JPH08132354A - トルク調整機能付締付装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ネジの締め付けを行う際に、そのネジの能力
に対応する締付トルク値に調整することができ、その締
付トルクを検知する機能を兼備したトルク調整機能付締
付装置を提供する。 【構成】 調整操作環２３を回動操作して、トルク調整
バネ１８の弾性付勢力を調整し、所望の回転トルクを設
定した状態で、ソケット４をボルトＢに嵌合し、操作ハ
ンドル２を回動操作すると、その回転力は爪ブロック１
２のラチェット爪１３と係合しているラチェットギア６
からボルトＢに伝達される。このボルトＢの締付最終段
階において、ソケット４を介してラチェットギア６が受
ける回転トルクが増大して調整後の弾性付勢力を超過し
たとき、爪ブロック１２が後退し、ラチェットギア６と
ラチェット爪１３との係合が解除される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主としてネジの締付操
作を行う締付装置、特に、ネジ締め操作の際に、ネジに
加わるトルクを検知し、且つ調整する機能を具備したト
ルク調整機能付締付装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】比較的強い締め付け力を要するネジの締
付作業には、レンチまたはスパナのように操作の際に発
生する回転モーメントが大きい工具が一般的に使用され
ているが、ネジにより結合される物品の中には、締め付
けの度合を厳密に管理する必要のあるものが多い。例え
ばエンジンカバーをエンジンボディにネジにより締結す
る場合、周知のようにボディとカバー間にはガスケット
を挟み込んであるため、カバー各部を締結するネジの締
付トルクは厳密に規定されており、しかも、各ネジの締
付トルク値はほぼ等しくなければならない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、通常の
スパナやレンチの場合、締付トルクの調整は専ら熟練者
の手加減によるしかなく、このため締付トルクは設定値
に対してバラツキが生じることになる。また、この場
合、複数のネジ締めを行うにあたって、締付力が一定し
ないことから来る不都合が生じていた。

【０００４】このような問題点の解決策として、従来よ
りラチェットレンチのように、ネジとの係合部にラチェ
ットギアが装着されており、このラチェットギアに係合
する爪部材をバネ体で付勢した構成を備えた工具が実用
化されている。このような工具を用いてネジ締めを行う
場合、バネ体の付勢力と均衡する一定の締付トルクに達
するまでは、通常の締付操作を行うことができるが、そ
れを超過すると、ラチェットギアと爪との係合が解除さ
れ、爪は操作方向に遊転し、それ以上、つまりそのレン
チに設定された締付力以上のトルクの発生が防止される
ようになっている。

【０００５】しかし、このような従来の工具では、その
工具の製造段階で締付トルクの上限が規定されているた
め、１本だけでは大小様々のネジの締め付けに対応する
ことができないだけでなく、工具の締付力がネジの能力
よりも大きいことを知らずに使用すると、ネジやネジ孔
が破壊されてしまう危険性もある。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、ネジの締め付けを行う際に、そのネ
ジの能力に対応する締付トルク値に調整することができ
るうえ、その締付トルクを検知する機能を兼備したトル
ク調整機能付締付装置を提供することを目的とするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のトルク調整機能付締付装置は、操作ハンドル
の操作によって回転可能な装置本体を備え、この装置本
体の回転中心にラチェットギアを回転自在に装着し、こ
のラチェットギアの回転軸に被締付体に係合する係合手
段をする一方、前記ラチェットギアに係脱可能に係合す
る回転自在なラチェット爪を有する可動体を前記回転軸
と直交する方向に摺動可能に設けるとともに、前記ラチ
ェット爪がラチェットギアから受ける回転トルクに対抗
して可動体をラチェット爪がラチェットギアと係合する
方向に弾性的に付勢する付勢手段を設け、さらに、この
付勢手段の弾性付勢力を調整する調整手段を設けたもの
としている。

【０００８】上記技術的手段において、より具体的には
各部を次のように構成することができる。まず、前記付
勢手段を、前記可動体に弾性付勢力を付与するトルク調
整バネと、このトルク調整バネを受けるバネ受けとをラ
チェットギアの回転軸と直交する軸線上に配設してなる
ものとする一方、前記調整手段を、前記軸線方向に沿っ
て設けられたネジ軸と、このネジ軸に螺合するとともに
前記バネ受けに当接する調整操作環とにより構成する。

