JP2018164948A - 締付工具 - Google Patents

Abstract

【課題】機械式のトルクレンチにおいて高い報知精度を維持する。【解決手段】作業者の動作により締付部材を締め付けるときに発生する締付トルクが予め設定された設定トルク値に達したことを知覚させる締付工具であって、締付工具の外形形状を構成するケースと、締付部材に締付トルクを伝達するヘッド部と、ヘッド部を前記ケース内で回動可能に軸支するヘッドピンと、所定の押圧力によりヘッド部を押圧する押圧部と、ヘッド部に設けられ、前記設定トルク値に達する締付トルクが加わるとケース内でヘッド部が回動してケースに接触する接触部と、ヘッド部に螺合されヘッド部の動作のゲインを調整するゲイン調整ネジと、を備え、ゲイン調整ネジは、螺合する力の緩みが抑制されるオネジが形成される。【選択図】図５

Description

本発明は、締付工具に関する。

従来から、ボルトやナットなどの締付部材を締付箇所に締め付けるときに発生する締付トルクが、予め締付工具に設定されたトルク値（以下「設定トルク値」という）に達したことを作業者に知覚させて、締付トルクを管理する締付工具として、トルクレンチが知られている。一般に、トルクレンチには、設定用の工具等を用いない限り作業者が設定トルク値の変更ができないいわゆるプリロック型トルクレンチと、工具等を用いることなく作業者の操作により報知できる設定トルク値の変更ができるいわゆるプリセット型トルクレンチとがある。

機械式のプリセット型トルクレンチでは、締付部材を締め付ける際に、締付トルクが設定トルク値に達すると、ヘッド部が、ケースなど他の箇所に接触することで音や振動が発生して、作業者に設定トルク値に達したことを知覚させる。

ヘッド部には、締付トルクが加わっていない状態におけるヘッド部とケースとの位置を調整してヘッド部の動作のゲインを調整する、ゲイン調整ネジが設けられている。

なお、トルクレンチのゲイン調整ネジに関する技術として、ハンドル部にゲイン調整用の補正ねじを螺着する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１４１５６７号公報

しかし、特許文献１の技術を含め、従来のトルクレンチでは、使用時に生ずる振動などによりゲイン調整ネジが緩んでしまうと、正確な締付トルク値の報知ができないという問題があった。

なお、従来のトルクレンチでは、ゲイン調整ネジの緩みを抑制するために、メネジ側に例えば液状のネジロック剤や樹脂製のカラーのような緩み止め部材を設けているものもあった。しかし、このような緩み止め部材を設けた場合には、緩み止め部材を組み付ける手間や、メインテナンスを行う手間が生じていた。

本発明は、機械式のトルクレンチにおいて高い報知精度を維持することを目的とする。

本発明は、作業者の動作により締付部材を締め付けるときに発生する締付トルクが予め設定された設定トルク値に達したことを知覚させる締付工具であって、締付工具の外形形状を構成するケースと、締付部材に締付トルクを伝達するヘッド部と、ヘッド部を前記ケース内で回動可能に軸支するヘッドピンと、所定の押圧力によりヘッド部を押圧する押圧部と、ヘッド部に設けられ、設定トルク値に達する締付トルクが加わるとケース内でヘッド部が回動してケースに接触する接触部と、ヘッド部に螺合されヘッド部の動作のゲインを調整するゲイン調整ネジと、を備え、ゲイン調整ネジは、螺合する力の緩みが抑制されるオネジが形成される。

また、本発明は、オネジが、ネジ山の形状により螺合する力の緩みが抑制されてもよい。

また、本発明は、オネジが、メネジに対して螺合される際に弾性力を発生するネジ山の形状であってもよい。

本発明によれば、機械式のトルクレンチにおいて高い報知精度を維持することができる。

本発明に係る締付工具の実施形態を示すトルクレンチの斜視図である。 図１に示したトルクレンチの正面図である。 図１に示したトルクレンチの底面図である。 図１に示したトルクレンチの内部構造を示す部分断面図である。 図４に示したトルクレンチのアーム及びゲイン調整ネジの周囲を部分的に拡大した図である。 図１に示したトルクレンチのゲイン調整ネジを示す斜視図である。 図１に示したトルクレンチにおいて所定の設定トルク値以上の荷重が加わった状態の内部構造を示す部分断面図である。 図７に示したトルクレンチのアーム及びゲイン調整ネジの周囲を部分的に拡大した図である。

