(57)【要約】【課題】各種工具で幅広い範囲の径のねじの締め付けトルクを正確に体感できるねじ締め練習機を提供する。【解決手段】基台２に揺動可能に支持されたアーム３の揺動中心に六角ボルト２５が固定されて構成され、六角ボルト２５を工具により締め付けることで締め付けトルクを体感可能なねじ締め練習機１であって、アーム３の揺動中心から離間した位置でアーム３と基台２とを連結し、アーム３と基台２との間の引張力を検出し表示するクレーンスケール４を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台に揺動可能に支持されたアーム部材の揺動中心にねじが固定されて構成され、前記ねじを工具により締め付けることで締め付けトルクを体感可能なねじ締め練習機であって、
前記アーム部材の揺動中心から離間した位置で前記アーム部材と前記基台とを連結し、前記アーム部材と前記基台との間の引張力を検出する検出手段を備えたことを特徴とするねじ締め練習機。
【請求項２】
前記ねじは、前記アーム部材に着脱可能に固定されることを特徴とする請求項１に記載のねじ締め練習機。
【請求項３】
前記アーム部材に頭部の径の異なる前記ねじを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載のねじ締め練習機。
【請求項４】
前記検出手段は、検出した前記引張力を表示可能なクレーンスケールであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のねじ締め練習機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじの締め付けトルクを体感できる練習機に関する。
【背景技術】
【０００２】
部品の固定に用いられるボルトやナット等のねじは、適切なトルクで締め付けることが要求される。ねじの締め付けトルクを確認する工具としては、トルクレンチが広く知られている。しかし、全てのねじをトルクレンチによって確認することは組立工数の大幅な増加につながってしまうので、締め付けトルクの管理が必要な箇所以外では作業者の感覚によって締め付けトルクを設定する場合が多い。
【０００３】
そこで、多くの作業者がトルクレンチを必要とせずに安定した締め付けトルクで締め付けが行えるように、ねじの締め付けトルクを体感できる練習機が開発されている。
例えば特許文献１には、基台に揺動可能に支持された腕部に対してスプリングによって所定のトルクを付与する構造の練習機が開示されている。当該練習機では、腕部の揺動中心に設けられたボルトやナット等のねじをスパナ等の工具によってスプリングの付勢力に抗して回転させることで、所定の締め付けトルクを体感することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2008-30184号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、実際のねじの締め付けは、締め付け完了位置の直前から急激に締め付けトルクが増加する。これに対して、特許文献１における練習機は、スプリングによってトルクを付与する構造であるので、トルクが緩やかに増加する。したがって、特許文献１における練習機では、実際のねじの締め付けと比較して、所定のトルクに達する直前での感覚が異なり、正確に締め付けトルクを体感することが困難となる虞がある。
【０００６】
また、特許文献１では、スプリングによって体感できる締め付けトルクの範囲が決定されるので、例えば大径のねじから小径のねじまで締め付けトルクを体感させることが困難である。
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、各種工具によって広範囲の径のねじについて正確に締め付けトルクを体感できるねじ締め練習機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る発明は、基台に揺動可能に支持されたアーム部材の揺動中心にねじが固定されて構成され、前記ねじを工具により締め付けることで締め付けトルクを体感可能なねじ締め練習機であって、前記アーム部材の揺動中心から離間した位置で前記アーム部材と前記基台とを連結し、前記アーム部材と前記基台との間の引張力を検出する検出手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
