JP2019107742A

JP2019107742A - デジタルトルク計測器

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Publication number: JP2019107742A
Application number: JP2017242859A
Authority: JP
Inventors: 知之大畑; Tomoyuki Ohata; 友和会田; Tomokazu Aida
Original assignee: SUGISAKI KEIKI KK
Current assignee: SUGISAKI KEIKI KK
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2019-07-04

Abstract

【課題】ボルト等が適切なトルク値で締付けられているかを検査するデジタルトルク計測器を使用する際は、ボルトを増し締めする形でゆっくりと該トルク計測器を回動させる必要があった。これは、締め上がっているボルトにオーバートルクが加わらないようにするためであるが、このためトルク値の検査は緩徐なものにならざるを得ず、作業効率が低い課題があった。【解決手段】ドライバービット１０を備えると共にデジタル表示部２８を設けた本体１４と、クラッチ機構を内蔵し、本体１４に対してクラッチ作動時に回動する把持部１６と、本体１４に内蔵されて、把持部１６におけるクラッチ作動時の瞬間的なトルク値を検出するトルク検出部とから構成した。【選択図】図１

Description

この発明は、デジタルトルク計測器に関し、殊にボルト等の締付け対象物が適切なトルク値で締付けられているかを計測し、その計測値(トルク値)をデジタル表示するデジタルトルク計測器の改良に関するものである。

ボルトやナット等の締付対象物(以下、代表的なものとして「ボルト」と総称する)を使用して複数の部材を締結する際に、製品の信頼性・安定性を確保するために、ボルトの締付けトルクが適正値に収まっているか、を検査することが産業界では往々にして義務付けられ、また自発的に行われている。そして、ボルトが適正なトルク値で締め上がるよう管理するために、クラッチを内蔵した電動式や空圧式のトルクドライバーが使用されている。

このクラッチを内蔵したドライバーやナットランナーによれば、ボルトの締付けトルクが所定値に達すると、前記クラッチが空転してボルトへの締付け力が遮断されるので、かなり高い信頼性が保たれている。しかし、トルクドライバーにおけるクラッチ作動時の設定値が経時的にずれてしまったり、ボルトと接続対象物との間に介在する機械的な抵抗により、本来の管理されるべきトルク値とは異なった値でクラッチが誤作動することが経験的に知られている。このため、精密機械や重要度の高い装置の製造工程では、トルクドライバー等で締付けたボルトであっても、検査のために全量またはサンプル抽出したボルトをトルク計測器で計測して確認することが推奨されている。

特開２０１５−７１２２５号公報

従来のデジタルトルク計測器は、締付けられたボルトの頭部にドライバービットを当てがって回動させることで該ボルトの締付けトルクを検出するものである。検査対象としてのボルトは所定のトルクで締め上げられている筈であるが、実際には規定の締付けトルクに達していないこともある。このため検査者は、ボルトが規定の締付けトルクになるまでデジタル表示部を視認しながらトルク計測器の把持部をゆっくりと回動させて増し締めすることになる。すなわち、ボルトの締付けがオーバートルクにならないように、検査者は気を付けて緩徐にトルク計測器を回動させる必要があり、トルク検査時に作業効率が低下している課題があった。また、ボルト締付けトルクの計測中に予め設定したトルク値に到達した際に、該ボルトにそれ以上の回転負荷を与えることがなく、しかもその際の瞬間的なトルク値を検出してデジタル表示できれば信頼性が更に向上する。

前記課題を解決し、所期の目的を達成するため請求項１に記載の発明は、
ビットホルダーを先端部に備え、該ビットホルダーに固定されるトルクセンサーを有する本体と、前記ビットホルダーに設けたビットを介して伝達されるトルクが所定値に達すると空転するクラッチを内蔵し、前記本体の後端部に接続される把持部とからなるデジタルトルク計測器において、
前記把持部は、該把持部に内蔵した前記クラッチが作動して空転すると、前記本体に対して周方向へ回動可能に構成され、
前記把持部が前記本体に対して回動した際に、その回転と連動してクラッチ作動時のトルク値を検出するトルク検出部を該把持部に備えていることを要旨とする。
請求項１に係る発明によれば、ボルトの如き締付対象物の締付けトルクをクラッチが作動した際に瞬間的に検出することができるため、オーバートルクを気にする必要がなくなり、作業効率が大きく向上する。

請求項２に記載の発明では、前記トルク検出部は、前記クラッチの円盤に固定されて該把持部から同軸的に延出するシャフトと、
前記把持部を前記本体に接続した際に、前記シャフトが該本体に挿入されて関係するトルク検出素子とからなることを要旨とする。

