JP4163256B2 - 空気作動式油圧トルクレンチポンプ - Google Patents
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Description
発明の背景
発明の分野
本発明は、油圧トルクレンチに加圧作動流体を供給するための油圧ポンプ、特に、空気(エア)で駆動されるそのようなポンプに関する。
従来技術の検討
油圧トルクレンチを作動させるために加圧作動流体を供給する空気駆動式油圧トルクレンチポンプは、公知である。そのようなポンプは、工業界では一般的であるように、圧縮空気の供給源に接続され、圧縮空気は、油圧ポンプを駆動させるために機械的につながれているポンプのエアモータを駆動させる。油圧ポンプの運動は、典型的にポンプアセンブリーに組み込まれている作動流体のリザーバーから加圧作動流体を供給する。エアモータは、リニアエアモータと油圧ポンプも可能であるが、典型的には、機械的に回転油圧ポンプにつながれている回転エアモータである。
そのようなポンプアセンブリーにおいて、一旦、エアモータの電源が入ると、ポンプは、作業者によってエアモータへの空気の供給が止められるまで、典型的に作動し続ける。油圧ポンプの連続的な運転がポンプで送り出される作動流体にかなりの熱を発生させるため、ポンプが長時間作動する場合、熱交換器が、作動流体を冷却するように、ポンプアセンブリーの部品として具えられて来た。これらのユニットでは、たとえ油圧レンチを使用してねじを締めることが断続的でしかなくても、ポンプは連続的に運転されるのが一般的である。結果として、熱交換器の設置が必要とされただけでなく、ねじが締められていない間にポンプを作動させるエネルギーが浪費されていた。
発明の概要
本発明は、上述のタイプの圧縮空気駆動式油圧トルクレンチポンプ用の油と空気の作用によるコントロール回路を提供するものであって、ポストアドバンス期間が終わるまで油圧ポンプを駆動するために進めボタンが非作動にされてから、エアモータの運転を続けるコントロール回路を提供する。ポンプアセンブリーが複動式レンチに動力を供給するように使用される場合、ポストアドバンスの期間は、作業者によって要求された次の進め用にレンチを準備するように、それを戻すように動力を供給する。ポストアドバンス期間の間に、次の進めが作業者によって(進みアクチュエータをアクチュエートさせることによって)要求された場合、ポンプの運転は中断なく続けられる。進みアクチュエータが再度非作動にされた時、運動の新たなポストアドバンス期間が始まるが、進みアクチュエータが初めに再度アクチュエートされない限り、ポンプは前記新たなポストアドバンス期間の終わりに止められ、このことは、上述のとおり、中断なく運転を続けさせるであろう。進みアクチュエータがポストアドバンス期間が終わる前に再度アクチュエートされれば、ポンプが作動可能であるため、運転のこのサイクルは継続できる。しかし、進みアクチュエータが、ポストアドバンス期間が終わる前に、再度アクチュエートされなければ、エアモータとポンプは止まり、それによって、エネルギーを節約し、作動流体を不必要に温めることを避けるであろう。
特に有益な実施形態において、進みアクチュエータは、作動させられる時、第1送気管を通ってエアバルブを始動させる第1圧力の第1パイロットポートに圧力をかけるエアバルブをアクチュエートさせ、そのアクチュエーションがエアモータを作動させる。この実施形態では、第1送気管は、流量絞りと、第1圧力始動バルブのパイロットポートに向かう流れの方向において絞りを回避する一方向チェックバルブとを含む。反対の流れの方向では、第1パイロットポートの圧力が軽減されている時、チェックバルブが流れを妨げるので、すべての流れは絞りを通らなければならないが、これは、ポンプアセンブリーの運転のポストアドバンス期間の持続期間を設定するためのタイマーとして作用する。
別の好適な実施形態では、第2送気管が、空気圧を第1圧力始動バルブから第2圧力始動バルブへ伝える。第2圧力始動バルブは、パイロットポートがエアモータの入り口に圧縮空気をもたらすためにアクチュエートさせられる時、位置を変える(シフトする)。このことは、エアモータに供給される圧力が第1圧力始動エアバルブを通る圧力降下の僅かな変動によって影響されないように、エアモータへの圧縮空気の供給を孤立(isolate)させる。
