JP5598205B2

JP5598205B2 - ソケットクイック交換アダプタ

Info

Publication number: JP5598205B2
Application number: JP2010212688A
Authority: JP
Inventors: 晃男小野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-09-22
Filing date: 2010-09-22
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2030-09-22
Also published as: JP2012066332A

Description

本発明は、工具の回転軸とソケットとの間に介装され、回転軸とソケットとを締結するソケットクイック交換アダプタに関する。

従来、例えばボルト・ナットなどに係合可能な係合部を備えたソケットと、前記ソケットを回転駆動する回転軸とを備えた工具において、前記回転軸とソケットとを締結する技術は公知である（例えば、特許文献１）。

従来、図７（ａ）に示すように、工具の回転軸１１０とソケット１２０との締結構造として、ソケット１２０と回転軸１１０とが係合された状態で、ソケット１２０のピン孔と回転軸１１０のピン孔とにピン１３０が挿通され、さらにソケット１２０の外周にピン抜止用のＯリング１４０が装着されることによって、回転軸１１０とソケット１２０とが締結されるものがあった。
しかし、ソケット１２０を異なる種類のものに交換する際には、（１）Ｏリング１４０をソケット１２０から取り外し、（２）ピン１３０をピン孔から抜き出し、（３）ソケット１２０を回転軸１１０から取り外し、そして、（４）新たなソケットを回転軸１１０に係合させ、（５）新たなソケットと回転軸１１０とのピン孔にピン１３０を挿通し、（６）ピン抜止用のＯリング１４０をソケット１２０に装着する必要があった。このため、作業工数が多く、迅速に交換作業を行うことが困難となり、ソケット交換作業の作業性が悪化する点で不利であった。したがって、従来の締結構造では、工場の生産ライン作業中にソケット１２０の交換（差替え）を行うと、稼働率が低下していた。

また、従来、図７（ｂ）に示すように、工具の回転軸２１０とソケット２２０との締結構造として、ソケット２２０と回転軸２１０とが係合された状態で、回転軸２１０の中に仕込まれた鋼球２１１がスプリング２１２の張力で押し出され、ソケット２２０に形成されるソケット穴２２１へ嵌合することによって、回転軸２１０とソケット２２０とが締結されるものがあった。
しかし、鋼球２１１が噛込みやすく、ソケット２２０を取り外す際に、鋼球２１１をピン等で押込まなければならない場合が多かった。このため、迅速に交換作業を行うことが困難となり、ソケット交換作業の作業性が悪化する点で不利であった。

また、従来、図７（ｃ）に示すように、工具の回転軸３１０とソケット３２０との締結構造として、ソケット３２０と回転軸３１０とが係合された状態で、回転軸３１０の外周溝に巻き付けられたウレタンリング３１１が、ソケット３２０における回転軸３１０との嵌合部内周面に圧接し、ウレタンリング３１１とソケット３２０との間の摩擦力によって、回転軸３１０とソケット３２０とが締結されるものがあった。
しかし、ソケット３２０を数回交換するだけでウレタンリング３１１が摩耗し、ソケット３２０の保持力が低下するので、実用性の点で問題があった。

また、従来、図７（ｄ）に示すように、工具の回転軸４１０とソケット４２０との締結構造として、ソケット４２０と回転軸４１０とが係合された状態で、回転軸４１０側に仕組まれた鋼玉４１１をソケット脱着スライド４１２によりソケット４２０側へ押し付けて、ソケット４２０の外周溝に嵌合させることで、回転軸４１０とソケット４２０とが締結されるものがあった。この場合、バネ４１３の張力で付勢されているソケット脱着スライド４１２を上下操作し、鋼玉４１１のソケット４２０側への押し付け状態と押し付け解除状態とを切り換えることによってソケット４２０の脱着が行われていた。
しかし、ソケット４２０の脱着作業時（交換作業時）に両手作業が必要であった。また、ソケット４２０のソケット側ドリブン部４２１が特殊形状（凸形状）であるため、一般的なソケット（ソケット側ドリブン部が凹形状のソケット）をそのまま使用することができず、コストがかかっていた。

