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TW201836778A - 鎖緊工具 - Google Patents

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TW201836778A
TW201836778A TW107108995A TW107108995A TW201836778A TW 201836778 A TW201836778 A TW 201836778A TW 107108995 A TW107108995 A TW 107108995A TW 107108995 A TW107108995 A TW 107108995A TW 201836778 A TW201836778 A TW 201836778A
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山口佳之
大河祐樹
松本喜晴
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日本商 京都機械工具股份有限公司
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Abstract

一種鎖緊工具，係用於使作業人員感知由作業人員操作來鎖緊鎖緊構件時產生的鎖緊轉矩已經達到預設的設定轉矩值，鎖緊工具包括：轉矩值設定部，其能夠藉由使旋轉構件旋轉操作而將設定轉矩值設定為預定值；以及旋轉角度檢測部，其檢測旋轉構件的旋轉角度，並根據檢測到的旋轉角度輸出旋轉角度訊息。本發明能夠在由旋轉構件進行設定轉矩值之設定的鎖緊工具中檢測出設定的操作。

Description

鎖緊工具
本發明係關於鎖緊工具。
已知轉矩扳手係為一種能夠藉由使作業人員感知在將螺栓和螺母等的鎖緊構件鎖緊時產生的鎖緊轉矩已經達到預先設定在鎖緊工具的轉矩值（以下稱為“設定轉矩值”），來管理鎖緊轉矩的鎖緊工具。一般而言，轉矩扳手之中有所謂的預鎖固型轉矩扳手和預設型轉矩扳手，前者除非使用設定工具等，否則作業人員無法改變設定轉矩值，後者則可以不使用工具而由作業人員的操作改變設定轉矩值。
在預設型轉矩扳手中，當管理鎖緊轉矩時，需要為每個鎖緊點適當地設定轉矩扳手的設定轉矩值。而在機械式預設型轉矩扳手中，當將鎖緊構件鎖緊時，鎖緊轉矩一旦達到設定轉矩值，則頭部會接觸外殼等其他地方而產生聲音和振動，以使作業人員感知鎖緊轉矩已達到設定轉矩值。在機械式預設型轉矩扳手中，通常可以藉由旋轉撥盤式旋轉構件來調節彈簧的壓縮力，以改變設定轉矩值。
在轉矩扳手中，公開了一種由電子式的轉矩感測器來校準機械跳閘機構和轉矩設定裝置的技術（例如，參見專利文獻1）。在這項技術中，藉由在機械式轉矩扳手設置使用應變規的電子式轉矩感測器，作業人員校準機械轉矩扳手。
[專利文獻1]日本特開2014-226776號公報
然而，根據專利文獻1的技術，利用轉矩感測器僅能測量實際的鎖緊轉矩值，而無法檢測到機械式轉矩扳手的設定轉矩值的設定部之旋轉構件的狀態。此外，根據專利文獻1的技術，無法將設定在機械式轉矩扳手中的設定轉矩值量化，並且無法與伺服器等進行量化後的設定轉矩值的通訊及管理。
本發明之目的在於在由旋轉構件進行設定轉矩值之設定的鎖緊工具中檢測出設定的操作。
本發明係提供一種鎖緊工具，係用於使作業人員感知由作業人員操作來鎖緊鎖緊構件時產生的鎖緊轉矩已經達到預設的設定轉矩值，鎖緊工具包括：轉矩值設定部，其能夠藉由使旋轉構件旋轉操作而將設定轉矩值設定為預定值；以及旋轉角度檢測部，其檢測旋轉構件的旋轉角度，並根據檢測到的旋轉角度輸出旋轉角度訊息。
