JP2594313Y2 - トルクレンチ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案が属する技術分野】本考案はトルクレンチに係
り、特に螺合部材の回転角度を検出することにより締め
付けトルクを厳密に管理しうるトルクレンチに関する。

【０００２】

【従来の技術】ボルト等の螺合部材の締め付け時に締め
付けトルクを厳密に管理する方法として、JIS B 1083に
規定された３つの方法が主に知られている。１つはトル
クレンチにより単に締め付けトルクを計測しながら締め
付け、所定のトルク値となったところで締め付けを完了
する方法である。もう１つは一般に回転角法と呼ばれる
締め付け方法であり、上述したように所定トルクまでト
ルクレンチにより締め付け、そこから更に所定角度回転
させて締め付けを完了する方法である。

【０００３】そしてもう１つは一般にトルク勾配法と呼
ばれる締め付け方法であり、螺合部材を回転させて締め
付ける時に、螺合部材をある点から回転させた角度と、
その角度に対応した締め付けトルクを同時に測定し、そ
の回転角度と締め付けトルクの関係から得られる規定値
まで締め付けを行う方法である。

【０００４】即ち、螺合部材の回転角度と締め付けトル
クはある点まで略比例関係を維持しながら増加するもの
の、螺合部材、又は螺合部材がねじ込まれる被締め付け
体のいずれかが弾性限界を越える点の近辺から回転角度
を増やしてもトルクはそれほど増えない状態となる。そ
してこの状態から更に回転させるとネジ山等に切損が発
生する状態となる。従って、上記トルク勾配法によれ
ば、締め付け時に回転角度と締め付けトルクの関係を、
回転角度を横軸に、締め付けトルクを縦軸としてグラフ
化したときのグラフの勾配を検出し続け、この勾配が最
大勾配に対してこれより小さい所定の勾配になったら
（上記弾性限界の近辺にであることを意味する）締め付
け完了となり、最適な締め付けトルクを螺合部材にかけ
ることができ、締め過ぎによる螺合部材の切損等の事故
が防止できる。

【０００５】そして、この方法に用いられるトルクレン
チは、螺合部材の被締め付け体に対する回転角度と締め
付けトルクが同時に測定できるものでなければならな
い。第５図に従来のトルクレンチの一例の構成図を示
す。同図に示すトルクレンチ１は螺合部材であるボルト
２に所定の締め付けトルクを与え、被締め付け体３ａ，
３ｂを固定させる作用をする。

【０００６】トルクレンチ１の大略の構造は、操作レバ
ー４ａとその先端に回動部４ｂとを有した金属製のレン
チ成形体４と、上記回動部４ｂに設けられラチェットホ
イール５ａとラチェット爪５ｂによる一方向回転規制機
構であるラチェット５と、ラチェットホイール５ａの中
心より突設した出力軸６と、出力軸６に装着されボルト
２の頭部２ａに嵌合するソケット７とよりなる。

【０００７】ラチェットホイール５ａは回動部４ｂに両
方向に回転自在に設けられているものの、同様に回動部
４ｂに設けられたラチェット爪５ｂと係合することによ
り、ラチェットホイール５ａは回動部４ｂに対して一方
向の回転が規制され一方向のみに回転する構成である。

【０００８】８，９はストレインゲージであり、反対側
に設けられたストレインゲージと共にブリッジ回路を構
成し、操作レバー４ａの回動部４ｂへの取り付け部にお
ける歪みを検出することによりボルト２に与えた締め付
けトルクを測定している。１０はロータリエンコーダで
あり回動部４ｂ上に出力軸６の軸心に中心を合わせて設
けられている。回転部１０ａが回動部４ｂに固定され、
回転部１０ａに対して相対的に回転自在とされる固定部
１０ｂが上記被締め付け体３ａ，３ｂに対して変位しな
い被締め付け体３ｃに固定線１０ｃ、マグネット１０ｄ
により固定されている。