特開２００５−３４９５２７号公報

本発明は、ソケット交換作業の作業性を向上させることが可能なソケットクイック交換アダプタを提供する。

請求項１に記載のソケットクイック交換アダプタは、
回転軸に設けられ前記回転軸が伝達するトルクを検出するための磁歪式のトルクセンサを備えた工具の前記回転軸と、ソケットとの間に介装され、前記ソケットをマグネットの磁力で保持するとともに、前記ソケットを前記回転軸に対して相対回転不能に締結するソケットクイック交換アダプタであって、
基端部が前記回転軸に取り付けられる本体部と、
前記本体部の先端部に嵌合されるマグネットホルダと、
前記マグネットホルダにおける前記ソケットが取り付けられるソケット取付面に、前記マグネットのＮ極とＳ極とが交互に露出するように配置される複数の前記マグネットとを備え、
前記マグネットホルダは反磁性体にて構成される。

請求項２に記載のソケットクイック交換アダプタにおいては、
前記ソケット取付面の中央部から突出し、角柱形状を有し、前記ソケットと一体回転可能に係合するドライブ部を備え、
前記複数のマグネットが、前記ドライブ部の周囲に環状に並べられる。

本発明によれば、ソケット交換作業の作業性を向上させることが可能である。

本発明に係るソケットクイック交換アダプタの実施の一形態であるソケットクイック交換アダプタを介して、工具の回転軸とソケットとが締結締結されている状態を示す図である。工具の回転軸とトルクセンサを示す図である。ソケットクイック交換アダプタとソケットを示す図である。（ａ）は図３に示すソケットクイック交換アダプタを矢印Ｂ方向から見た図であり、（ｂ）は矢印Ｃ方向から見た図である。（ａ）は二つのマグネットの異極並列時における磁束分布を示し、（ｂ）は二つのマグネットの同極並列時における磁束分布を示す図である。マグネットの変形例を示す図である。（ａ）〜（ｄ）は従来の工具の回転軸とソケットとの締結構造を示す図である。

以下に、本発明に係るソケットクイック交換アダプタの実施の一形態であるソケットクイック交換アダプタ１０について、図面を参照して説明する。

図１に示すように、ソケットクイック交換アダプタ１０（以下では、「アダプタ１０」と称する）は、ボルト・ナットなどに係合可能な係合部３３を備えたソケット３０と、ソケット３０を回転駆動する回転軸２０を備えた工具（インパクトレンチ）の回転軸２０と、の間に設けられ、回転軸２０とソケット３０とを締結するために用いられる部材である。
以下では、まず、インパクトレンチとソケット３０について説明し、次いでアダプタ１０について説明する。

図１および図２示すように、インパクトレンチは、公知のインパクトレンチである。インパクトレンチの回転軸２０は、棒形状を有しており、軸回りに回転可能に構成されている。回転軸２０は、その先端部２１に四角柱形状（略四角柱形状も含まれる）の角柱部２２を有している。角柱部２２には、回転軸２０の軸方向（図１の矢印Ａ参照）と直交する方向に貫通するピン孔２３が形成されている。

インパクトレンチには、トルクセンサ１が設けられている。トルクセンサ１は、磁歪式のセンサである。トルクセンサ１は、励磁コイル２と検出コイル３とを有している。励磁コイル２と検出コイル３とは、回転軸２０の所定の部分（例えば軸方向における途中部）に設けられ、回転軸２０を周回するように配設されている。回転軸２０において、励磁コイル２と検出コイル３とが配設される所定の部分には、回転軸２０の外周面に溝加工が施された溝加工部４が設けられている。
かかる構成を有するトルクセンサ１において、励磁コイル２によって磁界が形成され、回転軸２０の溝加工部４を介する透磁率変化が、トルクの大きさに関係する（比例する）検出コイル３からの出力電圧の変化として検出される。つまり、磁歪式センサとして構成されるトルクセンサ１においては、回転軸２０の透磁率変化にともなう検出コイル３からの出力電圧の変化が換算されることにより、回転軸２０が伝達するトルク（締付トルク）が検出される。

