JP2019152437A - 引張装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増加を抑制しながら、ボルト頭部側からボルトを引っ張ることができる引張装置を提供する。【解決手段】被締結体Ｈに締結されたボルト１０を上方に引っ張る引張装置１であって、前記ボルト１０の頭部１２の外周面には、第１雄ネジ部１２ａが形成されており、前記第１雄ネジ部１２ａが螺合する第１雌ネジ部２１ａ１を有する接続部材２と、前記第１雄ネジ部１２ａを前記第１雌ネジ部２１ａ１に螺合させた状態で、前記接続部材２を介して前記ボルト１０を引っ張る引張機構３と、前記接続部材２の外周周りに配置され、前記引張機構３による引張時に前記被締結体Ｈから作用する反力を受けるテンション受部４と、を有することを特徴とする引張装置。【選択図】図１

Description

本発明は、被締結体に締結されたボルトを上方に引っ張る引張装置に関する。

自動車などの機械、橋梁などの構造物の組立てには、ねじを用いた締結が行われる。ねじの締結体としての強度は、締め付け力に大きく依存する。一方、ボルト締結体における締結力の管理は、トルクや回転角を測定して一般に締め付け時に行われるだけであり、締め付け後にはほとんど行われていない。しかし、機械の作動中に予期しない外力の作用によってボルトが緩み、締め付け力が低下した場合には、疲労破壊の危険性が著しく増加する。したがって、ボルトの破断事故を防止し、ねじ締結体の信頼性を向上させるためには、締結後のボルトの締付け力の検出にも注意を払う必要がある。

特許文献１には、被締結体の挿通孔にボルトを挿入し、挿通孔を貫通したボルトの雄ねじ部にナットを螺合締結することにより、被締結体を狭圧するボルト・ナット締結体にあって、ナット上面に対して、該上面から突出するボルトの雄ねじ部を引張して、ボルトのばね定数の変移点を検出し、該変移点での引張力を締付け力とすることを特徴とするボルト・ナット締結体の締付け力検出方法が開示されている。

特許第４０２８２５４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された締付け力検出方法では、ナット上面から突出するボルトの雄ネジ部を引っ張ることを前提としており、ボルトの頭部側から軸力検出を行うことについては考慮されていない。

ここで、ボルト頭部と被締結体との間に別の補助部品を介在させ、この補助部品を引張ることにより、ボルト頭部側から軸力検出を行う方法が考えられる。補助部品は、ボルトのみを締結した場合と同様の接触状態が得られることを指向して設計されるが、この設計には限界があり、締結性能（締結トルク等）の変化や、緩み特性の変化を招くおそれがある。また、補助部品が必要になると、部品点数の増加によりコストが増大して、装置の重量化を招く。

そこで、本願発明は、部品点数の増加を抑制しながら、ボルト頭部側からボルトを引っ張ることができる引張装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明は（１）被締結体に締結されたボルトを上方に引っ張る引張装置であって、前記ボルトの頭部外周面には、第１雄ネジ部が形成されており、前記第１雄ネジ部が螺合する第１雌ネジ部を有する接続部材と、前記第１雄ネジ部を前記第１雌ネジ部に螺合させた状態で、前記接続部材を介して前記ボルトを引っ張る引張機構と、前記接続部材の外周周りに配置され、前記引張機構による引張時に前記被締結体から作用する反力を受けるテンション受部と、を有することを特徴とする。

（２）前記引張機構は、テンションロッドと、前記テンションロッドを上下方向に延びる軸部周りに回転可能に支持する軸受部と、前記テンションロッドを前記軸部周りに回転させるための回転機構とを有し、前記接続部材の上端部には、外周面に第２雄ネジ部が形成された凸部が設けられており、前記テンションロッドの下端部には、前記第２雄ネジ部に螺合する第２雌ネジ部を内周面に有する中空部が形成されていることを特徴とする上記（１）に記載の引張装置。

（３）前記テンション受部は、上下方向において前記軸受部及び前記被締結体に挟まれていることを特徴とする上記（２）に記載の引張装置。

（４）前記凸部は軸径が前記ボルトと略同じであり、前記第２雄ネジ部及び前記第２雌ネジ部には摩擦トルクを低減する摩擦トルク低減材が塗布されていることを特徴とする上記（１）乃至（３）のうちいずれか一つに記載の引張装置。

