JP2004533939A - 測定部を有する圧力作動式パワードライバ - Google Patents

Abstract

パワードライバは、シャフト（１７）が貫通するハウジング（１４）を有する機能部（１１）を備える。シャフト（１７）は、機能部（１１）のラチェットレバーが係合する歯部（１８）を備える。シャフト（１７）のスプライン付きのシャフト歯部（２０）は、キャビティ（２２）になる挿入凹部（２１）を有する。キャビティ（２２）の壁にはトーションセンサ（２３）が設けられ、ハウジング（１４）を覆うシャフト（１７）の領域に配置される測定部（２５）を形成する。トーションの測定は測定部（２５）で行われる。測定部（２５）がハウジング（１４）を覆うシャフトの領域に設けられるため、シャフト（１７）は比較的短く、それにより、ねじ上部のヘッドの高さが低く、ねじ締付けの空間が狭い条件の下であっても用いることができる。更に、パワードライバは角度測定装置（３３）を備えているため、トルク及び回転角度が同時に提供され、制御処理及び記録処理に用いることができる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動部と、ラチェットレバーにより駆動され、結合装置を含むシャフトを有する機能部とを備え、更にねじり要素を検出する測定部を備える油圧又は空気圧による圧力作動式パワーレンチに関する。
【背景技術】
【０００２】
このタイプの油圧式パワーレンチは、ＤＥ２９６０７２０７により知られている。このパワーレンチにおいて、シャフトは機能部のハウジングを横方向に通過して延設されている。ハウジングの外側には、ねじれるように適応された測定部がシャフトに設けられている。この測定部には、幾つかの拡張測定細片の形状のトーションセンサがシャフトに搭載されている。トーションセンサは電気抵抗体の構成を形成しており、その抵抗はトルクによって決まる。ツール又はねじ頭と結合するよう適合された結合装置は、シャフトの端部に設けられている。
【０００３】
測定セルを有するこのパワーレンチは、ねじに従って作用するねじりモーメントの測定を可能とし、それによって、ねじ連結部において締付けトルクを直接的に検出することができる。
【特許文献１】
独国特許出願公開第２９６０７２０７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、駆動部、機能部及び測定部を有し、ねじの軸方向の寸法が小さく、これにより（ねじの上部の）上部空間が小さくても使用することが可能な圧力作動式パワーレンチを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、この目的の第１の解決策は、請求項１に示した特徴によって提供される。従って、測定部は、少なくともその一部が、ハウジングによって包囲される領域内に配置されている。つまり、測定部は、ハウジングにより覆われる領域内に配置されるか、又は少なくともこの領域へ突き出して配置される。その結果、シャフト又はそれに連結される部分は、ハウジングから軸上でわずかに突出し、またシャフト全体の長さが極めて小さくなるため、パワーレンチは、ねじの上部に非常に小さな上部空間しかない狭い場所でも用いることができる。
【０００６】
上述した目的の第２の解決策は、請求項２によって明示される。従って、測定部はシャフト又はそれに連結された管状部のキャビティ内に形成される。ここで、測定部のトーションセンサは、キャビティの内壁に設けられる。シャフトの外側には、トーションセンサのための場所は必要とされない。シャフトの外側に設けられ、ラチェットレバーと係合する歯部と重なってもよい。従って、シャフトの測定部は追加的な長さを全く必要としない。更に、トーションセンサは、外部の影響から保護されるようにキャビティ内に収納されており、測定部に追加的な包囲を設ける必要はない。
【０００７】
本発明の目的の第３の解決策は、請求項３によって明示される。従って、結合装置は、シャフトの一部分として構成されるキーソケットとして形成される。ここで、シャフトのハウジングを超える突出部を最低限の寸法に減少させる。キーソケットのキャビティは、ハウジング内まで延びてもよい。また、結合装置を、例えばその上にキーソケットを搭載できるような正方形に形成することも可能である。しかし、この場合、キーソケットを含むシャフトの長さは大きくなってしまう。
【０００８】
本発明の目的の第４の解決策は請求項４に示されている。従って、測定部はキーソケットの管状部に、又はその内部に設けられる。キーソケットは、シャフトの一部分として構成されてもよく、又はシャフトに連結されてもよい。
【０００９】
