JP6764332B2

JP6764332B2 - 締結工具

Info

Publication number: JP6764332B2
Application number: JP2016244894A
Authority: JP
Inventors: 慶一安積
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2020-09-30
Anticipated expiration: 2036-12-16
Also published as: JP2018094705A

Description

本発明は、ワークに植込みボルトを締結する際に使用する締結工具に関する。

従来の締結工具は、特許文献１に開示されており、両端部におねじ部を備えて成る植込みボルトをワークへ締結する際に用いられるものであり、前記おねじ部の一方に螺合可能なめねじ部を具備するビット本体と、このビット本体に内包され軸方向に摺動可能な押圧軸と、この押圧軸および前記めねじ部の間に配され軸方向へ移動自在な鋼球とを備えて成る。また、前記押圧軸の後部には、モータに接続された主動クラッチと係合する被動クラッチを備えており、これら主動クラッチおよび被動クラッチの係合部は螺旋状に形成されている。さらに、前記ビット本体および押圧軸は、所定角度だけ互いに相対回転可能かつ前記角度に応じて所定距離だけ軸方向へ相対移動可能に構成されている。また、前記鋼球は、植込みボルトのおねじ部がビット本体のめねじ部の奥方まで螺合すると、この植込みボルトの上端に当接しこれに押されて前記押圧軸に当接するよう構成されている。

このように構成された従来の締結工具を用いて植込みボルトをワークへ締結する動作について説明する。従来の締結工具は、作業者などによりワークへ向かって下降するのと同時に前記モータを正転駆動させることで、前記係合部が互いに密着した状態となって、前記押圧軸と前記ビット本体とは、一体に正転方向へ回転しつつ下降する。これにより、植込みボルトは、その一端がビット本体の前記めねじ部に当接し、その他端がワークに設けられたタップ穴に押しつけられる。

よって、植込みボルトは、前記めねじ部およびタップ穴にそれぞれ螺合し、やがて植込みボルトの上端が前記鋼球に当接し、当該鋼球を介して前記押圧軸を上方へ押圧する。この時、前記被動クラッチは、前記主動クラッチに密着して係合しているので、上方への移動が規制され、前記植込みボルトの上端との間で鋼球を強く挟み込む。これにより、植込みボルトの上端に前記鋼球が食い込み、前記ビット本体と植込みボルトのおねじ部との螺合部には高い軸力が発生し、ビット本体と当該植込みボルトとを一体にすることができる。また、前記係合部は、互いに密着状態であるため、前記モータの回転力がそのまま植込みボルトに伝達され、前記植込みボルトがワークのタップ穴へ螺入される。さらに螺入が進むと植込みボルトはタップ穴の開口部に干渉するので、当該締付けトルクが上昇し、これが予め設定されたトルク値に達すれば前記モータが停止する。これにより植込みボルトのワークへの締結が完了する。

次に、前記植込みボルトをワークに締結した後、これをワークに状態で残し、当該植込みボルトをビット本体から取り外す動作について説明する。作業者などにより前記締結工具を上昇させると同時に前記モータを逆転駆動させることで、前記主動クラッチがビット本体に対して相対回転するとともにこの相対回転角度に応じて上方へ浮き上る。これにより、前記係合部は密着状態から軸方向に僅かに隙間を空けた状態へ変化するので、前記鋼球および被動クラッチが下方へ押圧されていた状態から上方へ移動自在な状態になる。よって、ビット本体に螺合している植込みボルトのおねじ部とビット本体のめねじ部に生じていた軸力が解放される。

また、前記係合部に上述した隙間ができかつ前記主動クラッチが所定角度相対回転すれば、これ以降は前記押圧軸と前記ビット本体とが一体に逆転する。これにより、ビット本体との間で軸力が解放された前記植込みボルトは、ワークとの間では軸力が作用しているので、ビット本体との間での螺合力が弱く、この螺合力の弱いビット本体との螺合が解かれる。よって、従来の締結工具は、植込みボルトをワークに締結した後、ビット本体が逆転しても当該植込みボルトをワークから緩めることなく必ずワークに残してビット本体と植込みボルトとの螺合を解除できるという特徴がある。