（５）前記接続部材は、前記ボルトよりも引張強度が高いことを特徴とする上記（１）乃至（４）のちいずれか一つに記載の引張装置。

（６）前記ボルトは六角ボルトであり、前記ボルトの頭部外周面における曲げ形状部に前記第１雄ネジ部が形成されていることを特徴とする上記（１）乃至（５）のうちいずれか一つに記載の引張装置。

（７）前記ボルトの頭部の二面幅、前記第１雄ネジ部における雄ネジの外径及び前記第１雄ネジ部における雄ネジの谷の径をそれぞれ、Ｓ、Ｄ１及びＤ２としたときに、以下の条件式（１）及び／又は（２）を満足することを特徴とする上記（６）に記載の引張装置。
Ｄ１＞Ｓ×１．０３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
Ｄ２＜Ｓ×１．１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）

（８）前記ボルトは六角穴付きボルトであり、前記ボルトの頭部外周面に前記第１雄ネジ部が連続的に形成されていることを特徴とする上記（１）乃至（５）のうちいずれか一つに記載の引張装置。

（９）前記ボルトは四角ボルトであり、前記ボルトの頭部外周面における曲げ形状部に前記第１雄ネジ部が形成されていることを特徴とする上記（１）乃至（５）のうちいずれか一つに記載の引張装置。

（１０）前記ボルトの頭部の二面幅、前記第１雄ネジ部における雄ネジの外径及び前記第１雄ネジ部における雄ネジの谷の径をそれぞれ、Ｓ、Ｄ１及びＤ２としたときに、以下の条件式（３）及び／又は（４）を満足することを特徴とする上記（９）に記載の引張装置。
Ｄ１＞Ｓ×１．０３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
Ｄ２＜Ｓ×１．３２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）

（１１）前記ボルトは、頭部本体及びフランジ部からなるボルト頭部を備えたフランジボルトであり、前記第１雄ネジ部は、前記頭部本体及び前記フランジ部の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする上記（１）乃至（５）のうちいずれか一つに記載の引張装置。

本発明によれば、ボルトの頭部側面に形成された雄ネジ部に引張装置の雌ネジ部を螺合させて、ボルトを引っ張ることができる。これにより、部品点数の増加を抑制しながら、ボルト頭部側からボルトを引っ張ることができる。

引張装置の概略図である。 ボルトの斜視図である。 ボルトの斜視図である（第２実施形態）。 ボルトの斜視図である（第３実施形態）。 ボルトの斜視図である（第４実施形態）。 ボルトの斜視図である（第４実施形態の変形例）。 引張装置の概略図である（第５実施形態）。 引張装置の概略図である（第６実施形態）。

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
本実施形態の引張装置は、被締結体をボルト締結体で締結するとともに、被締結体の上面を抑えながらボルトを引っ張る装置であり、ボルトの軸力（言い換えると、ボルトの締結力）検出や、ボルトが締結される被締結体のバネ定数の検出等に用いられる。軸力検出の基本的な考え方は、特許第４０２８２５４号に記載された内容と同様である。以下の実施形態では軸力検出を例に挙げ、引張装置の構成及び動作について説明する。

図１は本実施形態の引張装置の概略図であり、ボルトを引張る動作を開始した直後の状態を示している。なお、引張装置に含まれる複数の部材を互いに異なる種類のハッチングで表わすことにより、部材間の境界を明確にしている。図２はボルトの斜視図である。引張装置１は、接続部材２と、引張機構３と、テンション受部４と、ハンドル５とを含む。なお、一点鎖線で示すＸは、上下方向に延びる引張装置１の回転軸を示している。

接続部材２は、円柱部２１及び円柱部２１の上面に形成された凸部２２を含む。円柱部２１の下端部には、上下方向に延びる接続部材中空部２１ａが形成されている。接続部材中空部２１ａの周面には、回転軸Ｘ周りに延びる第１雌ネジ部２１ａ１が形成されている。凸部２２は、円柱部２１よりも径が小さい円柱形状に形成されており、その外周面には回転軸Ｘ周りに延びる第２雄ネジ部２２ａが形成されている。接続部材２には、ボルト１０よりも引張強度が高い材料を用いることができる。これにより、軸力検出の際に、接続部材２が塑性変形することを防止できる。

