JP2711850B2 - キャッスルナット締付け割りピン位置合せ検出ソケット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、端面の半径方向に沿って該端面に割りピン
を挿入するための溝が形成されたキャッスルナットを、
ねじ部に貫通孔が形成されたボルトに締め込むため等に
適用されるキャッスルナット締付用ソケットに関する。

（従来の技術） 機械部品の締結用にボルト・ナットが広く用いられて
いる。このボルトとナットとは所定のリード角のねじ山
で互いに係合されている。このため、締付けに伴う反力
がボルトとナットとを緩める方向に回転させる力として
作用する一方、ねじ面には締付けに伴う摩擦力が生じて
おり、この摩擦力が緩み方向の力に対抗することによ
り、ナットもしくはボルトの緩みが阻止されている。ま
た、一般には、平ワッシャやスプリングワッシャなどを
用いてねじ座面での摩擦力を維持させることにより緩み
止めを図っている。また、ボルト・ナットによって部品
の締結を行う場合、そのねじ面に許容される面圧や軸方
向に作用する引っ張り応力には必然的に限度があるか
ら、規定トルクで締め付けを行うことが要求される。

そこで例えば自動車のサスペンションにおけるフロン
トアクスルアッセンブリにあっては、走行上重要な機能
を果たしていることにより、ナットの締付けは、インパ
クトレンチによる締付けの後にトルクレンチによって規
定トルクまで締付ける作業を行なっている。また、これ
に加え、車両の走行時に生じる衝撃や振動によってナッ
トが緩んだり、さらにはナットが外れたりすることを確
実に防止するために、特にサスペンションロアーアーム
およびアッパーアームとナックルとを連結するボールジ
ョイントの取付部には、第９図に示すように、ナットと
してキャッスルナット１を用い、割りピン２を該キャッ
スルナット１の割ピン溝３とボルト４の十字状もしくは
一文字状の貫通孔５とに挿入してナットの緩み止めを図
っている。

しかしこの方法では、インパクトレンチによって締付
けるにあたって、作業者の勘やコツによって締付けトル
クを規定トルク下限値程度に設定しなければならないた
め、熟練を要するという問題があった。さらに、インパ
クトレンチによる締付けが規定トルクを越えてしまった
場合にはトルクレンチによって締付けトルクを規定値に
戻すことができないため、必要以上のトルクで締付けら
れた状態になってしまうことがあった。また、トルクレ
ンチによる増し締めは重筋労働であるから、作業者の負
担や疲労が大きいという問題点があった。

上述の問題点の改善策の一例として本発明者などが想
案した特願昭62−30833号の第10図および第11図に示す
キャッスルナット締付け装置が考えられる。

このキャッスルナット締付け装置は、割りピンを挿入
する溝を半径方向に沿って端面に形成したキャッスルナ
ットを、回転駆動されるソケットの先端部に形成した凹
部に嵌め込むとともに、貫通孔を半径方向に沿ってねじ
部に形成したボルトに、前記キャッスルナットをソケッ
トによって回転させつつ締め込むようにしたものであ
り、前記凹部に嵌め込んだキャッスルナットのうちその
溝に対応する位置で前記ソケットの軸芯に向けてその半
径方向外側から光を発する発光手段と、この発光手段か
ら発せられた光に感応しかつその光に基づいて前記溝と
貫通孔との軸線方向および円周方向での一致不一致を感
知する受光手段とをそれぞれ３対備え、これら３対の発
光手段，受光手段をソケットに取付けるようにしてい
る。

