JP2509216Y2 - トルクコントロ―ルレンチの圧力検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、トルクコントロールレンチにおける圧力検
出を簡易な機構により、精度よく行なえるようにしたト
ルクコントロールレンチの圧力検出装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

トルクコントロールレンチにおいて、設定圧力に達し
た時、モータへの給気を停止し、レンチを停止させるシ
ャットオフ機構が採用されている。

従来、このシャットオフ機構はライナーの高圧室に通
ずる小穴をライナー上蓋に設け、パルス発生時のライナ
ー室圧力上昇によりピストンをライナー上蓋内を移動さ
せ、このピストンに連動して自己保持型の検知バルブを
作動させ、この検知バルブ作動と同時にタイマー回路を
作動させて、予め定めた一定時間経過後メインバルブを
閉じてレンチの作動を停止させるようにしたものが提案
されている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかし、ピストンを圧力上昇により移動させる時、こ
のピストンには、復帰用のばね圧が常に作用している。
このため、検知バルブとの関係によりパルス時の内圧が
高く対応できるばね設計を行なうことが難しく、したが
って理論的にはばね調整により油圧検知のタイミングを
変えることはできても、実質的なタイミング調整は不可
能であるとともに、内圧が一定の上昇からタイマーを作
動させているので、締付ワークの状態が変わると締付ト
ルクも変化し、締付トルクが不均等となる。さらには、
リリーフバルブ軸による出力調整とタイマーにより締付
時間の調整が必要となる等の欠点がある。

本考案は、タイマー制御を省き、かつ締付トルクの均
一化を図るとともに、精度の高い圧力検出を行なうこと
ができるトルクコントロールレンチの圧力検出装置を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本考案のトルクコントロー
ルレンチの圧力検出装置は、ライナー又はライナー上蓋
に設けた出力調整弁挿入孔内に、本体側と調整軸とに分
割し、本体側に長孔溝を設け、長孔溝をライナー又はラ
イナー上蓋に設けたノックピンによりガイドし、調整軸
を調節することによって、本体側を軸方向に摺動のみす
るようにするとともに、高圧室のポートと低圧室のポー
トとを連通する２つの通路をそれぞれ軸を貫通及び軸の
周面に刻設して形成したトルクコントロールレンチの出
力を調整するリリーフバルブ軸を配設し、一方の通路の
中間に出力調整弁挿入孔の端部に連通する通路を接続
し、出力調整弁挿入孔の端部に設定圧で開口するように
ばねにより付勢されたリリーフバルブを配設し、出力調
整弁挿入孔の端部をライナー上蓋に設けた通路を介して
シリンダに連通し、シリンダ内にロータの軸心を貫通し
て設けたロッドの先端に設けたピストンを配設し、ロッ
ドの他端にシャットオフバルブ機構を設け、リリーフバ
ルブ軸を調節することによって、トルクコントロールレ
ンチの出力の調整とリリーフバルブが開口する設定圧の
調整を同時に行うようにしたことを要旨とする。

この場合において、リリーフバルブ軸の通路の高圧室
のポート側の口径を低圧室のポート側の口径よりも大に
形成することができる。

また、高圧室のポートと低圧室のポートとを連通する
２つの通路をリリーフバルブ軸に分離して形成すること
ができる。

〔作用〕

リリーフバルブ軸を操作することにより、高圧室のポ
ートと低圧室のポートとを連通する通路（通路開口部）
の大きさの調節、すなわち、トルクコントロールレンチ
の出力の調整と、リリーフバルブが開口する設定圧の調
整、すなわち、シャットオフバルブ機構の作動の調整を
同時に連動して調節でき、トルクコントロールレンチの
操作性を向上することができるとともに、リリーフバル
ブ軸の調整軸を調節した際、リリーフバルブ軸の本体側
が回転することなく軸方向に摺動するように構成したこ
とにより、リリーフバルブ軸の本体側が回転し、リリー
フバルブ軸の通路の角度が変化することにより生じる検
出圧力の変動を防止できることと相俟って、トルクコン
トロールレンチの締め付け精度を向上することができ
る。

〔実施例〕

以下、本考案の圧力検出装置を図示の実施例に基づい
て説明する。

図において１は油圧式トルクレンチの本体で、この本
体１内に高圧空気の供給、停止を行なうメインバルブ２
と正逆回転切換バルブ３を設けるとともに、このバルブ
群より送気される高圧空気により回転トルクを発生させ
るようにしてロータ４を本体１内に設け、これにより一
般的なニューマチックツールのモータ構造としている。

