JP4899066B2

JP4899066B2 - 機械部分にねじ型タイロッドを固定する留具

Info

Publication number: JP4899066B2
Application number: JP2008213247A
Authority: JP
Inventors: ロバート・シー．・スタインボック; アラン・ティー．・スタインボック
Original assignee: ノード−ロック・スイッツァランド・ゲーエムベーハー
Priority date: 2007-08-21
Filing date: 2008-08-21
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2028-08-21
Also published as: CN101487489A; CN101487489B; JP2009047311A; CA2638927C; BRPI0803666A2; ES2390029T3; KR101121766B1; KR20090019714A; US7637706B2; CA2638927A1; EP2028380A3; PL2028380T3; BRPI0803666B1; US20090053009A1; EP2028380B1; EP2028380A2

Description

本発明は、機械の大きな構成要素部品を一緒に結合するためのねじ留具に関し、より具体的には、シャフトの外部ねじ山上への組立体用留具の複数部分の構造、およびねじ結合にトルクを加えずにねじ結合上に予備加圧力を与えるように圧力生成器、好ましくはジャックボルトを使用することに関する。

例えば、金属工業では、鋼鉄ワークピースを高温に加熱した状態で金型間に鍛造（加圧）することによって鋳金、通常は鋼鉄ワークピースの金属粒状構造を成形および精錬するために頑丈な鍛造プレスが使用される。この型の鍛造プレスは、通常、金型間に５０００トン、またはそれ以上の圧力を発生する必要があり、静止上部クロスヘッドに取り付けられたシリンダ内の油圧駆動式ラムを本来含む大きく重い部品からなる。時々、鋼鉄コラムと呼ばれる１対または２対のタイロッドが大きな基部に上部クロスヘッドを相互連結し、固定する。これらの部品は、鍛造作用によって発生する力を支えるように非常に重い負荷であり、したがって、非常に大きく設計される。油圧駆動式ラムは、加熱された鋼鉄ワークピースに対して上部鍛造金型を支えるクロスヘッドを移動させるように操作される。ワークピースは、鋼鉄コラムが取り付けられた大きな静止基部に位置する静止金型上にある操作位置内へ鍛造操作のためにラムの動作の間に操作される。他の油圧式作動ピストンおよびシリンダ組立体が、鍛造作用のためのラムの各動作の後にラム、クロスヘッドおよび上部鍛造金型を持ち上げる。

鋼鉄コラムが、静止上部クロスヘッドを大きな静止基部に結合するために２つ１組で使用され、金型間に発生する圧力に耐えなければならない。鋼鉄コラムは、クロスヘッドから突き出るねじ端部およびねじナット部材を受ける基部を有する。各ナット部材には通常直径１フィート〜３フィート程度のねじ穴が備え付けられ、対合するねじ山間の衝撃負荷を避けるためにねじ結合に予備加圧するようにトルクが加えられなければならない。予備加圧力の大きさは、鋼鉄コラムのねじ端部上の対合するナットのねじ山の間に間隔が生じる場合、特に永久変形を避けるように鍛造操作の間に生じる衝撃負荷を含む作用力を超えるべきである。鋼鉄コラム上のねじ山および留具ナットは、修理作業用に鍛造プレスの必要な分解および再組み立てを達成するために、機械化された取扱設備の使用により留具ナットの除去および取付けに必要とされるような物質的割合である。各ナットを超えて延在する鋼鉄コラムの露出したねじ山上を浮遊粒子で覆われることにより、対合するねじ山を解くときに楔形状または動かなくなる状態を引き起こし得る。既存の鍛造プレスを修理するとき生じる別の問題は、ナットのねじ山の変形であり、最初の負荷移転領域の場所での鋼鉄コラム上のねじ山は、ねじ山の変形が、ナット除去工程の間のねじ山動程全体を横移動しなければならないねじ山間隔を変形させるので、特に困難である。これらの状態は、しばしばナットロックアップおよび磨耗状態として知られている。新たな加圧コラム上のナットを取り付けるときでさえも、小片などの金属破片もしくは不適合なねじ山の存在、または標準の取扱い工程でさえも磨耗が生じる原因となり得る。ナットの重さおよび対合するねじ山間の大きな接触領域により、十分磨耗を生じることがある。また、既存のナット部材が損傷のために再取り付けできないときに、鋼鉄コラム上のねじ山内部に与えられたねじ山の誤差は、時には３０年以上または５０年以上前に製造されたとき、現在の標準誤差に比較して非常に不正確であり、したがって、新たに製造された交替ナット部材を取り付けるときに、ねじ山対合の困難さが生じる。同様の問題が、金属工業および他の工業で使用される他の頑丈な設備の建造および維持の際に起こり、それらの工業では、非常に大きな規模の力が、大きな物質的サイズおよび重さを有するねじ結合ナット部材の使用を要求して、取り付けおよび除去のために機械化された取扱設備が必要となる。

