JP6094465B2 - 締付工具 - Google Patents

Description

本発明は、ボルト、ナット等の締付具の締付を行う際に用いる締付工具に関する。

各種工業製品等を組み立てる際には、ナットランナー等の締付工具を用いて、ボルト、ナット等の締付具を締め付けている。例えば、特許文献１においては、駆動源によって回転軸が回転されてネジ類の仮締めがなされ、ネジ類が着座したときには、ハンドル部を操作してネジ類の本締めを行うことができるトルクレンチ付きナットランナーについて開示されている。このナットランナーにおいては、ワンウェイクラッチを用いることにより、駆動源が回転軸を回転させるときには、ハンドル部が取り付けられたヘッド部に対して回転軸を空転させ、ハンドル部を操作するときには、ヘッド部とともに回転軸を回転させることができる。

特開２０１３−１３２７０４号公報

しかしながら、特許文献１においては、ハンドル部が取り付けられたヘッド部が、ナットランナーのケースに対して回転するよう構成されている。そのため、ヘッド部を回転させるための構造が複雑である。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、空転リングを用いることにより、締付ヘッドの周辺の細部構造を簡単にすることができる締付工具を提供しようとして得られたものである。

本発明の一態様は、締付具と係合するソケットが先端部に取り付けられる回転軸と、
該回転軸を回転させる動力を出力軸に発生させ、該出力軸に規定値以上のトルクが作用したときに、該出力軸から上記回転軸への動力の伝達を遮断するよう構成された回転駆動源と、
上記回転軸の先端部を露出させる状態で該回転軸の外周側に配置された締付ヘッドと、
該締付ヘッドから外周側に延設されて、該締付ヘッドを回転操作するための操作ハンドルと、
上記回転軸と上記締付ヘッドとの間に配置され、上記回転軸が締付方向に回転する際には、該回転軸と上記締付ヘッドとの連結を解除し、一方、上記回転軸に対して上記締付ヘッドを締付方向に回転させる際には、上記回転軸と上記締付ヘッドとを連結するクラッチ機構と、
上記締付ヘッドの外周側に空転可能に配置された空転リングと、
該空転リングの外周側に操作先端部が位置して、上記回転駆動源を始動させるための操作スイッチレバーと、を備えていることを特徴とする締付工具にある。

上記締付工具においては、締付ヘッドの外周側に空転リングが空転可能に配置されており、操作スイッチレバーの操作先端部が空転リングの外周側に位置することにより、次の優れた作用効果を得ることができる。
締付具の締付を行うに当たっては、作業者は、操作スイッチレバーの操作先端部を操作しながら空転リングを握る。このとき、回転駆動源が始動し、クラッチ機構が回転軸と締付ヘッドとの連結を解除し、回転軸が締付ヘッドに対して締付方向に回転する。これにより、締付具の仮締めが行われる。また、この仮締めが行われるときには、作業者は、一方の手で操作スイッチレバー及び空転リングを握り、他方の手で操作ハンドルを握ることができる。

その後、締付具が被締付部位に着座すると、回転駆動源の出力軸に規定値以上のトルクが作用し、出力軸から回転軸への動力の伝達が遮断される。そして、作業者が操作ハンドルを締付方向に回転させるときには、クラッチ機構が回転軸と締付ヘッドとを連結し、操作ハンドル及び締付ヘッドによって回転軸が締付方向に回転する。これにより、締付具の本締めが行われる。

作業者が操作ハンドルを回転させるときには、回転軸に回転駆動源の出力軸のイナーシャ（慣性）が作用しない。そのため、作業者による操作ハンドルの操作負担を低減することができる。また、締付具の本締めが行われるときには、作業者は、一方の手に操作スイッチレバー及び空転リングを握ったままの状態で、他方の手に握る操作ハンドルを回転操作することができる。これにより、仮締め及び本締めの作業性を向上させることができる。

また、空転リングが締付ヘッドの外周側に空転可能に配置された構造により、本締めの際には、操作ハンドル、締付ヘッド、クラッチ機構及び回転軸の全体を、空転リングに対して回転させることができる。
それ故、上記締付工具によれば、空転リングを用いることにより、締付ヘッドの周辺の細部構造を簡単にすることができる。