ロータ４の回転トルクを打撃トルクに変換する油圧室
打撃トルク発生装置５を本体１の先端部に突設されたフ
ロントケース６内に設ける。

この油圧式打撃トルク発生装置５は、ライナーケース
12内に内口径が主軸７に対して異形に形成したライナー
８を主軸７に対して回動自在に設け、このライナー８内
にトルクを発生させるための作動油を充填密閉し、主軸
７に中心を通る直径線上に相対向した２つの羽根挿入溝
7b,7bを設け、各羽根挿入溝7b,7b内にばねＳにて常時主
軸７の外周方向に突出するようにして、しかも厚さが羽
根挿入溝7b,7bの幅より小に形成した羽根９を嵌挿する
とともに、この２枚の羽根9,9の間の主軸７外周面に
は、主軸７の外端面より少し突出したシール面7a,7aを
形成する。

本実施例においては、この両シール面7a,7a間を結ぶ
直線はこれと平行なる主軸７の中心を通る直線とは、あ
る一定の間隔を有して中心線よりいずれか一方側に片寄
るものとし、かつ中心線と、主軸７の中心とシール面と
を結ぶ直線とを所要の角度とする。

また、２枚の羽根９を互いに対向方向に突出するよう
にして設けた主軸７を嵌合するライナー８は、第２図に
詳示すように、断面まゆ形のライナー室を形成し、この
対向するくびれ部内周面を他部の内周面より山形状に突
出させてシール面8a,8bとする。断面まゆ形のライナー
室の内周面に設けるシール面8a,8bのうち、長軸方向に
対向する２つのシール面8b,8bはライナー室の中心を通
る一直線上に位置するものであるが、短軸方向に対向す
る２つのシール面8a,8aはライナー室の中心を通る短軸
線より右又は左（ライナーの回転によって方向が変位す
る）にある一定距離だけ位置がずれた短軸線と平行な直
線上にあって、短軸線と、ライナー室の中心とシール面
8aとを結ぶ直線とを所要の角度となるように定めるもの
であり、したがって、ライナー室の内周面に４箇所設け
られる各シール面8a,8b間のライナー室の周方向の間隔
は、長軸線を介して対向するシール面8b,8bの間隔は等
してものとなるが、短軸線を介して対向するシール面8
a,8aの間隔は不等となる。

シール面8aは、ライナー室内に嵌挿された主軸７の外
周をライナー８が回動するとき主軸７のシール面7aと接
触又は近接し、両シール面7a,8aにてライナー室を２分
するように気密的にシールが行なわれるようにする。

一方、ライナー室の中心を通る直線状にその中心を一
致させて対設されるているシール面8b,8bは、羽根９の
先端と接触し、ライナー室を２枚の羽根９とシール面8b
及び両シール面7a,8aにより２室又は４室に一時的に分
けるようにする。

さらに、このライナー８の一方のシール面8a部にライ
ナー室と平行に、すなわち、ライナー８の軸心に平行み
出力調整弁挿入孔10を穿設するとともに、出力調整弁挿
入孔10にシール面8aを挟んで主軸のシール面7aにより分
割される２室間と出力調整弁挿入孔10とを導通するポー
トP1,P2を形成し、出力調整弁挿入孔10内に出力調整を
行なうリリーフバルブ軸11及びリリーフバルブＢを可調
整的に挿入する。

このリリーフバルブ軸11はライナー下蓋14に螺合さ
れ、ライナー下蓋14の外側より回動調整可能となってい
るとともに、このリリーフバルブ軸11の外周面に凹溝か
らなるポートP1とポートP2とを連通する通路11qを形成
するとともに、リリーフバルブ軸11に軸を直角方向に貫
通する通路11p及びこの通路11pの中間に接続し、出力調
整弁挿入孔10の端部10aに圧力油を供給する通路11rを形
成する。

この出力調整弁挿入孔10の端部10a、すなわち、リリ
ーフバルブ軸11の通路11rの開口部に、リリーフバルブ
Ｂを配設する。このリリーフバルブＢは、ライナー上蓋
13に刻設されたくぼみ13a内に嵌合支持されたばね11cに
てリリーフバルブ軸11側に所要の押圧力にて付勢され
る。

