JP5766502B2 - 締結装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボルト、ナットなどの締結体を締め付け、又は取り外すために用いる締結装置に関する。

一般に、インパクトレンチ、ナットランナなどの回転駆動装置を用いてボルト、ナットなどの締結体の着脱作業を行うとき、サイズの異なる締結体に対しては、その締結体に嵌合する締結用ソケットに交換する必要がある。そのためには、サイズの合うソケットをその都度用意する必要がある。この場合は、ソケットの交換作業に時間がかかる。

それとは別に、締結体を抜き取る際に、ソケットで締結体を把持することができると、締結体を回転駆動装置とは別の手段で持ち運びする必要がないため、締結体の着脱時間の短縮につながる。この課題に対処したものとしては、例えば特許文献１〜３に記載された技術がある。

特許文献１に記載された技術は、サイズの異なる六角ボルトを把持し、そのままねじ穴にねじ込むことができるようにした六角ボルト締め装置である。

また、特許文献２に記載された技術は、ボルト、ナットなどの締結具を挟持する部分を嘴状に形成することで、ボルト又はナットの径の大小に関係なく種々の締結具を挟持することができるとともに、その締結具を挟持した状態で回転させ、締め付け、又は取り外すことができるようにした締結具締付機アタッチメントである。

さらに、特許文献３に記載された技術は、各当座を、係合部材が各当座に対応する寸法の締具との間に若干のクリアランスが生ずる位置に保持されるように形成しても、係合部材間に締具を挿入した後、シリンダの作動で係合部材を放射方向内方に移動させることにより、係合部材を締具の角形外面に圧接させて、締具を把持するようにした締付け用ソケットである。

特公平４−７２６６８号公報 特許第３８６３０１３号公報 特許第３７５１４７４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された六角ボルト締め装置は、大きさの異なる六角ボルトの把持操作と締付け操作が可能であるものの、六角ボルトを緩めることができないという問題がある。

また、特許文献２に記載された締結具締付機アタッチメントは、チャックを開閉するレバーを手動で操作する必要があることから、構造上十分な締付力が得られないという不具合がある。

さらに、特許文献３に記載された締付け用ソケットは、シリンダの作動で係合部材を放射方向内方に移動させ、これらの係合部材を締具の角形外面に圧接させて、締具を把持するようにしたことから、ソケット全体が大掛かりになるとともに、構造が複雑化するという問題がある。

本発明は上述した事情を考慮してなされたものであり、ソケットの小型化及び簡素化を図り、大きさの異なる締結具の着脱操作が可能であるとともに、締結具の把持操作を可能とした締結装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本実施形態に係る締結装置は、一端が連結部材を介して回転駆動源の回転軸に連結され、他端側に前記回転軸方向に対して傾斜した傾斜面が複数形成された開閉力伝達部と、前記開閉力伝達部の前記回転軸方向の移動により前記複数の傾斜面に沿ってそれぞれ摺動して開閉し、締結具を把持可能な複数のチャック爪と、前記複数のチャック爪による前記締結具の把持状態を保持する保持部材と、を備えることを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、開閉力伝達部を移動させることで複数のチャック爪を開閉して締結具を把持し、この把持状態を保持することにより、ソケットの小型化及び簡素化が図れ、大きさの異なる締結具の着脱操作が可能となるとともに、締結具の把持操作も可能となる。

本発明に係る締結装置の締結用ソケットの第１実施形態を示す正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線による断面図であり、図１のチャック部の開状態を示す締結用ソケットの縦断面図である。 図１のチャック部の閉状態を示す締結用ソケットの縦断面図である。 図１のチャック部の開状態を示す斜視図である。 図１のチャック部の閉状態を示す斜視図である。 本発明に係る締結装置の締結用ソケットの第２実施形態を示す縦断面図である。 本発明に係る締結装置の締結用ソケットの第３実施形態におけるチャック部及びスクロール歯車を示す正面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩによる断面図である。 本発明に係る締結装置の締結用ソケットの変形例においてチャック部の閉状態を示す斜視図である。 本発明に係る締結装置の締結用ソケットの他の変形例を示す正面図である。