【０００９】また、前記可動体の付勢手段との接触面側
に圧電素子を配設し、ラチェットギアから可動体を介し
て伝達された回転トルク量を該圧電素子により電気信号
に変換し、これによって得られた検出トルク値を装置本
体に設けた表示手段に表示するものとする。さらに、前
記トルク調整バネはバネ定数の異なる複数の板バネを回
転軸と直交する軸線方向に多段に重ね合わせてなるもの
とする。

【００１０】その他、前記装置本体の外面に調整操作環
を部分的に露出させるための開口部を形成する一方、前
記調整操作環を前記開口部に臨む外面部分に回転操作用
ピンを挿入可能な複数の嵌合孔を有するとともに、該嵌
合孔に前記回転操作用ピンを挿入して回転操作したとき
の調整操作環の限界変位量に対応する回転トルク値を表
示する標識を各嵌合孔と隣接して設けたものとする。

【００１１】

【作用】上記技術的手段によると、調整手段によって付
勢手段の弾性付勢力を調整して所望の回転トルクを設定
した状態で、係合手段を被締付体に係合し、操作ハンド
ルを回動操作すると、その回転力は可動体のラチェット
爪と係合しているラチェットギアから回転軸を介して被
締付体に伝達される。

【００１２】この被締付体の締付最終段階において、係
合手段を介してラチェットギアが受ける回転トルクが増
大して調整後の弾性付勢力を超過したとき、可動体が後
退し、ラチェットギアとラチェット爪との係合が解除さ
れ、それ以上操作ハンドルを回転させても、ラチェット
爪はラチェットギアの周囲を空回りするだけで、締付作
用をなさなくなる。したがって、被締付体は最適な設定
通りの締付力で締結され、且つ、そのときの締付力を検
出することができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明のトルク調整機能付締付装置の
実施例を図面を参照しながら説明する。図１〜図３は本
実施例装置の全体構成を示している。これらの図におい
て、１は装置本体、２はレバー状の操作ハンドルであっ
て、装置本体１の基端部が操作ハンドル２の先端部に装
着され、両者１、２はノックピン３によって一体的に固
定保持されており、装置本体１の先端部に設けられた係
合手段としてのソケット４を被締付体としてのボルトＢ
やナットに嵌合した上で、操作ハンドル２を把持して回
転操作することにより、被締付体を締め込み、あるいは
緩解させることができる。

【００１４】装置本体１は偏平な本体ケース５内に締付
トルク調整のための機構等を装備してなるもので、操作
時の回転中心となる先端部にラチェットギア６が長さ方
向と直交する上下方向に装着されている。図３に示すよ
うに、このラチェットギア６の上下端部には偏平な円筒
状突部６ａが形成されており、これら突部６ａを本体ケ
ース５の上下壁に穿設された嵌合孔７に回転自在に嵌合
させることにより、装置本体１に対して回転自在に保持
されるようになっている。

【００１５】また、ラチェットギア６の軸心には角孔状
の軸孔６ｂが貫通しており、この軸孔６ｂの孔壁に部分
球面状凹部６ｃが形成されている。一方、この軸孔６ｂ
に挿通される角軸状の回転軸８には、バネ９及び鋼球１
０が装填される横穴８ａが形成されている。そして、回
転軸８をラチェットギア６の軸孔６ｂに挿通した状態に
おいて、バネ９に付勢された鋼球１０の突出部分が部分
球面状凹部６ｃに嵌入、圧接することにより、回転軸８
がラチェットギア６に一体的に結合されるものである。

【００１６】前記ソケット４は図１及び図３に示すよう
に、上半孔部が回転軸８に嵌合する角孔４ａに、下半孔
部がボルトＢ等に嵌合する六角孔４ｂに形成された円筒
状部品であって、その上半孔部と回転軸８の下端部に設
けられた横孔４ｃ、８ｂに亙ってピン１１を挿通するこ
とにより、回転軸８に装着されるものである。

【００１７】図４において、１２は可動体としての爪ブ
ロックであって、装置本体１上において、その長さ方向
に摺動自在に配設されており、先端部にラチェット爪１
３を回転自在に嵌合、保持する嵌合凹部１２ａが形成さ
れているとともに、この嵌合凹部１２ａの中央部に横穴
１２ｂが形成されている。この横穴１２ｂにはバネ１４
により付勢された鋼球１５が装填されている。

【００１８】一方、ラチェット爪１３はその回動軸１３
ａに関して左右対称に爪部１３ｂ及び鋼球１５に係合す
る回動方向規制凹部１３ｃがそれぞれ形成されており、
また、中央部上端には装置本体１の外装カバー１６上に
突出する方向転換レバー１７が一定角度内で回動変位可
能に装着されている。