請求項３に記載の発明では、前記シャフトと前記トルク検出素子とは、相互に接触する関係になっていることを要旨とする。

請求項４に記載の発明では、前記シャフトと前記トルク検出素子とは、相互に非接触で関係していることを要旨とする。

請求項５に記載の発明では、前記本体は、前記トルク検出素子が検出したトルク値をデジタル表示するデスプレイを備えていることを要旨とする。

請求項６に記載の発明では、前記本体は前記デスプレイに電気的に接続する電子回路を備え、クラッチ作動時に前記トルク検出素子が検出したトルク値を記憶し得るようになっていることを要旨とする。

請求項７に記載の発明では、前記クラッチを内蔵した前記把持部は、前記本体の後端に着脱交換が可能に接続されることを要旨とする。

ボルト等の締付け対象物の締付トルクを計測する際に、予め定めたトルク値に達するとクラッチが作動して瞬時にその時点の瞬間的なトルク値がデジタル表示される。

本発明の実施例に係るデジタルトルク計測器の縦断面図であって、ドライバービットを着脱自在に設けた本体と、この本体に軸線に対し回動可能に設けた把持部とから構成されている。図１に示すデジタルトルク計測器の外観平面図であって、本体にトルク値を示すデジタル表示部が設けられている。図１に示すデジタルトルク計測器の分解斜視図である。図１に示すデジタルトルク計測器に内蔵されるトルク検出部の概略斜視図である。図１に示すデジタルトルク計測器の変形例を示す斜視図であって、本体に対して把持部が着脱交換自在になっている。

次に、本発明に係るデジタルトルク計測器につき好適な実施例を挙げて、図面を参照しながら以下に説明する。実施例に係るデジタルトルク計測器は、図１および図２に示すように、例えばドライバービット１０が着脱自在に装着されるビットホルダー１２を先端に備える計測器本体１４と、この計測器本体１４の後端に軸線を整列させて取り付けられる把持部１６とから基本的に構成されている。

(計測器本体について)
図１および図３に示すように、計測器本体１４(以下「本体」という)は中空の筒状体からなり、該本体１４の先端には歪ゲージからなるセンサープレート１８が、該センサープレート１８の通孔１８ａに挿通した係止ピン２０により固定されている。前記センサープレート１８の他端は丸棒部１８ｂになっており(図３参照)、該丸棒部１８ｂにラジアルベアリング２２および前記ビットホルダー１２の後端が外挿されるようになっている。なお、前記センサープレート１８の外周は、図１および図２に示す第１スリーブ２４により囲われている。

前記本体１４は、図３に示すように、好ましくは断面多角形の中空筒状体からなり、一方の側面に矩形状の開口部２６が開設されると共に、該本体１４に挿入したデジタル表示部２８を前記開口部２６に臨ませている。なお、図１および図３において、符号３０は前記デジタル表示部２８を取り付けた基板を示し、この基板３０に各種電子部品が実装されている。また、図３において符号３２は、前記本体１４に内装されるバッテリーケース(図示せず)の蓋体を示している。

(把持部について)
図１に示す把持部１６は内部にクラッチ機構３４を備えており、前記ドライバービット１０を介して伝達されるボルト(図示せず)の締付けトルクが設定値を越えた瞬間に、該クラッチ機構３４が作動して該ドライバービット１０との機械的連結を遮断して、前記ボルトに検査用のトルクが過大に加わるのを防止している。また、このクラッチ機構３４は、後述するトルク検出部３６(図４参照)と連繋して、クラッチ作動時のトルクを該トルク検出部３６に伝達するようになっている。

(クラッチ機構について)
前記クラッチ機構３４は、図１および図３に示すように、前記本体１４の後端に開設した多角形状のソケット孔３８に嵌合して固定されるソケット状主軸４０と、該ソケット状主軸４０の後端に凹設した６個の半丸凹溝４２(図１参照)と、該ソケット状主軸４０の後方(図１および図３で右側)に位置して６つの丸孔４４を有する円盤４６と、前記円盤４６における６つの丸孔４４に対応的に収納されると共に、該円盤４６から突出した部分が該ソケット状主軸４０における６つの半丸凹溝４２に一部収納される６つの鋼球４８と、前記円盤４６の後方に当接するよう配置される当て板５０とから構成される。

前記当て板５０における中心部には、殊に図１に示すように、軸線方向の後方へ延在する第１支持軸５２が一体的に形成されている。また、図１に示すように、前記把持部１６の内部後方には、その中心軸線に沿って第２支持軸５４が、前記第１支持軸５２に対向しかつ所要距離だけ離間した状態で設けられている。そして、前記第１支持軸５２と第２支持軸５４との間には、圧縮コイルバネ５６が同軸的に圧縮状態で介挿されて、前記当て板５０を一方向(図１において左側へ向けて)へ弾力的に付勢している。このため前記当て板５０は、前記円盤４６の６つの丸孔に収納した前記鋼球４８を、前記ソケット状主軸４０に凹設した６つの半丸凹溝４２に臨ませて強力に押圧している。

