CN110977857B - 液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置 - Google Patents

液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置，可提高液压式扭力扳手的冲击扭矩产生装置产生的冲击扭矩的大小精度，且缩短冲击扭矩产生周期，进而提高液压式扭力扳手的冲击扭矩产生装置的耐久性及能效，并且难以受到油量变动的影响。具备自动释放机构(14)，该自动释放机构(14)在衬套(7)中与旋转轴平行地形成有缸部(14a)，并且在缸部(14a)开口地形成有经由缸部(14a)使在冲击扭矩产生时变成高压室及低压室的衬套(7)的内部连通的工作油流路(14c)，在缸部(14a)内旋转自如地配设有在周面部形成了成为工作油流路的切口部(14b’)的圆柱形状的阀芯(14b)。

Description

液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置
技术领域
本发明涉及液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置。
背景技术
以往，作为扭力扳手的冲击扭矩产生装置，开发出了使用噪音及振动小的液压式冲击扭矩产生装置的液压式扭力扳手，达成了实用化(例如参照专利文献1～2)。
图6以及图7示出了该液压式扭力扳手的一例，该液压式扭力扳手1具有进行高压空气的供给及停止的主阀2以及用于选择性地产生正转反转的冲击扭矩的正转反转切换阀3，利用经由两个阀2、3被输送来的高压空气对产生旋转扭矩的转子4进行驱动，并且，在液压式扭力扳手1的壳体6内设置将转子4的旋转扭矩转换为冲击扭矩的液压式的冲击扭矩产生装置5。
液压式的冲击扭矩产生装置5在形成于通过转子4而旋转的衬套7的空洞内充填并密闭工作油，在同轴地嵌插于衬套7内的主轴8上设置2个(也有1个或者3个以上的多个的场合存在)的叶片插入槽，在叶片插入槽内嵌插叶片9，利用弹簧10始终对叶片9向主轴8的外周方向施力而使叶片9与衬套7的内周面抵接地构成。
另外，在冲击扭矩产生装置5中，以能够对产生的冲击扭矩的大小进行调节的方式配设有输出调节机构11。
并且，通过由转子4驱动衬套7旋转，而形成于衬套7的内周面的多个密封面与形成于主轴8的外周面的密封面以及叶片9一致时，在主轴8产生冲击扭矩，将与主轴8的末端卡合的螺母等拧紧或者拧松。
可是，在以往的液压式扭力扳手中，调节冲击扭矩大小的输出调节机构11构成为，通过对操作轴进行操作，对将在冲击扭矩产生时变成高压室以及低压室的衬套7的内部连通的工作油流路的大小进行调节(具体来讲，通过将操作轴操作至开放侧地增大工作油流路而使冲击扭矩的大小变小，相反，通过将操作轴操作至关闭侧地缩小工作油流路而使冲击扭矩的大小变大)。
但是，通过操作轴的操作而得以调节的工作油流路的大小在液压式扭力扳手的动作期间是恒定(固定)的，故而存在以下(1)～(4)的问题。
(1)实际产生的冲击扭矩的大小与设定的冲击扭矩的大小的误差大。
(2)在拧紧动作开始时(拧紧部件入位时)容易产生异常高的冲击扭矩。
(3)冲击扭矩产生后(脉冲产生后)的阻力大，冲击扭矩的产生周期长。
(4)容易施加对密封部的负载压力，耐久性差。
为了处理该问题，本申请人提出了一种具备对冲击扭矩的大小进行调节的输出调节机构的液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置，可提高液压式扭力扳手的冲击扭矩产生装置所产生的冲击扭矩的大小的精度，且缩短冲击扭矩的产生周期(专利文献3)。
图8～图9(d)示出了该液压式扭力扳手的一例，该液压式扭矩扳手1具备磁致伸缩式扭矩检测机构12，通过该磁致伸缩式扭矩检测机构12的输出来控制转子4的驱动等。
可是，在该液压式扭力扳手1中，调节冲击扭矩大小的输出调节机构11构成为，通过对操作轴11a进行操作，对将在冲击扭矩产生时变成高压室H以及低压室L的衬套7的内部连通的工作油流路11b的大小进行调节(具体来讲，通过将操作轴11a操作至开放侧地增大工作油流路11b(不节流)而使冲击扭矩的大小变小，相反，通过将操作轴11a操作至关闭侧地缩小工作油流路11b(节流)而使冲击扭矩的大小变大)。