【００１９】爪ブロック１２の背後には、付勢手段を構
成するトルク調整バネ１８及びバネ受け１９が、配設さ
れている。バネ受け１９の前面側と爪ブロック１２のピ
ン穴１９ａ、１２ｃが互いに対向して穿設されており、
これらのピン穴１９ａ、１２ｃ間を連結するようにして
ピン２０が前後移動可能に挿入されている。トルク調整
バネ１８は図５に示すような円錐形状の皿バネにより構
成されており、前記各ピン２０に嵌め込まれた複数の間
装板２１間に一対ずつ向きを変えて介装されている。

【００２０】バネ受け１９の背後には、調整手段を構成
するネジ軸２２、及びバネ受け１９に常時当接する調整
操作環２３が配設されている。ネジ軸２２は装置本体１
の基端部に支持されており、このネジ軸２２に螺装され
た調整操作環２３は、装置本体１及び外装カバー１６に
設けられた開口部１ａ、１６ａから上部のみが部分的に
突出しており、その突出部分を手動操作することによ
り、該ネジ軸２２上を前後方向に螺進してバネ受け１９
の前後位置を変更する機能を有している。

【００２１】この場合、調整操作環２３は常時、トルク
調整バネ１８の圧力を受けているため、手指の力で回転
操作することは困難である。このため、本実施例では、
図１に示すように、調整操作環２３の周面に適宜な杆体
からなる回転操作用ピン（図示せず）を挿入可能な複数
の嵌合孔２４を形成してあり、さらに、各嵌合孔２４に
隣接して、トルクを表示する標識としての数値２５が印
刷または刻印されている。

【００２２】この数値２５は嵌合孔２４に回転操作用ピ
ンを挿入して回転操作したときの調整操作環２３の限界
変位量に対応する回転トルク値を表示するもので、その
数値に対応するトルク値を表す表パネル２６を、例えば
装置本体１外面側壁等に貼設しておくことにより、使用
者は表パネル２６を対照して、そのときの限界トルク値
を知ることができる。この場合、調整操作環２３の数値
２５は、例えば１０、２０…等の単なる数字のみを記入
したものとしておき、表パネル２６には、１０に対して
１００kgfcm、２０に対して200kgfcm…というように実際
の値に換算したものを表示しておくと好都合である。

【００２３】なお、２７は装置本体１の上面カバー板、
２８は該上面カバー板２７を止着するために装置本体１
に設けられたネジ孔である。

【００２４】次に、上記構成の作用及び使用要領を説明
すると、所望のトルク値と一致する嵌合孔２４に回転操
作用ピンを挿入して、調整操作環２３を限界まで回動操
作すると、バネ受け１９が該調整操作環２３の螺進に従
って前進し、これによってバネ受け１９と爪ブロック１
２間に介装されているトルク調整バネ１８のバネ圧が設
定トルク値と釣り合うところまで上昇する。

【００２５】また、右ネジ、左ネジに対応して、方向転
換レバー１７を左右いずれかの方向へ回動させると、鋼
球１５がラチェット爪１３の左右いずれかの回動方向規
制凹部１３ｃに嵌合し、これによってラチェットギア６
に係合する爪部１３ｂが定まる。このようにすると、例
えば図４に示すように、右ネジに対応する爪部１３ｂが
ラチェットギア６に係合しているときは、操作ハンドル
２を右回りに操作したときは、係合状態が維持されて締
め込み動作が行われるが、逆に左回りに操作すると、爪
部１３ｂはラチェットギア６から逃げ、空回りするだけ
となる。

【００２６】次に、回転軸８にソケット４を差し込み、
六角孔４ｂをボルトＢに嵌合した上で、操作ハンドル２
にトルクを掛けて回動操作すると、ラチェット爪１３と
係合しているラチェットギア６からソケット４にトルク
が伝達され、ボルトＢが締め込まれていく。このとき、
ボルトＢとソケット４との嵌合部から装置側に受けるト
ルクは、ラチェットギア６に伝達された後、ラチェット
爪１３から爪ブロック１２に掛かり、さらに爪ブロック
１２全体の負荷をトルク調整バネ１８が支えることにな
る。

