JP4142172B2

JP4142172B2 - コイルばね製係止具、締結構造およびチャック

Info

Publication number: JP4142172B2
Application number: JP27374898A
Authority: JP
Inventors: 良成沖田
Original assignee: 有限会社沖田工業技術開発
Priority date: 1998-09-28
Filing date: 1998-09-28
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2018-09-28
Also published as: JP2000104722A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コイルばねの径方向の弾性変形を利用したコイルばね製係止具、該係止具を使用した締結構造、および前記係止具を利用したチャックに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
物体の締結による固着は、ボルトなどの外ネジとナットなどの内ネジとの螺合によりなされている。しかるに、ネジの螺合による締結は、ネジ込みに多数の回転を要したり、強い締め付け力が必要な場合はネジ山が剪断変形して締結が緩んだり、同一軸に同一方向の複数のネジを設ける場合に軸の直径に段差を設けることが必要となる。また、大型の構造物に外ネジまたは内ネジを直接に形成する場合には、強度増強のための熱処理が困難であり、締め付けトルクが大きい場合には作業に大きな動力が必要であった。
【０００３】
請求項１〜４に記載の発明の目的は、着脱に要する回転が少数で済むか又は不要であり、熱処理が容易であるとともに繰り返しの大荷重による締結の緩みが生じ難く、同一直径の軸に多数のベアリング、歯車を取り付けることが可能であるコイルばね製係止具の提供にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のコイルばね製係止具は、帯板材を、中心軸に対し所定の傾斜を有するとともに曲率半径が漸増するように螺巻してなり、外周に外ネジつきテーパー面を形成してなる。係止具の一端を平面に成形し、内周面を円筒面に成形すると、軸にベアリングまたは歯車を締結する用途に好適である。
請求項２に記載のコイルばね製係止具は、請求項１に記載のコイルばね製係止具において、一端を平面に成形したことを特徴とする。
請求項３に記載のコイルばね製係止具は、請求項１または２に記載のコイルばね製係止具において、内周面を円筒面に成形したことを特徴とする。
請求項４に記載のコイルばね製係止具は、中心軸に対し所定の傾斜で帯板を螺巻してなるコイルばね製係止具において、一端を平面に成形したことを特徴とする。
【００１１】
【発明の作用・効果】
請求項１に記載のコイルばね製係止具は、
係止具の一端を平面に成形し、内周面を円筒面に成形すると、軸にベアリングまたは歯車を締結する用途に好適である。
請求項１〜４に記載のコイルばね製係止具は、着脱に要する回転が少数で済むか又は不要であり、熱処理が容易であるとともに繰り返しの大荷重による締結の緩みが生じ難く、同一直径の軸に多数のベアリング、歯車を取り付けることが可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、請求項１にかかるコイルばね製係止具１を示す。係止具１は、図５の（イ）および（ロ）に示す如き帯板材１０を所定の傾斜角αで板幅Ｗ方向に螺巻した構造を有する。係止具１の曲率半径は左から右に向かって増大するとともに、螺巻された帯板材１０は板厚ｔ方向に重ねられている。係止具１の外周は、ネジ山として作用する外ネジつきテーパー面１１となっており、一端１２が平面、他端１３は帯板材１０の傾斜面をそのまま利用した傾斜角αの傾斜面となっている。
【００１５】
図２は係止具１の製造工程を示す。図５の（イ）および（ロ）に示す所定長さＬで上縁１４が傾斜面となっている帯板材１０を、図２の（イ）に示す如く、テーパー角２αの傾斜面を有する巻付け治具１５に板幅方向に緊密に螺巻する。帯板材１０は、図２に示す如く、両端部に板厚ｔが漸減していると、螺巻した際に両端が円錐面となり、後工程で加工が必要な場合には加工が容易になる利点がある。
【００１６】