进而，该输出调节机构11具备自动释放机构，该自动释放机构在工作油流路11b中配设有经由操作轴11a以及弹簧11c而朝工作油流路11b开放的方向被施力的阀芯11d，并且，在该阀芯11d的后背部形成有与在产生冲击扭矩时变成高压室H的衬套7的内部连通的油室11e，当随着拧紧动作的进行而高压室H的工作油的压力上升时，对应于该高压室H的工作油的压力的上升，如图9(a)至图9(b)所示那样，工作油流路11b变小(被节流)。
由此，可提高液压式扭力扳手的冲击扭矩产生装置所产生的冲击扭矩的大小的精度，且缩短冲击扭矩的产生周期，进而提高液压式扭力扳手的冲击扭矩产生装置的耐久性。
可是，专利文献3所公开的液压式扭力扳手1的冲击扭矩调节装置虽然发挥了上述的优异作用效果，但只能在一个方向的旋转具体是正转时(拧紧时)发挥功能，而在另一个方向的旋转具体是反转时(拧松时)不发挥功能，发挥不了上述作用效果。
为了应对该问题，本申请人提出了一种液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置，其在两个方向的旋转时即正转时(拧紧时)以及反转时(拧松时)，可提高液压式扭力扳手的冲击扭矩产生装置所产生的冲击扭矩的大小的精度，且缩短冲击扭矩的产生周期，进而可提高液压式扭力扳手的冲击扭矩产生装置的耐久性(专利文献4)。
图10(a)～图11示出了该液压式扭力扳手的一例，该液压式扭力扳手1所具备的调节冲击扭矩的大小的输出调节机构11具备自动释放机构15，该自动释放机构15形成有将在冲击扭矩产生时变成高压室H以及低压室L的衬套7的内部连通的工作油流路11b，在工作油流路11b中配设有朝工作油流路11b开放的方向被施力的阀芯15d，并且在阀芯15d的后背部形成有经由形成于主轴8的叶片插入部8a和衬套盖7a、7b的流路7c、7d而连通的油室15e，对应于伴随着高压室H的工作油的压力的上升而上升的主轴8的叶片插入部8a的工作油的压力的上升，工作油流路11b变小(在图11的上侧示出的状态)。
阀芯15d由以隔着工作油流路15b相向的方式配设的2个阀芯15d构成，经由弹簧15c朝工作油流路15b开放的方向被施力。
在此，以2个阀芯15d的动作稳定的方式，将一方的阀芯15d(图10(a)中的右侧的阀芯15d)形成为实心，将另一方的阀芯15d(图10(a)中的左侧的阀芯15d)形成为有底筒状，在右侧的形成为实心的阀芯15d上，突出地设置有被插入到形成于左侧的形成为有底筒状的阀芯15d的筒状部中的弹簧承接件兼引导件15f。
并且，以隔着工作油流路11b相向的方式配设有2个阀芯15d，并且，在各阀芯15d的后背部，形成有经由形成于主轴8的叶片插入部8a和衬套上盖7a及下盖7b的流路7c、7d而连通的油室15e，对应于伴随着高压室H的工作油的压力的上升而上升的主轴8的叶片插入部8a的工作油的压力的上升，2个阀芯15d移动而使得工作油流路11b变小(被节流)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本实开平3-40076号公报
专利文献2：日本特开平6-297349号公报
专利文献3：日本特开2009-83090号公报
专利文献4：日本特开2010-199790号公报
发明内容
发明所要解决的课题
可是，专利文献3以及专利文献4所公开的液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置虽然发挥上述的优异作用效果，但由于在调节冲击扭矩的大小的输出调节机构11使用的是弹簧11c、15c，所以在耐久性方面存在问题，另外由在于工作油流路开放时的大小存在约束，所以难以获得充分的能效提高效果，进而由于利用工作油的压力来调节工作油的流量，所以存在容易受到油量变动的影响这样的问题。
本发明的目的在于提供液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置，其具有专利文献3以及专利文献4所公开的液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置具有的、可提高液压式扭力扳手的冲击扭矩产生装置产生的冲击扭矩的大小的精度且缩短冲击扭矩的产生周期这样的优点，同时还能够提高液压式扭力扳手的冲击扭矩产生装置的耐久性及能效，并且难以受到油量变动的影响。