実施例１にかかる、締付工具の全体を示す断面説明図。 実施例１にかかる、締付工具の全体を、図１とは９０°異なる方向から見た状態で示す側面図。 実施例１にかかる、締付工具の全体を、回転軸の先端部の側から見た状態で示す説明図。 実施例１にかかる、締付工具の一部を拡大して示す断面説明図。 実施例２にかかる、締付工具の一部を拡大して示す断面説明図。

上述した締付工具における好ましい実施の形態について説明する。
上記締付工具においては、上記締付ヘッドの基端側には、上記回転駆動源を覆うケースが連結されており、上記操作スイッチレバーは、上記ケースの基端側の位置に設けられた回動支点部を中心に、上記空転リングに接近する方向に回動可能であり、上記空転リングの外周面は、上記ケースの外周面よりも外周側に位置していてもよい。
この場合には、締付具の本締めを行う際に、操作ハンドル、締付ヘッド、ケース、クラッチ機構及び回転軸の全体を、空転リングに対して回転させることができる。また、空転リングの外周面がケースの外周面よりも外周側に位置していることにより、作業者が操作スイッチレバーを強く操作するときにも、空転リングを握りやすくすることができる。

また、上記回転駆動源の出力軸は、該回転駆動源に規定値未満のトルクが作用するときには、流体に生じる抵抗を利用して上記回転軸を駆動し、一方、上記回転駆動源に規定値以上のトルクが作用したときには、上記流体に生じる抵抗が減少して上記回転軸の駆動を解除するよう構成されており、締付工具は、上記流体に生じる抵抗が減少したときに、上記回転駆動源の出力軸の回転を停止させる回転停止手段を備えていてもよい。
この場合には、回転駆動源の出力軸の回転が停止された状態で、締付具の本締めを行うことができる。そのため、本締めを行う際に、回転駆動源の出力軸から不要なトルクが回転軸に作用せず、本締めを行う精度を向上させることができる。
また、回転停止手段は、流体に生じる抵抗が減少したことを検出するセンサと、回転駆動源の出力軸の回転動作を制御する制御装置とによって構成することができる。

以下に、締付工具にかかる実施例について、図面を参照して説明する。
（実施例１）
本例の締付工具１は、図１〜図３に示すように、回転軸３、回転駆動源２、締付ヘッド４、操作ハンドル４１、クラッチ機構５１、空転リング６及び操作スイッチレバー７を備えている。
図１に示すように、回転軸３は、締付具と係合するソケット１１が取り付けられる先端部３１を有している。回転駆動源２は、回転軸３を回転させる動力を出力軸２１に発生させ、出力軸２１に規定値以上のトルクが作用したときには、出力軸２１から回転軸３への動力の伝達を遮断するよう構成されている。締付ヘッド４は、回転軸３の先端部３１を露出させる状態で回転軸３の外周側に配置されている。操作ハンドル４１は、締付ヘッド４から外周側に延設されて、締付ヘッド４を回転操作するための部位である。

クラッチ機構５１は、回転軸３と締付ヘッド４との間に配置され、回転軸３が締付方向に回転する際には、回転軸３と締付ヘッド４との連結を解除し、一方、回転軸３に対して締付ヘッド４を締付方向に回転させる際には、回転軸３と締付ヘッド４とを連結するよう構成されている。空転リング６は、締付ヘッド４の外周側に空転可能に配置されている。図２、図３に示すように、操作スイッチレバー７は、空転リング６の外周側に操作先端部７１が位置して、回転駆動源２を始動させるための部位である。なお、締付方向とは、締付具を被締付部位に締め付ける際に回転させる方向のことをいう。

