JP6632181B2 - ねじ付きボルトを伸長するためのテンショナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ねじ付きボルトのねじ付き端部に引張り力を加えることによって、ねじ付きボルトを伸長するためのテンショナ装置に関する。そのテンショナ装置は、１つまたは複数の部分から構成されたハウジングであって、そのハウジング内で長手方向に移動可能で、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ハウジングと、ハウジングの延長部として配置された、ハウジングに作用する引張り力をねじ付きボルトを囲む台座に伝達する支持管と、ねじ付きボルトのねじ付き端部においてねじ係合により締結することができ、かつピストンに形成された圧力伝達面において圧力面によって長手方向で支持されたプルナットとを有する。

例えば、独国特許出願公開第４３４１７０７号明細書から公知であるボルトテンショナ装置においては、引張力付与工程が終わり、圧力解放が発生した後に、液圧ピストンおよび引張シリンダを、その下方の初期位置に再び押し戻す必要がある。これは、とりわけ引張力付与工程を頻繁にまたは何度も行う場合に煩雑であり、テンショナ装置の次の引張力付与工程の準備が整うまで時間の損失となる。

独国特許出願公開第４３４１７０７号明細書

そのため、本発明の目的は、組立てに関して低コストでテンショナ装置に設けることができる手段を用いることによって自動ピストン戻りを達成し、それによって、各引張力付与工程の終了後に、まず力を加えることによってピストンをその初期位置に再び戻す必要をなくすことである。

この目的を達成するために、請求項１の特徴を有する、ねじ付きボルトを伸長するためのテンショナ装置が提案される。

このテンショナ装置は、支持管に向かう方向でピストンに作用し、かつ一方でハウジング側ばね支持部に、他方でピストン側ばね支持部に支持された少なくとも１つの戻しばねを特徴とする。

戻しばねと、その戻しばねが一方ではハウジング側ばね支持部に、他方ではピストン側ばね支持部に支持されていることとにより、自動ピストン戻りが得られる。結果として、力を加えることによって引張シリンダのピストンを毎回押し戻す必要がなくなる。このタイプのピストン戻りは、組立てに関して低コストでテンショナ装置内にまたはテンショナ装置上に設けることができる。戻しばねは、同じく組立てに関して低コストで、別の戻しばね、例えば、より強いまたはより弱い戻しばねに交換することができる。

戻しばねの数は、好ましくは４つである。その場合、ばねは、テンショナ装置の周囲にわたって対称に分布されるように配置する必要がある。しかし、ばねの数はより少なくてもよく、例えば、テンショナ装置の中心軸線に関して互いに向かい合って位置する、全部で２つの平行に接続された戻しばねが設けられていてもよい。全部で４つの平行に接続されたばねを使う利点は、それによって、特に傾きのないピストン戻りが達成されることである。

１つの改良として、戻しばねを、ピストンと同じ高さ、特に、プルナットとねじ付き端部との間のねじ係合部よりも低い高さに配置することが提案される。

さらなる改良として、ハウジング側ばね支持部が支持管に面し、かつピストン側ばね支持部が支持管から反対方向に面するように、２つのばね支持部が方向付けられる。

さらなる改良として、例えば、積み重なったカップばねまたは螺旋部材から構成される戻しばねが、スパーを囲み、支持管とは反対方向に面しているそのスパーのスパー上端部が、ピストンに対して固定されている。一方で、スパーは、支持管に面したその下端において、戻しばねが支持された拡大部を有する。

さらに、スパー上端部を固定するために、スパー上端部をピストンのフランジ状拡大部の開口内で吊設し、スパー上端部が、フランジ状拡大部に、好ましくは上から支持されることが提案される。

さらに、スパーを、ハウジング内において、ピストンに平行に方向付けられた開口を通って長手方向に移動可能に案内し、開口を囲むハウジングの領域が、ハウジング側ばね支持部を形成することが提案される。

さらに、長手方向でみて、ピストンのフランジ状拡大部およびハウジングは、ともに開口と同じ高さで矩形断面を有し、それぞれ１つの戻しばねが、矩形断面の４つの角隅のそれぞれの領域に配置されることが提案される。

さらなる詳細および利点は、以下の図面に記載される例示的な実施の形態の記載から得てもよい。

ナットで固定され、かつ台座に支持されるねじ付きボルトに配置される、液圧作動式のねじ付きボルトテンショナ装置の斜視図である。 大きな領域を中心軸線に沿って断面で再現した、ねじ付きボルトテンショナ装置の側面図である。 ねじ付きボルトテンショナ装置の上面図である。 図３に示される、中心軸線に関してずれて配置された断面ＩＶ−ＩＶに対応する、ねじ付きボルトテンショナ装置の断面図である。

