(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク工具を保持し、該トルク工具の締め付け軸の軸芯回りに前記トルク工具を回転させて被トルク付与部材に回転トルクを加えるローディング装置であって、
前記トルク工具を回転不能に保持する保持手段と、
前記保持手段に前記締め付け軸の軸芯回りの回転を伝達する回転伝達手段と、
前記回転伝達手段に対し、前記保持手段を前記締め付け軸の軸芯と直交する直交軸芯回りに回転自在に支持すると共に、前記締め付け軸の軸芯回りの平面内の任意の方向に移動自在に支持する支持手段と、を有し、
前記支持手段は、前記保持手段を前記直交軸に沿った両端部で遊びを有して支持する軸支手段と、前記保持手段を前記締め付け軸の軸芯に向けて弾性的に支持する弾性体とを有することを特徴とするローディング装置。
【請求項２】
前記軸支手段は、前記保持手段に設けた球形形状の係合部と、前記係合部が回転伝達方向に遊びを有して係合する前記回転伝達手段に設けた係合孔部とを有することを特徴とする請求項１に記載のローディング装置。
【請求項３】
前記回転伝達手段を回転可能に支持する取り付け体を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のローディング装置。
【請求項４】
前記トルク工具はトルクドライバであって、前記保持手段は前記トルクドライバの軸芯を前記保持手段の軸芯と一致する状態で前記トルクドライバのグリップ部を保持することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のローディング装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載のローディング装置が取り付けられる測定装置本体と、
前記ローディング装置に保持されるトルク工具の締め付け軸に装着される係合部材が係合する前記測定装置本体に固定されたセンサ軸と、
前記センサ軸に設けたセンサと、
を有し、前記トルク工具を回転させて前記センサの検出情報に基づいて、前記トルク工具に設定する設定トルク値を測定するトルク工具の設定トルク測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクドライバ等のトルク工具を保持して締め付けトルクを加えるローディング装置、およびこのローディング装置を備えたトルク工具テスタ等の設定トルク測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トルク工具の一つであるトルクドライバは、グリップ部をねじの締め付け方向に回転し、設定したトルク値に達するとトルクリミッタが作動し、ねじの締め付力の伝達が遮断される。
【０００３】
このようなトルクドライバの設定トルク値を測定する装置としてトルクドライバテスタが提案されている。トルクドライバテスタは、テスタ本体に対し、垂直方向に延びるセンサ軸を回転不能に固定配置し、前記センサ軸には歪みゲージ等のセンサが取り付けられ、前記センサの検出情報に基づいてトルク値を演算し、表示器に検出トルク値を表示する。
【０００４】
測定対象となるトルクドライバの主軸には、前記センサ軸に係合するビットを装着し、前記ビットを前記センサ軸に係合させると共に、前記センサ軸の軸芯にトルクドライバの軸芯を合致させるようにして垂直に保持する。そして、トルクドライバのグリップ部を回転させてトルクドライバのトルクリミッタが作動した時のトルク値を前記表示器により読み取る。このような測定は、トルクドライバを連続して回転し、トルクリミッタを複数回に渡って動作させる。
【０００５】
トルクドライバをドライバテスタ本体に対して垂直に保持し、回転力を付与するローディング装置が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