以下、本発明に係る締付工具の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下の説明において、締付トルクが予め設定された設定トルク値に達したことを作業者に知覚させる締付工具の一例として、回転部材を回転操作することにより設定トルク値を設定することができるトルク値設定部を備える締付工具の一例であるトルクレンチについて説明する。

［トルクレンチの構成］
図１は、本発明に係る締付工具の実施形態を示すトルクレンチ１０の斜視図である。また、図２は、トルクレンチ１０の正面図である。図１及び図２に示すように、トルクレンチ１０は、いわゆる機械式のプリセット型トルクレンチである。トルクレンチ１０は、締付作業時に発生するトルクにより回動したヘッド部１２とケース１１とが接触すると音や振動が発生し、作業者に締付トルクが設定トルク値に達したことを知覚させる。トルクレンチ１０は、ケース１１と、ヘッド部１２と、ヘッドピン１３と、トルク値設定部１８と、回転角度検出部１９とを備える。

ケース１１は、ヘッド部１２などのトルクレンチ１０の構成要素を収容し、トルクレンチ１０の外形形状を構成する略筒状の部材である。ケース１１は、一端にヘッド部１２が設けられる。また、ケース１１は、他端にトルク値設定部１８及び回転角度検出部１９が設けられる。

図３は、トルクレンチ１０の底面図である。図３に示すように、ヘッド部１２には、ラチェットヘッド１２１が設けられている。ラチェットヘッド１２１は、ケース１１から露出している。ラチェットヘッド１２１には、締付部材と係合する不図示のソケットレンチ（ボルトまたはナット締付用）を着脱自在に取り付けることができるように、ソケット接続部１２４が設けられている。

図４は、トルクレンチ１０の内部構造を示す部分断面図である。図４では、トルクレンチ１０の内部構造を示すために、ケース１１及び回転角度検出部１９の筐体１９８のみ断面を示している。図４に示すように、ケース１１の内部には、トルクレンチ１０の内部構造として、ヘッド部１２のアーム１２２及び接触部１２３と、ゲイン調整ネジ１４と、リンク１５と、スライダ１６と、スプリングガイド１７と、トルク値設定部１８とが収納されている。

ヘッド部１２は、ケース１１の内部にアーム１２２と接触部１２３とが設けられている。ヘッド部１２は、ラチェットヘッド１２１とアーム１２２との境界に設けられるヘッドピン１３によって、ケース１１に対して回動自在に軸支されている。

アーム１２２は、ケース１１内部に収納される。ヘッド部１２がヘッドピン１３によってケース１１に軸支されているため、アーム１２２は、ヘッドピン１３を中心にケース１１内部で回動可能である。

図５は、トルクレンチ１０のアーム１２２及びゲイン調整ネジ１４の周囲を部分的に拡大した図である。図５に示すように、接触部１２３は、アーム１２２のヘッドピン１３で軸支されている側の端とは反対側の端部に設けられている。接触部１２３は、ケース１１内部でアーム１２２が回動したときに、ケース１１の内壁と接触して、音や振動を発する。接触部１２３は、締付作業による負荷がヘッド部１２に加わった際にアーム１２２が回動する方向に設けられる。また、ヘッド部１２のアーム１２２の上記端部において、ヘッド部１２を図４において短手方向に貫通するように、ゲイン調整ネジ１４が設けられている。ゲイン調整ネジ１４は、トルクレンチ１０に締付トルクが加わったときのアーム１２２の動作のゲインを調整するために設けられている。ゲイン調整ネジ１４は、アーム１２２に形成されるメネジのネジ孔１２５に螺合されている。アーム１２２には、スライダ１６とリンク機構で接続するリンク１５が設けられる。