液圧駆動式のテンショナ装置は、高負荷のねじ接続部を締め付け、かつ適切な場合、それを緩める働きもする。トルクなしで締め付けまたは増締めする、または、そうでなければ、ねじ付きボルト３に螺合されて、ねじ付きボルト３を固定しているナット４を緩める可能性を提供するために、テンショナ装置は、ねじ接続部のねじ付きボルト３に、規定の予張力をボルトの長手方向に一定時間加える役目を有している。

本明細書に記載されるテンショナ装置は、ナット４を越えて突出したボルト３のねじ部が十分な長さを有し、かつこのねじ付き部分が、特にねじ径Ｄの４〜８倍の長さを有しているボルト接続部に特に引張り力を付与するまたはそのボルト接続部を伸長するように形成されている。

ボルトに一時的に引張り力を加える部材として、ボルトテンショナ装置のプルナット１０が、ナット４から突出しているねじ付き部分の端部Ａに螺合されている。その後、プルナット１０は、液圧による引張り力を受けて、その結果、ねじ付きボルト３が長手方向に伸長する。

ボルトテンショナ装置は、堅固なハウジング１を有している。例示的な実施の形態では、ハウジング１は、２つのハウジング部分１ａ，１ｂから構成されている。ハウジング１は、支持管２において、長手方向で堅固に下向きに続いている。支持管２は、その下側が開口しており、概して機械部分である台座Ｂに支持されている。台座Ｂには、ナット４も支持されている。このようにして、支持管２およびテンショナ装置は、ハウジング１に作用する引張り力の反力を、固定されている台座Ｂにもたらす。支持管２は、支持管２内に配置されるナット４の回転を妨げることなく、ナット４を囲み、かつナット４のためのスペースを残している。

ハウジング１の側面には、液圧接続部７が配置されており、その液圧接続部７を介して、テンショナ装置に設けられたピストン空間を、切替可能な高圧液圧供給部に接続することができる。

さらに、支持管２の開口２Ａを通して作用する歯車を設けてもよく、その歯車を用いて、ねじ付きボルト３上に配置されているナット４を回転させることができる。この回転は、テンショナ装置が作動しており、そのためナット４が、大きな摩擦を特に台座Ｂに対して受けていないときにのみ可能である。

ハウジング１は、液圧接続部７と可撓な耐圧性の液圧ラインとを介して外部液圧供給部に接続されている、少なくとも１つの液圧シリンダを備えている。

本明細書に記載される例示的な実施の形態において、２つの液圧シリンダが、直列に接続されている。このために、図４に示されるとおり、ハウジング１は、２つの耐圧性のハウジング部分１ａ，１ｂから構成されている。ハウジング部分１ａ，１ｂは、それぞれピストン空間、ひいては液圧作動空間を囲んでいる。ピストン５ａ，５ｂは、各ピストン空間において長手方向に移動可能に配置されており、同時に各ハウジング部分１ａ，１ｂの内壁に対して封止されている。ピストン５ａ，５ｂは、長手方向で互いに支持されており、かつ直列に接続されて配置されている。

液圧供給部がオンのとき、液圧がピストン空間に供給されることによって、ピストン空間に配置されているピストン５ａ，５ｂはともに上昇する。これは、以下で詳細に説明するばね部材の作用に反して発生する。

ピストン５、または複数の部分から構成されるピストンの場合はそのピストンのピストン最上部５ａは、圧力面９として機能するプルナット１０の下側に対して圧力伝達面６でもって長手方向で支持されている。そのため、ピストン５を上昇させると、プルナット１０が同じように動いて上昇し、結果として、ねじ付きボルトがねじれることなく伸長する。

ねじ付きボルト３の雄ねじ部分の端部Ａに螺合することができるプルナット１０は、交換可能に、すなわち、必要であれば別のサイズまたは形状のプルナット１０と交換することができるように構成されており、一方で、１つまたは複数の部分から構成されるピストン５は、他のピストンと交換する必要はない。

ねじ付きボルト３に引張り力を付与する場合、まず、プルナット１０が、その雌ねじ１１で、ねじ付きボルトのねじ付き端部Ａに螺合される。雌ねじ１１は、プルナット１０の全長にわたって延びていないことが好ましい。代わりに、プルナット１０は、雌ねじ１１に続いて、プルナット１０が完全にかつ正しく螺合されているときのみねじ付きボルト３の端面Ａに対して軸方向で支持された長手方向ストッパ１２を有している。長手方向ストッパ１２は、プルナット１０のねじが設けられていない長手方向部分に設けられている。その長手方向部分は、ねじ部１１に対して半径方向内側に突出している。

続いて液圧が供給されることによって、ハウジング１において案内され、かつプルナット１０に対して下から支持されているピストン５が上昇し、同時にプルナット１０を上昇させる。こうして、ねじ付きボルト３が長手方向に伸長する。これによって、ナット４の下側における摩擦がなくなり、次いでナット４を、ボルトのねじ部において回転、例えば、増締めすることができる。

