JP2011025406A - トルクコントロールレンチのシャットオフバルブ機構 - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンの端面の中心位置に作動油が作用させることができるようにしたトルクコントロールレンチのシャットオフバルブ機構を提供すること。
【解決手段】ライナー上蓋（５２）に形成した作動油の通路が開口する位置に、作動油の通路の開口と連通し、ピストン（９１）の端面の中心位置と油圧式打撃トルク発生装置（５）側とにそれぞれ開口する作動油の通路を形成した通路部材（１０）を配設する。
【選択図】図４

Description

本発明は、トルクコントロールレンチの締付力が設定値に達したことを油圧式打撃トルク発生装置の作動油の圧力により開放されるリリーフバルブにより検知し、リリーフバルブを通過する作動油の圧力をピストンに作用させてパイロットバルブを操作し、エアーモータへの高圧空気の供給を遮断するシャットオフバルブを作動させるようにしたトルクコントロールレンチのシャットオフバルブ機構に関するものである。

トルクコントロールレンチにおいて、トルクコントロールレンチの締付力が設定値に達したことを検知し、エアーモータへの高圧空気の供給を遮断するシャットオフバルブを作動させるようにしたトルクコントロールレンチのシャットオフバルブ機構が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

シャットオフバルブ機構の一例を、図６〜図７に示すトルクコントロールレンチ１に基づいて説明する。
このトルクコントロールレンチ１は、高圧空気の供給、停止を行うメインバルブ２と正逆回転の打撃トルクを選択的に発生させるための正逆回転切換バルブ３を有し、このバルブ２、３から送気される高圧空気により回転トルクを発生するエアーモータ４を駆動する。
そして、エアーモータ４の回転トルクを打撃トルクに変換する油圧式打撃トルク発生装置５をフロントケース６内に設けるようしている。
この油圧式打撃トルク発生装置５は、ライナーケース５６内にライナー本体５１、ライナー上蓋５２及びライナー下蓋５３からなるライナー５０を配設し、このライナー５０内に作動油を充填密閉し、ライナー５０内に同軸に嵌挿した主軸７に１個又は複数個（本例においては２個）の羽根挿入溝を設けるようにする。そして、この羽根挿入溝内に羽根５４を嵌挿し、この羽根５４をばね５５にてライナー本体５１の内周面に摺接するように付勢するとともに、主軸７の外周面に、１個又は複数個のシール面を形成する。また、ライナー本体５１の内周面に、複数個（本例においては４個）のシール面を形成するとともに、打撃トルクの大きさを調整する出力調整機構８を設ける。
そして、エアーモータ４によりライナー５０を回転させることにより、ライナー５０のライナー本体５１の内周面に形成した複数個のシール面と主軸７の外周面に形成したシール面及び羽根５４、５４とが合致したとき、主軸７に打撃トルクを発生させるものである。

そして、このトルクコントロールレンチ１は、その締付力が設定値に達した場合、シャットオフバルブ機構９Ａにより、エアーモータ４への高圧空気の供給を遮断するようにしている。
このシャットオフバルブ機構９Ａは、トルクコントロールレンチ１の締付力が設定値に達したことを、油圧式打撃トルク発生装置５の作動油の圧力により開放される出力調整機構８のリリーフバルブ８３により検知し、リリーフバルブ８３を通過する作動油の圧力をライナー上蓋５２に配設したピストン９１に作用させ、ピストン９１の背部にエアーモータ４を貫通して配設したロッド９２を介して、パイロットバルブ９３を操作し、エアーモータへの高圧空気の供給を遮断するシャットオフバルブ９５を作動させるようにしている。