ローディング装置は、ドライバテスタ本体に固定される固定フレームに、水平方向に配置したボールベアリングを取り付け、このボールベアリングのインナーレース部にトルクドライバを保持する操作リングを固定した構成としている。トルクドライバは、主軸の軸芯とセンサ軸の軸芯とを合致させた状態で前記操作リングにグリップ部が固定され、前記操作リングを回転させることにより、トルクドライバの軸芯をセンサ軸の軸芯に合致させた状態を維持してトルクドライバのグリップ部を回転させるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１２２９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、トルクドライバの主軸に取り付けたビットをねじに係合し、ねじ締めを行う場合、および該ビットをセンサ軸に係合しトルクドライバを回転する場合において、図４（ａ）に示すように、トルクドライバ２０は、トルクドライバテスタ３０のセンサ軸（ねじ）３１の軸芯Ｌ１に対して傾いて回転している。このような現象が生じるのは、例えば図４（ｂ）に示すように、トルクドライバ２０の主軸に装着されるビット２１の６角穴の内面２２と、６角形状のセンサ軸３１の外周面との間に隙間が存在し、トルクドライバ２０を回転すると、図４（ｃ）に示すように、センサ軸３１の複数の角部がビット２１の内周面２２と当接し、線接触状態で回転トルクがセンサ軸３１に伝達される。
【０００９】
ここで、センサ軸３１の複数の角部との当接でビット２１の内周面２２が受ける反力の向きが異なり大きさも異なるため、これら反力の作用により、トルクドライバ２０の軸心Ｌ２がセンサ軸３１の軸芯Ｌ１からずれる。このずれを吸収するように、図４（ｄ）に示すように、トルクドライバ２０がセンサ軸３１の軸芯Ｌ１に対して傾くことになる。そして、連続してトルクドライバを回して測定を行うと、トルクドライバはビットを支点とするいわゆる首を振った首振り現象を生じさせることがある。
【００１０】
このように、トルクドライバ２０のグリップ部２３を操作リングに固定し、トルクドライバ２０に生じる傾きを無理に抑え込んだ状態で設定トルク値の測定を行うことは、実際のトルクドライバの使用状態とは異なり、実際の使用に合った設定トルク値の測定が必ずしも行われない場合が生じる。
【００１１】
本発明の目的は、トルクドライバ等のトルク工具が実際の締め付け作業で生じるトルクドライバ等のトルク工具の挙動を許容しつつ回転力を付与するローディング装置およびトルク工具の実際の使用に合った設定トルク値を測定できるトルク工具の設定トルク測定装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的を実現するローディング装置の構成は、図１に示す実施形態に従えば、トルク工具を保持し、該トルク工具の締め付け軸の軸芯回りに前記トルク工具を回転させて被トルク付与部材に回転トルクを加えるローディング装置１である。そして、前記トルク工具を回転不能に保持する保持手段６と、前記保持手段６に前記締め付け軸の軸芯回りの回転を伝達する回転伝達手段７と、前記回転伝達手段７に対し、前記保持手段６を前記締め付け軸の軸芯と直交する直交軸芯回りに回転自在に支持すると共に、前記締め付け軸の軸芯回りの平面内の任意の方向に移動自在に支持する支持手段（１０，１２，１３）と、を有する。
【００１３】
また、本発明の目的を実現するトルク工具の設定トルク測定装置の構成は、図２および図３に示す実施形態に従えば、上記構成のローディング装置が取り付けられる測定装置本体３３と、前記ローディング装置１に保持されるトルク工具２０の締め付け軸に装着される係合部材２１が係合する前記装置本体３３に固定されたセンサ軸３１と、前記センサ軸３１に設けたセンサと、を有し、前記トルク工具２０を回転させて前記センサの検出情報に基づいて、前記トルク工具２０に設定する設定トルク値を測定する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のローディング装置によれば、例えばトルクドライバに取り付けたビットをねじに係合させ、トルクドライバを回転させてねじを締め付ける際に発生するトルクドライバの傾き、偏心といった現象を無理に抑え込むように固定保持せず、トルクドライバの傾きや偏心を許容しつつトルクドライバを回転させることができる。
