JP5441640B2 - トルクドライバー - Google Patents

Description

本発明は、トグル機構を備えたトルクドライバーに係り、締付けトルクが設定トルク値に達してトグル機構が動作すると、リミットスイッチをＯＮにして通信線を介して締め付け完了信号を外部に出力するトルクドライバーに関する。

トルクドライバーは、円筒状の本体ケース部と、前記本体ケース部内に設けられ、先端部にねじに係合するビットを交換可能に取り付けた主支軸と、前記本体ケース部に加える回転方向の締付け力を前記主支軸に伝達し、該締付け力が設定トルク値に達すると前記主支軸への締付け力の伝達を解除するトグル機構等のトルク解放機構と、を備えた構成が提案されている（特許文献１）。

このようなトルクドライバーにおいて、ねじの締め忘れを防止するために、前記トルク解放機構の作動を検知する締付完了検知スイッチを設け、該締付完了検知スイッチのＯＮ信号を有線の通信線を介して締付け完了信号として検出できるようにし、この締付け完了信号をカウントすることで、実際に締付けたねじの本数と、締め付けるべきねじの本数とを比較し、ねじの締め付け忘れの有無を判断できるようにしたものが提案されている（特許文献２）。

この締付け完了検知スイッチ付きのトルクドライバーにおいては、円筒状の本体ケース部をその中心軸心を中心に回転させてねじ締めを行うため、締付完了検知スイッチを通信線にねじれが生じないような構成としている。

特開２００３−３２６４７４号公報 特開２０００−２１８５６３号公報

しかしながら、上記したトルクドライバーの締付け完了検知スイッチは、複数の部材を同軸上に互いに回転自在に組み付けた複雑な構成を有し、トルクドライバー自体の組み立て作業に加え、スイッチの組み立て作業が余分に増えることになる。

これに対し、締付け完了検知スイッチとしてリミットスイッチを用いることができれば、トルクドライバーの組み立て作業の際に締付け完了検知スイッチ自体の組み立て作業が不要となり、コストの低減化を図ることもできる。

本発明は、斯かる観点に鑑み為されたもので、締付け完了検知スイッチとしてリミットスイッチを用いることができ、しかも通信線のねじれ発生を防止したトルクドライバーを提供することを目的とする。

本発明の目的を実現するトルクドライバーの構成は、筒状に形成した本体ケース部と、前記本体ケース部の後端部に固定され、該本体ケース部の後端から後方に延びる筒状に形成したグリップ部と、前記本体ケース部内に同軸に配置したビットが取り付けられる主支軸と、前記グリップ部に加える回転方向の締付け力を前記主支軸に伝達し、該締付け力が設定トルク値に達するとトグルレストに対してトグルシートが前記本体ケース部の軸方向前方に移動して前記主支軸への締付け力の伝達を解除する前記本体ケース部内に設けたトグル機構と、前記グリップ部内に同軸に配置され、該グリップ部に対して回転自在なスイッチ保持部材と、前記スイッチ保持部材の前端部に取り付けたリミットスイッチと、前記スイッチ保持部材の後端側から前記リミットスイッチに接続された通信線と、前記トグルシートの軸方向移動を検知し、検知した移動量を拡大して出力し前記リミットスイッチを前記本体ケース部の中心軸上で作動するスイッチ作動機構と、を有することを特徴とする。

上記した構成のトルクドライバーにおいて、前記スイッチ作動機構は、本体ケース部の後端に設けられ、該本体ケース部の中心軸と直交する方向に設けた支軸を支点として揺動すると共に、一端側の支点間距離を他端側の支点間距離よりも長く設定し、一端側が該本体ケース部の中心軸上に位置し、該一端側により前記リミットスイッチを作動する揺動アームと、前記揺動アームの他端部と前記トグルシートとの間に前記本体ケース部の軸方向に沿って配置されたトグル作動検知ロッドと、を有し、前記リミットスイッチのスイッチ作動レバーを前記スイッチ保持部材の直径線上に配置することができる。

上記構成のトルクドライバーにおいて、前記揺動アームは、ばねにより前記他端側が前記トグル作動検知ロッドを前記トグルシートに向けて押すように付勢することができる。

本発明によれば、トグル機構のトグルシートが本体ケース部の軸方向に移動することを利用して、リミットスイッチをＯＮさせることができ、またリミットスイッチを取り付けたスイッチ保持部材を本体ケース部に対して回転自在としたので、トルクドライバーのグリップ部をねじ締めのために回転しても、通信線がねじれることを防止することができる。

請求項２に係る発明によれば、前記スイッチ作動機構は、揺動アームとトグル作動検知ロッドによって構成することができ、スイッチ保持部材がどのように回転しても、スイッチを確実にＯＮすることができる。

