特許 6998844 引張装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-23

(45)【発行日】2022-01-18

(54)【発明の名称】引張装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/00 20060101AFI20220111BHJP

   F16B 31/02 20060101ALI20220111BHJP

【ＦＩ】

G01L5/00 103B

F16B31/02 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018143188

(22)【出願日】2018-07-31

(65)【公開番号】P2020020370

(43)【公開日】2020-02-06

【審査請求日】2021-03-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000151690

【氏名又は名称】株式会社東日製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100087398

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 勝文

(74)【代理人】

【識別番号】100128783

【弁理士】

【氏名又は名称】井出 真

(74)【代理人】

【識別番号】100128473

【弁理士】

【氏名又は名称】須澤 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100160886

【弁理士】

【氏名又は名称】久松 洋輔

(72)【発明者】

【氏名】小松 恭一

(72)【発明者】

【氏名】辻 洋

(72)【発明者】

【氏名】辻 修

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 聖司

【審査官】大森 努

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－１６６２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５６－０３９６１２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特許第４０２８２５４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開平１０－１７０３６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／００８４１９７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－２１４４５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第４２４６８１０（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０２１９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１４９０４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ ５／００，５／１２，

Ｇ０１Ｎ ３／０８，

Ｆ１６Ｂ ２３／００－４３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被締結体に締結され、座金が挿通されたボルトを上方に引っ張るための引張装置であって、
前記座金の外周面には、第１雄ネジ部が形成されており、
下端部に有天筒状の接続部材中空部が形成され、前記接続部材中空部における天面を除く内周面に前記第１雄ネジ部が螺合する第１雌ネジ部が形成された接続部材と、
前記第１雄ネジ部を前記第１雌ネジ部に螺合させた状態で、前記接続部材を引っ張る引張機構と、
前記接続部材の外周周りに配置され、前記引張機構による引張時に前記被締結体から作用する反力を受けるテンション受部と、
を有し、
前記第１雄ネジ部及び前記第１雌ネジ部を螺合させて、前記の引っ張りを開始する引張開始時において、前記ボルトにおける頭部以外の部位又は前記座金を前記接続部材に接触させることにより、所定の引張開始条件である、前記座金の外周面１周以上の長さを有する前記第１雄ネジ部を前記第１雌ネジ部に螺合させること、及び、前記接続部材の下端部と前記被締結体との間にクリアランスがあることを満足させることを特徴とする引張装置。

【請求項2】

被締結体に締結され、座金及びナットが挿通されたボルトを上方に引っ張るための引張装置であって、
前記座金の外周面には、第１雄ネジ部が形成されており、
下端部に有天筒状の接続部材中空部が形成され、前記接続部材中空部における天面を除く内周面に前記第１雄ネジ部が螺合する第１雌ネジ部が形成された接続部材と、
前記第１雄ネジ部を前記第１雌ネジ部に螺合させた状態で、前記接続部材を引っ張る引張機構と、
前記接続部材の外周周りに配置され、前記引張機構による引張時に前記被締結体から作用する反力を受けるテンション受部と、
を有し、
前記座金は、前記ナット及び前記被締結体に狭圧されており、
前記第１雄ネジ部及び前記第１雌ネジ部を螺合させて、前記の引っ張りを開始する引張開始時において、前記ナットにおける天面以外の部位、前記ボルト及び前記座金のうちいずれか一つを前記接続部材に接触させることにより、所定の引張開始条件である、前記座金の外周面１周以上の長さを有する前記第１雄ネジ部を前記第１雌ネジ部に螺合させること、及び、前記接続部材の下端部と前記被締結体との間にクリアランスがあることを満足させることを特徴とする引張装置。

【請求項3】

前記引張機構は、テンションロッドと、前記テンションロッドを上下方向に延びる軸部周りに回転可能に支持する軸受部と、前記テンションロッドを前記軸部周りに回転させるための回転機構とを有し、
前記接続部材の上端部には、外周面に第２雄ネジ部が形成された凸部が設けられており、
前記テンションロッドの下端部には、前記第２雄ネジ部に螺合する第２雌ネジ部を内周面に有する中空部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の引張装置。

【請求項4】

前記テンション受部は、上下方向において前記軸受部及び前記被締結体に挟まれていることを特徴とする請求項３に記載の引張装置。

【請求項5】

前記凸部は軸径が前記ボルトと略同じであり、前記第２雄ネジ部及び前記第２雌ネジ部には摩擦トルクを低減する摩擦トルク低減材が塗布されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の引張装置。

【請求項6】

前記接続部材は、前記ボルトよりも引張強度が高いことを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の引張装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被締結体に締結されたボルトを上方に引っ張る引張装置に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車などの機械、橋梁などの構造物の組立てには、ねじを用いた締結が行われる。ねじの締結体としての強度は、締め付け力に大きく依存する。一方、ボルト締結体における締結力の管理は、トルクや回転角を測定して一般に締め付け時に行われるだけであり、締め付け後にはほとんど行われていない。しかし、機械の作動中に予期しない外力の作用によってボルトが緩み、締め付け力が低下した場合には、疲労破壊の危険性が著しく増加する。したがって、ボルトの破断事故を防止し、ねじ締結体の信頼性を向上させるためには、締結後のボルトの締付け力の検出にも注意を払う必要がある。