在本發明中，鎖緊工具也可以包括設定值計算部，其用於根據旋轉角度訊息計算在轉矩值設定部中設定的設定轉矩值。
此外，在本發明中，旋轉角度檢測部可以具備：發光部，其用光照射旋轉構件；光接收部，其接收來自發光部的光；以及光接收狀態改變部，其與旋轉構件一起旋轉以使光接收部的光接收狀態改變，旋轉角度檢測部根據光接收部的光接收狀態的變化檢測旋轉角度。
另外，在本發明中，鎖緊工具可以包括通訊部，其與外部裝置進行包括旋轉角度訊息的鎖緊構件的鎖緊作業相關的訊息之通訊。
本發明能夠在由旋轉構件進行設定轉矩值之設定的鎖緊工具中檢測出設定的操作。
以下，參照附圖對本發明的鎖緊工具的實施形態進行說明。在以下的說明中，使作業人員感知鎖緊轉矩已經達到預先設定的設定轉矩值之鎖緊工具，以具備能夠藉由使旋轉構件旋轉操作而設定設定轉矩值的轉矩值設定部之轉矩扳手為例來進行說明。
[轉矩扳手之結構]
圖1為顯示本發明之鎖緊工具的實施形態之轉矩扳手10的斜視圖。此外，圖2為轉矩扳手10的正視圖。如圖1及圖2所示，轉矩扳手10即所謂的機械式預設型轉矩扳手。在轉矩扳手10中，頭部12和外殼11藉由鎖緊操作時產生的轉矩而彼此接觸時產生聲音和振動，以使作業人員感知到鎖緊轉矩已經達到設定值。轉矩扳手10包括外殼11、頭部12、頭銷13、轉矩值設定部18以及旋轉角度檢測部19。
外殼11容納頭部12等的轉矩扳手10的構成要素，為構成轉矩扳手10外形形狀之大致呈筒狀的構件。在外殼11一端設有頭部12。另外，在外殼11的另一端設有轉矩值設定部18以及旋轉角度檢測部19。
圖3為轉矩扳手10的仰視圖。如圖3所示，頭部12中設置有棘輪頭121。棘輪頭121從外殼11露出。棘輪頭121中設置有套筒連接部124，從而可拆卸自如地安裝至與鎖緊構件卡合的套筒扳手（圖未示，其用於鎖緊螺栓或螺母）。
圖4為顯示轉矩扳手10的內部構造之局部剖視圖。在圖4中，為了顯示轉矩扳手10的內部構造，僅示出外殼11和旋轉角度檢測部19的殼體198之剖面。如圖4所示，在外殼11的內部中，作為轉矩扳手10的內部構造，容納有頭部12的臂122、接觸部123、增益調整螺絲14、連結件15、滑塊16、彈簧引導件17以及轉矩值設定部18。
頭部12在外殼11的內部設置有臂122和接觸部123。頭部12相對於外殼11可轉動自如地軸支於設置在棘輪頭121與臂122之間的邊界處之頭銷13。
臂122被容納在外殼11的內部。由於頭部12藉由頭銷13軸支於外殼11，臂122能夠以頭銷13為中心在外殼11的內部轉動。
接觸部123設置在與臂122的軸支於頭銷13側的一端為相反側的端部上。當臂122在外殼11的內部轉動時，接觸部123與外殼11的內壁接觸以發出聲音和振動。接觸部123設置在當鎖緊作業之負載施加到頭部12時的臂122轉動的方向上。此外，在頭部12的臂122之前述端部中，增益調整螺絲14以沿圖4中的寬度方向貫穿頭部12的方式設置。增益調整螺絲14是為了在向轉矩扳手10施加鎖緊轉矩時調整臂122的操作之增益而設置的。臂122中設有透過連結機構與滑塊16連接的連結件15。
滑塊16的一端經由連結件15連接於臂122，另一端連接於彈簧引導件17。當外殼11相對於頭部12轉動時，滑塊16在外殼11內部的長度方向上移動。此外，滑塊16具備與外殼11的內壁接觸的滾輪。滾輪用於引導外殼11中的滑塊16的移動。
彈簧引導件17為大致呈圓筒狀的構件。彈簧引導件17形成為圓筒狀，並且配置在外殼11的內部，彈簧引導件17的軸與外殼11的軸大致一致。彈簧引導件17用於引導轉矩值設定部18的彈簧部181之移動。在彈簧引導件17的底面的中心處具有孔。彈簧引導件17的孔插入有滑塊16的另一端。另外，彈簧引導件17的另一底面與彈簧部181的一端接觸。
