JP3559562B2 - 液圧式ねじ棒締付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、ねじ棒（例えばボルト）とナットとを用いて締付け固定される機械部分で支持されるシリンダと、該シリンダ内で密封状態で案内され、ねじ棒のねじ端にねじ止めされるねじブッシュで支持されるピストンと、装置の部品が荷重で破損したときに投げ飛ばされるのを防止する手段とを有している液圧式ねじ棒締付け装置に関するものである。
公知の液圧式ねじ棒締付け装置は、ねじ棒とナットとを用いて締付け固定される機械部分で支持されるシリンダを有し、シリンダ内ではピストンが密封状態で案内されている。ピストンは、ねじ棒のねじ端にねじ止めされたねじブッシュで支持される。ねじ棒を締めるため、高圧の液圧オイルがピストンとシリンダの間の空間内に送入され、その結果ピストンが移動し、その際ねじ棒のねじ端にねじ止めされているねじブッシュも一緒に移動する。ねじ棒の回転は圧力と、ピストンの面積と、ねじ棒の直径とに依存して行われ、機械部分とねじブッシュとの間にねじ止めされているナットは、ねじりモーメントが生じないように、機械部分に接触するまで外側から締め付けることができる。このため、内側六角エッジを備えナットを介して差し込まれるブッシュを、シリンダに設けた開口部を通って係合する歯車を介して外側から回転させるか、或いは、シリンダに設けた開口部にピンを差し込んでナットを回転させる。
これら公知の液圧式ねじ棒締付け装置は優れたものであり、所定の回転を生じさせるためにすべてのピッチのねじ棒に必要な動力を調達するため、単段または多段で構成することができる。
ドイツ実用新案登録第7600965.9から知られているこの種のねじ棒締付け装置では、ねじ棒の過負荷を防止する過負荷防止装置が設けられている。過負荷防止装置の作用は、制限リングがピストンのストロークを制限することにある。即ち、ピストンが制限リングに接触したときにねじ棒にたいする引張り力がそれ以上増大しないように制限リングがピストンのストロークを制限することにより、過伸長によるねじ棒の破損を防止しようとするものである。
しかしながら、この公知の液圧式ねじ棒締付け装置においては、ねじブッシュは高い応力を受ける部品であり、ねじ棒がある程度の回数回転すると、ねじ棒のねじ端領域においてねじブッシュが破損することがある。このようにねじ端領域においてねじブッシュが破損するとシステム全体の応力が衝撃的に除去されるので、ねじブッシュの破損部分がシリンダ及びピストンとともにかなりのエネルギーで投げ飛ばされて、隣接する機械部分及び操作者に重大な損傷または負傷を与える。
しかもこの公知の液圧式ねじ棒締付け装置の場合、ねじブッシュが破損したときに装置の部品が投げ飛ばされるのを阻止する手段は設けられていない。
これにたいして、ドイツ特許第1297557号公報に記載されている液圧式ねじ棒締付け装置には、液圧装置の周囲を保護する保護装置が設けられている。前記液圧装置はねじの一端、例えば蒸気タービンケースねじまたは連結ねじの一端を介して取り付けられ、ねじを軸線方向に伸長させるために用いられるものであるが、この液圧装置を介して取り付けられねじ棒締付け装置の周囲に固定される前記保護装置は、支持部材によって支持される保護板として構成されている。
この保護装置は捕獲ケージであり、ねじ棒締付け装置を取り囲み、締め付けられるべきねじ棒に隣接するボルトに固定される。従ってこの保護装置の操作は面倒であり、かなりの場所を必要とする。
本発明の課題は、冒頭で述べた種類の液圧式ねじ棒締付け装置を次のように改善すること、即ちねじブッシュが破損した場合に、その破損部分及びねじ棒締付け装置の部品が投げ飛ばされるのを確実に防止できるように改善することである。
本発明は、ねじ棒とナットとを用いて締付け固定される機械部分で支持されるシリンダと、該シリンダ内で密封状態で案内され、ねじ棒のねじ端にねじ止めされるねじブッシュで支持されるピストンと、装置の部品が荷重で破損したときに投げ飛ばされるのを防止する手段とを有している液圧式ねじ棒締付け装置において、前記手段が、ねじブッシュまたはナットと協働して前記部品を把持することにより投げ飛ばしエネルギーを消耗させるようにシリンダまたはピストンに設けられた把持要素と、シリンダをピストンの上方において閉鎖しているキャップとを有していることを提案するものである。