【００１５】
また、軸支手段として保持手段に設けた球形形状の係合部と、前記係合部が回転伝達方向に遊びを有して係合する前記回転伝達手段に設けた係合孔部とにより構成することにより、保持手段の移動、傾きをスムーズに行える。
【００１６】
このため、トルクドライバのトルクリミッタを実際の締め付け時に合った状態で作動させることができ、ねじを締め付ける作業に用いれば高精度に設定トルク値でねじを締め付けることができ、またこのローディング装置をトルクドライバテスタ等の設定トルク測定装置に用いれば、トルクドライバ等のトルク工具の設定トルク値を実際の使用状況に合わせた状態で測定でき、測定誤差の非常に少ない測定が行える。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明によるローディング装置の実施形態を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ｂ）の右側面図、（ｄ）は（ｂ）のＡ-Ａ矢視図、（ｅ）は（ｂ）のＢ-Ｂ矢視図。
【図２】図１のローディング装置を装備したトルクドライバテスタを示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図。
【図３】図２のトルクドライバテスタの上面図。
【図４】トルクドライバの締め付け動作に伴う傾斜現象を説明する図で、（ａ）はトルクドライバがトルクドライバテスタのセンサ軸の軸芯に対し傾斜した状態を示す正面図、（ｂ）はビットの内周面とセンサ軸のサイズを示す図、（ｃ）は（ｂ）のＣ-Ｃ矢視図、（ｄ）はトルクドライバが傾斜した状態におけるビットとセンサ軸との関係を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下本発明を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１９】
図１はローディング装置の実施形態を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は（ｂ）の右側面図、（ｄ）は（ｂ）のＡ-Ａ矢視図、（ｅ）は（ｂ）のＢ-Ｂ矢視図である。
【００２０】
ローディング装置１は、上下両端が開口する円筒形状に形成した取り付け体２を有し、例えば図２に示すように、取り付け体２をトルクドライバテスタ３０のテスタ本体３２に取り外し可能に固定する。テスタ本体３２のセンサ軸３１の回りに配置した取り付け台３３に取り付け体２の下部開口２ａを装着し、固定ねじ３を締め付けることにより、ローディング装置１の軸芯Ｌ３をセンサ軸３１の軸芯Ｌ１に合致させる。
【００２１】
取り付け体２の内周面には、上下両端が開口する内筒４が配置され、上端部にボールベアリング５が取り付けられている。取り付け体２には、のぞき窓２ｃが形成され、外部からのぞき窓２ｃを通してセンサ軸３１が視認できるようにしており、トルクドライバ２０のビット２１がセンサ軸３１に係合させる作業を容易に行えるようにしている。なお、内筒４にもこののぞき窓２ｃと同じ開口４ａを形成している。
【００２２】
ローディング装置１は、トルクドライバ２０を取り付ける保持手段である固定テーブル６と、固定テーブル６を非固定状態に保持する回転伝達手段であるガイド体７を有する。ガイド体７は、円筒形状に形成した嵌合部８が取り付け体２の上部開口２ｂを通してボールベアリング５の内輪部に嵌合し、取り付け体２に対して軸芯Ｌ３を中心に回転する。なお、ガイド体７の外周部にギア部を設け、モータあるいは手動回転するギアと前記ギア部を噛み合わせてモータあるいは手動によりガイド体７を回転させる。
【００２３】
