JP7224273B2

JP7224273B2 - 締結治具

Info

Publication number: JP7224273B2
Application number: JP2019199870A
Authority: JP
Inventors: 秀綿貫
Original assignee: Suntory Holdings Ltd
Current assignee: Suntory Holdings Ltd
Priority date: 2019-11-01
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2023-02-17
Anticipated expiration: 2039-11-01
Also published as: JP2021070130A

Description

本発明は、遠心分離機のロックリングを締結可能な締結治具に関する。

遠心分離機は、たとえば食品や飲料などの製造における固液分離手段として汎用される。遠心分離機は、その運転時の振動によって、各構成部材同士を締結するボルト等が緩みやすい。そこで、遠心分離機の各部の組立てにあたっては、各構成部材を確実に締結するべく、螺合部に大きな締付トルクを与える必要がある。また、そのような大きな締付トルクを与えて締結した螺合部の締結を解除するためには、締結時と同等に大きなトルクを要する。

大きなトルクを与える手段として、従来、打撃スパナが用いられてきた。打撃スパナとは、たとえば特開２０１４－１０８４８９号公報（特許文献１）に開示されているように、螺合される部材（ボルト・ナット等）をその一端に保持し、その他端をハンマー等で打撃することで、当該部材に相当に強いトルクを与えることができる工具である。

特開２０１４－１０８４８９号公報

ところで、食品や飲料などの製造に用いられる遠心分離機は、その生産スケールが数キロリットルに及ぶことがあるため、遠心分離機自体が相応に大きい場合がある。このとき、遠心分離機の大きさに対応して大きな打撃スパナおよびハンマーを使用する必要があり、遠心分離機の周囲にハンマー操作を行うための十分な空地を設ける必要があった。また、ハンマーが大きい場合、その重量も大きくなるので、作業性が低下する場合があった。特に、遠心分離機の上部に配置されるロックリングの締結作業および締結解除作業においては、これらの課題が顕著であった。

そこで、ハンマーを用いずに遠心分離機のロックリングを締結可能な締結治具の実現が求められる。

本発明に係る締結治具は、上側環状部材および下側環状部材を有するロックリングと、前記ロックリングの外側に設けられた環状のフレームトップパートとを備える遠心分離機の、前記ロックリングを締結可能な締結治具であって、前記上側環状部材に係合可能なスパナ部と、前記下側環状部材と前記フレームトップパートとに同時に係合可能なベース部と、前記スパナ部と前記ベース部とを接続して設けられ、一軸方向に伸縮可能なアクチュエータと、を備え、前記アクチュエータと前記スパナ部とは、前記スパナ部と前記上側環状部材とを係合したときに前記ロックリングの回転軸方向と平行になる向きに設けられた第一支持軸により、前記アクチュエータと前記スパナ部とが回転自在に接続され、前記アクチュエータと前記ベース部とは、前記第一支持軸と平行になる向きに設けられた第二支持軸により、前記アクチュエータと前記ベース部とが回転自在に接続されることを特徴とする。

この構成によれば、ハンマーを用いずに遠心分離機のロックリングを締結できる。また、ロックリングを締結する作業およびロックリングの締結を解除する作業を、単一の締結治具により実施できる。

以下、本発明の好適な態様について説明する。ただし、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定されるわけではない。

本発明に係る締結治具は、一態様として、前記アクチュエータは、油圧シリンダであることが好ましい。

この構成によれば、汎用の油圧機器を用いて、ロックリングの締結に必要なトルクを簡単に付与できる。

本発明に係る締結治具は、一態様として、前記ベース部は、前記下側環状部材に設けられた前記遠心分離機の内容物を排出するための排出孔に係合可能に構成されていることが好ましい。

この構成によれば、本発明に係る締結治具を使用するにあたり、既存の排出孔を利用できるので、下側環状部材に対して新たな加工を行う必要がない。

本発明に係る締結治具は、一態様として、前記ベース部は、前記フレームトップパートに係合可能なベース主部材と、前記下側環状部材に係合可能なロック部材と、を有し、前記ベース主部材と前記ロック部材とは、互いに着脱自在に構成されていることが好ましい。