【００２７】ボルトＢの締め込みがさらに進み、トルク
調整バネ１８に加わるトルクが、該トルク調整バネ１８
の設定バネ圧以上になると、爪ブロック１２がバネ受け
１９側へと後退し始め、その結果、ラチェット爪１３と
ラチェットギア６との係合が解除される。この解除され
た時点でのトルクは、設定トルクそのものであり、従っ
てトルクの検知が可能になる。また、当然のことながら
ラチェットレンチとしての機能も果たすものである。

【００２８】また、調整操作環２３を限界まで締め込む
ことによりバネ受け１９を爪ブロック１２に押し付ける
ことにより、両者１９、１２を装置本体１の突部２９に
押し付け固定するか、あるいは図示してはいないが、調
整操作環２３とバネ受け１９との間に板カム等を介装し
この板カムによってバネ受け１９と爪ブロック１２とを
装置本体１の突部２９に押し付け固定するようにすれ
ば、トルク調整機能をもたない通常のラチェットレンチ
として使用が可能となる。

【００２９】図６〜図９は本発明の別の実施態様を示し
ている。図６に示すものでは、トルク調整バネ１８を前
記実施例における皿バネに代えて、中間部の２カ所を山
形に屈曲させた一対の板バネを向かい合って接合したト
ルク調整バネを使用している。また、図７(Ａ)に示すも
のでは、彎曲形状の一対の板バネを向かい合って接合し
たものとしている。さらに、図７(Ｂ)に示すものでは、
１枚のバネ板材をループ状に変形して、その端部どうし
を接合することにより、ループ状の板バネを構成したも
のとしている。

【００３０】その他、トルク調整バネ１８は図８に示す
ように、通常のコイルバネであってもよい。また、同図
に示すように、爪ブロック(可動体)１２の背面側に圧電
素子３０を設ける一方、装置本体１にトルク表示手段
（図示せず）を設けたものとすれば、ラチェットギア６
から爪ブロック１２を介して伝達された回転トルク量
を、圧電素子３０により電気信号に変換し、これによっ
て得られた検出トルク値を表示手段にリアルタイムで表
示することができ、一層利便性に富むものとなる。

【００３１】さらにまた、図９に示すように、トルク調
整バネ１８として、バネ定数の異なる複数の板バネを大
きいもの、あるいは小さいものから順に、多段に重ね合
わせた構成とすれば、調整操作環２３を操作してバネ受
け１９を前進させる毎に、バネ圧の小さい板バネから順
次、バネ作用を喪失していくので、全体としてのバネ圧
を節度的に増大させることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のトルク調整
機能付締付装置によるときは、被締付体に係合する係合
手段と一体に回転可能なラチェットギアとラチェット爪
との係合力により決まる締付トルクを、ラチェット爪を
弾性的に支持する付勢手段の弾性付勢力を調整すること
により設定しているので、係合手段を介してラチェット
ギアが受ける回転トルクが増大して調整後の弾性付勢力
を超過したとき、ラチェットギアとラチェット爪との係
合が解除され、それ以上操作ハンドルを回転させても、
可動体はラチェットギアの周囲を空回りするだけで、締
付作用をなさなくなる。したがって、被締付体は最適な
設定通りの締付力で締結され、且つ、そのときの締付力
を検出することができる。

【００３３】請求項２によるときは、付勢手段を、可動
体に弾性付勢力を付与するトルク調整バネと、このトル
ク調整バネを受けるバネ受けとをラチェットギアの回転
軸と直交する軸線上に配設してなるものとする一方、調
整手段を、前記軸線方向に沿って設けられたネジ軸と、
このネジ軸に螺合するとともに前記バネ受けに当接する
調整操作環とにより構成しているので、調整操作環を回
動させるだけの簡単な操作でトルク調整バネのバネ圧を
適宜、任意に調整することができる。

【００３４】請求項３によるときは、可動体の付勢手段
との接触面側に圧電素子を配設し、ラチェットギアから
可動体を介して伝達された回転トルク量を該圧電素子に
より電気信号に変換し、これによって得られた検出トル
ク値を装置本体に設けた表示手段に表示するものとして
いるので、ラチェットギアから可動体を介して伝達され
た回転トルク量を、圧電素子により電気信号に変換し、
これによって得られた検出トルク値を表示手段にリアル
タイムで表示することができる点で、より一層、利便性
に富むものとすることができる。

【００３５】請求項４によるときは、トルク調整バネ
を、バネ定数の異なる複数の板バネを回転軸と直交する
軸線方向に多段に重ね合わせてなるものとしているの
で、調整操作環を操作してバネ受けを前進させる毎に、
バネ圧の小さい板バネから順次、バネ作用を喪失してい
くので、全体としてのバネ圧を節度的に増大させること
ができる。

