(57)【要約】【課題】締付トルクが所定の設定トルク値に達したことを報知する締付工具において、設定トルク値の演算精度を向上する。【解決手段】締付部材と係合するヘッド部と、ヘッド部を支持し締付部材を締め付ける締付力をヘッド部に伝達する筐体と、締付部材を締め付けるときに発生する締付トルクが所定の設定トルク値に達すると筐体からヘッド部に伝達される締付力を低下させる締付力伝達部と、設定トルク値を締付力伝達部に固有の変化の特性により調整することができる設定トルク値調整部と、設定トルク値調整部の操作量を検出する操作量検出部と、操作量及び設定トルク値の変化の特性に基づいて設定トルク値の表示値を演算する演算部と、をそなえ、演算部により演算された表示値をトルク値表示部に表示させる。【選択図】図４
2019135070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
締付部材と係合するヘッド部と、
前記ヘッド部を支持し前記締付部材を締め付ける締付力を前記ヘッド部に伝達する筐体と、
前記締付部材を締め付けるときに発生する締付トルクが所定の設定トルク値に達すると前記筐体から前記ヘッド部に伝達される前記締付力を低下させる締付力伝達部と、
前記設定トルク値を前記締付力伝達部に固有の変化の特性により調整することができる設定トルク値調整部と、
前記設定トルク値調整部の操作量を検出する操作量検出部と、
前記操作量及び前記設定トルク値の変化の特性に基づいて前記設定トルク値の表示値を演算する演算部と、
を備え、
前記演算部により演算された前記表示値をトルク値表示部に表示させる、
締付工具。
【請求項２】
前記設定トルク値の変化の特性と前記操作量との関係は、少なくとも非線形に変化する領域を含んでいる、
請求項１に記載の締付工具。
【請求項３】
前記締付力伝達部は、前記ヘッド部と前記筐体との間に弾性力を生じさせて前記ヘッド部と前記筐体との相対的な位置を固定する弾性体を備え、
前記ヘッド部及び前記筐体は、前記締付トルクが前記設定トルク値に達すると前記弾性体による位置の固定が解かれ、
前記演算部は、前記弾性力の変化の特性を前記設定トルク値の変化の特性として前記表示値を演算する、
請求項１に記載の締付工具。
【請求項４】
前記演算部は、前記弾性体の前記弾性力とたわみとの関係を前記弾性体の特性として前記表示値の演算を行う、
請求項３に記載の締付工具。
【請求項５】
前記弾性体は、前記弾性力とたわみとの関係が線形に変化する領域と非線形に変化する領域とを含んでいる、
請求項３に記載の締付工具。
【請求項６】
前記ヘッド部と前記筐体は、前記締付トルクが前記設定トルク値に達すると相互の相対的な位置が変化する、
請求項３に記載の締付工具。
【請求項７】
前記弾性体は、コイル圧縮バネである、
請求項３に記載の締付工具。
【請求項８】
締付部材と係合するヘッド部と、
前記ヘッド部を支持し前記締付部材を締め付ける締付力を前記ヘッド部に伝達する筐体と、
前記締付部材を締め付けるときに発生する締付トルクが所定の設定トルク値に達すると前記筐体から前記ヘッド部に伝達される前記締付力を低下させる締付力伝達部と、
前記設定トルク値を前記締付力伝達部に固有の変化の特性により調整することができる設定トルク値調整部と、
前記設定トルク値調整部の操作量を検出する操作量検出部と、
を備える締付工具の前記設定トルク値を演算する装置であって、
前記装置は、
前記操作量及び前記設定トルク値の変化の特性に基づいて前記設定トルク値の表示値を演算する演算部と、
を備え、
前記演算部により演算された前記表示値をトルク値表示部に表示させる、
設定トルク値演算装置。
【請求項９】
締付部材と係合するヘッド部と、
前記ヘッド部を支持し前記締付部材を締め付ける締付力を前記ヘッド部に伝達する筐体と、
前記締付部材を締め付けるときに発生する締付トルクが所定の設定トルク値に達すると前記筐体から前記ヘッド部に伝達される前記締付力を低下させる締付力伝達部と、
前記設定トルク値を前記締付力伝達部に固有の変化の特性により調整することができる設定トルク値調整部と、
前記設定トルク値調整部の操作量を検出する操作量検出部と、
を備える締付工具の前記設定トルク値を演算するプログラムであって、
前記設定トルク値調整部の前記操作量を取得するステップと、
前記操作量及び前記設定トルク値の変化の特性に基づいて前記設定トルク値の表示値を演算するステップと、
前記演算された前記表示値をトルク値表示部に表示させるステップと、
をコンピュータに実行させる、
設定トルク値演算プログラム。
【請求項１０】
締付部材と係合するヘッド部と、
前記ヘッド部を支持し前記締付部材を締め付ける締付力を前記ヘッド部に伝達する筐体と、
前記締付部材を締め付けるときに発生する締付トルクが所定の設定トルク値に達すると前記筐体から前記ヘッド部に伝達される前記締付力を低下させる締付力伝達部と、
前記設定トルク値を前記締付力伝達部に固有の変化の特性により調整することができる設定トルク値調整部と、
前記設定トルク値調整部の操作量を検出する操作量検出部と、
を備える締付工具の前記設定トルク値を演算する方法であって、
前記設定トルク値調整部の前記操作量を取得するステップと、
前記操作量及び前記設定トルク値の変化の特性に基づいて前記設定トルク値の表示値を演算するステップと、
前記演算された前記表示値をトルク値表示部に表示させるステップと、
をコンピュータが実行する、
設定トルク値演算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、締付工具、設定トルク値演算装置、設定トルク値演算プログラム、設定トルク値演算方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、締付トルクを管理するための締付工具として、トルクレンチが知られている。トルクレンチは、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報知する。