特開平10-277852号公報

しかしながら、従来の締結工具は、植込みボルトの一端に鋼球を押し付け植込みボルトと前記めねじ部との螺合部に高い軸力を付与できるので、植込みボルトの上端に鋼球が点当たりし当該植込みボルトの一点に高い押圧力が加わる。よって、鋼球が植込みボルトに食い込み、ワークへ締結した後の植込みボルトの上端に深い凹みが着くという問題があった。

本発明の締結工具は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、植込みボルトに螺合する第１のめねじ部および当該第１のめねじ部よりも大径の内径から成る連通穴を備えたビット本体と、前記連通穴に遊嵌するよう配された鋼球と、前記連通穴に挿通配置され前記ビット本体に対して所定角度だけ相対回転するとともに軸方向へ相対移動可能な押圧軸と、前記連通穴に挿通され前記第１のめねじ部へ一部突出する端部を備えた介在部材とを備え、前記介在部材は、前記第１のめねじ部へ一部突出する側の端部を平坦または前記鋼球よりも大径の曲率半径から成る曲面に設定されて成り、前記押圧軸は、前記鋼球に当接する部位を着脱可能に構成したことを特徴とする。また、植込みボルトに螺合する第１のめねじ部および当該第１のめねじ部よりも大径の内径から成る連通穴を備えたビット本体と、前記連通穴に遊嵌するよう配された鋼球と、前記連通穴に挿通配置され前記ビット本体に対して所定角度だけ相対回転するとともに軸方向へ相対移動可能な押圧軸と、前記連通穴に挿通され前記第１のめねじ部へ一部突出する端部を備えた介在部材とを備え、前記介在部材は、前記第１のめねじ部へ一部突出する側の端部を平坦または前記鋼球よりも大径の曲率半径から成る曲面に設定されて成り、前記ビット本体は、前記第１のめねじ部に対向する上部に成形した第２のめねじ部と、前記連通穴に直交するピン係合穴とを備えて成り、前記押圧軸は、前記鋼球に当接する大径軸部と、この大径軸部に連結され上方へ延びる小径軸部と、この小径軸部に一体かつ上方へ向かい延び前記第２のめねじ部に螺合するねじ軸と、当該押圧軸を前記ビット本体に対して所定角度だけ相対回転かつ軸方向へ相対移動するよう前記ピン係合穴に当接するピンとから構成することが望ましい。さらに、前記第２のめねじ部は、前記第１のめねじ部も大きいピッチに設定されて成ることが望ましい。

本発明の締結工具は、前記介在部材の端部を平坦あるいは前記曲率半径の大きい曲面にしているため、ワークに締結した植込みボルトの一端に従来のような深い凹みを付け難いという利点がある。また、前記介在部材は、前記鋼球に接触し摩耗あるいは損傷を受け易い部位を着脱可能にしているので、その部位を容易に交換できるとともに早期に復旧できるという利点もある。さらに、本発明の締結工具は、ビット本体と押圧軸との相対回転および軸方向への相対移動を可能にしつつ所定角度相対回転した後はビット本体および押圧軸を一体に回転するよう前記ビット本体に第２のめねじ部とピン係合穴、前記押圧軸にねじ軸とピンを配置している。よって、本発明の締結工具は、従来のように加工が比較的難しい螺旋状のクラッチ機構を備える必要が無いのでコストを低減できるという利点もある。さらに、前記第２のめねじ部は、第１のめねじ部よりも大きなピッチに設定されているので、前記第１めねじ部に植込みボルトを強く螺合させ一体化しかつ当該植込みボルトをワークに締結した状態であっても、前記押圧軸を締結時とは逆方向へ回転させることで第２のめねじ部と前記ねじ軸との部位から緩み始める。よって、押圧軸が前記鋼球から離れるので、第１のめねじ部と植込みボルトのおねじ部との螺合部に作用していた軸力が解放され、植込みボルトをワークに残して当該植込みボルトと第１のめねじ部との螺合状態を解除できるという利点もある。

