JP2018001377A - トルクドライバおよびトーションバー - Google Patents

Abstract

【課題】 グリップを細くすることができ、また、シャフトを細くすることができるとともにシャフト交換が可能であり、かつ、高精度で所定のトルクを得ることができるトルクドライバを提供する。【解決手段】 空洞部を有するグリップ１０１と、トルク制御機構１０２と、シャフトホルダー１０３とを少なくとも有し、グリップ１０１はその一端に開口部１０４を有しており、トルク制御機構１０２は、グリップ１０１内に配置され、シャフトホルダー１０３は、軸周りの回転制御が可能となるようにトルク制御機構１０２に保持された状態で、その一部がグリップ１０１の開口部１０４から露出して配置され、トルク制御機構１０２は、長さ方向で折り畳んだ折り畳み形状を有するトーションバー２００であり、トーションバー２００は、その一端がグリップ１０１の開口部１０４側の一端に配置されてシャフトホルダー１０３に保持され、トーションバー２００の他端はグリップ１０１に固定されている。【選択図】 図４

Description

本発明は、トルクドライバおよびトーションバーに関する。

トルクドライバは、所定のトルクでねじを締め付けるための作業工具であり、一般にはグリップ内部にコイルスプリングが内蔵されたり、ドライバシャフト内部にトーションバーが配置されることで、トルク調整がなされている。グリップ内部にコイルスプリングを有するトルクドライバは、コイルスプリングをねじることでトルク計測し、例えば所定のマーク箇所までねじることで所定のトルクを得る。また、ドライバシャフト内部にトーションバーを配置したトルクドライバは、トーションバーのねじれの度合いでトルク計測して、同様に所定のトルクを得るものである（例えば、特許文献１参照）。

特許第２９５７０９４号公報

しかしながら、コイルスプリング式のトルクドライバでは、コイルスプリングが太いため、グリップがそれ以上に太い構造となってしまう。グリップが太すぎると手になじみにくく、締付強さの調整をすることが困難となる場合がある。さらに、コイルスプリングの固定にはスペースが必要であるため、グリップの前後長を長くする必要がある。また、一般にコイルスプリングは塑性加工により作製されるが、ねじり付与時のトルク値を精度良く得ることが困難であり、精度を向上させようとすると非常に高価なものとなってしまう。

トーションバー式のトルクドライバでは、前記の特許文献１の図３に示されるように、ドライバシャフト内にトーションバーが配置される。トーションバー式のトルクドライバは、グリップ内にコイルスプリング等のトルク調整機構を設ける必要がないので、グリップ形状の自由度を広くすることができ、手になじむ太さのグリップを選択することが可能である。しかし、シャフト内にトーションバーが配置されているため、シャフトが太くなり、例えばねじ締め箇所の視界がシャフトによって遮られてしまうという問題が生じる。また、シャフトでトルクを計測しているため、シャフトの付け替えをすることができなかった。トーションバーは、その長さと断面の面積とでトルクが規定されるので、所望のトルク値に応じてトーションバーの長さ等が決まることとなるため、シャフトの長さを自在に変えることはできない。

整形外科分野等、医療用途でトルクドライバを使用する際には、トルク値の精度が求められるとともに、取り扱い性が良いこと、術野の邪魔にならないことなどが求められる。しかし、前記の従来のトルクドライバでは、十分な性能および満足な形状を有するものが提供されていなかった。そこで、本発明は、コイルスプリング式のトルクドライバに比べてグリップを細くすることができ、また、シャフトを細くすることができるとともにシャフト交換が可能であり、かつ、高精度で所定のトルクを得ることができるトルクドライバ、および、前記トルクドライバ等に好適に用いることができる形状のトーションバーを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明のトルクドライバは、
空洞部を有するグリップと、トルク制御機構と、シャフトホルダーとを少なくとも有し、
前記グリップは、その一端に開口部を有しており、
前記トルク制御機構は、前記グリップ内に配置され、
前記シャフトホルダーは、軸周りの回転制御が可能となるように前記トルク制御機構に保持された状態で、その一部が前記グリップの開口部から露出して配置され、
前記トルク制御機構は、長さ方向で折り畳んだ折り畳み形状を有するトーションバーであり、前記トーションバーは、その一端が前記グリップの開口部側の一端に配置されて前記シャフトホルダーに保持され、前記トーションバーの他端は前記グリップに固定されていることを特徴とする。

