JP5410820B2 - トルクレンチ - Google Patents

Description

本発明は、トルクレンチに係り、特にハンドルを円筒形状に形成し、ヘッドとハンドルとをねじ結合により固定した構造のトルクレンチに関する。

トルクレンチの構造として、ハンドルと、前記ハンドルの先端部に固定されたヘッドと、前記ヘッドに内装し、ボルト等の被締結部材に嵌合するソケットを交換可能に取り付ける回転可能な駆動軸と、前記ヘッドに内装し、ラチェット機構を介して前記駆動軸に外装される回転可能なカム筒と、前記カム筒の外周面に形成したカム部に進退可能に当接するローラ部材と、前記ローラ部材にばね力を加えて該ローラ部材を前記カム部に押圧する前記ハンドルに内装された押圧ばねとにより構成し、前記ハンドルに被締結部材の締め付け方向に操作力を加えると、前記カム筒と駆動軸とが一体的に回動し、前記ローラ部材が前記カム部の軌跡を移動して締付け操作力の減少を感知することにより、操作者にトルク検出を知らせるカム式トルク検出機構を備えたものがある（特許文献１）。

このカム式トルク検出機構を備えたトルクレンチは、円筒状に形成したハンドルに内装した押圧ばねのばね力がローラ部材からカム筒を介してヘッドに直接加わることから、ヘッドに円筒状の取り付け筒を一体的に形成し、この取り付け筒をハンドルの前端部に外装し、前記取り付け筒の後端面と前記ハンドルの外周面とを溶接により固着し、前記ヘッドが前記押圧ばねのばね力で飛び出ないようにしている。

英国特許第２１４８７６７号

このようなカム式トルク検出機構を備えたトルクレンチにおいて、ヘッドとハンドルとを溶接で固着すると、トルクレンチの分解ができない。そこで、押圧ばねのばね力がヘッドを直接押しても、ヘッドが飛び出ない構成として、本発明者は、ヘッドとハンドルとをねじ結合により固定することを考えた。

ところで、ヘッドとハンドルとをねじ結合により固定する構造とした場合、ヘッドから後方に延びるねじ管部の外周面に形成する外ねじにヘッドの先端部の内周面に形成した内ねじを螺合させて一体的に結合する。しかし、締付け終端位置において、ハンドルの軸方向におけるヘッドとハンドルのグリップに設けた把持基準位置との間の長さが一定にならない場合がある。すなわち、両方のねじの切り出し位置の位相を予め決定し、さらにねじの終端位置の位相を決定しておく必要があり、前記位相がずれると、ハンドルが所定位置よりもヘッド側に入り込むかヘッド側から遠ざかることになる。

また、ヘッドとハンドルとをねじ結合する場合には、ねじ結合の緩み防止対策が必要となる。

一方、ハンドルを円筒状とする場合、ヘッドに対してハンドルの長手方向軸の軸回り方向の所定位置を位置決めしてヘッドと固定しようとしても、ハンドルをねじの終端位置までねじ込んだ際、前記所定位置が必ず所望する位置に停止するとは限らない。

本発明の目的は、このような観点に鑑みなされたもので、ヘッドに対してハンドルに内装した押圧ばねのばね力が直接加わる構造のトルクレンチにおいて、筒状のハンドルとヘッドとを一定長さでねじ結合でき、また緩みを防止できるトルクレンチを提供することにある。

本発明の他の目的は、上記した発明の目的に加え、さらにハンドルの周方向における特定位置を任意に位置決めできるトルクレンチを提供することにある。

本発明の目的を実現する構成は、先端部の内周面に内ねじが形成された筒状のハンドルと、前記内ねじが螺合する外ねじを外周面に形成した円筒状のねじ筒部を一体的に備え、被締結部材を締付けるための駆動軸を回転可能に内装したヘッドと、前記ハンドルに締付け力を加えると前記駆動軸に締付け力を伝達すると共に、カム作用により前記ハンドル内の押圧ばねを縮めて前記駆動軸に加わる締付けトルクを検出するトルク検出機構と、を有するトルクレンチであって、前記ねじ筒部の外ねじの形成されているねじ部には、軸方向に沿った第１の割り部と、前記第１の割り部に連接して周方向に沿った第２の割り部と、前記第１の割り部に形成したねじ穴とを形成し、前記ハンドルには前記ねじ穴と一致するねじ通し穴を形成し、前記ねじ通し穴を通して前記ねじ穴にテーパねじをねじ込んだことを特徴とする。