請求項３に係る発明によれば、トグルシートの移動に対してトグル作動検知ロッドを確実に追従移動させることができ、また締め付け作業時にトグル作動検知ロッドがガタつくことなく保持できる。

本発明によるトルクドライバーの実施形態を示す外観斜視図。 （ａ）は図１のＡ-Ａ矢視断面図、（ｂ）は図２（ａ）のＢ-Ｂ矢視断面図。 図２（ｂ）のＣ-Ｃ矢視断面図 図２（ｂ）のＤ-Ｄ矢視断面図。 トグル機構が作動してリミットスイッチをＯＮした状態の拡大図を示す。

本発明を図面に示す実施形態に基づいて以下に説明する。

図１は本発明によるトルクドライバーの実施形態を示す外観斜視図、図２（ａ）は図１のＡ-Ａ矢視断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ-Ｂ矢視断面図、図３は図２（ｂ）のＣ-Ｃ矢視断面図、図４は図２（ｂ）のＤ-Ｄ矢視断面図、図５はトグル機構が作動してリミットスイッチをＯＮした状態の拡大図を示す。

図１および図２において、本実施形態のトルクドライバー１は、円筒状に形成された本体ケース部１０内に主支軸１１を配置しており、主支軸１１は本体ケース部１０の中心軸Ｌに軸心を合わせて配置している。主支軸１１の先端部にビット（不図示）を交換可能に装着するカップラー１２が固定されている。

本体ケース部１０の先端部には、円筒状の調整ねじ部１３が螺着されている。また、本体ケース部１０の後端側内径部には、段付き部１４が一体的に形成され、段付き部１４に本体ケース部１０の内径よりも小径のねじ孔部１５が本体ケース部１０の中心軸Ｌを中心として形成されている。このねじ孔部１５には、筒状に形成された有底のスラスト軸受１６がねじ込まれ、ボール１７を介して主支軸１１の後端を支承している。

図５に示すように、段付き部１４の内側には、トグル機構を構成する円盤状のトグルレスト１８が配置され、さらに、トグルレスト１８よりも先端側に前記トグル機構を構成するトグルシート１９がトグルレスト１８と対向して配置されている。トグルレスト１８とトグルシート１９は、対向面側に例えば等間隔に３個の円形状の窪み部１８ａ，１９ａが形成されていて、それぞれの窪み部１８ａ，１９ａには、各窪み部を正面に見て右側の内周縁部に陥没した凹陥部（不図示）が形成されている。そして、トグルレスト１８とトグルシート１９は、窪み部１８ａ，１９ａを中心軸Ｌの周りにずらして配置され、対向する窪み部１８ａ，１９ａにそろ盤玉形状あるいは針状のトグル２０を前記凹陥部に差し込んだ状態（中心軸Ｌと直角な平面に対して傾斜した状態）で配置される。なお、図２〜図４はトグルレスト１８に対してトグルシート１９が近接しているトグル機構が非作動状態を示す。

トグルレスト１８とトグルシート１９には、中心軸Ｌを中心とする中心孔が形成され、前記中心孔に主支軸１１の後端部が貫通する。トグルレスト１８は、本体ケース部１０の後端部に中心軸Ｌの軸回りに対して回転不能で、且つ軸方向に移動不能に取り付けられる。例えば、トグルレスト１８は、その外周面と本体ケース部１０の内周面とをセレーション結合させて中心軸Ｌの軸回りに対して回転不能とし、またトグルシート１９を介してメインスプリング２１のばね力でスラスト軸受１６に当接させて軸方向の移動を不能とする。したがって、本体ケース部１０と一体に固定されたグリップ部２２を時計回り方向に回転させると、トグルレスト１８は本体ケース部１０と一体に回転する。

トグルシート１９は、本体ケース部１０の内周面とは僅かな隙間を有して非接触状態とし、中心孔１９ｂの内周面と主支軸１１の外周面とがセレーション結合している。また、トグルシート１９と調整ねじ部１３との間にメインスプリング２１が主支軸１１に外装されて弾装されている。したがって、調整ねじ部１３を本体ケース部１０内に入り込む方向にねじ込むと、メインスプリング２１が短くなりばね力が強くなる。調整ねじ部１３を逆方向に回すと、調整ねじ部１３は本体ケース部１０の先端側に移動し、メインスプリング２１が長くなる。メインスプリング２１のばね力を調節することにより、トルクドライバー１の設定トルク値を調節する。すなわち、トグルシート１９は、主支軸１１の軸方向に移動可能であって、メインスプリング２１のばね力によりトグルレスト１８に向けて付勢されている。