【０００３】
トルクレンチのうち、機械式のトルクレンチは、作業者が締付部材を締め付ける際に、作業者が締付部材に加える締付トルクが設定トルク値に達すると、ケースとヘッド部とが接触して音や振動が発生することで、作業者に締付トルクが設定トルク値に達したことを報知する。
【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、測定したトルク値に基づいて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】
機械式のトルクレンチでは、ケースに軸支されるヘッド部に対してバネ部が設定トルク値に応じた圧縮力を加えることで、締付トルクがバネ部の圧縮力を上回るときにヘッド部に対してケースが回動してヘッド部とケースとが接触する。機械式のトルクレンチには、ダイヤル式の設定トルク値調整部を操作してバネ部の圧縮力を調節して、圧縮力に応じて定まる設定トルク値を変化させることができるもの（以下「プリセット型トルクレンチ」という。）がある。機械式のプリセット型トルクレンチでは、トルク値設定部を操作して設定トルク値を適切に設定する必要がある。
【０００７】
一般に、機械式のトルクレンチのバネ部に用いられるばねは、荷重とたわみとの関係を示す特性であるばね定数が、ばねの全たわみにおいて一様ではないことが知られている。このため、従来の機械式のトルクレンチは、バネ部に使用するばねの特性に合わせてトルク値表示部に表示される設定トルク値と実際にヘッド部が動作するときの締付トルク値（以下「実締付トルク値」という。）との差を所定範囲内に収めるために、較正作業を行っている。
【０００８】
しかし、特許文献１の技術を含め、従来の機械式のトルクレンチは、上述のようにばね定数がばねの全たわみにおいて一様ではない。このため、従来の機械式のトルクレンチは、実締付トルク値に近い精度で設定トルク値を演算することは困難であった。
【０００９】
本発明は、締付トルクが所定の設定トルク値に達したことを報知する締付工具において、設定トルク値の演算精度を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、締付部材と係合するヘッド部と、ヘッド部を支持し締付部材を締め付ける締付力をヘッド部に伝達する筐体と、締付部材を締め付けるときに発生する締付トルクが所定の設定トルク値に達すると筐体からヘッド部に伝達される締付力を低下させる締付力伝達部と、設定トルク値を締付力伝達部に固有の変化の特性により調整することができる設定トルク値調整部と、設定トルク値調整部の操作量を検出する操作量検出部と、操作量及び設定トルク値の変化の特性に基づいて設定トルク値の表示値を演算する演算部と、を備え、演算部により演算された表示値をトルク値表示部に表示させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、締付トルクが所定の設定トルク値に達したことを報知する締付工具において、設定トルク値の演算精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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のリンク及びその周囲を示す模式図である。
【図６】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トルクが加わった状態の内部構造を示す部分断面図である。
【図７】図１に示したトルクレンチにおいて設定トルク値以上のトルクが加わった状態のリンク及びその周囲を示す模式図である。
【図８】図１に示したトルクレンチの操作量検出部及び回動検出部を示すブロック図である。
【図９】図４に示した操作量検出部の円盤を示す模式図である。
【図１０】トルク値設定部が備えるバネ部のたわみ率とばね荷重の関係を示す図である。
【図１１】トルク値設定部に設定される設定トルク値と設定トルク値の表示値との関係を示す図である。
【図１２】（図１２−１，図１２−２，図１２−３）トルク値設定部のバネ部のたわみ率とトルク設定値と表示値との関係を示すデータテーブルである。
【図１３】トルクレンチによる設定トルク値演算方法に係る処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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認識させる締付工具の一例である、機械式のトルクレンチに、本発明を適用した例について説明する。機械式のトルクレンチでは、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、ケースとヘッド部とを軸支するヘッドピンを中心にケースが締付部材の締付方向に回動する。このとき、機械式のトルクレンチでは、ケースがヘッド部など他の箇所に接触して音や振動が発生することで、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て報知する。その後、機械式のトルクレンチは、ヘッド部に対してケースが締付方向と反対方向（弛緩方向）に回動して、回動前の位置（初期位置）に戻る。
【００１４】
本実施形態における機械式のトルクレンチは、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である。
【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。
【００１６】
