軸力検知締結工具
【課題】ボルトの先端に超音波センサを正確に当接させることを可能とする。
【解決手段】電動モータの回転駆動出力による軸回り回転で締め込み可能なソケット本体５と、工具本体３側のインナー・ソケット支持筒１６と、ボルト５５のピンテール８３を嵌合支持させ工具本体３に対して回り止め係止する凹部３５を先端側内周に備えたインナー・ソケット７と、センサ・スプリング４５と、出入力した超音波をボルト７５の軸力検出に用いるための超音波センサ１１とを備え、インナー・ソケット７に、球面付勢スプリング６１により付勢された球面受け部６３を設け、超音波センサ１１に、球面受け部６３に当接してインナー・ソケット７に対する球面支持を行わせる球面当接部６５を設けたことを特徴とする。
【解決手段】電動モータの回転駆動出力による軸回り回転で締め込み可能なソケット本体５と、工具本体３側のインナー・ソケット支持筒１６と、ボルト５５のピンテール８３を嵌合支持させ工具本体３に対して回り止め係止する凹部３５を先端側内周に備えたインナー・ソケット７と、センサ・スプリング４５と、出入力した超音波をボルト７５の軸力検出に用いるための超音波センサ１１とを備え、インナー・ソケット７に、球面付勢スプリング６１により付勢された球面受け部６３を設け、超音波センサ１１に、球面受け部６３に当接してインナー・ソケット７に対する球面支持を行わせる球面当接部６５を設けたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のサスペンション等のボルト・ナットの締結に供される軸力検知締結工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の軸力検知締結工具としては、例えば図５に示すようなものがある。
【０００３】
図５の締結工具は、測定用ソケット２０１がトルク・レンチ２０３に着脱自在に装着されたものである。測定用ソケット２０１は、ソケット本体２０５と、静止部材２０７とを備えている。ソケット本体１０５は、静止部材１０７に対し相対回転可能となっている。ソケット本体２０５には、ボルト嵌合穴２０９が設けられている。ボルト嵌合穴２０９は、ボルト２１１の頭部２１２に嵌合する構成となっている。ボルト嵌合穴２０９の奥側には、超音波センサ２１３が収容配置されている。
【０００４】
前記超音波センサ２１３は、永久磁石で形成された本体２１４に圧電素子１１５を取り付けたものである。圧電素子２１５は、前記ボルト頭部２１２に直接当接する構成となっている。圧電素子２１５にはリード線２１７が接続され、リード線２１７はスリップ・リング２１９の一方の端子に接続されている。スリップ・リング２１９の他方の端子には、前記静止部材２０７に支持された同軸ケーブル２２１が接続されている。
【０００５】
前記トルク・レンチ２０３は、駆動軸２２３とラチェット機構２２５とがベベル・ギヤ２２７，２２９の噛み合いによって回転連動する構成となっている。ラチェット機構２２５に連動するシャフト部２３１がソケット本体２０５の上端に嵌合し、ピン２３３によって結合されている。
【０００６】
ボルト締結に際し、前記ソケット本体２０５のボルト嵌合穴２０９をボルト２１１の頭部２１２に嵌合させると、頭部２１２が永久磁石の本体２１４に吸着され圧電素子２１５を頭部２１２上面に当接させることができる。
【０００７】
次いで、前記駆動軸２２３を回転駆動するとベベル・ギヤ２２７，２２９、ラチェット機構２２５を介してシャフト部２３１が回転駆動される。シャフト部２３１の回転によってソケット本体２０５が連動し、静止部材２０７に対して回転する。ソケット本体２０５の回転によって、ボルト２１１の頭部２１２が回転力を受けボルト２１１がブロック２３５に対し締め込まれ、被締結物２３７が締結される。
【０００８】
このとき、前記ボルト２１１による締結力は、ボルト２１１の軸力管理によって行われる。すなわち、コントローラの制御により圧電素子２１５から超音波を発信させると、ボルト２１１の先端で反射した反射波を圧電素子２１５が受信する。コントローラは、前記超音波を発信した時点から反射波を受信した時点までの経過時間を、超音波がボルト２１１をその軸心長さ方向に往復するために必要な往復時間として求め、この往復時間からボルト１１１の軸心長さを求める。そして、締め付けに伴うボルト２１１の軸心長さの伸び率を求め、さらにこの伸び率と比例関係にある軸力値を求め、この軸力値が設定値になったときに、ボルト２１１の締結を完了することができる。従って、ボルト２１１の軸力に応じた正確な締結を行うことができる。
【０００９】
しかしながら、上記の構造では、ボルト２１１をブロック１３５等に直接締結する場合に用いることはできるが、ボルト２１１にナットを締め込む作業では、ソケット本体２０５をナットに嵌合させて締め込んでもボルト２１１が共回りしてしまい、軸力検知締結工具を片手で持ち軸力を測定しながらナットを締め込む作業を行うことは全くできなくなる。
【００１０】
前記ボルト２１１にナットを締め込む作業において、前記ボルトが例えば植え込みボルトの様な場合にはボルトの供回りを起こさずにナットを締め込むことは可能である。しかしこの場合は、ナットを締め込む過程においてボルト先端と圧電素子２１５とが相対回転する構造となり、圧電素子２１５の破損を招きやすく、ボルト軸力を測定しながらナットを締め込む作業を行うことは結果的に困難であった。
【００１１】
また、ボルトにナットを締め込むと、ナットに対してボルト先端が締め込みに応じて突出するため、図５のように、ソケット本体２０５に超音波センサ２１３を固定的に設けたものではボルト先端の超音波センサ２１３側への突出に対応することができない。
【００１２】
さらに、永久磁石で形成された本体２１４に圧電素子２１５を固定的に取り付けているため、本体２１４がボルト２１１の頭部２１２に当接する面と圧電素子２１５がボルト２１１の頭部２１２に当接する面とを正確に面合わせしないと本体２１４は頭部２１２に正確に当接するが圧電素子２１５は正確に当接することができなくなる恐れがあり、本体２１４と圧電素子２１５との組付けが極めて煩雑且つ困難なものになる恐れがある。
【００１３】
また、ソケット本体２０５に対し超音波センサ２１３が固定的に取り付けられているため、圧電素子２１５とコントローラ側との信号伝達を相対回転するソケット本体２０５及び静止部材２０７間で行わなければならず、リード線２１７と同軸ケーブル２２１とをスリップ・リング２１９で接続する構造となり、構造が複雑になると共にスリップ・リング２１９での耐久性が低いという問題がある。
【００１４】
加えて、静止部材２０７がソケット本体２０５とトルク・レンチ２０３との間に存在しているため、例えば車両の組み立て工程において、サスペンションスラットとナックル・アームとの締結等、奥まった箇所のナットの締め込みを行う場合に、ソケット本体２０５を奥まった箇所に挿入しようとしても静止部材２０７の存在によってそれほど奧まで挿入することができず、作業が困難となるか限界を招く恐れがある。
【００１５】
これに対し、ボルトの先端外周にセレーションなどにより軸方向に沿った回転方向の係合部としてピン・テールを形成し、ボルトの軸力を検知しながらこのボルトにナットを締め込み可能な軸力検知締結工具を本出願人は既に提案している。
【００１６】
この軸力検知締結工具では、ボルトの係合部であるピン・テールに工具のインナー・ソケットの係支部を正確に嵌合させることでボルト先端に超音波センサを当接させるようにしている。この状態でボルトはインナー・ソケットを介して工具側に回り止めされる。このボルトに螺合し工具のソケット本体に設けられたナット嵌合部に嵌合するナットが、電動モータにより回転駆動されるソケット本体の回転によりボルトに締結される。このとき、ボルトの先端に当接する超音波センサが出力した超音波がボルト頭部の面で反射されて超音波センサに入力され、ボルトの軸力検出を行わせることができる。
【００１７】
このような軸力検知締結工具では、ボルトの先端に超音波センサを正確に当接させることが課題となる。
【００１８】
【特許文献１】特開２０００−７４７６４号公報
【特許文献２】特開２００５−２７９９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
