JP3401544B2 - 油圧式パルスレンチの締付制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、油圧式パルスレ
ンチの締付制御装置に関するもので、特に簡素な構成で
もって高精度な締付トルク制御を行うことが可能な油圧
式パルスレンチの締付制御装置に係る。 【０００２】 【従来の技術】まず最初に従来の油圧式パルスレンチの
締付トルク発生機構について、図４及び図５に基づいて
簡単に説明する。図４において、５１はシリンダケー
ス、５２はその内部に配置された主軸であり、上記シリ
ンダケース５１はエアモータによって回転駆動されるよ
うになっており、また上記主軸５２の先端部はボルトや
ナット等の被締付体に係合するようになっている。上記
シリンダケース５１の内側にはオイルシリンダ５３が形
成されているが、その断面形状は、主軸５２の回転中心
からやや偏心した位置に並設された一対の円弧を滑らか
に連設した形状となされている。そして上記オイルシリ
ンダ５３の内周面の略４等分位置にはそれぞれ軸方向に
延びるシール部５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄが形成
されている。なお図示しないが、このオイルシリンダ５
３内には作動油が充填されている。一方上記主軸５２の
基端部は、上記オイルシリンダ５３内に挿入、配置され
ると共に、当該部分に羽根溝５４が形成され、この羽根
溝５４内に一対の羽根５５、５５が摺動自在に配置され
ている。これら羽根５５、５５は、バネ５６（図５）に
よって径方向外方へと突出するように付勢され、これに
より各羽根５５、５５の先端部が上記オイルシリンダ５
３の内周壁に摺接している。また上記主軸５２において
は、上記各羽根５５、５５と直交する位置にシール部５
２ａ、５２ｂが形成されている。 【０００３】上記締付トルク発生機構において、エアモ
ータによってシリンダケース５１が回転駆動されると、
主軸５２とオイルシリンダ５３との相対回転位置が変化
するが、オイルシリンダ５３の各シール部５３ａ、５３
ｂ、５３ｃ、５３ｄに、上記主軸５２の各シール部５２
ａ、５２ｂと各羽根５５、５５の先端部とが、図示する
ように全て接触するような特定位置に至ると、上記各羽
根５５、５５の一方の側に作動油が封じ込められ、この
部分に高圧室Ｈが形成される。上記羽根５５、５５の上
記とは反対の側には作動油の封じ込めは生じず、この部
分は上記よりも圧力の低い低圧室Ｌとなる。そしてこの
ように作動油が封じ込められることにより、パルス状に
高圧圧力が発生し、これが主軸５２に作用して被締付体
に締付トルクとして付与される。なお上記シリンダケー
ス５１が上記状態からさらに１８０°だけ回転した状態
においても、上記と同じ状態となるが、この状態では、
上記オイルシリンダ５３の各シール部５３ｂ、５３ｄと
上記主軸５２の各シール部５２ａ、５２ｂとの間の隙間
が生じるように各シール部５３ｂ、５３ｄ、５２ａ、５
２ｂの形状や配置を工夫したり、あるいは上記各シール
部５３ｂ、５３ｄ、５２ａ、５２ｂは接触するけれど
も、この状態でのみ、上記高圧室Ｈと上記低圧室Ｌとが
連通するような構造を採用することにより、上記シリン
ダケース５１の１回転において１回だけ締付トルクを発
生させるようにしているのが一般的である。 【０００４】上記のようにオイルシリンダ５３内に高圧
室Ｈと低圧室Ｌとが形成された後、さらにシリンダケー
ス５１を回転可能とするためには、高圧室Ｈ内の高圧油
の一部を低圧室Ｌへとバイパスする必要がある。上記シ
リンダケース５１には、そのためのバイパス通路５７が
形成されている。また上記シリンダケース５１には、上
記バイパス通路５７を横切るようにバルブ軸挿入孔５８
が穿設されており、この挿入孔５８にバルブ軸５９が挿
入されている。 【０００５】図５にはパルス発生機構の縦断面図を示し
ている。図のように上記バルブ軸５９には、上記バイパ
ス通路５７を連通させる連通路６０が形成されている
が、この連通路６０は上記バルブ軸５９の軸方向位置の
調整を行うことにより、その流路面積が変化する可変絞
りとして機能するものである。つまりこの連通路６０の
流路面積を変化させることによって、上記高圧室Ｈ内で
発生するパルス状の高圧圧力のピーク圧力を調整し、こ
れにより締付トルクを制御するようにしている。例え
ば、流路面積を小さくすれば高いピーク圧力が発生し、