別の有益な実施形態において、ポストアドバンス期間中ポンプを止めるように、即時オフアクチュエータが具えられる。これは、例えば、ポンプアセンブリーの運転中に作動流体の漏れが生じた場合、直ちにポンプを止めることが好ましいので、有益である。
また別の好適な実施形態では、エアモータを止めるべく、第1圧力始動エアバルブをシフトするために、即時オフアクチュエータのアクチュエーションによって圧縮空気を第1圧力始動エアバルブの第2パイロットポートに入れる。その結果、低価格でエアコントロールを使用するという特徴がもたらされる。一つの実施形態において、流量絞りは、即時オフアクチュエータがポストアドバンス期間の終了の前に非作動にされた場合、ポンプが再始動しないように、第2パイロットポートの解放の時期を設定するために、設置可能である。
特に好適な実施形態では、第2パイロットポートの流量絞りは具えられない、そして、パイロット圧力が作用する代わりに、進みアクチュエータがアクチュエートされた時、ばねが伸張したり戻ったりする(2方向、2位置)バルブが第2パイロットポートを排出させる。
さらに別の有益な実施形態において、本発明のポンプアセンブリーは、好適には、油圧トルクレンチに通じる2つの油配管と接続するための一対の油圧コネクターを含む。これは、複動式油圧トルクレンチを作動させるために求められ、本発明が提供する最も大きな利点である。しかしながら、本発明は、また、単動式レンチを作動させる際にも利点をもたらし、2つの油圧接合部を有するポンプアセンブリーが、通常は複動式レンチのロッド側ポートに接続されているコネクターを単に塞ぐことによって、そのようなレンチを作動させるために使用することができる。
さらにまた別の有益な実施形態において、本発明で作動する油圧レンチが単動式であろうと、或いは複動式であろうと、進みアクチュエータがポストアドバンス期間の終了前に再度アクチュエートされる場合、コントロールがポンプの運動を続けることが好ましい。それによって、ポンプは、複数の一連の進みによってねじを締める時や一方のねじから他方のねじへレンチを移動させる時に起こるように、進みアクチュエータの非作動と再度のアクチュエーションの間で短い小休止のみが起こるならば、絶え間なく作動されることが可能である。かくして、これは、ポンプの再始動を回避し、それとともに、ポンプアセンブリーとレンチの部品の増大する疲労やポンプアセンブリーによって供給される油圧における大きな圧力変化のような欠点を防止する。
この実施形態では、たとえ進みアクチュエータの非作動がポストアドバンス期間中に生じたアクチュエーションの次に来たとしても、各非作動が新しいポストアドバンス期間を開始させることもまた、好ましい。このようにして、各ポストアドバンス期間は、ポンプアセンブリーの連続運動にとって、(進みアクチュエータのアクチュエーションによる中断がないと仮定して)実質的に同じ持続期間のものである。
【図面の簡単な説明】
図1は、トルクレンチとともに示された、本発明を組込んだトルクレンチポンプアセンブリーの側面図。
図2は、図1のポンプアセンブリーとレンチのための油と空気の作用による回路の概略図。
図3は、図1のポンプアセンブリーとレンチのための油と空気の作用による回路の第2実施形態の図2に似た図。
好適実施形態の詳細な説明
図1によれば、本発明のポンプアセンブリー10は、作動流体のリザーバー14、油圧ポンプ16、油圧ポンプ16を駆動させるためのエアモータ18、ポンプアセンブリー10とトルクレンチ24に接続されている油配管21及び23の間の接続を作るための油圧コネクタ20と22が配置されているベース12を有する。又、アセンブリー10は、アセンブリー10をコントロールするための垂下式付属アセンブリー26と圧縮空気の供給源にアセンブリー10を接続するためのエア入り口アセンブリー30も含む。さらに、アセンブリー10は、以下に説明される、外部調整可能なリリーフバルブ114のための、油圧ゲージ32、ハンドル34、調整ダイアル36も含む。
アセンブリー10は、図2で概略が描かれている油と空気の作用による回路39の多数の部品を収納するコントロール論理ハウジング40を有する。垂下式付属アセンブリー26にある回路39の部分は、破線で囲まれた枠26内で示され、ハウジング40内、或いは、ポンプアセンブリー10のベース12で支えられている回路の部分は、41として破線で囲まれた枠内に示され、トルクレンチ24の概略は、枠24によって示されている。