解決しようとする問題点は、ボルトに対しナットを締結しながらボルト軸力を測定する軸力検知締結工具では、ボルトの先端に超音波センサを正確に当接させることが肝要となる点である。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、ボルトの先端に超音波センサを正確に当接させるために、先端外周に軸方向に沿う回転方向の係合部を備えたボルトに軸力を検知しながらナットを締め込む軸力検知締結工具であって、前記ナットを嵌合させるナット嵌合部を備えて工具本体に回転可能に支持され該ナット嵌合部に嵌合させたナットを前記工具本体に対して回り止めされた前記ボルトに回転アクチュエータの回転駆動出力による軸回り回転で締め込み可能なソケット本体と、前記ソケット本体に対し同心状に形成された工具本体側の支持部と、前記ソケット本体及び支持部に同心状に配置されて前記ナット嵌合部内に臨み前記支持部に対し回転不能且つ前記ナット嵌合部内から退避移動するように軸方向可動支持され前記ボルトの係合部を嵌合支持させ前記工具本体に対して回り止め係止する係支部を先端側内周に備えたインナー・ソケットと、前記インナー・ソケットを前記支持部に対して付勢し前記ナット嵌合部側に臨ませる付勢部材と、前記インナー・ソケットの軸心部に軸心方向に沿って支持され前記係止部側で前記ボルトの先端に当接し出入力した超音波を前記ボルトの軸力検出に用いるための超音波センサとを備え、前記超音波センサの前記インナー・ソケットに対する支持を、前記ボルトの係合部側先端の傾斜挿入に応じて傾動可能にしたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の軸力検知締結工具は、先端外周に軸方向に沿う回転方向の係合部を備えたボルトに軸力を検知しながらナットを締め込む軸力検知締結工具であって、前記ナットを嵌合させるナット嵌合部を備えて工具本体に回転可能に支持され該ナット嵌合部に嵌合させたナットを前記工具本体に対して回り止めされた前記ボルトに回転アクチュエータの回転駆動出力による軸回り回転で締め込み可能なソケット本体と、前記ソケット本体に対し同心状に形成された工具本体側の支持部と、前記ソケット本体及び支持部に同心状に配置されて前記ナット嵌合部内に臨み前記支持部に対し回転不能且つ前記ナット嵌合部内から退避移動するように軸方向可動支持され前記ボルトの係合部を嵌合支持させ前記工具本体に対して回り止め係止する係支部を先端側内周に備えたインナー・ソケットと、前記インナー・ソケットを前記支持部に対して付勢し前記ナット嵌合部側に臨ませる付勢部材と、前記インナー・ソケットの軸心部に軸心方向に沿って支持され前記係止部側で前記ボルトの先端に当接し出入力した超音波を前記ボルトの軸力検出に用いるための超音波センサとを備え、前記超音波センサの前記インナー・ソケットに対する支持を、前記ボルトの係合部側先端の傾斜挿入に応じて傾動可能にした。
【００２２】
このため、ソケット本体の軸回り回転によりボルトに対しナットを締め込むとき、超音波センサとボルトとが相対回転せず、超音波センサの破損を抑制し、耐久性を向上させることができる。
【００２３】
前記超音波センサは、付勢部材の付勢力によりボルトの先端に正確に弾接することができ、正確な軸力検知を行わせることができる。
【００２４】
前記ナットの締め込みに際し、ボルト先端がナットに対し超音波センサ側に相対的に突出しても、超音波センサが付勢部材の付勢力に抗して工具本体側に後退することができ、軸力検知を行いながらボルトに対してナットを無理なく締め込むことができる。
【００２５】
前記超音波センサは、工具本体側に支持されているため、工具本体側から超音波センサに対しスリップ・リングを介すことなく直接的に配線を行うことができ、耐久性を向上させることができる。
【００２６】
前記工具本体側とソケット本体側との間に他の静止部材が介在することがないため、ナットが狭い空間の奥まった箇所に位置している場合でも、工具本体を持つことによってソケット本体先端側を狭い箇所に挿入し、そのナット嵌合部にナットを嵌合させて容易に締結作業及び軸力検知を行わせることができ、作業性を大幅に向上させることができる。
【００２７】
しかも、インナー・ソケットの係止部に対してボルトの係合部が傾斜して挿入されてもボルトの係合部側先端の傾斜に応じて超音波センサがインナー・ソケットに対し傾動可能であり、超音波センサをボルトの係合部側先端に正確に当接させることができる。
【００２８】
この正確な当接により、ボルトを回り止めしながらナットを締結し、超音波センサにより軸力を検知しつつ締結を完了させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
ボルトに対しナットを締結しながらボルト軸力を測定する軸力検知締結工具であって、ボルトの先端に超音波センサを正確に当接させるという目的を、インナー・ソケットに対する超音波センサの傾動可能な支持により実現した。
【実施例１】
【００３０】
図１は、本発明の実施例１に係る軸力検知締結工具を締結時の状態で示す一部省略断面図、図２は、同要部拡大断面図、図３は、軸力検知締結工具を非締結時の状態で示す一部省略断面図である。
【００３１】
図１〜図３のように、軸力検知締結工具１は、工具本体３と、ソケット本体５と、インナー・ソケット７と、回転アクチュエータである電動モータの回転を伝達する駆動伝達機構９と、超音波センサ１１とからなっている。
【００３２】
前記工具本体３は、中空のレバー部１３と、中空のレバー・ヘッド１５とが一体に形成されたものである。前記レバー部１３は中空に形成され、作業者が片手で把持できるようになっている。レバー部１３の図外の端部には、前記電動モータが取り付けられている。
【００３３】
前記レバー・ヘッド１５は、その軸心がレバー部１３の軸心に対して直交し、軸心部に工具本体３側の支持部としてインナー・ソケット支持筒１６が同心状に着脱可能に固定されている。
【００３４】
前記レバー・ヘッド１５には、支持筒取付穴１４が設けられている。支持筒取付穴１４には、キー溝２０が設けられている。
【００３５】
前記インナー・ソケット支持筒１６は、取付端２２に雄ねじ部２４とキー溝２６とが設けられている。取付端２２は、前記レバー・ヘッド１５の支持筒取付穴１４に挿入され、ナット２８により固定されると共に、キー溝２０，２６に嵌合するキー６０で回り止めがなされている。
【００３６】
前記インナー・ソケット支持筒１６の先端側内周には、軸心方向に沿ったインナー・スプライン１７が設けられている。インナー・ソケット支持筒１６の奥側には、スプリング支持穴１８が設けられている。スプリング支持穴１８は、貫通孔３０を介して前記取付端２２外に連通している。
【００３７】
前記ソケット本体５は、前記工具本体３のレバー・ヘッド１５に回転可能に支持されている。ソケット本体５は、回転連動部３４とナット駆動部３６とからなっている。
【００３８】
前記回転連動部３４には、係合穴３８が設けられている。係合穴３８は、例えば断面六角穴で構成されている。前記ナット駆動部３６には、係合端部４０が設けられている。係合端部４０は、前記係合穴３８に対応して断面六角に形成されている。前記係合端部に隣接してナット駆動部３６には、係合フランジ４２が設けられている。前記回転連動部３４の係合穴３８に前記ナット駆動部３６の係合端部４０が嵌合し、回転連動部３４に螺合するナット部材４４により前記係合フランジ４２が締結力を受け、回転連動部３４にナット駆動部３６が相対回転不能に締結結合されている。
【００３９】
前記ナット駆動部３６の端部にナット５５に嵌合させるためのナット嵌合部１９が形成されている。ナット嵌合部１９は、例えば六角ナットに対応して嵌合できるように、断面六角に形成されている。前記ナット嵌合部１９の奧壁２１には、断面円形のインナー・ソケット挿通穴２３が設けられ、奥壁２１に隣接して前記インナー・ソケット挿通穴２３に連通する嵌合軸穴２５が設けられている。嵌合軸穴２５は、前記インナー・ソケット支持筒１６の外周囲に嵌合し、ナット駆動部３６は、インナー・ソケット支持筒１６に対し相対回転可能となっている。
【００４０】
前記回転連動部３４は、前記ナット駆動部３６の嵌合軸穴２５と同径の嵌合軸穴４８を有し、該嵌合軸穴４８が前記インナー・ソケット支持筒１６の外周囲に嵌合し、回転連動部３４は、インナー・ソケット支持筒１６に対し相対回転可能となっている。回転連動部３４は、外周側が前記レバー・ヘッド１５に螺合するキャップ２７に軸受３１によって回転自在に支持されている。回転連動部３４の内周側は、ニードル・ベアリング３３によってインナー・ソケット支持筒１６の取付端２２側に回転自在に支持されている。前記回転連動部３４の基部側の端部には、回転連動用のベベル・ギヤ２９が設けられている。
【００４１】
前記インナー・ソケット７は、断面円形に形成され、前記ソケット本体５及びインナー・ソケット支持筒１６内に同心状に配置され、工具本体３側のインナー・ソケット支持筒１６に対して回転不能且つ軸方向可動支持されていると共に、ボルト先端の回り止め用の係合部を係止する係止部としてインナー・セレーション３７を有している。すなわち、インナー・ソケット７の先端には、前記係止部を構成する凹部３５が設けられている。凹部３５の内周面に、インナー・セレーション３７が設けられ、凹部３５の開口端にピンテールの挿入を容易にする面取り３５ａ，３５ｂが２段に設けられている。
