(57)【要約】【課題】重力センサを利用し、トルクレンチの角度を測定することができる上、手作業により発生する誤差を修正することができる重力センサを備えるトルクレンチ及びその回転角度を正確に計算する方法を提供する。【解決手段】重力センサを備えるトルクレンチ３００は、ワークにトルクを加えるレンチ本体３１０と、トルクが所定のトルク値より大きいか否かを測定するトルクセンサ３２１と、トルクが所定のトルク値より大きいとき、レンチ本体３１０の回転角度を測定し、角度値を生成する角度センサ３２２と、レンチ本体３１０の傾き角度を測定する重力センサ３２３と、傾き角度に基づいて角度値を修正し、正確な角度値を生成する処理ユニット３２４とを備える。【選択図】図８
2011161582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークにトルクを加えるレンチ本体と、
前記トルクが所定のトルク値より大きいか否かを測定するトルクセンサと、
前記トルクが所定のトルク値より大きいとき、前記レンチ本体の回転角度を測定し、角度値を生成する角度センサと、
前記レンチ本体の傾き角度を測定する重力センサと、
前記傾き角度に基づいて前記角度値を修正し、正確な角度値を生成する処理ユニットと、を備えることを特徴とする重力センサを備えるトルクレンチ。
【請求項２】
前記正確な角度値を表示する表示ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の重力センサを備えるトルクレンチ。
【請求項３】
前記表示ユニットは、警告ランプを有することを特徴とする請求項２記載の重力センサを備えるトルクレンチ。
【請求項４】
前記表示ユニットは、警報装置を有することを特徴とする請求項２記載の重力センサを備えるトルクレンチ。
【請求項５】
データ伝送インターフェイスをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の重力センサを備えるトルクレンチ。
【請求項６】
記憶ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の重力センサを備えるトルクレンチ。
【請求項７】
トルクレンチに応用する回転角度を正確に計算する方法であって、
角度センサを利用し、前記トルクレンチの開始時間後の回転角度を計算し、角度値を生成するステップと、
重力センサを利用し、前記トルクレンチが回転するときの傾き角度を測定するステップと、
前記傾き角度を利用して角度値を修正するステップと、を含むことを特徴とする回転角度を正確に計算する方法。
【請求項８】
前記開始時間は、前記トルクレンチが加えるトルクが所定のトルク値に達する時間であることを特徴とする請求項７記載の回転角度を正確に計算する方法。
【請求項９】
トルクセンサにより前記トルクを測定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項８記載の回転角度を正確に計算する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクレンチに関し、特に、重力センサを備えるトルクレンチに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１を参照する。図１に示すように、ナット２００を締結する際、ナット２００にトルクレンチ１００を取り付ける。ナット２００に加えるトルク及び回転角度は、トルクレンチ１００により計算することができるが、回転角度の計算結果は正確でないことがあった。
【０００３】
図２（ａ）及び図２（ｂ）を参照する。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、一般に、ユーザがナット２００にトルクレンチ１００を取り付ける際、特に水平角度に注意して取り付けることはなかった。つまり、トルクレンチ１００の側面に設けられた平面と、ナット２００の頂部に設けられた平面とは、Ｘ−Ｚ平面でずれている（即ち、ナット２００の頂部に設けられた平面に対し、トルクレンチ１００が上方又は下方に傾いている）。このずれた状態は、ナット２００の中心点からトルクレンチ１００上に設けられた角度センサまでの距離に変化を発生させるため、ユーザがトルクレンチ１００を回転させる際、この半径の誤差により円周距離に誤差を発生させ、角度センサの測定に誤差を発生させることがあった。
【０００４】
