JPH0422928Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 技術分野 本考案はボルトの締付けに使用されるソケツト
に関するものであり、特に、ソケツト内に超音波
によつてボルトの軸力を検出する超音波センサを
備えた超音波センサ内蔵型のソケツトに関するも
のである。

考案の背景 本出願人は先に上記のような超音波センサ内蔵
型ソケツトを備えたボルト締付装置を開発し、実
用新案登録出願した。実願昭58−130506号として
出願中のものがそれである。

これは、ソケツト本体のボルト頭部と相対回転
不能に嵌合する嵌合穴内に超音波センサを配設
し、ソケツトをボルト頭部に嵌合させた状態でそ
の超音波センサをボルト頭部の頂面に接触させ、
外部から供給される電気信号に基づいて超音波を
発せしめてボルトの軸力を測定しつつ締付けを行
うものである。ボルトの軸力を測定するためには
超音波センサから発せられた超音波のボルトの軸
部端面からのエコーを受けてそれを電気信号に変
換し、超音波の発信時からエコー受信時までの時
間、もしくは一次エコー受信から二次エコー受信
までの時間の間隔がボルトの延び量に対応して変
化することを利用する方法や、ボルトが自然状態
にあるときの固有振動数と締付け後の固有振動数
との差に基づいて軸力を求める方法などが使用さ
れるが、いずれにしてもこの装置を用いればボル
トの軸力を実測しつつボルトの締付けを行うこと
ができるため、ボルト締付作業を精度良く管理す
ることができる。

しかしながら、その後の研究によつてこの装置
にはまだ改良の余地があることが明らかになつ
た。すなわち、ボルトの軸力測定精度を向上させ
るためには超音波センサをボルトの頭部頂面にで
きる限り精度良く密着させることが望ましいので
あるが、先に開発したボルト締付装置のソケツト
においては超音波センサがソケツトの嵌合穴底部
に固定的に配設されていたため、超音波センサを
ボルト頂面に精度良く密着させるためにはソケツ
ト自体をボルト頭部に対して精度良く位置決めし
た状態で回転させることが必要であり、そのため
にボルトおよびその締付装置全体に高い精度が要
求され、また、締付作業に細心の注意が必要であ
つたのである。

考案の目的 本考案は上記のような事情を背景として、ソケ
ツトのボルト頭部に対する相対位置に多少の変動
があつても、超音波センサがボルトの頭部頂面に
精度良く密着し続け得る超音波センサ内蔵型ソケ
ツトを提供することを目的として為されたもので
ある。

考案の構成 上記目的を達成するために本考案に係る超音波
センサ内蔵型ソケツトは、ａボルト頭部と相対回
転不能に嵌合する嵌合穴を備え、回転駆動装置に
よりその嵌合穴の中心線のまわりに回転させられ
るソケツト本体と、ｂソケツト本体に嵌合穴と同
心にかつそれの開口側とは反対側においてその嵌
合穴と連なる状態で形成された中空部内に、その
中空部の内周面との間に隙間が存在する状態で配
置された第一保持部材と、ｃ一端においてソケツ
ト本体に固定され、他端において第一保持部材に
固定されて常にはその第一保持部材をほぼ嵌合穴
の中心線上に保持し、弾性変形によつてその中心
線に直角な方向の移動は許容するが、その中心線
に平行な方向の実質的な移動は許容しない第一弾
性部材と、ｄ第一保持部材に、嵌合穴の奥側から
開口側に向かう方向には相対移動不能であるが開
口側から奥側に向かう方向には相対移動可能であ
り、かつ、相対的な傾きは可能であるが嵌合穴の
中心線に直角な方向の相対移動は実質上不能であ
る状態に係合させられた第二保持部材と、ｅその
第二保持部材を嵌合穴の奥側から開口側に向かう
方向に付勢する第二弾性部材と、ｆ嵌合穴内にお
いて第二保持部材に固定され、電気信号に基づい
て作用面から超音波を発するとともにその作用面
に超音波を受けてこれを電気信号に変換する超音
波センサとを含むように構成される。

考案の効果 上記のように構成された超音波センサ内蔵型ソ
ケツトを回転駆動装置に取り付けて使用する際に
は、ソケツト本体がボルト頭部に対して多少相対
移動しても、その相対移動は第一弾性部材および
第二弾性部材の弾性変形により吸収され、超音波
センサはボルト頭部の頂面に精度良く密着した状
態を維持し得、かつ、その頂面に平行な方向に相
対移動することもない。