【００４２】
前記インナー・ソケット７の軸心部には、センサ挿通穴３９が貫通形成されている。インナー・ソケット７は、前記インナー・ソケット挿通穴２３から前記ナット嵌合部１９内へ臨み、非締結状態（図３）でその先端がナット嵌合部１９外へ突出している。インナー・ソケット７の基端部には、スプライン４１が設けられている。スプライン４１は、前記インナー・ソケット支持筒１６のインナー・スプライン１７にスプライン嵌合している。このスプライン嵌合により、インナー・ソケット７は、インナー・ソケット支持筒１６に対し、回転不能、且つ、ナット嵌合部１９から退避移動するように軸心方向へ可動支持されている。
【００４３】
前記インナー・ソケット７の軸心部のセンサ挿通穴３９に、前記超音波センサ１１が挿通され、軸心方向へ一定範囲で可動支持されている。超音波センサ１１の先端は、インナー・ソケット７の凹部３５内に臨んでいる。この超音波センサ１１は、ボルト先端に当接した状態で超音波を出入力し、ボルトの軸力検出に用いるものである。
【００４４】
前記インナー・ソケット７の基端面には、ねじ穴５２が設けられ、軸方向の中間部には、貫通孔７ａが設けられている。インナー・ソケット７のねじ穴５２には、ばね座５４が螺合して取り付けられている。
【００４５】
ばね座５４とインナー・ソケット支持筒１６のスプリング支持穴１８との間には、付勢部材としてセンサ・スプリング４５が介設されている。
【００４６】
センサ・スプリング４５によりインナー・ソケット支持筒１６に対してインナー・ソケット７を付勢し、このインナー・ソケット７を前記ナット嵌合部１９側に臨ませる。また、センサ・スプリング４５によって、インナー・ソケット７を介し超音波センサ１１がナット嵌合部１９側へ向けて付勢される構成となっている。
【００４７】
前記インナー・ソケット７に対し前記超音波センサ１１が球面支持により傾動可能となっている。
【００４８】
すなわち、前記インナー・ソケット７に、球面付勢部材である球面付勢スプリング６１により付勢された球面受け部６３が設けられている。球面受け部６３は、リング状に形成されて凹球面６３ａを備え、外周面がインナー・ソケット７の内周面に軸方向にスライド可能に支持されている。球面受け部６３と前記ばね座５４との間に前記球面付勢スプリング６１が介設されている。この球面付勢スプリング６１のバネ定数は、前記センサ・スプリング４５のバネ定数よりも小さく設定されている。
【００４９】
前記超音波センサ１１には、雄ねじ部１１ａが設けられ、球面当接部６５が螺合固定されている。球面当接部６５には、凸球面６５ａが設けられている。この凸球面６５ａは、球面受け部６３の凹球面６３ａの曲率と同曲率で形成されて該凹球面６３ａに当接し、超音波センサ１１のインナー・ソケット７に対する球面支持を行わせている。凸球面６５ａの曲率中心は、超音波センサ１１の先端面中心となっている。超音波センサ１１の先端面中心は、超音波センサ１１が正しく当接するボルトの後述する先端側基準面の中心部となる。
【００５０】
なお、凸球面６５ａの曲率中心は、超音波センサ１１の先端面中心から軸方向何れかにずらす設定にすることもできる。
【００５１】
超音波センサ１１の先端側には、ロック・ナット６７が締結されている。
【００５２】
前記超音波センサ１１の配線であるリード線４６は、前記センサ・スプリング４５の内側を通って、スプリング支持穴１８側に延設され、スプリング支持穴１８から貫通孔３０に取り付けられたグロメット５４を貫通してレバー・ヘッド１５外部に引き出され、軸力演算用の図外のコントローラに接続されている。リード線４６は、レバー部１３外面に複数箇所で固定バンド５６により支持されている。
【００５３】
前記駆動伝達機構９は、駆動軸４７と、ベベル・ギヤ機構４９とからなっている。駆動軸４７は、前記工具本体３のレバー部１３内に沿って配置され、ニードル・ベアリング５８等によりレバー部１３に回転可能に支持されている。駆動軸４７は、前記電動モータにより回転駆動される構成となっている。
【００５４】
前記ベベル・ギヤ機構４９は、駆動軸４７と前記ソケット本体５との間に設けられ、噛み合いにより駆動軸４７の回転をソケット本体５に伝達するものである。ベベル・ギヤ機構４９は、前記ソケット本体５のベベル・ギヤ２９と、駆動軸４７の端部に設けられたベベル・ギヤ５１とからなり、ベベル・ギヤ２９，５１相互が噛み合っている。
【００５５】
前記軸力検知締結工具１は、前記ナット２８の締結を外すと共に、レバー・ヘッド１５に対するキャップ２７の螺合を外すことで、インナー・ソケット支持筒１６、ソケット本体５、及びインナー・ソケット７をユニットとして着脱することができる。従って、ソケット本体５及びインナー・ソケット７等の修理、点検、交換等を容易に行わせることができる。
［締結操作］
図４は、締結操作時の超音波センサの傾動を示す要部拡大断面図である。
【００５６】
締結操作は、例えばボルト７５、ナット５５によってサスペンション・ストラットのボス部及びナックル・アーム等の締結対象７７の締結を行う。
【００５７】
図１，図２，図４のように、前記ボルト７５は、一端に頭部７９を有し、頭部７９には、軸直交の平坦な頭側基準面８０が設けられている。雄ねじ部８１側の先端には、回り止め用の係合部としてセレーションで形成されたピンテール８３が設けられている。ボルト７５の先端には、軸直交の平坦な先端側基準面８５が形成されている。ボルト７５の先端外周に、凹部３５への挿入を容易にする面取り７５ａが設けられている。ナット５５は、雄ねじ部８１に予め螺合させている。
【００５８】
（正常挿入）
ナット５５をボルト７５に締め込むには、締結具１をボルト７５に対して装着配置し、インナー・ソケット７の凹部３５をピンテール８３に嵌合させるように挿入しセレーション係合させる。このとき、ボルト７５側の面取り７５ａ及び凹部３側の面取り３５ａ，３５ｂにより凹部３５のピンテール８３に対する挿入を確実且つ容易にすることができる。
【００５９】
この挿入により、超音波センサ１１の先端がボルト７５の先端側基準面８５に当接して押圧される。
【００６０】
超音波センサ１１が押圧力を受けると、ロック・ナット６７、球面当接部６５，球面受け部６３を介して球面付勢スプリング６１が撓む。この球面付勢スプリング６１により、球面当接部６５の凸球面６５ａが球面受け部６３の凹球面６３ａに密に当接する。
【００６１】
球面付勢スプリング６１が撓んで底付くと、インナー・ソケット７を介して力を受けるセンサ・スプリング４５が撓み、インナー・ソケット７が、ナット嵌合部１９に対しセンサ・スプリング４５の付勢力に抗して退避移動する。
【００６２】
したがって、インナー・ソケット７のスプライン４１がインナー・ソケット支持筒１６のインナー・スプライン１７に沿って移動し、インナー・ソケット７がナット嵌合部１９内から退避移動する。
【００６３】
この退避移動により、図１のようにナット５５がナット嵌合部１９に嵌合する。
【００６４】
このとき、センサ・スプリング４５の付勢力がインナー・ソケット７を介して超音波センサ１１にも作用するから超音波センサ１１の先端をボルト７５の先端側基準面８５に正確に当接させることができる。
【００６５】
締結具１がボルト７５から離脱されると、センサ・スプリング４５の付勢力によりインナー・ソケット７がナット嵌合部１９側へ移動し、球面付勢スプリング６１の付勢力により超音波センサ１１が元の位置へ軸方向移動する。このときインナー・ソケット７が、インナー・ソケット挿通穴２３の縁部外面に係合して図３のように位置決められ、ロック・ナット６７側が凹部３５の端縁部に係合して図３のように位置決められる。
【００６６】
（傾斜挿入）
締結具１がボルト７５に対して位置ずれし、凹部３５がピンテール８３に傾斜状態で挿入されたとき、ボルト７５の先端が超音波センサ１１の先端に傾斜状態で当接する。
【００６７】
このとき、超音波センサ１１の先端がボルト７５の先端側基準面８５から押圧力を受け、球面当接部６５の凸球面６５ａが球面受け部６３の凹球面６３ａに対して半径Ｒの曲率中心であるボルト７５の先端側基準面の中心部を中心に相対回転し、図４のようにボルト７５の傾斜に合わせてθ°傾動回転する。
【００６８】
この傾動回転により、ボルト７５の先端側基準面８５に超音波センサ１１の先端を正確に当接させることができる。
【００６９】
（締結）
前記正常挿入、或いは傾斜挿入において、電動モータの駆動によって駆動軸４７を回転駆動すると、この回転駆動によってベベル・ギヤ５１，２９を介し、ソケット本体５が回転駆動される。このときインナー・ソケット７は、工具本体３側のインナー・ソケット支持筒１６に回転不能に支持されているため、インナー・ソケット７が静止し、その回りでソケット本体５のみが回転する。