図６は、トルクレンチ１０のゲイン調整ネジ１４を示す斜視図である。図６に示すように、ゲイン調整ネジ１４は、軸状の本体部１４１の側面全体にオネジ１４２が形成される、ホローセット（イモネジ）タイプのネジである。ゲイン調整ネジ１４は、締付トルクが加わっていない状態におけるヘッド部とケースとの位置を調整して、トルクレンチ１０に締付トルクが加わったときのアーム１２２の動作のゲインを調整する。

ゲイン調整ネジ１４は、オネジ１４２の形状が緩みを抑制することができるように形成されている。オネジ１４２の形状は、例えば、ネジ山の頂部にネジ山を２つに分割するスリットが設けられる。このように形成されることで、オネジ１４２は、ネジ孔１２５への螺合時に分割されたネジ山の面がそれぞれネジ孔１２５の面に対して弾性力を作用させる。このような弾性力により、ゲイン調整ネジ１４は、トルクレンチ１０の動作時の衝撃などによる緩みを抑制している。

スライダ１６は、一端がリンク１５を介してアーム１２２と接続し、他端がスプリングガイド１７と接続している。スライダ１６は、ヘッド部１２に対してケース１１が回動する際にケース１１内部で長手方向に移動する。また、スライダ１６は、ケース１１内壁に接触するローラを備える。ローラは、ケース１１内でのスライダ１６の移動を案内する。

スプリングガイド１７は、略円筒状の部材である。スプリングガイド１７は、円筒状に形成され、ケース１１の軸とスプリングガイド１７の軸とが略一致するように、ケース１１内部に配置される。スプリングガイド１７は、トルク値設定部１８のバネ部１８１の動きを案内する。スプリングガイド１７は、底面の中央に孔を有する。スプリングガイド１７の孔は、スライダ１６の他端に挿入される。また、スプリングガイド１７は、他方の底面にバネ部１８１の一端が接している。

トルク値設定部１８は、バネ部１８１と、トルク値表示部１８２と、設定ボルト１８３と、ロックナット１８４とが、ケース１１の内部に設けられる。また、トルク値設定部１８は、ケース１１の外部にトルク値設定グリップ１８５を備える。トルク値設定部１８は、トルク値設定グリップ１８５を回転操作することにより、バネ部１８１の圧縮力を変化させて設定トルク値を設定可能にする。トルク値設定部１８は、バネ部１８１が生じる所定の圧縮力がヘッド部を押圧する押圧力として作用することで、押圧部として機能する。

バネ部１８１は、トルクレンチ１０の長手方向が圧縮方向となる圧縮バネである。バネ部１８１には、例えばコイルばねを用いることができる。バネ部１８１は、上述のように一端がスプリングガイド１７の他方の平面に接している。

トルク値表示部１８２は、ケース１１の内部に配置される略円筒状の部材である。トルク値表示部１８２は、一端がバネ部１８１の他端に接し、他端がトルク値設定グリップ１８５の方を向いて配置されている。トルク値表示部１８２には、表面に設定された設定トルク値を示す目盛が表示されている。ケース１１の内壁には、不図示の回り止めが取り付けられている。トルク値表示部１８２は、上記回り止めに対してトルクレンチ１０の軸方向に摺動可能に設けられる。この回り止めにより、トルク値表示部１８２は、ケース１１内部で回動せずに軸方向に移動するようになっている。このため、トルク値表示部１８２の目盛は、ケース１１に設けられる表示窓から常に読み取ることができる。また、トルク値表示部１８２には、中心部に長手方向を貫くメネジが設けられている。

設定ボルト１８３は、トルク値表示部１８２のメネジに螺合する。設定ボルト１８３は、鍔状の部分がロックナット１８４と係合する。

ロックナット１８４は、ケース１１の内部に固定される略円盤状の部材である。ロックナット１８４は、中心部に設定ボルト１８３の軸状の部分が挿入される孔が設けられている。

