近する方向でかつ互いに離れる方向で運動可能となる。

各ピン７ａ，７ｂは、中間の長手方向区分に沿って、コイルばねとして形成された圧縮ばね４５によって取り囲まれている。圧縮ばね４５の端部はそれぞれ第１のセグメント１ａもしくは第２のセグメント１ｂの軸方向面に支持されている。その結果、圧縮ばね４５のプリロード（予荷重）に基づき、開放方向における両セグメント１ａ，１ｂの永続的な負荷が生じる。このことは、ばねが、両ジョー状のセグメントを閉鎖方向に負荷している前記第１実施形態に対する相違点である。

図４〜図７に示した実施形態では、操作装置２０がロック装置として形成されている。両セグメント１ａ，１ｂはその閉鎖状態において、圧縮ばね４５のプリロードを受けてロックされている。このロックは、プッシュボタン４９ａをワンタッチ式に１回だけ押すことにより解除可能であり、この場合、弛緩したばねの力を受けて両セグメント１ａ，１ｂは互いに引き離され、すなわち両セグメント１ａ，１ｂは開く。

操作装置２０の構成要素は、一方のセグメント１ａにのみ形成された横方向通路４６である。この横方向通路４６は孔１０ａ，１０ｂに直角に交差しており、これらの孔１０ａ，１０ｂ内には、両セグメント１ａ，１ｂを互いに対して案内するピン７ａ，７ｂが嵌め込まれている。

横方向通路４６は操作装置２０の別の構成要素として、２つのロックピン４７をスライド運動可能に収容している。両ロックピン４７は各ピン７ａ，７ｂをロックする、つまり係止することができる。このためには、各ピン７ａ，７ｂの外周面が、切欠き４８または段部を備えており、この切欠き４８もしくは段部には、ロックされた状態において各ロックピン４７が形状結合式に係合する。切欠き４８は、図６から判るように、ランプ（斜面）状に延びている。

２つのロックピン４７は横方向通路４６内でのその長手方向可動性に関して、１つの共通のロックエレメント４９内への係合によってロック可能である。このロックエレメント４９は両ピンの間の真ん中に配置されていて、ロックピン４７に対して直交する横方向で可動に一方のセグメント１ａ内に配置されている。ロックエレメント４９も、操作装置２０の構成要素である。

ロックエレメント４９はピン状に形成されている。このロックエレメント４９はその長さにわたって大小異なる横断面５１，５２を有している。大きい方の第１の横断面５１には、この第１の横断面５１に比べて横断面減少された第２の横断面５２が続いている。横断面減少された第２の横断面５２はロック解除区分として働く。外部では、つまり第１のセグメント１ａの外側では、ロックエレメント４９が拡張されてプッシュボタン４９ａを形成している。プッシュボタン４９ａは第１のセグメント１ａの、円錐面３３とは反対の側に位置している。

図４〜図６に示したナットは、ロックピン４７におけるピン７ａ，７ｂの係止が生じるまで、両セグメント１ａ，１ｂを手によって互いに接近する方向に運動させることにより、ボルト上で閉じられる。このロック位置において、ロックピン４７はロックエレメント４９の拡張された第１の横断面５１における軸方向の支持によって長手方向で位置固定されている。

ナットを迅速に開放するためには、たとえば親指の圧力によって、ロックエレメント４９のプッシュボタン４９ａが第１のセグメント１ａに向かって押し下げられ、これによりロックエレメント４９が移動し、ロック解除区分として働く第２の横断面５２が、それまで第１の横断面５１に支持されていた両ロックピン４７を開放する。両ロックピン４７は互いに接近する方向に運動し、そのそれぞれ他方の端部はピン７ａ，７ｂを解放する。ロックピン４７のロック解除運動はさらに、切欠き４８に形成された斜面によってアシストされる。圧縮ばね４５の影響を受けて、ナットは開く。すなわち、ナットは跳ね開く。