本発明の目的を実現する構成は、上記した構成において、前記テーパねじは、少なくとも前記ねじ通し穴内に残っていることを特徴とする。

本発明の他の目的を実現する構成は、上記したいずれかの構成において、前記ハンドルの周壁部には、軸方向に沿った長穴部が形成されていることを特徴とする。

そして、前記ハンドル内には前記押圧ばねの伸縮動作と一体に前記ハンドルの軸方向に沿って移動する移動部材を有し、前記移動部材には前記長穴部を貫通して外方に延びる作動部材を設けることができる。

また、前記ハンドルの外周部には、前記作動部材をスイッチ操作部材とするスイッチを設けることができる。

さらに、前記ハンドルの軸方向において、前記作動部材と前記ねじ通し穴を同一軸線上に配置することができる。

請求項１に係る発明によれば、割部の拡大によりねじ結合状態にあるハンドルのねじ部とねじ筒部のねじ部との緩み止めが図られ、ハンドルとヘッドを緩みなくねじ結合することができる。また、ハンドルのねじ部とねじ筒部のねじ部の位相関係（ねじの切り始め位置）とは無関係に、ハンドルの長手方向軸周りの所定角度にハンドルを固定することができる。

さらに、ハンドルのねじ通し穴を基準としてトルクレンチのハンドルの長さを決定することができる。

請求項２に係る発明によれば、割部を簡単形成することができ、また割部の拡開を容易に行うことができる。

請求項３に係る発明によれば、テーパねじとハンドルとの係合によりさらなる回り止め機能を設けることができ、ハンドルとヘッドとの緩み止めをより一層防止することができる。

請求項４に係る発明によれば、ハンドルに形成したねじ通し穴を基準に長穴部を所定の位置に形成することができる。

請求項５に係る発明によれば、トルク検出情報をハンドルの周壁から外部に取り出すことができる。

請求項６に係る発明によれば、設定トルクでの締付完了信号をスイッチから出力することができる。

請求項７に係る発明によれば、例えばトルクレンチの頂部にスイッチに配置することができる。

本発明によるトルクレンチの実施形態を示す外観分解斜視図。 図１のトルクレンチの上面図。 図１のトルクレンチの縦断面図。

以下本発明によるトルクレンチを図面に示す実施形態に基づいて説明する。

図１〜図３は本発明の実施形態を示している。図１に示すトルクレンチ１０の外観分解斜視図において、本実施形態のトルクレンチ１０は、円筒状のハンドル１１の前部にヘッド１２をヘッド１２と一体のねじ筒部１３を介して固定している。ヘッド１２は、ハンドル１１の長手軸方向と直交方向に中心軸を有する円筒状に形成され、ヘッド１２から後方に円筒状のねじ筒部１３が延出されている。ねじ筒部１３はヘッド１２に一体的に形成した構成、あるいは溶接により固定した構成としている。ねじ筒部１３の外周部にねじ部１３ａを形成し、ハンドル１１の前端側の内周面にねじ部１１ａを形成し、ねじ筒部１３のねじ部１３ａをハンドル１１のねじ部１１ａに螺合することでハンドル１１の前部にヘッド１２をねじ結合している。

ねじ筒部１３の周壁部には、ねじ部１３ａの後端から前方に向けた一部にわたってスリット状に切り欠いた第１の割部１３ｂを形成し、この第１の割部１３ｂの先端に交わるように周方向の一部を同様に切り欠いた第２の割部１３ｃを周方向に沿って形成している。本実施形態において、ヘッド１２の天面を頂点とすると、ねじ筒部１３の頂点位置に第１の割部１３ｂをハンドル１１の軸方向に沿って形成している。また、第１の割部１３ｂには、ねじ穴１３ｄを貫通形成している。

一方、ハンドル１１の前端部には、図３に示すように、ねじ通し穴１１ｂを形成しており、ハンドル１１のねじ部１１ａとねじ筒部１３のねじ部１３ａとのねじ締めが終了する手前で、ねじ通し穴１１ｂとねじ穴１３ｄとが一致する。この状態で、テーパねじ１３ｅをねじ通し穴１１ｂに差し込んでテーパねじ１３ｅをねじ穴１３ｄにねじ込むと、テーパねじ１３ｅのテーパ作用で第１の割部１３ｂのスリット幅が拡がり、第１の割部１３ｂの形成領域の直径が部分的に大きくなる。このため、ねじ筒部１３のねじ部１３ｂがハンドル１１のねじ部１１ａに対して径方向外方に向かう力が作用してハンドル１１とねじ筒部１３との回り止め作用が働くことになり、このテーパねじ１３ｂを取り外さない限り、ハンドル１１とねじ筒部１３とが緩むことはなく、ヘッド１２がハンドル１１の前端部に緩みなく固定されることになる。

