CN102137738A - 转矩扳手 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种转矩扳手，实现具备利用凸轮机构的转矩限制器的转矩扳手的进一步改进，实现更稳定的动作，能够进行精度高的紧固。在具备利用凸轮机构的转矩限制器的转矩扳手中，使实心圆柱状的辊部件（14）与凸轮轴（8）的凸轮部（7）卡合，辊支承杆体（12）安装于头部（2）并能够以支轴（16）为支点转动，辊部件（14）以能够旋转的方式支承于该辊支承杆体（12），通过由转矩值设定用弹簧施力的弹簧力传递棒（18）将辊部件（14）按压于凸轮部（7）。对于辊支承杆体（12），与从支轴（16）到辊部件（14）的距离（r1）相比，使从支轴（16）到弹簧力传递棒（18）的作用点的距离（r2）更长。

Description

转矩扳手

技术领域

本发明涉及转矩扳手，该转矩扳手在紧固螺栓或螺母等紧固部件时，当达到设定转矩值时，利用凸轮机构的转矩限制器动作，能够以设定转矩值进行紧固。

背景技术

以往，作为带有利用凸轮机构的转矩限制器的转矩扳手，公知有在形成为圆筒状的杆的前端安装有圆筒状的头部的结构。在上述头部经由棘轮机构以能够向一个方向旋转的方式安装有传递轴，该传递轴具备方轴部，在该方轴部以能够拆卸的方式装配有与螺栓或螺母等紧固部件卡合的六角凹头等卡合部。进而，当通过手动将紧固力作用于上述杆并且紧固转矩达到设定转矩时，配置于上述头部与上述杆的前端部之间的转矩限制器动作，从而解除传递至上述紧固部件的紧固力（专利文献1）。

作为该利用凸轮机构的转矩限制器的结构，在形成为圆筒状的头部主体内以能够旋转的方式配置有圆筒状的凸轮轴，该凸轮轴是通过在外周面沿周向连续设置多个凸轮部而成的，经由装配于圆筒状的杆内配置的转矩值调节弹簧的前端部的推力垫将作为凸轮从动件的圆柱状的辊压靠于上述凸轮部。上述辊能够在上述杆的轴向移动，并与杆的内周面侧抵接。在凸轮轴的轴孔的内周面沿周向形成有多个棘轮齿，在上述轴孔中以能够旋转的方式配置有上述传递轴的主体轴部，安装于上述主体轴部的外周部的棘爪与上述棘轮齿卡合。当对上述凸轮轴施加紧固方向的旋转时，上述棘爪与上述棘轮齿卡合从而上述传递轴旋转，将螺栓等紧固部件紧固。

构成上述转矩限制器的凸轮轴的凸轮部形成为这样的结构：在凸轮顶部的两侧形成有由陡峭的斜面构成的转矩传递凸轮面和由平缓的平缓斜面构成的转矩非传递凸轮面。上述辊在压靠于上述凸轮部的转矩传递凸轮面的状态下待机，当紧固力经由上述杆传递至辊时，经由转矩传递凸轮面使上述凸轮轴向紧固方向旋转。随着对螺栓等紧固部件的紧固力变强，从转矩传递凸轮面对上述辊作用的反作用力变大，上述辊克服上述转矩值调节弹簧的弹簧力向凸轮顶部侧移动。进而，当辊越过凸轮顶部时，由辊使凸轮轴向紧固方向旋转的力不起作用、将达到了设定转矩值的情况通知给使用者。

专利文献1：英国专利申请公开第2148767A号说明书

另外，对于上述现有的利用凸轮机构的转矩限制器，确定设定转矩值的转矩值调节弹簧的弹簧力直接作用于辊。转矩值调节弹簧的弹簧力与设定转矩值的大小成比例地增大，因此，在进行紧固操作时，当辊从转矩传递凸轮面受到反作用力而克服转矩值调节弹簧的弹簧力一边与杆的内周壁面接触一边移动时，以大的力与杆的内壁面摩擦接触，也以大的力与推力垫摩擦接触。因此，在辊、推力垫、杆的内壁面产生磨损，有可能因该影响而相对于正常的设定转矩值超出了误差范围，从而转矩限制器动作，并且成为动作的不稳定因素。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转矩扳手，实现具备利用凸轮机构的转矩限制器的转矩扳手的进一步改进，实现更稳定的动作，能够进行精度高的紧固。

实现本发明目的的转矩扳手的结构为，该转矩扳手具备：头部，以能够旋转的方式配置有在外周形成有多个凸轮部的圆筒状的凸轮轴，所述凸轮部具有转矩传递用凸轮面和转矩非传递用凸轮面，并且在上述凸轮轴内同轴地配置有转矩传递轴，所述转矩传递轴用于经由棘轮机构将被紧固体紧固；筒状的杆，该杆固定于上述头部的后端部，在该杆的内部收纳有被转矩值设定用弹簧施力的弹簧力传递棒；与上述凸轮部卡合的辊部件；以及辊支承杆体，其经由支轴以能够旋转的方式安装于上述头部，将上述辊部件支承为能够旋转，并且，经由上述弹簧力传递棒传递的弹簧力作用于上述辊部件而使上述辊部件产生紧固反作用力，关于上述辊支承杆体，与从上述支轴到上述辊部件的距离相比，使从上述支轴到上述弹簧力传递棒的作用点的距离更长。并且，作为上述辊部件，可以形成为实心圆柱状的构造。

实现本发明目的的转矩扳手的其它结构为，在上述结构的转矩扳手中具备结合机构，该结合机构通过螺纹结合而将上述杆的前端部结合于上述头部的后部，上述结合机构具有：螺纹部，以内装或外装的方式使形成于上述头部的后端部的螺纹筒部和形成于上述杆的前端部的螺纹筒部旋合并形成于上述双方的螺纹筒部；以及圆筒状的定位部件，该定位部件与内装侧的螺纹筒部或外装侧的螺纹筒部中的一个螺纹筒部的前端部抵接而按压于另一个螺纹筒部，上述定位部件与上述另一个螺纹筒部的螺纹部旋合，通过与上述一个螺纹筒部的前端部锥形卡合，将上述头部和上述杆固定于以该杆的轴心为中心的周向的任意位置。

