JP2014094417A - オイルパルス工具の圧力緩和機構 - Google Patents

Abstract

【課題】ピーク圧を制限するのみならず、高圧室の圧力勾配を緩やかにすることで、打撃開始時の急激な圧力変化による衝撃を緩和し、騒音を低減することができるオイルパルスドライバの圧力緩和機構を提供する。また、高圧室の圧力勾配をコントロールするに際し、オイルパルスユニットの温度変化の影響を受けにくく、トルク設定が容易であるオイルパルスドライバの圧力緩和機構を提供する。
【解決手段】ライナ２６の内部をメインシャフト２７及びブレード２８で区切り、前記ライナ２６を回転させて少なくとも１つの高圧室３０ａと低圧室３０ｂとを形成し、前記高圧室３０ａと前記低圧室３０ｂの圧力差によりトルクを発生して前記メインシャフト２７を回転させて作動するオイルパルスドライバ１０において、油圧に応じた容量の増減が可能な圧力緩和室３１を前記高圧室３０ａと連通させて設けた。
【選択図】図８

Description

この発明は、オイルを充填密封した筒状のライナの中央部にメインシャフトを配したオイルパルスユニットをモータに作動連結させ、オイルパルスユニットの回転時に生じる油圧により瞬間的なトルクを発生しメインシャフトを回転させてネジ締め作業をするオイルパルス工具の圧力緩和機構に関する。

この種のオイルパルス工具において、トルク調節機構や過剰なピーク圧力を緩和する機構を備えたものが提案されている。

例えば、特許文献１には、高圧室と低圧室とを繋ぐ流路の面積をバルブとアジャストボルトにより調整可能としたトルク調節機構が開示されている。

また、特許文献２及び３には、過剰なピーク圧力が発生したときにバルブを移動させて高圧室と低圧室とを繋ぐ流路の面積を増やし、圧力を開放する機構が開示されている。

特開昭６２−２１８０７６号公報 特許第４８２００２７号公報 特許第３６１５１２５号公報

しかし、上記した特許文献１記載の構造では、オイルパルス工具を作動させているときは、バルブの移動幅を調整できないため、流路の開口量を変化させられない。そのため打撃による圧力上昇をコントロールすることができず、打撃開始時の急激な圧力変化による衝撃力が発生し、騒音を発生するという問題があった。

この点、上記した特許文献２及び３記載の構造では、オイルパルス工具の作動中においてバルブが可動である。しかしながら、バルブにより開口量を変化させ、高圧室から低圧室に流出させるオイルの量を調整する構造になっているが、開口量のわずかな変化でも発生トルクが大きく変化するため、打撃中に流路面積を徐々に変化させて圧力勾配をコントロールすることは極めて困難である。よって、打撃開始時の急激な圧力変化による衝撃力が発生し、騒音を発生するという問題があった。また、流路面積を変化させて発生トルクを調節する場合、オイルパルスユニットの温度上昇とともにオイルの粘性が低下するため、連続使用時などでは徐々に発生トルクが低下してしまうという問題もある。

そこで、本発明は、高圧室から低圧室へのオイルの流出量を変化させて圧力をコントロールするのではなく、可動バルブにより高圧室の容量を変化させ、圧力をコントロールすることにより、ピーク圧を制限するのみならず、高圧室の圧力勾配をコントロールすることで、打撃開始時の急激な圧力変化による衝撃を緩和し、騒音を低減することができるオイルパルス工具の圧力緩和機構を提供することを課題とする。

また、高圧室の圧力勾配をコントロールするに際し、オイルパルスユニットの温度変化の影響を受けにくく、トルク設定が容易であるオイルパルス工具の圧力緩和機構を提供することを課題とする。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、以下を特徴とする。

（請求項１）
請求項１に記載の発明は、以下の点を特徴とする。

すなわち、請求項１に記載のオイルパルスドライバの圧力緩和機構は、オイルを充填密封した筒状のライナと、前記ライナ内に回転可能に支持されるメインシャフトと、前記メインシャフトの側部に出没可能に配置されたブレードと、を備え、前記ライナの内部を前記メインシャフト及び前記ブレードで区切り、前記ライナを回転させて少なくとも１つの高圧室と低圧室とを形成し、前記高圧室と前記低圧室の圧力差によりトルクを発生して前記メインシャフトを回転させて作動するオイルパルス工具において、油圧に応じた容量の増減が可能な圧力緩和室を前記高圧室と連通させて設けたことを特徴とする。