以下に、本発明に係る締結装置の締結用ソケットの各実施形態について、図面を参照して説明する。

なお、以下の各実施形態では、締結具の一例としてボルトに適用した場合について説明する。また、以下の説明では、各図面において締結用ソケットを水平方向に設置した場合、その締結用ソケットが図示された位置関係に基づいて上下左右方向の説明を行うものとする。

（第１実施形態）
（構 成）
図１は本発明に係る締結用ソケットの第１実施形態を示す正面図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線による断面図であり、図１のチャック部の開状態を示す締結用ソケットの縦断面図である。図３は図１のチャック部の閉状態を示す締結用ソケットの縦断面図である。図４は図１のチャック部の開状態を示す斜視図である。図５は図１のチャック部の閉状態を示す斜視図である。なお、図４及び図５では、図２及び図３に示す位置決め部が省略されている。

図１及び図２に示すように、本実施形態の締結用ソケットは、ボルト、ナットなどの締結体を把持するための３つのチャック爪１と、これら３つのチャック爪１を開閉させるための開閉力を伝達する開閉力伝達部２と、この開閉力伝達部２が固着された連結部材としての連結軸３と、開閉力伝達部２及び連結軸３の軸方向の移動を案内するガイド部４と、このガイド部４の内周面及び連結軸３の周面に設けられた保持部材としての位置決め部５とを備えている。

上記締結用ソケットは、その連結軸３が図示しないインパクトレンチ、ナットランナなどの回転駆動源の回転軸に連結されて締結装置が構成される。

３つのチャック爪１は、図２及び図３に示すように縦断面三角形に形成され、図示しないがそれぞれの両側面がガイド部４に対して移動可能に取り付けられている（なお、図２、図３においてはガイド部４を一部省略して図示している）。３つのチャック爪１は、それぞれガイド４の周方向に約１２０度の角度をおいて配置され、ガイド部４により周方向および連結軸３の軸方向の移動が拘束されている。また、３つのチャック爪１は、ガイド部４に案内されて開閉力伝達部２の傾斜面２ａを摺動可能である。３つのチャック爪１は、図１及び図４に示すようにガイド部４に放射状に配置され、例えば径方向にそれぞれ凹凸を設けて両者を係合させることで、ガイド部４に対して径方向（矢印Ｂ２の内周方向及び矢印Ａ２の外周方向）に移動可能である。

開閉力伝達部２は、内周側に上記傾斜面２ａ及び開口底面２ｂが形成され、傾斜面２ａに沿って３つのチャック爪１がそれぞれ摺動する。これにより、３つのチャック爪１は、矢印Ａ２，Ｂ２の方向に開閉する。ここで、３つのチャック爪１は、図示しない付勢部材により常時矢印Ａ２の外周方向に開くように付勢されている。３つのチャック爪１は、矢印Ｂ２の方向に閉じるとき、それぞれの先端部が図３に示すように開口底面２ｂに当接するまで移動する。

連結軸３は、一端が開閉力伝達部２に固着され、他端が図示しないインパクトレンチ、ナットランナなどの回転駆動源の回転軸に連結されている。連結軸３は、ガイド部４に対して相対的に、軸方向（矢印Ａ１の方向及び矢印Ｂ１の方向）に移動可能である。連結軸３は、上記インパクトレンチの回転軸が正方向及び逆方向に回転することで、開閉力伝達部２を介して３つのチャック爪１を正方向及び逆方向に回転可能である。

ガイド部４は、略円筒状に形成され、図２及び図３に示すように内周面に縦断面鋸歯状の凹部４ａが軸方向に沿って複数形成されている。ガイド部４は、上記のように開閉力伝達部２及び連結軸３の軸方向（矢印Ａ１の方向及び矢印Ｂ１の方向）の移動を案内する他、鋸歯状の凹部４ａが位置決め部５の一部を構成する。

なお、ガイド部４は、開閉力伝達部２及び連結軸３を軸方向に移動させたとき、ガイド部４自体が移動しないようにするため、図示しない掛止片や磁石などが用いられて、作業対象面に一定の力で固定される。掛止片の場合は作業対象面の突起等と係合し、磁石の場合は（作業対象面が磁性体の場合）作業対象面に磁力で吸着する。あるいは、作業対称面に貼りつく粘着剤や吸盤等を用いてもよい。これは、後述する第２実施形態でも同様とする。

