特許 6118478 ボルト締付具およびこれを備える管状体固定具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6118478

(24)【登録日】2017年3月31日

(45)【発行日】2017年4月19日

(54)【発明の名称】ボルト締付具およびこれを備える管状体固定具

(51)【国際特許分類】

   F16B 2/06 20060101AFI20170410BHJP

   F16B 7/14 20060101ALI20170410BHJP

   F16B 37/00 20060101ALI20170410BHJP

【ＦＩ】

   F16B2/06 B

   F16B7/14 Z

   F16B37/00 H

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2017-501735(P2017-501735)

(86)(22)【出願日】2016年8月26日

(86)【国際出願番号】JP2016074997

【審査請求日】2017年1月18日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】715001390

【氏名又は名称】株式会社プロドローン

(74)【代理人】

【識別番号】110002158

【氏名又は名称】特許業務法人上野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】菅木 紀代一

【審査官】 村山 禎恒

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１３１２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６３−１８６０５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 国際公開第２００５／０２８１６１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１６Ｂ ２／０６

Ｆ１６Ｂ ７／１４

Ｆ１６Ｂ ３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

頭部および軸部を有するボルトを締め付ける締付具であって、
テーパブロックと、レバー部材と、を備え、
前記テーパブロックは、その径方向中心に沿って前記ボルトの軸部が螺合されるねじ穴が形成された略円筒形状の部材であり、
前記テーパブロックはさらに、前記ねじ穴に螺合される前記ボルトの頭部側から軸先側に向かって外径寸法が次第に大きくなるように形成されたテーパ部を有しており、
前記レバー部材は、ソケット部およびレバー部を有しており、
前記ソケット部は、前記テーパブロックが嵌合され、前記テーパ部がその内面に密着可能な凹部と、前記ボルトの軸部が挿通される挿通孔と、を有しており、
前記レバー部は、前記ソケット部から該ソケット部の径方向外側に延びた棒状体であることを特徴とするボルト締付具。

【請求項2】

前記ソケット部の上面には、前記挿通孔の周囲に、前記ボルトの頭部が収容される凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のボルト締付具。

【請求項3】

管状体を締め付けて固定する管状体固定具であって、
前記管状体の外周面を把持する略円環形状の本体部と、
前記本体部におけるその円環方向の一部に設けられた隙間である欠環部に取り付けられ、該隙間を縮めて前記本体部の内径を圧縮することで前記管状体を締め付ける請求項１または請求項２に記載のボルト締付具と、を備えることを特徴とする管状体固定具。

【請求項4】

前記管状体は無人航空機のアームであり、
前記管状体固定具は、前記無人航空機の本体部に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の管状体固定具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はボルトの締め付け技術に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、複数の回転翼を有する無人航空機が、産業分野およびホビー分野において急速に普及してきている（以下、このような無人航空機を「マルチコプタ」ともいう）。このようなマルチコプタは、一般に、マルチコプタ本体から放射状に延びる複数のアームの先端に、それぞれロータが配置された構成とされている。アームには中空のパイプ材が用いられることが多く、パイプ材の管内には、マルチコプタ本体とロータとを電気的に接続させるための配線等が収容される。

【0003】

このようなマルチコプタを保管、運搬するときには、ロータやアームが嵩張って作業の妨げになることや、保管場所におけるスペース効率を低下さることがある。そこで、本発明の発明者は、マルチコプタ本体に、アームの着脱を容易とするクランプ装置を設けることを検討した。

【0004】

一般に、パイプ材を固定したり、連結された複数のパイプ材を伸縮させるときに用いられるクランプ装置は、継手と、その継手を締め付けるボルトとにより構成されている。このようなクランプ装置では、継手にパイプ材を挿入した後、スパナ等の工具を用いてボルトを回し、継手でパイプ材を締め付けることによりパイプ材を固定する。しかし、マルチコプタのアームの着脱を行うために常に工具を携帯することは利便性に欠けるという問題がある。

【0005】

パイプ材を連結、固定する際に、工具等が不要なクランプ装置としては、例えば、特許文献１，２に記載されているものが公知である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平９−８８９２３号公報