（請求項２）
請求項２に記載の発明は、上記した請求項１記載の発明の特徴点に加え、以下の点を特徴とする。

すなわち、前記高圧室と連通する前記圧力緩和室には、前記圧力緩和室の容量を増減させる可動バルブが設けられていることを特徴とする。

（請求項３）
請求項３に記載の発明は、上記した請求項２記載の発明の特徴点に加え、以下の点を特徴とする。

すなわち、前記可動バルブは、前記圧力緩和室の容量を小さくする方向に付勢部材により付勢され、前記高圧室の前記可動バルブに発生する荷重が、前記付勢部材により付勢される荷重を上回ったときに前記可動バルブが前記圧力緩和室の容量を大きくする方向に移動することを特徴とする。

（請求項４）
請求項４に記載の発明は、上記した請求項２又は３記載の発明の特徴点に加え、以下の点を特徴とする。

すなわち、前記圧力緩和室の最大容量を超えて前記可動バルブが移動しないように規制する規制手段を設けたことを特徴とする。

請求項１記載の発明は上記の通りであり、油圧に応じた容量の増減が可能な圧力緩和室を高圧室と連通して設けたので、打撃開始直後に高圧室の圧力が上昇し始めたときから、その圧力に応じて高圧室の容積を増加させ、高圧室の圧力上昇を緩やかにコントロールすることができる。このため、打撃開始時の急激な圧力変化による衝撃を緩和し、騒音を低減することができる。

また、高圧室と低圧室とを繋ぐ流路の面積を変化させる構造ではないため、オイルパルスユニットの温度変化の影響を受けにくい。

また、バルブの作動荷重のみでトルク調整が可能であるため、トルク設定も容易である。

また、請求項２記載の発明によれば、前記高圧室の圧力に応じて前記圧力緩和室の容量を増減させる可動バルブを設けたので、打撃開始直後に高圧室の圧力が上昇し始めたときから、その圧力に応じてよってバルブが移動することにより高圧室の容積を増加させ、高圧室の圧力上昇を緩やかにすることができる。

また、請求項３記載の発明によれば、前記高圧室の前記可動バルブに発生する荷重が、前記付勢部材により付勢される荷重を上回ったときに前記可動バルブが前記圧力緩和室の容量を大きくする方向に移動するので、前記可動バルブの作動荷重のみでトルク調整が可能であり、トルク設定も容易である。具体的には、可動バルブを圧力緩和室の容量を小さくする方向に付勢部材により付勢するように形成されているので、この付勢手段の付勢力を調整するだけでトルク調整が可能であるため、トルク設定が容易である。

また、請求項４記載の発明によれば、圧力緩和室の最大容量を超えて前記可動バルブが移動しないように規制する規制手段を設けているので、圧力緩和室の最大容量が調整され、ピーク圧力を調整することができる。

オイルパルスドライバの側面図である。 オイルパルスドライバを側面から見た一部拡大断面図である。 オイルパルスユニットの（ａ）正面図、（ｂ）Ｘ−Ｘ断面図、（ｃ）Ｙ−Ｙ断面図である。 オイルパルスユニットの（ａ）側面図、（ｂ）背面図である。 オイルパルスユニットのＡ−Ａ断面図である。 オイルパルスユニットのＢ−Ｂ断面図である。 オイルパルスユニットのＣ−Ｃ断面図である。 オイルパルスユニットのＤ−Ｄ断面図であって、（ａ）バルブが待機位置にある図、（ｂ）バルブが移動した図である。

本発明の実施形態について、オイルパルス工具としてオイルパルスドライバ１０を例に挙げ、図を参照しながら説明する。

本実施形態に係るオイルパルスドライバ１０は、オイルを充填密封した筒状のライナ２６の中央部にメインシャフト２７を配したオイルパルスユニット２１をモータ１２に作動連結させ、オイルパルスユニット２１の回転時に生じる油圧により周期的なトルクを発生しメインシャフト２７を回転させて締結作業をするものであり、図１及び図２に示すように、モータ１２を含む駆動部１１と、遊星歯車減速機構を備えた減速部１３と、オイルパルスユニット２１を備えたパルス部２０と、を前後に直列に配してハウジング１４に収容したものである。

ハウジング１４の下方にはグリップ１５が設けられ、グリップ１５に設けられたトリガ１６が操作されることによりモータ１２が回転し、回転したモータ１２がオイルパルスユニット２１を駆動するようになっている。オイルパルスユニット２１が駆動させられると、後述するように、オイルパルスユニット２１の中央に配置されたメインシャフト２７が油圧オイルパルスにより衝撃的に回転する。なお、グリップ１５の下部には充電可能なバッテリ１７が着脱可能に配置されており、モータ１２の電源として使用される。

