(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
手持式トルク伝達動力工具を用いて予め決定された目標トルクレベル（ＴＴ）までネジ継手を緊締する方法において、
適度な低トルクレベル（ＴＳ）を通して目標トルクレベル（ＴＴ）に達するまで緊締トルクをネジ継手に印加するステップと、
適度なレベル（ＴＳ）と目標トルクレベル（ＴＴ）との間の緊締段階（Ｅ）中のトルク増加時間（Δｔ１）を検出するステップと、
目標トルクレベル（ＴＴ）到達時、ネジ継手に印可される緊締トルクを中断し、さらなるネジ継手の回転を停止するステップと、
目標トルクレベル（ＴＴ）到達後、低減する割合の傾斜勾配（Ｆ）でのトルクの印加を再開するステップと、
を含み、
目標トルクレベル（ＴＴ）到達前の緊締行程中に検出された前記トルク増大時間（Δｔ１）に応じた割合で再開されるトルク印加を低減させ、それによって動力工具において人間工学的に好適なトルク反作用特性を得る
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記トルク増大時間（Δｔ１）が、適度なレベル（ＴＳ）に対応する時点と目標トルクレベル（ＴＴ）に対応する時点との間の経過時間から成り、
さらに再開されるトルク印加傾斜勾配（Ｆ）の低減する割合が、適度なレベルに対応する時点と目標トルクに対応する時点との間の上記経過時間（Δｔ１）に反応する時間間隔に対応する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記トルク増大時間が、適度なレベル（ＴＳ）に対応する時点と目標トルクレベル（ＴＴ）に対応する時点との間で選ばれた２つ以上の時点（ｔａ及びｔｂ）間の経過時間を含み、
そこで再開されるトルク印加の低下率を適応させるエネルギーに基づいた基準を得るために上記複数時点間の対応するトルク差（Ｔｂ−Ｔａ）で上記経過時間（ｔｂ−ｔａ）を積分する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
緊締段階（Ｅ）中に使用される動力工具の最大出力を１０％以上下回る動力工具出力を印加することによって、
上記再開されるトルク印加傾斜勾配（Ｆ）を開始する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
締め付け段階（E)が長ければ長いほど、再開される低減トルク印加（F)も長くなるように、前記再開されるトルク印加傾斜勾配（F)の低下率が、締め付け段階（E)中のトルク増大時間（Δt1）に対応する
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、目標トルクレベルに到達した後ネジ継手に減少する割合で連続してトルクを付加することによって、オペレータへの物理的な負荷を実質的に低減する、手持型動力工具を用いて予め決定された目標トルクレベルまでネジ継手を緊締する方法に関するものである。特に、本発明は、非常に不快な筋肉への負荷を受けることなく動力工具において生じた反作用トルクを打ち消すためにオペレータの能力にトルク付加の低下割合を適応させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
これらの特徴を含むネジ継手の緊締方法は、特許文献１に開示されている。
【０００３】
上記特許文献１に開示されたネジ継手の緊締方法は、目標トルクレベルに到着した際に力が急激に遮断されると、動力工具での反作用トルクの通常急な消失に対して筋力によって反応するオペレータの能力に内在する問題点に取り組んでいる。非常に短い緊締過程すなわちトルク確立開始から動力遮断までの時間が短いと、打消す筋力を作るオペレータの能力は必然的に遅れ、過程所要時間が非常に短いために、緊締終了前に作られた筋力が完全な大きさを得る余裕がない。この場合、オペレータに掛かる負荷は穏やかである。ネジ継手におけるトルク発生の開始と目標トルクの遮断との間の時間間隔がより長くゆっくりとした緊締過程では、オペレータは十分な打消す筋力を作ることができるが、目標トルクレベル到達で突然に力が遮断される場合には、反作用トルクの突然の消失によりオペレータの筋肉が弛緩できず、その結果、オペレータに不快で疲労を伴う痙攣を引き起こすことになる。
