JP2004202600A

JP2004202600A - 締付けトルク判定装置

Info

Publication number: JP2004202600A
Application number: JP2002372087A
Authority: JP
Inventors: Toshitaka Kamikubo; 俊孝上久保; Michitaka Okugawa; 道隆奥川; Takashi Eguchi; 隆志江口; Shuichi Yonezawa; 修一米澤
Original assignee: Toyota Motor Corp; Atlas Copco KK
Current assignee: Toyota Motor Corp; Atlas Copco KK
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】被締付けねじと通常のインパクトレンチとの間に介装して、簡単な機械的構造によって、締付けトルクを判定する締付けトルク判定装置を提供する。
【解決手段】ケース２内に、トルク伝達部材３を回転可能に支持し、トルク伝達部材３の両端部に、ボルトに係合するソケット工具およびインパクトレンチを連結してボルトを締付ける。インパクトレンチによる締付けトルクが規定値に達すると、トルク伝達部材３の角加速度(減速度)が増大し、慣性力によって慣性部材２７がコイルばね２６のばね力に抗してプランジャ２４を移動させて、検知ピン１９の拘束を解除する。これにより、ばね付勢された検知ピン19が移動するので、検知ピン19の移動を目視することにより、締付けトルクが規定値に達したことを判定することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、インパクトレンチ、オイルパルスレンチ等の衝撃トルクを発生する締付け工具によるねじの締付トルクが規定値に達したかどうかを判定する締付トルク判定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車等の機械製品の組立ラインにおいては、インパクトレンチ、オイルパルスレンチ等の衝撃トルクを発生させるハンドツール(以下、インパクトレンチ等という)を用いてねじ類の締め付けが行われることが多い。インパクトレンチ等は、エアモータ等のモータの連続的な回転力をパルス発生機によって断続的なトルクに変換し、短時間にトルクを立ち上げて衝撃トルクを発生させることにより、小型で大きな締付けトルクを得ることができる。
【０００３】
また、機械製品の組立においては、ねじ類の締付けトルクが規定されている部位があり、このような部位のねじの締付けにおいては、締付けトルクが規定値に達しているかどうかを判定する必要がある。そこで、従来、ねじ類をインパクトレンチ等によってある程度締付けた後、さらに、手動式のトルクレンチを用いて規定トルクまで締付けるようにしていた。
【０００４】
しかしながら、上記従来の手動式のトルクレンチを用いて締付ける方法では、締付作業が煩雑であり、作業効率が低い。そこで、例えば特許文献１に記載されているような締付トルク検出装置を用いてインパクトレンチ等の締付トルクを測定し、予め規定の締付けトルクが得られるよう調整したインパクトレンチ等を用いる方法、あるいは、例えば特許文献２に記載されているような締付トルク検出装置を内蔵したインパクトレンチ等を用いて規定の締付けトルクを得る方法がとられている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６―１６７４０１号公報
【特許文献２】
特開平５−４１７６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の締付けトルク判定方法では、次のような問題がある。締付けトルク検出装置を用いる方法では、従来の締付けトルク検出装置は、締付けトルクを電気的に検出するため、構造が複雑であり、締付けトルクの検出素子および電気回路を必要とすることから高価であり、コストがかかる。また、締付けトルク検出装置を内蔵したインパクトレンチ等を用いる方法では、高価な締付けトルク検出装置を内蔵したインパクトレンチを必要とするため、やはりコストがかかる。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、既存の通常のインパクトレンチ等を利用することができ、かつ、簡単な構造で、締付け工具による締付けトルクが規定値に達しているかどうかを判定することができる締付トルク判定装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、被締付けねじと衝撃トルクを発生させる締付け工具との間に介装して使用される締付けトルク判定装置であって、支持部材と、該支持部材に回転可能に支持されて、前記締付け工具から前記被締付けねじに締付けトルクを伝達するトルク伝達部材と、該トルク伝達部材に回動可能に取付けられて、該トルク伝達部材の角加速度によってモーメント力を生じる慣性部材と、該慣性部材をその回動方向一側へ付勢する付勢手段と、前記慣性部材の移動を監視する監視手段とを備え、締付トルクが規定値に達したときの前記トルク伝達部材の角加速度によって、前記慣性部材が前記付勢手段の付勢力に抗して移動することを特徴とする。