实现本发明目的的转矩扳手的又一其它结构为，在上述任一结构中，该转矩扳手具有检测上述弹簧力传递棒的倾斜运动的传感器，该倾斜运动是随着上述辊部件与上述凸轮部卡合而追随从而由上述辊支承杆体的转动产生的。

进而，上述结合机构在以上述杆的轴向轴心为中心的圆周方向上，将上述传感器的位置和上述弹簧力传递棒的位置设于预定位置，来对上述头部和上述杆进行定位固定。

根据本发明，转矩值设定用弹簧的弹簧力经由辊保持杆体作用于与凸轮部卡合的辊部件，与支轴和辊部件之间的距离相比，使支轴与弹簧力传递棒的作用点之间的距离更长。因此，相对于为了作为转矩限制器动作而在辊部件产生的反作用力，能够减小转矩值设定用弹簧的弹簧力，实现了转矩值设定用弹簧的小型轻量化，随之也实现了其它部件的小型轻量化，从而能够实现转矩扳手整体的小型化、轻量化。

根据本发明第二方面，通过将辊部件形成为实心的圆柱形状，能够排除由紧固时施加的径向的力引起的变形的影响。另外，通过使凸轮部的厚度与辊部件的轴向长度大致一致，并利用辊支承杆体支承辊部件的轴向全长，能够减小对辊部件的表面压力，能够使辊部件顺畅地旋转。

根据本发明第三、四方面，伴随紧固力的增加，能够使转矩限制器可靠地动作。

根据本发明第五方面，能够使凸轮轴顺畅地旋转。

根据本发明第六方面，能够使传递轴顺畅地旋转。

根据本发明第七方面，能够使辊支承杆体顺畅地转动。

根据本发明第八方面，伴随紧固力的增加，能够使弹簧力传递棒顺畅地倾斜运动。

根据本发明第九方面，无需另外准备特别的机构就能够对转矩限制器动作的情况进行电检测。

根据本发明第十方面，能够牢固地而且以简单的结构将头部和杆固定于以杆的轴心为中心的周向的任意位置。

根据本发明第十一方面，除了上述第十方面的效果外，由于定位部件未露出于转矩扳手的外部，因此能够防止误将定位部件松动的情况。

根据本发明第十二方面，能够容易地进行定位部件的紧固。

根据本发明第十三方面，作为用于与转矩限制器的动作同步地对达到设定转矩的情况进行电检测的机构，利用弹簧力传递棒，因此不需要特别的机构就能够使传感器动作。

根据本发明第十四、十五方面，能够考虑传感器和弹簧力传递棒倾斜运动的动作平面来对头部和杆进行定位固定，能够在转矩限制器动作的同时，将紧固转矩已达到设定转矩值的情况作为检测信号从传感器输出。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的转矩扳手的整体结构的剖视图。

图2是图1中的头部的放大图。

图3是沿着图2的A-A箭头方向的剖视图。

图4是图1～图3的头部的外观立体图。

图5是作用于图4的转矩限制器的紧固力的矢量图。

图6是实施方式2的转矩扳手的局部剖视图，表示开关非动作状态。

图7是实施方式2的转矩扳手的局部剖视图，表示开关动作状态。

图8是表示实施方式3的转矩扳手的整体结构的剖视图。

图9是表示实施方式4的转矩扳手的结合头部和杆的结合机构的详细情况的局部剖开剖视图。

图10是表示实施方式5的转矩扳手的结合头部和杆的结合机构的详细情况的局部剖开剖视图。

图11是表示实施方式6的转矩扳手的结合头部和杆的结合机构的详细情况的局部剖开剖视图。

标号说明

1、100转矩扳手；2头部；3a壳体部；3b螺纹筒部；3c盖体；3d上壁部；3e、3f、3g、3h凹陷部；4杆；5轴孔；6把手；7凸轮部；7a转矩传递凸轮面；7b转矩非传递凸轮面；8凸轮轴；8a轴孔；8b上周槽；8c下周槽；8d棘轮齿；9a、9b、9c钢球；10棘爪；11传递轴；11a主体轴部；11b方轴部；12辊支承杆体；12a轴承凹部；12b枢支凹部；13、130、230结合机构；14辊部件；15a螺纹筒部；15b扩开部；15c锥形内卡合部；15d第一内螺纹部；15e第二内螺纹部；16支轴；17、170、270定位部件；17a按压部；17b螺纹部；17c六角孔；18弹簧力传递棒；20棒座；20a枢支凹部；21调节螺母；22转矩值设定用弹簧；24转矩值调节螺钉；25钢球；26轴承凹部；30微动开关；300被紧固部。

具体实施方式

下面，根据附图所示的实施方式对本发明进行说明。

实施方式1

图1是表示本发明的实施方式1的转矩扳手的整体结构的剖视图，图2是表示图1中的头部的图，图3是沿着图2的A-A箭头方向的剖视图，图4是图1～图3所示的利用凸轮机构的转矩限制器的外观立体图。

本实施方式的转矩扳手1是具备利用凸轮机构的机械式的转矩限制器的转矩工具，该转矩扳手1能够以设定的转矩对例如螺栓或螺母等紧固部件进行紧固。

转矩扳手1由与紧固部件（以下以螺栓为例进行说明）卡合的头部2和圆筒状的杆4构成，在杆4的后端侧安装有使用者紧固时握持的把手6。头部2在前端部形成为曲面的大致长方体状的壳体部3a的后端部一体地形成有螺纹筒部3b，该螺纹筒部3b在内周面具有螺纹部，通过将形成在杆4的前端外周部的螺纹部拧入上述螺纹筒部3b，将头部2的壳体部3a和杆4结合，从而使杆4和壳体部3a连通。

若设杆4的轴向为x轴，壳体部3a的上下方向为z轴，与x轴和z轴相互正交的方向为y轴，则对于头部2的壳体3a，z轴方向的一端开放，由盖体3c封闭。在壳体部3a内，在前端部侧配置有凸轮轴8，在该凸轮轴8的中心部形成有轴孔5。

