JPH0731277U

JPH0731277U - ナット締付機

Info

Publication number: JPH0731277U
Application number: JP060751U
Authority: JP
Inventors: 昌造松村; 末治安冨
Original assignee: Maeda Metal Industries Ltd
Current assignee: Maeda Metal Industries Ltd
Priority date: 1993-11-11
Filing date: 1993-11-11
Publication date: 1995-06-13
Also published as: US5490439A

Abstract

(57)【要約】【目的】シャーボルトの予備締めを行なう。【構成】遊星歯車減速機構22を内蔵しハンドル11を突
設したハウジング１と、ハウジング１に取り付けられ遊
星歯車減速機構22に入力する電動モータ４等の回転源
と、遊星歯車減速機構22の内歯車26に連繋されナット10
2に係合するアウターソケット３と、遊星歯車減速機構2
2の遊星歯車支持枠28に連繋されボルトチップ101に係合
するインナーソケット32と、ナット締付け力を検知し、
締付け力が所定の値になったときに回転源への動力供給
を遮断するトルク検知制御機構５とを具え、インナーソ
ケット32に連繋した遊星歯車支持枠28とハウジング１と
の間にフリクションリング13を介装して、両者を摩擦係
合させている。インナーソケット32を固定状態にし、ア
ウターソケット３従ってナット102を回転させて一定の
軸力を得ることができる。万一、ボルトが軸回りするこ
とがあっても、遊星歯車支持枠28がスリップして締付機
全体の振れ回りを防止できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ボルト・ナットの締結に使用する締付機に関し、主として先端に剪断用チップを具えたシャーボルトを予備締めするために、該ボルトに螺合したナットを締め付ける締付機に関する。

【０００２】

【従来の技術】

先端に一定の締付けトルクが作用すると剪断されるチップを具えたシャーボルトの締め付けに際し、本締めの前に、予め必要とする軸力に応じて予備締めトルクを決め、その設定トルクによって予備締めが行なわれている。安定した軸力を確保するためには、常に予備締めトルクと軸力の関係が安定しなければならない。

【０００３】ボルト孔はボルト径に対し２mm程度余裕のある大きさに開設されているので、シャーボルトはボルト孔に挿入されただけではフリーの状態になっている。そのため、シャーボルトの予備締めに際し、予めナットを締めて被締結部材に密着させることを基本としているが、この作業がなされていないか、若しくは不十分な場合がある。

【０００４】ナットが被締結部材に密着していない状態、即ち、シャーボルトがフリーであるか、若しくはそれに近い状態にて予備締めを行なうと、ボルトが軸回りする。又、ボルト頭と被締結部材の間に油や水が入り込むと、ボルトと被締結部材間の接触面摩擦力が、ナットとワッシャ間の接触面摩擦力よりも小さくなり、その結果、締付途中でボルトの軸回りが生じる。

【０００５】締付トルクと軸力の関係の安定を画るため、ボルト及びワッシャが被締結部材に対して回転することなく、ナットだけを回転させて締付を行うことが重要である。前記の様にボルトが軸回りを起こした場合には、締付トルクと軸力の関係に狂いが生じ、この結果、必要とする軸力を得ることが出来なくなる。又、締付け時に、締付け反力によって生じる締付機を振り回す力は、締付機を保持している作業者に大きな負担を強いることになり、危険も伴う。これは高速回転する締付け機であるほど顕著である。

【０００６】本考案は、ボルトに螺合したナットの締付けに際し、適正な軸力を得られ、又、締付機自体が反力によって振れ回る力を可及的に小さくできるナット締付機を明らかにするものである。

【０００７】

【課題を解決する手段】

本考案のボルト・ナット締付機は、遊星歯車減速機構(22)を内蔵しハンドル(1 1)を突設したハウジング(１)と、ハウジング(１)に取り付けられ遊星歯車減速機構(22)に入力する電動モータ(４)等の回転源と、遊星歯車減速機構(22)の内歯車 (26)に連繋されナット(102)に係合するアウターソケット(３)と、遊星歯車減速機構(22)の遊星歯車支持枠(28)に連繋されボルトチップ(101)に係合するインナーソケット(32)と、ボルト・ナット締付け力を検知し、締付け力が所定の値になったときに回転源への動力供給を遮断するトルク検知制御機構(５)とを具え、インナーソケット(32)に連繋した遊星歯車支持枠(28)とハウジング(１)との間にフリクションリング(13)を介装して、両者をスリップ可能に摩擦係合させている。