なお、前記ソケット状主軸４０は本体１４の後端部に回転不能に嵌挿固定されており、図１および図３に示すように、該ソケット状主軸４０の外周には第２スリーブ５８が周方向へ回動可能に嵌挿されている。また前記把持部１６は、前記第２スリーブ５８に外挿され、図３に示す止めネジ６０により固定されている。すなわち前記把持部１６は、前記本体１４に対し軸線を中心に周方向へ回動可能になっている。但し、前記把持部１６に内装したクラッチ機構３４の圧縮コイルバネ５６により、前記当て板５０は前記鋼球４８を介して前記ソケット状主軸４０に弾力的に圧接されているから、前記把持部１６は前記クラッチ機構３４の鋼球４８がソケット状主軸４０の半丸凹溝４２を乗り越えてクラッチ作動した場合にだけ、前記本体１４に対し段階的に回動し得るようになっている。なお、図１および図３に示すように、前記第２支持軸５４には圧縮調整盤６２が外挿され、この圧縮調整盤６２を該第２支持軸５４に固定する回転止めネジ６４が該圧縮調整盤６２にネジ込まれている。また、把持部１６の表面には軸方向に長孔６６が形成されており、図１および図２に示すように、前記回転止めネジ６４の頭部を前記長孔６６に臨ませることで、該回転止めネジ６４の回転調整を把持部１６の外側でなし得るようになっている。

なお、前記第２支持軸５４は好適にはボルトであって、そのボルト頭部には、図１に示すように六角孔５４ａが穿設されている。また前記第２支持軸５４のボルト部には、図１および図３に示す六角ナット６８が螺挿されている。この六角ナット６８は、ワッシャ―７０を介して前記把持部１６の内底部(図１の右側)に固定されている。更に、前記把持部１６の端部(図１の右側)には円形開口部７２が開設されていて、前記第２支持軸５４のボルト頭部を該円形開口部７２に臨ませている。従って、把持部１６の後方から六角レンチを第２支持軸５４の六角孔５４ａに差し込んで回すことにより、該第２支持軸５４は軸線方向に進退移動し、これにより圧縮調整盤６２を介して前記圧縮コイルバネ５６の弾力を調節することができる。

(トルク検出部について)
図１に示すように、前記本体１４の内部には、図４に示すトルク検出部３６が設けられている。すなわち図４に示すトルク検出部３６は、前記本体１４の内部に固定した検出スイッチ(素子)７４と、この検出スイッチ７４の検出レバー７４ａに接離自在に当接する歯車(スターホイール)７６と、該歯車７６の中心に固定されるシャフト７８とから基本的に構成されている。そして前記シャフト７８は、図１に示す如く前記ソケット状主軸４０に開設した中心通孔４０ａに挿通され、その他端部は前記円盤４６の中心通孔４６ａに挿通されてＥリング８０により固定されている。

従って、前記クラッチ機構３４が作動して前記円盤４６を段階的に回動させると、前記シャフト７８(および歯車７６)は該円盤４６と一体的に回動するものである。また図１および図４に示すように、前記本体１４の内部に固定した前記検出スイッチ７４の検出レバー７４ａには、前記歯車７６の歯部が交差状態で臨んでいるから、前記クラッチ機構３４の作動により前記円盤４６(および把持部１６)が回動すると、該歯車７６の歯部が該検出レバー７４ａを押圧して、該検出スイッチ７４が設定トルク値に達した信号を発信する。前記デジタル表示部２８が設けられる前記基板３０には、前述の如く電子回路(図示せず)が搭載されているので、前記検出スイッチ７４からの検出信号は該電子回路に入力されることで、該デジタル表示部２８にクラッチ作動時に検出されたトルク値が表示される。

なお、図４に示した前記トルク検出部３６は一例であって、本例のようにシャフト７８に固定した歯車７６の歯部が検出スイッチ７４の検出レバー７４ａに直接接触してクラッチ作動時のトルク値を検出するようにした構成以外にも、前記歯車７６と検出スイッチ７４との組合せに替えて、クラッチ作動時に何等かの物体が光センサを交差することで、非接触でトルク検出動作をするようにしてもよい。また、図３に示すデジタル表示部２８が設けられる前記基板３０には、該デジタル表示部２８に電気的に接続する電子回路(図示せず)が配設されている。この電子回路は、例えばＵＳＢメモリーのような記憶素子を備え、クラッチ作動時に検出したトルク値を前記デジタル表示部２８に表示すると共に、そのトルク値を記憶し得るようになっている。