形成有轴孔8a的凸轮轴8在沿z轴方向延伸的轴部的两端部，在外周部形成有由曲面状的凹部构成的上周槽8b和下周槽8c，在上周槽8b和下周槽8c之间沿着周向等间隔地形成有多个（在本实施方式中为6个）凸轮部7。在壳体部3a的上壁部3d形成有与凸轮轴8具有同一轴心的圆形的凹陷部3e，在凹陷部3e的内周壁面与形成于凸轮轴8的上端部的上周槽8b之间大致无间隙地配置有多个钢球9a，从而构成径向轴承。钢球9a还与凹陷部3e的上内壁面抵接而作为推力轴承发挥功能。并且，在凹陷部3e形成有深度浅的凹陷部3f，在该凹陷部3f与凸轮轴8的上端之间形成间隙。

在盖体3c形成有与凸轮轴8具有同一轴心的圆形的凹陷部3g，在凹陷部3g的内周壁面与形成于凸轮轴8的下端部的下周槽8c之间大致无间隙地配置有多个钢球9b，从而构成径向轴承。钢球9b还与凹陷部3g的下内壁面抵接而作为推力轴承发挥功能。并且，在凹陷部3g形成有深度浅的凹陷部3h，在该凹陷部3h与凸轮轴8的下端之间形成间隙。如图3所示，能够使钢球9a与钢球9b的直径尽可能地接近凹陷部3e与凹陷部3g的深度，因此，能够增大上周槽8b和下周槽8c相对于钢球9a和钢球9b的受压面积，能够相应地减小从钢球9a和钢球9b受到的应力即赫兹应力，能够实现径向轴承的磨损的降低。

如图4所示，在凸轮轴8的轴孔8a的内周面形成有棘轮齿8d，传递轴11的主体轴部11a插入轴孔8a内。在传递轴11的主体轴部11a，以中心轴对称的方式配置的一对棘爪10由未图示的棘轮弹簧施力而与棘轮齿8d卡合，当凸轮轴8向顺时针方向旋转时，传递轴11一体地旋转。在传递轴11的前端部形成有贯通盖体3c的方轴部11b，未图示的凹头等以能够拆卸的方式装配于传递轴11的前端部。并且，在主体轴部11a的端面与凹陷部3f之间配置有构成推力轴承的钢球9c。

形成在凸轮轴8的外周部的多个凸轮部7形成为这样的结构：在凸轮顶部的两侧形成有由陡峭的斜面构成的转矩传递凸轮面7a和由平缓的平缓斜面构成的转矩非传递凸轮面7b。

另一方面，在壳体部3a的后部，在以z轴方向为轴向的支轴16上以摆动自如的方式安装有辊支承杆体12，该辊支承杆体12形成为大致长方体状并构成连杆机构。辊支承杆体12在纵长方向的一端部侧安装有支轴16，并形成为与凸轮部7的Z轴方向的厚度大致相同的厚度。在辊支承杆体12上，在与凸轮部7对置的对置面侧，在形成为凹形状的轴承凹部12a中以旋转自如的方式保持有实心的辊部件14，该辊部件14形成为圆柱状并构成凸轮从动件。该轴承凹部12a的内径部形成为直径与辊部件14的外径大致相同的内径面，辊部件14一边旋转一边与凸轮部7的凸轮面抵接。

并且，在辊支承杆体12以与螺纹筒部3b的轴孔面对的方式形成有枢支凹部12b。该枢支凹部12b在辊支承杆体12的纵长方向上形成在以支轴16为起点时比到辊部件14的中心位置的长度长的位置。

在杆4内的后端部侧，在棒座20与调节螺母21之间配置有转矩值设定用弹簧22。当通过从杆4的后端的操作使与调节螺母21旋合的转矩值调节螺纹杆24转动时，调节螺母21沿着轴向向前后螺旋前进，从而调节施加于棒座20的弹簧压力。

在棒座20以与辊支承杆体12的枢支凹部12b对置的方式形成有枢支凹部20a，在棒座20的枢支凹部20a与辊支承杆体12的枢支凹部12b之间配置有弹簧力传递棒18。弹簧力传递棒18的两端部18a、18b形成为球面（以下为球端部），即使枢支凹部12b和枢支凹部20a在x轴方向的位置向y轴方向和z轴方向偏移，弹簧力传递棒18也会与该偏移对应地与枢支凹部12b和枢支凹部20a抵接。

在转矩扳手1未紧固螺栓的非紧固状态下，转矩值设定用弹簧22的弹簧力从弹簧力传递棒18经由辊支承杆体12将辊部件14按压于凸轮部7的转矩传递凸轮面7a的基部，在该位置处，辊部件14静止而稳定地保持于凸轮部7，在该静止状态下，弹簧力传递棒18成为与x轴平行的姿态。并且，在辊支承杆体12的上下两面分别形成有供钢球25嵌入的轴承凹部26，这些上下的钢球25与壳体部3a和盖体3c的内表面抵接，由此对辊支承杆体12在z轴方向进行定位，并且能够使辊支承杆体12以支轴16为支点顺畅地转动。

当辊支承杆体12从保持于静止状态的非紧固状态开始进行螺栓紧固时，施加于杆4的紧固力从支轴16传递至辊支承杆体12，通过辊部件14施加于凸轮部7的转矩传递凸轮面7a。当螺栓的紧固进展时，辊部件14受到来自转矩传递凸轮面7a的反作用力，因此，辊支承杆体12受到以支轴16为中心朝向逆时针方向的转动力。此时，辊支承杆体12借助杠杆原理，克服转矩值设定用弹簧22的作用力使弹簧力传递棒18朝向杆4的后端侧移动。即，转矩限制器开始动作。

随着对螺栓的紧固力增强，从转矩传递凸轮面7a对辊部件14的反作用力增大，辊部件14克服转矩值调节弹簧22的弹簧力向凸轮顶部侧移动。进而，当辊部件14越过凸轮部7的凸轮顶部时，成为由辊部件14使凸轮轴8向紧固方向旋转的力不起作用的转矩限制器的动作状态，将达到了设定转矩值的情况通知给使用者。