【特許文献2】特開２０１１−６９３８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記特許文献１に記載のクランプ装置は、ボルトの頭部につまみ（ねじ部材７０）が装着されており、工具を使用せずにボルトを回せるようになっている。しかしこの方法ではてこの原理は作用しないため、ボルトを強固に締め付けることは困難である。

【0008】

上記特許文献２に記載のクランプ装置では、レバーを備えたカム機構によりてこの原理を使って継手を締め付けている。しかしその締付け強度は常に一定であり、締付け強度を任意に調節することはできない。

【0009】

一方、てこの原理を利用しつつ、締付け強度の調整も可能とすべく、例えば特許文献１に記載のボルトの頭部に、その頭部と一体化されたレバー部材を取り付けた場合、レバー部材と他の部材との位置関係によっては、レバー部材を回転させたときにレバー部材が他の部材に干渉することがある。また、ボルトの締め付けを終えた後のレバー部材の位置を所望の位置に調節することも困難である。

【0010】

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消しようとするものであり、工具を用いることなく備え付けのレバー部材でボルトを強固に締め付けることができ、また、レバー部材を回すときにレバー部材が他の部材と干渉することを防ぎ、さらに、ボルト締め付け後のレバー部材の位置を任意の位置に調節可能なボルト締付具、および、このボルト締付具を用いて管状体を固定する管状体固定具を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するため、本発明のボルト締付具は、テーパブロックと、レバー部材と、を備え、前記テーパブロックは、その径方向中心に沿って前記ボルトの軸部が螺合されるねじ穴が形成された略円筒形状の部材であり、前記テーパブロックはさらに、前記ねじ穴に螺合される前記ボルトの頭部側から軸先側に向かって外径寸法が次第に大きくなるように形成されたテーパ部を有しており、前記レバー部材は、ソケット部およびレバー部を有しており、前記ソケット部は、前記テーパブロックが嵌合され、前記テーパ部がその内面に密着可能な凹部と、前記ボルトの軸部が挿通される挿通孔と、を有しており、前記レバー部は、前記ソケット部から該ソケット部の径方向外側に延びた棒状体であることを特徴とする。

【0012】

また、本発明のボルト締付具は、前記ソケット部の上面には、前記挿通孔の周囲に、前記ボルトの頭部が収容される凹部が形成されてもよい。

【0013】

また、上記課題を解決するため、本発明の管状体固定具は、前記管状体の外周面を把持する略円環形状の本体部と、前記本体部におけるその円環方向の一部に設けられた隙間である欠環部に取り付けられ、該隙間を縮めて前記本体部の内径を圧縮することで前記管状体を締め付ける本発明のボルト締付具と、を有することを特徴とする。

【0014】

また、本発明の管状体固定具は、前記管状体が無人航空機のアームであり、前記管状体固定具は、前記無人航空機の本体部に設けられていても良い。

【発明の効果】

【0015】

本発明のボルト締付具および管状体固定具によれば、工具を用いることなく備え付けのレバー部材でボルトを強固に締め付けることができ、また、レバー部材を回すときにレバー部材が他の部材と干渉することを防ぎ、さらに、ボルト締め付け後のレバー部材の位置を任意の位置に調節することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】クランプ装置を用いたマルチコプタの平面図である。

【図2】図１のクランプ装置の拡大図である。

【図3】図２の上面図である。

【図4】図１のクランプ装置の側面図である。

【図5】ボルト締付具の分解斜視図である。

【図6】ボルト締付具を締付部に取り付けた状態を示す断面図である。

【図7】ボルト締付具の他の例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明のボルト締付具および管状体固定具の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は本実施形態にかかるマルチコプタ１００の平面図である。図２は図１のクランプ装置１０の拡大図である。図３は図２の上面図である。

【0018】

図１に示すマルチコプタ１００は、マルチコプタ本体１１０から放射状に延びた６本のアーム１２０（１２１〜１２６）と、各アーム１２０の先端に配置されたロータ１３０（１３１〜１３６）とを備えている。