【0003】

特許文献１には、被締結体の挿通孔にボルトを挿入し、挿通孔を貫通したボルトの雄ねじ部にナットを螺合締結することにより、被締結体を狭圧するボルト・ナット締結体にあって、ナット上面に対して、該上面から突出するボルトの雄ねじ部を引張して、ボルトのばね定数の変移点を検出し、該変移点での引張力を締付け力とすることを特徴とするボルト・ナット締結体の締付け力検出方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第４０２８２５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の締付け力検出方法では、ナットの上面から突出するボルトの雄ネジ部に引張部材の雌ネジ部を螺合させる必要がある。しかしながら、ボルトの軸径が小さく、ナットの上面から突出するボルト軸部の突出長さが短いため、螺合するネジの周方向長さが不足する場合がある。螺合するネジの周方向長さが不足すると、引張部材を介してボルトを引っ張る時に、ネジ山が塑性変形して、軸力検出の誤差が大きくなるおそれがある。

【0006】

そこで、本願発明は、ボルトの軸部とは異なる部位に引張装置を螺合させて、ボルトを引っ張ることにより、軸力検出等の誤差を小さくすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本願発明は（１）被締結体に締結され、座金が挿通されたボルトを上方に引っ張るための引張装置であって、前記座金の外周面には、第１雄ネジ部が形成されており、下端部に有天筒状の接続部材中空部が形成され、前記接続部材中空部における天面を除く内周面に前記第１雄ネジ部が螺合する第１雌ネジ部が形成された接続部材と、前記第１雄ネジ部を前記第１雌ネジ部に螺合させた状態で、前記接続部材を引っ張る引張機構と、前記接続部材の外周周りに配置され、前記引張機構による引張時に前記被締結体から作用する反力を受けるテンション受部と、を有し、前記第１雄ネジ部及び前記第１雌ネジ部を螺合させて、前記の引っ張りを開始する引張開始時において、前記ボルトにおける頭部以外の部位又は前記座金を前記接続部材に接触させることにより、所定の引張開始条件である、前記座金の外周面１周以上の長さを有する前記第１雄ネジ部を前記第１雌ネジ部に螺合させること、及び、前記接続部材の下端部と前記被締結体との間にクリアランスがあることを満足させることを特徴とする。

【0008】

（２） 被締結体に締結され、座金及びナットが挿通されたボルトを上方に引っ張るための引張装置であって、前記座金の外周面には、第１雄ネジ部が形成されており、下端部に有天筒状の接続部材中空部が形成され、前記接続部材中空部における天面を除く内周面に前記第１雄ネジ部が螺合する第１雌ネジ部が形成された接続部材と、前記第１雄ネジ部を前記第１雌ネジ部に螺合させた状態で、前記接続部材を引っ張る引張機構と、前記接続部材の外周周りに配置され、前記引張機構による引張時に前記被締結体から作用する反力を受けるテンション受部と、を有し、前記座金は、前記ナット及び前記被締結体に狭圧されており、前記第１雄ネジ部及び前記第１雌ネジ部を螺合させて、前記の引っ張りを開始する引張開始時において、前記ナットにおける天面以外の部位、前記ボルト及び前記座金のうちいずれか一つを前記接続部材に接触させることにより、所定の引張開始条件である、前記座金の外周面１周以上の長さを有する前記第１雄ネジ部を前記第１雌ネジ部に螺合させること、及び、前記接続部材の下端部と前記被締結体との間にクリアランスがあることを満足させることを特徴とする。

【0009】

（３）前記引張機構は、テンションロッドと、前記テンションロッドを上下方向に延びる軸部周りに回転可能に支持する軸受部と、前記テンションロッドを前記軸部周りに回転させるための回転機構とを有し、前記接続部材の上端部には、外周面に第２雄ネジ部が形成された凸部が設けられており、前記テンションロッドの下端部には、前記第２雄ネジ部に螺合する第２雌ネジ部を内周面に有する中空部が形成されていることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の引張装置。

【0010】

（４）前記凸部は軸径が前記ボルトと略同じであり、前記第２雄ネジ部及び前記第２雌ネジ部には摩擦トルクを低減する摩擦トルク低減材が塗布されていることを特徴とする上記（１）乃至（３）のうちいずれか一つに記載の引張装置。

【0011】

（５）前記接続部材は、前記ボルトよりも引張強度が高いことを特徴とする上記（１）乃至（４）のうちいずれか一つに記載の引張装置。

【0012】

（６）前記第１雄ネジ部は、前記座金の外周面１周以上の長さを有することを特徴とする上記（１）乃至（５）のうちいずれか一つに記載の引張装置。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、座金の外周面に形成された雄ネジ部に引張装置の雌ネジ部を螺合させて、ボルトを引っ張る（言い換えると、座金を介してボルトを引っ張る）ことができる。これにより、螺合するネジの周方向長さが不足して、軸力検出等の検出精度が低下することを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】引張装置の概略図である（第１実施形態）。