位置決め部５は、連結軸３の所定位置に出没可能に設けられた位置決め凸部５ａを有している。この位置決め凸部５ａは、図示しないばね等の付勢部材により連結軸３の外周方向に常時突出する方向に付勢されている。位置決め凸部５ａは、鋸歯状の凹部４ａに対向するように配置されている。位置決め凸部５ａは、連結軸３を軸方向に移動させたとき、ガイド部４の凹部４ａに嵌り込み、連結軸３を位置決めする。

したがって、連結軸３を位置決めした場合は、開閉力伝達部２を介して３つのチャック爪１が図３に示すように矢印Ｂ２の方向に移動して閉じた位置で位置決めされることになる。３つのチャック爪１が閉じた場合は、図５に示すようにボルトＢの頭部を把持している。

なお、ガイド部４の凹部４ａは、３つのチャック爪１が複数の径のボルトＢをそれぞれ把持した位置で位置決め凸部５ａが嵌り込んで位置決めされるようにガイド部４の内周面の軸方向に沿って複数形成されている。

（作 用）
次に、本実施形態の締結用ソケットを用いてボルトＢの把持操作について説明する。

初期は、連結軸３が矢印Ａ１方向に引かれた状態である。このとき、図４に示すように開閉力伝達部２は矢印Ａ１方向に下がっており、３つのチャック爪１は図示しない付勢部材により常時矢印Ａ２の外周方向に付勢されているため、３つのチャック爪１が図１、図２及び図４に示すように開いている。

そして、ボルトＢの頭部をガイド部４内に挿入するよう動かすと、構造物等のボルト穴周辺にチャック爪１の先端側が当接する。さらに、連結軸３を矢印Ｂ１方向に押すように力を加えると、位置決め凸部５ａ及び開閉力伝達部２も同様に矢印Ｂ１方向に移動する。これにより、開閉力伝達部２の傾斜面２ａも矢印Ｂ１方向に移動する。

このとき、３つのチャック爪１は、図示しない付勢部材による外周方向への付勢力に抗して開閉力伝達部２の傾斜面２ａを摺動して閉じていき、ボルトＢの頭部を把持する。チャック爪１は、その先端部が図３に示すように開閉力伝達部２の開口底面２ｂに当接するまで移動するので、この状態で把持できるボルトが、把持可能な最小サイズのボルトである。これよりボルトが大きい場合は、チャック爪１が図３のように閉じきる前にボルトを把持して止まる。また、位置決め凸部５ａは、図３に示すようにガイド部４の凹部４ａに嵌り込む。

ここで、位置決め凸部５ａ及び凹部４ａのピッチとボルトのサイズによっては、ボルトを把持した位置では位置決め凸部５ａと凹部４ａが係合しない可能性もある。この場合、ボルトは強い力で把持する必要はないので、例えばチャック爪１のボルトに当接する面をゴム等の柔らかい弾性材料で構成すれば、ボルトを把持可能なチャック爪１の位置に範囲を持たせることができるので、位置決め凸部５ａ及び凹部４ａを好適な位置で係合させやすくすることができる。

このように位置決め凸部５ａが凹部４ａに嵌り込むと、連結軸３が位置決めされる。この状態では、３つのチャック爪１は、図３及び図５に示すように矢印Ｂ２の方向に移動して閉じた位置で位置決めされる。その結果、ボルトＢの頭部は、３つのチャック爪１により把持される。

次いで、本実施形態の締結用ソケットを用いたボルトＢの緩め操作及び締付け操作について説明する。

まず、３つのチャック爪１をボルトＢの頭部を把持した状態で、図示しないインパクトレンチの回転軸を時計方向に回転させる。すると、連結軸３及び開閉力伝達部２を介して３つのチャック爪１が時計方向に回転する。これにより、ボルトＢの頭部を時計方向に回転させ、ボルトＢをねじ穴に対して締め付けることができる。

