JP2020512201A - トルクレンチ及びトルクレンチを用いたねじ込み継手の制御された締め付け方法 - Google Patents

Abstract

実質的に管状本体（２、２０）と、前記管状本体（２、２０）の第１の端部（４、４０）に配置されたグリップ（３、３０）と、前記管状本体（２、２０）の第２の端部（６、６０）に配置された締付ヘッド（５、５０）と、前記管状本体（２、２０）の内部に配置された締付トルク設定機構と、前記設定された締付トルクに達したことを示す表示装置（１０）と、被締付要素及び／又は前記被締付要素に配置された要素を認識し、好ましくは前記第２の端部（６、６０）で前記管状本体（２、２０）に接続された認識装置（１１、１１０）と、前記認識装置（１１、１１０）に接続され、設定された締付トルク設計値を、前記認識装置（１１、１１０）によって認識される要素に関連付けるように設計された制御ユニット（１２、１２０）と、を含む、ねじ込み継手の制御された締め付けのためのトルクレンチ。【選択図】 図１

Description

本発明は、トルクレンチ及びトルクレンチを用いたねじ込み継手の制御された締め付ける方法に関する。

当該トルクレンチは、設定されたトルク値に達したことを示すことができる機構によって、ねじ、ナット及びボルトを正しいトルク値に制御して締め付けるために用いられるレンチである。

当該トルクレンチは、ねじの損傷を回避するため、又は、複数のねじ山若しくは複数のボルトによってシートに保持されている機械部品の均一な負荷を保証するために締め付けることが重要な場合に使用される。

トルクレンチは様々な型があり、クリック型が最も広範に存在し精度の高いものであり、その締付値は、グリップ又は引き出し可能な制御ロッドを回転させることによって設定され、かつレンチ本体で又は小さなダイヤルゲージインジケータで読み取られる。方形接続部にソケットを装着した状態で、レンチはソケット用の通常工具として使用される。クリック音は、設定された締付トルクに達したことを示す。

制御機構は、レンチグリップに含まれており、かつ基本的には、制御ハンドル又はロッドによる予荷重によって締付値を決定する頑丈なバネである。バネのヘッドを押圧するボールによって所定の位置に保持されている歯が、ソケットと係合する方形接続部の回転を防止する。設定された締付値に達すると、対向するバネが収縮し、ボールが下降し、歯が方形接続部から係脱するため、クリック音を立てて解放される。

また、より最近のトルクレンチの型は電子型であり、それはトーションロッドに接続された歪みゲージによって測定する。歪みゲージ変換器は、必要なトルク単位に変換されかつデジタルディスプレイに表示される信号を生成する。締め付け中に、複数の異なる締付トルク制限値をトルクレンチに保存し、ディスプレイ又はＬＥＤによって表示することができる。動作中に、レンチは、達した実際のトルク値をさらに記憶することができ、その後、実際のトルク値をコンピュータ又はプリンタに転送することができる。一部の電子レンチは、センサ又はジャイロスコープによって締付角度を測定することも可能である。

トルクレンチで締め付ける場合、作業者は、被締付要素（ねじ、ナット、ボルトなど）を識別し、マニュアル又はデータベースなどを参照してその特定の要素に対応する締付トルク値を見つけて、トルクレンチで必要な値を設定し、設定された値に達するまで要素を締め付ける必要がある。

正しい値の設定は基本であり、特に締め付け操作を迅速に実行しなければならない場合に、これを行うことは現在、簡単ではない。実際には、被締付要素に対応する締付値を含むマニュアル又はデータベースを参照して、レンチを操作してその値を設定することは、常に必要である。電子レンチでは、該値は通常、ディスプレイに隣接するボタンによって設定される。クリック型のレンチでは、作業者は、グリップ又は制御ロッドを操作し、かつ該値が正しく設定されていることを確認する必要がある。したがって、誤ったトルク値を被締付要素に関連付けることと、誤ってボタンを押すか又はグリップを調整することにより、トルクレンチに誤ったデータ項目を入力することとの両方が可能であるため、この操作は、エラーが生じないものではない。

本発明の目的は、被締付要素に対応するトルク値の設定にエラーがなく、容易で信頼性のあるトルクレンチを用いて、制御された締め付けを行うことである。

本発明において、請求項１に限定される特徴を有するトルクレンチが提供される。

トルクレンチが被締付要素を認識し、要素を締付トルク設計値に関連付け、即ち、設計段階で特定の要素にトルク値を割り当てるという事実は、設計値がすぐに見つかり、作業者がマニュアル又はデータベースを参照する必要がないことを意味する。さらに、設計値は、レンチによって認識された要素に一意に関連付けられるため、常に正しい値である。

