JP2005519783A

JP2005519783A - 自動遮断装置を備えた空気圧パワーナットランナー

Info

Publication number: JP2005519783A
Application number: JP2004501124A
Authority: JP
Inventors: ラーム，エリック，ローランド
Original assignee: Atlas Copco Tools AB
Current assignee: Atlas Copco Industrial Technique AB
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2005-07-07
Also published as: SE522094C2; WO2003092960A1; EP1476279A1; US20050155833A1; SE0200516D0; US7077255B2; SE0200516L

Abstract

動力伝達経路に接続された空気圧ナットランナーが、回転モータートルク反応解放クラッチ（１０）と解放可能なトルク無反応クラッチ（１１）と、加圧空気の吸気弁（１２）と、所望の最高トルクレベルの到達時に自動的に動力を遮断する作動機構（４９，５０）とを備える。作動機構（４９，５０）が、吸気弁（１２）を閉鎖できる盲ボア（５４）とトルク無反応クラッチ（１１）を嵌合させるための凹部（５５）を有した、横方向移動可能なラッチ要素（４９）を備え、所望のトルクレベルに到達する際にラッチ要素の横方向の移動が、閉鎖位置への移動のため吸気弁（１２）を解放し、トルク無反応クラッチ（１１）を押して嵌合を解除する。

Description

本発明は、自動動力遮断の機能を有し、トルク反応解放クラッチ及び解除可能なトルク無反応クラッチを具備した動力伝達経路を介して出力シャフトに接続された回転モーターと、モーターへの加圧空気の供給を制御する加圧空気の吸気弁と、複数の解放クラッチハーフの一つに支持され且つ吸気弁を開通位置から閉鎖位置へ解放クラッチを解放時にシフトするように構成された、横移動可能なラッチ要素を具備した弁シフト機構と、を備えるタイプのパワーナットランナーに関するものである。

米国特許明細書第3,612,236号に示されている上記タイプの従来技術によるナットランナーにおいて、開通位置に吸気弁を支持しており、それは横移動可能なラッチ要素が偶発的な早期の遮断に対して正しいロックを意味する。しかし吸気弁はシフトされ、バネの力と弁の部分的な閉鎖の際に生じる圧力降下に関連した力とによって、閉鎖位置にされる。この既知のナットランナーにおいて、トルク無反応クラッチの移動可能クラッチハーフが、弁シフト機構の一部を形成し、吸気弁と共同して動くように配置されており、それはトルク無反応クラッチと吸気弁との両方の動作が、バネと圧力降下力に関連していることを意味している。それは、正確な弁の遮断とクラッチ分離動作に関して重要なことで、クラッチ部品とバネの力の公差が非常に狭い制限内にあることを表わしている。これは、その様に正確な公差とバネ力の機能を確実なものにすることが、困難かつ高価であるため、このナットランナーの重大な欠点になっている。

別の既に知られているが多少異なる設計のパワーナットランナーは、吸気弁がバネの力だけでその開通位置に保持される場合、弁の機能がナットランナーに加わり得る外部の動的な力に対して敏感であるため、幾分か不正確な遮断機能を欠点として持っている。動作中のナットランナーに対する偶発的な打撃または衝撃は、吸気弁をバネの力に対して閉鎖方向に一定距離だけ動かすのに充分であり、それで弁にわたって増加する圧力降下が生じ、弁を閉鎖させる。しかしこのナットランナーは、トルク無反応クラッチを解除位置へ確実にシフトさせるカム手段を有している。

本発明の目的は、最初に記載したタイプを改良したパワーナットランナーを提供して、上記の従来技術によるナットランナーの全ての欠点、すなわち偶発的な早期の動力遮断とトルク無反応クラッチの分離のリスクを克服することである。これはトルク反応解放クラッチの解放前に吸気弁の確実な機械的ロックを、並びに解放クラッチを開放する際にトルク無反応クラッチの確実な機械的解除を行うことによって達成される。

本発明の別の目的は、上記のタイプでシンプル且つコンパクトな設計のパワーナットランナーを提供することである。

本発明の好ましい実施例を添付図面を参照して以下で詳細に説明する。

図面に示されているクラッチ及び動力遮断機構は、トルク反応解放クラッチ１０及び解除可能なトルク無反応クラッチ１１を具備した動力伝達経路に接続された、回転モーター（図示せず）と、加圧空気吸気弁１２及び作動機構１３を具備した自動動力遮断装置の一部分を形成している。吸気弁１２は、モーターへの加圧空気の供給を制御するためのもので、座部１５、弁要素１６及び作動ロッド１７を備えている。有利な方法で、吸気弁１２がモーターの後端部に配置され、リセットバネ１８が作動ロッド１７と弁要素１６を吸気弁１２の開通位置に向かって力を加えるように配置されている。有利の方法で、吸気弁への加圧空気の供給が、相互動作スロットル弁（図示せず）によって制御される。