【００７０】
前記ソケット本体５の回転により、ナット嵌合部１９を介しナット５５が回転してボルト７５に締め込まれる。このときボルト７５は、ピンテール８３がインナー・ソケット７の凹部３５にセレーション係合することによって、工具本体３側に対し回り止めが行われる。従って、ソケット本体５の回転駆動によって、ボルト７５の回り止めを行いながら、ナット５５を確実に締め込むことができる。
【００７１】
前記超音波センサ１１が発信した超音波は、ボルト７５の頭部７９の頭側基準面８０で反射し、該反射波が超音波センサ１１によって受信される。この超音波の発信、受信により、コントローラは、超音波を発信させた時点から反射波を受信した時点までの経過時間を超音波がボルト７５をその軸心長さ方向に往復するために必要な往復時間として求め、この往復時間からボルト７５の軸心長さを求める。
【００７２】
そして、ナット５５の締め付けに伴うボルト７５の軸心長さの伸び率を求め、この伸び率と比例関係にある軸力値を求めて、ディスプレイ等に出力する。作業者は、ディスプレイに表示された軸力値を見ることによって、表示された軸力値が設定値に達したとき、電動モータの回転を停止させる。或いは、コントローラの制御により予め設定した軸力値で電動モータを自動停止させる。この停止によりサスペンション・ストラットのボス部とナックル・アームとの間の締結等、締結対象７７のボルト７５、ナット５５による締結を設定された軸力によって正確に行わせることができる。
［実施例の効果］
本発明実施例の軸力検知締結工具１は、先端外周に軸方向に沿う回転方向の係合部であるピンテール８３を備えたボルト７５に軸力を検知しながらナット５５を締め込む軸力検知締結工具１であって、前記ナット５５を嵌合させるナット嵌合部１９を備えて工具本体３に回転可能に支持されナット嵌合部１９に嵌合させたナット５５を前記工具本体３に対して回り止めされた前記ボルト７５に電動モータの回転駆動出力による軸回り回転で締め込み可能なソケット本体５と、前記ソケット本体５に対し同心状に形成された工具本体３側のインナー・ソケット支持筒１６と、前記ソケット本体５及びインナー・ソケット支持筒１６に同心状に配置されて前記ナット嵌合部１９内に臨み前記インナー・ソケット支持筒１６に対し回転不能且つ前記ナット嵌合部１９内から退避移動するように軸方向可動支持され前記ボルト５５のピンテール８３を嵌合支持させ前記工具本体３に対して回り止め係止する凹部３５を先端側内周に備えたインナー・ソケット７と、前記インナー・ソケット７を前記インナー・ソケット支持筒１６に対して付勢し前記ナット嵌合部１９側に臨ませるセンサ・スプリング４５と、前記インナー・ソケット７の軸心部に軸心方向に沿って支持され前記インナー・ソケット支持筒１６側で前記ボルト７５の先端に当接し出入力した超音波を前記ボルト７５の軸力検出に用いるための超音波センサ１１とを備え、前記超音波センサ１１の前記インナー・ソケット７に対する支持を、前記ボルト５５のピンテール８３側先端の傾斜挿入に応じて傾動可能にした。
【００７３】
このため、ソケット本体５の軸回り回転によりボルト７５に対しナット５５を締め込むとき、超音波センサ１１とボルト７５とが相対回転せず、超音波センサ１１の破損を抑制し、耐久性を向上させることができる。
【００７４】
前記超音波センサ１１は、センサ・スプリング４５の付勢力によりボルト７５の先端側基準面８５に正確に弾接することができ、正確な軸力検知を行わせることができる。
【００７５】
前記ナット５５の締め込みに際し、ボルト７５先端がナット５５に対し超音波センサ１１側に相対的に突出しても、超音波センサ１１がセンサ・スプリング４５の付勢力に抗して工具本体３側に後退することができ、軸力検知を行いながらボルト７５に対してナット５５を無理なく締め込むことができる。
【００７６】
前記超音波センサ１１は、工具本体３側に支持されているため、工具本体３側から超音波センサ１１に対しスリップ・リングを介すことなく直接的に配線を行うことができ、耐久性を向上させることができる。
【００７７】
前記工具本体３側とソケット本体５側との間に他の静止部材が介在することがないため、ナット５５が狭い空間の奥まった箇所に位置している場合でも、工具本体３を持つことによってソケット本体５先端側を狭い箇所に挿入し、そのナット嵌合部１９にナット５５を嵌合させて容易に締結作業及び軸力検知を行わせることができ、作業性を大幅に向上させることができる。
【００７８】
しかも、インナー・ソケット７の凹部３５に対してボルト７５のピンテール８３が傾斜して挿入されてもボルト７５のピンテール８３側先端の傾斜に応じて超音波センサ１１がインナー・ソケット７に対し傾動可能であり、超音波センサ１１をボルト７５のピンテール８３側先端に正確に当接させることができる。
【００７９】
この正確な当接により、ボルト７５を回り止めしながらナット５５を締結し、超音波センサ１１により軸力を検知しつつ締結を完了させることができる。
【００８０】
前記超音波センサ１１は、前記インナー・ソケット７に対する球面支持により傾動可能とされた。
【００８１】
このため、ボルト７５のピンテール８３側先端の傾斜に応じて超音波センサ１１をインナー・ソケット７に対し正確に傾動させることができる。
【００８２】
前記インナー・ソケット７に、球面付勢スプリング６１により付勢された球面受け部６３を設け、前記超音波センサ１１に、前記球面受け部６３に当接して前記インナー・ソケット７に対する球面支持を行わせる球面当接部６５を設けた。
【００８３】
このため、球面当接部６５の球面受け部６３に対する弾接により、ボルト７５のピンテール８３側先端の傾斜に応じた超音波センサ１１の傾動を容易且つ正確に行わせることができる。
［その他］
なお、超音波センサのインナー・ソケットに対する傾動可能な支持は、インナー・ソケットの軸方向に直交する軸心回りに支持部材を回転自在に支持させ、この支持部材の回転軸に直交する回転軸により超音波センサを支持部材に回転自在に支持させることで行わせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】軸力検知締結工具を締結時の状態で示す一部省略断面図である。（実施例１）
【図２】軸力検知締結工具を締結時の状態で示す要部拡大断面図である。（実施例１）
【図３】軸力検知締結工具を非締結時の状態で示す一部省略断面図である。（実施例１）
【図４】締結操作時の超音波センサの傾動を示す要部拡大断面図である。（実施例１）
【図５】軸力検知締結工具によりボルトを締結している状態を示す断面図である。（従来例）
【符号の説明】
【００８５】
１ 軸力検知締結工具
３ 工具本体
５ ソケット本体
７ インナー・ソケット
９ 駆動伝達機構
１１ 超音波センサ
１６ インナー・ソケット支持筒（支持部）
１７ インナー・スプライン
１９ ナット嵌合部
３５ 凹部（係止部）
３７ インナー・セレーション（係止部）
４５ センサ・スプリング（付勢部材）
５５ ナット
６１ 球面付勢スプリング（球面付勢部材）
６３ 球面受け部
６５ 球面当接部
７５ ボルト
８３ ピンテール（係合部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のサスペンション等のボルト・ナットの締結に供される軸力検知締結工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の軸力検知締結工具としては、例えば図５に示すようなものがある。
【０００３】
図５の締結工具は、測定用ソケット２０１がトルク・レンチ２０３に着脱自在に装着されたものである。測定用ソケット２０１は、ソケット本体２０５と、静止部材２０７とを備えている。ソケット本体１０５は、静止部材１０７に対し相対回転可能となっている。ソケット本体２０５には、ボルト嵌合穴２０９が設けられている。ボルト嵌合穴２０９は、ボルト２１１の頭部２１２に嵌合する構成となっている。ボルト嵌合穴２０９の奥側には、超音波センサ２１３が収容配置されている。
【０００４】
前記超音波センサ２１３は、永久磁石で形成された本体２１４に圧電素子１１５を取り付けたものである。圧電素子２１５は、前記ボルト頭部２１２に直接当接する構成となっている。圧電素子２１５にはリード線２１７が接続され、リード線２１７はスリップ・リング２１９の一方の端子に接続されている。スリップ・リング２１９の他方の端子には、前記静止部材２０７に支持された同軸ケーブル２２１が接続されている。
【０００５】
前記トルク・レンチ２０３は、駆動軸２２３とラチェット機構２２５とがベベル・ギヤ２２７，２２９の噛み合いによって回転連動する構成となっている。ラチェット機構２２５に連動するシャフト部２３１がソケット本体２０５の上端に嵌合し、ピン２３３によって結合されている。
