(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動モータの回転をトルク制御機を介して出力する駆動部と、前記駆動部からの駆動力により、レール用のボルトを緊解のためのソケットが装着される出力軸を外筒に対して軸方向に移動可能とすると共に、前記出力軸が付勢手段により伸長する方向に常時付勢される作動部とを備え、
前記作動部は、前記出力軸の前段に配置した動力伝達軸と、前記動力伝達軸の前段に配置した正方向に回転する入力軸と、前記入力軸の回転を複数の第１遊星ギアを介して前記動力伝達軸に正回転方向として伝達すると共に、前記複数の第１遊星ギアにより回転可能な第１遊星リングをコネクターリングに固定させた第１遊星歯車機構と、前記動力伝達軸の回転を複数の第２遊星ギアを介して逆方向の回転として第２遊星リングに出力すると共に、前記複数の第２遊星ギアを保持するギア保持体を前記コネクターリングに固定させた第２遊星歯車機構と、前記出力軸が伸長状態で前記遊星リングと一定的に連結される第１状態と前記出力軸が前記付勢手段の付勢力に抗して縮退した第２状態で前記動力伝達軸に一体的に連結されるクラッチ機構と、前記外筒に固定された反力受レバーと、前記第２状態で前記第１遊星歯車機構の第１遊星リングの逆方向回転で前記コネクターリングを介して前記外筒を回動させると共に、前記第１状態で前記第２遊星歯車機構の前記ギア支持体を介して前記コネクターリングを正回転方向に回転させて前記外筒を回動させる反力受機構とを有することを特徴とするレール用のボルト緊解機。
【請求項２】
電動モータの回転をトルク制御機を介して出力する駆動部と、前記駆動部からの駆動力により、レール用のボルトを緊解のためのソケットが装着される出力軸を外筒に対して軸方向に移動可能とすると共に、前記出力軸が付勢手段により伸長する方向に常時付勢される作動部とを備え、
前記作動部は、前記出力軸の前段に配置した動力伝達軸と、前記動力伝達軸の前段に配置した正方向に回転する入力軸と、前記入力軸の回転を複数の第１遊星ギアを介して前記動力伝達軸に正回転方向として伝達すると共に、前記複数の第１遊星ギアにより回転可能な第１遊星リングをコネクターリングに固定させた第１遊星歯車機構と、前記動力伝達軸の回転を複数の第２遊星ギアを介して逆方向の回転として第２遊星リングに出力すると共に、前記複数の第２遊星ギアを保持するギア保持体を前記コネクターリングに固定させた第２遊星歯車機構と、前記出力軸が伸長状態で前記遊星リングと一定的に連結される第１状態と前記出力軸が前記付勢手段の付勢力に抗して縮退した第２状態で前記動力伝達軸に一体的に連結されるクラッチ機構と、前記外筒と前記駆動部との間に固定されたトルクセンサと、前記第２状態で前記第１遊星歯車機構の第１遊星リングの逆方向回転で前記コネクターリングを介して前記外筒を回動させると共に、前記第１状態で前記第２遊星歯車機構の前記ギア支持体を介して前記コネクターリングを正回転方向に回転させて前記外筒を回動させる反力受機構と、レールに載置されて前記駆動部を含む機器全体が取り付けられる台車とを有することを特徴とするレール用のボルト緊解機。
【請求項３】
前記外筒は前記動力部に取り付けられた移動規制部材を介して回転可能且つ軸方向への移動が規制されていることを特徴とする請求項１または２に記載のレール用のボルト緊解機。
【請求項４】
前記電動モータは、一方向にのみ回転可能であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のレール用のボルト緊解機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レールを枕木に固定するボルトの締結と締結解除を行うレール用のボルト緊解機に係り、特にトルク制御を可能としたレール用のボルト緊解機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉄道用のレールをコンクリート枕木に固定するためにボルトが用いられているが、このボルトの締結と締結解除を行うための手段としてインパクト式のボルト緊解機が用いられている。