図１および図３に示すように、ソケット３０は、一般的な（市販の）ソケットである。ソケット３０は、略円柱形状を有しており、マグネットに吸着可能な磁性体にて構成される部材である。ソケット３０は、その軸方向（図１の矢印Ａ参照）の基端部（回転軸２０側端部、以下「ソケット側ドリブン部」と記載する）が凹形状に形成されている。つまり、前記ソケット側ドリブン部は、円形の端面３１と、端面３１の中央部から軸方向に陥没して形成される有底の穴部３２とを有している。
穴部３２は、角柱形状（略角柱形状も含まれる）を有しており、本実施形態では四角柱形状を有している。また、ソケット３０は、その軸方向の先端部に、ボルト・ナットなどに係合可能な係合部３３を有している。
ソケット３０は、その凹形状のソケット側ドリブン部をメス型とし、一般的なインパクトレンチの回転軸をオス型として、そのソケット側ドリブン部に一般的なインパクトレンチの回転軸の先端部が係合可能（締結可能）に構成されている。

以下では、アダプタ１０について説明する。

図１、図３、図４（ａ）、および図４（ｂ）に示すように、アダプタ１０は、本体部１１、マグネットホルダ１２、およびマグネット１３、を有している。

本体部１１は、アダプタ１０の主たる構造体をなす部材である。本体部１１は、略円柱形状を有している。
本体部１１は、その軸方向（図１の矢印Ａ参照）の基端部（回転軸２０側端部）に、有底の穴部１４を有している。穴部１４は、インパクトレンチの回転軸２０の先端部２１に対応した形状を有しており、その底部側には回転軸２０の先端部２１の角柱部２２に対応した形状の角柱穴部１４ａが形成されている。
穴部１４は、回転軸２０の先端部２１と係合可能に構成されている。本体部１１の穴部１４（角柱穴部１４ａ）が形成される部分には、その軸方向と直交する方向に貫通するピン孔１５が形成されている。ピン孔１５は、回転軸２０のピン孔２３に対応して形成されており、本体部１１の穴部１４と回転軸２０の先端部２１とが係合されたときに本体部１１のピン孔１５と回転軸２０のピン孔２３とが連通するように（軸方向の位置が等しくなるように）構成されている。本体部１１の穴部１４と回転軸２０の先端部２１とが係合している状態において、ピン孔１５・２３には、ピン（スチールピン等）５が挿通可能に構成されている。本体部１１の外周面におけるピン孔１５が開口している部分を通る位置には、周方向に延在するリング溝１６が形成されている。リング溝１６には、Ｏリング（ゴムリング、スチールバンド等）６が装着可能に構成されている。
本体部１１の軸方向先端部には、先端側へ突出するドライブ部１７が形成されている。ドライブ部１７は角柱形状（略角柱形状も含まれる）を有している。本実施形態では、ドライブ部１７はソケット３０の穴部３２に対応した四角柱形状を有しており、ソケット３０の穴部３２に係合可能に構成されている。

マグネットホルダ１２は、有底の円筒形状を有しており、円板形状の底壁部１８と、底壁部１８の外周縁からほぼ直角に立ち上がる円筒形状の周壁部１９を有している。マグネットホルダ１２は、反磁性体（例えば、ＳＵＳ系の金属材料）で構成されており、磁界を遮る構造を有している。マグネットホルダ１２の底壁部１８には、底壁部１８の内周面と外周面との間を貫通する中央孔部１８ａと周囲孔部１８ｂとが形成されている。中央孔部１８ａは、底壁部１８の中央部に配置されている。周囲孔部１８ｂは、偶数個（本実施形態では、八個）設けられている。各周囲孔部１８ｂは、中央孔部１８ａを中心に互いに等間隔を置いて、中央孔部１８ａの周囲に環状に並べられている（図４（ｂ）参照）。なお、底壁部１８の外面をソケット取付面１８ｃと称する。
マグネットホルダ１２は、本体部１１の先端部に取り付けられている。詳細には、マグネットホルダ１２は、その底壁部１８の中央孔部１８ａに本体部１１のドライブ部１７が挿通され、かつ、その内周面（底壁部１８の内周面と周壁部１９の内周面）と本体部１１の先端部とが嵌合している状態で、本体部１１の先端部に取り付けられている。

