JPWO2016035157A1 - 衝撃締付工具およびトルクテスタ - Google Patents

Abstract

間欠的な衝撃によって回転電極（４）から瞬間的に離れる（ハネる）トラブルを防ぐと共に構造的に摩耗の進行が遅くなる形状の固定接続子（５）を採用したことにより、トルク検知手段（３）が信号を取りこぼさなくなると共に使用期間が長くなった衝撃締付工具（１）およびトルクテスタ（６）を提供する。固定接続子（５）は、両方の端部（５０、５１）が固定され、両方の端部（５０、５１）の間に少なくとも２つ以上の隆起部（５２、５３）が形成されたものであり、回転電極（４）は、一方の隆起部（５２）ともう一方の隆起部（５３）との間に位置することにより、少なくとも２点以上または線態様で固定接続子（５）と接触するものであり、トルク検知手段（３）に必要な信号は、回転電極（４）と固定接続子（５）の接触を通じて伝送される。

Description

本発明は、トルク検知手段を備えた衝撃締付工具およびトルクテスタに関するものである。

衝撃締付工具は、ボルト・ナットなどのネジ類の締め付けトルクが設定値に達したとき、自動的に駆動部分を停止するように設計されている。
設定値の締め付けトルクの検知は、回転部にセンサを取り付け（例えば、メインシャフトに歪ゲージを取り付け）、その回転部から回転しないハウジング側に信号を伝送させることによって行われる。この信号の伝送手段には、スリップリング部を備えることにより回動可能な接点としたもの（例えば特許文献１）を挙げることができる。

しかしながら、衝撃締付工具は間欠的な衝撃を発生するものであるから、スリップリング部を用いた衝撃締付工具は、ブラシやワイヤなどを用いた固定接続子が間欠的な衝撃によって瞬間的に回転電極から離れてしまい（ハネてしまい）信号の伝送が途切れ、トルク検知手段が信号を取りこぼすという問題があった。そして、図８に示すように、前述のハネを防止する為に固定接続子となるブラシＢが回転電極に押し付けられるように力Ｆを大きくすると、ブラシＢと回転電極４の摩耗の進行が急速なものとなり、使用期間が短いものであった。それは、図８、図９に示すように、ブラシＢの一方の端部のみが固定されていることに起因する。

また、複数のコイルを備えることでロータリトランスを構成し回転部に非接触とした衝撃締付工具（例えば特許文献２）を挙げることができる。しかしながら、ロータリトランスを構成した衝撃式締付工具は、複数のコイルが必要となり、大きく、重く、部品点数が多く、衝撃によってコイルが断線するという問題があった。

特開２０１４−７９８１７号 公報

特開昭６１−４６７６号 公報

そこで本発明は、回転電極から瞬間的にブラシＢが離れる（ハネる）トラブルを防ぐと共に構造的に摩耗の進行が遅くなる形状の固定接続子を採用したことにより、トルク検知手段が信号を取りこぼさなくなる（信号の伝送が途切れなくなる）と共に使用期間が長くなった衝撃締付工具およびトルクテスタを提供するものである。

上記目的を達成するために本件発明は以下の手段を用いた。
（請求項１記載の発明）
請求項１記載の発明は、回転駆動源の回転力を衝撃発生機構によって間欠的な衝撃に変換し、前記衝撃力によって付与されるメインシャフトの回転力によりネジを締め付ける衝撃締付工具であって、衝撃締付工具は、ハウジングと、スリップリング部と、締め付けトルクを検知するトルク検知手段とを備え、スリップリング部は、メインシャフトと一体的に回転する回転電極と、回転電極と接触する固定接続子とを備え、固定接続子は、両方の端部が固定され、両方の端部の間に少なくとも２つ以上の隆起部が形成されたものであり、回転電極は、一方の隆起部ともう一方の隆起部との間に位置することにより、少なくとも２点以上または線態様で固定接続子と接触するものであり、トルク検知手段に必要な信号は、スリップリング部を通じて伝送されることを特徴とする。
（請求項２記載の発明）
請求項２記載の発明は、請求項１記載の衝撃締付工具において、一方の隆起部の頂上ともう一方の隆起部の頂上の間は、谷部であり、前記谷部の曲率は、回転電極の曲率よりも小さいものであり、回転電極と固定接続子との接触点は、２つであることを特徴とする。