【０００３】
インパクト式のボルト緊解機は、出力軸の先端にソケットを装着し、例えば三相交流モータの駆動により前記出力軸を例えば毎分１５００回程度打撃してボルトの締結を行うようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなインパクト式のボルト緊解機を用いてレール固定用のボルトを締結する際、ボルトの締結トルク管理が全くできないため、熟練した作業者の勘に頼って各ボルトの締め付け力を一定にしていた。
【０００５】
そのため、ボルトの締め付け力を管理できるボルト緊解機、すなわちトルク管理のできるボルト緊解機が要望されていた。
【０００６】
本出願に係る発明の目的は、１つの電動モータを駆動源として大型化を招来することなくトルク管理のできるレール用のボルト緊解機を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を実現するレール用のトルク緊解機の第１の構成は、電動モータの回転をトルク制御機を介して出力する駆動部と、前記駆動部からの駆動力により、レール用のボルトを緊解のためのソケットが装着される出力軸を外筒に対して軸方向に移動可能とすると共に、前記出力軸が付勢手段により伸長する方向に常時付勢される作動部とを備え、前記作動部は、前記出力軸の前段に配置した動力伝達軸と、前記動力伝達軸の前段に配置した正方向に回転する入力軸と、前記入力軸の回転を複数の第１遊星ギアを介して前記動力伝達軸に正回転方向として伝達すると共に、前記複数の第１遊星ギアにより回転可能な第１遊星リングをコネクターリングに固定させた第１遊星歯車機構と、前記動力伝達軸の回転を複数の第２遊星ギアを介して逆方向の回転として第２遊星リングに出力すると共に、前記複数の第２遊星ギアを保持するギア保持体を前記コネクターリングに固定させた第２遊星歯車機構と、前記出力軸が伸長状態で前記遊星リングと一定的に連結される第１状態と前記出力軸が前記付勢手段の付勢力に抗して縮退した第２状態で前記動力伝達軸に一体的に連結されるクラッチ機構と、前記外筒に固定された反力受レバーと、前記第２状態で前記第１遊星歯車機構の第１遊星リングの逆方向回転で前記コネクターリングを介して前記外筒を回動させると共に、前記第１状態で前記第２遊星歯車機構の前記ギア支持体を介して前記コネクターリングを正回転方向に回転させて前記外筒を回動させる反力受機構とを有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の目的を実現するレール用のトルク緊解機の第２の構成は、電動モータの回転をトルク制御機を介して出力する駆動部と、前記駆動部からの駆動力により、レール用のボルトを緊解のためのソケットが装着される出力軸を外筒に対して軸方向に移動可能とすると共に、前記出力軸が付勢手段により伸長する方向に常時付勢される作動部とを備え、前記作動部は、前記出力軸の前段に配置した動力伝達軸と、前記動力伝達軸の前段に配置した正方向に回転する入力軸と、前記入力軸の回転を複数の第１遊星ギアを介して前記動力伝達軸に正回転方向として伝達すると共に、前記複数の第１遊星ギアにより回転可能な第１遊星リングをコネクターリングに固定させた第１遊星歯車機構と、前記動力伝達軸の回転を複数の第２遊星ギアを介して逆方向の回転として第２遊星リングに出力すると共に、前記複数の第２遊星ギアを保持するギア保持体を前記コネクターリングに固定させた第２遊星歯車機構と、前記出力軸が伸長状態で前記遊星リングと一定的に連結される第１状態と前記出力軸が前記付勢手段の付勢力に抗して縮退した第２状態で前記動力伝達軸に一体的に連結されるクラッチ機構と、前記外筒と前記駆動部との間に固定されたトルクセンサと、前記第２状態で前記第１遊星歯車機構の第１遊星リングの逆方向回転で前記コネクターリングを介して前記外筒を回動させると共に、前記第１状態で前記第２遊星歯車機構の前記ギア支持体を介して