油圧式トルクレンチの締付力の制御装置
【課題】超音波探触子を用いて締結部材の締付力の測定を行うようにするとともに、そのための電気的な接続機構を簡易に構成し、かつ、メンテナンスを容易に行うことができるようにした油圧式トルクレンチの締付力の制御装置を提供すること。
【解決手段】主軸Ｓの先端部に着脱可能に配設したソケットＳｏに超音波探触子Ｓｅを配設し、この超音波探触子Ｓｅから導出したケーブルＣａ１をソケットＳｏに配設したピン形状の電極Ｅ１に接続し、この電極Ｅ１と、ソケットＳｏの外周部に配設したソケットＳｏを回転可能に支持する支持体Ｓｕに配設した円環状の電極Ｅ２とを摺接させることにより電気的に接続し、支持体Ｓｕに配設した電極Ｅ１をケーブルＣａ２を介して外部のコントローラＣｏｎ１、Ｃｏｎ２、Ｃｏｎ３に接続する。
【解決手段】主軸Ｓの先端部に着脱可能に配設したソケットＳｏに超音波探触子Ｓｅを配設し、この超音波探触子Ｓｅから導出したケーブルＣａ１をソケットＳｏに配設したピン形状の電極Ｅ１に接続し、この電極Ｅ１と、ソケットＳｏの外周部に配設したソケットＳｏを回転可能に支持する支持体Ｓｕに配設した円環状の電極Ｅ２とを摺接させることにより電気的に接続し、支持体Ｓｕに配設した電極Ｅ１をケーブルＣａ２を介して外部のコントローラＣｏｎ１、Ｃｏｎ２、Ｃｏｎ３に接続する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧式トルクレンチの締付力の制御装置に関し、特に、超音波探触子を用いて締結部材の締付力の測定を行うようにした油圧式トルクレンチの締付力の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧式トルクレンチとして、騒音と振動が小さい油圧式の打撃トルク発生装置を使用した油圧式トルクレンチが、開発され、実用化されるに至っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図９〜図１０に示すものは、この油圧式トルクレンチの一例を示したもので、この油圧式トルクレンチＷの打撃トルク発生装置Ｔは、ライナーＬに形成したライナー室Ｌａに作動油を充填し、ライナーＬに同軸に嵌挿した主軸Ｓに羽根挿入溝Ｓａ及びばね挿入孔Ｓｂを設け、羽根挿入溝Ｓａ内に羽根Ｂｌを、ばね挿入孔Ｓｂ内にばねＳｐを、それぞれ嵌挿し、羽根ＢｌをばねＳｐにて常時主軸外周方向に付勢してライナー室Ｌａの内周面に当接させるとともに、主軸Ｓの外周面及びライナー室Ｌａの内周面にシール面を形成されている。
そして、エアーモータＲによりライナーＬを回転させることにより、ライナー室Ｌａの内周面に形成したシール面と、主軸Ｓの外周面に形成したシール面及び羽根Ｂｌとが合致したとき、主軸Ｓに打撃トルクを発生させるようにしている。
【０００４】
また、油圧式トルクレンチとしては、このほか、従来の油圧式トルクレンチの部材の摩耗やばねの破損の問題等を解決するために本件出願人が先に提案した特許文献２や特許文献３に記載のものがある。
【０００５】
このうち、特許文献２に記載の油圧式トルクレンチは、図１１〜図１５に示すように、駆動源として、エアーモータを用いるもので、主軸３と、この主軸３に、主軸３に対して回転することなく軸方向に摺動可能に嵌挿され、外周面にカム溝４１ａ、４１ｂを形成するとともに、内部に軸方向に貫通する導油孔４２ａ、４２ｂを形成したカム４と、主軸３の基端部及びカム４を収容するとともに、カム４を挟んで作動油が充填される油室Ａ、Ｂを形成したシリンダＣと、シリンダＣの内周面に突設した、カム４のカム溝４１ａ、４１ｂに嵌挿されるピン８１、８２と、シリンダＣを回転駆動する駆動源（図示省略）に接続する駆動軸２３と、カム４とシリンダＣの相対的な回転角に応じてカム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂを選択的に閉鎖することにより、カム４を挟んで形成された油室Ａ、Ｂ間の作動油の流通を遮断するチェック弁５とから構成されている。
【０００６】
この場合において、シリンダＣは、図１１に示すように、一方の端面壁１１及びシリンダ部１２を構成する外側ケーシング１と、この外側ケーシング１に嵌合し、他方の端面壁２１、シリンダ部２２及び駆動軸２３を構成する内側ケーシング２と、外側ケーシング１のシリンダ部１２の開口端部に螺合等することにより、外側ケーシング１に嵌合した内側ケーシング２を固定し、両者を一体化する固定部材９とから構成されている。
【０００７】
また、基端部をシリンダＣ内に収容するようにした主軸３は、図１１に示すように、基端３１ａをボールベアリング２４ａを介して、内側ケーシング２の端面壁２１に形成した軸受穴２４に軸支するとともに、カム４を主軸３に対して回転することなく軸方向に摺動可能に嵌挿するために、この部分の軸３１の断面形状を、例えば、多角形状、スプライン形状等（本例においては、六角形状）に形成し、さらに、その先端側に抜け止めのための鍔部３３を形成し、先端側を外側ケーシング１の端面壁１１を貫通、延出するようにする。
【０００８】
主軸３に対して回転することなく軸方向に摺動可能に嵌挿するカム４は、図１２及び図１３に示すように、カム４を主軸３に対して回転することなく軸方向に摺動可能に嵌挿するために、この部分の孔４３の断面形状を、主軸３に対応した、例えば、六角形状に形成するようにする。
【０００９】
また、カム４の外周面に形成するカム溝４１ａ、４１ｂは、駆動源に接続した駆動軸２３を介してシリンダＣを回転駆動したとき、カム溝４１ａ、４１ｂに嵌挿されるシリンダＣの内側ケーシング２のシリンダ部２２の内周面に突設したピン８１、８２の作用によって、カム４を主軸３に対して回転することなく軸方向に摺動させることができるように、例えば、環状の螺旋形状に形成する。ところで、本例においては、カム溝４１ａ、４１ｂを２個形成するようにしているが、カム溝の個数は、これに限定されず、１個又は３個以上の複数個とすることができる。そして、本例のように複数個のカム溝４１ａ、４１ｂを形成する場合には、シリンダＣの内側ケーシング２のシリンダ部２２の内周面に突設し、各々のカム溝に嵌挿されるピン８１、８２を、均等な角度間隔（本例においては、１８０°）を有するように突設するようにする。
このように、複数個のカム溝４１ａ、４１ｂ及びピン８１、８２を設けることにより、大きな回転駆動力を、シリンダＣからピン８１、８２を介してカム４に円滑に伝達することができ、カム４を嵌挿した主軸３に、打撃トルクを安定して発生させることができるものとなる。
【００１０】
また、カム４の内部に軸方向に貫通する導油孔４２ａ、４２ｂは、カム４が主軸３に対して回転することなく軸方向に摺動する際に、カム４を挟んで形成された油室Ａ、Ｂ間の作動油の流通が円滑に行われる程度の十分な容量を有するように、特に限定されるものではないが、本例においては、２個の貫通孔で以て構成するようにしている。
【００１１】
カム４とシリンダＣの相対的な回転角に応じてカム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂを選択的に閉鎖することにより、カム４を挟んで形成された油室Ａ、Ｂ間の作動油の流通を遮断するチェック弁５は、一方の油室Ａ内に、常に、ばね６によって、カム４の一端面に当接、付勢されるように配設され、シリンダＣに従動して回転するようにする。
【００１２】
このチェック弁５は、図１４に示すように、カム４の一端面に当接される円盤状の本体部５１と、シリンダＣの内側ケーシング２のシリンダ部２２の内周面に沿う環状部５３とからなる。
【００１３】
そして、本体部５１には、カム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂと導通して油室Ａ、Ｂ間の作動油の流通を許容する湾曲した長孔５２ａ、５２ｂを形成するとともに、この長孔５２ａ、５２ｂ間の孔を形成していない部分によって、カム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂを閉鎖するようにする。この本体部５１に形成する長孔５２ａ、５２ｂの位置及び数によって、カム４とシリンダＣが相対的に３６０°回転する間に発生する打撃トルクの発生数及びその大きさが決まることとなる。