以下に、本例の締付工具１について、図１〜図４を参照して詳説する。
本例の締付工具１は、回転駆動源２によって回転軸３を回転させて締付具の締付を行うナットランナーの機能と、操作ハンドル４１によって回転軸３を回転させて締付具の締付を行うトルクレンチの機能とを併せ持つものである。また、締付工具１は、締付具が被締付部位に着座するまでは、回転駆動源２によって回転軸３を回転させて、高速で締付具の仮締めを行う。また、締付工具１は、締付具が被締付部位に着座した後には、操作ハンドル４１によって回転軸３を回転させて、所定の締付トルクで本締めを行う。また、本例の締付具はボルトである。締付具は、これ以外にもナット等とすることができる。

図４に示すように、回転駆動源２は、モータによって動作する電動式のものである。回転駆動源２の出力軸２１は、回転軸３と直接連結されておらず、非圧縮性の流体であるオイルを介して回転軸３と連結される。回転駆動源２の出力軸２１と回転軸３との連結部分には、オイルが入った空間、空間内に配置されて出力軸２１の動力を回転軸３へ伝達するためのブレード、空間からオイルを抜き出すためのリリーフバルブ等が設けられている。回転駆動源２の出力軸２１から回転軸３への動力の伝達が遮断されるトルクの規定値は、リリーフバルブの開度によって調整することができる。

締付工具１は、オイルに生じる抵抗が減少したときに、回転駆動源２の出力軸２１の回転を停止させる回転停止手段を備えている。この回転停止手段は、リリーフバルブが作動したことを検出する圧力スイッチ等のセンサと、回転駆動源２及び操作スイッチレバー７が電気的に接続された制御装置とを用いて構成されている。制御装置は、操作スイッチレバー７の操作を受けて、回転駆動源２の出力軸２１を回転させ、回転停止手段の検出を受けて、回転駆動源２の出力軸２１の回転を停止させるよう構成されている。

締付具の仮締めを行う際に、回転駆動源２の出力軸２１に規定値未満のトルクが作用するときには、回転駆動源２の出力軸２１は、オイルに生じる抵抗を利用して回転軸３を駆動する。また、仮締めを行う締付具が被締付部位に着座したときには、オイルの圧力が上昇して、回転駆動源２に規定値以上のトルクが作用する。そして、リリーフバルブが作動し、オイルの圧力が減少して、回転駆動源２の出力軸２１は回転軸３の駆動を解除する。このとき、リリーフバルブが作動したことが圧力スイッチ等によって検出され、回転停止手段が、回転駆動源２の出力軸２１の回転を停止させる。

クラッチ機構５１は、ワンウェイクラッチによって構成されている。ワンウェイクラッチは、相対的に回転可能な外輪及び内輪を有している。外輪の内側又は内輪の外側にはポケット（凹部）が設けられており、ポケットには、スプリングによって付勢されたローラが配置されている。そして、ワンウェイクラッチは、外輪が内輪に対して一方向に回転しようとすると、ローラがポケットに接触する圧力が高くなって、外輪の動力を内輪に伝達するよう構成されている。一方、ワンウェイクラッチは、外輪が内輪に対して他方向に回転しようとすると、ローラがポケットを滑って、外輪が内輪に対して空転して、外輪の動力を内輪に伝達しないよう構成されている。

図４に示すように、締付ヘッド４は、回転軸３を挿通させる中心穴４２２を有しており、クラッチ機構５１及びベアリング５２によって回転軸３と相対的に回転可能になっている。クラッチ機構５１は、締付ヘッド４の中心穴４２２に配置されており、ベアリング５２は、締付ヘッド４の中心穴４２２の基端側の端部に配置されている。本例のベアリング５２は、回転軸３の軸線方向に垂直な方向に作用する荷重を受けるラジアルベアリングである。締付ヘッド４の中心穴４２２にクラッチ機構５１が配置され、クラッチ機構５１の内周側に回転軸３が配置される。

締付ヘッド４は、中心穴４２２が形成された締付ヘッド本体部４２と、締付ヘッド本体部４２の基端側に連結された締付ヘッド円筒部４３とによって構成されている。ベアリング５２は、締付ヘッド本体部４２の中心穴４２２の基端側の端部に配置され、締付ヘッド円筒部４３の先端側部分によって抜け防止がなされる。締付ヘッド円筒部４３は、締付ヘッド本体部４２に締め付けられて一体化されている。また、締付ヘッド本体部４２の外周面４２１と締付ヘッド円筒部４３の外周面４３１とは、略同一の半径を有している。