モータ１２の前方には、減速部１３を構成する遊星歯車減速機構が配置され、遊星歯車減速機構に含まれる遊星歯車がモータ１２の出力軸に直結した歯車軸に噛合させられている。これにより、モータ１２が作動したときに、モータ１２の駆動力が遊星歯車減速機構によって減速され、減速されたモータ１２の駆動力が減速部１３の前方に配置されたオイルパルスユニット２１に伝達される。

図３に示すように、オイルパルスユニット２１は、両端に設けられたロアキャップ２３及びアッパーキャップ２２で閉じられた円筒状のライナケース２５の内部にメインシャフト２７とライナ２６とを配置し、オイルを充填したものである。

メインシャフト２７は、後端がアッパーキャップ２２に回転可能に軸支され、前側部はロアキャップ２３に貫通支持されている。メインシャフト２７の前端はライナケース２５の前方に突出し、図示しないビット等を装着可能となっている。

なお、図５に示すように、メインシャフト２７の側部には直径方向にブレード溝２７ａが貫通形成され、このブレード溝２７ａに１対のブレード２８が出没可能に配置されている。この１対のブレード２８は、ブレードスプリング２９を介して伸縮自在に連結されており、常にライナ２６の内面に当接するように付勢されている。

そして、ライナ２６の内部にはオイルが密封されており、このオイルが密封されたライナ２６の内部を前記メインシャフト２７と前記ブレード２８により分割して４つの油室３０を形成している。本実施形態に係るオイルパルスドライバ１０は、モータ１２の駆動力によってライナ２６が図５に示す矢印の方法に回転すると、この４つの油室３０間に圧力差が生じ、この圧力差によってトルクを発生させるように形成されている。この４つの油室３０は、具体的には、図５に示すように、交互に配置された２つの高圧室３０ａと２つの低圧室３０ｂとで構成されている。

本実施形態に係るオイルパルスドライバ１０でネジ締め作業を行なうときは、トリガ１６を引き操作してモータ１２を回転させる。すると、遊星歯車を介して減速された回転力がオイルパルスユニット２１に伝達され、ライナ２６が回転する。ライナ２６が回転することにより、ブレード２８がオイルの圧力を受け、メインシャフト２７が回転する。このように、メインシャフト２７に負荷がかかっていないときはオイルの抵抗のみでメインシャフト２７が回転する。

一方、メインシャフト２７に対する負荷が高くなると、ライナ２６の回転に対してメインシャフト２７の回転が遅れるようになり、ブレード２８がライナ２６に対して相対的に移動することによって高圧室３０ａの容積が小さくなり、オイルが圧縮される。このようにオイルを圧縮することで高圧室３０ａの油圧を高め、高めた油圧が一定まで達すると、油圧により生じたトルクでメインシャフト２７が瞬発的に回転する。このように、一定周期で大きなトルクを発生させることにより、ネジ等を強力に締め込ませる。

ところで、本実施形態に係るオイルパルスユニット２１は、高圧室３０ａと連通する圧力緩和室３１と、この圧力緩和室３１の容量を増減させる可動バルブ３２と、可動バルブ３２を付勢する付勢部材としてのバルブスプリング３３と、圧力緩和室３１の最大容量を超えて可動バルブ３２が移動しないように規制する規制手段としてのストッパシャフト３４と、を備えており、これらの構成によって高圧室３０ａのピーク圧を制限するのみならず、高圧室３０ａの圧力勾配をも緩やかにすることができる圧力緩和機構を実現している。

詳しくは、本実施形態に係るライナ２６には、図６〜８に示すように、高圧室３０ａと連通するように高圧室側流路３５が外径方向に穿設されており、また、低圧室３０ｂと連通するように低圧室側流路３７が外径方向に穿設されている。そしてこの高圧室側流路３５と低圧室側流路３７とを連通させるようにバルブ摺動路３６がライナ２６の軸方向と略平行に穿設されている。

前述した圧力緩和室３１は、このバルブ摺動路３６を利用して形成されている。すなわち、このバルブ摺動路３６には、バルブ摺動路３６の内径に略等しい外径を持った可動バルブ３２が摺動可能に配置されており、この可動バルブ３２が摺動することで高圧室側流路３５に連通する圧力緩和室３１の容積を変えられるようになっている。言い換えると、可動バルブ３２が高圧室側流路３５の方向に移動することで圧力緩和室３１の容積が小さくなり、可動バルブ３２が低圧室側流路３７の方向に移動することで圧力緩和室３１の容積が大きくなるように形成されている。

この可動バルブ３２は、圧力緩和室３１の容量を小さくする方向にバルブスプリング３３によって付勢されており、図８（ａ）に示すように、高圧室３０ａ内の油圧が小さい状態では圧力緩和室３１の容量は小さい。

