トルクレンチ及びこれを備えた締め付け装置
【目的】 本発明の目的は、締め付け作業時に締め付けトルク値を得ることが可能なトルクレンチ及びこれを備えた締め付け装置を提供する。
【構成】 トルクレンチＷは、締め付け部１０が着脱自在であるヘッド部２１を有するレンチボディと、前記レンチボディ内に設けられており且つ締め付け部１０に係合可能な第１端部と、前記第１端部の反対側の第２端部とを有するトルク伝達部と、前記トルク伝達部の第２端部に当接しており且つ当該トルク伝達部を通じて前記締め付け部にかかる荷重を受け、電気信号に変換して出力可能なロードセルとを備えている。
【構成】 トルクレンチＷは、締め付け部１０が着脱自在であるヘッド部２１を有するレンチボディと、前記レンチボディ内に設けられており且つ締め付け部１０に係合可能な第１端部と、前記第１端部の反対側の第２端部とを有するトルク伝達部と、前記トルク伝達部の第２端部に当接しており且つ当該トルク伝達部を通じて前記締め付け部にかかる荷重を受け、電気信号に変換して出力可能なロードセルとを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクレンチ及びこれを備えた締め付け装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の小型のトルクレンチとしてはプレート型のトルクレンチがある。このトルクレンチは、インジケータの曲げロッドの自由端を操作し、当該自由端を目盛りに記された所定の締め付けトルク値に合わせつつ、当該トルクレンチを操作することにより、前記締め付けトルク値で締め付け作業を行うことができる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−１８２６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前記トルクレンチは、作業者が曲げロッドの自由端が目盛り上の締め付けトルク値に合致した状態を目視でしつつ、締め付け作業を行うことから、角度によっては目盛りの読みに誤差が生じることがあった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、締め付け作業時に締め付けトルク値を得ることが可能なトルクレンチ及びこれを備えた締め付け装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１トルクレンチは、締め付け部が着脱自在であるヘッド部を有するレンチボディと、前記レンチボディ内に設けられており且つ前記締め付け部に係合可能な第１端部と、前記第１端部の反対側の第２端部とを有するトルク伝達部と、前記トルク伝達部の第２端部に当接しており且つ当該トルク伝達部を通じて前記締め付け部にかかる荷重を受け、電気信号に変換して出力可能なロードセルとを備えている。
【０００７】
このような発明の態様による場合、トルク伝達部の第１端部が締め付け部に係合可能であり、当該トルク伝達部の第２端部がロードセルに当接している。よって、レンチボディのヘッド部に締め付け部が取り付けられ、トルク伝達部の第１端部が締め付け部に係合した状態で、締め付け作業が行われると、締め付け作業時に締め付け部にかかる荷重がトルク伝達部を介してロードセルに伝わり、当該ロードセルにより前記荷重が電気信号に変換され出力される。このロードセルの電気信号に基づいて締め付け作業時に締め付け部にかかる荷重（締め付けトルク）を得ることが可能になるので、締め付けトルク値を参照しつつ締め付け作業を行うことができる。
【０００８】
本発明の第２トルクレンチは、締め付け部と、前記締め付け部が設けられたヘッド部を有するレンチボディと、前記レンチボディ内に設けられており且つ前記締め付け部に係合した第１端部と、前記第１端部の反対側の第２端部とを有するトルク伝達部と、前記トルク伝達部の第２端部に当接しており且つ当該トルク伝達部を通じて前記締め付け部にかかる荷重を受け、電気信号に変換して出力可能なロードセルとを備えている。
【０００９】
このような発明の態様による場合、トルク伝達部の第１端部が締め付け部に係合し、当該トルク伝達部の第２端部がロードセルに当接している。よって、締め付け作業時に締め付け部にかかる荷重がトルク伝達部を介してロードセルに伝わり、当該ロードセルにより前記荷重が電気信号に変換され出力される。このロードセルの電気信号に基づいて締め付け作業時に締め付け部にかかる荷重（締め付けトルク）を得ることが可能になるので、締め付けトルク値を参照しつつ締め付け作業を行うことができる。
【００１０】
前記ロードセルは、凸状のロード部を有する構成とすることが可能である。前記トルク伝達部の第２端部には、前記ロードセルのロード部が挿入された凹部が設けられた態様とすることが可能である。前記ロード部の高さ寸法が前記凹部の深さ寸法よりも大きい。このような発明の態様による場合、ロードセルの凸状のロード部が、トルク伝達部の凹部に挿入され、トルク伝達部の第２端部に当接している。このため、締め付け作業時に締め付け部にかかる荷重がトルク伝達部を介してロードセルのロード部に伝わる精度が向上する。
【００１１】
或いは、前記ロードセルは、凹状のロード部を有する構成とすることが可能である。前記トルク伝達部の第２端部には、前記ロードセルのロード部に挿入された凸部が設けられている。前記凸部の高さ寸法が前記ロード部の深さ寸法よりも大きい。このような発明の態様による場合、トルク伝達部の凸部がロードセルの凹状のロード部に挿入され、当該ロード部に当接している。このため、締め付け作業時に締め付け部にかかる荷重がトルク伝達部を介してロードセルのロード部に伝わる精度が向上する。
【００１２】
前記レンチボディは、前記ヘッド部が設けられた先端部と、後端部とを有する構成とすることが可能である。前記トルク伝達部の第２端部は、前記レンチボディの後端部から突出する構成とすることが可能である。前記ロードセルは、前記レンチボディの後方に配置され、前記第２端部に当接している。このような発明の態様による場合、ロードセルが、レンチボディの後方に配置されているので、レンチボディの小型化を図ることができる。
【００１３】
前記締め付け部の外周面にはラチェット溝が設けられた態様とすることが可能である。前記トルク伝達部は、前記第１端部に設けられ、前記ラチェット溝に係合可能な爪部を更に有する構成とすることが可能である。このような発明の態様による場合、爪部がラチェット溝の壁に押圧されることにより、締め付け部の回転トルクがトルク伝達部に伝わる。
【００１４】
前記第１、第２トルクレンチは、前記レンチボディに前記長さ方向に移動自在に外嵌しており且つ前記ロードセルに取り付けられたスリーブと、前記レンチボディに設けられた第１当て止め部と前記スリーブの間に設けられた第１付勢部とを更に備えた構成とすることが可能である。この場合、前記締め付け部は前記ヘッド部に対して回転自在になっている。前記トルク伝達部は、前記レンチボディ内に長さ方向に移動自在に収容されている。
【００１５】
前記ラチェット溝は、第１、第２壁を有する構成とすることが可能である。前記爪部は、前記第１壁に当接し、前記締め付け部の第１方向の回転を規制する当て止め面と、前記第２壁を押圧し、前記レンチボディを先端側に移動させる傾斜面とを有する構成とすることが可能である。
【００１６】
このような発明の態様による場合、爪部の当て止め面が前記第１壁に当接し、前記締め付け部の第１方向の回転が規制される。また、締め付け作業時に、爪部の当て止め面が前記第１壁に押圧され、締め付け部の回転トルクがトルク伝達部に伝わる。一方、爪部の傾斜面が前記第２壁に押圧されると、前記レンチボディを先端側に移動させる。これにより、爪部がラチェット溝から脱し、締め付け部のヘッド部に対する第１方向の反対の第２方向の回転が許容される。
【００１７】
或いは、前記ラチェット溝は、第１、第２壁を有する構成とすることが可能である。前記第１壁は、前記爪部に当接し、前記締め付け部の第１方向の回転を規制する当て止め面を有している。前記第２壁は、前記爪部に押圧され、前記レンチボディを先端側に移動させる傾斜面を有している。
【００１８】
このような発明の態様による場合、爪部が第１壁の当て止め面に当接し、前記締め付け部の第１方向の回転が規制される。また、締め付け作業時に、第１壁の当て止め面が爪部を押圧し、締め付け部の回転トルクがトルク伝達部に伝わる。一方、第２壁の傾斜面が爪部に押圧されると、前記レンチボディが先端側に移動する。これにより、爪部がラチェット溝から脱し、締め付け部のヘッド部に対する第１方向の反対の第２方向の回転が許容される。
【００１９】
前記トルク伝達部は、第２当て止め部を更に有する構成とすることが可能である。前記第１、第２トルクレンチは、第３当て止め部と、前記第２、第３当て止め部間に設けられた第２付勢部とを更に備えた構成とすることが可能である。このような発明の態様による場合、第２付勢部の付勢力により、トルク伝達部が先端側に付勢される。
【００２０】
前記ロードセルは、前記ロード部の周りに立設されており且つ当該ロード部よりも高さ寸法が大きい保護壁を更に有する構成とすることが可能である。このような発明の態様による場合、ロード部の周りに、当該ロード部よりも高さ寸法が大きい保護壁が設けられているので、ロード部が他の部材に当接することにより、ロード部に不要な負荷がかかるのを抑止することができる。
【００２１】
本発明の締め付け装置は、上述した何れかの態様の第１又は第２トルクレンチと、トルク演算装置とを備えている。前記トルク演算装置は、前記第１又は第２トルクレンチのロードセルの出力信号に基づいて前記締め付け部の締め付けトルクを演算するトルク演算部を備えている。
【００２２】
このような発明の態様による場合、トルク演算部がロードセルの電気信号に基づいて締め付け部の締め付けトルクを演算することにより、締め付け部の締め付けトルク値が得られる。よって、締め付けトルク値を参照しつつ締め付け作業を行うことができる。
【００２３】
前記トルク演算装置は、すべり判定部と、報知部とを更に備えた構成とすることが可能である。前記すべり判定部は、前記締め付けトルクの変化量又は変化率を所定時間ｔ毎にサンプリングし、先の所定期間ｔの締め付けトルクの変化量又は変化率と、当該先の所定期間ｔの直後の所定期間ｔの締め付けトルクの変化量又は変化率とを順次比較し、後者の変化量又は変化率が前者の変化量又は変化率よりも小さいか否かを判定する内容とすることが可能である。前記報知部は、前記すべり判定部により後者の変化量又は変化率が前者の変化量又は変化率よりも小さいと判定されたときに、前記締め付け部の締め付け状態がすべり現象発生の直前であることを報知する内容とすることが可能である。
【００２４】
トルクレンチの締め付け部にナット等の固着部材を係合させ、レンチ本体のハンドル部を手動操作して固着部材をボルト等の固着対象に螺着させる締め付け作業時において、固着部材が固着対象に対して回転し、その抵抗が向上しているときは、所定期間ｔにおける締め付けトルクの変化量又は変化率（すなわち、前者の変化量又は変化率）が大きく変化する。これに対し、固着部材が固着対象に対して螺着し、その抵抗の変化が小さくなるときには、所定期間ｔにおける締め付けトルクの変化量又は変化率（すなわち、後者の変化量又は変化率）が小さくなる。本願発明の発明者らは、後者の変化が前者の変化の直後に発生することに着目して上述の態様の締め付け装置を発明した。この締め付け装置は、すべり判定部が所定時間ｔ毎に締め付けトルクの変化量又は変化率をサンプリングし、後者の変化量又は変化率が前者の変化量又は変化率よりも小さいと判定したときに、報知部が、締め付け状態がすべり現象発生の直前であることを作業者に報知させる構成となっている。このため、作業者は、すべり現象が起こる直前の限界トルク値で固着部材を固着対象に対して締め付けを止めることが可能になるので、すべり現象の発生を抑制することができる。
【００２５】
或いは、前記すべり判定部は、前記締め付けトルクの変化量又は変化率を所定時間ｔ毎にサンプリングし、所定時間ｔの締め付けトルクの変化量又は変化率が所定範囲内であるか否かを判定する内容とすることが可能である。前記報知部は、前記すべり判定部により所定時間ｔの締め付けトルクの変化量又は変化率が所定範囲内であると判定されたときに、前記締め付け部の締め付け状態がすべり現象発生の直前であることを報知する内容とすることが可能である。
【００２６】
このような発明の態様による場合、すべり判定部が所定時間ｔ毎に締め付けトルクの変化量又は変化率をサンプリングし、所定時間ｔの締め付けトルクの変化量又は変化率が所定範囲内であると判定したときに、報知部が、締め付け状態がすべり現象発生の直前であることを作業者に報知させる構成となっている。このため、作業者は、すべり現象が起こる直前の限界トルク値で固着部材を固着対象に対して締め付けを止めることが可能になるので、すべり現象の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例１に係る締め付け装置のブロック図である。
【図２Ａ】前記締め付け装置のトルクレンチの部分断面を含む概略的平面図である。
【図２Ｂ】締め付け部が分離した前記トルクレンチ、固着部材及び固着対象を示す概略的正面図である。
【図２Ｃ】前記トルクレンチの締め付け部とトルク伝達部の第１端部との関係を示す模式的説明図である。
【図３】前記トルクレンチの部分断面を含む概略的分解平面図である。
【図４】前記締め付け装置のトルク演算装置の操作パネルの概略的正面図である。
【図５】前記締トルク演算装置のマイコンにより処理されるフローチャートである。
【図６】前記締め付け装置の締め付け作業時の締め付けトルクの変化を時間軸上に示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施例１について図１〜図６を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１、図２Ａ及び図２Ｂに示す締め付け装置は、固着部材１を固着対象２に螺着させる締め付け装置である。前記締め付け装置はトルクレンチＷ及びトルク演算装置Ｄを備えている。以下、トルクレンチＷ及びトルク演算装置Ｄについて詳しく説明する。
【００３０】