このシャットオフバルブ機構９Ａは、図７に詳示するように、シャットオフバルブ９５の一端側にエアーモータ４に供給される高圧空気が導入されるエアーポート１１ａを、他端側に連通孔９５ａを介して高圧空気が導入されるエアーポート１１ｃをそれぞれ形成し、シャットオフバルブ９５を開放する方向に付勢するばね９６を配設するようにするとともに、シャットオフバルブ９５の他端側に形成したエアーポート１１ｃとパイロットバルブ９３の前面側（ロッド９２側）のエアーポート１１ｄを連通孔１２Ａにより連通し、高圧空気の圧力がパイロットバルブ９３の前面にかかるようにし、一方、パイロットバルブ９３の背面側（ロッド９２の反対側）のエアーポート１１ｅを連通孔１３Ａにより外部と連通し、さらに、エアーポート１１ｅ内にパイロットバルブ９３をエアーポート１１ｄの方向、すなわち、パイロットバルブ９３を閉鎖する方向に付勢するばね９４を配設するようにしている。

これにより、トルクコントロールレンチ１の締付力が設定値に達すると、油圧式打撃トルク発生装置５の作動油の圧力により出力調整機構８のリリーフバルブ８３が開放され、リリーフバルブ８３を通過する作動油の圧力がライナー上蓋５２に配設したピストン９１に作用し、ピストン９１の背部にエアーモータ４を貫通して配設したロッド９２を介して、パイロットバルブ９３が操作され、開放される。
パイロットバルブ９３が開放されると、エアーポート１１ｃ内の高圧空気が、連通孔１２Ａ、エアーポート１１ｄ、エアーポート１１ｅ及び連通孔１３Ａを介して外部に放出され、エアーポート１１ｃ内の圧力が低下することとなり、これにより、シャットオフバルブ９５が、図６〜図７に示す右側の位置から左側の位置に移動し、高圧空気が導入されるエアーポート１１ａとエアーモータ４に連通するエアーポート１１ｂとを遮断して、エアーモータ４への高圧空気の供給が停止され、ボルト等を予め設定した所定の締付力で締め付けることができるものとなる。

実開平３−４００７６号公報

ところで、このシャットオフバルブ機構９Ａにおいては、ピストン９１を介してパイロットバルブ９３を操作し、シャットオフバルブ９５を作動させるが、この際、図６に示すように、構造上、ピストン９１の周面側から作動油の圧力が作用するようになっていた。

本発明は、上記従来のトルクコントロールレンチのシャットオフバルブ機構の構造上の問題点に鑑み、ピストンの端面の中心位置に作動油が作用させることができるようにしたトルクコントロールレンチのシャットオフバルブ機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のトルクコントロールレンチのシャットオフバルブ機構は、トルクコントロールレンチの締付力が設定値に達したことを油圧式打撃トルク発生装置の作動油の圧力により開放されるリリーフバルブにより検知し、リリーフバルブを通過する作動油の圧力を、リリーフバルブの下流側からライナー上蓋に形成した作動油の通路を介してピストンに作用させ、ピストンの背部に配設したロッドを介して、パイロットバルブを操作し、エアーモータへの高圧空気の供給を遮断するシャットオフバルブを作動させるようにしたトルクコントロールレンチのシャットオフバルブ機構において、前記ライナー上蓋に形成した作動油の通路が開口する位置に、該作動油の通路の開口と連通し、前記ピストンの端面の中心位置と油圧式打撃トルク発生装置側とにそれぞれ開口する作動油の通路を形成した通路部材を配設したことを特徴とする。

このトルクコントロールレンチのシャットオフバルブ機構は、ライナー上蓋に形成した作動油の通路が開口する位置に、該作動油の通路の開口と連通し、前記ピストンの端面の中心位置と油圧式打撃トルク発生装置側とにそれぞれ開口する作動油の通路を形成した通路部材を配設するようにしているので、ピストンの端面の中心位置に作動油が作用させることができる。

本発明のトルクコントロールレンチのシャットオフバルブ機構を適用したトルクコントロールレンチの一実施例を示す正面縦断面図である。 同油圧式打撃トルク発生装置を示す断面図である。 出力調整機構を示し、（ａ）は全体のリリーフバルブ軸の正面縦断面図、（ｂ）はリリーフバルブ軸の正面縦断面図、（ｃ）は（ｂ）のＣ−Ｃ線断面図である。 シャットオフバルブ機構の要部を示す正面縦断面図である。 検出機構を付設したシャットオフバルブ機構を示し、（ａ）は正面縦断面図、（ｂ）は軸直交断面図である。 従来のトルクコントロールレンチを示す正面縦断面図である。 同シャットオフバルブ機構の要部を示す正面縦断面図である。