本発明に係る締結工具の一実施形態を示す軸断面図である。図１の要部を説明するものであり、（ａ）は図１のＡ−Ａ線拡大断面図、（ｂ）は、図１のＢ視拡大側面図である。図１の締結工具により植込みボルトをワークへ締結する動作を説明するための締結時動作説明図である。図１の締結工具によりワークに締結した植込みボルトをワークへ残しビット本体から離脱する動作を説明するための復帰時動作説明図である。

本発明に係る締結工具１を図１ないし図４に基づき説明する。まず、本発明の締結工具１を説明する前に、締結工具１で使用する植込みボルトＢおよびワークＷについて説明する。前記植込みボルトＢは、図３および図４に示すような両端部の長さが異なるおねじ部ＢＬ，ＢＳと、これらおねじ部ＢＬ，ＢＳに挟まれるよう一体に構成された中間部ＢＮとから構成されている。また、植込みボルトＢは、おねじ部ＢＬよりもおねじ部ＢＳの方が短く寸法設定されて成り、これらおねじ部ＢＬ，ＢＳは同じねじ径およびねじピッチに設定されている。本実施形態においては、前記ねじ径が６ｍｍ、ねじピッチが１ｍｍである。また、前記中間部ＢＮは、おねじ部ＢＬ，ＢＳのねじ呼び径と同等の径に設定された円柱状を成す。前記ワークＷは予め前記おねじ部ＢＳを螺合可能なタップ穴Ｔが加工されている。前記植込みボルトＢは、中間部ＢＮがタップ穴Ｔに干渉することでトルクが上昇し、前記タップ穴Ｔとおねじ部ＢＳとの螺合部に作用する軸力が高まる。

本発明の締結工具１は、前記植込みボルトＢの前記おねじ部ＢＬに螺合する第１のめねじ部１２を備えたビット本体１０と、前記第１のめねじ部１２に挿通された介在部材２０と、この介在部材２０の上端に当接する鋼球３０と、この鋼球３０の上方に配置された押圧軸４０と、この押圧軸４０を接続した回転駆動源の一例であるモータＭとを備えて成る。

前記ビット本体１０は、中空軸状に構成されており、その先端部にテーパ穴を備えた案内部１１と、この案内部１１に連通する前記第１のめねじ部１２と、この第１のめねじ部１２に連通し上方へ延びる連通穴１３と、この連通穴１３の上部に配された第２のめねじ部１５と、その軸方向に直交し前記連通穴１３を貫通するピン係合穴１４ａ，１４ｂとを備えて成る。

前記案内部１１は、前記先端部が大径に設定されたテーパ穴と、前記植込みボルトＢの最大径よりも若干大きな穴径に設定されたストレート穴とから構成されている。これにより、ワークへ締結する前の植込みボルトＢをビット本体１０へ導入することができる。

前記第１のめねじ部１２は、前記ストレート穴に接続されており、植込みボルトＢのおねじ部ＢＬ，ＢＳを螺合可能に構成されており、そのねじ径は６ｍｍ、そのねじピッチは１ｍｍに設定されている。

前記連通穴１３は、前記第１のめねじ部１２よりも大径の寸法から成り、前記介在部材２０および鋼球３０、前記押圧軸４０の端部を遊嵌自在に配置できるよう構成される。よって、連通穴１３に配置された介在部材２０、鋼球３０、押圧軸４０は、ビット本体１０の軸方向へ移動することができる。

前記ピン係合穴１４ａ，１４ｂは、図２に示すように対向に配置され、軸方向へ高さを有しかつ略扇状に成形されている。また、このピン係合穴１４ａ，１４ｂは、前記押圧軸４０に固定された後記ピン４４を配置可能にしており、このピン４４を所定角度以上に旋回しないようかつ軸方向へも上下に移動できるよう成形されている。これにより、前記ピン４４と一体の押圧軸４０は、ピン係合穴１４ａ，１４ｂを備えたビット本体１０に対して相対回転かつ軸方向への相対移動が可能となっている。

