JP2023019287A - トルクレンチ - Google Patents

Abstract

【課題】トルクリミッター機能を備えるとともに、筐体の外部からの操作によってトルク値を調整することが可能であり、切削工具のチップ交換に使用することが可能な小さいサイズのトルクレンチを提供すること。【解決手段】厚みの薄い箱型形状のハンドルに軸部３を貫通させ、前記ハンドルの内部に、トルク値設定用のばね４を備えたトルク値設定機構７を収容したトルクレンチ１であって、トルク値設定機構７は、軸部３の外周に形成された外歯３４に係合する回転体５と、ばね４により付勢されて外歯３４に回転体５を押し付ける揺動レバー６とを備え、ばね４は、前記ハンドルの内部に、長手方向が軸部３に対して略平行となる向きに配置され、ばね４には外部操作可能なばね圧調整部材４１が設けられたトルクレンチ１とする。【選択図】図３

Description

本発明は、軸部にかかる締め付けトルクが設定値を超えることを抑制するトルクリミッター機能を備え、かつ、前記締め付けトルクの設定値の調整が可能なトルクレンチに関するものである。

金属等の加工物に旋削加工やフライス加工などを行う場合、交換用の刃先であるチップがホルダに装着された切削工具が用いられることがある。このようなチップをホルダに装着する際に、ねじを締める締め付けトルクが大きすぎると、チップにひずみが生じたり、ねじが破損したりするおそれがある。逆に締め付けトルクが小さすぎると、ねじが緩んでチップの固定が甘くなるおそれがある。よって、チップをホルダに正確に装着するためには、適正な締め付けトルクでねじを締めることが重要となる。

従来、設定した範囲内のトルクでねじを締めるために、締め付けトルクが設定値の上限に達するとトルクリミッター機能が作動するトルクレンチが知られている。特許文献１には、カム機構を利用したトルクリミッターを備えたトルクレンチであって、カム部に係合するローラ部材に対して、ローラ保持レバー体を介してトルク値設定用ばねのばね力を作用させるトルクレンチが記載されている。この発明では、ローラ保持レバー体における支軸とローラ部材との間の距離よりも、前記支軸とばね力伝達ロッドの作用点との間の距離を長くすることにより、ローラ部材に発生させる反力に対してばね力を小さくすることが可能となり、ばね及び他の部材の小型軽量化が図られている。

しかし、このトルクレンチは全体が長い棒状であって、トルクリミッター機構が直線状に配置されたものである。このような大きさ及び形状のトルクレンチでは、狭い空間において切削工具のチップを着脱する用途には適さない。

また、特許文献２には、切削工具のチップを着脱するのに適した大きさ及び形状を有し、締結部材に対して所定のレベルより高くないトルクを与えることが可能なトルクレンチが記載されている。このトルクレンチは、ロッドと同軸に配置されたギアと、このギアに係合する２枚の板ばねを用いたトルクリミッター機構を備え、ロッドの中心軸からの板ばねのオフセット量を増減させることによってトルク値の上限を設定することが可能である。しかし、このトルクレンチにおいて設定トルク値を変更するためには、ハンドル（ハウジング３１）を分解して板ばね保持部材（ばねホルダ４９及び５１）を交換し再度組み直さなければならない。このため、実質的には一度設定されたトルク値を随時変更することは困難であり、設定トルク値の異なる複数のトルクレンチを用意して使い分けることになる。

再公表特許第２０１０／１１９５９９号公報 特開２０１５－１９９１９４号公報

本発明が解決しようとする課題は、上記した従来の問題点を解決し、トルクリミッター機能を備えるとともに、筐体の外部からの操作によってトルク値を調整することが可能であり、切削工具のチップ交換に使用することが可能な小さいサイズのトルクレンチを提供することである。

上記課題を解決するため、厚みの薄い箱型形状のハンドルに軸部を貫通させ、前記ハンドルの内部に、トルク値設定用のばねを備えたトルク値設定機構を収容したトルクレンチであって、前記トルク値設定機構は、前記軸部の外周に形成された外歯に係合する回転体と、前記ばねにより付勢されて前記外歯に前記回転体を押し付ける揺動レバーとを備え、前記ばねは、前記ハンドルの内部に、長手方向が前記軸部に対して略平行となる向きに配置され、前記ばねには外部操作可能なばね圧調整部材が設けられたトルクレンチとする。