この結果、高い締付トルクが得られる。 【０００６】そして上記油圧式パルスレンチにおいては
さらに、所定の締付トルクが得られたときに、エアモー
タの締付動作を自動的に停止するための機構が付加され
ている。まず上記バルブ軸５９の先端側の軸端部には、
リリーフ弁６１が付設されている。このリリーフ弁６１
は、ボール６２をバネ６３でもって、バルブ軸５９の軸
端面に押圧、接触させた構造のものであって、上記連通
路６０の作動油圧力が、バルブ軸５９の軸心部に設けた
導圧路６４を介して上記ボール６２に作用し、上記バネ
６３の力と相対向している。上記リリーフ弁６１の２次
側は、上蓋に設けたシリンダ室６５へと連通している。
このシリンダ室６５内にはピストン６６が収納されてお
り、このピストン６６の動きによって、ロッド６７を介
してオートシャットオフ機構（図示せず）を動作させる
ようになっている。すなわち締付動作中において、高圧
室Ｈ内に所定のピーク圧力が発生し、連通路６０内の作
動油圧力が所定圧を超えたときに上記リリーフ弁６１が
バネ６３の力に抗して開弁し、このリリーフ弁６１の開
弁によってリリーフされた作動油がシリンダ室６５内へ
と流入してピストン６６を押動し、ロッド６７を介して
オートシャットオフ機構を動作させる。そしてこのオー
トシャットオフ機能の動作によりエアモータへのエアの
供給を停止して締付動作を停止するのである。 【０００７】上記油圧式パルスレンチにおいて、締付ト
ルクを調整するのは、上記バルブ軸５９を軸方向に移動
させ、上記連通路６０の流路面積を調整すると共に、リ
リーフ弁６１のバネ６３のバネ力を調整することによっ
て行っている。例えば、締付トルクを大きくする場合に
は、バルブ軸５９を、図５において右側に移動させ、連
通路６０における絞りを大とし、高圧室Ｈ内において発
生する作動油のピーク圧力を大とすると共に、リリーフ
弁６１のバネ６３を短縮してバネ力を増大させ、リリー
フ圧力を高く設定するのである。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】ところで上記油圧式パ
ルスレンチにおいは、締付トルクという単一の特性値を
変化させるために、高圧室Ｈ内の作動油のピーク圧力と
リリーフ弁６１のバネ力との２つの特性値を変化させて
いる。この場合、バルブ軸５９の移動に応じて、上記ピ
ーク圧力とバネ力とが全く同じ特性で変化するのなら問
題は生じないが、両者はある程度の相関性は有するもの
の、全く同じ特性で変化するものではない。従ってピー
ク圧力の上昇よりもバネ力の増加が著しい場合には、リ
リーフ弁６１が作動せず、装置が機能し得ない事態の生
じることが予想されるし、また充分なピーク圧力が得ら
れる状態であっても、充分なバネ力が得られない場合に
は、所定のピーク圧力が得られる前にリリーフ弁６１が
開弁してしまい、所望の締付トルクが得られないことに
もなる。 【０００９】そして上記のような不都合な事態の発生を
回避するためには、バルブ軸５９においてはその各部に
非常に高い寸法精度を要し、またバネの選択にも充分な
配慮が必要であり、またその組立にも細心の注意を要す
ることになり、従って従来の油圧式パルスレンチは高価
なものにならざるを得ないという欠点がある。 【００１０】この発明は上記従来の欠点を解決するため
になされたものであって、その目的は、簡素な構成でも
って、高精度な締付トルク制御を行うことが可能な油圧
式パルスレンチの締付制御装置を提供することにある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】そこで請求項１の油圧式
パルスレンチの締付制御装置は、エアモータ１１によっ
て駆動される締付トルク発生機構２０を備え、この締付
トルク発生機構２０はシリンダケース２１と主軸２２と
を有し、上記エアモータ１１によって上記シリンダケー
ス２１と主軸２２とのいずれか一方を回転駆動し、その
他方を被締付体に係合させるべく構成し、上記シリンダ
ケース２１に設けたオイルシリンダ２３に作動油を充填
すると共に、上記主軸２２には羽根２５を装着して上記
オイルシリンダ２３内に上記羽根２５を相対回転可能に
配置し、上記オイルシリンダ２３と羽根２５との回転方
向の特定位置において、上記羽根の一方の側に上記作動
油の封じ込められる高圧室Ｈを、またその他方の側にそ
れよりも圧力の低い低圧室Ｌをそれぞれ形成することに