【０００４】
緊締過程の終わりにおける激しい不快な痙攣を回避するために、上記特許文献１に開示されているように、目標トルクレベルに到達後、連続した低下率（割合）でネジ継手にトルクを付加し続け、ネジ継手の回転動作がオペレータによって打消されるよう連続的に反作用トルクを低減するように中断され、従ってオペレータがより快適な方法で反作用トルクを打消しできることが提案されている。しかし、上記方法では、特定のトルク成長特性を有する特定のネジ継手及び特定の動作特性を有する動力工具に適した特定の好ましい割合でトルクを低減することを提案している。
【０００５】
上記及び従来公知の方法に内在する問題点は、目標トルクレベルに到達後、トルクの低下率を実際のネジ継手のトルク率に及び緊締中使用されるまさにその動力工具の動作特性に、反作用トルク特性を適応させる特定値に設定しなければならない点にある。しかも動力工具で生成される反作用トルクを扱うために、オペレータの能力に適合するトルク低下率を適応させることが必要である。ネジ継手に異なるトルク率で動力工具を使用する場合、トルク低下率は実際に緊締するネジ継手のトルク率及び快適な反作用トルクを扱うためのオペレータ要件に相当するよう個別に設定しなければならない。これは、あらゆるトルク低下率の新しい設定を実際のネジ継手で試し、それがオペレータにとって満足のいくものであるかどうかを確認しなければならないので、時間のかかる作業である。
【０００６】
目標トルクレベルに到達後、適用されるトルクを低下させるためのトルク低下率すなわち時間間隔は、人間工学的視点から見て、実際のトルク成長或いは適度なレベルと目標トルクレベルとの間の緊締過程の持続時間に比例することが重要である。緊締トルク持続時間と比較してポスト目標トルク低下の持続時間が非常に短い場合、人間工学的効果はなくなり、オペレータは依然として適用されるトルクの急激な停止及び動力工具に不快な痙攣を経験するであろう。非常に堅いネジ継手を締める場合、適度なレベルと目標トルクレベルとの間の緊締間隔の持続時間がまさに短く、ポスト目標トルク低下勾配が不要であることを意味する。その理由は、緊締中に動力工具で生成された反作用トルクのまさに短い持続時間が動力工具自体の慣性に吸収され、オペレータはまったく反作用トルクを受けないからである。さらに、オペレータは彼の筋肉反応が遅いために反作用トルクのそのような速い変化に反応することができない。
【０００７】
目標トルクに到達後、トルク低下の持続期間が緊締間隔の持続時間に対して長すぎる場合には、オペレータは低下する反作用トルクに彼の筋肉反力を適応させるための長い時間を有するので、電源遮断時に動力工具に不快な痙攣は存在しないであろう。代わりに、緊締過程全体は不必要に拡張され、緊締過程は緩慢になり時間を浪費し、オペレータにとっては精神的なストレス因子となるであろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５，２１６，７９５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、目標トルクレベルに到達後、既知の動作特性をもつ動力工具を異なるトルク率を有するネジ継手に適用する際に、オペレータに低い筋肉負荷レベルの快適な反作用トルク特性を得るように目標トルクレベルに達する前に、ネジ継手に印加されるトルク低下率を、実際の緊締過程中に表示される個々のネジ継手のトルク成長特性に適応するようにした改良型のネジ継手の緊締方法を提供することにある。
【００１０】
本発明のさらなる目的は、目標トルクレベルに到達後、既知の動作特性をもつ動力工具を異なるトルク成長特性を有するネジ継手に適用する際に、オペレータに低い筋肉負荷レベルの快適な反作用トルク特性を得るように、ネジ継手に印加されるトルク低下率を、実際の緊締過程中に適度なトルクレベルに一致する地点と目標トルクレベルに一致する地点との間の表示される経過時間に適応するようにした改良型のネジ継手の緊締方法を提供することにある。
【００１１】
本発明のさらなる目的及び利点は以下の明細書及び特許請求の範囲から明らかになる。
【００１２】