【図2】ボルトの斜視図である（第１実施形態）。

【図3】座金の斜視図である（第２実施形態）。

【図4(a)】引張装置の概略図である（第２実施形態）。

【図4(b)】引張装置の概略図である（第２実施形態の変形例４）。

【図5(a)】座金の斜視図である（第２実施形態の変形例２）。

【図5(b)】座金の斜視図である（第２実施形態の変形例３）。

【図6】引張装置の概略図である（第３実施形態）。

【図7】引張装置の概略図である（第４実施形態）。

【図8】ナットの斜視図である（第４実施形態）。

【図9】引張装置の概略図である（第５実施形態）。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0016】

（第１実施形態）
本実施形態の引張装置は、被締結体をボルト及び座金で締結するとともに、被締結体の上面を抑えながら座金を介してボルトを引っ張る装置であり、ボルトの軸力（言い換えると、ボルトの締結力）検出や、ボルトが締結される被締結体のバネ定数の検出等に用いられる。軸力検出の基本的な考え方は、特許第４０２８２５４号に記載された内容と同様である。以下の実施形態では軸力検出を例に挙げ、引張装置の構成及び動作について説明する。

【0017】

図１は本実施形態の引張装置の概略図であり、座金を引っ張る動作を開始した直後の状態を示している。なお、引張装置に含まれる複数の部材を互いに異なる種類のハッチングで表わすことにより、部材間の境界を明確にしている。図２はボルトの斜視図である。

【0018】

引張装置１は、接続部材２と、引張機構３と、テンション受部４と、ハンドル５とを含む。なお、一点鎖線で示すＸは、上下方向に延びる引張装置１の回転軸を示している。

【0019】

接続部材２は、円柱部２１及び円柱部２１の上面に形成された凸部２２を含む。円柱部２１の下端部には、上下方向に延びる接続部材中空部２１ａが形成されている。接続部材中空部２１ａは、大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａからなる上下二段構成となっており、大径中空部２１１ａの上端部及び小径中空部２１２ａの下端部が連接されている。大径中空部２１１ａには、軸力検出時に座金１１の第１雄ネジ部１１ａに螺合する第１雌ネジ部２１ａ１が形成されている。

【0020】

凸部２２は、円柱部２１よりも径が小さい円柱形状に形成されており、その外周面には回転軸Ｘ周りに延びる第２雄ネジ部２２ａが形成されている。接続部材２には、ボルト１０よりも引張強度が高い材料を用いることができる。これにより、軸力検出の際に、接続部材２が塑性変形することを抑制できる。

【0021】

引張機構３は、テンションロッド３１と、軸受部３２と、角ドライブ３３（回転機構に相当する）と、レンチ３４（回転機構に相当する）とを含む。テンションロッド３１は、円柱状の小径ロッド部３１ａと円柱状の大径ロッド部３１ｂとからなり、小径ロッド部３１ａの上端部及び大径ロッド部３１ｂの下端部が互いに連接している。これらの小径ロッド部３１ａ及び大径ロッド部３１ｂは、一体的に形成されている。

【0022】

小径ロッド部３１ａの下端部には、上下方向に延びるテンションロッド中空部３１１が形成されており、このテンションロッド中空部３１１の内周面には、回転軸Ｘ周りに延びる第２雌ネジ部３１１ａが形成されている。大径ロッド部３１ｂの上端部には、取り付け開口部３１２が形成されている。

【0023】

軸受部３２はスラスト軸受けであり、テンションロッド３１の小径ロッド部３１ａを回転可能に支持している。軸受部３２の上端面はテンションロッド３１の大径ロッド部３１ｂの下端面に接触しており、軸受部３２の下端面はテンション受部４の上端面に接触している。つまり、軸受部３２は、上下方向において、大径ロッド部３１ｂ及びテンション受部４により挟まれている。

【0024】

角ドライブ３３は、大径ロッド部３１ｂの取り付け開口部３１２に着脱可能に装着されており、角ドライブ３３を回転させることにより、テンションロッド３１を回転軸Ｘ周りに回転させることができる。角ドライブ３３は、ハンドル５及びレンチ３４を用いて回転させることができる。本実施形態の構成では、レンチ３４を用いてテンションロッド３１を回転軸Ｘ周りに１回転させた時に、テンションロッド３１の第２雌ネジ部３１１ａのネジピッチ分だけ接続部材２が上動するように設計されている。なお、本実施形態では、角ドライブ３３、ハンドル５及びレンチ３４を用いてテンションロッド３１を回転させたが、本発明はこれに限るものではなく、テンションロッド３１を回転させる動力を発生させることが可能な他の駆動手段を用いることもできる。

【0025】

レンチ３４は、水平方向に長尺に形成されており、同一の力で回転させた時に、ハンドル５よりも大きなトルクを得ることができる。レンチ３４には、図示しない角度センサ（例えば、ジャイロセンサ）が設けられている。角度センサによって、テンションロッド３１の回転量を計測することができる。ただし、レンチ３４ではなく、テンションロッド３１に直接角度センサを取り付けてもよい。

【0026】

テンション受部４には、軸力を検出するための図示しない軸力検出部が設けられている。軸力検出部には、例えば歪ゲージを用いることができる。歪ゲージは、力が加わると変形し、その変形量に応じた電気信号を出力する。テンション受部４の下端部には、上下方向に延びるテンション中空部４１が形成されている。テンション中空部４１の内部には、接続部材２が収容されており、接続部材２の円柱部２１はテンション中空部４１の内周面に沿って配置されている。つまり、テンション受部４は、接続部材２を包囲するように配設されている。

