JP4344633B2 - トルク工具 - Google Patents

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本発明は、角速度等を検出することによりトルクレンチ、トルクドライバー等の回転角度を認識できる角度センサーを備えたトルク工具に関するものである。
ボルト（ねじ）、ナットなどを所定のトルクで締め付けることは一般に行なわれているが、締め付けられているボルトが実際に所定のトルク値で締め付けられているか否かを検査する方法として、トルクレンチにより検査対象であるボルト（被検査ボルト）をトルクレンチにより増締する方法が知られている。
この増締検査方法において、締付けトルク値を判定する手法の一つとして、増締の際に被検査ボルトが回動した瞬間を捉え、この時にトルクレンチが示すトルク値を締付けトルクと判定する考え方がある（特許文献１）。
また、被検査ボルトを締め付けると、ボルトが回動する前にトルクレンチ自体の捩れでレンチの回動（回転角度θ）が検出され、その時に得られるトルク（Ｔ）との勾配線（ｄθ/ｄＴ）と、当該ボルトの回動後における回動状態（回転角度θ1）でのトルク（Ｔ1）との勾配線（ｄθ1/ｄＴ1）との交点が測定点となり、この交点のトルク値を求めることで測定トルク値が得られる、とする手法もある（特許文献２）。
そして、トルクレンチの回転角度を得るために、トルクレンチには振動ジャイロなどの角速度センサーが設けられている。
特開平06-137975号公報 特開2002-120162号公報
上述のように、増締検査方法によりボルトをトルクレンチにより増締する際、検査対象となるボルトは、例えばエンジン組立工場で既にエンジンブロック等の締結体に締め付けられた状態にある。このため、この検査対象のボルトをトルクレンチで増締するに大きな力を要し、前記締結体がボルトと共に回転することが考えられる。この締結体の回転がわずかであっても、トルクレンチに備え付けられた角速度センサーは前記締結体の回転を含めた全体の回転を検出することになり、ボルトの回転のみを正確に測定することができず、増締検査の際には締結体を固定する必要があった。
本願発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもので、ボルト（ねじ）、ナット等の被締結体を締め付ける際、ボルトなどが締め付けられる締結体を固定しなくてもボルト等の被締結体のみの回転を正確に検出できるトルクレンチ、トルクドライバー等のトルク工具を提供しようとするものである。
本願発明の目的を実現する構成は、請求項１に記載のように、回動操作部材を回動させることによりボルト等の被締結体を締結体に締付けるトルク工具であって、該被締結体の締結に伴うトルク値をトルクセンサーにより測定すると共に、工具本体角度センサーで得た前記回動操作部材の回動操作に伴う該回動操作部材の回動角に基づいて前記被締結体の回転角度を演算する工具本体演算装置を備えたトルク工具において、前記締結体に取り外し可能に固定され、前記被締結体の締付に伴う該締結体の回転角を得るために該締結体の回転を検知する締結体用角度センサーを備えると共に、該締結体用角度センサーで検知した回転角情報を前記工具本体演算装置に無線方式で送信する無線通信手段を備えた角度修正器を有し、前記工具本体演算装置は、前記角度修正器から送信された前記締結体の回転角を前記工具本体角度センサーで得られた回転角より減じた値を前記ボルト等の被締結体の回転角度としたことを特徴とする。
前記工具本体演算装置は、予め設定したトルク値に達すると、回転角の測定を開始するように前記角度修正器に指令を出すことを特徴とする。
以上説明したように本発明によれば、回動操作部材を強く回動させてボルト等の被締結体を締結体に対して締付ける際、締結体が回転しても、締結体に固定した角度修正器により締結体の回転角を検知し、これを工具本体演算装置で回転操作部材の回転角より減じるので、ボルト等の被締結体のみの回転角度を得ることができる。
また、回転角修正器は無線方式で工具本体演算装置に締結体の回転角を送信するので、取り扱いが容易である。
図１及び図２は本発明の実施の形態を示す。
図１は本発明を増締検査用トルクレンチに適用して締結体を締め付けている状態を示す外観斜視図、図２は図１のトルクレンチの電気的構成を示す回路図である。
図１において、増締検査用トルクレンチ１は、回動操作部材である所定の長さを有するチューブ形状のレバー部２の先端部側にヘッド部３が取り付けられている。ヘッド部３にはソケット４が交換可能に取り付けられている。ヘッド部３にはトルクを電気的に検知するための歪みゲージ５が貼り付けられており、歪みゲージ５で検知した検知信号を表示部付の演算装置（不図示）に出力する。
また、レバー部２には、圧電素子等で構成した振動ジャイロを用いた角速度センサー６が設けられており、例えばボルト締結体であるエンジンブロック７に締結されているボルト８（図中ソケット４が装着されているので図には表れない）の増締を行なう場合を例にすると、ボルト８が回転するとレバー部２が回転するので、角速度センサー６がこのレバー部２の回転、すなわちボルト８の回転を検知する。角速度センサー６の検知信号は前記演算装置に出力される。
一方、締結体７には、締結体用の角速度センサーと、該締結体用角速度センサーからの検出信号を送信する送信機を備えた締結体の回転角度を検知する角度修正器９が例えば永久磁石により取り外し可能に取り付けられている。
この角度修正器９からの送信情報である締結体７の回転角度情報は前記演算装置に無線により送信される。
