JP3569655B2 - 対象物に対してナットなどの要素を軸方向に移動させる動力工具およびその移動方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボルトに螺合されたナットやボルトヘッドなどを、対象物に対して移動させる動力工具とその移動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述したタイプの一般的な動力工具は、当業界で周知である。既知のトルク駆動式動力工具は、作用力とこれとは向きが逆の反力を生む。作用力は、通常、ナットなどの要素を回転させるための駆動手段から生ずる。反力は、通常、リアクションバーを介して、前記要素に近接した対象物に伝達される。リアクションバーは、通常、工具のハウジングに接続されている。
【０００３】
上記のような動力工具は、本出願人の所有する米国特許第５，４９９，５５８号に開示されている。この工具は、作用力と反力を生む同軸のパーツを有しているが、回転するのは一方のパーツのみであって、他方は静止状態にある。すなわち、この工具は、１つまたは複数の工具部材に、作用力と反力を同時に付与して、これらを同一方向に回転させることがない。
【０００４】
また、本出願人の出願にかかる米国特許出願第０８／９５７，６１８号は、ナットにねじ込まれた複数の歯車付スクリュー部材を備えたナット部材を開示している。同出願の図３は、歯車の外側円周に回転力を付与することにより、複数個のスクリュー部材を同時に回転させる実施態様を示し、同じく図４は、歯車の内側円周に回転力を付与することにより、複数個のスクリュー部材を同時に回転させる実施態様を示している。
【０００５】
この種の周知の動力工具では、ボルトなどがトルクによって伸張すると、３つの負の力、すなわち、側面荷重、曲げ力およびねじれが作用する。トルクレンチを使用して１つのドライブのみでスクリュー部材を回転させた場合には、以下の３つのことが起こりうる。
○工具が近隣の静止対象物に反力を及ぼす結果、環状部材に側面荷重が生じる。
○スクリュー部材の回転摩擦が、スクリュー部材の一端で生じる接合摩擦を超えると、リング型部材は回転し、ねじれを生む。
○１個のスクリュー部材のヘッドが僅かに曲がり、歯の係合がスキップした場合、そのスクリュー部材は他のスクリュー部材と均等には延びず、リング型部材に曲げ力をもたらす。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明においては、先行技術の不利益を除く上述した型の動力工具を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的と、以下の説明から明らかになるであろうその他の目的とを踏まえて、本発明による動力工具は、手短に説明すると、次のような構成のスクリュー部材と駆動手段を具備していることを特徴とする。
すなわち、対象物内に延びたボルトのヘッド又はボルトに螺着したナットを、対象物に対してボルトの軸方向に移動させる動力工具において、
前記のナット又はボルトヘッド自体にねじ込まれて前記の軸を中心としてリング状に配列した複数個のスクリュー部材で構成され、各スクリュー部材の一端は前記対象物と当接され、他端は後述する駆動手段に接続された複数個のスクリュー部材と、
前記動力工具の回転軸と同軸に設けられ、かつ、相互に反対方向に回転するアクションドライブとリアクションドライブとの２つのドライブを含む駆動手段で構成され、一方のドライブが前記複数個のスクリュー部材が形成するリング状配列の外周縁にて各スクリュー部材の前記他端と噛合し、他方のドライブが前記複数個のスクリュー部材が形成するリング状配列の内周縁にて各スクリュー部材の前記他端と噛合する駆動手段と
を備え、動力工具が作動すると、前記２つのドライブが互いに反対方向に回転し、前記スクリュー部材それぞれを同一方向へ回転させることにより、前記のナット又はボルトヘッドを軸方向に移動させるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
本発明は、また、例えばボルトの一端に螺着したナットなどの要素に、複数本のスクリュー部材をナットの軸方向にかつ円周方向にねじ込むことで、ナットなどの要素内にスクリュー部材をリング状に配置させると共に、当該スクリュー部材の一端を対象物に当接させ、同軸にかつ反対方向に回転するアクションドライブとリアクションドライブの一方を、前記複数本のスクリュー部材が形成するリングの内側円周に噛合させ、他方を前記複数本のスクリュー部材が形成するリングの外側円周に噛合させ、前記２つのドライブを反対方向に回転させることにより、前記複数本のスクリュー部材は同一の方向に回転させてナットなどの要素を 軸方向に移動させる方法を提供する。