トルクレンチＷは、図２Ａ、図２Ｂ及び図３に示すように、締め付け部１０と、レンチ本体２０と、ロードセル３０と、スリーブ４１と、コイルスプリング４２（第１付勢部）とを備えている。締め付け部１０は係合部１１及び取付部１２を有している。係合部１１は固着部材１に係合可能な部位である。係合部１１の形状は、固着部材１の被係合部の形状に応じて適宜変更可能である。本実施例１では、固着部材１の被係合部（図示せず）が六角柱状の凸部であるので、係合部１１に前記凸部が嵌合可能な六角形の凹部が設けられている。取付部１２は係合部１１に連設された円柱である。この取付部１２の外周面には、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように複数のラチェット溝１２１が周方向αに間隔をあけて形成されている。ラチェット溝１２１は図２Ｂに示すように円弧状の凹部である。ラチェット溝１２１は、図２Ｃに示すように周方向α側の第１壁１２２ａと、周方向β側の第２壁１２２ｂとを有している。
【００３１】
レンチ本体２０は、図２Ａ、図２Ｂ及び図３に示すように、レンチボディと、トルク伝達部２３と、固定部２４と、コイルスプリング２５（第２付勢部）とを有している。レンチボディは、ハンドル部２２と、ハンドル部２２の先端部に連設されたヘッド部２１とを有している。このヘッド部２１には、当該ヘッド部２１を厚み方向に貫通する円柱状の取付孔２１ａが開設されている。この取付孔２１ａの外径は、締め付け部１０の取付部１２の外径よりも若干大きい。すなわち、締め付け部１０の取付部１２が取付孔２１ａに着脱自在に嵌合している。この嵌合状態で、取付部１２はヘッド部２１に対して回転軸Ｐで周方向α、βに回転自在となっている。
【００３２】
ハンドル部２２は図２Ａ及び図３に示すように長尺状の円筒体である。ハンドル部２２は、前記先端部と、手動操作される後端部とを有している。このハンドル部２２の内部には、長さ方向に延び且つ取付孔２１ａに連通する収容孔２２ａが設けられている。ハンドル部２２の収容孔２２ａの後端部の内周面にはネジ溝が形成されている。なお、ヘッド部２１がレンチボディの先端部に、ハンドル部２２の後端部がレンチボディの後端部に相当する。
【００３３】
トルク伝達部２３は、図３に示すように、レンチボディの長さ方向に延びたロッドであって、レンチボディの収容孔２２ａに前記長さ方向に移動自在に収容されている。このトルク伝達部２３の長さ寸法は、収容孔２２ａの長さ寸法よりも大きい。トルク伝達部２３は、第１端部２３ａと、第２端部２３ｂと、第１端部２３ａと第２端部２３ｂとの間に設けられた中間部２３ｃとを有している。中間部２３ｃは、収容孔２２ａの径よりも外径が小さい円柱である。中間部２３ｃの第１端部２３ａ側の上下端部には、第１、第２カット部２３ｃ１（図示一つ）が設けられている。第１端部２３ａは中間部２３ｃよりも外径が小さい円柱である。第１端部２３ａ及び中間部２３ｃは、収容孔２２ａに収容されている。第１端部２３ａの先端には、図２Ｃに示すように三角形状の爪部２３ａ１が設けられている。爪部２３ａ１は、当て止め面２３ａ１１と、傾斜面２３ａ１２とを有している。第１カット部２３ｃ１にレンチボディの収容孔２２ａ内の上側の内壁に設けられた図示しない第１突起が嵌合し、第２カット部２３ｃ１にレンチボディの収容孔２２ａ内の下側の内壁に設けられた図示しない第２突起が嵌合する。これにより、図２Ｃに示すように、爪部２３ａ１の当て止め面２３ａ１１が周方向α側に向き、傾斜面２３ａ１２が周方向β側に向いた状態が維持される。
【００３４】
爪部２３ａ１は、ハンドル部２２の収容孔２２ａからヘッド部２１の取付孔２１ａに突出し、締め付け部１０の取付部１２の複数のラチェット溝１２１のうちの一のラチェット溝１２１に係合される。爪部２３ａ１がラチェット溝１２１に係合された状態で、爪部２３ａ１の当て止め面２３ａ１１がラチェット溝１２１の第１壁１２２ａに当接している。これにより、取付部１２のヘッド部２１に対する周方向β（第１方向）への回転が規制されている。よって、後述する締め付け作業時において、レンチ本体２０が周方向αに操作されると、ラチェット溝１２１の第１壁１２２ａが爪部２３ａ１の当て止め面２３ａ１１を押圧する。これにより、トルク伝達部２３がロードセル３０側に移動しようとし（現実には移動はしない。）、ロードセル３０の後述するロード部３１ａに荷重をかける。このように締め付け部１０の回転トルクがトルク伝達部２３を介してロードセル３０に伝わる。
【００３５】
一方、締め付け部１０は、ヘッド部２１に対する周方向α（第２方向）への回転が許容されている。具体的には、後述するようにスリーブ４１がロードセル３０に取り付けられた状態で、締め付け部１０がヘッド部２１に対して周方向αに回転すると、締め付け部１０のラチェット溝１２１の第２壁１２２ｂが爪部２３ａ１の傾斜面２３ａ１２を押圧する。これにより、レンチボディがコイルスプリング４２及びコイルスプリング２５の付勢力に抗して先端側に移動し、爪部２３ａ１が当該ラチェット溝１２１から脱する。その後、爪部２３ａ１が次のラチェット溝１２１に挿入されると、コイルスプリング４２及びコイルスプリング２５の付勢力により、レンチボディが後端側に移動する。これを繰り返す（すなわち、トルク伝達部２３の爪部２３ａ１が締め付け部１０のラチェット溝１２１に出入りを繰り返す）ことにより、締め付け部１０のヘッド部２１に対する周方向αへの回転が許容されている。
【００３６】
なお、締め付け部１０は、図２Ｂの図示下側からだけでなく図示上側からも取り付けることができる。このように締め付け部１０をヘッド部２１に対して図示上側（すなわち、逆方向）から取り付けることにより、当該締め付け部１０の回転の規制方向及び許容方向を反転することができる。このとき、レンチボディの収容孔２２ａ内の第２、第１突起が、トルク伝達部２３の第１、第２カット部２３ｃ１に嵌合する。これにより、爪部２３ａ１の当て止め面２３ａ１１が周方向β側に向き、傾斜面２３ａ１２が周方向α側に向く。
【００３７】
第２端部２３ｂは、図２Ａ及び図３に示すように、第１端部２３ａ及び中間部２３ｃよりも外径が小さい円柱である。第２端部２３ｂは、図示しないネジ部を有している。このネジ部が中間部２３ｃの図示しないネジ穴に螺着されている。第２端部２３ｂは、ハンドル部２２の収容孔２２ａに収容された先端部と、収容孔２２ａ（すなわち、レンチボディの後端部）から後方に突出した後端部とを有している。第２端部２３ｂの後端部には、円錐台状のストッパ２３ｂ１が設けられている。第２端部２３ｂの後端面には、円形の凹部２３ｂ２が設けられている。
【００３８】
固定部２４は、図２Ａ及び図３に示すように、トルク伝達部２３の第２端部２３ｂのストッパ２３ｂ１の先端側部分に前記長さ方向に移動自在に外嵌している。固定部２４は、円筒２４ａと、蓋２４ｂとを有している。円筒２４ａの内径が第２端部２３ｂの外径よりも大きい。円筒２４ａがトルク伝達部２３の第２端部２３ｂに前記長さ方向に移動自在に外嵌している。円筒２４ａの後端側への所定以上の移動がストッパ２３ｂ１により規制されている。円筒２４ａは、先端部と、後端部と、その間の中間部とを有している。円筒２４ａの先端部の外周面にはネジ溝が形成されている。この円筒２４ａのネジ溝がハンドル部２２の収容孔２２ａの後端部の内周面のネジ溝に螺着されている。蓋２４ｂは円筒２４ａの中間部に設けられた円板である。蓋２４ｂの外径は、レンチボディのハンドル部２２の外径よりも大きい。円筒２４ａがハンドル部２２の収容孔２２ａの後端部に螺着された状態で、蓋２４ｂがハンドル部２２の収容孔２２ａの後端側を閉塞している。
【００３９】
コイルスプリング２５は、図２Ａ及び図３に示すように、トルク伝達部２３の第２端部２３ｂの先端部に前記長さ方向に移動自在に外嵌し且つ固定部２４とトルク伝達部２３の中間部２３ｃとの間に圧縮状態で介在している。コイルスプリング２５は、トルク伝達部２３と共にハンドル部２２の収容孔２２ａ内に収容され、当該トルク伝達部２３を先端側（ヘッド部２１側）に付勢している。なお、トルク伝達部２３の中間部２３ｃが、特許請求の範囲の第２当て止め部、固定部２４が第３当て止め部に相当している。
【００４０】
ロードセル３０は、図２Ａ及び図３に示すように、レンチボディの後方に配置され、トルク伝達部２３の第２端部２３ｂに当接している。このロードセル３０は、ロードセル部３１と、電源／出力ケーブル３２と、ボディ３３とを有している。ボディ３３は円筒状であって、先端にロードセル部３１が設けられている。ボディ３３内には電源／出力ケーブル３２の端部が挿入され、ロードセル部３１に接続されている。また、ボディ３３の先端部の外周面にはネジ溝が形成されている。このネジ溝がスリーブ４１の内周面のネジ溝に螺着されている。このようにボディ３３がスリーブ４１に取り付けられることにより、ロードセル３０がレンチボディの後方に固着されている。
【００４１】
ロードセル部３１は円板状の圧縮型ロードセルである。ロードセル部３１は、ロード部３１ａと、保護壁３１ｂとを有している。ロード部３１ａは、円形凸状のロードボタンであって、ロードセル部３１の天面の中心部に設けられている。ロード部３１ａの外径は、トルク伝達部２３の凹部２３ｂ２の内径よりも若干小さい。ロード部３１ａの高さ寸法は、トルク伝達部２３の凹部２３ｂ２の深さ寸法よりも大きい。ボディ３３がスリーブ４１に取り付けられた状態で、ロード部３１ａがトルク伝達部２３の凹部２３ｂ２に嵌合し、トルク伝達部２３の第２端部２３ｂに当接している。ロードセル部３１は、ロード部３１ａがトルク伝達部２３の第２端部２３ｂから荷重を受けると、その荷重を電気信号に変換して電源／出力ケーブル３２を通じてトルク演算装置Ｄに出力可能となっている。
【００４２】
保護壁３１ｂは、ロードセル部３１の天面上のロード部３１ａ周りに設けられた円筒状の壁である。保護壁３１ｂの高さ寸法は、ロード部３１ａの高さ寸法よりも大きい。よって、ロードセル３０のボディ３３がスリーブ４１から取り外された状態で、保護壁３１ｂが、ロード部３１ａが他の部材（例えば、作業机等）に当接することを防止している。これにより、前述の取り外し状態で、ロード部３１ａに不要な負荷がかかるのを抑止している。
【００４３】
スリーブ４１は、図２Ａ及び図３に示すように、レンチボディのハンドル部２２に前記長さ方向に移動自在に外嵌した円筒である。スリーブ４１の前記長さ方向の一端部には、円板状のフランジ４１ａが設けられている。フランジ４１ａの内径はハンドル部２２の外径より大きく且つ固定部２４の蓋２４ｂの外径よりも小さい。スリーブ４１のフランジ４１ａ以外の内径は、蓋２４ｂの外径よりも若干大きく且つロードセル３０のボディ３３の先端部の外径と略同じである。また、スリーブ４１の前記長さ方向の他端部の内周面には、ネジ溝が形成されている。スリーブ４１のネジ溝にロードセル３０のボディ３３のネジ溝が螺着されている。このようにスリーブ４１がロードセル３０のボディ３３に取り付けられた状態で、トルク伝達部２３の第２端部２３ｂの後端部、固定部２４の後端部、固定部２４の蓋２４ｂ及びロードセル３０のロードセル部３１がスリーブ４１内に収容され、トルク伝達部２３の第２端部２３ｂがロードセル部３１のロード部３１ａに当接した状態で維持される。
【００４４】
コイルスプリング４２は、レンチボディのハンドル部２２に長さ方向に移動自在に外嵌し且つスリーブ４１内に収容されている。コイルスプリング４２は、スリーブ４１のフランジ４１ａと固定部２４の蓋２４ｂとの間に圧縮状態で介在し、蓋２４ｂを後端側に付勢している。これにより、トルク伝達部２３の第２端部２３ｂがロードセル部３１に押し当てられる（すなわち、ロードセル部３１にプリロードがかけられる。）。
【００４５】
トルク演算装置Ｄは、アンプＡと、Ａ／Ｄ変換部Ｃと、マイコン５０と、メモリ部６０と、設定入力部７０と、外部出力部８０と、液晶表示部９１（表示部）と、７セグ表示部９２（表示部）と、ブザー９３（報知部）とを備えている。アンプＡはロードセル３０の電源／出力ケーブル３２が接続されており、当該ロードセル３０の電気信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換部Ｃに出力している。Ａ／Ｄ変換部Ｃは、増幅された電気信号をＡ／Ｄ変換し、マイコン５０に出力している。
【００４６】
設定入力部７０は、トルク基準値の設定入力及び電源オンオフ等を行うことが可能になっており、これらの入力データをマイコン５０に出力するようになっている。メモリ部６０には、複数の締め付けトルク基準値が予め記録されている。メモリ部６０は不揮発性メモリであって、マイコン５０のバスラインに相互接続されている。
【００４７】
マイコン５０は、入力ポート、出力ポート及び内部メモリを有している。マイコン５０の入力ポートにはＡ／Ｄ変換部Ｃ及び設定入力部７０等が接続されている。マイコン５０の出力ポートには外部出力部８０、液晶表示部９１、７セグ表示部９２及びブザー９３等が接続されている。マイコン５０の内部メモリには後述するすべり判定プログラムが記録されている。マイコン５０はすべり判定プログラムを逐次処理することにより、トルク演算部５１及びすべり判定部５２としての機能を発揮するようになっている。液晶表示部９１は、図４に示す操作パネルの液晶ディスプレイに締め付けトルクの変化をトルク曲線として時間軸上に表示させるようになっている。７セグ表示部９２は、前記操作パネルの７セグメントディスプレイに締め付けトルクのリアル値及びピークホールド値を数値表示させるようになっている。
【００４８】
以下、上記のように構成された締め付け装置のトルクレンチＷの組み立て手順について詳しく説明する。まず、レンチボディと、スリーブ４１とを用意する。その後、レンチボディのハンドル部２２をスリーブ４１に挿入する。その後、コイルスプリング４２を用意する。その後、レンチボディのハンドル部２２をコイルスプリング４２に挿入する。すると、コイルスプリング４２がスリーブ４１に挿入され、コイルスプリング４２の長さ方向の一端がスリーブ４１のフランジ４１ａに当接する。
【００４９】
その一方で、トルク伝達部２３の第２端部２３ｂ、固定部２４及びコイルスプリング２５を用意する。その後、第２端部２３ｂを固定部２４及びコイルスプリング２５内に挿入する。すると、固定部２４が第２端部２３ｂのストッパ２３ｂ１に当接する。その後、トルク伝達部２３の第１端部２３ａ及び中間部２３ｃを用意する。その後、第２端部２３ｂのネジ部を中間部２３ｃのネジ穴に螺着させる。すると、コイルスプリング２５が中間部２３ｃと固定部２４との間で圧縮される。
【００５０】
