(57)【要約】【課題】回転部材により設定トルク値の設定を行う締付工具において、設定の動作を検出する。【解決手段】作業者の動作により締付部材を締め付けるときに発生する締付トルクが予め設定された設定トルク値に達したことを知覚させる締付工具であって、回転部材を回転操作することにより設定トルクを所定の値に設定可能なトルク値設定部と、回転部材の回転角度を検出し、検出した回転角度に基づく回転角度情報を出力する回転角度検出部と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業者の動作により締付部材を締め付けるときに発生する締付トルクが予め設定された設定トルク値に達したことを知覚させる締付工具であって、
回転部材を回転操作することにより前記設定トルク値を所定の値に設定可能なトルク値設定部と、
前記回転部材の回転角度を検出し、検出した前記回転角度に基づく回転角度情報を出力する回転角度検出部と、
を備える、
締付工具。
【請求項２】
前記回転角度情報に基づいて前記トルク値設定部に設定された前記設定トルク値を算出する設定値算出部
を備える、
請求項１記載の締付工具。
【請求項３】
前記回転角度検出部は、
前記回転部材に光を照射する発光部と、
前記発光部からの光を受光する受光部と、
前記回転部材と共に回転して前記受光部の受光状態を変化させる受光状態変化部と、
を備え、
前記受光部の受光状態の変化に基づいて前記回転角度を検出する、
請求項１記載の締付工具。
【請求項４】
前記回転角度情報を含む前記締付部材の締付作業に関連する情報を外部装置と通信する通信部
を備える、
請求項１記載の締付工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、締付工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ボルトやナットなどの締付部材を締付箇所に締め付けるときに発生する締付トルクが、予め締付工具に設定されたトルク値（以下「設定トルク値」という）に達したことを作業者に知覚させて、締付トルクを管理する締付工具として、トルクレンチが知られている。一般に、トルクレンチには、設定用の工具等を用いない限り作業者が設定トルク値の変更ができないいわゆるプリロック型トルクレンチと、工具等を用いることなく作業者の操作により設定トルク値の変更ができるいわゆるプリセット型トルクレンチとがある。
【０００３】
プリセット型トルクレンチでは、締付トルクの管理を行う場合に、締付箇所ごとにトルクレンチに対して設定トルク値を適切に設定する必要がある。機械式のプリセット型トルクレンチでは、締付部材を締め付ける際に、締付トルクが設定トルク値に達すると、ヘッド部が、ケースなど他の箇所に接触することで音や振動が発生して、作業者に締付トルクが設定トルク値に達したことを知覚させる。機械式のプリセット型トルクレンチでは、一般にダイヤル式の回転部材を回転させてスプリングの圧縮力を調節して、設定トルク値を変化させることができる。
【０００４】
なお、トルクレンチにおいて、電子式のトルクセンサーによって機械的なトリップメカニズム及びトルク設定手段を校正する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、機械式トルクレンチに歪みゲージを用いた電子式のトルクセンサーを設けることで、作業者が機械式トルクレンチの校正を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２２６７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の技術では、トルクセンサーにより実際の締付トルク値を測定するだけで、機械式トルクレンチの設定トルク値の設定部の回転部材の状態を検出することはできなかった。また、特許文献１の技術では、機械式のトルクレンチに設定された設定トルク値を数値化することや、数値化された設定トルク値をサーバなどに通信して管理することもできなかった。
【０００７】
本発明は、回転部材により設定トルク値の設定を行う締付工具において、設定の動作を検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、作業者の動作により締付部材を締め付けるときに発生する締付トルクが予め設定された設定トルク値に達したことを知覚させる締付工具であって、回転部材を回転操作することにより設定トルク値を所定の値に設定可能なトルク値設定部と、回転部材の回転角度を検出し、検出した回転角度に基づく回転角度情報を出力する回転角度検出部と、を備える。