トルク値設定グリップ１８５は、トルクレンチ１０の他端に設けられる略円筒状の部材である。トルク値設定グリップ１８５は、回転部材としての機能を有する。トルク値設定グリップ１８５は、回転角度検出部１９を介して設定ボルト１８３と接続し、設定ボルト１８３を回動させる。

回転角度検出部１９は、筐体１９８の内部に、回転軸１９１と、基板１９２と、エンコーダユニット１９３と、円盤１９４と、不図示の設定値算出部と、通信部と、を備える。

回転軸１９１は、図４に示した設定ボルト１８３及びトルク値設定グリップ１８５と協働可能に接続する。回転軸１９１は、作業者が回転させたトルク値設定グリップ１８５からの回転力を設定ボルト１８３に伝達する。

基板１９２は、エンコーダユニット１９３、設定値算出部、及び通信部などの電子部品を載置可能な部材である。基板１９２は、例えばプリント基板など、公知の電子回路用基板を用いることができる。基板１９２には、回転軸１９１を通すための孔が設けられている。

エンコーダユニット１９３は、例えば不図示の発光素子、受光素子、及び信号処理部などを備える。エンコーダユニット１９３には、ロータリエンコーダとして一般に知られている、アブソリュート型エンコーダ及びインクリメンタル型エンコーダのいずれを用いることができる。

発光素子は、例えば発光ダイオードやレーザダイオードなどの各種光源である。発光素子は、円盤１９４に向けて光を照射する。受光素子は、例えばフォトダイオードなどを用いることができる。受光素子は、発光素子から照射された光のうち、円盤１９４によって反射、遮光、あるいは屈折などの作用で受光状態を変化されていない光を受光する。受光素子は、受光した光に基づいて受光信号を出力する。信号処理部は、受光素子から出力された受光信号に対して増幅などの信号処理を行い、設定ボルト１８３の回転角度を検出し、検出した設定ボルト１８３の回転角度に基づく電子的情報である回転角度情報を、設定値算出部に出力する。

円盤１９４は、中心が回転軸１９１に挿通されていて回転軸１９１と共に回転する。円盤は、受光素子の受光状態を変化させる。

円盤１９４は、発光素子からの光を透過させないことで、受光素子の受光状態を変化させる。円盤１９４は、円板状の平面部と、平面部の外周に設けられる側面部と、側面部に設けられる光透過部とを備える略カップ形状の部材である。円盤１９４は、平面部及び側面部が光不透過性（遮光性）を備える。光透過部は、側面部に等間隔のスリット状に設けられ、発光素子からの光を透過する。

なお、円盤１９４は、上述のように光透過部を有する透過型のものに限定されず、例えばプリズムにより発光素子からの光を屈折させて受光素子の受光状態を変化させてもよい。

また、円盤１９４は、上述のように平面部と側面部とを有する略カップ形状のものに限らず、例えば平面部に光透過部を備える円板状であってもよい。この場合に、エンコーダユニット１９３は、円盤１９４の平面部を挟むように設けられる。

設定値算出部は、エンコーダユニット１９３の信号処理部から出力された信号に基づいて、設定ボルト１８３の回転角度（回転数、回転量）を算出する。また、設定値算出部は、設定ボルト１８３の回転角度に基づいて、トルク値設定グリップ１８５から設定された設定トルク値を算出する。設定値算出部では、設定ボルト１８３の回転角度によりバネ部１８１の圧縮力が変化することに着目し、検出された設定ボルト１８３の回転角度に基づいてトルク値設定部１８の設定トルク値を算出する。

通信部は、設定値算出部が出力した設定トルク値のデータ及び回転角度情報のいずれかを含む締付部材の締付作業に関連する情報を、設定トルク値のデータを管理するサーバなど、不図示の外部装置（情報処理装置）に送信する。

［トルクレンチの動作］
以上説明した、トルクレンチ１０の動作について、作業者が所定の締付トルク値で締付部材の締付動作を行う場合を例に説明する。

トルク値設定グリップ１８５を回転させると、設定ボルト１８３がトルク値設定グリップ１８５とともに回転する。設定ボルト１８３が回転すると、トルク値表示部１８２がケース１１の内部を移動して、バネ部１８１を圧縮し、バネ部１８１の圧縮力が変化する。作業者は、トルク値表示部１８２により示される設定トルク値が所定の値であることを確認して、トルク値設定グリップ１８５の回転操作を止めて、締付動作に移行する。

