JP2824125B2 - パワーレンチ - Google Patents

パワーレンチ

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JP2824125B2
JP2824125B2 JP2151754A JP15175490A JP2824125B2 JP 2824125 B2 JP2824125 B2 JP 2824125B2 JP 2151754 A JP2151754 A JP 2151754A JP 15175490 A JP15175490 A JP 15175490A JP 2824125 B2 JP2824125 B2 JP 2824125B2
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グンナー・クリスター・ハンソン
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/147Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for electrically operated wrenches or screwdrivers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B21/00Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B25B21/008Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose with automatic change-over from high speed-low torque mode to low speed-high torque mode

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はねじ継手の二工程締付け用パワーレンチに関
する。
とくに、本発明はハウジング、ロータを有するモー
タ、前記モータに組合わされた出力軸および可変周波数
および可変電圧出力を備えた動力変換器および電流応答
停止装置を備えた動力供給装置を有する型のパワーレン
チに関する。
上記型のパワーレンチにおいて、いわゆる硬い継手す
なわち回転角に関連して厳しいトルク発生特性を備えた
ねじ継手の締め過ぎ防止装置に関する問題が存在する。
締付け工程を、トルク仮締め(スナツグ)レベルに終わ
る予備的高速工程である第1工程および所要の締付け状
態に終わる最終の低速高トルク工程の二工程に分割する
ことにより、レンチ回転部分の高速慣性力が所要の最終
トルクレベルの好ましくない上昇を生ずることが回避さ
れる。
しかしながら、二行程締付け法これ自体では、非常に
硬い継手を締付ける場合には所望の最終トルクレベルを
越えないことを保証できない。このような場合、最終ト
ルクレベルが拡大する原因にならないように、均一な第
1段階が終了したら、極めて迅速に、そのレンチの回転
部分の慣性力から守る必要がある。
極めて硬接続の締付け時において、トルク減速の遮断
が十分に早くないので、このようなパワーレンチではト
ルク超過を防ぐことができない問題、あるいは、この機
械がこの機械上の速度検出手段と電源手段とを接続する
ための特別な配線接続が必要となる問題、周知のパワー
レンチはこれらいずれか一方の問題を有している。
ヨーロツパ特許第2719803号に記載された二工程締付
け装置において、スナグレベルはモータによつて回転さ
れる部分の一つの付近に取付けられる速度センサによつ
て探知される。このセンサはモータが回転するときパル
スを発生し、これらのパルスの周波数はモータの回転速
度に対応する電圧に変換される。作動増幅器によつて電
圧に対応する速度の導関数が形成される。正の導関数は
モータ速度の加速度を示し、導関数の負の値は減速度を
示す。仮締めレベルに達したときモータ速度は低下し、
締付けは低速で完了する。
この公知の装置は、速度センサ装置が制御および動力
供給ユニツトに接続する余分な配線を必要とすることに
おいて好ましくない特徴を有する。このことは手持ち工
具を扱うのを不便にし、配線の部分、したがつて、同様
に仮締めレベル探知機能に損傷を与える。
導線の問題の実施可能な解決法は、動力供給ユニツッ
トと連動するモータ速度感知装置の形式の速度センサを
設けること、および感知したモータ速度を減速させるこ
とである。しかしながら、この方法は仮締めレベル信号
を発生するのに十分迅速な方法ではない。その訳は、た
とえば非同期モータを減速するとき、駆動周波数と実際
のモータ速度との間に滑りが生ずるからである。“無効
運動”の一種であるこの滑りは周波数変化の好ましくな
い遅延であり、したがってトルク発生停止の遅れを生ず
る。
第1の、高速締付け工程を終了する迅速反応動力停止
開始装置を達成するため、本発明は衝撃レンチに従来使
用されたものと同じ型の減速応答作動装置を使用してい
