JP2007111801A - トルク機器 - Google Patents

Abstract

【課題】省電力化を図り、小型軽量のバッテリーを使用しても長時間の操作が可能なトルクレンチ等のトルク機器を提供する。
【解決手段】バッテリーにより、トルク検出手段と表示器と電気系全体を制御する演算処理装置とを少なくとも駆動する表示部を備えたトルク機器において、前記演算処理装置は、前記トルク検出手段に対して間欠的に電圧を印加するトルク計測間隔ｔ２を生成し、該トルク値計測間隔ｔ２で計測した計測値が予め設定したトルクしきい値を越えると、該トルク値計測間隔を終了して前記トルク検出手段に電圧を連続的に印加するトルク連続計測期間ｔ１を生成し、該トルク連続計測期間ｔ１でトルク値を測定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、トルクの計測および計測トルクの表示等を電気的に行う処理部を備えたトルクレンチ、トルクドライバ等のトルク機器に係り、特に省電力化を図ったトルク機器に関する。

トルクレンチあるいはトルクドライバなどのトルク機器において、ボルト、ナットなどが所定のトルク値で締め付けられているか否かを検査する検査用のトルクレンチが提案されている。このような検査用のトルクレンチは、検査結果としての検出したトルク値を表示する表示部がトルクレンチ本体に設けられている（特許文献１、２）。

特許文献１、２に示すトルク機器としての検査用のトルクレンチは、検査結果を記憶するメモリを備えており、後で検査結果を表示部上に表示できるようになっている。
特開２００２−１２０１６２号公報 特開２００５−２６５４３３号公報

表示部を備えたこのようなデジタル式のトルクレンチにおいて、電気系の電源は電池が使用されているため、表示部の負荷が大きいと、電池の消耗が進み、例えば自動車の製造工程で連続的に使用する場合、検査途中でバッテリー切れとなるおそれがある。そこで、バッテリーの容量を大きくすることが考えられるが、その分トルクレンチの大型化を招くだけでなく、重量の増加を招き、長時間の操作性が低下することが考えられる。

本発明は、このような観点に鑑み為されたもので、省電力化を図り、小型軽量のバッテリーを使用しても長時間の操作が可能なトルクレンチ等のトルク機器を提供することを目的とするものである。

また、省電力化を図りつつ、トルク測定時には適切に測定情報を表示できるトルク機器を提供することを目的とするものである。

本発明の目的を実現するトルク機器の構成は、請求項１に記載のように、バッテリーにより、トルク検出手段と表示器と電気系全体を制御する演算処理装置とを少なくとも駆動する表示部を備えたトルク機器において、前記演算処理装置は、前記トルク検出手段に対して間欠的に電圧を印加するトルク計測間隔を生成し、該トルク値計測間隔で計測した計測値が予め設定したトルクしきい値を越えると、該トルク値計測間隔を終了して前記トルク検出手段に電圧を連続的に印加するトルク連続計測期間を生成し、該トルク連続計測期間でトルク値を測定することを特徴とする。

上記した構成において、前記演算処理装置は、クロック速度を前記トルク連続計測期間で最大速度とし、前記トルク値計測間隔ではクロック速度を低下させること特徴とする。

上記した構成において、前記演算処理装置は、前記表示器の輝度を前記トルク連続計測期間で最大輝度とし、前記トルク値計測間隔では輝度を低下させた期間を有すること特徴とする。

上記した構成において、前記演算処理装置は、外部とのデータ入出力を行う外部データ入出力部への電力供給を通信時にのみ行うことを特徴とする。

本発明によれば、ストレインゲージ等のトルク検出手段に常時電圧を印加しなくても済むので、省電力化が図れ、バッテリーの小型化、コストダウン、トルクレンチ本体の軽量化および小型化が図れる。

