JP6964870B2 - 締付工具 - Google Patents

Description

本発明は、締付工具に関する。

従来から、締付トルクを管理するための締付工具として、トルクレンチが知られている。トルクレンチは、ボルトやナットなどの締付部材を締付箇所に締め付けるときに発生する締付トルクが、予め締付工具に設定されたトルク値（以下「設定トルク値」という）に達したことを作業者に報知する。

機械式のトルクレンチでは、本体部としてのケースを作業者が把持して締付部材を締め付ける際に、作業者が加える締付トルクが設定トルク値に達すると、ヘッド部とケースとを回動可能に軸支するヘッドピンを中心に、ケースが締付部材の締付方向と同一方向の第１方向に回動する。このとき、機械式のトルクレンチでは、ヘッド部がケースなど他の箇所に接触することで音や振動が発生することで、作業者に締付トルクが設定トルク値に達したことを知覚させて報知する。その後、ケースは、作業者が締付トルクを緩めると第１方向と反対方向（締付方向と反対方向）の第２方向に回動して回動前の位置に戻る。機械式のトルクレンチには、ダイヤル式の回転部材を回転させてスプリングの圧縮力を調節して、設定トルク値を変化させることができるものがある。

ところで、機械式のトルクレンチにおいて、ヘッド部に対するケースの回動動作を検出する技術として、ヘッド部の回動動作を検出する技術が開示されている（例えば、特許文献１及び２参照）。これらの技術では、ヘッド部の回動動作を検出するために、例えばマイクロスイッチや永久磁石及びホール素子を備える検出部を用いている。

特開２０１４−３７０４１号公報 特開２００８−３０７６７０号公報

しかし、特許文献１及び２の技術は、いずれもヘッド部が回動したか否かを検出するだけで、ヘッド部に対するケースの回動量や回動方向、あるいは回動角度など、ヘッド部に対するケースの回動動作を精密に検出することができなかった。

本発明は、作業者の操作により、ヘッド部に対して本体部が第１方向及び第２方向に回動する締付工具において、本体部の回動動作を精密に検出することを目的とする。

本発明は、作業者が把持することができる本体部と、本体部に設けられ、締付部材と係合できる略棒状のヘッド部と、ヘッド部を本体部に軸支してヘッド部に対して本体部を回動可能にするヘッドピンと、ヘッド部の長手方向が圧縮方向となり圧縮力によりヘッド部に対する本体部の回動を規制するバネ部と、を備える締付工具であって、本体部は、締付部材を締め付けるときに加わる締付トルクが予め設定された設定トルク値に達するとバネ部による回動の規制を解かれてヘッドピンを中心に第１方向に回動した後に第２方向に回動し、ヘッド部に対する本体部の第１方向及び第２方向への回動を検出する回動検出部、を備える。

また、本発明は、回動検出部が検出した本体部の回動に基づいて、バネ部の劣化状況を判断する工具状況判断部を備えてもよい。

また、本発明は、回動検出部が、光を照射する発光部と、発光部からの光を受光する受光部と、を備え、受光部の受光状態の変化に基づいて本体部の回動を検出してもよい。

また、本発明は、回動検出部が、本体部の動作に同期して回動して受光部の受光状態を変化させる受光状態変化部を備えてもよい。

また、本発明は、回動検出部が、本体部の第１方向への回動を検出する第１回動検出部及び本体部の第２方向の回動を検出する第２回動検出部を備えてもよい。

また、本発明は、回転部材を回転操作することによりバネ部の圧縮力を変化させて設定トルク値を所定の値に設定可能なトルク値設定部を備えてもよい。

本発明によれば、作業者の操作により、ヘッド部に対して本体部が第１方向及び第２方向に回動する締付工具において、本体部の回動動作を精密に検出することができる。

本発明に係る締付工具の実施形態を示すトルクレンチの斜視図である。 図１に示したトルクレンチの正面図である。 図１に示したトルクレンチの底面図である。 図１に示したトルクレンチの内部構造を示す部分断面図である。 図１に示したトルクレンチにおいて所定の設定トルク値以上の荷重が加わった状態の内部構造を示す部分断面図である。 図１に示したトルクレンチの回転角度検出部及び回動検出部を示すブロック図である。 図１に示したトルクレンチの回動検出部を示す模式図である。 図１に示したトルクレンチの所定の設定トルク値以上の荷重が加わった場合の回動検出部を示す模式図である。 図６に示した回動検出部による締付部材の締着検出処理を示すフローチャートである。 図１に示したトルクレンチの回動検出部の別の例を示す模式図である。 図１に示したトルクレンチの回動検出部のさらに別の例を示す模式図である。 図１に示したトルクレンチの回動検出部のさらに別の例を示す模式図である。