【0027】

ここで、引張機構３の構成は上述の構成に限るものではなく、軸力検出時に接続部材２を回転させずに上動させることができれば、他の構成であってもよい。例えば、円柱部２１の上面に内周面に雌ネジを有する凹部を形成し、テンションロッド３１の下端部（つまり、小径ロッド部３１ａの下端部）に外周面に雄ネジが形成された凸部を形成するとともに、この凸部を前記の雌ネジに螺合させることにより、接続部材２を引っ張る構成であってもよい。また、テンションロッド３１による回転動作ではなく、油圧による引張力と上下の変位量とを測定することにより、軸力を検出してもよい。

【0028】

次に、ボルト、座金及び被締結体について詳細に説明する。ボルト１０は、フランジ付き六角ボルトであり、ボルト軸部１０ａ、ボルト頭部１０ｂ及びボルトフランジ部１０ｃから構成されている。ボルト軸部１０ａには雄ネジが形成されている。ボルトフランジ部１０ｃは、ボルト頭部１０ｂの下端部から径方向に張り出すように形成されており、ボルト頭部１０ｂと一体的に形成されている。ボルトフランジ部１０ｃの外径は、小径中空部２１２ａの内径よりも大きく、かつ、大径中空部２１１ａの内径よりも小さい。

【0029】

座金１１は、平板状に形成されており、ボルト１０よりも径寸法が大きく設定されている。座金１１の外周面には第１雄ネジ部１１ａが周方向に延びて形成されている。座金１１は、上下方向において、ボルトフランジ部１０ｃ及び被締結体Ｈ１に狭圧されている。座金１１を使用することにより、接触面積が大きくなるため、被締結体Ｈ１に対する接触面圧を下げることができる。したがって、被締結体Ｈ１が強度の低い材料（例えば、アルミニウム）で構成されている場合にも、本願発明は適用することができる。

【0030】

軸力検出は、座金１１の第１雄ネジ部１１ａを接続部材２の第１雌ネジ部２１ａ１に螺合させた状態で行うことができる。ここで、第１雄ネジ部１１ａは、ボルト頭部１０ｂよりも径方向外側に張り出した座金１１の外周面に形成されているため、座金１１及び接続部材２を螺合させたときのネジの周方向長さを十分に確保することができる。これにより、軸力検出時にネジ山が塑性変形して、軸力検出の検出精度が低下することを抑制できる。

【0031】

被締結体Ｈは、上下方向において重ね合わされた被締結体Ｈ１及びＨ２からなり、これらの被締結体Ｈ１及びＨ２には夫々ボルト孔Ｈ１ａ及びＨ２ａが形成されている。ボルト孔Ｈ２ａの周面には、ボルト軸部１０ａの雄ねじ部と螺合する雌ねじ部が形成されている。ボルト孔Ｈ１ａに挿入されたボルト１０がボルト穴Ｈ２ａと螺合することによって、ボルト１０が被締結体Ｈに締結される。

【0032】

なお、ボルト孔Ｈ２ａに雌ねじ部を形成せずに、ボルト１０をボルト孔Ｈ１ａ，Ｈ２ａに挿入し、被締結体Ｈ（Ｈ２）の端面から下方に突出したボルト軸部１０ａに不図示のナットを螺合させることにより、ボルト１０を被締結体Ｈに締結してもよい。

【0033】

ここで、ボルト１０の被締結体Ｈに対する摩擦トルクは、接続部材２のテンションロッド３１に対する摩擦トルクよりも大きく設定されている。つまり、締結状態にあるボルト軸部１０ａの雄ネジ部とボルト孔Ｈ２ａの雌ネジ部との摩擦トルクは、螺合状態にある凸部２２の第２雄ネジ部２２ａとテンションロッド３１の第２雌ネジ部３１１ａとの摩擦トルクよりも大きい。これにより、軸力検出を行う際に、ボルト１０が回転することを防止できる。

【0034】

上述の摩擦トルクの大小関係を実現するために、本実施形態では、ボルト軸部１０ａ及び凸部２２の径寸法を互いに略同じに設定するとともに、潤滑剤（摩擦トルク低減材に相当する）を塗布することによりテンションロッド３１の第２雌ネジ部３１１ａに対する凸部２２の摩擦トルクを低減している。ここで、別の方法として、凸部２２の径をボルト軸部１０ａの径よりも小さくすることにより、摩擦トルクを低減する方法も考えられる。しかしながら、凸部２２の径が小さくなると、引張時に応力が増大して、凸部２２が破損するおそれがある。そこで、本実施形態では、ボルト軸部１０ａ及び凸部２２の径寸法を互いに略同じに設定するとともに、潤滑剤を用いて凸部２２とテンションロッド３１との摩擦トルクを低減することにより、上述の摩擦トルクの大小関係を実現している。

【0035】

次に、軸力検出時における引張装置１の動作について説明する。初期状態において、ボルト１０及び座金１１は被締結体Ｈに締結されているものとする。また、引張機構３、テンション受部４及びハンドル５は、予め組み立てられてユニット化されているものとする。