前記コネクターリングを正回転方向に回転させて前記外筒を回動させる反力受機構と、レールに載置されて前記駆動部を含む機器全体が取り付けられる台車とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の目的を実現するレール用のトルク緊解機の第３の構成は、上記いずれかの発明で、前記外筒は前記動力部に取り付けられた移動規制部材を介して回転可能且つ軸方向への移動が規制されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の目的を実現するレール用のトルク緊解機の第４の構成は、上記いずれかの発明で、前記電動モータは、一方向にのみ回転可能であることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図７は本発明の実施の形態を示す。
【００１２】
図１〜図３において、本実施の形態におけるレール用の緊解機は、電動モータ１，電動モータ1の出力が入力されるトルク制御機２，トルク制御機２の出力が入力される自動変速機３、及びこれらの機器間の動力伝達を行うギア（不図示）や軸部材（不図示）等で構成され、これらをケース内に取り付けた動力部Ａと、前記動力部Ａの動力により、ソケット４が先端部に設けられた出力軸５を回転させる作動部Ｂとにより構成されている。
【００１３】
動力部Ａには、さらに電源のメインスイッチ６と、ハンドル７と、操作スイッチ８等が設けられ、電源スイッチ６をオンにし、ハンドル７を握って操作スイッチ８を指で引くと、電動モータ１が正回転する。
【００１４】
電動モータ１は常に正回転のみ行い、トルク制御機２のトルクは調節ダイアル２ａを回すことにより行われるようになっており、このトルク制御機２の構成自体は公知なのでその詳細な説明は省略する。
【００１５】
作動部Ｂは、同一軸線上に入力軸９と、中間軸１０と、出力軸５とが配置されていてる。
【００１６】
入力軸９と中間軸１０とは遊星歯車式の第１伝達機構１１により連結され、中間軸１０と出力軸５とはクラッチ機構１２により、出力軸５に対して正回転と逆回転とを切換え可能に連結されている。
【００１７】
また、作動部Ｂの略全体の外周を覆う筒形状に形成されている外筒２５はボルトの締結または締結の解除の際に反力を受けるために、外筒２５の先端部に固定した反力受レバー２９（図７参照）がボルト近傍の固定部に当接するまで出力軸５に与える回転方向と逆の方向に回転する。
【００１８】
上記した第１伝達機構１１は、入力軸９の軸部の回りに設けられたギア（以下第１太陽ギアと称す）１３と、中間軸１０の一端側フランジ部に回転自在に取り付けら、前記第１太陽ギア１３に噛み合う４つの第１遊星ギア１４と、内周部に前記第１遊星ギア１４が噛み合うギア部を有する第１遊星リング１５とにより構成され、４つの第１遊星ギア１４は周方向に等ピッチに設けられている。
【００１９】
本実施の形態において、第１遊星リング１５は、固定部材であるヘッドカバー１６の内周部に回転自在に保持され、さらに一端部が後述するコネクターリング２３の内周部に回転不能に嵌合している。
【００２０】
したがって、入力軸９が正方向に回転すると、入力軸９の第1太陽ギア１３に噛み合っている４つの第１遊星ギア１４が自転し、第１遊星リング１５も上記した反力受レバー２９が前記固定部に当接するまで逆方向に回転し、第１遊星リング１５の回転が停止すると、４つの第１遊星ギア１４は自転しながら正方向に公転するので、第１遊星ギア１４の回転軸が取り付けらている中間軸１０が正方向に回転することになる。なお、ヘッドカバー１６は後端部の外周にネジ部が設けられ、動力部Ａのケースに螺着されるようになっている。
【００２１】
本実施の形態において、中間軸１０は第１伝達機構１１により減速され、入力軸９と同様に正回転する。そして、クラッチ機構１２は、中間軸１０の正回転をそのまま出力軸５に直接伝達するボルトの締結状態と、中間軸１０の正回転を遊星歯車式の第２伝達機構１７により取り出して、逆方向の回転を出力軸５に伝達する締結解除状態との切替を行っている。
