JP2014237189A - 締付トルク測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定用ボルト２０の座面の状態を常に略一定にして、その摩擦係数の変動がないようにして、正確に締付トルクを測定できる締付トルク測定装置を提供すること。【解決手段】締付トルク測定装置は、頭部２０３と軸部２０２との間に円柱部２０５を有する測定用ボルト２０と、この測定用ボルト２０の軸部２０２のネジ部２０１が螺合するネジ穴１２２を有する被捩り部材１０と有する。上記測定用ボルト２０の軸部２０２の外周と、円柱部２０５の端面２０６と、上記被捩り部材１０の壁面２０７とによって、油が収容される油室３０が形成されている。上記被捩り部材１０の壁面２０７と上記円柱部２０５の端面２０６との間に、締付力に抗するバネ部材４０を設けている。【選択図】図１

Description

この発明は、インパクトレンチ、ナットランナ等の締付工具の締付トルクを測定する締付トルク測定装置に関する。

従来、この種の締付トルク測定装置としては、特開２００４−２３９６８１号公報（特許文献１）に記載のものがある。

上記従来の締付トルク測定装置では、測定用ボルトを締付工具で締め付けると共に、この測定用ボルトの頭部の座面で皿バネを圧縮して、この皿バネの圧縮力に応じた測定用ボルトのトルクと、締付工具の締付トルクとが釣り合った時点で、測定用ボルトに固定された指針で測定用ボルトの回転角を読み取って、締付トルクを測定するようにしている。

特開２００４−２３９６８１号公報

しかしながら、上記従来の締付トルク測定装置では、測定用ボルトの頭部の座面が外部に露出しているため、その座面の状態によって変化する座面の摩擦係数の変動の影響を受けて、正確に締付トルクを測定できないという問題がある。より詳しくは、上記従来の締付トルク測定装置では、測定用ボルトの頭部の座面が、錆、湿り、ゴミや油分による汚れ等のため、摩擦係数が変動するため、締付トルクを正確に測定できないという問題がある。

そこで、この発明の課題は、測定用ボルトの座面の状態を常に略一定にして、その摩擦係数の変動がないようにして、正確に締付トルクを測定できる締付トルク測定装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の１つのアスペクトによる締付トルク測定装置は、
被捩り部材と、
上記被捩り部材に締結するネジ部を有する軸部と、頭部と、この頭部と軸部との間にある円柱部を有する測定用ボルトと、
上記軸部の外周と、上記円柱部の端面と、上記被捩り部材の壁面とによって形成されて、油が収容される油室と、
上記被捩り部材の壁面と上記円柱部の端面との間に設けられて、締付力に抗するバネ部材と
を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、上記測定用ボルトを締付工具で締め付けると、上記円柱部の端面は、バネ部材から力を受けて、上記円柱部の端面は測定用ボルトの座面として機能して、この端面の摩擦力等が締付工具の締付力と釣り合う。

一方、上記円柱部の端面は、油室内に面し、油室内の油に接触している。したがって、この円柱部の端面は、錆、ゴミ、湿り等の影響を受けることなく、略一定の摩擦係数を有する。さらに、測定用ボルトの軸部のネジ部および被捩り部材のネジ穴も、油室からの油で潤滑されるから、測定用ボルトの軸部のネジ部および被捩り部材のネジ穴の摩擦係数も殆ど変動することがない。

このように、上記測定用ボルトの座面として機能する円柱部の端面、測定用ボルトの軸部のネジ部および被捩り部材のネジ穴の摩擦係数が変動しないから、この締付トルク測定装置は、正確に締付工具の締付トルクを測定することができる。