引張機構３は、テンションロッド３１と、軸受部３２と、角ドライブ３３（回転機構に相当する）と、レンチ３４（回転機構に相当する）とを含む。テンションロッド３１は、円柱状の小径ロッド部３１ａと円柱状の大径ロッド部３１ｂとからなり、小径ロッド部３１ａの上端部及び大径ロッド部３１ｂの下端部が互いに連接している。これらの小径ロッド部３１ａ及び大径ロッド部３１ｂは、一体的に形成されている。

小径ロッド部３１ａの下端部には、テンションロッド中空部３１１が形成されており、このテンションロッド中空部３１１の内周面には、回転軸Ｘ周りに延びる第２雌ネジ部３１１ａが形成されている。大径ロッド部３１ｂの上端部には、取り付け開口部３１２が形成されている。

軸受部３２はスラスト軸受けであり、テンションロッド３１の小径ロッド部３１ａを回転可能に支持している。軸受部３２の上端面はテンションロッド３１の大径ロッド部３１ｂに接触しており、軸受部３２の下端面はテンション受部４の上端面に接触している。つまり、軸受部３２は、上下方向において、大径ロッド部３１ｂ及びテンション受部４により挟まれている。

角ドライブ３３は、大径ロッド部３１ｂの取り付け開口部３１２に着脱可能に装着されており、角ドライブ３３を回転させることにより、テンションロッド３１を回転軸Ｘ周りに回転させることができる。角ドライブ３３は、ハンドル５及びレンチ３４を用いて回転させることができる。本実施形態の構成では、レンチ３４を用いてテンションロッド３１を回転軸Ｘ周りに１回転させた時に、テンションロッド３１の第２雌ネジ部３１１ａのネジピッチ分だけ接続部材２が上動するように設計されている。なお、本実施形態では、角ドライブ３３、ハンドル５及びレンチ３４を用いてテンションロッド３１を回転させたが、本発明はこれに限るものではなく、テンションロッド３１を回転させる動力を発生させることが可能な他の駆動手段を用いることもできる。

レンチ３４は、水平方向に長尺に形成されており、同一の力で回転させた時に、ハンドル５よりも大きなトルクを得ることができる。レンチ３４には、図示しない角度センサ（例えば、ジャイロセンサ）が設けられている。角度センサによって、テンションロッド３１の回転量を計測することができる。ただし、レンチ３４ではなく、テンションロッド３１に直接角度センサを取り付けてもよい。

テンション受部４には、軸力を検出するための図示しない軸力検出部が設けられている。軸力検出部には、例えば歪ゲージを用いることができる。歪ゲージは、力が加わると変形し、その変形量に応じた電気信号を出力する。テンション受部４の下端部には、上下方向に延びるテンション中空部４１が形成されている。テンション中空部４１の内部には、接続部材２が収容されており、接続部材２の円柱部２１はテンション中空部４１の内周面に沿って配置されている。つまり、テンション受部４は、接続部材２を包囲するように配設されている。

ここで、引張機構３の構成は上述の構成に限るものではなく、接続部材２及びボルト１０を回転させずに上動させることができれば、他の構成であってもよい。例えば、円柱部２１の上面に内周面に雌ネジを有する凹部を形成し、テンションロッド３１の下端部（つまり、小径ロッド部３１ａの下端部）に外周面に雄ネジが形成された凸部を形成するとともに、この凸部を前記の雌ネジに螺合させることにより、接続部材２及びボルト１０を引っ張る構成であってもよい。また、テンションロッド３１による回転動作ではなく、油圧による引張力と上下の変位量とを測定することにより、軸力を検出してもよい。