この構成によれば、ベース部をフレームトップパートおよび下側環状部材に係合する操作が容易になりうる。

本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。

本発明の実施形態に係る締結治具を用いて遠心分離機のロックリングを締結するときの使用状態を示す図本発明の実施形態に係る締結治具のスパナ部の斜視図本発明の実施形態に係る締結治具のベース部のベース主部材斜視分解図本発明の実施形態に係る締結治具のベース部のロック部材斜視分解図本発明の実施形態に係る締結治具を用いて遠心分離機のロックリングの締結を解除するときの使用状態を示す図

本発明に係る締結治具の実施形態について、図面を参照して説明する。以下では、本発明に係る締結治具１を、遠心分離機Ｃの上部に設けられたロックリングＬを締め付ける用途に適用した例について説明する。

〔遠心分離機の概要〕
まず、本実施形態に係る締結治具１を用いた締め付け作業の対象となる遠心分離機Ｃの上部の構造について説明する。遠心分離機Ｃは、ロックリングＬを締め付けることによって、その上側においてケーシングを閉鎖する構造を有する。また、ロックリングＬの外側には、フレームトップパートＦがロックリングＬと略同心円状に設けられている。ロックリングＬは、上側環状部材Ｌ１および下側環状部材Ｌ２を有し、上側環状部材Ｌ１の下側と下側環状部材Ｌ２の上側とは逆ねじ状に螺合されている。したがって、ロックリングＬを締め付ける際には、上側環状部材Ｌ１と下側環状部材Ｌ２とが共回りしないようにする必要がある。

〔締結治具の構造および機能〕
本実施形態に係る締結治具１は、スパナ部２、ベース部３、および油圧シリンダ４（アクチュエータの例）を備える（図１）。スパナ部２と油圧シリンダ４とは第一支持軸５により接続され、ベース部３と油圧シリンダ４とは第二支持軸６により接続されている。以下では、各部の構造および機能について説明する。なお、以下の説明において締結治具１の各部の上下方向について言及するときは、締結治具１を遠心分離機Ｃに設置した状態（図１に図示した状態）において、上方に位置する方向を「上」とし、同下方に位置する方向を「下」とする。

スパナ部２は、上側環状部材Ｌ１に係合可能なスパナ主部２１と、スパナ主部２１から延出するスパナ軸受部２２と、を有する（図１、図２）。スパナ主部２１は、上側環状部材Ｌ１の天面および外周面の一部に沿う形状を有する。スパナ主部２１の、上側環状部材Ｌ１の天面に沿う面には、貫通穴２１ａが設けられており、当該貫通穴２１ａを通してボルト２３を上側環状部材Ｌ１の天面のボルト穴に螺合することによって、スパナ部２と上側環状部材Ｌ１とを係合できる。スパナ軸受部２２は、スパナ主部２１を上側環状部材Ｌ１に係合したときに上側環状部材Ｌ１の径方向外側を向く向きに延出しており、第一支持軸５を回転自在に軸支する。

ベース部３は、フレームトップパートＦに係合可能なベース主部材３１と、ベース主部材３１から延出するロック部材３２と、を有する（図１、図３、図４）。ベース主部材３１は、フレームトップパートＦの天面および外周面の一部に沿う形状を有する（図３）。ベース主部材３１の、フレームトップパートＦの天面に沿う面には、貫通穴３１ａが設けられており、当該貫通穴３１ａを通してボルト３３をフレームトップパートＦの天面のボルト穴に螺合することによって、ベース部３とフレームトップパートＦとを係合できる。なお、貫通穴３１ａは複数設けられており、フレームトップパートＦのボルト穴との位置関係に応じて適切な貫通穴３１ａを適宜選択して使用できる。