その後、トルク伝達部２３、コイルスプリング２５及び固定部２４の先端部をレンチボディの収容孔２２ａに挿入し、固定部２４をレンチボディの収容孔２２ａの後端部に螺着させる。すると、固定部２４の蓋２４ｂがレンチボディの収容孔２２ａの後端側を塞ぐ。蓋２４ｂは、外径がレンチボディのハンドル部２２の外径よりも大きいため、蓋２４ｂの外周縁部（第１当て止め部）がハンドル部２２から外周方向に突出する。このとき、コイルスプリング４２の長さ方向の他端が蓋２４ｂに当接可能となる。その後、トルク伝達部２３をレンチボディの収容孔２２ａ内で回転させ、当該トルク伝達部２３の第１、第２カット部２３ｃ１に、収容孔２２ａ内の第１、第２突起を嵌合させる。これにより、トルク伝達部２３の第１端部２３ａの爪部２３ａ１がハンドル部２２の収容孔２２ａからヘッド部２１の取付孔２１ａに突出すると共に、爪部２３ａ１の当て止め面２３ａ１１が周方向α側に向き、傾斜面２３ａ１２が周方向β側に向く。以上のようにレンチ本体２０が組み立てられる。
【００５１】
その後、ロードセル３０を用意する。その後、ロードセル３０のロード部３１ａをトルク伝達部２３の第２端部２３ｂの凹部２３ｂ２に位置合わせしつつ挿入する。この状態で、スリーブ４１及びコイルスプリング４２をレンチボディに対して後端側に相対的に移動させ、当該スリーブ４１をロードセル３０のボディ３３に螺着させる。すると、コイルスプリング４２がスリーブ４１のフランジ４１ａと固定部２４の蓋２４ｂの外周縁部との間で圧縮され、蓋２４ｂを後端側に付勢する。これにより、トルク伝達部２３の第２端部２３ｂがロードセル部３１に押し当てられ、当該ロードセル部３１にプリロードがかけられる。
【００５２】
その後、締め付け部１０の取付部１２をヘッド部２１の取付孔２１ａに嵌合させる。すると、トルク伝達部２３の爪部２３ａ１が、締め付け部１０の取付部１２の複数のラチェット溝１２１のうちの一のラチェット溝１２１に挿入され、係合される。その後、ロードセル３０の電源／出力ケーブル３２をトルク演算装置Ｄに接続する。
【００５３】
以下、上記のように構成された締め付け装置の使用方法及びその動作について説明する。なお、本実施例１においては、説明の便宜上、固着部材１が固着対象２に螺着させるまでに３回の締め付け作業が必要であるとする。ここに記述するすべり現象とは、固着対象２と、当該固着対象２が埋め込まれた筐体（図示せず）とが剥離等し、固着対象２が前記筐体に対して空転する現象のことを言う。
【００５４】
まず、作業者が設定入力部７０を操作して電源をオンにすると、マイコン５０等に電源電圧が供給されてトルク演算装置Ｄが動作状態になると共に、電源／出力ケーブル３２を通じてロードセル３０にも電源電圧が供給されてロードセル３０が動作状態となる。すると、マイコン５０が図５に示すすべり判定プログラムの処理を開始する。その後、作業者が設定入力部７０を操作してトルク基準値の設定入力をすると（ｓ１）、マイコン５０が前記設定入力の入力指令に対応するトルク基準値をメモリ部６０から読み出して前記内部メモリに記録する。
【００５５】
その後、作業者がトルクレンチＷの締め付け部１０に固着部材１を係合させ、その状態で固着部材１を固着対象２に係合させ、トルクレンチＷのハンドル部２２に手力Ｒを加えて締め付け作業を開始する。すると、トルクレンチＷのレンチ本体２０が回転軸Ｐを中心に周方向αに回転する。このとき、トルク伝達部２３の爪部２３ａ１の当て止め面２３ａ１１は締め付け部１０のラチェット溝１２１の第１壁１２２ａに当接している（すなわち、周方向βの回転が規制されている）ので、締め付け部１０はレンチ本体２０及び固着部材１と共に周方向αに回転する。これにより固着部材１が固着対象２に対して締め付けられ、徐々に締め付ける力に対する抗力が大きくなる。この固着部材１を締め付ける締め付け力Ｒに対して発生する抗力によって、締め付け部１０に対してヘッド部２１周りに回転するモーメント（回転トルク）Ｑが発生する。このとき、トルク伝達部２３の爪部２３ａ１の当て止め面２３ａ１１が締め付け部１０のラチェット溝１２１の第１壁１２２ａに押圧され、当該トルク伝達部２３の第２端部２３ｂがロードセル３０のロード部３１ａに荷重をかける。前記荷重がロードセル３０により電気信号に変換され、当該電気信号がアンプＡにより増幅され、Ａ／Ｄ変換部ＣによりＡ／Ｄ変換される。マイコン５０は、Ａ／Ｄ変換された電気信号が入力されると（ｓ２）、当該電気信号及び締め付けトルク基準値に基づいて所定の演算をして締め付けトルクを算出し（ｓ３）、当該締め付けトルクをメモリ部６０に記録すると共に、当該締め付けトルクのリアル値及びピーク値を７セグ表示部９２に、当該締め付けトルクを液晶表示部９１に各々出力する。これにより、締め付けトルクのリアル値及びピーク値が７セグ表示部９２に数値表示され（ｓ４、ｓ５）、締め付けトルクの変化が液晶表示部９１によりトルク曲線としてグラフ表示される（ｓ６）。
【００５６】
その後、トルクレンチＷのハンドル部２２に手力Ｒの反対方向に力が加えられる。すると、トルクレンチＷのレンチ本体２０が回転軸Ｐを中心に周方向βに回転する。このとき、締め付け部１０のラチェット溝１２１の第２壁１２２ｂが爪部２３ａ１の傾斜面２３ａ１２を押圧する。これにより、レンチボディがコイルスプリング４２及びコイルスプリング２５の付勢力に抗して先端側に移動し、爪部２３ａ１が当該ラチェット溝１２１から脱する。コイルスプリング４２はスリーブ４１のフランジ４１ａと固定部２４の蓋２４ｂとの間に圧縮され、コイルスプリング２５は固定部２４とトルク伝達部２３の中間部２３ｃとの間で圧縮される。その後、爪部２３ａ１が次のラチェット溝１２１に挿入されると、コイルスプリング４２及びコイルスプリング２５の付勢力により、レンチボディが後端側に移動する。これを繰り返す（すなわち、トルク伝達部２３の爪部２３ａ１が締め付け部１０のラチェット溝１２１に出入りを繰り返す）ことにより、締め付け部１０及び固着部材１は、レンチ本体２０ヘッド部２１に対して相対的に周方向αに回転する。以上のような締め付け作業を計３回行う。
【００５７】
この締め付け作業時において、マイコン５０は、前記締め付けトルクの変化量を所定期間ｔ（ｔ１〜ｔｎ）毎にサンプリングし、先の所定期間ｔの締め付けトルクの変化量（上昇量）と、その直後の所定期間ｔの締め付けトルクの変化量（上昇量）とを順次比較し、後者の変化量が前者の変化量よりも小さいか否かを判定する（ｓ７）。この判定において、後者の変化量が前者の変化量よりも小さいと判定されると、マイコン５０がブザー９３を鳴らす（ｓ８）。本実施例１では、図６に示すように期間ｔ５の締め付けトルクの変化量が期間ｔ４の締め付けトルクの変化量よりも小さく、期間ｔ１０の締め付けトルクの変化量が期間ｔ９の締め付けトルクの変化量よりも小さく、期間ｔ１４の締め付けトルクの変化量が期間ｔ１３の締め付けトルクの変化量よりも小さくなっている。
【００５８】
期間ｔ４、ｔ９、ｔ１４では、固着部材１が固着対象２に対して回転し、その抵抗（抗力）が向上するため、トルク曲線が急峻に上昇する（締め付けトルクの変化量が大きい。）。これに対し、期間ｔ５、ｔ１０（１及び２回目の締め付け作業終了時）では、固着部材１が固着対象２に対して殆ど回転せず、固着部材１の固着対象２に対する抵抗（抗力）の変化が小さいため、トルク曲線が略水平に移行する（締め付けトルクの変化量が小さい。）。また、期間ｔ１４（３回目の締め付け作業終了間際）でも、固着部材１が固着対象２に螺着して殆ど回転せず、固着部材１の固着対象２に対する抵抗（抗力）の変化が小さいため、トルク曲線が略水平に移行する（締め付けトルクの変化量が小さい。）。このように期間ｔ１４の締め付けトルクの変化量が期間ｔ１３の締め付けトルクの変化量よりも小さくなることをマイコン５０が検出することにより、すべり現象が発生する直前でブザー９３を鳴らして作業者に知らせている。なお、１及び２回目の締め付け作業終了時（期間ｔ５及びｔ１０）においても、期間ｔ５、ｔ１０の締め付けトルクの変化量が期間ｔ４、ｔ９の締め付けトルクの変化量よりも小さくなるため、ブザー９３がなる。しかし、作業者は、手にかかる感触や経験則からすべり現象が発生したものでないことが分かるため、ブザー９３を無視して締め付け作業を継続し、３回目のブザー９３がなった際にすべり警告が発せられたと知ることができる。
【００５９】
その後、設定入力部７０が操作され、締め付け作業の終了の設定入力がされ（ｓ９）、結果印刷の操作がなされると（ｓ１０）、マイコン５０がメモリ部６０に記録された締め付けトルクを読み出して外部出力部９３を通じてプリンタに印刷出力する（ｓ１１）。その後、設定入力部７０のＣＳＶ出力の操作がなされると（ｓ１２）、マイコン５０がメモリ部６０に記録された締め付けトルクを読み出して外部出力部９３を通じてＵＳＢメモリ等の記録手段にＣＳＶ出力する（ｓ１３）。なお、締め付けトルクのデータ出力の形式としては、ＣＳＶ出力に限定されることはなく、その他の任意のデータ形式で出力することが可能である。また、締め付けトルクの出力対象としても、ＵＳＢメモリ等の記録手段に限定されるものではなく、ＰＣや電子カルテシステム等の各種の電子機器に出力することが可能である。
【００６０】
以上のような締め付け装置による場合、ロッドであるトルク伝達部２３の第１端部２３ａが締め付け部１０のラチェット溝１２１に係合し、当該トルク伝達部２３の第２端部２３ｂがロードセル３０に当接している。よって、締め付け作業時に、締め付け部１０にかかる荷重（回転トルク）がトルク伝達部２３を介してロードセル３０に伝わり、当該ロードセル３０により前記荷重が電気信号に変換され出力される。この電気信号に基づいて締め付けトルクがマイコン５０（トルク演算部５１）により演算され、締め付けトルクのリアル値及びピーク値が７セグ表示部９２に数値表示され、締め付けトルクの変化が液晶表示部９１によりトルク曲線としてグラフ表示される。よって、締め付けトルクのリアル値、締め付けトルクのピーク値及び締め付けトルクの変化を参照しつつ適切に締め付け作業を行うことができる。
【００６１】
また、ロードセル３０の凸状のロード部３１ａがトルク伝達部２３の第２端部２３ｂの凹部２３ｂ２に挿入され、第２端部２３ｂに当接している。よって、トルク伝達部２３を介して受ける締め付け部１０の荷重の精度を向上させることができるので、締め付け部１０の締め付けトルクの検出精度を向上させることができる。また、ロードセル３０が、スリーブ４１によりレンチボディの後方に固着されているので、レンチボディの小型化を図ることができる。
【００６２】
更に、マイコン５０（すべり判定部５２）が先の所定期間ｔの締め付けトルクの変化量がその直後の所定期間ｔの締め付けトルクの変化量よりも小さいことを検出することにより、固着部材１の固着対象２に対する締め付け状態がすべり現象発生の直前であることを検出している。よって、すべり現象発生の直前の限界トルク値で固着部材１を固着対象２に螺着させることができるので、すべり現象の発生を抑制することができる。
【００６３】
なお、上述した締め付け装置は、上記実施例１に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載範囲において任意に設計変更することが可能である。以下、詳しく述べる。
【００６４】
実施例１では、締め付け部１０はヘッド部２１に対して着脱自在且つ回転自在であるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、締め付け部がヘッド部に一体的に設けられた構成とすることが可能である。締め付け部がヘッド部に回転自在に設けられた構成とすることも可能である。また、実施例１では、一つの締め付け部１０がヘッド部２１に着脱自在であるとしたが、複数種類の固着部材に各々対応する複数種類の締め付け部がヘッド部に着脱自在とすることも可能である。この場合、前記固着部材に応じて締め付け部を取り替えるだけで、本締め付け装置は複数種類の固着部材の締め付け操作を行うことができる。
【００６５】
実施例１では、トルク伝達部２３は、締め付け部１０のラチェット溝１２１に係合される第１端部２３ａと、ロードセル３０に当接する第２端部２３ｂとを有し、且つトルク伝達部２３の長さ寸法がレンチボディの収容孔２２ａの長さ寸法よりも大きいロッドであるとした。しかし、トルク伝達部は、前記レンチボディ内に設けられており且つ前記締め付け部に係合可能な第１端部と、前記第１端部の反対側の第２端部とを有する限り任意に設計変更することが可能である。トルク伝達部の形状はロッド以外の形状とすることが可能である。また、トルク伝達部の長さ寸法がレンチボディの収容孔の長さ寸法よりも小さくすることが可能である。すなわち、トルク伝達部全体がレンチボディの収容孔に収容されるように設計変更することが可能である。
【００６６】
実施例１では、トルク伝達部２３の第１端部２３ａの爪部２３ａ１が当て止め面２３ａ１１と、傾斜面２３ａ１２とを有するとした。しかし、これに限定されるものではない。例えば、ラチェット溝１２１の第１壁１２２ａに当て止め面が、第２壁１２２ｂに傾斜面が設けられた構成とすることが可能である。この場合、爪部は三角形状の突起である必要はなく、例えば、矩形状の突起等とすることが可能である。第１壁１２２ａの当て止め面が爪部に当接することにより、締め付け部１０の周方向βの回転が規制される。また、締め付け作業時に、第１壁１２２ａの当て止め面が爪部を押圧し、締め付け部の回転トルクがトルク伝達部２３に伝わる。一方、第２壁１２２ｂの傾斜面が爪部に押圧され、レンチボディが先端側に移動する。これにより、爪部がラチェット溝１２１から脱し、締め付け部１０のヘッド部２１に対する第１方向の反対の第２方向の回転が許容される。なお、前述した当接面及び傾斜面を省略し、単に爪部がラチェット溝に係合される構成とすることが可能である。ラチェット溝は、締め付け部の外周面に少なくとも一つ設けられていれば良い。また、トルク伝達部とロードセルのロード部とを一体化することも可能である。
【００６７】
実施例１では、ロードセル３０は、ロードセル部３１と、電源／出力ケーブル３２と、ボディ３３とを有しているとした。しかし、ロードセルは、トルク伝達部の第２端部に当接しており且つ当該トルク伝達部を通じて前記締め付け部にかかる荷重を受け、電気信号に変換して出力可能である限り任意に設計変更することが可能である。
【００６８】
実施例１では、ロードセル３０は、スリーブ４１を用いてレンチボディの後方に固着されているとした。しかし、ロードセルのレンチボディに対する取り付け機構は、任意に設計変更することが可能である。例えば、前述の通りトルク伝達部全体がレンチボディの収容孔に収容される場合、ロードセル３０はレンチボディの収容孔内に収容されるように設計変更することが可能である。また、ロードセルをレンチボディの後端部に固着させるように設計変更することが可能である。これらの場合、スリーブ４１及びコイルスプリング４２は省略することができる。