そして、このキャッスルナット締付け装置では、まず
キャッスルナットをソケットの先端部の凹部に嵌めこ
み、次に発光手段から光を発する一方、受光手段で該光
の変動を感知しながらソケットをボルトに向けて高速度
（最大6000rpm〜7000rpm）で回転し、キャッスルナット
をボルトにねじ込み、所定状態に位置決めされた時、こ
のことを前記光の変動量で感知してねじ込みを完了す
る。このようにして、取り立てて熟練を要することな
く、また重筋労働を伴わずに適正なトルク値でキャッス
ルナットをボルトにねじ込むようにしている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述の従来の装置では、回転されるソケッ
トに配設された発光手段，受光手段にそれぞれ接続した
端子をソケットの外周面に配設する一方、固定側の外筒
に前記端子に摺動接触するプランジャまたはスリップリ
ングを設け、これら端子およびプランジャまたはスリッ
プリングを介して電気信号の授受を行なっていた。この
ため、摺動部が摩耗して接触不良を生じ信号の授受を充
分適正に行えないという問題が散見された。また、電気
信号の授受を行う上で特別に摺動部を設けているため、
装置が複雑となったり、また、大型化したりしてしま
い、設置スペース，作業スペースに制約を受けるという
問題点もあった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので装置を
複雑化，大型化することがなくなってスペースの制約が
少なくなり、しかも摺動部で接触不良を生ずることがな
くなくなって回転側に配設された発光手段，受光手段と
固定側に配設された電源，信号出力部との電気信号の取
り合いを常に適正に行なえるキャッスルナット締付用ソ
ケットを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するための手段について、第1,2,3,9
図を参照して説明すると、本発明は、割ピン溝を有した
キャッスルナットが嵌合されるソケット本体部を一端に
備えたシャフトを、筒状のケース内に軸受手段を介して
回動自在に配設し、該シャフトを回動してキャッスルナ
ットをボルトにねじ込み、前記ソケット本体部の周りに
配設された発光手段および受光手段を用いてボルトが有
する割ピン挿入孔に前記割ピン溝を位置決めするキャッ
スルナット締付用ソケットにおいて、前記発光手段およ
び受光手段を、前記シャフトの周りに配置したプリント
基板内の電子回路と前記軸受手段とを介して電源並びに
信号出力部と電気的に接続したことを特徴とする。軸受
手段は、上記ベアリング21,22,23に限定されるものでは
なく導電性であれば例えばすべり軸受であってもよい。

（作用） 本発明は上記のように構成したので、電源の電力が軸
受手段を介して発光素子に供給され、電力供給をうけた
発光素子が光を発する一方、キャッスルナットのピン溝
とボルトの貫通孔とが一致することによって発光素子が
発した光が受光素子に取り込まれ該受光素子によって光
電交換が行なわれ、この電気信号が軸受手段を介してケ
ース側の信号出力部に送出される。この結果、回転側と
固定側との間の電気信号の取り合いのために新たに摺動
部を設ける必要がなくなって、装置を複雑化したり大型
化したりせずひいてはスペース上の制約が少なくなる。
しかも、軸受手段を回転側と固定側との電気信号の取り
合いに用いており、摩耗が抑制されるので従来のように
接触不良を生じることがなくなる。

（実施例） 以下に、本発明の一実施例を図面に基いて詳細に説明
する。

第２図および第３図において、10は筒状を成した絶縁
材料製のケースで、ケース10の内側には軸受手段として
導電材料製の３個のころがり軸受（以下、ベアリングと
いう）21,22,23が相互に絶縁された状態で並んで設けら
れ、これらベアリング21,22,23を介してナット保持手段
30が回動自在に設けられている。ケース10の外周部には
四角形の端子箱11が突出して設けられている。該端子箱
11内に位置するベアリング21,22,23の各アウタレース21
1,221,231にはそれぞれリード線31,32,33が接続されて
いる。リード線31,32,33は端子箱11外に引き出されてい
る。そして、第１図に示すようにリード線31は接地され
ている。そして、リード線32と接地部位間およびリード
線33と接地部位間にはそれぞれ信号出力部12および電源
13が介在して設けられている。この場合、信号出力部12
および電源13は回転するナット保持手段30に対して固定
側に配設してあればよく、ケース10に配設してもよい
し、他の部位に設けてもよい。