【０００６】
ボルト締結に際し、前記ソケット本体２０５のボルト嵌合穴２０９をボルト２１１の頭部２１２に嵌合させると、頭部２１２が永久磁石の本体２１４に吸着され圧電素子２１５を頭部２１２上面に当接させることができる。
【０００７】
次いで、前記駆動軸２２３を回転駆動するとベベル・ギヤ２２７，２２９、ラチェット機構２２５を介してシャフト部２３１が回転駆動される。シャフト部２３１の回転によってソケット本体２０５が連動し、静止部材２０７に対して回転する。ソケット本体２０５の回転によって、ボルト２１１の頭部２１２が回転力を受けボルト２１１がブロック２３５に対し締め込まれ、被締結物２３７が締結される。
【０００８】
このとき、前記ボルト２１１による締結力は、ボルト２１１の軸力管理によって行われる。すなわち、コントローラの制御により圧電素子２１５から超音波を発信させると、ボルト２１１の先端で反射した反射波を圧電素子２１５が受信する。コントローラは、前記超音波を発信した時点から反射波を受信した時点までの経過時間を、超音波がボルト２１１をその軸心長さ方向に往復するために必要な往復時間として求め、この往復時間からボルト１１１の軸心長さを求める。そして、締め付けに伴うボルト２１１の軸心長さの伸び率を求め、さらにこの伸び率と比例関係にある軸力値を求め、この軸力値が設定値になったときに、ボルト２１１の締結を完了することができる。従って、ボルト２１１の軸力に応じた正確な締結を行うことができる。
【０００９】
しかしながら、上記の構造では、ボルト２１１をブロック１３５等に直接締結する場合に用いることはできるが、ボルト２１１にナットを締め込む作業では、ソケット本体２０５をナットに嵌合させて締め込んでもボルト２１１が共回りしてしまい、軸力検知締結工具を片手で持ち軸力を測定しながらナットを締め込む作業を行うことは全くできなくなる。
【００１０】
前記ボルト２１１にナットを締め込む作業において、前記ボルトが例えば植え込みボルトの様な場合にはボルトの供回りを起こさずにナットを締め込むことは可能である。しかしこの場合は、ナットを締め込む過程においてボルト先端と圧電素子２１５とが相対回転する構造となり、圧電素子２１５の破損を招きやすく、ボルト軸力を測定しながらナットを締め込む作業を行うことは結果的に困難であった。
【００１１】
また、ボルトにナットを締め込むと、ナットに対してボルト先端が締め込みに応じて突出するため、図５のように、ソケット本体２０５に超音波センサ２１３を固定的に設けたものではボルト先端の超音波センサ２１３側への突出に対応することができない。
【００１２】
さらに、永久磁石で形成された本体２１４に圧電素子２１５を固定的に取り付けているため、本体２１４がボルト２１１の頭部２１２に当接する面と圧電素子２１５がボルト２１１の頭部２１２に当接する面とを正確に面合わせしないと本体２１４は頭部２１２に正確に当接するが圧電素子２１５は正確に当接することができなくなる恐れがあり、本体２１４と圧電素子２１５との組付けが極めて煩雑且つ困難なものになる恐れがある。
【００１３】
また、ソケット本体２０５に対し超音波センサ２１３が固定的に取り付けられているため、圧電素子２１５とコントローラ側との信号伝達を相対回転するソケット本体２０５及び静止部材２０７間で行わなければならず、リード線２１７と同軸ケーブル２２１とをスリップ・リング２１９で接続する構造となり、構造が複雑になると共にスリップ・リング２１９での耐久性が低いという問題がある。
【００１４】
加えて、静止部材２０７がソケット本体２０５とトルク・レンチ２０３との間に存在しているため、例えば車両の組み立て工程において、サスペンションスラットとナックル・アームとの締結等、奥まった箇所のナットの締め込みを行う場合に、ソケット本体２０５を奥まった箇所に挿入しようとしても静止部材２０７の存在によってそれほど奧まで挿入することができず、作業が困難となるか限界を招く恐れがある。
【００１５】
これに対し、ボルトの先端外周にセレーションなどにより軸方向に沿った回転方向の係合部としてピン・テールを形成し、ボルトの軸力を検知しながらこのボルトにナットを締め込み可能な軸力検知締結工具を本出願人は既に提案している。
【００１６】
この軸力検知締結工具では、ボルトの係合部であるピン・テールに工具のインナー・ソケットの係支部を正確に嵌合させることでボルト先端に超音波センサを当接させるようにしている。この状態でボルトはインナー・ソケットを介して工具側に回り止めされる。このボルトに螺合し工具のソケット本体に設けられたナット嵌合部に嵌合するナットが、電動モータにより回転駆動されるソケット本体の回転によりボルトに締結される。このとき、ボルトの先端に当接する超音波センサが出力した超音波がボルト頭部の面で反射されて超音波センサに入力され、ボルトの軸力検出を行わせることができる。
【００１７】
このような軸力検知締結工具では、ボルトの先端に超音波センサを正確に当接させることが課題となる。
【００１８】
【特許文献１】特開２０００−７４７６４号公報
【特許文献２】特開２００５−２７９９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
解決しようとする問題点は、ボルトに対しナットを締結しながらボルト軸力を測定する軸力検知締結工具では、ボルトの先端に超音波センサを正確に当接させることが肝要となる点である。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、ボルトの先端に超音波センサを正確に当接させるために、先端外周に軸方向に沿う回転方向の係合部を備えたボルトに軸力を検知しながらナットを締め込む軸力検知締結工具であって、前記ナットを嵌合させるナット嵌合部を備えて工具本体に回転可能に支持され該ナット嵌合部に嵌合させたナットを前記工具本体に対して回り止めされた前記ボルトに回転アクチュエータの回転駆動出力による軸回り回転で締め込み可能なソケット本体と、前記ソケット本体に対し同心状に形成された工具本体側の支持部と、前記ソケット本体及び支持部に同心状に配置されて前記ナット嵌合部内に臨み前記支持部に対し回転不能且つ前記ナット嵌合部内から退避移動するように軸方向可動支持され前記ボルトの係合部を嵌合支持させ前記工具本体に対して回り止め係止する係支部を先端側内周に備えたインナー・ソケットと、前記インナー・ソケットを前記支持部に対して付勢し前記ナット嵌合部側に臨ませる付勢部材と、前記インナー・ソケットの軸心部に軸心方向に沿って支持され前記係止部側で前記ボルトの先端に当接し出入力した超音波を前記ボルトの軸力検出に用いるための超音波センサとを備え、前記超音波センサの前記インナー・ソケットに対する支持を、前記ボルトの係合部側先端の傾斜挿入に応じて傾動可能にしたことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の軸力検知締結工具は、先端外周に軸方向に沿う回転方向の係合部を備えたボルトに軸力を検知しながらナットを締め込む軸力検知締結工具であって、前記ナットを嵌合させるナット嵌合部を備えて工具本体に回転可能に支持され該ナット嵌合部に嵌合させたナットを前記工具本体に対して回り止めされた前記ボルトに回転アクチュエータの回転駆動出力による軸回り回転で締め込み可能なソケット本体と、前記ソケット本体に対し同心状に形成された工具本体側の支持部と、前記ソケット本体及び支持部に同心状に配置されて前記ナット嵌合部内に臨み前記支持部に対し回転不能且つ前記ナット嵌合部内から退避移動するように軸方向可動支持され前記ボルトの係合部を嵌合支持させ前記工具本体に対して回り止め係止する係支部を先端側内周に備えたインナー・ソケットと、前記インナー・ソケットを前記支持部に対して付勢し前記ナット嵌合部側に臨ませる付勢部材と、前記インナー・ソケットの軸心部に軸心方向に沿って支持され前記係止部側で前記ボルトの先端に当接し出入力した超音波を前記ボルトの軸力検出に用いるための超音波センサとを備え、前記超音波センサの前記インナー・ソケットに対する支持を、前記ボルトの係合部側先端の傾斜挿入に応じて傾動可能にした。
【００２２】
このため、ソケット本体の軸回り回転によりボルトに対しナットを締め込むとき、超音波センサとボルトとが相対回転せず、超音波センサの破損を抑制し、耐久性を向上させることができる。
【００２３】
前記超音波センサは、付勢部材の付勢力によりボルトの先端に正確に弾接することができ、正確な軸力検知を行わせることができる。
【００２４】
前記ナットの締め込みに際し、ボルト先端がナットに対し超音波センサ側に相対的に突出しても、超音波センサが付勢部材の付勢力に抗して工具本体側に後退することができ、軸力検知を行いながらボルトに対してナットを無理なく締め込むことができる。