ハウジングには、シャフトの回転角度を検出する角度センサが設けられてもよい。装置の内部における直接的なトルク測定のほか、直接的な回転角度の測定も同時に行われる。角度センサをパワーレンチ内に一体に構成することにより、フラットな設計が実質的に不可能となるわけではないため、空間が極めて狭い条件の下でも直接的な測定を行うことができる。トルクと回転角度の測定を組み合わせることによって、感度の高いねじ結合のための精密な締付け方法が可能となることが認められている。
【００１０】
角度センサは、シャフトの一端を包囲するキャップ内に設けられることが好ましい。従って、角度センサは機械的な損傷および汚染から保護される。一方、キャップによるハウジングの横寸法の拡大は比較的小さく抑えることができる。データは、スリップリングによって又は無線送信によってキャップを通って伝達される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述する。
【００１２】
図１及び図２に係るパワーレンチは、駆動部１０及び機能部１１を備えている。駆動部１０は機能部１１に交換可能に搭載される。駆動部１０は、ピストンが移動可能である油圧シリンダ（図示せず）を含む。駆動部１０は、シリンダのハウジング１２上に油圧ホースのための極めて重要な連結装置１３を有する。
【００１３】
機能部１１は、半分のハウジング１４ａ、１４ｂから構成されるハウジング１４を備える。ハウジング１４内には、ラチェットレバー（図示せず）が駆動部１０によって前後に回転が可能なキャビティ１５がある。シャフト１７は、ハウジング１４を貫通して延設される横方向のボア１６内に回転が可能に支持されている。ハウジング１４の内部において、このシャフト１７は、ラチェットレバーの歯部が係合する円周状の歯部１８を備える。従って、シャフト１７は、駆動部１０のストローク毎に特定の角度量でその軸を中心として回転する。そして、ラチェットレバーの戻りストロークはシャフト１７を伴わない場合に行われる。
【００１４】
シャフト１７はその一端に、キーソケット４０として構成され、六角形の断面の挿入凹部２１を形成する結合装置２０を有する。挿入凹部２１は、ハウジング１４から突き出たシャフト１７の部分に配置され、ハウジング１４内まで延設されている。従って、ハウジングから突き出るシャフトの部分は、比較的短く抑えることができる。
【００１５】
挿入凹部２１は、シャフト１７内に形成されたキャビティ２２となる。周壁に装着された拡張測定細片の形状のトーションセンサ２３は、キャビティ２２の周壁に設けられている。挿入凹部２１とキャビティ２２との間には、内側に突き出た環状フランジ２４があり、トーションセンサ２３を外部からの侵入から保護している。シャフト１７のトーションセンサ２３を有する部分が測定部２５を形成している。キャビティ２２は、挿入凹部２１の軸方向に拡張されている。挿入凹部２１が回転されるねじのナット上に置かれた場合、キャビティ２２はナットから突き出たねじのシャンクを収納することができる。従って、挿入凹部２１は比較的小さな軸長であってもよい。また、挿入凹部はキーソケットのシャンクを収納するようになっていてもよく、又は四角形の開口として形成されてもよい。
【００１６】
キャビティ２２の後には、データ伝送要素２８が含まれる受入れ室２７に開口する切頭伝達部２６が続く。トーションセンサ２３から、ケーブルダクト２９がデータ伝送要素２８まで延設される。データ伝送要素２８は、例えば外部ケーブル３０をシャフト１７と共に回転が可能なトーションセンサ２３に連結させるスリップリング装置である。また、伝送は無線により行ってもよい。ケーブル３０は、ハウジング１４のカンチレバーアーム３２に設けられ、制御装置又は測定装置に連結が可能なケーブル接続部３１（図１参照）まで引き伸ばされる。
【００１７】
更に、油圧式パワーレンチは、回転角度測定装置３３を備える。回転角度測定装置３３は、挿入凹部２１から離れて対向するシャフト１７の端部に固着されるコードディスク３４と、該コードディスク３４のバーに作用し、それによってシャフトの回転角度を検出する角度センサ３５とを有する。角度センサ３５は、シャフトから放射状に突起するコードディスク３４へ入り込むフォーク状の光バリアにより構成される。
【００１８】
角度センサ３５は、ハウジング１４の一部の上に設置され、ねじ３７により固定されたキャップ３６内に含まれる。キャップ３６は、挿入凹部２１から離れて対向するシャフト１７の終端部を包囲し、同時にこのシャフトの端部及び角度測定装置３３を保護するハウジングを形成する。角度センサ３５から、ケーブル３８がケーブル接続部３１に達し、それによって、トーションセンサ２３及び角度センサ３５の両方がケーブル接続部３１で電気的にアクセス可能となる。
【００１９】