したがつて、ソケツトをボルト頭部に対してそ
れ程高い精度で位置決めしなくても超音波センサ
からボルトへのまたその逆向きの超音波の伝達が
確実に行われ、かつ、超音波センサとボルトとの
間の隙間の変動によつて軸力の測定誤差が生ずる
こともなくなる。その結果、ボルト締付装置の製
作コストが低減し、また、締付作業にそれほど細
心の注意を要しないこととなつて、軸力を測定し
つつボルトを締め付ける方法の実際の生産ライン
に対する適用が容易となる効果が得られることと
なる。

実施例 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

第１図は、本考案の一実施例である超音波セン
サ内蔵型ソケツト８を回転駆動装置１０の回転軸
１２に結合ピン１３によつて取り付けた状態を示
す図である。ソケツト８の本体は第一部材１４と
第二部材１６とに分割されており、第一部材１４
の突部が第二部材１６の嵌合穴に嵌合された上、
止めねじ１８によつて結合されている。

第二部材１６はほぼ円筒状の部材であり、互に
同心に形成された中空部２０と嵌合穴２２とを備
えている。嵌合穴２２は第一部材１４に結合され
た側とは反対側の端部に六角形の横断面形状を備
えて形成され、第二部材１６の先端面に開口して
いるが、その開口側とは反対側において上記中空
部２０と連なつている。中空部２０は円形の横断
面形状を有しているが、嵌合穴２２の中空部２０
に隣接した部分にも同じく横断面形状が円形の座
ぐり穴２４が形成されており、この座ぐり穴２４
内に超音波センサ２６（以下、単にセンサとい
う）が配設されている。このセンサ２６は、延長
部材２８を介して第一部材１４に取り付けられた
弾性保持手段３０によつて保持されている。

弾性保持手段３０は第一保持部材３２と第二保
持部材３４とを備えている。第一保持部材３２は
第２図から明らかなように有底円筒状のケース３
６の開口部にキヤツプ３８がかしめ付け等適宜の
手段により固定されて成るものであり、ケース３
６の底壁中央部に形成された円穴に第二保持部材
３４の軸部４０が軸方向に摺動可能に嵌合されて
いる。この円穴と軸部４０との隙間は比較的小さ
くされているため、軸部４０は半径方向には殆ど
移動不能であるが、ケース３６の底壁が薄いもの
であるため、第一保持部材３２に対して小角度は
傾くことが可能である。この軸部４０の一端には
ばね受４２が螺合により固定されており、これが
ケース３６の底壁と係合することによつて軸部４
０がケース３６から一定限度以上抜け出すことを
防止している。また、軸部４０の他端には前記セ
ンサ２６が接着等適宜の手段によつて固定されて
おり、その作用面４４は嵌合穴２２の開口側に向
けられている。上記第二保持部材３４のばね受４
２と第一保持部材３２のキヤツプ３８との間には
テーパコイルスプリング４６が配設されており、
第二保持部材３４とその先端に固定されたセンサ
２６とを嵌合穴２２の奥側から開口側に向かう方
向に付勢している。一方、第一保持部材３２は、
密巻コイルスプリング４８によつて前期延長部材
２８の自由端部に結合されている。密巻コイルス
プリング４８の両端はそれぞれキヤツプ３８と延
長部材２８とに形成された断付面５０および５２
に当接させられるとともに、円形の突部５４，５
６の断付面５０および５２に隣接した部分に形成
された環状の溝に係合させられており、引張力を
加えられても容易にはキヤツプ３８および延長部
材２８から離脱しないようになつている。密巻コ
イルスプリング４８は圧縮は不能であるが、中心
線に直角な方向には容易に曲げ変形もしくは剪断
変形することができる。そして、前期第一保持部
材３２の外周面と中空部２０の内周面との間には
半径方向の隙間が設けられているため、第一保持
部材３２は前期嵌合穴２２の中心線に直角な方向
には容易に移動することができる。