次に、ボルト及び被締結体について詳細に説明する。ボルト１０は、六角ボルトであり、ボルト軸部１１及びボルト頭部１２から構成されている。ボルト軸部１１には雄ネジが形成されている。被締結体Ｈは、上下方向において重ね合わされた被締結体Ｈ１及びＨ２からなり、これらの被締結体Ｈ１及びＨ２には夫々ボルト孔Ｈ１ａ及びＨ２ａが形成されている。ボルト孔Ｈ２ａの周面には、ボルト軸部１１の雄ねじ部と螺合する雌ねじ部が形成されている。ボルト孔Ｈ１ａに挿入されたボルト１０がボルト穴Ｈ２ａと螺合することによって、ボルト１０が被締結体Ｈに締結される。

なお、ボルト孔Ｈ２ａに雌ねじ部を形成せずに、ボルト１０をボルト孔Ｈ１ａ，Ｈ２ａに挿入し、被締結体Ｈ（Ｈ２）の端面から下方に突出したボルト軸部１１に不図示のナットを螺合させることにより、ボルト１０を被締結体Ｈに締結してもよい。

ここで、図２に図示するように、ボルト頭部１２の側面には第１雄ネジ部１２ａが周方向に間欠的に形成されている。すなわち、個々の第１雄ネジ部１２ａは、ボルト頭部１２の側面における曲げ形状部に形成されている。

ここで、ボルト頭部１２の二面幅をＳ、ボルト頭部１２の第１雄ネジ部１２ａにおける「雄ネジの外径」をＤ１、ボルト頭部１２の第１雄ネジ部１２ａにおける「雄ネジの谷の径」をＤ２としたときに、以下の条件式（１）及び／又は（２）を満足することが好ましい。
Ｄ１＞Ｓ×１．０３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
Ｄ２＜Ｓ×１．１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）

条件式（１）を満足することにより、被締結体Ｈにボルト１０を締結する際にボルト頭部１２に対する締結工具の引掛りをよくすることができる。条件式（２）を満足することにより、ボルト１０を接続部材２で引っ張る際に接続部材２の第１雌ネジ部２１ａ１に対する第１雄ネジ部１２ａの引掛りをよくすることができる。

ここで、ボルト１０の被締結体Ｈに対する摩擦トルクは、接続部材２のテンションロッド３１に対する摩擦トルクよりも大きく設定されている。つまり、締結状態にあるボルト軸部１１の雄ネジ部とボルト孔Ｈ２ａの雌ネジ部との摩擦トルクは、螺合状態にある凸部２２の第２雄ネジ部２２ａとテンションロッド３１の第２雌ネジ部３１１ａとの摩擦トルクよりも大きい。これにより、軸力検出を行う際に、ボルト１０が回転することを防止できる。

上述の摩擦トルクの大小関係を実現するために、本実施形態では、ボルト軸部１１及び凸部２２の径寸法を互いに略同じに設定するとともに、潤滑剤（摩擦トルク低減材に相当する）を塗布することによりテンションロッド３１の第２雌ネジ部３１１ａに対する凸部２２の摩擦トルクを低減している。ここで、別の方法として、凸部２２の径をボルト軸部１１の径よりも小さくすることにより、摩擦トルクを低減する方法も考えられる。しかしながら、凸部２２の径が小さくなると、引張時に応力が増大して、凸部２２が破損するおそれがある。そこで、本実施形態では、ボルト軸部１１及び凸部２２の径寸法を互いに略同じに設定するとともに、潤滑剤を用いて凸部２２とテンションロッド３１との摩擦トルクを低減することにより、上述の摩擦トルクの大小関係を実現している。

次に、軸力検出時における引張装置１の動作について説明する。初期状態において、ボルト１０は被締結体Ｈに締結されているものとする。また、引張機構３、テンション受部４及びハンドル５は、予め組み立てられてユニット化されているものとする。

最初に、ボルト頭部１２の第１雄ネジ部１２ａを接続部材２の第１雌ネジ部２１ａ１に螺合させて、接続部材２及びボルト１０を連結する。すなわち、ボルト頭部１２の上面が接続部材中空部２１ａの天面に当接する位置まで螺進させ、接続部材２及びボルト１０を互いに螺合させる。

この時、接続部材２の下端部と被締結体Ｈ１との間には、微小なクリアランスが形成されている。なお、接続部材２の下端部が被締結体Ｈ１に圧接した状態で軸力検出を行うと、検出誤差が大きくなる。すなわち、接続部材２の下端部と被締結体Ｈ１との間に微小なクリアランスを形成した状態で軸力検出を行うことにより、検出誤差を少なくすることができる。