これにより、請求項１のねじ締め練習機では、アーム部材と基台とを検出手段で連結しているので、アーム部材の揺動中心に設けられたねじを工具により締め付けた際に、検出手段によりアーム部材の回転が規制される。このとき、検出手段によりアーム部材と基台との間の引張力が検出されるので、当該検出された引張力からアーム部材の揺動中心まわりのトルクが演算可能となる。
また、検出手段によりアーム部材と基台とを連結し、アーム部材と基台との間の引張力を検出する構造であるので、アーム部材と基台との間を弾性的に連結する必要がない。したがって、実際の工具によるボルトやナット等のねじの締め付けと同様に、締め付けトルクが急激に上昇する。
【０００９】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１において、前記ねじは、前記アーム部材に着脱可能に固定されることを特徴とする。
これにより、請求項２のねじ締め練習機では、頭部の径の異なるねじを容易に交換でき、各種径のねじの締め付けトルクの体感が可能となる。
【００１０】
本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または２において、前記アーム部材に頭部の径の異なる前記ねじを備えたことを特徴とする。
これにより、請求項３のねじ締め練習機では、アーム部材に備えられた頭部の径の異なるねじを交換することなく、複数の径のねじの締め付けトルクの体感が可能となる。
【００１１】
本発明の請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれか１項において、前記検出手段は、検出した前記引張力を表示可能なクレーンスケールであることを特徴とする。
これにより、請求項４のねじ締め練習機では、多くの作業現場で用いられているクレーンスケールによって、簡単かつ正確に引張力が検出されて表示される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るねじ締め練習機では、検出手段によりアーム部材と基台との間の引張力が検出され、当該検出された引張力からアーム部材の揺動中心まわりのトルクが演算可能となるので、ねじの径に合わせた適切な締め付けトルクを、実際に使用する工具を用いて確認しながら体感することができる。また、検出手段により引張力が検出され、締め付けトルクを正確に演算可能であるので、各種工具や作業姿勢等の違いによる締め付けトルクの感覚の違いを確認することができる。
【００１３】
更に、検出手段によりアーム部材と基台とを弾性を少なく連結することで、ねじの締め付け完了直前で締め付けトルクが急激に上昇するので、実際の工具によるねじの締め付け時と同様な感覚で締め付けトルクを体感することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るねじ締め練習機の全体正面図である。
【図２】図１に示すねじ締め練習機におけるアームの支持部の構造を示す断面図である。
【図３】ねじ締め練習機を使用したスパナによるねじ締め練習時の状態を示す説明図である。
【図４】本実施形態のねじ締め練習機における各種ねじの変更要領を示す説明図である。
【図５】本実施形態のねじ締め練習機における複数の径のねじ締めが可能なねじの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るねじ締め練習機１の全体正面図である。図２は図１に示すねじ締め練習機１におけるアーム３（アーム部材）の支持部１０の構造を示す断面図であり、図１中に図示したＡ−Ａ部を切断した横断面図である。
【００１６】
本発明の一実施形態に係るねじ締め練習機１は、スパナ、レンチ、ドライバ等の各種工具を用いて、ボルトやナット等のねじの締め付けトルクを体感できる練習機である。
図１に示すように、本実施形態のねじ締め練習機１は、鋼材等により形成された基台２と、基台２に揺動可能に支持されるアーム３と、アーム３と基台２との間に連結されるクレーンスケール４（検出手段）とにより構成されている。
基台２は、台座５、矩形状のパイプ材からなる第１のフレーム６、第２のフレーム７及び接続部材８を有している。
【００１７】
第１のフレーム６及び第２のフレーム７は、台座５に互いに離間して平行に立設している。接続部材８は、第１のフレーム６及び第２のフレーム７の上端部を接続している。台座５、第１のフレーム６、第２のフレーム７及び接続部材８は、夫々溶接等により互いに固定されている。
第１のフレーム６の上下方向中間部、例えば台座５から１ｍ程度上方には、アーム３の支持部１０が備えられている。支持部１０は、図２に示すように、第１のフレーム６を挟み込む１対の支持板（表側支持板１１、裏側支持板１２）と、アーム３を回転可能に支持する軸受１３、１４とを備えている。
