(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
・モータ（１２）、
・ジョイント等にトルクを伝達する軸であって、前記モータ（１２）に駆動結合される軸（１１）及び
・前記モータ（１２）及び軸（１１）を少なくとも部分的に収容するハウジング（１４）
を備えた動力工具において、
軸（１１）が長手方向空洞（１５）を有し、その空洞の中に、前記軸（１１）の一部に亘って作用するトルクを測定するようにトルクトランスデューサー（２０）が設けられ、
長手方向空洞（１５）が、
トルクトランスデューサー（２０）の第一端部（２１）にトルク伝達接触するための第一接触面（１７）と、
トルクトランスデューサー（２０）の第二端部（２２）にトルク伝達接触するための第二接触面（１８）と
を備え、
前記第一接触面（１７）と前記第二接触面（１８）とが分離しており、
前記接触面（１７，１８）間に位置する部分に亘ってトルクが測定される
ことを特徴とする動力工具。
【請求項２】
軸（１１）が出力軸と一体であり、締め具にトルクを伝達するために前記締め具に結合される出力端部（１９）を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の動力工具。
【請求項３】
長手方向空洞（１５）がトルクトランスデューサー（２０）にトルク伝達接触するためのスプラインを有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の動力工具。
【請求項４】
前記トランスデューサー（２０）が、軸（１１）の長手方向空洞（１５）の内部で接触面（１７，１８）とトルク伝達接触するように配置されている
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の動力工具。
【請求項５】
トルクトランスデューサー（２０）が、接着剤を用いて前記接触面（１７，１８）に固定して設けられる
ことを特徴とする請求項４に記載の動力工具。
【請求項６】
動力工具（１０）の中空軸（１１）の内側に配置されるトルクトランスデューサー（２０）であって、
トルクトランスデューサー（２０）が、二つの端部（２１，２２）を有し、
これらの端部が軸（１１）の長手方向空洞（１５）の内部において接触面（１７，１８）とトルク伝達接触するように設けられ、
前記二つの端部（２１，２２）の間にねじれ弾性部分（２３）が設けられ、
弾性部分（２３）に亘って、少なくとも一つのトルク測定要素（２４）を用いてトルクが測定されるトルクトランスデューサーにおいて、
該トルクトランスデューサー（２０）が、さらに、トルクトランスデューサー（２０）の中空部分の内側に配置された回路基板（２５）を有する
ことを特徴とするトルクトランスデューサー。
【請求項７】
ねじれ弾性部分（２３）が、それに沿って少なくとも一つのトルク測定要素（２４）が配置される括れ部を有する
ことを特徴とする請求項６に記載のトルクトランスデューサー。
【請求項８】
端部（２１，２２）が、軸（１１）の前記長手方向空洞（１５）の内部にある接触面（１７，１８）の分離したスプライン部分に接触してトルクを伝達するためのスプラインを有する
ことを特徴とする請求項６又は７に記載のトルクトランスデューサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルク伝達軸にトルクトランスデューサーを設けるように適合されたトルク伝達動力工具に関し、かつ、このような動力工具のトルク伝達軸に配置するように適合されたトルクトランスデューサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
殆どのトルク伝達動力工具では、例えば、ジョイントに工具によって伝達されるトルクを連続的に測定することが望まれる。概して、トルクは、モータから出力軸までの駆動系に沿った任意の位置で測定され得る。
【０００３】
トルク測定におけるエラーを最低限にするために、トルクトランスデューサーを可能な限り出力軸の近く配置することが有効である。幾つかの応用例では、トルクトランスデューサーは、まさに出力軸に設けられている。このような構成では、無線データ通信装置を、トルク伝達出力軸と工具の内部に収容された制御ユニットとの間、又は、工具の作業場に近い位置に設けなければならない。
【０００４】