また、本発明のトーションバーは、長さ方向で折り畳んだ折り畳み形状を有していることを特徴とする。

本発明によると、コイルスプリング式のトルクドライバに比べてグリップを細くすることができ、また、シャフトを細くすることができるとともにシャフト交換が可能であり、かつ、高精度で所定のトルクを得ることができるトルクドライバを提供することができる。また、前記トルクドライバ等に好適に用いることができる形状のトーションバーを提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係るトルクドライバ１００を示す図である。 図２は、本発明の実施形態に係るトーションバー２００を示す斜視図である。 図３（ａ）はトーションバー２００を、図２においてＩ−Ｉ方向に見た断面図である。図３（ｂ）は、トーションバー２００の上面図である。 図４は、トルクドライバ１００を構成するグリップ部分の断面図である。

本発明のトルクドライバおよびトーションバーについて、例をあげて説明する。ただし、本発明は、以下の例に限定および制限されない。

トルクドライバとは、所定のトルクでねじを締め付けるための作業工具と、締め付けられたねじのトルクを測定するための測定工具のうち、ドライバ状の形をしたものの総称である。図１に、本発明の実施形態に係るトルクドライバ１００を示す。このトルクドライバ１００は、前記における「所定のトルクでねじを締め付けるための作業工具」の一例である。また、図２に、トルクドライバ１００を構成するトーションバー２００の斜視図を示す。さらに、図３（ａ）にトーションバー２００の図２においてＩ−Ｉ方向に見た断面図を、図３（ｂ）にトーションバー２００の上面図を示す。

図示のように、トルクドライバ１００は、空洞部を有するグリップ１０１と、トルク制御機構１０２と、シャフトホルダー１０３とを少なくとも有している。グリップ１０１は、その一端に開口部１０４を有している。トルク制御機構１０２は、グリップ１０１内に配置されている。シャフトホルダー１０３は、軸周りの回転制御が可能となるようにトルク制御機構１０２に保持されており、シャフトホルダー１０３の一部がグリップ１０１の開口部１０４から露出して配置されている。シャフトホルダー１０３には、ドライバシャフト１０５が装着される。

本発明において、トルク制御機構１０２は、図２に示すような形状を有するトーションバー２００である。トーションバーは、金属棒をねじる時の反発力を利用したばねの一種であり、一般的には中実の鋼棒が用いられるが、中空（鋼管）のものもある。トーションバーは、コイルスプリングに比べ、同じ重量で保存（吸収）できるエネルギーが大きいため、軽量に作ることができる。また、まっすぐで細いためスペース効率も高い。本発明のトーションバー２００は、トーションバーの長さ方向で折り畳んだ折り畳み形状を有している。折り畳み形状とすることにより、全体長さを短くすることができる。このように短いトーションバー２００は、トルクドライバ１００のグリップ１０１内に配置することができる。トーションバー２００を用いると、同程度のトルクを有するコイルスプリングを用いた場合と比べて、軽量化することができるとともに、グリップを細くすることができる。

トーションバー２００の前記折り畳み形状とは、直線状のトーションバーを折り畳んで形成したものを含むが、図２に示す形状となるように切削加工することで製造したものも含む。切削加工によって製造することで、高精度のトルク制御をすることが可能となる。前記コイルスプリングを切削加工によって製造することも技術的には可能であるが、コイル形状の場合には５軸加工等の高度な加工が必要であり、非常に高価になってしまうという問題点がある。したがって、本発明のトーションバー２００を用いると、トルクバーを含む完成品を、より安価であるにもかかわらず高精度で製造することが可能となる。本発明の折り畳み形状を有するトーションバーにおいて、折り畳み部（屈曲部）の形状は、ねじり付与時の応力集中による折損を防止するために、例えば、ＦＥＭ解析（有限要素法）等を使用して設計することが好ましい。