另外，当成为辊部件14到达了凸轮顶部位置的状态即转矩限制器的动作状态时，辊部件14转移至与转矩非传递凸轮面7b抵接的状态，因此，转矩值调节弹簧22的弹簧力经由弹簧力传递棒18施加于辊支承杆体12，从而对辊支承杆体12作用向顺时针方向的转动力，施加于杆4的紧固方向的力急剧地减轻，杆4相对于螺栓空转，直到辊支承杆体12成为上述的静止状态为止。

这里，参照图5对作用于构成本实施方式的转矩扳手的转矩限制器的各部件的力的关系进行说明。

在转矩扳手1的非紧固状态中，辊支承杆体12处于上述的静止状态，设从转矩传递凸轮面7a作用于辊部件14的反作用力为P1。该反作用力P1是转矩传递凸轮面7a与辊部件14的抵接位置处的法线方向的力。在本实施方式中，该反作用力P1的矢量方向从连结支轴16的中心与辊部件14的轴中心的轴线即基线轴方向向紧固螺栓的方向偏移角度θ。

因此，若在紧固螺栓时从辊部件14对凸轮部7的转矩传递凸轮面7a施加紧固力，则沿着辊部件14和转矩传递凸轮面7a的切线方向朝向凸轮顶部侧的反作用力P2作用于辊部件14，将辊部件14朝向凸轮顶部侧推出的力发挥作用。这里，反作用力P2和P1处于

P2=P1×tanθ  （1）

的关系。从上述（1）式可知，若转矩传递凸轮面7a和辊部件14的抵接位置处的法线方向与基线轴方向之间的角度θ小，则力P2成为比力P1小的力。利用将该辊部件14推出的力P2，将辊支承杆体12向转矩扳手1的后方侧推压，该力经由枢支凹部12b作用于弹簧力传递棒18。

另一方面，由辊支承杆体12作用于弹簧力传递棒18的力F与转矩传递凸轮面7a将辊部件14推出的力P2相比能够进一步减小。

这是因为，支轴16的轴心与弹簧力传递棒18的一方的球端部18a的中心的轴间距离r2比支轴16的轴心与辊部件14的轴心的轴间距离r1大。即，绕支轴16的力矩（转矩）利用从支轴16到力的作用点的距离与所作用的力的积来定义，辊部件14处的绕支轴16的力矩（转矩）和弹簧力传递棒18的一方的球端部18a处的绕支轴16的力矩（转矩）相等。因此，作用于比距支轴16的距离r1大的r2的位置的力小于P2。

作用于弹簧力传递棒18的力F比力P1小是指，将弹簧22推回的力比P1小。于是，为了将辊14按压于凸轮8，转矩值设定弹簧22按压连杆部22的力也成为比P1小的力。

因此，在本实施方式的转矩扳手1中，作为转矩值设定弹簧22，可以使用比以往弹簧常数小、且小型、轻量的弹簧。并且，从辊支承杆体12作用于弹簧力传递棒18的力、以及从弹簧力传递棒18作用于棒座20的力也成为比P1小的力，因此，对于弹簧力传递棒18、棒座20等也可以使用小型、轻量的部件。由此，根据本实施方式的转矩扳手1，能够获得关于转矩扳手1整体能够小型化/轻量化的效果。

另外，如上所述，能够通过改变凸轮部7的转矩传递凸轮面7a与辊部件14的抵接位置处的力P1的方向（法线方向）和基线轴方向的角度θ，来改变力P2以及F的大小，但θ优选大于0度、小于45度。

当角度θ为0度时，法线方向的力P1与连杆方向一致，因此，辊14只是被向连杆销16的方向按压，对辊14完全不作用逆着弹簧22的力将辊14推回的方向的分力。因此，在0度的情况下，无法发挥作为转矩扳手的功能，是不优选的。

并且，在比0度小的角度的情况下，即在图5中，力P1的方向比连结支轴16和辊部件14的基线轴位置靠逆时针方向侧的情况下，作用于辊部件14的力作用在与克服转矩值设定弹簧22的弹簧力将辊部件14推回的方向相反的方向上。因此，在该情况下，也同样无法发挥作为转矩扳手1的功能，是不优选的。

并且，在θ为45度以上的情况下，法线方向的力P1和P2为相同大小的力，借助辊支承杆体12的功能减小作用于转矩值调节弹簧22的力的效果降低，因此是不优选的。

另外，可以通过改变支轴16与辊部件14的位置关系来变更基线轴方向，由此进行基线轴方向与力P1的方向（法线方向）的角度θ的调节，也可以变更凸轮部7的转矩传递凸轮面7a的曲面形状来进行基线轴方向与力P1的方向（法线方向）的角度θ的调节。例如，若将支轴16配置于比图5所示的位置靠头部2的前端侧的位置，则θ变大，P2也随之变大。并且，通过增大非紧固状态下与辊部件14抵接的转矩传递凸轮面7a的倾斜面的倾斜，使法线方向靠近基线轴方向，因此能够减小θ，若减小上述倾斜，则能够增大θ。

并且，在本实施方式的转矩扳手1中，即使改变支轴16与枢支凹部12b（即，棒18的一方的球端部18a所卡合的位置）之间的距离r2，同样能够使作用于转矩值设定弹簧22的力变化。例如在将枢支凹部12b设定于距支轴16较远的位置以使轴间距离r2比图5所示的状态长的情况下，如前面所述，由于绕支轴16的力矩相同，因此能够减小F。但是，若增大轴间距离r2，则当然辊支承杆体12大型化，头部2大型化。

另外，若增大轴间距离r2，则在非紧固状态下，枢支凹部12b的位置与棒座20的枢支凹部20a的位置的（在y轴方向的）偏移增大。于是，非紧固状态下的弹簧力传递棒18的相对于转矩扳手1的x轴方向的倾斜增大。当在该状态下对棒18作用力时，作用于棒座20的力的y轴方向分量变大。由此，通过y轴方向分量的力将棒座20按压于杆4的内表面，从而摩擦增大，因此成为转矩的测量精度降低的原因，是不优选的。