図２はトルクレンチ１の演算装置２０および角度修正器９の電気的構成を示すブロック図で、トルクレンチ側の演算装置２０の電気的構成は、歪みゲージ５からの信号を増幅器２１ａで増幅し、Ａ/Ｄ変換器２２ａでデジタル信号に変換してＣＰＵ２３ａに入力させる。また、角速度センサー６の検知信号を増幅器２１ｂで増幅し、Ａ/Ｄ変換器２２ｂでデジタル信号に変換してＣＰＵ２３ａに入力させる。
ＣＰＵ２３ａは、歪みゲージ５からの信号に基づいてトルク値を演算し、得られたトルク値を表示器２４に表示させる。また、ＣＰＵ２３ａは角速度センサー６からの検知信号に基づいて回転角度（θＢ＋θＷ）を演算する。ここで、θＢはボルト８の回転角度、θＷは締結体７の回転角度を示す。すなわち、トルクレンチ１を操作してボルト８を締結体７に対して締め付けた際に角速度センサー６が検知した角度は、ボルト８の回転角度θＢと締結体７の回転角度θＷを合わせた角度値となる。
一方、角度修正器９は、トルクレンチ１によるボルト８の回転方向と同じ回転方向に感度軸を合わせるようにして締結体７に固定されており、締結体用の角速度センサー２６からの信号を増幅器２１ｃで増幅し、Ａ/Ｄ変換器２２ｃでデジタル信号に変換してＣＰＵ２３ｂに入力させ、得た締結体７の回転角度情報（θＷ）を無線通信手段としての送受信部２５ｂを介してトルクレンチ１側の無線通信手段としての送受信部２５ａに送信する。
トルクレンチ１側のＣＰＵ２３ａでは、トルクレンチ側の角速度センサー６から得た回転角度（θＢ＋θＷ）から、トルクレンチ１側の送受信部２５ａで受信した締結体７の回転角度情報（θＷ）を引き算することにより、ボルト８の回転角のみを得ることができる｛（θＢ＋θＷ）−（θＷ）＝θＢ｝。
実際に強い力でトルクレンチを引いた際に締結体７が回転を始めるということから、トルクレンチ１の締付開始の際に、歪みゲージ５からのトルク値が予め設定した角度検知開始トルク値を越えるまでは、上記した回転角の演算を行なわず、該角度検知開始トルク値を越えると、角速度センサー６からの検知信号に基づいて回転角度（θＢ＋θＷ）の演算を開始し、同時にトルクレンチ側の送受信機２５ａから角度検出開始の信号を角度修正器９の送受信機２５ｂに向けて送信し、角度修正器９でも角速度センサー２６からの検出信号に基づいて締結体７の回転角度を求め、得た締結体７の回転角度情報（θＷ）を送受信機２５ｂを介してトルクレンチ側の送受信機２５ａに送信する。
なお、本実施の形態はトルクレンチについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、トルクドライバー等のトルク工具にも適用することができる。
また、上記した実施の形態では、角速度の検出でトルク工具の回転角度を認識できるセンサーを装備したトルクレンチあるいはトルクドライバー等のトルク工具を用いて増締検査を行なうことについて説明したが、増締検査以外にも、例えばねじが着座してからねじを回す角度で締付を管理する角度法、ねじの締め付け角度に対してのトルク上昇率の変化から降伏点に入った点で締め付けを管理する勾配法にも適用することができる。
さらに、上記した実施の形態においては、角速度センサーによりトルクレンチの回転および締結体７の回転を検知しているが、トルクレンチおよび締結体７の回転角を検知できるセンサーを用いてもよい。このようなセンサーとしては、角加速度センサーの他に、例えばＦＭ波を送信するトランスミッターを夫々トルクレンチと締結体７に取り付け、これらトランスミッターから送信されるＦＭ波を３箇所で受信し、三角測距法により該トランスミッターの位置を演算することによりトルクレンチと締結体の回転角を検出することができる。そして、三角測距による測定結果をトルクレンチのＣＰＵに送信することにより、（θＢ＋θＷ）―θＷ＝θＢの演算を行なう。
本発明を増締検査用トルクレンチに適用して締結体を締め付けている状態を示す外観斜視図。 図１のトルクレンチの電気的構成を示す回路図である。
符号の説明
１ 増締検査用トルクレンチ
２ レバー部
３ ヘッド部
４ ソケット
５ 歪みゲージ
６ 角速度センサー
７ 締結体
８ ボルト
９ 角度修正器
２０ 演算装置
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ 増幅器
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ Ａ/Ｄ変換器
２３ａ、２３ｂ ＣＰＵ
２４ 表示器
２５ａ、２５ｂ 送受信機
２６ 角速度センサー

Claims (2)

  1. 回動操作部材を回動させることによりボルト等の被締結体を締結体に締付けるトルク工具であって、該被締結体の締結に伴うトルク値をトルクセンサーにより測定すると共に、工具本体角度センサーで得た前記回動操作部材の回動操作に伴う該回動操作部材の回動角に基づいて前記被締結体の回転角度を演算する工具本体演算装置を備えたトルク工具において、
    前記締結体に取り外し可能に固定され、前記被締結体の締付に伴う該締結体の回転角を得るために該締結体の回転を検知する締結体用角度センサーを備えると共に、該締結体用角度センサーで検知した回転角情報を前記工具本体演算装置に無線方式で送信する無線通信手段を備えた角度修正器を有し、前記工具本体演算装置は、前記角度修正器から送信された前記締結体の回転角を前記工具本体角度センサーで得られた回転角より減じた値を前記ボルト等の被締結体の回転角度としたことを特徴とするトルク工具。
  2. 前記工具本体演算装置は、予め設定したトルク値に達すると、回転角の測定を開始するように前記角度修正器に指令を出すことを特徴とする請求項１に記載のトルク工具。
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