また、テーパねじ１３ｂをハンドル１１のねじ通し穴１１ｂ内に残しておくことで、テーパねじ１３ｂが回り止めとして作用し、２重の回り止め効果が得られることになる。

ハンドル１１の軸方向において、ねじ筒部１３に形成したねじ穴１３ｄの位置と、ハンドル１１に形成したねじ通し穴１１ｂの位置を管理することにより、ハンドル１１の長さを所定の長さにセットすることができる。

さらに、ハンドル１１に形成するねじ通し穴１１ｂの軸回り方向の位置（角度）を基準とすることで、円筒状のハンドル１１に加工を施したり、また他の部材を取り付けたりすることができる。このため、ハンドル１１の内周に形成するねじ部１１ａと、ねじ筒部１３に形成するねじ部１３ａとのねじ始端位置の位相関係に関係なくねじを形成することができる。

本実施形態のトルクレンチは、図２に示すように、トルクレンチ１０によるボルト等の被締結部材の締付トルクが設定トルクに達したことを電気的に検出するスイッチ３１をハンドル１１の外周部に設けた構成とし、ハンドル１１の外周部にスイッチ取り付け板３２をビス等で取り付けている。なお、スイッチ取り付け板３２には、ハンドル１１に形成したねじ通し穴１１ｂに対応してねじ通し穴３２ａが形成され、このねじ通し穴３２ａからテーパねじ１３ｅを差し込み、ねじ通し穴１１ｂを経てねじ穴１３ｄにテーパねじ１３ｅがねじ込まれる。その際、テーパねじ１３ｅがスイッチ取り付け板３２のねじ通し穴３２ａ内に残っていても良く、またねじ通し穴３２ａを抜けてハンドル１１のねじ通し穴１１ｂ内に残っていても良い。

次に、スイッチ３１の作動機構およびトルクレンチ１０のトルク検出機構について図２および図３を参照して説明する。

ハンドル１１内には押圧ばね１４を内装している。ハンドル１１の後端部には、ボルト部材１５とナット部材１６とからなり、ボルト部材１５を回転することによりナット部材１６が軸方向に移動するトルク調整機構が取り付けられ、ナット部材１６の先端に押圧ばね１４の後端が当接している。押圧ばね１４の先端にスラスト部材１７装着され、スラスト部材１７の先端部がねじ筒部１３内に装入されている。スラスト部材１７の先端部には、ヘッド１２内に臨むローラ部材１８を支軸１９により回転自在に支持する支持部材２０が取り付けられ、支持部材２０とスラスト部材１７とが一体にハンドル１１の長手方向（軸方向）に沿って移動可能となっている。

ヘッド１２内には、ハンドル１１の軸方向と直交方向に回転中心軸を有する駆動軸２１が回転可能に取り付けられ、駆動軸２１の外周にカム筒２２が隙間を有して回転可能に取り付けられている。なお、カム筒２２の上下にそれぞれ円環状のローラベアリング２３を取り付け、この上下のローラベアリング２３を介してカム筒２２をヘッド１２内に回転可能に取り付けている。

カム筒２２の内周面には複数のラチェット歯２４が周方向に沿って形成され、駆動軸２１の外周部に不図示のばねによりラチェット歯２４に向けて付勢されるラチェット爪２５と、ラチェット歯２４とによりラチェット機構を構成し、カム筒２２の時計回り方向と一体に駆動軸２１が回動する。

カム筒２２の外周部には周方向に沿って複数（本実施形態では６）のカム部２６が等間隔に形成され、押圧ばね１４により付勢されたローラ部材１８がカム部２６に押圧される。

操作者は、駆動軸２１に係合したソケット（不図示）をボルト、ナット等の被締結部材（不図示）に嵌合し、ハンドル１１のグリップ２７を手で把持して時計回り方向に回動すると、ローラ部材１８がカム部２６と当接してカム筒２２を時計回り方向に回動させ、カム筒２２と一体に駆動軸２１を回動させて被締結部材を締付ける。締め付けトルクが上昇し始めると、カム部２６とローラ部材１８とのカム動作によりローラ部材１８が押圧ばね１４のばね力に抗してハンドル１１の軸方向後方に移動し、ハンドル１１の回動操作力の減少を感知することで設定トルク値に達したトルク検出が検出されることになる。