以下、本発明のトルクコントロールレンチのシャットオフバルブ機構の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図５に、本発明のシャットオフバルブ機構を適用したトルクコントロールレンチの一実施例を示す。
このトルクコントロールレンチ１は、高圧空気の供給、停止を行うメインバルブ２と正逆回転の打撃トルクを選択的に発生させるための正逆回転切換バルブ３を有し、このバルブ２、３から送気される高圧空気により回転トルクを発生するエアーモータ４を駆動する。
そして、エアーモータ４の回転トルクを打撃トルクに変換する油圧式打撃トルク発生装置５をフロントケース６内に設けるようしている。

この油圧式打撃トルク発生装置５は、ライナーケース５６内にライナー本体５１、ライナー上蓋５２及びライナー下蓋５３からなるライナー５０を配設し、このライナー５０内に作動油を充填密閉し、ライナー５０内に同軸に嵌挿した主軸７に１個又は複数個（本例においては２個）の羽根挿入溝を設けるようにする。
そして、この羽根挿入溝内に羽根５４を嵌挿し、この羽根５４をばね５５にてライナー本体５１の内周面に摺接するように付勢するとともに、主軸７の外周面に、１個又は複数個（本例においては２個）のシール面７ａ、７ａを形成する。また、ライナー本体５１の内周面に、複数個（本例においては４個）のシール面５ａ、５ａ、５ｂ、５ｂを形成するとともに、打撃トルクの大きさを調整する出力調整機構８を設ける。
そして、エアーモータ４によりライナー５０を回転させることにより、ライナー５０の内周面に形成した複数個のシール面５ａ、５ａ、５ｂ、５ｂと主軸７の外周面に形成したシール面７ａ、７ａ及び羽根５４、５４とが合致したとき、主軸７に打撃トルクを発生させるものである。

また、本実施例のトルクコントロールレンチにおいては、油圧式打撃トルク発生装置５の主軸７の外周面に形成したシール面７ａ、７ａを、シール面７ａ、７ａを結ぶ直線が、主軸７の中心を通らないように、偏心して形成するようにしている。
これにより、メインバルブ２及び切換バルブ３を操作して高圧空気をエアーモータ４に供給してエアーモータ４を回転することにより、油圧式打撃トルク発生装置５のライナー５０を回転し、ライナー５０の１回転につき、ライナー５０のライナー本体５１の内周面に形成したシール面５ａ、５ａ、５ｂ、５ｂと主軸７の外周面に形成したシール面７ａ、７ａ及び羽根５４、５４とを１回合致させ、このとき、ライナー５０の内部に形成された空洞が、２つの高圧室Ｈと２つの低圧室Ｌに区分されて羽根５４、５４が低圧室Ｌ側に押されることにより、ライナー５０の１回転につき１回の間欠的な打撃トルクを主軸７に発生させるものである。

ところで、ライナー５０のライナー本体５１には、打撃トルクの大きさを調整する出力調整機構８を配設する。
この出力調整機構８は、ライナー本体５１の軸心と平行に形成した出力調整機構挿入孔５１ａと、シール面５ｂを挟んで主軸７のシール面７ａにより分割される２室間と出力調整機構挿入孔５１ａとを連通するポートＰ1、Ｐ2と、出力調整機構挿入孔５１ａ内に挿入されるリリーフバルブ軸８１、調整軸８２、リリーフバルブ８３及びリリーフバルブ８３を閉鎖する方向に付勢するばね８４とで構成するようにしている。
リリーフバルブ軸８１は、リリーフバルブ軸８１と螺合した調整軸８２を回動操作することにより、出力調整機構挿入孔５１ａ内で摺動するようにされるとともに、リリーフバルブ軸８１の外周面にポートＰ1とポートＰ2とを連通する凹溝からなる通路８１ｑを形成し、さらに、リリーフバルブ軸８１を軸と直角方向に貫通する通路８１ｐ及びこの通路８１ｐの中間に連通し、リリーフバルブ軸８１を軸方向に貫通して、出力調整機構挿入孔５１ａのリリーフバルブ８３側に作動油を供給する通路８１ｒを形成する。

