JP6892469B2 - ボルト用ソケット構造 - Google Patents

Description

本発明は、回転主軸の回転駆動力をボルトに伝達するボルト用ソケット構造に関する。

例えば、特許文献１に示すように、回転主軸に取り付けられ、該回転主軸の回転駆動力をボルトに伝達するボルト用ソケット構造が知られている。この種のボルト用ソケット構造は、ボルトの頭部と係合する係合部が先端に設けられたソケット本体を有する。ボルトの頭部と係合部とを係合させた状態で、ソケット本体を回転させることにより、ボルトを回転させることができる。ボルトの回転を終えた後は、頭部と係合部との係合を解除して、ソケット本体からボルトを排出する。

特開平８−２５７９２７号公報

ところで、例えば、ボルトが、被締結部に設けられた雌ねじ穴に螺合している場合において、該ボルトを、ボルト用ソケット構造により緩める方向に回転させて被締結部から取り外すことがある。取り外されたボルトは、被締結部や、該被締結部を支持する支持台等に対して固定されていない状態となるため、ボルトが軸方向に対して傾斜し、ソケットの係合部とボルトの頭部が食い込んでしまう場合があり、このような場合、ソケット本体を、被締結部や支持台等から単純に離間させても、ボルトがソケット本体とともに移動してしまい、頭部と係合部との嵌合を解除し難くなることがある。その結果、ソケット本体からボルトを円滑に排出することが困難になる懸念がある。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、ソケット本体からボルトを円滑に排出することが可能なボルト用ソケット構造を提供する。

本発明の一態様は、回転主軸の回転駆動力をボルトに伝達するボルト用ソケット構造であって、前記ボルトの頭部に係合可能である係合部が先端に設けられた中空のソケット本体と、筒状であり外周壁の周方向全体を前記ソケット本体の内周壁に沿って摺動させつつ、前記ソケット本体の軸方向の先端側及び基端側に向かって移動可能であるスリーブと、前記スリーブを前記軸方向の先端側に向かって弾発付勢する付勢部材と、を備え、前記スリーブは、前記付勢部材の先端部に当接する当接部と、該当接部から前記軸方向の基端側に向かって延在して前記付勢部材の外周を囲う延長部と、を有し、前記ソケット本体の前記係合部と前記ボルトの前記頭部とが係合した状態では、前記付勢部材の弾発付勢力に基づいて前記スリーブの先端面が前記頭部を前記軸方向の先端側に向かって押圧し、前記頭部が前記係合部の最奥位置にあるとき、前記延長部の基端面は、前記ソケット本体の内部に設けられたストッパに当接する。

本発明では、係合部と頭部とが係合した状態では、スリーブに設けられた延長部の内側で付勢部材が弾性変形する。この付勢部材の弾発付勢力に基づいて、スリーブの先端面は頭部を押圧する。これによって、ボルトを、ソケット本体の軸方向の先端側、換言すると、ソケット本体から排出する方向に弾発付勢することができる。付勢部材の弾発付勢下に、スリーブの先端面に押圧された頭部がソケット本体の先端側に向かって係合部内を移動するにつれて、スリーブもソケット本体の先端側に向かって相対的に移動する。

この際、スリーブは、その外周壁の周方向全体がソケット本体の内周壁に沿って摺動する。つまり、スリーブの外周壁と、ソケット本体の内周壁とのクリアランスは可及的に小さくなっている。また、スリーブは延長部を有する分、ソケット本体の内周壁と摺動する軸方向の長さが大きく設定されている。

これらによって、スリーブがソケット本体の内部を移動する際に、スリーブの軸方向がソケット本体の軸方向に対して傾斜することを効果的に抑制できる。その結果、係合部の軸方向に対して、頭部の軸方向が傾斜することを抑制しながら、ボルトをソケット本体から排出する方向に押圧できるため、係合部と頭部に食い込みが生じること等を回避して、ソケット本体からボルトを円滑に排出することが可能になる。