なお、上記被捩り部材と上記円柱部との間をシールするシール部材を設けるのが望ましい。

また、この発明の別のアスペクトによる締付トルク測定装置は、
被捩り部材と、
上記被捩り部材に締結するネジ部を有する軸部と、頭部と、この頭部と軸部との間にある円柱部を有する測定用ボルトと、
上記被捩り部材に摺動自在に嵌合するバネ座部材と、
上記被捩り部材と上記バネ座部材との間に設けられて締付力に抗するバネ部材と、
上記軸部の外周と、上記円柱部の端面と、上記バネ座部材の壁面とによって形成されて、油が収容される油室と
を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、上記測定用ボルトを締付工具で締め付けると、上記円柱部の端面は、バネ部材から、バネ座部材を介して、力を受けて、上記円柱部の端面は測定用ボルトの座面として機能して、この端面の摩擦力等が締付工具の締付力と釣り合う。

一方、上記円柱部の端面は、油室内に面していて、油室内の油に接触している。したがって、この円柱部の端面は、錆、ゴミ、湿り等の影響を受けることなく、略一定の摩擦係数を有する。さらに、測定用ボルトの軸部のネジ部および被捩り部材のネジ穴も、油室からの油で潤滑されるから、測定用ボルトの軸部のネジ部および被捩り部材のネジ穴の摩擦係数も殆ど変動することがない。

このように、上記測定用ボルトの座面として機能する円柱部の端面、測定用ボルトの軸部のネジ部および被捩り部材のネジ穴の摩擦係数が変動しないから、この締付トルク測定装置は、正確に締付工具の締付トルクを測定することができる。

また、上記被捩り部材と、その被捩り部材に摺動自在に嵌合するバネ座部材との間にバネ部材を設けていて、油室内にバネ部材を設けていないから、大きな寸法のバネ部材を使用して、適切なバネ力を付与できるという利点を有する。

なお、上記油室内にバネ部材を設けてもよい。

なお、上記バネ座部材の壁面と上記円柱部の端面との間にワッシャを設けるのが望ましく、そうすると、油室の容積を確保し易く、また、円柱部の端面に油がゆきわたり易くなる。

なお、上記バネ座部材と上記円柱部との間をシールするシール部材を備えるのが望ましい。

１実施形態では、
上記被捩り部材は、厚肉部と、その厚肉部よりも薄肉の薄肉部とを有し、
その薄肉部に歪みセンサを取り付けている。

上記実施形態によれば、上記被捩り部材は、厚肉部よりも薄肉の薄肉部に、歪みセンサを取り付けているから、薄肉部を大きく歪ませて、歪みセンサで正確にトルクを検出することができる。

この発明によれば、測定用ボルトの座面の状態を常に略一定にして、その摩擦係数の変動がないようにして、正確に締付トルクを測定できる。

この発明の第１実施形態の締付トルク測定装置の断面図である。 この発明の第２実施形態の締付トルク測定装置の断面図である。

以下、この発明を図示の実施形態により詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、この締付トルク測定装置は、被捩り部材１０と測定用ボルト２０とを有する。上記被捩り部材１０は、第１の部分１１と第２の部分１２とをインローで嵌合して連結フランジ１１１，１２１を連結用ボルト１３によって一体に固定してなる。上記第１の部分１１には、取付フランジ１１２を設けて、図示しない台に取付用ボルト１４で取り付けるようにしている。また、上記第１の部分１１は、厚肉部１１５と、その厚肉部１１５よりも薄肉の薄肉部１１６とを有し、その薄肉部１１６に歪みセンサ６０を取り付けている。また、上記第２の部分１２には、ネジ穴１２２とそれに連なる穴１２３を設けている。

一方、上記測定用ボルト２０は、ネジ部２０１を有する軸部２０２と、頭部の一例としての６角頭部２０３と、この６角頭部２０３と軸部２０２との間にある円柱部２０５とを有し、この円柱部２０５の直径は軸部２０２の直径よりも大きくて、円柱部２０５の外径は６角頭部２０３の外接円よりも大きな直径を有する。尤も、円柱部２０５の外径は６角頭部２０３の外接円の直径以下であってもよい。上記測定用ボルト２０のネジ部２０１は、被捩り部材１０の第２の部分１２のネジ穴１２２に螺合している。