【００６９】
実施例１では、ロードセル３０の凸状のロード部３１ａがトルク伝達部２３の第２端部２３ｂの凹部２３ｂ２に挿入され、当該第２端部２３ｂに当接しているとした。しかし、これに限定されるものではない。例えば、ロードセルが凹状のロード部を有している場合、トルク伝達部の第２端部に設けられた凸部が前記ロード部に挿入されるように設計変更することが可能である。前記凸部の高さ寸法は前記ロード部の深さ寸法よりも大きい。この場合であっても、第２端部の凸部がロードセルの凹状のロード部に当接することにより、トルク伝達部を介して受ける締め付け部の荷重の精度を向上させることができる。
【００７０】
実施例１では、ロードセル３０は保護壁３１ｂを有しているとした。しかし、保護壁３１ｂは省略可能である。また、複数の保護壁が、ロードセルの凸状のロード部の周りに設けられた構成とすることが可能である。
【００７１】
実施例１では、コイルスプリング４２は、スリーブ４１のフランジ４１ａと固定部２４の蓋２４ｂとの間に圧縮状態で介在しているとした。しかし、コイルスプリング４２等の第１付勢部は、スリーブとレンチボディに設けられた第１当て止め部との間に設けられるものである限り任意に設計変更することが可能である。例えば、第１付勢部がレンチボディの外周面に設けられたリング等の第１当て止め部と、スリーブとの間に介在するように設計変更することが可能である。
【００７２】
実施例１では、コイルスプリング２５は、固定部２４とトルク伝達部２３の中間部２３ｃとの間に圧縮状態で介在しているとした。しかし、コイルスプリング２５は省略可能である。この場合であっても、コイルスプリング４２が固定部２４の蓋２４ｂを後方に付勢し、固定部２４がトルク伝達部２３の第２端部２３ｂのストッパ２３ｂ１に当接することにより、第２端部２３ｂがロードセル３０に押し付けられる。このコイルスプリング４２の付勢力により、トルク伝達部２３の第１端部２３ａの爪部２３ａ１が、ハンドル部２２の収容孔２２ａからヘッド部２１の取付孔２１ａに突出する。なお、コイルスプリング２５及びコイルスプリング４２は、円筒状のゴム、板バネ等のその他の周知の付勢手段に置換可能である。
【００７３】
実施例１では、マイコン５０は、後者の変化量が前者の変化量よりも小さいときに、ブザー９３を鳴らす構成であるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、マイコン５０は、内部のカウンターにより後者の変化量が前者の変化量よりも小さいか否かを判定した回数をカウントし、当該カウンターが所定回数（本実施例１では、３回）に達したときに、ブザー９３等の報知部を作動させるように設計変更することが可能である。この場合、作業者は、締め付け作業終了時毎に作動する報知部の報知の真偽を確認する必要がなくなるので、本締め付け装置の利便性が向上する。
【００７４】
実施例１では、マイコン５０が締め付けトルクの変化量を所定期間ｔ（ｔ１〜ｔｎ）毎にサンプリングし、当該先の所定期間ｔの締め付けトルクの変化量と、その直後の所定期間ｔの締め付けトルクの変化量とを順次比較し、後者の変化量が前者の変化量よりも小さいか否かを判定するとした。しかし、これに限定されるものではない。例えば、マイコン５０は、締め付けトルクの変化率を所定期間ｔ（ｔ１〜ｔｎ）毎にサンプリングし、当該先の所定期間ｔの締め付けトルクの変化率（上昇率）と、その直後の所定期間ｔの締め付けトルクの変化率（上昇率）とを順次比較し、後者の変化率が前者の変化率よりも小さいか否かを判定するように設計変更することが可能である。また、マイコン５０は、締め付けトルクの変化量又は変化率を所定時間ｔ毎にサンプリングし、所定時間ｔの締め付けトルク値の変化量（上昇量）又は変化率（上昇率）が所定範囲内の変化量（上昇量）又は変化率（上昇率）であるか否かを判定する構成に設計変更することが可能である。この場合、ブザー９３等の報知部は、マイコン５０が所定時間ｔの締め付けトルク値の変化量又は変化率が所定範囲内（例えば、図６のｔ５、ｔ１０、ｔ１４のように締め付けトルクの変化量が所定範囲内）であると判定されたときに、固着部材の固着対象に対する締め付け状態がすべり現象発生の直前であることを報知するように設計変更することが可能である。この場合であっても、所定時間ｔの締め付けトルク値の変化量又は変化率が所定範囲内であると所定回数判定したときに、報知部が動作するように設計変更することが可能である。なお、締め付けトルクの変化量又は変化率の前記所定範囲の値は、マイコン５０の内部メモリ又はメモリ部６０に予め記録されている。
【００７５】
上述した締め付け装置は、トルクレンチＷと、トルク演算装置Ｄとを備えているとした。しかし、締め付け装置は、上記トルクレンチと、トルク演算部とを備えた構成とすることが可能である。また、締め付け装置は、上記トルクレンチと、トルク演算部と、このトルク演算部により演算された締め付けトルクを表示可能な表示部とを備えた構成とすることが可能である。すなわち、すべり判定部５２は省略可能である。また、マイコンを用いずトルク演算部及び／又はすべり判定部と同様の機能を電子回路により発揮するように構成することも可能である。更に、上述したようにマイコン５０が所定時間ｔの締め付けトルク値の変化量が所定範囲内であるか否かを判定する場合も、マイコンを用いず同様の機能を電子回路により発揮するように構成することも可能である。
【００７６】
上述したトルク演算部５１は、トルク基準値をメモリ部６０から読み出し、当該締め付けトルク基準値及びトルク検出部であるロードセルの出力信号に基づいて締め付けトルクを演算するとした。しかし、トルク演算部は、上記ロードセルの出力信号に基づいて締め付け部の締め付けトルクを演算するものである限り任意に設計変更することが可能である。なお、トルク演算部はトルクレンチに設けられた構成とすることが可能である。
【００７７】
実施例１では、報知部としてブザー９３を用いるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、作業者が、液晶表示部９１に表示されたトルク曲線を見て上記すべり検出時であると判断するように設計変更することが可能である。また、マイコン５０により、上記後者の変化量又は変化率が上記前者の変化量又は変化率よりも小さいと判定されたとき又は所定時間ｔの締め付けトルク値の変化量又は変化率が所定範囲内であると判定されときに、液晶表示部９１にエラー表示させたり、７セグ表示部９３に数値表示すると共に点滅させる等することによりエラー表示させたりするように設計変更することが可能である。また、報知部としてＬＥＤランプ等の発光装置を用いることも可能である。更に、報知部として、ブザー、発光装置、グラフ表示装置及び数値表示装置を選択的に組み合わせた構成とすることも可能である。なお、トルク演算部により得られた締め付けトルクは、液晶表示部９１及び７セグ表示部９３以外の表示部に表示させることが可能である。表示部がトルクレンチに設けられた構成とすることが可能である。
【００７８】
なお、実施例１では、上記締め付け装置の各部を構成する素材、形状、寸法及び配置等はその一例を説明したものであって、同様の機能を実現し得る限り任意に設計変更することが可能である。また、実施例１では、トルクレンチとトルク演算装置とは別体であるとしたが、トルクレンチとトルク演算装置とを一体的に構成することも可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１・・・・固着部材
２・・・・固着対象
Ｗ・・・・トルクレンチ
１０・・・締め付け部
１１・・係合部
１２・・取付部
２０・・・レンチ本体
２１・・ヘッド部
２２・・ハンドル部
２３・・トルク伝達部
２３ａ・・第１端部
２３ａ１・・爪部
２３ａ１１・・当て止め面
２３ａ１２・・傾斜面
２３ｂ・・第２端部
２３ｂ１・・ストッパ
２３ｂ２・・凹部
２３ｃ・・中間部（第２当て止め部）
２４・・固定部（第３当て止め部）
２５・・コイルスプリング（第２付勢部）
３０・・・ロードセル（トルク検出部）
３１・・ロードセル部
３１ａ・・ロード部
３２・・電源／出力ケーブル
３３・・ボディ
４１・・・スリーブ
４２・・・コイルスプリング（第１付勢部）
Ｄ・・・・トルク演算装置
Ａ・・・アンプ
Ｃ・・・Ａ／Ｄ変換部
５０・・マイコン
５１・トルク演算部
５２・すべり判定部
６０・・メモリ部
７０・・設定入力部
８０・・外部出力部
９１・・液晶表示回部
９２・・７セグ表示部
９３・・ブザー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トルクレンチ及びこれを備えた締め付け装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の小型のトルクレンチとしてはプレート型のトルクレンチがある。このトルクレンチは、インジケータの曲げロッドの自由端を操作し、当該自由端を目盛りに記された所定の締め付けトルク値に合わせつつ、当該トルクレンチを操作することにより、前記締め付けトルク値で締め付け作業を行うことができる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０８−１８２６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前記トルクレンチは、作業者が曲げロッドの自由端が目盛り上の締め付けトルク値に合致した状態を目視でしつつ、締め付け作業を行うことから、角度によっては目盛りの読みに誤差が生じることがあった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みて創案されたものであって、その目的とするところは、締め付け作業時に締め付けトルク値を得ることが可能なトルクレンチ及びこれを備えた締め付け装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１トルクレンチは、締め付け部が着脱自在であるヘッド部を有するレンチボディと、前記レンチボディ内に設けられており且つ前記締め付け部に係合可能な第１端部と、前記第１端部の反対側の第２端部とを有するトルク伝達部と、前記トルク伝達部の第２端部に当接しており且つ当該トルク伝達部を通じて前記締め付け部にかかる荷重を受け、電気信号に変換して出力可能なロードセルとを備えている。
【０００７】
このような発明の態様による場合、トルク伝達部の第１端部が締め付け部に係合可能であり、当該トルク伝達部の第２端部がロードセルに当接している。よって、レンチボディのヘッド部に締め付け部が取り付けられ、トルク伝達部の第１端部が締め付け部に係合した状態で、締め付け作業が行われると、締め付け作業時に締め付け部にかかる荷重がトルク伝達部を介してロードセルに伝わり、当該ロードセルにより前記荷重が電気信号に変換され出力される。このロードセルの電気信号に基づいて締め付け作業時に締め付け部にかかる荷重（締め付けトルク）を得ることが可能になるので、締め付けトルク値を参照しつつ締め付け作業を行うことができる。
【０００８】
本発明の第２トルクレンチは、締め付け部と、前記締め付け部が設けられたヘッド部を有するレンチボディと、前記レンチボディ内に設けられており且つ前記締め付け部に係合した第１端部と、前記第１端部の反対側の第２端部とを有するトルク伝達部と、前記トルク伝達部の第２端部に当接しており且つ当該トルク伝達部を通じて前記締め付け部にかかる荷重を受け、電気信号に変換して出力可能なロードセルとを備えている。
【０００９】
このような発明の態様による場合、トルク伝達部の第１端部が締め付け部に係合し、当該トルク伝達部の第２端部がロードセルに当接している。よって、締め付け作業時に締め付け部にかかる荷重がトルク伝達部を介してロードセルに伝わり、当該ロードセルにより前記荷重が電気信号に変換され出力される。このロードセルの電気信号に基づいて締め付け作業時に締め付け部にかかる荷重（締め付けトルク）を得ることが可能になるので、締め付けトルク値を参照しつつ締め付け作業を行うことができる。
【００１０】
前記ロードセルは、凸状のロード部を有する構成とすることが可能である。前記トルク伝達部の第２端部には、前記ロードセルのロード部が挿入された凹部が設けられた態様とすることが可能である。前記ロード部の高さ寸法が前記凹部の深さ寸法よりも大きい。このような発明の態様による場合、ロードセルの凸状のロード部が、トルク伝達部の凹部に挿入され、トルク伝達部の第２端部に当接している。このため、締め付け作業時に締め付け部にかかる荷重がトルク伝達部を介してロードセルのロード部に伝わる精度が向上する。
【００１１】
或いは、前記ロードセルは、凹状のロード部を有する構成とすることが可能である。前記トルク伝達部の第２端部には、前記ロードセルのロード部に挿入された凸部が設けられている。前記凸部の高さ寸法が前記ロード部の深さ寸法よりも大きい。このような発明の態様による場合、トルク伝達部の凸部がロードセルの凹状のロード部に挿入され、当該ロード部に当接している。このため、締め付け作業時に締め付け部にかかる荷重がトルク伝達部を介してロードセルのロード部に伝わる精度が向上する。
【００１２】
前記レンチボディは、前記ヘッド部が設けられた先端部と、後端部とを有する構成とすることが可能である。前記トルク伝達部の第２端部は、前記レンチボディの後端部から突出する構成とすることが可能である。前記ロードセルは、前記レンチボディの後方に配置され、前記第２端部に当接している。このような発明の態様による場合、ロードセルが、レンチボディの後方に配置されているので、レンチボディの小型化を図ることができる。
【００１３】
前記締め付け部の外周面にはラチェット溝が設けられた態様とすることが可能である。前記トルク伝達部は、前記第１端部に設けられ、前記ラチェット溝に係合可能な爪部を更に有する構成とすることが可能である。このような発明の態様による場合、爪部がラチェット溝の壁に押圧されることにより、締め付け部の回転トルクがトルク伝達部に伝わる。
【００１４】
前記第１、第２トルクレンチは、前記レンチボディに前記長さ方向に移動自在に外嵌しており且つ前記ロードセルに取り付けられたスリーブと、前記レンチボディに設けられた第１当て止め部と前記スリーブの間に設けられた第１付勢部とを更に備えた構成とすることが可能である。この場合、前記締め付け部は前記ヘッド部に対して回転自在になっている。前記トルク伝達部は、前記レンチボディ内に長さ方向に移動自在に収容されている。