本発明のトーションバーは、３次元切削加工および／またはワイヤー放電加工で製作できる形状とすることが、高精度と低コストとの両立の点から好ましい。また、円柱形状の出発材料を使用して前記加工を行うことで、コンパクト化および製造コストの低減が可能である。図２および図３に示すトーションバー２００は、円柱形状の出発材料を使用した形状の一例であるが、トーションバーのばね部分２０１と一体に両端の固定部２０２ａおよび２０２ｂを形成したものである。このような形状とすると、トルクドライバー等に組み込む際の両端の固定構造を単純化することができ、組み込んだ製品の前後長を短くすることが可能となる。

上述のとおり、従来のトーションバーをトルクドライバに用いる場合、トーションバーの長さが一定以上あることから、トーションバーはドライバシャフト内に配置されていた。このような従来の構造のトルクドライバでは、ドライバシャフト内のトーションバーでトルクを測っているため、シャフトの長さは決まってしまい、任意に長さ設計をすることはできない。また、内部にトーションバーがあることから、ドライバシャフトを一定以上には細くすることはできず、さらに１つのグリップを用いてドライバシャフトを付け替え使用するということもできなかった。これに対して、本発明のトルクドライバでは、トーションバー２００はグリップ１０１内にあるため、シャフトホルダー１０３に、所望の長さおよび所望の太さのドライバシャフト１０５を装着することができる。そのため、本発明のトルクドライバ１００は、例えば整形外科手術等の分野において用いる医療用トルクドライバとして好適に用いることができる。本発明のトルクドライバ１００は、ドライバシャフトを細くすることができるため、術野の邪魔になりにくく、好ましい。また、手術の部位や用途によって、同じグリップ１０１に対し、組み合わせるドライバシャフト１０５の長さや太さを選択することができる。

図２および図３に示すトーションバー２００は、前記折り畳み形状において屈曲部を２箇所有しているが、これに限定されない。トーションバーは、屈曲部を多く設けることによって、元の（折り畳み前の）トーションバー長さに対して、よりコンパクト化することができる。トーションバーは、ばね部分２０１のトータル長さとその断面積、材質によって性能が規定される。屈曲部の数が多くなると、隣接するトーションバー同士の干渉を考慮した形状とする必要があり、また、長さ方向にコンパクト化はされるものの太くなってしまう。そのため、図１のような、トーションバーをグリップの両端側で固定する構造のトルクドライバ１００に適用する場合、トーションバーの屈曲部は２箇所であることが好ましい。屈曲部が２箇所の場合、折り畳み形状ではないトーションバーと比べて、長さを約３分の１とすることができる。

図４は、トルクドライバ１００を構成するグリップ部分の断面図である。トルクドライバ１００のトルク制御機構であるトーションバー２００は、グリップ１０１内に配置されている。トーションバー２００の一端（図中の右端、固定部２０２ｂ）は、グリップ１０１に対して回転しないようにグリップ１０１のエンドキャップ１０６に固定されている。本例においては、グリップ１０１とエンドキャップ１０６は別部材で構成されているが、これら部材が一体化された一部材であるものを用いることもできる。トーションバー２００の他端（図中の左端、固定部２０２ａ）は、グリップ１０１に対して軸周りの回転が可能であるシャフトホルダー１０３に固定されている。図４においては、トーションバー２００は、固定部２０２ａがシャフトホルダー１０３に連結しているが、これに限定されない。トーションバー２００の他端（固定部２０２ａ）がシャフトホルダー１０３に対して軸方向に動かないように（同時に回転するように）連結されていれば、他に複数部材を介してもよい。例えば、シャフトホルダー１０３に連結されるトーションバーホルダーを設け、前記トーションバーホルダーをトーションバー２００の他端（固定部２０２ａ）に固定してもよい。なお、グリップ１０１の開口部１０４には、グリップ１０１の空洞部を密閉し、かつ、シャフトホルダー１０３の回転を可能とする先端カバー（図示せず）が挿入されて設けられている。なお、屈曲部の数が奇数個のトーションバーを用いる場合、エンドキャップ１０６に固定するのではなく、例えば、グリップ１０１内部のシャフトホルダー側に、別途トーションバーを固定する部材を設け、その固定部材とトーションバーの一端とを固定すればよい。