ローラ部材１８が押圧ばね１４のばね力に抗して軸方向後方に移動すると、スラスト部材１７も一体に軸方向後方に移動する。ハンドル１１の周壁部には、ハンドル１１の長手方向軸の軸回りにおいて、ねじ通し穴１１ｂと同位相に該長手軸方向に延びる長穴１１ｃを形成し、スイッチ取り付け板３２にもこの長穴１１ｃに対応して長穴３３を形成している。

スラスト部材１７の長手軸方向移動を利用してスイッチ３１のＯＮ/ＯＦＦ動作を粉わせるために、スイッチ取り付け板３１の長穴３３からハンドル１１の長穴１１ｃを通してスラスト部材１７にスタッドピン３４を植設している。

ローラ部材１８がカム部２６のカム軌跡を移動する間において、最大トルク位置でローラ部材１８は押圧ばね１４を最大に収縮させるので、そのときにスラスト部材１７も最も長手軸方向後方に移動する。従って、スラスト部材１７の移動範囲とスイッチ３１のヒステリシス特性を考慮してスタッドピン３４とスイッチ３１のスイッチ作動片３１ａの位置を決めることで、設定トルク値によるボルト等の被締結部材の締付完了信号をスイッチ３１から出力することができる。

このように、ハンドル１１に形成したねじ通し穴１１ｂの位置を基準として、円筒状のハンドル１１の外周部の所望の位置に長穴１１ｃを形成することができ、またスイッチ取り付け板３２を正確にしかも簡単に取り付けることができる。

１０ トルクレンチ
１１ ハンドル
１１ａ ねじ部 １１ｂ ねじ通し穴 １１ｃ 長穴
１２ ヘッド
１３ ねじ筒部
１３ａ ねじ部 １３ｂ 第１の割部 １３ｃ 第２の割部
１３ｄ ねじ穴部 １３ｅ テーパねじ
１４ 押圧ばね
１５ ボルト部材
１６ ナット部材
１７ スラスト部材
１８ ローラ部材
１９ 支軸
２０ 支持部材
２１ 駆動軸
２２ カム筒
２３ ローラベアリング
２４ ラチェット歯
２５ ラチェット爪
２６ カム部
２７ グリップ
３１ スイッチ
３２ スイッチ取り付け板
３２ａ ねじ通し穴
３３ 長穴

Claims (7)

1. 先端部の内周面に内ねじが形成された筒状のハンドルと、
   前記内ねじが螺合する外ねじを外周面に形成した円筒状のねじ筒部を一体的に備え、被締結部材を締付けるための駆動軸を回転可能に内装したヘッドと、
   前記ハンドルに締付け力を加えると前記駆動軸に締付け力を伝達すると共に、カム作用により前記ハンドル内の押圧ばねを縮めて前記駆動軸に加わる締付けトルクを検出するトルク検出機構と、を有するトルクレンチであって、
   前記ねじ筒部の外ねじの形成されているねじ部には、テーパねじのねじ込みにより外径が部分的に拡がる割部を形成し、前記ハンドルに形成したねじ通し穴を通して前記テーパねじを前記割部にねじ込むことを特徴とするトルクレンチ。
2. 前記割部は、前記ハンドルの長手軸方向に沿った第１の割り部と、前記第１の割り部に連接して周方向に沿った第２の割り部とを有し、前記第１の割り部に形成したねじ穴に前記テーパねじをねじ込んだことを特徴とする請求項１に記載のトルクレンチ。
3. 前記テーパねじは、少なくとも前記ねじ通し穴内に残っていることを特徴とする請求項１または２に記載のトルクレンチ。
4. 前記ハンドルの周壁部には、軸方向に沿った長穴部が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のトルクレンチ。
5. 前記ハンドル内には前記押圧ばねの伸縮動作と一体に前記ハンドルの軸方向に沿って移動する移動部材を有し、前記移動部材には前記長穴部を貫通して外方に延びる作動部材を設けたことを特徴とする請求項４に記載のトルクレンチ。
6. 前記ハンドルの外周部には、前記作動部材をスイッチ操作部材とするスイッチを設けたことを特徴とする請求項５に記載のトルクレンチ。
7. 前記ハンドルの軸方向において、前記作動部材と前記ねじ通し穴を同一軸線上に配置したことを特徴とする請求項５または６に記載のトルクレンチ。

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