このように構成したことにより、締付けトルクが規定値に達すると、トルク伝達部材の角加速度によって慣性部材が付勢手段の付勢力に抗して移動するので、この慣性部材の移動を監視手段によって監視することによって、締付けトルクが規定値に達したかどうかを判定する。
また、請求項２の発明に係る締付けトルク判定装置は、上記請求項１の構成において、前記監視手段は、ばね手段によって付勢される検知ピンと、該検知ピンの移動を拘束する拘束手段とを含み、前記慣性部材の移動によって前記拘束手段による前記検知ピンの拘束を解除することを特徴とする。
このように構成したことにより、締付けトルクが規定値に達すると、慣性部材が移動して拘束手段の拘束を解除し、検知ピンがばね手段によって移動する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１乃至図３に示すように、本実施形態に係る締付けトルク判定装置１は、円筒状のケース２(支持部材)内に、略円筒状のトルク伝達部材３が挿入され、その両端部から突出された軸受部４，５がケース２の両端部に嵌合された軸受６，７にそれぞれ挿通されて回転可能に支持されている。一方の軸受６がケース２の一端部に形成された内側フランジ部２Ａに当接し、他方の軸受７がケース２の内周溝に嵌合されたスナップリング９に当接し、これらの軸受６，７間にスペーサ8を介してトルク伝達部材３を挟持することによって、軸受６，７及びトルク伝達部材３がケース２に取付けられている。
【００１０】
一方の軸受６から外部へ突出されたトルク伝達部材３の軸受部４の先端部には、図４に示すように、ボルト９(被締付けねじ)に係合する汎用のソケット工具１０を装着するための断面矩形のソケット凸部１１が形成されている。また、他方の軸受７から外部へ突出された軸受部５の先端部には、インパクトレンチ等の汎用のハンドツール１２の出力軸１３を連結するための断面矩形のソケット凹部１４が形成されている。
【００１１】
ハンドツール１２は、例えば、エアモータ１２Ａの連続的な回転力をパルス発生機構機１２Ｂによって断続的なトルクに変換し、短時間にトルクを立ち上げて衝撃トルクを発生させることにより、小型で大きな締付けトルクを得るインパクトレンチ、オイルパルスレンチ等の締付け工具である。
【００１２】
トルク伝達部材３の軸受部５側の側面部には、その直径方向に沿って断面矩形の開口が貫通されて空間１５が形成されている。また、軸受部４は中空円筒状であり、内部にガイドボア１６が形成されている。軸受部４の側壁には、ガイドボア１６に連通する監視窓１７が開口されている。そして、トルク伝達部材３には、その軸心に沿って空間１５とガイドボア１６とを連通させるピンボア１８が形成されている。
【００１３】
トルク伝達部材３のピンボア１８には、検知ピン１９(監視手段)が摺動可能に挿通されており、検知ピン１９の一端部に形成された大径の頭部20が軸受部４のガイドボア１６内に摺動可能に案内され、検知ピン１９の他端部は空間１５内に突出されている。検知ピン１９は、ガイドボア１６内に設けられた圧縮ばねであるコイルばね２１(ばね手段)によって、空間１５側へ常時付勢されている。
【００１４】
トルク伝達部材３の空間１５に面した端面の中央部付近にガイド部材２２が取付けられている。ガイド部材２２には、空間１５内に突出された検知ピン１９の側面に対向させてガイドボア２３が形成されており、ガイドボア２３にはプランジャ２４(拘束手段)が摺動可能に嵌合されている。プランジャ２４の側部には、検知ピン１９よりもやや大径の貫通孔２５が形成されており、貫通孔２５に検知ピン１９が挿通されている。プランジャ２４は、ガイドボア２３内に設けられた圧縮ばねであるコイルばね２６(付勢手段)によって、ガイドボア２３の外側へ常時付勢されており、これにより、貫通孔２５の内周面が検知ピン１９の側面部に押付けられて、コイルばね２１の付勢力によって検知ピン１９が軸方向に移動するのを阻止している。
【００１５】
また、プランジャ２４に対向させて略円弧状の慣性部材２７が設けられており、慣性部材２７は、トルク伝達部材３の外周側に取付けられた支持ピン２８によって一端部が軸支されてプランジャ２４に向かって回動可能に支持されている。慣性部材２７には、プランジャ２４の先端部に当接する押圧ピン２９がねじ込まれており、慣性部材２７は、プランジャ２４及び押圧ピン２９を介してコイルばね２６によって回動方向一側へ付勢されている。
【００１６】
慣性部材２７は、支持ピン２８による支持部から離れた部位に重心があり、トルク伝達部材３に軸回りの角加速度が生じたとき、慣性力によって支持ピン２８回りのモーメント力が生じるようになっている。そして、図１において、トルク伝達部材３の右回り(一般的なねじの締付け方向)の回転に対して、減速方向(左回り)の角加速度が生じたとき、慣性部材２７は、その慣性によって、トルク伝達部材３に対して支持ピン２８回りに右回りのモーメント力を生じて押圧ピン２９がプランジャ２４を押圧する。
【００１７】