とりわけ引張力付与工程を頻繁に行う場合、各引張力付与工程の終了後に、力を加えることによってピストン５をその初期位置に再び押し戻す必要がないように、支持管２に向かう方向にピストン５を押圧する戻しばね２０が設けられている。例示的な実施の形態においては、全部で４つの平行に接続された上記ばね２０が設けられている。しかし、より少ないまたはより多い数のばね２０を設けてもよい。

図４によると、各戻しばね２０は、一方ではハウジング側ばね支持部２１に、すなわちハウジング１または１ａに対して堅固に形成された支持面に支持されており、他方ではピストン側ばね支持部２２に、すなわちピストン５に対して堅固に形成された支持面に支持されている。

図４は、図３とともに、ハウジング１と、ハウジング１内で長手方向に案内される２つの部分から構成されるピストン５との構成を示しており、戻しばね２０の特に組立てやすい収容も示している。戻しばね２０は、プルナット１０とねじ付き端部Ａとの間のねじ係合部の下方に省スペースなやり方で配置されている。

この目的のために、ピストン５は、実際には円筒形状または円形断面を有しており、そこで、ピストン５は、ハウジング１内において案内かつ封止される。こうして、ピストン５は、液圧シリンダの動作空間を画定している。しかし、ピストン５は、長手方向部分を有しており、その長手方向部分には、長手方向でみて、半径方向拡大部３１がフランジ状に設けられている。拡大部３１は、戻しばね２０を収容するための空間を利用可能にする。

例示的な実施の形態において、ピストンのこの長手方向部分には、他の部分の円筒状ピストン形状に対して半径方向に広がった、全部で４つの拡大部３１が設けられている。このため、長手方向部分は、図３に明確に示される矩形断面を有している。フランジとして構成されている４つの拡大部３１は、矩形の角隅領域を形成している。４つの戻しばね２０の１つが、各角隅領域に配置されている。

ピストン５のフランジ状拡大部３１のそれぞれには、ピストンの長手方向軸線に平行に延びる開口３２が設けられている。

ピストンの構成に対応して、ハウジング１も、その長さの一部にわたって矩形断面を有している。ハウジング１は、基本的に、１つまたは２つの部分から構成されるピストン５がハウジング１の内部に配置されているハウジングの長手方向部分Ｌ１において、この矩形断面を有している。

ピストン５のフランジ状拡大部３１の開口３２と位置合わせされて、ハウジング１にもそれぞれ開口４２が設けられている。開口４２に続いて、それぞれ巻回されたばね２０を収容するための十分な空間を提供する、好ましくは円筒状のばねチャンバが、下向きにすなわち支持管２に向かって設けられている。

堅固なスパー２５は、ばねチャンバを長手方向に貫通している。スパー２５は、そのスパー上端部２６で、ピストン５にまたはピストン上部５ａに固定されており、一方でスパー下端部は、ねじ頭の形状に対応する拡大部２７として構成されている。拡大部２７の上側は、ピストン側ばね支持部２２である。開口４２を囲むハウジング１の領域、すなわち、ばねチャンバを上方向で画定する壁部は、ハウジング側ばね支持部２１として機能している。

スパー２５をピストン５に接続するために、ナット２８が、スパー上端部２６のねじ部に螺合される。そのナット２８の直径は、ナット２８の下に配置される開口３２の直径よりも大きい。そのため、ナット２８を用いることによって、スパー２５をピストン５のフランジ状拡大部３１に上から支持することができる。

ばねチャンバは、下向きに開口している。そのため、戻しばね２０を組立てまたは交換するためには、まず、ナット２８を、スパー上端部２６において緩める。すると、戻しばね２０は、スパー２５とともに、ハウジング１から下向きに取り外すことができる。組立ては、逆の順序で行う。

本明細書において再現される例示的な実施の形態において、各戻しばね２０は、重ね合った複数のカップばね２０Ａから構成されている。カップばね２０Ａの代わりに、対応する圧力を定格とする螺旋ばねを使用することもできる。

ピストン５には、ピストン５の最大許容ピストンストロークを確認するためのマーク５０が設けられている。

プルナット１０とねじ付き端部Ａとの間のあらゆるわずかな傾きのバランスをとるために、ピストン５または、本明細書においては、ピストン上部５ａは、２つに分かれるように構成されている。ピストン５またはピストン上部５ａは、支持管２から反対方向に向けてボウルまたは球面状キャップとして構成された基本ボディ５５と、下側が球面状に構成され、かつピストン５とプルナット１０との間に配置される、基本ボディ５５に対応して構成されたリング５６とから構成される。ボールソケットを形成する共通の球面状ライン５７に沿って、リング５６は、ピストンの基本ボディ５５に関して特定の角ピッチをとり、それによって、ねじ付きボルト３のねじ部の不正確さのバランスをとることができる。