上述のように、グリップ部２２をねじ締めのために時計回り方向に回転すると、本体ケース部１０を介してトグルレスト１８が中心軸Ｌの周りを回転する。その際、図５に示すように、トグル２０がトグルレスト１８の力をトグルシート１９に伝達し、主支軸１１が回転してカップラー２１に装着したビットによりねじ締めが行われる。ねじの締め付けが進むと、締付けトルクが強くなり、トグル２０の傾斜角が大きくなり、トグル２０がトグルシート１９をメインスプリング２１のばね力に抗して前方に押し、グリップ部２２を時計回り方向に回す締め付け力が急激に弱まり、操作者がねじの締付けトルクが設定値に達したことを検知する。

本実施形態において、トグル機構が作動すると、本体ケース部１０の軸方向に沿ってトグルシート１９がトグルレスト１８から離れる方向に移動する。そこで、中心軸Ｌから離れて外周側に寄った位置に、段付き部１４とトグルレスト１８を貫通し、貫通端がトグルシート１９の表面に当接するトグル作動検知ロッド２３を軸方向に移動自在に配置している。トグル作動検知ロッド２３は、トグルシート１９の表面に当接する貫通端とは反対側端２３ａ（以下、押端とする）が本体ケース部１０の後端よりも後方に突出している。

図３および図４に示すように、本体ケース部１０の後端には、本体ケース部１０の軸方向に延びる支持フレーム２４に対し、該軸方向と直交する方向に延びる支軸２５を介して揺動レバー２６を揺動自在に取り付けたレバー機構２７を取り付けており、このレバー機構２７とトグル作動検知ロッド２３とにより、トグルシート１８の移動量を拡大して出力するスイッチ作動機構を構成している。揺動レバー２６には、支軸２５から前方側にねじ部材からなる押部材２８が本体ケース部１０の軸方向に沿って螺着されており、押部材２８は中心軸Ｌ上に位置している。また、揺動レバー２６は、支軸２５から後方側でトグル作動検知ロッド２３の押端２３ａと当接している。支軸２５から押部材２８までの距離を支軸２５から押端２３ａとの当接位置までの距離よりも長くし、トグル検知ロッド２３の移動距離に対して押部材２８の軸方向移動量を大きくしている。揺動レバー２６は、ばね２９により、支持フレーム２４に対して押部材２８が本体ケース部１０の軸方向後方に向けて付勢されている。

ばね２９により付勢されている揺動レバー２６は、トグル機構が非作動状態にあるトグルレスト１８に対してトグルシート１９が最も近接した図４に示す状態において、本体ケース部１０の軸方向に対して直交する方向に保持され、ばね２９のばね力によりトグル検知ロッド２３を前方に向けて押す。したがって、トグル検知ロッド２３はがたなくトグルシート１９と揺動レバー２６との間に保持される。

トグル機構が作動し始めると、トグルシート１９が本体ケース部１０の前方に向けて移動し始めるので、トグル検知ロッド２３もトグルシート１９の移動に追従して本体ケース部１０内を軸方向前方に移動する。このため、揺動レバー２６もばね２９のばね力により押部材２８が本体ケース部１０の軸方向後方に移動する。その際、押部材２８は略中心軸Ｌ上を移動する。

本体ケース部１０の後端部に装着されたグリップ部２２は、円筒状に形成され、グリップ部２２の後端から本体ケース部１０の間の空所内に、前記レバー機構２７を収容すると共に、レバー機構２７に対向して、スイッチ保持部材３０がグリップ部２２に対して回転自在に保持されている。スイッチ保持部材３０は、全体が円筒形状に形成され、軸方向の略中央部分に径方向外方に凸のフランジ部３１が周方向に形成されている。一方、グリップ部２２の後端部の内周面には、スイッチ保持部材３０のフランジ部３１が回転自在に嵌合する溝部３２が形成されている。なお、溝部３２に嵌合されたスイッチ保持部材３０は、溝部３２の後端を塞ぐようにしてグリップ部２２の後端に取り外し可能に装着される円環状の抜け止め部材３３により抜け出ることなく溝部３２に回転自在に保持されている。

スイッチ保持部材３０は、レバー機構２７に対向する内端部側にリミットスイッチ３４を取り付けている。リミットスイッチ３４はレバー構成のスイッチ作動レバー３５を有しており、スイッチ作動レバー３５はスイッチ保持部材３０の直径線上に位置しており、スイッチ作動レバー３５の先端部が中心軸Ｌ上を通る。したがって、スイッチ保持部材３０と本体ケース部１０とが中心軸Ｌを中心として相対的に回転しても、スイッチ作動レバー３５の先端部は常に中心軸Ｌ上に位置する。