以下、本発明に係る締付工具の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下の説明において、締付トルクが予め設定された設定トルク値に達したことを作業者に知覚させて報知する締付工具の一例として、機械式のトルクレンチについて説明する。機械式のトルクレンチでは、締付部材を締め付ける際に、締付トルクが設定トルク値に達すると、ケースとヘッド部とを軸支するヘッドピンを中心にケースが締付部材の締付方向と同一方向の第１方向に回動する。このとき、機械式のトルクレンチでは、ケースが第１方向に回動しヘッド部など他の箇所に接触して音や振動が発生することで、作業者に締付トルクが設定トルク値に達したことを知覚させて報知する。作業者は、このトルクレンチからの報知によりトルクレンチに加えていた締付トルクを緩める。締付トルクが緩められて設定トルク値以下になった機械式のトルクレンチは、ヘッド部に対してケースが第１方向と反対方向（弛緩方向）の第２方向に回動して、回動前の位置（初期位置）に戻る。

また、機械式のトルクレンチには、設定用の工具等を用いない限り作業者が設定トルク値の変更ができないいわゆるプリロック型トルクレンチと、工具等を用いることなく作業者の操作により設定トルク値の変更ができるいわゆるプリセット型トルクレンチとがある。

［トルクレンチの構成］
図１は、本発明に係る締付工具の実施形態を示すトルクレンチ１０の斜視図である。また、図２は、トルクレンチ１０の正面図である。

図１及び図２に示すように、トルクレンチ１０は、上述のトルクレンチのうち、機械式のプリセット型トルクレンチである。トルクレンチ１０は、ケース１１と、ヘッド部１２と、ヘッドピン１３と、トルク値設定部１８と、回転角度検出部１９などを備える。トルクレンチ１０は、締付作業時に発生するトルクによりヘッド部１２とケース１１とが接触すると音や振動を発生し、作業者に締付トルクが設定トルク値に達したことを知覚させて報知する。

ケース１１は、ヘッド部１２などのトルクレンチ１０の構成要素を収容し、トルクレンチ１０の外形形状を構成する略筒状の部材である。ケース１１は、略筒状のトルクレンチ１０の外形形状を構成するため、本体部とも称される。ケース１１は、一端にヘッド部１２を備える。また、ケース１１は、他端にトルク値設定部１８及び回転角度検出部１９を備える。ケース１１の他端側は、トルクレンチ１０を使用して締付作業を行う際に、ユーザが把持するグリップとして機能する。なお、ケース１１は、樹脂製などの不図示のグリップが一体的または着脱自在に取り付けられてもよい。また、ケース１１は、ケース１１そのものを把持させてグリップとして機能させてもよい。

図３は、トルクレンチ１０の底面図である。図３に示すように、ヘッド部１２には、ラチェットヘッド１２１が設けられている。ラチェットヘッド１２１は、ケース１１から露出している。ラチェットヘッド１２１には、締付部材と係合する不図示のソケットレンチ（ボルトまたはナット締付用）を着脱自在に取り付けることができるように、ソケット接続部１２４が設けられている。

図４は、トルクレンチ１０の内部構造を示す部分断面図である。図４では、トルクレンチ１０の内部構造を示すために、ケース１１及び回転角度検出部１９の筐体１９８のみ断面を示している。図４に示すように、ケース１１の内部には、トルクレンチ１０を構成する、ヘッド部１２と、ゲイン調整ネジ１４と、リンク１５と、スライダ１６と、スプリングガイド１７と、トルク値設定部１８と、回転角度検出部１９が収納されている。また、ケース１１には、ヘッド部１２に対するケース１１の動作を検出する回動検出部２０が設けられる。

ヘッド部１２は、ケース１１外部に露出するラチェットヘッド１２１の他に、ケース１１の内部に収容されるアーム１２２と接触部１２３と動作検出ピン１２５とを備える略棒状の部材である。ケース１１とヘッド部１２とは、ラチェットヘッド１２１とアーム１２２との境界に設けられるヘッドピン１３によって、互いに回動自在に軸支されている。

ヘッド部１２は、ヘッドピン１３によってケース１１に軸支されている。このため、アーム１２２は、ケース１１がヘッドピン１３を中心に締付部材の回転方向へ回動するとき、ケース１１との相対的な位置が変化する。

接触部１２３は、アーム１２２のラチェットヘッド１２１側の端とは反対側の端部に設けられている。接触部１２３は、ケース１１が回動するとケース１１内部でアーム１２２がケース１１の内壁と接触して、トルクレンチ１０から音や振動を発する。接触部１２３は、締付作業による負荷がヘッド部１２に加わった際にケース１１とアーム１２２が接触する位置に設けられる。

ヘッド部１２のアーム１２２の上記端部は、ヘッド部１２の幅方向に貫通するように、ゲイン調整ネジ１４が設けられている。ゲイン調整ネジ１４は、トルクレンチ１０に締付トルクが加わったときのアーム１２２の動作のゲインを調整するために設けられている。アーム１２２には、スライダ１６とリンク機構で接続するリンク１５が設けられる。

動作検出ピン１２５は、接触部１２３などと同様に、長手方向においてアーム１２２のラチェットヘッド１２１側の端とは反対側の端部に設けられている。動作検出ピン１２５は、ヘッド部１２の厚み方向（図４の紙面を貫く方向）に突出して設けられる。動作検出ピン１２５は、回動検出部２０によりケース１１の回動を検出するために設けられる。