パワーレンチの動作は正確に制御されており、特に、所望のねじ締付けモ−メントは、シャフト１７のねじりモーメント及びこのシャフトの回転角度が連続して測定されることにより意図した通りに達成される。また、ねじ締付けプロセス中に測定されたデータを蓄積し、後でねじ締付けプロセスについて書面にすることができるようにこれらをメモリに記憶させておくこともできる。これは、安全性を考慮してねじを締め付ける場合には特に重要である。
【００２０】
以下の実施形態において、駆動部１０及び機能部１１はそれぞれ、図１及び図２を参照して上述した構成と同様の構成を有する。相違点は、シャフトからキーソケットへのそれぞれの電力の伝達であり、これについて以下に説明する。
【００２１】
図３の実施形態において、シャフト１７はハウジングの長さ全体に亘ってその内部に設けられている。半分のシャフトの一方には、キーソケット４０の外歯と係合するスプライン付きのシャフト歯部の形状をした結合装置２０ａが含まれている。キーソケット４０は、拡大されたヘッド部４１に六角形の挿入凹部２１を有する。ヘッド部４１は、その一部がハウジング１４内まで延設されている。ヘッド部４１の後には、中空シャフト４２が続く。この中空シャフトは外部にくさび形のスプラインを有しており、このスプラインはシャフト１７の結合装置２０ａと係合する。この外部のくさび形のスプラインとヘッド部４１との間には、中空シャフト４２の環状溝に沈めるように設けられたトーションセンサ２３を有する測定部２５がある。トルクはシャフト１７から中空シャフト４２へと伝達され、そこから測定部２５を介してキーソケット４０のヘッド部４１へと伝達される。このような変化において、ヘッド部４１の一部分がハウジング１４内に沈むように設けられる場合であっても、パワーレンチの軸長は極めて短く抑えられる。
【００２２】
図４の実施形態は図３の実施形態と一致するが、トーションセンサ２３が中空シャフト４２の内部に配置される点が異なる。電気接続線は、極めて簡単に中空シャフトを通ってトーションセンサまで通すことが可能である。
【００２３】
図５の実施形態において、シャフト１７はハウジング１４から終端部に向かって突き出ている。この突出部は、その内部にスプライン付きのシャフト歯部２０ａを備えており、これは中間シャフト４４の外側で結合装置２０ａと係合する。中間シャフトは、ハウジング１４を通って正面まで延設されており、その正面部には内部にスプライン付きのシャフト歯部４５を有し、後部には軸受けボア４６を有する。
【００２４】
キーソケット４０は、挿入凹部２１を有するヘッド部４１を含む。このヘッド部の後には、中間シャフト４４のスプライン付きのシャフト歯部４５と係合するスプライン付きのシャフト部が設けられる中空シャフト４２が続く。中空シャフト４２の後には、軸受けボア４６内に支持される中空シャフト部４７が続く。
【００２５】
２つのスプライン付きシャフト歯部２０ａ及び４５の間の領域には、中間シャフト４４の外側の溝に固着されたトーションセンサ２３を有する測定部２５がある。
【００２６】
図５に係る実施形態においては、レンチ幅が異なるキーソケット４０を中間シャフトに挿入することができ、最大のレンチ幅でも可能である。
【００２７】
図５の実施形態は、中間シャフト４４の内壁の窪みにトーションセンサ２３を設ける構成としてもよい。
【００２８】
図６は、キーソケット４０が、シャフト１７の内部の結合装置２０ａと係合する中空シャフト４２に連結された実施形態を示す。シャフト１７は、ハウジング１４の幅全体に亘って延設されているが、実質的にそれを越えて突き出ることはない。中空シャフト４２と共に、キーソケット４０は、全体がシャフト１７から取り外せる構造的ユニットを形成する。測定部２５は、キーソケット４０に、つまり挿入凹部２１と中空シャフト４２との間の領域に設けられている。トーションセンサ２３から、電気線４８は中空シャフトを通って、図２と同様の方法で設けられたデータ伝送要素２８へと延設されているが、ここでの電気線４８は中空シャフト４２の内部に配置される。パワーレンチは、中空シャフト４２の上に搭載されたコードディスク３４とハウジングに固定された角度センサ３５とを含む回転角度測定装置３３を備える。
【００２９】
図７の実施形態は、トーションセンサ２３が測定部２５の外側に設けられるという点のみにおいて、図６の実施形態と相違する。トーションセンサ２３からのケーブルの通路のためのボア４６は、中空シャフト４２を貫通して中空シャフトの内部へ導かれている。
【００３０】
図８は、キーソケット４０が測定部２５を含む中空シャフト４２によって延長され、トーションセンサ２３が中空シャフト４２の内部に設けられた実施形態を示す。中空シャフト４２は、シャフト１７の内部の結合装置２０ａと係合する中間シャフト４９に連結されている。トーションセンサ２３からのケーブルは、中間シャフト４９を通過させて背面まで通される。