この出力調整機構８は、油圧式打撃トルク発生装置５のライナー５０を回転すると、高圧室Ｈより、ポートＰ1、通路８１ｑ、ポートＰ2を経て低圧室Ｌ側へ所定量の作動油が流れる。このとき、トルクコントロールレンチ１の締付力が設定値に達する（高圧室Ｈの作動油の圧力が設定圧力に達する）までは、リリーフバルブ８３は、ばね８４の付勢力により、リリーフバルブ軸８１の端面に開口した作動油の通路８１ｒを閉鎖した状態を維持する。
そして、トルクコントロールレンチ１の締付力が設定値に達する（高圧室Ｈの作動油の圧力が設定圧力に達する）と、リリーフバルブ８３が開放され、作動油の一部が、ポートＰ1より、通路８１ｑ及び通路８１ｒを介して、リリーフバルブ８３を通過して流出し、ライナー上蓋５２に形成した通路を通って、ライナー上蓋５２に形成したシリンダ５２ｂ内に配設したピストン９１に作用するように構成されている。

この場合、図４に示すように、ライナー上蓋５２に形成した作動油の通路は、リリーフバルブ８３の下流側からピストン９１を配設したシリンダ５２ｂ側に開口し、この作動油の通路の開口と連通し、ピストン９１の端面の中心位置と油圧式打撃トルク発生装置５側とにそれぞれ開口する作動油の通路を形成した通路部材１０の通路を通って、ライナー上蓋５２に形成したシリンダ５２ｂ内に配設したピストン９１に作用するように構成されるとともに、油圧式打撃トルク発生装置側、すなわち、ライナー上蓋５２と主軸７の後部との間の隙間を通じて、ライナー５０内に連通するように形成されている。
そして、この通路部材１０の油圧式打撃トルク発生装置側の作動油の通路の出口に、チェックバルブ１５が配設されるとともに、通路部材１０を閉鎖する方向にチェックバルブ１５を付勢するばね１６を、主軸７の後部７１に穿設された孔７２に配設するようにしている。

このように、通路部材１０の油圧式打撃トルク発生装置側の出口にチェックバルブ１５を配設することにより、通常の打撃トルク発生時において、リリーフバルブ８３から漏れ出てくる微量の作動油が、ライナー上蓋５２と主軸７の後部との間の隙間を通じて流出すること、すなわち、リリーフバルブ８３からの作動油の漏れを防止することができ、これにより、締付作業の作業効率を向上するとともに、安定した締付力を得ることができるものとなる。
また、シャットオフ後は、ピストン９１が復帰するのと合わせてチェックバルブ１５をばね１６の付勢力に抗して開放して、シリンダ５２ｂ内の作動油を、ライナー上蓋５２と主軸７の後部との間の隙間を通じて、油圧式打撃トルク発生装置側に戻すことができる。
このため、チェックバルブ１５を付勢するばね１６の付勢力よりも、後述のパイロットバルブ９３を付勢するばね９４の付勢力が大きくなるように、ばね１６及びばね９４の付勢力を設定するようにする。
なお、リリーフバルブ８３が開放されて作動油の圧力がピストン９１に作用するシャットオフ時にも、ばね１６の付勢力に抗してチェックバルブ１５が開放されるが、ライナー上蓋５２と主軸７の後部との間の隙間が狭いことから、ピストン９１の移動に支障が出ることはない。

