JP5628175B2 - 仮固締具 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも２つの工作物を少なくとも一時的に保持するために用いられる仮固締具（「タック」ファスナー（ｔａｃｋ ｆａｓｔｅｎｅｒ）としても知られる）に関し、この固締具の一部が、これらの工作物に形成された実質的に整合する穴あるいはボア内に配置されるものである。係る構成において、最も外側にある工作物同士が直接あるいは間にある工作物を介して仮固締具の一部によって互いに押圧される。

本発明の固締具は、ハウジング体と、コレット体と、並進運動可能な可動中心体とを備える。ハウジング体は、コレット体の一部と可動中心体の一部の両方を収容するように構成されており、コレット体の別の部分とハウジング体の一部が工作物との接触面をなし、可動中心体は、コレット体の半径方向に（放射状に）変位可能な部分を積極的および／または受動的に拡張および／または収縮し、あるいは戻すように機能する。

本発明の様々な実施形態のコレット体はそれぞれ長手方向軸を画成しており、一般的に、第１の略円形開口部を画成する第１端（あるいは遠位端）と、第２の略円形開口部を画成する第２端（あるいは近位端）とを備えている。内面および外面を有する第１の壁部（以下、第１壁部）が第１端に隣接しており、この第１壁部は第１端から長手方向に延びる少なくとも２つの可撓性フィンガーを画成しており、これにより少なくも２つの可撓性フィンガーを形成している。内面および外面を有する第２の壁部（以下、第２壁部）が第２端に隣接している。

本発明の実施形態の性質に応じて、可撓性フィンガーは静止状態で斬新的に拡張するか収縮するか一定である半径方向（すなわち放射状）のプロファイル（半径プロファイル）を有することを特徴とする。本明細書において用いられる用語「漸進する半径プロファイル」は、コレット体の軸方向における複数のセグメントにおけるコレット体の軸から壁部の外周までの半径の一連の測定値を意味する。多くの実施形態は、第１壁部（例えばフィンガー）において収縮する漸進的な半径プロファイルを有するコレット体を含む。このプロファイルは、挿入力を最小限にし、コレット体の第１端（あるいは遠位端）が最も離れた工作物を超えて延びるようにし、コレット体の摩耗を減少させ、望ましくない工作物の変形を減少または排除し、工作物からの固締具の取り外しを容易にする。

上記に加え、略環状の突出部が第１壁部の好ましくは第１端（あるいは遠位端）から延びる。この環状の突出部は、先導面と、続き面とを有しており、これらは両方ともコレット体に形成された第２のスロット（長穴）によって分けられることができ、先導面は、締着時に工作物と圧着するコレット体の一部を含んでいる。上記の理由により、斬新的に収縮する半径プロファイルは、環状の突出部が第１壁部の外面から大きく延びる実施形態において特に魅力的である。

中間部材がコレット体の第１壁部および第２壁部を分離してもよい。特に長いストロークあるいは長い動作距離を有する固締具の実施形態では、短いストロークあるいは短い動作距離を有する実施形態（中間部材を有しなくてもよい）に比して長い中間部材を有し得る。コレット体において、第１端から好ましくは（必ずではない）第２端に延びる主スロットを任意に画成することができる。主スロットはコレット体の軸に平行であって直線であり得、実施形態に応じて軸に対して斜めでもらせん状でもよい。

上記にほのめかされるように、コレット体の材料の性質がその性能に影響する。コレット体は、塑性、展性（可鍛性）、またはこれらの組合せを有する、無数の材料から形成することができる。塑性材料は、歪力が除去されるまでコレット体のフィンガーの一時的な変形を可能にし、その後、影響を受けた部分が初期状態に戻るか、可能な限り初期状態に近づく。適切な塑性材料にはばね鋼、プラスチック、複合材料等が含まれる。展性材料は、コレット体の影響を受けた部分の物理状態を永久に変えるために少なくとも一回の力を加えることによって変形をなす。適切な展性材料には、特定の鋼、アルミニウムおよびその合金、チタンおよびその合金等が含まれる。組合せた材料は複合性の反応を呈し、その性質は材料の組成およびその使用環境に大きく依存する。一般的に、コレット体を含む固締具の用途によって最も望ましい材料組成が決定される。