【0036】

最初に、座金１１の第１雄ネジ部１１ａを接続部材２の第１雌ネジ部２１ａ１に螺合させて、接続部材２及び座金１１を連結する。ここで、第１雄ネジ部１１ａ及び第１雌ネジ部２１ａ１を螺合させて、引っ張りを開始するときに、所定の引張開始条件を満足する必要がある。所定の引張開始条件は、以下の条件（１）及び（２）からなる。
（条件１）：座金１１の外周面１周以上の長さを有する第１雄ネジ部１１ａに第１雌ネジ部２１ａ１が螺合すること
（条件２）：接続部材２の下端部と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されていること

【0037】

条件１を満足しない場合、座金１１の周方向において引張力が付与されない領域（言い換えると、第１雌ネジ部２１ａ１に当接しない領域）が発生するため、荷重が引張り方向（つまり、上下方向）とは異なる方向に働き、軸力検出の精度が低下するおそれがある。
また、条件１を満足しない場合、引張時にネジ山が塑性変形して、軸力検出等の検出精度が低下するおそれがある。

【0038】

条件２を満足しない場合、接続部材２の下端部が被締結体Ｈ１に圧接した状態で軸力検出が行われるため、検出誤差が大きくなる。

【0039】

座金１１は、ナットやボルトよりも高さ寸法が小さいため、第１雄ネジ部１１ａ及び第１雌ネジ部２１ａ１を螺合させる際に、螺合長さが不足して、条件１を満足しなくなったり、或いは接続部材２の下端部が被締結体Ｈ１に圧接して、条件２を満足しなくなったりするおそれがある。

【0040】

ここで、接続部材２及び座金１１の連結時に、接続部材２を回転軸Ｘ周りに回転させて、第１雄ネジ部１１ａ及び第１雌ネジ部２１ａ１を螺合させると、接続部材２は下向きに螺進する。接続部材２を回転軸Ｘ周りに更に回転させると、大径中空部２１１ａの天面にボルトフランジ部１０ｃ（請求項１に記載の「ボルトにおける頭部以外の部位」に相当する）が当接して、接続部材２が回転不能となる。本実施形態では、大径中空部２１１ａ及びボルトフランジ部１０ｃが当接した時（言い換えると、接続部材２が螺進不能となった時）に、条件１及び条件２を満足するように、接続部材２の大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａのサイズ設定を行っている。したがって、条件１及び条件２を容易に満足させることができる。

【0041】

次に、接続部材２の凸部２２の先端にテンションロッド中空部３１１の下端部を位置決めする。この時、テンション受部４は被締結体Ｈ１の上方に位置している（言い換えると、テンション受部４及び被締結体Ｈ１は互いに非接触の状態である）。続いて、手動によりハンドル５を回転軸Ｘ周りに回転させ、第２雌ネジ部３１１ａ及び第２雄ネジ部２２ａを螺合させる。ハンドル５をさらに回転させると、テンションロッド３１が軸受部３２及びテンション受部４とともに下方に螺進して、テンション受部４が被締結体Ｈ１に着座する。

【0042】

図１は、テンション受部４が被締結体Ｈ１に当接した直後の状態を示しており、テンションロッド３１の下端部と円柱部２１の上端部との間には、クリアランスＳ１が形成されている。また、凸部２２の先端とテンションロッド中空部３１１の上端部との間には、クリアランスＳ１よりも大きいクリアランスＳ２が形成されている。

【0043】

テンション受部４が被締結体Ｈ１に着座すると、ハンドル５による手動操作ではトルクが小さいため、テンションロッド３１をそれ以上回転させることができない。そこで、レンチ３４による手動操作でテンションロッド３１を回転させる。これにより、接続部材２を上動させることができる。なお、接続部材２は上動する際に回転しない。

【0044】

接続部材２が上動すると、軸受部３２を介して大径ロッド部３１ｂからテンション受部４に対して押し下げ力が働く。一方、被締結体Ｈ１に着座しているテンション受部４は下方に移動することができないため、軸受部３２及び被締結体Ｈ１によって狭圧され、被締結体Ｈ１からテンション受部４に対して反力が働く。この時、歪ゲージから電気信号（例えば、電圧）が出力され、この出力信号に基づき軸力を算出することができる。なお、算出した軸力は、例えばレンチ３４やテンション受部４の外周面に設けられた図示しない表示部に表示させることができる。また、クリアランスＳ２は、クリアランスＳ１よりも大きいため、円柱部２１が小径ロッド部３１ａに当接する前に、凸部２２がテンションロッド中空部３１１の上端部に当接することを防止できる。つまり、ボルト１０を引っ張るための十分な作動長さを確保できるため、軸力検出不能となることを防止できる。

【0045】

このように、本実施形態では、座金１１の側面に形成された第１雄ネジ部１１ａを接続部材２に螺合させ、座金１１を介してボルト１０を引っ張る方法を採用しているため、座金を使用可能なフランジ付きボルトであれば、ボルト頭部の形状に関わらず、ボルトの軸力検出を行うことができる。したがって、六角ボルト、六角穴付きボルト、六角穴付き丸頭ボルト、四角ボルトなど頭部形状が異なる複数のフランジ付きボルトを同じ引張装置で引っ張り、軸力検出を行うことができる。

【0046】

また、座金１１に対して接触面圧の軽減と軸力検出時の螺合部材としての機能を兼用させているため、座金とは異なる別の螺合部材を軸力検出のために用いる必要がない。したがって、部品点数の増大を抑制することができる。