本発明は、ねじブッシュはナットを越えて突出しているねじ部分の最も外側の端部において破損し、したがってねじブッシュの一部とナットとはねじ端にねじ止めされたまま残るという経験則から出発している。ねじ端に残っているねじブッシュの一部またはナットは、投げ飛ばされる部分を把持するために用いる。即ち、シリンダまたはピストンに設けた把持要素は、ねじブッシュの機械部分側の端部において、ナットまたはナットの下に設けた座金に接触することにより、投げ飛ばされる部分を把持する。
把持要素は、ねじ棒の半径方向において内側へ突出して、ねじブッシュの機械部分側の端部に係合するようにシリンダまたはピストンに設けられる少なくとも一つの突起、有利には周回する突起、或いは、シリンダまたはピストンに設けた周回する鍔、或いは、ねじ棒の半径方向において内側へ突出するようにシリンダまたはピストンに設けた周回する円錐面から成っている。最後の場合、対応する円錐面がねじブッシュの端部に設けられ、この円錐面には、シリンダまたはピストンに設けた円錐面が係合する。
同様に、把持要素は、シリンダの横穴に差し込まれてねじブッシュの端部またはナットの突起に係合するピンから成っていてもよい。
二つの平行なピンは、ねじ棒の両側において前記横穴に差し込まれているのが有利であり、二つのアームがＵ字状の湾曲体を形成しているのが有利である。ピンは、ナットの環状溝に係合するように配置されるか、或いは、ねじブッシュの端部が円錐状に形成されて、ねじブッシュが破損したときに１個のピンまたは両方のピンが円錐面に接触するように配置される。場合によっては、１個のピンまたは複数個のピンに適当な平坦部を設けてもよい。
把持要素は、ねじ棒の半径方向において内側へ突出するように、且つナットの下に配置される座金に設けた少なくとも一つの突起に係合するようにシリンダに設けた少なくとも一つの突起から成っていてもよい。この場合、対角線方向に対向する二つの突起が、それらの間に位置するように座金に設けた切欠きと共に、シリンダに設けた対応する突起と協働して、一種のバヨネット結合部を形成しているのが有利である。この場合には、突起の接触面を円錐面として形成することができる。
さらに、把持要素は、シリンダの環状溝と座金の環状溝とに係合する半径方向の二つの突起を備えた少なくとも一つのリングセグメントから成っていてもよい。ナットとシリンダは座金で支持され、ヒンジにより互いに結合される二つのリングセグメントが、シリンダと座金とを取り囲んでいるのが有利である。
次に、本発明のいくつかの実施例を添付の図面を用いて詳細に説明する。
図１はねじブッシュに係合する鍔を備えた液圧式ねじ棒締付け装置を示す図、
図２はねじブッシュの円錐面に係合するようにシリンダまたはピストンに設けた円錐面を備えた液圧式ねじ棒締付け装置を示す図、
図３はねじブッシュに係合するピンを備えた液圧式ねじ棒締付け装置を示す図、
図４はナットの環状溝によって形成される突起に係合するピンを備えた液圧式ねじ棒締付け装置を示す図、
図５はナットの下に設けた座金に係合するようにシリンダに設けた突起を備えた液圧式ねじ棒締付け装置を示す図、
図６は図５の線VI−VIに沿って切断した平面図、
図７はシリンダと座金を取り囲んでいるリングセグメントとを備えた液圧式ねじ棒締付け装置を示す図、
図８は図７の線VIII−VIIIに沿って切断した平面図、
である。
機械部分１（例えば機械ケーシングのフランジである）は、ねじ棒２とこれにねじ止めされるナット３とを用いて締付け固定する必要がある。正確に制御可能なプレストレスをねじ棒２に与えて、ねじ棒２の付加荷重を表すねじりモーメントを固持するためには、まずナット３を機械部分１に接触するまで手で締めてねじ棒２に固定すればよい。ねじ棒２の長さは、ねじ自由端４がナット３を越えて突出するように選定されている。
ねじ棒締付け装置は、シリンダ７を有している。シリンダ７の内部には、パッキン9,10により密封されるピストン８が設けられている。ピストン８は、ねじブッシュ５に設けた鍔６に係合する。このねじブッシュ５は、シリンダ７が機械部分１に接触するまでねじ自由端４にねじ止めされる。シリンダ７の逆の側の端部には、キャップ16がねじ止めされている。
いま、シリンダ７とピストン８との間のシリンダ空間を加圧オイルダクト11を介して液圧オイルで付勢すると、ねじ棒２は伸長力で付勢される。この伸長力は、ピストン８が軸線方向に移動することにより、鍔６を介してねじブッシュ５に伝えられ、ねじブッシュ５からねじ自由端４にもたらされるものである。必要な伸長はあらかじめ決定することができ、例えばねじブッシュ５の上端とキャップ16との間の間隔に基づいて設定できる。必要な伸長に達したならば、ナット３を機械部分１のほうへ回転させる。これは、シリンダ７に設けた開口部（図示せず）から、ナット３を回転させるピンを差し込むことで行なうことができる。また、シリンダ７とナット３との間の中間空間に、ナット３を越えて延びる内側六角部と外側歯部とを備えたリングを設け、このリングに、シリンダ７に設けた開口部を介して外側から歯車を係合させて、ナット３を回転させるようにしてもよい。シリンダ７は、ねじブッシュ５のナット３側の端部領域に、半径方向内側へ突出する鍔12を有している。鍔12は、ブッシュ端部13に係合する。