図１及び図２に示すように、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、操作量検出部１９と、ディスプレイ部２５と、などを備える。
【００１７】
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、略筒状のトルクレンチ１０の外形形状を構成する本体部である。ケース１１は、一端にヘッド部１２を備える。また、ケース１１は、他端にトルク値設定部１８及び操作量検出部１９を備える。ケース１１の他端側は、トルクレンチ１０を使用して締付作業を行う際に、ユーザが把持するグリップとして機能する。また、ケース１１は、ヘッド部１２を支持し締付部材を締め付ける締付力をヘッド部１２に伝達する筐体として機能する。
【００１８】
なお、ケース１１は、樹脂製などの不図示のグリップが一体的または着脱自在に取り付けられてもよい。また、ケース１１は、ケース１１そのものを把持させてグリップとして機能させてもよい。
【００１９】
ディスプレイ部２５は、後述の演算部により演算された設定トルク値の表示値を表示するトルク値表示部として機能する。ディスプレイ部２５は、設定トルク値の表示値を示すために、例えばセグメント表示やドット表示が可能な液晶表示装置やＥＬ（Electronic Luminescent）表示装置などを用いて構成することができる。
【００２０】
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。
【００２１】
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。また、図５は、トルクレンチ１０のリンク１５及びその周囲を示す模式図である。図４及び図５では、トルクレンチ１０の内部構造を示すために、ケース１１及び操作量検出部１９のカバー１９８のみ断面を示している。図４または図５に示すように、ケース１１の内部には、トルクレンチ１０を構成する、ヘッド部１２と、ヘッドピン１３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とが設けられる。また、ケース１１には、ヘッド部１２に対するケース１１の動作を検出する回動検出部２０が設けられる。
【００２２】
ヘッド部１２は、ケース１１外部に露出するラチェットヘッド１２１の他に、ケース１１の内部に収容されるアーム１２２と接触部１２３と動作検出ピン１２５とを備える略棒状の部材である。ケース１１とヘッド部１２とは、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、互いに回動自在に軸支されている。
【００２３】
ヘッド部１２は、ヘッドピン１３によってケース１１に軸支されている。このため、アーム１２２は、ケース１１がヘッドピン１３を中心に締付部材の回転方向へ回動するとき、ケース１１及びヘッド部１２の相互の相対的な位置が変化する。
【００２４】
接触部１２３は、ヘッド部１２のラチェットヘッド１２１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が回動するとケース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に加わった際にケース１１とアーム１２２が接触する位置に設けられる。
【００２５】
ゲイン調整ネジ１４は、ヘッド部１２の幅方向（図４の紙面方向）に貫通するように、ヘッド部１２のアーム１２２の上記端部に設けられている。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。
【００２６】
動作検出ピン１２５は、接触部１２３などと同様に、長手方向においてアーム１２２のラチェットヘッド１２１側の端とは反対側の端部に設けられている。動作検出ピン１２５は、ヘッド部１２の厚み方向（図４の紙面を貫く方向）に突出して設けられる。動作検出ピン１２５は、回動検出部２０によりケース１１の回動を検出するために設けられる。
【００２７】
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。
【００２８】
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、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、一方の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。
【００２９】
［トルク値設定部の構成］
トルク値設定部１８は、バネ部１８１と、トルク値指示部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。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。
【００３０】
バネ部１８１は、弾性体の一例である。バネ部１８１は、例えばトルクレンチ１０の長手方向が圧縮方向となる金属製のコイル圧縮バネである。バネ部１８１は、上述のように一端がスプリングガイド１７の他方の底面に接している長手構造である。バネ部１８１は、スプリングガイド１７、スライダ１６、リンク１５を介して弾性力による圧縮力でヘッド部１２を押圧する。
【００３１】