【0047】

（第１実施形態の変形例）
第１実施形態では、ボルトフランジ部１０ｃを平板状に形成したが、本発明はこれに限るものではなく、ボルト頭部１０ｂよりも径方向外側に拡径していれば、平板以外の形状であってもよい。例えば、ボルトフランジ部１０ｃは、後述する図５（ａ）に示すような曲面を有する形状であってもよい。この場合、ボルトフランジ部の前記曲面（ボルトにおける頭部以外の部位に相当する）に当接した時に、条件１及び条件２を満足するように、接続部材２の大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａの形状を形成するとよい。

【0048】

（第２実施形態）
本実施形態は、座金及びボルトの形状が第１実施形態と異なる。図３は、本実施形態の座金の斜視図であり、図４（ａ）は本実施形態の引張装置１００の概略図である。第１実施形態と共通する要素には、同一符号を付している。座金８１は、段付き座金であり、大径座金部８１ａと、大径座金部８１ａの上面に形成された小径座金部８１ｂとから構成されている。大径座金部８１ａは、小径座金部８１ｂと一体的に形成されており、小径座金部８１ｂよりも外径寸法が小さく設定されている。

【0049】

ボルト８２は、ボルト頭部８２ａ及びボルト軸部８２ｂからなる六角ボルトであり、フランジ部を有しない点で第１実施形態のボルト１０と異なる。ボルト軸部８２ｂには座金８１が挿通されており、ボルト頭部８２ａと被締結体Ｈ１との間に座金８１が介在している。小径座金部８１ｂはボルト頭部８２ａに接触しており、大径座金部８１ａは、大径中空部２１１ａの天面に接触している。大径座金部８１ａの外周面（側面）には、第１雄ネジ部８１０ａが形成されている。図示例では、大径座金部８１ａの外周面（側面）全体に第１雄ネジ部８１０ａを形成しているが、本発明はこれに限るものではなく、当該外周面の一部であってもよい。すなわち、下記の条件１を満足していれば、大径座金部８１ａの外周面（側面）の一部に第１雄ネジ部８１０ａが形成されていてもよい。ボルト頭部８２ａと小径中空部２１２ａとの間には、隙間が形成されている。

【0050】

次に、軸力検出時における引張装置１の動作について説明する。初期状態において、ボルト１０及び座金８１は被締結体Ｈに締結されているものとする。また、引張機構３、テンション受部４及びハンドル５は、予め組み立てられてユニット化されているものとする。

【0051】

最初に、座金８１の第１雄ネジ部８１０ａを接続部材２の第１雌ネジ部２１ａ１に螺合させて、接続部材２及び座金８１を連結する。ここで、第１雄ネジ部８１０ａ及び第１雌ネジ部２１ａ１を螺合させて、引っ張りを開始するときに、所定の引張開始条件を満足させる必要がある。所定の引張開始条件は、以下の条件（１）及び（２）からなる。
（条件１）：大径座金部８１ａの外周面１周以上の長さを有する第１雄ネジ部８１０ａに第１雌ネジ部２１ａ１が螺合すること
（条件２）：接続部材２の下端部と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されていること
これらの条件１及び条件２の技術的意義は、第１実施形態と同様であるから、詳細な説明を省略する。

【0052】

ここで、接続部材２及び座金８１の連結時に、接続部材２を回転軸Ｘ周りに回転させて、第１雄ネジ部８１０ａ及び第１雌ネジ部２１ａ１を螺合させると、接続部材２は下向きに螺進する。接続部材２を回転軸Ｘ周りに更に回転させると、大径中空部２１１ａの天面に大径座金部８１ａが当接して、接続部材２が回転不能となる。本実施形態では、大径中空部２１１ａ及び大径座金部８１ａが当接した時（言い換えると、接続部材２が螺進不能となった時）に、条件１及び条件２を満足するように、接続部材２の大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａがサイズ設定されている。したがって、条件１及び条件２を容易に満足させることができる。

【0053】

第１実施形態で説明した他の構成及び効果は、本実施形態でも得ることができる。この点については、説明が重複するため、省略する。

【0054】

（第２実施形態の変形例１）
座金８１に代えて、座金９１を用いることもできる。図５（ａ）は座金９１の斜視図である。座金９１は、ロゼットワッシャであり、下端平板部９１ａの外周面（側面）には、第１雄ネジ部９１０ａが形成されている。図示例では、下端平板部９１ａの外周面（側面）全体に第１雄ネジ部９１０ａを形成しているが、本発明はこれに限るものではなく、当該外周面の一部であってもよい。すなわち、上記の条件１を満足していれば、下端平板部９１ａの外周面（側面）の一部に第１雄ネジ部９１０ａが形成されていてもよい。下端平板部９１ａには、上方に向かってドーム状の延びる曲面部９１ｂが形成されている。

【0055】

本変形例では、座金９１の曲面部９１ｂ及び大径中空部２１１ａが当接した時（言い換えると、接続部材２が螺進不能となった時）に、条件１及び条件２を満足するように、接続部材２の大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａがサイズ設定されている。したがって、条件１及び条件２を容易に満足させることができる。

【0056】

ただし、接続部材２の形状は、上述の形状に限るものではない。例えば、大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａを直角形状ではなく、Ｒ形状で繋いでもよい。