スライダ１６は、一端がリンク１５を介してアーム１２２と接続し、他端がスプリングガイド１７と接続している。スライダ１６は、ヘッド部１２に対してケース１１が回動する際にケース１１内部で長手方向に移動する。また、スライダ１６は、ケース１１内壁に接触するローラを備える。ローラは、ケース１１内でのスライダ１６の移動を案内する。

スプリングガイド１７は、略円筒状の部材である。スプリングガイド１７は、円筒状に形成され、ケース１１の軸とスプリングガイド１７の軸とが略一致するように、ケース１１内部に配置される。スプリングガイド１７は、トルク値設定部１８のバネ部１８１の動きを案内する。スプリングガイド１７は、底面の中央に孔を有する。スプリングガイド１７の孔は、スライダ１６の他端に挿入される。また、スプリングガイド１７は、他方の底面にバネ部１８１の一端が接している。

トルク値設定部１８は、ケース１１の内部に、バネ部１８１と、トルク値表示部１８２と、設定ボルト１８３と、ロックナット１８４とが設けられる。また、トルク値設定部１８は、ケース１１の外部にトルク値設定グリップ１８５を備える。トルク値設定部１８は、トルク値設定グリップ１８５を回転操作することにより、バネ部１８１の圧縮力を変化させて設定トルク値を任意の値に設定可能にする。

バネ部１８１は、トルクレンチ１０の長手方向が圧縮方向となる圧縮バネである。バネ部１８１には、例えばコイルばねを用いることができる。バネ部１８１は、上述のように一端がスプリングガイド１７の他方の底面に接している。バネ部１８１は、その圧縮力により、リンク１５、スライダ１６、及びスプリングガイド１７を介してヘッド部１２を押圧する。ヘッドピン１３によりケース１１に軸支されるヘッド部１２を押圧することで、バネ部１８１は、ヘッド部１２に対してケース１１が回動する動作を規制する。

トルク値表示部１８２は、ケース１１の内部に配置される略円筒状の部材である。トルク値表示部１８２は、一端がバネ部１８１の他端に接し、他端がトルク値設定グリップ１８５の方を向いて配置されている。トルク値表示部１８２には、表面に設定された設定トルク値を示す目盛が表示されている。ケース１１の内壁には、不図示の回り止めが取り付けられている。トルク値表示部１８２は、上記回り止めに対してトルクレンチ１０の軸方向に摺動可能に設けられる。この回り止めにより、トルク値表示部１８２は、ケース１１内部で回動せずに軸方向に移動するようになっている。このため、トルク値表示部１８２の目盛は、ケース１１に設けられる表示窓から常に読み取ることができる。また、トルク値表示部１８２には、中心部に長手方向を貫くメネジが設けられている。

設定ボルト１８３は、トルク値表示部１８２のメネジに螺合する。設定ボルト１８３は、鍔状の部分がロックナット１８４と係合する。

ロックナット１８４は、ケース１１の内部に固定される略円盤状の部材である。ロックナット１８４は、中心部に設定ボルト１８３の軸状の部分が挿入される孔が設けられている。

トルク値設定グリップ１８５は、トルクレンチ１０の他端に設けられる略円筒状の部材である。トルク値設定グリップ１８５は、回転部材としての機能を有する。トルク値設定グリップ１８５は、回転角度検出部１９を介して設定ボルト１８３と接続し、設定ボルト１８３を回動させる。

［トルクレンチの動作］
以上説明した、トルクレンチ１０の動作について、作業者が所定の締付トルク値で締付部材の締付動作を行う場合を例に説明する。

トルク値設定グリップ１８５を回転させると、設定ボルト１８３がトルク値設定グリップ１８５とともに回転する。設定ボルト１８３が回転すると、トルク値表示部１８２がケース１１の内部を移動して、バネ部１８１を圧縮し、バネ部１８１の圧縮力、つまり設定トルク値が変化する。作業者は、トルク値表示部１８２により示される設定トルク値が所定の値であることを確認して、トルク値設定グリップ１８５の回転操作を止めて、締付動作に移行する。

図５は、トルクレンチ１０において所定の設定トルク値以上の荷重が加わった状態の内部構造を示す部分断面図である。図５に示すように、トルクレンチ１０では、締付部材を締め付ける際に、バネ部１８１からの圧縮力が、スライダ１６及びリンク１５を介してヘッド部１２に働く。締付トルクがトルク値設定部１８により設定された設定トルク値に達すると、締付トルクにより発生する力がバネ部１８１からの圧縮力を上回る。このとき、トルクレンチ１０では、ケース１１及びスライダ１６は、バネ部１８１による規制を解かれて図４の状態から図５の状態に動く。具体的には、ケース１１は、ヘッドピン１３を中心に締付方向（第１方向）に回動してヘッド部１２のアーム１２２に接触して音や振動を発する。この音や振動により、トルクレンチ１０では、作業者に締付トルクが設定トルク値に達したことを報知する。この報知により締付トルクが設定トルク値に達したことを知覚した作業者がトルクレンチ１０に加えていた締付トルクを緩める。そうすると、ケース１１は、弛緩方向（第２方向）に回動する。