前期センサ２６の外周面と座ぐり穴２４の内周
面との間には一定の隙間が存在しており、センサ
２６は座ぐり穴２４の中心線、すなわち嵌合穴２
２の中心線に直角な方向に移動可能であるが、力
が加えられていない状態においてはほぼ嵌合穴２
２の中心線上に保持されている。第一保持部材３
２は密巻コイルスプリング４８によつて中空部２
０のほぼ中心に保持されており、第二保持部材３
４は前述のように第一保持部材３２に対して半径
方向には実質的に移動不能とされるとともに、ば
ね受４２がケース３６の底壁に着座することによ
り傾きも防止されているため、やはり中空部２０
のほぼ中心にあり、したがつて、その先端に固定
されているセンサ２６もほぼ嵌合穴２２の中心線
上に位置することとなるのである。

センサ２６は外部から供給されるパルス状の電
気信号に基づいて作用面４４から超音波を発する
とともに、作用面４４に超音波を受けたときこれ
を電気信号に変換するものであり、これらの電気
信号を伝達するために信号線６０によつて外部の
制御装置に接続されている。この信号線６０は、
第二保持部材３４、第一保持部材３２、延長部材
２８、第一部材１４の中心線上に形成された貫通
孔を経て第一部材１４内のやや広い空所６２に導
かれており、ここにおいてコネクタ６４により別
の信号線６６に接続されている。この信号線６６
はトランス６８から引き出されたものであり、ト
ランス６８は、第一部材１４の外周面に固定され
てこれとともに回転する回転側コイル７０と、そ
の外側に回転不能に設けられた固定側コイル７２
とから成つており、第一部材１４の回転中であつ
ても、信号線６６と信号ケーブル７４との間の電
気信号の伝達を行い得るようにされている。固定
側コイル７２は円筒状のトランス受け７６の内周
側に固定されており、このトランス受け７６は一
対のベアリング７８によつて第一部材１４に相対
回転可能に取り付けられるとともに、固定板８０
によつて回転駆動装置１０のハウジングに固定さ
れている。信号ケーブル７４の図示しない端部に
は制御装置が接続されており、センサ２６に電気
信号を供給し、また、センサ２６からの電気信号
を受けて、これに基づいてボルトの軸力を演算す
るようにされているが、この制御装置については
前記実願昭58−130506号の明細書に詳細に記載さ
れており、また、本願考案を理解する上で不可欠
なのものではないため、詳細な説明は省略する。

次に作動を説明する。

ボルトを締め付けるためにボルトの頭部がソケ
ツト８の嵌合穴２２に嵌入させられると、その頭
部の頂面がセンサ２６の作用面４４に当接する。
その結果、センサ２６および第二保持部材３４が
テーパコイルスプリング４６の弾性力に抗して嵌
合穴２２の開口側から奥側に向かう方向に小距離
移動させられ、第二保持部材３４のばね受４２が
第一保持部材３２のケース３６の底壁から浮き上
がり、第二保持部材３４が第一保持部材３２に対
して容易に傾き得る状態となるとともに、センサ
２６の作用面４４がテーパコイルスプリング４６
の弾性力によつてボルト頭部の頂面に完全に密着
させられる。

この状態で回転軸１２が回転させられるとソケ
ツト８も回転し、ボルトの締付けが行われるので
あるが、このときボルトとソケツト８との中心線
がややずれていれば、ソケツト８の回転に伴つて
両者の間には嵌合穴２２の中心線に直角な方向の
相対移動が生ずる。しかし、センサ２６を保持し
ている第一保持部材３２は前述のように嵌合穴２
２の中心線に直角な方向に移動可能とされている
ため、センサ２６も同様に移動可能であり、ソケ
ツト８がボルト頭部に対して相対移動してもセン
サ２６はボルト頭部に対して相対移動せず、最初
に密着した位置に留まることができる。

また、ボルト頭部とソケツト８との中心線が傾
いている場合には、ソケツト８の回転に伴つてボ
ルトの頂面の嵌合穴２２の中心線に対する傾きの
方向が刻々変わることとなる。しかし、センサ２
６を保持している第二保持部材３４は前述のよう
に第一保持部材３２に対して自由に傾き得るよう
にされているため、センサ２６も同様に傾くこと
ができ、ボルト頭部とソケツト８との相対的な傾
きの変化に無関係にボルト頭部の頂面に密着し続
けることができる。

