JPS6330568B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、トルク検出器に関し、特に自動回
転締付具における被締付具の締付けトルクを簡便
にしかも高精度に測定することができるトルク検
出器に関するものである。

従来、各種工業製品等の組立ラインにおいて使
用されるエアドライバーや電動ドライバー等の回
転締付具は、ビスやナツト等を組立製品に締付け
固着する際に、常に一定の締付けトルクで締付け
を達成し得ることが望まれる。このため、回転締
付具は、その締付けトルクが常に一定となるよう
基準トルク値を設定することが要求され、この結
果適正なトルク検出器を使用して回転締付具のト
ルク調整を行うトルク管理作業が不可欠となつて
いる。

今日、前述したような回転締付具のトルク調整
を行う必要性から各種のトルク検出器が提案され
実施されているが、一般に精度の高いものは高価
となり、一定の組立ラインに対して各工程毎に使
用される回転締付具毎にトルク検出器を設置する
ことは経済的に困難である。一方、使用頻度が多
い場合や精密組立製品を対象とする回転締付具に
おいては、トルクの検定および調整を頻繁に行う
必要がある。このような観点から、従来より取扱
いが簡単であり、低価格でしかも精度の高いトル
ク検出を達成できるトルク検出器の開発が望まれ
ている。

しかるに、従来より、回転締付具のトルク調整
手段として、コイルばねとクラツチ機構とを組合
せ、このコイルばねの圧縮状態を調整することに
より締付けトルクの設定を高精度に行うようにし
たものが知られている。すなわち、これは、コイ
ルばねのばね定数と軸方向に作用する回転締付具
の回転力とのバランス点を求める原理に基づいて
構成されている。

そこで、本発明者は、前記原理を応用し、回転
締付具の回転力を全て有効に軸方向力に変換し、
この軸方向力を各種の摩擦抵抗等を生じないよう
にコイルばねに作用させることにより、ばね定数
と軸方向力がバランスした静止状態でのコイルば
ねの圧縮位置を測定することにより、簡便で高精
度のトルク検出を達成できることを突き止めた。

なお、この場合、回転締付具の回転力を全て有
効に軸方向力に変換する手段としてボールねじを
使用し、しかもコイルばねには圧縮時に不必要な
負荷が加わらないよう支持することにより精度の
向上をなし得ることが判つた。

従つて、本発明の目的は、簡単な構成で強度的
にも優れ、低コストで製造し得ると共に取扱いが
簡便であり、高精度のトルク検出を行うことがで
きるトルク検出器を提供するにある。

前記の目的を達成するため、本発明のトルク検
出器においては、ケーシング内に摩擦抵抗を生じ
ないようボールねじを回転自在に保持し、このボ
ールねじに送りナツトを螺合すると共にこの送り
ナツトの一部にトルク検出値を指示する指針部材
を設け、前記ケーシングの一側部に軸方向に延在
する溝部を設けてこの溝部内に前記送りナツトの
指針部材を嵌合してこれを軸方向に移動し得るよ
う構成し、前記送りナツトとボールねじの一端部
側との間に所定のばね定数を有するコイルばねを
介在し、前記ボールねじの一端部にトルク検出用
軸部を突設することを特徴とする。

前記トルク検出器において、ボールねじは、そ
の両端をスラスト軸受で挾持するとと共にラジア
ル軸受で支承すれば好適である。また、ケーシン
グ一側部に送りナツトの指針部材を嵌挿してこれ
を軸方向に案内する溝部を設け、この溝部に沿つ
てトルク測定目盛を設ければ好適である。一方、
指針部材はケーシングの溝部に対し摩擦抵抗を低
減する手段を介すればさらに好適である。さら
に、コイルばねは圧縮コイルばねからなり、その
一端部をボールねじを挾持するスラスト軸受に固
着してボールねじのねじ軸と接触しないように配
置すれば好適である。

次に、本発明に係るトルク検出器の実施例につ
き添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

第１図は本発明トルク検出器の一実施例を示す
外観図、第２図はその内部構造を示す断面図であ
る。第１図および第２図において、参照符号１０
はケーシングを示し、このケーシング１０の内部
にボールねじ１２を挿通配置する。ボールねじ１
２は、公知の構成からなるねじ軸１４とこのねじ
軸１４に高精度かつ円滑に移動し得るよう螺合す
る送りナツト１６とを備えている。このボールね
じ１２のねじ軸１４の両端部は、ケーシング１０
内に固定したスラスト軸受１８，２０で支承して
これを挾持すると共にラジアル軸受２２，２４に
より回転自在に支承する。しかも、ボールねじ１
２の一端部は、ケーシング１０より外部へ突出さ
せて、適宜回転締付具の出力軸２６と軸結合する
よう構成する。

一方、前記ボールねじ１２のねじ軸１４の外周
には所定のばね定数を有する圧縮コイルばね２８
を遊嵌挿通し、その一端をスラスト軸受１８に固
着する。従つて、圧縮コイルばね２８は、前記ね
じ軸１４と接触しないように構成配置することが
でき、前記ねじ軸１４に螺合する送りナツト１６
は前記圧縮コイルばね２８の他端と当接し、圧縮
コイルばね２８の弾力に抗してねじ軸１４を移動
することになる。