ケース１１は、ヘッドピン１３を中心に回動して、ケース１１の内壁と接触部１２３とが接触する。トルクレンチ１０では、接触部１２３がケース１１の内壁に接触すると、トルクレンチ１０から音と振動が発生する。

［回転角度検出部の構成］
回転角度検出部１９は、筐体１９８の内部に、回転軸１９１と、基板１９２と、エンコーダユニット１９３と、円盤１９４と、を備える。

回転軸１９１は、図４に示した設定ボルト１８３及びトルク値設定グリップ１８５と協働可能に接続する。回転軸１９１は、作業者が回転させたトルク値設定グリップ１８５からの回転力を設定ボルト１８３に伝達する。

基板１９２は、エンコーダユニット１９３、演算部３１、及び通信部３２などの電子部品を載置可能な部材である。基板１９２は、例えばプリント基板など、公知の電子回路用基板を用いることができる。基板１９２には、回転軸１９１を通すための孔が設けられている。

エンコーダユニット１９３は、後述の発光素子と、受光素子と、信号処理部とを備える。エンコーダユニット１９３には、ロータリエンコーダとして一般に知られている、アブソリュート型エンコーダ及びインクリメンタル型エンコーダのいずれを用いることができる。

［回転角度検出部の機能ブロック］
図６は、トルクレンチ１０の回転角度検出部１９及び回動検出部２０を示すブロック図である。なお、回動検出部２０の機能については後述する。図６に示すように、回転角度検出部１９は、ＭＣＵ（Micro Control Unit）３０に接続している。ＭＣＵ３０は、トルクレンチ１０におけるトルク値設定部１８の設定トルク値の演算処理、及び、後述の回動検出部２０のヘッド部１２に対するケース１１の回動動作を検出する演算処理を実行する。

回転角度検出部１９を構成する要素について説明する。発光素子１９３ａは、例えば発光ダイオードやレーザダイオードなどの各種光源である。発光素子１９３ａは、円盤１９４に向けて光を照射する発光部として機能する。

受光素子１９３ｂは、例えばフォトダイオードなどを用いることができる。受光素子１９３ｂは、発光素子１９３ａから照射された光のうち、円盤１９４によって反射、遮光、あるいは屈折などの作用で受光状態を変化されていない光を受光する受光部として機能する。受光素子１９３ｂは、受光した光に基づいて受光信号を出力する。

信号処理部１９３ｃは、受光素子１９３ｂから出力された受光信号に対して増幅などの信号処理を行い、設定ボルト１８３の回転角度を検出し、検出した設定ボルト１８３の回転角度に基づく電子的情報である回転角度情報を、演算部３１に出力する。また、信号処理部１９３ｃは、省電力化や動作安定を図るために、受光量などに基づいて発光素子１９３ａの駆動電力や動作の制御などを行う。

円盤１９４は、中心が回転軸１９１に挿通されていて回転軸１９１と共に回転する。円盤１９４は、受光素子１９３ｂの受光状態を変化させる、受光状態変化部として機能する。

円盤１９４は、発光素子１９３ａからの光を透過させないことで、受光素子１９３ｂの受光状態を変化させる。円盤１９４は、円板状の平面部と、平面部の外周に設けられる側面部と、側面部に設けられる光透過部とを備える略カップ形状の部材である。円盤１９４は、平面部及び側面部が光不透過性（遮光性）を備える。光透過部は、側面部に等間隔のスリット状に設けられ、発光素子１９３ａからの光を透過する。

なお、円盤１９４は、上述のように光透過部を有する透過型のものに限定されず、例えばプリズムにより発光素子１９３ａからの光を屈折させて受光素子１９３ｂの受光状態を変化させてもよい。

［回転角度情報に基づく演算処理］
演算部３１による、回転角度検出部１９から出力された回転角度情報に基づく設定トルク値の演算処理を説明する。演算部３１は、エンコーダユニット１９３の信号処理部１９３ｃから出力された信号に基づいて、設定ボルト１８３の回転角度（回転数、回転量）を演算する。また、演算部３１は、設定ボルト１８３の回転角度に基づいて、トルク値設定グリップ１８５に設定された設定トルク値を演算する。演算部３１では、設定ボルト１８３の回転角度によりバネ部１８１の圧縮力が変化することに着目し、検出された設定ボルト１８３の回転角度に基づいてトルク値設定部１８の設定トルク値を演算する。

演算部３１は、記憶部３３に記憶される回転角度と設定トルク値との相関関係を示す情報（例えば、回転角度に基づいて設定トルク値を演算するための換算式やデータテーブルなど）を用いて設定トルク値を演算して出力する。演算部３１は、設定トルク値を演算して出力する際に、作業日時や作業者に関する情報を設定トルク値に対応させて出力してもよい。