コレット体に関する更なる開示については、国際公開第２００３−０６９９７１号（本明細書に援用する）を参照されたい。

ハウジング体内でのコレット体の並進運動および往復運動は可動中心体の回転に基づき、コレット体は２つの構成部分からなる回転防止手段の第１の部分を更に備える（以下、第１の部分を「コレット体回転防止手段」と呼び、両方の部分を包括的に「回転防止手段」と呼ぶ）。様々な回転防止手段の構成がハウジング体内でのコレット体の回転を妨げるのに適しており、有効なコレット体回転防止手段はこの固締具の設計限界内でコレット体が更に回転しないように、コレット体の一部またはコレット体に関連する部材を用いて、コレット体がハウジング体の少なくとも一部において回転されたときにハウジング体の一部を押圧するものでよい。

いくつかの実施形態が、コレット体回転防止手段として機能するコレット体の非環状の断面部（例えば左右対称の楕円形または規則的もしくは不規則な多角形の断面）を組み込む。この形態の単純な例は、キー（突出部）およびスロットの構成（キー・スロット構成）であり、キーはコレット体の一部およびハウジング体に形成されたスロット（あるいはこの逆）に存在し得る。当然、複数のキーおよびスロットを用いることができる。キーの幾何学的な断面は、直線、曲線、および／または多角形でよい。更に、ハウジング体のボア／穴はキー構成に対して幾何学的に相補的であることが好ましいが、このボア／穴がキー構成に回転的に干渉するだけで、下記のように、回転防止手段の第２部分において第１部分の移動が可能であることが必要なことである。よって、例えば、コレット体には２つのキーのみ存在し、ハウジング体には４つのスロットが形成されていてもよい。少なくとも１つのキーがコレット体の回転を防ぐように動作する限り、適切なコレット体回転防止手段と考えられる。

別のいくつかの実施形態では、円形の外周プロファイルを有するコレット体の使用が可能であるが、少なくとも１つ（好ましくは２つ）の半径方向に延びる付属体を備える。これらの付属体またはアームは、「キー」としてみなすことができるが、通常、以下に詳細に記載されるハウジング体に形成される貫通スロットを必要とするためにコレット体から半径方向の十分な長さを有する。

本発明の様々な実施形態に用いられるハウジング体は、第１端（あるいは遠位端）および第２端（あるいは近位端）と、外面および内面とを有している。ハウジング体の内面は、近位端から遠位端に延びるボアまたは穴を画成しており、これらのボアまたは穴内にはコレット体回転防止手段を有するコレット体の一部が位置し、その中におけるコレット体の軸方向への往復運動を可能とする。ボアまたは穴の断面が一端から他端まで同じ寸法および／または幾何学的形状を有している必要はなく、実際、本発明の多くの実施形態においては同じではない。いくつかの実施形態においてハウジング体の内面は、２つの部分からなる回転防止手段の第２の部分（以下、この第２の部分を「ハウジング体回転防止手段」と特定して呼ぶ）を更に画成しており、別のいくつかの実施形態においてはハウジング体の断面部がハウジング体回転防止手段を画成する。

ハウジング体は、このハウジング体の少なくとも一端からコレット体が意図せず脱却するのを防ぐための２つの部分からなる移動停止手段の第１の部分（以下、第１の部分を「ハウジング体移動停止手段」と特定して呼び、両方の部分を包括的に「移動停止手段」と呼ぶ）を含んでおり、コレット体は移動停止手段の第２の部分を含む（以下、第２の部分を「コレット体移動停止手段」と特定して呼ぶ）。一般的に、ハウジング体移動停止手段は、コレット体移動停止手段（コレット体移動停止手段は多くの場合、コレット体回転防止手段を含む）よりも直径が小さい開口部を画成している。

最後に、本発明の様々な実施形態において見られる可動中心体は、ハウジング体内に配置され、コレット体のフィンガーの放射状方向への変位を生じさせるために選択的に動作される。各可動中心体は、軸方向に移動（並進運動）されるときに、フィンガーの内面と接触するための作用部と、回転力および／または軸方向力を受けるための駆動部とを含んでおり、この駆動部は、作用部を直接または間接的にコレット体のフィンガーと係合または脱係合させる。