ロータ４の軸心には孔が貫通され、この孔内にロッド
15が摺動可能に嵌挿され、このロッド15の先端にはピス
トン16を設け、このピストン16をライナー上蓋13内に設
けたシリンダ17内に挿入し、ピストン16の先端をこのラ
イナー上蓋13と対向した主軸７の端面と対向させ、この
主軸７の端面をライナー上蓋13のくぼみ13c内に挿入す
るとともに、くぼみ13cの内底面と主軸７の端面間に微
細な隙間を形成し、これを圧力検出用の空間13dとし、
この空間13dとライナー上蓋のくぼみ13a、すなわち、出
力調整弁挿入孔10の端部10aとの間を繋ぐ小径の通路13b
を設ける。

また、ロッド15の他端にはシャットオフバルブ機構18
を配設し、ロッド15の移動にてこのシャットオフバルブ
機構18を作動するように構成する。

これにより、メインバルブ２及び切換バルブ３を操作
して圧力空気を本体１内のロータ室へ導入すると、ロー
タ４は高速で回動する。このロータ４の回動力は、ロー
タ軸に設けられたライナー８に伝達される。このライナ
ー８はその外周を筒状のライナーケース12にて支持さ
れ、ライナーケース12の両端面にライナー上蓋13、ライ
ナー下蓋14が設けられてライナー室内に充満される作動
油は密封されるようになっている。このライナー８の回
動によりライナー室の断面形状は変化する。打撃時では
主軸７のシール面7a及び羽根９は、夫々ライナー８のシ
ール面8a及びシール面8bに接し、ライナー室は一直線上
に対向する羽根9,9を挟んで左右に２室に分けられ、か
つ、シール面7a,8aにてさらに左右の２室が上下に高圧
室Ｈと低圧室Ｌとに分けられ、羽根９の両側に高圧室Ｈ
と低圧室Ｌとが形成される。そして、さらにロータ４の
回動にてライナー８を回動させると、高圧室Ｈの体積は
減少し、低圧室Ｌの体積は増加し、高圧室の高圧の油圧
をもって羽根９の側面を低圧室側へ瞬間的に押圧し、羽
根９を嵌挿した主軸７にその打撃力を伝達し、主軸７に
所望の間歇的なトルクが発生し、主軸９を回動させ、所
望の作業が行われる。

そして、ライナー８が90度回転した状態では、高圧、
低圧両室間が互いに導通し、一室となり、主軸７にはト
ルクが発生せず、ライナー８はロータ４の回転によりさ
らに回転する。

さらに、ライナー８が90度回転し、打撃時より180度
回転した状態では、互いに対向するライナーのシール面
8b,8b及び主軸のシール面7a,7aが夫々中心を通す直線よ
り数度偏心せしめているので両シール面7a,8a間に隙間
が生じ、ライナー室は主軸と上下の羽根9,9にて左右の
２室に分けられた状態となるが、ライナー室全体に圧力
変化が生じず同圧となっているためライナーはフリーに
回転する。

さらに、ライナー８が90度回転し、打撃時より270度
回転した状態では、同90度回転した状態と実質的に同一
となり、単に出力調整弁挿入孔10の位置が上下逆になっ
ているに過ぎず、主軸７にはトルクが発生せず、ライナ
ー８はロータ４の回転によりさらに回転する。

この状態より、さらに、ライナー８が90度回転し、打
撃時より360度回転した状態では、主軸７のシール面7a
及び羽根９は、夫々ライナー８のシール面8a及びシール
面8bに接し、ライナー室は一直線上に対向する羽根9,9
を挟んで左右に２室に分けられ、かつ、シール面7a,8a
にてさらに左右の２室が上下に高圧室Ｈと低圧室Ｌとに
分けられ、羽根９の両側に高圧室Ｈと低圧室Ｌとが形成
され、これにより前述の如く、主軸７に所望の間歇的な
トルクが発生し、主軸９を回動させ、所望の作業が行わ
れる。

このようにして、ライナー８の１回転につき強力な打
撃を１回発生させるものである。

油圧式打撃トルク発生装置５のライナー８の回転によ
り高圧が発生すると、高圧室ＨよりポートP1、通路11
q、ポートP2を経て低圧室Ｌ側へ作動油が流れる。この
場合において、高圧室Ｈの圧力が予め設計された圧力に
達するまでは、リリーフバルブＢは、ばね11cの付勢力
にてリリーフバルブ軸11の端面に押圧されて、この圧力
は検出されない。