また、表示器の輝度を高くすると消費電力を多く必要とするが、このような調整は実際の計測時を行う場合に限っているので、この点からも省電力化が図れる。

さらに、データ通信が行われる操作が行われると、外部とのデータ通信を可能とする為に通信部へ電源を供給するので、この点からも省電力化が図れる。

以下本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。なお、本実施の形態のトルクレンチとしては、検査用トルクレンチ、例えば増締検査用トルクレンチを例示することができるが、ボルトが実際に締め付けられているトルク値を測定するものにも適用できる。

トルクレンチ本体の構成としては、剛性を有するパイプ部材から形成されたレバー部材の前部に、締結部品の駆動部（例えばボルトの頭部、ナット）に係合する係合部であるソケット等が装着されるヘッドを交換可能に取り付け、該レバー部材の後部にはグリップ部材装着されている。そして、トルクレンチ本体には、図１に示す回路構成の演算処理装置１０を備えた表示部が前記レバー部材に対しその軸回りに回転可能に設けられている。

図１において、例えば前記レバー部材の内部にはストレインゲージ部２０が配置され、このストレインゲージ部２０に対して前記レバー部材の内部に装入している前記ヘッドの後端部からの圧力が作用してトルク検出のための信号が出力され、この信号がアナログ増幅回路２１、信号処理部２２、Ａ/Ｄ変換器２３を介して演算処理装置１０に入力される。

このように、演算処理装置１０をトルクレンチ本体１に備えたトルクレンチは、前記ソケットを例えばボルトの頭部に係合した状態で作業者が前記グリップ部材を握って例えば時計回り方向に回動することにより、ボルトが締め付けられ、その時のトルク値が表示部２４に表示される。

表示部２４は、液晶表示手段からなる第１表示部２４Ａと７セグメントＬＥＤ表示手段からなる第２表示部２４Ｂとを備えている。

演算処理装置１０には、複数種類のスイッチからのスイッチ信号が入力され、かかるスイッチはキー操作部２５により操作される。

ストレインゲージ部２０に対しては、印加電圧部２６により電圧が印加され、ストレインゲージ部２０からのアナログデータである検出信号がアナログ増幅部２１により増幅され、アナログ増幅部２１で増幅した検出信号を信号処理部２２で処理され、信号処理部２２で処理された検出信号がＡ/Ｄ変換器２３によりデジタル変換されて演算処理装置（ＣＰＵ部）１０の演算部１０Ａに入力される。

また、バッテリー部２７の電圧は、電源回路部２８により各回路に分配される。

本実施の形態では、印加電圧部２６に対して省電力化のために印加電圧を制御する印加電圧制御部２９を有している。

演算処理装置１０は、電気系の全体を制御するＣＰＵ部により構成され、Ａ/Ｄ変換器２３からの検出信号が演算部１０Ａに入力されて各種の演算が実行される。そして、演算結果などがメモリ（不図示）に記憶される。

また、演算処理装置１０は、表示制御部１０ＢがＬＣＤ表示部である第１表示部２４Ａと７セグメントＬＥＤ表示部である第２表示部２４Ｂとの表示を制御する。

本実施の形態の演算処理装置１０は、通信データ処理部１０Ｄを介して外部データ入出力部３０との間で赤外線による無線通信あるいは有線によりデータの送受信を可能としている。また、外部データ入出力部３０は、通信データ処理部１０Ｄからの信号により、省電力化のために電源制御部３１を介して電源の通電制御が為されるようになっている。さらに、バックアップ電池３２により時計手段３３が駆動され、この時計手段３３のカレンダー及び時間データが演算処理装置１０に取り込まれ、トルク検出データと共に前記メモリに記憶され、また第１表示部２４Ａに表示される。さらに、警告用及びキー操作をビープ音で知らせる不図示のブザーが設けられている。