ガイド部材２２と慣性部材２７との間は、補助コイルばね３０(引張ばね)によって連結されており、補助コイルばね３０のばね力によって、押圧ピン２９とプランジャ２４とが常時当接している。コイルばね２６のばね力は、補助コイルばね３０のばね力よりも大きく、通常は、コイルばね２６のばね力によってプランジャ２４の貫通孔２５の内周面が検知ピン１９に押圧されて、検知ピン１９の軸方向の移動を拘束しており、慣性部材２７の支持ピン２８回りの右回りのモーメント力が所定の値に達したとき、押圧ピン２９がコイルばね２６のばね力に抗してプランジャ２４を後退させて、検知ピン１９の拘束を解除する。
【００１８】
押圧ピン２９の後端部には、工具受穴３１が設けられており、工具受穴３１に適当な工具を挿入して押圧ピン２９を回転させ、押圧ピン２９を進退動させることにより、補助コイルばね３０のセット荷重を調整することができ、検知ピン１９のプランジャ２４による拘束を解除するために必要な慣性部材２７のモーメント力を調整することができるようになっている。
【００１９】
以上のように構成した本実施形態の作用について次に説明する。
図４に示すように、締付けトルク判定装置１の出力側のソケット凸部１１に、ボルト９に適合するソケット工具１０を装着し、入力側のソケット凹部１４にハンドツール１２の出力軸１３を連結する。監視窓１７から頭部２０を押圧して、コイルばね２１のばね力およびプランジャ２４による拘束力に抗して、検知ピン１９をソケット凸部１１側へ移動させる。検知ピン１９は、プランジャ２４の拘束によって、コイルばね２１によるばね力を受けた状態でその位置で保持される。
【００２０】
ソケット工具１０をボルト９に係合させ、ケース２を支持してハンドツール１２を作動させて、出力軸１３を右回りに回転させる。出力軸１３の衝撃トルクがトルク伝達部材３及びソケット工具１０を介してボルト９に伝達されて、ボルト９を締付ける。このとき、ケース２とトルク伝達部材３とが互いに回転可能となっているので、ケース２を支持しながら容易にボルト９を締付けることができる。
【００２１】
ボルト９の締め付けが進むと、ボルト９からの反力が大きくなり、トルク伝達部材３の回転に大きな角加速度(減速度)が生じる。ボルト９の締付けトルクが規定値に達すると、トルク伝達部材３の角加速度が所定値に達することにより、慣性部材２７の慣性によるモーメント力が所定値に達して、押圧ピン２９がプランジャ２４をコイルばね２６のばね力に抗して後退させて、プランジャ２４による検知ピン１９の拘束が解除される。プランジャ２４による拘束が解除されると、検知ピン１９は、コイルばね２１のばね力によって、軸受部５へ移動する。検知ピン１９の頭部２０の移動を監視窓１７から目視することにより、ボルト９の締付けトルクが規定値に達したことを確認することがでできる。
【００２２】
締付けトルク判定装置１の使用方法としては、例えば、予め締付けトルクが設定されたハンドツールに対して、定期的に締付けトルクを検査するために、所定のインターバルで使用したり、あるいは、締付けトルクが設定されていないハンドツールに対して、常時使用して、被締付けねじの締付けの完了を確認するために使用することもできる。
【００２３】
このようにして、簡単な機械的構造により、ボルト９の締付けトルクが規定値に達したかどうかを容易に判定することができる。また、締付けトルク判定装置１は、汎用のハンドツール１２とソケット工具１０との間に連結して使用することができるので、特別な設備が不要であり、既存の通常のインパクトレンチ等を使用して締付けトルクの管理を行うことができ、設備コストを最小限に抑えることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る締付けトルク判定装置は、被締付けねじと締付け工具との間に介装することにより、簡単な機械的構造によって、締付けトルクが規定値に達したかどうかを容易に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る締付けトルク判定装置の図２におけるＢ−Ｂ線による縦断面図である。
【図２】図１に示す装置のＡ−Ａ線による縦断面図である。
【図３】図１の装置の軸受部を拡大して示す斜視図である。
【図４】図１に示す装置をハンドツールとソケット工具との間に装着した状態を示す図である。
【符号の説明】
１締付けトルク判定装置
２ケース(支持部材)
３トルク伝達部材
９ボルト(被締付けねじ)
１２ハンドツール(締付け工具)
１９検知ピン(監視手段)
２１コイルばね(ばね手段)
２４プランジャ(拘束手段、監視手段)
２６コイルばね(付勢手段)
２７慣性部材

Claims

被締付けねじと衝撃トルクを発生させる締付け工具との間に介装して使用される締付けトルク判定装置であって、支持部材と、該支持部材に回転可能に支持されて、前記締付け工具から前記被締付けねじに締付けトルクを伝達するトルク伝達部材と、該トルク伝達部材に回動可能に取付けられて、該トルク伝達部材の角加速度によってモーメント力を生じる慣性部材と、該慣性部材をその回動方向一側へ付勢する付勢手段と、前記慣性部材の移動を監視する監視手段とを備え、締付トルクが規定値に達したときの前記トルク伝達部材の角加速度によって、前記慣性部材が前記付勢手段の付勢力に抗して移動することを特徴とする締付けトルク判定装置。
前記監視手段は、ばね手段によって付勢される検知ピンと、該検知ピンの移動を拘束する拘束手段とを含み、前記慣性部材の移動によって前記拘束手段による前記検知ピンの拘束を解除することを特徴とする請求項１に記載の締付けトルク判定装置。