［回動検出部の構成（１）］
回動検出部２０は、動作検出ピン１２５の付近、つまり長手方向においてアーム１２２のラチェットヘッド１２１側の端とは反対側の端部の付近に設けられている。回動検出部２０は、ヘッド部１２、具体的にはヘッド部１２のアーム１２２を基準とした（ヘッド部１２に対する）ケース１１の動作を検出するために、ケース１１に固定されている。回動検出部２０は、ケース１１の内部に設けられてもよい。回動検出部２０は、ケース１１から少なくとも一部が露出するように設けられてもよい。この場合、回動検出部２０は、露出した一部を不図示のカバーにより覆ってもよい。

図７は、トルクレンチ１０の回動検出部２０を示す模式図である。図７に示すように、回動検出部２０は、発光素子及び受光素子を備えるエンコーダユニット２１と、検出レバー２２を備える。回動検出部２０は、エンコーダユニット２１の発光素子からの光を受光した受光素子の受光状態（受光量）の変化に基づいてケース１１の回動に関する情報、具体的には回動方向や回動量などを検出する。

［回動検出部の機能ブロック］
図６に示すように、回動検出部２０は、回転角度検出部１９と同様にＭＣＵ（Micro Control Unit）３０に接続している。ＭＣＵ３０は、トルクレンチ１０におけるケース１１の回動動作に関する演算処理を実行する。

次に、回動検出部２０を構成する要素について説明する。発光素子２１１は、例えば発光ダイオードやレーザダイオードなどの各種光源である。発光素子２１１は、受光素子２１２や検出レバー２２に向けて光を照射する発光部として機能する。

受光素子２１２は、例えばフォトダイオードなどを用いることができる。受光素子２１２は、発光素子２１１に向かい合う位置など、発光素子２１１からの光を受光し得る位置に配置される。受光素子２１２は、発光素子２１１から照射された光のうち、検出レバー２２によって反射、遮光、あるいは屈折などの作用を受けて受光状態を変化された光を受光する受光部として機能する。受光素子２１２は、受光した光に基づいて受光信号を出力する。

検出レバー２２は、発光素子２１１と受光素子２１２との間に設けられるアクリルなどの光透過性部材である。検出レバー２２は、側面部に等間隔のプリズムが多数設けられ、発光素子２１１からの光を屈折させて透過する。

図８は、トルクレンチ１０の所定の設定トルク値以上の荷重が加わった場合の回動検出部２０を示す模式図である。図８に示すように、検出レバー２２は、回動軸を中心に回動する。このようにすることで、検出レバー２２は、光を透過させたときのプリズムの位置によって光の透過状態を変化させる。つまり、検出レバー２２は、発光素子２１１からの光を透過・屈折させたときの位置の相違により、受光素子２１２の受光状態を変化させる、受光状態変化部として機能する。

検出レバー２２は、動作検出ピン１２５と接するなどにより、動作検出ピン１２５が設けられるヘッド部１２の動作と同期している。つまり、回動検出部２０は、検出レバー２２が動作検出ピン１２５の動きに同期しているため、ヘッド部１２に対するケース１１の回動量、回動方向、あるいは回動角度を得るための回動動作の情報を取得できる。

なお、検出レバー２２は、上述のようにプリズムを用いるものに限定されず、例えば光透過部と光不透過部とにより発光素子１９３ａからの光を遮光させて受光素子２１２の受光状態を変化させてもよい。

信号処理部２４は、受光素子２１２から出力された受光信号に対して増幅などの信号処理を行う。このとき、信号処理部２４は、検出レバー２２によって生じる受光状態の違いに基づいて検出レバー２２の回動量を検出する。演算部３１は、検出した検出レバー２２の回動量から、動作検出ピン１２５が設けられるヘッド部１２に対するケース１１の回動量、回動角度及び回動方向を演算することができる。

また、信号処理部２４は、検出した動作検出ピン１２５の回動量に基づく電子的情報である回動量情報を、演算部３１に出力する。また、信号処理部２４は、省電力化や動作安定を図るために、受光量などに基づいて発光素子２１１の駆動電力や動作の制御などを行う。

［回動量情報に基づく演算処理］
演算部３１による、回動検出部２０から出力された回動量情報に基づくケース１１の回動動作に関する演算処理を説明する。演算部３１は、エンコーダユニット２１の信号処理部２４から出力された信号に基づいて、ヘッド部１２に対するケース１１の回動量（回動角度）を演算する。

演算部３１は、記憶部３３に記憶される回動量とケース１１の回動動作が生じたこと（以下「クリック検出ＯＮ」ともいう。）の判断を行うための閾値の情報に基づいてクリック検出ＯＮの信号を出力する。

図９は、回動検出部２０による締付部材の締着検出処理を示すフローチャートである。図９では、トルクレンチ１０を用いて作業者がボルトやナットなどの締付部材を設定トルク値の締付トルクで締め付けるときの動作を示す。作業者が締付部材にかかっているトルクレンチ１０に力を加えて締め付けるとき（Ｓ１０１）、トルクレンチ１０のヘッド部１２及びケース１１の位置は、図４及び図７に示されるような設定トルク値以上のトルクがかかっていない状態の位置である。このとき、回動検出部２０は、ケース１１の回動動作を検出できないため、回動量情報を出力していない（Ｓ２０１）。