轉矩值設定部18的彈簧部181、轉矩值顯示部182、設定螺栓183和鎖固螺母184設置在外殼11的內部。此外，轉矩值設定部18在外殼11的外部具備轉矩值設定把手185。藉由使轉矩值設定把手185旋轉操作，轉矩值設定部18能夠改變彈簧部181的壓縮力來設定設定轉矩值。
彈簧部181是以轉矩扳手10的長度方向為壓縮方向的壓縮彈簧。彈簧部181可以使用例如螺旋彈簧。如上所述，彈簧部181的一端與彈簧引導件17的另一平面接觸。
轉矩值顯示部182為配置在外殼11內部、大致呈圓筒形的構件。轉矩值顯示部182以一端與彈簧部181的另一端接觸，另一端朝向轉矩值設定把手185的方向的方式配置。在轉矩值顯示部182中，表面顯示用於表示已設定之設定轉矩值的刻度。在外殼11的內壁中安裝有旋轉止動件（未圖示）。轉矩值顯示部182以能夠相對於上述旋轉止動件在轉矩扳手10的軸向上滑動的方式設置。藉由此旋轉止動件，轉矩值顯示部182可在外殼11的內部不轉動地沿軸向移動。因此，總是能夠從設於外殼11的顯示窗讀取轉矩值顯示部182的刻度。此外，在轉矩值顯示部182的中心部設有貫穿長度方向的內螺紋。
設定螺栓183與轉矩值顯示部182的內螺紋螺合。設定螺栓183的凸緣狀部分與鎖固螺母184卡合。
鎖固螺母184為固定在外殼11內部、大致呈圓盤狀的構件。鎖固螺母184的中心部設有讓設定螺栓183的軸狀部分插入的孔。
轉矩值設定把手185為設置在轉矩扳手10的另一端、大致呈圓筒狀的構件。轉矩值設定把手185具有旋轉構件的功能。轉矩值設定把手185經由旋轉角度檢測部19與設定螺栓183連接，使設定螺栓183轉動。
[轉矩扳手的操作]
針對上述轉矩扳手10的操作，以作業人員使用預定的鎖緊轉矩值來進行鎖緊構件的鎖緊作業為例來進行說明。
使轉矩值設定把手185旋轉時，設定螺栓183也會與轉矩值設定把手185一起旋轉。當設定螺栓183旋轉時，轉矩值顯示部182在外殼11的內部移動而壓縮彈簧部181，彈簧部181的壓縮力改變。作業人員確認轉矩值顯示部182所表示的設定轉矩值為預定值，停止轉矩值設定把手185的旋轉操作，轉為鎖緊操作。
圖5為顯示在轉矩扳手10中施加等於或大於預定設定轉矩值的載荷之狀態下的內部構造之局部剖視圖。如圖5所示，在轉矩扳手10中，當鎖緊鎖緊構件時，來自彈簧部181的壓縮力經由滑塊16和連結件15作用在頭部12上。當鎖緊轉矩達到由轉矩值設定部18設定的設定轉矩值時，由鎖緊轉矩產生的力超過來自彈簧部181的壓縮力，使得外殼11和滑塊16從圖4的狀態移動到圖5的狀態。
外殼11以頭銷13為中心轉動，外殼11的內壁會接觸到接觸部123。在轉矩扳手10中，接觸部123與外殼11的內壁一旦接觸，則會從轉矩扳手10產生聲音和振動。
[旋轉角度檢測部的結構和操作]
接下來，說明旋轉角度檢測部19的結構和操作。
圖6為顯示轉矩扳手10的旋轉角度檢測部19之局部剖視斜視圖。在圖6中，僅示出了旋轉角度檢測部19的殼體198的剖視圖。如圖6所示，在旋轉角度檢測部19的殼體198中具備旋轉軸191、基板192、編碼器單元193、圓盤194、設定值計算部195以及通訊部196。
旋轉軸191與圖4所示的設定螺栓183和轉矩值設定把手185互相可配合地連接。旋轉軸191將來自由作業人員旋轉的轉矩值設定把手185的旋轉力傳遞到設定螺栓183。
基板192為可載置編碼器單元193、設定值計算部195和通訊部196等的電子零件的構件。作為基板192，可以使用例如印刷電路基板等公知的電子電路基板。在基板192中設有供旋轉軸191穿過的孔。
圖7為顯示轉矩扳手10的旋轉角度檢測部19之方塊圖。如圖7所示，編碼器單元193包括發光元件193a、光接收元件193b以及訊號處理部193c。編碼器單元193可以使用一般作為旋轉編碼器已知的絕對型編碼器或增量型編碼器。