つぎに図２の（ロ）に示す如く、巻付け治具１５を外し、図２の（ハ）に示す如く、他端１３を軸と直交する平面に整形し、さらに図２の（ニ）に示す如く、内周１６を所定の直径の円筒面に整形する。これを熱処理してばね化する。なお、上縁１４に、所定の間隔で切り欠き１７を形成することにより、後記するナットの緩み防止機能を増大できる。
【００１７】
図３および図４は、係止具１を用いた締結構造を示す。２は軸であり、右側に鍔部２１が周設され、左側に周方向の溝２２が形成されている。３は両端面３１、３２が軸に直交する平面となっている円筒状の被締結物であり、係止具１により鍔部２１と溝２２との間に締結される。鍔部２１の左側の側面２３は締結面であり、軸２の軸心に直交した平面となっており、溝２２の左側側壁２５は傾斜角αの傾斜面となっている。
【００１８】
４は締め付けナットであり、外ネジつきテーパー面１１に螺合するテーパー内ネジ４１を有する。図３に示す如く、ナット４を外ネジつきテーパー面１１に螺合して締め付ける。これにより図４に示す如く、係止具１は外径が圧縮されて傾斜角αの他端１３が左側側壁２５に接触しながら溝２２内に差し込まれる。この際の締め付けトルクは、係止具１自体の抗ばね力と傾斜角αの楔作用の相乗効果により小さくでき、一端１２は被締結物の他端面を強固に締結することが可能となる。
【００１９】
図６は、この発明の第２実施例にかかるコイルばね製係止具５を示す。係止具５は、図５の（ハ）および（ニ）に示す帯板材５０を、図６の（イ）に示す如く円筒状の治具５１に板幅方向に所定の傾斜角αで密に螺巻して形成される。つぎに図６の（ロ）に示す如く、治具５１から外し、図６の（ハ）に示す如く、右端面５２を軸に直交する平面に成形する。さらに、３または４個の装着治具用の軸方向穴５３を等間隔に開ける。
【００２０】
図７、図８は係止具５を用いた締結構造を示す。図７に示す如く、軸方向穴５３に拡開ハンド５４を差し込み係止具５を拡開しておく。被締結物３を鍔部２１と溝２２との間に外嵌させるとともに係止具５を溝２２の外周に配して拡開ハンド５４を中心軸方向に変位させる。これにより、図８に示す如く、係止具５は内周側が溝２２に嵌まり込み、被締結物３は、右端面５２と鍔部２１の左側の側面（締結面）２３との間に締結される。このように、係止具５は、ワンタッチで締結を行うことができる。
【００２１】
図９は、第３実施例にかかるコイルばね製係止具６、および係止具１、５、６を用いて、溝２２および鍔部２１が設けられた軸２に、軸受２６および歯車２７を固定した締結構造を示す。このように、１つの軸に溝２２または鍔部２１を適宜に設けておくことにより、同一径の軸２に多数の軸受２６および歯車２７を締結できる。
【００２２】
第３実施例にかかる係止具６は、帯板材を、中心軸に対し所定の傾斜を有するとともに曲率半径が漸増するように螺巻してなり、第１実施例の係止具１の外ネジ付きテーパー面１１の代わりに、ネジのないテーパー面６１を有する。この係止具６は、内周にテーパー面６１と同一傾斜を備えたテーパー面６２を有する圧入環６３と、圧入環６３が圧入される圧入穴６４とを組み合わせて締結構造を構成する。この実施例では、圧入穴６４は、筒部６５および該筒部６５の右端の側壁６６を有するスペーサー６７に設けられている。圧入環６３を圧入穴６４に圧入させて係止具６を径方向に圧縮させ溝２２に係止具６の内周側部分を係止させ、側壁６６を介して係止具６と鍔部２１の左側の側面２３との間に被締結物である軸受２６を締結している。
【００２３】
図１０は、係止具１と近似した構造を有する第４実施例の係止具７および図３に示す締結構造とほぼ同様の締結構造により、貫通穴３３、３３を有する２つの被締結物３、３を、右端に鍔部７１を有し左端部に両溝壁７２、７３が軸に直交する平面となっている周溝７４が設けられた締結杆７５により締結している。係止具７は両端面７６、７７が軸に直交する平面に成形されており、左の被締結物３の表面と溝壁７２との間に係止具７の内周部を嵌め込む。ナット４の締め込みにより、係止具７は径小化するとともに軸方向に伸長して、被締結物３の表面と溝壁７２との間を拡開方向に締め付ける。これにより２つの被締結物３、３が締結される。
【００２４】
図１１、図１２は、第５実施例にかかるコイルばね製係止具８と、この係止具８を用いたチャック８０を示す。この実施例では、係止具８は、図５の（ハ）および（ニ）に示す帯板材５０を円筒状に密巻きした構造を有し、内部に粒状流体８１を充填したチャック８０に使用されている。粒状流体８１は、表面が滑らかな球体または略球体として平均粒径が０．１〜５０ｍｍのステンレススチール球と潤滑材としてグラファイトとの混合物である。