【０００９】上記構成のトルクレンチ１においては、一
方向回転規制機構であるラチェット５の作用により、操
作レバー４ａの往復回動運動のうち一方向の回動運動だ
けが出力軸６に伝達されてボルト２を回転せしめ、また
他方向の回動運動は空回りして出力軸６に伝達されない
ためボルト２が逆方向に回転してしまうことを防止でき
る。

【００１０】従って、操作レバー４ａの往復回動運動を
繰り返すことにより、出力軸６が一方向へ回転運動をし
ボルト２が締め付けられる。一方、上記ロータリエンコ
ーダ１０は、回動部４ｂの被締め付け体３ａ，３ｂ，３
ｃに対する上記往復回動運動を検出する。そして、作業
者は検出された回動部４ｂの往復回動運動から、出力軸
６と共に回転する一方向のみの回転運動を選択しボルト
２の被締め付け体３ａ，３ｂに対する回転角度を求めて
いた。そして上述したトルク勾配法によるボルト２の締
め付けを実施していた。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】しかるに上記構成のト
ルクレンチ１では、ロータリエンコーダ１０が、ボルト
２と共に回転する一方向の回動部４ｂの回転運動と、ボ
ルト２に対して空回りする上記とは逆方向の回動部４ｂ
の回転運動との両方向の回転運動を検出してしまう。そ
のため、ロータリエンコーダ１０が測定した回転角度は
実際のボルト２の回転角度の約倍の値となり、作業者は
ボルト２に対して空回りする方向の回転角度分をロータ
リエンコーダ１０が測定した回転角度から差し引いてボ
ルト２の実際の回転角度を求めていた。そして、作業者
による上記計算作業は非常に煩雑であり、作業現場にお
けるこのような計算作業においては計算ミスも発生し易
いといった問題点があった。

【００１２】また、出力軸６とソケット７の嵌合は、ソ
ケット７を交換できるようにわずかな遊びを持たせてお
り、ソケット７とボルト２の嵌合もわずかな隙間ができ
るのは普通である。そして操作レバー４ａの動作には１
往復ごとにこの遊び分の変位が含まれ、従来のトルクレ
ンチ１ではこの遊び分の変位をも検出し、そのため検出
された角度は実際の回転角度に対して多分の誤差を含ん
でしまうといった問題点があった。

【００１３】そこで本考案は上記課題に鑑みなされたも
ので、螺合部材の締め付け時に螺合部材の実際の回転角
度を直接検出しうるトルクレンチを提供することを目的
とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本願請求項１の考案は、トルクレンチを、操作レバー
の先端に一方向回転規制機構に連結されて設けられ、該
操作レバーが往復回動操作された場合でも螺合部材を一
方向に回転せしめる出力軸と、前記螺合部材の被締め付
け体への締め付け時の前記螺合部材の締め付けトルクを
測定するトルク検出手段と、前記出力軸と連結された回
転部材群と、前記回転部材群に対して回転自在に設けら
れ前記被締め付け体に係止される可撓性を有する係止手
段により前記被締め付け体に対して相対的な変位が規制
される固定部材群と、前記回転部材群と前記固定部材群
との相対的な回転角度を検出することにより前記螺合部
材の前記締め付け体に対する回転角度を検出する回転角
度検出手段と、前記操作レバーと一体に設けられ、前記
回転部材群を収容し、前記固定部材群を囲む形状をなし
たカバー、とよりなり、前記固定部材群を被締め付け体
に係止する係止手段の一端は前記カバー内の固定部材群
に係止され、前記回転角度検出手段は、前記カバー内に
おいて、回転自在に複数の部位にて支持され、直接ある
いは間接的に前記係止手段と接続される固定部と、直接
あるいは間接的に出力軸と連結される回転部を備え、前
記固定部と前記回転部の相対的角度を検出するように構
成した。

【００１５】本考案においては、一方向回転規制機構に
より、操作レバーの往復回動運動のうち一方向の回転運
動のみが出力軸に伝達され、出力軸に嵌合している螺合
部材を一方向に回転せしめる。よって出力軸または出力
軸と連結された回転部材群は螺合部材と同じ回転運動を
する。従って、回転角度検出手段が上記出力軸または出
力軸と連結された回転部材群の回転角度を検出すること
により、操作レバーの往復回動操作のうち、従来では検
出されていた螺合部材に対してトルクレンチが空回りす
る方向の回転は検出されず、よって螺合部材の回転角度
を直接検出することができる。