【０００９】
本発明に従って、動力工具を設計し、かつ、方法を実践すると、動力工具のアクションドライブおよびリアクションドライブの相反する回転力が１つまたは複数の部材に付与され、それらを同じ方向に回転させる。工具の作用力がスクリュー部材の一方の円周側に付与される一方で、工具の反作用の力がスクリュー部材の他方の円周側に付与される。側面荷重、ねじりあるいは曲げ力が要素に付与されることはない。スクリュー部材が要素の中にねじ込まれた場合、要素は軸線上に動くことになる。アクションドライブとリアクションドライブの両方が同時に回転すると、両者とも回転するか停止するかのどちらかなので、どのようなタイプの工具においても操作する者の手に反作用が伝わることも無くなる。
【００１０】
本発明の別の特性によれば、各スクリュー部材には歯車が設けられていて、それらの歯車は環（リング）を形成し、前記２つのドライブは歯車の環の外側円周および内側円周に噛合する。
【００１１】
本発明のさらに別の特性によれば、各歯車は、異なる歯車特性を有する２個の軸線上に間隔をおいた歯車部分で構成され、かつ、対応するドライブによって係合されている。歯車の環の外側円周は内側円周より大きいので、各スクリュー部材の端部において単一の歯車（例えばツインギヤ）を使用するとアクションドライブとリアクションドライブの回転速度に差異が生じる。そこで、異なる歯車特性を有する２個の歯車部分を用いることで、アクションドライブとリアクションドライブの回転速度が一致するように調整できる。
【００１２】
本発明が包含する新規な特性と思われる特徴点については、上記の請求範囲の項に記載した。しかし、その構成及び作動の方法の両方を含めた発明それ自体と、さらに付加的な目的やその有益性についても、実施態様に関する以下の説明と添付図面とを併せ読むことで更に良く理解できよう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の方法に従って作動する本発明の動力工具は、全体を符号１で示すハウジングを有する。図示を省略した主駆動装置は、ハウジング１内に収容されるが、当該装置は、例えば、回転作用を生じさせる回転要素を備えた流体作動式のシリンダ−ピストン装置とすることができる。
【００１４】
本発明による動力工具は、アクションドライブとリアクションドライブとを備える。これらのうち一方のドライブは、中央シャフト２を有し、その一端は主駆動装置の回転要素（図示省略）と接続する。シャフト２の他端（下端）は外歯を有する中央歯車３に接続する。他方のドライブは、例えばスプラインとして形成された外側係合部を備えた中央ディスク４と、この中央ディスク４の外側スプラインと係合する内側スプラインを有する環状部材５とを含む。シャフト２は中央ディスク４を貫通して延びているが、シャフト２と中央ディスク４とは互いに独立して回転できるように隙間が保たれている。中央ディスク４はハウジング１に固定することができる。中央シャフト２、中央歯車３および中央ディスク４、環状部材５は互いに同軸であり、また、中心軸Ａとも同軸である。
【００１５】
本発明による動力工具は、対象物に対してボルトなどの要素を軸方向に動かすのに使用される。図１に示す実施態様においては、例えばフランジなどの対象物８を通って延びたボルト７に螺合しているナット６が、動かされる要素である。複数のスクリュー部材９は、ナット６のねじ込み式開口部（めねじ孔）にそれぞれ螺挿され、軸Ａを中心とする円の周方向に互いに間隔を置いて環状に設けられている。各スクリュー部材は、第１端部１０と第２端部１１とを備え、第１端部１０は、対象物８に直接当接するか、あるいはナットと対象物との間に配される座金（図示省略）を介して対象物８と間接的に当接する。
【００１６】
中央シャフト２、中央歯車３は、複数個のスクリュー部材９が形成する環の内側でスクリュー部材と係合し、中央ディスク４、環状部材５は、スクリュー部材が形成する環の外側で、スクリュー部材９と係合する。こうした目的のため、各スクリュー部材９の第２端部１１には、少なくとも１つの歯車１２が設けられている。複数個の歯車１２は軸Ａを中心とする円の周方向に互いに間隔を置いて配置され、全体として環（リング）を形成する。
【００１７】