様々な固締具の部品間の相互作用によって、可動中心体によりなされるコレット体のフィンガーの放射状の変位は、コレット体がハウジング体の遠位端に向かって移動されるときに生じる。結果として、可動中心体の駆動部はハウジング体の穴／ボア内に移動する。可動中心体の並進運動が最後まで行われると、多くの実施形態では、ハウジング体の第２端（あるいは近位端）を超えて露出される中心体部分が最小限となっている。この状態は、工具側で固締具が最小限の高さであることが望まれ、また必要とされる特定の製造環境において特に有益である。

回転防止手段を有するコレット体あるいは有しないコレット体に関して上記に記載したように、本発明による固締具の可動中心体は、外部からの軸方向または回転方向に加えられる力を受ける（回転方向への力は、コレット体の雌ネジ部または連結された構造体との相互作用によって軸方向移動に変化する）。これらの力のいずれも、可動中心体の作用部をコレット体のフィンガーに向かってあるいはこれから離れるように移動させる。本明細書では、前者は「可動中心体の軸方向への移動」とし、後者は「可動中心体の回転方向への移動」とする。

軸方向に往復運動する固締具の実施形態において、コレット体とハウジング体との間に回転防止手段を提供することは必須ではなく、軸方向力は可動中心体の駆動部に与えられ、中心体をコレット体に向かって移動させ、これにより係る軸方向力が繰り返し掛かることで往復運動が生じる。しかしながら、これらの実施形態において、可動中心体をコレット体から後退させた初期状態に戻すための付勢手段を備えることは有利である（これにより可動中心体の作用部がコレット体のフィンガーの内面と接触せず、固締具をすぐに使用できるようにする）。多くの実施形態において、この付勢手段は圧縮バネを含んでおり、その一端はハウジング体の第２端（あるいは遠位端）に作用し、これによりコレット体から中心体が最大限伸びることを可能にする。これにより、バネによる付勢に反して可動中心体に軸方向力を加えることで、バネの圧縮を生じさせ、可動中心体の作用部がコレット体のフィンガーの内面と係合することを可能にする。

回転により往復運動する固締具の実施形態において、可動中心体は雄ネジ部を有しており、この雄ネジ部は、コレット体上またはコレット体内の相補的な構造体を介して直接、あるいはコレット体へのリンク機構を介して間接的にコレット体と相互作用し、これにより可動中心体の回転はハウジング体内のコレット体を並進運動させる。前述のように、回転により往復運動する実施形態は、可動中心体の回転がコレット体を軸方向へ並進運動（および逆回転の間の往復運動）させるように、回転防止手段を用いることが必要である。回転により往復運動するいくつかの実施形態において、コレット体の内面の一部（通常、第２端（あるいは近位端）に、またはこれに近接して）は、可動中心体に形成されたネジ部と機能的に相補するネジ山を画成している。別のいくつかの実施形態においては、ナットまたはカラーといったネジ要素がコレット体の第２端（あるいは近位端）に固定される。ネジ付ナットを用いる利点は、外面の断面プロファイルが多角形であり、それがコレット体回転防止手段ならびにコレット体移動停止手段として有益に機能することができることである。

本発明のいくつかの実施形態の様々な構成要素を幅広く記載してきたが、それらの特定の態様を概していくつかの形態に特徴付けることができ、すなわち、軸方向に作動される実施形態および回転方向に作動される実施形態であって、後者は内部回転防止手段（様々な変形体を含む）および外部回転防止手段（様々な変形体を含む）を有する。本発明の各形態は別の形態に対してそれぞれ利点を有するが、これら双方は多くの主要な構成要素を共有する。

内部回転防止手段の実施形態は概して、半径方向に閉じられた内面（コレット体回転防止手段と作用し合う構造体（あるいは第２の部分）（以下、作用構造体）として機能する）を備えるハウジング体を有することを特徴とする。このように、内面の形状（すなわち断面）は、その中にあるコレット体の回転を防ぐためにコレット体回転防止手段に十分に相補的であり、ハウジング体内での実質的に軸方向への並進運動を可能にするために軸方向に整合している。好ましくは、コレット体回転防止手段の各部分がハウジング体の内面において対応する作用構造体を有するように、ハウジング体の内面はコレット体回転防止手段に対して非常に相補的な断面形状を有している。

