JP6376864B2 - ねじ山付きボルトを伸長させる締付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、ねじ山付きボルトのねじ山端部区分を引っ張ってねじ山付きボルトを伸長させる締付け装置であって、ねじ山端部区分とねじ山端部区分に螺合されるナットとを包囲する支持管と、支持管の延長線上に配置されるシリンダであって、シリンダ内で長手方向に移動可能かつ液圧供給部に接続可能な少なくとも１つのピストンを有するシリンダと、ねじ山端部区分に螺合可能な、ピストンにより軸方向に連行可能に形成される交換ブシュと、ナットを再調整する伝動装置アッセンブリと、を備え、伝動装置アッセンブリの構成部材は、ナットの外面に係合する連行要素と、駆動工具のための係合構造を有する駆動軸とである、ねじ山付きボルトを伸長させる締付け装置に関する。

この種のボルト締付け装置あるいはボルトテンショナは、例えば下記特許文献１，２から公知であり、高負荷に曝されるねじ山付きボルトとナットとからなるねじ結合部を締結するために用いられ、場合によっては緩解するためにも用いられる。締付け装置の役割は、液圧操作式のピストンを用いてボルト長手方向に所定の時間にわたって所定のプリロードをねじ山付きボルトに加えることであり、こうしてねじ山付きボルトに螺合されたナットをトルクフリーに締め付けあるいは増し締めしたり、緩解したりする可能性が得られる。ナットを回すために、締付け装置のハウジングの側方には、外部の駆動工具のための係合構造を有する伝動装置が配置されている。外部の駆動工具の装着後、この駆動工具は、ピストンの長手方向中心軸線に対して平行に配置されている回転軸線周りに回転される。実際の使用時、特にねじ山付きボルトが密接に並んで配置されている場合、存在するスペースが、側方に取り付けられた伝動装置を含めた締付け装置のためには十分でないか、又は伝動装置の係合構造が、不都合な場所にあって、適した駆動工具を係合構造に装着できないか、若しくは装着できたとしても多大な労力を要してしまうという状況が、しばしば生じる。

欧州特許第１７８４２８３号明細書 国際公開第９９／４６０８９号パンフレット

それゆえ本発明の課題は、従来慣用の締付け装置の使用が不可能であるような空間的に限られた状況下でも作業が可能な締付け装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係るねじ山付きボルトを伸長させる締付け装置では、駆動軸の回転軸線が、ピストンの長手方向中心軸線に対して０°より大きく、１８０°より小さい角度、好ましくは９０°の角度をなして配置されているようにした。

本発明に係るねじ山付きボルトを伸長させる締付け装置の好ましい態様は、従属請求項に係る発明である。

好ましい態様において、回転軸線は、ピストンの長手方向中心軸線に対して間隔を置いて接線方向に延びる。

好ましい態様において、駆動軸は、駆動軸の、係合構造とは反対側の端部において、第１の歯列要素として形成されており、連行要素は、連行要素の周囲において、第２の歯列要素として形成されており、第１の歯列要素と第２の歯列要素とは、互いに作用結合している。

好ましい態様において、第１の歯列要素は、駆動傘歯車として形成されている。

好ましい態様において、伝動装置アッセンブリの別の構成部材は、駆動軸の回転を連行要素に伝達するために、第１の歯列要素と第２の歯列要素との間に配置される、第１の歯列要素及び第２の歯列要素の双方と作用結合する第３の歯列要素である。

好ましい態様において、第３の歯列要素は、駆動傘歯車と係合する別の傘歯車として形成されている。

好ましい態様において、別の傘歯車と第２の歯列要素との間に、駆動軸の回転を連行要素に伝達するために、別の傘歯車及び第２の歯列要素の双方と係合する、別の円筒歯車として形成される第４の歯列要素が配置されている。

好ましい態様において、連行要素は、ナットに被せ嵌める多角形の穴を有する。

好ましい態様において、伝動装置アッセンブリは、ピストンの長手方向中心軸線周りに旋回可能に形成されている。

好ましい態様において、伝動装置アッセンブリは、第４の歯列要素の回転軸線周りに旋回可能に形成されている。

好ましい態様において、伝動装置アッセンブリの別の構成部材は、駆動軸を収容する、単一の部材として一体的にか、又は複数の部分より形成される伝動装置ハウジングであり、伝動装置ハウジングは、支持管に対して外側から支持されている。