【００３１】
図９の実施形態は、トーションセンサ２３が測定部２５の外側に設けられるという点のみにおいて、図８の実施形態と相違する。そこから、ボア４６は中空シャフト４２の内部へ導かれる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第１の実施形態のパワーレンチを部分的に断面図で示す概略側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線による断面図である。
【図３】測定部がシャフトの外側に設けられた第２の実施形態を示す断面図である。
【図４】測定部がシャフトの内部に設けられた第３の実施形態を示す断面図である。
【図５】シャフトが中間シャフトを介してキーソケットに結合された第４の実施形態を示す断面図である。
【図６】測定部がキーソケットの管状部内に設けられた第５の実施形態を示す図である。
【図７】測定部がキーソケットの管状部の外側に設けられた第６の実施形態を示す図である。
【図８】測定部が中間シャフトに連結されたキーソケットの管状部内に設けられた第７の実施形態を示す図である。
【図９】図８と類似のバージョンだが測定部が外側に設けられたものを示す図である。

Claims (9)

1. 駆動部（１０）と、該駆動部（１０）によって駆動されるラチェットレバーを含むハウジング（１４）を有する機能部（１１）とを備え、前記ラチェットレバーは、前記ハウジング（１４）を横方向に貫通して延設され、結合部（２０、２０ａ）を含むシャフト（１７）を駆動し、トルクを測定する測定部（２５）を含む圧力作動式パワーレンチにおいて、
   前記測定部（２５）は少なくともその一部分が、ハウジング（１４）によって包囲された領域内に配置されていることを特徴とする圧力作動式パワーレンチ。
2. 駆動部（１０）と、該駆動部（１０）によって駆動されるラチェットレバーを含むハウジング（１４）を有する機能部（１１）とを備え、前記ラチェットレバーは、前記ハウジング（１４）を横方向に貫通して延設され、結合部（２０、２０ａ）を含むシャフト（１７）を駆動し、トルクを測定する測定部（２５）を含む圧力作動式パワーレンチにおいて、
   前記測定部（２５）は、前記シャフト（１７）又は前記シャフトと共に回転するように前記シャフトに連結された中空シャフト（４２）のキャビティ（２２）に形成されていることを特徴とする圧力作動式パワーレンチ。
3. 駆動部（１０）と、該駆動部（１０）によって駆動されるラチェットレバーを含むハウジング（１４）を有する機能部（１１）とを備え、前記ラチェットレバーは、前記ハウジング（１４）を横方向に貫通して延設され、結合部（２０、２０ａ）を含むシャフト（１７）を駆動し、トルクを測定する測定部（２５）を含む圧力作動式パワーレンチにおいて、
   前記結合装置は、前記シャフト（１７）の一部分として構成されるキーソケット（４０）として形成されていることを特徴とする圧力作動式パワーレンチ。
4. 駆動部（１０）と、該駆動部（１０）によって駆動されるラチェットレバーを含むハウジング（１４）を有する機能部（１１）とを備え、前記ラチェットレバーは、前記ハウジング（１４）を横方向に貫通して延設され、結合部（２０、２０ａ）を含むシャフト（１７）を駆動し、トルクを測定する測定部（２５）を含む圧力作動式パワーレンチにおいて、
   前記測定部（２５）は、キーソケット（４０）の中空シャフト（４２）に、又はその内部に配置されていることを特徴とする圧力作動式パワーレンチ。
5. 前記キャビティ（２２）は、前記結合装置（２０）の挿入凹部（２１）のすぐ後に位置することを特徴とする請求項２に記載の圧力作動式パワーレンチ。
6. 前記シャフト（１７）の回転角度を検出する角度センサ（３５）が前記ハウジング（１４）に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかひとつに記載の圧力作動式パワーレンチ。
7. 前記角度センサ（３５）は、前記シャフト（１７）の一端を包囲するキャップ（３６）内に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の圧力作動式パワーレンチ。
8. 前記角度センサ（３５）は、前記シャフト（１７）の端部に固着されたコードディスク３４に連動することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかひとつに記載の圧力作動式パワーレンチ。
9. データ伝送要素（２８）が前記シャフト（１７）の端部に配置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかひとつに記載の圧力作動式パワーレンチ。