したがって、本発明の１つの目的は、対合するねじ山への予備加圧を含む取り付けおよび留具の除去のために頑丈な機械化された設備を必要とせずに、頑丈な機械類、特に鍛造プレスに使用されるような大きなねじ型コラム、ロッドなどの物の上へ組み立てること、およびそれらに張力をかけることを容易にするための留具を提供することである。

本発明の別の目的は、通常の手動道具の補助を用いて設置操作に有用な留具構造を提供し、大きな力に対抗するために使用される大きく頑丈な留具の使用の中で生じると知られているナットロックアップ状態および磨耗状態を排除することである。

本発明によれば、ねじ型タイロッドを機械部分に固定する留具が提供され、その留具は、逆方向の端壁間の内側ねじから均等に離隔された中央縦軸に交差する平面に沿って半分に分けられた円形リングであって、端壁の１つが、内側ねじを横移動しない、中央軸に交差する突出した頂点で画成される円錐台形の負荷支承面を有する円錐台形の負荷支承面と、中央縦軸に正接する方向に延在する軸に沿って半分に分けられた円形リングの半分に分けられた構成要素を固定するボルトと、円錐台形の負荷支承面と共に１対の共役円錐台形面をもたらすように配置された円錐台形のスラスト面を含む端壁を有する中空シリンダであって、円錐台形のスラスト面が、中空シリンダの縦中央軸に平行に延在する予備加圧力を生成する作用のある圧力生成器を含む円筒形圧力生成器の本体部分によって外側を取り囲まれており、それによって、１対の共役円錐台形面が、圧力生成器によって生成された中央縦軸に平行な機械部分への力を分解して、中央縦軸の方へ半径方向内向きの１つの分力をもたらして、内側ねじを円形リング内にあるときのタイロッド上の対合するねじの方へ付勢し、中央縦軸に平行に向くもう１つの分力をもたらして、タイロッドに張力を加える中空シリンダとの組み合わせを備える。

本発明は、以下の説明が添付の図面を参照して読まれるとき、より完全に理解されるであろう。

図１は、本発明の特徴を実施する留具の適切な応用の典型的な実施例である頑丈で大容量の鍛造プレス１０の主要な構成要素を示す。鍛造プレスは、静止下部金型１４ならびに基部内の開口を貫通して突き出て、留具２０によって基部に固定されているねじ端部を有する、時々タイロッドと呼ばれる離隔された鋼鉄コラム１６および１８が取り付けられている基礎を支持する基部１２を備える。シリンダおよびラム組立体２４は、クロスヘッド２２および移動可能なクロスヘッド２８の間に固定されており、加熱された鋼鉄ワークピースが静止下部金型１４上にある間、加熱された鋼鉄ワークピースに対して上部金型２６を駆動する図示されない油圧システムによって、ワークピースの金属を熱間加工するために十分な力で効果的に駆動される。タイロッド１６および１８の直立した自由端もまた、クロスヘッド２２の開口を貫通して突き出て、留具２０によってクロスヘッドに固定されているねじ端部を有する。図２に示すように、鋼鉄コラム１６および１８の各端部は、減少した直径部分２１を延長する肩部１９を有し、したがって、クロスヘッド２２または基部１２の開口を貫通して突き出るねじ端部２３を延長する肩部１９を有する。各ねじ端部２３は留具２０によって固定されている。

鋼鉄コラムの各端部上の留具２０は、同様に構成され、本発明の好ましい実施形態による留具の構成の詳細は図２〜図７に示される。留具は、逆方向の端壁４０および４２で終わる内側ねじ３６から均等に離隔された中央縦軸３４に交差する平面３２に沿って半分に分けられた円形リング３０を備える。端壁４２が、内側ねじ３６を横移動しない、中央軸３４に交差する突出した頂点４４で画成される円錐台形の負荷支承面をもたらす。円形リング３０を半分に分けるために使用される金属加工工程は、通常、切断線の箇所で金属損失を引き起こし、したがって、近似半円部分３１Ａおよび３１Ｂを形成する。近似半円部分３１Ａおよび３１Ｂは、したがって、円形リングが半分に分けられる切断線を含む平面３２に向く対向するナット本体壁面３２Ａで形成される。