上述のように、本発明に係るねじ山付きボルトを伸長させる締付け装置では、駆動軸の回転軸線が、ピストンの長手方向中心軸線に対して０°より大きく、１８０°より小さい角度、好ましくは９０°の角度をなして配置されている。

伝動装置アッセンブリの駆動軸の回転軸線が、ピストンの長手方向中心軸線に対して平行に配置されているのではなく、所定の角度をなして配置されているので、ねじ結合部のナットは、斜めあるいは横方向に配置された駆動軸を介して、例えば遠く離れた位置から調整可能である。それゆえ、外部の駆動工具、例えば六角レンチを使用して、ナットは、ある組付け状況においてより有利な、すなわちそれほど窮屈でなく、より良好にアクセス可能又はより快適な位置から、締め付けあるいは増し締めされる。

一態様により、回転軸線を、ピストンの長手方向中心軸線に対して間隔を置いて接線方向に延ばすことを提案する。この種の配置は、駆動軸の回転軸線がピストンの長手方向中心軸線に交差するような配置が不可能であるか、又は何らかの欠点と結び付くことによってのみ可能であるような組付け状況下でも、締付け装置の使用を可能とするという利点を提供する。

好ましくは、駆動軸が、駆動軸の、係合構造とは反対側の端部において、第１の歯列要素として設けられており、連行要素の周囲に第２の歯列要素が設けられており、第１の歯列要素と第２の歯列要素とは、互いに作用結合している。ここでいう「作用結合」とは、歯列要素が互いに直接係合しているか、又は歯列要素間に別の要素を介在させて作用結合が実現されていることを意味する。

好ましくは、第１の歯列要素が、駆動傘歯車として形成されている。傘歯車は、互いに直接係合する２つの歯列要素の回転軸線を互いに角度をなして配置すること、すなわち平行にならないようにすることを、簡単かつ高信頼性に実現する。

さらに、伝動装置アッセンブリの別の構成部材が、第１の歯列要素と第２の歯列要素との間に配置される第３の歯列要素であって、第１の歯列要素及び第２の歯列要素の双方と作用結合しており、これにより、係合構造を有する駆動軸の回転を連行要素に伝達するために配置されている第３の歯列要素であると、有利である。

この場合、第３の歯列要素を、駆動傘歯車と係合する別の傘歯車として形成することを提案する。これにより生じる、第１の歯列要素と第３の歯列要素とからなる傘歯車対により、構造的に単純な回転軸線の変向が達成される。

駆動軸の回転を連行要素に伝達するために、別の態様では、別の傘歯車と第２の歯列要素との間に、別の傘歯車及び第２の歯列要素の双方と作用結合する、別の円筒歯車として形成される第４の歯列要素が配置されている。この付加的な歯列要素は、このために支持管に設けられる側方の貫通開口を通して第２の歯列要素と係合するように小さく形成されていてもよい。

さらに連行要素に、ナットに被せ嵌める多角形の穴を設けることを提案する。

さらに伝動装置アッセンブリを、連行要素の回転軸線周りに旋回可能に形成すること及び／又は第４の歯列要素の回転軸線周りに旋回可能に形成することを提案する。両構成は、単独でも組み合わされても、締付け装置の、特別な組付け状況への個別の適合を可能にする。

別の態様において、伝動装置アッセンブリの別の構成部材は、駆動軸の周囲に配置される、単一の部材として一体的にか、又は複数の部分より形成される伝動装置ハウジングであり、簡単に伝動装置ハウジングは、支持管に外側から取り付けられている。

さらなる詳細とその他の利点は、図示の実施の形態の以下の説明から看取可能である。

ナットを調整する伝動装置アッセンブリが側方に取り付けられた液圧作動式のねじ山付きボルト締付け装置を、ナットにより保持されたねじ山付きボルトにセットした状態で、伝動装置アッセンブリの領域を長手方向中心軸線に沿って切開して示した側面図である。 図１に示したねじ山付きボルト締付け装置の平面図である。 伝動装置アッセンブリの部分断面図である。 伝動装置アッセンブリの端面を示す図である。 伝動装置アッセンブリの平面図である。 ナットを駆動する伝動機構の伝動技術的な概略図である。