本発明の実施形態に係るボルト用ソケット構造と、被締結部の雌ねじ穴に螺合されたボルトの要部概略断面図である。 図１のボルトの頭部に、ボルト用ソケット構造のソケット本体に設けられた係合部を係合させた状態を説明する要部概略断面図である。 図２のソケット本体を、ボルトを緩める方向に回転させて、被締結部からボルトを取り外した後に、ソケット本体を被締結部から離間させる方向に移動させている様子を説明する要部概略断面図である。 図３のソケット本体をさらに被締結部から離間させる方向に移動させてソケット本体からボルトを排出した状態を説明する要部概略断面図である。

本発明に係るボルト用ソケット構造について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の図において、同一又は同様の機能及び効果を奏する構成要素に対しては同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する場合がある。

図１〜図４に示すように、本実施形態に係るボルト用ソケット構造１０は、不図示の工作機械等が備える回転主軸１２に固定され、該回転主軸１２の回転駆動力をボルト１４に伝達する。具体的には、ボルト用ソケット構造１０は、ソケット本体１６と、スリーブ１８と、付勢部材２０と、ストッパ２２と、固定軸部２４とを主に備える。

ソケット本体１６は、ボルト１４の頭部１４ｈに係合可能である係合部２６が先端に設けられた中空状である。ソケット本体１６の内部には、先端側（矢印Ｘ１側）から基端側（矢印Ｘ２側）に向かって、係合部２６と、該係合部２６よりも内径が小さい摺動部２８と、回転主軸１２が挿入された状態で固定される固定部３０とがこの順に設けられている。また、ソケット本体１６の軸方向（矢印Ｘ１、Ｘ２方向）において、摺動部２８と固定部３０との間には、ソケット本体１６の軸心側に向かって突出するフランジ部３２が設けられている。

図２に示すように、係合部２６に対しボルト１４の頭部１４ｈが軸方向に沿って挿入されることで、係合部２６とボルト１４とが係合可能となっている。係合部２６は、少なくとも頭部１４ｈと接触する面に、不図示のダイアモンドライクカーボン層が設けられている。

スリーブ１８は、筒状であり外周壁１８ｃの周方向全体をソケット本体１６の摺動部２８の内周壁２８ｉに沿って摺動させつつ、ソケット本体１６の軸方向の先端側及び基端側に向かって移動可能である。すなわち、スリーブ１８の外径は、摺動部２８の内径と略等しいか、摺動部２８の内径より僅かに小さく設定されている。

スリーブ１８は、付勢部材２０の先端部に当接する当接部３４と、該当接部３４から軸方向の基端側（矢印Ｘ２側）に向かって延在して付勢部材２０の外周を囲う延長部３６とを有する。当接部３４は、筒状のスリーブ１８の内周面から軸心側に向かって突出するフランジ状である。

付勢部材２０は、例えば、スリーブ１８と同軸に配置されるコイルばねである。付勢部材２０の基端部は、ソケット本体１６の摺動部２８内に設けられたストッパ２２に当接する。このため、スリーブ１８が軸方向の基端側に移動すると、付勢部材２０を圧縮しつつ当接部３４がストッパ２２に近接する。換言すると、スリーブ１８は、付勢部材２０の弾発付勢力に抗して、摺動部２８の基端側に向かって移動することが可能である。

ストッパ２２は、Ｃ字状又は円環状であり、摺動部２８内でフランジ部３２の先端側に当接する。なお、本実施形態では、ストッパ２２とソケット本体１６とを別部材から構成することとしたが、特にこれに限定されるものではない。ストッパ２２とソケット本体１６とを同一部材から構成してもよいし、フランジ部３２がストッパ２２の役割を兼ねてもよい。