シム４６は、図５および図６に示すように、平坦な壁面４６Ａおよび円形リング３０を半分に分けるために使用される金属加工工程の結果失われた金属の厚みを補償するように選択された文字記号４６Ｂによって示された厚みで作成される。穴４６Ｃは、対向するナット本体壁面３２Ａの間に１つずつ、２つのシムが必要とされるシム４６内の離隔された間隔で穴をあけられる。図３、図７および図８に示すように、離隔された貫通穴４５が、中央縦軸３４に正接する方向に配置された離隔された軸３３Ａに沿って円形リング３０の半円形部分３１Ａの側壁にあけられる。リング部分の本体内への接線方向の各入口位置は、分離線に沿ってシム４６と一緒に円形リングの半分に分けられた構成要素を固定するために使用されるねじボルト４８の拡大された頭部に対応するように反対の穴４５Ａによって拡大されている。図３、図９および図１０に示すように、中央縦軸３４に正接する方向に配置され、円形リング３０の半円形部分３１Ｂの側壁内の離隔された止まり穴４７をあけるために使用される離隔された軸３３Ａも同様である。止まり穴はねじボルト４８のねじ部分を受けるようにねじ切りされる。

図３に戻ると、各ねじボルト４８は、シャンク４８Ｂによって頭部（フランジ）４８Ｃに結合されるねじ端部４８Ａを含むボルトの形態を取ることが好ましい。複数のジャックボルト４８Ｄがボルト円の周りに離隔され、各ジャックボルトは頭部４８Ｃ内に形成される内側ねじ山に係合するねじシャンクを含む。各ジャックボルトの頭部は、ジャックボルトにトルクを加えるように適切なレンチまたは他の装置によって係合されることができ、したがって、半分に分ける製造工程が起こる前の円形リング３０の構造上の完全さを回復するための十分な力でボルト４８に弾力的に張力をかける。本発明の重要な特徴により、円形リングを回転させる必要なしに鍛造プレスの鋼鉄コラムまたは機械の似た構成要素のねじ山の上に円形リング３０を配置することが可能になる。締め付け圧力が、たとえねじ山が磨耗し、またはそうではなく、ねじ山が材料の弾性限界を超えて伸び、外来材料の付着物で汚染され、もしくは以下の明細書で詳細に説明されるように、その効果的長さを増す鋼鉄コラムのねじ山に沿って再配置されるとしても、シャフト上のねじ山とのねじ結合を確立するように加えられることができる。

中空シリンダ５０は、関連する鋼鉄コラム１６または１８の端部上のねじ山から均等に離隔することが可能になるように十分拡大された直径を有する内側シリンダ側壁を備える。この均等に離隔された関係が、中空シリンダの縦中央軸と軸３４との間に同軸関係をもたらす。横切る平面の端壁５２が、関連するタイロッドのねじ端部の位置で基部１２またはクロスヘッド２２に負荷支承接触するために取り付けられた座金５４に面する。平面の端壁５２は、円錐台形の負荷支承面４２と共に１対の共役円錐台形面をもたらすように配置された円錐台形のスラスト面５８を含む端壁５６の反対側にある。円錐台形のスラスト面５８は、円筒形に形成され、それぞれがねじ長さ６４を有する複数のあけられた穴６２を含む本体部分６０によって外側を囲まれている。図面に示された本発明の好ましい実施形態では、負荷の移転が平面の端壁５２で終わる圧力生成器を画定するねじ部分６４に沿って起こり、ジャックボルト６２のねじ山は離隔された位置にある穴にねじ係合する。図面に示された本発明の実施形態は、２つのボルト円の周りに分散したジャックボルト６２を利用して、鋼鉄コラムと半分に分けられた留具３０との間のねじ結合を予備加圧するために必要な力の大きさを発達させる。各ジャックボルト６２は、ジャックボルトの縦中央軸６２Ａが中空シリンダ５０を貫通して突出する縦中央軸３４から離隔し、その軸に平行に延在するように配置されている。図１１に示すように、ねじ端部６２Ｂは、トルクを受ける六角形状の頭部６２Ｄで終わるシャンク部６２Ｃと一体になっている。シャンク部６２Ｃの長さは、六角形状の頭部６２Ｄが本体部分６０から突き出て、各ジャックボルトのねじ部分がジャックボルトに加えられるトルクによって発達した締め付け力によく耐えるように硬化することができる座金５４との十分な負荷支承接触を常に維持するのに十分であることを保証するように選択される。ジャックボルトは、ボルト頭部と細長い円筒形側壁を有するピントルシャンクとの間のねじ山の位置を特徴とするピントルボルトの構成を実施することができる。