【００２２】
この第２伝達機構１７は、中間軸１０の軸部の回りに設けたギア（以下第２太陽ギアと称す）１８と、ギア支持体１９に回転自在に取り付けられ、前記第２太陽ギア１８に噛み合う４つの第２遊星ギア２０と、内周部に前記第２遊星ギア２０と噛み合うギア部を有する第２遊星リング２１とにより構成され、４つの第２遊星ギア２０はギア支持体１９に周方向に等ピッチに設けられている。
【００２３】
ギア支持体１９はコネクターリング２３の内周部に前記第１遊星リング１５と同様に回転不能に嵌合固定されている。
【００２４】
ここで、ボルトの締結時を例にして説明すると、既に第1遊星リング１５の回転でコネクターリング２３は回転不能状態にあるので、中間軸１０が正方向に回転すると、４つの第２遊星ギア２０は、公転することなく（ギア支持体１９が回転しない）逆方向に自転のみ行い、第２遊星リング２１を逆方向に回転させる。
【００２５】
第２遊星リング２１は筒状に形成されていて、一端部側がクラッチ機構１２の後述する第３クラッチ部材本体２７ａに軸方向の嵌合によって連結されて一体に回転するようになっている。また、第２遊星リング２１の他端部は、コネクターリング２３の一端面とは例えば0．5  程の若干の隙間を有して配置され、第２遊星リング２１の回転がコネクターリング２３により阻害されないようにしている。
【００２６】
次に、本実施の形態のクラッチ機構１２を図３から図７を用いて説明する。
【００２７】
本実施の形態のクラッチ機構は、中間軸１０の一端部に固定された第１クラッチ部材２４と、外筒２５に対し回転可能且つ軸方向移動可能な出力軸５と、出力軸５の他端部に固定された第２クラッチ部材２６と、前記第２遊星リング２１と一体的に連結されて回転する第３クラッチ部材２７と、出力軸５を中間軸１０とは反対の方向に常時付勢し、第２クラッチ部材２６を第３クラッチ部材２７に常時連結させる付勢バネ２８とにより構成している。
【００２８】
第１クラッチ部材２４は、図５に示すように、中間軸１０の一端部が嵌合固定されると共にピン穴２４ａに挿通される不図示の固定ピンにより固定される第１クラッチ部材本体２４ｂの外径部に出力軸５側に向けて突出する一対の第１連結爪部２４ｃを軸対称に形成している。
【００２９】
また、第２クラッチ部材２６は、出力軸５の他端部側に設けられ、径方向外方に延びる軸対称一対の第２連結爪部２６ａにより構成され、出力軸５が付勢バネ２８のばね力に抗して中間軸１０の方向に移動し、一対の第１連結爪部２４ｃの間にこの一対の第２連結爪部２６ａが入り込むことにより、中間軸１０に対して出力軸５が直接に連結される。したがて、出力軸５は中間軸１０と同様に正回転方向に回転する。
【００３０】
さらに、第３クラッチ部材２７は、円筒状に形成された第３クラッチ部材本体２７ａ内に第１クラッチ部材２４の本体部２４ｂと、第２クラッチ部材２６の第２連結爪部２６ａが内装されていて、図６に示すように、一端部側には、径方向内方に延びる軸対称一対の第３連結爪部２７ｂが形成されている。そして、出力軸５が付勢バネ２８のばね力で中間軸１０とは反対方向に移動すると、出力軸５の第２連結爪部２６ａがこの第３連結爪部２７ｂの間に嵌合し、第３クラッチ部材２７と出力軸５とが連結され、出力軸５が逆方向に回転する。
【００３１】
図２に示すように、出力軸２は、外筒２５の細径に形成された先端部内に軸方向移動自在に軸支されていて、通常は付勢バネ２８に付勢された出力軸５の第２連結爪部２６ａが第３クラッチ部材２７の第３クラッチ爪部２７ｂに嵌合するようにクラッチ機構１２は構成されており、この状態ではボルトを緩める（締結解除）のに用いられる。
【００３２】
すなわち、ボルトを緩めるのに、緊解機をボルトに押し付けることはなく、ボルトの頭にソケット４を嵌合させ、ソケットを逆方向に回転させればボルトが緩むことになる。
【００３３】
しかしながら、レールを止めるボルトはきつく締結され、しかも錆びて熱応力等を受けているため、ボルトを緩めるのに大きなトルクが必要となる。そのため、ボルトを緩めるためにソケット４をボルトに装着し、駆動部Ａの操作スイッチ８を押しても、ソケット４は逆方向に回転しない。