図１は、液圧駆動式の締付け装置を示している。締付け装置は、液圧シリンダを包囲する剛体のハウジング１を有している。長手方向で、ハウジング１の剛体の下向きの延長部は、支持管２内に位置している。支持管２は、下面において開放されており、土台５、大抵の場合、機械部品に支持されている。土台５あるいは機械部品には、ねじ結合部のナット４も支持されている。締付け装置の支持管２は、ハウジング１内に作用する締付け反力を堅固な土台５へと伝達する。支持管２は、支持管２の内部に配置されたナット４のためのスペースを包囲し、ナット４の回転を妨げないようなスペースを残している。

ナット４は、ねじ結合部のねじ山付きボルト３に螺合されており、ねじ山付きボルト３を保持している。ボルト３に対して一時的に引張り力を及ぼす要素として、ボルト締付け装置の、雌ねじ山１１が設けられた交換ブシュ１０が、ねじ山付きボルト３の、ナット４から突出したねじ山区分の端部区分Ａに螺合される。交換ブシュ１０に対して、下方から、図１には破線でしか示さないピストン７が支持されている。ピストン７は、液圧シリンダの柱状の内室内を長手方向に案内されるとともに、内室に対してシールされており、こうして装置の液圧作業室を画成している。液圧作業室に液圧供給部６を介して引張り力を働かせると、ピストン７の下面には、液圧が発生する。ピストン７は、ピストン７に支持された交換ブシュ１０を連行し、これにより、ねじ山付きボルト３を長手方向に若干伸長させる。

ハウジング１の側方に存在する液圧供給部６を介して、締付け装置内に配置される単数又は複数のピストン室あるいは作業室は、切換可能な高圧部に接続可能である。

さらに、支持管２に設けられた開口を通して作動する伝動装置アッセンブリ１５が設けられている。伝動装置アッセンブリ１５は、ねじ山付きボルト３に螺着されたナット４を回転させる。この回転は、締付け装置が作動しているときだけ可能であり、それゆえナット４は、大きな摩擦、特に土台５及びボルト３のねじ山に対する大きな摩擦による抵抗を受けない。

ハウジング１は、１つの液圧シリンダ１を形成しているが、直列に接続される複数の液圧シリンダ１を形成していてもよい。この場合、各液圧シリンダ１は、それぞれ１つのピストン室、ひいては液圧作業室を包囲する（図示せず）。各ピストン室内には、それぞれのハウジング部分の内壁に対してシールされた状態で、ピストン７が長手方向Ｌで移動可能に配置されている。液圧供給部６を作動させると、単数又は複数のピストン室への液圧の供給により、ピストン室内に配置される単数又は複数のピストン７は上昇させられる。ピストン７、あるいは複数の部分より形成されるピストンの場合は最上位のピストンは、当該ピストンが上昇したときに交換ブシュ１０の同じ運動及び連行が生じ、ひいてはねじ山付きボルト３のトーションフリーの伸長が生じるように、交換ブシュ１０に長手方向Ｌで運動連結されている。

ねじ山付きボルト３の雄ねじ山の端部区分Ａに螺合可能な交換ブシュ１０は、交換可能に形成されている。つまり、交換ブシュ１０は、必要なときに、他のサイズあるいは形状の交換ブシュ１０と交換される。これに対して、単一の部材として一体的にか、又は複数の部分より形成されるピストン７は、他のピストンに交換される必要がない。

ねじ山付きボルト３を締めるためには、まず、交換ブシュ１０をその雌ねじ山１１でねじ山付きボルト３のねじ山端部区分Ａに螺合させる。続いて、液圧を供給することで、シリンダ１内を案内され、下方から交換ブシュ１０に対して当接支持されるピストン７を上昇させ、交換ブシュ１０を連行する。これにより、ねじ山付きボルト３の長手方向の伸長が生じる。これに伴い、ナット４の下面における摩擦の減少が生じる。その結果、この時点でナット４は、伝動装置アッセンブリ１５によりボルト３のねじ山に沿って回転され、例えば増し締めされる。