【００１４】
そして、本例に示す位置に長孔５２ａ、５２ｂを形成することにより、カム４とシリンダＣが相対的に３６０°回転する毎に、チェック弁５がカム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂを閉鎖し、カム４を挟んで形成された油室Ａ、Ｂ間の作動油の流通を遮断するようにすることができ、これによって、カム４とシリンダＣが相対的に３６０°回転する毎に、シリンダＣの慣性を利用して１回ずつ大きな打撃トルクを発生させることができるものとなる。
【００１５】
また、シリンダＣの外側ケーシング１のシリンダ部１２及び内側ケーシング２のシリンダ部２２には、カム４を挟んで形成した油室Ａ、Ｂ間を接続する導油路１５、２５を形成するとともに、この導油路１５、２５を流通する作動油の流量を制限することにより発生する打撃トルクの大きさを任意に調節することができる出力調節機構１３を、外側ケーシング１の端面壁１１に螺合等することにより配設するようにする。これにより、出力調節機構１３を調節して、シリンダＣにカム４を挟んで形成した油室Ａ、Ｂ間を接続する導油路２５を流通する作動油の流量を制限し、これにより、発生する打撃トルクの大きさを簡易に調節することができる、具体的には、出力調節機構１３を調節して、導油路２５を流通する作動油の流量を少なくする程、発生する打撃トルクの大きさを大きくすることができ、逆に、導油路２５を流通する作動油の流量を多くする程、発生する打撃トルクの大きさを小さくすることができるものとなる。
【００１６】
また、環状部５３には、シリンダＣの内側ケーシング２のシリンダ部２２の内周面に突設したピン５４を嵌挿する長孔５５を形成し、これにより、チェック弁５が、シリンダＣに従動して回転するとともに、カム４の一端面に当接しながらカム４に従動して摺動するようにする。
【００１７】
また、外側ケーシング１の端面壁１１には、油室Ａ、Ｂに作動油を注入するための栓１４を、螺合等することにより配設するようにする。
【００１８】
また、シリンダＣの外側ケーシング１と内側ケーシング２間、シリンダＣの外側ケーシング１と主軸３間、出力調節機構１３、栓１４等の位置には、作動油の漏出を防止するＯリング等のシール部材７１、７２、７３、７４を配設するようにする。
【００１９】
以下、この油圧式トルクレンチの打撃トルク発生装置の動作について、図１５に基づいて説明する。まず、駆動源であるエアーモータを接続した駆動軸２３を介してシリンダＣを回転駆動（駆動軸２３側から見て右回転）する。
【００２０】
シリンダＣが回転駆動されることにより、打撃トルク発生装置の内部は、図１５（１）→（２）→（３）→（４）→（５）→（６）→（１）・・・のとおり変化する。図１５（１）は、主軸３に打撃トルクが発生していない状態を示し、これより、シリンダＣとカム４が相対的に順に６０度ずつ回転した状態（カム４を基準）を図１５（２）、（３）（主軸３に打撃トルクが発生している状態）、（４）、（５）、（６）に示す。
【００２１】
まず、図１５（１）に示すように、カム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂと、チェック弁５に形成した長孔５２ａ、５２ｂとが導通している状態では、油室Ａ、Ｂ間の作動油の流通が許容されるため、シリンダＣの内周面に突設したピン８１、８２が嵌挿されているカム４を、主軸３に対して回転することなく軸方向に自由に摺動（カム４は、正面視して（図１１において）、右側から左側に摺動し、作動油は、油室Ｂから油室Ａへ流通する。）させることができ、この状態では、シリンダＣとカム４が拘束されないため、打撃トルクは発生しない。
【００２２】
この状態から、シリンダＣをさらに回転駆動すると、図１５（２）に示すように、カム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂと、チェック弁５に形成した長孔５２ａ、５２ｂとが導通している状態（打撃トルクが発生しない図１５（１）と同じ状態。ただし、カム４は、正面視して（図１１において）、左側から右側に摺動し、作動油は、油室Ａから油室Ｂへ流通する。）を経て、図１５（３）に示すように、カム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂと、チェック弁５に形成した長孔５２ａ、５２ｂとが導通していない状態となる。
【００２３】
この図１５（３）に示す状態のとき、カム４は、正面視して（図１１において）、左側から右側に摺動しているため、摺動する方向にある油室Ａが高圧に、これと反対方向にある油室Ｂが低圧になる。そして、高圧の油室Ａから低圧の油室Ｂへの作動油の流通が遮断され、この状態で、さらに、シリンダＣを回転駆動してカム４を軸方向に摺動させようとすると、油室Ａが一層高圧に、油室Ｂが一層低圧になる。このとき、カム４の外周面に形成したカム溝４１ａ、４１ｂの高圧の油室Ａ側の側面に、シリンダＣの内周面に突設したピン８１、８２が強く当接されることになるが、高圧の油室Ａから低圧の油室Ｂへの作動油の流通が遮断されることによりカム４の摺動が阻止されているため、カム溝４１ａ、４１ｂの側面とピン８１、８２間に大きな摩擦力が発生し、シリンダＣとカム４が拘束される。これにより、回転駆動力を、シリンダＣからピン８１、８２を介してカム４に伝達して、カム４を嵌挿した主軸３に、打撃トルクを発生させることができる。
【００２４】
この状態から、シリンダＣをさらに回転駆動すると、図１５（４）及びに図１５（５）に示すように、再び、カム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂと、チェック弁５に形成した長孔５２ａ、５２ｂとが導通している状態（打撃トルクが発生しない図１５（１）と同じ状態。ただし、図１５（４）においては、カム４は、正面視して（図１１において）、左側から右側に摺動し、作動油は、油室Ａから油室Ｂへ流通し、一方、図１５（５）においては、カム４は、正面視して（図１１において）、右側から左側に摺動し、作動油は、油室Ｂから油室Ａへ流通する。）を経て、図１５（６）に示すように、カム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂと、チェック弁５に形成した長孔５２ａ、５２ｂとが導通していない状態となる。
【００２５】
この図１５（６）に示す状態のとき、カム４は、正面視して（図１１において）、右側から左側に摺動しているため、摺動する方向にある油室Ｂが高圧に、これと反対方向にある油室Ａが低圧になる。しかしながら、油室Ｂが高圧になると、図１５（３）に示す状態の場合とは異なり、油室Ｂ内の作動油の油圧が、カム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂを介して、チェック弁５に作用し、ばね６の付勢力に抗して、カム４の一端面に当接していたチェック弁５を後退させ、高圧の油室Ｂから低圧の油室Ａへの作動油の流通が許容されるため、シリンダＣの内周面に突設したピン８１、８２が嵌挿されているカム４を、主軸３に対して回転することなく軸方向に自由に摺動させることができることとなり、シリンダＣとカム４が拘束されないため、打撃トルクは発生しない。
【００２６】
この状態から、シリンダＣをさらに回転駆動すると、図１５（１）に示すように、再び、カム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂと、チェック弁５に形成した長孔５２ａ、５２ｂとが導通している状態（打撃トルクが発生しない状態）となる。
【００２７】
このように、この油圧式トルクレンチの打撃トルク発生装置によれば、実質的に、シリンダＣとカム４が相対的に３６０°回転する毎に、チェック弁５がカム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂを閉鎖し、カム４を挟んで形成された油室Ａ、Ｂ間の作動油の流通を遮断するようにすることができ、これによって、カム４とシリンダＣが相対的に３６０°回転する毎に、シリンダＣの慣性を利用して１回ずつ大きな打撃トルクを発生させることができるものとなる。