る。たとえば、米国特許第2,768,546号参照。
本発明は、動力を可変速度および可変周波数出力を備
えた動力変換器から動力を供給される電気パワーレンチ
に関し、電流応答装置は所要の最終的締付けレベルに達
するとき動力停止を達成する動力変換器よりなる。これ
はそれ自体従来技術に属し、テンソル−A−CCドライブ
の名称で、アトラス・コプコ社から市販されている。
本発明の主目的は、きわめて硬いねじ継手においてさ
え過大トルクが安全に回避される、ねじ継手の二段締付
け用電動レンチを提供することにある。本発明は、最初
の締付け工程の停止を開始する工具のモータロータと関
連する減速応答スイツチ、および最終的締付け工程を停
止する動力変換器と関連する電流応答動力停止装置に関
連する減速度応答スイツチ装置の組合わせを含んでい
る。
別の目的および利点は下記の詳細な記載から明らかに
なるであろう。
図示のパワーレンチはねじ継手の二工程締付け用の交
流モータ10によつて付勢されるアングルナツトランナの
型のものである。非同期誘導型のモータ10は、電力を制
御および動力供給ユニツト11から供給される。上記のよ
うに、供給ユニツトはアトラス・コプコ社から市販され
たテンソル−A−CC−ドライブとして公知の従来型のも
のである。この制御および供給ユニツトは、可変周波数
および可変電圧の交流をモータ10に供給する、ソリツド
ステート・インバータ51ならびにユニツト11内の電流感
知装置によりまた工具ハウジング13に取り付けられたス
イツチ12によつて得られる信号に応答してインバータを
制御する装置を有する。
制御および動力供給ユニツト11は工具から離して設置
され、工具にはモータ10に接続された動力供給導線15、
16およびスイツチ12に接続された信号導線17、18によつ
て接続さている。図面に略示された手動スイツチ19は、
モータ10への動力供給の作業者による制御された始動の
ため、工具ハウジング13に取付けられている。スイツチ
19はレバー20により作動され、かつ導線21、22を介して
制御および動力供給ユニツト11に接続されている。
制御および動力供給ユニツト11は従来公知の型のもの
でそれ自体本発明の一部を構成するものでない。したが
つて、詳細に記載はしない。しかしなから、第4図に示
すようなユニツト11は外部の交流動力源に接続された整
流器50および整流器50ならびに導線15〜18、21、22を介
してパワーレンチに接続されたコンピユータ制御インバ
ータ51を有する。低抵抗52は整流器50とインバータ51と
の間の直流部分に設けられ、抵抗52を通る電圧降下はモ
ータ電流、したがつてモータ10の発生トルクを示すもの
として感知される。
さらに、パワーレンチはナツトソケツトを接続する四
角な端部を備えた出力軸24を支持するアングルヘツド23
を有する。
その後端に、モータ10のロータ25は中央の同軸孔26を
有し、孔26の中にスピンドル27が回転可能にかつ軸方向
移動可能に設けられている。スピンドル27上には、フラ
イホイール28の形式の慣性部材が設けられている。フラ
イホイール28には二本の軸方向に延びるピン29が固定さ
れ、ピン29はそれらがロータ25後端の一対のカム面に係
合するように配置されるとき、カム従動子として作用す
る(カム面30の一方しか図示されていない)。各カム面
30は90゜に亘つて傾斜した頂面を有する。この部分31は
停止手段として作用してカム従動子29がカム頂部に乗上
げるのを防止する。
ばね32はハウジング13の同軸の孔34の肩部33とスリー
ブ35との間で作用し、それにより軸方向偏倚力をスリー
ブ35に加える。孔34内で偏倚可能に案内されるスリーブ
35はボール36を介してフライホイール28の中心に載置
し、それによりばね32の軸方向偏倚力をフライホイール
28に伝達する。
軸方向に変位可能なピン38はその一端をボール36に載
置し、一方ピン38の反対側はスイツチ12の作動アーム39
に係合する。作動ピン38はハウジング13に取付けられブ
ツシユ40内で変位可能に案内される。
スイツチ12は板41に固定され、板41はスタツド42およ
び固定ねじ43によつてハウジング13内に取り付けられて
いる。ねじ43は板41の長孔44を通つて延び、スイツチ12
にある程度の調節性を与える。
作用において、工具はナツトソケツトを嵌合され締付
けるべきねじ継手に当てがわれ、一方制御および動力供
給ユニツト11は工具を動力源に接続する。締付け工程は
作業者がレバー20を押し、スイツチ19が信号をユニツト
11に伝達し、ユニツト11が直ちに電流を導線15、16を介
してモータ10に供給し始めることによつて開始される。
最初の締付けまたはねじ込み工程において、ねじ継手
のトルク抵抗はきわめて小さく工具の速度は大きい。モ
ータの速度が一定または増加する限り、フライホイール
28およびスピンドル27は、スリーブ35およびボール36を
介してばね32によつて偏倚された、第1図に示す前方位
置に止まる。