如上所述，根据本实施方式的转矩扳手1，作为转矩限制器的结构，将与凸轮轴8的凸轮部7抵接的实心圆柱状的辊部件14以旋转自如的方式配置于辊支承杆体12的轴承凹部12a，能够使克服转矩值调节弹簧22的力而作用的力比从转矩传递凸轮面7a作用于辊部件14的法线方向的力小。由此，能够使转矩值调节弹簧22、连结辊支承杆体12和转矩值调节弹簧22的弹簧力传递棒18等部件小型化和轻量化。由此能够提供小型/轻量的转矩扳手。

并且，在使用利用弹簧直接将追随凸轮的辊等按压于凸轮的英国专利申请公开第2148767A号说明书公开的现有的凸轮机构构成的转矩限制器方式的转矩扳手的情况下，当辊沿着凸轮的转矩传递凸轮面一边自转一边滑动时，与头部和杆的内表面产生摩擦。但是，根据本实施方式的转矩扳手1，辊部件14由辊支承杆体12支承为能够以支轴16为中心摆动，因此，与头部2和杆4的内表面之间不会产生摩擦。因此，与上述现有的转矩扳手相比，能够提供降低了动作时的摩擦的转矩扳手。

另外，在本实施方式中，对将弹簧力传递棒18与辊支承杆体12和棒座20形成为能够进行枢支动作的球面和凹面形状的卡合构造进行了说明，但不限于此。如上所述，在本实施方式的转矩扳手1中，辊部件14追随凸轮部7的凸轮面的动作是图5所示的x-y平面上的动作。因此，可以使轴穿过弹簧力传递棒18的两端部而轴支承于辊支承杆体12和棒座20从而进行卡合，也可以形成为仅在x-y平面中的圆周方向上滑动的圆板状的卡合部。

实施方式2

图6和图7是通过局部剖面示出本发明的实施方式2的转矩扳手100的内部构造的俯视图。另外，对于与图1～图5所示的部件相同的部件标以同一标号并省略对其的说明。

本实施方式的转矩扳手100具备实施方式1所示的转矩限制器，通过伴随螺栓的紧固的转矩限制器的动作开始，辊支承杆体12转动，由此，保持在对置的枢支凹部12a和枢支凹部20a之间的弹簧力传递棒18从与x轴方向平行的状态变化为倾斜状态，利用这一点，对螺栓的紧固转矩伴随转矩限制器的动作达到设定转矩值的情况进行电检测。

根据本实施方式的转矩扳手100，在使用实施方式1所示的方式的转矩扳手进行紧固作业时，能够通过电信号对以设定转矩的紧固已完成的情况进行检测。因此，例如能够利用该信号通过声音和光等告知使用者紧固完成，或者将紧固完成的信号输出至外部的信息处理装置来计测紧固的次数。因此，根据本实施方式的转矩扳手100，能够进行不会忘记紧固等紧固作业的管理。

本实施方式的转矩扳手100在形成为圆筒形状的杆4的外周配置有传感器30，该传感器30对弹簧力传递棒18已达到预定倾斜的情况进行检测，作为传感器30使用机械的开关结构的微动开关。在杆4的周壁的一部分，与传感器（以下作为微动开关进行说明）30对应地形成开口部4a，微动开关30的开关动作杆30a穿过该开口部4a而与杆4内的弹簧力传递棒18的外周面抵接。

当开始螺栓的紧固时，弹簧力传递棒18从图6所示的与x轴平行的状态即非紧固状态开始倾斜，随着弹簧力传递棒18的倾斜增加，开关动作杆30a向推入未图示的开关端子的方向倾斜。进而，如图7所示，当转矩限制器动作的弹簧力传递棒18的倾斜成为最大时，微动开关30从断开的状态切换至接通的状态，通过与传感器30连接的软线34将检测信号输出至外部。微动开关30收纳于外装壳体32内，从而保护微动开关30，并且防止尘埃等通过开口部4a进入杆4内。利用这样输出的接通信号，能够检测一次的以设定转矩进行的紧固已完成。

如上所述，根据本实施方式的转矩扳手100，能够将紧固完成信号输出至外部，该紧固完成信号表示螺栓等紧固部件的以设定转矩的紧固已完成。因此能够计测紧固根数来确认是否忘记紧固。

另外，对在本实施方式的转矩扳手100中传感器30使用限位开关的情况进行了说明，但不限于此。只要是能够检测棒18的倾斜的变化的传感器、开关，则可以是任何传感器、开关，也可以是利用磁、激光、超声波等的传感器等。

并且，在本实施方式中，对传感器30配置于杆4的y轴方向侧的侧面进行了说明，但不限于此。只要能够测量棒18的倾斜的变化，则可以配置于任何位置。

实施方式3

图8是示出表示实施方式3的转矩扳手的整体结构的剖视图。另外，在图8中对与上述图1所示的标号相同的部件标以同一标号并省略对其的说明。

在图1所示的实施方式1中，辊14形成为实心圆柱状，但在图8所示的实施方式中，辊14由中空圆筒状的辊主体14a和两端部支承于辊支承杆体12的辊轴14b构成，辊主体14a以旋转自如的方式贯穿插入于辊轴14b。

在图8中，在凸轮轴8的上下部，在凸轮轴8的外周面与头部2的内周面之间分别配置大量钢球9a、9b来构成径向轴承这点与图3所示的实施方式1相同，但也可以通过在圆环状的内圈部和圆环状的外圈部之间配置多个钢球、辊等滚动部件而成的滚动轴承，将凸轮轴8支承于头部2。在该情况下，在凸轮轴8的上下部分别装配上述内圈部，在头部2的内周面装配上述外圈部。另外，也可以将该滚动轴承应用于上述的实施方式1。

实施方式4

图9是示出表示本发明的实施方式4的转矩扳手的结合头部和杆的结合机构的详细情况的局部剖开剖视图。

在图6、图7所示的实施方式中，利用弹簧力传递棒18的倾斜运动接通微动开关30，从而能够对转矩限制器的动作进行电检测。在该情况下，需要将固定微动开关30的杆4与头部2的结合位置在以杆4的中心轴线为中心的周向上设于预定位置，与转矩限制器动作的时机对应，使弹簧力传递棒18向接通微动开关30的位置倾斜。