突出ねじ部分４の領域においてねじブッシュ５が疲労のために破損したとすると、ねじブッシュ５及び場合によってはピストン８もキャップ16の内面のほうへ投げ飛ばされ、ねじ自由端４に残っているねじブッシュ５の残余部分に係合している鍔12によって阻止されないならば、シリンダ７も重みで投げ飛ばされる危険がある。
従って、ねじ自由端４に残っているねじブッシュ５の残余部分と前記鍔12により、シリンダ７が投げ飛ばされるのを確実に防止できる。
図２の実施例では、ピストン８は、ねじ棒２の半径方向において内側へ突出する円錐面14を備えている。この円錐面14は、ねじブッシュ５の端部に設けた対応する円錐面15に係合する。この実施例では、ピストン８の円錐面14がねじブッシュ５の円錐面15に接触したときに、ねじブッシュ５の残余部分とピストン８とは把持される。またこの実施例では、円錐面14,15における摩擦と円錐面14におけるピストン領域の弾性的及び（または）可塑的開拡とにより投げ飛ばしエネルギーが消耗せしめられ、衝突がかなり緩和する。場合によっては、円錐面14におけるピストン領域の外面も同様に円錐状に構成して、変形後のピストンが制御可能に開拡し、且つ容易に拡張するようにしてもよい。
もちろん、図１に図示したような鍔12をシリンダ７に設ける代わりに、図２のピストン８に設けたような、ねじ棒２の半径方向において内側へ突出する円錐面をシリンダ７に備えさせてもよい。逆に、ピストン８にも、図２に図示した円錐面14を設ける代わりに、図１においてシリンダ７に設けたような、ねじ棒２の半径方向において内側へ突出する鍔を備えさせてもよい。ただし、これによって本発明の原理から逸脱してはならない。
図３に図示した実施例でも、ねじブッシュ５は円錐面15を有している。ナット３とねじブッシュ５の端部の間の領域には、平行なピン17が配置されている。ピン17は、シリンダ７に設けた平行な穴18を貫通するように差し込まれている。ピン17は、シリンダ７の外側で、細条部によって互いに結合されていることができ、Ｕ字状の湾曲部のアームを形成している。図３の右側に図示したように、ピン17は例えば円形であってよいが、しかし図３の左側に図示したように平坦部19を有していてもよい。平坦部19を設けると、ねじブッシュ５が突出ねじ部分４の端部領域で破損したときに、ねじブッシュ５の円錐面15に接触させることができる。
図４に図示した実施例でも、平行なピン17がシリンダ７に設けた穴18を貫通するように差し込まれている。しかしながらこの実施例では、これらのピン17はナット３の領域に配置され、より厳密には環状溝20の領域に配置されている。環状溝20は、周回する突起21を形成している。突起21は、ねじブッシュ５が破損したときにピストン８がねじブッシュ５の破損部分及びシリンダ７と共に投げ飛ばされるのを阻止する。
図５に図示した実施例では、座金22がナット３の下に配置されている。座金22の下面は、円錐面23を備えている。これによって形成される、周回する突起は、切欠き25によって中断されている。その結果、対角線方向に対向する二つの突起24が生じる。これらの突起24は、座金22の外周のほぼ90゜にわたって延在している。対応する突起26がシリンダ７の基部に設けられており、同様に切欠きによって中断されている。このようにして形成された、対角線方向に対向する二つの突起26は、対応する円錐面27を有している。座金22に設けた切欠き25と突起24は、シリンダ７に設けた切欠き28及び突起26と協働して、一種のバヨネット結合部を形成している。従ってシリンダ７は、図６に図示した位置において座金22を介して取り付けることができ、そして座金22と共に90゜回転させることによりロックされる。この図示していない位置においては、突起24に係合する突起26は、ねじブッシュ５が破損したときにねじ棒締付け装置の部品を把持する把持要素として作用する。
図７の実施例では、座金29が設けられている。座金29の外径は、シリンダ７の外径に対応している。座金29とシリンダ７は、それぞれ周回する環状溝30,31を有している。ヒンジ34によって互いに結合されている、ねじ棒２の半径方向において内側へ突出する突起33を備えた二つのリングセグメント32は、液圧式ねじ棒締付け装置を設置した後、座金29とシリンダ７の回りに設置することができる。その結果、前記突起33が環状溝30,31に係合する。このようにリングセグメント32は、ねじブッシュ５が破損した場合に液圧式ねじ棒締付け装置の部品を把持する把持要素として作用する。