ロック部材３２は、楔状の部材であって、その一端側に貫通穴３２ａが設けられた形状を有する（図４）。ベース主部材３１には、ロック部材３２を受け入れ可能な受入穴３１ｂが、ベース主部材３１の天面と平行な向きに設けられており、受入穴３１ｂにロック部材３２の貫通穴３２ａが設けられた側の一端を挿入すると、ロック部材３２は、ベース主部材３１をフレームトップパートＦに係合したときにフレームトップパートＦの径方向内側を向く向きに延出する。さらに、ベース主部材３１には、受入穴３１ｂと直交するボルト穴３１ｃが設けられている。ボルト穴３１ｃは、受入穴３１ｂの上側の部分が通し穴であり、受入穴３１ｂの下側の部分が雌ねじ部である。ロック部材３２を受入穴３１ｂに挿入し、貫通穴３２ａとボルト穴３１ｃとの水平方向の位置を合わせて、ボルト３４をボルト穴３１ｃの雌ねじ部に螺合することによって、ロック部材３２をベース主部材３１に対して固定できる。

ロック部材３２の、貫通穴３２ａが設けられていない一端側は、下側環状部材Ｌ２に設けられた排出孔Ｈに挿入可能である（図１）。すなわち、ロック部材３２の一端側を排出孔Ｈに挿入し、ロック部材３２の他端側を前述のようにベース主部材３１に固定し、ベース主部材３１とフレームトップパートＦとを係合することによって、ベース部３を下側環状部材Ｌ２とフレームトップパートＦとに同時に係合できる。

また、ロック部材３２は、第二支持軸６を回転自在に軸支するベース軸受部３２ｂを有する（図４）。ベース軸受部３２ｂは、フレームトップパートＦに係合したベース主部材３１にロック部材３２を固定した状態においてベース主部材３１よりもフレームトップパートＦの径方向内側に位置する位置に設けられている。

油圧シリンダ４は、ピストン４１とシリンダ４２とを有する公知の油圧シリンダであって、手動式の油圧ポンプ（不図示）と流体接続されている。ピストン４１の先端部分には第一支持軸５が回転自在に軸支され、シリンダ４２のピストン４１が延出する側と反対側の端部には第二支持軸６が回転自在に軸支されている（図１）。すなわち、油圧シリンダ４は、スパナ部２とベース部３とを接続して設けられている。

以上のように、締結治具１は、遠心分離機Ｃに設置された状態における上から順に、スパナ部２、第一支持軸５、油圧シリンダ４、第二支持軸６、およびベース部３が接続された構造を有する。ここで、第一支持軸５はスパナ部２および油圧シリンダ４の双方に回転自在に支持されているので、油圧シリンダ４とスパナ部２とは、回転自在に接続されている。同様に、油圧シリンダ４とベース部３とも、第二支持軸６によって、回転自在に接続されている。なお、第一支持軸５および第二支持軸６は、いずれも、ロックリングＬの回転軸方向と平行になる向き（図１における鉛直方向）に設けられている。

〔締結治具の使用方法〕
次に、本実施形態に係る締結治具１を用いて、ロックリングＬを締結する方法について説明する。ロックリングＬの締結にあたっては、前述のように、上側環状部材Ｌ１と下側環状部材Ｌ２とが共回りしないようにする必要がある。

使用前の状態において締結治具１の各構成部材は分離されている。そこで、まず、締結治具１の各構成部材を遠心分離機Ｃの各部と係合させながら、締結治具１を組み立てる。すなわち、まず、スパナ部２を上側環状部材Ｌ１に係合させる。次に、ベース主部材３１をフレームトップパートＦに係合させる。このとき、受入穴３１ｂの延長線上に排出孔Ｈが存するように、ベース主部材３１とフレームトップパートＦとを係合させる際に用いるフレームトップパートＦのボルト穴を選択する。続いて、ロック部材３２を、受入穴３１ｂおよび排出孔Ｈに挿入し、これをベース主部材３１に固定する。このようにして、ベース部３を下側環状部材Ｌ２とフレームトップパートＦとに同時に係合させる。さらに、それぞれ遠心分離機Ｃと係合させたスパナ部２とベース部３とを、油圧シリンダ４、第一支持軸５、および第二支持軸６により接続する。ここで、それぞれ遠心分離機Ｃと係合させたスパナ部２とベース部３の離間距離が、油圧シリンダ４を最も縮退した状態（または、わずかに伸長した状態）にして接続可能な距離になるように、スパナ部２（スパナ主部２１）と上側環状部材Ｌ１とを係合させる際に用いる上側環状部材Ｌ１のボルト穴を選択する。