前記第２のめねじ部１５は、前記第１のめねじ部１２のねじピッチ１ｍｍよりも大きなピッチに寸法設定されており、第２のめねじ部１５のピッチは本実施形態において２ｍｍに設定されている。これにより、仮に第１のめねじ部１２と第２のめねじ部１５とにおねじがそれぞれ螺合され、個々の螺合部に同等の軸力が作用している場合、螺合する方向とは逆に第２のめねじ部１５に螺合した前記おねじを逆転させると、ピッチの粗い第２のめねじ部１５側のおねじが第１のめねじ部１２側のおねじよりも先に緩められるという特徴を得ることができる。

前記介在部材２０は、前記連通穴１３の底部に接触し前記鋼球３０に当接するヘッド部２１と、このヘッド部２１の下部に配され前記第１のめねじ部１２の内径よりも小径のヘッド固定部２２とを一体に備えて成る。前記ヘッド固定部２２の端部２２ａは平坦あるいは曲面の何れかに成形されており、曲面の場合は、少なくとも前記鋼球３０の曲率半径よりも大きくなるよう寸法設定されている。これにより、植込みボルトＢの端面が鋼球３０よりも大きな曲率半径の曲面あるいは平坦の何れかに形成された介在部材２０に押圧されるので、ワークＷへ当該植込みボルトが締結されても従来のような深い凹みが付き難い。

なお、前記介在部材２０は、上述したようにヘッド部２１およびヘッド固定部２２を一体に備える構成ではなく、それぞれ別体とし図示しないねじ等により脱着可能な構造を備えてもよい。この場合、鋼球３０あるいは植込みボルトＢのおねじ部ＢＬの端面との間に挟み込まれ一方が摩耗あるいは破損しても、破損したヘッド部２１あるいはヘッド固定部２２を容易に交換でき、早急に使用できる状態へ復旧できるという利点がある。また、介在部材２０は、その表面硬度が前記鋼球と同等の硬度に設定されており、上述の別体構成であればそれぞれの表面硬度に差を持たせるように設定することにより、鋼球３０よりも硬度が低い植込みボルトＢには従来のような深い凹みが付き難い。

前記鋼球３０は、前記連通穴１３内に回動自在に配置されており、当初は図１および図３（ａ）に示すように連通穴１３の底部に接触している介在部材２０の上面に当接して配される。よって、鋼球３０は、図１および図３（ａ）の植込みボルトＢをビット本体１０に螺合していない初期状態であれば、その上端から前記押圧軸４０の端面までに若干の隙間を空けて軸方向へ押圧されていない状態を保っている。

前記押圧軸４０は、前記鋼球３０に当接可能かつ前記連通穴１３にガイドされた大径軸部４１と、この大径軸部４１の外径よりも小径から成る小径軸部４２と、この小径軸部４２と一体のねじ軸４３とから構成されている。また、これら大径軸部４１、小径軸部４２ねじ軸４３は一体に構成されるか、あるいは、前記ねじ軸４３と一体の小径軸部４２に図示しないねじなどにより前記大径軸部４１を着脱可能な構成としてもよい。さらに、これら大径軸部４１、小径軸部４２、ねじ軸４３は、上述した介在部材２０と同様に鋼球３０と同等の表面硬度を備えて成る。また、押圧軸４０は、大径軸部４１を小径軸部４２から脱着可能である場合は、上述の介在部材２０と同様にそれぞれの表面硬度に差を持たせ、鋼球３０に当接する大径軸部４１の表面硬度を鋼球３０よりも低く若干設定することで鋼球３０にダメージを与え難い。

また、前記押圧軸４０は、前記小径軸部４２に設けられた軸方向に対して直交な横穴を備えており、この横穴に小径軸部４２の直径よりも長くビット本体１０の外径よりも短いピン４４が固定されている。