【００３４】
このボルトの締結解除初期時では、第２伝達機構１７の第２遊星リング２１が回転しないことになる。しかし、中間軸１０は正方向に回転を続けているため、４つの第２遊星ギア２０に対して正回転方向への公転力が作用し、これらの４つの第２遊星ギア２０を支持しているギア支持体１９がコネクターリング２３と一体に、第１遊星リング１５の逆回転方向への回動力に打ち勝って正回転方向に回転することになる。このため、コネクターリング２３は外筒２５に固定された反力受レバー２９がレール等の固定部に当接するまで正方向に回転し、反力受レバー２９が該固定部に当接してコネクターリング２３の回転が停止すると、第２伝達機構１７の第２遊星リング２１が大きなトルクを受けるので、第２遊星リング２１が逆方向に回転し、第３クラッチ部材２７を介して出力軸５が逆方向に回転してボルトが緩められることになる。その際、余りにも大きなトルクが加わると、駆動部Ａのトルク制御機２が作動し、電動モータ１の駆動力が自動変速機３に伝達されるのが断たれる。ボルトを緩めるために出力軸５へ伝達される逆回転の動力は、第２遊星リング２１を介しているため、中間軸１０に出力軸５を直結してボルトを締結する場合に比べて大きなトルクが与えられるので、ボルトの締結に比べてボルトの締結解除に大きなトルクを要するボルト緊解機にとって非常に効果的なものである。
【００３５】
また、ソケット４をボルトの頭に装着し、緊解機を押し込むと、出力軸５は付勢バネ２８を縮ませて出力軸５の他端部に設けられた第２クラッチ部材２５が中間軸１０の第１クラッチ部材２４に連結され、この状態で操作スイッチ８をオンすると、正方向に回転する入力軸９、中間軸１０を介して出力軸５も正方向に回転し、ボルトの締結が行われる。
【００３６】
ここで、ボルトの締結の際、入力軸９の正方向回転により、第１遊星リング１５がコネクターリング２３と共に逆方向に回転し、外筒２５もコネクターリング２３と共に逆方向に回転し、外筒２５に固定された反力受けレバー２９が固定部としてのレールに当接して逆方向の回転が阻止される。これにより、出力軸５には正方向回転の大きな駆動力が付与され、ボルトの締結が行われる。
【００３７】
その際、ボルトの締め付け力がトルク制御機２に設定されたトルク値に達すると、自動変速機３への動力伝達が断たれるので、該設定された所定のトルク値でボルトの締め付けが行なわれることになる。
【００３８】
上記した作動部Ｂは、最後に外筒２５を装着することにより組み立てられるが、このままでは外筒２５が出力軸５側へ抜け出てしまう。そのため、外筒２５の細径部と大径部との間の段部と、駆動部Ａのケースとの間に移動規制部材３０を設け、外筒２５が出力軸５側へ抜け出るのを防止し、作動部Ｂ全体の組み付けがなされている。移動規制部材３０の具体的構成は、前板３０ａに形成した嵌合穴部に前記外筒２５の前記段部を嵌合させ、前板３０ａに取り付けられた後板３０ｂを駆動部Ａの前記ケースにネジ止めするようにしている。
【００３９】
また、作動部Ｂの構成において、入力軸９、中間軸１０および出力軸５等の回転部材は、ボールベアリング等を用いた軸受を用いて軸支せずに、メタルブッシュを用いて軸支し、特に入力軸９と中間軸１０については、第１、第２伝達機構の４つの第１，第２遊星ギアを周方向９０°の間隔で配置することにより、軸心の位置決めを行うと共に、入力軸９と中間軸１０の軸支を行っている。
【００４０】
なお、上記した実施の形態は、ボルト緊解機を作業員が手持ち状態で使用する場合の例を示したもので、外筒２５に反力受レバー２９を取り付けているが、例えば１本のレール上を走行する台車に対してボルト緊解機を直接または作業用のアーム部材を介して取り付ける。そして、外筒２５の外周に、筒状部材の表面に歪ゲージを貼り付けたトルクセンサを装着し、該筒状部材の先端部側（ソケット側）を該外筒２５にネジなどで固定し、該筒状部材の後端部側（入力軸側）を前記移動規制部材３０に固定することにより、前記台車を介して反力を受け、また該筒状部材が捩じられるので、そのときの歪を前記歪ゲージで取り出すことにより、トルクを検出でき、この検出したトルク値に基づいて所定のトルク値となるように電動モータ１を制御することができる。この場合、前記トルク制御機２は前述のセンサを用いたトルク制御系が故障などした場合の安全装置として利用すればより一層安全となる。