よって上記被締付体に締付トルクを付与すべく構成した
油圧式パルスレンチにおいて、上記高圧室Ｈと低圧室Ｌ
とを連通するバイパス通路２７を設けると共に、このバ
イパス通路２７の途中から導圧路２８を分岐させ、バイ
パス通路２７における導圧路２８の分岐部よりも高圧室
Ｈ側と低圧室 Ｌ側とにそれぞれ固定絞り２７ａ、２７ｂ
を設け、上記導圧路２８をリリーフ弁３１の１次側に接
続すると共に、リリーフ弁３１の２次側にリリーフされ
る作動油圧力でもって作動するオートシャットオフ機構
４１を設け、このオートシャットオフ機構４１を作動さ
せてエアモータ１１へのエア供給を停止すべく構成し、
さらに上記リリーフ弁３１のリリーフ圧力を調整するリ
リーフ圧調整手段４３を設けていることを特徴としてい
る。 【００１２】上記請求項１の油圧式パルスレンチの締付
制御装置においては、上記高圧室Ｈ内に発生するピーク
圧力が所定の圧力に達し、上記導圧路２８内の作動油圧
力がリリーフ弁３１のリリーフ圧を超えると、リリーフ
弁３１が開弁し、リリーフ弁３１の２次側にリリーフさ
れる作動油圧力でもってオートシャットオフ機構４１が
作動してエアモータ１１へのエア供給を停止し、締付動
作が自動的に停止する。そして締付トルクを調整するの
は、リリーフ圧調整手段４３によって上記リリーフ弁３
１のリリーフ圧力を調整すればよい。しかも上記油圧式
パルスレンチの締付制御装置においては、２つの固定絞
り２７ａ、２７ｂの中間圧力がリリーフ弁３１に供給さ
れ、この圧力でもってトルク制御が行われるので、高精
度なトルク制御を行うことが可能となる。 【００１３】 【発明の実施の形態】次にこの発明の油圧式パルスレン
チの締付制御装置の具体的な実施の形態について、図面
を参照しつつ詳細に説明する。 【００１４】図２に全体の概略構造を示しているが、こ
の油圧式パルスレンチは、把持部１と、この把持部１の
上端部において前後方向に延びる本体ケーシング１０と
を備えている。把持部１には、給気口２と、操作レバー
３とが設けられている。また本体ケーシング１０の後部
側には、ベーン式のエアモータ１１が収納され、またそ
の前部側には、締付トルク発生機構２０が収納されてい
る。この締付トルク発生機構２０は、エアモータ１１の
ロータ１２によって駆動されるものである。なお上記本
体ケーシング１０の先端部からは、主軸２２が導出さ
れ、その先端部にソケット（図示せず）等の取付部が形
成されている。 【００１５】締付トルク発生機構２０は上記した従来の
ものと略同様のものであって、図１に示すように、シリ
ンダケース２１と、その内部に配置された主軸２２とを
有し、上記シリンダケース２１はエアモータ１１のロー
タ１２によって回転駆動されるようになっており、また
上記主軸２２の先端部はボルトやナット等の被締付体に
係合するようになっている。上記シリンダケース２１の
内側にはオイルシリンダ２３が形成されているが、その
断面形状は、主軸２２の回転中心からやや偏心した位置
に並設された一対の円弧を楕円状に滑らかに連設した形
状となされている。そして上記オイルシリンダ２３の内
周面の略４等分位置にはそれぞれ軸方向に延びるシール
部２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄが形成されている。
なお図示しないが、このオイルシリンダ２３内には作動
油が充填されている。一方上記主軸２２の基端部は、上
記オイルシリンダ２３内に挿入、配置されると共に、当
該部分に羽根溝２４が形成され、この羽根溝２４内に一
対の羽根２５、２５が摺動自在に配置されている。これ
ら羽根２５、２５は、バネ２６（図２及び図３）によっ
て径方向外方へと突出するように付勢され、これにより
各羽根２５、２５の先端部が上記オイルシリンダ２３の
内周壁に摺接している。また上記主軸２２においては、
上記各羽根２５、２５と直交する位置にシール部２２
ａ、２２ｂが形成されている。 【００１６】上記締付トルク発生機構２０において、エ
アモータ１１によってシリンダケース２１が回転駆動さ
れると、主軸２２とオイルシリンダ２３との相対回転位
置が変化するが、オイルシリンダ２３の各シール部２３
ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄに、上記主軸２２の各シー
ル部２２ａ、２２ｂと各羽根２５、２５の先端部とが、
図示するように全て接触するような特定位置に至ると、