本実施形態では、本体ケース部１０の中心軸Ｌ上にレバー機構２７の押部材２８が位置しているので、スイッチ保持部材３０と本体ケース部１０とが中心軸Ｌを中心として相対的に回転しても、回転位置にかかわらず、レバー機構２７の押部材２８がスイッチ作動レバー３５と当接し、スイッチ作動レバー３５を押し込むことが可能となる。

すなわち、トルクドライバー１のグリップ部２２を握ってねじ締めを行い、締付けトルクが設定トルク値に達すると、トグルシート１８の移動に追従してトグル検知ロッド２３が先端側に移動し、揺動レバー２６が押部材２８をリミットスイッチ３４側に移動させて、図５中、Ａ位置のスイッチ作動レバー３５を押し、Ｂ位置でスイッチをＯＮし、設定トルク値でのねじ締め完了を示す締め付け完了信号を出力する。なお、揺動レバー２６スイッチ作動レバー３５をＣ位置まで押し込み可能に揺動する。

スイッチ保持部材３０には、グリップ部２２から後方に突出する突出部３０ａが中心軸Ｌの周りに形成されていて、この突出部３０ａから電気コードである通信線３６を引き入れてリミットスイッチ３４と電気的に接続する。通信線３６は不図示の処理装置に接続され、締付が完了したねじの本数などをカウントする。

通信線３６はスイッチ保持部材３０に固定されているため、ねじ締めのためにグリップ部２２を回しても、スイッチ保持部材３０は連れ回りしないため、通信線３６がねじれることがなく、ねじの締め付け作業に影響を及ぼすことがない。

本実施形態では、ロータリー接点を使用するといった複雑な機構を用いることなく通信線のねじれの発生を防止でき、またトグルシート１８が軸方向に移動することを利用してトグル作動の検知を行い、リミットスイッチ３４をＯＮさせるという簡単な機構で、しかも僅かなトグルシート１８の移動量を揺動レバー２６により大きなストロークに変換してトグル作動を検出でき、確実にねじの締め付け完了を検知することができる。

１ トルクドライバー
１０ 本体ケース部
１１ 主支軸
１２ カップラー
１３ 調整ねじ部
１４ 段付き部
１５ ねじ孔部
１６ スラスト軸受
１７ ボール
１８ トグルレスト
１８ａ 窪み部
１９ トグルシート
１９ａ 窪み部 １９ｂ 中心孔
２０ トグル
２１ メインスプリング
２２ グリップ部
２３ トグル作動検知ロッド
２３ａ 押端
２４ 支持フレーム
２５ 支軸
２６ 揺動レバー
２７ レバー機構
２８ 押部材
２９ ばね
３０ スイッチ保持部材
３０ａ 突出部
３１ フランジ部
３２ 溝部
３３ 抜け止め部材
３４ リミットスイッチ
３５ スイッチ作動レバー
３６ 通信線

Claims (3)

1. 筒状に形成した本体ケース部と、前記本体ケース部の後端部に固定され、該本体ケース部の後端から後方に延びる筒状に形成したグリップ部と、前記本体ケース部内に同軸に配置したビットが取り付けられる主支軸と、前記グリップ部に加える回転方向の締付け力を前記主支軸に伝達し、該締付け力が設定トルク値に達するとトグルレストに対してトグルシートが前記本体ケース部の軸方向前方に移動して前記主支軸への締付け力の伝達を解除する前記本体ケース部内に設けたトグル機構と、前記グリップ部内に同軸に配置され、該グリップ部に対して回転自在なスイッチ保持部材と、前記スイッチ保持部材の前端部に取り付けたリミットスイッチと、前記スイッチ保持部材の後端側から前記リミットスイッチに接続された通信線と、前記トグルシートの軸方向移動を検知し、検知した移動量を拡大して出力し前記リミットスイッチを前記本体ケース部の中心軸上で作動するスイッチ作動機構と、を有することを特徴とするトルクドライバー。
2. 前記スイッチ作動機構は、本体ケース部の後端に設けられ、該本体ケース部の中心軸と直交する方向に設けた支軸を支点として揺動すると共に、一端側の支点間距離を他端側の支点間距離よりも長く設定し、一端側が該本体ケース部の中心軸上に位置し、該一端側により前記リミットスイッチを作動する揺動アームと、前記揺動アームの他端部と前記トグルシートとの間に前記本体ケース部の軸方向に沿って配置されたトグル作動検知ロッドと、を有し、前記リミットスイッチのスイッチ作動レバーを前記スイッチ保持部材の直径線上に配置したことを特徴とする請求項１に記載のトルクドライバー。
3. 前記揺動アームは、ばねにより前記他端側が前記トグル作動検知ロッドを前記トグルシートに向けて押すように付勢されていることを特徴とする請求項２に記載のトルクドライバー。

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