JP3189761U - スクリュートルクセンサユニット及びその電子スクリュー - Google Patents

Abstract

【課題】高感度でスクリューの受ける応力状態を検出し、データ感度を効果的に向上させるうえに、自動警告の効果を有するスクリュートルクセンサユニット及び電子スクリューを提供する。【解決手段】本体１００は、凹溝１２３を有し且つ電子トルクディスプレイ３００を設置できる。トルクセンサ素子２００は、凹溝１２３に取り付けられ、電子スクリューの受ける応力状態を感知することができ、且つ電子トルクディスプレイによって、リアルタイムな結果表示をエンジニアに提供する。凹溝により、電子スクリューの棒体１２０の厚さを薄くすることができ、センサ素子２００の感知応力に対する感度を向上させることができる。【選択図】図３

Description

本考案は、電子締付工具に関し、特にスクリューの受けた応力を感知するスクリュートルクセンサユニット及びその電子スクリューに関する。

現在、締付工具は、既に電子化へ発展しており、一般的な消費者が使用しやすくするために、操作しやすくて又は便利な電子機能を持っている様々な締付工具も次々に市場に出現している。一般的な締付工具は、ねじ締結具をねじ回して対象物を連結固定するものであるが、航空設備などの精密機器に応用すると、非常に高精度ねじり力を必要し、さらに、ねじ回し角度もそれぞれ配慮しなければならないので、当業者は各種の歪みゲージが設けられた締付工具を開発することが求められる。

近代工業における、スクリューが受けるトルクに対して高精度を要求することに応じて、例えば、乗り物における部品間の接続部、橋梁と橋面のボンディング接続及び航空機シェル合金の縫い目連結は、すべて普通の精密スクリューの代わりに、さらなる精密加工で製造された、寸法精度が高く且つ内部に応力センサが設けられたエンジニアリングスクリューで固定される。
しかしながら、エンジニアリングスクリューは、疲労度と安全度の消耗により、その使用寿命が短縮し、特に長期的に風、太陽、雨、地震を経て又は過酷な環境下にあると、破断又はデータ障害を発生しやすく、工程全体又は設備安全に影響を及ぼす。このため、エンジニアリングスクリューのデータ誤り又は破断による重大な損害を防止するように、エンジニアリングスクリューを定期的に検査して維持したり、或いは、適時に交換したりする必要がある。

一方、従来、主に人の作業により、定期的にエンジニアリングスクリューの寿命を検出する場合、エンジニアリングスクリューの応力状態に対する判定を見落とすことは避けられず、且つ比較的小さな構造欠陥を直接肉眼で判断することが困難である。エンジニアは、その構造を再検出する必要があり、且つ応力センサもスクリューに設置された位置によって、感度の差異がある。また、一般的に、スクリューの異なる位置で振動波又はトルクを受ける効果が異なり、検出者は、センサによって構造の安定性を一々検出しなければならない。しかし、現在、人の作業のみで各種のエンジニアリングスクリューの定期検査を行うと、多くの人力コストと時間を費やす必要がある。

上記問題を解決するために、本考案の一態様は、より高感度でスクリューの受ける応力状態を検出し、データ感度を効果的に向上させるうえに、自動警告の効果を有する電子スクリューを提供することにある。

本考案の一態様は、電子トルクディスプレイと共に、電子スクリュートルク値による状態判断を行う電子スクリューを提供する。電子スクリューは、本体と、トルクセンサ素子と、を備える。本体は、スクリューヘッド及びスクリューヘッドから延在された棒体を有し、棒体の上にスクリューヘッド凹溝を有する。棒体は、頸部及びねじ山部を有し、頸部とねじ山部との接続部に凹溝を有する。凹溝容積の約１／３が頸部にあり、凹溝容積の約２／３がねじ山部にある。トルクセンサ素子が凹溝に取り付けられる。

これにより、本考案の電子スクリューは、トルクセンサ素子が凹溝の応力高感度部に設置されるので、トルクセンサ素子は、電子スクリューに集中した応力を高精度に感知することができる。また、凹溝部が電子スクリューの密集加工領域であり、且つ変形量を感知する最高感度領域であるので、トルクセンサ素子は、凹溝に取り付けられることにより、電子スクリューの受ける応力を高精度に感知することができる。本考案によれば、電子トルクディスプレイは、最も即時かつ正確なスクリュー応力状態を取得することができ、エンジニアの検出工程を大幅に簡素化するとともに検出時間も短縮することができる。