図１２は、ジャックボルト６２に加えられたトルクによって生成された力が中央縦軸３４に平行な方向の矢印１００で特定される示力図を示す。金属間接触する１対の共役円錐台形面４２および５８は、矢印１０２で示された方向に力を移転し、半分に分けられた留具３０と鋼鉄コラムのねじ端部との間のねじ結合が、矢印１０２で示された力を２つの分力に分解するように働き、一方の分力は矢印１０４で示され、他方の分力は矢印１０６で特定される。力の成分１０４は、中央縦軸の方へ内側半径方向に向く分力であり、内側ねじをタイロッド上の対合するねじの方へ付勢する。他方の分力１０６は、中央縦軸３４に平行に向いて、タイロッドに張力を加える。力の分解はジャックボルト６２に加えられるトルクによって生成されることが好ましく、ジャックボルトに加えられるトルクによって中央縦軸の方へ内側半径方向に向く分力をもたらすようになり、留具３０ならびに鋼鉄コラム１６および１８を相互連結するねじ山にトルクを加える必要がなくなる。

この好ましい力の分解は、円錐台形の支承面４２および５８と中央軸３４との間の突出した頂点４４での夾角である夾角βの結果である。夾角βは、７０〜８０度の範囲であり、好ましくは７６〜７９度の範囲である。好ましい力の分解は、１対の共役円錐台形面４２および５８に亘る金属間接触によって形成される相対的に大きな面領域を横切る力の移動によってさらに向上する。

円錐台形のスラスト面５８および平面の端壁５２との距離は、リング３０のための所望の位置および対向する端部の留具間の鋼鉄コラムの効果的な長さを確立するように前述のように公平に選択されることができる。矢印１００で特定される力を生成するジャックボルトの使用は、本来当技術分野で既知の円筒形の圧力生成器本体部分に一体化される油圧駆動テンショナなどの他の構造体によって達成されることができて、中空シリンダ５０の縦中央軸に平行に延在する予備加圧力を生成する作用のある圧力生成器を提供する。

本発明は、様々な図面の好ましい実施形態に関連して説明されたが、他の同様の実施形態が使用されることができ、または修正形態および追加形態が本発明から離れることなく本発明の同じ機能を達成するために説明された実施形態に作成されることができる。したがって、本発明は任意の１つの実施形態に限定されるべきではなく、むしろ添付の特許請求の範囲の詳説に従う広さおよび範囲の中で解釈されるべきである。

高温に加熱されたワークピースを鍛造するために金属工業で使用され、本発明の留具を利用するのに適した型の鍛造プレスの概略図である。図１のラインII―IIに沿って取られた拡大された断面図である。図２の平面図である。図３のラインIII―IIIに沿って取られた断面図である。本発明の留具の部分を形成するシムの平面図である。図５で示すシムの端面図である。図３のラインＸ―Ｘに沿って取られた半分に分けられたリング部分の一方の正面図である。図７で示す半分に分けられたリング部分の平面図である。図３のラインVII―VIIに沿って取られた半分に分けられたリング部分の第２の正面図である。図９に示す半分に分けられたリング部分の平面図である。本発明の留具を形成するねじに予備加圧をかけるねじジャックボルトの図である。本発明の留具を使用するときに生じる力の分解を示す示力図である。

符号の説明

１０鍛造プレス
１２基部
１４静止下部金型
１６鋼鉄コラム
１８鋼鉄コラム
１９肩部
２０留具
２１直径部分
２２クロスヘッド
２３ねじ端部
２４シリンダおよびラム組立体
２６上部金型
２８移動可能なクロスヘッド
３０円形リング
３１近似半円部分
３１Ａ近似半円部分
３１Ｂ近似半円部分
３２平面
３２Ａナット本体壁面
３３離隔された軸
３３Ａ離隔された軸
３４中央縦軸
３６内側ねじ
４０端壁
４２端壁
４４突出した頂点
４５貫通穴
４５Ａ反対の穴
４６シム
４６Ａ平坦な壁面
４６Ｂ文字記号
４６Ｃ穴
４７止まり穴
４８ねじボルト
４８Ａねじ端部
４８Ｂシャンク
４８Ｃ頭部
４８Ｄジャックボルト
５０中空シリンダ
５２平面の端壁
５４座金
５６端壁
５８円錐台形のスラスト面
６０本体部分
６２ジャックボルト
６２Ａジャックボルトの縦中央軸
６２Ｂねじ端部
６２Ｃシャンク部
６２Ｄ六角形状の頭部
６４ねじ部分