次に、接続部材２の凸部２２の先端にテンションロッド中空部３１１の下端部を位置決めする。この時、テンション受部４は被締結体Ｈ１の上方に位置している（言い換えると、テンション受部４及び被締結体Ｈ１は互いに非接触の状態である）。続いて、手動によりハンドル５を回転軸Ｘ周りに回転させ、第２雌ネジ部３１１ａ及び第２雄ネジ部２２ａを螺合させる。ハンドル５をさらに回転させると、テンションロッド３１が軸受部３２及びテンション受部４とともに下方に螺進して、テンション受部４が被締結体Ｈ１に着座する。

図１は、テンション受部４が被締結体Ｈ１に当接した直後の状態を示しており、テンションロッド３１の下端部と円柱部２１の上端部との間には、クリアランスＳ１が形成されている。また、凸部２２の先端とテンションロッド中空部３１１の上端部との間には、クリアランスＳ１よりも大きいクリアランスＳ２が形成されている。

テンション受部４が被締結体Ｈ１に着座すると、ハンドル５による手動操作ではトルクが小さいため、テンションロッド３１をそれ以上回転させることができない。そこで、レンチ３４による手動操作でテンションロッド３１を回転させる。これにより、接続部材２を上動させることができる。なお、接続部材２は上動する際に回転しない。

接続部材２が上動すると、軸受部３２を介して大径ロッド部３１ｂからテンション受部４に対して押し下げ力が働く。一方、被締結体Ｈ１に着座しているテンション受部４は下方に移動することができないため、軸受部３２及び被締結体Ｈ１によって狭圧され、被締結体Ｈ１からテンション受部４に対して反力が働く。この時、歪ゲージから電気信号（例えば、電圧）が出力され、この出力信号から軸力を算出することができる。なお、算出した軸力は、例えばレンチ３４やテンション受部４の外周面に設けられた図示しない表示部に表示させることができる。また、クリアランスＳ２は、クリアランスＳ１よりも大きいため、円柱部２１が小径ロッド部３１ａに当接する前に、凸部２２がテンションロッド中空部３１１の上端部に当接することを防止できる。つまり、ボルト１０を引っ張るための十分な作動長さを確保できるため、軸力検出不能となることを防止できる。

このように、本実施形態では、ボルト頭部１２の側面に形成された第１雄ネジ部１２ａを接続部材２に螺合させて、ボルト１０を引っ張る方法を採用しているため、以下の効果が得られる。
・ボルト１０を引っ張るための補助部品が不要となるため、部品点数の削減と、締結部材の軽量化を図ることができる。
・補助部品を用いずにボルトのみを被締結体に締結した状態を基本状態としたときに、基本状態に対してボルト座面の接触状態、ボルト材質は変わらないため、締結性能が同じとなり、ゆるみ特性が変化することもない。
・さらに、基本状態からボルト座面の接触状態、ボルト材質は変わらないため、ボルト締結時の締付けトルクを変更する必要もない。

（第２実施形態）
図３を参照しながら、第２実施形態について説明する。本実施形態は、ボルトの種類が第１実施形態と異なる。ボルト以外の構成は、第１実施形態と同様であるから詳細な説明を省略する。

ボルト１００は、六角穴付きボルトであり、ボルト軸部１０１及びボルト頭部１０２から構成される。ボルト軸部１０１には雄ネジ部が形成されている。ボルト孔Ｈ１ａに挿入されたボルト１００をボルト穴Ｈ２ａと螺合させることによって、ボルト１００を被締結体Ｈに締結することができる。

なお、ボルト孔Ｈ２ａに雌ねじ部を形成せずに、ボルト１００をボルト孔Ｈ１ａ，Ｈ２ａに挿入し、被締結体Ｈ（Ｈ２）の端面から下方に突出したボルト軸部１０１に不図示のナットを螺合させることにより被締結体Ｈに締結させることもできる。