本考案実施形態による他の実施例は、以下の通りである。凹溝容積は、トルクセンサ素子の体積以上であり、トルクセンサ素子が取り付けられた位置を頸部とねじ山部の境界の表面（接平面）よりも低くする。
なお、スクリューヘッドは、スクリューヘッド凹溝を有してよく、凹溝内にスクリューヘッド凹溝と互いに連通する連結通路を有してよい。
電子スクリューには、取り外し可能な電子トルクディスプレイを取り付けてもよい。トルクセンサ素子は、スクリューの受ける応力値を検出した際、連結通路とスクリューヘッド凹溝内の配線連結を介してスクリューヘッド上の電子トルクディスプレイに伝送して表示することができる。

本考案の別の実施形態によれば、スクリュートルクセンサユニットを提供する。このスクリュートルクセンサユニットは、本体と、電子トルクディスプレイと、トルクセンサ素子と、を備える。本体は、スクリューヘッド及び該スクリューヘッドから延在された棒体を有する。棒体は、頸部及びねじ山部を有し、頸部とねじ山部との接続部には凹溝を有する。凹溝容積は、約１／３が頸部にあり、且つ約２／３がねじ山部にある。電子トルクディスプレイは、スクリューヘッドに可動に設けられて、設定された警示信号を表示する。トルクセンサ素子は、凹溝に取り付けられ、且つ電子トルクディスプレイと電気的に連結されている。

これにより、本考案のスクリュートルクセンサユニットの凹溝部は、電子スクリュー密集加工領域であり、且つ変形量を感知する最高感度領域であり、トルクセンサ素子が凹溝に取り付けられて、電子スクリューの受ける応力を高精度に感知することができる。また、スクリュートルクセンサユニットにより、他のエンジニアの協力を必要とせず、検出者も複雑な振動波検出操作をしなくても、エンジニアリングスクリューのトルク状態が正常であるかどうかを知ることができる。このため、本考案は、人的資源と複雑な作業を効果的に避けることができる。

本考案の別の実施形態による他の実施例は、以下の通りである。凹溝容積は、トルクセンサ素子の体積以上であり、トルクセンサ素子が取り付けられた位置を棒体の表面（接平面）よりも低くする。トルクセンサ素子と電子トルクディスプレイは、取り外し可能な接触方式で電気的に連結されている。
また、この別の実施形態の電子トルクディスプレイには、少なくとも１つの発光ダイオードが設けられてよく、発光ダイオードは、設定状態によって発光する。または、電子トルクディスプレイには、トルクセンサ素子のトルク数値を表示する表示スクリーンが設けられる。

前記各実施形態は、さらに以下の実施例を有してよい。トルクセンサ素子の濡れ又は操作施工による損傷を避けるように、前記各実施形態での凹溝に防水ガスケット付きのカバーが配置されてよい。

本考案の第１実施形態による電子スクリューを示す分解斜視図である。 図１の実施形態による側面図である。 本考案の第２実施形態におけるスクリュートルクセンサユニットを示す斜視図である。 図３におけるスクリュートルクセンサユニットによる断面図である。 図３におけるスクリュートルクセンサユニットによる分解斜視図である。

（第１実施形態）
図１〜図２をともに参照する。図１は、本考案の電子スクリューの第１実施形態を示す分解斜視図であり、図２は、その側面図である。前記図面は、本考案実施形態の構造の詳細を十分に説明できると思われる。本考案の電子スクリュー態様は、本体１００と、トルクセンサ素子２００と、を備え、関連構造の詳細については、以下に説明する。

本体１００は、側面から見ると、ほぼＴ字形となり、且つその先端に多角形スクリューヘッド１１０及び該スクリューヘッド１１０から延在された棒体１２０を有する。スクリューヘッド１１０の上に少なくとも１つの電子ピン１１１を有し、且つ電子ピン１１１がスクリューヘッド１１０から露出する。
また、棒体１２０に、頸部１２１とねじ山部１２２を区切っている。頸部１２１とねじ山部１２２との接続部に凹溝１２３が設けられる。凹溝１２３は、頸部１２１における容積ｄ１が凹溝１２３の容積Ｄの１／３であり、ねじ山部１２２における容積ｄ２が凹溝１２３の容積Ｄの２／３である。
また、棒体１２０内にスクリューヘッド凹溝１２４を有し、凹溝１２３内に連結通路１２５を有し、且つ連結通路１２５は、配線用のために、スクリューヘッド凹溝１２４に連結貫通する。