【００１６】

【考案の実施の形態】第１図は本考案になるトルクレン
チの一実施例の主要部を示す構成縦断面図、第２図乃至
第３図は第１図に示すトルクレンチの全体を示す平面
図、側面図である。

【００１７】本実施例のトルクレンチ２０は第２図乃至
第３図に示すように、大略、螺合部材に装着され、これ
を回転せしめる回動部２１が長手方向の一端部に設けら
れ、この回動部２１から他端部に設けられた手で握る部
分である握り部２２ａまでの部分を操作レバー２２とし
た構造である。操作レバー２２と回動部２１を構成する
回動部本体２１ａは剛性のある金属で一体成形されてい
る。

【００１８】この回動部２１には螺合部材であるボルト
７０の頭部に嵌合するソケット２４が装着され、回転自
在とされた出力軸２３と、この出力軸２３の回転方向を
規制するラチェット２５が設けられており、更に出力軸
２３の回転角度を検出する回転角度検出装置４０が出力
軸２３の反対側に設けられている。

【００１９】操作レバー２２は、上記回動部２１の反対
側の先端部に円柱形状の握り部２２ａを設け、その表面
に滑り止め加工を施しており、また、握り部 ２２ａと
回動部２１の間を略矩形の断面形状を有した柄部２２ｂ
としている。操作レバー２２はその長手方向の長さ寸法
が 450mm程度であり、同方向の長さ寸法が40mm程度の回
動部２１に比べて細長く延在した形状である。

【００２０】回動部２１との境界部に近い上記柄部２２
ｂの両側の側面には、締め付けトルクを検出するストレ
インゲージ２６，２７，２８，２９が夫々２枚づつ長手
方向に沿って貼設されている。柄部２２ｂの握り部２２
ａに隣接した部位には、上記回転角度検出装置４０及び
上記ストレインゲージ２６，２７，２８，２９による測
定を制御する制御スイッチ３０，３１を有したスイッチ
部３２が設けられいる。更に、スイッチ部３２と回動部
２１との間にはこの部分の柄部２２ｂを覆うカバー部材
３３が設けられている。このカバー部材３３は、スイッ
チ部３２側の端部がスイッチ部３２に固定され片持ち状
に設けられており、回動部２１側の端部は柄部２２ｂと
の間にスペースを有し何処にも支持されていない状態で
ある。

【００２１】カバー部３３の片方の側面にはレセプタク
ル ３４、プラグ３５が設けられており、上記回転角度
検出装置４０、上記ストレインゲージ２６，２７，２
８，２９及びスイッチ部３２からの配線はここを通りケ
ーブル３６を介して外部の制御装置に接続される。

【００２２】次に、上記回動部２１及び回転角度検出装
置４０の構成を第１図に沿って詳述する。操作レバー２
２と一体成形された回動部本体２１ａには、下方に開口
部を有した凹形状のスペース２１ｂが設けられ、このス
ペース２１ｂ内に一方向回転規制機構であるラチェット
２５が設けられている。ラチェット２５を構成するラチ
ェットホイール２５ａは両方向において回転自在となる
ように上記スペース２１ｂ内に設けられている。このラ
チェットホイール２５ａの軸心部には四角柱形状の出力
軸２３が一体的に設けられており、上記開口部の蓋部材
２１ｃを挿通して回動部２１の下方に突設してしてい
る。蓋部材２１ｃはネジ２１ｄにより回動部本体２１ａ
に固定されている。

【００２３】このラチェットホイール２５ａの操作レバ
ー２２側の部位には、ラチェット爪２５ｂが軸着されて
いる。ラチェット爪２５ｂはラチェットホイール２５ａ
の周囲に設けられた歯に係合し、ラチェットホイール２
５ａの一方向の回転を規制する作用をする。この規制方
向は第２図に示す切替えレバー２５ｄにより指定され、
ラチェットホイール２５ａ、即ち出力軸２３の回転は時
計方向のみの回転、又は反時計方向のみの回転のいずれ
かが選択的に指定される。