図２に看取可能であるように、伝動装置アッセンブリ１５は、伝動装置アッセンブリ１５の構成部材である駆動軸１７の回転軸線Ｌ１が、ピストンの長手方向中心軸線Ｌに対して平行とならないように、液圧シリンダとして機能するハウジング１及び／又は支持管２の側方に取り付けられている。図２及び図４に看取可能であるように、回転軸線Ｌ１は、長手方向中心軸線Ｌと交差しない。その代わりに回転軸線Ｌ１は、長手方向中心軸線Ｌに対して間隔Ｂを置いて接線方向に延びている。すなわち、両軸線Ｌ１，Ｌ間には、最小間隔Ｂが存在している。両軸線Ｌ１，Ｌが交差しないため、間隔Ｂはゼロより大きい。

図３ａ乃至図３ｃは、伝動装置アッセンブリ１５を３つの異なる視点で見た図である。支持管２に設けられた開口２Ａを通してナット４を調整するために、伝動装置アッセンブリ１５は、一部において互いに係合し、互いに作用結合する計４つの歯列要素２１，２２，２３，２４を有している。４つの歯列要素２１，２２，２３，２４のうち、図３ａには、第１の歯列要素２１及び第３の歯列要素２３が看取可能であり、図３ｃには、第４の歯列要素２４が看取可能である。歯列要素２１，２３は、完全に伝動装置アッセンブリ１５の伝動装置ハウジング１９内に配置され、歯列要素２４は、部分的にのみ伝動装置ハウジング１９内に配置され、歯列要素２２は、完全に伝動装置ハウジング１９の外に配置されている。

第１の歯列要素２１は、駆動軸１７の、伝動装置ハウジング１９の内部に臨む端部に配置されており、駆動傘歯車２１として形成されている。駆動軸１７の他方の端部は、伝動装置ハウジング１９の外部に臨んでいる。駆動軸１７のこの他方の端部には、多角形の穴として形成される係合構造１８が設けられている。係合構造１８には、駆動軸１７を回転軸線Ｌ１周りに回転させるために、外部の対応する工具、例えば手持ち工具が装着される。駆動軸１７は、伝動装置ハウジング１９内に軸支されている。

駆動傘歯車として形成される第１の歯列要素２１は、別の傘歯車として形成される第３の歯列要素２３と直接噛合い係合している。第３の歯列要素２３の回転軸線は、ピストンの長手方向中心軸線Ｌに対して平行に配置されているように、回転軸線Ｌ１に対して９０°屈折されている。両傘歯車２１，２３の組み合わせにより、この場合９０°の角度Ωが達成される。この別の傘歯車２３には、同時に、この傘歯車２３と平行に回転する円筒歯車と係合するために適しているように歯列が切られている。

図３ｃ、及び図４の概略図には、第４の歯列要素２４としてのこのような円筒歯車が看取可能である。第４の歯列要素２４は、伝動装置ハウジング１９の、係合構造１８とは反対側で部分的に伝動装置ハウジング１９から突出している。円筒歯車として形成される第４の歯列要素２４のこの突出した部分は、支持管２に設けられた開口２Ａを通して第２の歯列要素２２（図４）と直接噛合い係合するように寸法設定されている。

第２の歯列要素２２は、連行要素１６（図１，４）の周囲に円筒歯列として形成されている。連行要素１６は、完全に支持管２内に存在し、ナット４の周囲に形状結合（ｆｏｒｍｓｃｈｌｕｅｓｓｉｇ：形状による束縛；嵌合）するように配置されているので、連行要素１６の回転は、ナット４の同じ回転につながる。このために連行要素１６は、環状であって、内部に、ナット３の六角形の外側輪郭に対応する六角形の穴２７を有している。

図４は、ナット４を調整するための、伝動装置アッセンブリ１５により形成されるパワートレーンの作用結合全体の概略図である。ナット４を締めるために、係合構造１８に対応し、係合構造１８内に導入される工具、例えば四角形の外側輪郭を有するラチェット機構を介して、駆動軸１７は、右回りに回転させられる。駆動軸１７とともに、駆動軸１７に配置された駆動傘歯車２１も、同様に連れ回る。駆動傘歯車２１には、別の傘歯車２３が直接噛合い係合しており、それゆえこの別の傘歯車２３は、回転軸線Ｌ１に対して９０°屈折された回転軸線周りに回転させられる。なお、この回転軸線は、既にナット４の回転軸線及びピストン７の長手方向中心軸線Ｌに対して平行に向けられている。別の傘歯車２３は、第４の歯列要素２４を介して連行要素１６の第２の歯列要素２２を右回りに回転させ、これにより六角形の穴２７を介してナット４も右回りに回転させる。