【0057】

（第２実施形態の変形例２）
小径座金部８１ｂの径寸法を拡径して、小径座金部８１ｂ及び大径中空部２１１ａが当接した時（言い換えると、接続部材２が螺進不能となった時）に、条件１及び条件２を満足するように、接続部材２の大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａをサイズ設定してもよい。

【0058】

（第２実施形態の変形例３）
座金８１に代えて、座金９３を用いることもできる。図５（ｂ）は座金９３の斜視図である。座金９３は、平板状に形成された通常の平座金であり、座金９３の外周面（側面）には、第１雄ネジ部９３０ａが形成されている。図示例では、座金９３の外周面（側面）全体に第１雄ネジ部９３０ａを形成しているが、本発明はこれに限るものではなく、当該外周面の一部であってもよい。すなわち、上記の条件１を満足していれば、座金９３の外周面（側面）の一部に第１雄ネジ部９３０ａが形成されていてもよい。

【0059】

本変形例では、座金９３の上面９３ａ及び大径中空部２１１ａが当接した時（言い換えると、接続部材２が螺進不能となった時）に、条件１及び条件２を満足するように、接続部材２の大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａが形成されている。したがって、条件１及び条件２を容易に満足させることができる。ただし、接続部材２の形状は、上述の形状に限るものではない。例えば、大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａを直角形状ではなく、Ｒ形状で繋いでもよい。

【0060】

（第２実施形態の変形例４）
図４（ｂ）を参照しながら、本実施形態の引張装置１００´について説明する。図４（ｂ）は、図１に対応しており、テンション受部４が被締結体Ｈ１に当接した直後の状態を示している。本実施形態の接続部材２は、大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａの間に中径中空部２１３ａが形成されている。

【0061】

ここで、接続部材２を回転軸Ｘ周りに回転させて、第１雄ネジ部８１０ａ及び第１雌ネジ部２１ａ１を螺合させると、接続部材２は下向きに螺進する。接続部材２を回転軸Ｘ周りに更に回転させると、小径座金部８１ｂが中径中空部２１３ａに当接して、接続部材２が回転不能となる。本実施形態では、小径座金部８１ｂ及び中径中空部２１３ａが当接した時（言い換えると、接続部材２が螺進不能となった時）に、条件１（座金８１の外周面１周以上の長さを有する第１雄ネジ部８１０ａに第１雌ネジ部２１ａ１が螺合すること）及び条件２（接続部材２の下端部と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されていること）を満足するように、大径中空部２１１ａ、中径中空部２１３ａ及び小径中空部２１２ａのサイズ設定を行っている。したがって、条件１及び条件２を容易に満足させることができる。

【0062】

（第３実施形態）
図６を参照しながら、本実施形態の引張装置２００について説明する。図６は、図１に対応しており、テンション受部４が被締結体Ｈ１に当接した直後の状態を示している。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同様の構成については、詳細な説明を省略する。本実施形態のボルト８２は、第２実施形態と同様に六角ボルトである。ボルト頭部８２aが被締結体Ｈ２の下面に接触し、ボルト頭部８２ａの先端が被締結体Ｈ１の上面から突出している。つまり、ボルトの向きが第１実施形態とは逆向きになっている。なお、ボルト孔Ｈ１ａ及びＨ２ａには、ネジが切られていない。

【0063】

ボルト軸部８２ｂの突出部分には、座金１１が挿通されており、この座金１１の上からナット５０が締結されている。つまり、座金１１が被締結体Ｈ１及びナット５０によって狭圧されている。座金１１は、ナット５０よりも外径寸法が大きく設定されている。

【0064】

座金１１の外周面に第１雄ネジ部１１ａが形成されている点は、第１実施形態と同様である。接続部材２の下端部には、有天筒形状の接続部材中空部２１ａが形成されている。接続部材中空部２１ａの下端部内周面には、第１雌ネジ部２１ａ１が形成されている。

【0065】

ここで、接続部材２を回転軸Ｘ周りに回転させて、第１雄ネジ部１１ａ及び第１雌ネジ部２１ａ１を螺合させると、接続部材２は下向きに螺進する。接続部材２を回転軸Ｘ周りに更に回転させると、ボルト軸部８２ｂの上端部に接続部材中空部２１ａの天面が当接して、接続部材２が回転不能となる。本実施形態では、ボルト軸部８２ｂ及び接続部材中空部２１ａが当接した時（言い換えると、接続部材２が螺進不能となった時）に、条件１（座金１１の外周面１周以上の長さを有する第１雄ネジ部１１ａに第１雌ネジ部２１ａ１が螺合すること）及び条件２（接続部材２の下端部と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されていること）を満足するように、接続部材中空部２１ａのサイズ設定を行っている。したがって、条件１及び条件２を容易に満足させることができる。

【0066】

（第４実施形態）
図７及び図８を参照しながら、本実施形態の引張装置３００について説明する。図７は、図１に対応しており、テンション受部４が被締結体Ｈ１に当接した直後の状態を示している。図８は、本実施形態のナット９５の斜視図である。第１実施形態及び第３実施形態と同様の構成については、詳細な説明を省略する。