しかし、設定圧まで上昇すると、ポートP1より通路11
qを介してポートP2に流れる作動油の圧力によりリリー
フバルブＢがばね11cの付勢力に抗して開放され、作動
油の一部が、リリーフバルブ軸11に形成した通路11p及
び通路11rを介して出力調整弁挿入孔10の端部10aに流入
し、さらに、通路13bを経てシリンダ13d内に導かれる
と、この作動油の圧力はピストン16に作用し、ロッド15
を押圧、移動させ、シャットオフバルブ機構18を作動さ
せる。

また、打撃力の調整は、リリーフバルブ軸11を摺動さ
せることにより、ばね11cにて付勢されるリリーフバル
ブＢの付勢力を調整すると同時に、ポートP1とポートP2
を連通する通路11qの開口量を調整することにより行な
う。

この場合において、リリーフバルブ軸11が回動する
と、通路11pの開口の方向が変動し、これにより、第14
図に示すように、出力が変動し、打撃力の正確な調整が
困難になるという問題が生じる。

これを防ぐために、第５図〜第７図に示すように、リ
リーフバルブ軸11を本体側11Aと、調整軸11Bとに分離
し、調整軸11Bを回しても本体側11Aは回動せず、常に往
復運動だけする様にする。

このため、リリーフバルブ軸11の本体側11Aに軸方向
に長孔溝11hを穿設し、この長孔溝11hにライナー８に設
けたノックピン11Nを嵌挿するようにしている。

また、ポートP1とポートP2を連通する通路11p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11cによるリリーフバルブＢ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11
qの開口量の調整による打撃力の調整をより有効に機能
させることができるが、通路11pの開口量を小さく設定
すると、低出力の機種や小型の機種においては、シャッ
トオフバルブ機構18を作動させるための検知圧力が低く
なりすぎたり、通路11pから通路11rに流入する油の量が
不足し、逆に打撃力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、通路11p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、第８図に示すように、ポートP1側の口径が
ポートP2側の口径よりも大になるように、出力調整弁挿
入孔10にリリーフバルブ軸11の本体側11A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11
qの開口量の調整による打撃力の調整をより有効に機能
させながら、通路11pから通路11rに流入する油の量を確
保することができ、打撃力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11q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
11pにかかる作動油の圧力の変動を防止するため、通路1
1pと通路11qをリリーフバルブ軸11の本体側11Aに壁11s
を設けて分離して形成することが望ましい。

リリーフバルブ軸11は、第９図〜第11図に示すよう
に、油圧式打撃トルク発生装置の後端側のライナー上蓋
13内に回転軸と直角方向に設けることもできる。

このようにリリーフバルブ軸11をライナー上蓋13内に
設置することによりライナー８の外径を小さくでき、か
つライナー８、ライナー上蓋13及びライナー下蓋14の出
力調整弁挿入孔10の同心性が不要となり、ノックピン11
Nの精度も許容度が大きくできるとともに、ライナー８
及びライナー上蓋13間のシール性が出力調整弁挿入孔10
に影響されないものとなる。

なお、本考案の対象は、２ブレード型の油圧式打撃ト
ルク発生装置に限るものではない。

〔考案の効果〕

本第１考案のトルクコントロールレンチの圧力検出装
置によれば、リリーフバルブ軸を操作することにより、
高圧室のポートと低圧室のポートとを連通する通路の大
きさの調節、すなわち、トルクコントロールレンチの出
力の調整と、リリーフバルブが開口する設定圧の調整、
すなわち、シャットオフバルブ機構の作動の調整を同時
に連動して調節でき、トルクコントロールレンチの操作
性を向上することができる（第12図〜第13図に示す締付
テストの結果を示すグラフ図参照）とともに、リリーフ
バルブ軸の調整軸を調節した際、リリーフバルブ軸の本
体側が回転することなく軸方向に摺動するように構成し
たことにより、リリーフバルブ軸の本体側が回転し、リ
リーフバルブ軸の通路の角度が変化することにより生じ
る検出圧力の変動を防止できることと相俟って、トルク
コントロールレンチの締め付け精度を向上することがで
きる。

また、本第２考案のトルクコントロールレンチの圧力
検出装置によれば、低出力の機種や小型の機種において
も、十分な検知圧力を得ることができ、トルクコントロ
ールレンチの締め付け精度を向上することができる。