【００２５】
チャック８０は、管路８２と、該管路８２の一方に設けられ管路８２に充填された粒状流体８１を加圧するための加圧手段８３と、管路８２の他端に設けられ粒状流体８１からの圧力を受けて作動する作動部８４とからなる。
【００２６】
加圧手段８３は、管路８２の一方側に配されたシリンダー８５内を軸方向に往復動するピストン８６を備える。作動部８４は、他端に円筒状の開口８７を有する円柱状を呈し、内部に管路８２の他端に連通した環状路８８および該環状路８８から延長し、等間隔に配されるとともに内面は開口８７に開放した複数の枝路８９、および開口８７に嵌め込まれた係止具８とからなる。係止具８は、全ての枝路８９の内面を塞いでおり径方向に弾性変位する。
【００２７】
チャック８０は、開口８７に嵌め込まれた円柱状のワークを着脱自在に固定する作用を有する。ワークの固定は、加圧手段８３が粒状流体８１を開放している状態で、係止具８の内径より例えば０．３〜１．０ｍｍ径小のワークを係止具８に嵌め込む。つぎに、加圧手段８３により粒状流体８１を加圧する。
【００２８】
これにより、係止具８は、複数の枝路８９の内面から押圧されて弾性変位して捩じれ、内径を縮小させてワークを固定する。加圧手段８３による粒状流体８１の加圧を停止すると、係止具８は、バネの復帰力で粒状流体８１を押圧し、元の状態に復帰し、内径が拡大してワークの固定を開放する。
【００２９】
図１３の（イ）は、係止具５と同様の構造を有し、端面を平面成形していないコイルばね製係止具９を用いた他の締結構造を示す。この実施例では、係止具９と被締結物３との間に、図１３の（ロ）に示す如く、粒状流体８１をエラストマー９１で一体化したワッシャ９２および該ワッシャ９２の外周および内周を保持する保持環９３からなるスペーサー９４を介在させている。保持環９３は、図示左側面９８は傾斜角αにテーパー面となており、図示右側面９５は、軸に直交する平面となている。
【００３０】
この実施例では、ワッシャ９２は、図示左側面９８に保持された皿状ワッシャ９６と、図示右側面９５に保持された図１３の（ロ）に示す平ワッシャ９７とからなり、いずれも、図示左側面９８および図示右側面９５から幾分突き出して保持環９３に保持されている。この構成では、係止具５のように一端面を研磨などで平面加工する手間が不要であるとともに、加工精度が低くてもワッシャ９６、９７が補償する利点がある。このスペーサー９４は、図２の（ロ）に示す両端面が傾斜した係止具を用いて締結を行う場合にも有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の係止具の正面断面図である。
【図２】第１実施例の係止具の製造工程図である。
【図３】第１実施例の係止具を用いた締結構造を示す断面図である。
【図４】第１実施例の係止具を用いた締結構造を示す断面図である。
【図５】帯板材の正面図および側面図である。
【図６】第２実施例の係止具の製造工程図である。
【図７】第２実施例の係止具を用いた締結構造を示す断面図である。
【図８】第２実施例の係止具を用いた締結構造を示す断面図である。
【図９】第１〜３実施例の係止具を用いた締結構造を示す断面図である。
【図１０】第４実施例の係止具を用いた締結構造を示す断面図である。
【図１１】第５実施例の係止具を用いたチャックの断面図である。
【図１２】図１１のチャックの要部の斜視図である。
【図１３】第６実施例の係止具を用いた締結構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１、５、６、７、８、９コイルばね製係止具
２軸
３被締結物
４締め付けナット
１０、５０帯板材
１１外ネジつきテーパー面
２１鍔部
２２溝（周溝）
２３左側の側面（締結面）
４１テーパー内ネジ
６１テーパー面
６３圧入環
６４圧入穴
８０チャック
８１粒状流体
８３加圧手段
９１エラストマー
９２ワッシャ
９３保持環
９４スペーサー

Claims

帯板材を、中心軸に対し所定の傾斜を有するとともに曲率半径が漸増するように螺巻してなり、外周に外ネジつきテーパー面を形成したコイルばね製係止具。
請求項１に記載のコイルばね製係止具において、一端を平面に成形したことを特徴とするコイルばね製係止具。
請求項１または２に記載のコイルばね製係止具において、内周面を円筒面に成形したことを特徴とするコイルばね製係止具。
中心軸に対し所定の傾斜で帯板材を螺巻してなるコイルばね製係止具において、一端を平面に成形したことを特徴とするコイルばね製係止具。