【００１５】
前記ラチェット溝は、第１、第２壁を有する構成とすることが可能である。前記爪部は、前記第１壁に当接し、前記締め付け部の第１方向の回転を規制する当て止め面と、前記第２壁を押圧し、前記レンチボディを先端側に移動させる傾斜面とを有する構成とすることが可能である。
【００１６】
このような発明の態様による場合、爪部の当て止め面が前記第１壁に当接し、前記締め付け部の第１方向の回転が規制される。また、締め付け作業時に、爪部の当て止め面が前記第１壁に押圧され、締め付け部の回転トルクがトルク伝達部に伝わる。一方、爪部の傾斜面が前記第２壁に押圧されると、前記レンチボディを先端側に移動させる。これにより、爪部がラチェット溝から脱し、締め付け部のヘッド部に対する第１方向の反対の第２方向の回転が許容される。
【００１７】
或いは、前記ラチェット溝は、第１、第２壁を有する構成とすることが可能である。前記第１壁は、前記爪部に当接し、前記締め付け部の第１方向の回転を規制する当て止め面を有している。前記第２壁は、前記爪部に押圧され、前記レンチボディを先端側に移動させる傾斜面を有している。
【００１８】
このような発明の態様による場合、爪部が第１壁の当て止め面に当接し、前記締め付け部の第１方向の回転が規制される。また、締め付け作業時に、第１壁の当て止め面が爪部を押圧し、締め付け部の回転トルクがトルク伝達部に伝わる。一方、第２壁の傾斜面が爪部に押圧されると、前記レンチボディが先端側に移動する。これにより、爪部がラチェット溝から脱し、締め付け部のヘッド部に対する第１方向の反対の第２方向の回転が許容される。
【００１９】
前記トルク伝達部は、第２当て止め部を更に有する構成とすることが可能である。前記第１、第２トルクレンチは、第３当て止め部と、前記第２、第３当て止め部間に設けられた第２付勢部とを更に備えた構成とすることが可能である。このような発明の態様による場合、第２付勢部の付勢力により、トルク伝達部が先端側に付勢される。
【００２０】
前記ロードセルは、前記ロード部の周りに立設されており且つ当該ロード部よりも高さ寸法が大きい保護壁を更に有する構成とすることが可能である。このような発明の態様による場合、ロード部の周りに、当該ロード部よりも高さ寸法が大きい保護壁が設けられているので、ロード部が他の部材に当接することにより、ロード部に不要な負荷がかかるのを抑止することができる。
【００２１】
本発明の締め付け装置は、上述した何れかの態様の第１又は第２トルクレンチと、トルク演算装置とを備えている。前記トルク演算装置は、前記第１又は第２トルクレンチのロードセルの出力信号に基づいて前記締め付け部の締め付けトルクを演算するトルク演算部を備えている。
【００２２】
このような発明の態様による場合、トルク演算部がロードセルの電気信号に基づいて締め付け部の締め付けトルクを演算することにより、締め付け部の締め付けトルク値が得られる。よって、締め付けトルク値を参照しつつ締め付け作業を行うことができる。
【００２３】
前記トルク演算装置は、すべり判定部と、報知部とを更に備えた構成とすることが可能である。前記すべり判定部は、前記締め付けトルクの変化量又は変化率を所定時間ｔ毎にサンプリングし、先の所定期間ｔの締め付けトルクの変化量又は変化率と、当該先の所定期間ｔの直後の所定期間ｔの締め付けトルクの変化量又は変化率とを順次比較し、後者の変化量又は変化率が前者の変化量又は変化率よりも小さいか否かを判定する内容とすることが可能である。前記報知部は、前記すべり判定部により後者の変化量又は変化率が前者の変化量又は変化率よりも小さいと判定されたときに、前記締め付け部の締め付け状態がすべり現象発生の直前であることを報知する内容とすることが可能である。
【００２４】
トルクレンチの締め付け部にナット等の固着部材を係合させ、レンチ本体のハンドル部を手動操作して固着部材をボルト等の固着対象に螺着させる締め付け作業時において、固着部材が固着対象に対して回転し、その抵抗が向上しているときは、所定期間ｔにおける締め付けトルクの変化量又は変化率（すなわち、前者の変化量又は変化率）が大きく変化する。これに対し、固着部材が固着対象に対して螺着し、その抵抗の変化が小さくなるときには、所定期間ｔにおける締め付けトルクの変化量又は変化率（すなわち、後者の変化量又は変化率）が小さくなる。本願発明の発明者らは、後者の変化が前者の変化の直後に発生することに着目して上述の態様の締め付け装置を発明した。この締め付け装置は、すべり判定部が所定時間ｔ毎に締め付けトルクの変化量又は変化率をサンプリングし、後者の変化量又は変化率が前者の変化量又は変化率よりも小さいと判定したときに、報知部が、締め付け状態がすべり現象発生の直前であることを作業者に報知させる構成となっている。このため、作業者は、すべり現象が起こる直前の限界トルク値で固着部材を固着対象に対して締め付けを止めることが可能になるので、すべり現象の発生を抑制することができる。
【００２５】
或いは、前記すべり判定部は、前記締め付けトルクの変化量又は変化率を所定時間ｔ毎にサンプリングし、所定時間ｔの締め付けトルクの変化量又は変化率が所定範囲内であるか否かを判定する内容とすることが可能である。前記報知部は、前記すべり判定部により所定時間ｔの締め付けトルクの変化量又は変化率が所定範囲内であると判定されたときに、前記締め付け部の締め付け状態がすべり現象発生の直前であることを報知する内容とすることが可能である。
【００２６】
このような発明の態様による場合、すべり判定部が所定時間ｔ毎に締め付けトルクの変化量又は変化率をサンプリングし、所定時間ｔの締め付けトルクの変化量又は変化率が所定範囲内であると判定したときに、報知部が、締め付け状態がすべり現象発生の直前であることを作業者に報知させる構成となっている。このため、作業者は、すべり現象が起こる直前の限界トルク値で固着部材を固着対象に対して締め付けを止めることが可能になるので、すべり現象の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施例１に係る締め付け装置のブロック図である。
【図２Ａ】前記締め付け装置のトルクレンチの部分断面を含む概略的平面図である。
【図２Ｂ】締め付け部が分離した前記トルクレンチ、固着部材及び固着対象を示す概略的正面図である。
【図２Ｃ】前記トルクレンチの締め付け部とトルク伝達部の第１端部との関係を示す模式的説明図である。
【図３】前記トルクレンチの部分断面を含む概略的分解平面図である。
【図４】前記締め付け装置のトルク演算装置の操作パネルの概略的正面図である。
【図５】前記締トルク演算装置のマイコンにより処理されるフローチャートである。
【図６】前記締め付け装置の締め付け作業時の締め付けトルクの変化を時間軸上に示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施例１について図１〜図６を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００２９】
図１、図２Ａ及び図２Ｂに示す締め付け装置は、固着部材１を固着対象２に螺着させる締め付け装置である。前記締め付け装置はトルクレンチＷ及びトルク演算装置Ｄを備えている。以下、トルクレンチＷ及びトルク演算装置Ｄについて詳しく説明する。
【００３０】
トルクレンチＷは、図２Ａ、図２Ｂ及び図３に示すように、締め付け部１０と、レンチ本体２０と、ロードセル３０と、スリーブ４１と、コイルスプリング４２（第１付勢部）とを備えている。締め付け部１０は係合部１１及び取付部１２を有している。係合部１１は固着部材１に係合可能な部位である。係合部１１の形状は、固着部材１の被係合部の形状に応じて適宜変更可能である。本実施例１では、固着部材１の被係合部（図示せず）が六角柱状の凸部であるので、係合部１１に前記凸部が嵌合可能な六角形の凹部が設けられている。取付部１２は係合部１１に連設された円柱である。この取付部１２の外周面には、図２Ｂ及び図２Ｃに示すように複数のラチェット溝１２１が周方向αに間隔をあけて形成されている。ラチェット溝１２１は図２Ｂに示すように円弧状の凹部である。ラチェット溝１２１は、図２Ｃに示すように周方向α側の第１壁１２２ａと、周方向β側の第２壁１２２ｂとを有している。
【００３１】
レンチ本体２０は、図２Ａ、図２Ｂ及び図３に示すように、レンチボディと、トルク伝達部２３と、固定部２４と、コイルスプリング２５（第２付勢部）とを有している。レンチボディは、ハンドル部２２と、ハンドル部２２の先端部に連設されたヘッド部２１とを有している。このヘッド部２１には、当該ヘッド部２１を厚み方向に貫通する円柱状の取付孔２１ａが開設されている。この取付孔２１ａの外径は、締め付け部１０の取付部１２の外径よりも若干大きい。すなわち、締め付け部１０の取付部１２が取付孔２１ａに着脱自在に嵌合している。この嵌合状態で、取付部１２はヘッド部２１に対して回転軸Ｐで周方向α、βに回転自在となっている。
【００３２】
ハンドル部２２は図２Ａ及び図３に示すように長尺状の円筒体である。ハンドル部２２は、前記先端部と、手動操作される後端部とを有している。このハンドル部２２の内部には、長さ方向に延び且つ取付孔２１ａに連通する収容孔２２ａが設けられている。ハンドル部２２の収容孔２２ａの後端部の内周面にはネジ溝が形成されている。なお、ヘッド部２１がレンチボディの先端部に、ハンドル部２２の後端部がレンチボディの後端部に相当する。
【００３３】
トルク伝達部２３は、図３に示すように、レンチボディの長さ方向に延びたロッドであって、レンチボディの収容孔２２ａに前記長さ方向に移動自在に収容されている。このトルク伝達部２３の長さ寸法は、収容孔２２ａの長さ寸法よりも大きい。トルク伝達部２３は、第１端部２３ａと、第２端部２３ｂと、第１端部２３ａと第２端部２３ｂとの間に設けられた中間部２３ｃとを有している。中間部２３ｃは、収容孔２２ａの径よりも外径が小さい円柱である。中間部２３ｃの第１端部２３ａ側の上下端部には、第１、第２カット部２３ｃ１（図示一つ）が設けられている。第１端部２３ａは中間部２３ｃよりも外径が小さい円柱である。第１端部２３ａ及び中間部２３ｃは、収容孔２２ａに収容されている。第１端部２３ａの先端には、図２Ｃに示すように三角形状の爪部２３ａ１が設けられている。爪部２３ａ１は、当て止め面２３ａ１１と、傾斜面２３ａ１２とを有している。第１カット部２３ｃ１にレンチボディの収容孔２２ａ内の上側の内壁に設けられた図示しない第１突起が嵌合し、第２カット部２３ｃ１にレンチボディの収容孔２２ａ内の下側の内壁に設けられた図示しない第２突起が嵌合する。これにより、図２Ｃに示すように、爪部２３ａ１の当て止め面２３ａ１１が周方向α側に向き、傾斜面２３ａ１２が周方向β側に向いた状態が維持される。
【００３４】
爪部２３ａ１は、ハンドル部２２の収容孔２２ａからヘッド部２１の取付孔２１ａに突出し、締め付け部１０の取付部１２の複数のラチェット溝１２１のうちの一のラチェット溝１２１に係合される。爪部２３ａ１がラチェット溝１２１に係合された状態で、爪部２３ａ１の当て止め面２３ａ１１がラチェット溝１２１の第１壁１２２ａに当接している。これにより、取付部１２のヘッド部２１に対する周方向β（第１方向）への回転が規制されている。よって、後述する締め付け作業時において、レンチ本体２０が周方向αに操作されると、ラチェット溝１２１の第１壁１２２ａが爪部２３ａ１の当て止め面２３ａ１１を押圧する。これにより、トルク伝達部２３がロードセル３０側に移動しようとし（現実には移動はしない。）、ロードセル３０の後述するロード部３１ａに荷重をかける。このように締め付け部１０の回転トルクがトルク伝達部２３を介してロードセル３０に伝わる。
【００３５】
一方、締め付け部１０は、ヘッド部２１に対する周方向α（第２方向）への回転が許容されている。具体的には、後述するようにスリーブ４１がロードセル３０に取り付けられた状態で、締め付け部１０がヘッド部２１に対して周方向αに回転すると、締め付け部１０のラチェット溝１２１の第２壁１２２ｂが爪部２３ａ１の傾斜面２３ａ１２を押圧する。これにより、レンチボディがコイルスプリング４２及びコイルスプリング２５の付勢力に抗して先端側に移動し、爪部２３ａ１が当該ラチェット溝１２１から脱する。その後、爪部２３ａ１が次のラチェット溝１２１に挿入されると、コイルスプリング４２及びコイルスプリング２５の付勢力により、レンチボディが後端側に移動する。これを繰り返す（すなわち、トルク伝達部２３の爪部２３ａ１が締め付け部１０のラチェット溝１２１に出入りを繰り返す）ことにより、締め付け部１０のヘッド部２１に対する周方向αへの回転が許容されている。
【００３６】
なお、締め付け部１０は、図２Ｂの図示下側からだけでなく図示上側からも取り付けることができる。このように締め付け部１０をヘッド部２１に対して図示上側（すなわち、逆方向）から取り付けることにより、当該締め付け部１０の回転の規制方向及び許容方向を反転することができる。このとき、レンチボディの収容孔２２ａ内の第２、第１突起が、トルク伝達部２３の第１、第２カット部２３ｃ１に嵌合する。これにより、爪部２３ａ１の当て止め面２３ａ１１が周方向β側に向き、傾斜面２３ａ１２が周方向α側に向く。
【００３７】
第２端部２３ｂは、図２Ａ及び図３に示すように、第１端部２３ａ及び中間部２３ｃよりも外径が小さい円柱である。第２端部２３ｂは、図示しないネジ部を有している。このネジ部が中間部２３ｃの図示しないネジ穴に螺着されている。第２端部２３ｂは、ハンドル部２２の収容孔２２ａに収容された先端部と、収容孔２２ａ（すなわち、レンチボディの後端部）から後方に突出した後端部とを有している。第２端部２３ｂの後端部には、円錐台状のストッパ２３ｂ１が設けられている。第２端部２３ｂの後端面には、円形の凹部２３ｂ２が設けられている。
【００３８】
固定部２４は、図２Ａ及び図３に示すように、トルク伝達部２３の第２端部２３ｂのストッパ２３ｂ１の先端側部分に前記長さ方向に移動自在に外嵌している。固定部２４は、円筒２４ａと、蓋２４ｂとを有している。円筒２４ａの内径が第２端部２３ｂの外径よりも大きい。円筒２４ａがトルク伝達部２３の第２端部２３ｂに前記長さ方向に移動自在に外嵌している。円筒２４ａの後端側への所定以上の移動がストッパ２３ｂ１により規制されている。円筒２４ａは、先端部と、後端部と、その間の中間部とを有している。円筒２４ａの先端部の外周面にはネジ溝が形成されている。この円筒２４ａのネジ溝がハンドル部２２の収容孔２２ａの後端部の内周面のネジ溝に螺着されている。蓋２４ｂは円筒２４ａの中間部に設けられた円板である。蓋２４ｂの外径は、レンチボディのハンドル部２２の外径よりも大きい。円筒２４ａがハンドル部２２の収容孔２２ａの後端部に螺着された状態で、蓋２４ｂがハンドル部２２の収容孔２２ａの後端側を閉塞している。