しかし、これに関する問題は、トルクトランスデューサー及び無線データ通信装置がスペースを必要とすることにあり、かつ、そのスペースが動力工具の内部、特に、出力軸の周りで非常に制限されることにある。
【０００５】
国際公開公報ＷＯ２０１０／１４４０４８Ａ１号公報には、動力レンチが開示されており、この動力レンチでは、モータと出力軸との間の伝達用の軸の内部の空洞に回路基板が配置されている。この構成は、工具ハウジングの内部でのスペースの必要性を低減させる。しかし、歪ゲージで構成されたトルクトランスデューサーは、ある程度の長さの軸を必要とする。従って、動力工具の簡潔さを改良することがまだ望まれている。
【０００６】
例えば、出力軸の近くであるが、工具のハウジングの内部に大きなスペースを必要としないトルク測定を提供する解決手段が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開公報ＷＯ２０１０／１４４０４８Ａ１
【発明の概要】
【０００８】
本発明の目的は、出力軸の近くで、動力工具のハウジングの内部に大きなスペースを必要としない方法で、動力工具によって伝達されたトルクを測定するための構造を提供することにある。
【０００９】
この目的は、独立請求項による発明によって達成される。第一の特徴によれば、本発明は、モータと、ジョイント等にトルクを伝達するための軸であって前記モータに駆動結合された軸と、前記モータ及び軸を少なくとも部分的に収容するハウジングとを備えた動力工具に関する。前記軸は長手方向空洞を有し、前記空洞は、前記軸部分に亘って作用するトルクを測定するためのトルクトランスデューサーを収容するように適合されている。
【００１０】
内部にトルクトランスデューサーが配置され得る空洞を設けることによって、動力工具のハウジングの内部における実質的な空間の節約が達成される。トルクトランスデューサーが配置される同じ軸部分の外側にベアリングが設けられ得る空間の節約が達成され得る。さらに、同時に、出力軸の近くで又は出力軸でトルクを監視する有利な方法が達成される。
【００１１】
一実施例では、軸は、出力軸と一体化され、かつ、ファスナにトルクを伝達するために前記ファスナに連結される出力端部を含む。
【００１２】
別の実施例では、長手方向空洞は、トルクトランスデューサーの第一端部と接触するトルク伝達用の第一接触面と、前記第一接触面から離れ、トルクトランスデューサーの第二端部に接触するトルク伝達のための第二接触面とを備え、トルクが測定される部分が、前記接触面の間に配置される。
【００１３】
どの程度のトルクが、トランスデューサーを通るかを決めるために、それに亘ってトルクが測定される軸部分及びトルクトランスデューサーの弾性部分の相対的弾性力を知る必要がある。これは、通常、全てのタイプの軸とトランスデューサーとの組み合わせに対して計算され、また、各特定のタイプの組み合わせに対して経験的に試験され得る。
【００１４】
別の実施例では、長手方向空洞は、トルクトランスデューサーと、トルク伝達接触するスプラインを有する。
【００１５】
別の実施例では、さらに、動力工具はトルクトランスデューサーを有し、このトルクトランスデューサーは、軸の長手方向空洞の内部にある接触面と、トルク伝達接触するように配置されている。トルクトランスデューサーをは、例えば、接着剤を用いて接触面に固定して配置され得る。
【００１６】
一実施例では、軸は、べベルギヤを介してモータに接続される。別の実施例では、軸は、遊星ギヤを介してモータに接続される。トルクトランスデューサーが設けられた軸は、モータに直接接続することもできる。
【００１７】
第二の特徴によれば、本発明は、動力工具の中空軸の中に配置するためのトルクトランスデューサーに関し、このトルクトランスデューサーは、二つの端部を備え、これらの端部は、軸の長手方向空洞の内部の接触面とトルク伝達接触するように配置され、前記二つの端部の間に、ねじり弾性部分が設けられ、弾性部分に亘って、少なくとも一つのトルク測定要素を用いてトルクが測定される。
【００１８】
従って、トルクトランスデューサーは、それが配置された軸の一定の部分に亘ってトルクを測定するように適合されている。
【００１９】
一実施例では、ねじり弾性部分は、それに沿って、少なくとも一つのトルク測定要素が配置される括れ部を含む。
【００２０】
別の実施例では、端部分は、軸の前記長手方向空洞の内部の分離したスプライン部分とトルク伝達接触するためのスプラインを有する。