添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について以下詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】異なるトルク成長特性のネジ継手におけるネジ継手の緊締動作中のトルクと時間の関係を示す線図。
【図２】本発明によって実行された緊締過程を例示する線図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１の３つの図形は、単純化した仕方で、同一の片手で持てる小型のトルク伝達動力工具すなわち速度や出力など既知の動作特性をもつ動力工具を使用して、３つの異なるネジ継手Ａ、Ｂ及びＣに印加されたトルクを時間の経過と共に示している。３つのネジ継手Ａ、Ｂ及びＣは、異なるトルク成長特性を有し、ネジ継手Ａでは最も険しいトルク成長、ネジ継手Ｂでは中間のトルク成長特性、またネジ継手Ｃでは比較的遅いトルク成長が見られる。従って、ネジ継手Ａは最も堅いネジ継手であり、継手Ｃは最も柔軟なネジ継手である。線図の各曲線は、実質的に直線状のトルク形成相ＥＡ、ＥＢ及びＥＣをそれぞれ備え、それぞれのネジ継手が置かれている図示していない適度なレベルから所定の目標トルクレベルＴＴまで伸びている。目標トルクレベルＴＴに到達すると、動力工具への動力供給は停止し、ネジ継手の回転を止めネジ継手におけるさらなるトルクの増加を防ぐようにしている。
【００１５】
動力工具における反作用トルクの唐突な中断を回避し且つオペレータ側の筋肉を疲労させる反作用の要求を緩和するために、動力工具への動力供給は目標トルクレベルＴＴに到達してから非常に短い非表示の時間間隔の後、地点ＴＲで再開される。図１に曲線で示されるように、再開されるトルクＦＡ−Ｃは起動トルクレベルＴＲから低下する割合で印加され、ネジ継手の異なるトルク成長に依存して再開されるトルクの印加ＦＡ―Ｃの低下率は、３つのネジ継手Ａ〜Ｃに異なる時間間隔にわたってのびている。低下するすなわち低減する率（割合）で再開されるトルクレベルＴＲは、ネジ継手のさらなる動作が生じないことを保証するために目標トルクレベルＴＴよりも実質的に低い。図示されるように、ネジ継手Ａは、比較的短い時間間隔Δｔ１Ａで目標トルクレベルＴＴに到達することを意味する堅いネジ継手であり、ネジ継手Ｂでは緊締トルク確立はより長い時間間隔Δｔ１Ｂ中で起こり、またネジ継手Ｃではトルク確立はさらに長い時間間隔Δｔ１Ｃ中に達成される。
【００１６】
再開されるトルクが作用する時間間隔Δｔ２Ａ―Ｃがトルク確立時間Δｔ１Ａ―Ｃに対して特定の関係をもつことは再開されるトルク印加の傾きの反作用トルクの影響を緩和するために重要である。トルク成長或いはトルク確立時間Δｔ１Ａ―Ｃは、実際のネジ継手の剛性及びトルク付加速度つまり動力工具の回転速度の両方に依存する。しかし、多数のネジ継手を緊締するために全く同一の動力工具を使用する場合、トルク確立時間Δｔ１Ａ―Ｃ及び従って使用されるトルク低下率を決定するのはネジ継手の個々の剛性である。使用されるトルク低下率はネジ継手緊締段階すなわち状態Ｅの時間間隔Δｔ１Ａ―Ｃに関連する特定時間間隔Δｔ２Ａ―Ｃに相対すべきである。
【００１７】
図１に曲線で示されるように、ネジ継手Ａに低減するポスト緊締トルクＦＡを印加する時間間隔Δｔ２Ａは、目標トルクレベルＴＴまでそのネジ継手を緊締する相ＥＡの時間間隔Δｔ１Ａよりも短い。ネジ継手Ｂのポスト緊締トルク印加ＦＢのための時間間隔Δｔ２Ｂは、ネジ継手Ｂの緊締段階ＥＢのための時間間隔Δｔ１Ｂに関連している。従って、ネジ継手Ｃにおけるポスト緊締トルク印加相ＦＣのための時間間隔Δｔ２Ｃは比較的長く、ネジ継手Ｃの緊締段階ＥＣのための時間間隔Δｔ１Ｃと関連している。つまり、ネジ継手の緊締段階ＥＡ―Ｃが長ければ長い程、低下する割合で再開されるトルク適用ＦＡ―Ｃも長くなる。
【００１８】
図２には、ネジ継手のトルク印加曲線が多少詳細に示されており、適度なレベルＴＳに到達するまで、緊締過程はネジ継手から低い大きさのトルク反応Ｄによって開始される。ネジ継手の実際の緊締或いは予張力相Ｅは、適度なレベルＴＳから開始し、希望目標トルクレベルＴＴまで直線的に起こる。この緊締段階Ｅは持続時間Δｔ１を有する。目標トルクレベルＴＴでネジ継手の回転を止めるために動力工具への動力供給は遮断される。実際には目標トルクレベルＴＴが慣性に関わる望ましくないトルク超過を回避するため到達直前に動力を遮断するが、これは単純化した図２には示されていない。