【０００８】

【作用及び効果】

締付けるべきナット(102)にアウターソケット(３)を、ボルトチップ(101)にインナーソケット(32)を係合する。回転源への動力供給によって、遊星歯車減速機構(22)の２つの出力軸の内、インナーソケット(32)に連繋した一方の出力軸である遊星歯車支持枠(28)は、フリクションリング(13)を介してハウジング(１)に摩擦係合しているため回転は阻止され、アウターソケット(３)を連繋した他方の出力軸である内歯車(26)のみが回転し、アウターソケット(３)を介してナット(102)を締め付ける。

【０００９】ナットが所定のトルクまで締め付けられると、トルク検知制御機構(５)が働いて、回転源への動力供給が遮断される。予備締めが終了すれば、本締用のボルト・ナット締付機により、ボルトチップ (101)が剪断されるまで締め付ける。

【００１０】上記の如く、本考案のボルト・ナット締付機は、インナーソケット(32)は摩擦係合によりハウジング(１)に係止して、アウターソケット(３)のみを回転させるため、ナットと被締結部材が密着していない状態、即ちボルトがフリーであるか、若しくはそれに近い状態にて予備締めを行なう場合でも、又、ボルト頭と被締結部材の間に油や水が入り込み、ボルト(100)と被締結部材(104)との間の接触面摩擦力がナット(102)とワッシャ(103)との間の接触面摩擦力よりも小さくなった状態で予備締めを行なう場合でも、従来の様なボルトの軸回りは防止され、ボルトの軸回りによって必要な軸力が得られない問題を解消できる。

【００１１】インナーソケット(32)駆動用の出力軸である遊星歯車支持枠(28)を、ハウジング(１)にスリップ不能に固着しても、上記同様の効果を奏するが、この場合、次の新たな問題が生じる。ナット(102)とワッシャ(103)の間に砂等の異物が入り込み、ボルト(100)と被締結部材(104)間の接触面摩擦力よりも、ナット(102)とワッシャ(103)間の接触面摩擦力が大きくなったり、或いは何らかの原因によりナット又はナットを回動させるソケットの回転が妨げられた場合に、ボルトの軸回りを起こすことがあり、このような状態となったときに、この構成では、ボルトの軸回りの回転力が全て締付機を保持している作業者に掛かることになり、非常に危険である。

【００１２】これに対し、本考案の締付機は、インナーソケット(32)駆動用の出力軸である遊星歯車支持枠(28)と、ハウジング(１)とをフリクションリング(13)を介して摩擦係合しているため、上記ボルトの軸回りを起こす状況に至っても、遊星歯車支持枠(28)がフリクションリング(13)を介してハウジング(１)に対してスリップ回転し、遊星歯車支持枠(28)とハウジング(１)との摩擦力以上の、ボルトの軸回りの回転力が締付機を保持している作業者に掛かることはなく、安全に締め付け作業を行なうことができる。

【００１３】

【実施例】

図１は、ナット係合用のアウターソケット(３)及びボルトチップ係合用のインナーソケット(32)を同心に具えたシャーボルト予備締め用のナット締付機の概略を示しており、図２はそのソケット側の詳細断面図、図３はハンドル側の詳細断面図である。筒状ハウジング(１)の基端にハンドル(11)を突設し、該ハンドルと略平行に電動モータ(４)、エアーモータ等の回転駆動源を配備している。ハウジング(１)の先端に補助筒(14)が回転自由に突設されている。

【００１４】ハウジング(１)と補助筒(14)との間に跨がって歯車減速機構(２)を収容し、歯車減速機構(２)の２つの出力軸に、アウターソケット(３)及びンナーソケット(3 2)を接続している。ハウジング(１)は後部が開口して蓋(10)が取付けられており、後記するトルク検知制御機構(５)のトルク調整をハウジング(１)外で行なってから、ハウジング (１)後部から組込み可能である。

【００１５】前記モータ(４)は平歯車列(41)、傘歯車(60)(65)及びトルク検知制御機構(５) を介して歯車減速機構(２)に連繋される。歯車減速機構(２)は、第１遊星歯車減速機構(21)と第２遊星歯車減速機構(22) を２段に連繋した公知の構成である。

【００１６】トルク検知制御機構(５)から突出した出力軸(23)に第１遊星歯車減速機構(21) の太陽歯車(23a)が設けられ、第１遊星歯車減速機構(21)の遊星歯車支持枠(27) に第２遊星歯車減速機構(22)の太陽歯車(27a)が設けられる。第１遊星歯車減速機構(21)の内歯車(25)は、第２遊星歯車減速機構(22)の遊星歯車支持枠(28)に形成され、第２遊星歯車減速機構(22)の内歯車(26)は、前記補助筒(14)の内面に形成されている。