固定軸部２４は、基端側部材３８と先端側部材４０とが固定ねじ４２によって一体化されることで構成されている。基端側部材３８は、大径部４４と、該大径部４４の径方向の略中心から先端側に向かって伸長する伸長部４６とを有する。大径部４４は、固定部３０の内部に配設されて、フランジ部３２の基端側の面に接合されている。伸長部４６は、大径部４４よりも外径が小さく、ソケット本体１６のフランジ部３２の内部、付勢部材２０の内部、スリーブ１８の延長部３６及び当接部３４の内部に一体に挿通されている。また、伸長部４６の先端側には、固定ねじ４２と螺合可能な雌ねじ穴４８が軸方向に沿って設けられている。

先端側部材４０は、伸長部４６の外径及び当接部３４の内径より大径であり、且つ伸長部４６の雌ねじ穴４８と同軸に重ねられる貫通孔５０が設けられている。貫通孔５０の先端側に設けられた着座部に、固定ねじ４２の頭部座面が着座するまで、固定ねじ４２が貫通孔５０を介して雌ねじ穴４８に螺合されることで、先端側部材４０と基端側部材３８とが一体化される。

図１に示すように、ソケット本体１６に対してスリーブ１８を最も先端側に配置した際、先端側部材４０の基端面４０ｐに当接部３４の先端面３４ｔが当接する。すなわち、先端側部材４０の基端面４０ｐに当接部３４の先端面３４ｔが当接することで、ソケット本体１６に対するスリーブ１８の先端側へのそれ以上の移動が規制され、ソケット本体１６の先端側からスリーブ１８が脱落することが規制される。

また、このようにしてソケット本体１６に対してスリーブ１８を最も先端側に配置した際、スリーブ１８の先端面１８ｔは、係合部２６の先端位置又は該先端位置よりも矢印Ｘ１側に配置される。本実施形態では、図１に示すように、ソケット本体１６に対してスリーブ１８を最も先端側に配置した際、スリーブ１８の先端面１８ｔは、係合部２６の先端位置に配置され、ソケット本体１６の先端面１６ｔと面一になることとする。しかしながら、特にこれに限定されるものではなく、ソケット本体１６に対してスリーブ１８を最も先端側に配置した際、スリーブ１８の先端面１８ｔは、ソケット本体１６の先端面１６ｔよりも矢印Ｘ１側に突出してもよい。

図２に示すように、ソケット本体１６の係合部２６にボルト１４の頭部１４ｈを係合させるべく、係合部２６に対して、その先端側から基端側に向かって頭部１４ｈを挿入する際、スリーブ１８の先端面１８ｔが頭部１４ｈに当接することで、スリーブ１８がソケット本体１６の基端側に向かって押圧されて移動する。

そして、係合部２６の最奥位置に頭部１４ｈが到達すると、固定軸部２４の先端面である先端側部材４０の先端面４０ｔに頭部１４ｈが当接し、係合部２６に対するそれ以上の頭部１４ｈの挿入が規制される。このように頭部１４ｈが係合部２６の最奥位置にあるとき、該頭部１４ｈに当接するスリーブ１８の先端面１８ｔも、先端側部材４０の先端面４０ｔと面一に配置される。

また、頭部１４ｈが係合部２６の最奥位置にあるとき、延長部３６の基端面３６ｐが、ストッパ２２の先端面２２ｔに当接する。すなわち、スリーブ１８の軸方向の長さと、先端側部材４０の先端面４０ｔからストッパ２２の先端面２２ｔまでの距離とが略等しくなるように、延長部３６の長さ等が設定されている。

上記の通り、頭部１４ｈと当接したスリーブ１８の先端面１８ｔが、基端側に向かって移動することで、スリーブ１８の延長部３６の内側では、付勢部材２０が蓄勢される方向に弾性変形する。このため、頭部１４ｈが係合部２６に挿入されたボルト１４は、軸方向の先端側に向かって、換言すると、ソケット本体１６から排出される方向（以下、単に排出方向ともいう）に弾発付勢される。

また、上記の通り、ソケット本体１６に対してスリーブ１８を最も先端側に配置した際、スリーブ１８の先端面１８ｔは、係合部２６の先端位置又は該先端位置よりも矢印Ｘ１側に配置される。このため、頭部１４ｈが係合部２６内にある間は、該頭部１４ｈにスリーブ１８の先端面１８ｔが常時当接することになる。つまり、ボルト１４は、頭部１４ｈが係合部２６内にある間は、排出方向に常時弾発付勢される。