發光元件193a是例如發光二極體、雷射二極體等的各種光源。發光元件193a具有向圓盤194照射光之發光部的功能。
光接收元件193b可為例如光電二極體等。光接收元件193b具有光接收部的功能，用於接收從發光元件193a照射的光中由於圓盤194的反射、遮光或折射等光接收狀態未變化的光。光接收元件193b基於接收到的光輸出受光訊號。
訊號處理部193c對從光接收元件193b輸出的受光訊號進行放大等的訊號處理，檢測設定螺栓183的旋轉角度，並且基於檢測到的設定螺栓183的旋轉角度，輸出電子訊息即旋轉角度訊息至設定值計算部195。另外，訊號處理部193c基於接收到的光量等進行發光元件193a的驅動電源和操作等控制，以達到省電以及操作穩定的功效。
圓盤194的中心被旋轉軸191插入貫通並與旋轉軸191一起旋轉。圓盤194具有光接收狀態改變部的功能，用以改變光接收元件193b的光接收狀態。
圓盤194藉由不透射來自發光元件193a的光來改變光接收元件193b的光接收狀態。圓盤194為具備圓板狀的平面部、設於平面部的外周的側面部、以及設於側面部的透光部之大致呈杯狀的構件。圓盤194的平面部和側面部具有不透光（遮光）性。透光部在側面部設置成等間隔的狹縫狀，使來自發光元件193a的光透射。
須注意的是，圓盤194不限於如上所述具有透光部的透射型，也可以藉由例如棱鏡折射來自發光元件193a的光，以使光接收元件193b的光接收狀態改變。
圖8為顯示轉矩扳手10的旋轉角度檢測部19的另一例之局部剖視斜視圖。圓盤194A不限於如上所述的具有平面部和側面部的大致呈杯形的形狀，也可以呈例如在平面部上具有透光部的圓板狀。在這種情況下，編碼器單元193A以夾持圓盤194A的平面部的方式設置。
設定值計算部195基於從編碼器單元193的訊號處理部193c輸出的訊號來計算設定螺栓183的旋轉角度（旋轉次數、旋轉量）。此外，設定值計算部195基於設定螺栓183的旋轉角度來計算在轉矩值設定把手185中設定的設定轉矩值。在設定值計算部195中，著眼於彈簧部181的壓縮力會依設定螺栓183的旋轉角度變化，基於檢測到的設定螺栓183的旋轉角度來計算轉矩值設定部18的設定轉矩值。
設定值計算部195利用顯示儲存在存儲部197的旋轉角度與設定轉矩值之相關關係的資訊（例如，用於基於旋轉角度計算設定轉矩值的轉換公式或資料表(Datatable)等）計算並輸出設定轉矩值。當計算並輸出設定轉矩值時，設定值計算部195也可以對應於設定轉矩值輸出作業日期和時間以及作業人員的相關訊息。
通訊部196將包括設定值計算部195所輸出的設定轉矩值的資料和旋轉角度訊息其中之一的與鎖緊構件的鎖緊作業相關的訊息發送到管理設定轉矩值資料之伺服器等外部裝置（訊息處理裝置，未圖示）。在通訊部196中，通訊部196的通訊路徑可以是無線通訊或有線通訊。通訊部196與外部裝置之間的通訊格式的類型不受限制，可以利用例如藍牙（註冊商標）、紅外線通訊、WAN（Wide Area Network）和LAN（Local Area Network）等。
在上述轉矩扳手10中，旋轉角度檢測部19檢測在調節彈簧部181的壓縮力時所旋轉的設定螺栓183的旋轉角度。也就是說，根據上述轉矩扳手10，能夠檢測機械式轉矩扳手中的轉矩值設定部18的操作狀態。
此外，在上述轉矩扳手10中，設定值計算部195基於由旋轉角度檢測部19檢測出的設定螺栓183的旋轉角度訊息，計算設定在轉矩值設定部18中的設定轉矩值。也就是說，根據上述轉矩扳手10，能夠取得機械式轉矩扳手中的設定轉矩值的資料。又，根據上述轉矩扳手10，可以使用所取得的設定轉矩值的資料提高機械式轉矩扳手中的設定轉矩值之可追溯性。