【００１７】第２遊星歯車減速機構(22)の遊星歯車支持枠(28)に、インナーソケット(32)がスライド可能に且つバネ(33)によって飛出し方向に付勢して配備されている。補助筒(14)にアウターソケット(３)が連繋されている。第２遊星歯車減速機構(22)の遊星歯車支持枠(28)のトルク検知制御機構(５)側筒状端部と、ハウジング(１)に形成したフランジ部(10a)との間に、フリクションリング(13)が介装され、遊星歯車支持枠(28)はハウジング(１)に摩擦係合している。従って、遊星歯車支持枠(28)に連繋されたインナーソケット(32)もハウジング(１)に摩擦係合された状態となる。第１遊星歯車減速機構(21)への入力軸(23)を延長してなる回転軸(51)上にトルク検知制御機構(５)が構成される。

【００１８】トルク検知制御機構(５)は、設定トルク以上の負荷が作用すれば、入力軸(23) への回転伝達を遮断するものであれば構成を問わない。実施例のトルク検知制御機構(５)は、回転軸(51)に該軸の回転とは無関係に回転自由に嵌まり先端に傘歯車(65)を形成した筒状の回転体(６)と、回転体(６)に対向して回転軸(51)に固定されたトルク設定円板(７)と、回転体(６)とトルク設定円板(７)を連繋する捩りバネ(８)と、回転軸(51)に大なる負荷が作用して捩りバネ(８)が撓んで回転軸(51)と回転体(６)に位相のずれが生じた時、この位相のずれを検出する位相検出手段(９)とによって構成される。

【００１９】回転体(６)は、軸受け(61)(61)を介して回転軸(51)に支持され、軸孔には軸(5 1)を挟む対向位置に軸方向に延びる溝(62)(62)が開設されている。回転軸(51)には軸心に直交してニードル(52)(52)が貫通配備され、ニードル(5 2)の両端が上記回転体(６)の溝(62)(62)に余裕のある状態に嵌まっている。

【００２０】トルク設定円板(７)は、該円板の周面を貫通して螺合したクランプネジ(72)によって回転軸(51)に該軸と一体に回転可能に取付けられている。回転体(６)に余裕の有る状態に捩りバネ(８)が嵌まり、バネの両端を外側に屈曲して回転体(６)及びトルク設定円板(７)に開設した係止孔(63)(71)に嵌めている。モータ(４)の回転が平歯車列(41)、傘歯車(60)(65)を介して回転体(６)に伝達され、更に捩りバネ(８)、トルク設定円板(７)を介して回転軸(51)に回転伝達され、減速機構(２)を介してアウターソケット(３)を回転駆動する。

【００２１】トルク設定円板(７)は予め捩りバネ(８)を縮径する方向に回転させて、必要伝達トルクに対応して撓ませた状態で回転軸(51)にネジ(72)固定されている。このトルク調節のために、トルク設定円板(７)を回転させて捩りバネ(８)を捩るとき、回転軸(51)上のニードル(52)が回転体(６)の溝(62)壁に当って、回転体(６)がトルク設定円板(７)と共回りすることを防止する。

【００２２】アウターソケット(３)に設定以上の負荷が作用したとき、回転体(６)は回転軸 (51)を空回りして回転体(６)と回転軸(51)の位相がずれる。上記回転体(６)と回転軸(51)の位相のずれを検出する位相検出手段(９)は、回転軸(51)上に該軸と一体回転可能且つ軸方向にスライド可能に配備されたスリーブ(90)と、該スリーブの軸方向の移動によって作動するレバー(95)と、該レバーの動きによって、モータ(４)への通電を遮断するスイッチ回路(13)とで構成される。

【００２３】スリーブ(90)は、孔(91)内面の軸(51)を挟む対向位置に溝(92)(92)を開設し、回転軸(51)に軸心と直交して貫通配備したニードル(53)の両端を該溝(92)(92)に回転方向に余裕のない状態に嵌め、バネ(98)にて回転体(６)側に付勢されている。スリーブ(90)の回転体(６)側の端部にフランジ(99)を形成し、該フランジ(99) の端面に山部(93)と溝状谷部(94)を交互に形成している。前記回転体(６)のスリーブ(90)側端面には、球面突起(64)が突設され、スリーブ(90)の山部(93)に当接している。該突起(64)はボールを回転体(６)表面に埋設し一部を露出させたものである。

【００２４】回転体(６)の傘歯車(65)に噛合している駆動傘歯車(60)の軸心に貫通孔(53)が開設され、該孔にレバー(95)が揺動可に配備される。レバー(95)は両端が傘歯車(60)から臨出しており、中央部及び上端に球面瘤部 (96)(97)が形成され、中央球面瘤部(96)が傘歯車(60)の貫通孔(53)に回動可能に嵌まり、且つ孔の段部(53a)によって下方への抜け止めが画られている。