【００２８】
また、駆動源であるエアーモータを逆方向に回転（駆動軸２３側から見て左回転）した場合には、打撃トルク発生装置の内部は、図１５（１）→（６）→（５）→（４）→（３）→（２）→（１）・・・のとおり変化する。そして、この場合には、図１５（６）の状態のときに、主軸３に先とは逆方向の打撃トルクを発生させることができる。
【００２９】
なお、例えば、本体部５１に形成する長孔５２ａ、５２ｂの位置及び数を変更することによって、カム４とシリンダＣが相対的に３６０°回転する間に複数回の打撃トルクが発生するように構成したり、駆動源として、エアーモータのほか、電動モータを用いることができる。
【００３０】
ところで、上記従来の油圧式トルクレンチにおいては、発生する打撃トルクの大きさを任意に調節することができるように出力調節機構を備えているが、この出力調節機構は、作動油の流量を制限することにより発生する打撃トルクの大きさを調節するもので、ボルト等の締結部材の締付力を直接測定するものではないため、締結部材の締付力を確認できなかった。
【００３１】
一方、ボルト等の締結部材の締付力を直接測定することができるようにするための測定装置として、超音波探触子を用いて締結部材の締付力の測定を行うようにした測定装置が実用化されている（例えば、特許文献４及び５参照）。
しかしながら、この測定装置は、特許文献４に記載されているようにレンチとは切り離して個別に構成するようにすることが一般的であり、レンチと一体に構成する場合には、回転する主軸の先端部に配設した超音波探触子から電気的に接続したケーブルを導出する必要があるため、特に、回転部材（主軸）と静止部材との間で電気的な接続機構が複雑となり、特許文献５に記載されているように、ソケット本体及び測定用ソケットが大形化し、手持ち式の油圧式トルクレンチに当該測定装置を組み込むことが困難であるという問題があった。
【００３２】
ところで、本件出願人は、上記従来の油圧式トルクレンチの有する問題点に鑑み、超音波探触子を用いて締結部材の締付力の測定を行うようにするとともに、そのための電気的な接続機構を簡易に構成することができるようにした油圧式トルクレンチの締付力の制御装置を提案した（例えば、特許文献６参照）。
この測定装置は、従来の油圧式トルクレンチの有する問題点を解消できるものであったが、油圧式トルクレンチの締付力の制御装置を油圧式トルクレンチに組み込んだため、メンテナンスに手数や費用を要するという新たな問題点が生じることとなった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】実公平１−２９０１２号公報
【特許文献２】特許第３３６１７９４号公報
【特許文献３】特許第２８０４９０４号公報
【特許文献４】特開２００４−１１４１８２号公報
【特許文献５】特開２０００−７４７６４号公報
【特許文献６】特開２００８−３３３４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
本発明は、上記従来の油圧式トルクレンチの有する問題点に鑑み、超音波探触子を用いて締結部材の締付力の測定を行うようにするとともに、そのための電気的な接続機構を簡易に構成し、かつ、メンテナンスを容易に行うことができるようにした油圧式トルクレンチの締付力の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
上記目的を達成するため、本発明の油圧式トルクレンチの締付力の制御装置は、モータにより回転駆動される打撃トルク発生装置を介して打撃トルクを発生させるようにした油圧式トルクレンチの主軸の先端側に超音波探触子を配設するようにした油圧式トルクレンチの締付力の制御装置において、主軸の先端部に着脱可能に配設したソケットに超音波探触子を配設し、該超音波探触子から導出したケーブルをソケットに配設した電極に接続し、該電極と、ソケットの外周部に配設したソケットを回転可能に支持する支持体に配設した電極とを摺接させることにより電気的に接続し、支持体に配設した電極を外部のコントローラに接続するようにしたことを特徴とする。
【００３６】
この場合において、前記ソケットの先端部に、締結部材に嵌合する嵌合部材を着脱可能に配設するようにすることができる。
【００３７】
また、前記摺接し合う電極のうち少なくとも一方の電極を、通電性の固体潤滑材料で構成することができる。
【００３８】
また、ソケットに配設した電極をＵ字型の合成樹脂製のばね部材により支持体に配設した電極に付勢するようにすることができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の油圧式トルクレンチの締付力の制御装置によれば、主軸の先端部に着脱可能に配設したソケットに超音波探触子を配設し、該超音波探触子から導出したケーブルをソケットに配設した電極に接続し、該電極と、ソケットの外周部に配設したソケットを回転可能に支持する支持体に配設した電極とを摺接させることにより電気的に接続し、支持体に配設した電極を外部のコントローラに接続するようにすることにより、超音波探触子を用いて締結部材の締付力の測定を行うことができるとともに、電気的な接続機構を、レンチ本体外に配設して、簡易に構成することができ、手持ち式の油圧式トルクレンチにも簡易に適用することができ、さらに、超音波探触子を配設したソケットをレンチ本体から分離してメンテナンスを行うことができるため、メンテナンス作業に要する手数や費用を低減することができる。
この場合、締結部材の締付力の測定は、締結部材の締結作業を行いながら、あるいは、締結部材の締結後直ちにリアルタイムで行うことができ、締結部材の締付力の制御（締結部材の締結作業の終了時期の制御）や品質管理を高精度で行うことができる。
【００４０】
また、前記ソケットの先端部に、締結部材に嵌合する嵌合部材を着脱可能に配設するようにすることにより、ボルト等の締結部材に対応した複数種類の嵌合部材を用意することで、超音波探触子を配設したソケットを共用することができ、また、その作業性を向上することができる。
【００４１】
また、前記摺接し合う電極のうち少なくとも一方の電極を、通電性の固体潤滑材料で構成することにより、電気的なノイズの少ない信号を、長期間に亘って安定して伝達することができる。
【００４２】
また、ソケットに配設した電極をＵ字型の合成樹脂製のばね部材により支持体に配設した電極に付勢するようにすることにより、電気的なノイズの少ない信号を、長期間に亘って安定して伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の油圧式トルクレンチの締付力の制御装置を適用した油圧式トルクレンチの実施例を示す説明図である。
【図２】ソケット及び支持体の正面図である。
【図３】ソケット及び支持体の側面図である。
【図４】ソケット及び支持体の正面断面図である。
【図５】ソケット及び支持体の側面断面図である。
【図６】ばね部材を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図７】ソケット及び支持体の変形実施例の正面断面図である。
【図８】嵌合部材を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）はソケットに配設した状態を示す正面図である。
【図９】従来の油圧式トルクレンチの打撃トルク発生装置を示す正面断面図である。
【図１０】従来の油圧式トルクレンチの打撃トルク発生装置の動作を示す説明図である。
【図１１】従来の油圧式トルクレンチの打撃トルク発生装置を示す正面断面図である。
【図１２】（Ａ）は図１１のＸ−Ｘ断面図、（Ｂ）は図１１のＹ−Ｙ断面図である。
【図１３】カムを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図１４】チェック弁を示し、（Ａ）は正面断面図、（Ｂ）は側面図である。
【図１５】従来の油圧式トルクレンチの打撃トルク発生装置の動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明の油圧式トルクレンチの締付力の制御装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００４５】