用于解决课题的方案
为了达成上述目的，本发明的液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置具备通过转子而旋转的衬套和配设在该衬套的内部的主轴以及叶片，其特征在于，该液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置具备自动释放机构，该自动释放机构在上述衬套中与旋转轴平行地形成有缸部，并且在该缸部开口地形成有工作油流路，该工作油流路经由缸部使在产生冲击扭矩时变成高压室以及低压室的衬套的内部连通，在上述缸部内旋转自如地配设有圆柱形状的阀芯，该阀芯在周面部形成有成为工作油流路的切口部，在由上述衬套的旋转获得的阀芯的公转所产生的离心力和由产生脉冲时的衬套的急制动获得的阀芯的自转所产生的惯性力的作用下，阀芯在缸部内的旋转位置变化，通过上述阀芯在缸部内的旋转位置变化，使缸部的工作油流路的开口与阀芯的切口部重叠的重叠面积变化，对经由工作油流路以及阀芯的切口部的从高压室侧朝低压室侧的工作油的流量进行调节。
在该场合，可分别利用钢球支撑上述阀芯的两端部。
发明的效果
根据本发明的液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置，可提高液压式扭力扳手的冲击扭矩产生装置所产生的冲击扭矩的大小的精度，且缩短冲击扭矩的产生周期，进而提高液压式扭力扳手的冲击扭矩产生装置的耐久性及能效，并且难以受到油量变动的影响。
另外，通过分别利用钢球支撑阀芯的两端部，能够使阀芯的旋转动作变得顺畅。
附图说明
图1是示出本发明的液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置的一个实施例的整体正面剖视图。
图2是该液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置的动作说明图。
图3(a)及图3(b)是液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置的阀芯的说明图，图3(a)是整体图，图3(b)是图3(a)的A-A、B-B以及C-C剖视图。
图4(a)及图4(b)示出输出特性图，图4(a)表示现有例(专利文献4)的场合，图4(b)表示实施例的场合。
图5(a)及图5(b)示出输出特性图，图5(a)表示现有例(专利文献4)的场合，图5(b)表示实施例的场合。
图6是示出以往的液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置的整体正面剖视图。
图7是示出以往的液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置的整体正面剖视图。
图8是示出以往的液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置的整体正面剖视图。
图9(a)、图9(b)、图9(c)及图9(d)是该液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置的主要部分的说明图，图9(a)为拧紧动作开始时的主要部分正面剖视图，图9(b)为拧紧动作进行时的主要部分正面剖视图，图9(c)为图9(a)的A-A剖视图，图9(d)为图9(a)的B-B剖视图。
图10(a)及图10(b)示出以往的液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置，图10(a)为正面剖视图，图10(b)为图10(a)的A-A剖视图。
图11是该液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置的动作说明图。
具体实施方式
以下，基于附图来说明本发明的液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置的实施方式。
图1～图3(b)示出了本发明的液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置的一个实施例。