好ましくは、制御ユニットは、認識装置と締付トルク設定機構との間に動作可能に介在して、締付トルク設定機構を動作させ、認識された要素に対応する締付トルク設計値を自動的に設定する。特に、クリック型のトルクレンチでは、締付トルク設定機構は、グリップ又は第１の端部に配置された調整リングナットを回転させることにより作動し、レンチは、制御ユニットとグリップ又は調整リングナットとの間に介在して、制御ユニットが認識された要素に関連付けた締付トルク設計値によって、グリップ又は調整リングナットを回転させる電動機を含む。レンチで締付トルク値を自動的に設定することによって、作業者の介入なしに、ボタン又はグリップの手動回転を用いて値を入力する場合のエラーを回避することができる。

有利には、制御ユニットは、データ入力インタフェース、及び／又は、Ｗｉ−Ｆｉ接続若しくはポータブルメモリデバイスによる接続のためのシステムを含む。これにより、各要素の設計値に関するデータを遠隔ユニットから入力又は取得し、レンチに保存することが可能である。

好ましくは、認識装置は、要素上のコードの検出及び／又は被締付要素に隣接する要素の検出を可能にでき、かつ制御ユニットに容易に接続できるバーコードリーダ又はＱＲコード（登録商標）リーダ又はＲＦＩＤタグリーダ又はビデオカメラを含む。

本発明は、さらに、請求項７に限定されるステップを含む、トルクレンチを用いたねじ込み継手の制御された締め付け方法に関する。

有利には、対応する締付トルク設計値を被締付要素に関連付けるステップは、前記トルクレンチの制御ユニット及び／又は遠隔ユニットに保存されたデータベース内において、要素に割り当てられた締付トルク設計値を読み取ることを含む。好ましくは、遠隔ユニットに保存されたデータベースにおいて読み取ることは、Ｗｉ−Ｆｉによって、又は前記トルクレンチに接続できるポータブルメモリデバイスによって行う。これにより、常に、最新かつ完全で、さらにオンラインでダウンロードできる利用可能なデータを有することが可能である。したがって、所定の要素に適用される締付値が変更された場合、データベースにおいて入力された最新の値に関連付けることが可能であり、それにより最新でない値の使用を回避することができる。

有利には、本方法は、所定の要素を締め付けた後、該所定の要素に対応する実際の締付トルク値を検出するステップと、実際の締付トルク値を、締め付けられた要素に関連付けるステップと、締め付けられた要素に関連付けられた実際の締付トルク値を保存するステップと、を含む。これにより、特定の要素に対応する特定の締付値を保存し、どの要素が既に締め付けられているか、どの要素がまだ締め付けられていないか、正しいトルク値まで締め付けられたかどうかを容易にチェックすることができる。好ましくは、保存された締付トルク値に関し締め付けられた要素に関連付けられたデータを、例えば、締め付けられた要素をチェックする表示プログラムで使用するために、トルクレンチから遠隔データベースに転送する。

有利な実施形態では、本方法は、被締付要素と、構成要素上でのその位置又は他の被締付要素に対するその位置とを認識することを含む。特に、本方法は、データベースを参照して、当該位置に配置され得る被締付要素を検索し、可能性のある被締付要素のリストを取得するステップと、当該リストを認識された被締付要素と比較するステップと、認識された被締付要素がリスト上の要素に対応する場合、トルクレンチで設定された対応する締付トルク設計値を、認識された要素に関連付けるステップと、を含む。

これにより、使用される構成要素によって同じ要素を異なるトルク値に締め付ける場合に、常に正しいトルク値を設定することができる。

本発明のさらなる利点及び特徴は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明においてより明らかであり、添付の図面は、本発明の範囲を限定することなく、一例を示すものである。

図１は、本発明に係るトルクレンチの第１の実施形態を示す。 図２は、本発明に係るトルクレンチの第２の実施形態を示す。

図１において、符号１は、ねじ込み継手（ねじ、ナット、ボルトなど）の制御された締め付けのための、本発明の第１の実施形態に係るトルクレンチを示す。

トルクレンチ１は、電子型であり、第１の端部４にグリップ３を有し、第２の端部６に締付ヘッド５を有する実質的に管状本体２を含む。管状本体２の中央部７には、ディスプレイ８と、データ入力ボタンが設けられたインタフェース９とが設けられる。