【００４１】
また、上記した実施の形態では、作動部Ｂの構成として、自動変速機３からの動力を中間軸１０へ伝達するのに、１段の減速装置である第１伝達機構を利用していたが、２段またはそれ以上の段数の遊星式の減速装置を利用しても良い。
【００４２】
さらに、第１、第２の伝達機構の遊星ギアを４つ設けているが本発明はこれに限定されるものではなく、これ以外の数であってもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電動モータを一方向に回転させていても、緊解機をレールのボルトに押し付けて出力軸を縮退させると、ボルトを締める正回転方向に回転する動力伝達軸と直結されて出力軸も正回転方向に回転して出力軸の先端部に取り付けられたソケットによりボルトの締結が開始され、その際反力受機構の動作により急激なショックが作業者等に及ぼされることなくボルトの締結が行われる。そして、所定の締結トルクに達すると、トルク制御機が働いて設定トルクでのボルト締結がなされる。
【００４４】
また、レールに締結されているボルトの締結解除を行う際には、ソケットを軽くボルトの頭に装着すると、出力軸が伸長して逆回転方向へ回転力の伝達が切替り、その際反力受機構が動作して出力軸にはボルト締結に要する駆動力よりも大きなトルクが付与されてボルトを緩めるための駆動が開始される。ボルトを緩めるときに発生する大きなトルクが設定値を超えると、トルク制御機が作動して無理にボルトを緩めるのを停止し、機器が破損するのを防止している。
【００４５】
このように、本発明では、電動モータの回転方向を変えることなく一方向の回転でレール用のボルトを締結したり、緩めたりする作業を特別な切替操作を行うことなく実施できる。
【００４６】
特に、反力を受けるための反力受けレバーについては、ボルトの締結だけでなく、ボルトを緩める場合にも利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すレール用のボルト緊解機の外観図
【図２】（ａ）は図１の緊解機を駆動部側から見た図、（ｂ）は図１の緊解機を作動部側から見た図
【図３】図１の緊解機の作動部を示す断面図
【図４】（ａ）は図２の出力軸の側面図、（ｂ）は（ａ）の第３クラッチ部材を示す図
【図５】図２の第１クラッチ部材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図
【図６】図２の第３クラッチ部材を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）の左正面図、（ｃ）は上面図
【図７】図２の先端部の詳細を示す図
【符号の説明】
Ａ駆動部
Ｂ  作動部
１  電動モータ
２  トルク制御機
３  自動変速機
４  ソケット
５  出力軸
６  メインスイッチ
７  ハンドル
８  操作スイッチ
９  入力軸
１０  中間軸
１１  第１伝達機構
１２  クラッチ機構
１３  第１太陽ギア
１４  第１遊星ギア
１５  第１遊星リング
１６  ヘッドカバー
１８  第２太陽ギア
１９  ギア支持体
２０  第２遊星ギア
２１  第２遊星リング
２３  コネクターリング
２４  第１クラッチ部材
２５  外筒
２６  第２クラッチ部材
２７  第３クラッチ部材
２８  付勢バネ２８
２９  反力受レバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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