ボルト頭部１０２の頂面には、六角穴１０２ａが形成されている。この六角穴１０２ａに不図示の六角レンチ等を差し込み、回転軸Ｘ周りに回すことにより、被締結体Ｈにボルト１００を締結することができる。ボルト頭部１０２の側面には第１雄ネジ部１０２ｂが周方向に途切れることなく連続的に形成されている。軸力検出は、ボルト頭部１０２の第１雄ネジ部１０２ｂを接続部材２の第１雌ネジ部２１ａ１に螺合させた状態で行うことができる。

本実施形態のボルト１００を用いることにより、第１実施形態のボルト１０と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
図４を参照しながら、第３実施形態について説明する。本実施形態は、ボルトの種類が第１及び第２実施形態と異なる。ボルト以外の構成は、第１実施形態と同様であるから詳細な説明を省略する。

ボルト２００は、四角ボルトであり、ボルト軸部２０１及びボルト頭部２０２から構成される。ボルト軸部２０１には雄ネジ部が形成されている。ボルト孔Ｈ１ａに挿入されたボルト２００をボルト孔Ｈ２ａに螺合させることによって、ボルト２００を被締結体Ｈに締結することができる。

なお、ボルト孔Ｈ２ａに雌ねじ部を形成せずに、ボルト２００をボルト孔Ｈ１ａ，Ｈ２ａに挿入し、被締結体Ｈ（Ｈ２）の端面から下方に突出したボルト軸部２０１に不図示のナットを螺合させることにより被締結体Ｈに締結することもできる。

ここで、ボルト頭部２０２の側面には第１雄ネジ部２０２ａが周方向に間欠的に形成されている。すなわち、個々の第１雄ネジ部２０２ａは、ボルト頭部２０２の側面における曲げ形状部に形成されている。軸力検出は、ボルト頭部２０２の第１雄ネジ部２０２ａを接続部材２の第１雌ネジ部２１ａ１に螺合させた状態で行うことができる。

ここで、ボルト頭部２０２の二面幅をＳ、ボルト頭部２０２の第１雄ネジ部２０２ａにおける「雄ネジの外径」をＤ１、ボルト頭部２０２の第１雄ネジ部２０２ａにおける「雄ネジの谷の径」をＤ２としたときに、以下の条件式（３）及び／又は（４）を満足することが好ましい。
Ｄ１＞Ｓ×１．０３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
Ｄ２＜Ｓ×１．３２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）

条件式（３）を満足することにより、被締結体Ｈにボルト２００を締結する際にボルト頭部２０２に対する締結工具の引掛りをよくすることができる。条件式（４）を満足することにより、ボルト２００を接続部材２で引っ張る際に接続部材２の第１雌ネジ部２１ａ１に対する第１雄ネジ部２０２ａの引掛りをよくすることができる。

（第４実施形態）
図５を参照しながら、第４実施形態について説明する。本実施形態では、第１乃至第３実施形態のボルトに代えて、フランジボルトが用いられる。

ボルト３００は、フランジボルトの一例であるフランジ付き六角ボルトであり、ボルト軸部３０１及びボルト頭部３０２から構成される。ボルト軸部３０１には雄ネジ部が形成されている。ボルト孔Ｈ１ａに挿入されたボルト３００をボルト孔Ｈ２ａに螺合させることによって、ボルト３００を被締結体Ｈに締結することができる。

ボルト頭部３０２は、頭部本体３０２ａ及びフランジ部３０２ｂから構成されている。頭部本体３０２ａ及びフランジ部３０２ｂは一体的に形成されており、フランジ部３０２ｂは、頭部本体３０２ａよりも径方向外側に張り出している。頭部本体３０２ａの外周面には周方向に延びる第１雄ネジ部３０２ａ１が間欠的に形成されている。フランジ部３０２ｂの外周面には周方向に延びる第１雄ネジ部３０２ｂ１が連続的に形成されている。これらの第１雄ネジ部３０２ａ１及び３０２ｂ１は、互いに同じピッチでなければならない。ピッチが異なると、第１雄ネジ部３０２ａ１及び３０２ｂ１に接続部材２を螺合させることができない。図示はしないが、これらの第１雄ネジ部３０２ａ１及び３０２ｂ１が螺合する第１雌ネジ部を接続部材中空部２１ａに形成しておくことにより、接続部材を介してボルト３００を引っ張ることができる。