本液压式扭力扳手1具备磁致伸缩式扭矩检测机构12，根据该磁致伸缩式扭矩检测机构12的输出来控制转子4的驱动等。
另外，对冲击扭矩的大小进行调节的输出调节机构11构成为，通过对操作轴进行操作，对将在产生冲击扭矩时变成高压室H以及低压室L的衬套7的内部连通的工作油流路的大小进行调节(具体来讲，通过将操作轴操作至开放侧地增大工作油流路(不节流)，从而使冲击扭矩的大小变小，相反，通过将操作轴操作至关闭侧地减小工作油流路(节流)，从而使冲击扭矩的大小变大)。
并且，本液压式扭力扳手1在衬套7上与旋转轴平行地形成缸部14a，并且，在缸部14a开口地形成经由缸部14a使在产生冲击扭矩时变成高压室以及低压室的衬套的内部连通的工作油流路14c，在缸部14a内旋转自如地配设有在周面部形成了成为工作油流路的切口部14b’的圆柱形状的阀芯14b，在由衬套7的旋转获得的阀芯14b的公转所形成的离心力和由产生脉冲时的衬套7的急制动获得的阀芯14b的自转所形成的惯性力的作用下，阀芯14b在缸部14a内的旋转位置发生变化。
并且，具备自动释放机构14，该自动释放机构14通过阀芯14b在缸部14a内的旋转位置变化而使缸部14a的工作油流路14c的开口与阀芯14b的切口部14b’重叠的重叠面积变化，对经由工作油流路14c以及阀芯14b的切口部14b’的从高压室H侧朝低压室L侧的工作油的流量进行调节。
该自动释放机构14所使用的阀芯14b如图3(a)及图3(b)所示那样，在柱形状的坯料的周面部形成了成为工作油流路的切口部14b’，从而其重心从中心轴偏出。
另外，在本实施例中，切口部14b’由2个分隔壁划分为3部分，但也可不进行划分地作为1个切口部构成。
由此，当衬套7正在旋转时，在由衬套7的旋转获得的阀芯14b的公转所形成的离心力的作用下，阀芯14b在缸部14a内的旋转位置定位成阀芯14b的切口部14b’朝向衬套7的旋转轴的中心侧(图2的下侧所示的状态)，由此，缸部14a的工作油流路14c的开口与阀芯14b的切口部14b’重叠的重叠面积变大，经由工作油流路14c以及阀芯14b的切口部14b’的工作油的流量不受限制。
另一方面，在由产生脉冲时的衬套7的急制动获得的阀芯14b的自转所形成的惯性力的作用下，以阀芯14b的切口部14b’朝向衬套7的旋转轴的中心侧以外的方向的方式，阀芯14b在缸部14a内的旋转位置发生变化(图2的上侧所示的状态)，由此，缸部14a的工作油流路14c的开口与阀芯14b的切口部14b’重叠的重叠面积变小(或者实质上消失)，经由工作油流路14c以及阀芯14b的切口部14b’的工作油的流量受到限制。
该工作油的流量的限制程度由于根据产生脉冲时的衬套7的制动的大小而有所变化，所以，可提高液压式扭力扳手的冲击扭矩产生装置产生的冲击扭矩的大小的精度，且缩短冲击扭矩的产生周期，提高作业效率。
另外，由柱形状的坯料构成的阀芯14b通过在钢棒上例如施加镀铬等，能够提高耐摩耗性等机械性能，进而，能够分别由钢球14d支撑阀芯14b的两端部14b”。
由此，能够使阀芯14b的旋转动作变得顺畅。
并且，本液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置在双方向的旋转时、即正转时(拧紧时)以及反转时(拧松时)，可提高液压式扭力扳手的冲击扭矩产生装置产生的冲击扭矩的大小的精度，且缩短冲击扭矩的产生周期，进而能够提高液压式扭力扳手的冲击扭矩产生装置的耐久性，此外还发挥以下的作用效果。
(1)以往的液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置在调节冲击扭矩的大小的输出调节机构11使用弹簧11c、15c，而本液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置由于不使用这样的弹簧，所以可提高耐久性。
(2)以往的液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置在工作油流路的开放时的大小存在约束，而本液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置由于不存在这样的约束，所以可提高能效(与对转子4(气动马达)供给0.6MPa的高压空气的场合下的、图4(a)的现有例(专利文献4)相比，图4(b)的实施例能够将拧紧作业所需的时间从0.87秒缩短至0.76秒)。