ねじ継手がねじ込まれねじ継手のトルク抵抗が増加す
ると、工具の回転部分はモータロータ25とともに減速し
始める。この点はスナツグレベルと称せられ第1または
初期締付け工程が終わる位置を示している。
ロータ25が減速すると、フライホイール28はその慣性
により速度を維持し、フライホイール28とロータ25との
間の相対回転が生ずる。ついで、カム従動ピン29はカム
面30に沿つて摺動し、フライホイール28、スピンドル2
7、ボール36および作動ピン38の軸方向変位を生ずる。
そこでスイツチ12が作動されスイツチ12は導線17、18を
介して制御および動力供給ユニツト11に信号を伝達す
る。
カム面30の頂部31の延長が90゜に過ぎないため、カム
従動ピン29はカム頂部31に停止することなく、落下して
つぎのカム面に係合する。そのような運動のため、スイ
ツチ12によつて伝達される信号は一時的に停止し、作用
を停止させる。
スイツチ12から信号をうけるとき、制御ユニツト11
は、残つている工具回転部分の運動エネルギを有効に吸
収してこれらの部分の慣性力が過大トルクを生ずるのを
防止するようにモータの電気的制動を実施する代わり
に、モータに締付け方向への動力供給を停止するように
プログラムされている。
短い停止期間の後、フライホイール28、スピンドル27
および作動ピン38はばね32によつてその最初の位置に戻
される。このことは、スイツチ12がその不作動位置を取
ることを可能にし、そこで停止または制動信号は制御ユ
ニツトに伝達されない。その代わり、制御ユニツト11は
工具に最終的締付け工程をさせるためモータ10へ動力を
供給し、ねじ継手はある所望の最終的トルクまたは予張
力レベルまで締付けられる。このトルクレベルはインバ
ータ51の基準値として設定された電流の大きさに対応
し、最終締付け工程は、抵抗52を通る電圧降下として示
される電流レベルがある値に達するとき自動的に停止さ
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は停止または定速状態における本発明によるパワ
ーレンチの破断図であり、第2図は減速中の第1図のパ
ワーレンチを示す図であり、第3図は慣性部材の拡大図
であり、第4図は制御および動力供給ユニツトの拡大詳
細図である。 10……モータ、11……動力供給装置、12……減速応答ス
イツチ装置、13……ハウジング、24……出力軸、25……
ロータ、28……減速応答スイツチ装置、29……ピン、30
……カム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B25B 23/147 B25B 23/147 23/151 23/151 A (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B25B 23/14 610 - 640 B25B 23/151 B25B 23/147 B25B 21/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】最初の一定のトルク仮締めレベルまで締付
    ける第1工程および前記仮締めレベルから所要の最終ト
    ルクレベルまで締付ける第2工程を有する二工程により
    ねじ継手を締付け、ハウジング(13)、ロータ(25)を
    有する電動モータ(10)、前記ロータ(25)に組合わさ
    れた出力軸(24)および可変電圧および可変周波数出力
    変換器を含む動力供給装置(11)を有するパワーレンチ
    において、前記出力変換器が前記最終トルクレベルに到
    達した際前記モータ(10)への動力供給を停止する電流
    応答動力停止装置、および前記最初の第1工程の間予め
    決定した減速量を達成したときに前記出力変換器へ遮断
    信号を伝達するための前記ロータ(25)と連動する減速
    応答過負荷防止スイッチ手段(12,28)を有し、前記減
    速応答スイッチ手段(12,28)は前記ロータ(25)上に
    回転可能に支持された慣性部材(28)、電気スイッチ
    (12)、および前記慣性部材(28)および前記ロータ
    (25)と組合わされ、かつ前記慣性部材(28)を前記ロ
    ータ(25)に駆動連結するカム手段(29,30)を有し、
    前記カム手段(29,30)は前記ロータ(25)の前記予め
    決定した減速量でスイッチ作動を達成するように配置さ
    れたことを特徴とするパワーレンチ。
  2. 【請求項2】前記慣性部材(28)は前記ロータ(25)と
    前記慣性部材(28)との相対回転時に前記カム手段(2
    9,30)によって前記ロータ(25)に対して軸方向に移動
    可能であり、それにより前記スイッチ作動が達成される
    ことを特徴とする請求項1に記載のパワーレンチ。
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