また、前記ハンドルの一方の端部に前記軸部が配置され、他方の端部に前記ばねが配置されている構成とすることが好ましい。

また、前記揺動レバーは正面視長板状であり、長手方向の一方の端部側に前記回転体と当接する押圧部を備え、前記揺動レバーを軸支する支軸は、前記揺動レバーの中央よりも前記押圧部に近い位置に配置されている構成とすることが好ましい。

また、前記ばねは、前記揺動レバーと当接する部分が凸球面状に形成されたピンを介して前記揺動レバーを押圧する構成とすることが好ましい。

本発明では、トルクリミッター機能を備えるとともに、筐体の外部からの操作によって設定トルク値を調整することが可能であり、切削工具のチップ交換に使用することが可能な小さいサイズのトルクレンチを提供することが可能となる。

実施形態のトルクレンチの正面図である。 実施形態のトルクレンチのカバーが外された状態を示す斜視図である。 実施形態のトルクレンチのカバーが外された状態を示す一部断面図である。 実施形態のトルク値設定機構の動作を表した図である。なお、トルク値設定機構を点線で表している。

以下に発明を実施するための形態を示す。なお、本明細書中における上下左右方向は、図１に示す上下左右方向と一致するものである。図１乃至図３に示されるように、本実施形態のトルクレンチ１は、厚みの薄い箱型形状のハンドル２と、ねじなどの締結部材に係合可能な係合部３２が形成された軸部３とを備え、ハンドル２を軸部３が貫通している。実施形態のハンドル２は、ハンドル本体２１と、ハンドル本体２１を覆うことが可能なカバー２２とを備え、ハンドル本体２１には、トルク値設定用のばね４を備えたトルク値設定機構７を収容可能な空間が形成されている。また、実施形態の軸部３は、先端に係合部３２が形成された軸３１と、軸３１と同軸に配置されて軸３１を保持する軸保持部材３３とを備えている。軸３１及び軸保持部材３３は、互いに対して回動不能となっている。軸部３の外周には、スプライン状の縦長の外歯３４が複数設けられている。この実施形態の外歯３４は軸保持部材３３の外周に形成されており、ハンドル２の内部に収容されている。

図３に示されるように、本実施形態のトルクレンチ１におけるトルク値設定機構７は、ばね４と、外歯３４に係合する回転体５と、ばね４により付勢されて外歯３４に回転体５を押し付ける揺動レバー６とを備えている。ばね４は、ハンドル２の内部に、長手方向が軸部３に対して略平行となる向きに配置され、揺動レバー６は、長手方向がばね４の上側と軸部３とを架け渡すような向きで配置されている。これらのトルク値設定機構７はハンドル２の内部に収容されている。また、ばね４の下端にはばね圧調整部材４１が設けられている。実施形態のばね圧調整部材４１は、ハンドル２の外部から、ハンドル本体２１に形成された調整用ねじ孔２３に差し込まれ、調整用ねじ孔２３に螺合してばね４の付勢力を調整することが可能なねじである。ばね圧調整部材４１の操作部はハンドル２の外部に位置するので、トルクレンチ１の外部から設定トルク値を容易に調整することができる。

ここで、本発明のトルク値設定機構７、及び、トルク値設定機構７が収容されるハンドル２について詳細に説明する。図２及び図３に示すように、実施形態のハンドル本体２１は、軸部３を支持する軸部支持溝２１１を備え、軸部支持溝２１１には、外歯３４が形成された部分が収容される外歯部収容部２１２が設けられている。この実施形態においては、軸部支持溝２１１はハンドル本体２１の正面視左側の位置に、外歯部収容部２１２は軸部支持溝２１１の中央より上側の位置に形成されている。

ハンドル本体２１の正面視上側には、長手方向が外歯部収容部２１２と略直交する向きで、揺動レバー６を軸支する揺動レバー収容部２１４が設けられている。外歯部収容部２１２と揺動レバー収容部２１４とは、回転体５を支持する通路状の回転体支持溝２１３によって連通している。