図１に、本発明の油圧式トルクレンチの締付力の制御装置を適用した油圧式トルクレンチの実施例を示す。
【００４６】
油圧式トルクレンチには、ノーマルパルスレンチ、トルクセンサ内蔵パルスレンチ、トルクセンサ内蔵ストール系ツール等の各種の油圧式トルクレンチを適用することができ、この油圧式トルクレンチＷの打撃トルク発生装置には、例えば、図９〜図１０に記載した従来の打撃トルク発生装置と同様、ライナーＬに形成したライナー室Ｌａに作動油を充填し、ライナーＬに同軸に嵌挿した主軸Ｓに羽根挿入溝Ｓａ及びばね挿入孔Ｓｂを設け、羽根挿入溝Ｓａ内に羽根Ｂｌを、ばね挿入孔Ｓｂ内にばねＳｐを、それぞれ嵌挿し、羽根ＢｌをばねＳｐにて常時主軸外周方向に付勢してライナー室Ｌａの内周面に当接させるとともに、主軸Ｓの外周面及びライナー室Ｌａの内周面にシール面を形成するようにした打撃トルク発生装置を用いるようにしている。
そして、エアーモータＲによりライナーＬを回転させることにより、ライナー室Ｌａの内周面に形成したシール面と、主軸Ｓの外周面に形成したシール面及び羽根Ｂｌとが合致したとき、主軸Ｓに打撃トルクを発生させるようにしている。
【００４７】
そして、この油圧式トルクレンチＷは、油圧式トルクレンチの締付の測定手段として、油圧式トルクレンチＷの主軸Ｓの先端側に超音波探触子Ｓｅを配設するようにするとともに、必要に応じて、角度センサやトルクセンサ（図示省略）を備えるようにしている。
【００４８】
超音波探触子Ｓｅは、ボルト等の締結部材が締め付けられて弾性変形を起こし、その伸びに対応して締結部材を伝播する超音波の伝播時間が変化する性質を利用するもので、具体的には、締結部材の頭部表面に超音波探触子Ｓｅのプローブを接触させ、締結部材の先端に向けて発信した超音波がエコーとして受信されるまでの伝播時間の差を測定することによって、締め付けられた締結部材の締付力（軸力）を算出するもので、精度の高い締付力の計測ができるものである。
【００４９】
そして、本実施例においては、図２〜図６に示すように、超音波探触子Ｓｅは、主軸Ｓの先端部に着脱可能に配設したソケットＳｏに配設するようにし、この超音波探触子Ｓｅから導出したケーブルＣａ１をソケットＳｏに配設したピン形状の電極Ｅ１に接続し、この電極Ｅ１と、ソケットＳｏの外周部に配設したソケットＳｏを回転可能に支持する支持体Ｓｕに配設した円環状の電極Ｅ２とを摺接させることにより電気的に接続し、支持体Ｓｕに配設した電極Ｅ１をケーブルＣａ２を介して外部のコントローラ、具体的には、センサコントローラＣｏｎ１やツールコントローラＣｏｎ２、Ｃｏｎ３等に接続するようにしている。
【００５０】
この場合において、支持体Ｓｕは、ソケットＳｏを軸受Ｂｅを介して支持するとともに、適宜のアタッチメント（図示省略）を介して、油圧式トルクレンチＷに固定するようにする。
【００５１】
そして、さらに、図７〜図８に示す変形実施例に示すように、ソケットＳｏの先端部に、締結部材に嵌合する嵌合部材Ｓｏ１を着脱可能に配設するようにすることができる。
これにより、ボルト等の締結部材に対応した複数種類の嵌合部材を用意することで、超音波探触子Ｓｅを配設したソケットＳｏを共用することができ、また、その作業性を向上することができる。
【００５２】
また、摺接し合う電極Ｅ１、Ｅ２のうち少なくとも一方の電極、本実施例においては、ソケットＳｏに配設した電極Ｅ１を、通電性の固体潤滑材料、具体的には、銅、スズ、ニッケル等の導電性の金属をマトリックスとし、これに、二硫化タングステンや黒鉛等の層状格子構造物質からなる固体潤滑剤を分散させた燒結金属で構成するようにしている。
これにより、電気的なノイズの少ない信号を、長期間に亘って安定して伝達することができる。
【００５３】
また、ソケットＳｏに配設した電極Ｅ１をＵ字型の合成樹脂製のばね部材Ｕｓｐにより支持体Ｓｕに配設した電極Ｅ２に付勢するようにしている。
この場合、ばね部材Ｕｓｐを構成する合成樹脂には、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等の合成樹脂を用いることができる。
これにより、電気的なノイズの少ない信号を、長期間に亘って安定して伝達することができる。
【００５４】
この油圧式トルクレンチの締付力の制御装置によれば、超音波探触子Ｓｅを用いて締結部材の締付力の測定を行うことができるとともに、電気的な接続機構を、レンチ本体Ｗ０外に配設して、簡易に構成することができ、手持ち式の油圧式トルクレンチＷにも簡易に適用することができ、さらに、超音波探触子Ｓｅを配設したソケットＳｏをレンチ本体Ｗ０から分離してメンテナンスを行うことができるため、メンテナンス作業に要する手数や費用を低減することができる。
なお、ソケットＳｏが消耗した場合に、消耗したソケットＳｏから超音波探触子Ｓｅ等の部材を取り外して新しいソケットＳｏに組み付けるようにすることができる。
この場合、締結部材の締付力の測定は、締結部材の締結作業を行いながら、あるいは、締結部材の締結後直ちにリアルタイムで行うことができ、締結部材の締付力の制御（締結部材の締結作業の終了時期の制御）や品質管理を高精度で行うことができる。
【００５５】
以上、本発明の油圧式トルクレンチの締付力の制御装置について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、打撃トルク発生装置に他の公知の方式のもの（例えば、特許文献３に記載された打撃トルク発生装置）を適用するようにしたり、駆動源のモータとして、エアーモータに代えて電動モータを適用するようにしたり、複数個の主軸を備えた定置式の油圧式トルクレンチに適用するようにする等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の油圧式トルクレンチの締付力の制御装置は、超音波探触子を用いて締結部材の締付力の測定を行うようにするとともに、そのための電気的な接続機構を簡易に構成し、かつ、メンテナンスを容易に行うことができることから、締結部材の締付力の高精度の管理を必要とする手持ち式の油圧式トルクレンチの用途に好適に用いることができるほか、その他の油圧式トルクレンチの用途にも用いることができる。
【符号の説明】
【００５７】
Ｗ 油圧式トルクレンチ
Ｗ０ レンチ本体
Ａ 油室
Ｂ 油室
Ｃ シリンダ
Ｔ 打撃トルク発生装置
Ｌ ライナー
Ｌａ ライナー室
Ｓ 主軸
Ｓａ 羽根挿入溝
Ｓｂ ばね挿入孔
Ｂｌ 羽根
Ｓｕ 支持体
Ｓｐ ばね
Ｓｏ ソケット
Ｓｏ１ 嵌合部材
Ｒ エアーモータ（モータ）
Ｓｅ 超音波探触子
Ｃａ１ ケーブル
Ｃａ２ ケーブル
Ｃｏｎ コントローラ
Ｅ１ 電極
Ｅ２ 電極
Ｕｓｐ ばね部材
１ 外側ケーシング
１１ 端面壁
１２ シリンダ部
１３ 出力調節機構
２ 内側ケーシング
２１ 端面壁
２２ シリンダ部
３ 主軸
４ カム
４１ａ、４１ｂ カム溝
４２ａ、４２ｂ 導油孔
５ チェック弁
６ ばね
７１、７２、７３、７４ シール部材
８１、８２ ピン
９ 固定部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧式トルクレンチの締付力の制御装置に関し、特に、超音波探触子を用いて締結部材の締付力の測定を行うようにした油圧式トルクレンチの締付力の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧式トルクレンチとして、騒音と振動が小さい油圧式の打撃トルク発生装置を使用した油圧式トルクレンチが、開発され、実用化されるに至っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図９〜図１０に示すものは、この油圧式トルクレンチの一例を示したもので、この油圧式トルクレンチＷの打撃トルク発生装置Ｔは、ライナーＬに形成したライナー室Ｌａに作動油を充填し、ライナーＬに同軸に嵌挿した主軸Ｓに羽根挿入溝Ｓａ及びばね挿入孔Ｓｂを設け、羽根挿入溝Ｓａ内に羽根Ｂｌを、ばね挿入孔Ｓｂ内にばねＳｐを、それぞれ嵌挿し、羽根ＢｌをばねＳｐにて常時主軸外周方向に付勢してライナー室Ｌａの内周面に当接させるとともに、主軸Ｓの外周面及びライナー室Ｌａの内周面にシール面を形成されている。