（請求項３記載の発明）
請求項３記載の発明は、締付工具の締め付けトルクを測定するトルクテスタであって、トルクテスタは、ハウジングと、締付工具のメインシャフトを受けるシャフト受け部と、スリップリング部と締め付けトルクを検知するトルク検知手段とを備え、スリップリング部は、シャフト受け部と一体的に回転する回転電極と、固定され回転電極と接触する固定接続子とを備え、固定接続子は、両方の端部が固定され、前記両方の端部の間に少なくとも２つ以上の隆起部が形成されたものであり、回転電極は、一方の隆起部ともう一方の隆起部との間に位置することにより、少なくとも２点以上または線態様で固定接続子と接触するものであり、トルク検知手段に必要な信号は、スリップリング部を通じて伝送されることを特徴とする。

（請求項１および請求項２に記載の発明の効果）
請求項１記載の発明であると、回転電極は、固定接続子に軽く押し付けられ、固定接続子の両隆起部の間に位置するものとなる。これにより、たとえ間欠的な衝撃によって固定接続子の回転電極に回転電極の振動による揺れなどが発生したとしても、固定接続子全体が撓むことにより吸収できる態様となる。また、固定接続子の一方の接触点に、回転電極から外れる力が加わったとき、もう一方の接触点には、回転電極へ向かう力が生じるものとなる。したがって、固定接続子は、回転電極から瞬間的に離れる（ハネる）トラブルを防ぐものとなる。結果として、この固定接続子を採用した衝撃締付工具は、回転部からハウジング側へ伝送する信号が途切れなくなり、トルク検知手段が信号を取りこぼさないものとなる。
さらに、固定接続子は構造的に摩耗の進行が遅くなる形状であるから、この固定接続子を採用した衝撃締付工具は、使用期間が長いものとなる。

（請求項３記載の発明の効果）
請求項１記載の発明をトルクテスタとすることもできる。

図１は、衝撃締付工具の全体断面図である。 図２は、衝撃締付工具の部分拡大断面図である。 図３は、図２の回転電極の断面図である。 図４は、固定接続子の全体図である。 図５は、トルクテスタの全体断面図である。 図６は、図５の回転電極の断面図である。 図７は、従来技術の衝撃締付工具の部分拡大断面図である。 図８は、図７の回転電極の断面図である。 図９は、従来技術のブラシの全体図である。

以下に、この衝撃締付工具およびトルクテスタを実施例として示す各図と共に説明する。

〔１．衝撃締付工具１の基本的な構成について〕
図１は、衝撃締付工具１の全体断面図である。図２は、衝撃締付工具１の部分拡大断面図である。図３は、図２の回転電極４の断面図である。図４は、固定接続子５の全体図である。
衝撃締付工具１は、図１に示すようにハウジング１０とトリガー１１とスリップリング部１２と回転部２とトルク検知手段３とを備えるものである。使用者がトリガー１１を引くと、回転部２は回転駆動源２０の回転力を衝撃発生機構２１によって間欠的な衝撃に変換し、前記衝撃力によって付与されるメインシャフト２２の回転力によりシャフト端部２３がネジを締め付けるものである。回転駆動源２０にはエアモーターや電気モーターを例示することができる。
具体的に衝撃締付工具１は、インパルスレンチ、インパクトレンチと呼称され使用されている。

〔２．トルク検知手段３およびスリップリング部１２について〕
トルク検知手段３は締め付けトルクを検知するものであり、この検知に基づき予め設定されたトルクになると、衝撃締付工具１は締め付けを行わないものとする。この方法として、回転部２の停止を例示することができる。
トルク検知手段３に必要な信号は、図３に示す回転電極４と固定接続子５を備えたスリップリング部１２を通じて伝送されるものである。