トルク値指示部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。トルク値指示部１８２は、一端がバネ部１８１の他端に接してバネ部１８１を押圧している。また、トルク値指示部１８２は、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。トルク値指示部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。トルク値指示部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、トルク値指示部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、トルク値指示部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、トルク値指示部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。このメネジには、設定ボルト１８３が螺合する。
【００３２】
設定ボルト１８３は、トルク値指示部１８２のメネジに螺合させるために、軸状の本体部分にメネジのピッチに対応したオネジのネジ山が切られている。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。
【００３３】
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。
【００３４】
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、操作量検出部１９を介して設定ボルト１８３と接続し、設定ボルト１８３を回転させることができる。トルク値設定グリップ１８５により設定ボルト１８３が回転すると、設定ボルト１８３のオネジによりネジのピッチに応じた一定量だけトルク値指示部１８２の位置を移動させる。トルク値設定部１８では、トルク値指示部１８２がケース１１の内部を移動することで、トルク値指示部１８２がバネ部１８１の圧縮力を変化させる。
【００３５】
以上の構成を備えるトルクレンチ１０のトルク値設定部１８の動作について説明する。トルクレンチ１０では、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に働いて押圧している。トルクレンチ１０では、バネ部１８１が、弾性力を生じさせてヘッド部１２とケース１１とを押圧することにより、ヘッド部１２とケース１１との相対的な位置を固定する。バネ部１８１の弾性力は、トルクレンチ１０により締付部材を締め付ける際の締付トルクが設定トルク値であるときにヘッド部１２に加わる力に相当する。
【００３６】
トルクレンチ１０では、締付部材を締め付ける際に、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。
【００３７】
図６は、トルクレンチ１０において所定の設定トルク値以上のトルクが加わった状態の内部構造を示す部分断面図である。また、図７は、トルクレンチ１０において設定トルク値以上のトルクが加わった状態のリンク１５及びその周囲を示す模式図である。図６及び図７に示すように、トルクレンチ１０では、図４及び図５の状態からヘッドピン１３を中心にケース１１が締付方向（第１方向）に回動して、ケース１１の内壁がヘッド部１２のアーム１２２の接触部１２３に接触して音や振動を発する。
【００３８】
ケース１１の内壁と接触部１２３とが接触して発する音や振動により、トルクレンチ１０では、作業者に締付トルクが設定トルク値に達したことを報知する。その後、作業者が力を緩めると、ケース１１は、弛緩方向に回動してケース１１とヘッド部１２との位置が動作前の位置に戻る。
【００３９】
以上より、トルクレンチ１０は、トルク値設定部１８のバネ部１８１によりヘッド部１２に対してケース１１が回動する設定トルク値を設定している。トルク値設定部１８は、トルク値設定グリップ１８５によりバネ部１８１の圧縮力を変化させることで、締付部材の締め付け時にヘッド部１２に対してケース１１が回動する設定トルク値を所定の値に調整することができる。ここで、トルク値設定グリップ１８５による設定トルク値の変化量は、バネ部１８１に固有の変化の特性、具体的にはバネ部１８１の弾性力とたわみとの関係（以下「バネ部１８１の弾性力の変化の特性」という。）に対応している。
【００４０】
以上のように、トルク値設定部１８は、締付部材を締め付けるときに発生する締付トルクが所定の設定トルク値に達するとケース１１からヘッド部１２に伝達される締付力を低下させる締付力伝達部として機能する。
【００４１】
［操作量検出部の構成］
操作量検出部１９は、カバー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、を備える。
【００４２】
回転軸１９１は、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。
【００４３】
基板１９２は、エンコーダユニット１９３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。
【００４４】
エンコーダユニット１９３は、後述の発光素子と、受光素子と、信号処理部とを備える。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かを用いることができる。
【００４５】
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。
【００４６】
［操作量検出部の機能ブロック］
図８は、トルクレンチ１０の操作量検出部１９及び回動検出部２０を示すブロック図である。図８に示すように、操作量検出部１９及び回動検出部２０は、コンピュータプログラムを実行可能なＭＣＵ（Micro Control Unit）３０に接続している。ＭＣＵ３０は、トルクレンチ１０におけるトルク値設定部１８の設定トルク値演算プログラムの処理、及び、回動検出部２０のヘッド部１２に対するケース１１の回動動作を検出する演算処理を実行する。なお、回動検出部２０の機能ブロックについては後述する。
【００４７】