そして、エアーモータＲによりライナーＬを回転させることにより、ライナー室Ｌａの内周面に形成したシール面と、主軸Ｓの外周面に形成したシール面及び羽根Ｂｌとが合致したとき、主軸Ｓに打撃トルクを発生させるようにしている。
【０００４】
また、油圧式トルクレンチとしては、このほか、従来の油圧式トルクレンチの部材の摩耗やばねの破損の問題等を解決するために本件出願人が先に提案した特許文献２や特許文献３に記載のものがある。
【０００５】
このうち、特許文献２に記載の油圧式トルクレンチは、図１１〜図１５に示すように、駆動源として、エアーモータを用いるもので、主軸３と、この主軸３に、主軸３に対して回転することなく軸方向に摺動可能に嵌挿され、外周面にカム溝４１ａ、４１ｂを形成するとともに、内部に軸方向に貫通する導油孔４２ａ、４２ｂを形成したカム４と、主軸３の基端部及びカム４を収容するとともに、カム４を挟んで作動油が充填される油室Ａ、Ｂを形成したシリンダＣと、シリンダＣの内周面に突設した、カム４のカム溝４１ａ、４１ｂに嵌挿されるピン８１、８２と、シリンダＣを回転駆動する駆動源（図示省略）に接続する駆動軸２３と、カム４とシリンダＣの相対的な回転角に応じてカム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂを選択的に閉鎖することにより、カム４を挟んで形成された油室Ａ、Ｂ間の作動油の流通を遮断するチェック弁５とから構成されている。
【０００６】
この場合において、シリンダＣは、図１１に示すように、一方の端面壁１１及びシリンダ部１２を構成する外側ケーシング１と、この外側ケーシング１に嵌合し、他方の端面壁２１、シリンダ部２２及び駆動軸２３を構成する内側ケーシング２と、外側ケーシング１のシリンダ部１２の開口端部に螺合等することにより、外側ケーシング１に嵌合した内側ケーシング２を固定し、両者を一体化する固定部材９とから構成されている。
【０００７】
また、基端部をシリンダＣ内に収容するようにした主軸３は、図１１に示すように、基端３１ａをボールベアリング２４ａを介して、内側ケーシング２の端面壁２１に形成した軸受穴２４に軸支するとともに、カム４を主軸３に対して回転することなく軸方向に摺動可能に嵌挿するために、この部分の軸３１の断面形状を、例えば、多角形状、スプライン形状等（本例においては、六角形状）に形成し、さらに、その先端側に抜け止めのための鍔部３３を形成し、先端側を外側ケーシング１の端面壁１１を貫通、延出するようにする。
【０００８】
主軸３に対して回転することなく軸方向に摺動可能に嵌挿するカム４は、図１２及び図１３に示すように、カム４を主軸３に対して回転することなく軸方向に摺動可能に嵌挿するために、この部分の孔４３の断面形状を、主軸３に対応した、例えば、六角形状に形成するようにする。
【０００９】
また、カム４の外周面に形成するカム溝４１ａ、４１ｂは、駆動源に接続した駆動軸２３を介してシリンダＣを回転駆動したとき、カム溝４１ａ、４１ｂに嵌挿されるシリンダＣの内側ケーシング２のシリンダ部２２の内周面に突設したピン８１、８２の作用によって、カム４を主軸３に対して回転することなく軸方向に摺動させることができるように、例えば、環状の螺旋形状に形成する。ところで、本例においては、カム溝４１ａ、４１ｂを２個形成するようにしているが、カム溝の個数は、これに限定されず、１個又は３個以上の複数個とすることができる。そして、本例のように複数個のカム溝４１ａ、４１ｂを形成する場合には、シリンダＣの内側ケーシング２のシリンダ部２２の内周面に突設し、各々のカム溝に嵌挿されるピン８１、８２を、均等な角度間隔（本例においては、１８０°）を有するように突設するようにする。
このように、複数個のカム溝４１ａ、４１ｂ及びピン８１、８２を設けることにより、大きな回転駆動力を、シリンダＣからピン８１、８２を介してカム４に円滑に伝達することができ、カム４を嵌挿した主軸３に、打撃トルクを安定して発生させることができるものとなる。
【００１０】
また、カム４の内部に軸方向に貫通する導油孔４２ａ、４２ｂは、カム４が主軸３に対して回転することなく軸方向に摺動する際に、カム４を挟んで形成された油室Ａ、Ｂ間の作動油の流通が円滑に行われる程度の十分な容量を有するように、特に限定されるものではないが、本例においては、２個の貫通孔で以て構成するようにしている。
【００１１】
カム４とシリンダＣの相対的な回転角に応じてカム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂを選択的に閉鎖することにより、カム４を挟んで形成された油室Ａ、Ｂ間の作動油の流通を遮断するチェック弁５は、一方の油室Ａ内に、常に、ばね６によって、カム４の一端面に当接、付勢されるように配設され、シリンダＣに従動して回転するようにする。
【００１２】
このチェック弁５は、図１４に示すように、カム４の一端面に当接される円盤状の本体部５１と、シリンダＣの内側ケーシング２のシリンダ部２２の内周面に沿う環状部５３とからなる。
【００１３】
そして、本体部５１には、カム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂと導通して油室Ａ、Ｂ間の作動油の流通を許容する湾曲した長孔５２ａ、５２ｂを形成するとともに、この長孔５２ａ、５２ｂ間の孔を形成していない部分によって、カム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂを閉鎖するようにする。この本体部５１に形成する長孔５２ａ、５２ｂの位置及び数によって、カム４とシリンダＣが相対的に３６０°回転する間に発生する打撃トルクの発生数及びその大きさが決まることとなる。
【００１４】
そして、本例に示す位置に長孔５２ａ、５２ｂを形成することにより、カム４とシリンダＣが相対的に３６０°回転する毎に、チェック弁５がカム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂを閉鎖し、カム４を挟んで形成された油室Ａ、Ｂ間の作動油の流通を遮断するようにすることができ、これによって、カム４とシリンダＣが相対的に３６０°回転する毎に、シリンダＣの慣性を利用して１回ずつ大きな打撃トルクを発生させることができるものとなる。
【００１５】
また、シリンダＣの外側ケーシング１のシリンダ部１２及び内側ケーシング２のシリンダ部２２には、カム４を挟んで形成した油室Ａ、Ｂ間を接続する導油路１５、２５を形成するとともに、この導油路１５、２５を流通する作動油の流量を制限することにより発生する打撃トルクの大きさを任意に調節することができる出力調節機構１３を、外側ケーシング１の端面壁１１に螺合等することにより配設するようにする。これにより、出力調節機構１３を調節して、シリンダＣにカム４を挟んで形成した油室Ａ、Ｂ間を接続する導油路２５を流通する作動油の流量を制限し、これにより、発生する打撃トルクの大きさを簡易に調節することができる、具体的には、出力調節機構１３を調節して、導油路２５を流通する作動油の流量を少なくする程、発生する打撃トルクの大きさを大きくすることができ、逆に、導油路２５を流通する作動油の流量を多くする程、発生する打撃トルクの大きさを小さくすることができるものとなる。
【００１６】
また、環状部５３には、シリンダＣの内側ケーシング２のシリンダ部２２の内周面に突設したピン５４を嵌挿する長孔５５を形成し、これにより、チェック弁５が、シリンダＣに従動して回転するとともに、カム４の一端面に当接しながらカム４に従動して摺動するようにする。
【００１７】
また、外側ケーシング１の端面壁１１には、油室Ａ、Ｂに作動油を注入するための栓１４を、螺合等することにより配設するようにする。
【００１８】
また、シリンダＣの外側ケーシング１と内側ケーシング２間、シリンダＣの外側ケーシング１と主軸３間、出力調節機構１３、栓１４等の位置には、作動油の漏出を防止するＯリング等のシール部材７１、７２、７３、７４を配設するようにする。
【００１９】
以下、この油圧式トルクレンチの打撃トルク発生装置の動作について、図１５に基づいて説明する。まず、駆動源であるエアーモータを接続した駆動軸２３を介してシリンダＣを回転駆動（駆動軸２３側から見て右回転）する。