【００２５】レバー(95)の先端球面瘤部(97)は前記スリーブ(90)のフランジ(99)の裏側に当っている。レバー(95)は下端がバネ(98a)に連繋されスリーブ(90)を回転体(6)側に押圧する方向に付勢されると共に、該レバー下端がスイッチ回路(13)のマイクロスイッチ(13a)に連繋され、締付機始動時は、マイクロスイッチ(13a)をＯＮしている。

【００２６】前記スリーブ(90)は、直接スリーブを付勢するバネ(98)と、上記レバー(95)のバネ(98a)の２つのバネによって回転体(６)側に付勢されているが、この回転体( ６)に対する付勢力は、前記捩りバネ(８)の撓み復帰力よりも弱い。

【００２７】スイッチ回路(13)は、トリガー(12)をＯＮの状態、即ち、モータ(４)が駆動している状態のとき、マイクロスイッチ(14)がＯＦＦすると、トリガー(12)がＯＮであっても通電回路を遮断してモータを停止し、一旦トリガー(12)をＯＦＦにした後、再びトリガー(12)をＯＮにすればモータ(４)が起動する構成になっている。

【００２８】然して、締付けるべきナット(102)にアウターソケット(３)を、ボルトチップ( 101)にインナーソケット(32)を係合する。トリガー(12)をＯＮ操作してモータ(４)を起動する。モータ(４)の回転力は、平歯車列(41)、傘歯車(60)、傘歯車(65)を経由して回転体(６)に伝達される。回転体(６)の回転は、捩りバネ(８)を介してトルク設定円板(７)に伝達される。トルク設定円板(７)は、クランプネジ(72)によって回転軸(51)に固定されており、回転軸(51)は第１遊星歯車減速機構(21)への入力軸(23)と一体に形成されているため、減速機構(２)が作動する。

【００２９】最終段の遊星歯車減速機構(22)の２つの出力軸の内、インナーソケット(32)に連繋した一方の出力軸である遊星歯車支持枠(28)は、ハウジング(１)に摩擦係合しているため回転は阻止され、アウターソケット(３)を連繋した他方の出力軸である内歯車(26)のみが回転し、アウターソケット(３)を介してナット(102)を締め付ける。ナットを設定トルクまで締め付けると、捩りバネ(８)には該バネに設定している捻りトルクよりも大なる負荷が掛かって、捩りバネ(８)は撓みを生じ、該バネ (８)とトルク設定円板(７)との間、即ち、捩りバネ(８)と回転軸(51)との間に位相角度のずれが生じる。

【００３０】回転軸(51)と一体に回転するスリーブ(90)と回転体(６)との間にも位相角のずれが生じ、スリーブ(90)の谷部(94)が回転体(６)の突起(64)に対応して、スリーブ(90)はバネ(98)に付勢されて谷部(94)の深さ分だけ回転体(６)側にスライドする。傘歯車(60)の貫通孔(53)に収容され、上端がスリーブ(90)に当接して回転体( ６)側に付勢されているレバー(95)がスリーブ(90)の動きに追従して揺動し、レバー(95)下端がマイクロスイッチをＯＦＦにし、モータ(４)への通電回路を遮断する。これによって設定トルクでのボルト・ナットの予備締め完了する。

【００３１】モータ(４)が停止すると、回転体(６)に対する回転駆動力が解除され、捩りバネ(８)は捩り復帰して回転体(６)を回転させ、回転体(６)と回転軸(51)を元の位相関係に戻す。この回転体(６)の回転によって該回転体(６)の突起(64)はスリーブ(90)を軸方向に押圧しながら該スリーブ(90)の谷部(94)から脱出して山部(93) に乗り上げ、回転体(６)とスリーブ(90)を元の状態に復帰させる。モータ(４)への通電が遮断した後、一旦トリガー(12)をＯＦＦにし、次の予備締めけに備える。

【００３２】実施例の締付機は、使用中に捩りバネ(８)が必要締付け伝達トルクにて撓みを開始する様に、予め、トルク設定円板(７)を回転軸(51)上で回転させて、捩りバネ(８)を所望のトルクで撓ませておくことが出来、この予めの捩りバネの撓み量を調整することにより、締付けトルクを任意に調節できる。

【００３３】上記操作によって、ナットを所定のトルクで能率的に予備締めできる。目標の締付トルクが低い場合や、出力回転速度が速く締め付け時間が非常に短い場合でも、締付トルクを制御することができる。又、建設現場などで起きる、電圧降下が締付トルクの制御精度に影響することはない。