図４に示すように、空転リング６は、締付ヘッド本体部４２の外周面４２１と締付ヘッド円筒部４３の外周面４３１とに跨って配置されている。締付ヘッド円筒部４３の基端側には、回転駆動源２を覆う円筒ケース４４が締め付けられている。空転リング６の外周面６１の半径は、円筒ケース４４の外周面４４１の半径よりも大きい。また、円筒ケース４４の外周面４４１の半径は、締付ヘッド本体部４２の外周面４２１及び締付ヘッド円筒部４３の外周面４３１の半径よりも大きく、かつ空転リング６の外周面６１の半径よりも小さい。締付ヘッド本体部４２の外周面４２１及び締付ヘッド円筒部４３の外周面４３１と空転リング６の内周面６１との間には僅かな隙間が形成されており、空転リング６は、締付ヘッド本体部４２及び締付ヘッド円筒部４３の外周を摺動して空転する。

図２、図３に示すように、操作スイッチレバー７は、円筒ケース４４の基端側の位置に設けられた回動支点部７２を中心に、空転リング６に接近する方向に回動可能である。操作スイッチレバー７は、作業者が空転リング６の外周面６１を握る動作に伴って回動操作される。作業者が操作スイッチレバー７を空転リング６に接近する方向に回動するときには、回転駆動源２の回転が開始され、作業者が操作スイッチレバー７を空転リング６から離隔する方向に回動するときには、回転駆動源２の回転が停止される。なお、図２は、締付工具１の側面を、図１とは９０°異なる方向から見た状態で示し、図３は、締付工具１を、回転軸３の先端部３１の側から見た状態で示す。

以下に、本例の締付工具１を用いて締付具の締付を行う動作、及び本例の作用効果について説明する。
締付具の締付を行うに当たっては、作業者は、一方の手で、操作スイッチレバー７の操作先端部７１を回動操作しながら空転リング６を握り、他方の手で操作ハンドル４１を握る。このとき、仮に、作業者の手が空転リング６以外に円筒ケース４４を握ったとしても、空転リング６の外周面６１が、円筒ケース４４の外周面４４１よりも外周側に位置することにより、空転リング６に握りの圧力が一番掛かりやすくすることができる。これにより、作業者が締付工具１を握る際の作業負担を低減することができる。

また、操作スイッチレバー７が回動操作されると、回転駆動源２が始動し、回転軸３が締付方向に回転しようとする。このとき、回転駆動源２に作用するトルクは規定値よりも小さく、回転駆動源２の出力軸２１の動力がオイルを介して回転軸３に伝達される。また、クラッチ機構５１が回転軸３と締付ヘッド４との連結を解除し、回転軸３が締付ヘッド４及び円筒ケース４４に対して締付方向に回転する。これにより、締付具の仮締めが行われる。

その後、締付具が被締付部位に着座すると、回転駆動源２に規定値以上のトルクが作用し、回転駆動源２の出力軸２１の動力が回転軸３に伝達されなくなる。また、回転停止手段が回転駆動源２の出力軸２１の回転を停止させる。そして、作業者が操作ハンドル４１を締付方向に回転させるときには、クラッチ機構５１が回転軸３と締付ヘッド４とを連結し、操作ハンドル４１及び締付ヘッド４によって回転軸３が締付方向に回転する。これにより、締付具の本締めが行われる。

作業者が操作ハンドル４１を回転させるときには、回転軸３に回転駆動源２の出力軸２１のイナーシャ（慣性）が作用しない。そのため、作業者による操作ハンドル４１の操作負担を低減することができる。また、締付具の本締めが行われるときには、作業者は、一方の手に操作スイッチレバー７及び空転リング６を握ったままの状態で、他方の手に握る操作ハンドル４１を回転操作することができる。これにより、仮締め及び本締めの作業性を向上させることができる。