ナット保持手段30は、第２図および第４図に示すよう
に、筒状のシャフト40と、シャフト40に一体で、かつ第
９図に示すキャッスルナット３を嵌合する六角形状の凹
部51が形成されたソケット本体部50と、シャフト40に嵌
合して保持され、かつベアリング21,22,23の各インナレ
ース212,222,232を固定した取付軸60とを具備してい
る。シャフト40の基端部にはインパクトレンチ等の締付
け工具100が嵌合されるようになっており、締付け工具1
00によってナット保持手段30は回転される。

取付軸60の外周部には略120゜毎に凹部65が形成され
ている。各凹部65においてベアリング21,22,23の各イン
ナレース212,222,232は露出した状態になっている。一
つの凹部65においてインナレース212にリード線61が、
他の凹部65においてインナレース222にリード線62が、
さらに他の凹部65においてインナレース232にリード線6
3（第１図）がそれぞれ接続されている。

ソケット本体部50は、第3,4図に示すようにその外周
部に120゜毎に扇状のフランジ52を形成している。隣接
するフランジ52間には第5,6図に示すような略くさび形
のセンサ取付部材53が保持されるようになっている。セ
ンサ取付部材53の両サイドには発光ダイオードのような
発光素子81およびホトトランジスタのような受光素子82
がそれぞれ配設され、センサ取付ねじ54によってセンサ
取付部材53に固定されている。なお、発光素子81および
受光素子82が配設されるソケット本体部50には第3,4図
に示すように光透過用の小孔55が空けられている。小孔
55は第３図のように六角形状の凹部51の各辺部に対応し
て６箇所に形成されている。凹部51を挟んで直線を成す
ように配設された２個の小孔55で対を成している。対を
成す一方の小孔55に発光素子81が、また他方の小孔55に
受光素子82が配設されている。

ソケット本体部50近傍の取付軸60にはプリント基板70
が設けられている。プリント基板70は第7,8図に示すよ
うに凹部65に対応して配設されている。プリント基板70
は、第１図に示すようにアンプ回路71,トランジスタ72
および定電圧用の抵抗73を具備している。アンプ回路71
はリード線63およびリード線61に接続しており、リード
線61,63を回して供給される駆動電圧によって作動して
受光素子82の検出信号を増幅する一方、内部配線を介し
てリード線63と発光素子81とを接続させている。トラン
ジスタ72はリード線61を介してエミッタ接地されてい
る。また、トランジスタ72はベースにアンプ回路71から
増幅信号を取り込んで増幅などの処理を行ない、得られ
た信号をコレクタからリード線62へ送出する。なお、本
実施例では３個のトランジスタ72の出力信号をまとめて
リード線62へ送出している。

以上のように構成されたキャッスルナット締付け割り
ピン位置合せ検出ソケットの動作について、添付図面を
参照して説明する。

まず、キャッスルナット１がソケット本体部50の凹部
51に挿入され、このソケット本体部50に締付け工具100
が嵌合される。そして、ボルト４を位置合せして締付け
工具10が作動されるとともに、電源13がオンされる。

すると、ナット保持手段30は、キャッスルナット１を
保持した状態（この状態で小孔55と割ピン溝３とは一致
する。）で、ボルト４に対して回転し、キャッスルナッ
ト１がボルト４に対して徐々にねじ込まれる。一方、電
源13のオンによって電力がベアリング21,23を介して、
発光素子81に供給されてこの発光素子81が発光する。

そして、キャッスルナット１の割ピン溝３とボルト４
の貫通孔５とが一致すると、発光素子81が発した光が受
光素子82に取り込まれる。受光素子82は光を取り込んで
光電変換を行なう。ここで得られた電気信号はベアリン
グ22,21を介してケース10側の信号出力部12に出力され
る。このように割ピン溝３と貫通孔５とが一致する毎に
このことを示す電気信号が信号出力部12に送られキャッ
スルナット１とボルト４とのねじ込み状態における位置
関係が明確にされる。そして、あらかじめ設定しておい
た所定の位置関係になったとき、締付け工具100による
ナット保持手段30の回転は停止され、キャッスルナット
１がボルト４に所定のトルク値でねじ込まれた状態にな
る。