一例では、ハウジング体の内面は、ハウジング体の軸から距離Ｒ_ｆを有する切子面を備える六角形の断面を有している。コレット体回転防止手段は矩形の断面プロファイル（形状）を有しており、長軸が≒２Ｒ_ｆで短軸が＜＜２Ｒ_ｆであり、そうでなければ回転方向への干渉がない。コレット体がハウジング体内に置かれて回転を受けるとき、コレット体回転防止手段の２つの面がハウジング体の内面に接触し、他の２つの面は接触せず、ハウジング体の内面の６面のうち２面のみが作用構造体（または２つの部分からなる回転防止手段の第２の部分）として機能する。次の例では、コレット体回転防止手段は、ハウジング体の内部寸法よりも通常小さな六角形の断面プロファイルを有し、ハウジング体内で自由な平行移動を可能にする。この場合、ハウジング体内に置かれて回転を受けるとき、コレット体回転防止手段の６面全ての部分がハウジング体の内面と接触し、ハウジング体の内面の６面全てが作用構造体（または２つの部分からなる回転防止手段の第２の部分）として機能する。

外部回転防止手段の実施形態は、ハウジング体の内面から外面に延びかつ少なくとも１つの略軸方向に整合するスロット（長穴）を備えるハウジング体を有しており、このスロットは対応する数のコレット体回転防止手段を収容することを特徴とする。ここで、ハウジング体の内面にある作用構造体（回転防止手段の第２の部分）に代わって、この実施形態の作用構造体はハウジング体スロットの周縁の一部（すなわちスロットを画成する壁）である。当然、単一の固締具において内部回転防止手段と外部回転防止手段の機能の両方を有することは可能である。

本願において用いられる、用語「領域」、「境界線」、「一部」、「部分」、「表面」、「ゾーン」、およびこれらの類義語、同義語、複数形は、記載される物および／または方法に関して説明および指針を提供するものである。これらの用語、類義語、同義語は、そのように特筆されない限り、あるいはいくつかの図面および／またはこれらの用語が用いられる文脈から明白でない限り、記載された物および／または方法の要素を制限または定義するものではない。

本発明の第１の実施形態の斜視図であり、第１の状態を示しており、ハウジング体と、コレット体と、可動中心体とを備えており、回転防止手段は、止めネジの形態でコレットから放射状に延びる部材と、ハウジング体内に形成された収容スロットとを備えている。 本発明の第１の実施形態の斜視図であり、第２の状態を示している。 本発明の第１の実施形態の斜視図であり、第３の状態を示している。 本発明の第１の実施形態の分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態のコレット体の斜視図である。 本発明の第１の実施形態のハウジング体の斜視図である。 図６の実施形態の第１の側面図である。 図７の線８−８に実質的に沿った断面図である。 図６の実施形態の第２の側面図である。 図９の線１０−１０に実質的に沿った断面図である。 本発明の第２の実施形態の側面図であり、第１の状態を示しており、ハウジング体と、コレット体と、可動中央体とを備えており、回転防止手段は、切子面のある頭部の形態である表面特徴（コレット体表面特徴）と、ハウジング体内に形成された多角形の内面とを備えている。 図１１Ａの実施形態の側面の断面図である。 図１１Ａの実施形態の透視図である。 本発明の第２の実施形態の側面図であり、第２の状態を示している。 図１２Ａの実施形態の側面の断面図である。 図１２Ａの実施形態の斜視図である。 本発明の第２の実施形態の側面図であり、第３の状態を示している。 図１３Ａの実施形態の側面の断面図である。 本発明の第２の実施形態の側面図であり、第４の状態を示している。 図１４Ａの実施形態の側面の断面図である。 本発明の第２の実施形態の分解斜視図である。 第２の実施形態のハウジング体の側面図である。 図１６の線１７−１７に実質的に沿った断面図である。 図１６の線１８−１８に実質的に沿った断面図である。 第２の実施形態のコレット体の側面図である。 図１９の線２０−２０に実質的に沿った断面図である。 図１９の線２１−２１に実質的に沿った側面の断面図である。