另外，在上述轉矩扳手10中，通訊部196與外部裝置之間能夠進行由旋轉角度檢測部19檢測到的設定螺栓183的旋轉角度，以及由設定值計算部195計算出的設定轉矩值之通訊。
須注意的是，在本發明的鎖緊工具中，與轉矩扳手10不同，可以不具備設定值計算部195，直接從通訊部196輸出來自編碼器單元193的受光訊號到外部裝置。此外，在根據本發明的鎖緊工具中，與轉矩扳手10不同，可以不具備通訊部196，而在例如存儲部197中儲存設定轉矩值的資料。
再者，在本發明的鎖緊工具中，可以使用例如磁性式、雷射式或電容式等的編碼器之旋轉角度檢測部，來取代具備光學式編碼器單元193的旋轉角度檢測部19。
此外，在本發明的鎖緊工具中，設定值計算部195也可以具有由作業人員的操作或自動進行在設定轉矩值的設定前將轉矩值設定部18的設定值調整為任意的初始值或是轉矩值設定部18的設定範圍之極限位置（即原點位置）之零點校準的功能。
10‧‧‧轉矩扳手
11‧‧‧外殼
12‧‧‧頭部
13‧‧‧頭銷
14‧‧‧增益調整螺絲
15‧‧‧連結件
16‧‧‧滑塊
17‧‧‧彈簧引導件
18‧‧‧轉矩值設定部
19‧‧‧旋轉角度檢測部
121‧‧‧棘輪頭
122‧‧‧臂
123‧‧‧接觸部
124‧‧‧套筒連接部
181‧‧‧彈簧部
182‧‧‧轉矩值顯示部
183‧‧‧設定螺栓
184‧‧‧鎖固螺母
185‧‧‧轉矩值設定把手
191‧‧‧旋轉軸
192‧‧‧基板
193、193A‧‧‧編碼器單元
193a‧‧‧發光元件
193b‧‧‧光接收元件
193c‧‧‧訊號處理部
194、194A‧‧‧圓盤
195‧‧‧設定值計算部
196‧‧‧通訊部
197‧‧‧存儲部
198‧‧‧殼體
圖1為顯示本發明之鎖緊工具的實施形態之轉矩扳手的斜視圖。 圖2為圖1所示的轉矩扳手的正視圖。 圖3為圖1所示的轉矩扳手的仰視圖。 圖4為顯示圖1所示的轉矩扳手的內部構造之局部剖視圖。 圖5為顯示圖1所示的轉矩扳手中施加等於或大於預定設定轉矩值的載荷 之狀態下的內部構造之局部剖視圖。 圖6為顯示圖1所示的轉矩扳手的旋轉角度檢測部之局部剖視圖斜視圖。 圖7為顯示圖1所示的轉矩扳手的旋轉角度檢測部之方塊圖。 圖8為顯示圖1所示的轉矩扳手的旋轉角度檢測部的另一例之局部剖視斜視圖。

Claims (4)

  1. 一種鎖緊工具，係用於使作業人員感知由作業人員操作來鎖緊鎖緊構件時產生的鎖緊轉矩已經達到預設的設定轉矩值，該鎖緊工具包括：轉矩值設定部，其能夠藉由使旋轉構件旋轉操作而將該設定轉矩值設定為預定值；以及旋轉角度檢測部，其檢測該旋轉構件的旋轉角度，並根據檢測到的該旋轉角度輸出旋轉角度訊息。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之鎖緊工具，其中，該鎖緊工具包括設定值計算部，其用於根據該旋轉角度訊息計算在該轉矩值設定部中設定的該設定轉矩值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之鎖緊工具，其中，該旋轉角度檢測部具備：發光部，其用光照射該旋轉構件；光接收部，其接收來自該發光部的光；以及光接收狀態改變部，其與該旋轉構件一起旋轉以使該光接收部的光接收狀態改變，該旋轉角度檢測部根據該光接收部的光接收狀態的變化檢測該旋轉角度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之鎖緊工具，其中，該鎖緊工具包括通訊部，其與外部裝置進行包括該旋轉角度訊息的該鎖緊構件的鎖緊作業相關的訊息之通訊。
TW107108995A 2017-03-28 2018-03-16 鎖緊工具 TW201836778A (zh)

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