【００２５】
前記超音波センサは、工具本体側に支持されているため、工具本体側から超音波センサに対しスリップ・リングを介すことなく直接的に配線を行うことができ、耐久性を向上させることができる。
【００２６】
前記工具本体側とソケット本体側との間に他の静止部材が介在することがないため、ナットが狭い空間の奥まった箇所に位置している場合でも、工具本体を持つことによってソケット本体先端側を狭い箇所に挿入し、そのナット嵌合部にナットを嵌合させて容易に締結作業及び軸力検知を行わせることができ、作業性を大幅に向上させることができる。
【００２７】
しかも、インナー・ソケットの係止部に対してボルトの係合部が傾斜して挿入されてもボルトの係合部側先端の傾斜に応じて超音波センサがインナー・ソケットに対し傾動可能であり、超音波センサをボルトの係合部側先端に正確に当接させることができる。
【００２８】
この正確な当接により、ボルトを回り止めしながらナットを締結し、超音波センサにより軸力を検知しつつ締結を完了させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
ボルトに対しナットを締結しながらボルト軸力を測定する軸力検知締結工具であって、ボルトの先端に超音波センサを正確に当接させるという目的を、インナー・ソケットに対する超音波センサの傾動可能な支持により実現した。
【実施例１】
【００３０】
図１は、本発明の実施例１に係る軸力検知締結工具を締結時の状態で示す一部省略断面図、図２は、同要部拡大断面図、図３は、軸力検知締結工具を非締結時の状態で示す一部省略断面図である。
【００３１】
図１〜図３のように、軸力検知締結工具１は、工具本体３と、ソケット本体５と、インナー・ソケット７と、回転アクチュエータである電動モータの回転を伝達する駆動伝達機構９と、超音波センサ１１とからなっている。
【００３２】
前記工具本体３は、中空のレバー部１３と、中空のレバー・ヘッド１５とが一体に形成されたものである。前記レバー部１３は中空に形成され、作業者が片手で把持できるようになっている。レバー部１３の図外の端部には、前記電動モータが取り付けられている。
【００３３】
前記レバー・ヘッド１５は、その軸心がレバー部１３の軸心に対して直交し、軸心部に工具本体３側の支持部としてインナー・ソケット支持筒１６が同心状に着脱可能に固定されている。
【００３４】
前記レバー・ヘッド１５には、支持筒取付穴１４が設けられている。支持筒取付穴１４には、キー溝２０が設けられている。
【００３５】
前記インナー・ソケット支持筒１６は、取付端２２に雄ねじ部２４とキー溝２６とが設けられている。取付端２２は、前記レバー・ヘッド１５の支持筒取付穴１４に挿入され、ナット２８により固定されると共に、キー溝２０，２６に嵌合するキー６０で回り止めがなされている。
【００３６】
前記インナー・ソケット支持筒１６の先端側内周には、軸心方向に沿ったインナー・スプライン１７が設けられている。インナー・ソケット支持筒１６の奥側には、スプリング支持穴１８が設けられている。スプリング支持穴１８は、貫通孔３０を介して前記取付端２２外に連通している。
【００３７】
前記ソケット本体５は、前記工具本体３のレバー・ヘッド１５に回転可能に支持されている。ソケット本体５は、回転連動部３４とナット駆動部３６とからなっている。
【００３８】
前記回転連動部３４には、係合穴３８が設けられている。係合穴３８は、例えば断面六角穴で構成されている。前記ナット駆動部３６には、係合端部４０が設けられている。係合端部４０は、前記係合穴３８に対応して断面六角に形成されている。前記係合端部に隣接してナット駆動部３６には、係合フランジ４２が設けられている。前記回転連動部３４の係合穴３８に前記ナット駆動部３６の係合端部４０が嵌合し、回転連動部３４に螺合するナット部材４４により前記係合フランジ４２が締結力を受け、回転連動部３４にナット駆動部３６が相対回転不能に締結結合されている。
【００３９】
前記ナット駆動部３６の端部にナット５５に嵌合させるためのナット嵌合部１９が形成されている。ナット嵌合部１９は、例えば六角ナットに対応して嵌合できるように、断面六角に形成されている。前記ナット嵌合部１９の奧壁２１には、断面円形のインナー・ソケット挿通穴２３が設けられ、奥壁２１に隣接して前記インナー・ソケット挿通穴２３に連通する嵌合軸穴２５が設けられている。嵌合軸穴２５は、前記インナー・ソケット支持筒１６の外周囲に嵌合し、ナット駆動部３６は、インナー・ソケット支持筒１６に対し相対回転可能となっている。
【００４０】
前記回転連動部３４は、前記ナット駆動部３６の嵌合軸穴２５と同径の嵌合軸穴４８を有し、該嵌合軸穴４８が前記インナー・ソケット支持筒１６の外周囲に嵌合し、回転連動部３４は、インナー・ソケット支持筒１６に対し相対回転可能となっている。回転連動部３４は、外周側が前記レバー・ヘッド１５に螺合するキャップ２７に軸受３１によって回転自在に支持されている。回転連動部３４の内周側は、ニードル・ベアリング３３によってインナー・ソケット支持筒１６の取付端２２側に回転自在に支持されている。前記回転連動部３４の基部側の端部には、回転連動用のベベル・ギヤ２９が設けられている。
【００４１】
前記インナー・ソケット７は、断面円形に形成され、前記ソケット本体５及びインナー・ソケット支持筒１６内に同心状に配置され、工具本体３側のインナー・ソケット支持筒１６に対して回転不能且つ軸方向可動支持されていると共に、ボルト先端の回り止め用の係合部を係止する係止部としてインナー・セレーション３７を有している。すなわち、インナー・ソケット７の先端には、前記係止部を構成する凹部３５が設けられている。凹部３５の内周面に、インナー・セレーション３７が設けられ、凹部３５の開口端にピンテールの挿入を容易にする面取り３５ａ，３５ｂが２段に設けられている。
【００４２】
前記インナー・ソケット７の軸心部には、センサ挿通穴３９が貫通形成されている。インナー・ソケット７は、前記インナー・ソケット挿通穴２３から前記ナット嵌合部１９内へ臨み、非締結状態（図３）でその先端がナット嵌合部１９外へ突出している。インナー・ソケット７の基端部には、スプライン４１が設けられている。スプライン４１は、前記インナー・ソケット支持筒１６のインナー・スプライン１７にスプライン嵌合している。このスプライン嵌合により、インナー・ソケット７は、インナー・ソケット支持筒１６に対し、回転不能、且つ、ナット嵌合部１９から退避移動するように軸心方向へ可動支持されている。
【００４３】
前記インナー・ソケット７の軸心部のセンサ挿通穴３９に、前記超音波センサ１１が挿通され、軸心方向へ一定範囲で可動支持されている。超音波センサ１１の先端は、インナー・ソケット７の凹部３５内に臨んでいる。この超音波センサ１１は、ボルト先端に当接した状態で超音波を出入力し、ボルトの軸力検出に用いるものである。
【００４４】
前記インナー・ソケット７の基端面には、ねじ穴５２が設けられ、軸方向の中間部には、貫通孔７ａが設けられている。インナー・ソケット７のねじ穴５２には、ばね座５４が螺合して取り付けられている。
【００４５】
ばね座５４とインナー・ソケット支持筒１６のスプリング支持穴１８との間には、付勢部材としてセンサ・スプリング４５が介設されている。
【００４６】
センサ・スプリング４５によりインナー・ソケット支持筒１６に対してインナー・ソケット７を付勢し、このインナー・ソケット７を前記ナット嵌合部１９側に臨ませる。また、センサ・スプリング４５によって、インナー・ソケット７を介し超音波センサ１１がナット嵌合部１９側へ向けて付勢される構成となっている。
【００４７】
前記インナー・ソケット７に対し前記超音波センサ１１が球面支持により傾動可能となっている。
【００４８】
すなわち、前記インナー・ソケット７に、球面付勢部材である球面付勢スプリング６１により付勢された球面受け部６３が設けられている。球面受け部６３は、リング状に形成されて凹球面６３ａを備え、外周面がインナー・ソケット７の内周面に軸方向にスライド可能に支持されている。球面受け部６３と前記ばね座５４との間に前記球面付勢スプリング６１が介設されている。この球面付勢スプリング６１のバネ定数は、前記センサ・スプリング４５のバネ定数よりも小さく設定されている。
【００４９】
前記超音波センサ１１には、雄ねじ部１１ａが設けられ、球面当接部６５が螺合固定されている。球面当接部６５には、凸球面６５ａが設けられている。この凸球面６５ａは、球面受け部６３の凹球面６３ａの曲率と同曲率で形成されて該凹球面６３ａに当接し、超音波センサ１１のインナー・ソケット７に対する球面支持を行わせている。凸球面６５ａの曲率中心は、超音波センサ１１の先端面中心となっている。超音波センサ１１の先端面中心は、超音波センサ１１が正しく当接するボルトの後述する先端側基準面の中心部となる。