１ ハウジング
１ａ ハウジング部分
１ｂ ハウジング部分
２ 支持管
３ ねじ付きボルト
４ ナット
５ ピストン
５ａ ピストン
５ｂ ピストン
６ 圧力伝達面
７ 液圧接続部
９ 圧力面
１０ プルナット
１１ 雌ねじ
１２ 長手方向ストッパ
２０ 戻しばね
２０Ａ カップばね
２１ ハウジング側ばね支持部
２２ ピストン側ばね支持部
２５ スパー
２６ スパー上端部
２７ スパー下端部の拡大部
２８ ナット
３１ フランジ状拡大部
３２ 開口
４２ 開口
５０ マーク
５５ 基本ボディ
５６ リング
５７ 球面状ライン
Ａ ねじ付き端部
Ｂ 台座
Ｄ ねじ径
Ｌ１ 部分長さ

Claims (7)

1. ねじ付きボルトのねじ付き端部（Ａ）に引張り力を加えることにより該ねじ付きボルトを伸長するためのテンショナ装置であって、該テンショナ装置は、１つまたは複数の部分から構成されるハウジング（１）であって、該ハウジング（１）は、該ハウジング（１）内で長手方向に移動可能で、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（５）を有するハウジング（１）と、該ハウジング（１）の延長部として配置され、かつ該ハウジング（１）に作用する引張り力を前記ねじ付きボルトを囲む台座（Ｂ）に伝達する支持管（２）と、前記ねじ付きボルトのねじ付き端部（Ａ）において直接ねじ係合によって締結することができ、かつ前記ピストン（５）に形成された圧力伝達面（６）に対して圧力面（９）によって長手方向で支持されたプルナット（１０）とを備えるテンショナ装置において、前記支持管（２）に向かう方向で前記ピストン（５）に作用し、かつ一方ではハウジング側ばね支持部（２１）に、他方ではピストン側ばね支持部（２２）に支持された少なくとも１つの戻しばね（２０）を備えており、前記少なくとも１つの戻しばね（２０）は、前記プルナット（１０）と前記ねじ付き端部（Ａ）との間のねじ係合部の下方に配置されており、
   前記ピストン（５）の周りに分配されるように配置された、全部で４つの平行に接続された戻しばね（２０）を備え、
   前記ハウジング側ばね支持部（２１）は、前記支持管（２）に面していて、かつ前記ピストン側ばね支持部（２２）は、前記支持管（２）とは反対方向に面しており、
   前記戻しばね（２０）はスパー（２５）を囲み、前記支持管（２）とは反対方向の側のスパー上端部（２６）は、前記ピストン（５）に対して固定されており、前記支持管（２）側の、前記スパー（２５）の下端部は、前記戻しばね（２０）が支持される拡大部（２７）を有することを特徴とするテンショナ装置。
2. 前記少なくとも１つの戻しばね（２０）は、前記ピストン（５）と同じ高さに配置されている、請求項１記載のテンショナ装置。
3. 前記スパー上端部（２６）を固定するために、該スパー上端部（２６）は、前記ピストン（５）のフランジ状拡大部（３１）の開口（３２）に配置されており、前記スパー上端部（２６）は、前記フランジ状拡大部（３１）に、上方から支持されている、請求項１または２記載のテンショナ装置。
4. 前記スパー（２５）は、前記ハウジング（１）内において、前記ピストン（５）に平行に方向付けられた開口（４２）を通って長手方向に移動可能に案内されており、前記開口（４２）を囲む前記ハウジング（１）の領域が、前記ハウジング側ばね支持部（２１）を形成している、請求項３記載のテンショナ装置。
5. 長手方向でみて、前記ピストン（５）の前記フランジ状拡大部（３１）と、前記ハウジング（１）とは、ともに前記開口（４２）の高さ位置で矩形断面を有しており、それぞれ１つの戻しばね（２０）が、前記矩形断面の４つの角隅のそれぞれに配置されている、請求項３または４記載のテンショナ装置。
6. 前記ピストン（５）と前記プルナット（１０）との間に配置されたリング（５６）を備え、互いに接触した前記ピストン（５）の面と前記リング（５６）の面とが球面状に構成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のテンショナ装置。
7. 前記プルナット（１０）は、雌ねじ部分（１１）と、該雌ねじ部分（１１）に対して半径方向に突出した別の長手方向部分とから構成されており、前記ねじ付きボルトの端面に対して支持され得ることができる長手方向ストッパ（１２）が、前記別の長手方向部分に設けられている、請求項１から６までのいずれか１項記載のテンショナ装置。

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