一方、打撃トルクの大きさの調整は、調整軸８２を回動操作することにより、出力調整機構挿入孔５１ａ内でリリーフバルブ軸８１を摺動させ、ばね８４にて付勢されるリリーフバルブ８３の付勢力を調整するとともに、ポートＰ1とポートＰ2を連通する通路８１ｑの開口量を調整することにより行うようにする。
この場合、リリーフバルブ軸８１が回動すると、通路８１ｐの開口の方向が変動し、打撃トルクの大きさの正確な調整が困難になるため、図３に示すように、リリーフバルブ軸８１の軸方向に長孔８１ｈを穿設し、この長孔８１ｈにライナー５０のライナー本体５１に設けたノックピン５７を嵌挿して、回り止めをするようにする。

また、ポートＰ1とポートＰ2を連通する通路８１ｐの開口量を小さく設定することにより、検知圧力を低圧にし、ばね８４によるリリーフバルブ８３の付勢力の調整を容易にするとともに、ポートＰ1とポートＰ2を連通する通路８１ｑの開口量の調整による打撃トルクの大きさの調整をより有効に機能させることができるが、通路８１ｐの開口量をあまり小さく設定すると、低出力の機種や小型の機種においては、後述のシャットオフバルブ機構９を作動させるための検知圧力が低くなりすぎたり、通路８１ｐから通路８１ｒに流入する作動油の量が不足し、逆に打撃トルクの調整を正確に行うことができなくなる場合がある。
これを改善するため、図３に示すように、通路８１ｐを通し孔ではなく、片方の口径を大きく、他方の口径を小としたオリフィス形状に形成し、正回転時に、高圧室Ｈ側となるポートＰ1側の口径が、低圧室Ｌ側となるポートＰ2側の口径よりも大になるように、リリーフバルブ軸８１を配設するようにする。
これによって、ポートＰ1とポートＰ2を連通する通路８１ｑの開口量の調整による打撃トルクの大きさの調整をより有効に機能させながら、通路８１ｐから通路８１ｒに流入する油の量を確保することができ、打撃トルクの大きさの調整を正確に行うことができる。

また、ポートＰ1とポートＰ2を連通する通路８１ｑの開口量を調整する際に、ポートＰ1とポートＰ2を連通する通路８１ｐにかかる作動油の圧力の変動を防止するため、通路８１ｐと通路８１ｑをリリーフバルブ軸８１に分離壁８１ｓを形成することが望ましい。

なお、リリーフバルブ軸８１は、油圧式打撃トルク発生装置５のライナー上蓋５２内に設けることもできる。
リリーフバルブ軸８１をライナー上蓋５２内に設けることにより、油圧式打撃トルク発生装置５の外径を小さくでき、かつ、ライナー５０を構成するライナー本体５１、ライナー上蓋５２及びライナー下蓋５３並びにノックピン５７の精度の許容度を大きくできるとともに、ライナー本体５１とライナー上蓋５２間のシール性が出力調整機構挿入孔５１ａに影響されないものとなる。

そして、上記のとおり、トルクコントロールレンチ１の締付力が設定値に達する（高圧室Ｈの作動油の圧力が設定圧力に達する）と、リリーフバルブ８３が開放され、作動油の一部が、リリーフバルブ８３を通過して流出し、作動油の圧力が、ピストン９１に作用することになるが、ピストン９１の背部には、エアーモータ４を貫通して配設したロッド９２を介して、パイロットバルブ９３が配設されているため、作動油の圧力を受けたピストン９１が、図１において右方に移動すると、ロッド９２を介して、パイロットバルブ９３を操作し、エアーモータ４への高圧空気の供給を遮断するシャットオフバルブ１７を作動させるようにして、シャットオフバルブ機構９を構成するようにしている。

シャットオフバルブ機構９は、図１及び図５に示すように、断面Ｔ字状のシャットオフバルブ１７の両側に、それぞれ高圧空気が導入されるエアーポート１８ａ、１８ｂを形成し、このうち、一方のエアーポート１８ａを、通路１８ｃを介してエアーモータ４に連通するように形成している。
そして、このエアーポート１８ａとパイロットバルブ９３を介して連通するロッド挿通部には、外部と連通した連通孔１９が形成されている。
パイロットバルブ９３とシャットオフバルブ１７とは、ばね９４を介して相互に弾支されており、ばね９４は、パイロットバルブ９３を閉鎖する方向に付勢するとともに、シャットオフバルブ１７を開放する方向に付勢している。