このように回転側と固定側との間の電気信号の取り合
いをベアリング21,22,23を用いて行なっており、新たに
摺動部を設けることがなくなり、装置の大型化や複雑化
を来すことがない。しかも、ベアリング21,22,23を電気
信号の取り合いに用いていることで、摩耗が抑制されて
接触不良を生じることがなくなる。

この後、キャッスルナット１がボルト４にねじ込まれ
た状態でキャッスルナット１がナット保持手段30から引
き外される。そして、キャッスルナット１の割ピン溝３
およびボルト４の貫通孔５に割りピン２が挿入されて、
さらに確実に保持される。

なお、例えば直流電源を用い２本の配線を介して発光
素子に通電して発光させる一方、受光素子に２本配線し
て光電変換信号を取り出すことが一般的に行なわれてい
るが、本実施例ではプリント基板を用いて発光素子への
電力供給および受光素子からの光電変換信号の取り出し
を３本のリード線で済ませるようにしており、装置の小
型化，簡素化が可能であるという効果がある。

（発明の効果） 本発明は以上説明したように、電源の電力をプリント
基板内の電気回路および軸受手段を介して発光素子に供
給し、また、キャッスルナットの割ピン溝とボルトの貫
通孔とが一致して発光素子が発した光が受光素子に取り
込まれると、受光素子は光電変換を行ない、ここで得ら
れた電気信号が軸受手段を介して信号出力部に送出され
るので、回転側と固定側との間の電気信号の取り合いの
ために摺動部を新たに設けることがなくなり、装置が簡
素になり、また装置が小型化して作業スペースを充分確
保でき、しかも、回転側と固定側との間の電気信号の取
り合いのために軸受手段を兼用しているので、摩耗によ
る影響が少なくなり、接触不良を生じることがなくな
る。また、シャフトの周りに配置したプリント基板内の
電子回路を電気信号の授受に用いているので、電源から
発光手段への電力の供給および発光手段から信号出力部
への信号の取り出しを、確実に行うことができるように
なって、装置に対する信頼性が向上し、その上、ソケッ
ト周りが簡素化されて、可搬性はもとより操作性が向上
し、狭いスペース内でも便利に使用できるようになっ
て、その利用価値は著しく高まった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のキャッスルナット締付用
ソケットを示す回路図、 第２図，第３図は、それぞれ同検出ソケットを示す概略
断面図，概略側面図、 第４図は同検出ソケットのシャフトおよびソケット本体
部を示す斜視図、 第５図，第６図はそれぞれ同ソケット本体部に保持され
るセンサ取付部材を示す平面図，斜視図、 第７図，第８図はそれぞれ同検出ソケットに適用される
プリント基板の配設位置を示す断面図，模式図、 第９図は、キャッスルナット，ボルトおよび割りピンを
示す図である。 １……キャッスルナット、３……割ピン溝、４……ボル
ト、５……貫通孔、10……ケース、12……信号出力部、
13……電源、21,22,23……ベアリング、30……ナット保
持手段、50……ソケット本体部、81……発光素子、82…
…受光素子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川口 定嗣 大阪府大阪市東成区深江南１丁目２番11 号 瓜生製作株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−200929（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−168434（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−198028（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−35857（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】割ピン溝を有したキャッスルナットが嵌合
   されるソケット本体部を一端に備えたシャフトを、筒状
   のケース内に軸受手段を介して回動自在に配設し、該シ
   ャフトを回動してキャッスルナットをボルトにねじ込
   み、前記ソケット本体部の周りに配設された発光手段お
   よび受光手段を用いてボルトが有する割ピン挿入孔に前
   記割ピン溝を位置決めするキャッスルナット締付用ソケ
   ットにおいて、前記発光手段および受光手段を、前記シ
   ャフトの周りに配置したプリント基板内の電子回路と前
   記軸受手段とを介して電源並びに信号出力部と電気的に
   接続したことを特徴とするキャッスルナット締付用ソケ
   ット。