【００５０】
なお、凸球面６５ａの曲率中心は、超音波センサ１１の先端面中心から軸方向何れかにずらす設定にすることもできる。
【００５１】
超音波センサ１１の先端側には、ロック・ナット６７が締結されている。
【００５２】
前記超音波センサ１１の配線であるリード線４６は、前記センサ・スプリング４５の内側を通って、スプリング支持穴１８側に延設され、スプリング支持穴１８から貫通孔３０に取り付けられたグロメット５４を貫通してレバー・ヘッド１５外部に引き出され、軸力演算用の図外のコントローラに接続されている。リード線４６は、レバー部１３外面に複数箇所で固定バンド５６により支持されている。
【００５３】
前記駆動伝達機構９は、駆動軸４７と、ベベル・ギヤ機構４９とからなっている。駆動軸４７は、前記工具本体３のレバー部１３内に沿って配置され、ニードル・ベアリング５８等によりレバー部１３に回転可能に支持されている。駆動軸４７は、前記電動モータにより回転駆動される構成となっている。
【００５４】
前記ベベル・ギヤ機構４９は、駆動軸４７と前記ソケット本体５との間に設けられ、噛み合いにより駆動軸４７の回転をソケット本体５に伝達するものである。ベベル・ギヤ機構４９は、前記ソケット本体５のベベル・ギヤ２９と、駆動軸４７の端部に設けられたベベル・ギヤ５１とからなり、ベベル・ギヤ２９，５１相互が噛み合っている。
【００５５】
前記軸力検知締結工具１は、前記ナット２８の締結を外すと共に、レバー・ヘッド１５に対するキャップ２７の螺合を外すことで、インナー・ソケット支持筒１６、ソケット本体５、及びインナー・ソケット７をユニットとして着脱することができる。従って、ソケット本体５及びインナー・ソケット７等の修理、点検、交換等を容易に行わせることができる。
［締結操作］
図４は、締結操作時の超音波センサの傾動を示す要部拡大断面図である。
【００５６】
締結操作は、例えばボルト７５、ナット５５によってサスペンション・ストラットのボス部及びナックル・アーム等の締結対象７７の締結を行う。
【００５７】
図１，図２，図４のように、前記ボルト７５は、一端に頭部７９を有し、頭部７９には、軸直交の平坦な頭側基準面８０が設けられている。雄ねじ部８１側の先端には、回り止め用の係合部としてセレーションで形成されたピンテール８３が設けられている。ボルト７５の先端には、軸直交の平坦な先端側基準面８５が形成されている。ボルト７５の先端外周に、凹部３５への挿入を容易にする面取り７５ａが設けられている。ナット５５は、雄ねじ部８１に予め螺合させている。
【００５８】
（正常挿入）
ナット５５をボルト７５に締め込むには、締結具１をボルト７５に対して装着配置し、インナー・ソケット７の凹部３５をピンテール８３に嵌合させるように挿入しセレーション係合させる。このとき、ボルト７５側の面取り７５ａ及び凹部３側の面取り３５ａ，３５ｂにより凹部３５のピンテール８３に対する挿入を確実且つ容易にすることができる。
【００５９】
この挿入により、超音波センサ１１の先端がボルト７５の先端側基準面８５に当接して押圧される。
【００６０】
超音波センサ１１が押圧力を受けると、ロック・ナット６７、球面当接部６５，球面受け部６３を介して球面付勢スプリング６１が撓む。この球面付勢スプリング６１により、球面当接部６５の凸球面６５ａが球面受け部６３の凹球面６３ａに密に当接する。
【００６１】
球面付勢スプリング６１が撓んで底付くと、インナー・ソケット７を介して力を受けるセンサ・スプリング４５が撓み、インナー・ソケット７が、ナット嵌合部１９に対しセンサ・スプリング４５の付勢力に抗して退避移動する。
【００６２】
したがって、インナー・ソケット７のスプライン４１がインナー・ソケット支持筒１６のインナー・スプライン１７に沿って移動し、インナー・ソケット７がナット嵌合部１９内から退避移動する。
【００６３】
この退避移動により、図１のようにナット５５がナット嵌合部１９に嵌合する。
【００６４】
このとき、センサ・スプリング４５の付勢力がインナー・ソケット７を介して超音波センサ１１にも作用するから超音波センサ１１の先端をボルト７５の先端側基準面８５に正確に当接させることができる。
【００６５】
締結具１がボルト７５から離脱されると、センサ・スプリング４５の付勢力によりインナー・ソケット７がナット嵌合部１９側へ移動し、球面付勢スプリング６１の付勢力により超音波センサ１１が元の位置へ軸方向移動する。このときインナー・ソケット７が、インナー・ソケット挿通穴２３の縁部外面に係合して図３のように位置決められ、ロック・ナット６７側が凹部３５の端縁部に係合して図３のように位置決められる。
【００６６】
（傾斜挿入）
締結具１がボルト７５に対して位置ずれし、凹部３５がピンテール８３に傾斜状態で挿入されたとき、ボルト７５の先端が超音波センサ１１の先端に傾斜状態で当接する。
【００６７】
このとき、超音波センサ１１の先端がボルト７５の先端側基準面８５から押圧力を受け、球面当接部６５の凸球面６５ａが球面受け部６３の凹球面６３ａに対して半径Ｒの曲率中心であるボルト７５の先端側基準面の中心部を中心に相対回転し、図４のようにボルト７５の傾斜に合わせてθ°傾動回転する。
【００６８】
この傾動回転により、ボルト７５の先端側基準面８５に超音波センサ１１の先端を正確に当接させることができる。
【００６９】
（締結）
前記正常挿入、或いは傾斜挿入において、電動モータの駆動によって駆動軸４７を回転駆動すると、この回転駆動によってベベル・ギヤ５１，２９を介し、ソケット本体５が回転駆動される。このときインナー・ソケット７は、工具本体３側のインナー・ソケット支持筒１６に回転不能に支持されているため、インナー・ソケット７が静止し、その回りでソケット本体５のみが回転する。
【００７０】
前記ソケット本体５の回転により、ナット嵌合部１９を介しナット５５が回転してボルト７５に締め込まれる。このときボルト７５は、ピンテール８３がインナー・ソケット７の凹部３５にセレーション係合することによって、工具本体３側に対し回り止めが行われる。従って、ソケット本体５の回転駆動によって、ボルト７５の回り止めを行いながら、ナット５５を確実に締め込むことができる。
【００７１】
前記超音波センサ１１が発信した超音波は、ボルト７５の頭部７９の頭側基準面８０で反射し、該反射波が超音波センサ１１によって受信される。この超音波の発信、受信により、コントローラは、超音波を発信させた時点から反射波を受信した時点までの経過時間を超音波がボルト７５をその軸心長さ方向に往復するために必要な往復時間として求め、この往復時間からボルト７５の軸心長さを求める。
【００７２】
そして、ナット５５の締め付けに伴うボルト７５の軸心長さの伸び率を求め、この伸び率と比例関係にある軸力値を求めて、ディスプレイ等に出力する。作業者は、ディスプレイに表示された軸力値を見ることによって、表示された軸力値が設定値に達したとき、電動モータの回転を停止させる。或いは、コントローラの制御により予め設定した軸力値で電動モータを自動停止させる。この停止によりサスペンション・ストラットのボス部とナックル・アームとの間の締結等、締結対象７７のボルト７５、ナット５５による締結を設定された軸力によって正確に行わせることができる。
［実施例の効果］
本発明実施例の軸力検知締結工具１は、先端外周に軸方向に沿う回転方向の係合部であるピンテール８３を備えたボルト７５に軸力を検知しながらナット５５を締め込む軸力検知締結工具１であって、前記ナット５５を嵌合させるナット嵌合部１９を備えて工具本体３に回転可能に支持されナット嵌合部１９に嵌合させたナット５５を前記工具本体３に対して回り止めされた前記ボルト７５に電動モータの回転駆動出力による軸回り回転で締め込み可能なソケット本体５と、前記ソケット本体５に対し同心状に形成された工具本体３側のインナー・ソケット支持筒１６と、前記ソケット本体５及びインナー・ソケット支持筒１６に同心状に配置されて前記ナット嵌合部１９内に臨み前記インナー・ソケット支持筒１６に対し回転不能且つ前記ナット嵌合部１９内から退避移動するように軸方向可動支持され前記ボルト５５のピンテール８３を嵌合支持させ前記工具本体３に対して回り止め係止する凹部３５を先端側内周に備えたインナー・ソケット７と、前記インナー・ソケット７を前記インナー・ソケット支持筒１６に対して付勢し前記ナット嵌合部１９側に臨ませるセンサ・スプリング４５と、前記インナー・ソケット７の軸心部に軸心方向に沿って支持され前記インナー・ソケット支持筒１６側で前記ボルト７５の先端に当接し出入力した超音波を前記ボルト７５の軸力検出に用いるための超音波センサ１１とを備え、前記超音波センサ１１の前記インナー・ソケット７に対する支持を、前記ボルト５５のピンテール８３側先端の傾斜挿入に応じて傾動可能にした。