液圧式ねじ棒締付け装置はそれ自体知られているものなので、図面には簡単に図示した。しかしながら、特に指摘しておきたいことは、調達されるべき力が高い場合には、複数個のピストンを軸線方向に直列に配置することができる。これらのピストンのうち１つまたはいくつかは、所望の力に適合させるため、加圧オイルで付勢される。

Claims (14)

1. ねじ棒（２）とナット（３）とを用いて締付け固定される機械部分（１）で支持されるシリンダ（７）と、該シリンダ（７）内で密封状態で案内され、ねじ棒（２）のねじ端（４）にねじ止めされるねじブッシュ（５）で支持されるピストン（８）と、装置の部品が荷重で破損したときに投げ飛ばされるのを防止する手段とを有している液圧式ねじ棒締付け装置において、前記手段が、ねじブッシュ（５）またはナット（３）と協働して前記部品を把持することにより投げ飛ばしエネルギーを消耗させるようにシリンダ（７）またはピストン（８）に設けられた把持要素（12,14,17,26,32）と、シリンダ（７）をピストン（８）の上方において閉鎖しているキャップ（16）とを有していることを特徴とする液圧式ねじ棒締付け装置。
2. 把持要素が、ねじ棒（２）の半径方向において内側へ突出して、ねじブッシュ（５）の機械部分（１）側の端部に係合するようにシリンダ（７）またはピストン（８）に設けられる少なくとも一つの突起（12,14）から成っていることを特徴とする、請求項１に記載の液圧式ねじ棒締付け装置。
3. 突起が、ねじ棒（２）の半径方向において内側へ突出するようにシリンダ（７）またはピストン（８）に設けた周回する円錐面（14）から成り、且つねじブッシュ（５）の端部に設けた対応する円錐面（15）に係合することを特徴とする、請求項２に記載の液圧式ねじ棒締付け装置。
4. 突起が、ねじ棒（２）の半径方向において内側へ突出するようにシリンダ（７）またはピストン（８）に設けた周回する鍔（12）から成っていることを特徴とする、請求項２に記載の液圧式ねじ棒締付け装置。
5. 把持要素が、シリンダ（７）の横穴（18）に差し込まれ、ねじブッシュ（５）の端部またはナット（３）の突起に係合するピン（17）から成っていることを特徴とする、請求項１に記載の液圧式ねじ棒締付け装置。
6. 二つの平行なピン（17）が、ねじ棒（２）の両側において前記横穴（18）に差し込まれていることを特徴とする、請求項５に記載の液圧式ねじ棒締付け装置。
7. 二つのピン（17）が、Ｕ字状の湾曲体の二つのアームを形成していることを特徴とする、請求項５に記載の液圧式ねじ棒締付け装置。
8. ナット（３）に設けた突起（21）が、環状溝（20）によって形成されていることを特徴とする、請求項５または６に記載の液圧式ねじ棒締付け装置。
9. ねじブッシュ（５）の端部が円錐状であり、ピン（17）が、円錐面（15）に接する平坦部（19）を有していることを特徴とする、請求項５から８までのいずれか１つに記載の液圧式ねじ棒締付け装置。
10. 把持要素が、ねじ棒（２）の半径方向において内側へ突出し、ナット（３）の下に配置される座金（22）に設けた少なくとも一つの突起（24）に後方から係合するようにシリンダ（７）に設けた少なくとも一つの突起（26）から成っていることを特徴とする、請求項１に記載の液圧式ねじ棒締付け装置。
11. 対角線方向に対向する二つの突起（24）が、それらの間に位置するように座金（22）に設けた切欠き（25）と共に、シリンダ（７）に設けた対応する突起（26）と協働して、一種のバヨネット結合部を形成していることを特徴とする、請求項10に記載の液圧式ねじ棒締付け装置。
12. 突起（24,26）の接触面（23,27）が、円錐面として形成されていることを特徴とする、請求項10または11に記載の液圧式ねじ棒締付け装置。
13. 把持要素が、シリンダ（７）の環状溝（31）と座金（28）の環状溝（31）とに係合する半径方向の二つの突起（33）を備えた少なくとも一つのリングセグメント（32）から成っていることを特徴とする、請求項１に記載の液圧式ねじ棒締付け装置。
14. ナット（３）とシリンダ（７）が座金（29）で支持され、ヒンジ（34）により互いに結合される二つのリングセグメント（32）が、シリンダ（７）と座金（29）とを取り囲んでいることを特徴とする、請求項13に記載の液圧式ねじ棒締付け装置。

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