また、空転リング６が締付ヘッド４の外周側に空転可能に配置された構造により、本締めの際には、操作ハンドル４１、締付ヘッド４、円筒ケース４４、クラッチ機構５１及び回転軸３の全体を、空転リング６に対して回転させることができる。特に、締付ヘッド４と円筒ケース４４とが一体化されていることにより、回転軸３を締付ヘッド４と円筒ケース４４とに別々に回転させる必要がない。
それ故、本例の締付工具１によれば、空転リング６を用いることにより、締付ヘッド４及び円筒ケース４４の周辺の細部構造を簡単にすることができる。

（実施例２）
本例は、図５に示すように、回転軸３Ａ及び締付ヘッド４Ａが締付工具１Ａに対して着脱可能であり、回転軸３Ａ及び締付ヘッド４Ａがソケット１１及び締付具の種類に応じて適宜変更可能である例である。この場合、締付ヘッド４Ａは、回転駆動源２を収容する円筒ケース４４に取り付けられた締付ヘッド円筒部４３Ａと、締付ヘッド円筒部４３Ａに対して着脱可能に係合される組付ヘッド本体部４２Ａとによって構成されている。組付ヘッド本体部４２Ａは、回転軸３Ａ及びクラッチ機構５１と一体的に組み付けられている。

締付ヘッド円筒部４３Ａの基端側部分４３２は、円筒ケース４４の先端側部分４４２の外周側に覆い被さっている。そして、空転リング６の外周面６１は、締付ヘッド円筒部４３Ａの基端側部分４３２の外周面４３１よりも外周側に位置している。また、回転軸３には、その全周の径方向外方へ突出する鍔部３２が設けられており、鍔部３２と締付ヘッド本体部４２Ａとの間には、回転軸３の軸線方向に作用する荷重を受けるスラストベアリング５２Ａが配置されている。本例においては、回転軸３Ａ及び締付ヘッド４Ａを変更することが容易である。本例においても、明示しない締付工具１の構成及び図中の符号は実施例１と同様であり、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

１ 締付工具
１１ ソケット
２ 回転駆動源
２１ 出力軸
３ 回転軸
３１ 先端部
４ 締付ヘッド
４１ 操作ハンドル
４４ 円筒ケース
５１ クラッチ機構
６ 空転リング
７ 操作スイッチレバー
７１ 操作先端部

Claims (3)

1. 締付具と係合するソケットが先端部に取り付けられる回転軸と、
   該回転軸を回転させる動力を出力軸に発生させ、該出力軸に規定値以上のトルクが作用したときに、該出力軸から上記回転軸への動力の伝達を遮断するよう構成された回転駆動源と、
   上記回転軸の先端部を露出させる状態で該回転軸の外周側に配置された締付ヘッドと、
   該締付ヘッドから外周側に延設されて、該締付ヘッドを回転操作するための操作ハンドルと、
   上記回転軸と上記締付ヘッドとの間に配置され、上記回転軸が締付方向に回転する際には、該回転軸と上記締付ヘッドとの連結を解除し、一方、上記回転軸に対して上記締付ヘッドを締付方向に回転させる際には、上記回転軸と上記締付ヘッドとを連結するクラッチ機構と、
   上記締付ヘッドの外周側に空転可能に配置された空転リングと、
   該空転リングの外周側に操作先端部が位置して、上記回転駆動源を始動させるための操作スイッチレバーと、を備えていることを特徴とする締付工具。
2. 上記締付ヘッドの基端側には、上記回転駆動源を覆うケースが連結されており、
   上記操作スイッチレバーは、上記ケースの基端側の位置に設けられた回動支点部を中心に、上記空転リングに接近する方向に回動可能であり、
   上記空転リングの外周面は、上記ケースの外周面よりも外周側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の締付工具。
3. 上記回転駆動源の出力軸は、該回転駆動源に規定値未満のトルクが作用するときには、流体に生じる抵抗を利用して上記回転軸を駆動し、一方、上記回転駆動源に規定値以上のトルクが作用したときには、上記流体に生じる抵抗が減少して上記回転軸の駆動を解除するよう構成されており、
   上記流体に生じる抵抗が減少したときに、上記回転駆動源の出力軸の回転を停止させる回転停止手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の締付工具。

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