マグネット１３は、円柱形状を有しており、一方の端面がＮ極、反対側の端面がＳ極に着磁されている。マグネット１３は、偶数個（本実施形態では、八個）設けられており、それぞれ同一の形状を有している。
各マグネット１３は、マグネットホルダ１２の底壁部１８の各周囲孔部１８ｂに嵌挿されて接着剤等でそれぞれ取り付けられており、中央孔部１８ａの周囲（ドライブ部１７の周囲）に互いに４５°ずつ間隔を置いて環状に並べられている。なお、各マグネット１３の配置に関して、「環状に並べられる」には、各マグネット１３が互いに間隔を置いて環状に並べられる場合のみならず、連続して環状に並べられる場合も含まれる。
各マグネット１３は、そのＮ極（Ｎ極の面）とＳ極（Ｓ極の面）とを結ぶ線が本体部１１の軸方向に沿うように配置されている。各マグネット１３は、一方の極が底壁部１８の内面側にきて、他方の極が底壁部１８の外面側（ソケット取付面１８ｃ側）にくるように配置されている。各マグネット１３は、隣接するマグネット１３のＮ極の位置とＳ極と位置が交互に逆になるように配置されており、異極並列に配列されている。これにより、底壁部１８のソケット取付面１８ｃ側にくる極が交互に変わり、つまりソケット取付面１８ｃに各マグネット１３のＮ極とＳ極とが交互に露出するように各マグネット１３が配置されている（図４（ｂ）参照）。

かかる構成を有するアダプタ１０を用いて、インパクトレンチの回転軸２０とソケット３０とを締結するときの手順について説明する。

まず、アダプタ１０をインパクトレンチの回転軸２０に取り付ける。
具体的には、本体部１１の穴部１４をインパクトレンチの回転軸２０の先端部２１に挿入して両者を係合させ、本体部１１の穴部１４とインパクトレンチの回転軸２０の先端部２１とが係合した状態で、本体部１１のピン孔１５と回転軸２０のピン孔２３とにピン５を挿通し、さらに本体部１１のリング溝１６にピン抜止用のＯリング６を装着することによって、アダプタ１０をインパクトレンチの回転軸２０に取り付ける。
本体部１１の穴部１４と回転軸２０の先端部２１とが係合した状態では、本体部１１と回転軸２０との相対的な回転が規制され、本体部１１と回転軸２０とが一体的に回転可能となる。

次に、アダプタ１０のドライブ部１７にソケット３０の穴部３２を挿入して、両者を係合させる。
アダプタ１０のドライブ部１７にソケット３０の穴部３２を挿入すると、ソケット３０がアダプタ１０に設けられている各マグネット１３の磁力によって吸着され、アダプタ１０とソケット３０との係合状態が保持され、これによりソケット３０がアダプタ１０に取り付けられることとなる。
アダプタ１０のドライブ部１７とソケット３０の穴部３２とが係合した状態では、アダプタ１０とソケット３０との相対的な回転が規制され、両者が一体的に回転可能となる。
ソケット３０がアダプタ１０に取り付けられた状態では、ソケット３０の端面３１とアダプタ１０のソケット取付面１８ｃとが当接し、かつ、ソケット３０の穴部３２とアダプタ１０のドライブ部１７とが係合している状態にある。また、ソケット３０は、各マグネット１３の磁力のみによりアダプタ１０に保持される。

このように、アダプタ１０がインパクトレンチの回転軸２０に取り付けられ、かつ、ソケット３０がアダプタ１０に取り付けられることによって、アダプタ１０を介して回転軸２０とソケット３０とが締結される。なお、回転軸２０とソケット３０とが締結されている状態では、回転軸２０の角柱部２２とアダプタ１０の角柱穴部１４ａとが係合するとともに、角柱形状（四角柱形状）のドライブ部１７とソケット３０の穴部３２とが係合しているため、ソケット３０の回転軸２０に対する相対回転が規制されて、ソケット３０が回転軸２０と一体的に回転することとなっている。