ここで、上側環状部材Ｌ１の下側と下側環状部材Ｌ２の上側とは逆ねじ状に螺合されるので、これを締結するためには、上側環状部材Ｌ１を下側環状部材Ｌ２に対して反時計回りに回転させる必要がある。そこで、上記の組立てにあたり、スパナ部２を、ベース部３よりも、上側環状部材Ｌ１およびフレームトップパートＦの円周方向に関する反時計回りの前方に配置する（図１）。

組立て後、油圧ポンプに油圧を印加すると、ピストン４１がシリンダ４２から伸長する。この伸長運動に伴って、ピストン４１の先端に接続されたスパナ部２と、シリンダ４２の端部に接続されたベース部３との離間距離が増す。そして、スパナ部２は上側環状部材Ｌ１に係合され、ベース部３は下側環状部材Ｌ２とフレームトップパートＦとに係合されているので、スパナ部２とベース部３との離間距離が増すことによって、上側環状部材Ｌ１が、下側環状部材Ｌ２およびフレームトップパートＦに対して反時計回りに回転運動する。この回転運動によって、上側環状部材Ｌ１と下側環状部材Ｌ２とを螺合することができ、すなわちロックリングＬを締め付けることができる。

ここで、油圧シリンダ４とスパナ部２との接続、および、油圧シリンダ４とベース部３との接続が、いずれも回転自在になされているので、ピストン４１の伸長運動に伴ってスパナ部２とベース部３との相対位置が変化しても、締結治具１の各構成部材の接続は維持される。すなわち、第一支持軸５の周りの油圧シリンダ４とスパナ部２との回転、および、第二支持軸６の周りの油圧シリンダ４とベース部３との回転、により、締結治具１の各構成部材の接続を維持したまま、ピストン４１がシリンダ４２から伸長できる。

なお、ピストン４１が最大限伸長してもなお、ロックリングＬの締結が不十分である場合は、締結治具１の各構成部材を遠心分離機Ｃから取り外し、ピストンを縮退させた後、前述の取付および組立、ならびにピストン伸長の作業を繰り返す。

また、本実施形態に係る締結治具１は、ロックリングＬの締結を解除する用途にも使用しうる。前述の締結方法に係る説明では、スパナ部２およびベース部３を遠心分離機Ｃに係合させる際に、スパナ部２を、ベース部３よりも、上側環状部材Ｌ１およびフレームトップパートＦの円周方向に関する反時計回りの前方に配置することを説明した。締結治具１を用いてロックリングＬの締結を解除するときは、これとは反対に、スパナ部２を、ベース部３よりも、上側環状部材Ｌ１およびフレームトップパートＦの円周方向に関する時計回りの前方に配置する（図５）。このように、締結治具１の取付時点におけるスパナ部２とベース部３との位置関係を、締結作業の場合とは反対にすることにより、ピストン４１を伸長したときに、上側環状部材Ｌ１が、下側環状部材Ｌ２およびフレームトップパートＦに対して時計回りに回転運動する。この回転運動によって、上側環状部材Ｌ１と下側環状部材Ｌ２との螺合を解除することができ、すなわちロックリングＬの締結を解除できる。