操作量検出部１９は、上述のようにエンコーダユニット１９３と円盤１９４とにより構成される。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。
【００４８】
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及び受光素子１９３ｂに向けて光を照射する発光部として機能する。
【００４９】
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。
【００５０】
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う。信号処理部１９３ｃは、信号処理した受光信号を演算部３１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。
【００５１】
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。
【００５２】
図９は、操作量検出部１９の円盤１９４を示す模式図である。図９に示すように、円盤１９４は、平板部１９４ａと、ボルト孔１９４ｂと、スリット１９４ｃとを備える。平板部１９４ａは、板状で光不透過性（遮光性）を備える。ボルト孔１９４ｂは、平板部１９４ａの中央部に設けられ、回転軸１９１を挿通することができる。スリット１９４ｃは、発光素子１９３ａからの光を透過する光透過部である。スリット１９４ｃは、円盤１９４の円周方向において等間隔に複数個、図９の例では１００個設けられる。図９において、隣り合うスリット１９４ｃの間の角度θは、例えば３．６°である。なお、複数のスリット１９４ｃの間隔や角度θ、円盤１９４上のスリット１９４ｃの個数は上述の例には限定されない。
【００５３】
円盤１９４は、平板部１９４ａ及びスリット１９４ｃにより、発光素子１９３ａからの光の透過と不透過とを切り換えることで、受光素子１９３ｂの受光状態を変化させて、設定ボルト１８３の回転角度に基づくパルス信号を得る。このパルス信号は、操作量検出部１９が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である。操作量検出部１９は、受光素子１９３ｂの受光状態の変化により得たパルス信号から設定ボルト１８３の回転角度を演算する。操作量検出部１９は、このような受光素子１９３ｂの受光状態を変化させる円盤１９４を用いることにより、トルク値設定グリップ１８５及び設定ボルト１８３の回転角度に基づくパルス信号を角度θごとに出力する。
【００５４】
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。
【００５５】
演算部３１は、ＭＣＵ３０におけるＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＲＡＭ（Random Access Memory）などのメインメモリにより構成される。演算部３１は、設定トルク値演算プログラムを含むアプリケーションプログラムに基づいて処理を行う。演算部３１は、通信部３２及び記憶部３３に接続している。演算部３１は、記憶部３３に記憶される設定トルク値演算プログラムを実行することで、設定トルク値演算方法を実行するための設定トルク値演算装置としての機能を実現する。すなわち、演算部３１は、設定トルク値演算プログラムを実行することで、操作量検出部１９から出力されたトルク値設定グリップ１８５の操作量及び設定トルク値の変化の特性に基づいて、ディスプレイ部２５に表示するための設定トルク値の表示値を演算する。
【００５６】
具体的には、演算部３１は、エンコーダユニット１９３の信号処理部１９３ｃから出力された回転角度に基づくパルス信号、及び、記憶部３３に格納されるバネ部１８１の弾性力とたわみとの関係の情報に基づいて、設定トルク値の表示値を演算する。演算部３１は、演算された設定トルク値の表示値の情報をディスプレイ部２５に出力する。
【００５７】
なお、演算部３１は、設定トルク値を演算して出力する際に、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。
【００５８】
通信部３２は、演算部３１が出力した設定トルク値の表示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３２による通信路は、無線通信または有線通信のいずれでもよい。また、通信部３２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。
【００５９】
［バネ部のたわみ率と設定トルク値との関係］
演算部３１が実行する設定トルク値の表示値の演算方法に関する処理を説明するために、トルクレンチ１０のトルク値設定部１８におけるバネ部１８１のたわみ率と設定トルク値との関係について説明する。以下の説明では、バネ部１８１の弾性力をばね荷重として記載する。
【００６０】
図１０は、トルク値設定部１８が備えるバネ部１８１のたわみ率とばね荷重の関係を示す図である。図１０は、トルク値設定部１８において締付力伝達部として機能するバネ部１８１のたわみ率とばね荷重との関係について、縦軸をばね荷重［Ｎ］、横軸をたわみ率［％］として示すグラフである。図１０では、バネ部１８１に用いられるコイル圧縮バネのたわみ率が１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％の各点における実際のばね荷重の値（以下「実際値」という。）を実線で繋いでいる。この実際値は、理論上のばね荷重の値であってもよい。
【００６１】
ここで、ばね定数：ｋは、ばね荷重：Ｐとたわみ（バネの変位）：δから、
ｋ＝Ｐ／δ
で求められる。つまり、バネ部１８１のばね定数は、図１０におけるグラフの傾きにより示される。
【００６２】
