JP4394983B2 - 増締トルク用測定器の検定器 - Google Patents

Description

本発明は、締結済みのボルトが所定のトルク値で締め付けられているか否かを、当該ボルトを増締して検査する増締検査用トルクレンチ等の測定器が計測する測定値の正しさを評価検定する増締トルク用測定器の検定器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）。

一方、トルクレンチの測定値を評価検定する検定器としてトルクレンチテスターが提案されている（特許文献２）。

このトルクレンチテスターは、例えば下端がテスター本体に固定された上下方向に延びる入力軸部の外周面に歪みゲージを貼り付け、該歪みゲージの測定結果に基づいて該入力軸部に加えられたトルク値を求めるようにしたもので、トルク値は表示器に表示されるようになっている。また、トルクレンチテスターには被測定対象のトルクレンチを支持する支持台が該入力軸部の軸心を中心に回動可能に前記テスター本体に対して取り付けられている。

このように構成されたトルクレンチテスターを用いて被検査対象をなすトルクレンチの測定値を評価するには、先ず、トルクレンチのソケットを前記入力軸部に嵌合して該トルクレンチを前記支持台の所定位置に装着する。そして、手動又はモータ駆動で前記支持台を回転させると、前記トルクレンチを介して前記入力軸部が捩られるため、上述したように前記表示器にトルク値が表示される。この被検査対象をなすトルクレンチが設定トルク値に達するとトグル機構が作動し、トルクレンチを引く力が急激に弱まるタイプでは、トグル機構の動作時における前記表示器のトルク値と、設定トルク値とを比較することによりトルクレンチの測定値の評価ができ、またトルク値をデジタル表示できるタイプのトルクレンチでは、双方のデジタル表示を比較することによりトルクレンチの測定値の評価が可能となる。
特開平6-137975号公報 特開平8-110277号公報

ところで、上記した従来のトルクレンチテスターは、検査対象とするトルクレンチのトルク値を評価することができるが、上述した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判定手法を実現した増締検査用トルクレンチなどの増締検査用測定器が提供された場合、ボルト、ナットなどの披検査締結体の動き出しを評価する方法がない。

本願発明は、このような従来の問題に鑑みなされたもので、締付状態のボルトの動き出し時のトルクを締結トルクと判定する増締検査用トルクレンチに対してトルク値の評価と共に、ボルト、ナットの動き出しも併せて評価できる増締検査用測定器の検定器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、締結部材に締結されているボルト等の被締結体の締付トルクを増締し、該被締結体の動き出し時のトルクを増締検査トルク値と判断する手段を備えると共に、トルク値を表示する表示手段を備えた増締トルク測定器を検定する検定器であって、前記増締トルク測定器によってトルクが加えられる検定器本体に対して回転可能に支持された軸部材と、前記軸部材に加えられたトルクを計測するトルクセンサーと、前記軸部材に形成した雄ねじ部に螺合する前記検定器本体に対して固定された雌ねじ部材と、前記軸部材を前記雌ねじ部材に対して締め付けた際に弾性的に圧縮して締付トルク値を発生させる弾性部材と、前記雌ねじ部材を挟んで前記軸部材の軸方向両側での該軸部材の回転を検知する回転検知手段と、前記回転検知手段が該軸方向両側での回転を検知すると前記軸部材が動き出したと判定し、該判定時における前記トルクセンサーで計測して得られたトルク値を検定値とする本体演算手段とを有することを特徴とする。

上記した構成で、前記回転検知手段は、前記軸部材に固定されたエンコーダ板と、該エンコーダ板の回転に伴いパルス信号を出力するフォトカプラーとにより構成することができる。

また、前記本体演算手段は、前記増締トルク測定器からの測定情報が入力され、演算で得られた検定値との比較を行なうことができる。

以上説明したように、本発明によれば、締結部材に締結されているボルト等の被締結体の締付トルクを増締し、該被締結体の動き出し時のトルクを増締検査トルク値と判断する手段を備えると共に、トルク値を表示する表示手段を備えた増締トルク測定器に対し、単にトルク値の評価を行なうだけではなく、動き出しについての評価を行なうことができる。

図１から図５は本発明の実施の形態を示す。

図１は、増締検査用測定機器の検定器の外観を示す上面図、図２は図１の正面図、図３は図１、図２に示す本発明の要部を示す断面図、図４は図３の動き出し検出用ボルトを示す図である。