図５や図８に示すようにトルクレンチ１０において所定の設定トルク値以上の荷重が加わった状態のとき、トルクレンチ１０では、ケース１１及びスライダ１６は、バネ部１８１による規制を解かれて図４の状態から図５の状態に動く。この状態において、ケース１１は、ヘッド部１２のアーム１２２に対してヘッドピン１３を中心に第１方向へ回動する。アーム１２２に設けられる動作検出ピン１２５も、ケース１１に対する位置が移動する（Ｓ１０２）。

このとき、回動検出部２０では、検出レバー２２が動作検出ピン１２５により押されることでケース１１に取り付けられている受光素子２１２の受光状態が変化する。回動検出部２０は、動作検出ピン１２５を感知することでケース１１の回動動作を検出する。回動量が所定の回動量以上であれば、演算部３１ではヘッド部１２に対してケース１１が回動していわゆる首折れ状態であると判断できる。

回動検出部２０からの回動量情報は、信号処理部２４を経てＭＣＵ３０の演算部３１に出力される（Ｓ２０２）。

ＭＣＵ３０の演算部３１では、回動検出部２０から出力された回動量情報に基づいて、ケース１１の回動動作を認識することができる（Ｓ３０１）。

ヘッドピン１３を中心にヘッド部１２のアーム１２２に対してケース１１が第１方向に回動した後、作業者による力から解放されると、ケース１１は、弛緩方向（第２方向）に回動する。そうすると、ケース１１の位置は、図５及び図８の状態から図４及び図７の状態に戻る（Ｓ１０３）。

このとき、回動検出部２０では、検出レバー２２の位置も図７の位置に戻ることで受光素子２１２の受光状態が変化し、ケース１１の回動動作を検出する（Ｓ２０３）。

ＭＣＵ３０の演算部３１では、回動検出部２０から出力された回動量情報に基づいて、ケース１１とヘッド部１２との位置関係が図４に示す初期状態の位置に戻ったことを認識する（Ｓ３０２）。

締付部材の締付トルクが設定トルク値に達したことで、作業者はトルクレンチ１０を用いた締付作業を完了する（Ｓ１０４）。ＭＣＵ３０の演算部３１では、回動検出部２０からの回動量情報の受信により、ヘッド部１２に対してケース１１が第１方向と第２方向の２方向に回動したと判定したときに１回の締付作業が完了したと判断する（Ｓ３０３）。

以上説明したように、トルクレンチ１０によれば、回動検出部２０によりケース１１の回動量情報に基づいて、回動量、回動方向、回動角度を取得できるため、精密な回動動作を認識することができる。そして、トルクレンチ１０によれば、回動検出部２０により取得することができたケース１１の回動動作に関する回動量、回動方向、回動角度の情報を用いて、締付作業のトレーサビリティ性や作業の分析の向上を図ることができる。

また、トルクレンチ１０では、回動検出部２０がヘッド部１２とケース１１との相対的な位置情報の変化を回動量情報として取得している。これにより、トルクレンチ１０によれば、組み立て時や使用開始からの経年変化に応じて、回動検出部２０に用いられる発光素子、受光素子、あるいは検出レバー２２などの検出デバイスの初期位置の設定をする必要がない。このため、トルクレンチ１０によれば、ヘッド部１２とケース１１との位置変化を精密に認識しつつ、組み立ての容易性やメインテナンス性を向上させることができる。

次に、回動検出部２０により取得したケース１１の回動量情報に基づいて、演算部３１によるバネ部１８１の劣化状況の検出処理（以下「劣化検出処理」という。）を説明する。

トルクレンチ１０において、バネ部１８１が劣化している（へたっているまたは損傷が生じている）と、バネ部１８１による荷重が小さくなるため、スライダ１６がケース１１の他端方向へ移動する。スライダ１６の位置が移動することにより、ヘッド部１２のアーム１２２に対してケース１１が第１方向（図４における下方向）に移動し、動作検出ピン１２５が第２方向側へ移動する。

トルクレンチ１０では、回動検出部２０により、バネ部１８１の劣化時の動作検出ピン１２５の位置を検出する。その検出結果により、演算部３１では、バネ部１８１のへたり、損傷などの劣化状況を検出することができる。

演算部３１は、ケース１１の回動量に基づいてバネ部１８１の劣化状況を判断する工具状況判断部として機能する。つまり、演算部３１は、図９のフローチャートで取得した回動量情報と、記憶部３３に記憶されている比較対象の回動量情報とを比較して、バネ部１８１の荷重の変化を推定して演算する。ここで、回動量とバネ部１８１の劣化との関係を示す情報とは、例えば、検出レバー２２の回動量とバネ部１８１の荷重との関係を演算するための換算式やデータテーブルなどである。演算部３１は、クリック検出ＯＮの信号やバネ部１８１の劣化状況を演算して出力する際に、作業日時や作業者に関する情報を含めて出力してもよい。

このバネ部１８１の推定された荷重があらかじめ記憶部３３に記憶されている使用限界のバネ部１８１の荷重など、所定の値に達する場合には、演算部３１が音声や表示部を介してその旨をユーザに報知する。