はじめに： この項において記載される物もしくは方法に関して図面において符号で示されるものは、係る物もしくは方法を説明するにあたって、例示的に特定するものである。これらのものは、特筆されない限り、あるいは図面および／または文脈から明白でない限り、参照される物および／または方法の境界線を制限または定義するものではない。特筆されない限り、あるいは図面および／または文脈から明白でない限り、すべての用語および図は本明細書の開示内容に沿った一般的な商業的意味および／または技術的意味をもってして解釈されるべきである。

上記に留意し、以下の詳細な説明は当業者が本発明を実施し、用いることを可能にするために記載される。記載された実施形態への様々な改変が当業者にとって容易に自明となり、本明細書に開示された包括的な原理は、添付の特許請求の範囲に記載の本発明の精神および範囲から外れることなく他の実施形態およびその用途に適用することができる。よって、本発明は、開示および記載された実施形態に限定されるものではなく、本明細書に開示された原理および特徴と合致する最も広い範囲が与えられるべきである。

いくつかの実施形態、特に図１〜１０（同じ符号は同じものを示す）を参照すると、外部（または突出する）回転防止手段を備える廉価な仮固締具に関する本発明の第１の実施形態が示されており、ネジ棒の形態である並進運動可能な可動中心体とコレット体との最初の係合（図１）から、完全に締着された構成（図３）までを示している。様々な図に示されるように、固締具２０は、（コレット体３０の）内面６８にある雌ネジ部６２を有するコレット体３０と、２つの部分からなる回転防止手段の第１の部分を構成する、止めネジ６６ａ，６６ｂの形態であるコレット体回転防止手段６４と、実質的に同軸整合された２つのスロット８６ａ，８６ｂの形態であるハウジング体回転防止手段８４を画成しているハウジング体７０と、ハウジング体７０とコレット体３０の少なくとも一部を超えて延びるネジ棒９０の形態である可動中心体とを備える。止めネジ６６ａ，６６ｂはネジ棒９０の回転を妨げるものではなく、スロット８６ａ，８６ｂと限定的に相互作用するため、ハウジング体７０の内面８２に表面特徴を削ったり生成したりする必要はない（図６，８，１０を参照）。更に、フィンガー４４が放射状に伸びていくと、最大ストロークによってネジ棒９０の駆動部９４がハウジング体６０の近位端７６と接触し、これにより非常に低い締着プロファイルをなす。

例示された実施形態の一つの特徴は、ネジ棒９０の非ネジ部９３の存在である。この特徴の結果、通常の動作の間にネジ棒９０はコレット体３０から「後退」することができない。これらの部品間のネジによる脱係合を防ぐために、スエージ加工されたカラーまたは変形されたネジも同様に機能することができる。更なる特徴は、リップ８８の存在であり、これは、径の大きい第２壁部５６と接触することにより移動停止手段として機能する。

固締具３０の明白な利点は、少ない部品点数と、異なる用途のための特定の部品の拡張性と、特注生産された（カスタムメイドの）部品とは対照的な容易に利用可能な部品の使用である。図４〜１０はこれらの利点を例示する。固締具３０の個々の部品は図４に最もよく示されている。コレット体３０およびハウジング体７０を除き、ネジ棒９０は単に長く連続するネジ棒から切断されたものであり、駆動ナット９８は、スエージ加工されるか、溶接されるか、例示されるようにロールピンを介してネジ棒９０に固定される、既存のナットであり、ブッシュ（軸受筒）１００も既存の部品であることが分かる。ハウジング体７０はコレット体３０に好適に適合するものであり、一方、様々なコレット体およびネジ棒は、開口５４の直径に関わらず、ブッシュ１００の内径を変更し、標準化された第２壁部の直径を有するコレット体を用いることによって適合させることができる。しかしながら、係る場合には、端部７２に別のブッシュを導入することが有益であり得る。

図１１〜２１は、内部回転防止手段を備える第２の固締具システム１２０を示しており、ネジ棒１９０の形態である可動中心体とコレット体１３０との最初の係合（図１１Ａ〜Ｃ）から、完全に締着された構成（図１４Ａおよび１４Ｂ）までを示している。

Claims (14)