上記測定用ボルト２０の円柱部２０５は、被捩り部材１０の第２の部分１２の穴１２３に回動自在に嵌合して、この円柱部２０５の端面２０６と、上記軸部２０２の外周と、上記穴の壁面２０７とによって、油室３０を形成している。この油室３０内には、ある程度の空間を空けて油を充填している。この油室３０には、バネ部材の一例としての皿バネ４０と、ワッシャ４１を設けて、皿バネ４０とワッシャ４１を、測定用ボルト２０の円柱部２０５の端面２０６と、被捩り部材１０の壁面２０７つまり穴１２３の壁面２０７とによって圧縮するようにしている。こうすることによって、上記円柱部２０５の端面２０６、被捩り部材１０の壁面２０７、皿バネ４０およびワッシャ４１が油室３０内の油で潤滑されて、それらの摩擦係数が変動しないようにしている。

上記油室３０は、円柱部２０５の外周に設けたシール部材の一例としてのＯリング５１と、ネジ穴１２２に取り付けた栓５３（例えば、ＰＳネジ栓）によって、密封している。

上記構成の締付トルク測定装置は次のように動作する。

いま、上記締付トルク測定装置の被捩り部材１０の取付フランジ１１２を取付用ボルト１４で図示しない台に固定しているとする。

まず、図示しない締結工具（例えば、インパクトレンチ、ナットランナ等）の駆動軸の先端の連結金具を、測定用ボルト２０の６角頭部２０３に嵌合し、その締結工具を駆動する。

そうすると、上記測定用ボルト２０は、被捩り部材１０のネジ穴１２２にねじ込まれて、皿バネ４０およびワッシャ４１を圧縮しつつ、被捩り部材１０に締め付けられて、被捩り部材１０に対して相対的に回転しなくなる。そして、さらに、測定用ボルト２０が回転させられると、被捩り部材１０の薄肉部１１６が捩られて、その捩り変位が歪みセンサ６０で検出されて、締付トルクが検出される。この締付トルクは、測定用ボルト２０の着座後の駆動軸の回転角、例えば、狭角（例えば、３０度）、広角（例えば、３００度）等と関連つけて測定される。上記回転角は、図示しない回転角度センサで検出される。なお、着座は締付トルクの急激な増大により検出される。

この測定用ボルト２０と被捩り部材１０との締結による締付トルクの測定時において、上記円柱部２０５の端面２０６、被捩り部材１０の壁面２０７、皿バネ４０およびワッシャ４１が油室３０内の油によって潤滑されるから、円柱部２０５の端面２０６、被捩り部材１０の壁面２０７、皿バネ４０およびワッシャ４１の夫々の摩擦係数は殆ど変動することがなく、さらに、測定用ボルト２０の軸部２０２のネジ部２０１および被捩り部材１０のネジ穴１２２も、油室３０からの油で潤滑されるから、測定用ボルト２０の軸部２０２のネジ部２０１および被捩り部材１０のネジ穴１２２の摩擦係数も殆ど変動することがない。

したがって、この締付トルク測定装置によれば、周囲環境の変化等があっても、締付トルクの測定値の変動がなくて、正確に締付トルクを測定することができる。

また、この締付トルク測定装置によれば、被捩り部材１０の薄肉部１１６に歪みセンサ６０を設けて、薄肉部１１６の比較的大きな変位を歪みセンサ６０で検出するので、正確に締付トルクを検出することができる。

上記第１実施形態では、被捩り部材１０と測定用ボルト２０の円柱部２０５との間をシール部材の一例としてのＯリング５１でシールしているので、油室３０から油が漏れないと言う利点を有する。

尤も、油室３０に充填する油として、グリース等の粘性の高い油を使用する場合は、シール部材を除去してもよく、あるいは、ラビリンスシール等を用いてもよい。

上記第１実施形態では、被捩り部材１０を第１の部分１１と第２の部分１２とから構成したが、被捩り部材１０を継ぎ目の無い一体物（ワンピース）で構成して、盲ネジ穴を設けて、栓を除去するようにしてもよい。また、ワッシャは除去してもよい。

（第２実施形態）
図２は、第２実施形態の締付トルク測定装置の断面図である。図２において、図１に示す第１実施形態の締付トルク測定装置の構成部と同一の構成部については、図１の構成部と同一参照番号を付して、それらの構成および作用の説明を省略し、異なる構成部のみについて、以下に説明する。

