JP5787350B2 - 締結構造とそれに使用する反力受け用ワッシャ、及び締結用ソケット - Google Patents
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Description
かかる電動工具は、その回転軸に、ナットあるいはボルト頭を係合する六角穴、又はボルト頭に形成された六角穴に係合する六角棒を有する、ソケットが取着される。また、かかる電動工具の非回転部分から反力受け用のロッドを延設して、ナット等を回転させることに起因して発生する反回転方向の反力を、締結部位の近傍にあるボルト等の突出物に係止させて、電動工具を把持する作業者に前記反力が作用しない状態で、電動工具自体が回転トルクを管理しつつ、締結をおこなわせようとするものである。なお、この明細書及び特許請求の範囲において、「電動工具」という用語は、便宜的に「電動工具」と記載するが、電動のものに限定されるものでなく、空圧工具や油圧工具をも含む広い概念で使用する。
特に、サイズがM24以上のボルトとナットの締結の場合には、前記反力が極めて大きくなり、作業者自身が反力を受け止めることは難しい。
また、アウターソケット部分とワッシャとの位置決めをおこなわないで、インナーソケット部分だけをナット等に係合させた状態で電動工具を回転させてしまうと、ワッシャあるいはアウターソケット部分を損傷してしまうことになる。
前記アウターソケット部分に、前記ワッシャの係合歯と係合する係合爪を形成するとともに、該係合爪の下端面を、内径方にゆくにしたがって基端側に近接するテーパ面で形成したことを特徴とする。
前記反力受け用ワッシャの外縁部の表面(ソケット側の面)が、外縁方にゆくにしたがって底面側に近づくようなテーパ面に形成されていることを特徴とする。
なお、この明細書及び特許請求の範囲において、前記「係合手段」には、前記六角穴や六角棒以外の、非円形状の四角穴やヘクスローブ(hex lobe)レンチ穴等の種々の形態の穴や、四角棒や、ヘクスローブ状の断面を有する棒等の種々の形態の棒が含まれる。
そして、その後、前記ソケットがさらに回転すると、回転工具の回転に伴う反力は、前記ワッシャが受けることになる。
従って、ボルトとナットとの締結に際して、作業者は、ソケットのインナーソケット部分をナットあるいはボルト頭と係合させるだけで、後は電動工具等によって前記アウターソケット部分をインナーソケット部分に対して相対的に回転させれば、ソケットのアウターソケット部分は前記ワッシャと自動的に所望の状態に係合することになる。
このため、作業空間が狭い場所であっても又高所であっても、作業者は簡単に且つ迅速に、ソケットを、ナット(あるいはボルト頭)及びワッシャと、簡単に位置合わせすることができる。
また、かかる構成では、締結完了時に、ワッシャの前記アーチ状が変形して平面状となるため、その状態から締結の完了を確認することができる。
前記被締結物と、前記ボルトのボルト頭とナットのうちの回転させない側となるボルト頭又はナットとの間に、
少なくとも被締結物の表面と接触する側の面に、摩擦係数増加処理を施した、回り止めワッシャを、配置したことを特徴とする。
前記ボルト頭の、前記被締結物の表面と接触する面に、摩擦係数増加処理を施したことを特徴とする。
前記ナットのねじ部とボルトのねじ部の少なくとも一方に摩擦係数低減処理を施したことを特徴とする。
前記被締結物と、前記ボルトのボルト頭とナットのうちの回転させない側となるボルト頭又はナットとの間に、相互に接触し該接触する面に、共回り方向に相互に回転しない係止面を形成した、厚さ方向に対をなす、回り止めワッシャを配置したことを特徴とする。
(実施例)
図1において、Aは反力受け用ワッシャで、このワッシャAは、図1に示すように、平面視において中央部にボルト軸部が貫通する貫通穴1が形成されるとともに、外縁部2が、図8に図示するナット10(又はボルト頭15h)の外縁10aより外径方に突出するような大きさに構成されている。