【００３４】予備締めが終了すれば、本締め用のボルト・ナット締付機によって、ボルトチップ(101)が剪断されるまでボルト・ナットを締付ける。

【００３５】上記の如く、本考案のナット締付機は、インナーソケット(32)は摩擦係合によりハウジング(１)に係止して、アウターソケット(３)のみを回転させるため、ナットと被締結部材が密着していない状態、即ちボルトがフリーであるか、若しくはそれに近い状態に於いて予備締めを行なう場合でも、又、ボルト頭と被締結部材の間に油や水が入り込んで、ボルトと被締結部材間の接触面摩擦力がナットとワッシャ間の接触面摩擦力よりも小さくなった状態で予備締めを行なう場合でも、ボルトの軸回りは防止され、ボルトの軸回りによって必要な軸力が得られない問題を解消できる。

【００３６】更に、インナーソケット(32)駆動用の出力軸である遊星歯車支持枠(28)をハウジング(１)にスリップ不能に固着した場合の様に、ナットとワッシャの間への異物の咬み込み等によって、万一、ボルトの軸廻りを起こすことがあっても、遊星歯車支持枠(28)はフリクションリング(13)が滑ってハウジング(１)に対して回転し、インナーソケット(32)駆動用の出力軸とハウジング(１)の間の摩擦力以上のボルトの軸廻りの回転力が、締付機を保持している作業者に掛かることはなく、安全に締め付け作業を行なうことができる。

【００３７】本考案の実施に際し、フリクションリング(13)の介装位置は、遊星歯車支持枠 (28)の端面とハウジング(１)のフランジ部(10a)との間には限らず、図１の２点鎖線で示す如く、ハウジング(１)内面と、遊星歯車支持枠(28)の外周面との間に設けても可い。

【００３８】本考案のナット締付機は、ワンサイドボルトの締め付けの際に、特に有効である。公知の如く、ワンサイドボルトは、被締結部材のボルト挿入孔に、締め付け側からボルトを挿入し、該ボルトの締付け側に螺合したボルトを締め付けることにより、ボルトに被さった筒部の反対側端部を塑性変形させてフランジ状に膨らませ、該フランジとナットとの間に被締結部材を挟んで締め付けるものである。ワンサイドボルトには、基端に剪断用チップを具えたもの、剪断用ではなく、締付け時の回り止め用のチップを具えたものがあるが、何れにせよ、ボルト挿通孔にワンサイドボルトを挿通しただけでは、ボルトは空回り状態である。本考案のナット締付機のインナーソッケトにボルトチップ、アウターソケッにナットを係合して、締め付ければ、ボルトの軸回りを確実に防止して、能率的に且つ所定の軸力を確保した、予備締め或いは本締めができる。本考案は、上記実施例の構成に限定されることはなく、実用新案登録請求の範囲に記載の範囲で種々の変形が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のナット締付機の概略説明図である。

【図２】同上の締付機のソケット側の詳細断面図であ
る。

【図３】同上の締付機のハンドル側の断面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【画５】スリーブの斜視図である。

【図６】スリーブの平面図である。

【符号の説明】

(２) 遊星歯車減速機構構 (３) アウターソケット (５) トルク検知制御機構 (13) フリクションリング (32) インナーソケット

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【手続補正書】

【提出日】平成６年６月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のナット締付機の概略説明図である。

【図２】同上の締付機のソケット側の詳細断面図であ
る。

【図３】同上の締付機のハンドル側の断面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図５】スリーブの斜視図である。

【図６】スリーブの平面図である。

【符号の説明】 (22) 遊星歯車減速機構 (３) アウターソケット (５) トルク検知制御機構 (13) フリクションリング (32) インナーソケット

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】遊星歯車減速機構(22)を内蔵しハンドル
(11)を突設したハウジング(１)と、ハウジング(１)に取り付けられ遊星歯車減速機構(22)に
入力する電動モータ(４)等の回転源と、遊星歯車減速機構(22)の内歯車(26)に連繋されナット(1
02)に係合するアウターソケット(３)と、遊星歯車減速機構(22)の遊星歯車支持枠(28)に連繋され
ボルトチップ(101)に係合するインナーソケット(32)
と、ナット締付け力を検知し、締付け力が所定の値になった
ときに回転源への動力供給を遮断するトルク検知制御機
構(５)とを具え、インナーソケット(32)に連繋した遊星歯車支持枠(28)と
ハウジング(１)との間にフリクションリング(13)を介装
して、両者をスリップ可能に摩擦係合させていることを
特徴とするナット締付機。