そして、演算処理装置１０の演算部１０Ａは、ボルト動き出し時のトルク値を増締検査トルク値と判定し、このトルク値を第１表示部２４Ａに表示させる。演算部１０Ａでは、検査対象となっているボルトについて設定しているトルク値に対し、検査トルク値（実測値）が所定の範囲内であれば合格と判定し、該所定範囲を外れていると不合格と判定する。例えば測定値が増締検査トルク値と判定したとき、この検査トルク値が合格であればビープ音を長音とし、不合格であれば短く不連続にビープ音を発することで、検査員に対して合否判定を瞬時に知らせる。

なお、増締検査トルクの判定方法としては、例えば前述した特許文献１、２に示す手法が例示される。

液晶表示の第１表示部２４Ａは、反射型の液晶表示方式が採用され、図１に示すように、上下２段に分け、上段において、電池残量表示を絵表示を用いて行い、その右側にトルクの単位（Ｎ．ｍ）を表示し、さらに前記電池残量表示部の左側に小ポイントの数字、文字などで時刻表示とカウンタ（新たに保存するデータ、既に保存したデータの管理番号として使用される）表示、モード表示等を適宜に表示する。

また、７セグメント式の第２表示部２４Ｂには、トルク値を表示するようにしている。

本実施の形態において、印加電圧制御部２９は、演算処理装置１０のトルク値判断部１０Ｃにより制御されるが、演算処理装置１０による印加電圧制御部２９等に対する処理を、図２に示すタイミングチャート、図３に示すフローチャートに基づいて説明する。

トルク値の計測処理は、予めトルクしきい値を設定し、間欠的にストレインゲージ部２０に印加電圧部２６より電圧を印加し、間欠的に測定したトルク値がトルクしきい値を越えると、連続的にストレインゲージ部２０に印加電圧部２６より電圧を印加してトルク値の波形を連続的に得るトルク計測期間Ｔとする。そして、トルクピーク値に達すると、測定開始からのトルク計測期間Ｔを終了し、次にトルク計測を開始するまでのトルク計測休止期間Ｔ１とする。

このトルク測定の処理を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。

図３に示すフローチャートにおいて、トルク計測間隔ｔ２の時間内か否かを判断し（Ｓ１）、経過すると印加電圧制御部２９に対し印加電圧電源ＯＮを指示し、印加電圧部２６によりストレインゲージ部２０にトルク計測期間ｔ３の間電圧を印加する（Ｓ２）。そして、印加電圧制御部２９は印加電圧をＯＦＦにする（Ｓ４）。

一方、Ｓ１において、トルク計測間隔ｔ２の時間内であると、Ｓ４に進む。

Ｓ４では、印加電圧制御部２９にＯＮを指示し、ストレインゲージ部２６に通電し、Ｓ５に進んでトルクしきい値との比較を行うための計測（トルクしきい値計測と称す）を行う。このトルクしきい値計測は図２におけるトルクしきい値計測期間ｔ４での１パルスのＯＮの間で行われる。

ここで、Ｓ２におけるトルク計測期間ｔ３は、トルク計測間隔ｔ２の開始時に必ず実行されるのに対し、その後に実行されるＳ４におけるトルクしきい値計測を行うトルクしきい値計測期間ｔ４は途中で打ち切られることがある。

Ｓ６では、Ｓ５におけるトルクしきい値計測での計測値（比較計測値と称す）が予め設定したトルクしきい値のレベルを越えているか否かを判断し、越えていなければＳ７に進んで印加電圧制御部２９にＯＦＦを指示する。そして、Ｓ１に戻る。

また、Ｓ６において、比較計測値が予め設定したしきい値レベルを越えていると判断されると、Ｓ８において、印加電圧制御部２９に印加電圧ＯＮの継続を指示し、トルク計測間隔ｔ２を中止しトルク連続計測間隔ｔ１を開始する。そして、この間でのトルクピーク値を第２表示部２４Ｂに表示する。比較計測値がトルクしきい値レベル以下となるまでこのＳ８，Ｓ９の処理が行われ（Ｓ１０）、比較計測値がトルクしきい値レベル以下となると、Ｓ１１に進んで印加電圧制御部２９に印加電圧ＯＦＦを指示し、Ｓ１に戻って再びトルク計測間隔ｔ２を開始する。