また、 に図示するように、前記ワッシャAの外周(外縁)2aの形状は、平面視においてワッシャAの中心点Oを中心とする仮想の基準円30を中心に径方向において凹状になった部分4Aと凸状になった部分4Bとが、該基準円30に沿って繰り返されるような形状、つまり平面視が略菊輪状の形状に構成されている。かかる略菊輪状の形状によって、この実施例では、外縁部(外周部)2に係合歯が構成されている。しかし、かかる係合歯は、略菊輪状に限定されるものでなく、ナット(あるいはボルト)の回転に伴う反力を受けられる形態であれば、略雁木角状であってもよく、その他の回転方向において凹状になった部分と凸状になった部分が繰り返されるような形態のもの、あるいはナット(あるいはボルト)の回転軸に対して非円形のものであってもよい。
そして、このワッシャAの場合、図1に示す如く、平面視においてワッシャAの外縁部2は、前記凹状となった部分4Aを含んで、前記略菊輪状になった部分(凹状となった部分4Aの最も内径方に位置する部位を結ぶ線(円)の外方の部分)から構成されるとともに、この実施例では、前記凹状となった部分4Aの内径端からはじまり前記凸状になった部分4Bの外径端に至る部分までの部分で構成されている。しかし、前記外縁部2がそれよりも少し内径方の領域からはじまる形態のものであってもよい。
そして、この外縁部2の表面2Aが、外縁方にゆくにしたがって底面3B側に近づくような、つまり外径方で徐々に肉薄になったテーパ面(この実施例の場合には、図2に図示するような、側面視において略曲線的(略二次曲線的)なテーパ面)で形成されている。しかし、前記テーパ面が直線的な傾斜面で構成されていてもよい。
また、本実施例にかかるワッシャAの側面7は、図2に図示するように、側面視において、側面7の上端が下端に比べて外径方へ突出するような傾斜角αを備えた傾斜面によって構成されている。
このような構成は、このワッシャAをプレス加工によって製造することによって、プレス加工の特性を利用して、あるいはプレス機のダイ等の形状によって、比較的簡単に形成することができる。
また、前記ワッシャAの前記凸状となった部分4Bの底面4bは、図10(b)に図示するように、外径方向(図において横方向)の縁4eがその中央の部分4mに比べて反ソケット側(図において下方)に略エッジ状に突出した状態となっている。かかる構成は、締結時に、ワッシャAの底面と被締結部材との摩擦力(静止摩擦力及び動摩擦力)を増加させる上で、つまりこれらの間の滑りを防止する上で、好ましい構成となる。つまり、この実施例では、本発明にかかる摩擦係数増加処理として、前記凸状となった部分4Bの底面4bが、略エッジ状に突出した状態に形成されている。
前述のような各構成は、このワッシャAをプレス加工によって製造することによって、容易に形成することができる。
前述した「連動して相対的に回転可能な機構」としては、歯車機構で実現することができる。例えば、前記インナーソケット部分21の図示しない上端部の外周部に太陽歯車が形成されるとともに、前記アウターソケット部分21の図示しない上端部の内周部に内歯歯車が形成され、これら外歯歯車と太陽歯車とが、それらの間に配置される複数個の遊星歯車によって、相互に逆方向に回転するように連結されているような「遊星歯車機構」によって実現することができる。もちろん、前記回転可能な機構は、その他の歯車機構あるいは歯車機構以外の他の機構等によって実現されていてもよい。また、「相対的に回転」という文言は、前記アウターソケット部分22が固定され、前記インナーソケット部分21が回転するような構成で実現される場合も含み、かかる場合には、単に前記アウターソケット部分22が固定され、前記インナーソケット部分21が回転するような構成で、前記「連動して相対的に回転可能な機構」を実現することができ、この構成が最もシンプルな構成となる。
そして、この係合爪24の下端面24bの内径部分には、内径方で基端側に近接するようなテーパ面が形成されている。
図8に図示するように、二つの被締結部材50,60にそれぞれに形成されたボルト挿通穴55に、ボルト15のボルト軸部15sを挿通し、該ボルト軸部15sの先端部に、前記反力受け用ワッシャAをその底面3Bが被締結部材50の表面に当接するような状態で配置し、しかる後、前記ナット10を螺着して、作業者が手等でナット10を締め込んで、所謂「仮締め」をおこなう。なお、ボルト15のボルト頭15h側のボルト軸部15sにも、通常の平ワッシャ31が配置される。