図１０に示すように、バネ部１８１のばね荷重は、Ｒ１で示すたわみ率が３０〜７０％の範囲において略直線的に上昇していることがわかる。一方、バネ部１８１のばね荷重の実際値は、Ｒ１から外れた範囲、例えばＲ２で示すたわみ率が２０〜３０％、または７０〜８０％の範囲ではＲ１の範囲と異なる傾きで上昇していることがわかる。
【００６３】
一般に、バネ部１８１の特性であるばね定数は、ばねの全たわみにおいて一様ではなく、ある範囲において所定の誤差範囲でほぼ一様であることが知られている。例えば、ばねの特性を定めるＪＩＳ  Ｂ２７０４−１では、ばね定数は全たわみの３０〜７０％にある２点から定めるように記載されている。図１０において、バネ部１８１に用いるコイル圧縮バネのたわみ率の範囲Ｒ１により定められるばね定数の理論値を破線で示す。
【００６４】
図１０によれば、バネ部１８１のばね定数は、Ｒ１で示すたわみ率が３０〜７０％の範囲において線形に変化していることがわかる。一方、理論値では一様のばね定数のバネ部１８１であっても、たわみ率がＲ１の範囲外である２０〜３０％、または７０〜８０％の範囲には、ばね荷重を変化させると、ばね定数の実際値が線形領域の理論値からかい離して非線形的に変化することがわかる。
【００６５】
図１１は、トルク値設定部１８に設定される設定トルク値と設定トルク値の表示値との関係を示す図である。図１１は、トルクレンチ１０による実締付トルク値とトルク値設定部１８に設定される設定トルク値との関係について、縦軸を実締付トルク値［Ｎ・ｍ］、横軸を設定トルク値［Ｎ・ｍ］として示すグラフである。図１１では、設定トルク値と実締付トルク値の理論値を破線、実際値を実線で示す。
【００６６】
図１０を用いて説明したように、機械式のトルクレンチ１０において、締付力伝達部としてのバネ部１８１は、ばねのたわみ率とばね荷重の関係が、傾きが異なる領域、具体的には線形的に変化する領域と非線形的に変化する領域とを含んでいる。一方で、機械式のトルクレンチは、締付部材を実際に締め付ける際の実締付トルク値を管理するために、設定トルク値と実締付トルク値とを所定の誤差範囲に収める必要がある。例えば、ＪＩＳ Ｂ４６５２:２００８  では、プリセット型トルクレンチの設定トルク値と実締付トルク値との差に関して、設定トルク値の最大値の２０％、６０％、１００％において、設定トルク値と実締付トルク値とを所定の誤差範囲内に収めることが定められている。
【００６７】
トルクレンチ１０において、トルク値設定部１８の設定トルク値の表示値を、上述のような設定トルク値と実締付トルク値との間の誤差を所定の誤差範囲に収めるためには、トルク値設定部１８の較正処理を行う必要がある。このため、トルク値設定部１８のバネ部１８１は、まず設定トルク値の最大値の２０％または１００％のいずれか一方の点Ｐ１またはＰ２で設定トルク値を実締付トルク値に合わせる。その後、上記点Ｐ１またＰ２の他方でも設定トルク値と実締付トルク値とを合わせることで、較正を行う。
【００６８】
トルク値設定部１８のバネ部１８１は、理想的にはほぼ一様のばね定数で線形的に推移する、全たわみの３０〜７０％のたわみ率の範囲で用いれば、設定トルク値の設定可能な範囲（以下「設定範囲」という。）においてバネ部１８１の圧縮量とトルク値設定グリップ１８５による設定ボルト１８３のネジの送り量とが対応する。この場合に、トルク値設定部１８において、設定トルク値の変化の特性とトルク値設定グリップ１８５の操作量との関係は、線形的である。
【００６９】
以上の場合に、バネ部１８１を全たわみの３０〜７０％のＲ１の範囲で用いると、その範囲外のバネ部１８１をトルクレンチ１０のトルク値設定部１８の締付力伝達部として利用しないことになる。この場合に、バネ部１８１の自由長が長くなってしまうため、トルクレンチ１０の全長も長くなってしまう。また、仮にたわみ率がＲ１の範囲内でバネ部１８１を用いた場合であっても、上述のようにばね定数が所定範囲の誤差を有する。このため、実際にトルクレンチ１０を用いて締付部材を締め付けるときにケース１１が回動するトルク値（以下「実締付トルク値」という。）と設定トルク値との間には、その誤差に応じた差が生じる。
【００７０】
そこで、トルクレンチ１０の演算部３１では、ディスプレイ部２５に表示される設定トルク値の表示値が、実締付トルク値に応じた値となるように、図１０に示したバネ部１８１のばね定数の実際値に基づいて設定トルク値の表示値を演算する。
【００７１】
図１２は、トルク値設定部１８のバネ部１８１のたわみ率とトルク設定値と表示値との関係を示すデータテーブルである。図１２に示すデータテーブルでは、操作量検出部１９が出力するパルス信号と設定トルク値の表示値とが対応づけられている。このデータテーブルは、記憶部３３の内部において演算部３１が読取可能な状態で格納されている。そして、このデータテーブルにおけるパルス信号と設定トルク値の表示値との対応関係は、演算部３１が行う設定トルク値の表示値の演算に用いられる。
【００７２】
図１２のデータテーブルには、パルス信号及び設定トルク値の表示値のほかに、参考のために、バネ部１８１のたわみ率、従来の機械式のトルクレンチにおいて設定トルク値調整部やトルク値表示部などの目盛に記載される設定トルク値が記載されている。また、図１２のデータテーブルには、従来の機械式のトルクレンチにおける設定トルク値とトルクレンチ１０による設定トルク値の表示値との差も記載されている。図１２のデータテーブルは、設定トルク値の表示値の設定範囲が１０．０〜５０．０Ｎ・ｍのトルクレンチ１０の例であるが、上記設定範囲はこの例に限定されず、所望の設定範囲に対応させたデータテーブルを記憶部３３に格納させることができる。
【００７３】
図１２によれば、トルクレンチ１０による設定トルク値の表示値の演算方法では、従来のトルクレンチにおけるバネ部の変化の特性に基づいて線形的に設定されたトルク値指示部の目盛などと異なり、実締付トルク値に近い正確な値を演算できることがわかる。