【００２０】
シリンダＣが回転駆動されることにより、打撃トルク発生装置の内部は、図１５（１）→（２）→（３）→（４）→（５）→（６）→（１）・・・のとおり変化する。図１５（１）は、主軸３に打撃トルクが発生していない状態を示し、これより、シリンダＣとカム４が相対的に順に６０度ずつ回転した状態（カム４を基準）を図１５（２）、（３）（主軸３に打撃トルクが発生している状態）、（４）、（５）、（６）に示す。
【００２１】
まず、図１５（１）に示すように、カム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂと、チェック弁５に形成した長孔５２ａ、５２ｂとが導通している状態では、油室Ａ、Ｂ間の作動油の流通が許容されるため、シリンダＣの内周面に突設したピン８１、８２が嵌挿されているカム４を、主軸３に対して回転することなく軸方向に自由に摺動（カム４は、正面視して（図１１において）、右側から左側に摺動し、作動油は、油室Ｂから油室Ａへ流通する。）させることができ、この状態では、シリンダＣとカム４が拘束されないため、打撃トルクは発生しない。
【００２２】
この状態から、シリンダＣをさらに回転駆動すると、図１５（２）に示すように、カム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂと、チェック弁５に形成した長孔５２ａ、５２ｂとが導通している状態（打撃トルクが発生しない図１５（１）と同じ状態。ただし、カム４は、正面視して（図１１において）、左側から右側に摺動し、作動油は、油室Ａから油室Ｂへ流通する。）を経て、図１５（３）に示すように、カム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂと、チェック弁５に形成した長孔５２ａ、５２ｂとが導通していない状態となる。
【００２３】
この図１５（３）に示す状態のとき、カム４は、正面視して（図１１において）、左側から右側に摺動しているため、摺動する方向にある油室Ａが高圧に、これと反対方向にある油室Ｂが低圧になる。そして、高圧の油室Ａから低圧の油室Ｂへの作動油の流通が遮断され、この状態で、さらに、シリンダＣを回転駆動してカム４を軸方向に摺動させようとすると、油室Ａが一層高圧に、油室Ｂが一層低圧になる。このとき、カム４の外周面に形成したカム溝４１ａ、４１ｂの高圧の油室Ａ側の側面に、シリンダＣの内周面に突設したピン８１、８２が強く当接されることになるが、高圧の油室Ａから低圧の油室Ｂへの作動油の流通が遮断されることによりカム４の摺動が阻止されているため、カム溝４１ａ、４１ｂの側面とピン８１、８２間に大きな摩擦力が発生し、シリンダＣとカム４が拘束される。これにより、回転駆動力を、シリンダＣからピン８１、８２を介してカム４に伝達して、カム４を嵌挿した主軸３に、打撃トルクを発生させることができる。
【００２４】
この状態から、シリンダＣをさらに回転駆動すると、図１５（４）及びに図１５（５）に示すように、再び、カム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂと、チェック弁５に形成した長孔５２ａ、５２ｂとが導通している状態（打撃トルクが発生しない図１５（１）と同じ状態。ただし、図１５（４）においては、カム４は、正面視して（図１１において）、左側から右側に摺動し、作動油は、油室Ａから油室Ｂへ流通し、一方、図１５（５）においては、カム４は、正面視して（図１１において）、右側から左側に摺動し、作動油は、油室Ｂから油室Ａへ流通する。）を経て、図１５（６）に示すように、カム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂと、チェック弁５に形成した長孔５２ａ、５２ｂとが導通していない状態となる。
【００２５】
この図１５（６）に示す状態のとき、カム４は、正面視して（図１１において）、右側から左側に摺動しているため、摺動する方向にある油室Ｂが高圧に、これと反対方向にある油室Ａが低圧になる。しかしながら、油室Ｂが高圧になると、図１５（３）に示す状態の場合とは異なり、油室Ｂ内の作動油の油圧が、カム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂを介して、チェック弁５に作用し、ばね６の付勢力に抗して、カム４の一端面に当接していたチェック弁５を後退させ、高圧の油室Ｂから低圧の油室Ａへの作動油の流通が許容されるため、シリンダＣの内周面に突設したピン８１、８２が嵌挿されているカム４を、主軸３に対して回転することなく軸方向に自由に摺動させることができることとなり、シリンダＣとカム４が拘束されないため、打撃トルクは発生しない。
【００２６】
この状態から、シリンダＣをさらに回転駆動すると、図１５（１）に示すように、再び、カム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂと、チェック弁５に形成した長孔５２ａ、５２ｂとが導通している状態（打撃トルクが発生しない状態）となる。
【００２７】
このように、この油圧式トルクレンチの打撃トルク発生装置によれば、実質的に、シリンダＣとカム４が相対的に３６０°回転する毎に、チェック弁５がカム４に形成した導油孔４２ａ、４２ｂを閉鎖し、カム４を挟んで形成された油室Ａ、Ｂ間の作動油の流通を遮断するようにすることができ、これによって、カム４とシリンダＣが相対的に３６０°回転する毎に、シリンダＣの慣性を利用して１回ずつ大きな打撃トルクを発生させることができるものとなる。
【００２８】
また、駆動源であるエアーモータを逆方向に回転（駆動軸２３側から見て左回転）した場合には、打撃トルク発生装置の内部は、図１５（１）→（６）→（５）→（４）→（３）→（２）→（１）・・・のとおり変化する。そして、この場合には、図１５（６）の状態のときに、主軸３に先とは逆方向の打撃トルクを発生させることができる。
【００２９】
なお、例えば、本体部５１に形成する長孔５２ａ、５２ｂの位置及び数を変更することによって、カム４とシリンダＣが相対的に３６０°回転する間に複数回の打撃トルクが発生するように構成したり、駆動源として、エアーモータのほか、電動モータを用いることができる。
【００３０】
ところで、上記従来の油圧式トルクレンチにおいては、発生する打撃トルクの大きさを任意に調節することができるように出力調節機構を備えているが、この出力調節機構は、作動油の流量を制限することにより発生する打撃トルクの大きさを調節するもので、ボルト等の締結部材の締付力を直接測定するものではないため、締結部材の締付力を確認できなかった。
【００３１】
一方、ボルト等の締結部材の締付力を直接測定することができるようにするための測定装置として、超音波探触子を用いて締結部材の締付力の測定を行うようにした測定装置が実用化されている（例えば、特許文献４及び５参照）。
しかしながら、この測定装置は、特許文献４に記載されているようにレンチとは切り離して個別に構成するようにすることが一般的であり、レンチと一体に構成する場合には、回転する主軸の先端部に配設した超音波探触子から電気的に接続したケーブルを導出する必要があるため、特に、回転部材（主軸）と静止部材との間で電気的な接続機構が複雑となり、特許文献５に記載されているように、ソケット本体及び測定用ソケットが大形化し、手持ち式の油圧式トルクレンチに当該測定装置を組み込むことが困難であるという問題があった。
【００３２】
ところで、本件出願人は、上記従来の油圧式トルクレンチの有する問題点に鑑み、超音波探触子を用いて締結部材の締付力の測定を行うようにするとともに、そのための電気的な接続機構を簡易に構成することができるようにした油圧式トルクレンチの締付力の制御装置を提案した（例えば、特許文献６参照）。
この測定装置は、従来の油圧式トルクレンチの有する問題点を解消できるものであったが、油圧式トルクレンチの締付力の制御装置を油圧式トルクレンチに組み込んだため、メンテナンスに手数や費用を要するという新たな問題点が生じることとなった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３３】