図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照する。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ユーザが実際にトルクレンチを使用する際、トルクレンチ１００の側面に設けられた平面と、ナット２００の頂部に設けられた平面とは、Ｘ−Ｚ平面でずれるだけでなく、Ｙ−Ｚ平面上でもずれることがある。
【０００５】
図４及び図５を参照する。図４及び図５に示すように、従来のトルクレンチを実際に使用する際、手作業では機械を用いたときのように安定かつ正確に用いることができない。そのため、図４に示すように、ユーザがトルクレンチ１００を用いてナット２００を角度αで回転させる場合、トルクレンチ１００とナット２００とを所定の角度に維持することができないことがあった。つまり、第１の角度α１で回転させるときの取り付け角度と、第２の角度α２で回転させるときの取り付け角度とが異なることがあった。ここで、α＝α１＋α２である。
【０００６】
さらに詳細には、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、ユーザが第１の角度α１で回転させる際、トルクレンチ１００の側面に設けられた平面と、ナット２００の頂部に設けられた平面とのなす角度はθ１であり、ユーザが第２の角度α２で回転させる際、トルクレンチ１００の側面に設けられた平面と、ナット２００の頂部に設けられた平面とのなす角度はθ２である。このように、特にユーザが異なった回転角度で腕を動かす際、変化が発生し易かったが、市販されている各種トルクレンチでは、手作業により発生した測定誤差を修正することができなかった。
【０００７】
同様の問題は、ソケット式トルクレンチにも発生する。図６及び図７に示すように、トルクレンチ１００の作動部１０１は、ナット２００へ水平に取り付けられるが、トルクレンチ１００の把持部１０２は、非所定角度βで傾いている。角度センサが把持部１０２に取り付けられている場合、傾きによる誤差が発生するが、作動部１０１に取り付けられている場合、傾きにより誤差が発生することを防ぐことができる。しかし、作動部１０１に角度センサを取り付ける場合、応力又は電気回路が占有する空間などを考慮しなければならないため柔軟性が低く、余計なコストがかかった。そのため、角度を測定する際に誤差が発生することを防ぐことができる方法が求められていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述の点に鑑みて為されたもので、その目的は、重力センサを利用し、トルクレンチの角度を測定する重力センサを備えるトルクレンチを提供することにある。
【０００９】
本発明のもう一つの目的は、手作業により発生する誤差を修正し、回転角度を正確に計算する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決することのできる請求項１の発明は、ワークにトルクを加えるレンチ本体と、前記トルクが所定のトルク値より大きいか否かを測定するトルクセンサと、前記トルクが所定のトルク値より大きいとき、前記レンチ本体の回転角度を測定し、角度値を生成する角度センサと、前記レンチ本体の傾き角度を測定する重力センサと、前記傾き角度に基づいて前記角度値を修正し、正確な角度値を生成する処理ユニットと、を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記正確な角度値を表示する表示ユニットをさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、前記表示ユニットは、警告ランプを有することを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明では、請求項２の発明において、前記表示ユニットは、警報装置を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明では、請求項１の発明において、データ伝送インターフェイスをさらに備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明では、請求項１の発明において、記憶ユニットをさらに備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項７の発明では、トルクレンチに応用する回転角度を正確に計算する方法であって、角度センサを利用し、前記トルクレンチの開始時間後の回転角度を計算し、角度値を生成するステップと、重力センサを利用し、前記トルクレンチが回転するときの傾き角度を測定するステップと、前記傾き角度を利用して角度値を修正するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１７】