このように両者が係合した状態で回転を継続すれば、ワッシャAに反力が受け止められた状態で、ナット10をボルト15に締結することができる。そして、前記電動工具に、前述した特許文献2に記載のような、制御装置によって回転トルクを制御可能な形態の電動工具を用いれば、所望の回転トルクで、ナット10(あるいはボルト頭15h)を締結することができる。
そして、かかるワッシャ100Aの場合には、被締結部材50の表面に接触する底面103Bの接触面積が増加することから、摩擦力(静止摩擦力及び動摩擦力)を増加させることが可能となる点で好ましい実施例となる。つまり、この実施例の場合には、前記摩擦係数増加処理として、接触面積を増加させた構成を採用している。
そして、かかるワッシャ200Aの場合には、被締結部材50の表面に凹部(座ぐり)50Fを形成して、かかる凹部50Fに前記座部208Bを収容するように構成すると、装置等の締結構造として、ワッシャ200Aの位置決めが行え、且つ、被締結部材50の表面からワッシャ200Aが必要以上に突出するのを防止することができる点で好ましい実施例となる。
また、かかるワッシャ200Aの場合には、該ワッシャ200Aの底面と被締結部材50側との接触面積を大幅に増加させることができることから、摩擦力(静止摩擦力及び動摩擦力)を増加させることが可能となる点でも好ましい実施例となる。この実施例の場合には、前記摩擦係数増加処理として、接触面積を増加させた構成とも言える。
このため、共回り防止機能を奏する本発明にかかる締結構造を採用することが望ましい。かかる締結構造に関する実施例では、図8に図示する前記平ワッシャ31に代えて、図11あるいは図12に図示するように、回り止めワッシャ70の一方の面70aにボルト頭15h(又はナット10)に等しい外形で且つ若干大きめの寸法の六角穴71が形成され、且つ回り止めワッシャ70の反対側の面70bに摩擦係数増加処理が施されたものを用いている。かかる摩擦係数増加処理としては、ショットブラスト等の表面加工によって、表面に凹凸を形成することによって摩擦係数が増加する処理がおこなわれる。もちろん、これに代えて、前述したロレット加工のような突起(凹凸)、あるいはスパイク状の突起等の突起を形成する「摩擦係数増加処理」をおこなうこともできる。
なお、図15,図17において、図8と同じ構成については同じ参照番号を付して重複する説明を省略する。
B…ナット締結用ソケット
2…外縁部
4A,104A…凹状となった部分(係合歯を形成する構成要素)
4B,104B…凸状となった部分(係合歯を形成する構成要素)
10…ナット
15h…ボルト頭
20…六角穴
21…インナーソケット部分
22…アウターソケット部分
24…係合爪
24b…係合爪の下端面
30,130…仮想の基準円
Claims (6)
- 被締結物間をボルトとナットで締結するのに際し、前記被締結物と、前記ボルトのボルト頭と前記ナットのうちの回転させる側となる前記ボルト頭又はナットとの間に、反力受け用ワッシャを配置して、締結用ソケットを用いて締結する締結構造において、
前記反力受け用ワッシャが、
前記締結用ソケットによって締結する際に、前記ナットあるいはボルト頭に隣接するようボルト軸部上に配置され、前記ナットあるいはボルト頭を回転させる際に発生する反力を受ける反力受け用ワッシャであり、
平面視において、中央部にボルト軸部が貫通する穴が形成され、その外縁方に外縁部が前記ナットあるいはボルト頭の外縁より外径方に突出するように且つ当該外縁部に前記締結用ソケットのアウターソケット部分の係合爪に係合する前記係合歯を備え、
前記係合歯の外周の形状が、平面視において、この反力受け用ワッシャの中心点を中心とする仮想の基準円を中心に、径方向において凹状になった部分と凸状になった部分が当該基準円に沿って繰り返されるような形状によって構成されており、
この反力受け用ワッシャの外縁部の表面が、外縁方にゆくにしたがって底面側に近づくようなテーパ面に形成され、且つ、