【特許文献１】実公平１−２９０１２号公報
【特許文献２】特許第３３６１７９４号公報
【特許文献３】特許第２８０４９０４号公報
【特許文献４】特開２００４−１１４１８２号公報
【特許文献５】特開２０００−７４７６４号公報
【特許文献６】特開２００８−３３３４７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
本発明は、上記従来の油圧式トルクレンチの有する問題点に鑑み、超音波探触子を用いて締結部材の締付力の測定を行うようにするとともに、そのための電気的な接続機構を簡易に構成し、かつ、メンテナンスを容易に行うことができるようにした油圧式トルクレンチの締付力の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
上記目的を達成するため、本発明の油圧式トルクレンチの締付力の制御装置は、モータにより回転駆動される打撃トルク発生装置を介して打撃トルクを発生させるようにした油圧式トルクレンチの主軸の先端側に超音波探触子を配設するようにした油圧式トルクレンチの締付力の制御装置において、主軸の先端部に着脱可能に配設したソケットに超音波探触子を配設し、該超音波探触子から導出したケーブルをソケットに配設した電極に接続し、該電極と、ソケットの外周部に配設したソケットを回転可能に支持する支持体に配設した電極とを摺接させることにより電気的に接続し、支持体に配設した電極を外部のコントローラに接続するようにしたことを特徴とする。
【００３６】
この場合において、前記ソケットの先端部に、締結部材に嵌合する嵌合部材を着脱可能に配設するようにすることができる。
【００３７】
また、前記摺接し合う電極のうち少なくとも一方の電極を、通電性の固体潤滑材料で構成することができる。
【００３８】
また、ソケットに配設した電極をＵ字型の合成樹脂製のばね部材により支持体に配設した電極に付勢するようにすることができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明の油圧式トルクレンチの締付力の制御装置によれば、主軸の先端部に着脱可能に配設したソケットに超音波探触子を配設し、該超音波探触子から導出したケーブルをソケットに配設した電極に接続し、該電極と、ソケットの外周部に配設したソケットを回転可能に支持する支持体に配設した電極とを摺接させることにより電気的に接続し、支持体に配設した電極を外部のコントローラに接続するようにすることにより、超音波探触子を用いて締結部材の締付力の測定を行うことができるとともに、電気的な接続機構を、レンチ本体外に配設して、簡易に構成することができ、手持ち式の油圧式トルクレンチにも簡易に適用することができ、さらに、超音波探触子を配設したソケットをレンチ本体から分離してメンテナンスを行うことができるため、メンテナンス作業に要する手数や費用を低減することができる。
この場合、締結部材の締付力の測定は、締結部材の締結作業を行いながら、あるいは、締結部材の締結後直ちにリアルタイムで行うことができ、締結部材の締付力の制御（締結部材の締結作業の終了時期の制御）や品質管理を高精度で行うことができる。
【００４０】
また、前記ソケットの先端部に、締結部材に嵌合する嵌合部材を着脱可能に配設するようにすることにより、ボルト等の締結部材に対応した複数種類の嵌合部材を用意することで、超音波探触子を配設したソケットを共用することができ、また、その作業性を向上することができる。
【００４１】
また、前記摺接し合う電極のうち少なくとも一方の電極を、通電性の固体潤滑材料で構成することにより、電気的なノイズの少ない信号を、長期間に亘って安定して伝達することができる。
【００４２】
また、ソケットに配設した電極をＵ字型の合成樹脂製のばね部材により支持体に配設した電極に付勢するようにすることにより、電気的なノイズの少ない信号を、長期間に亘って安定して伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の油圧式トルクレンチの締付力の制御装置を適用した油圧式トルクレンチの実施例を示す説明図である。
【図２】ソケット及び支持体の正面図である。
【図３】ソケット及び支持体の側面図である。
【図４】ソケット及び支持体の正面断面図である。
【図５】ソケット及び支持体の側面断面図である。
【図６】ばね部材を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図７】ソケット及び支持体の変形実施例の正面断面図である。
【図８】嵌合部材を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）はソケットに配設した状態を示す正面図である。
【図９】従来の油圧式トルクレンチの打撃トルク発生装置を示す正面断面図である。
【図１０】従来の油圧式トルクレンチの打撃トルク発生装置の動作を示す説明図である。
【図１１】従来の油圧式トルクレンチの打撃トルク発生装置を示す正面断面図である。
【図１２】（Ａ）は図１１のＸ−Ｘ断面図、（Ｂ）は図１１のＹ−Ｙ断面図である。
【図１３】カムを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図１４】チェック弁を示し、（Ａ）は正面断面図、（Ｂ）は側面図である。
【図１５】従来の油圧式トルクレンチの打撃トルク発生装置の動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本発明の油圧式トルクレンチの締付力の制御装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００４５】
図１に、本発明の油圧式トルクレンチの締付力の制御装置を適用した油圧式トルクレンチの実施例を示す。
【００４６】
油圧式トルクレンチには、ノーマルパルスレンチ、トルクセンサ内蔵パルスレンチ、トルクセンサ内蔵ストール系ツール等の各種の油圧式トルクレンチを適用することができ、この油圧式トルクレンチＷの打撃トルク発生装置には、例えば、図９〜図１０に記載した従来の打撃トルク発生装置と同様、ライナーＬに形成したライナー室Ｌａに作動油を充填し、ライナーＬに同軸に嵌挿した主軸Ｓに羽根挿入溝Ｓａ及びばね挿入孔Ｓｂを設け、羽根挿入溝Ｓａ内に羽根Ｂｌを、ばね挿入孔Ｓｂ内にばねＳｐを、それぞれ嵌挿し、羽根ＢｌをばねＳｐにて常時主軸外周方向に付勢してライナー室Ｌａの内周面に当接させるとともに、主軸Ｓの外周面及びライナー室Ｌａの内周面にシール面を形成するようにした打撃トルク発生装置を用いるようにしている。
そして、エアーモータＲによりライナーＬを回転させることにより、ライナー室Ｌａの内周面に形成したシール面と、主軸Ｓの外周面に形成したシール面及び羽根Ｂｌとが合致したとき、主軸Ｓに打撃トルクを発生させるようにしている。
【００４７】
そして、この油圧式トルクレンチＷは、油圧式トルクレンチの締付の測定手段として、油圧式トルクレンチＷの主軸Ｓの先端側に超音波探触子Ｓｅを配設するようにするとともに、必要に応じて、角度センサやトルクセンサ（図示省略）を備えるようにしている。
【００４８】
超音波探触子Ｓｅは、ボルト等の締結部材が締め付けられて弾性変形を起こし、その伸びに対応して締結部材を伝播する超音波の伝播時間が変化する性質を利用するもので、具体的には、締結部材の頭部表面に超音波探触子Ｓｅのプローブを接触させ、締結部材の先端に向けて発信した超音波がエコーとして受信されるまでの伝播時間の差を測定することによって、締め付けられた締結部材の締付力（軸力）を算出するもので、精度の高い締付力の計測ができるものである。
【００４９】
そして、本実施例においては、図２〜図６に示すように、超音波探触子Ｓｅは、主軸Ｓの先端部に着脱可能に配設したソケットＳｏに配設するようにし、この超音波探触子Ｓｅから導出したケーブルＣａ１をソケットＳｏに配設したピン形状の電極Ｅ１に接続し、この電極Ｅ１と、ソケットＳｏの外周部に配設したソケットＳｏを回転可能に支持する支持体Ｓｕに配設した円環状の電極Ｅ２とを摺接させることにより電気的に接続し、支持体Ｓｕに配設した電極Ｅ１をケーブルＣａ２を介して外部のコントローラ、具体的には、センサコントローラＣｏｎ１やツールコントローラＣｏｎ２、Ｃｏｎ３等に接続するようにしている。