【００７４】
ディスプレイ部２５は、演算部３１から出力された設定トルク値の表示値の情報に応じて、設定トルク値の表示値を表示する。
【００７５】
図１３は、トルクレンチ１０による設定トルク値演算方法に係る処理を示すフローチャートである。図１３に示すように、設定トルク値演算プログラムにより設定トルク値演算方法を実行する演算部３１は、トルク値設定グリップ１８５の操作があるか否か、つまり、操作量検出部１９からパルス信号が出力されたか否かを判断する（Ｓ１０１）。
【００７６】
演算部３１は、トルク値設定グリップ１８５の操作がある場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、回転角度情報、つまりパルス信号を受信する（Ｓ１０２）。演算部３１は、トルク値設定グリップ１８５の操作がない場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、Ｓ１０１の処理に戻る。
【００７７】
演算部３１は、図１２に示したデータテーブルの「パルス」の欄から、受信したパルス信号に対応する第１情報を読み出す（Ｓ１０３）。
【００７８】
演算部３１は、図１２に示したデータテーブルの「設定トルク値の表示値」の欄から、受信したパルス信号の上記第１情報に応じた設定トルク値の表示値に対応する第２情報を読み出す（Ｓ１０４）。
【００７９】
演算部３１は、読み出した第１情報及び第２情報から、受信したパルス信号に対応するトルク値設定部１８に設定される設定トルク値の数値を特定する（Ｓ１０５）。
【００８０】
図１２によれば、例えばＳ１０２で受信したパルス信号が「−２」〜［２］のとき、このパルス信号に対応する設定トルク値の表示値は「１０．０Ｎ・ｍ」である。また、Ｓ１０２で受信したパルス信号が「３９８」〜「４０２」のとき、このパルス信号に対応する設定トルク値の表示値は、「２９．５Ｎ・ｍ」である。さらに、Ｓ１０２で受信したパルス信号が「７９８」〜「８０２」のとき、このパルス信号に対応する設定トルク値の表示値は、「５０．０Ｎ・ｍ」である。
【００８１】
演算部３１は、特定した設定トルク値の表示値の電子情報を、トルクレンチ１０のディスプレイ部２５、外部のコンピュータなどの電子機器などに出力する（Ｓ１０６）。
【００８２】
［回動検出部の構成］
回動検出部２０は、動作検出ピン１２５の付近、つまり長手方向においてアーム１２２のラチェットヘッド１２１側の端とは反対側の端部の付近に設けられている。回動検出部２０は、ヘッド部１２、具体的にはヘッド部１２のアーム１２２を基準とした（ヘッド部１２に対する）ケース１１の動作を検出するために、ケース１１に固定されている。
【００８３】
図６は、トルクレンチ１０の回動検出部２０を示す模式図である。図６に示すように、回動検出部２０は、発光素子及び受光素子を備えるエンコーダユニット２１と、検出レバー２２を備える。回動検出部２０は、エンコーダユニット２１の発光素子から検出レバー２２に向けて光を発する。検出レバー２２は、ヘッド部１２のアーム１２２と共に動く。検出レバー２２は、光の進行方向を変化させる。回動検出部２０は、受光素子が受光した検出レバー２２を経た光の受光状態（受光量）の変化に基づいてケース１１の回動、具体的には回動方向や回動量などを検出する。
【００８４】
［回動検出部の機能ブロック］
図８に示すように、回動検出部２０は、操作量検出部１９と同様にコンピュータプログラムを実行可能なＭＣＵ（Micro Control Unit）３０に接続している。ＭＣＵ３０は、回動検出部２０のヘッド部１２に対するケース１１の回動動作を検出する演算処理を実行する。
【００８５】
回動検出部２０は、上述のようにエンコーダユニット２１と検出レバー２２とにより構成される。エンコーダユニット２１は、発光素子２１１と、受光素子２１２と、信号処理部２４とを備える。
【００８６】
発光素子２１１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２１１は、検出レバー２２及び受光素子２１２に向けて光を照射する発光部として機能する。
【００８７】
受光素子２１２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２１２は、発光素子２１１に向かい合う位置など、発光素子２１１からの光を受光し得る位置に配置される。受光素子２１２は、発光素子２１１から照射された光のうち、検出レバー２２によって反射、遮光、あるいは屈折などの作用を受けて受光状態を変化された光を受光する受光部として機能する。受光素子２１２は、受光した光に基づいて受光信号を出力する。
【００８８】
検出レバー２２は、発光素子２１１と受光素子２１２との間に設けられるアクリルなどの光透過性部材である。検出レバー２２は、側面部に等間隔のプリズムが多数設けられ、発光素子２１１からの光を屈折させて透過する。
【００８９】
検出レバー２２は、不図示の回動軸を中心に回動する。このようにすることで、検出レバー２２は、光を透過させたときのプリズムの位置によって光の透過状態を変化させる。つまり、検出レバー２２は、発光素子２１１からの光を透過・屈折させたときの位置の相違により、受光素子２１２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。
【００９０】
検出レバー２２は、動作検出ピン１２５と接するなどにより、動作検出ピン１２５が設けられるヘッド部１２の動作と同期している。つまり、回動検出部２０は、検出レバー２２が動作検出ピン１２５の動きに同期しているため、ヘッド部１２に対するケース１１の回動量、回動方向、あるいは回動角度を得るための回動動作の情報を取得できる。
【００９１】