この反力受け用ワッシャの前記凸状になった部分の表面が、当該凸状となった部分の回転方向後端部位が回転方向前端部位に対して厚みが厚くなるようなテーパ面で形成されており、
前記締結用ソケットが、
前記ナットあるいはボルト頭に係合する、係合手段を備えたインナーソケット部分と、前記反力受け用ワッシャに係合する、アウターソケット部分とが、二重軸状に設けられてなり、
前記インナーソケット部分と前記アウターソケット部分とが連動して反対方向に相対的に回転可能な機構によって連結され、
前記アウターソケット部分に、前記ワッシャの係合歯と係合する係合爪を形成するとともに、該係合爪の下端面が、内径方にゆくにしたがって基端側に近接するテーパ面で形成されているものであり、且つ、
締結に際し、前記インナーソケット部分とボルト頭又はナットとの係合が、前記アウターソケット部分と反力受け用ワッシャとの接触より先におこなわれるように、前記インナーソケット部分とボルト頭又はナットとの係合部位と、アウターソケット部分と前記係合歯との係合部位とが形成されている、ことを特徴とする締結構造。 - 前記基準円に沿って繰り返されるような係合歯の外周の形状が、略菊輪状の形状であることを特徴とする請求項1記載の締結構造。
- 前記反力受け用ワッシャの側面が、その上端が下端に比べて外径方へ突出するように傾斜面で形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の締結構造。
- 被締結物間をボルトとナットで締結するのに際し、前記被締結物と、前記ボルトのボルト頭と前記ナットのうちの回転させる側となる前記ボルト頭又はナットとの間のボルト軸部上に配置して、当該ボルト頭又はナットを、締結用ソケットのインナーソケット部分を用いて回転させる際に発生する反力を、当該締結用ソケットのアウターソケット部分で受けるための反力受け用ワッシャであって、
前記反力受け用ワッシャが、
平面視において、中央部に前記ボルト軸部が貫通する穴が形成され、外縁部が前記ナットあるいはボルト頭の外縁より外径方に突出するように形成され、且つ、当該外縁部に前記締結用ソケットのアウターソケット部分の係合爪に係合する前記係合歯を有し、
前記係合歯の外周の形状が、平面視において、この反力受け用ワッシャの中心点を中心とする仮想の基準円を中心に、径方向において凹状になった部分と凸状になった部分が、当該基準円に沿って繰り返されるような形状によって構成されており、
この反力受け用ワッシャの外縁部の表面が、外縁方にゆくにしたがって底面側に近づくようなテーパ面に形成され、且つ、
この反力受け用ワッシャの前記凸状になった部分の表面が、当該凸状となった部分の回転方向後端部位が回転方向前端部位に対して厚みが厚くなるような、テーパ面で形成されており、
この反力受け用ワッシャの前記凸状になった部分の側面が、その上端が下端に比べて外方へ突出するような傾斜面で形成されていることを特徴とする反力受け用ワッシャ。 - 前記反力受け用ワッシャの底面が中心側から外径方の部位へゆくにしたがって反ソケット側へ突出するようなアーチ状に構成されていることを特徴とする請求項4に記載の反力受け用ワッシャ。
- 請求項1記載の締結構造のボルト頭あるいはナットに係合する係合手段を備えたインナーソケット部分と、請求項1記載の締結構造の反力受け用ワッシャに係合する、アウターソケット部分とを備え、前記インナーソケット部分と前記アウターソケット部分とが連動して反対方向に相対的に回転可能な機構によって相互に連結され、且つ、締結に際し、前記インナーソケット部分とボルト頭又はナットとの係合が、前記アウターソケット部分と反力受け用ワッシャとの接触より先におこなわれるように、前記インナーソケット部分とボルト頭又はナットとの係合部位と、アウターソケット部分と前記係合歯との係合部位とが形成されたナット締結用ソケットであって、
前記アウターソケット部分に、前記反力受け用ワッシャの係合歯と係合する係合爪を形成するとともに、前記係合爪の下端面を、内径方にゆくにしたがって基端側に近接するテーパ面で形成したことを特徴とする締結用ソケット。
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