このシャットオフバルブ機構９では、トルクコントロールレンチ１の締付力が設定値に達する（高圧室Ｈの作動油の圧力が設定圧力に達する）と、油圧式打撃トルク発生装置５の作動油の圧力により出力調整機構８のリリーフバルブ８３が開放され、リリーフバルブ８３を通過する作動油の圧力がライナー上蓋５２に配設したピストン９１に作用し、ピストン９１の背部にエアーモータ４を貫通して配設したロッド９２を介して、パイロットバルブ９３がばね９４に抗して操作され、開放される。
パイロットバルブ９３が開放されると、エアーモータ４と連通する側のエアーポート１８ａが連通孔１９を介して外部と連通して圧力が低下することから、シャットオフバルブ１７が反対側のエアーポート１８ｂの高圧空気に押されて、図１及び図５（ａ）において左方に移動し、エアーモータ４に通じる通路１８ｃを遮断する。
これにより、エアーモータ４への高圧空気の供給が停止され、ボルト等を予め設定した所定の締付力で締め付けることができる。

以上、本発明のトルクコントロールレンチのシャットオフバルブ機構について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、例えば、図５に示すように、シャットオフバルブ１７の背面のエアーポート１８ｂに、このエアーポート１８ｂの圧力変化を検出することによってシャットオフバルブ１７の作動回数を検出し、ボルト等の締付回数をカウントする検出機構２０（この検出機構２０は、エアーポート１８ｂに連通する検出孔２０ａに制御装置に接続される管路２０ｃを接続するようにしたもので、検出孔２０ａには、ばね２０ｄにより付勢されたボール弁２０ｂが、高圧空気をシールするために配設されている。）を接続し、締付作業を自動管理することができるようにする等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。

本発明のトルクコントロールレンチのシャットオフバルブ機構は、トルクコントロールレンチの締付力が設定値に達したことを油圧式打撃トルク発生装置の作動油の圧力により開放されるリリーフバルブにより検知し、リリーフバルブを通過する作動油の圧力をピストンに作用させてパイロットバルブを操作し、エアーモータへの高圧空気の供給を遮断するシャットオフバルブを作動させるようにしたトルクコントロールレンチに広く使用することができる。

１ トルクコントロールレンチ
２ メインバルブ
３ 正逆回転切換バルブ
４ エアーモータ
５ 油圧式打撃トルク発生装置
５０ ライナー
５４ 羽根
６ フロントケース
７ 主軸
７１ 主軸後部
７２ 孔
８ 出力調整機構
８１ リリーフバルブ軸
８２ 調整軸
８３ リリーフバルブ
８４ ばね
９ シャットオフバルブ機構
９１ ピストン
９２ ロッド
９３ パイロットバルブ
９４ ばね
１０ 通路部材
１５ チェックバルブ
１６ ばね
１７ シャットオフバルブ
１８ａ、１８ｂ エアーポート
１８ｃ 通路
１９ 連通孔

Claims (1)

1. トルクコントロールレンチの締付力が設定値に達したことを油圧式打撃トルク発生装置の作動油の圧力により開放されるリリーフバルブにより検知し、リリーフバルブを通過する作動油の圧力を、リリーフバルブの下流側からライナー上蓋に形成した作動油の通路を介してピストンに作用させ、ピストンの背部に配設したロッドを介して、パイロットバルブを操作し、エアーモータへの高圧空気の供給を遮断するシャットオフバルブを作動させるようにしたトルクコントロールレンチのシャットオフバルブ機構において、前記ライナー上蓋に形成した作動油の通路が開口する位置に、該作動油の通路の開口と連通し、前記ピストンの端面の中心位置と油圧式打撃トルク発生装置側とにそれぞれ開口する作動油の通路を形成した通路部材を配設したことを特徴とするトルクコントロールレンチのシャットオフバルブ機構。

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