前記信号の伝送を可能とするため図１から図３に示すように、回転電極４はメインシャフト２２の外周に設けられメインシャフト２２と一体的に回転するものとし、固定接続子５は回転しないハウジング１０側に固定され回転電極４に接触するものとした。これにより、トルク検知手段３に必要な信号は、回転電極４と固定接続子５との接触を通じて伝送されることが可能となる。

より具体的にトルク検知手段３の信号伝送について述べる。図２に示すように、歪ゲージ３０がメインシャフト２２に取り付けられている。歪ゲージ３０からの信号は、歪ゲージ３０から回転電極４までの配線３１を通じ、回転電極４と固定接続子５の接触を通じ、ハウジング１０側の配線３２を通じて伝送される。そして伝送された信号に基づき、トルク検知手段３はトルク検知を行う。歪ゲージ３０からハウジング１０側までの信号伝送は、直流電流を用いて行うのが好ましい。なぜなら、トルク検知に交流電流を用いた場合は、交流を直流に整流する回路が必要となり、回転方向の左右判別のため入力と出力の位相差を判別する回路が必要となる。これに対して、直流電流では、整流の必要がなく、回転方向の左右判別は、電圧レベルのみで行うことができるため、回路がシンプルになる。その結果、トルク検知を直流回路で行うと、衝撃締付工具１を小型で軽量なものとすることができる。

〔３.回転電極４および固定接続子５について〕
図２に示すように、回転電極４は、複数の溝４０、溝４１、溝４２、溝４３を備え、前記溝４０〜４３のそれぞれが固定接続子５と接触している。溝４０〜４３は、それぞれに別々の信号を伝送するものとしても良いし、複数の溝で同一の信号伝送を行っても良い。

図３および図４に示すように、固定接続子５は、両方の端部５０、５１が固定され、両方の端部５０、５１の間に少なくとも２つ以上の隆起部５２、５３が形成されたものである。したがって、回転電極４は、一方の隆起部５２ともう一方の隆起部５３との間に位置することにより、少なくとも２点以上または線態様（溝の表面曲線に沿う線接触）で固定接続子５と接触する。このように接触させると、固定接続子５の一方の接触点（線接触の一方の端部）に、回転電極４から外れる力が加わったとき、もう一方の接触点（線接触のもう一方の端部）には、回転電極４へ向かう力が生じるものとなる。
そして、一方の隆起部５２の頂上ともう一方の隆起部５３の頂上の間を谷部５４とし、前記谷部５４の曲率を、回転電極４の曲率よりも小さいものとすると、２つの接点となり耐摩耗性が向上するため好ましい。図３および図４に示すように、谷部５４を折曲部として、２つの接点を作成することもできる。また、固定接続子５の形状は、非対称な形状とすることもできるが、隆起部５２、５３を線対称とするのが好ましい。

固定接続子５の形状は、図４に示す略Ｍ字形状に限定されるものではなく、一方の隆起部５２ともう一方の隆起部５３とが回転電極４の溝４０を掴む形状であればよい。このようにすると、メインシャフト２２と共回りする回転電極４が激しく振動しても、固定接続子５は撓むことによって、回路を切断することなく通電を維持することが可能となる。その結果、回転部２からハウジング１０側へ伝送する信号が途切れなくなり、トルク検知手段３からの信号を取りこぼさないものとなる。
回転電極４の溝４０〜４３として真鍮、銀合金、金合金などをリング状としたものを例示することができ、固定接続子５の材質としてカーボン、銀合金、金合金、六元合金などをワイヤ状としたものを例示することができる。

〔４．従来技術との比較と本件発明の効果〕
図７は、従来技術の衝撃締付工具の部分拡大断面図である。図８は、図７の回転電極４の断面図である。図９は、従来技術のブラシＢの全体図である。
図７〜図９に示すように、従来技術はブラシＢを回転電極４に押し当てるものであった。衝撃締付工具１は間欠的な衝撃を発生するものであるから、回転電極４を用いた場合はブラシＢが間欠的な衝撃によって瞬間的に回転電極４から離れてしまう（ハネてしまう）という特有の課題があった。そして、前述のハネを防止する為にブラシＢが回転電極４に押し付けられる力を大きくなるよう、回転電極４に力Ｆを矢印方向（図８に示す）に加えると、ブラシＢと回転電極４の摩耗の進行が急速なものとなり、使用期間が短いものであった。
大、小の押し付け力Ｆを加えた場合におけるブラシＢおよび回転電極４の摩耗およびハネと、本件発明の固定接続子５および回転電極４の摩耗およびハネを比較した。比較内容を以下の表１に示す。