【００３９】
コイルスプリング２５は、図２Ａ及び図３に示すように、トルク伝達部２３の第２端部２３ｂの先端部に前記長さ方向に移動自在に外嵌し且つ固定部２４とトルク伝達部２３の中間部２３ｃとの間に圧縮状態で介在している。コイルスプリング２５は、トルク伝達部２３と共にハンドル部２２の収容孔２２ａ内に収容され、当該トルク伝達部２３を先端側（ヘッド部２１側）に付勢している。なお、トルク伝達部２３の中間部２３ｃが、特許請求の範囲の第２当て止め部、固定部２４が第３当て止め部に相当している。
【００４０】
ロードセル３０は、図２Ａ及び図３に示すように、レンチボディの後方に配置され、トルク伝達部２３の第２端部２３ｂに当接している。このロードセル３０は、ロードセル部３１と、電源／出力ケーブル３２と、ボディ３３とを有している。ボディ３３は円筒状であって、先端にロードセル部３１が設けられている。ボディ３３内には電源／出力ケーブル３２の端部が挿入され、ロードセル部３１に接続されている。また、ボディ３３の先端部の外周面にはネジ溝が形成されている。このネジ溝がスリーブ４１の内周面のネジ溝に螺着されている。このようにボディ３３がスリーブ４１に取り付けられることにより、ロードセル３０がレンチボディの後方に固着されている。
【００４１】
ロードセル部３１は円板状の圧縮型ロードセルである。ロードセル部３１は、ロード部３１ａと、保護壁３１ｂとを有している。ロード部３１ａは、円形凸状のロードボタンであって、ロードセル部３１の天面の中心部に設けられている。ロード部３１ａの外径は、トルク伝達部２３の凹部２３ｂ２の内径よりも若干小さい。ロード部３１ａの高さ寸法は、トルク伝達部２３の凹部２３ｂ２の深さ寸法よりも大きい。ボディ３３がスリーブ４１に取り付けられた状態で、ロード部３１ａがトルク伝達部２３の凹部２３ｂ２に嵌合し、トルク伝達部２３の第２端部２３ｂに当接している。ロードセル部３１は、ロード部３１ａがトルク伝達部２３の第２端部２３ｂから荷重を受けると、その荷重を電気信号に変換して電源／出力ケーブル３２を通じてトルク演算装置Ｄに出力可能となっている。
【００４２】
保護壁３１ｂは、ロードセル部３１の天面上のロード部３１ａ周りに設けられた円筒状の壁である。保護壁３１ｂの高さ寸法は、ロード部３１ａの高さ寸法よりも大きい。よって、ロードセル３０のボディ３３がスリーブ４１から取り外された状態で、保護壁３１ｂが、ロード部３１ａが他の部材（例えば、作業机等）に当接することを防止している。これにより、前述の取り外し状態で、ロード部３１ａに不要な負荷がかかるのを抑止している。
【００４３】
スリーブ４１は、図２Ａ及び図３に示すように、レンチボディのハンドル部２２に前記長さ方向に移動自在に外嵌した円筒である。スリーブ４１の前記長さ方向の一端部には、円板状のフランジ４１ａが設けられている。フランジ４１ａの内径はハンドル部２２の外径より大きく且つ固定部２４の蓋２４ｂの外径よりも小さい。スリーブ４１のフランジ４１ａ以外の内径は、蓋２４ｂの外径よりも若干大きく且つロードセル３０のボディ３３の先端部の外径と略同じである。また、スリーブ４１の前記長さ方向の他端部の内周面には、ネジ溝が形成されている。スリーブ４１のネジ溝にロードセル３０のボディ３３のネジ溝が螺着されている。このようにスリーブ４１がロードセル３０のボディ３３に取り付けられた状態で、トルク伝達部２３の第２端部２３ｂの後端部、固定部２４の後端部、固定部２４の蓋２４ｂ及びロードセル３０のロードセル部３１がスリーブ４１内に収容され、トルク伝達部２３の第２端部２３ｂがロードセル部３１のロード部３１ａに当接した状態で維持される。
【００４４】
コイルスプリング４２は、レンチボディのハンドル部２２に長さ方向に移動自在に外嵌し且つスリーブ４１内に収容されている。コイルスプリング４２は、スリーブ４１のフランジ４１ａと固定部２４の蓋２４ｂとの間に圧縮状態で介在し、蓋２４ｂを後端側に付勢している。これにより、トルク伝達部２３の第２端部２３ｂがロードセル部３１に押し当てられる（すなわち、ロードセル部３１にプリロードがかけられる。）。
【００４５】
トルク演算装置Ｄは、アンプＡと、Ａ／Ｄ変換部Ｃと、マイコン５０と、メモリ部６０と、設定入力部７０と、外部出力部８０と、液晶表示部９１（表示部）と、７セグ表示部９２（表示部）と、ブザー９３（報知部）とを備えている。アンプＡはロードセル３０の電源／出力ケーブル３２が接続されており、当該ロードセル３０の電気信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換部Ｃに出力している。Ａ／Ｄ変換部Ｃは、増幅された電気信号をＡ／Ｄ変換し、マイコン５０に出力している。
【００４６】
設定入力部７０は、トルク基準値の設定入力及び電源オンオフ等を行うことが可能になっており、これらの入力データをマイコン５０に出力するようになっている。メモリ部６０には、複数の締め付けトルク基準値が予め記録されている。メモリ部６０は不揮発性メモリであって、マイコン５０のバスラインに相互接続されている。
【００４７】
マイコン５０は、入力ポート、出力ポート及び内部メモリを有している。マイコン５０の入力ポートにはＡ／Ｄ変換部Ｃ及び設定入力部７０等が接続されている。マイコン５０の出力ポートには外部出力部８０、液晶表示部９１、７セグ表示部９２及びブザー９３等が接続されている。マイコン５０の内部メモリには後述するすべり判定プログラムが記録されている。マイコン５０はすべり判定プログラムを逐次処理することにより、トルク演算部５１及びすべり判定部５２としての機能を発揮するようになっている。液晶表示部９１は、図４に示す操作パネルの液晶ディスプレイに締め付けトルクの変化をトルク曲線として時間軸上に表示させるようになっている。７セグ表示部９２は、前記操作パネルの７セグメントディスプレイに締め付けトルクのリアル値及びピークホールド値を数値表示させるようになっている。
【００４８】
以下、上記のように構成された締め付け装置のトルクレンチＷの組み立て手順について詳しく説明する。まず、レンチボディと、スリーブ４１とを用意する。その後、レンチボディのハンドル部２２をスリーブ４１に挿入する。その後、コイルスプリング４２を用意する。その後、レンチボディのハンドル部２２をコイルスプリング４２に挿入する。すると、コイルスプリング４２がスリーブ４１に挿入され、コイルスプリング４２の長さ方向の一端がスリーブ４１のフランジ４１ａに当接する。
【００４９】
その一方で、トルク伝達部２３の第２端部２３ｂ、固定部２４及びコイルスプリング２５を用意する。その後、第２端部２３ｂを固定部２４及びコイルスプリング２５内に挿入する。すると、固定部２４が第２端部２３ｂのストッパ２３ｂ１に当接する。その後、トルク伝達部２３の第１端部２３ａ及び中間部２３ｃを用意する。その後、第２端部２３ｂのネジ部を中間部２３ｃのネジ穴に螺着させる。すると、コイルスプリング２５が中間部２３ｃと固定部２４との間で圧縮される。
【００５０】
その後、トルク伝達部２３、コイルスプリング２５及び固定部２４の先端部をレンチボディの収容孔２２ａに挿入し、固定部２４をレンチボディの収容孔２２ａの後端部に螺着させる。すると、固定部２４の蓋２４ｂがレンチボディの収容孔２２ａの後端側を塞ぐ。蓋２４ｂは、外径がレンチボディのハンドル部２２の外径よりも大きいため、蓋２４ｂの外周縁部（第１当て止め部）がハンドル部２２から外周方向に突出する。このとき、コイルスプリング４２の長さ方向の他端が蓋２４ｂに当接可能となる。その後、トルク伝達部２３をレンチボディの収容孔２２ａ内で回転させ、当該トルク伝達部２３の第１、第２カット部２３ｃ１に、収容孔２２ａ内の第１、第２突起を嵌合させる。これにより、トルク伝達部２３の第１端部２３ａの爪部２３ａ１がハンドル部２２の収容孔２２ａからヘッド部２１の取付孔２１ａに突出すると共に、爪部２３ａ１の当て止め面２３ａ１１が周方向α側に向き、傾斜面２３ａ１２が周方向β側に向く。以上のようにレンチ本体２０が組み立てられる。
【００５１】
その後、ロードセル３０を用意する。その後、ロードセル３０のロード部３１ａをトルク伝達部２３の第２端部２３ｂの凹部２３ｂ２に位置合わせしつつ挿入する。この状態で、スリーブ４１及びコイルスプリング４２をレンチボディに対して後端側に相対的に移動させ、当該スリーブ４１をロードセル３０のボディ３３に螺着させる。すると、コイルスプリング４２がスリーブ４１のフランジ４１ａと固定部２４の蓋２４ｂの外周縁部との間で圧縮され、蓋２４ｂを後端側に付勢する。これにより、トルク伝達部２３の第２端部２３ｂがロードセル部３１に押し当てられ、当該ロードセル部３１にプリロードがかけられる。
【００５２】
その後、締め付け部１０の取付部１２をヘッド部２１の取付孔２１ａに嵌合させる。すると、トルク伝達部２３の爪部２３ａ１が、締め付け部１０の取付部１２の複数のラチェット溝１２１のうちの一のラチェット溝１２１に挿入され、係合される。その後、ロードセル３０の電源／出力ケーブル３２をトルク演算装置Ｄに接続する。
【００５３】
以下、上記のように構成された締め付け装置の使用方法及びその動作について説明する。なお、本実施例１においては、説明の便宜上、固着部材１が固着対象２に螺着させるまでに３回の締め付け作業が必要であるとする。ここに記述するすべり現象とは、固着対象２と、当該固着対象２が埋め込まれた筐体（図示せず）とが剥離等し、固着対象２が前記筐体に対して空転する現象のことを言う。
【００５４】
まず、作業者が設定入力部７０を操作して電源をオンにすると、マイコン５０等に電源電圧が供給されてトルク演算装置Ｄが動作状態になると共に、電源／出力ケーブル３２を通じてロードセル３０にも電源電圧が供給されてロードセル３０が動作状態となる。すると、マイコン５０が図５に示すすべり判定プログラムの処理を開始する。その後、作業者が設定入力部７０を操作してトルク基準値の設定入力をすると（ｓ１）、マイコン５０が前記設定入力の入力指令に対応するトルク基準値をメモリ部６０から読み出して前記内部メモリに記録する。
【００５５】
その後、作業者がトルクレンチＷの締め付け部１０に固着部材１を係合させ、その状態で固着部材１を固着対象２に係合させ、トルクレンチＷのハンドル部２２に手力Ｒを加えて締め付け作業を開始する。すると、トルクレンチＷのレンチ本体２０が回転軸Ｐを中心に周方向αに回転する。このとき、トルク伝達部２３の爪部２３ａ１の当て止め面２３ａ１１は締め付け部１０のラチェット溝１２１の第１壁１２２ａに当接している（すなわち、周方向βの回転が規制されている）ので、締め付け部１０はレンチ本体２０及び固着部材１と共に周方向αに回転する。これにより固着部材１が固着対象２に対して締め付けられ、徐々に締め付ける力に対する抗力が大きくなる。この固着部材１を締め付ける締め付け力Ｒに対して発生する抗力によって、締め付け部１０に対してヘッド部２１周りに回転するモーメント（回転トルク）Ｑが発生する。このとき、トルク伝達部２３の爪部２３ａ１の当て止め面２３ａ１１が締め付け部１０のラチェット溝１２１の第１壁１２２ａに押圧され、当該トルク伝達部２３の第２端部２３ｂがロードセル３０のロード部３１ａに荷重をかける。前記荷重がロードセル３０により電気信号に変換され、当該電気信号がアンプＡにより増幅され、Ａ／Ｄ変換部ＣによりＡ／Ｄ変換される。マイコン５０は、Ａ／Ｄ変換された電気信号が入力されると（ｓ２）、当該電気信号及び締め付けトルク基準値に基づいて所定の演算をして締め付けトルクを算出し（ｓ３）、当該締め付けトルクをメモリ部６０に記録すると共に、当該締め付けトルクのリアル値及びピーク値を７セグ表示部９２に、当該締め付けトルクを液晶表示部９１に各々出力する。これにより、締め付けトルクのリアル値及びピーク値が７セグ表示部９２に数値表示され（ｓ４、ｓ５）、締め付けトルクの変化が液晶表示部９１によりトルク曲線としてグラフ表示される（ｓ６）。
【００５６】
その後、トルクレンチＷのハンドル部２２に手力Ｒの反対方向に力が加えられる。すると、トルクレンチＷのレンチ本体２０が回転軸Ｐを中心に周方向βに回転する。このとき、締め付け部１０のラチェット溝１２１の第２壁１２２ｂが爪部２３ａ１の傾斜面２３ａ１２を押圧する。これにより、レンチボディがコイルスプリング４２及びコイルスプリング２５の付勢力に抗して先端側に移動し、爪部２３ａ１が当該ラチェット溝１２１から脱する。コイルスプリング４２はスリーブ４１のフランジ４１ａと固定部２４の蓋２４ｂとの間に圧縮され、コイルスプリング２５は固定部２４とトルク伝達部２３の中間部２３ｃとの間で圧縮される。その後、爪部２３ａ１が次のラチェット溝１２１に挿入されると、コイルスプリング４２及びコイルスプリング２５の付勢力により、レンチボディが後端側に移動する。これを繰り返す（すなわち、トルク伝達部２３の爪部２３ａ１が締め付け部１０のラチェット溝１２１に出入りを繰り返す）ことにより、締め付け部１０及び固着部材１は、レンチ本体２０ヘッド部２１に対して相対的に周方向αに回転する。以上のような締め付け作業を計３回行う。
【００５７】
この締め付け作業時において、マイコン５０は、前記締め付けトルクの変化量を所定期間ｔ（ｔ１〜ｔｎ）毎にサンプリングし、先の所定期間ｔの締め付けトルクの変化量（上昇量）と、その直後の所定期間ｔの締め付けトルクの変化量（上昇量）とを順次比較し、後者の変化量が前者の変化量よりも小さいか否かを判定する（ｓ７）。この判定において、後者の変化量が前者の変化量よりも小さいと判定されると、マイコン５０がブザー９３を鳴らす（ｓ８）。本実施例１では、図６に示すように期間ｔ５の締め付けトルクの変化量が期間ｔ４の締め付けトルクの変化量よりも小さく、期間ｔ１０の締め付けトルクの変化量が期間ｔ９の締め付けトルクの変化量よりも小さく、期間ｔ１４の締め付けトルクの変化量が期間ｔ１３の締め付けトルクの変化量よりも小さくなっている。
【００５８】