上記各羽根２５、２５の一方の側に作動油が封じ込めら
れ、この部分に高圧室Ｈが形成される。上記羽根２５、
２５の上記とは反対の側には作動油の封じ込めは生じ
ず、この部分は上記よりも圧力の低い低圧室Ｌとなる。
そしてこのように圧力が封じ込められることにより、パ
ルス状に高圧圧力が発生し、これが主軸２２に作用して
被締付体に締付トルクとして付与される。なお上記シリ
ンダケース２１の１回転において１回だけ締付トルクを
発生させるようにしているのは従来同様である。 【００１７】そして上記によって形成される高圧室Ｈと
低圧室Ｌとを結ぶようにバイパス通路２７が形成されて
いるが、このバイパス通路２７は、一対の固定絞り２７
ａ、２７ｂと導圧路２８の一部とによって構成されてい
る。つまり、導圧路２８は、図３に示すようにシリンダ
ケース２１の軸方向に延びる態様で形成されており、ま
た図１に示すように、この導圧路２８と高圧室Ｈとを結
ぶように細径通路が固定絞り２７ａとして形成されると
共に、さらにこの導圧路２８と低圧室Ｌとを結ぶように
細径通路が固定絞り２７ｂとして形成されているのであ
る。そして上記導圧路２８は、図３に示すように、さら
にオイルシリンダ２３の上蓋２９へと導かれており、そ
の上蓋２９内部において、リリーフ弁３１の１次側に接
続されている。このリリーフ弁３１は、ボール３２とバ
ネ３３とを有し、上記導圧路２８の開口部に上記ボール
３２をバネ３３の力で押圧、接触させることによって構
成されている。 【００１８】上記オイルシリンダ２３の上蓋２９の軸心
部の位置には、シリンダ室３５が形成されており、この
シリンダ室３５は上記リリーフ弁３１の２次側、つまり
上記バネ３３の配置されたバネ室３４に連通している。
そしてこのシリンダ室３５にピストン３６が配置されて
おり、このピストン３６にロッド３７が連結されてい
る。ロッド３７は、上記エアモータ１１のロータ１２の
軸心部を貫通してその後端側へと延びるものであって、
図２に示すように、その後端部はボール弁３８に当接し
ている。ボール弁３８は、バネ３９でもってボール４０
と共に、上記ロッド３７を先端側へと押圧、付勢してい
るものであり、バネ３９の力に抗してボール４０が押動
されたときに開弁し、これによりエアをオートシャット
オフ機能４１へと供給し、オートシャットオフ機能４１
を作動させるのである。 【００１９】上記リリーフ弁３１についてさらに詳しく
説明すると、図３のように、このリリーフ弁３１は、そ
の１次ポート４２、ボール３２、バネ３３が上記上蓋２
９の径方向に並設された構造のものであり、上記バネ３
３はプラグ４３によって上記１次ポート４２に押し付け
られている。このプラグ４３は、リリーフ圧調整手段と
なるものであって、上記上蓋２９に、その径方向に進退
可能に螺着され、上蓋２９の径方向外方から操作可能と
なっている。つまり、上記プラグ４３をねじ込むことで
上記バネ３３のバネ力を増加してリリーフ弁３１のリリ
ーフ圧を高くする一方、上記プラグ４３を緩めることで
上記バネ３３のバネ力を低下してリリーフ弁３１のリリ
ーフ圧を低くし得るようなされている。そして上記プラ
グ４３を本体ケーシング１０の外方から操作可能なよう
に、上記本体ケーシング１０の対応位置には、操作孔４
４が形成されている。なお４５は、上記プラグ４３の非
操作時に上記操作孔４４を閉鎖するための栓体である。 【００２０】次に上記油圧式パルスレンチの作動状態に
ついて説明する。まず操作レバーの操作によりエアモー
タ１１が回転すると、シリンダケース２１も回転し、こ
のシリンダケース２１の回転毎に締付トルクが発生し、
ボルトやナット等の被締付体の締付が行われる。締付の
進行に従って、高圧室Ｈ内で発生するピーク圧力が上昇
し、これと共に上記導圧路２８内でのピーク圧力も上昇
する。そしてこのピーク圧力が所定の圧力を超えると、
上記リリーフ弁３１は、バネ３３の力に抗して開弁し、
そのバネ室３４へとリリーフした作動油圧力でもってシ
リンダ室３５内のピストン３６を押動する。これによ
り、ロッド３７の移動、ボール弁３８の開弁、オートシ
ャットオフ機構４１の作動が順番に生じ、このオートシ
ャットオフ機構４１の作動によってエアモータ１１への
エアの供給が停止され、締付動作が自動的に停止され
る。このように上記油圧式パルスレンチにおいては、高
圧室Ｈ内において生じるピーク圧力が所定の圧力になっ
たときに自動的に締付動作が停止される結果、一定の締