図２に示すように、この締付トルク測定装置は、第１実施形態の測定用ボルト２０と全く同じ構造の測定用ボルト２０と、被捩り部材１１０と、バネ座部材５０を有する。

上記被捩り部材１１０は、第１の部分１１と第２の部分３２とをインローで嵌合して連結フランジ１１１，３２１を連結用ボルト１３によって一体に固定してなる。上記第２の部分３２には、貫通するネジ穴３２２を設け、ネジ穴３２２の一方の端を栓５３で蓋をしている。

上記バネ座部材５０は、被捩り部材１１０の第２の部分３２の外周の円筒面に、回動自在かつ軸方向に進退自在に嵌合している。上記被捩り部材１１０の第２の部分３２の外周と、バネ座部材５０との間は、シール部材の一例としてのＯリング５３でシールしている。上記バネ座部材５０の外周部の一方の端部には、第１バネ座として機能するフランジ５５を設けている。上記バネ座部材５０の外周部の他方の端部と被捩り部材１１０の第２部分３２との間には、第２バネ座として機能するリング５２を設けている。上記第１バネ座として機能するフランジ５５と、第２バネ座として機能するリング５２との間に、バネ部材の一例としての皿バネ７０を複数設けている。

一方、上記バネ座部材５０の中心には、測定用ボルト２０の円柱部２０５が摺動自在に嵌合する大径の穴３２３と、測定用ボルト２０の軸部２０２が貫通する小径の穴３２５を設けている。上記測定用ボルト２０の円柱部２０５の外周とバネ座部材５０の大径の穴３２３との間は、シール部材の一例としてのＯリング５１でシールしている。上記測定用ボルト２０のネジ部２０１は、被捩り部材１１０の第２の部分３２のネジ穴３２２に螺合している。

上記測定用ボルト２０の円柱部２０５の端面２０６と、軸部２０２の外周と、バネ座部材５０の穴３２３の壁面とによって、油室８０を形成している。この油室８０内には、ある程度の空間を空けて油を充填している。この油室８０には、ワッシャ４４，４５を設けている。

こうすることによって、上記円柱部２０５の端面２０６、バネ座部材５０の穴３２３の壁面およびワッシャ４４，４５が油室８０内の油で潤滑されて、それらの摩擦係数が変動しないようにしている。

上記構成の締付トルク測定装置は次のように動作する。

まず、図示しない締結工具の駆動軸の先端の連結金具を、測定用ボルト２０の６角頭部２０３に嵌合し、その締結工具を駆動する。

そうすると、上記測定用ボルト２０は、被捩り部材１１０のネジ穴３２２にねじ込まれて、皿バネ７０およびワッシャ４４，４５を圧縮しつつ、被捩り部材１１０に締め付けられて、被捩り部材１１０に対して相対的に回転しなくなる。そして、さらに、測定用ボルト２０が回転させられると、被捩り部材１１０の薄肉部１１６が捩られて、その捩り変位が歪みセンサ６０で検出されて、締付トルクが検出される。この締付トルクは、測定用ボルト２０の着座後の駆動軸の回転角と関連つけて測定される。上記回転角は、図示しない回転角度センサで検出される。なお、着座は締付トルクの急激な増大により検出される。

この測定用ボルト２０と被捩り部材１１０との締結による締付トルクの測定時において、上記円柱部２０５の端面２０６、バネ座部材５０の穴３２３の壁面、ワッシャ４４，４５が油室８０内の油によって潤滑されるから、円柱部２０５の端面２０６、バネ座部材５０の穴３２３の壁面、ワッシャ４４，４５の夫々の摩擦係数は殆ど変動することがなく、さらに、測定用ボルト２０の軸部２０２のネジ部２０１および被捩り部材１１０のネジ穴３２２も、油室８０からの油で潤滑されるから、測定用ボルト２０の軸部２０２のネジ部２０１および被捩り部材１１０のネジ穴３２２の摩擦係数も殆ど変動することがない。