【0019】

本実施形態の各アーム１２０には、管状体であるパイプ材が用いられている。各アーム１２０の基端部は、マルチコプタ本体１１０に設けられた管状体固定具であるクランプ装置１０（１１〜１６）により着脱可能に固定されている。なお、アーム１２１〜１２６、ロータ１３１〜１３６、およびクランプ装置１１〜１６はそれぞれ、同一の構造を有している。

【0020】

図４はクランプ装置１０の側面図である。クランプ装置１０は、アーム１２０の基端部をマルチコプタ本体１１０に固定している。クランプ装置１０は、図２〜図４に示すように、アーム１２０の外周面を把持する略円環形状の本体部２０と、本体部２０に把持されたアーム１２０を締め付け、固定するためのボルト締付具３０とにより構成されている。

【0021】

図４に示すように、本実施形態の本体部２０は、その円環方向の一部に設けられた隙間である欠環部２４ａを有するアーム保持部２１と、アーム保持部２１の一部であり、欠環部２４ａを区画するアーム保持部２１の端部である締結部２２，２３とにより構成されている。

【0022】

締結部２２，２３を締め付けていないときのアーム保持部２１の内径は、アーム１２０の直径よりも大きい。締結部２２，２３を締め付けると、図４の矢印で示されるように欠環部２４ａの幅が狭まり、アーム保持部２１の内径が圧縮される。このように、締結部２２，２３を締め付けて欠環部２４ａの幅を狭めることにより、アーム保持部２１がアーム１２０を強固に締め付け、アーム１２０がマルチコプタ本体１１０に固定される。

【0023】

クランプ装置１０の本体部２０はマルチコプタ本体１１０に固定されている。マルチコプタ本体１１０への本体部２０の固定手段は特に限定されず、例えば、ねじ止めや接着剤による接着などが考えられる。

【0024】

締結部２２は、その上面にボルト締付具３０が配置されている。締結部２２には、ボルト４０が挿通される挿通孔２２ｂが設けられており、挿通孔２２ｂは図４視上下方向に延びている。なお、挿通孔２２ｂには雌ねじは切られておらず、ボルト４０は挿通孔２２ｂ内で自由に回転可能である。締結部２３には、挿通孔２２ｂに挿通されたボルト４０の先端部が螺合されるナット部２３ｂが設けられている。

【0025】

このように、本実施形態のクランプ装置１０は、ボルト４０を締結部２２の挿通孔２２ｂに挿通して締結部２３のナット部２３ｂに螺合し、ボルト４０で締結部２２，２３を矢印方向に締め付けることで、本体部２０がアーム１２０を締め付ける構造とされている。

【0026】

尚、締結部２３はナット部２３ｂを備えない貫通孔であってもよい。その場合、締結部２３の貫通孔の外には別体のナット部材を設ける必要がある。

【0027】

図５はボルト締付具３０の分解斜視図であり、図６はボルト締付具３０を締結部２２上面に載置した状態を示す断面図である。図５および図６に示すように、本実施形態のボルト締付具３０は、ボルト４０と、レバー部材５０およびテーパブロック６０と、により構成されている。

【0028】

ボルト４０は頭部４２および軸部４３を有している。ボルト４０の頭部４２には、その上面に六角レンチ等の工具を差し込むための凹部４４が設けられている。また頭部４２の側面には、ボルト４０を手で回し易くするためにローレット加工が施されている。軸部４３の長さは、その先端が締結部２３のナット部２３ｂに届く長さとされている。

【0029】

レバー部材５０は、テーパブロック６０が嵌合されるソケット部５１と、ソケット部５１からその径方向外側に延出した棒状体であるレバー部５２とにより構成されている。本実施形態のソケット部５１およびレバー部５２は一体成形されている。レバー部５２は、ソケット部５１を手で回すためのハンドルである。