以上のように、アダプタ１０は、ソケット３０を各マグネット１３の磁力のみで保持するため、ソケット３０を引き抜くだけでアダプタ１０からソケット３０を外すことができ、片手でのソケット３０の交換作業が可能となる。これにより、回転軸２０に締結されるソケット３０を異なる種類のもの（係合部３３のサイズが異なるもの）に交換する際、ソケット３０の交換作業を容易、かつ、迅速に行うことが可能であり、ソケット交換作業の作業性を向上させることが可能である。
また、アダプタ１０を用いることで、ソケット交換作業の作業性が向上するため、工場の生産ライン作業中（流れ作業中）にソケット３０の交換（差替え）を行っても、稼働率を下げることがない。
また、アダプタ１０を用いることで、ソケット交換作業の作業性が向上するため、工場の生産ライン作業において、一本の工具（インパクトレンチ）を用いてソケット３０だけを差替えることにより、多種のサイズのボルト・ナットの締付けを行うことが可能となる。すなわち、多種のサイズのボルト・ナットの締付けに、工具（インパクトレンチ）を共用することが可能となる。これにより、ライン内の工具を集約でき、工具投資の大幅な削減が可能となる。

また、アダプタ１０は、各マグネット１３の磁力を調整することで、ソケット３０の脱着力（吸引力）を調整できるため、ソケット交換作業の作業性を向上させることが可能である。

また、アダプタ１０は、ソケット３０を脱着する部分が、ソケット取付面１８ｃとソケット取付面１８ｃの中央部から突出するドライブ部１７とによって凸形状に形成されており、市販のソケット３０（ソケット側ドリブン部が凹形状のソケット）のソケット側ドリブン部に係合可能な形状に構成されている。これにより、市販の安価なソケットをそのまま使用可能であり、コストを低減可能である。

また、アダプタ１０は、そのソケット取付面１８ｃに各マグネット１３のＮ極とＳ極とが交互に露出するように配置されている。つまり、隣接するマグネット１３の極性配置が反対となっている。
これにより、ソケット取付面１８ｃに同一の磁極が露出するように配置される場合に比べて、磁路が短く、かつ、磁気抵抗が少なくなるので、各マグネット１３の磁力によるソケット３０の吸引力を向上させることが可能である（図５（ａ）および図５（ｂ）の太線矢印参照）。

また、アダプタ１０においては、各マグネット１３は、環状に並べられており、かつ、ソケット取付面１８ｃに各マグネット１３のＮ極とＳ極とが交互に露出するように配置されている。これにより、各マグネット１３の磁力線がインパクトレンチの回転軸２０側（トルクセンサ１側）に向かうことを抑制可能である（図５（ａ）の太線矢印参照）。したがって、磁歪式のトルクセンサ１の検出精度を確保可能であり、磁歪式のトルクセンサ１が設けられた工具にも対応可能である。

なお、工具については、インパクトレンチに限定されず、トルクレンチ、ラチェットレンチ、ナットランナ等であってもよい。

また、ソケット３０を保持するためのマグネットについては、図６に示すように、マグネットホルダ１２の周囲孔部１８ｂよりも大きい径を有する基端部４３ａと、基端部４３ａから突出し、周囲孔部１８ｂに挿入可能な突出部４３ｂと、を備える凸形状のマグネット４３を用いてもよい。マグネット４３は、突出部４３ｂが周囲孔部１８ｂ内に配置され、基端部４３ａが底壁部１８の内周面側に配置される。これにより、マグネット４３がマグネットホルダ１２から脱落しにくくなり、強固に支持される。

１０ソケットクイック交換アダプタ
１３マグネット
１８ｃソケット取付面
２０回転軸
３０ソケット

Claims

回転軸に設けられ前記回転軸が伝達するトルクを検出するための磁歪式のトルクセンサを備えた工具の前記回転軸と、ソケットとの間に介装され、前記ソケットをマグネットの磁力で保持するとともに、前記ソケットを前記回転軸に対して相対回転不能に締結するソケットクイック交換アダプタであって、
基端部が前記回転軸に取り付けられる本体部と、
前記本体部の先端部に嵌合されるマグネットホルダと、
前記マグネットホルダにおける前記ソケットが取り付けられるソケット取付面に、前記マグネットのＮ極とＳ極とが交互に露出するように配置される複数の前記マグネットとを備え、
前記マグネットホルダは反磁性体にて構成される、
ソケットクイック交換アダプタ。
前記ソケット取付面の中央部から突出し、角柱形状を有し、前記ソケットと一体回転可能に係合するドライブ部を備え、
前記複数のマグネットが、前記ドライブ部の周囲に環状に並べられる、
請求項１に記載のソケットクイック交換アダプタ。