請求項８の発明では、請求項７の発明において、前記開始時間は、前記トルクレンチが加えるトルクが所定のトルク値に達する時間であることを特徴とする。
【００１８】
請求項９の発明では、請求項８の発明において、トルクセンサにより前記トルクを測定するステップをさらに含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る重力センサを備えるトルクレンチ及びその回転角度を正確に計算する方法は、重力センサを利用し、トルクレンチの角度を測定することができる上、手作業により発生する誤差を修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来のトルクレンチを使用するときの状態を示す平面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は従来のトルクレンチを使用するときの状態を示す側面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は従来のトルクレンチを使用するときの状態を示す斜視図である。
【図４】従来のトルクレンチを使用するときの状態を示す平面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は従来のトルクレンチを使用するときの状態を示す斜視図である。
【図６】従来のソケット式トルクレンチを使用するときの状態を示す側面図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は従来のソケット式トルクレンチを使用するときの状態を示す側面図である。
【図８】本発明の一実施形態による重力センサを備えるトルクレンチを示す機能ブロック図である。
【図９】同上の詳細な機能ブロック図である。
【図１０】（ａ）は本発明の一実施形態によるジャイロチップを示す回路図、（ｂ）は本発明の一実施形態による重力センサを示す回路図である。
【図１１】本発明の一実施形態による処理ユニットを示す回路図である。
【図１２】本発明の一実施形態による回転角度を正確に計算する方法を示す流れ図である。
【図１３】同上の詳細な流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図８を参照する。図８に示すように、本実施形態の重力センサを備えるトルクレンチ３００は、レンチ本体３１０及び回路装置３２０を含む。回路装置３２０は、トルクセンサ３２１、角度センサ３２２、重力センサ３２３及び処理ユニット３２４を含む。レンチ本体３１０は、ワーク（例えば、ナット）にトルクを加えるために用いる。トルクセンサ３２１は、トルクが所定のトルク値より大きいか否かを検出するために用いる。角度センサ３２２は、所定のトルク値よりトルクが大きいとき、レンチ本体３１０の回転角度を測定し、角度値を生成するために用いる。重力センサ３２３は、レンチ本体３１０の傾き角度を測定するために用いる。処理ユニット３２４は、傾き角度に基づき、得た角度値を正確な角度値に修正するために用いる。これにより、本実施形態は、手作業により発生する誤差を修正し、ワークの回転角度を正確に測定することができる。
【００２２】
さらに詳細には、図５に示すように、ユーザが第１の角度α１で回転させた後に力を抜き、所定のトルク値よりトルクが低くなったことをトルクセンサ３２１が検知したときに、角度センサ３２２に知らせて角度値が累計されないようにする。ユーザが所定のトルク値より大きなトルクを加える場合、角度センサ３２２によりレンチ本体３１０の回転角度を累計し続け、これにより、ナット２００の回転角度を得る。ここで、重力センサ３２３は、角度θ１及び角度θ２から傾き角度の変化量を測定し、第２の角度α２の実測値を修正し、手作業により発生する誤差を修正することができる。
【００２３】
図９を参照する。図９に示すように、重力センサを備えるトルクレンチ３００は、正確な角度値を含むさまざまな情報を表示する表示ユニットを含む。さらに詳細には、表示ユニットは、モニタ３２５、警告ランプ３２６及び警報装置３２７を含んでもよい。重力センサを備えるトルクレンチ３００は、例えば、所定のトルク値、正確な角度値などの様々なデータを記憶するために用いる記憶ユニット３２８を含んでもよい。さらに、重力センサを備えるトルクレンチ３００は、有線通信又は無線通信により各種データを伝送するために用いるデータ伝送インターフェイス３２９を含んでもよい。さらに、重力センサを備えるトルクレンチ３００は、ユーザがコマンド又はデータを入力するために用いる簡易な操作インターフェイス３３０を含んでもよい。