【００１８】
図１、２に示すように、表側支持板１１及び裏側支持板１２は夫々板状の部材により矩形状に形成され、第１のフレーム６を挟み、四本のボルト１５及びナット１６によって四隅を互いに引き合うように締め付けられて、第１のフレーム６に固定されている。
表側支持板１１には、板状部材をコの字状に屈曲させて形成した軸受支持部１７が備えられている。軸受支持部１７は、左右端部１７ａが垂直に折り曲げられ、その先端が表側支持板１１の表面に溶接等により固定されている。
軸受支持部１７の中間部１７ｂは、表側支持板１１と数ｃｍ程度の間隔をおいて略平行になるように配置されている。
【００１９】
中間部１７ｂには、後述するアーム３に設けられた軸２０が挿入される孔２１が形成されており、当該孔２１の位置で軸受支持部１７の中間部１７ｂを２つの軸受１３、１４が挟み込むように配置されている。軸受１３、１４には、左右に突出するフランジ１３ａ、１４ａが備えられている。フランジ１３ａ、１４ａには図示しないボルト孔が夫々形成されている。また、当該ボルト孔に面して軸受支持部１７の中間部１７ｂにも図示しないボルト孔が夫々形成されており、ボルト２２及びナット２３によって、軸受支持部１７に２つの軸受１３、１４が固定されている。
【００２０】
軸受１３、１４は、中心部にベアリング等の軸受具が備えられている。
アーム３は、数ｃｍ程度の幅の板状部材により形成され、少なくとも第１のフレーム６と第２のフレーム７との間を延びるように長さが設定されている。アーム３の一端部には、前述の軸２０が垂直に貫通して溶接等により固定されている。アーム３の軸２０の一端側が軸受１３、１４に挿入されて回転可能に支持されており、軸２０の他端には同軸上にねじ孔２４が形成されている。当該ねじ孔２４には、締め付け練習用の六角ボルト２５（ねじ）が締結されている。
【００２１】
図１に示すように、アーム３には、第２のフレーム７に面して、クレーンスケール４を連結するための孔３０が設けられている。本実施形態では、アーム３の端部が、第２のフレーム７よりも更に突出して、当該突出した端部に作業者が把持可能なグリップ３１が備えられている。
【００２２】
第２のフレーム７の上部には、クレーンスケール４を連結するための連結部３２が形成されている。連結部３２は、幅狭の板状部材を半円状に折り曲げて第２のフレーム７に両端部が溶接されて形成されており、牽引具３３を連結可能に構成されている。
クレーンスケール４は、第２のフレーム７の連結部３２とアーム３の孔３０との間に各種牽引具３３、３４、３５を介して連結されている。
クレーンスケール４は、第２のフレーム７の連結部３２とアーム３との間の引張力を検出する機能を有し、更に、検出した荷重を表示する表示部４ａを備えている。
【００２３】
次に、上記ねじ締め練習機１を用いたねじ締めの練習方法について説明する。
図３に示すように、アーム３は、一端部が基台２の支持部１０に上下方向に揺動可能に支持されるとともに、クレーンスケール４を介して基台２に連結されることによって、略水平に伸びるように位置している。
【００２４】
そして、アーム３に締結された六角ボルト２５をスパナ等の工具４０によって、アーム３が延びる側から下方に回転させて締め付ける。これにより、アーム３にトルクが付与されるが、アーム３は、六角ボルト２５から離間した孔３０の位置でクレーンスケール４を介して基台２に連結されており、下方への揺動が規制される。このときクレーンスケール４を介した基台２とアーム３との引張力Ｆは、クレーンスケール４によって検出される。アーム３の揺動中心とクレーンスケール４が連結される孔３０との距離Ｌはあらかじめ設定された値である。したがって、下記式（１）に示すように、距離Ｌとクレーンスケール４によって検出された引張力Ｆを積算することで、アーム３の揺動中心まわりのトルクＴ、即ち六角ボルト２５の締め付けトルクＴを求めることができる。
Ｔ＝Ｌ×Ｆ・・・（１）
【００２５】
上記式（１）で求めた締め付けトルクＴが六角ボルト２５の径に適した締め付けトルクと一致するように六角ボルト２５を締め付けることで、作業者がスパナ等の工具４０によって当該六角ボルト２５の締め付けに適した締め付けトルクを体感することができる。
あるいは、上記式（１）を用いて、六角ボルト２５に適した締め付けトルクに対応する荷重をあらかじめ計算して把握しておき、この計算した荷重とクレーンスケール４に表示される荷重とが一致するように六角ボルト２５を締め付けてもよい。
【００２６】
また、六角ボルト２５を締め付ける工具４０はスパナだけでなく、レンチ等各種工具を使用することができるので、実際のねじの締め付け時に使用する各種工具について適切な締め付けトルクを体感することができる。