【００２１】
本発明の別の特徴及び利点は、図面及び図示実施例の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の特徴に従った動力工具を示している。
【図２】出力軸の内部にトルクトランスデューサーが配置された動力工具のヘッド部分の断面図である。
【図３】内部のトルクトランスデューサーが配置された軸の部分軸方向断面図である。
【図４】本発明の具体的実施例によるトルクトランスデューサーを示している。
【図５】図４に示したトルクトランスデューサーの断面図である。
【図６】内部にトルクトランスデューサーが配置された軸の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１には、動力工具１０が示されている。この動力工具はハウジング１４を有し、ハウジング１４は、モータ１２を収容している。
【００２４】
図２には、動力工具１０のヘッド部分が示されている。モータ（図面には含まれていない）によって駆動されるモータ軸１２’は、べベルギヤ１３を介して軸１１に接続されている。軸１１は、ギヤ１３を介してモータ１２に駆動結合されている。ハウジング１４は、モータ軸１２’、ギヤ１３及び軸１１の一部を収容するように配置されている。図１及び図２の実施例では、動力工具は、べベルギヤ１３を含んでいる。しかし、本発明は、このような工具に限定されるものではなく、例えば、ピストル型の直線工具においても実施され得る。軸１１は、遊星ギヤを介してモータに接続してもよい。また、軸は、モータに直接接続してもよい。
【００２５】
図３に示すように、軸１１は長手方向空洞１５を備え、前記空洞１５は、前記軸１１に亘って作用するトルクを測定するためのトルクトランスデューサー２０を受け入れるように適合されている。図示実施例では、軸は、出力軸と一体であり、かつ、ファスナと相互作用するソケットが取り付けられる出力端部１９を含む。これは、トルクトランスデューサー２０が可能な限り実際のジョイントの近くに配置されることになり、測定トルクがジョイントに伝達されるトルクに可能なかぎり近くなることを意味するので、利点になり得る。
【００２６】
信号通信装置ペア１６は、軸１１から制御ユニット（図示せず）へ信号を送信するために配置される。制御ユニットは、工具ハウジング１４の内部に配置され得、又は、動力工具から離れた別の制御ステーションに配置され得る。それ自身の信号送信は、当業者には周知であるので、この出願では詳細には説明しない。工具の内部で信号の処理を実行する方法が開示されている国際公開ＷＯ２０１０／１４４０４８Ａ１号公報が参照される。さらに、トルクトランスデューサーが、有利には、軸１１の同じ空洞１５の内部で回路基板に隣接して配置され得ることが留意される。図５に示したトルクトランスデューサーの実施例では、回路基板２５は、トルクトランスデューサーの内部に配置されている。
【００２７】
トルクトランスデューサー２０を、可能な限り動力工具１０の出力端部の近くに配置することにより、測定が、最も厳密な方法で、ジョイントに伝達されるトルクを反映することになる。トルクトランスデューサー２０がモータ１２の近くに配置されている場合、トルクトランスデューサー２０と出力軸との間に配置されたギヤが原因となり、該ギヤが測定に誤りを与える。
【００２８】
軸１１は長手方向空洞１５を有し、該空洞１５は、トルクトランスデューサー２０と緊密に接触する二つの別々の接触面１７及び１８を有し、トルクトランスデューサー２０が、軸１１の長手方向空洞１５の中に取り外し可能に配置され得るようにしている。接触面１７及び１８は、少なくとも、トルクの一部が、その距離に亘ってトルクトランスデューサーを通して伝達し得るような短い距離だけ相互に離される。接触面１７及び１８は、トルクトランスデューサー２０の対応するスプラインと相互作用するためのスプラインを有し得る。実際、トルクトランスデューサー２０は、様々なサイズの軸に配置され得るモジュールとして構成され得る。軸壁及びトルクトランスデューサーの括れ部の相対的な厚さは、軸を通ることになるトルクの大きさを左右し、かつ、トルクトランスデューサーを通過することになるトルクの大きさを左右する。
【００２９】