図１及び図２において、検定器１のハードウエア構成は、本体２の左側端部に表示器３を表面に備えると共に図３に示す測定機構が内装されたケース部４が設けられており、ケース部４の上面に入力軸部５の上端部が突出している。また、ケース部４内には、検定器１に装着される増締検査用被測定計測器としてのトルクレンチから送信されるトルク情報及び被検査締結体の動き出し情報などが入力側インターフェースＩ/Ｆから送られる本体演算装置２２（図３参照）が設けられ、検定に伴う各種の測定結果がこの本体演算装置２２に入力される。

ケース部４の上方から水平にトルクレンチを支持する支持台６が入力軸５の軸心を中心として回動可能となっており、本体２に取り付けたハンドル７を回すと送りねじ８と螺合する支持台６が所定方向に回転するようになっている。

支持台６の先端部には、所定位置に装着されたトルクレンチのレバー部（不図示）と側面で当接するポール９が支持台６の長さ方向の任意の位置に取り付けられ、このポール９に係合した該トルクレンチのレバー部の所定位置を押して支持台６と共に該トルクレンチが回動するようになっている。

表示器３には、上記した測定機構で測定したトルク値を表示する第１表示部（不図示）と、被測定計測機器である例えばトルクレンチの計測値を表示する第２表示部（不図示）を有する他、被検査ボルトの動き出しを音等で示す動き出し報知部（不図示）等が設けられており、該第１表示部と該第２表示部とは並列的に表示させたり、両者を切換えて表示させたりすることができる。

ここで、本実施の形態に使用可能とする増締検査用測定器としては、レバー部の先端部にソケット１１が装着されるヘッド１２（図３参照）を備え、該ヘッド１２にトルク値を測定する歪みゲージ（不図示）を備え、一方前記レバー部には振動ジャイロからなる角速度センサーを設けて該レバー部の回転角等を検出できるようにしたものを提案することができる。そして、前記レバー部に設けた表示器付きのＣＰＵ等からなるレンチ演算装置（不図示）に前記歪みゲージの検出信号及び前記角速度センサーの検出信号を送信する。

前記レンチ演算装置は、歪みゲージの検出信号に基づいてトルク値（Ｔ）を演算すると共に、前記角速度センサーの検出信号に基づいて例えばトルクレンチの回転角度（θ）を演算する。

トルクレンチ自体にガタがあり、またトルクレンチのレバー部のしなりなどがあるため、増締の開始時に前記角速度センサーがトルクレンチの回転を検出したとしてもボルトなどの被検査締結体が回転したとは判定せず、例えばトルク値に対する回転角の傾斜勾配（ｄθ/ｄＴ）が予め設定した所定の傾斜勾配を越える状態が連続して２回発生すると、被検査締結体が回転したものと判定する判定処理が行なわれる。そして、その時（１回目の測定時）のトルク値を増締検査トルクとする。

この判定結果はトルクレンチに備え付けのレンチ表示器（不図示）に表示されると共に、外部出力インターフェースを介して有線或いは無線により上記した本体側のインターフェースＩ/Ｆに伝達される。

次に、図３及び図４に基づいて検出器１の測定機構を説明する。

測定機構１０は、本体２のベース板１３の４隅に支柱１４を固定し、この４隅の支柱１４の上端部に天板１５を固定し、ベース板１３と天板１５との間に入力軸支持板１６とワーク取り付け台１７とが上下に固定されている。

ベース板１３と天板１５との間には、トルク値検定用の入力軸５と、ボルトなどの被検査締結体の動き出しを検定するための動き出し検定軸１９とが同軸軸心上に上下に配置されている。

入力軸５は、入力軸支持板１６に固定の軸受部材２０に回転自在に軸支されており、上端部は角軸に形成されて天板１５よりも上方に突出し、トルクレンチのソケットが嵌合できるようになっている。また、入力軸の下端部は入力軸支持板１６を貫通して下方に位置する動き出し検定軸１９の上端部である６角形の頭部にガタなく嵌合している。

入力軸５の外周部に軸受部材２０の上方位置で歪みゲージを例えば等間隔で周方向に４枚貼り付けることでトルクセンサー２１を構成しており、トルクセンサー２１の検知信号は本体演算装置２２に送信される。