図から明らかなように、中央歯車３は、歯車１２が形成する環の内側で歯車１２と噛み合う。換言すると、各歯車１２は、前記環の半径方向内側で中央歯車１２と係合する。一方、環状部材５は、歯車１２が形成する環の外側で歯車１２と係合する。換言すると、各歯車１２は、前記環の半径方向外側で環状部材５と係合する。
【００１８】
本発明による動力工具は以下の手順で動作する。
動力工具が動作すると、回転要素（図示省略）を介して、主駆動装置がシャフト２を一方向に回転させ、その結果、中央シャフト２及び中央歯車３も回転する。その際生じる反力で、工具のハウジング１は反対の方向に回転するので、中央ディスク４も環状部材５も反対方向に回転する。その結果、個々の歯車１２は、半径方向内側の回転力と半径方向外側の回転力を受けて、同一方向に回転させられる。歯車１２の回転並びに回転方向に応じて、スクリュー部材９は、ナット６を対象物に向かって近づけたり、遠ざけたりするので、対象物８内のボルト７は、締付けられるか、緩められる。
【００１９】
図２は、本発明の別の実施態様を示したものである。図１に示した動力工具のパーツに類似する図２の動力工具のパーツは同じ符号で示す。本実施態様による動力工具の歯車は、図１のそれと構成を異にする。歯車１９は、軸方向に互いに間隔を空けて配置された２個の歯車部材２０と２１を持つツインギヤである。歯車部材２０は、中央歯車３に噛み合う一方、歯車部材２１は、環状部材５に係合している。歯車部材２０および２１は、異なる歯車特性を持ち、例えば、直径、歯数、ピッチなどを異にしている。歯車特性を選択することで、中央シャフト３および中央ディスク４などの回転速度を調整することができる。
【００２０】
歯車１２または１９は、必ずしもこれをスクリュー部材９と一体化させる必要はなく、図３に示すように、歯車１２’をスクリュー部材９‘と別の部材とすることもできる。歯車１２’は多角形の開口部を備え、スクリュー部材９’の多角形突起（多角形ヘッド）に取付けられる。
【００２１】
本発明の動力工具の幾つかのパーツは、図４に示したような単体を組み合わせて形成することができる。図示の例では、歯車１２’が中央歯車３と環状部材５の間に回転自在に固定される。環状部材５が中央ディスク４に取り付けられると、中央歯車３が中央シャフト２に同時に取付けられる。そして、図４に示す歯車１２‘が、今度は多角形ヘッド付きスクリュー部材９’に取り付けられる。
【００２２】
いくつかの変更が可能なことは理解されよう。例えば、シャフト２を動かないように工具のハウジングに接続させる一方、中央ディスク４を工具の回転要素によって回転自在にすることも可能である。環状部材５を動かないようにハウジングに接続させることも、中央ディスク４を取り除くこともできる。
【００２３】
本発明による動力工具は、対象物に対応して、直径が異なる要素（ナット、ボルトなど）を移動させるのに用いることができるので、工具の対応部分は着脱自在に、かつ、異なる直径を有する類似のパーツと交換可能に作ることができる。例えば、中央歯車３をシャフト２と一体化する代わりに、相互係合可能な接合部の形成などによって、中央歯車を中央シャフトに着脱自在に取り付けることができる。必要に応じて、異なる直径の中央歯車と置き換えることもできる。中央ディスク４及び／または環状部材５は着脱自在にハウジングに取付け可能で、異なる直径の中央ディスクおよび／または環状部材と置き換えることも可能である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したようなものであるから、従来のものに新規で実用的な改良を加えた動力工具を提供することができる。すなわち、本発明に従って動力工具を設計し、かつ、方法を実践すると、動力工具のアクションドライブおよびリアクションドライブの相反する回転力が１つまたは複数の部材に付与され、それらを同じ方向に回転させる。工具の作用力がスクリュー部材の一方の円周側に付与される一方で、工具の反作用の力がスクリュー部材の他方の円周側に付与されるため、側面荷重、ねじりあるいは曲げ力が要素に付与されることがない。スクリュー部材が要素の中にねじ込まれた場合、要素は軸線上に動くことになる。アクションドライブとリアクションドライブの両方が同時に回転すると、両者とも回転するか停止するかのどちらかなので、どのようなタイプの工具においても操作する者の手に反作用が伝わることも無くなるという利点を発揮する。
【００２５】
上記した構成要素の各々を用いて、あるいは、２つ又はそれ以上を組み合わせて、上記とは異なるタイプの様々な構成で応用したり活用したりすることは理解されよう。
【００２６】