在图9中，形成为圆筒形状的杆4的前端部由在外周面形成有外螺纹部的螺纹筒部15a和与螺纹筒部15a的前方连续设置的薄壁圆筒形状的扩开圆筒部15b构成。扩开圆筒部15b形成为比螺纹筒部15a的外径小且壁薄，并且前端侧内周面（称为锥形内卡合部）15c形成为随着朝向前端而内径逐渐增加的喇叭状。

在头部2的螺纹筒部3b的内周面形成有与杆4的螺纹筒部15a旋合的第一内螺纹部15d、位于比第一内螺纹部15d靠前方的位置的第二内螺纹部15e，圆筒状的定位部件17与该第二内螺纹部15e旋合。

定位部件17由下列部分构成：与第二内螺纹部15d旋合的形成于外周部的螺纹部17b；锥形的按压部（锥形外卡合部）17a，形成于螺纹部17b的后方并与锥形内卡合部15c抵接而锥形卡合；以及与例如六角扳手（未图示）卡合的形成于中心孔部的卡合孔（六角孔）17c。另外，弹簧力传递棒18贯穿插入于该六角孔17c中。按压部17a形成为外径从前端侧朝向后端侧逐渐减小的锥形面。

在使杆4的螺纹筒部15a与头部2的螺纹筒部3b的第一内螺纹部15d旋合之前，预先使定位部件17与第二内螺纹部15e旋合。另外，也可以将第一内螺纹部15d和第二内螺纹部15e形成为一个内螺纹部。

如上所述，对于弹簧力传递棒18，枢支凹部12a的位置与辊支承杆体12的动作对应地变化，因此，通过卡合孔17c内的位置也变化。因此，卡合孔17c的内径形成为，即使弹簧力传递棒18的位置与辊支承杆体12的动作对应地变化也不会与弹簧力传递棒18接触。

以上是本实施方式的结合机构13的结构，下面对头部2和杆4的在圆周方向的定位固定的方法进行说明。

如转矩扳手1那样，在拧入圆筒状的头部2和杆4而结合的方式的转矩扳手的情况下，能够相对于将紧固部件紧固的动作实现牢固的结合。但是，根据螺纹的切削方式和头部2与杆4的紧固方式，进行螺纹紧固而结合时的圆周方向的相对位置关系出现偏差。因此，本实施方式的转矩扳手1能够通过定位部件17准确地确定圆周方向的结合位置。具体而言，如图6所示，微动开关30用的开口4a定位于与y轴一致的状态。

该结合方法首先如上所述，在头部2的螺纹筒部3b内使定位部件17与第二内螺纹部15e旋合，螺旋前进至头部2前端方向侧的里侧。进而，将头部2的螺纹筒部3b的第一内螺纹部15d和杆4的螺纹筒部15a相互拧入而结合。当相对于头部2拧入杆4时，形成于杆4的前端部的锥形内卡合部15c与定位部件3的按压部17a抵接而进行锥形卡合。于是，如上所述，杆4的扩开部15b通过楔效果逐渐弹性地推开，按压于头部2的螺纹筒部3b的内周面，将头部2和杆4紧固。进而，紧固到某种程度后，将头部2和杆4的位置与进行紧固的圆周方向的期望位置对准。

接着，从用于安装凸轮8和紧固轴11等的头部壳体部3a的开口部插入六角扳手，使定位部件17以向杆4侧螺旋前进的方式旋转。于是，通过与杆4的扩开部15b的锥形内卡合部15c抵接的定位部件17的按压部17a，使扩开部15b进一步被推开。由此，杆4的前端部4b按压于头部2的结合部2b，将头部2和杆4牢固地结合。这样，通过在定位固定后，将凸轮部7等部件组装到头部壳体部3a内，能够最终组装转矩扳手1。

这样，将头部2和杆4紧固连结至能够充分确保相对于紧固作业的强度的程度，并且，将进行螺纹紧固的圆周方向的相对位置关系调节为期望的位置，然后使定位部件17向杆4侧螺旋前进，由此能够进一步强力地相互紧固固定。由此，头部2和杆4能够在准确地对位于圆周方向的期望的位置的状态下牢固地结合。

并且，如上所述，本实施方式的定位部件17由于在头部2的内部旋合，因此在组装好转矩扳手1的状态下，无法容易地进行操作。因此，在使用转矩扳手1时，不会误动作而导致结合位置偏移。

如在实施方式2中说明的那样，转矩扳手1开始紧固时，开始转矩限制器的动作，辊支承杆体12以支轴16为中心转动，从图6所示的转矩限制器的非动作状态变化为图7所示的动作状态，弹簧力传递棒18相对于x轴方向的倾斜变化。

在本实施方式中，弹簧力传递棒18和微动开关30的开关动作杆30a都以与x-y平面平行地动作的方式利用结合机构13定位固定头部2和杆4。

即，在达到设定转矩之前，在图6所示的非动作状态下，微动开关30断开，在图7所示的转矩限制器的动作状态下，棒18在x-y平面中成为最大的倾斜，开关动作杆30a被按压从而微动开关30接通。然后，辊部件14移动到下一个凸轮部7的位置，转矩限制器成为非动作状态，微动开关30断开。利用这样输出的接通信号，能够检测一次的以设定转矩进行的紧固已完成。此时，开关动作杆30a与转矩限制器动作对应地通过弹簧力传递棒18的倾斜运动而动作，能够准确地输出接通信号。

另外，在没有结合机构13的情况下，通过确定进行头部2和杆4的螺纹结合的螺纹部的长度、开始螺纹切削的位置，能够在某种程度上确定结合状态下的位置关系，但根据紧固方式和螺纹槽形成的精度不同，会出现偏差。

如以上所述，根据本实施方式，为了检测紧固完成，在对弹簧力传递棒18的倾斜的变化进行检测的微动开关30安装于杆4的情况下，能够将头部2和杆4在圆周方向上准确地对位，能够与转矩限制器动作对应地可靠地检测基于设定转矩的紧固完成。因此，能够准确地计测紧固根数，确认是否忘记紧固等。