前記ねじ軸４３は、第２のめねじ部１５に螺合可能に成形されており、前記第２のめねじ部１５の底面から若干の螺入代を残しビット本体１０に回転自在に取り付けられている。このねじ軸４３と第２めねじ部１５との螺入量は、前記小径軸部４２の横穴が前記ピン係合穴１４ａ，１４ｂに連通する位置となるよう当初は調整されており、前記ピン４４が前記ピン係合穴１４ａ，１４ｂから軸方向および回転方向へそれぞれ移動できる位置となっている。これにより、前記モータＭの回転を受けて回転する押圧軸４０は、前記ピン４４が前記ピン係合穴１４ａ，１４ｂに当接するまでは前記第２めねじ部およびねじ軸４３の粗いリードに沿ってビット本体１０に対し相対回転および軸方向へ相対移動可能に構成される。また、前記ピン４４がピン係合穴１４ａ，１４ｂに当接した後は、押圧軸４０の回転力がビット本体１０に伝達されるので、押圧軸４０およびビット本体１０が一体に回転する。

このように構成された本発明の締結工具１の作用について図１ないし図４に基づき説明する。なお、図３は、植込みボルトＢをワークＷへ螺入し所定の締付けトルクにより締結完了するまでの工程を示し、図４は、ワークＷに締結完了した植込みボルトＢをワークＷから緩めることなくビット本体１０との螺合状態を解き復帰する工程を示すものであり、以下、順に説明する。

まず、植込みボルトＢをワークＷへ締結する場合、図示しない作業者により前記モータＭを正転駆動させることで前記ピン４４が前記ピン係合穴１４ａ，１４ｂに接触していない状態で図３（ａ）に示すように前記ビット本体１０と押圧軸４０とが一体に回転する。また、この時、作業者は締結工具１をワークＷのタップ穴Ｔへ向かって下降させるので、植込みボルトＢのおねじ部ＢＬがビット本体１０の案内部１１へ導入される。

前記植込みボルトＢは、その両端が図３（ｂ）に示すように前記タップ穴Ｔおよび第１のめねじ部１２にそれぞれ接触すると、ビット本体１０は植込みボルトＢを介して回転方向の負荷を受ける。これにより、上述した回転方向の負荷よりも接触抵抗の低いねじ軸４３がこれに螺合した第２のめねじ部１５の奥方へ螺入されるので、押圧軸４０がビット本体１０に対して相対回転するとともに第２めねじ部１５およびねじ軸４３のリードに応じた距離だけ軸方向へ相対移動する。やがて、前記相対回転および相対移動は、図２（ａ）の２点鎖線に示すようにピン４４が前記ピン係合穴１４ａ，１４ｂの壁面１４ａ１，１４ｂ１に接触した段階で終了し、図３（ｂ）に示す鋼球３０から上方へ距離αだけ隙間を空けた状態がしばらく保たれつつ、前記ビット本体１０と押圧軸４０とが一体に回転し始める。

これにより、植込みボルトＢは、タップ穴Ｔおよび第１のめねじ部１２へそれぞれ螺合を深くし、図３（ｃ）に示すようにおねじＢＬの上端が前記介在部材２０および鋼球３０を上方へ押し上げて前記距離αが零になり鋼球３０が第１のめねじ部１２と第２のめねじ部１５との間で強く挟み込まれる。これにより、第１のめねじ部１２およびおねじ部ＢＬ、第２のめねじ部１５およびねじ軸４３のそれぞれの螺合部に高い軸力が生じるので、前記第１のめねじ部１２に螺合した植込みボルトＢは、ビット本体１０にロックされる形となる。よって、締結工具１は、植込みボルトＢを一体化し図３（ｄ）に示す位置まで植込みボルトＢをタップ穴Ｔに螺入する。

また、図３（ｄ）に示すように前記中間部ＢＮがワークＷに強く接触すると前記モータＭの回転負荷が大きくなり、所定の締付けトルクに到達すればモータＭが停止する。よって、植込みボルトＢは、所定の締付けトルクでワークＷへ締結される。