【０００９】
また、本発明は、回転角度情報に基づいてトルク値設定部に設定された設定トルク値を算出する設定値算出部を備えてもよい。
【００１０】
また、本発明は、回転角度検出部は、回転部材に光を照射する発光部と、発光部からの光を受光する受光部と、回転部材と共に回転して受光部の受光状態を変化させる受光状態変化部と、を備え、受光部の受光状態の変化に基づいて回転角度を検出してもよい。
【００１１】
また、本発明は、回転角度情報を含む締付部材の締付作業に関連する情報を外部装置と通信する通信部を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、回転部材により設定トルク値の設定を行う締付工具において、設定の動作を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る締付工具の実施形態を示すトルクレンチの斜視図である。
【図２】図１に示したトルクレンチの正面図である。
【図３】図１に示したトルクレンチの底面図である。
【図４】図１に示したトルクレンチの内部構造を示す部分断面図である。
【図５】図１に示したトルクレンチにおいて所定の設定トルク値以上の荷重が加わった状態の内部構造を示す部分断面図である。
【図６】図１に示したトルクレンチの回転角度検出部を示す部分断面斜視図である。
【図７】図１に示したトルクレンチの回転角度検出部を示すブロック図である。
【図８】図１に示したトルクレンチの回転角度検出部の別の例を示す部分断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る締付工具の実施形態について、図面を参照しながら説明する。以下の説明において、締付トルクが予め設定された設定トルク値に達したことを作業者に知覚させる締付工具の一例として、回転部材を回転操作することにより設定トルク値を設定することができるトルク値設定部を備えるトルクレンチについて説明する。
【００１５】
［トルクレンチの構成］
図１は、本発明に係る締付工具の実施形態を示すトルクレンチ１０の斜視図である。また、図２は、トルクレンチ１０の正面図である。図１及び図２に示すように、トルクレンチ１０は、いわゆる機械式のプリセット型トルクレンチである。トルクレンチ１０は、締付作業時に発生するトルクによりヘッド部１２とケース１１とが接触すると音や振動が発生し、作業者に締付トルクが設定トルク値に達したことを知覚させる。トルクレンチ１０は、ケース１１と、ヘッド部１２と、ヘッドピン１３と、トルク値設定部１８と、回転角度検出部１９とを備える。
【００１６】
ケース１１は、ヘッド部１２などのトルクレンチ１０の構成要素を収容し、トルクレンチ１０の外形形状を構成する略筒状の部材である。ケース１１は、一端にヘッド部１２が設けられる。また、ケース１１は、他端にトルク値設定部１８及び回転角度検出部１９が設けられる。
【００１７】
図３は、トルクレンチ１０の底面図である。図３に示すように、ヘッド部１２には、ラチェットヘッド１２１が設けられている。ラチェットヘッド１２１は、ケース１１から露出している。ラチェットヘッド１２１には、締付部材と係合する不図示のソケットレンチ（ボルトまたはナット締付用）を着脱自在に取り付けることができるように、ソケット接続部１２４が設けられている。
【００１８】
図４は、トルクレンチ１０の内部構造を示す部分断面図である。図４では、トルクレンチ１０の内部構造を示すために、ケース１１及び回転角度検出部１９の筐体１９８のみ断面を示している。図４に示すように、ケース１１の内部には、トルクレンチ１０の内部構造として、ヘッド部１２のアーム１２２及び接触部１２３と、ゲイン調整ネジ１４と、リンク１５と、スライダ１６と、スプリングガイド１７と、トルク値設定部１８とが収納されている。
【００１９】
ヘッド部１２は、ケース１１の内部にアーム１２２と接触部１２３とが設けられている。ヘッド部１２は、ラチェットヘッド１２１とアーム１２２との境界に設けられるヘッドピン１３によって、ケース１１に対して回動自在に軸支されている。
【００２０】
アーム１２２は、ケース１１内部に収納される。ヘッド部１２がヘッドピン１３によってケース１１に軸支されているため、アーム１２２は、ヘッドピン１３を中心にケース１１内部で回動可能である。
【００２１】