なお、検出レバー２２は、上述のようにプリズムを用いるものに限定されず、例えば光透過部と光不透過部とにより発光素子２１１からの光を遮光させて受光素子２１２の受光状態を変化させてもよい。
【００９２】
信号処理部２４は、受光素子２１２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う。このとき、信号処理部２４は、検出レバー２２によって生じる受光状態の違いに基づいて検出レバー２２の回動量を検出する。演算部３１は、検出した検出レバー２２の回動量から、動作検出ピン１２５が設けられるヘッド部１２に対するケース１１の回動量、回動角度及び回動方向を演算することができる。
【００９３】
また、信号処理部２４は、検出した動作検出ピン１２５の回動量に基づく電子的情報である回動量情報を、演算部３１に出力する。また、信号処理部２４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２１１の駆動電力や動作の制御などを行う。
【００９４】
演算部３１は、回動検出部２０から出力された回動量情報に基づくケース１１の回動動作に関する演算処理を行う。具体的には、演算部３１は、エンコーダユニット２１の信号処理部２４から出力された信号に基づいて、ヘッド部１２に対するケース１１の回動量（回動角度）を演算する。
【００９５】
［その他の実施形態］
以上説明したトルクレンチ１０は、締付トルクが所定の設定トルク値に達するとケース１１からヘッド部１２に伝達される締付力を低下させるバネ部１８１を備える。また、トルクレンチ１０は、設定トルク値をバネ部１８１に固有の特性、具体的には弾性力の変化により調整するトルク値設定グリップ１８５を備える。
【００９６】
そして、トルクレンチ１０は、設定トルク値をバネ部１８１に固有の変化の特性により調整するトルク値設定グリップ１８５の操作量を検出する操作量検出部１９を備える。また、トルクレンチ１０は、操作量及び設定トルク値の変化の特性に基づいて前記設定トルク値の表示値を演算する演算部３１を備える。
【００９７】
以上説明したトルクレンチ１０によれば、設定トルク値の表示値を、バネ部１８１による弾性力の変化に基づいて演算するため、設定トルク値の表示値の演算精度を向上することができる。
【００９８】
ここで、以上説明したトルクレンチ１０は、設定トルク値の変化の特性とトルク値設定グリップ１８５の操作量との関係は、少なくとも非線形に変化する領域を含んでいる。このため、トルクレンチ１０の演算部３１は、演算処理により設定トルク値とトルク値設定グリップ１８５の操作量が非線形的に変化する領域についても表示値の演算精度を向上することができる。
【００９９】
なお、以上説明したトルクレンチ１０は、設定トルク値の表示値の演算方法に関する処理を行う演算部３１を備えるものとして説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、設定トルク値の表示値の演算を行う演算部は、トルクレンチから独立した装置である、設定トルク値演算装置に備えられていてもよい。この場合、例えばスマートフォンやタブレット端末などの情報処理装置に設定トルク値演算プログラムを実行させることで、情報処理装置を設定トルク値演算装置として機能させることができる。情報処理装置は、操作量検出部１９が出力したパルス信号をトルクレンチ１０から受信し、情報処理装置の表示部またはトルクレンチ１０のディスプレイ部２５に設定トルク値の表示値を表示させる。
【０１００】
また、トルクレンチ１０には、設定トルク値の表示値を演算する演算部３１を有するＭＣＵ３０のみが設けられていて、トルク値表示部がトルクレンチ１０から独立した装置として設けられていてもよい。この場合、トルクレンチ１０は、例えば上記情報処理装置に設定トルク値の表示値の情報を送信し、情報処理装置の表示部をトルク値表示部として機能させてもよい。
【０１０１】
さらに、トルクレンチ１０は、以上で例示したトルクレンチやバネに関する規格に限らず、様々な規格や規格以外のデータによるデータテーブルに基づいて設定トルク値の表示値を演算することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
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      ：操作量検出部
２０      ：回動検出部
２１      ：エンコーダユニット
２２      ：検出レバー
２４      ：信号処理部
２５      ：ディスプレイ部
３０      ：ＭＣＵ
３１      ：演算部
３２      ：通信部
３３      ：記憶部
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
１２５    ：動作検出ピン
１８１    ：バネ部
１８２    ：トルク値指示部
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
１９４ａ  ：平板部
１９４ｂ  ：ボルト孔
１９４ｃ  ：スリット
１９８    ：カバー
２１１    ：発光素子
２１２    ：受光素子
【図１】
2019135070.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２−１】
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【図１２−２】
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【図１２−３】
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【図１３】
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