付トルクでもって締付作業を行うことが可能となる。 【００２１】そして上記油圧式パルスレンチにおいて、
締付トルクの設定値を変更するのは、上記リリーフ弁３
１のバネ３３のバネ力を調整すればよい。すなわち、上
記バネ３３を押圧しているプラグ４３のねじ込み位置を
調整し、バネ３３の長さを調整することで、リリーフ弁
３１のリリーフ圧を変化させればよいのである。 【００２２】上記した油圧式パルスレンチにおいては、
設定トルクを調整するため、従来のように高圧室Ｈ内に
生じるピーク圧力とリリーフ圧力の２つの特性を調整す
るのではなく、リリーフ弁３１のリリーフ圧力だけを調
整すればよいので、簡素な構成でもって高精度な締付ト
ルク制御を行うことが可能となる。 【００２３】以上にこの発明の油圧式パルスレンチの締
付制御装置の実施形態について説明したが、この発明の
油圧式パルスレンチの締付制御装置は上記実施形態に限
られるものではなく、種々変更して実施可能である。例
えば上記においては、リリーフ弁３１の動作により、ピ
ストン３６、ロッド３７等を介してオートシャットオフ
機構４１を動作させたが、これは他の公知の手法に置換
可能である。 【００２４】 【発明の効果】請求項１の油圧式パルスレンチの締付制
御装置においては、締付トルクの調整を行うには、リリ
ーフ弁のリリーフ圧力だけを調整すればよいので、簡素
な構成でもって高精度な締付トルク制御を行うことが可
能となる。しかも、２つの固定絞りの中間圧力でもって
トルク制御が行われるので、一段と高精度なトルク制御
を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明の油圧式パルスレンチの締付制御装置
の概略構成図である。 【図２】上記油圧式パルスレンチの締付制御装置の実施
形態を示す全体縦断面図である。 【図３】上記油圧式パルスレンチの締付制御装置の要部
を示す部分縦断面図である。 【図４】従来の油圧式パルスレンチの締付制御装置を示
す横断面図である。 【図５】従来の油圧式パルスレンチの締付制御装置を示
す縦断面図である。 【符号の説明】 １１ エアモータ ２１ シリンダケース ２２ 主軸 ２３ オイルシリンダ ２５ 羽根 ２７ バイパス通路 ２７ａ 固定絞り ２７ｂ 固定絞り ２８ 導圧路 ３１ リリーフ弁 ４１ オートシャットオフ機構 ４３ プラグ（リリーフ圧調整手段）

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 エアモータ（１１）によって駆動される
   締付トルク発生機構（２０）を備え、この締付トルク発
   生機構（２０）はシリンダケース（２１）と主軸（２
   ２）とを有し、上記エアモータ（１１）によって上記シ
   リンダケース（２１）と主軸（２２）とのいずれか一方
   を回転駆動し、その他方を被締付体に係合させるべく構
   成し、上記シリンダケース（２１）に設けたオイルシリ
   ンダ（２３）に作動油を充填すると共に、上記主軸（２
   ２）には羽根（２５）を装着して上記オイルシリンダ
   （２３）内に上記羽根（２５）を相対回転可能に配置
   し、上記オイルシリンダ（２３）と羽根（２５）との回
   転方向の特定位置において、上記羽根の一方の側に上記
   作動油の封じ込められる高圧室（Ｈ）を、またその他方
   の側にそれよりも圧力の低い低圧室（Ｌ）をそれぞれ形
   成することによって上記被締付体に締付トルクを付与す
   べく構成した油圧式パルスレンチにおいて、上記高圧室
   （Ｈ）と低圧室（Ｌ）とを連通するバイパス通路（２
   ７）を設けると共に、このバイパス通路（２７）の途中
   から導圧路（２８）を分岐させ、バイパス通路（２７）
   における導圧路（２８）の分岐部よりも高圧室（Ｈ）側
   と低圧室（Ｌ）側とにそれぞれ固定絞り（２７ａ）（２
   ７ｂ）を設け、上記導圧路（２８）をリリーフ弁（３
   １）の１次側に接続すると共に、リリーフ弁（３１）の
   ２次側にリリーフされる作動油圧力でもって作動するオ
   ートシャットオフ機構（４１）を設け、このオートシャ
   ットオフ機構（４１）を作動させてエアモータ（１１）
   へのエア供給を停止すべく構成し、さらに上記リリーフ
   弁（３１）のリリーフ圧力を調整するリリーフ圧調整手
   段（４３）を設けていることを特徴とする油圧式パルス
   レンチの締付制御装置。