また、３つのチャック爪１をボルトＢの頭部を把持した状態で、図示しないインパクトレンチの回転軸を反時計方向に回転させる。すると、連結軸３及び開閉力伝達部２を介して３つのチャック爪１が反時計方向に回転する。これにより、ボルトＢの頭部を反時計方向に回転させ、ボルトＢをねじ穴に対して緩めることができる。このように連結軸３及び開閉力伝達部２を介して３つのチャック爪１を回転させることで、ボルトＢをねじ穴に対して着脱可能となる。

このとき、傾斜面２ａの角度と位置決め凸部５ａの押圧力を調整することで、連結軸３の回転力で３つのチャック爪１が開かないようにする。そして、ボルトＢがねじ穴から完全に離脱すると、３つのチャック爪１がボルトＢの頭部を把持しているので、そのまま持ち運ぶことができる。

最後に、ボルトを離して締結用ソケットが作業対象から離れる操作について説明する。

例えば、ボルトＢの締め付けを終えて離れる場合、連結軸３をＡ１方向に引っ張る。ガイド部４は作業対象面に磁力等で固定されているので、連結軸３及び開閉力伝達部２がＡ１方向に移動する。連結軸３がガイド部４と相対的に移動できる限界までＡ１方向に移動し、さらに連結軸３をＡ１方向に引っ張ると、ガイド部４の作業対象面への固定力に抗してガイド部４が作業対象面から離れる。このようにして、ボルトの把持を解除して離脱することができる。

このように本実施形態によれば、開閉力伝達部２を移動させることで３つのチャック爪１を開閉してボルトＢを把持し、この把持状態を保持することから、装置の小型化及び簡素化が図れる。また、チャック爪１が最も開いた状態からチャック爪が最も閉じた状態までの各位置でボルトを把持できるため、ソケットを交換せずに、大きさの異なるボルトＢの着脱操作が可能である。また、ボルトＢを把持して持ち運びが可能である。

なお、本実施形態では、位置決め部５としてガイド部４に凹部４ａを形成し、この凹部４ａに嵌り込む位置決め凸部５ａを連結軸３に出没可能に設けたが、これに限らず、例えば連結軸３の所定位置に磁石を配置し、ガイド部４の内周面に軸方向に沿って所定間隔をあけて磁性体を配置して連結軸３を位置決めするようにしてもよい。

（第２実施形態）
（構 成）
図６は本発明に係る締結用ソケットの第２実施形態を示す縦断面図である。

なお、前記第１実施形態と同一の部分には、同一の符号を付して重複する説明は省略する。すなわち、３つのチャック爪１及び開閉力伝達部２の構成及び作用は、前記第１実施形態と同一であるため、その説明を省略する。

本実施形態は、ボルトＢに対して前記第１実施形態より強い把持力を得るための締結用ソケットである。

図６に示すように、ウォームギア１３は、Ｘ方向（時計方向）及びＹ方向（反時計方向）に回転可能であるとともに、左右方向に摺動可能である。また、ウォームギア１３は、ガイド４と図示しないリニアブッシュを介して接続されている。ウォームギア１３の一端は、図示しないインパクトレンチ、ナットランナなどの回転駆動源の回転軸と連結されている。ウォームギア１３の他端は、取付軸１１が取り付けられ、この取付軸１１にガイドピン１０が取り付けられている。

ラック部材１４は、開閉力伝達部２に対して上下方向に摺動可能に接続されている。このラック部材１４の外側には、ラックベース８が設けられている。このラックベース８は、ラック部材１４に対して左右方向に摺動可能に設けられている。

ラックベース８，８間には、ガイドバー９が傾斜して固定されている。このガイドバー９には、長手方向に沿ってガイド溝９ａが形成され、このガイド溝９ａ内をウォームギア１３のガイドピン１０が摺動する。ガイドバー９は、ウォームギア１３の噛み合わせの変更をガイドする機能を有する。

ラック部材１４内には、ウォームギア１３及び歯車１２が設置されている。この歯車１２は、ラック部材１４と噛み合っている。ウォームギア１３を左方向に押すと、ガイドバー９によってラックベース８が図６の下方向に移動してウォームギア１３が歯車１２と噛み合うようになっている。

一方、ウォームギア１３を右方向に引くと、ガイドバー９によってラックベース８が図６の上方向に移動してウォームギア１３がラック部材１４と直接噛み合うようになっている。