１ ハウジング／液圧シリンダ
２ 支持管
３ ねじ山付きボルト
４ ナット
５ 土台
６ 液圧供給部
７ ピストン
１０ 交換ブシュ
１１ 雌ねじ山
１５ 伝動装置アッセンブリ
１６ 連行要素／多角形の穴
１７ 駆動軸
１８ 係合構造
１９ 伝動装置ハウジング
２１ 第１の歯列要素
２２ 第２の歯列要素
２３ 第３の歯列要素
２４ 第４の歯列要素
２７ 六角形の穴
Ａ ねじ山端部区分／端部区分
Ｂ 間隔
Ｌ 長手方向中心軸線
Ｌ１ 回転軸線
Ｌ２ 回転軸線
Ω 角度

Claims (5)

1. ねじ山付きボルトのねじ山端部区分（Ａ）を引っ張ってねじ山付きボルトを伸長させる締付け装置であって、
   前記ねじ山端部区分（Ａ）と該ねじ山端部区分（Ａ）に螺合されるナット（４）とを包囲する支持管（２）と、
   前記支持管（２）の延長線上に配置されるシリンダであって、該シリンダ内で長手方向に移動可能かつ液圧供給部に接続可能な少なくとも１つのピストン（７）を有するシリンダと、
   前記ねじ山端部区分（Ａ）に螺合可能な、前記ピストン（７）により軸方向に連行可能に形成される交換ブシュ（１０）と、
   前記ナット（４）を再調整する伝動装置アッセンブリ（１５）と、
   を備え、前記伝動装置アッセンブリ（１５）の構成部材は、前記ナット（４）の外面に係合する連行要素（１６）と、駆動工具のための係合構造（１８）を有する駆動軸（１７）とである、ねじ山付きボルトを伸長させる締付け装置において、
   前記駆動軸（１７）の回転軸線（Ｌ１）は、前記ピストン（７）の長手方向中心軸線（Ｌ）に対して０°より大きく、１８０°より小さい角度をなして配置されており、
   前記駆動軸（１７）は、該駆動軸（１７）の、前記係合構造（１８）とは反対側の端部において、第１の歯列要素（２１）として形成されており、前記連行要素（１６）は、該連行要素（１６）の周囲において、第２の歯列要素（２２）として形成されており、前記第１の歯列要素（２１）と前記第２の歯列要素（２２）とは、互いに作用結合しており、
   前記第１の歯列要素（２１）は、駆動傘歯車として形成されており、
   前記伝動装置アッセンブリ（１５）の別の構成部材は、前記駆動軸（１７）の回転を前記連行要素（１６）に伝達するために、前記第１の歯列要素（２１）と前記第２の歯列要素（２２）との間に配置される、前記第１の歯列要素（２１）及び前記第２の歯列要素（２２）の双方と作用結合する第３の歯列要素（２３）であり、
   前記第３の歯列要素（２３）は、前記駆動傘歯車（２１）と係合する別の傘歯車として形成されていることを特徴とする、ねじ山付きボルトを伸長させる締付け装置。
2. 前記回転軸線（Ｌ１）は、前記ピストン（７）の長手方向中心軸線（Ｌ）に対して間隔（Ｂ）を置いて接線方向に延びる、請求項１記載の締付け装置。
3. 前記別の傘歯車（２３）と前記第２の歯列要素（２２）との間に、前記駆動軸（１７）の回転を前記連行要素（１６）に伝達するために、前記別の傘歯車（２３）及び前記第２の歯列要素（２２）の双方と係合する、別の円筒歯車として形成される第４の歯列要素（２４）が配置されている、請求項１又は２記載の締付け装置。
4. 前記連行要素（１６）は、前記ナット（４）に被せ嵌める多角形の穴（２７）を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の締付け装置。
5. 前記伝動装置アッセンブリ（１５）の別の構成部材は、前記駆動軸（１７）を収容する、単一の部材として一体的にか、又は複数の部分より形成される伝動装置ハウジング（１９）であり、該伝動装置ハウジング（１９）は、前記支持管（２）に対して外側から支持されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の締付け装置。