以上説明したように、トルクレンチ１０によれば、回動検出部２０により得られるケース１１の回動量情報に基づいてバネ部１８１の劣化状況を検出することができる。なお、トルクレンチ１０によれば、ケース１１の回動量情報に基づいて、ゲイン調整ネジ１４の先端位置の移動、つまりゲイン調整ネジ１４の緩みを、劣化状況として検出することができる。また、トルクレンチ１０によれば、ケース１１の回動量情報に基づいて、ケース１１とゲイン調整ネジ１４との当接する部分の摩耗や変形などを、劣化状況として検出することもできる。

通信部３２は、演算部３１が出力した設定トルク値のデータ及び回転角度情報のいずれかを含む締付部材の締付作業に関連する情報を、設定トルク値のデータを管理するサーバなど、不図示の外部装置（情報処理装置）に送信する。通信部３２は、通信部３２による通信路は、無線通信または有線通信の何れでもよい。また、通信部３２と外部装置との通信フォーマットの種類は限定されず、例えばBluetooth（登録商標）、赤外線通信、ＷＡＮ（Wide Area Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）などを利用できる。

なお、上述のＭＣＵ３０による演算処理は、トルクレンチ１０ではなく外部装置（例えば、各種コンピュータ）により実行させてもよい。この場合、回転角度検出部１９から出力された回転角度情報、及び回動検出部２０から出力された回動量情報は、通信部３２から上記コンピュータに送信される。そして、コンピュータには、設定トルク値の演算処理、及び、ケース１１の回動動作に関する演算処理を実行させてもよい。この場合、演算結果は上記コンピュータに出力しても、トルクレンチ１０に送信して出力してもよい。このように構成することで、トルクレンチ１０と外部のコンピュータとによる、トルクレンチ１０の工具状況判断システムを実現することができる。

［回動検出部の構成（２）］
図１０は、トルクレンチ１０の回動検出部２０の別の例を示す模式図である。図１０に示すように、回動検出部２０は、ケース１１の第１方向の回動を検出する第１回動検出部２０Ａと、第２方向の回動を検出する第２回動検出部２０Ｂとの２つの受発光デバイスにより構成してもよい。

図１０（ａ）は、設定トルク値以上の荷重が加わっていない状態における、トルクレンチ１０の第１回動検出部２０Ａ及び第２回動検出部２０Ｂを示している。図１０（ａ）に示すように、設定トルク値以上の荷重が加わっていない場合、動作検出ピン１２５は、第２回動検出部２０Ｂの検出範囲内に位置している。

図１０（ｂ）は、所定の設定トルク値以上の荷重が加わった場合の第１回動検出部１０Ａ及び第２回動検出部２０Ｂを示している。所定の設定トルク値以上の荷重が加わった場合、ケース１１が第１方向に回動することで、動作検出ピン１２５は、第２回動検出部２０Ｂの検出範囲を離れ、第１回動検出部２０Ａの検出範囲に入る。このとき、第２回動検出部２０Ｂの受光素子は、受光状態が変化し、第２回動検出部２０Ｂから信号が出力される。

その後、ケース１１は、第２方向に回動し、図１０（ｂ）の状態から図１０（ａ）の状態に戻る。このとき、動作検出ピン１２５が第１回動検出部２０Ａの検出範囲から第２回動検出部２０Ｂの検出範囲に戻る。第１回動検出部２０Ａの受光素子は、受光状態が変化し、第１回動検出部２０Ａから信号が出力される。ＭＣＵ３０の演算部３１では、第１回動検出部２０Ａ及び第２回動検出部２０Ｂから出力される信号の状態に基づいて、ヘッド部１２に対するケース１１の回動方向を演算することができる。また、演算部３１では、第１回動検出部２０Ａ及び第２回動検出部２０Ｂの検出範囲とケース１１の回動量、回動角度とを関係付けた情報に基づいて、上記出力された信号からヘッド部１２に対するケース１１の回動量、回動角度を演算することができる。

以上のように、第１回動検出部２０Ａ、および第２回動検出部２０Ｂによっても、ヘッド部１２に対するケース１１の回動動作を精密に検出することができる。

［回動検出部の構成（３）］
図１１は、トルクレンチ１０の回動検出部２０Ｃのさらに別の例を示す模式図である。図１１に示すように、回動検出部２０Ｃは、検出レバー２２に替えて、光を透過し得る孔２５１が等間隔で複数設けられる受光状態変化部２５を用いる。受光素子２１２では、発光素子２１１から照射された光のうち、孔２５１を透過した光が受光されず、受光状態変化部２５によって反射された光のみが受光される。回動検出部２０Ｃは、受光素子２１２の受光状態に基づいて、ケース１１の第１方向及び第２方向の回動を検出する。

以上のように、回動検出部２０Ｃによっても、ヘッド部１２に対するケース１１の回動動作を精密に検出することができる。

［回動検出部の構成（４）］
図１２は、トルクレンチ１０の回動検出部２０Ｄのさらに別の例を示す模式図である。図１１に示すように、回動検出部２０Ｄは、検出レバー２２に替えて、光を反射する反射シール２５２が設けられる受光状態変化部２５Ｄを用いる。受光素子２１２では、発光素子２１１から照射された光のうち、反射シール２５２により反射された光が受光され、受光状態変化部２５Ｄなどほかの箇所で反射された光が受光されない。回動検出部２０Ｄは、受光素子２１２の受光状態に基づいて、ケース１１の第１方向及び第２方向の回動を検出する。