（作 用）
次に、本実施形態の締結用ソケットを用いてボルトＢの把持操作について説明する。

まず、ガイド４をボルトＢの頭部に押し付けるなどしてウォームギア１３を図６の左方向に押すと、ウォームギア１３のガイドピン１０がガイドバー９のガイド溝９ａの斜め上方に向かってを摺動する。これにより、ガイドバー９によってラックベース８が下方向に移動する。すると、ウォームギア１３が歯車１２と噛み合う。

この状態では、ウォームギア１３をＸ方向に回転させたとき、歯車１２がラック部材１４をＢ１方向に押し出し、３つのチャック爪１がボルトＢを把持する。

一方、ウォームギア１３を図６の右方向に引くと、ウォームギア１３のガイドピン１０がガイドバー９のガイド溝９ａの斜め下方に摺動する。これにより、ガイドバー９によってラックベース８が上方向に移動する。すると、ウォームギア１３がラック部材１４と直接噛み合う。

この状態では、ウォームギア１３をＹ方向に回転させたとき、ラック部材１４がＢ１方向に押し出され、３つのチャック爪１がボルトＢを把持する。こうすることによって、Ｘ方向、Ｙ方向の双方の回転でもボルトＢを把持することができる。

また、３つのチャック爪１をボルトＢの頭部を把持した状態で、図示しないインパクトレンチ、ナットランナなどの回転駆動源の回転軸を時計方向又は反時計方向に回転させると、ウォームギア１３、上記リニアブッシュ及びガイド４を介して３つのチャック爪１が時計方向又は反時計方向に回転する。これにより、ボルトＢの頭部を時計方向又は反時計方向に回転させ、ボルトＢをねじ穴に対して緩め操作、又は締付け操作の双方を行うことができる。

このように本実施形態によれば、ウォームギア１３を軸方向に移動させて歯車１２を介して、あるいは直接ラック部材１４に噛み合わせ、ウォームギア１３を回転駆動してラック部材１４を移動させ、開閉力伝達部２を移動させることで３つのチャック爪１を開閉してボルトＢを把持することから、前記第１実施形態の効果に加え、前記第１実施形態に比べてより強い把持力を得ることが可能となる。

（第３実施形態）
（構 成）
図７は本発明に係る締結用ソケットの第３実施形態におけるチャック部及びスクロール歯車を示す正面図である。図８は図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩによる断面図である。

図７及び図８に示すように、連結軸３７は、端部に歯車３６が取り付けられている。また、連結軸３７は、軸方向に移動可能であるとともに、Ｘ方向及びＹ方向に回転可能である。歯車３６は、図８に示すように連結軸３７を左方向に押し付けた第１の位置では、遊星歯車３４と噛み合うようになっている。この遊星歯車３４は、遊星歯車３３と噛み合い、この遊星歯車３３が内歯車３２と噛み合っている。この内歯車３２は、スクロール歯車３１と接続されている。このスクロール歯車３１には、図７に示すように３つのチャック爪１が設けられている。

一方、歯車３６は、連結軸３７を右方向に引いた第２の位置では、遊星歯車３５と噛み合うようになっている。この遊星歯車３５は、内歯車３２と噛み合っている。

（作 用）
軸３７を図８の左方向に押し付けた第１の位置では、歯車３６が遊星歯車３４と噛み合う。その状態で連結軸３７をＸ方向に回転させると、遊星歯車３３を介して内歯車３２と接続されたスクロール歯車３１が図７のＡ１方向に回転し、３つのチャック爪１がＡ２方向に開く。

一方、連結軸３７を図８の右方向に引いた第２の位置では、歯車３５と歯車３６が噛み合う。すると、歯車３４と歯車３６を噛み合わせたときと歯車の数の偶数、奇数が異なるので、回転方向に対する３つのチャック爪１の開閉動作が逆になる。