并且，本实施方式中，作为头部2和杆4螺纹紧固而连结的转矩扳手1，以具备凸轮轴8、辊支承杆体12、辊部件14以及弹簧力传递棒18等的转矩扳手为例进行了说明，但不限于此。本发明的定位部件只要是将头部和杆相互拧入而连结的方式的转矩扳手，且需要确定其圆周方向上的相对位置关系的转矩扳手，则能够应用于任意的转矩扳手，不受用于以预定的转矩进行紧固的机构限定。

并且，在本实施方式中，对使头部2的内周面和杆4的外周面旋合进行紧固的方式的转矩扳手进行了说明，但不限于此。例如也可以在头部的外周面与杆的内周面形成螺纹槽，使两者旋合而连结。在该情况下，以锥形部3a朝向头部2的方向的方式使定位部件17旋合于杆4的内周面。进而，将头部2和杆4拧入连结并对位于预定的位置，然后使定位部件17朝头部2侧螺旋前进。由此，将头部2相对于杆4推开，从而能够在对位的状态下牢固地固定。

实施方式5

图10是示出表示本发明的实施方式5的转矩扳手的结合头部和杆的其它结合机构的详细情况的局部剖视图。

本实施方式的结合结构130形成为这样的结构：使设置于杆4的前端部的螺纹筒部15a与形成于头部2的螺纹筒部3b的内周面的内螺纹部旋合，使与杆4的螺纹筒部15a的外周旋合的螺母状的定位部件170向箭头A所示的前方螺旋前进，将杆4和头部2在以x轴为中心的圆周方向进行定位固定。

在头部2的螺纹筒部3b，在后端部形成有形成为锥形面的被紧固部（锥形外卡合部）300，被紧固部300形成为随着朝向后方而外径逐渐减小的锥形面。螺母状的定位部件170在与螺纹筒部15a旋合的内螺纹部170b的前部形成有紧固部（锥形内卡合部）170c，该紧固部170c具备喇叭状的内周面，与形成锥形面的被紧固部300抵接而锥形卡合。

本实施方式的基于结合机构130的定位固定预先使定位部件170旋合于杆4的外周面，然后将头部2和杆4拧入而连结。进而，使头部2和杆4对位于圆周方向的预定位置，然后使定位部件170朝向头部2（箭头A方向）螺旋前进。于是，通过紧固部170c将头部2的被紧固部300按压于杆4的螺纹筒部15a的外周面，从而能够牢固地结合头部2和杆4。

另外，在使用该定位部件170的情况下，也可以构成为在头部2和杆4的结合部中，使头部2的外周面与杆4的内周面旋合而结合。在该情况下，使定位部件170从头部2侧向杆4侧螺旋前进，使杆4按压于头部2，由此能够将两者牢固地定位固定。

实施方式6

图11表示本发明的实施方式6。另外，对与图8所示的部件相同的部件标以同一标号并省略对其的说明。

在上述的实施方式4、5的结合机构13、130中，使定位部件17、170与杆4的前端部、或者头部2的螺纹筒部3b的后端部锥形卡合，但本实施方式的结合机构230不是利用上述锥形卡合，而是利用使定位部件270的后端面与杆4的前端面对接而紧固的双螺母构造来结合杆4和头部2。

在图11中，定位部件270与图8的定位部件17同样形成六角孔17c并在外周面形成螺纹部17b，使后端面沿着y轴方向形成为平坦面。

并且，在螺纹筒部3b的内周面，与形成在杆4的前端部的螺纹筒部15a旋合的第一内螺纹部15d、和与定位部件270的螺纹部17b旋合的第二内螺纹部15e形成为共用的内螺纹部。

杆4的螺纹筒部15a的前端部直到前端外径恒定，并且在外周面形成有与第一内螺纹部15d旋合的螺纹部。并且，将螺纹筒部15d的前端面15f沿着y轴方向形成为平坦面。

在本实施方式的结合机构230中，与实施方式4同样，预先使定位部件270与第二内螺纹部15e旋合。进而，使杆4的螺纹筒部15a与头部2的螺纹筒部3b的第一内螺纹部15d旋合，一边使杆4旋转一边拧入。拧入直到定位部件270的后端面17d和螺纹筒部15a的前端面彼此接触为止，使杆4相对于头部2旋转到绕x轴的预定位置。在该状态下，当与实施方式4同样使用六角扳手使定位部件270转动而向后端侧螺旋前进时，定位部件270的后端面强力地按压于螺纹筒15d的前端面，定位部件270作为螺纹筒15d的止转螺母发挥作用。由此，杆4与头部2结合。

另外，也可以将本实施方式的结合机构应用于图10所示的实施方式5的结构。

通过特定的方式详细说明了本发明，但本领域技术人员应该明了，只要不脱离本发明的精神和范围，则能够进行各种变更和改造。

如以上详细描述的那样，根据本发明，转矩扳手具备这样的结构的转矩限制器：在紧固螺栓或螺母等紧固部件时，利用杠杆原理使实心圆柱状的辊的凸轮从动件以转矩值调节弹簧的弹簧压力与用于将紧固力传递至紧固部件的凸轮加压接触，在该转矩扳手中，能够提供实现更稳定的动作且能够进行精度高的紧固的技术。

Claims (17)

1. 一种转矩扳手，其特征在于，该转矩扳手具备：

头部，以能够旋转的方式配置有在外周形成有多个凸轮部的圆筒状的凸轮轴，所述凸轮部具有转矩传递用凸轮面和转矩非传递用凸轮面，并且在上述凸轮轴内同轴地配置有转矩传递轴，所述转矩传递轴用于经由棘轮机构将被紧固体紧固；

筒状的杆，该杆固定于上述头部的后端部，在该杆的内部收纳有被转矩值设定用弹簧施力的弹簧力传递棒；

与上述凸轮部卡合的辊部件；以及

辊支承杆体，其经由支轴以能够旋转的方式安装于上述头部，将上述辊部件支承为能够旋转，并且，经由上述弹簧力传递棒传递的弹簧力作用于上述辊部件而使上述辊部件产生紧固反作用力，