期間ｔ４、ｔ９、ｔ１４では、固着部材１が固着対象２に対して回転し、その抵抗（抗力）が向上するため、トルク曲線が急峻に上昇する（締め付けトルクの変化量が大きい。）。これに対し、期間ｔ５、ｔ１０（１及び２回目の締め付け作業終了時）では、固着部材１が固着対象２に対して殆ど回転せず、固着部材１の固着対象２に対する抵抗（抗力）の変化が小さいため、トルク曲線が略水平に移行する（締め付けトルクの変化量が小さい。）。また、期間ｔ１４（３回目の締め付け作業終了間際）でも、固着部材１が固着対象２に螺着して殆ど回転せず、固着部材１の固着対象２に対する抵抗（抗力）の変化が小さいため、トルク曲線が略水平に移行する（締め付けトルクの変化量が小さい。）。このように期間ｔ１４の締め付けトルクの変化量が期間ｔ１３の締め付けトルクの変化量よりも小さくなることをマイコン５０が検出することにより、すべり現象が発生する直前でブザー９３を鳴らして作業者に知らせている。なお、１及び２回目の締め付け作業終了時（期間ｔ５及びｔ１０）においても、期間ｔ５、ｔ１０の締め付けトルクの変化量が期間ｔ４、ｔ９の締め付けトルクの変化量よりも小さくなるため、ブザー９３がなる。しかし、作業者は、手にかかる感触や経験則からすべり現象が発生したものでないことが分かるため、ブザー９３を無視して締め付け作業を継続し、３回目のブザー９３がなった際にすべり警告が発せられたと知ることができる。
【００５９】
その後、設定入力部７０が操作され、締め付け作業の終了の設定入力がされ（ｓ９）、結果印刷の操作がなされると（ｓ１０）、マイコン５０がメモリ部６０に記録された締め付けトルクを読み出して外部出力部９３を通じてプリンタに印刷出力する（ｓ１１）。その後、設定入力部７０のＣＳＶ出力の操作がなされると（ｓ１２）、マイコン５０がメモリ部６０に記録された締め付けトルクを読み出して外部出力部９３を通じてＵＳＢメモリ等の記録手段にＣＳＶ出力する（ｓ１３）。なお、締め付けトルクのデータ出力の形式としては、ＣＳＶ出力に限定されることはなく、その他の任意のデータ形式で出力することが可能である。また、締め付けトルクの出力対象としても、ＵＳＢメモリ等の記録手段に限定されるものではなく、ＰＣや電子カルテシステム等の各種の電子機器に出力することが可能である。
【００６０】
以上のような締め付け装置による場合、ロッドであるトルク伝達部２３の第１端部２３ａが締め付け部１０のラチェット溝１２１に係合し、当該トルク伝達部２３の第２端部２３ｂがロードセル３０に当接している。よって、締め付け作業時に、締め付け部１０にかかる荷重（回転トルク）がトルク伝達部２３を介してロードセル３０に伝わり、当該ロードセル３０により前記荷重が電気信号に変換され出力される。この電気信号に基づいて締め付けトルクがマイコン５０（トルク演算部５１）により演算され、締め付けトルクのリアル値及びピーク値が７セグ表示部９２に数値表示され、締め付けトルクの変化が液晶表示部９１によりトルク曲線としてグラフ表示される。よって、締め付けトルクのリアル値、締め付けトルクのピーク値及び締め付けトルクの変化を参照しつつ適切に締め付け作業を行うことができる。
【００６１】
また、ロードセル３０の凸状のロード部３１ａがトルク伝達部２３の第２端部２３ｂの凹部２３ｂ２に挿入され、第２端部２３ｂに当接している。よって、トルク伝達部２３を介して受ける締め付け部１０の荷重の精度を向上させることができるので、締め付け部１０の締め付けトルクの検出精度を向上させることができる。また、ロードセル３０が、スリーブ４１によりレンチボディの後方に固着されているので、レンチボディの小型化を図ることができる。
【００６２】
更に、マイコン５０（すべり判定部５２）が先の所定期間ｔの締め付けトルクの変化量がその直後の所定期間ｔの締め付けトルクの変化量よりも小さいことを検出することにより、固着部材１の固着対象２に対する締め付け状態がすべり現象発生の直前であることを検出している。よって、すべり現象発生の直前の限界トルク値で固着部材１を固着対象２に螺着させることができるので、すべり現象の発生を抑制することができる。
【００６３】
なお、上述した締め付け装置は、上記実施例１に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載範囲において任意に設計変更することが可能である。以下、詳しく述べる。
【００６４】
実施例１では、締め付け部１０はヘッド部２１に対して着脱自在且つ回転自在であるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、締め付け部がヘッド部に一体的に設けられた構成とすることが可能である。締め付け部がヘッド部に回転自在に設けられた構成とすることも可能である。また、実施例１では、一つの締め付け部１０がヘッド部２１に着脱自在であるとしたが、複数種類の固着部材に各々対応する複数種類の締め付け部がヘッド部に着脱自在とすることも可能である。この場合、前記固着部材に応じて締め付け部を取り替えるだけで、本締め付け装置は複数種類の固着部材の締め付け操作を行うことができる。
【００６５】
実施例１では、トルク伝達部２３は、締め付け部１０のラチェット溝１２１に係合される第１端部２３ａと、ロードセル３０に当接する第２端部２３ｂとを有し、且つトルク伝達部２３の長さ寸法がレンチボディの収容孔２２ａの長さ寸法よりも大きいロッドであるとした。しかし、トルク伝達部は、前記レンチボディ内に設けられており且つ前記締め付け部に係合可能な第１端部と、前記第１端部の反対側の第２端部とを有する限り任意に設計変更することが可能である。トルク伝達部の形状はロッド以外の形状とすることが可能である。また、トルク伝達部の長さ寸法がレンチボディの収容孔の長さ寸法よりも小さくすることが可能である。すなわち、トルク伝達部全体がレンチボディの収容孔に収容されるように設計変更することが可能である。
【００６６】
実施例１では、トルク伝達部２３の第１端部２３ａの爪部２３ａ１が当て止め面２３ａ１１と、傾斜面２３ａ１２とを有するとした。しかし、これに限定されるものではない。例えば、ラチェット溝１２１の第１壁１２２ａに当て止め面が、第２壁１２２ｂに傾斜面が設けられた構成とすることが可能である。この場合、爪部は三角形状の突起である必要はなく、例えば、矩形状の突起等とすることが可能である。第１壁１２２ａの当て止め面が爪部に当接することにより、締め付け部１０の周方向βの回転が規制される。また、締め付け作業時に、第１壁１２２ａの当て止め面が爪部を押圧し、締め付け部の回転トルクがトルク伝達部２３に伝わる。一方、第２壁１２２ｂの傾斜面が爪部に押圧され、レンチボディが先端側に移動する。これにより、爪部がラチェット溝１２１から脱し、締め付け部１０のヘッド部２１に対する第１方向の反対の第２方向の回転が許容される。なお、前述した当接面及び傾斜面を省略し、単に爪部がラチェット溝に係合される構成とすることが可能である。ラチェット溝は、締め付け部の外周面に少なくとも一つ設けられていれば良い。また、トルク伝達部とロードセルのロード部とを一体化することも可能である。
【００６７】
実施例１では、ロードセル３０は、ロードセル部３１と、電源／出力ケーブル３２と、ボディ３３とを有しているとした。しかし、ロードセルは、トルク伝達部の第２端部に当接しており且つ当該トルク伝達部を通じて前記締め付け部にかかる荷重を受け、電気信号に変換して出力可能である限り任意に設計変更することが可能である。
【００６８】
実施例１では、ロードセル３０は、スリーブ４１を用いてレンチボディの後方に固着されているとした。しかし、ロードセルのレンチボディに対する取り付け機構は、任意に設計変更することが可能である。例えば、前述の通りトルク伝達部全体がレンチボディの収容孔に収容される場合、ロードセル３０はレンチボディの収容孔内に収容されるように設計変更することが可能である。また、ロードセルをレンチボディの後端部に固着させるように設計変更することが可能である。これらの場合、スリーブ４１及びコイルスプリング４２は省略することができる。
【００６９】
実施例１では、ロードセル３０の凸状のロード部３１ａがトルク伝達部２３の第２端部２３ｂの凹部２３ｂ２に挿入され、当該第２端部２３ｂに当接しているとした。しかし、これに限定されるものではない。例えば、ロードセルが凹状のロード部を有している場合、トルク伝達部の第２端部に設けられた凸部が前記ロード部に挿入されるように設計変更することが可能である。前記凸部の高さ寸法は前記ロード部の深さ寸法よりも大きい。この場合であっても、第２端部の凸部がロードセルの凹状のロード部に当接することにより、トルク伝達部を介して受ける締め付け部の荷重の精度を向上させることができる。
【００７０】
実施例１では、ロードセル３０は保護壁３１ｂを有しているとした。しかし、保護壁３１ｂは省略可能である。また、複数の保護壁が、ロードセルの凸状のロード部の周りに設けられた構成とすることが可能である。
【００７１】
実施例１では、コイルスプリング４２は、スリーブ４１のフランジ４１ａと固定部２４の蓋２４ｂとの間に圧縮状態で介在しているとした。しかし、コイルスプリング４２等の第１付勢部は、スリーブとレンチボディに設けられた第１当て止め部との間に設けられるものである限り任意に設計変更することが可能である。例えば、第１付勢部がレンチボディの外周面に設けられたリング等の第１当て止め部と、スリーブとの間に介在するように設計変更することが可能である。
【００７２】
実施例１では、コイルスプリング２５は、固定部２４とトルク伝達部２３の中間部２３ｃとの間に圧縮状態で介在しているとした。しかし、コイルスプリング２５は省略可能である。この場合であっても、コイルスプリング４２が固定部２４の蓋２４ｂを後方に付勢し、固定部２４がトルク伝達部２３の第２端部２３ｂのストッパ２３ｂ１に当接することにより、第２端部２３ｂがロードセル３０に押し付けられる。このコイルスプリング４２の付勢力により、トルク伝達部２３の第１端部２３ａの爪部２３ａ１が、ハンドル部２２の収容孔２２ａからヘッド部２１の取付孔２１ａに突出する。なお、コイルスプリング２５及びコイルスプリング４２は、円筒状のゴム、板バネ等のその他の周知の付勢手段に置換可能である。
【００７３】
実施例１では、マイコン５０は、後者の変化量が前者の変化量よりも小さいときに、ブザー９３を鳴らす構成であるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、マイコン５０は、内部のカウンターにより後者の変化量が前者の変化量よりも小さいか否かを判定した回数をカウントし、当該カウンターが所定回数（本実施例１では、３回）に達したときに、ブザー９３等の報知部を作動させるように設計変更することが可能である。この場合、作業者は、締め付け作業終了時毎に作動する報知部の報知の真偽を確認する必要がなくなるので、本締め付け装置の利便性が向上する。
【００７４】
実施例１では、マイコン５０が締め付けトルクの変化量を所定期間ｔ（ｔ１〜ｔｎ）毎にサンプリングし、当該先の所定期間ｔの締め付けトルクの変化量と、その直後の所定期間ｔの締め付けトルクの変化量とを順次比較し、後者の変化量が前者の変化量よりも小さいか否かを判定するとした。しかし、これに限定されるものではない。例えば、マイコン５０は、締め付けトルクの変化率を所定期間ｔ（ｔ１〜ｔｎ）毎にサンプリングし、当該先の所定期間ｔの締め付けトルクの変化率（上昇率）と、その直後の所定期間ｔの締め付けトルクの変化率（上昇率）とを順次比較し、後者の変化率が前者の変化率よりも小さいか否かを判定するように設計変更することが可能である。また、マイコン５０は、締め付けトルクの変化量又は変化率を所定時間ｔ毎にサンプリングし、所定時間ｔの締め付けトルク値の変化量（上昇量）又は変化率（上昇率）が所定範囲内の変化量（上昇量）又は変化率（上昇率）であるか否かを判定する構成に設計変更することが可能である。この場合、ブザー９３等の報知部は、マイコン５０が所定時間ｔの締め付けトルク値の変化量又は変化率が所定範囲内（例えば、図６のｔ５、ｔ１０、ｔ１４のように締め付けトルクの変化量が所定範囲内）であると判定されたときに、固着部材の固着対象に対する締め付け状態がすべり現象発生の直前であることを報知するように設計変更することが可能である。この場合であっても、所定時間ｔの締め付けトルク値の変化量又は変化率が所定範囲内であると所定回数判定したときに、報知部が動作するように設計変更することが可能である。なお、締め付けトルクの変化量又は変化率の前記所定範囲の値は、マイコン５０の内部メモリ又はメモリ部６０に予め記録されている。
【００７５】
上述した締め付け装置は、トルクレンチＷと、トルク演算装置Ｄとを備えているとした。しかし、締め付け装置は、上記トルクレンチと、トルク演算部とを備えた構成とすることが可能である。また、締め付け装置は、上記トルクレンチと、トルク演算部と、このトルク演算部により演算された締め付けトルクを表示可能な表示部とを備えた構成とすることが可能である。すなわち、すべり判定部５２は省略可能である。また、マイコンを用いずトルク演算部及び／又はすべり判定部と同様の機能を電子回路により発揮するように構成することも可能である。更に、上述したようにマイコン５０が所定時間ｔの締め付けトルク値の変化量が所定範囲内であるか否かを判定する場合も、マイコンを用いず同様の機能を電子回路により発揮するように構成することも可能である。
【００７６】
上述したトルク演算部５１は、トルク基準値をメモリ部６０から読み出し、当該締め付けトルク基準値及びトルク検出部であるロードセルの出力信号に基づいて締め付けトルクを演算するとした。しかし、トルク演算部は、上記ロードセルの出力信号に基づいて締め付け部の締め付けトルクを演算するものである限り任意に設計変更することが可能である。なお、トルク演算部はトルクレンチに設けられた構成とすることが可能である。
【００７７】
実施例１では、報知部としてブザー９３を用いるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、作業者が、液晶表示部９１に表示されたトルク曲線を見て上記すべり検出時であると判断するように設計変更することが可能である。また、マイコン５０により、上記後者の変化量又は変化率が上記前者の変化量又は変化率よりも小さいと判定されたとき又は所定時間ｔの締め付けトルク値の変化量又は変化率が所定範囲内であると判定されときに、液晶表示部９１にエラー表示させたり、７セグ表示部９３に数値表示すると共に点滅させる等することによりエラー表示させたりするように設計変更することが可能である。また、報知部としてＬＥＤランプ等の発光装置を用いることも可能である。更に、報知部として、ブザー、発光装置、グラフ表示装置及び数値表示装置を選択的に組み合わせた構成とすることも可能である。なお、トルク演算部により得られた締め付けトルクは、液晶表示部９１及び７セグ表示部９３以外の表示部に表示させることが可能である。表示部がトルクレンチに設けられた構成とすることが可能である。