【００１９】
図２に示されていない非常に短い時間間隔の後、ネジ継手におけるトルクの印加は電源する割合で再開され、なだらかな停止勾配Ｆを形成する。ネジ継手への連続したトルクの印加は、ネジ継手のさらなる回転が起こらないことを保証するために目標トルクレベルＴＴを十分に下回るレベルＴＲで開始される。このなだらかな停止勾配Ｆは、目標トルクＴＴに到達する点から時間間隔Δｔ２でゼロレベルに達するよう選ばれたトルク傾斜率を有する。
【００２０】
人間工学的視点から、なだらかな停止勾配Ｆの持続時間Δｔ２がネジ継手それぞれの緊締段階Ｅの持続時間Δｔ１と調和するよう選ばれることは重要である。なだらかな停止勾配Ｆの持続時間Δｔ２を正確に選ぶことで、オペレータの筋肉警戒及び動力工具の反作用トルクを打消す力を快適な方法つまり疲労をもたらす痙攣を起こさずに動力工具のオペレータを適応させることができる。
【００２１】
任意の種類のネジ継手を緊締する過程の間、最適でなだらかな停止勾配持続時間Δｔ２を見つけるために、ネジ継手特有の時間単位当たりのトルク成長が決定される。このための条件は、使用される動力工具の回転速度及び出力などの動作特性であることが知られている。実際のネジ継手特有のトルク成長は、適度なレベルのトルクレベルＴＳと目標トルクレベルＴＴとの間の関係及び緊締段階Ｅの時間間隔Δｔ１を検出することにより決定される。次いで、なだらかな停止トルク傾斜勾配Ｆの適切な持続時間Δｔ２が選ばれる。トルク傾斜勾配Ｆの割合は、トルク再開レベルＴＲからゼロまでのトルク規模の差と時間間隔Δｔ２との間の関係に相当する。
【００２２】
動力工具のオペレータが同じ動力工具を使用して種々のトルク成長特性による多数のネジ継手を緊締した事前の緊締テスト手順に起因した経験的な結果から、トルク傾斜勾配Ｆの適切な持続時間Δｔ２とは何かが決定される。時間単位当たりのトルク成長が動力工具の動作速度に依存するので、適切なトルク傾斜勾配持続時間Δｔ２は動力工具の動作特性に本質的に依存する。最も快適であるためには、トルク傾斜勾配Ｆの持続時間Δｔ２と緊締段階Ｅの持続時間Δｔ１との関係は、ネジ継手緊締動作の動作中オペレータの経験から選ばれて使用される。
【００２３】
実際のトルク成長或いは緊締段階持続時間Δｔ１を確立する代わりの方法は、緊締段階中に任意で選ばれた２つの時間地点ｔａ及びｔｂ間のトルク差を指示することである。２つの地点ｔａ及びｔｂの間で指示されたトルク規模ＴａとＴｂとの間の差が、緊締段階Ｅ中のトルク成長量である。
【００２４】
実際に緊締されたネジ継手のための再開されるトルク適用勾配Ｆの適切なポスト目標傾斜率の算出方法は、緊締段階Ｅとなだらかな停止勾配Ｆとの間のエネルギーに基づいた比較を可能にするために、時間単位当たりのトルク差の差を積分することである。緊締段階Ｅのエネルギー蓄積量とトルク傾斜勾配Ｆとの間の特定の経験則で決定された関係は、オペレータによって展開される筋肉作用を打消す適切でしかもそれほど疲労を生じさせない反作用トルクを確立するために使用される。
【００２５】
本発明による方法は、実際に緊締されたネジ継手のトルク成長特性にもかかわらず、緊締されるネジ継手の再開されるトルク適用にポスト目標トルク傾斜率を自動的に適応させることによって、適切で快適な反作用トルク特性を決定するための方法を提供する。これは、再開されるトルク適用の傾斜率が、緊締段階中に実際に緊締されたネジ継手のトルク成長の指示によって決定されることを意味し、如何なる傾斜率の事前設定も不要であることを意味する。
【符号の説明】
【００２６】
Ａ；Ｂ；Ｃ    ネジ継手
Ｄ    トルク反応
Ｅ    緊締トルク確立相
Ｆ    再開トルク傾斜相
ＴＴ    目標トルクレベル
ＴＳ    適度なトルクレベル
ＴＲ    再開トルク開始地点
Δｔ１  トルク成長特性持続時間
Δｔ２  トルク傾斜勾配持続時間
ｔ    時点
【図１】
0005897104.tif 000002
【図２】
0005897104.tif 000003