従って、動力工具の大きさに殆ど関係なく、標準サイズのモジュールが使用され得る。軸が比較的大きい、幾つかの場合、総トルクの約１パーセント、又は、そのトルクより少ないトルクしか、トルクトランスデューサー２０を通過しないことになる。軸が比較的小さい、別の場合には、総トルクの５０バーセントまでのトルクが、トルクトランスデューサー２０を通過し得る。図２に示した実施例では、トルクトランスデューサー２０は、中実部品から成る。しかし、好ましくは、図４〜図６に示すように、トルクトランスデューサー２０は、測定するトルクに適合した厚さの中空であり得る。
【００３０】
図３に示すように、長手方向空洞１５は、トルクトランスデューサー２０の第一端部２１と緊密に接触するための第一接触面１７と、トルクトランスデューサー２０の第二端部２２と緊密に接触するための、第一接触面から離れた第二接触面１８とを有する。また、トルクトランスデューサー２０と接触面１７及び１８との間の接触を改善するために、トルクトランスデューサー２０は、接着剤を用いて接触面１７及び１８に固定して配置され得る。トルクトランスデューサー２０を軸の長手方向空洞１５の内部に取り付ける別の実施可能な方法は、例えば、トルクトランスデューサー２０を軸１１の中に挿入することができるのに十分な大きさに軸１１を拡大するために、軸１１を加熱することによって、トルクトランスデューサー２０を軸１１内に焼嵌めすることにある。
【００３１】
さらに別の実施例では、その外側第二端部２２だけが第二接触面１８に焼嵌めされ、第一端部２１は、スプライン及び接着剤の両方を介して第一接触面１７に取り付けられ得る。好ましくは、熱硬化性接着剤である。
【００３２】
トルクトランスデューサー２０は、図４及び図５に詳細に示されている。上述したように、トルクトランスデューサーは、二つの端部２１及び２２を有し、それらは、軸１１の長手方向空洞１５の内部と密接に接触するように配置されている。弾性部分２３が、前記二つの端部２１及び２２の間に設けられ、弾性部分２３に亘ってトルクが測定される。図示実施例では、弾性部分は括れで構成されている。前記括れ部の中間には、歪ゲージのようなトルク測定要素２４が配置されている。特定の実施例では、複数のトルク要素２４が、トルクトランスデューサー１１の周囲に沿って配置される。
【００３３】
余分なトルク測定要素２４は、一つの不完全な測定の影響を最小限に抑えることができるので、有用であり得る。さらに、軸が歪まされると、この歪みは、トルク測定に悪影響を及ぼす。トルク測定要素２４を軸１１の対向する側部に配置することによって、それらが相互に補完するので、測定の平均値は比較的正しくなり得る。しかし、周囲面上に測定要素を設けることは、当業者には公知であり、この出願で、より綿密に説明をする必要はない。
【００３４】
図６には、別の軸１１が長手方向断面で示されている。二次出力端（１９）の代わりに、軸１１は、筒状の、好ましくは、スプライン又はギヤが設けられた、連結端部１９’を有する。従って、この軸は、出力軸として配置されない。代わりに、トルクをあるポイント、例えばモータから、他のポイント、例えばべベルギヤへ提供するために工具の内側で使用される。
【００３５】
図示実施例では、軸は、その全長に亘って筒状形状である。しかし、この形状は決定的なものではない。他の形状の軸も、発明に関するトルクトランスデューサーと共に使用され得る。図６から、図示実施例の軸１１は、内径及び外径を有することが分かる。トルクトランスデューサー２０の端部２１及び２２は、軸１１の中空部分１９の内径に緊密に対応する外形を有する。もちろん、軸１１からトルクトランスデューサー２０まで遅れなしに正確に力が伝達されるように、トルクトランスデューサー２０が、軸１１の内側に非常にしっかりと嵌められることが重要である。従って、トルクトランスデューサー２０が軸１１に対して回転する可能性がないか、又は非常に僅かになるはずである。
【００３６】
以上、本発明を幾つかの特定の実施例に関して説明した。しかし、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲によって限定される保護範囲の範囲内で別の実施例を有することは当業者には明らかである。
【図１】
0006461164.tif 000002
【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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