また、本第３考案のトルクコントロールレンチの圧力
検出装置によれば、リリーフバルブ軸に形成した、中間
に出力調整弁挿入孔の端部に連通する通路を接続した高
圧室のポートと低圧室のポートとを連通する通路にかか
る作動油の圧力の変動を防止することができ、トルクコ
ントロールレンチの締め付け精度を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のトルクコントロールレンチの圧力検出
装置を組み込んだ油圧式打撃トルク発生装置の正面縦断
面図、第２図は同側面縦断面図、第３図はトルクコント
ロールレンチの全体正面縦断面図、第４図はシャットオ
フバルブ機構の１実施例を示す正面縦断面図、第５図は
リリーフバルブ軸の一部を破断した平面図、第６図は同
正面縦断面図、第７図は同側面縦断面図、第８図は第５
図〜第７図に示すリリーフバルブ軸を使用したトルクコ
ントロールレンチの油圧式打撃トルク発生装置の側面縦
断面図、第９図はリリーフバルブ軸をライナー上蓋に設
けた油圧式打撃トルク発生装置の正面縦断面図、第10図
は同ライナー上蓋部の側面縦断面図、第11図は同ブレー
ド部の側面縦断面図、第12図及び第13図は締付テストの
結果を示すグラフ図、第14図はリリーフバルブ軸の回転
角と出力との関係を示すグラフ図である。 １は本体、４はロータ、５は油圧式打撃トルク発生装
置、７は主軸、7a,8a,8bはシール面、８はライナー、９
は羽根、10は出力調整弁挿入孔、10aは出力調整弁挿入
孔の端部、11はリリーフバルブ軸、11Aはリリーフバル
ブ軸の本体側、11Bはリリーフバルブ軸の調整軸、11Nは
ノックピン、11cはばね、11hは長孔溝、11p,11q,11rは
通路、12はライナーケース、13はライナー上蓋、13bは
通路、14はライナー下蓋、15はロッド、16はピストン、
17はシリンダ、18はシャットオフバルブ機構、Ｂはリリ
ーフバルブ、Ｈは高圧室、Ｌは低圧室、P1は高圧室側ポ
ート、P2は低圧室側ポート。

Claims (3)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ライナー（８）又はライナー上蓋（13）に
   設けた出力調整弁挿入孔（10）内に、本体側（11A）と
   調整軸（11B）とに分割し、本体側（11A）に長孔溝（11
   h）を設け、長孔溝（11h）をライナー（８）又はライナ
   ー上蓋（13）に設けたノックピン（11N）によりガイド
   し、調整軸（11B）を調節することによって、本体側（1
   1A）を軸方向に摺動のみするようにするとともに、高圧
   室（Ｈ）のポート（P1）と低圧室（Ｌ）のポート（P2）
   とを連通する２つの通路（11p,11q）をそれぞれ軸を貫
   通及び軸の外周面に刻設して形成したトルクコントロー
   ルレンチの出力を調整するリリーフバルブ軸（11）を配
   設し、一方の通路（11p）の中間に出力調整弁挿入孔（1
   0）の端部（10a）に連通する通路（11r）を接続し、出
   力調整弁挿入孔（10）の端部（10a）に設定圧で開口す
   るようにばね（11c）により付勢されたリリーフバルブ
   （Ｂ）を配設し、出力調整弁挿入孔（10）の端部（10
   a）をライナー上蓋（13）に設けた通路（13b）を介して
   シリンダ（17）に連通し、シリンダ（17）内にロータ
   （４）の軸心を貫通して設けたロッド（15）の先端に設
   けたピストン（16）を配設し、ロッド（15）の他端にシ
   ャットオフバルブ機構（18）を設け、リリーフバルブ軸
   （11）を調節することによって、トルクコントロールレ
   ンチの出力の調整とリリーフバルブ（Ｂ）が開口する設
   定圧の調整を同時に行うようにしたことを特徴とするト
   ルクコントロールレンチの圧力検出装置。
2. 【請求項２】トルクコントロールレンチの圧力検出装置
   において、リリーフバルブ軸（11）の通路（11p）の高
   圧室（Ｈ）のポート（P1）側の口径を低圧室（Ｌ）のポ
   ート（P2）側の口径よりも大に形成したことを特徴とす
   る請求項１記載のトルクコントロールレンチの圧力検出
   装置。
3. 【請求項３】高圧室（Ｈ）のポート（P1）と低圧室
   （Ｌ）のポート（P2）とを連通する２つの通路（11p,11
   q）をリリーフバルブ軸（11）に分離して形成したこと
   を特徴とする請求項１又は２記載のトルクコントロール
   レンチの圧力検出装置。