关于上述辊支承杆体，与从上述支轴到上述辊部件的距离相比，使从上述支轴到上述弹簧力传递棒的作用点的距离更长。

2. 根据权利要求1所述的转矩扳手，其特征在于，

上述辊部件形成为实心的圆柱形状。

3. 根据权利要求1或2所述的转矩扳手，其特征在于，

上述凸轮部设定为，在上述辊部件处于静止状态的卡合位置，相对于连结上述辊部件的轴中心与上述支轴的轴中心之间的基线，使在上述辊部件产生的法线方向的反作用力矢量的朝向向紧固方向具有偏移角度θ。

4. 根据权利要求1或2所述的转矩扳手，其特征在于，

上述凸轮部设定为，在上述辊部件处于静止状态的卡合位置，相对于连结上述辊部件的轴中心与上述支轴的轴中心之间的基线，使在上述辊部件产生的法线方向的反作用力矢量的朝向向紧固方向具有比0度大且比45度小的偏移角度θ。

5. 根据权利要求1至4中的任一项所述的转矩扳手，其特征在于，

配置于上述头部内的上述凸轮轴在轴向两端部的外周形成有周槽，在上述各周槽和与上述各周槽隔离对置的上述头部的内周壁面之间配置多个钢球而构成径向轴承，使上述钢球与上述头部的轴向外侧的内壁面抵接，在上述凸轮轴的轴向外端和上述头部的轴向内壁面之间形成有间隙。

6. 根据权利要求1至4中的任一项所述的转矩扳手，其特征在于，

在上述头部的内周面和配置于上述头部内的上述凸轮轴之间，在上述凸轮轴的轴向两端部设置有滚动轴承，该滚动轴承是在内圈部和外圈部之间配置多个滚动部件而成的。

7. 根据权利要求1至6中的任一项所述的转矩扳手，其特征在于，

上述传递轴在与被紧固体卡合的一侧的相反侧的一端面和与该一端面对置的上述头部的内壁面之间配置有构成推力轴承的钢球。

8. 根据权利要求1至7中的任一项所述的转矩扳手，其特征在于，

上述辊支承杆体在上述支轴的轴向两端面，在与上述头部的内壁面之间分别配置有构成推力轴承的钢球。

9. 根据权利要求1至8中的任一项所述的转矩扳手，其特征在于，

上述弹簧力传递棒的两端部形成为球面形状，在上述辊支承杆体和上述转矩值设定用弹簧侧的抵接部件分别形成有以能够进行枢支动作的方式卡合的卡合凹部。

10. 根据权利要求1至9中的任一项所述的转矩扳手，其特征在于，

该转矩扳手设有传感器，该传感器检测伴随上述辊部件借助紧固反作用力在上述凸轮部的转矩传递凸轮面上向凸轮顶部方向移动，上述辊支承杆体转动，由此上述弹簧力传递棒相对于上述杆的轴向的倾斜的变化。

11. 根据权利要求1至10中的任一项所述的转矩扳手，其特征在于，

该转矩扳手具备结合机构，该结合机构通过螺纹结合而将上述杆的前端部结合于上述头部的后部，上述结合机构具有：螺纹部，以内装或外装的方式使形成于上述头部的后端部的螺纹筒部和形成于上述杆的前端部的螺纹筒部旋合并形成于上述双方的螺纹筒部；以及圆筒状的定位部件，该定位部件与内装侧的螺纹筒部或外装侧的螺纹筒部中的一个螺纹筒部的前端部抵接而按压于另一个螺纹筒部，上述定位部件与上述另一个螺纹筒部的螺纹部旋合，在加压接触状态下与上述一个螺纹筒部的前端面抵接，将上述头部和上述杆固定于以该杆的轴心为中心的周向的任意位置。

12. 根据权利要求1至10中的任一项所述的转矩扳手，其特征在于，

该转矩扳手具备结合机构，该结合机构通过螺纹结合而将上述杆的前端部结合于上述头部的后部，上述结合机构具有：螺纹部，以内装或外装的方式使形成于上述头部的后端部的螺纹筒部和形成于上述杆的前端部的螺纹筒部旋合并形成于上述双方的螺纹筒部；以及圆筒状的定位部件，该定位部件与内装侧的螺纹筒部或外装侧的螺纹筒部中的一个螺纹筒部的前端部抵接而按压于另一个螺纹筒部，上述定位部件与上述另一个螺纹筒部的螺纹部旋合，通过与上述一个螺纹筒部的前端部锥形卡合，将上述头部和上述杆固定于以该杆的轴心为中心的周向的任意位置。

13. 根据权利要求12所述的转矩扳手，其特征在于，

在上述结合机构中，上述定位部件与内装有上述一个螺纹筒部的上述另一个螺纹筒部的内周螺纹部旋合，上述定位部件与上述一个螺纹筒部的前端部内周面锥形卡合，从而使上述一个螺纹筒部的前端部扩开而按压于上述一个螺纹筒部的内周面，以固定上述头部和上述杆。

14. 根据权利要求12所述的转矩扳手，其特征在于，

在上述结合机构中，上述定位部件与外装有上述一个螺纹筒部的上述另一个螺纹筒部的外周螺纹部旋合，上述定位部件与上述一个螺纹筒部的前端部外周面锥形卡合，从而使上述一个螺纹筒部的前端部紧固于上述另一个螺纹筒部的外周面，以固定上述头部和上述杆。

15. 根据权利要求1至14中的任一项所述的转矩扳手，其特征在于，

该转矩扳手具有检测上述弹簧力传递棒的倾斜运动的传感器，该倾斜运动是随着上述辊部件与上述凸轮部卡合而追随从而由上述辊支承杆体的转动产生的。

16. 根据权利要求15所述的转矩扳手，其特征在于，

上述结合机构对以上述杆的轴向轴心为中心的圆周方向上的上述传感器的位置和上述弹簧力传递棒的位置任意地进行设定，从而将上述头部和上述杆定位固定。

17. 根据权利要求16所述的转矩扳手，其特征在于，

上述结合机构将上述头部和上述杆定位固定于这样的位置：使得上述传感器在上述杆的倾斜成为最大的位置动作。

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