なお、上記のように、上側環状部材Ｌ１を時計回りにも反時計回りにも回転させうることは、油圧シリンダ４とスパナ部２との接続、および、油圧シリンダ４とベース部３との接続が、いずれも回転自在になされていることによって実現されている。かかる接続構造により、スパナ部２を、ベース部３よりも時計回り前方にも反時計周り前方にも配置しうるためである。

〔その他の実施形態〕
最後に、本発明に係る締結治具のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。

上記の実施形態では、スパナ部２（スパナ主部２１）と上側環状部材Ｌ１との係合が、ボルト２３により実現される構成を例として説明した。しかし、本発明に係る締結治具において、スパナ部と上側環状部材とを係合する手段は、特に限定されない。

上記の実施形態では、ベース部３（ベース主部材３１）とフレームトップパートＦとの係合が、ボルト３３により実現される構成を例として説明した。しかし、本発明に係る締結治具において、ベース部とフレームトップパートとを係合する手段は、特に限定されない。

上記の実施形態では、ベース部３（ロック部材３２）と下側環状部材Ｌ２との係合が、下側環状部材Ｌ２の排出孔Ｈを利用して行われる構成を例として説明した。しかし、本発明に係る締結治具において、ベース部と下側環状部材とを係合する手段は特に限定されず、ベース部と下側環状部材とは、下側環状部材の任意の位置において係合しうる。

上記の実施形態では、ベース部３が、互いに分離可能に構成されたベース主部材３１とロック部材３２とを有する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、本発明に係るベース部は、下側環状部材およびフレームトップパートに同時に係合可能な一体物の部材を有してもよい。

上記の実施形態では、アクチュエータとして油圧シリンダ４を備える構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、本発明に係るアクチュエータは、たとえば空気圧シリンダ、水圧シリンダ、電動シリンダ、モータなど、公知のアクチュエータでありうる。

その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。

本発明は、たとえば遠心分離機のロックリングを締結する用途に利用することができる。

１：締結治具
２：スパナ部
２１：スパナ主部
２１ａ：貫通穴
２２：スパナ軸受部
２３：ボルト
３：ベース部
３１：ベース主部材
３１ａ：貫通穴
３１ｂ：受入穴
３１ｃ：ボルト穴
３２：ロック部材
３２ａ：貫通穴
３２ｂ：ベース軸受部
３３：ボルト
３４：ボルト
４：油圧シリンダ
４１：ピストン
４２：シリンダ
５：第一支持軸
６：第二支持軸
Ｃ：遠心分離機
Ｌ：ロックリング
Ｌ１：上側環状部材
Ｌ２：下側環状部材
Ｈ：排出孔
Ｆ：フレームトップパート

Claims

上側環状部材および下側環状部材を有するロックリングと、前記ロックリングの外側に設けられた環状のフレームトップパートとを備える遠心分離機の、前記ロックリングを締結可能な締結治具であって、
前記上側環状部材に係合可能なスパナ部と、
前記下側環状部材と前記フレームトップパートとに同時に係合可能なベース部と、
前記スパナ部と前記ベース部とを接続して設けられ、一軸方向に伸縮可能なアクチュエータと、を備え、
前記アクチュエータと前記スパナ部とは、前記スパナ部と前記上側環状部材とを係合したときに前記ロックリングの回転軸方向と平行になる向きに設けられた第一支持軸により、前記アクチュエータと前記スパナ部とが回転自在に接続され、
前記アクチュエータと前記ベース部とは、前記第一支持軸と平行になる向きに設けられた第二支持軸により、前記アクチュエータと前記ベース部とが回転自在に接続される締結治具。
前記アクチュエータは、油圧シリンダである請求項１に記載の締結治具。
前記ベース部は、前記下側環状部材に設けられた前記遠心分離機の内容物を排出するための排出孔に係合可能に構成されている請求項１または２に記載の締結治具。
前記ベース部は、前記フレームトップパートに係合可能なベース主部材と、前記下側環状部材に係合可能なロック部材と、を有し、
前記ベース主部材と前記ロック部材とは、互いに着脱自在に構成されている請求項１～３のいずれか一項に記載の締結治具。