ガイド体７は、嵌合部８の上部に、固定テーブル６を収容するガイド９が一体的に形成されている。ガイド９は、対向する一対の直線部９ａの両端部に円弧部９ｂを形成した平面略ランニングトラック形状に形成し、外周縁に立ち上がり部９ｃが設けられている。なお、直線部９ａの長さ方向をＹ軸方向、水平平面内でＹ軸方向と直交する方向をＸ軸方向とする。
【００２４】
また、対向する各円弧部９ｂの最外周部における立ち上がり部９ｃには、Ｙ軸方向に沿って軸孔１０が形成されている。軸孔１０は、後述する係合部１２が軸芯Ｌ３の回りに沿って遊びを有する長溝形状に形成されている。
【００２５】
固定テーブル６は、ガイド９と略相似した平面略ランニングトラック形状で、ガイド９よりも小サイズに形成したテーブル本体１１と、テーブル本体１１の上部に配置されたトルクドライバ固定部１５を有する。
【００２６】
テーブル本体１１は、対向する一対の直線部１１ａの両端に円弧部１１ｂを形成し、両方の円弧部１１ｂの最外周部に、先端を球形形状とする係合部１２をＹ軸方向に沿って配置する。係合部１２はねじ部１２ａの先端に形成され、ねじ部１２ａをテーブル本体１１に螺着される。係合部１２は軸孔１０に遊嵌され、一対の係合部１２を結ぶ軸線を中心としてテーブル本体１１を回転自在とする（ローリング動作）。また、係合部１２が長溝形状の軸孔１０の内周壁面に当接するまで、テーブル本体１１を移動自在とする。
【００２７】
テーブル本体１１は、球形形状の係合部１２を介してガイド９の軸孔１０に点接触状態で支持されているので、テーブル本体１１のスムーズなローリング動作および移動が行え、またガイド体７の回転力がロスなくテーブル本体に伝達される。
【００２８】
テーブル本体１１の両方の円弧部１１ｂの両方の肩部には、板ばねからなる支持ばね１３が取り付けられ、対向するガイド９の立ち上がり部９ｃの内周面に支持ばね１３の先端部が当接し、これら複数の支持ばね１３により、テーブル本体１１をガイド９に対して弾性的に支持し、テーブル本体１１の軸芯を取り付け体２の軸芯Ｌ３に一致させている。
【００２９】
テーブル本体１１の中央部には、トルクドライバ２０が貫通する貫通孔１４が形成され、貫通孔１４の中心点が取り付け体２の軸芯Ｌ３に一致する方向に複数の支持ばね１３の付勢力が作用し、トルクドライバ２０をセットした状態で貫通孔１４の軸芯と取り付け体２の軸芯を一致させる。そして、測定のためにガイド体７を回転すると、トルクドライバ２０の動きに合わせて支持ばね１３が変形し、トルクドライバ２０の自立を補助する。
【００３０】
支持ばね１３は板ばねを用いて立ち上がり部９ｃに線接触させ、テーブル本体１１がスムーズにローリング動作および垂直軸回りにおけるテーブル本体１１とガイド９との相対回転を可能としているが、ローリング動作や相対回転がスムーズに得られるものであれば板ばねに限られることはなく、スプリング、ゴム等の弾性体を用いてもよい。
【００３１】
トルクドライバ固定部１５は、垂直方向に沿ってトルクドライバ２０を把持固定する。トルクドライバ固定部１５を構成する部材は、貫通孔１４の軸芯を中心として、左右に点対称に配置され、操作ダイアル１６ａ、１６ｂを時計回り方向に回転すると、テーブル本体１１に固定された軸支承部１７ａ、１７ｂに回転自在に支承された締め付けねじ１８ａ、１８ｂが回転し、左右に対向配置したサドル１９ａ、１９ｂが貫通孔１４の軸芯に向かって螺進する。締め付けねじ１８ａ、１８ｂは、基端部側にねじ部が形成されていて、サドル１９ａ、１９ｂに螺合する。また締め付けねじ１８ａ、１８ｂの先端側はねじ部が形成されていない非ねじ形成部とし、この非ねじ形成部を相手側のサドル１９ａ、１９ｂに貫通させ、相手側のサドル１９ａ、１９ｂのＸ軸方向に沿った移動をガイドする。
【００３２】