動き出し検定軸１９は、六角形のボルト頭部１９ａから延びる軸部１９ｂの中程に雄ねじ部１９ｄが形成され、さらに雄ねじ部１９ｄから先端部側には小径軸部１９ｅが形成され、さらにこの雄ねじ部１９ｄより頭部１９寄りに大径軸部１９ｃが形成されている。この動き出し検定軸１９の先端部である小径軸部１９ｅには、図４（ｂ）に示すスリーブ部材１９ｆが装着され、２箇所のねじ孔19ｆ-1と19ｆ-2に不図示のビスをねじ込むことにより、スリーブ部材１９ｆを小径軸部１９ｅに固定できるようにしており、このスリーブ部材１９ｆを動き出し検定軸１９に固定する作業は、動き出し検定軸１９をワーク取り付け台１７に装着して貫通させた後に行なう。このスリーブ部材１９ｆの外径は大径軸部１９ｃの外径と同径に形成され、大径軸部１９ｃとスリーブ部材１９ｆには、周方向に沿って多数個の孔部が等間隔に形成されたパルスエンコーダ板２３、２４がそれぞれ固定されている。上下のエンコーダ板２３、２４は同じものが用いられており、不図示のフォトカプラーの投光素子と受光素子との間の光路を該孔部が通過してことを該受光素子の出力信号に基づいてカウントできるようしたもので、エンコーダ板２３、２４毎に設けた前記フォトカプラーの受光素子からの出力信号を前記本体演算装置に送信する。なお、本実施の形態では動き出し検定軸１９の大径軸部１９ｃはスリーブ部材を動き出し検定軸１９の軸部１９ｂに予め固定した構成としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、一体的に形成するようにしてもよい。

ワーク取り付け台１７には、動き出し検定軸１９が貫通する貫通孔が該動き出し検定軸１９の軸心と同心に形成されると共に、該貫通孔の軸心動き出し検定のためのワークであるナット部材２５がワーク取り付け台１７に該動き出し検定軸１９と同心に固定されている。

ワーク取り付け台１７の上方には動き出し検定軸１９の上部を回転自在に軸支する上部軸受板２６が複数の支柱２７を介して固定されている。この上部軸受板２６には検定軸１９の軸心と同心で、該大径軸部１９ｃがガタなく貫通する貫通孔部が形成されている。またベース板１３とワーク支持台１７との間には、動き出し検定軸１９の下端部を軸支する下部軸受板２８がベース板１３から延びる複数の支柱２９により固定されている。

このように構成した測定機構において、動き出し検定軸１９は、上部軸受板２６の貫通孔に上方から差込まれ、上部軸受板２６の下面側で上エンコーダ板２３を通してナット部材２５に雄ねじ部１９ｄを螺合させる。その際、ワーク取り付け台１７と動き出し検定軸１９の大径軸部１９ｃとの間にワッシャ等の弾性部材３１を通しておき、この動き出し検定軸１９をねじ締め方向に回転させると、この弾性部材３１が縮応し始め、動き出し検定軸１９を締め付けるのに力を必要としてくる。

また、下部軸受板２８の貫通孔を貫通した動き出し検知軸１９の小径軸部１９ｅには、上述のように下エンコーダ板２４が固定される。

一方、動き出し検定軸１９の頭部１９ａには、入力軸５の下端部に固定されたソケット３０がガタなく嵌合している。

したがって、入力軸５と動き出し検定軸１９とはソケット３０を介して一体的に連結されたことになる。

以上が本実施の形態の測定機構の構成であるが、検定を行なう前に、入力軸５の上端部の各軸部にレンチのソケットを嵌合させて支持台６の所定位置に該レンチを装着し、ハンドル７をねじ締め方向に回転させると支持台６が図１中矢印Ａ方向に回動を開始する。すると、ワーク取り付け台１７と大径軸部１９ｃとの間に設けた前記弾性部材３１が圧縮されるのに従って出力軸１９に捩れが生じ、前記本体演算装置はトルクセンサー２１からの検知信号に基づいてトルク値を演算し、そのトルク値を本体表示器３に表示させる。本体表示器３に表示されるトルク値は徐々に増加し、検定するトルク値に達するとハンドル７の回転を停止する。そこで、ハンドル７を逆方向に回転させると支持台６は矢印Ｂ方向に回動するが、支持台６には装着されているレンチを矢印Ｂ方向に押すポールがないため、レンチには軸周りの力が作用しないので該レンチを簡単に入力軸５から取り外すことができる。これでボルトなどの被検査締結体の動き出し時におけるトルク値を増締トルク値と判定する増締検査用トルクレンチの検定が可能な状態となる
増締検査用トルクレンチをそのソケットが入力軸５の上端角軸部に嵌合するようにして支持台６にセットし、ハンドル７を回転させて支持台６を矢印Ａ方向に回動させると、入力軸５に連結されている動き出し検定軸１９は、ナット部材２５と大径軸部１９ｃと間に圧縮されている弾性部材の力で回転が阻止されているので、入力軸３に設けたトルクセンサー２１からの検出情報に基づいて本体演算装置２２がその時のトルク値を演算して本体表示器３に表示させ、前記レンチ表示器にもトルクレンチで測定したトルク値が表示される。なお、インターフェースＩＦを介して本体表示器３にもトルクレンチの測定トルク値を表示することもできる。