次に、前述した構成に係るデジタルトルク計測器の操作について説明する。使い方は従来のトルクドライバーやトルク検出装置の使い方と同様であって、例えば前記本体１４の先端に装着したドライバービット１０を、締め上がっている検査対象物としてのボルト頭部(のプラス溝)に当てがう。そして、前記本体１４に接続した把持部１６を持って該把持部１６に回転偶力を与える。これによりボルトは多少回転するか、また全く回転しないかの状態になるが、回転偶力の付加によりある時点で、前記ドライバービット１０を介して回転力が前記クラッチ機構３４に伝達され、前記鋼球４８が前記ソケット状主軸４０の半丸凹溝４２を乗り越えるに到る。すなわちクラッチが作動し、これにより前記鋼球４８を収納した円盤４６が鋼球１つ分だけ周方向へ回動する。これに伴い把持部１６も本体１４に対し回動すると共に、前記円盤４６に固定した該シャフト７８も回動する。このため前記シャフト７８に固定した歯車７６が一体的に回動し、前記検出スイッチ７４の検出レバー７４ａに接触してクラッチ作動時のトルク値を検出する。検出されたトルク値は電気的に処理され、前記本体１４に設けたデジタル表示部２８にデジタル表示される。なお、このデジタル表示部２８には、検出したトルク値だけでなく、トルク値の検査を行ったボルトの数や不良数等の各種情報を選択的に表示することができる。

(変形例)
なお、前記本体１４の後端に接続した前記把持部１６が、クラッチ作動時に前記鋼球４８が前記ソケット状主軸４０の半丸凹溝４２を乗り越え、その度に該本体１４に対して周方向へ回動することは前述した通りである。この場合に、図５に示すように前記本体１４に対し把持部１６を着脱交換し得るようにしておいてもよい。すなわち、例えば前記把持部１６に収納されるクラッチ機構３４における圧縮コイルバネ５６の圧縮弾力が異なるものを複数本用意しておき、締付対象物であるボルトの締付けトルクの差に応じて、最も適切な弾力を有するクラッチ機構３４を有する把持部１６に選定できるので便利である。

１０ドライバービット(ビット)，１２ビットホルダー，１４本体，
１６把持部，１８センサープレート(トルクセンサー)，
２８デジタル表示部(デスプレイ)，３４クラッチ機構(クラッチ)，
３６トルク検出部，４６円盤，７４検出スイッチ(トルク検出素子)，
７８シャフト

Claims

ビットホルダー(12)を先端部に備え、該ビットホルダー(12)に固定されるトルクセンサー(18)を有する本体(14)と、前記ビットホルダー(12)に設けたビット(10)を介して伝達されるトルクが所定値に達すると空転するクラッチ(34)を内蔵し、前記本体(14)の後端部に接続される把持部(16)とからなるデジタルトルク計測器において、
前記把持部(16)は、該把持部(16)に内蔵した前記クラッチ(34)が作動して空転すると、前記本体(14)に対して周方向へ回動可能に構成され、
前記把持部(16)が前記本体(14)に対して回動した際に、その回転と連動してクラッチ作動時のトルク値を検出するトルク検出部(36)を該把持部(16)に備えている
ことを特徴とするデジタルトルク計測器。
前記トルク検出部(36)は、前記クラッチ(34)の円盤(46)に固定されて該把持部(16)から同軸的に延出するシャフト(78)と、
前記把持部(16)を前記本体(14)に接続した際に、前記シャフト(78)が該本体(14)に挿入されて関係するトルク検出素子(74)とからなる請求項１記載のデジタルトルク計測器。
前記シャフト(78)と前記トルク検出素子(74)とは、相互に接触する関係になっている請求項２記載のデジタルトルク計測器。
前記シャフト(78)と前記トルク検出素子(74)とは、相互に非接触で関係している請求項２記載のデジタルトルク計測器。
前記本体(14)は、前記トルク検出素子(74)が検出したトルク値をデジタル表示するデスプレイ(28)を備えている請求項１〜４の何れか一項に記載のデジタルトルク計測器。
前記本体(14)は前記デスプレイ(28)に電気的に接続する電子回路を備え、クラッチ作動時に前記トルク検出素子(74)が検出したトルク値を記憶し得るようになっている請求項５記載のデジタルトルク計測器。
前記クラッチ(34)を内蔵した前記把持部(16)は、前記本体(14)の後端に着脱交換が可能に接続される請求項１〜５の何れか一項に記載のデジタルトルク計測器。