サドル１９ａ、１９ｂには、トルクドライバ２０のグリップ部２３の外周面に周方向に沿って複数形成された凸条２３ａに嵌合する嵌合凹部を前面に形成した嵌合部材１９ｃ、１９ｄが取り付けられている。そして、サドル１９ａ、１９ｂを螺進させ、グリップ部２３の凸条２３ａに嵌合部材１９ｃ、１９ｄを嵌合させることにより、貫通孔１４の軸芯にトルクドライバ２０の軸芯を合わせるようにしてグリップ部２３を左右両側から把持し、トルクドライバ２０を垂直姿勢に把持固定する。
【００３３】
操作ダイアル１６ａ、１６ｂを反時計回り方向に回転すると、左右のサドル１９ａ、１９ｂが互いに離れる方向に移動し、グリップ部２３の把持が解除される。
【００３４】
なお、テーブル本体１１の表面に、左右のサドル１９ａ、１９ｂの螺進位置を示す目盛部１２ｂを設けることにより、貫通孔１４の軸芯を中心として左右方向におけるサドル１９ａ、１９ｂの位置を確認できるようにしている。
【００３５】
なお、トルクドライバ２０のグリップ部２３を嵌合部材１９ｃ、１９ｄにより嵌合し把持するようにしているが、この構成に限定されることはなく、トルクドライバ２０の軸芯をセンサ軸３１の軸芯に合致させた状態でグリップ部２３を固定できる構成であればよい。また、トルクドライバ固定部１５は上記した構成に限定されるものではなく、トルクドライバ２０の軸芯Ｌ２を固定テーブル６の軸芯に一致させた状態で、トルクドライバ２０のグリップ部２３を回転不能に保持できればどのような構成であってもよい。
【００３６】
上記した構成のローディング装置１は、図２に示すように、トルクドライバテスタ３０の取り付け台３３に取り付け体２を装着し、固定ねじ３を締め付けることにより、ローディング装置１の軸芯をセンサ軸３１の軸芯Ｌ１に合致させる。なお、取り付け体２は固定したトルクドライバ２０の軸芯がセンサ軸３１の軸芯Ｌ１に合致できる構成であれば、テスタ本体３２に対してどのように固定されていてもよく、例えばアーム部を介してテスタ本体３２に固定できるようにしてもよい。また、取り付け体２の長さは、測定するトルクドライバ２０の長さに応じて設定すればよい。
【００３７】
ローディング装置１をテスタ本体３２に装着固定後、検査するトルクドライバ２０をローディング装置１の上方から固定テーブル６のトルクドライバ貫通孔１４を通して差し込み、図３に示すように、ビット２１をセンサ軸３１に係合させる。そして、トルクドライバ固定部１５によりトルクドライバ２０のグリップ部２３を把持し、トルクドライバ２０の軸芯とセンサ軸３１の軸芯を合致させた状態でトルクドライバ２０を垂直姿勢でローディング装置１に固定する。
【００３８】
ローディング装置１のガイド体７を例えば時計回り方向に回転すると、ガイド体７の軸孔１０の内周壁面が固定テーブル６に設けた球形状の係合部１２に当接し、トルクドライバ２０はセンサ軸３１にトルクを加える。
【００３９】
トルクドライバ２０には、センサ軸３１からの反力トルクにより、図４に示すように傾斜する方向に力が加わる。トルクドライバ２０をトルクドライバ固定部１５を介して固定する固定テーブル６は、回転するガイド体７に対してローリング動作自在としているので、トルクドライバ２０の傾斜が許容され、トルクドライバ２０のビット２１によりセンサ軸３１にトルクが加わる。
【００４０】
この傾斜状態でガイド体７を回転すると、トルクドライバ２０の軸芯がセンサ軸３１の軸芯Ｌ１から偏心した状態で軸芯Ｌ１の廻りを移動する。その際、固定テーブル６のテーブル本体１１は、ガイド体７に対し支持ばね１３を介して支持されて水平平面内で任意の方向に移動自在としているので、固定テーブル６はトルクドライバ２０の傾斜を許容しつつ水平平面内を移動し、トルクドライバ２０の偏心動作も許容する。
【００４１】
したがって、トルクドライバ２０は、締め付け動作によって生じる傾斜および水平平面内で偏心する挙動を抑制されることなくセンサ軸３１にトルクを加えることになり、実際のねじの締め付け時と同様の状態で設定トルク値の測定が行われる。
【００４２】