このとき、本体演算装置２２は上エンコーダ板２３としたエンコーダ板２４の各フォトインタラプタからの信号をモニターしており、上エンコーダ板２３のフォトインタラプタからの信号では回転が認められるものの下エンコーダ板２４のフォトインタラプタからの信号では回転が認められない場合には、動き出し検定軸１９が捩れているだけであると判断し、動き出したとは判定しない。

さらに、ハンドル７を回転させて入力軸５に加わるトルク値を上昇させると、トルクセンサー２１からの検知情報に基づく計測トルク値が上昇し、あるトルク値において、上エンコーダ板２３のフォトインタラプタからの信号と下エンコーダ板２４のフォトインタラプタからの信号が共に回転が認められるものである場合、動き出しが確認されたと判定し、これを本体表示器３に表示させると共に、その時のトルクセンサー２１に基づく計測トルク値を本体表示器３に表示させ、併せて警報音などでも検定員に知らせるので、ハンドル７の回転をそこで停止する。

一方、増締検査用トルクレンチも動き出しの有無を判定しており、本体演算装置２２が動き出しを確認した時（ハンドル７の回転を停止）におけるレンチ側のトルク値がレンチ表示器に表示され、また本体表示器３にもレンチ側のトルク値が表示されるので、先ず動き出し時におけるトルク値の検定が行なえる。

また、本体演算装置２２が動き出しを判定した時と、増締検査用トルクレンチ自身が既に動き出しを検知していた場合にはその時とを比較し、動き出し判定の検定を行なえる。

なお、上記した実施の形態は、入力軸と動き出し検定軸とを別部材としているが、これはエンコーダ板などの取り付け作業などの点に基づくもので、入力軸と動き出し検定軸を１本の軸部材で構成するようにしても良い。

増締検査用測定機器の検定器の外観を示す上面図。 図１の正面図。 図１、図２に示す本発明の要部を示す断面図。 図３の動き出し検出用ボルトを示す図。

符号の説明

１ 検定器
２ 本体
３ 本体表示器
４ ケース部
５ 入力軸
６ 支持台
７ ハンドル
８ 送りねじ
９ ポール
１０ 測定機構
１１ ソケット
１２ ヘッド
１３ ベース板
１４ 支柱
１５ 天板
１６ 入力軸支持板
１７ ワーク取り付け台
１９ 動き出し検定軸
１９ａ ボルト頭部 １９ｂ 軸部
１９ｃ 大径軸部 １９ｄ 雄ねじ部
１９ｅ 小径軸部 １９ｆ スリーブ部材
２０ 軸受部材
２１ トルクセンサー
２２ 本体演算装置
２３、２４ パルスエンコーダ板
２５ ナット部材
２６ 上部軸受板
２７、２９ 支柱
２８ 下部軸受板
３０ ソケット
３１ 弾性部材
Ｉ/Ｆ 入力側インターフェース

Claims (3)

1. 締結部材に締結されているボルト等の被締結体の締付トルクを増締し、該被締結体の動き出し時のトルクを増締検査トルク値と判断する手段を備えると共に、トルク値を表示する表示手段を備えた増締トルク測定器を検定する検定器であって、
   前記増締トルク測定器によってトルクが加えられる検定器本体に対して回転可能に支持された軸部材と、前記軸部材に加えられたトルクを計測するトルクセンサーと、前記軸部材に形成した雄ねじ部に螺合する前記検定器本体に対して固定された雌ねじ部材と、前記軸部材を前記雌ねじ部材に対して締め付けた際に弾性的に圧縮して締付トルク値を発生させる弾性部材と、前記雌ねじ部材を挟んで前記軸部材の軸方向両側での該軸部材の回転を検知する回転検知手段と、前記回転検知手段が該軸方向両側での回転を検知すると前記軸部材が動き出したと判定し、該判定時における前記トルクセンサーで計測して得られたトルク値を検定値とする本体演算手段とを有することを特徴とする増締トルク測定器の検定器。
2. 前記回転検知手段は、前記軸部材に固定されたエンコーダ板と、該エンコーダ板の回転に伴いパルス信号を出力するフォトカプラーとにより構成したことを特徴とする請求項１に記載の増締トルク測定器の検定器。
3. 前記本体演算手段は、前記増締トルク測定器からの測定情報が入力され、演算で得られた検定値との比較を行なうことを特徴とする請求項１または２に記載の増締トルク測定器の検定器。

Images