トルク反応解放クラッチ１１は、駆動スピンドル２１を具備した駆動ハーフ２０と、軸線方向移動可能な推進要素２２と、推進要素２２に作用するバネ２３と、調整可能なバネ支持部２４とを備えている。クラッチ１１は、スリーブ形部材２６を含んだ被駆動ハーフ２５も具備しており、スリーブ形部材は多数のトルク伝達ボール３０と共働するため軸線方向に延びるカム表面２７により形成されている。ボール３０は推進要素２２とバネ２３によって、カム表面２７とカム連結するように作用する。その前端部には、スリーブ形部材２６がベアリング３３を介して固定リング歯車構造体３２に関して放射方向に支持されている。ボールスプライン３５は、推進要素２２を駆動スピンドルに対して回転ロックするように構成されている。

トルク無反応クラッチ１１は、スリーブ部材２６上で軸線方向を向いた直線状の歯３７と、軸線方向に移動可能なクラッチスピンドル３９上に適合歯３８とによって形成されている。クラッチスピンドルは、リング歯車構造体３２に配置されたリング歯車４３を具備する遊星減速歯車４２の太陽歯車４０に関連して、回転ロックされる。クラッチスピンドル３９の回転ロックは、好ましくは六角形カップリング４５によって行われる。遊星ホイールキャリア４４は、別の減速歯車に、または出力シャフトに直接接続される。バネ４６は、クラッチスピンドル３８に作用してスリーブ部材の歯３７に噛み合わせるために配置されている。

更に、解放クラッチ１０の被駆動クラッチハーフ２５が、ラッチ要素４９を移動案内するための横方向案内路４８で形成されており、スリーブ部材２６における孔に支えられている作動ボール５０が、ラッチ要素１９と共働するように配置されている。バネ５２が作用して、ラッチ要素４９を作動ボール５０に嵌合させる。

ラッチ要素４９が、その一方の側部に盲ボア５４、その他方の側部に円錐形凹部５５を備えている。凹部５５の円錐形状は、トルク無反応クラッチ１１の離脱を行うための傾斜カム表面を備えている。盲ボア５４と凹部５５が、互いに同軸に配置されていない。

パワーナットの動作時に、起動加圧空気がスロットル弁と吸気弁１２を介してモーターに供給され、吸気弁１２がラッチ要素４９において直立して支持される作動ロッド１７によって、開通位置に保持される。モーターはトルクを駆動スピンドル２１へ送っており、駆動スピンドルが推進要素２２を介して、ボール３０とカム表面２７を駆動クラッチハーフ２５に接続される。更にトルクがトルク無反応クラッチ１１のクラッチスピンドル３９を介して、減速歯車４２へ伝えられる。クラッチスピンドル３９は、凹部５５に受容される尖った後端部５６を有し、クラッチスピンドル３９がその後方の嵌合位置を取り、すなわちスピンドルの歯３８がスリーブ部材の歯３７に噛み合わさる。そこでトルクが、クラッチ１０と１１を介して減速歯車４２の太陽歯車４０へ伝えられ、更に遊星ホイールキャリア４４を介してナットランナーの出力シャフトへ伝えられる。

送られたトルクが所望の最高レベルに到達しない限り、作動機構１３はその不動位置のままである。図１参照。しかし、予定の最高トルクレベルに達すると、駆動クラッチハーフと被駆動クラッチハーフとの間に関連回転動作が生じ、それによりカム表面２７が、ボール３０と推進要素２２を後方へバネ２３の力に対して作用し始める。ボール３０が、カム表面２７の最頂部に到達して、クラッチハーフの間に伝わるトルクが終了すると、作動ボール５０がラッチ要素４９に嵌合して、ラッチ要素を放射方向に移動させる。それによって、盲ボア５４が作動ロッド１７と整列し、作動ロッドを弁要素１６に作用する加圧空気力によって前方へ移動させて、盲ボア５４の中に貫入させる。ここで、弁要素１６が弁座１５に収まり、モーターへ更なる加圧空気の供給を止める。

ラッチ要素４９の放射方向の移動の結果、クラッチスピンドル２１の先端部５６が凹部５５から外れ、バネ４６の作用に対してクラッチスピンドル２１が前方へ移動する。そこで、歯３８がスリーブ部材２６上の歯３７との噛み合せをやめて、駆動クラッチハーフ２５とクラッチスピンドル２１との間の接続が解かれる。