1. 少なくとも一時的に、少なくとも２つの工作物を保持するための固締具であって、当該固締具の一部が、前記工作物に形成された穴又はボアに実質的に整合して配置され、
   当該固締具は、長手方向軸を画成するコレット体と、ハウジング体と、並進運動可能な可動中心体と、移動停止手段と、備え、
   前記コレット体は、
   略円形開口部を画成する第１又は遠位端と、
   前記第１又は遠位端に隣接し、内面及び外面を有し、且つ、前記第１端から長手方向に延びる少なくとも２つの第２のスロットを画成し、これにより、少なくとも２つの可撓性フィンガーを画成し、前記各フィンガーが先導面及び続き面を有する略環状の突出部の一部を備える、第１壁部と、
   略円形開口部を画成する第２又は近位端と、
   前記第２端に隣接し、内面及び外面を有する第２壁部と、
   を備え、
   前記ハウジング体は、第１又は遠位端、第２又は近位端、外面及び内面を有し、ボア及びその軸を画成して、前記コレット体の少なくとも前記第２又は近位端を受け、前記ハウジング体の第２又は近位端が、該ハウジング体のボア径よりも小さい径を有する穴を画成し、
   前記並進運動可能な可動中心体は、前記ハウジング体のボアに前記コレット体を軸方向へ移動させるために、前記ハウジング体の第２又は近位端の穴を通って延びると共に前記コレット体に係合され、
   前記移動停止手段は、前記ハウジング体の第１又は遠位端から前記コレット体が意図せずに脱却することを防止することを特徴とする固締具。
2. 前記可動中心体はネジ部を備え、前記コレット体の内面は前記可動中心体のネジ部に対して回転式に相補的なネジ部を備え、前記ハウジング体のボア内の前記コレット体の並進運動を許容するが、前記可動中心体の回転の間、前記コレット体の回転を協働して妨げるためのコレット体回転防止手段及びハウジング体回転防止手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の固締具。
3. 前記ハウジング体回転防止手段は、前記ハウジング体の内面から前記ハウジングの外面へと延びる、前記コレット体回転防止手段を受けるためのスロットを備え、前記コレット体回転防止手段は前記コレット体の一部から放射状に延びる突起部を備えることを特徴とする請求項２に記載の固締具。
4. 前記ハウジング体回転防止手段は、前記ハウジング体の軸に整合すると共に、前記ハウジング体の内面から前記ハウジングの外面へと延びる、直径方向両側に２つのスロットを備え、
   前記コレット体回転防止手段は、前記コレット体の第２壁部から放射状に延びる直径方向両側の一対の突起を備えることを特徴とする請求項１に記載の固締具。
5. 前記ハウジング体回転防止手段は、前記コレット体回転防止手段を受けるための前記ハウジング体の内面の非環状の断面部を備え、
   前記コレット体回転防止手段は、そこに並進運動可能な前記コレット体の非環状の断面部を備えることを特徴とする請求項１に記載の固締具。
6. 前記ハウジング体回転防止手段が多角形内面を備え、前記コレット体回転防止手段が多面体の頭部を備えることを特徴とする請求項１に記載の固締具。
7. 前記コレット体移動停止手段は、前記コレット体回転防止手段の一部を備えることを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載の固締具。
8. 前記ハウジング体移動停止手段は、前記ハウジング回転防止手段の一部を備えることを特徴とする請求項７に記載の固締具。
9. 前記ハウジング体移動停止手段は、前記ハウジング体のボアの減少した直径部分を備えることを特徴とする請求項７に記載の固締具。
10. 前記コレット体は、その第２又は近位端でネジ式挿通部をさらに備えることを特徴とする請求項２から９のいずれか一項に記載の固締具。
11. 前記可動中心体は、前記ネジ部で前記コレット体の内径よりも大きい外径を有する非ネジ部をさらに備えることを特徴とする請求項２から１０のいずれか一項に記載の固締具。
12. 前記可動中心体は駆動部をさらに備えることを特徴とする請求項２から１０のいずれか一項に記載の固締具。
13. 前記ハウジング体の第２又は近位端でブッシュが、前記ハウジング体のボア径よりも小さい径を有する穴を画成し、前記可動中心体の外径がブッシュの穴径よりも小さいことを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の固締具。
14. 前記ハウジング体外面の一部は、複数の平面を備えることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の固締具。