図７は、トルクレンチ１０において所定の設定トルク値以上の荷重が加わった状態の内部構造を示す部分断面図である。また、図８は、図７に示したアーム１２２及びゲイン調整ネジ１４の周囲を部分的に拡大した図である。図７及び図８に示すように、トルクレンチ１０では、締付部材を締め付ける際に、バネ部１８１からの圧縮力が、スライダ１６及びリンク１５を介してヘッド部１２に働く。締付トルクがトルク値設定部１８により設定された設定トルク値に達すると、ヘッド部１２は、締付トルクにより発生する力がバネ部１８１からの圧縮力を上回ることで、ケース１１及びスライダ１６は、図４の状態から図７の状態に動く。

ケース１１は、ヘッドピン１３を中心に回動して、ゲイン調整ネジ１４から離間するとともに、ケース１１の内壁が接触部１２３に接触する。トルクレンチ１０では、接触部１２３がケース１１の内壁に接触すると、トルクレンチ１０から音と振動が発生する。

締付部材に対するトルクレンチ１０からのトルクが除かれると、トルクレンチ１０のケース１１は、図７の状態から図４の状態に戻る。このとき、ゲイン調整ネジ１４は、再度ケース１１の内壁に接触し、トルクレンチ１０から音と振動が発生する。つまり、ゲイン調整ネジ１４には、ケース１１の内壁に再度接触する際に衝撃を受ける。

以上説明したトルクレンチ１０では、上述のように緩みを抑制することができるような形状を有するゲイン調整ネジ１４を用いることにより、ネジの緩みを抑制することができる。このため、以上説明したトルクレンチ１０によれば、緩み止め部材を組み付ける手間や、メインテナンスを行う手間を抑制することができるため、機械式のトルクレンチにおいて高い報知精度を維持することができる。

また、以上説明したトルクレンチ１０では、ネジ山の形状により緩みを抑制するため、緩み止め部材を用いることなく、ゲイン調整ネジ１４の緩みを抑制することができる。

１０ トルクレンチ
１１ ケース
１２ ヘッド部
１３ ヘッドピン
１４ ゲイン調整ネジ
１５ リンク
１６ スライダ
１７ スプリングガイド
１８ トルク値設定部
１９ 回転角度検出部
１２１ ラチェットヘッド
１２２ アーム
１２３ 接触部
１２４ ソケット接続部
１２５ ネジ孔
１４１ 本体部
１４２ オネジ
１８１ バネ部
１８２ トルク値表示部
１８３ 設定ボルト
１８４ ロックナット
１８５ トルク値設定グリップ
１９１ 回転軸
１９２ 基板
１９３ エンコーダユニット
１９４ 円盤
１９８ 筐体

Claims (3)

1. 作業者の動作により締付部材を締め付けるときに発生する締付トルクが予め設定された設定トルク値に達したことを知覚させる締付工具であって、
   前記締付工具の外形形状を構成するケースと、
   前記締付部材に締付トルクを伝達するヘッド部と、
   前記ヘッド部を前記ケース内で回動可能に軸支するヘッドピンと、
   所定の押圧力により前記ヘッド部を押圧する押圧部と、
   前記ヘッド部に設けられ、前記設定トルク値に達する締付トルクが加わると前記ケース内で前記ヘッド部が回動して前記ケースに接触する接触部と、
   前記ヘッド部に螺合され前記ヘッド部の動作のゲインを調整するゲイン調整ネジと、
   を備え、
   前記ゲイン調整ネジは、螺合する力の緩みが抑制されるオネジが形成される、
   締付工具。
2. 前記オネジは、ネジ山の形状により螺合する力の緩みが抑制される
   請求項１記載の締付工具。
3. 前記オネジは、メネジに対して螺合される際に弾性力を発生するネジ山の形状である
   請求項２記載の締付工具。