本実施形態に係るボルト用ソケット構造１０は、基本的には上記のように構成される。次に、ボルト用ソケット構造１０を用いた作業工程の一例について説明する。ボルト用ソケット構造１０は、例えば、回転主軸１２の回転駆動力を伝達した後のボルト１４が、ソケット本体１６以外のものに固定されない状態となるような場合に、特に好適に適用することができる。そこで、以下では、被締結部５２に設けられた雌ねじ穴５４に螺合しているボルト１４を、ボルト用ソケット構造１０を用いて緩める方向に回転させ、被締結部５２から取り外す作業工程を例に挙げて説明する。

しかしながら、特にこれに限定されるものではなく、例えば、ボルト用ソケット構造１０は、回転主軸１２の回転駆動力を伝達した後のボルト１４が、軽量の被締結部（不図示）に固定される場合であって、該被締結部が支持台（不図示）等に対して、ソケット本体１６の軸方向に固定されていないような場合にも好適に適用することができる。

図１に示すように、被締結部５２は、例えば、雌ねじ穴５４が設けられた本体部５６と、貫通孔５８が設けられたプレート６０とを有し、本体部５６とプレート６０とは、互いに積層された状態でボルト１４によってねじ締結されている。このようにして雌ねじ穴５４に螺合されているボルト１４の頭部１４ｈに対して、ボルト用ソケット構造１０のソケット本体１６に設けられた係合部２６を臨ませるとともに、ボルト１４の軸方向とソケット本体１６の軸方向とを沿わせる。

この段階のボルト用ソケット構造１０では、係合部２６に頭部１４ｈが挿入されていないため、ソケット本体１６に対してスリーブ１８は最も先端側に配置される。すなわち、先端側部材４０の基端面４０ｐに当接部３４の先端面３４ｔが当接する。また、スリーブ１８の先端面１８ｔは、係合部２６の先端位置又は該先端位置よりも矢印Ｘ１側に配置されている。

次に、ソケット本体１６をボルト１４の頭部１４ｈに向かって接近させ、該頭部１４ｈにスリーブ１８の先端面１８ｔを当接させる。この状態で、さらにソケット本体１６を頭部１４ｈに接近させることで、スリーブ１８を基端側に向かって移動させつつ、係合部２６の内部に頭部１４ｈを挿入する。この際、スリーブ１８の外周壁１８ｃの周方向全体がソケット本体１６の摺動部２８の内周壁２８ｉに沿って摺動する。

そして、図２に示すように、先端側部材４０の先端面４０ｔに頭部１４ｈが当接する最奥位置まで、係合部２６に頭部１４ｈが挿入された時点で、頭部１４ｈに対するソケット本体１６の近接を停止する。この際、頭部１４ｈに当接するスリーブ１８の先端面１８ｔは、先端側部材４０の先端面４０ｔと面一に配置される。また、延長部３６の基端面３６ｐは、ストッパ２２の先端面２２ｔに当接する。さらに、延長部３６の内側では、付勢部材２０が蓄勢される方向に弾性変形している。

つまり、頭部１４ｈと当接するスリーブ１８の先端面１８ｔを介してボルト１４は排出方向に弾発付勢されている。しかしながら、ボルト１４は、被締結部５２に固定され、排出方向への移動が規制されているため、頭部１４ｈと係合部２６とが係合された状態で維持される。

この状態で、工作機械の回転機構等により、回転主軸１２を回転駆動することで、ソケット本体１６とともにボルト１４を回転させることができる。すなわち、回転主軸１２の回転駆動力をボルト１４に伝達することができる。回転主軸１２の回転方向は、ボルト１４と雌ねじ穴５４との螺合が緩む方向である。そして、雌ねじ穴５４からボルト１４が取り外されるまで、回転主軸１２を回転駆動させた後、該回転主軸１２の回転を停止する。