トルクセンサ素子２００は、凹溝１２３に取り付けられている。且つ凹溝１２４の容積は、トルクセンサ素子２００の体積以上であり、トルクセンサ素子２００が取り付けられた位置が、頸部１２１とねじ山部１２２との境界の表面よりも低くなるようにする。

凹溝１２３の頸部１２１における容積ｄ１が凹溝１２３の容積Ｄの１／３に設定され、凹溝１２３のねじ山部１２２における容積ｄ２が凹溝１２３の容積Ｄの２／３に設定されることにより、本考案のトルクセンサ素子２００は、スクリュー本体１００の受けるトルク値をより高感度に感知することができる。さらに、スクリュー本体１００から検出した変形量を連結通路１２５とスクリューヘッド凹溝１２４内の配線を介して外に伝達して、トルク値信号を電気的な連結によってスクリューヘッド１１０上の電子ピン１１１に伝送する。
また、前記電子ピン１１１は、取り外し可能な電子トルクディスプレイ（図示しない）を設置するためのものである。電子トルクディスプレイは、スクリューヘッド１１０上の電子ピン１１１に可動に接触し、且つトルクセンサ素子２００で検知した応力状態に従って、電子トルクディスプレイにより、所定のトルク値状態の表示、データ値の伝達又はトルク異常状態の警告を行う。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、図３〜図５を参照する。図３は、本考案のスクリュートルクセンサユニットを示す斜視図であり、図４は、その断面図であり、図５は、その分解斜視図である。本考案のスクリュートルクセンサユニットは、本体１００と、トルクセンサ素子２００と、電子トルクディスプレイ３００と、を備える。関連構造の詳細については、以下に説明する。

本体１００は、側面から見ると、ほぼＴ字形となり、且つその先端に多角形スクリューヘッド１１０と該スクリューヘッド１１０から延在された棒体１２０を有する。
また、棒体１２０に頸部１２１とねじ山部１２２を区切っている。頸部１２１とねじ山部１２２との接続部に凹溝１２３が設けられる。凹溝１２３は、頸部１２１における容積ｄ１が凹溝１２３の容積Ｄの１／３であり、ねじ山部１２２における容積ｄ２が凹溝１２３の容積Ｄの２／３である。
また、棒体１２０内にスクリューヘッド凹溝１２４を有し、凹溝１２３内に連結通路１２５を有し、且つ連結通路１２５は、配線用のために、スクリューヘッド凹溝１２４に連結貫通する。

トルクセンサ素子２００は、凹溝１２３に取り付けられている。且つトルクセンサ素子２００が取り付けられた位置は、頸部１２１とねじ山部１２２の境界の表面よりも低い。

電子トルクディスプレイ３００は、スクリューヘッド凹溝１２４内に取り付けられ、且つ図面における電子トルクディスプレイ３００の実施例は、ＬＥＤ様態であり、トルクセンサ素子２００によりスクリュー本体１００から検出した変形量を、連結通路１２５とスクリューヘッド凹溝１２４を介して電子トルクディスプレイ３００に電気的に連結する。

操作者が本体１００により２つの物体を連結固定する場合、スクリュートルクセンサユニットの凹溝１２３内におけるトルクセンサ素子２００は、電子スクリュー本体１００の受ける応力の変化により、スクリュー本体１００の当時のトルク状態を高感度に感知する。この際、棒体１２０の凹溝１２３内の連結通路１２５と棒体内部のスクリューヘッド凹溝１２４を介して、トルクセンサ素子２００が感知した本体１００の応力信号を、電気的な連結によってスクリューヘッド１１０上の電子トルクディスプレイ３００に伝送することができる。

電子トルクディスプレイ３００がＬＥＤ（発光ダイオード）である場合、青色光が点灯すると、トルク値は正常の範囲にあることを示し、赤色光が点灯すると、トルク値は正常範囲を超えているか又は下回っていることを示す。このため、検出者が維持を行う際、スクリュートルクセンサユニットの電子トルクディスプレイ３００におけるＬＥＤの光の色を観察するだけで、すぐにスクリュートルクセンサユニットにおける本体１００が現在受けているトルク値が正常であるかどうかを判定することができ、さらに、問題のあるスクリューを検査し又は交換してよく、精密部品の検出工程を効果的に簡素化し、人為作業の誤差を減少する。

電子スクリュー本体１００によって２つの物体を連結する場合、本体１００が工具に押されて固定されると、凹溝１２３内にあるトルクセンサ素子２００は、受けた応力の変化により、スクリュー本体１００の現在のトルク状態を検知する。この時、連結通路１２５とスクリューヘッド凹溝１２４とを介してトルクセンサ素子２００の受けた応力信号を電気配線でスクリューヘッド１１０上の電子トルクディスプレイ３００に伝送する。電子トルクディスプレイ３００は、読み取られたトルク数値を数字、カラー、文字又は音声などで表示することができる。