本発明の動力工具を実施例に基づいて図解し、かつ説明してきたが、これらに記載された細部に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱しない／損わない範囲においていろいろな応用や構造的な改変が可能である。
【００２７】
更なる分析をしなくても、前記の説明は、本発明の要旨を漏らさず開示しているので、現在の知識を活用し、また従来技術の観点からも本発明の特質を損うことなく、第三者をして即座に様々に利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による動力工具を示す断面図である。
【図２】本発明の別の実施例による動力工具を示す断面図である。
【図３】本発明の動力工具の詳細を示す断面図である。
【図４】本発明による動力工具のいくつかのパーツの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
Ａ 中心軸 １ ハウジング ２ 中央シャフト
３ 中央歯車 ４ 中央ディスク ５ 環状部材
６ ナット ７ ボルト ８ 対象物
９、９’ 複数のスクリュー部材 １０ 第１端部
１１ 第２端部 １２、１２’ 複数の歯車
１９ 歯車（ツインギヤ） ２０、２１ 歯車

Claims (9)

1. 対象物内に延びたボルトのヘッド又はボルトに螺着したナットを、対象物に対してボルトの軸方向に移動させる動力工具において、
   前記のナット又はボルトヘッド自体に軸方向にねじ込まれて前記の軸を中心としてリング状に配列した複数個のスクリュー部材であって、各スクリュー部材の一端は前記対象物に当接され、他端は後述する駆動手段に接続された複数個のスクリュー部材と、
   前記動力工具の回転軸と同軸に設けられ、かつ、互いに反対方向に回転するアクションドライブとリアクションドライブとの２つのドライブからなる駆動手段であって、一方のドライブが前記複数個のスクリュー部材が形成するリング状配列の外周縁にて各スクリュー部材の前記他端と噛合し、他方のドライブが前記複数個のスクリュー部材が形成するリング状配列の内周縁にて各スクリュー部材の前記他端と噛合する駆動手段と
   を備え、動力工具が作動した際に、前記２つのドライブが互いに反対方向に回転して前記スクリュー部材それぞれを同一方向へ回転させることで、前記のナット又はボルトヘッドを軸方向に移動させる前記の動力工具。
2. 前記スクリュー部材のそれぞれに、少なくとも１つの歯車を設け、それらの歯車を介してスクリュー部材と、前記駆動手段とを係合させた請求項１に記載の動力工具。
3. 前記歯車が、軸方向に互いに間隔を置いて設けられた第１歯車部材と第２歯車部材とからなり、その第１歯車部材と第２歯車部材とが、前記アクションドライブとリアクションドライブの回転速度を調整できるよう、個別の歯車特性を備えている請求項２に記載の動力工具。
4. 前記駆動手段が、前記歯車の各々と外側から係合する環状部材を備えている請求項２に記載の動力工具。
5. 前記環状部材が外側から前記歯車に係合する位置から軸方向に離れた位置で、前記環状部材に内側から係合する中央ディスクを、前記駆動手段がさらに備えている請求項４に記載の動力工具。
6. 前記歯車の各々と内側から係合する中央歯車を、前記駆動手段が備えている請求項２に記載の動力工具。
7. 前記中央歯車と係合する中央シャフトを、前記駆動手段がさらに備えている請求項６に記載の動力工具。
8. 前記駆動手段が前記歯車の各々と内側から係合する中央歯車と、中央シャフトとを有し、その中央シャフトが前記中央ディスクと接することなく当該ディスクを貫通し、しかも、前記環状部材の内側に位置している請求項５に記載の動力工具。
9. 対象物内に延びたボルトのヘッド又はボルトに螺着されたナット自体に軸方向に複数個のスクリュー部材をねじ込んでボルトの軸を中心としてリング状に配列した複数個のスクリュー部材を配置し、
   前記スクリュー部材のそれぞれの一端を対象物に当接させ、他端を互いに同軸で反対方向に回転可能なアクションドライブとリアクションドライブとに係合させるに際して、スクリュー部材の前記他端を、前記複数個のスクリュー部材が形成するリング状配列の内周側で一方のドライブに、外周側で他方のドライブにそれぞれ係合させ、
   前記２つのドライブを反対方向に回転させて前記複数個のスクリュー部材を同じ一方向に回転させることを包含する対象物に対して前記のナット又はボルトのヘッドを軸方向に移動させる方法。

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