次に、図３に示すように、ソケット本体１６を軸方向に沿って、被締結部５２から離間する側（矢印Ｘ２側）に移動させる。これによって、ボルト１４が排出方向へ移動可能となるため、付勢部材２０の弾発付勢下に、スリーブ１８が頭部１４ｈを押圧しつつ先端側に移動して、ボルト１４がソケット本体１６から排出されていく。

ソケット本体１６を被締結部５２から離間する側にさらに移動させることで、スリーブ１８が頭部１４ｈを押圧しつつ先端側に向かって移動する。これによって、図４に示すように、係合部２６から頭部１４ｈの全体が排出されることにより、係合部２６と頭部１４ｈとの係合が解除される。その結果、ボルト１４は、ソケット本体１６から排出されて、被締結部５２に固定されていない状態で、被締結部５２上に残される。

以上から、本実施形態に係るボルト用ソケット構造１０では、係合部２６と頭部１４ｈとが係合した状態では、付勢部材２０の弾発付勢力に基づいてスリーブ１８の先端面１８ｔが頭部１４ｈを軸方向の先端側に向かって押圧する。付勢部材２０の弾発付勢下に、スリーブ１８の先端面１８ｔに当接した頭部１４ｈがソケット本体１６の外部に向かって係合部２６内を移動するにつれて、スリーブ１８もソケット本体１６の先端側に向かって相対的に移動する。

この際、スリーブ１８は、その外周壁１８ｃの周方向全体がソケット本体１６（摺動部２８）の内周壁２８ｉに沿って摺動する。つまり、スリーブ１８の外周壁１８ｃと、ソケット本体１６の内周壁２８ｉとのクリアランスは、可及的に小さくなっている。また、スリーブ１８は延長部３６を有する分、ソケット本体１６の内周壁２８ｉと摺動する軸方向の長さが大きく設定されている。

これらによって、スリーブ１８がソケット本体１６の内部を移動する際に、スリーブ１８の軸方向がソケット本体１６の軸方向に対して傾斜することを効果的に抑制できる。その結果、係合部２６の軸方向に対して、頭部１４ｈの軸方向が傾斜することを抑制しながら、ボルト１４をソケット本体１６から排出する方向に押圧できるため、係合部２６と頭部１４ｈに食い込みが生じること等を回避して、ソケット本体１６からボルト１４を円滑に排出することが可能になる。

上記の実施形態に係るボルト用ソケット構造１０では、頭部１４ｈが係合部２６内にある間、スリーブ１８の先端面１８ｔが頭部１４ｈに常時当接することとした。この場合、係合部２６から頭部１４ｈが抜ける直前においても、係合部２６（ソケット本体１６）の軸方向に対して頭部１４ｈ（ボルト１４）の軸方向が傾斜することを効果的に抑制できる。このため、係合部２６に頭部１４ｈが食い込むことを一層効果的に抑制して、ソケット本体１６からボルト１４を円滑に排出することが可能になる。

上記の実施形態に係るボルト用ソケット構造１０では、頭部１４ｈが係合部２６の最奥位置にあるとき、延長部３６の基端面３６ｐは、ソケット本体１６の内部に設けられたストッパ２２に当接することとした。この場合、係合部２６の最奥位置に配置した頭部１４ｈにスリーブ１８の先端面１８ｔが当接するとき、該スリーブ１８のソケット本体１６に対する軸方向の移動が規制される。これによって、スリーブ１８の軸方向がソケット本体１６の軸方向に対して傾斜することを効果的に抑制でき、ソケット本体１６からボルト１４を一層円滑に排出することが可能になる。

なお、特にこれには限定されず、ボルト用ソケット構造１０では、頭部１４ｈが係合部２６の最奥位置にあるとき、延長部３６の基端面３６ｐと、ストッパ２２との間に若干の隙間が形成されてもよい。