【００２４】上記操作レバー２２と、回動部本体２１ａ
と、回動部本体２１ａに設けられたラチェット２５と、
出力軸２３とがレンチ本体６０を構成する。一方、回動
部２１の上側には回転角度検出装置４０が設けられてい
る。回動部２１に固定された第１のカバー４１と、第１
のカバー４１に螺着された第２のカバー４２と、更に第
２のカバー４２に螺着されたキャップ４３と、第２のカ
バー４２とキャップ４３に挟持された軸受押さえ部材４
２ａとよりなる部分は回動部２１に対して固定された部
分であり、回動部材群４４を構成する。

【００２５】回動部材群４４の内部に設けられたロータ
リエンコーダ４５は固定部４５ａと回転部４５ｂとより
なり、固定部４５ａと回転部４５ｂの相対的な回転角度
に比例した数のパルス信号を出力する装置である。そし
てこの回転部４５ｂは、フレキシブルカップリング４
６、連接軸４７を介して上記ラチェットホイール２５ａ
に接続されており、従って上記回転部４５ｂ、フレキシ
ブルカップリング４６、連接軸４７、及びラチェットホ
イール２５ａは一体とされ、出力軸２３の回転、即ち被
締め付け体であるボルト７０の回転に対応して回転する
回転部材群４８を構成する。

【００２６】ここで上記フレキシブルカップリング４６
は、ラチェットホイール２５ａの軸方向及び半径方向の
遊びによる変位を吸収し、ロータリエンコーダ４５に周
方向のみの変位を伝達する作用をしている。更に、上記
ロータリエンコーダ４５の固定部４５ａ、その下部に設
けられ係止ピン４９ａを半径方向へ突設した碗形状の台
部材４９、固定部４５ａの上部に設けられた冠状部材５
０、先端軸５１で構成される部分は一体とされ固定部材
群５２を構成する。この固定部材群５２は軸受５３によ
り上記回動部材群４４に対して回動自在であり、またロ
ータリエンコーダ４５内の一対の軸受４５ｃにより上記
回転部材群４８に対しても回転自在に設けられている。

【００２７】このように回転角度検出装置４０は、夫々
が別々の回動運動をする３つのグループである部材群４
４，４８，５２に分けられている。次に、上記構成のト
ルクレンチ２０の作用について説明する。第３図に示す
ように出力軸２３にソケット２４が装着され、ソケット
２４にボルト７０が嵌合して出力軸２３の回転がボルト
７０に伝達される。本実施例のトルクレンチ２０のボル
ト７０を回転させる方法は従来のトルクレンチ１の場合
と同じであり、第２図に矢印Ａ₁ ，Ａ₂ で示すように、
握り部２２ａを出力軸２３を中心として周方向に往復回
動運動させることにより、ラチェット２５がＡ₁ 又はＡ
₂ のいずれか一方向の回動運動のみを出力軸２３に伝達
するため、出力軸２３、即ちボルト７０は一方向に回転
される。尚、上記往復回動運動を一方向のみの回転運動
に変換するラチェット２５の作用は、上述した従来のト
ルクレンチ１の作用と同等であるためここでの説明は省
略する。

【００２８】ここではボルト７０を締め付ける時の上記
回転角度検出装置４０の作用を中心に説明する。第２図
乃至第３図に示すように、被締め付け体７１に対してボ
ルト７０を回転させる時には、上述したように出力軸２
３をボルト７０に固定し操作レバー２２を出力軸２３を
軸としてＡ₁ −Ａ₂ の周方向へ往復回動運動させる。こ
の時回動部本体２１ａも同様に往復回動運動となるた
め、上記回動部材群４４も被締め付け体７１に対して回
動運動をすることになる。