電子トルクディスプレイ３００を数値表示モードに設定すると、トルクセンサ素子２００の受ける応力信号は、高精度なトルク数値に変換されて、電子トルクディスプレイ３００に表示される。又は、電子トルクディスプレイ３００をカラー状態表示モードに設定してよく、異なる色によって異なるトルク範囲を表示する。電子トルクディスプレイ３００を音声状態表示モードに設定してもよく、正常と異常を表す音声様態を表示する。
このように、エンジニアは、電子トルクディスプレイ３００が表示したトルク数値、色又は音声により、本体１００が必要とするトルクと比べて比較及び判断し、ひいてはリアルタイムにスクリューを交換又は関連機具のねじ締結状態を調整する必要があるかどうかを判断することができる。よって、精密エンジニアリングスクリューの本体１００の検出時の人為作業誤差を効果的に減少する。

本考案は、実施形態によって、前述の通りに開示されたが、それは本考案を限定するものではなく、当業者なら誰でも、本考案の精神と領域から逸脱しない限り、多様の変更や修正を加えることができ、従って、本考案の技術的範囲は、実用新案登録請求の範囲で指定した内容を基準とする。

１００：本体
１１０：スクリューヘッド
１１１：電子ピン
１２０：棒体
１２１：頸部
１２２：ねじ山部
１２３：凹溝
１２４：スクリューヘッド凹溝
１２５：連結通路
２００：トルクセンサ素子
３００：電子トルクディスプレイ
ｄ１ ：凹溝の頸部における容積
ｄ２ ：凹溝のねじ山部における容積
Ｄ ：凹溝容積

Claims (11)

1. 電子トルクディスプレイと共に、トルク値の判断を行う電子スクリューであって、
   スクリューヘッド及び該スクリューヘッドから延在された棒体を有しており、該棒体は頸部及びねじ山部を有し、且つ前記頸部と前記ねじ山部との接続部に凹溝を有し、前記凹溝容積の１／３が前記頸部にあり、前記凹溝容積の２／３が前記ねじ山部にある本体と、
   前記凹溝に取り付けられ、前記電子トルクディスプレイと電気的に連結されているトルクセンサ素子と、
   を備える電子スクリュー。
2. 前記凹溝容積は、前記トルクセンサ素子の体積以上である請求項１に記載の電子スクリュー。
3. 前記本体は、前記トルクセンサ素子と前記電子トルクディスプレイとの配線連結のために、前記凹溝内に前記スクリューヘッドに形成されたスクリューヘッド凹溝と互いに連通する連結通路を有する請求項１に記載の電子スクリュー。
4. 前記スクリューヘッド凹溝内に、少なくとも１つの電子ピンが取り付けられる請求項３に記載の電子スクリュー。
5. 前記電子ピンは、前記スクリューヘッドから露出する請求項４に記載の電子スクリュー。
6. スクリューヘッド及び該スクリューヘッドから延在された棒体を有しており、該棒体は頸部及びねじ山部を有し、且つ前記頸部と前記ねじ山部との接続部に凹溝を有し、前記凹溝容積の１／３が前記頸部にあり、前記凹溝容積の２／３が前記ねじ山部にある本体と、
   前記スクリューヘッドに可動に取り付けられる電子トルクディスプレイと、
   前記凹溝に取り付けられ、前記電子トルクディスプレイと電気的に連結されているトルクセンサ素子と、
   を備えるスクリュートルクセンサユニット。
7. 前記電子トルクディスプレイは、発光可能な光源を有し、且つ設定状態によって発光する請求項６に記載のスクリュートルクセンサユニット。
8. 前記発光可能な光源は、発光ダイオードである請求項７に記載のスクリュートルクセンサユニット。
9. 前記電子トルクディスプレイは、前記トルクセンサ素子のトルク数値を表示する請求項６に記載のスクリュートルクセンサユニット。
10. 前記電子トルクディスプレイは、前記トルクセンサ素子のトルク範囲を音声により出力する請求項６に記載のスクリュートルクセンサユニット。
11. 前記トルクセンサ素子は、前記棒体の表面よりも低く、
    さらに、防水ガスケット付きのカバーが前記凹溝に配置され、前記カバー及び前記防水ガスケットにより前記トルクセンサ素子の損傷を防止する請求項６に記載のスクリュートルクセンサユニット。

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