上記の実施形態に係るボルト用ソケット構造１０では、付勢部材２０の基端部は、ストッパ２２に当接することとした。この場合、スリーブ１８の当接部３４とストッパ２２との間で付勢部材２０を確実に弾性変形させることが可能になり、ボルト用ソケット構造１０の構成を簡素化しつつ、ソケット本体１６からボルト１４を円滑に排出することが可能になる。

上記の実施形態に係るボルト用ソケット構造１０では、係合部２６の少なくとも頭部１４ｈと接触する面には、ダイアモンドライクカーボン層が設けられていることとした。このようにダイアモンドライクカーボン層を設けることで、係合部２６の耐摩耗性や摺動性を高めることが可能になるため、係合部２６に頭部１４ｈが食い込むことを一層効果的に回避して、ソケット本体１６からボルト１４を円滑に排出することが可能になる。

上記の実施形態に係るボルト用ソケット構造１０では、付勢部材２０は、スリーブ１８と同軸に配置されるコイルばねであり、付勢部材２０及びスリーブ１８の内部に挿通され、且つソケット本体１６に固定される固定軸部２４をさらに備え、係合部２６の最奥位置にある頭部１４ｈに、固定軸部２４（先端側部材４０）の先端面４０ｔが当接することとした。この場合、固定軸部２４の伸長部４６に沿って付勢部材２０を弾性変形させたり、固定軸部２４の先端面４０ｔによって係合部２６内の頭部１４ｈの位置決めを行ったりすることができるため、簡素な構成で、ソケット本体１６からボルト１４を一層円滑に排出することが可能になる。

本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

１０…ボルト用ソケット構造 １２…回転主軸
１４…ボルト １４ｈ…頭部
１６…ソケット本体 １８…スリーブ
１８ｔ…先端面 １８ｃ…外周壁
２０…付勢部材 ２２…ストッパ
２４…固定軸部 ２６…係合部
２８ｉ…内周壁 ３４…当接部
３６…延長部 ３６ｐ…基端面

Claims (5)

1. 回転主軸の回転駆動力をボルトに伝達するボルト用ソケット構造であって、
   前記ボルトの頭部に係合可能である係合部が先端に設けられた中空のソケット本体と、
   筒状であり外周壁の周方向全体を前記ソケット本体の内周壁に沿って摺動させつつ、前記ソケット本体の軸方向の先端側及び基端側に向かって移動可能であるスリーブと、
   前記スリーブを前記軸方向の先端側に向かって弾発付勢する付勢部材と、
   を備え、
   前記スリーブは、前記付勢部材の先端部に当接する当接部と、該当接部から前記軸方向の基端側に向かって延在して前記付勢部材の外周を囲う延長部と、を有し、
   前記ソケット本体の前記係合部と前記ボルトの前記頭部とが係合した状態では、前記付勢部材の弾発付勢力に基づいて前記スリーブの先端面が前記頭部を前記軸方向の先端側に向かって押圧し、
   前記頭部が前記係合部の最奥位置にあるとき、前記延長部の基端面は、前記ソケット本体の内部に設けられたストッパに当接する、ボルト用ソケット構造。
2. 請求項１記載のボルト用ソケット構造において、
   前記頭部が前記係合部内にある間、前記スリーブの先端面が前記頭部に常時当接する、ボルト用ソケット構造。
3. 請求項１又は２記載のボルト用ソケット構造において、
   前記付勢部材の基端部は、前記ストッパに当接する、ボルト用ソケット構造。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載のボルト用ソケット構造において、
   前記係合部の少なくとも前記頭部と接触する面には、ダイアモンドライクカーボン層が設けられている、ボルト用ソケット構造。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載のボルト用ソケット構造において、
   前記付勢部材は、前記スリーブと同軸に配置されるコイルばねであり、
   前記付勢部材及び前記スリーブの内部に挿通され、且つ前記ソケット本体に固定される固定軸部をさらに備え、
   前記係合部の最奥位置にある前記頭部に、前記固定軸部の先端面が当接する、ボルト用ソケット構造。

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