【００７３】
このため、ソケット本体５の軸回り回転によりボルト７５に対しナット５５を締め込むとき、超音波センサ１１とボルト７５とが相対回転せず、超音波センサ１１の破損を抑制し、耐久性を向上させることができる。
【００７４】
前記超音波センサ１１は、センサ・スプリング４５の付勢力によりボルト７５の先端側基準面８５に正確に弾接することができ、正確な軸力検知を行わせることができる。
【００７５】
前記ナット５５の締め込みに際し、ボルト７５先端がナット５５に対し超音波センサ１１側に相対的に突出しても、超音波センサ１１がセンサ・スプリング４５の付勢力に抗して工具本体３側に後退することができ、軸力検知を行いながらボルト７５に対してナット５５を無理なく締め込むことができる。
【００７６】
前記超音波センサ１１は、工具本体３側に支持されているため、工具本体３側から超音波センサ１１に対しスリップ・リングを介すことなく直接的に配線を行うことができ、耐久性を向上させることができる。
【００７７】
前記工具本体３側とソケット本体５側との間に他の静止部材が介在することがないため、ナット５５が狭い空間の奥まった箇所に位置している場合でも、工具本体３を持つことによってソケット本体５先端側を狭い箇所に挿入し、そのナット嵌合部１９にナット５５を嵌合させて容易に締結作業及び軸力検知を行わせることができ、作業性を大幅に向上させることができる。
【００７８】
しかも、インナー・ソケット７の凹部３５に対してボルト７５のピンテール８３が傾斜して挿入されてもボルト７５のピンテール８３側先端の傾斜に応じて超音波センサ１１がインナー・ソケット７に対し傾動可能であり、超音波センサ１１をボルト７５のピンテール８３側先端に正確に当接させることができる。
【００７９】
この正確な当接により、ボルト７５を回り止めしながらナット５５を締結し、超音波センサ１１により軸力を検知しつつ締結を完了させることができる。
【００８０】
前記超音波センサ１１は、前記インナー・ソケット７に対する球面支持により傾動可能とされた。
【００８１】
このため、ボルト７５のピンテール８３側先端の傾斜に応じて超音波センサ１１をインナー・ソケット７に対し正確に傾動させることができる。
【００８２】
前記インナー・ソケット７に、球面付勢スプリング６１により付勢された球面受け部６３を設け、前記超音波センサ１１に、前記球面受け部６３に当接して前記インナー・ソケット７に対する球面支持を行わせる球面当接部６５を設けた。
【００８３】
このため、球面当接部６５の球面受け部６３に対する弾接により、ボルト７５のピンテール８３側先端の傾斜に応じた超音波センサ１１の傾動を容易且つ正確に行わせることができる。
［その他］
なお、超音波センサのインナー・ソケットに対する傾動可能な支持は、インナー・ソケットの軸方向に直交する軸心回りに支持部材を回転自在に支持させ、この支持部材の回転軸に直交する回転軸により超音波センサを支持部材に回転自在に支持させることで行わせることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】軸力検知締結工具を締結時の状態で示す一部省略断面図である。（実施例１）
【図２】軸力検知締結工具を締結時の状態で示す要部拡大断面図である。（実施例１）
【図３】軸力検知締結工具を非締結時の状態で示す一部省略断面図である。（実施例１）
【図４】締結操作時の超音波センサの傾動を示す要部拡大断面図である。（実施例１）
【図５】軸力検知締結工具によりボルトを締結している状態を示す断面図である。（従来例）
【符号の説明】
【００８５】
１ 軸力検知締結工具
３ 工具本体
５ ソケット本体
７ インナー・ソケット
９ 駆動伝達機構
１１ 超音波センサ
１６ インナー・ソケット支持筒（支持部）
１７ インナー・スプライン
１９ ナット嵌合部
３５ 凹部（係止部）
３７ インナー・セレーション（係止部）
４５ センサ・スプリング（付勢部材）
５５ ナット
６１ 球面付勢スプリング（球面付勢部材）
６３ 球面受け部
６５ 球面当接部
７５ ボルト
８３ ピンテール（係合部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端外周に軸方向に沿う回転方向の係合部を備えたボルトに軸力を検知しながらナットを締め込む軸力検知締結工具であって、
前記ナットを嵌合させるナット嵌合部を備えて工具本体に回転可能に支持され該ナット嵌合部に嵌合させたナットを前記工具本体に対して回り止めされた前記ボルトに回転アクチュエータの回転駆動出力による軸回り回転で締め込み可能なソケット本体と、
前記ソケット本体に対し同心状に形成された工具本体側の支持部と、
前記ソケット本体及び支持部に同心状に配置されて前記ナット嵌合部内に臨み前記支持部に対し回転不能且つ前記ナット嵌合部内から退避移動するように軸方向可動支持され前記ボルトの係合部を嵌合支持させ前記工具本体に対して回り止め係止する係支部を先端側内周に備えたインナー・ソケットと、
前記インナー・ソケットを前記支持部に対して付勢し前記ナット嵌合部側に臨ませる付勢部材と、
前記インナー・ソケットの軸心部に軸心方向に沿って支持され前記係止部側で前記ボルトの先端に当接し出入力した超音波を前記ボルトの軸力検出に用いるための超音波センサとを備え、
前記超音波センサの前記インナー・ソケットに対する支持を、前記ボルトの係合部側先端の傾斜挿入に応じて傾動可能にした、
ことを特徴とする軸力検知締結工具。
【請求項２】
請求項１記載の軸力検知締結工具において、
前記超音波センサは、前記インナー・ソケットに対する球面支持により傾動可能とされた、
ことを特徴とする軸力検知締結工具。
【請求項３】
請求項１又は２記載の軸力検知締結工具において、
前記インナー・ソケットに、球面付勢部材により付勢された球面受け部を設け、
前記超音波センサに、前記球面受け部に当接して前記インナー・ソケットに対する球面支持を行わせる球面当接部を設けた、
ことを特徴とする軸力検知締結工具。
【請求項１】
先端外周に軸方向に沿う回転方向の係合部を備えたボルトに軸力を検知しながらナットを締め込む軸力検知締結工具であって、
前記ナットを嵌合させるナット嵌合部を備えて工具本体に回転可能に支持され該ナット嵌合部に嵌合させたナットを前記工具本体に対して回り止めされた前記ボルトに回転アクチュエータの回転駆動出力による軸回り回転で締め込み可能なソケット本体と、
前記ソケット本体に対し同心状に形成された工具本体側の支持部と、
前記ソケット本体及び支持部に同心状に配置されて前記ナット嵌合部内に臨み前記支持部に対し回転不能且つ前記ナット嵌合部内から退避移動するように軸方向可動支持され前記ボルトの係合部を嵌合支持させ前記工具本体に対して回り止め係止する係支部を先端側内周に備えたインナー・ソケットと、
前記インナー・ソケットを前記支持部に対して付勢し前記ナット嵌合部側に臨ませる付勢部材と、
前記インナー・ソケットの軸心部に軸心方向に沿って支持され前記係止部側で前記ボルトの先端に当接し出入力した超音波を前記ボルトの軸力検出に用いるための超音波センサとを備え、
前記超音波センサの前記インナー・ソケットに対する支持を、前記ボルトの係合部側先端の傾斜挿入に応じて傾動可能にした、
ことを特徴とする軸力検知締結工具。
【請求項２】
請求項１記載の軸力検知締結工具において、
前記超音波センサは、前記インナー・ソケットに対する球面支持により傾動可能とされた、
ことを特徴とする軸力検知締結工具。
【請求項３】
請求項１又は２記載の軸力検知締結工具において、
前記インナー・ソケットに、球面付勢部材により付勢された球面受け部を設け、
前記超音波センサに、前記球面受け部に当接して前記インナー・ソケットに対する球面支持を行わせる球面当接部を設けた、
ことを特徴とする軸力検知締結工具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１２５５６３（Ｐ２０１０−１２５５６３Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０３２３２（Ｐ２００８−３０３２３２）
【出願日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【出願人】（０００１４４４８５）株式会社サンノハシ (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【出願人】（０００１４４４８５）株式会社サンノハシ (9)
【Ｆターム（参考）】
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