実施形態の回転体支持溝２１３は、上下方向の幅が回転体５の直径とほぼ等しい大きさで形成されており、回転体支持溝２１３に嵌め込まれた回転体５の上下方向への移動を規制する。回転体５の右側の端部は回転体支持溝２１の右側端部より外側に突出しており、ばね４に付勢された揺動レバー６からの押圧を受ける。なお、実施形態の回転体５は鋼球であるが、円筒形状など他の形状の回転体であってもよい。

実施形態の揺動レバー６は全体が正面視略長板状の部材であり、正面視左下の角に左下方向に突出した正面視五角形の突出部６１を備えている。揺動レバー６は、突出部６１に設けられた支軸６２を中心に揺動可能に軸支される。実施形態の揺動レバー６は金属製であるが、樹脂など他の材料で形成されたものであってもよい。実施形態の揺動レバー６は、その左側面において突出部６１より上側の部分に、回転体５を受けて押圧する押圧部６３を備えている。

ハンドル本体２１の正面視右側かつ揺動レバー収容部２１４の下側となる位置には、内部にばね支持孔２１５を有しトルク値設定用のばね４を収容するばね収容部２１６が設けられている。ばね収容部２１６は、長手方向が揺動レバー収容部２１４と略直交する。このため、ばね収容部２１６に収容されたばね４は、長手方向が軸部３に対して略平行かつ揺動レバー６に対して略直交する向きで、揺動レバー６の下側の位置に配置される。

実施形態のばね４は、下端にばね圧調整部材４１が、上端にピン４２が設けられ、ピン４２を介して揺動レバー６にばね圧が伝達される。実施形態のピン４２の先端は凸球面状に形成されている。この凸球面の一部が、揺動レバー６の正面視中央より右側の下面の受け部６４に当接する。

また、ばね収容部２１６と軸部支持溝２１１との間には、ハンドル本体２１にカバー２２を取り付けるためのカバー固定ねじ２４が螺合するカバー固定用ねじ孔２５が形成されている。トルク値設定機構７が収容されたハンドル本体２１にカバー２２を取り付けると、カバー２２の上縁部が揺動レバー６の上方向への移動を規制する。

このように、本発明のトルクレンチ１は、トルク値設定機構７が正面視略Ｌ字型となるように配置され、さらに、トルク値設定機構７と軸部３とが正面視略コ字状となるように配置されることにより、トルク値設定機構７を正面視矩形状のハンドル２の内部に収納することができる。

次に、本発明のトルク値設定機構７の動作について説明する。ばね圧調整部材４１を締めると、下側から押されたばね４が圧縮され、ばね４が揺動レバー６の正面視右下の部分を押し上げる。揺動レバー６が右下側からばね４によって押されることにより、揺動レバー６が左下方向へ向かってわずかに傾く。揺動レバー６が傾こうとする力が働くことにより、押圧部６３が回転体５を外歯３４へ押し付けるように作用する。揺動レバー６によって右側から押された回転体５は、わずかに左側へと移動して外歯３４に押し付けられ、軸部３の回動を規制する。この状態のトルクレンチ１を用いて締結部材の締め付け作業を行う。

操作者は、係合部３２を締結部材に係合させ、ハンドル２をつまんでトルクレンチ１を回動させる。締め付けトルクが設定トルク値に達すると、外歯３４から回転体５に対してかかる力が大きくなり、回転体５が押圧部６３からの押圧力に対抗して移動し外歯３４を乗り越える。このようにしてトルクリミッター機能が働くことにより、操作者は締め付けトルクがトルク値に達したことを感知することができる。

なお、本実施形態の揺動レバー６を軸支する支軸６２は、揺動レバー６の中央よりも押圧部６３に近い位置に配置されている。具体的には、図４に示されるように、押圧部６３と回転体５が当接する点を接点Ｐ１、受け部６４とピン４２が当接する点を接点Ｐ２としたとき、支軸６２の中心点Ｃと接点Ｐ１との間の距離ｄ１は、中心点Ｃと接点Ｐ２との間の距離ｄ２より短い。実施形態では、距離ｄ１と距離ｄ２の長さの比は約１：４である。中心点Ｃを支点として、接点Ｐ１がてこの作用点、接点Ｐ２がてこの力点となるので、小さいばね圧であっても回転体５に対して大きな圧をかけることが可能となり、ばね４を小型化することができる。