両実施形態では、両セグメント１ａ，１ｂの半円形の外面４に、固定エレメントのためのアンカ固定部、たとえば留め環が設けられていてよい。ナットは、操作時における飛び去りを阻止したいハイドロリック式のねじ緊締シリンダの近傍で、周方向で隣接したボルトに固定される。前記留め輪に固定されたベルトが安全ベルトとして働く。したがって、この安全ベルトを十分に固定するためには、ナットをまず何回転も回転させて隣接のボルトの雄ねじ山に螺合させることは必要とならない。それどころか、ナットは開放され、そして開放された状態のまま長手方向で、存在するねじ山に沿って移動させられ、次いで閉鎖されるだけである。逆にナットを解離させるためには、唯１回のワンタッチ操作、つまり第１の事例ではセグメント１ａ，１ｂの拡開、第２の事例ではプッシュボタンの押圧による両セグメント１ａ，１ｂの跳ね開きしか必要とならない。

１ ナット
１ａ，１ｂ セグメント
２ａ，２ｂ 雌ねじ山セグメント
４ 外面
７ａ，７ｂ ピン
１０ａ，１０ｂ 孔
１５ コイルばね
１７ 平坦面
２０ 操作装置
２１，２２ レバー
２１ａ，２２ａ 操作グリップ
２３ ジョイント
３１，３２ 旋回支承部
３３ 円錐面
４５ 圧縮ばね
４６ 横方向通路
４７ ロックピン
４８ 切欠き
４９ ロックエレメント
４９ａ プッシュボタン
５１，５２ 横断面
Ｔ 分離平面

Claims (7)

1. ねじ締結部のためのナットであって、該ナットが、ほぼ等大の２つの半割シェル形のセグメント（１ａ，１ｂ）から構成されており、両セグメント（１ａ，１ｂ）が、それぞれ内側に雌ねじ山セグメント（２ａ，２ｂ）を備えていて、閉鎖位置に到達するまで互いに接近する方向で運動可能に配置されており、さらに前記両セグメント（１ａ，１ｂ）の閉鎖位置を維持するための手段（１５；４７，４９）が設けられている形式のものにおいて、両セグメント（１ａ，１ｂ）の少なくともいずれか一方のセグメントに、前記閉鎖位置を解除するために、手により直接に操作可能な操作装置（２０；４９）が可動に配置されており、
   前記両セグメント（１ａ，１ｂ）が、閉鎖方向でばね（１５）によって負荷されており、前記操作装置（２０）が、該ばね（１５）に抗して作動する拡開装置として形成されており、
   前記拡開装置が、ジョイント（２３）において互いに結合された２つのレバー（２１，２２）から構成されていることを特徴とする、ねじ締結部のためのナット。
2. 少なくとも１つの第１のばね（１５）が、ねじ締結部の一方の側に配置されており、少なくとも１つの第２のばね（１５）が、ねじ締結部の他方の側に配置されている、請求項１記載のナット。
3. 前記ばね（１５）が、前記両セグメントに設けられた孔（１０ａ，１０ｂ）内に嵌め込まれたコイルばねであり、前記ばね（１５）の片側の端部が、前記セグメントに形成された軸方向面、たとえば肩部に支持されている、請求項１または２記載のナット。
4. 前記ばね（１５）が、ピン（７ａ，７ｂ）に装着されており、該ピン（７ａ，７ｂ）が、前記セグメント（１ａ，１ｂ）の平行案内機構の構成要素である、請求項１から３までのいずれか１項記載のナット。
5. 前記セグメント（１ａ，１ｂ）を互いに平行な向きで案内するための少なくとも２つのピン（７ａ，７ｂ）が設けられており、少なくとも１つの第１のピン（７ａ）が、ねじ締結部の一方の側に配置されており、少なくとも１つの第２のピン（７ｂ）が、ねじ締結部の他方の側に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のナット。
6. 前記各レバー（２１，２２）が、前記各セグメント（１ａ，１ｂ）の対称中心に配置された旋回支承部（３１，３２）を介して当該セグメント（１ａ，１ｂ）に結合されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のナット。
7. 前記拡開装置のジョイント（２３）が、前記両セグメント（１ａ，１ｂ）の分離平面（Ｔ）に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載のナット。

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