本実施形態では、頭部本体３０２ａ及びフランジ部３０２ｂの双方に雄ネジ部を形成したが、本発明はこれに限るものではなく、頭部本体３０２ａ及びフランジ部３０２ｂのいずれか一方に雄ネジ部を形成し、他方に雄ネジ部を形成しないフランジボルトを用いることもできる。

第１実施形態で説明した条件式（１）及び／又は（２）を、本実施形態の頭部本体３０２ａに適用できることは言うまでもない。

本願発明は、フランジ付き六角ボルトよりも曲げ形状部の曲線が緩やかに形成されたフランジボルト（図６参照）にも適用することができる。図６の符号４００、４０１、４０２、４０２ａ、４０２ｂ、４０２ａ１、４０２ｂ１は夫々、図５の符号３００、３０１、３０２、３０２ａ、３０２ｂ、３０２ａ１、３０２ｂ１に対応しているから、詳細な説明を省略する。

（第５実施形態）
図７を参照しながら、第５実施形態について説明する。図７は、図１に対応しており、テンション受部４が被締結体Ｈ１に当接した直後の状態を示している。本実施形態では、ボルト頭部１２と被締結体Ｈ１との間に、座金５０を介在させている。座金５０は、テンション中空部４１の内径よりも径寸法が小さく設定されており、接続部材２の下端部と座金５０との間には、微小なクリアランスが形成されている。接続部材２の下端部が座金５０に圧接した状態で軸力検出を行うと、検出誤差が大きくなる。すなわち、接続部材２の下端部と座金５０との間に微小なクリアランスを形成した状態で軸力検出を行うことにより、検出誤差を少なくすることができる。

（第６実施形態）
図８を参照しながら、第６実施形態について説明する。図８は、図１に対応しており、テンション受部４が保護プレート６０に当接した直後の状態を示している。本実施形態では、ボルト頭部１２と被締結体Ｈ１との間に、保護プレート６０を介在させている。保護プレート６０は、ボルト軸部１１を挿通させるための開口部を有しており、テンション受部４の外径よりも径寸法が大きく設定されている。そのため、ハンドル５を回転させてテンション受部４を下動させた時に、テンション受部４の当接する部材は被締結体Ｈ１ではなく保護プレート６０となる。この場合、被締結体Ｈ１から加わる軸力検出時の反力は、保護プレート６０を介してテンション受部４に伝達される。

本実施形態の構成は、被締結体Ｈの剛性（ＥＩ）、弾性限界強度がテンション受部４よりも低い場合に、特に好適である。なお、Ｅはヤング率であり、Ｉは断面二次モーメントである。すなわち、テンション受部４を被締結体Ｈ１に当接させて軸力検出を行うと、被締結体Ｈ１の当接部分に荷重が集中する。そのため、被締結体Ｈ１の剛性等が低い場合には、被締結体Ｈ１が変形するおそれがある。そこで、本実施形態では、テンション受部４の外径よりも径寸法が大きい保護プレート６０をテンション受部４と被締結体Ｈ１との間に介在させている。これにより、当接面積が増大して、荷重が分散されるため、被締結体Ｈに加わる負荷を軽減することができる。

保護プレート６０には、被締結体Ｈよりも剛性（ＥＩ）、弾性限界強度が高い材料（例えば、熱処理した鉄鋼材）を用いることができる。剛性（ＥＩ）等の高い保護プレート６０を介して反力を検出することにより、軸力検出の検出誤差を小さくすることができる。

接続部材２の下端部と保護プレート６０との間には、微小なクリアランスが形成されている。微小なクリアランスを形成することによる効果は、第５実施形態と同様であるから、詳細な説明を省略する。

（他の実施形態）
本願発明は、二重六角ボルトにも適用することができる。ここで二重六角ボルトとは、六角形の頭部を３０度ずらして上下に二重に重ね合わせたボルトのことであり、各頭部に第１実施形態と同様の第１雄ネジ部を形成することができる。ただし、上下に重ね合わせた頭部のうち一方の頭部にのみ第１雄ネジ部を形成する構成であってもよい。本実施形態によれば、ボルトを接続部材２に螺合させる作業を容易に行うことができる。