すなわち、歯車３５を回転させると、遊星歯車３５を介して内歯車３２と接続されたスクロール歯車３１が図７のＢ１方向に回転し、３つのチャック爪１がＢ２方向に閉じる。

このように本実施形態によれば、歯車３６が偶数の歯車３４，３３と奇数の歯車３５のいずれかと噛み合い、その噛み合う遊星歯車によりスクロール歯車３１の回転方向を異ならせ、このスクロール歯車３１の回転により３つのチャック爪１開閉し、ボルトＢを把持するようにしたことから、前記第２実施形態の効果に加え、構造を一段と簡素化することができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されることなく、各実施形態を組み合せ、また種々の変更が可能である。例えば、上記第１、第２実施形態では、チャック爪１を３つ設けた例について説明したが、これに限らず少なくとも２つ設ければ、ボルトＢの把持操作、緩め操作及び締付け操作が可能となる。

また、第１実施形態においてガイド部４が作業対象面に磁力等で固定される構成として説明したが、これは連結軸３をＡ１方向に引っ張った際に連結軸３および開閉力伝達部２がガイド部４に対して相対的に移動可能な構成であれば良い。例えばインパクトレンチに取り付けられている場合、図９に示すようにガイド部４をＢ１方向側に向けて押さえるガイド部押さえ軸４１をインパクトレンチに設け、ガイド部押さえ軸４１でボルトを離す操作の際にガイド部４を押さえる構成とする等してもよい。この場合、例えばガイド部押さえ軸４１を軸方向に直動可能な構成としてガイド部４の押さえ／離しを切り替え可能とする。

また、チャック爪１は付勢部材により外側に付勢されているものとして説明したが、例えばチャック爪１と開閉力伝達部２の一方に凸部を、他方に凸部を挟持するあり溝状の溝部を設けて（例えば、モノレールのような構造）摺動面の垂直方向への移動を互いに拘束する構造とすれば、付勢部材が無くとも開閉力伝達部２の前後動によってチャック爪１を開閉させることが可能である。

また、ボルトを把持する際はガイド部４の先端をボルト穴周辺に当接させるものとして説明したが、これに代えてガイド部４の一部とボルト頭先端が当接する構成としてもよい。例えば、図１０に示すようにガイド部４の内側に梁４２を設けて、これがボルト穴先端と接触するような構成とすることができる。梁４２は、ガイド４先端位置よりも連結軸３側に設けられ、チャック爪１には梁４２と干渉しないように切り欠きを設ける。このような構成とすると、ボルト頭が極端に長かったり、ボルト穴が周囲から突出して設けられている等してガイド部４先端をボルト穴周辺に当接させられない場合でも、ボルトとガイド部４を当接させてチャック爪１を閉じることができる。ここで、ガイド部４と連続する構造物とボルト先端が接触する構成としてもよい。例えば梁４２に代えて、ガイド部４と結合しており連結軸３側からガイド部４先端方向へ延びた軸を設ける等してもよい。

１…チャック爪
２…開閉力伝達部
２ａ…傾斜面
２ｂ…開口底面
３…連結軸（連結部材）
４…ガイド部
４ａ…凹部
５…位置決め部（保持部材）
５ａ…位置決め凸部
８…ラックベース
９…ガイドバー
１０…ガイドピン
１１…取付軸
１２…歯車
１３…ウォームギア
１４…ラック部材
３１…スクロール歯車
３２…内歯車
３３，３４…遊星歯車（第１の遊星歯車）
３５…遊星歯車（第２の遊星歯車）
３６…歯車
３７…連結軸
４１…ガイド部押さえ軸
４２…梁

Claims (3)

1. 一端が連結部材を介して回転駆動源の回転軸に連結され、他端側に前記回転軸方向に対して傾斜した傾斜面が複数形成された開閉力伝達部と、
   前記開閉力伝達部の前記回転軸方向の移動により前記複数の傾斜面に沿ってそれぞれ摺動して開閉し、締結具を把持可能な複数のチャック爪と、
   前記複数のチャック爪による前記締結具の把持状態を保持する保持部材と、
   を備えることを特徴とする締結装置。
2. 前記連結部材は前記開閉力伝達部に連結された連結軸であり、
   前記保持部材は前記連結軸の軸方向位置を位置決めする位置決め部であることを特徴とする請求項１に記載の締結装置。
3. 前記連結部材は、軸方向に移動可能なウォームギアと、前記ウォームギアの軸方向の移動で前記ウォームギアと噛み合い、前記ウォームギアの回転駆動により軸方向に移動可能なラック部材と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の締結装置。

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