管状本体２の内部には締付トルク設定機構が設けられているが、公知の型であるため、図示されていない。さらに、例えばＬＥＤインジケータを含むか、又は音響信号若しくはレンチ本体の振動によって、設定された締付トルクに達したことを表示する表示装置１０がある。

本発明において、トルクレンチ１は、被締付要素及び／又は該被締付要素に配置された要素を認識する認識装置１１を含む。認識装置１１、例えば、バーコードリーダ又はＱＲコード（登録商標）リーダ又はＲＦＩＤタグリーダ又はビデオカメラは、管状本体２に接続されている。好ましくは、認識装置１１は、管状本体２の第２の端部６に配置され、その結果、使用時に、被締付要素の近くに配置される。

本発明に係るトルクレンチは、認識装置１１に接続された制御ユニット１２をさらに含む（接続は図示されていない）。制御ユニット１２は、認識装置１１によって認識された要素を、該レンチに設定される締付トルク設計値に関連付けることに適する。図１の実施形態では、有利には、制御ユニット１２は、認識装置１１と締付トルク設定機構との間に動作可能に介在して、締付トルク設定機構を動作させ、認識された要素に対応する締付トルク設計値を自動的に設定する。図１の実施形態では、制御ユニット１２は、管状本体２の内部に配置され、ディスプレイ８、データ入力インタフェース９及び表示装置１０にも接続されている。

本発明に係る図１のトルクレンチによる制御された締め付け方法は、被締付要素の近くにトルクレンチ１を移動し、認識装置１１によって、被締付要素及び／又は該被締付要素に配置された要素を認識することを含む。

実際には、用途に応じて、要素自体に存在するコードに基づいて、又は、取り付けられる部品を構成する他の要素に対する該要素の位置に基づいて、被締付要素を認識することが可能である。

認識装置１１は、被締付要素に関するデータを制御ユニット１２に送信しており、制御ユニット１２には、特定の要素に割り当てられた締付トルク設計値が存在しているか、又は、送信されることが可能である。所定の要素に一意に関連付けられた締付トルク設計値は、ＵＳＢフラッシュドライブなどの携帯用電子機器によって制御ユニットにおいて入力されるか、又は、好ましくはＷｉ−Ｆｉ接続によってコンピュータ若しくはインターネットからダウンロードされる。

制御ユニット１２は、認識された要素を、トルクレンチに設定しなければならない対応する締付トルク設計値に関連付ける。好ましくは、各要素に割り当てられた設計値を、制御ユニット１２又は遠隔ユニットに保存されたデータベースにおいて読み取る。それが遠隔ユニットに保存されている場合、読み取りはＷｉ−Ｆｉによって、又はＵＳＢフラッシュドライブなどのトルクレンチに接続できるポータブルメモリデバイスによって行う。

有利には、図１の実施形態において、認識された要素に関連付けられた設計値は、制御ユニット１２と締付トルク設定機構との間の接続によってトルクレンチに自動的に設定する。そして、トルクレンチに設定された締付トルクに達するまで、要素を締め付ける。

有利には、ねじ込み継手の制御された締め付け方法は、所定の要素に対応する実際の締付トルク値を検出し、実際の締付トルク値を締め付けられた要素に関連付け、締め付けられた要素に関連付けられた実際の締付トルク値を保存することを含む。したがって、従来のレンチと比較すると、締付値のリストだけでなく、特定の要素に対応する特定の締付値を使用する。したがって、このデータを保存することにより、どの要素が既に締め付けられているか、どの要素がまだ締め付けられていないか、正しいトルク値まで締め付けられたかどうかを容易にチェックすることができる。保存されたデータは、表示プログラム、例えばタブレット上のアプリケーションに入力され、異なる色を用いて、どの要素が正しいトルクで既に締め付けられているか、どの要素がまだ締め付けられていないか、どの要素が誤ったトルクで締め付けられたかを示す。

有利な実施形態では、該方法は、被締付要素を認識することと、該被締付要素に配置された要素を認識することの両方を含む。

該被締付要素に配置された要素は、被締付要素が配置された構成要素、及び／又は他の被締付要素であり得る。このようにして、被締付要素の位置が特定される。実際には、使用される構成要素によっては、同じ要素を異なるトルク値に締め付けなければならない場合がある。例えば、フロントサスペンションに使用する特定の型のねじは、リアサスペンションに位置する同じねじのトルク値よりも小さいトルク値に締め付けなければならない。