接触部１２３は、アーム１２２のヘッドピン１３で軸支されている側の端とは反対側の端部に設けられている。接触部１２３は、ケース１１内部でアーム１２２が回動したときに、ケース１１の内壁と接触して、音や振動を発する。接触部１２３は、締付作業による負荷がヘッド部１２に加わった際にアーム１２２が回動する方向に設けられる。また、ヘッド部１２のアーム１２２の上記端部において、ヘッド部１２を図４において短手方向に貫通するように、ゲイン調整ネジ１４が設けられている。ゲイン調整ネジ１４は、トルクレンチ１０に締付トルクが加わったときのアーム１２２の動作のゲインを調整するために設けられている。アーム１２２には、スライダ１６とリンク機構で接続するリンク１５が設けられる。
【００２２】
スライダ１６は、一端がリンク１５を介してアーム１２２と接続し、他端がスプリングガイド１７と接続している。スライダ１６は、ヘッド部１２に対してケース１１が回動する際にケース１１内部で長手方向に移動する。また、スライダ１６は、ケース１１内壁に接触するローラを備える。ローラは、ケース１１内でのスライダ１６の移動を案内する。
【００２３】
スプリングガイド１７は、略円筒状の部材である。スプリングガイド１７は、円筒状に形成され、ケース１１の軸とスプリングガイド１７の軸とが略一致するように、ケース１１内部に配置される。スプリングガイド１７は、トルク値設定部１８のバネ部１８１の動きを案内する。スプリングガイド１７は、底面の中央に孔を有する。スプリングガイド１７の孔は、スライダ１６の他端に挿入される。また、スプリングガイド１７は、他方の底面にバネ部１８１の一端が接している。
【００２４】
トルク値設定部１８は、バネ部１８１と、トルク値表示部１８２と、設定ボルト１８３と、ロックナット１８４とが、ケース１１の内部に設けられる。また、トルク値設定部１８は、ケース１１の外部にトルク値設定グリップ１８５を備える。トルク値設定部１８は、トルク値設定グリップ１８５を回転操作することにより、バネ部１８１の圧縮力を変化させて設定トルク値を設定可能にする。
【００２５】
バネ部１８１は、トルクレンチ１０の長手方向が圧縮方向となる圧縮バネである。バネ部１８１には、例えばコイルばねを用いることができる。バネ部１８１は、上述のように一端がスプリングガイド１７の他方の平面に接している。
【００２６】
トルク値表示部１８２は、ケース１１の内部に配置される略円筒状の部材である。トルク値表示部１８２は、一端がバネ部１８１の他端に接し、他端がトルク値設定グリップ１８５の方を向いて配置されている。トルク値表示部１８２には、表面に設定された設定トルク値を示す目盛が表示されている。ケース１１の内壁には、不図示の回り止めが取り付けられている。トルク値表示部１８２は、上記回り止めに対してトルクレンチ１０の軸方向に摺動可能に設けられる。この回り止めにより、トルク値表示部１８２は、ケース１１内部で回動せずに軸方向に移動するようになっている。このため、トルク値表示部１８２の目盛は、ケース１１に設けられる表示窓から常に読み取ることができる。また、トルク値表示部１８２には、中心部に長手方向を貫くメネジが設けられている。
【００２７】
設定ボルト１８３は、トルク値表示部１８２のメネジに螺合する。設定ボルト１８３は、鍔状の部分がロックナット１８４と係合する。
【００２８】
ロックナット１８４は、ケース１１の内部に固定される略円盤状の部材である。ロックナット１８４は、中心部に設定ボルト１８３の軸状の部分が挿入される孔が設けられている。
【００２９】
トルク値設定グリップ１８５は、トルクレンチ１０の他端に設けられる略円筒状の部材である。トルク値設定グリップ１８５は、回転部材としての機能を有する。トルク値設定グリップ１８５は、回転角度検出部１９を介して設定ボルト１８３と接続し、設定ボルト１８３を回動させる。
【００３０】
［トルクレンチの動作］
以上説明した、トルクレンチ１０の動作について、作業者が所定の締付トルク値で締付部材の締付動作を行う場合を例に説明する。
【００３１】
トルク値設定グリップ１８５を回転させると、設定ボルト１８３がトルク値設定グリップ１８５とともに回転する。設定ボルト１８３が回転すると、トルク値表示部１８２がケース１１の内部を移動して、バネ部１８１を圧縮し、バネ部１８１の圧縮力が変化する。作業者は、トルク値表示部１８２により示される設定トルク値が所定の値であることを確認して、トルク値設定グリップ１８５の回転操作を止めて、締付動作に移行する。
【００３２】