【0030】

ソケット部５１は、テーパブロック６０が嵌合され、テーパ部６１（後述）がその内面に密着可能な凹部５１ａを有している。ソケット部５１の径方向における略中心には、ボルト４０の軸部４３が挿通される挿通孔５３が設けられている。挿通孔５３の穴径は、ボルト４０の軸部４３は挿通可能であるが、頭部４２は通らない大きさとされている。なお、挿通孔５３には雌ねじは切られておらず、ボルト４０は挿通孔５３内で自由に回転することができる。

【0031】

テーパブロック６０は略円筒形状の部材であり、レバー部材５０のソケット部５１に嵌合されるテーパ部６１と、本体部２０の締結部２２上面に載置されるベース部６２とにより構成されている。

【0032】

テーパブロック６０のテーパ部６１は、螺合されたボルト４０の頭部４２側から軸部４３の軸先側に向かって、その外周面の外径寸法が次第に大きくなるように形成されたテーパ状の部分である。なお、テーパブロック６０の上面は平坦面とされている。

【0033】

テーパブロック６０の径方向中心には、ボルト４０の軸部４３が螺合される雌ねじが切られたねじ穴６３が設けられている。ソケット部５１の凹部５１ａ内面と、テーパブロック６０のテーパ部６１との当接部に凹凸は設けられておらず、凹部５１ａに単にテーパ部６１を嵌めただけの状態では、これらは互いに自由に回転することができる。凹部５１ａとテーパ部６１とが押し付けられ、これらが互いに密着することにより、これらの間に摩擦力が生じ、テーパブロック６０とレバー部材５０とが周方向へ一体的に回転するようになる。なお、本実施形態では、凹部５１ａの底部とテーパブロック６０の上面との間でも摩擦力が生じる。

【0034】

テーパブロック６０のベース部６２は、テーパ部６１よりも大きな外径寸法を有するフランジ状部であり、ベース部６２の下面は平坦面とされている。なお、ベース部６２の下面は締結部２２の上面と接触しているが、固定はされておらず、単に載置されているだけであり、テーパブロック６０は締結部２２とは無関係に回転することができる。

【0035】

アーム１２０を締め付けるときには、まず、ソケット部５１の挿通孔５３にボルト４０の軸部４３を挿通し、指でボルト４０の頭部４２を回してテーパブロック６０のねじ穴６３に軸部４３を螺合させる。そして、図６に示すように、ボルト４０の頭部４２の下面がソケット部５１の上面に当接するまで、ボルト４０を手で回す。

【0036】

ボルトの頭部４２がソケット部５１の上面に当接するまでは、ソケット部５１の凹部５１ａとテーパブロック６０のテーパ部６１とは押し付けられていないから、これらの間に強い摩擦力は生じておらず、ソケット部５１とテーパブロック６０とは互いに自由に回転することができる。

【0037】

ボルト４０の頭部４２がソケット部５１の上面に当接してソケット部５１を下方に押圧すると、テーパブロック６０のテーパ部６１に、ソケット部５１の凹部５１ａの内面が密着した状態となり、凹部５１ａとテーパ部６１との間に摩擦力が生じる。この状態になると、手でボルト４０を回すのは困難である。なお、上でも述べたように、テーパブロック６０は、締結部２２に載置されているだけで固定されていないので、テーパブロック６０は締結部２２とは無関係に回転することができる。

【0038】

凹部５１ａとテーパ部６１とが密着した状態でレバー部材５０のレバー部５２を回すと、これらの摩擦力によりテーパブロック６０とレバー部材５０とが一体的に回転する。テーパブロック６０が回転すると、そのねじ穴６３にはボルト４０の軸部４３が螺着しているので、ボルト４０もテーパブロック６０とともに回転する。これにより、手回しでは不可能な程度までボルト４０を強固に締め付けることができる。