【００３６】請求項５によるときは、装置本体の外面に
調整操作環を部分的に露出させるための開口部を形成す
る一方、前記調整操作環を前記開口部に臨む外面部分に
回転操作用ピンを挿入可能な複数の嵌合孔を有するとと
もに、該嵌合孔に前記回転操作用ピンを挿入して回転操
作したときの調整操作環の限界変位量に対応する回転ト
ルク値を表示する標識を各嵌合孔と隣接して設けたもの
としているので、所望トルク値を表示した標識に対応す
る嵌合孔を選び、回転操作用ピンを用いて調整操作環を
回動させるだけで、トルク設定することができる。

【００３７】以上要するに本発明によれば、トルクを検
知する機能と、ラチェットレンチの機能とを兼ね備え
て、ひとつの締付工具として使い分けが可能な工具機能
を備えた従来に見られないトルク調整機能付締付装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例装置を一部省略して示す斜視
図。

【図２】 その要部横断平面図。

【図３】 その縦断側面図。

【図４】 装置本体を拡大して示す横断平面図。

【図５】 トルク調整バネを取り出して示す半截斜視
図。

【図６】 本発明の別の実施態様を示す装置本体の概略
平面図。

【図７】 トルク調整バネの別の態様を示す側面図。

【図８】 トルク検知部の別の態様を示す分解側面図。

【図９】 本発明の更に別の実施態様を示す装置本体の
概略平面図。

【符号の説明】

１ 装置本体 １ａ 開口部 ２ 操作ハンドル ４ ソケット（係合手段） ６ ラチェットギア ８ 回転軸 １３ ラチェット爪 １３ａ 回動軸 １２ 爪ブロック（可動体） １６ 外装カバー １６ａ 開口部 １８ トルク調整バネ １９ バネ受け ２０ ピン ２２ ネジ軸 ２４ 嵌合孔 ２５ 数値(標識) ２３ 調整操作環 ３０ 圧電素子 Ｂ ボルト（被締付体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 達男 神奈川県鎌倉市津603−１

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】操作ハンドルの操作によって回転可能な装
   置本体を備え、この装置本体の回転中心にラチェットギ
   アを回転自在に装着し、このラチェットギアの回転軸に
   被締付体に係合する係合手段をする一方、前記ラチェッ
   トギアに係脱可能に係合するラチェット爪を有する可動
   体を前記回転軸と直交する方向に摺動可能に設けるとと
   もに、前記ラチェット爪がラチェットギアから受ける回
   転トルクに対抗して可動体をラチェット爪がラチェット
   ギアと係合する方向に弾性的に付勢する付勢手段を設
   け、さらに、この付勢手段の弾性付勢力を調整する調整
   手段を設けたことを特徴とするトルク調整機能付締付装
   置。
2. 【請求項２】付勢手段は可動体に弾性付勢力を付与する
   トルク調整バネと、このトルク調整バネを受けるバネ受
   けとをラチェットギアの回転軸と直交する軸線上に配設
   してなり、調整手段は前記軸線方向に沿って設けられた
   ネジ軸と、このネジ軸に螺合するとともに前記バネ受け
   に当接する調整操作環とにより構成されている請求項１
   のトルク調整機能付締付装置。
3. 【請求項３】可動体の付勢手段との接触面側に圧電素子
   を配設し、ラチェットギアから可動体を介して伝達され
   た回転トルク量を該圧電素子により電気信号に変換し、
   これによって得られた検出トルク値を装置本体に設けた
   表示手段に表示するように構成されている請求項２のト
   ルク調整機能付締付装置。
4. 【請求項４】トルク調整バネは、バネ定数の異なる複数
   の板バネを回転軸と直交する軸線方向に多段に重ね合わ
   せてなるものである請求項２のトルク調整機能付締付装
   置。
5. 【請求項５】装置本体の外面に調整操作環を部分的に露
   出させるための開口部が形成されている一方、前記調整
   操作環は前記開口部に臨む外面部分に回転操作用ピンを
   挿入可能な複数の嵌合孔を有するとともに、該嵌合孔に
   前記回転操作用ピンを挿入して回転操作したときの調整
   操作環の限界変位量に対応する回転トルク値を表示する
   標識を各嵌合孔と隣接して設けたものである請求項２の
   トルク調整機能付締付装置。