それによると、ラッチ要素４９の放射方向の移動は吸気弁１２の閉鎖と、トルク無反応クラッチ１１の解除の両方を行い、それによりモーター動力が分離されるだけでなく、一方でモーターと解放クラッチ１０と出力シャフトとの間の接続が機械的に解かれる。出力軸とネジ結合部を締め付けるためのトルクの伝達を瞬間的且つ完全にやめるため、これは重要である。

上記装置によって確実に、吸気弁１２がナットランナーに対する外的な力により偶発的且つ早期に閉じられないで、同時にトルク無反応クラッチ１１が加圧空気に何も依存することなく、正しく正確に解除される。

モーターへの加圧空気の供給が、吸気弁１２によって遮断され、ナットランナーの出力シャフトとモーターとの間の駆動接続が、トルク無反応クラッチ１１によって解かれると、締め付け動作がを完了する。オペレーターがスロットル弁を閉鎖する前、弁要素１６に未だ作用している加圧空気が、吸気弁１２を閉じたままで保ち、作動ロッド１７がラッチ要素４９の盲ボア５４に嵌合して保持される。これによりラッチ要素４９がその移動位置にロックされ、それによってクラッチスピンドル３９を解除位置に保持する。

オペレーターが最後にスロットル弁を閉じると、吸気弁要素１６に作用する加圧力が停止され、バネ１８が作動ロッド１７と弁要素１６を後方へ押して、吸気弁１２を再び開ける。この結果、作動ロッド１７がラッチ要素４９をリセット移動のためにロックを外しし、凹部５５がクラッチスピンドル３９の先端部５６に整列する。ここで、先端部５６は凹部５５に再び入ることができ、クラッチスピンドル３９が後方へ移動され、クラッチの歯３８をスリーブ部材２６上の歯３７に再び噛み合うことができるようになる。ナットランナーはそこで別の動作サイクルのためにリセットされる。

本発明による空気圧パワーナットランナー用のクラッチ及び遮断機構の概略的な断面と、装置の事前の解放／遮断状態を表わした図。図１と同じ断面で、装置のクラッチ解放及び動力遮断ポイントを示した図。図２に示した装置の一部分の拡大図。

Claims

回転モーターと、モーターへの加圧空気の供給を制御する加圧空気の吸気弁（１２）と、モーターを出力シャフトに接続し且つトルク反応解放クラッチ（１０）及び解除可能なトルク無反応クラッチ（１１）とを備え、前記解放クラッチ（１０）が駆動クラッチハーフ（２０）と被駆動クラッチハーフ（２５）を具備し、トルク無反応クラッチ（１０）が軸線方向不動なクラッチハーフ（２６）と軸線方向移動可能なクラッチハーフ（３９）とを具備し、作動機構（１３）が、前記駆動解放クラッチハーフ（２０）と被駆動解放クラッチハーフ（２５）との間の関連解放移動の際に、クラッチ（１０）の回転軸に対して横方向に移動するため、前記駆動解放クラッチハーフ（２０）と被駆動解放クラッチハーフ（２５）の何れか一方に可動に支持される、ラッチ要素（４９）を具備し、第一カム手段（５０）が、前記駆動クラッチハーフ（２０）と被駆動クラッチハーフ（２５）の一方と、ラッチ要素（４９）との間に、ラッチ要素（４９）の前記横方向の移動を行うため配置された、空気圧パワーナットランナーにおいて、
第二カム手段（５５，５６）が、ラッチ要素（４９）とトルク無反応クラッチ（１１）の軸線方向に移動可能なクラッチハーフ（３９）との間に、解放クラッチ（１０）の解放時にトルク無反応クラッチ（１１）の解除と、それによるラッチ要素（４９）の横方向に移動を行うため配置されること、
を特徴とするパワーナットランナー。
前記第二カム手段（５５，５６）が、ラッチ要素（４９）に傾斜表面（５５）、トルク無反応クラッチ（１１）の軸線方向移動可能な前記クラッチハーフ（３９）に接触部分（５６）を備えることを特徴とする請求項１に記載のパワーナットランナー。
バネ（４６）が、トルク無反応クラッチ（１１）の軸線方向移動可能な前記クラッチ（１１）の軸線方向移動可能な前記クラッチハーフ（３９）に推進力を加え、前記第一カム手段（５０）と前記第二カム手段（５５，５６）の両方が、互いに嵌合して保持されることを特徴とする請求項１または２に記載のパワーナットランナー。
トルク反応クラッチ（１０）の被駆動クラッチハーフ（２５）が、トルク無反応クラッチ（１１）の軸線方向不動な前記クラッチハーフ（２６）と一体型に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のパワーナットランナー。