【００２９】上記操作レバー２２の往復回動運動のうち
例えばＡ₂ 方向の回動運動の時に操作レバー２２とラチ
ェットホイール２５ａが係合状態となるように上記切替
えレバー２５ｄを切り換えおけば、ラチェットホイール
２５ａ、即ち出力軸２３は操作レバー２２と共に回動
し、ボルト７０をＡ₂ 方向へ回転せしめる。

【００３０】反対にＡ₁ 方向の回動運動の時はラチェッ
ト２５の作用により操作レバー２２とラチェットホイー
ル２５ａの係合状態が切れるため、操作レバー２２がＡ
₁ 方向に回動してもボルト７０は被締め付け体７１に対
して静止した状態となる。この時、上記回動部材群４４
も上記回転部材群４８に対して回動可能なため、上記回
転部材群４８は回動部材群４４の動きに影響されずにボ
ルト７０の回転運動に対応した回転運動をする。

【００３１】次に上記固定部材群５２の運動であるが、
その前に第４図に示す係止手段８０の作用を説明する。
係止手段８０の一端部に設けられたクリップ８１が、第
２図に示すように上記台部材４９に設けられた係止ピン
４９ａに装着され、係止手段８０の他端に設けられたマ
グネット８２が、ボルト７０がねじ込まれる被締め付け
体７１に固定されている。クリップ８１とマグネット８
２は弾性のある金属の板材８３で連結されているため、
係止ピン４９ａは被締め付け体７１に対して位置決めさ
れている。即ち、ボルト７０の締め付け時に回動部材群
４４と回転部材群４８が上記のような運動をしても、こ
の係止ピン４９ａに連設する固定部材群５２は係止手段
８０の作用により被締め付け体７１に対して固定された
状態となる。

【００３２】従って、ロータリエンコーダ４５の固定部
４５ａは被締め付け体７１に間接的に接続されており被
締め付け体７１と共に静止状態を維持し、一方、回転部
４５ｂは上記の如くボルト７０の回転運動と同じ運動を
する。このため、ロータリエンコーダ４５が検出する固
定部４５ａと回転部４５ｂの相対的な回転角度は、ボル
ト７０の被締め付け体７１に対する回転角度と一致する
ことになる。

【００３３】ロータリエンコーダ１０の回転部１０ａが
回動部材群である回動部４ｂ上に設けられ、固定部１０
ｂが固定部材３ｃに係止されている構成の従来のトルク
レンチ１と比較すると、従来では操作レバー４ａがボル
ト２に対して空回りする方向の回動運動（上記実施例に
おいてはＡ₁ 方向）もボルト２の回転運動として出力し
てしまっていたのに対し、本実施例のトルクレンチ２０
ではロータリエンコーダ４５の回転部４５ｂがボルト７
０に間接的に接続された部材に設けられているため、操
作レバー２２の空回り方向の回動運動は検出されず、ボ
ルト７０と共に回動する方向のみの回動運動が検出され
る。

【００３４】従って、本実施例のトルクレンチ２０によ
ればボルト７０の被締め付け体７１に対する実際の回転
角度を直接検出することができる。そして出力軸２３は
一方向に回転される部品であることから、回転角度検出
装置４０はボルト７０と出力軸２３の間の上記遊び分に
よる変位を検出せず、検出された回転角度は正確とな
る。

【００３５】また、これとは別に上記柄部２２ｂに貼設
されたストレインゲージ２６〜２９は従来と同様にブリ
ッジ回路を構成し、ボルト７０に与えられた締め付けト
ルクの信号を出力している。そして、上記回転角度の信
号と締め付けトルクの信号はケーブル３６を通って同時
に制御装置に入力され、ここで夫々の信号が変換されて
デジタル表示される。従って、作業者は本実施例のトル
クレンチ２０を使用することにより、実際に則した回転
角度と締め付けトルクの表示を見ながらトルク勾配法に
よるボルトの締め付けを直接実施することができる。