【0067】

本実施形態は、ナット９５の形状及び接続部材２の形状が第３実施形態と異なる。ナット９５は、フランジ付きのナットであり、ナットフランジ部９５ａとナット本体９５ｂとを含む。ナットフランジ部９５ａは、ナット本体９５ｂの下端部から径方向外側に向かって張り出している。ナットフランジ部９５ａの外径は、座金１１の外径よりも小さく設定されている。

【0068】

ここで、接続部材２を回転軸Ｘ周りに回転させて、第１雄ネジ部１１ａ及び第１雌ネジ部２１ａ１を螺合させると、接続部材２は下向きに螺進する。接続部材２を回転軸Ｘ周りに更に回転させると、ナットフランジ部９５ａが大径中空部２１１ａに当接して、接続部材２が回転不能となる。本実施形態では、ナットフランジ部９５ａ及び大径中空部２１１ａが当接した時（言い換えると、接続部材２が螺進不能となった時）に、条件１（座金１１の外周面１周以上の長さを有する第１雄ネジ部１１ａに第１雌ネジ部２１ａ１が螺合すること）及び条件２（接続部材２の下端部と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されていること）を満足するように、大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａのサイズ設定を行っている。したがって、条件１及び条件２を容易に満足させることができる。

【0069】

（第４実施形態の変形例）
第４実施形態では、ナットフランジ部９５ａを平板状に形成したが、本発明はこれに限るものではなく、ナット本体９５ｂよりも径方向外側に拡径した、平板以外の形状であってもよい。ナットフランジ部９５ａは、例えば、図５（ａ）に示すような曲面を有する形状であってもよい。この場合、ナットフランジ部の前記曲面（ナットにおける天面以外の部位に相当する）に当接した時に、条件１及び条件２を満足するように、接続部材２の大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａの形状を形成するとよい。ただし、接続部材２の形状は、上述の形状に限るものではない。例えば、大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａを直角形状ではなく、Ｒ形状で繋いでもよい。

【0070】

（第５実施形態）
図９を参照しながら、本実施形態の引張装置４００について説明する。図９は、図１に対応しており、テンション受部４が被締結体Ｈ１に当接した直後の状態を示している。本実施形態は、ナット及び座金の形状が第４実施形態と異なる。本実施形態のナット９７は、フランジのないナットである。本実施形態の座金は、第２実施形態の座金８１と同様である。また、本実施形態の接続部材２は、大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａの間に中径中空部２１３ａが形成されている。

【0071】

ここで、接続部材２を回転軸Ｘ周りに回転させて、第１雄ネジ部８１０ａ及び第１雌ネジ部２１ａ１を螺合させると、接続部材２は下向きに螺進する。接続部材２を回転軸Ｘ周りに更に回転させると、大径座金部８１ａが大径中空部２１１ａに当接して、接続部材２が回転不能となる。本実施形態では、大径座金部８１ａ及び大径中空部２１１ａが当接した時（言い換えると、接続部材２が螺進不能となった時）に、条件１（座金８１の外周面１周以上の長さを有する第１雄ネジ部８１０ａに第１雌ネジ部２１ａ１が螺合すること）及び条件２（接続部材２の下端部と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されていること）を満足するように、大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａのサイズ設定を行っている。したがって、条件１及び条件２を容易に満足させることができる。

【0072】

（第５実施形態の変形例１）
大径中空部２１１ａの高さを大きくして、小径座金部８１ｂ及び中径中空部２１３ａが当接した時（言い換えると、接続部材２が螺進不能となった時）に、条件１及び条件２を満足するように、接続部材２の大径中空部２１１ａ、小径中空部２１２ａ及び中径中空部２１３ａをサイズ設定してもよい。

【0073】

（第５実施形態の変形例２）
第５実施形態では、大径座金部８１ａ及び小径座金部８１ｂからなる座金８１を使用したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、図５（ｂ）に図示するような平座金を用いることもできる。この場合、平座金の上面が大径中空部２１１ａに当接した時に、条件１及び条件２を満足するように、接続部材２の大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａの形状を形成するとよい。なお、この場合、中径中空部２１３ａは省略することができる。

【符号の説明】

【0074】

１ １００ １００´ ２００ ３００ ４００ 引張装置
２ 接続部材
３ 引張機構
４ テンション受部
５ ハンドル
１０ ボルト
１０ａ ボルト軸部
１０ｂ ボルト頭部
１０ｃ ボルトフランジ部
１１ 座金
１１ａ 第１雄ネジ部
２１ 円柱部
２１ａ 接続部材中空部
２１ａ１ 第１雌ネジ部
２２ 凸部
２２ａ 第２雄ネジ部
３１ テンションロッド
３１ａ 小径ロッド部
３１ｂ 大径ロッド部
３２ 軸受部
３３ 角ドライブ
３４ レンチ
５０ ナット
８１ 座金
８１ａ 座金大径部
８１ｂ 座金小径部
８１０ａ 第１雄ネジ部
８２ ボルト
９１ 座金
９１ａ 下端平板部
９１ｂ 曲面部
９１０ａ 曲面部
９３ 座金
９５ ナット
９５ａ ナットフランジ部
９５ｂ ナット本体
３１１ テンションロッド中空部
３１１ａ 第２雌ネジ部
Ｈ（Ｈ１，Ｈ２） 被締結体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4(a)】

【図4(b)】

【図5(a)】

【図5(b)】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】