トルクドライバ１００が医療用トルクドライバである場合には、滅菌処理が行われるが、前記滅菌処理としてオートクレーブ処理が行われることが一般的である。オートクレーブ処理は、例えば、温度１１５℃〜１２６℃の高温・高圧蒸気下で、約１５〜３０分間行われる。この時に、高温・高圧蒸気によってグリップ１０１内部の圧力が上昇する。グリップ１０１内部にオイルが充填されている場合、オイルが外に漏れ出るおそれもある。そこでグリップ１０１内部の気密性を保つために、Ｏリング等のシール部材を設けたり、内部圧力上昇によって先端カバー等が外れないように、先端カバー挿入部の形状を工夫したり、脱落防止カバーを設けたりすることもできる。特に医療用途の場合、トルクドライバ１００を構成する材料としては、オートクレーブ処理や各種薬剤による滅菌処理に対する耐性に優れた材料、すなわち、耐熱性、耐水性、耐油性および耐薬品性に優れた材料からなることが好ましい。例えば、グリップ１０１には、ＰＥＥＫ樹脂（ポリエーテルエーテルケトン樹脂）、アルミ芯材にシリコンゴム被覆を行ったもの、ステンレススチール、チタン等を好ましく用いることができる。シャフトホルダ１０３およびエンドキャップ１０６には、ステンレススチール、チタン等を好ましく用いることができる。また、トーションバー２００には、ステンレススチールばね材、スチールばね材、ＰＥＥＫ樹脂、ＣＦＲＰ、チタン等を好ましく用いることができ、設定トルクとねじれ角とスペースの兼ね合いで材料を選択することが好ましい。先端カバーには、例えば、テフロン（登録商標）等を好ましく用いることができる。シール部材には、シリコンゴムやフッ素ゴム等を好ましく用いることができる。

以上、本発明のトルクドライバの具体例として、トルクドライバ１００を挙げて本発明を説明したが、本発明のトルクドライバは、具体例で記載されたもののみに限定されるものではなく、種々の態様が可能である。また、本発明のトーションバーの具体例として、トーションバー２００を挙げて本発明を説明したが、本発明のトーションバーは、具体例で記載されたもののみに限定されるものではなく、種々の態様が可能である。本発明の折り畳み形状を有するトーションバーは、トルクドライバに好適に用いることができるが、これに限定されず、自動車等の車両懸架装置等、トーションバーが使用される種々の用途に適用することができる。

１００ トルクドライバ
１０１ グリップ
１０２ トルク制御機構
１０３ シャフトホルダー
１０４ 開口部
１０５ ドライバシャフト
１０６ エンドキャップ
２００ トーションバー
２０１ ばね部分
２０２ａ、２０２ｂ 固定部

Claims (4)

1. 空洞部を有するグリップと、トルク制御機構と、シャフトホルダーとを少なくとも有し、
   前記グリップは、その一端に開口部を有しており、
   前記トルク制御機構は、前記グリップ内に配置され、
   前記シャフトホルダーは、軸周りの回転制御が可能となるように前記トルク制御機構に保持された状態で、その一部が前記グリップの開口部から露出して配置され、
   前記トルク制御機構は、長さ方向で折り畳んだ折り畳み形状を有するトーションバーであり、前記トーションバーは、その一端が前記グリップの開口部側の一端に配置されて前記シャフトホルダーに保持され、前記トーションバーの他端は前記グリップに固定されていることを特徴とするトルクドライバ。
2. 長さ方向で折り畳んだ折り畳み形状を有していることを特徴とするトーションバー。
3. 前記折り畳み形状において屈曲部を２箇所有している、請求項２記載のトーションバー。
4. トルクドライバ用のトルク制御機構に用いられる請求項２または３記載のトーションバー。

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