したがって、この締付トルク測定装置によれば、周囲環境の変化等があっても、締付トルクの測定値の変動がなくて、正確に締付トルクを測定することができる。

また、この第２実施形態の締付トルク測定装置では、被捩り部材１１０と、その被捩り部材１１０に摺動自在に嵌合するバネ座部材５０との間に皿バネ７０を設けていて、油室８０にバネ部材を設けていないから、大きな寸法のバネ部材を使用して、適切なバネ力を付与できるという利点を有する。

尤も、油室内にもバネ部材を設けることも可能である。

また、この第２実施形態の締付トルク測定装置によれば、被捩り部材１１０の薄肉部１１６に歪みセンサ６０を設けて、薄肉部１１６の比較的大きな変位を歪みセンサ６０で検出するので、正確に締付トルクを検出することができる。

この第２実施形態では、バネ座部材５０と測定用ボルト２０の円柱部２０５との間をシール部材５１でシールし、バネ座部材５０と被捩り部材１０の第２の部分３２との間をシール部材５３でシールしているので、油室８０から油が漏れないと言う利点を有する。

尤も、油室８０に充填する油として、グリース等の粘性の高い油を使用する場合は、これらのシール部材を除去してもよく、あるいは、ラビリンスシール等を用いてもよい。

上記第２実施形態では、被捩り部材１１０を第１の部分１１と第２の部分３２とから構成したが、被捩り部材１１０は継ぎ目の無い一体物（ワンピース）で構成して、底付きネジ穴を設けて、栓を除去するようにしてもよい。

上記第２実施形態では、第２バネ座として機能するリング５２を被捩り部材１１０と別体に設けたが、この第２バネ座を、被捩り部材１１０に一体に設けてもよい。

また、上記第２実施形態では、バネ部材としての皿バネ７０をバネ座部材５０の外周に設けたが、皿バネ７０をバネ座部材５０の内周側に設けてもよい。

上記第１および第２実施形態では、被捩り部材１０，１１０に歪めセンサ６０を設けたが、この歪みセンサ６０を除去して、特許文献１のように、被捩り部材に指針を設けて、この指針から回転角を読んで、締付トルクを測定するようにしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、測定用ボルト２０の頭部は、６角頭部２０３としていたが、４角頭部であってもよい。また、６角穴等を有する頭部であってもよい。この場合、６角穴等を有する円柱などの部分が頭部となる。

１０，１１０ 被捩り部材
２０ 測定用ボルト
３０，８０ 油室
４０，７０ バネ部材
５０ バネ座部材
６０ 歪みセンサ
１２２，３２２ ネジ穴
２０１ ネジ部
２０２ 軸部
２０３ 頭部
２０５ 円柱部
２０６ 端面
２０７ 壁面

Claims (3)

1. 被捩り部材と、
   上記被捩り部材に締結するネジ部を有する軸部と、頭部と、この頭部と軸部との間にある円柱部を有する測定用ボルトと、
   上記軸部の外周と、上記円柱部の端面と、上記被捩り部材の壁面とによって形成されて、油が収容される油室と、
   上記被捩り部材の壁面と上記円柱部の端面との間に設けられて、締付力に抗するバネ部材と
   を備えることを特徴とする締付トルク測定装置
2. 被捩り部材と、
   上記被捩り部材に締結するネジ部を有する軸部と、頭部と、この頭部と軸部との間にある円柱部を有すると測定用ボルトと、
   上記被捩り部材に摺動自在に嵌合するバネ座部材と、
   上記被捩り部材と上記バネ座部材との間に設けられて締付力に抗するバネ部材と、
   上記軸部の外周と、上記円柱部の端面と、上記バネ座部材の壁面とによって形成されて、油が収容される油室と
   を備えることを特徴とする締付トルク測定装置
3. 請求項１または２に記載の締付トルク測定装置において、
   上記被捩り部材は、厚肉部と、その厚肉部よりも薄肉の薄肉部とを有し、
   その薄肉部に歪みセンサを取り付けていることを特徴とする締付トルク測定装置。

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