この状態から高圧室３０ａ内の油圧が上昇すると、図８（ｂ）に示すように、油圧によって可動バルブ３２が低圧室側流路３７の方向へと移動し、圧力緩和室３１の容積が大きくなる。このため、高圧室３０ａの圧力上昇は緩やかなものとなり、また、高圧室３０ａの容積が大きくなることから、高圧室３０ａのピーク圧も抑制することができる。

そして、打撃が終了して高圧室３０ａ内の圧力が開放されると、バルブスプリング３３によって可動バルブ３２が図８（ａ）に示す待機位置へと戻される。

なお、バルブ摺動路３６の内部には、可動バルブ３２の低圧室側流路３７の方向への移動を規制するストッパシャフト３４が配置されており、高圧室３０ａ内の油圧が上昇した場合でも、圧力緩和室３１の最大容量を超えて可動バルブ３２が移動しないように規制している。このため、圧力緩和室３１の最大容量を調整することが可能となっており、言い換えると、高圧室３０ａのピーク圧力を調整することが可能となっている。

以上説明したように、本実施形態によれば、高圧室３０ａと連通する圧力緩和室３１を設け、この圧力緩和室３１の容量を増減させる可動バルブ３２を設けたので、打撃開始直後に高圧室３０ａの圧力が上昇し始めたときから、その圧力によって可動バルブ３２が移動することにより高圧室３０ａの容積を増加させ、高圧室３０ａの圧力上昇を緩やかにすることができる。このため、打撃開始時の急激な圧力変化による衝撃を緩和し、騒音を低減することができる。

また、高圧室３０ａと低圧室３０ｂとを繋ぐ流路の面積を変化させる構造ではないため、オイルパルスユニット２１の温度変化の影響を受けにくい。

また、可動バルブ３２の作動荷重のみでトルク調整が可能であるため、トルク設定も容易である。

なお、上記した実施形態においては、可動バルブ３２の低圧室側流路３７の方向への移動を規制する規制手段としてストッパシャフト３４を設けたが、本発明の実施形態としてはこれに限らない。例えば、バルブ摺動路３６や高圧室側流路３５の形状（段付穴など）によって可動バルブ３２の移動を規制し、これをもって規制手段としてもよい。

また、上記した実施形態においては、バルブ摺動路３６と低圧室側流路３７とを連通させている。このようにすれば、可動バルブ３２の裏側に漏れたオイルを回収できるという利点があるためである。しかしながら、本発明の実施形態としてはこれに限らず、低圧室側流路３７を設けなくてもよい。

１０ オイルパルスドライバ
１１ 駆動部
１２ モータ
１３ 減速部
１４ ハウジング
１５ グリップ
１６ トリガ
１７ バッテリ
２０ パルス部
２１ オイルパルスユニット
２２ アッパーキャップ
２３ ロアキャップ
２５ ライナケース
２６ ライナ
２７ メインシャフト
２７ａ ブレード溝
２８ ブレード
２９ ブレードスプリング
３０ 油室
３０ａ 高圧室
３０ｂ 低圧室
３１ 圧力緩和室
３２ 可動バルブ
３３ バルブスプリング（付勢部材）
３４ ストッパシャフト（規制手段）
３５ 高圧室側流路
３６ バルブ摺動路
３７ 低圧室側流路

Claims (4)

1. オイルを充填密封した筒状のライナと、
   前記ライナ内に回転可能に支持されるメインシャフトと、
   前記メインシャフトの側部に出没可能に配置されたブレードと、
   を備え、
   前記ライナの内部を前記メインシャフト及び前記ブレードで区切り、前記ライナを回転させて少なくとも１つの高圧室と低圧室とを形成し、前記高圧室と前記低圧室の圧力差によりトルクを発生して前記メインシャフトを回転させて作動するオイルパルス工具において、
   油圧に応じた容量の増減が可能な圧力緩和室を前記高圧室と連通させて設けたことを特徴とする、オイルパルス工具の圧力緩和機構。
2. 前記高圧室と連通する前記圧力緩和室には、前記圧力緩和室の容量を増減させる可動バルブが設けられていることを特徴とする、請求項１記載のオイルパルス工具の圧力緩和機構。
3. 前記可動バルブは、前記圧力緩和室の容量を小さくする方向に付勢部材により付勢され
   、前記高圧室の前記可動バルブに発生する荷重が、前記付勢部材により付勢される荷重を上回ったときに前記可動バルブが前記圧力緩和室の容量を大きくする方向に移動することを特徴とする、請求項２記載のオイルパルス工具の圧力緩和機構。
4. 前記圧力緩和室の最大容量を超えて前記可動バルブが移動しないように規制する規制手段を設けたことを特徴とする、請求項２又は３記載のオイルパルス工具の圧力緩和機構。

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