(3)以往的液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置利用工作油的压力来调节工作油的流量，故而容易受到油量变动的影响，而本液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置能够与工作油的压力无关地对工作油的流量进行调节，因而，难以受到因液压式扭力扳手的长期使用造成的工作油漏出等的油量变动的影响，可长期维持稳定的工作状态(与工作油的充填量比标准少0.8ml地对转子4(气动马达)供给0.5MPa的高压空气的场合下的、图5(a)的现有例(专利文献4)相比，图5(b)的实施例能够将拧紧作业所需的时间从1.18秒缩短至0.93秒)。
以上，关于本发明的液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置，基于其实施例进行了说明，但是本发明并不限定于上述实施例所记载的构成，例如可替代利用高压空气产生旋转扭矩的转子4(气动马达)，而是使用电动马达，可替代通过磁致伸缩式扭矩检测机构12等扭矩检测机构的输出来进行其驱动等的控制，而是与图7所公开的以往的液压式扭力扳手同样地在输出调节机构11配设释放阀B，当进行紧固动作而高压室H的工作油的压力(冲击扭矩)到达设定的大小时，释放阀B开放，将工作油的压力传递给断流阀机构13等等，在不脱离本发明的构思的范围内可适当地变更其构成。
工业实用性
本发明的液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置可提高液压式扭力扳手的冲击扭矩产生装置所产生的冲击扭矩的大小的精度，且缩短冲击扭矩的产生周期，进而提高液压式扭力扳手的冲击扭矩产生装置的耐久性及能效，并且，由于具有难以受到油量变动的影响这样的特性，所以适合应用于使用了液压式的冲击扭矩产生装置的液压式扭力扳手的用途。
附图标记说明
1 液压式扭力扳手；
2 主阀；
3 正转反转切换阀；
4 转子；
5 冲击扭矩产生装置；
6 壳体；
7 衬套；
7a 衬套上盖；
7b 衬套下盖；
7c 流路；
7d 流路；
8 主轴；
8a 叶片插入部；
9 叶片；
10 弹簧；
11 输出调节机构；
11a 操作轴；
11b 工作油流路；
11c 弹簧；
11d 阀芯；
11e 油室；
12 磁致伸缩式扭矩检测机构；
13 断流阀机构；
14 自动释放机构；
14a 缸部；
14b 阀芯；
14b’ 切口部；
14c 工作油流路(开口)；
14d 钢球；
15 自动释放机构；
15b 工作油流路；
15c 弹簧；
15d 阀芯；
15e 油室；
15f 弹簧承接件兼引导件；
B 释放阀；
H 高压室；
L 低压室。

Claims (2)

1.一种液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置，该液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置具备通过转子而旋转的衬套和配设在该衬套的内部的主轴以及叶片，其特征在于，
该液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置具备自动释放机构，
该自动释放机构在上述衬套中与上述衬套的旋转轴平行地形成有缸部，并且在该缸部开口地形成有工作油流路，该工作油流路经由缸部使在产生冲击扭矩时变成高压室以及低压室的衬套的内部连通，
在上述缸部内旋转自如地配设有圆柱形状的阀芯，该阀芯在周面部形成有成为工作油流路的切口部，
在由上述衬套的旋转获得的阀芯的公转所产生的离心力和由产生脉冲时的衬套的急制动获得的阀芯的自转所产生的惯性力的作用下，阀芯在缸部内的旋转位置变化，
通过上述阀芯在缸部内的旋转位置变化，使缸部的工作油流路的开口与阀芯的切口部重叠的重叠面积变化，对经由工作油流路以及阀芯的切口部的从高压室侧朝低压室侧的工作油的流量进行调节。
2.如权利要求1所述的液压式扭力扳手的冲击扭矩调节装置，其特征在于，分别利用钢球支撑上述阀芯的两端部。
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