【００２４】
図１０（ａ）を参照する。図１０（ａ）に示すように、角度センサは、一般にジャイロであり、利用可能なチップは、ＳＴ型式のＬＹ５０３ＡＬＨ、ＬＹ５１０ＡＬＨ、ＬＰＲ５１０ＡＬ、ＬＰＹ５１０ＡＬ、ＬＹ５１５０ＡＬＨ、ＬＰＹ５１５０ＡＬなどのチップでもよいし、ＡＤＩ型式のＡＤＸＲＳ６１０、ＡＤＸＲＳ６１３などのチップでもよい。ジャイロチップの出力信号は、接点４０１により前述の処理ユニット３２４へ伝達される。
【００２５】
図１０（ｂ）を参照する。図１０（ｂ）に示すように、重力センサ（ｇｒａｖｉｔｙ  ｓｅｎｓｏｒ）に用いるチップは、ＳＴ型式のＬＩＳ２０２ＤＬ、ＬＩＳ２４４ＡＬ、ＬＩＳ３３１ＡＬ、ＬＩＳ３４４ＡＬ、ＬＩＳ３４４ＡＬＨ、ＬＩＳ３Ｖ０２ＤＬなどのチップでもよいし、ＡＤＩ型式のＡＤＸＬ３２５、ＡＤＸＬ３２６、ＡＤＸＬ３３５、ＡＤＸＬ３４５、ＡＤＸＬ１０３、ＡＤＸＬ２０３などのチップでもよい。重力センサの出力信号は、接点４０２により前述の処理ユニット３２４へ伝達される。
【００２６】
図１１を参照する。図１１に示すように、チップ型式ＭＳＰ４３０−Ｆ４２７のマイクロプロセッサチップを例にすると、ＭＳＰ４３０−Ｆ４２７チップは、接点４０３により、信号の接点４０１からジャイロ信号を受信し、接点４０４により、信号の接点４０２から重力センサの信号を受信し、接点４０５及び接点４０６により、トルクセンサの信号を受信する。
【００２７】
図１２を参照する。図１２に示すように、本実施形態の回転角度を正確に計算する方法は、トルクレンチに応用することができる。回転角度を正確に計算する方法は、以下のステップ５１０〜５３０を含む。まず、ステップ５１０において、角度センサによりトルクレンチの開始時間後の回転角度を計算し、角度値を生成する。その後、ステップ５２０において、重力センサにより、トルクレンチが回転するときの傾き角度を測定する。続いて、ステップ５３０において、傾き角度に基づいて角度値を修正する。
【００２８】
最後に図１３を参照する。図１３に示すように、本実施形態の回転角度を正確に計算する方法は、７つのステップを含む。まず、ステップ６１０において、トルク測定機能を実行し、ワークに加えるトルクレンチのトルク値を測定する。その後、ステップ６２０において、処理ユニット又は比較器を用い、トルクが所定のトルク値より大きいか否かを判断する。続いて、ステップ６３０において、トルクが所定のトルク値より大きいとき、角度測定機能を実行し、トルクレンチ本体の回転角度を計算し、ワークの回転角度を得る。ステップ６４０において、角度センサを用い、トルクレンチ本体が回転中であるか否かや傾きの発生の有無を判断し、傾いている場合、角度を測定する。その後、ステップ６５０において、傾き角度が回転角度に対して発生させた誤差を計算する。続いて、ステップ６６０において、角度センサが得た数値に基づいて回転角度値を修正し、正確な角度値を生成する。最後に、ステップ６７０において、モニタに正確な角度値を表示する。
【００２９】
当該技術分野の当業者が実施できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００３０】
１００  トルクレンチ
１０１  作動部
１０２  把持部
２００  ナット
３００  重力センサを備えるトルクレンチ
３１０  レンチ本体
３２０  回路装置
３２１  トルクセンサ
３２２  角度センサ
３２３  重力センサ
３２４  処理ユニット
３２５  モニタ
３２６  警告ランプ
３２７  警報装置
３２８  記憶ユニット
３２９  データ伝送インターフェイス
３３０  操作インターフェイス
４０１  接点
４０２  接点
４０３  接点
４０４  接点
４０５  接点
４０６  接点
【図１】
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【図２】
2011161582.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2011161582.tif 000008
【図７】
2011161582.tif 000009
【図８】
2011161582.tif 000010
【図９】
2011161582.tif 000011
【図１０】
2011161582.tif 000012
【図１１】
2011161582.tif 000013
【図１２】
2011161582.tif 000014
【図１３】
2011161582.tif 000015