被締付要素と、構成要素上でのその位置又は他の被締付要素に対するその位置とを認識する有利な実施形態では、当該方法は、データベースを参照して、どの被締付要素がその位置にあるかを検索するステップを含む。データベースは、制御ユニット１２又は遠隔ユニットに保存してもよい。そして、制御ユニット１２は、可能性のある被締付要素のリストを供給する。そして、制御ユニット１２は、リストと実際に認識された要素とを比較する。実際に認識された要素がリスト上の要素に対応する場合、制御ユニット１２は、その要素を適用される締付トルク値に関連付ける。

有利には、リスト上の要素と実際に認識された被締付要素との間に一致が見つからない場合、信号又はアラームメッセージを送信することができる。

当該方法の１つの可能な実施形態は、例えば、特定の構成要素に配置されたねじ又はスタッドボルトなどのねじ込み継手を締め付けることである。

認識装置、例えばビデオカメラは、ねじと、締め付けられるねじが配置される構成要素の区域を検出する。ねじの型及び区域に関するデータが制御ユニットに送信される。制御ユニットはデータベースにアクセスし、どのねじを構成要素の区域に配置できるかを検索する。制御ユニットは、構成要素の区域に配置され得るねじのリストを作成し、検出されたねじと比較する。一致するものがない場合、信号又はアラームメッセージを送信する。ねじと構成要素の区域との間に一致が見つかった場合、その特定の区域内の特定のねじに対応する所定の締付トルク値を割り当てる。好ましくは、締付トルクはトルクを正しい値に設定する機構を操作するように、自動的にレンチに設定される。

図２において、符号１０は、本発明に係るトルクレンチの第２の実施形態を示す。

トルクレンチ１０はクリック型であり、第１の端部４０にグリップ３０を有し、第２の端部６０に締付ヘッド５０を有する実質的に管状本体２０を含む。グリップ３０と管状本体２０との間には、締付トルクを表示するダイヤル４２があり、締付トルクは、管状本体２０の内部に存在するバネ（図示せず）の予荷重を変更するように、グリップ３０を回転させることによって設定され、管状本体２０は、公知の型の締付トルク設定機構の一部である。図２のレンチでは、設定された締付トルクに達したことを示す表示装置は、周知のように、バネのヘッドを押圧するボールによって所定の位置に保持された歯を含む。

図示されていない代替実施形態では、クリック型のトルクレンチ１０は、第１の端部４０に配置された調整リングナットを含み、締付トルクは、ばねの予荷重を変更するように、リングナットを回転させることによって設定される。

再び図２の実施形態では、トルクレンチ１０は、本発明に従って、被締付要素及び／又は該被締付要素に配置された要素を認識する認識装置１１０を含む。認識装置１１、例えば、バーコードリーダ又はＱＲコード（登録商標）リーダ又はＲＦＩＤタグリーダ又はビデオカメラは、管状本体２に、好ましくは第２の端部６０に接続される。

図１の実施形態のように、図２に開示されたトルクレンチ１０は、本発明に従って、制御ユニット１２０を含み、制御ユニット１２０は、認識装置１１０に接続され（接続は図示されていない）、かつ認識装置１１０によって認識された要素を、レンチに設定される締付トルク設計値に関連付けることに適する。

図示されていない実施形態では、クリック型のトルクレンチは、グリップ３０又は調整リングナットの手動回転によって設定される値を表示するディスプレイを有する。

有利には、図２の実施形態において、制御ユニット１２０は、認識装置１１０と締付トルク設定機構との間に動作可能に介在している。特に、制御ユニット１２０は、作業者の介入なしに、要素に対応する締付トルクを自動的に設定するように、グリップ３０の回転を駆動する電動機１３０に接続される。

調整リングナットを回転させることによって締付トルクを設定するレンチでは、制御ユニット１２０は、リングナットの回転を駆動する電動機１３０に接続される。

本発明に係る図２のトルクレンチを用いた制御された締め付け方法は、図１のトルクレンチを用いた方法と類似している。

１ トルクレンチ
２、２０ 管状本体
３、３０ グリップ
４、４０ 第１の端部
５、５０ 締付ヘッド
６、６０ 第２の端部
７ 中央部
８ ディスプレイ
９ データ入力インタフェース
１０ 表示装置
１１、１１０ 認識装置
１２、１２０ 制御ユニット
１３０ 電動機
４２ ダイヤル

Claims (13)