トルクドライバ２０のトルクリミッタの一構成としては、例えばグリップ部２３と一体に回転すると共に軸方向に移動不能な固定部材と、主軸（主軸の先端部に固定したカプラにビットが交換可能に取り付けられる）と一体に回転すると共に軸方向移動可能な移動部材と、前記固定部材と前記可動部材との間に配置された鋼球と、前記移動部材を前記固定部材に向けて付勢するトルク値設定ばねとを有する。前記固定部材には前記鋼球が一部分入り込むカム穴を周方向に沿って複数形成し、前記回転部材には鋼球が一部分遊嵌する嵌合穴部が形成され、グリップ部に加わるトルクが前記固定部材→カム穴→鋼球→嵌合穴部→移動部材→主軸→カプラ→ビットの順に伝達される。
【００４３】
反力トルクが増し、トルク値設定ばねのばね力およびカム穴のカム面等で設定される設定トルク値に達すると、鋼球がカム穴を脱し、トルク伝達が断たれる。さらにグリップ部を回転すると、鋼球は次のカム穴に嵌まり込む。トルクドライバ２０の設定トルク値の測定は全てのカム穴について行い、またこれを複数回行うので、トルクドライバ２０は複数回に渡って連続回転させる。センサ軸３１に設けたセンサにより検出したデータに基づいてトルク値のピークを演算し表示部３４に表示すると共に、カム穴毎の複数のピークトルク値の平均値を表示部３４に表示し、メモリに記録する。
【００４４】
このように、ローディング装置１は、固定テーブル６が回転するガイド体７に対し、ローリング動作と水平平面内での任意の方向へのスライド動作を自在としている。このため、本実施形態のローディング装置１によりトルクドライバ２０をセンサ軸３１に対して少なくとも１回転させても、トルクドライバ２０は、締め付け動作によって生じる傾斜および水平平面内で偏心する挙動を抑制されることなくセンサ軸３１にトルクを加えることができ、複数のカム穴毎の設定トルク値を実際の締め付け動作に即して測定することができる。
【００４５】
なお、上記した実施形態は、トルクドライバを対象としているが、トルクレンチ等のトルク工具を対象としてもよい。また、本実施形態のローディング装置により、例えばトルクドライバを把持固定し、ねじ等を締め付ける装置に適用することもできる。
【００４６】
さらに、トルクドライバを垂直姿勢に保持するが、水平姿勢に保持する場合にも適用することができる。
【００４７】
要するに、本実施形態のローディング装置は、トルク工具によりねじやセンサ軸等の被トルク付与部材に回転トルクを加えるときに、前記被トルク付与部材から生じる反力トルクによって前記トルク工具に生じる傾斜やトルク工具の軸芯の偏心を許容できる構成であればよい。
【００４８】
また、トルク工具側のビット２１を穴形状、テスタ側のセンサ軸３１を軸形状としているが、ビット２１を軸形状、センサ軸を穴形状としてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
Ｌ１  軸芯
１  ローディング装置
２  取り付け体
２ａ  下部開口        ２ｂ  上部開口      ２ｃ  のぞき窓
３  固定ねじ
４  内筒
４ａ  開口
５  ボールベアリング
６  固定テーブル（保持手段）
７  ガイド体（回転伝達手段）
８  嵌合部
９  ガイド
９ａ  直線部      ９ｂ  円弧部      ９ｃ  立ち上がり部
１０  軸孔
１１  テーブル本体
１１ａ  直線部      １１ｂ  円弧部
１２  係合部
１２ａ  ねじ部      １２ｂ  目盛部
１３  支持ばね
１４  貫通孔
１５  トルクドライバ固定部
１６ａ、１６ｂ  操作ダイアル
１７ａ、１７ｂ  軸支承部
１８ａ、１８ｂ  締め付けねじ
１９ａ、１９ｂ  サドル
１９ｃ、１９ｄ  嵌合部材
２０  トルクドライバ
２１  ビット
２２  ６角穴の内面
２３  グリップ部
凸条２３ａ
３０  トルクドライバテスタ
３１  センサ軸
３２  テスタ本体
３３  取り付け台
３４  表示部
【図１】
0005840944.tif 000002
【図２】
0005840944.tif 000003
【図３】
0005840944.tif 000004
【図４】
0005840944.tif 000005