【００５０】
この場合において、支持体Ｓｕは、ソケットＳｏを軸受Ｂｅを介して支持するとともに、適宜のアタッチメント（図示省略）を介して、油圧式トルクレンチＷに固定するようにする。
【００５１】
そして、さらに、図７〜図８に示す変形実施例に示すように、ソケットＳｏの先端部に、締結部材に嵌合する嵌合部材Ｓｏ１を着脱可能に配設するようにすることができる。
これにより、ボルト等の締結部材に対応した複数種類の嵌合部材を用意することで、超音波探触子Ｓｅを配設したソケットＳｏを共用することができ、また、その作業性を向上することができる。
【００５２】
また、摺接し合う電極Ｅ１、Ｅ２のうち少なくとも一方の電極、本実施例においては、ソケットＳｏに配設した電極Ｅ１を、通電性の固体潤滑材料、具体的には、銅、スズ、ニッケル等の導電性の金属をマトリックスとし、これに、二硫化タングステンや黒鉛等の層状格子構造物質からなる固体潤滑剤を分散させた燒結金属で構成するようにしている。
これにより、電気的なノイズの少ない信号を、長期間に亘って安定して伝達することができる。
【００５３】
また、ソケットＳｏに配設した電極Ｅ１をＵ字型の合成樹脂製のばね部材Ｕｓｐにより支持体Ｓｕに配設した電極Ｅ２に付勢するようにしている。
この場合、ばね部材Ｕｓｐを構成する合成樹脂には、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等の合成樹脂を用いることができる。
これにより、電気的なノイズの少ない信号を、長期間に亘って安定して伝達することができる。
【００５４】
この油圧式トルクレンチの締付力の制御装置によれば、超音波探触子Ｓｅを用いて締結部材の締付力の測定を行うことができるとともに、電気的な接続機構を、レンチ本体Ｗ０外に配設して、簡易に構成することができ、手持ち式の油圧式トルクレンチＷにも簡易に適用することができ、さらに、超音波探触子Ｓｅを配設したソケットＳｏをレンチ本体Ｗ０から分離してメンテナンスを行うことができるため、メンテナンス作業に要する手数や費用を低減することができる。
なお、ソケットＳｏが消耗した場合に、消耗したソケットＳｏから超音波探触子Ｓｅ等の部材を取り外して新しいソケットＳｏに組み付けるようにすることができる。
この場合、締結部材の締付力の測定は、締結部材の締結作業を行いながら、あるいは、締結部材の締結後直ちにリアルタイムで行うことができ、締結部材の締付力の制御（締結部材の締結作業の終了時期の制御）や品質管理を高精度で行うことができる。
【００５５】
以上、本発明の油圧式トルクレンチの締付力の制御装置について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、打撃トルク発生装置に他の公知の方式のもの（例えば、特許文献３に記載された打撃トルク発生装置）を適用するようにしたり、駆動源のモータとして、エアーモータに代えて電動モータを適用するようにしたり、複数個の主軸を備えた定置式の油圧式トルクレンチに適用するようにする等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の油圧式トルクレンチの締付力の制御装置は、超音波探触子を用いて締結部材の締付力の測定を行うようにするとともに、そのための電気的な接続機構を簡易に構成し、かつ、メンテナンスを容易に行うことができることから、締結部材の締付力の高精度の管理を必要とする手持ち式の油圧式トルクレンチの用途に好適に用いることができるほか、その他の油圧式トルクレンチの用途にも用いることができる。
【符号の説明】
【００５７】
Ｗ 油圧式トルクレンチ
Ｗ０ レンチ本体
Ａ 油室
Ｂ 油室
Ｃ シリンダ
Ｔ 打撃トルク発生装置
Ｌ ライナー
Ｌａ ライナー室
Ｓ 主軸
Ｓａ 羽根挿入溝
Ｓｂ ばね挿入孔
Ｂｌ 羽根
Ｓｕ 支持体
Ｓｐ ばね
Ｓｏ ソケット
Ｓｏ１ 嵌合部材
Ｒ エアーモータ（モータ）
Ｓｅ 超音波探触子
Ｃａ１ ケーブル
Ｃａ２ ケーブル
Ｃｏｎ コントローラ
Ｅ１ 電極
Ｅ２ 電極
Ｕｓｐ ばね部材
１ 外側ケーシング
１１ 端面壁
１２ シリンダ部
１３ 出力調節機構
２ 内側ケーシング
２１ 端面壁
２２ シリンダ部
３ 主軸
４ カム
４１ａ、４１ｂ カム溝
４２ａ、４２ｂ 導油孔
５ チェック弁
６ ばね
７１、７２、７３、７４ シール部材
８１、８２ ピン
９ 固定部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにより回転駆動される打撃トルク発生装置を介して打撃トルクを発生させるようにした油圧式トルクレンチの主軸の先端側に超音波探触子を配設するようにした油圧式トルクレンチの締付力の制御装置において、主軸の先端部に着脱可能に配設したソケットに超音波探触子を配設し、該超音波探触子から導出したケーブルをソケットに配設した電極に接続し、該電極と、ソケットの外周部に配設したソケットを回転可能に支持する支持体に配設した電極とを摺接させることにより電位的に接続し、支持体に配設した電極を外部のコントローラに接続するようにしたことを特徴とする油圧式トルクレンチの締付力の制御装置。
【請求項２】
前記ソケットの先端部に、締結部材に嵌合する嵌合部材を着脱可能に配設するようにしたことを特徴とする請求項１記載の油圧式トルクレンチの締付力の制御装置。
【請求項３】
前記摺接し合う電極のうち少なくとも一方の電極を、通電性の固体潤滑材料で構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の油圧式トルクレンチの締付力の制御装置。
【請求項４】
ソケットに配設した電極をＵ字型の合成樹脂製のばね部材により支持体に配設した電極に付勢するようにしたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の油圧式トルクレンチの締付力の制御装置。
【請求項１】
モータにより回転駆動される打撃トルク発生装置を介して打撃トルクを発生させるようにした油圧式トルクレンチの主軸の先端側に超音波探触子を配設するようにした油圧式トルクレンチの締付力の制御装置において、主軸の先端部に着脱可能に配設したソケットに超音波探触子を配設し、該超音波探触子から導出したケーブルをソケットに配設した電極に接続し、該電極と、ソケットの外周部に配設したソケットを回転可能に支持する支持体に配設した電極とを摺接させることにより電位的に接続し、支持体に配設した電極を外部のコントローラに接続するようにしたことを特徴とする油圧式トルクレンチの締付力の制御装置。
【請求項２】
前記ソケットの先端部に、締結部材に嵌合する嵌合部材を着脱可能に配設するようにしたことを特徴とする請求項１記載の油圧式トルクレンチの締付力の制御装置。
【請求項３】
前記摺接し合う電極のうち少なくとも一方の電極を、通電性の固体潤滑材料で構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の油圧式トルクレンチの締付力の制御装置。
【請求項４】
ソケットに配設した電極をＵ字型の合成樹脂製のばね部材により支持体に配設した電極に付勢するようにしたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の油圧式トルクレンチの締付力の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１３−７５３４７（Ｐ２０１３−７５３４７Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１７５１９（Ｐ２０１１−２１７５１９）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（５９１０４５３２３）瓜生製作株式会社 (26)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（５９１０４５３２３）瓜生製作株式会社 (26)
【Ｆターム（参考）】
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