Claims

機械部分にねじ型タイロッドを固定する留具であって、
逆方向の端壁間の内側ねじから均等に離隔された中央縦軸に交差する平面に沿って半分に分けられた円形リングであって、前記端壁の１つが、前記内側ねじを横移動しない、前記中央軸に交差する突出した頂点で画成される円錐台形の負荷支承面を有する円形リングと、
前記中央縦軸に正接する方向に延在する軸に沿って半分に分けられた前記円形リングの前記半分に分けられた構成要素を固定するボルトと、
前記円錐台形の負荷支承面と共に１対の共役円錐台形面をもたらすように配置された円錐台形のスラスト面を含む端壁を有する中空シリンダであって、前記円錐台形のスラスト面が、前記中空シリンダの前記縦中央軸に平行に延在する予備加圧力を生成する作用のある圧力生成器を含む円筒形圧力生成器の本体部分によって外側を取り囲まれており、それによって、前記１対の共役円錐台形面が、前記圧力生成器によって生成された前記中央縦軸に平行な機械部分への力を分解して、前記中央縦軸の方へ半径方向内向きの１つの分力をもたらして、前記内側ねじを前記円形リング内にあるときのタイロッド上の対合するねじの方へ付勢し、前記中央縦軸に平行に向くもう１つの分力をもたらして、前記タイロッドに張力を加える中空シリンダと
の組み合わせを備える留具。
前記円形リングの前記半分に分けられた構成要素によって形成される対向する面の間の前記ボルトによって固定されたシムをさらに備える、請求項１に記載の留具。
前記圧力生成器が、前記中空シリンダ内の離隔された位置の穴にねじ係合する複数のジャックボルトを備える、請求項１に記載の留具。
各前記ジャックボルトが、前記円形リングから前記機械部分との関係を伝達する力に延在するねじ端を備える、請求項３に記載の留具。
前記各前記ジャックボルトと前記機械部分との間にある、その間の力を伝達するための座金をさらに備える、請求項４に記載の留具。
前記ボルトが、前記中央縦軸に正接する方向に延在する平面内にある平行な縦軸を有する複数のボルト組立体を備える、請求項１に記載の留具。
前記円形リング部分が、前記円形リングが半分に分けられる前記平面に向かい合う対向するナット本体壁面を有し、前記円形リング壁面が前記ボルトによって横断される、請求項１に記載の留具。
各前記ボルトが、前記半分に分けられた円形リングの前記半分に分けられた構成要素の一方を横切る穴から延在し、前記半分に分けられた円形リングの前記半分に分けられた構成要素の他方の内部に固定された細長いシャンク部と、開口から延在する前記シャンク部に結合されて、前記半分に分けられた構成要素の前記一方に圧縮力を働かせるための圧力を生成するフランジであって、前記半分に分けられた構成要素の前記一方の上にあるその外側周縁部の回りに離隔された位置の複数の穴を有する圧力を生成するフランジと、前記穴に係合して別個にトルクを受けるねじジャックボルトであって、ジャックボルトが前記穴から延在する端部を有して、ジャックボルトにトルクを加えることにより、前記半分に分けられた構成要素の前記他方と前記圧力を生成するフランジとの間にある前記半分に分けられた構成要素の前記一方に圧力を加える複数のねじジャックボルトとを備える、請求項７に記載の留具。
前記ボルトが、前記中央縦軸に正接する方向に延在する平面にある平行な縦軸を有する複数のボルト組立体であって、各前記複数のボルト組立体が半分に分けられ、前記半分に分けられた円形リングの前記半分に分けられた構成要素の他方の内部に固定された前記円形リングの前記半分に分けられた構成要素の一方を横切る開口から延在する細長いシャンク部を有する複数のボルト組立体と、開口から延在する前記シャンク部に結合されて、前記半分に分けられた構成要素の前記一方に圧縮力を働かせる圧力を生成するフランジであって、前記半分に分けられた構成要素の前記一方の上にあるその外側周縁部の回りに離隔された位置の複数の穴を有する圧力を生成するフランジと、前記穴に係合して別個にトルクを受けるねじジャックボルトであって、ジャックボルトが前記穴から延在する端部を有して、ジャックボルトにトルクを加えることにより、前記半分に分けられた構成要素の前記他方と前記圧力を生成するフランジとの間にある前記半分に分けられた構成要素の前記一方に圧力を加える複数のねじジャックボルトとを備える、請求項１に記載の留具。
前記ジャックボルトにトルクを与えることによって、前記中央縦軸の方へ半径方向内向きの前記分力が７０〜８０度の夾角である、請求項１に記載の留具。
前記夾角が７６〜７９度の範囲内にある、請求項１０に記載の留具。