表１に示すように本件発明の固定接続子５は、回転電極４からのハネを防止すると共に摩耗の進行が遅いものである。したがって、この固定接続子５を採用した衝撃締付工具１は、トルク検知手段３が信号を取りこぼさないものとなると共に使用期間が長いものとなる。

〔５．トルクテスタ６の基本的な構成について〕
図５は、トルクテスタ６の全体断面図である。図６は、図５の回転電極８の断面図である。
トルクテスタ６は、衝撃締付工具１に後付けまたは衝撃締付工具１の検査に用いるものであり、ネジを締め付ける衝撃締付工具１の締め付けトルクを測定するものである。その他、連続的にトルクを発生するナットランナーなどの締め付けトルクを測定することもできる。トルクテスタ６は、図５に示すように、ハウジング６０とシャフト受け部６１とメインシャフト６２とスリップリング部６３とトルク検知手段７とを備えるものである。

シャフト受け部６１は、図１に示す衝撃締付工具１のシャフト端部２３などを受けて接続されるものであり、これによりトルクテスタ６のメインシャフト６２は、衝撃締付工具１のメインシャフト２２と同期して回転する。
図６に描かれたトルクテスタ６は、後付けによってネジ類の締め付けながらトルク検査を行うものであり、メインシャフト６２の両端がハウジング６０を貫通している。

〔６．トルク検知手段７およびスリップリング部６３について〕
トルク検知手段７は、シャフト受け部６１に接続された締付工具（衝撃締付工具１やナットランナーなど）の締め付けトルクを検知するものであり、トルクテスタ６は、この検知に基づき接続された締付工具のトルクの測定値を出力する。
トルク検知手段７に必要な信号は、図６に示す回転電極８と固定接続子９を備えたスリップリング部６３を通じて伝送されるものである。
前記信号の伝送を可能とするため図５および図６に示すように、回転電極８はメインシャフト６２の外周に設けられメインシャフト６２と一体的に回転するものとし、固定接続子９は回転しないハウジング６０側に固定され回転電極８に接触するものとした。これにより、トルク検知手段７に必要な信号は、回転電極８と固定接続子９との接触を通じて伝送されることが可能となる。

より具体的にトルク検知手段７の信号伝送について述べる。図５に示すように、歪ゲージ７０はメインシャフト６２に取り付けられている。歪ゲージ７０からの信号は、歪ゲージ７０から回転電極８までの配線７１を通じ、回転電極８と固定接続子９の接触を通じ、ハウジング６０側の配線７２を通じて伝送される。そして伝送された信号に基づき、トルク検知手段７はトルク検知を行う。歪ゲージ７０からハウジング６０側までの信号伝送は、直流電流を用いて行うのが好ましい。なぜなら、トルク検知に交流電流を用いた場合は、交流を直流に整流する回路が必要となり、回転方向の左右判別のため入力と出力の位相差を判別する回路が必要となる。これに対して、直流電流では、整流の必要がなく、回転方向の左右判別は、電圧レベルのみで行うことができるため、回路がシンプルになる。その結果、トルク検知を直流回路で行うと、トルクテスタ６を小型で軽量なものとすることができる。

〔７.回転電極８および固定接続子９について〕
図５に示すように、回転電極８は、実施例１の回転電極４と同様に、複数の溝８０、溝８１、溝８２、溝８３を備え、前記溝８０〜８３のそれぞれが固定接続子９と接触している。
また、図６に示すように、固定接続子９は、実施例１の固定接続子５と同様に、両方の端部９０、９１が固定され、両方の端部９０、９１の間に少なくとも２つ以上の隆起部９２、９３が形成されたものであり、回転電極８は、一方の隆起部９２ともう一方の隆起部９３との間に位置することにより、少なくとも２点以上または線態様で固定接続子９と接触するものである。
実施例２のその他の構成、作用、効果については、実施例１と同様である。