以上のように、回動検出部２０Ｄによっても、ヘッド部１２に対するケース１１の回動動作を精密に検出することができる。

なお、回動検出部２０の受光状態変化部２５は、上述の例に限定されず、例えばレーザーマーキング、印刷などその他の手段により表面の受光状態を変化させたものを用いて受光状態の変化を読み取ってもよい。

１０ ：トルクレンチ
１１ ：ケース
１２ ：ヘッド部
１３ ：ヘッドピン
１４ ：ゲイン調整ネジ
１５ ：リンク
１６ ：スライダ
１７ ：スプリングガイド
１８ ：トルク値設定部
１９ ：回転角度検出部
２０ ：回動検出部
２１ ：エンコーダユニット
２２ ：検出レバー
２４ ：信号処理部
２５ ：受光状態変化部
３０ ：ＭＣＵ
３１ ：演算部
３２ ：通信部
３３ ：記憶部
１２１ ：ラチェットヘッド
１２２ ：アーム
１２３ ：接触部
１２４ ：ソケット接続部
１２５ ：動作検出ピン
１８１ ：バネ部
１８２ ：トルク値表示部
１８３ ：設定ボルト
１８４ ：ロックナット
１８５ ：トルク値設定グリップ
１９１ ：回転軸
１９２ ：基板
１９３ ：エンコーダユニット
１９３ａ ：発光素子
１９３ｂ ：受光素子
１９３ｃ ：信号処理部
１９４ ：円盤
１９８ ：筐体
２１１ ：発光素子
２１２ ：受光素子
２５１ ：孔
２５２ ：反射シール

Claims (5)

1. 作業者が把持することができる本体部と、
   前記本体部に設けられ、締付部材と係合できる略棒状のヘッド部と、
   前記ヘッド部を前記本体部に軸支して前記ヘッド部に対して前記本体部を回動させるヘッドピンと、
   前記ヘッド部の長手方向が圧縮方向となり圧縮力により前記ヘッド部に対する前記本体部の回動を規制するバネ部と、
   を備える締付工具であって、
   前記本体部は、
   前記締付部材を締め付けるときに加わる締付トルクが予め設定された設定トルク値に達すると前記バネ部による回動の規制を解かれて前記ヘッドピンを中心に第１方向に回動し、その後、前記締付トルクが緩められて前記設定トルク値を下回った場合に第２方向に回動し、
   前記ヘッド部に対する前記本体部の前記第１方向及び前記第２方向への回動を検出する回動検出部、
   を備え、
   前記回動検出部が、
   光を照射する発光部と、
   前記発光部からの光を受光する受光部と、
   前記受光部の受光状態を変化させる検出レバーとを備え、
   前記検出レバーが、前記ヘッド部の動きに同期し、
   前記回動検出部が、前記受光部の受光状態の変化に基づいて、前記ヘッド部と前記本体部との相対的な位置情報の変化を、回動量情報として取得する、
   締付工具。
2. 前記回動検出部が検出した前記本体部の前記第１方向への回動量を取得するとともに、この回動量と前記バネ部の劣化との関係を示す情報に基づいて、前記バネ部の劣化状況を判断する工具状況判断部、
   を備える、
   請求項１記載の締付工具。
3. 前記回動検出部は、
   前記本体部の前記第１方向の回動を検出する第１回動検出部及び前記本体部の前記第２方向への回動を検出する第２回動検出部、
   を備える、
   請求項１又は２記載の締付工具。
4. 回転部材を回転操作することにより前記バネ部の圧縮力を変化させて前記設定トルク値を所定の値に設定可能なトルク値設定部
   を備える、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の締付工具。
5. 作業者が把持することができる本体部と、
   前記本体部に設けられ、締付部材と係合できる略棒状のヘッド部と、
   前記ヘッド部を前記本体部に軸支して前記ヘッド部に対して前記本体部を回動させるヘッドピンと、
   前記ヘッド部の長手方向が圧縮方向となり圧縮力により前記ヘッド部に対する前記本体部の回動を規制するバネ部と、
   を備える締付工具であって、
   前記本体部は、
   前記締付部材を締め付けるときに加わる締付トルクが予め設定された設定トルク値に達すると前記バネ部による回動の規制を解かれて前記ヘッドピンを中心に第１方向に回動し、その後、前記締付トルクが緩められて前記設定トルク値を下回った場合に第２方向に回動し、
   前記ヘッド部に対する前記本体部の前記第１方向及び前記第２方向への回動を検出する回動検出部、
   を備え、
   前記回動検出部が検出した前記本体部の前記第１方向への回動量を取得するとともに、この回動量と前記バネ部の劣化との関係を示す情報に基づいて、前記バネ部の劣化状況を判断する工具状況判断部、
   をさらに備える、
   締付工具。

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