図５は、トルクレンチ１０において所定の設定トルク値以上の荷重が加わった状態の内部構造を示す部分断面図である。図５に示すように、トルクレンチ１０では、締付部材を締め付ける際に、バネ部１８１からの圧縮力が、スライダ１６及びリンク１５を介してヘッド部１２に働く。締付トルクがトルク値設定部１８により設定された設定トルク値に達すると、締付トルクにより発生する力がバネ部１８１からの圧縮力を上回ることで、ケース１１及びスライダ１６は、図４の状態から図５の状態に動く。
【００３３】
ケース１１は、ヘッドピン１３を中心に回動して、ケース１１の内壁が接触部１２３に接触する。トルクレンチ１０では、接触部１２３がケース１１の内壁に接触すると、トルクレンチ１０から音と振動が発生する。
【００３４】
［回転角度検出部の構成と動作］
次に、回転角度検出部１９の構成と動作について説明する。
【００３５】
図６は、トルクレンチ１０の回転角度検出部１９を示す部分断面斜視図である。図６では、回転角度検出部１９の筐体１９８のみを断面図で示している。図６に示すように、回転角度検出部１９は、筐体１９８の内部に、回転軸１９１と、基板１９２と、エンコーダユニット１９３と、円盤１９４と、設定値算出部１９５と、通信部１９６と、を備える。
【００３６】
回転軸１９１は、図４に示した設定ボルト１８３及びトルク値設定グリップ１８５と協働可能に接続する。回転軸１９１は、作業者が回転させたトルク値設定グリップ１８５からの回転力を設定ボルト１８３に伝達する。
【００３７】
基板１９２は、エンコーダユニット１９３、設定値算出部１９５、及び通信部１９６などの電子部品を載置可能な部材である。基板１９２は、例えばプリント基板など、公知の電子回路用基板を用いることができる。基板１９２には、回転軸１９１を通すための孔が設けられている。
【００３８】
図７は、トルクレンチ１０の回転角度検出部１９を示すブロック図である。図７に示すように、エンコーダユニット１９３は、発光素子１９３ａと、受光素子１９３ｂと、信号処理部１９３ｃとを備える。エンコーダユニット１９３には、ロータリエンコーダとして一般に知られている、アブソリュート型エンコーダ及びインクリメンタル型エンコーダのいずれを用いることができる。
【００３９】
発光素子１９３ａは、例えば発光ダイオードやレーザダイオードなどの各種光源である。発光素子１９３ａは、円盤１９４に向けて光を照射する発光部として機能する。
【００４０】
受光素子１９３ｂは、例えばフォトダイオードなどを用いることができる。受光素子１９３ｂは、発光素子１９３ａから照射された光のうち、円盤１９４によって反射、遮光、あるいは屈折などの作用で受光状態を変化されていない光を受光する受光部として機能する。受光素子１９３ｂは、受光した光に基づいて受光信号を出力する。
【００４１】
信号処理部１９３ｃは、受光素子１９３ｂから出力された受光信号に対して増幅などの信号処理を行い、設定ボルト１８３の回転角度を検出し、検出した設定ボルト１８３の回転角度に基づく電子的情報である回転角度情報を、設定値算出部１９５に出力する。また、信号処理部１９３ｃは、省電力化や動作安定を図るために、受光量などに基づいて発光素子１９３ａの駆動電力や動作の制御などを行う。
【００４２】
円盤１９４は、中心が回転軸１９１に挿通されていて回転軸１９１と共に回転する。円盤１９４は、受光素子１９３ｂの受光状態を変化させる、受光状態変化部として機能する。
【００４３】
円盤１９４は、発光素子１９３ａからの光を透過させないことで、受光素子１９３ｂの受光状態を変化させる。円盤１９４は、円板状の平面部と、平面部の外周に設けられる側面部と、側面部に設けられる光透過部とを備える略カップ形状の部材である。円盤１９４は、平面部及び側面部が光不透過性（遮光性）を備える。光透過部は、側面部に等間隔のスリット状に設けられ、発光素子１９３ａからの光を透過する。
【００４４】
なお、円盤１９４は、上述のように光透過部を有する透過型のものに限定されず、例えばプリズムにより発光素子１９３ａからの光を屈折させて受光素子１９３ｂの受光状態を変化させてもよい。
【００４５】
図８は、トルクレンチ１０の回転角度検出部１９の別の例を示す部分断面斜視図である。円盤１９４Ａは、上述のように平面部と側面部とを有する略カップ形状のものに限らず、例えば平面部に光透過部を備える円板状であってもよい。この場合に、エンコーダユニット１９３Ａは、円盤１９４Ａの平面部を挟むように設けられる。
【００４６】
設定値算出部１９５は、エンコーダユニット１９３の信号処理部１９３ｃから出力された信号に基づいて、設定ボルト１８３の回転角度（回転数、回転量）を算出する。また、設定値算出部１９５は、設定ボルト１８３の回転角度に基づいて、トルク値設定グリップ１８５に設定された設定トルク値を算出する。設定値算出部１９５では、設定ボルト１８３の回転角度によりバネ部１８１の圧縮力が変化することに着目し、検出された設定ボルト１８３の回転角度に基づいてトルク値設定部１８の設定トルク値を算出する。