そこで、前記送りナツト１６を回転させること
なく軸方向へ移動させるため、ケーシング１０の
一側部に軸方向に延在する溝部３０を設け、この
溝部３０と嵌合する回り止めを兼用した指針部材
３２を前記送りナツト１６に設ける。この場合、
指針部材３２の移動に伴う溝部３０に対する摩擦
抵抗を極力低減するため、例えば軸受機構を介在
させる等の手段を施せば好適である。また、ケー
シング１０の外周面には、前記溝部３０に沿つて
指針部材３２と対応するようにトルク測定目盛３
４を施す。この場合、目盛設定値は、コイルばね
２８のばね定数に基づいて定めることができる。
従つて、予めばね定数が段階的に異なる圧縮コイ
ルばね２８を複数用意しておけば、これら圧縮コ
イルばね２８を交換することにより、トルク検出
値のレンジ切換を簡便に達成することが可能であ
る。なお、ケーシング１０に設けた溝部３０の表
面には、各種材料からなる透明板を被着し、ほこ
り等の侵入を防止すると共に指針部材３２および
内部機構の保護を図るよう構成する。

次に、このように構成した本発明に係るトルク
検出器の作用につき説明する。

前述した構成から明らかなように、本発明によ
れば、ボールねじ１２を使用することによる回転
力を軸方向力に変換する効率は極めて高く、しか
もこのボールねじ１２はその両端をスラスト軸受
１８，２０およびラジアル軸受２２，２４で支承
することにより、前記変換に際しての抵抗損失を
殆んど無視することができる。従つて、ボールね
じ１２に与えられる回転力は殆んど抵抗損失なく
圧縮コイルばね２８に作用し、この圧縮コイルば
ね２８のばね定数に基づく弾力と比較されること
になる。

そこで、今、ボールねじ１２の一端部に回転締
付具の出力軸２６を結合し、ケーシング１０を固
定した状態で回転締付具を回転駆動させた場合、
回転締付具の発生する締付けトルクは全て圧縮コ
イルばね２８に吸収されることになる。この場
合、圧縮コイルばね２８は送りナツト１６が当接
されて締付けトルクが作用した際、ばね定数に従
つて前記締付けトルクと平衡位置まで圧縮される
が、この時圧縮コイルばね２８に働くねじりモー
メントは、スラスト軸受１８によつて回避され
る。従つて、圧縮コイルばね２８が圧縮される過
程においても回転締付具の締付けトルクは圧縮コ
イルばね２８のばね定数に基づく弾力と適正に比
較され、そのバランス点が求められる。

この結果、回転締付具の出力軸２６の回転が停
止し、送りナツト１６が静止した指針位置が回転
締付具の出力軸２６における締付けトルクとして
適正に検出され測定できる。トルク検出後は、ボ
ールねじ１２の端部と回転締付具の出力軸２６と
の結合を外すことにより、送りナツト１６は直ち
に圧縮コイルばね２８の作用下に元の位置へ復帰
する。

前述した実施例から明らかなように、本発明に
係るトルク検出器は、ボールねじとコイルばねと
の組合せにより、回転締付具の出力軸において発
生する締付けトルクを種々の抵抗損失なくコイル
ばねのばね定数と比較することができるので、比
較的簡単な構成で高精度のトルク検出および検出
値の測定を達成することができる。従つて、機構
的には精密仕上げのボールねじおよびコイルばね
を採用することにより、より一層精度の向上を図
ることができる。

また、本発明によるトルク検出器は、構成部品
をそれぞれ強度的に安定したものを使用すること
ができると共に比較的低コストで製作することが
できるので、特に保管等に注意を要しない使用頻
度の多い現場での利用に極めて好適である。しか
も、検出精度の低下に際しては、コイルばねの交
換のみでよく、保守管理も低コストで達成するこ
とができ、経済的利点が多い。

以上、本発明の好適な実施例について説明した
が、本発明は前述した実施例に限定されることな
く、例えば圧縮コイルばねに代えて引張コイルば
ね等を使用したり、ボールねじの軸端部の形状を
回転締付具の出力軸の構成に応じて変更する等、
その他本発明の精神を逸脱しない範囲内において
種々の設計変更をなし得ることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るトルク検出器の正面図、
第２図は第１図の―線断面図である。 １０……ケーシング、１２……ボールねじ、１
４……ねじ軸、１６……送りナツト、１８……ス
ラスト軸受、２０……スラスト軸受、２２……ラ
ジアル軸受、２４……ラジアル軸受、２６……回
転締付具の出力軸、２８……圧縮コイルばね、３
０……溝部、３２……指針部材、３４……測定目
盛。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ケーシング内に摩擦抵抗を生じないようボー
   ルねじを回転自在に保持し、このボールねじに送
   りナツトを螺合すると共にこの送りナツトの一部
   にトルク検出値を指示する指針部材を設け、前記
   ケーシングの一側部に軸方向に延在する溝部を設
   けてこの溝部内に前記送りナツトの指針部材を嵌
   合してこれを軸方向に移動し得るよう構成し、前
   記送りナツトとボールねじの一端部側との間に所
   定のばね定数を有するコイルばねを介在し、前記
   ボールねじの一端部にトルク検出用軸部を突設す
   ることを特徴とするトルク検出器。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のトルク検出器に
   おいて、ボールねじは、その両端をスラスト軸受
   で挾持すると共にラジアル軸受で支承してなるト
   ルク検出器。 ３ 特許請求の範囲第１項記載のトルク検出器に
   おいて、指針部材はケーシングの溝部に対し摩擦
   抵抗を低減する手段を介して嵌挿してなるトルク
   検出器。 ４ 特許請求の範囲第１項記載のトルク検出器に
   おいて、コイルばねは圧縮コイルばねからなり、
   その一端部をボールねじを挾持するスラスト軸受
   に固着してボールねじのねじ軸と接触しないよう
   構成配置してなるトルク検出器。