【００７８】
なお、実施例１では、上記締め付け装置の各部を構成する素材、形状、寸法及び配置等はその一例を説明したものであって、同様の機能を実現し得る限り任意に設計変更することが可能である。また、実施例１では、トルクレンチとトルク演算装置とは別体であるとしたが、トルクレンチとトルク演算装置とを一体的に構成することも可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１・・・・固着部材
２・・・・固着対象
Ｗ・・・・トルクレンチ
１０・・・締め付け部
１１・・係合部
１２・・取付部
２０・・・レンチ本体
２１・・ヘッド部
２２・・ハンドル部
２３・・トルク伝達部
２３ａ・・第１端部
２３ａ１・・爪部
２３ａ１１・・当て止め面
２３ａ１２・・傾斜面
２３ｂ・・第２端部
２３ｂ１・・ストッパ
２３ｂ２・・凹部
２３ｃ・・中間部（第２当て止め部）
２４・・固定部（第３当て止め部）
２５・・コイルスプリング（第２付勢部）
３０・・・ロードセル（トルク検出部）
３１・・ロードセル部
３１ａ・・ロード部
３２・・電源／出力ケーブル
３３・・ボディ
４１・・・スリーブ
４２・・・コイルスプリング（第１付勢部）
Ｄ・・・・トルク演算装置
Ａ・・・アンプ
Ｃ・・・Ａ／Ｄ変換部
５０・・マイコン
５１・トルク演算部
５２・すべり判定部
６０・・メモリ部
７０・・設定入力部
８０・・外部出力部
９１・・液晶表示回部
９２・・７セグ表示部
９３・・ブザー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
締め付け部が着脱自在であるヘッド部を有するレンチボディと、
前記レンチボディ内に設けられており且つ前記締め付け部に係合可能な第１端部と、前記第１端部の反対側の第２端部とを有するトルク伝達部と、
前記トルク伝達部の第２端部に当接しており且つ当該トルク伝達部を通じて前記締め付け部にかかる荷重を受け、電気信号に変換して出力可能なロードセルとを備えているトルクレンチ。
【請求項２】
締め付け部と、
前記締め付け部が設けられたヘッド部を有するレンチボディと、
前記レンチボディ内に設けられており且つ前記締め付け部に係合した第１端部と、前記第１端部の反対側の第２端部とを有するトルク伝達部と、
前記トルク伝達部の第２端部に当接しており且つ当該トルク伝達部を通じて前記締め付け部にかかる荷重を受け、電気信号に変換して出力可能なロードセルとを備えているトルクレンチ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のトルクレンチにおいて、
前記ロードセルは、凸状のロード部を有しており、
前記トルク伝達部の第２端部には、前記ロードセルのロード部が挿入された凹部が設けられており、
前記ロード部の高さ寸法が前記凹部の深さ寸法よりも大きいトルクレンチ。
【請求項４】
請求項１又は２記載のトルクレンチにおいて、
前記ロードセルは、凹状のロード部を有しており、
前記トルク伝達部の第２端部には、前記ロードセルのロード部に挿入された凸部が設けられており、
前記凸部の高さ寸法が前記ロード部の深さ寸法よりも大きいトルクレンチ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載のトルクレンチにおいて、
前記レンチボディは、前記ヘッド部が設けられた先端部と、後端部とを有しており、
前記トルク伝達部の第２端部は、前記レンチボディの後端部から突出しており、
前記ロードセルは、前記レンチボディの後方に配置され、前記第２端部に当接しているトルクレンチ。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載のトルクレンチにおいて、
前記締め付け部の外周面にはラチェット溝が設けられており、
前記トルク伝達部は、前記第１端部に設けられ、前記ラチェット溝に係合可能な爪部を更に有しているトルクレンチ。
【請求項７】
請求項６記載のトルクレンチにおいて、
前記トルクレンチは、前記レンチボディに前記長さ方向に移動自在に外嵌しており且つ前記ロードセルに取り付けられたスリーブと、
前記レンチボディに設けられた第１当て止め部と前記スリーブの間に設けられた第１付勢部とを更に備えており、
前記締め付け部は前記ヘッド部に対して回転自在になっており、
前記トルク伝達部は、前記レンチボディ内に長さ方向に移動自在に収容されており、
前記ラチェット溝は、第１、第２壁を有しており、
前記爪部は、前記第１壁に当接し、前記締め付け部の第１方向の回転を規制する当て止め面と、
前記第２壁を押圧し、前記レンチボディを先端側に移動させる傾斜面とを有しているトルクレンチ。
【請求項８】
請求項６記載のトルクレンチにおいて、
前記トルクレンチは、前記レンチボディに前記長さ方向に移動自在に外嵌しており且つ前記ロードセルに取り付けられたスリーブと、
前記レンチボディに設けられた第１当て止め部と前記スリーブの間に設けられた第１付勢部とを更に備えており、
前記締め付け部は前記ヘッド部に対して回転自在になっており、
前記トルク伝達部は、前記レンチボディ内に長さ方向に移動自在に収容されており、
前記ラチェット溝は、第１、第２壁を有しており、
前記第１壁は、前記爪部に当接し、前記締め付け部の第１方向の回転を規制する当て止め面を有し、
前記第２壁は、前記爪部に押圧され、前記レンチボディを先端側に移動させる傾斜面を有しているトルクレンチ。
【請求項９】
請求項７又は８記載のトルクレンチにおいて、
前記トルク伝達部は、第２当て止め部を更に有し、
前記トルクレンチは、第３当て止め部と、
前記第１、第３当て止め部間に設けられた第２付勢部とを更に備えているトルクレンチ。
【請求項１０】
請求項３記載のトルクレンチにおいて、
前記ロードセルは、前記ロード部の周りに立設され且つ当該ロード部よりも高さ寸法が大きい保護壁を更に有しているトルクレンチ。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れかに記載のトルクレンチと、
トルク演算装置とを備えており、
前記トルク演算装置は、前記トルクレンチのロードセルの出力信号に基づいて前記締め付け部の締め付けトルクを演算するトルク演算部を備えている締め付け装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の締め付け装置において、
前記トルク演算装置は、前記締め付けトルクの変化量又は変化率を所定時間ｔ毎にサンプリングし、先の所定期間ｔの締め付けトルクの変化量又は変化率と、当該先の所定期間ｔの直後の所定期間ｔの締め付けトルクの変化量又は変化率とを順次比較し、後者の変化量又は変化率が前者の変化量又は変化率よりも小さいか否かを判定するすべり判定部と、
前記すべり判定部により後者の変化量又は変化率が前者の変化量又は変化率よりも小さいと判定されたときに、前記締め付け部の締め付け状態がすべり現象発生の直前であることを報知する報知部とを更に備えている締め付け装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の締め付け装置において、
前記トルク演算装置は、前記締め付けトルクの変化量又は変化率を所定時間ｔ毎にサンプリングし、所定時間ｔの締め付けトルクの変化量又は変化率が所定範囲内であるか否かを判定するすべり判定部と、
前記すべり判定部により所定時間ｔの締め付けトルクの変化量又は変化率が所定範囲内であると判定されたときに、前記締め付け部の締め付け状態がすべり現象発生の直前であることを報知する報知部とを備えている締め付け装置。
【請求項１】
締め付け部が着脱自在であるヘッド部を有するレンチボディと、
前記レンチボディ内に設けられており且つ前記締め付け部に係合可能な第１端部と、前記第１端部の反対側の第２端部とを有するトルク伝達部と、
前記トルク伝達部の第２端部に当接しており且つ当該トルク伝達部を通じて前記締め付け部にかかる荷重を受け、電気信号に変換して出力可能なロードセルとを備えているトルクレンチ。
【請求項２】
締め付け部と、
前記締め付け部が設けられたヘッド部を有するレンチボディと、
前記レンチボディ内に設けられており且つ前記締め付け部に係合した第１端部と、前記第１端部の反対側の第２端部とを有するトルク伝達部と、
前記トルク伝達部の第２端部に当接しており且つ当該トルク伝達部を通じて前記締め付け部にかかる荷重を受け、電気信号に変換して出力可能なロードセルとを備えているトルクレンチ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のトルクレンチにおいて、
前記ロードセルは、凸状のロード部を有しており、
前記トルク伝達部の第２端部には、前記ロードセルのロード部が挿入された凹部が設けられており、
前記ロード部の高さ寸法が前記凹部の深さ寸法よりも大きいトルクレンチ。
【請求項４】
請求項１又は２記載のトルクレンチにおいて、
前記ロードセルは、凹状のロード部を有しており、
前記トルク伝達部の第２端部には、前記ロードセルのロード部に挿入された凸部が設けられており、
前記凸部の高さ寸法が前記ロード部の深さ寸法よりも大きいトルクレンチ。
【請求項５】
請求項１〜４の何れかに記載のトルクレンチにおいて、
前記レンチボディは、前記ヘッド部が設けられた先端部と、後端部とを有しており、
前記トルク伝達部の第２端部は、前記レンチボディの後端部から突出しており、
前記ロードセルは、前記レンチボディの後方に配置され、前記第２端部に当接しているトルクレンチ。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載のトルクレンチにおいて、
前記締め付け部の外周面にはラチェット溝が設けられており、
前記トルク伝達部は、前記第１端部に設けられ、前記ラチェット溝に係合可能な爪部を更に有しているトルクレンチ。
【請求項７】
請求項６記載のトルクレンチにおいて、
前記トルクレンチは、前記レンチボディに前記長さ方向に移動自在に外嵌しており且つ前記ロードセルに取り付けられたスリーブと、
前記レンチボディに設けられた第１当て止め部と前記スリーブの間に設けられた第１付勢部とを更に備えており、
前記締め付け部は前記ヘッド部に対して回転自在になっており、
前記トルク伝達部は、前記レンチボディ内に長さ方向に移動自在に収容されており、
前記ラチェット溝は、第１、第２壁を有しており、
前記爪部は、前記第１壁に当接し、前記締め付け部の第１方向の回転を規制する当て止め面と、
前記第２壁を押圧し、前記レンチボディを先端側に移動させる傾斜面とを有しているトルクレンチ。
【請求項８】
請求項６記載のトルクレンチにおいて、
前記トルクレンチは、前記レンチボディに前記長さ方向に移動自在に外嵌しており且つ前記ロードセルに取り付けられたスリーブと、
前記レンチボディに設けられた第１当て止め部と前記スリーブの間に設けられた第１付勢部とを更に備えており、
前記締め付け部は前記ヘッド部に対して回転自在になっており、
前記トルク伝達部は、前記レンチボディ内に長さ方向に移動自在に収容されており、
前記ラチェット溝は、第１、第２壁を有しており、
前記第１壁は、前記爪部に当接し、前記締め付け部の第１方向の回転を規制する当て止め面を有し、
前記第２壁は、前記爪部に押圧され、前記レンチボディを先端側に移動させる傾斜面を有しているトルクレンチ。
【請求項９】
請求項７又は８記載のトルクレンチにおいて、
前記トルク伝達部は、第２当て止め部を更に有し、
前記トルクレンチは、第３当て止め部と、
前記第１、第３当て止め部間に設けられた第２付勢部とを更に備えているトルクレンチ。
【請求項１０】
請求項３記載のトルクレンチにおいて、
前記ロードセルは、前記ロード部の周りに立設され且つ当該ロード部よりも高さ寸法が大きい保護壁を更に有しているトルクレンチ。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れかに記載のトルクレンチと、
トルク演算装置とを備えており、
前記トルク演算装置は、前記トルクレンチのロードセルの出力信号に基づいて前記締め付け部の締め付けトルクを演算するトルク演算部を備えている締め付け装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の締め付け装置において、
前記トルク演算装置は、前記締め付けトルクの変化量又は変化率を所定時間ｔ毎にサンプリングし、先の所定期間ｔの締め付けトルクの変化量又は変化率と、当該先の所定期間ｔの直後の所定期間ｔの締め付けトルクの変化量又は変化率とを順次比較し、後者の変化量又は変化率が前者の変化量又は変化率よりも小さいか否かを判定するすべり判定部と、
前記すべり判定部により後者の変化量又は変化率が前者の変化量又は変化率よりも小さいと判定されたときに、前記締め付け部の締め付け状態がすべり現象発生の直前であることを報知する報知部とを更に備えている締め付け装置。
【請求項１３】
請求項１１記載の締め付け装置において、
前記トルク演算装置は、前記締め付けトルクの変化量又は変化率を所定時間ｔ毎にサンプリングし、所定時間ｔの締め付けトルクの変化量又は変化率が所定範囲内であるか否かを判定するすべり判定部と、
前記すべり判定部により所定時間ｔの締め付けトルクの変化量又は変化率が所定範囲内であると判定されたときに、前記締め付け部の締め付け状態がすべり現象発生の直前であることを報知する報知部とを備えている締め付け装置。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−９４８９８（Ｐ２０１３−９４８９８Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３９８７５（Ｐ２０１１−２３９８７５）
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（０００１６１９０９）京都機械工具株式会社 (12)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【出願人】（０００１６１９０９）京都機械工具株式会社 (12)
【Ｆターム（参考）】
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