【0039】

なお、レバー部材５０を用いたボルト４０の締め付けは、通常、最後の９０度から１８０度程度で足りる（以下、このような最後の締め付けを「最後の一締め」ともいう）。そのため、ボルト４０の締め付け完了時点におけるレバー部５２の理想的な配置から、レバー部材５０による最後の一締めに必要な角度を逆算した位置にレバー部５２を配置し、レバー部５２のその位置を維持しつつ、ボルト４０を手で回すことが望ましい。こうすることにより、ボルト４０の締め付け完了時点において、レバー部５２を所望の位置に配置することができる。なお、上でも述べたように、ソケット部５１の凹部５１ａとテーパブロック６０のテーパ部６１とが密着していない状態では、これらは互いに自由に回転することができる。そのため、最後の一締めを行うときのレバー部５２の位置は容易に調節可能である。

【0040】

これにより、本実施形態のクランプ装置１０は、工具を用いることなくボルト４０を強固に固定することが可能とされており、また、レバー部５２がマルチコプタ１００の他の部材を干渉することを防ぐことができ、さらに、ボルト４０の締め付け完了時点におけるレバー部５２の位置を所望の位置に配置することが可能とされている。

【0041】

なお、本発明のボルト締付具は、工具を用いることなくボルトを締め付けられることがその利点の一つであるが、工具を使ってはならないわけではない。図７は、本発明のボルト締付具の他の実施形態を示す断面図である。図７に示すボルト締付具３１は、ソケット部５１の上面に凹部５４が設けられている。凹部５４にはボルト４０の頭部４２が収容可能であり、凹部５４はボルト４０の頭部４２がソケット部５１の上面から突出しない程度の深さに形成されている。また、ボルト４０の軸部４３は、その先端が締結部２３に届く長さとされている。

【0042】

ボルト締付具３１のその他の構成はボルト締付具３０と同一である。ボルト締付具３１によりボルト４０を締め付けるときは、まず、ボルト４０の頭部４２を指で回し、頭部４２が凹部５４に入って指で回すことができなくなった後は、六角レンチ等の工具を用いてボルト４０を回す。ボルト締付具３１では、工具を用いた締め付けは最初の一回だけでよく、その後はレバー部材５０を使って繰り返しボルト４０を締めたり緩めたりすることができる。レバー部材５０による最後の一締めの角度範囲内であれば、凹部５１ａおよびテーパ部６１の食い込み（摩擦力）が維持されるからである。

【0043】

本実施形態のクランプ装置１０は、図１に示すように、マルチコプタ本体１１０にねじ止め等で固定されている。マルチコプタ１００を保管、運搬するときには、レバー部材５０を回してアーム１２０の締め付けを緩め、アーム１２０をロータ１３０ごと取り外す。

【0044】

アーム１２０の締め付けを緩めるのに特別な工具は必要なく、レバー部材５０のレバー部５２を手で回すことで、アーム１２０を引き抜き可能な程度にその締付を緩めることができる。マルチコプタ１００からアーム１２０とロータ１３０を取り外すことにより、マルチコプタ１００をコンパクトに運搬、保管することができる。

【0045】

また、マルチコプタ本体１１０にアーム１２０を固定するときには、クランプ装置１０にアーム１２０を差し込み、レバー部５２で最後の一締めを行えばよい。

【0046】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

【0047】

例えば、本発明の管状体固定具は上記実施形態のクランプ装置１０の形態には限定されず、複数のパイプを連結する管継手や、径の大きなパイプに径の小さなパイプが収容された伸縮パイプの固定具としても使用することもできる。また、本発明のボルト締付具も、上記実施形態のボルト締付具３０，３１の形態には限定されず、例えば、レバー部の位置でボルトが強固に締められているかどうかを視覚的に確認可能とする用途などに応用することができる。

【要約】

工具を用いることなく備え付けのレバー部材でボルトを強固に締め付けることができ、また、レバー部材を回すときにレバー部材が他の部材と干渉することを防ぎ、さらに、ボルト締め付け後のレバー部材の位置を任意の位置に調節可能なボルト締付具、および、このボルト締付具を用いて管状体を固定する管状体固定具を提供する。
ボルトが螺合されるねじ穴およびテーパ部を有するテーパブロック（６０）と、テーパブロックが嵌合され、摩擦力によりテーパブロックと一体的に回転するレバー部材（５０）と、を備えたボルト締付具、およびこれを備える管状体固定具により解決する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】