【００３６】また制御装置において回転角度と締め付け
トルクの関係が所定の関係となったときにブザーが鳴る
ようにしておけば、制御装置上の表示を見ることなく更
に効率よく作業をすることができる。よって従来のよう
に表示されたデータを更に計算する手間が省かれると同
時に、作業者の計算ミスを防ぐことができる。

【００３７】更に上述した回転角法においても本実施例
のトルクレンチ１を使用することにより、ボルトを作業
性良く且つ正確に締め付けることができる。

【００３８】

【考案の効果】以上のように本考案によれば、出力軸又
は出力軸と連結された回転部材群の回転角度を検出する
回転角度検出装置を設けることにより、螺合部材の実際
の回転角度を正確に直接検出することができる。従っ
て、検出したデータを作業者が更に計算して実際の回転
角度を求めていた従来の方法に比べて作業性の向上を図
ることができる。また、従来において上記計算過程で発
生していた計算ミスが無くなり、更に螺合部材と出力軸
の間の遊び分の変位が検出されないことから検出された
データは正確となる。

【００３９】この結果、トルク勾配法及び上記回転角法
等による螺合部材の締め付け作業を正確且つ俊敏に実施
することができるようになる。更に、本考案において
は、回転部材群と固定部材群は、操作レバーと一体に設
けられたカバーによって囲まれた構成であるため、レバ
ー操作中、回転角度検出部に触れることがなく、角度を
正確に測定することができる。また、レバー操作の際
に、回転軸付近をサポートし易く、締め付け時にボル
ト、ナットから外れることを容易に防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案になるトルクレンチの一実施例の主要部
の構成縦断面図である。

【図２】第１図に示すトルクレンチの全体の平面図であ
る。

【図３】第１図に示すトルクレンチの全体の側面図であ
る。

【図４】係止手段の側面図である。

【図５】従来のトルクレンチの一例の構成図である。

【符号の説明】

２０ トルクレンチ ２１ 回動部 ２２ 操作レバー ２３ 出力軸 ２５ ラチェット ２６，２７，２８，２９ ストレインゲージ ４０ 回転角度検出装置 ４４ 回動部材群 ４５ ロータリエンコーダ ４５ａ 固定部 ４５ｂ 回転部 ４６ フレキシブルカップリング ４８ 回転部材群 ４９ａ 係止ピン ５２ 固定部材群 ６０ レンチ本体 ７０ ボルト ７１ 被締め付け体 ８０ 係止手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−97851（ＪＰ，Ａ) 実開 昭52−166900（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭52−58599（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−39469（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−96667（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−190576（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 操作レバーの先端に一方向回転規制機構
   に連結されて設けられ、該操作レバーが往復回動操作さ
   れた場合でも螺合部材を一方向に回転せしめる出力軸
   と、 前記螺合部材の被締め付け体への締め付け時の前記螺合
   部材の締め付けトルクを測定するトルク検出手段と、 前記出力軸と連結された回転部材群と、 前記回転部材群に対して回転自在に設けられ前記被締め
   付け体に係止される可撓性を有する係止手段により前記
   被締め付け体に対して相対的な変位が規制される固定部
   材群と、 前記回転部材群と前記固定部材群との相対的な回転角度
   を検出することにより前記螺合部材の前記締め付け体に
   対する回転角度を検出する回転角度検出手段と、 前記操作レバーと一体に設けられ、前記回転部材群を収
   容し、前記固定部材群を囲む形状をなしたカバー、とよ
   りなり、 前記固定部材群を被締め付け体に係止する係止手段の一
   端は前記カバー内の固定部材群に係止され、 前記回転角度検出手段は、前記カバー内において、回転
   自在に複数の部位にて支持され、直接あるいは間接的に
   前記係止手段と接続される固定部と、直接あるいは間接
   的に出力軸と連結される回転部を備え、前記固定部と前
   記回転部の相対的角度を検出するように構成されたトル
   クレンチ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のトルクレンチにおい
   て、 前記回転角度検出部は、軸方向及び半径方向の遊びを吸
   収し回転角度検出部に周方向のみの変位を伝達する作用
   をするフレキシブルカップリングを介して回転部材に接
   続されるように構成されたトルクレンチ。