１ 引張装置
２ 接続部材
３ 引張機構
４ テンション受部
５ ハンドル
１０，１００，２００，３００ ボルト
１２ａ，１０２ｂ，２０２ａ，３０２ａ１，３０２ｂ１ 第１雄ネジ部
２１ 円柱部
２１ａ 接続部材中空部
２１ａ１ 第１雌ネジ部
２２ 凸部
２２ａ 第２雄ネジ部
３１ テンションロッド
３１ａ 小径ロッド部
３１ｂ 大径ロッド部
３２ 軸受部
３３ 角ドライブ
３４ レンチ
５０ 座金
６０ 保護プレート
３１１ テンションロッド中空部
３１１ａ 第２雌
Ｈ（Ｈ１，Ｈ２） 被締結体

（４）前記凸部は軸径が前記ボルトと略同じであり、前記第２雄ネジ部及び前記第２雌ネジ部には摩擦トルクを低減する摩擦トルク低減材が塗布されていることを特徴とする上記（２）又は（３）に記載の引張装置。


以上

Claims (11)

1. 被締結体に締結されたボルトを上方に引っ張る引張装置であって、
   前記ボルトの頭部外周面には、第１雄ネジ部が形成されており、
   前記第１雄ネジ部が螺合する第１雌ネジ部を有する接続部材と、
   前記第１雄ネジ部を前記第１雌ネジ部に螺合させた状態で、前記接続部材を介して前記ボルトを引っ張る引張機構と、
   前記接続部材の外周周りに配置され、前記引張機構による引張時に前記被締結体から作用する反力を受けるテンション受部と、
   を有することを特徴とする引張装置。
2. 前記引張機構は、テンションロッドと、前記テンションロッドを上下方向に延びる軸部周りに回転可能に支持する軸受部と、前記テンションロッドを前記軸部周りに回転させるための回転機構とを有し、
   前記接続部材の上端部には、外周面に第２雄ネジ部が形成された凸部が設けられており、
   前記テンションロッドの下端部には、前記第２雄ネジ部に螺合する第２雌ネジ部を内周面に有する中空部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の引張装置。
3. 前記テンション受部は、上下方向において前記軸受部及び前記被締結体に挟まれていることを特徴とする請求項２に記載の引張装置。
4. 前記凸部は軸径が前記ボルトと略同じであり、前記第２雄ネジ部及び前記第２雌ネジ部には摩擦トルクを低減する摩擦トルク低減材が塗布されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の引張装置。
5. 前記接続部材は、前記ボルトよりも引張強度が高いことを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の引張装置。
6. 前記ボルトは六角ボルトであり、前記ボルトの頭部外周面における曲げ形状部に前記第１雄ネジ部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の引張装置。
7. 前記ボルトの頭部の二面幅、前記第１雄ネジ部における雄ネジの外径及び前記第１雄ネジ部における雄ネジの谷の径をそれぞれ、Ｓ、Ｄ１及びＤ２としたときに、以下の条件式（１）及び／又は（２）を満足することを特徴とする請求項６に記載の引張装置。
   Ｄ１＞Ｓ×１．０３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
   Ｄ２＜Ｓ×１．１０・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
8. 前記ボルトは六角穴付きボルトであり、前記ボルトの頭部外周面に前記第１雄ネジ部が連続的に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の引張装置。
9. 前記ボルトは四角ボルトであり、前記ボルトの頭部外周面における曲げ形状部に前記第１雄ネジ部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の引張装置。
10. 前記ボルトの頭部の二面幅、前記第１雄ネジ部における雄ネジの外径及び前記第１雄ネジ部における雄ネジの谷の径をそれぞれ、Ｓ、Ｄ１及びＤ２としたときに、以下の条件式（３）及び／又は（４）を満足することを特徴とする請求項９に記載の引張装置。
    Ｄ１＞Ｓ×１．０３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
    Ｄ２＜Ｓ×１．３２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
11. 前記ボルトは、頭部本体及びフランジ部からなるボルト頭部を備えたフランジボルトであり、
    前記第１雄ネジ部は、前記頭部本体及び前記フランジ部の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の引張装置。