【００４７】
設定値算出部１９５は、記憶部１９７に記憶される回転角度と設定トルク値との相関関係を示す情報（例えば、回転角度に基づいて設定トルク値を算出するための換算式やデータテーブルなど）を用いて設定トルク値を算出して出力する。設定値算出部１９５は、設定トルク値を算出して出力する際に、作業日時や作業者に関する情報を設定トルク値に対応させて出力してもよい。
【００４８】
通信部１９６は、設定値算出部１９５が出力した設定トルク値のデータ及び回転角度情報のいずれかを含む締付部材の締付作業に関連する情報を、設定トルク値のデータを管理するサーバなど、不図示の外部装置（情報処理装置）に送信する。通信部１９６は、通信部１９６による通信路は、無線通信または有線通信の何れでもよい。また、通信部１９６と外部装置との通信フォーマットの種類は限定されず、例えばBluetooth（登録商標）、赤外線通信、ＷＡＮ（Wide Area Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）などを利用できる。
【００４９】
以上説明したトルクレンチ１０では、回転角度検出部１９が、バネ部１８１の圧縮力を調節する際に回転させる設定ボルト１８３の回転角度を検出する。つまり、以上説明したトルクレンチ１０によれば、機械式のトルクレンチにおけるトルク値設定部１８の動作状態を検出することができる。
【００５０】
また、以上説明したトルクレンチ１０では、設定値算出部１９５が、回転角度検出部１９により検出された設定ボルト１８３の回転角度情報に基づいて、トルク値設定部１８に設定された設定トルク値を算出する。つまり、以上説明したトルクレンチ１０によれば、機械式のトルクレンチにおける設定トルク値のデータを取得することができる。また、以上説明したトルクレンチ１０によれば、取得した設定トルク値のデータを用いて、機械式のトルクレンチにおいて設定トルク値のトレーサビリティ性を向上することができる。
【００５１】
また、以上説明したトルクレンチ１０では、通信部１９６が、回転角度検出部１９により検出された設定ボルト１８３の回転角度や、設定値算出部１９５により算出された設定トルク値のデータを外部装置との間で通信することができる。
【００５２】
なお、本発明に係る締付工具において、トルクレンチ１０と異なり設定値算出部１９５を備えず、エンコーダユニット１９３からの受光信号を直接的に通信部１９６から外部装置に出力するように構成してもよい。また、本発明に係る締付工具において、トルクレンチ１０と異なり通信部１９６を備えず、例えば記憶部１９７に設定トルク値のデータを記憶させるように構成してもよい。
【００５３】
また、本発明に係る締付工具において、光学式のエンコーダユニット１９３を備える回転角度検出部１９に代えて、例えば磁気式、レーザー式、静電容量式などのエンコーダによる回転角度検出部を用いてもよい。
【００５４】
また、本発明に係る締付工具において、設定値算出部１９５は、設定トルク値の設定前にトルク値設定部１８の設定値を任意の初期値、あるいはトルク値設定部１８の設定範囲の限界位置（以下「原点位置」という。）に調整するゼロ点較正を作業者の操作により又は自動的に行う機能を有してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１０  トルクレンチ
１１  ケース
１２  ヘッド部
１３  ヘッドピン
１４  ゲイン調整ネジ
１５  リンク
１６  スライダ
１７  スプリングガイド
１８  トルク値設定部
１９  回転角度検出部
２３  制御部
１２１  ラチェットヘッド
１２２  アーム
１２３  接触部
１２４  ソケット接続部
１８１  バネ部
１８２  トルク値表示部
１８３  設定ボルト
１８４  ロックナット
１８５  トルク値設定グリップ
１９１  回転軸
１９２  基板
１９３  エンコーダユニット
１９３ａ  発光素子
１９３ｂ  受光素子
１９３ｃ  信号処理部
１９４  円盤
１９５  設定値算出部
１９６  通信部
１９７  記憶部
１９８  筐体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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