また、トルク値設定機構７において距離ｄ１が距離ｄ２より短いことにより、ばね圧調整部材４１の回転操作による微細なトルク値の設定を精密に行うことが可能となる。ばね圧調整部材４１を締める方向に回すと、押圧部６３が回転体５を押圧する力が強くなり、回転体５が軸部３に近づく方向へ移動する。これにより、トルクレンチ１の締め付けトルクの上限値は大きくなる。一方、ばね圧調整部材４１を緩める方向に回すと、押圧部６３が回転体５を押圧する力が弱くなり、回転体５が軸部３から離れる方向へ移動する。これにより、トルクレンチ１の締め付けトルクの上限値は小さくなる。

このとき、設定される締め付けトルクの上限値の変更は、ばね圧調整部材４１の回転操作によって行われているが、ばね圧調整部材４１の回転量と比較して、この回転量に対する回転体５の移動距離は極めて微量となる。このため、ばね圧調整部材４１を回転させることにより、押圧部６３が回転体５を押圧する力を微細に変化させて、トルクレンチ１の締め付けトルクの上限値を微調整することが可能となる。

以上、実施形態を例に挙げて本発明について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、各種の態様とすることが可能である。例えば、実施形態の軸部３は、軸保持部材３３に対して軸３１が着脱自在となっているが、これらが一体に形成されていてもよい。なお、実施形態のように軸３１が分離可能であれば、被締結部材に応じて軸３１を容易に交換することができる。

また、実施形態ではハンドル２の一方の端部に軸部３が貫通しているが、軸部３がハンドル２の中央に配置されていてもよい。また、外歯３４をハンドル本体２１の下側の位置に配置し、トルク値設定機構７を実施形態とは上下反対となる向きに配置して、ばね圧調整部材４１をハンドル２の上側に設けた構成としてもよい。

１ トルクレンチ
２ ハンドル
２１ ハンドル本体
２１１ 軸部支持溝
２１２ 外歯部収容部
２１３ 回転体支持溝
２１４ 揺動レバー収容部
２１５ ばね支持孔
２１６ ばね収容部
２２ カバー
２３ 調整用ねじ孔
２４ カバー固定ねじ
２５ カバー固定用ねじ孔
３ 軸部
３１ 軸
３２ 係合部
３３ 軸保持部材
３４ 外歯
４ ばね
４１ ばね圧調整部材
４２ ピン
５ 回転体
６ 揺動レバー
６１ 突出部
６２ 支軸
６３ 押圧部
６４ 受け部
７ トルク値設定機構

Claims (4)

1. 厚みの薄い箱型形状のハンドルに軸部を貫通させ、
   前記ハンドルの内部に、トルク値設定用のばねを備えたトルク値設定機構を収容したトルクレンチであって、
   前記トルク値設定機構は、
   前記軸部の外周に形成された外歯に係合する回転体と、
   前記ばねにより付勢されて前記外歯に前記回転体を押し付ける揺動レバーとを備え、
   前記ばねは、前記ハンドルの内部に、長手方向が前記軸部に対して略平行となる向きに配置され、
   前記ばねには外部操作可能なばね圧調整部材が設けられたトルクレンチ。
2. 前記ハンドルの一方の端部に前記軸部が配置され、他方の端部に前記ばねが配置された請求項１に記載のトルクレンチ。
3. 前記揺動レバーは正面視長板状であり、長手方向の一方の端部側に前記回転体と当接する押圧部を備え、前記揺動レバーを軸支する支軸は、前記揺動レバーの中央よりも前記押圧部に近い位置に配置されている請求項１または２に記載のトルクレンチ。
4. 前記ばねは、前記揺動レバーと当接する部分が凸球面状に形成されたピンを介して前記揺動レバーを押圧する前請求項１乃至３のいずれかに記載のトルクレンチ。

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