1. 実質的に管状本体（２、２０）と、前記管状本体（２、２０）の第１の端部（４、４０）に配置されたグリップ（３、３０）と、前記管状本体（２、２０）の第２の端部（６、６０）に配置された締付ヘッド（５、５０）と、前記管状本体（２、２０）の内部に配置された締付トルク設定機構と、前記設定された締付トルクに達したことを示す表示装置（１０）と、を含む、ねじ込み継手の制御された締め付けのためのトルクレンチにおいて、
   被締付要素及び／又は前記被締付要素に配置された要素を認識し、前記管状本体（２、２０）に、好ましくは前記第２の端部（６、６０）に接続された認識装置（１１、１１０）と、
   前記認識装置（１１、１１０）に接続され、設定された締付トルク設計値を、前記認識装置（１１、１１０）によって認識される要素に関連付けるように設計される制御ユニット（１２、１２０）と、
   を含むことを特徴とするトルクレンチ。
2. 前記制御ユニット（１２、１２０）は、前記認識装置（１１、１１０）と前記締付トルク設定機構との間に動作可能に介在して、前記締付トルク設定機構を動作させ、前記認識された要素に対応する前記締付トルク設計値を自動的に設定することを特徴とする請求項１に記載のトルクレンチ。
3. 前記締付トルク設定機構が、前記グリップ（３０）又は前記第１の端部（４０）に配置された調整リングナットを回転させることにより作動するトルクレンチにおいて、前記制御ユニット（１２０）と前記グリップ（３０）又は前記調整リングナットとの間に介在して、前記制御ユニット（１２０）が前記認識された要素に関連付けた前記締付トルク設計値によって、前記グリップ（３０）又は前記調整リングナットを回転させる電動機（１３０）を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のトルクレンチ。
4. 前記制御ユニット（１２）は、データ入力インタフェース（９）、及び／又は、Ｗｉ−Ｆｉ接続若しくはポータブルメモリデバイスによる接続のためのシステムを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のトルクレンチ。
5. 前記認識装置（１１、１１０）は、バーコードリーダ、ＱＲコード（登録商標）リーダ又はＲＦＩＤタグリーダ、ビデオカメラを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のトルクレンチ。
6. トルクレンチを用いて、好ましくは先行する請求項のいずれかに記載のトルクレンチを用いたねじ込み継手の制御された締め付け方法であって、
   締付トルク設計値を有する被締付要素の近くにトルクレンチを移動するステップと、
   前記被締付要素及び／又は前記被締付要素に配置された要素を認識するステップと、
   前記トルクレンチにおいて設定される対応する締付トルク設計値を、前記被締付要素に関連付けるステップと、
   前記トルクレンチにおいて、前記認識された要素に対応する前記締付トルク設計値を設定するステップと、
   前記トルクレンチにおいて設定された前記締付トルク値に達するまで、前記要素を締め付けるステップと、を含む方法。
7. 前記トルクレンチにおいて前記締付トルク設計値を設定するステップは自動であることを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 前記対応する締付トルク設計値を前記被締付要素に関連付けるステップは、前記トルクレンチの制御ユニット及び／又は遠隔ユニットに保存されたデータベース内において、前記要素に割り当てられた締付トルク設計値を読み取ることを含むことを特徴とする請求項６又は７に記載の方法。
9. 前記遠隔ユニットに保存されたデータベースにおいて前記締付トルク設計値を読み取ることは、Ｗｉ−Ｆｉによって、又は前記トルクレンチに接続できるポータブルメモリデバイスによって行うことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 要素を締め付けた後、該要素に対応する実際の締付トルク値を検出するステップと、
    前記実際の締付トルク値を、前記締め付けられた要素に関連付けるステップと、
    前記締め付けられた要素に関連付けられた前記実際の締付トルク値を保存するステップと、を含むことを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の方法。
11. 前記トルクレンチから遠隔データベースに、前記保存された締付トルク値に関し前記締め付けられた要素に関連付けられたデータを転送するステップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記被締付要素と、構成要素上でのその位置又は他の被締付要素に対するその位置とを認識することを含むことを特徴とする請求項６〜１１のいずれかに記載の方法。
13. データベースを参照して、前記位置に配置され得る被締付要素を検索するステップと、
    可能性のある被締付要素のリストを取得するステップと、
    前記リストを認識された前記被締付要素と比較するステップと、
    認識された前記被締付要素がリスト上の要素に対応する場合、前記トルクレンチで設定された対応する締付トルク設計値を、前記認識された要素に関連付けるステップと、を含むことを特徴とする請求項１２に記載の方法。

Images