次に、植込みボルトＢをワークＷへ残し、前記ビット本体１０との螺合を解除して復帰させる場合、図４（ａ）に示すように、前記作業者によってモータＭを逆転駆動させて締結工具１を上昇させる。これにより、前記鋼球３０が軸方向に強く挟み込まれた状態から図４（ｂ）に示すように鋼球３０から押圧軸４０が離反する方向へ上昇し、距離βだけ隙間が生じる。これは、第１のめねじ部１２に比べて第２のめねじ部１５が粗いピッチに設定されているからであり、ピッチの大きなねじ部から緩み始める。よって、鋼球３０および介在部材２０は軸方向へ移動可能となり、これ以降、植込みボルトＢのおねじ部ＢＬと第１めねじ１２との螺合部に生じていた軸力は大幅に低減する。

また、この時、押圧軸４０は、ビット本体１０に対して相対回転および軸方向へ相対移動しており、ピン４４が図２（ａ）の二点鎖線の位置から反時計方向へ旋回し前記壁面１４ａ１，１４ｂ１の対面になる壁面に当接するまで相対回転および軸方向への相対移動が進行する。このようにピン４４が壁面１４ａ１，１４ｂ１の対面となる壁面に当接した時点が図４（ｃ）に示す状態であり、これ以降、押圧軸４０がビット本体１０と一体になって逆転する。よって、ビット本体１０に螺合していた植込みボルトＢは、第１のめねじ部１２から螺合状態を解かれ図４（ｄ）に示すようにワークＷに締結された状態を保って残る。

１締結工具
１０ビット本体
１２第１のめねじ部
１４ａピン係合穴
１４ｂピン係合穴
１５第２のめねじ部
２０介在部材
３０鋼球
４０押圧軸
４３ねじ軸
４４ピン
Ｂ植込みボルト
Ｗワーク

Claims

植込みボルトに螺合する第１のめねじ部および当該第１のめねじ部よりも大径の内径から成る連通穴を備えたビット本体と、前記連通穴に遊嵌するよう配された鋼球と、前記連通穴に挿通配置され前記ビット本体に対して所定角度だけ相対回転するとともに軸方向へ相対移動可能な押圧軸と、前記連通穴に挿通され前記第１のめねじ部へ一部突出する端部を備えた介在部材とを備え、
前記介在部材は、前記第１のめねじ部へ一部突出する側の端部を平坦または前記鋼球よりも大径の曲率半径から成る曲面に設定されて成り、
前記押圧軸は、前記鋼球に当接する部位を着脱可能に構成したことを特徴とする締結工具。
植込みボルトに螺合する第１のめねじ部および当該第１のめねじ部よりも大径の内径から成る連通穴を備えたビット本体と、前記連通穴に遊嵌するよう配された鋼球と、前記連通穴に挿通配置され前記ビット本体に対して所定角度だけ相対回転するとともに軸方向へ相対移動可能な押圧軸と、前記連通穴に挿通され前記第１のめねじ部へ一部突出する端部を備えた介在部材とを備え、
前記介在部材は、前記第１のめねじ部へ一部突出する側の端部を平坦または前記鋼球よりも大径の曲率半径から成る曲面に設定されて成り、
前記ビット本体は、前記第１のめねじ部に対向する上部に成形した第２のめねじ部と、前記連通穴に直交するピン係合穴とを備えて成り、
前記押圧軸は、前記鋼球に当接する大径軸部と、この大径軸部に連結され上方へ延びる小径軸部と、この小径軸部に一体かつ上方へ向かい延び前記第２のめねじ部に螺合するねじ軸と、当該押圧軸を前記ビット本体に対して所定角度だけ相対回転かつ軸方向へ相対移動するよう前記ピン係合穴に当接するピンとから構成したことを特徴とする締結工具。
前記第２のめねじ部は、前記第１のめねじ部も大きいピッチに設定されて成ることを特徴とする請求項２に記載の締結工具。