以上のように、ストレインゲージ部２０に対して印加電圧を間欠的に供給し、実際にトルク計測が実行されていると判断すると、トルク計測間隔ｔ２を終了してトルク連続計測間隔ｔ１に移行し、トルク値の連続計測を行うようにしているので、ストレインゲージ部２０に対する印加電圧時間が少なくなり、省電力化が図れ、トルク計測を行う増幅器２１、処理部２２、Ａ/Ｄ変換器２３の消費電力の低減が同時に図られる。

また、図２に示すように、ＣＰＵクロックの速度は、トルク連続計測間隔ｔ１で最大クロックとし、このトルク連続計測間隔ｔ１に続くトルク計測間隔ｔ２の途中まで中速クロックとし、この後はトルク連続計測間隔ｔ１が開始されるまで低速クロックで処理を行う。

したがって、ＣＰＵ１０の消費電力の削減が図れ、実際にトルク計測に必要な時にはクロック速度を最大としているので、高精度にトルク値を測定することができる。

また、第２表示部２４Ｂの７セグメントＬＥＤ表示の輝度を調整可能としており、ＣＰＵ１０の最大および中速のクロック速度の時に輝度を最大とし、低速クロックの速度の時に輝度を半分とするようにしている。このため、トルク測定時におけるトルク表示値が明るく表示されるが、常時高輝度表示としていないので、省電力化が図れる。

外部データ入出力部３０に対し、キー操作および接続コードの接続の自動検知により通信状態を検知するということでデータ通信をするときにのみ、電源を供給するように電源制御部３１を制御するので、データ通信入出力部の消費電流が低減され、省電力化が図れる。

このような省電力化を図った本実施の形態のトルクレンチの電気系において、図２に示すように、全体の電流は、最大クロック時を１００％とすると、中速クロック時には７０％、低速クロック時には５０％となる。

本発明の実施の形態を示すトルクレンチの表示部の回路ブロック図。 図１の回路のタイミングチャート。 図１の回路の処理動作を示すフローチャート

符号の説明

１０ 演算処理装置（ＣＰＵ）
１０Ａ 演算部 １０Ｂ 表示制御部
１０Ｃ トルク値判断部 １０Ｄ 通信データ処理部
２０ ストレインゲージ部
２１ アナログ増幅部
２２ 信号処理部
２３ Ａ/Ｄ変換器
２４ 表示器
２４Ａ 第１表示器 ２４Ｂ 第２表示器
２５ キー操作部
２６ 印加電圧部
２７ バッテリー部
２８ 電源回路部
２９ 印加電圧制御部
３０ 外部データ入出力部
３１ 電源制御部
３２ バックアップ電池
３３ 時計ＩＣ

Claims (4)

1. バッテリーにより、トルク検出手段と表示器と電気系全体を制御する演算処理装置とを少なくとも駆動する表示部を備えたトルク機器において、
   前記演算処理装置は、前記トルク検出手段に対して間欠的に電圧を印加するトルク計測間隔を生成し、該トルク値計測間隔で計測した計測値が予め設定したトルクしきい値を越えると、該トルク値計測間隔を終了して前記トルク検出手段に電圧を連続的に印加するトルク連続計測期間を生成し、該トルク連続計測期間でトルク値を測定することを特徴とするトルク機器。
2. 前記演算処理装置は、クロック速度を前記トルク連続計測期間で最大速度とし、前記トルク値計測間隔ではクロック速度を低下させること特徴とする請求項１に記載のトルク機器。
3. 前記演算処理装置は、前記表示器の輝度を前記トルク連続計測期間で最大輝度とし、前記トルク値計測間隔では輝度を低下させた期間を有すること特徴とする請求項１または２に記載のトルク機器。
4. 前記演算処理装置は、外部とのデータ入出力を行う外部データ入出力部への電力供給を通信時にのみ行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のトルク機器。
   
   

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