したがつて、作用面４４から発せられる超音波
は確実にボルトに伝達され、ボルト軸部の端面で
反射されたエコーも確実にセンサ２６に伝達され
る。なお、センサ２６の作用面４４とボルト頭部
の頂面との間に微小な隙間が存在しても、この隙
間に油等が介在していれば超音波は伝達されるの
であるが、この場合には隙間が変動すればそれが
そのままボルトの延び量（すなわちボルトの軸
力）の測定誤差となるのである。しかし、本実施
例においては上記のようにセンサ２６が正確にボ
ルトの頂面に密着した状態に保たれるため、この
ような誤差は殆ど生じない。よつて、ソケツト８
とボルトとの相対位置をそれほど精度良く管理し
なくてもボルトの軸力を正確に測定しつつ締付作
業を行うことができる。

さらに、本実施例においてはセンサ２６の嵌合
穴２２の中心線に直角な方向の移動は第一の弾性
部材である密巻コイルスプリング４８の弾性変形
によつて許容され、嵌合穴２２の中心線に沿つた
開口側から奥側への移動と傾きとは第二の弾性部
材であるテーパコイルスプリング４６の弾性変形
によつて許容されるように構成されている。その
ため、１個のコイルスプリングやゴム部材等の弾
性部材によつてセンサ２６をフローテイング状態
でソケツト本体に取り付ける場合に比較して、セ
ンサ２６を最適な力でボルトの頂面に押し付けつ
つほぼ完全なフローテイング状態、すなわち極め
て小さな力であらゆる方向に移動可能な状態に保
ち、しかも、力が加えられていない状態において
はセンサ２６を嵌合穴２２の中心線上に精度良く
維持することが容易である利点を備えている。

なお、上記実施例においてはソケツト本体が第
一部材１４と第二部材１６とから構成されていた
が、これは必ずしも不可欠なことではなく、一体
に構成することも可能であり、さらに、ボルトの
頭部と嵌合すべき嵌合穴２２の断面形状も六角形
に限らず、通常のソケツトに形成されるように六
角形がちようど30度の位相差で重ね合わされた形
状とすることも可能であり、要するに、対象とす
るボルトの頭部と相対回転不能に嵌合し得る断面
形状とすればよい。

その他、いちいち例示することはしないが、本
考案は当業者の知識に基づいて種々の変形、改良
を施した態様で実施し得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例であるセンサ内蔵型
ソケツトが回転駆動装置に取り付けられた状態を
示す正面断面図であり、第２図は第１図の一部を
拡大して示す図である。 １４……第一部材、１６……第二部材｝ソケツ
ト本体、２０……中空部、２２……嵌合穴、２４
……座ぐり穴、２６……超音波センサ（センサ）、
３０……弾性保持手段、３２……第一保持部材、
３４……第二保持部材、３６……ケース、３８…
…キヤツプ、４０……軸部、４２……ばね受、４
４……作用面、４６……テーパコイルスプリン
グ、４８……密巻コイルスプリング、６０……信
号線。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ボルト頭部と相対回転不能に嵌合する嵌合穴を
   備え、回転駆動装置によりその嵌合穴の中心線の
   まわりに回転させられるソケツト本体と、 そのソケツト本体に前記嵌合穴と同心にかつそ
   れの開口側とは反対側においてその嵌合穴と連な
   る状態で形成された中空部内に、その中空部の内
   周面との間に隙間が存在する状態で配置された第
   一保持部材と、 一端において前記ソケツト本体に固定され、他
   端において前記第一保持部材に固定されて常には
   その第一保持部材をほぼ前記嵌合穴の中心線上に
   保持し、弾性変形によつてその中心線に直角な方
   向の移動は許容するが、その中心線に平行な方向
   の実質的な移動は許容しない第一弾性部材と、 前記第一保持部材に、前記嵌合穴の奥側から開
   口側に向かう方向には相対移動不能であるが開口
   側から奥側に向かう方向には相対移動可能であ
   り、かつ、相対的な傾きは可能であるが前記嵌合
   穴の中心線に直角な方向の相対移動は実質上不能
   である状態に係合させられた第二保持部材と、 その第二保持部材を前記嵌合穴の奥側から開口
   側に向かう方向に付勢する第二弾性部材と、 前期嵌合穴内において前期第二保持部材に固定
   され、電気信号に基づいて作用面から超音波を発
   するとともにその作用面に超音波を受けてこれを
   電気信号に変換する超音波センサと を含む超音波センサ内蔵型ソケツト。