特に、本実施形態では、アーム３と基台２とをクレーンスケール４で連結してその引張力を検出しているので、クレーンスケール４を引っ張った直後からアーム３がほとんど回転せずに急激に締め付けトルクが上昇する。
【００２７】
これに対して、引用文献１のようにスプリングを用いてトルクを付与する構造の練習機では、スプリングの伸縮に応じて弾性力が上昇するので、締め付けトルクもなだらかに上昇する。
実際の六角ボルト等のねじの締め付けは、ねじ部での摩擦力によって締め付けトルクが発生するので、締め付け完了位置の直前で急激に締め付けトルクが上昇する傾向にある。
【００２８】
したがって、本実施形態のねじ締め練習機１では、引用文献１に記載された練習機よりも実際のねじの締め付けに近い感覚で締め付けトルクを体感することができる。
また、クレーンスケール４は、比較的広範囲な荷重の検出が可能であるので、締め付けトルクの確認を広い範囲で行うことができる。したがって、大径から小径まで広範囲の径のねじの締め付けトルクの体感を可能にすることができる。
【００２９】
更に、クレーンスケール４は、各種作業現場に広く用意されているので、このような計測機を利用して、容易かつ正確にねじの締め付けトルクを体感することができる。
【００３０】
なお、上記実施形態では、スパナ等の工具４０を下方に回転させることで締め付けトルクを体感できるが、アーム３の延びる位置とは反対側から工具４０を上方に回転させて締め付けてもよい。これにより、工具４０を上方に回転させて締め付けるといった力の入りにくい状況下において、締め付けトルクの体感を可能にすることができる。
【００３１】
そして、クレーンスケール４によって、荷重を細かく正確に検出することができるので、工具４０の回転方向の違いでの締め付けトルクの違い、または各種工具の違いでの締め付けトルクの違いを正確に把握することができる。また、作業者の違いによって締め付けトルクの大きさの傾向を確認することもできる。
【００３２】
また、アーム３の揺動中心に締結される六角ボルト２５は着脱可能である。したがって、例えば図４に示すように、アーム３の揺動中心に設けられたねじ孔２４に締結可能な軸径であって異なるボルト径の頭部を有する六角ボルト４５（ねじ）をあらかじめ各種用意しておき、体感したいボルト径の頭部を有する六角ボルト４５に交換することで、各種ボルト径での適切な締め付けトルクを体感することができる。
【００３３】
また、六角ボルト２５だけでなく、六角孔付きボルト４６（ねじ）や、ドライバによって締め付けるビスの頭部を有するねじ４７をアーム３に締結することで、各種ねじの締め付け時における締め付けトルクの体感を可能にすることができる。
【００３４】
なお、アーム３のグリップ３１は、六角ボルト２５等のねじの交換時に使用するものである。当該グリップ３１を把持し、六角ボルト２５等を各種工具で締め付け方向とは反対方向に回転させることで、六角ボルト２５等を容易に外すことができる。
【００３５】
また、図５に示すように、アーム３に締結される六角ボルト２５について、段付きで複数の径のボルトの頭部やビスの頭部を形成したねじ５０を用いることで、当該ねじ５０を交換することなく、複数の径のボルト等の締め付けトルクを体感することができる。
【００３６】
なお、上記実施形態では、基台２を立設させて使用しているが、寝かせて使用してもよい。これにより、異なる作業姿勢でのねじの締め付けを体感することができる。
また、上記実施形態では、表示部４ａを備えたクレーンスケール４を使用しているが、ロードセルのような検出器と表示機とが別体の計測機を用いてよい。
【００３７】
あるいは、クレーンスケール４や表示機に記憶及び演算機能を有するマイクロコンピュータを搭載している場合には、ねじ径を入力することで、当該ねじ径に適した締め付けトルクを表示するとともに、検出したアーム３の引張力をトルクに換算して表示するようにしてもよい。このようにすれば、更に容易に所望のねじの締め付けトルクを体感することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  ねじ締め練習機
２  基台
３  アーム（アーム部材）
４  クレーンスケール（検出手段）
２５  六角ボルト（ねじ）
４０  工具
４５  六角ボルト（ねじ）
４６  六角孔付きボルト（ねじ）
４７、５０  ねじ
【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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