本件発明は、ソケットのガタや締付時の衝撃によって急激な振動を生じてしまう衝撃締付工具１およびトルクテスタ６の特有の課題を解決した回転電極４と固定接続子５および回転電極８と固定接続子９の接続に関するものである。したがって、衝撃締付工具１以外にも同様の課題のある工具や装置やその他の機器に応用することができる。

１ 衝撃締付工具
１０ ハウジング
１１ トリガー
１２ スリップリング部
２ 回転部
２０ 回転駆動源
２１ 衝撃発生機構
２２ メインシャフト
２３ シャフト端部
３ トルク検知手段
３０ 歪ゲージ
３１ 配線
３２ 配線
４ 回転電極
４０ 溝
４１ 溝
４２ 溝
４３ 溝
５ 固定接続子
５０ 端部
５１ 端部
５２ 隆起部
５３ 隆起部
５４ 谷部
６ トルクテスタ
６０ ハウジング
６１ シャフト受け部
６２ メインシャフト
６３ スリップリング部
７ トルク検知手段
７０ 歪ゲージ
７１ 配線
７２ 配線
８ 回転電極
８０ 溝
８１ 溝
８２ 溝
８３ 溝
９ 固定接続子
９０ 端部
９１ 端部
９２ 隆起部
９３ 隆起部
Ｂ ブラシ
Ｆ 力

Claims (3)

1. 回転駆動源（２０）の回転力を衝撃発生機構（２１）によって間欠的な衝撃に変換し、前記衝撃力によって付与されるメインシャフト（２２）の回転力によりネジを締め付ける衝撃締付工具（１）であって、
   衝撃締付工具（１）は、ハウジング（１０）と、スリップリング部（１２）と、締め付けトルクを検知するトルク検知手段（３）とを備え、
   スリップリング部（１２）は、メインシャフト（２２）と一体的に回転する回転電極（４）と、回転電極（４）に接触する固定接続子（５）とを備え、
   固定接続子（５）は、両方の端部（５０、５１）が固定され、両方の端部（５０、５１）の間に少なくとも２つ以上の隆起部（５２、５３）が形成されたものであり、
   回転電極（４）は、一方の隆起部（５２）ともう一方の隆起部（５３）との間に位置することにより、少なくとも２点以上または線態様で固定接続子（５）と接触するものであり、
   トルク検知手段（３）に必要な信号は、スリップリング部（１２）を通じて伝送されることを特徴とする衝撃締付工具。
2. 一方の隆起部（５２）の頂上ともう一方の隆起部（５３）の頂上の間は、谷部（５４）であり、
   前記谷部（５４）の曲率は、回転電極（４）の曲率よりも小さいものであり、
   回転電極（４）と固定接続子と（５）の接触点は、２つである
   ことを特徴とする請求項１に記載の衝撃締付工具。
3. 締付工具の締め付けトルクを測定するトルクテスタ（６）であって、
   トルクテスタ（６）は、ハウジング（６０）と、締付工具のメインシャフトを受けるシャフト受け部（６１）と、スリップリング部（６３）と締め付けトルクを検知するトルク検知手段（７）とを備え、
   スリップリング部（６３）は、シャフト受け部（６１）と一体的に回転する回転電極（８）と、固定され回転電極（８）と接触する固定接続子（９）とを備え、
   固定接続子（９）は、両方の端部（９０、９１）が固定され、前記両方の端部（９０、９１）の間に少なくとも２つ以上の隆起部（９２、９３）が形成されたものであり、
   回転電極（８）は、一方の隆起部（９２）ともう一方の隆起部（９３）との間に位置することにより、少なくとも２点以上または線態様で固定接続子（９）と接触するものであり、
   トルク検知手段（７）に必要な信号は、スリップリング部（６３）を通じて伝送されることを特徴とするトルクテスタ。

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