図2に示されるとおり、エア供給コネクション30は、典型的には、リューブリケータ50とフィルター52を含む。供給コネクション30は、垂下式付属アセンブリー26に収納されている2つのアクチュエータへ圧縮空気を送る。これらのアクチュエータの一方は、進み(advance)アクチュエータ54であり、他方は即時オフアクチュエータ56である。垂下式付属アセンブリーにおいて、これらのアクチュエータ54と56の両方は、各々にボタン55と57を有する、ばね付勢の手動押しボタン式アクチュエータである。図2では、アクチュエータ54がアクチュエートされた、すなわち、押下げられた位置にあるように、又、以下に説明されるようなその他の部品もアクチュエート位置にあるように描かれていることが注目される。
アクチュエータ54は、コントロール回路39の2つの分岐路への圧縮空気の連通をもたらす。これらの2つの分岐路は、第1送気管60と第1シリンダーコントロール管62である。第1送気管60は、一方向チェックバルブ66と並列である流量絞り64を含む、エア回路と直列である。図2で示されているとおり、調整不可能な固定絞りを具えてもよいが、流量絞り64は手動で調整できる。
チェックバルブ66は、アクチュエータ54から第1圧力作動エアバルブ70の第1パイロット部分68の方向に絞り64の周りの流れを迂回するように、一方向である。バルブ70の供給ポート72は、図2のアクチュエート位置にある時、バルブ70が圧縮空気を第2圧力作動エアバルブ80のパイロットポート76と通じている第2送気管74に供給するように、供給コネクション30と通じている。パイロットポート76が圧力をかけられているように図2で描かれているバルブ80は、図2の位置にある時、エアモータ18の入り口84に圧縮空気を供給するように、供給コネクション30と通じる供給口82を有する。非作動(deactuate)にされた時、ポート82は、バルブ80の頂部において「X」8 3として示されているように、封鎖される。好適実施形態のエアモータ18は、例えば、ミシガン州ベントン・ハーバーのガスト・マニュファクチュアリング・コーポレイションから購入できるモデル番号4AM-NRV-50Cのような、回転式ベイン(羽根)エアモータである。勿論、多くのその他の種類のエアモータも使用可能であり、本発明は、回転式エアモータに限定されるではなく、リニアエアモータも同様に利用されるであろう。
エアモータ18は、よく知られているように、ライン87によって示される如く、エアモータ18が回転出力を有する時回転入力を有する油圧ポンプ16を駆動するように、機械的に連結されている。しかし、上述のとおり、ポンプ16は、リニア式のポンプであってもよい。ウィスコンシン州バトラーのアプライド・パワー・インコーポレイションの1事業部門である、エナーパックから購入できるアトラス(登録商標)ポンプのような、如何なる種類の油圧ポンプも、本発明を実施するために利用されることができるであろう。
バルブ80の出口85もまた、圧縮空気をエアシリンダー92のロッド側ポート90に供給する。シリンダー92のピストン側ポート94は、図示されているとおり、第1シリンダーコントロールライン62に通じている。シリンダー92のピストンロッド96は、図2に示されている戻り位置とバルブ98が図2で示されている位置から右方向にシフトする前進位置との間で4方向の2位置油圧バルブ98をシフトするように、機械的に連結されている。
シリンダー92のピストンの有効面積が、ポート94の側において、入り口90の側のロッド96が占める面積のために、ポート90の側より大きいので、等しい圧力がシリンダー92のポート94と90にかけられた場合、バルブ98は、前進位置(図2に示されていない位置)まで動かされることが注目される。
トルクレンチ24は、当業界でよく知られているように、円112によって特定されるラチェット機構によってドライブソケット110を締めるように連結されているレバー108に機械的につながれているピストンロッド106とともに、各々ピストン側とロッド側のポート102と104を有する複動式シリンダー100として油圧式に設計されている。かくして、トルクレンチ24は、シリンダー100が前進させられたら、ソケット110のみを駆動させ、レバー108は、ピストンロッド106が戻ると、ソケット110に相対的に後方にラチェット作動する。
油圧リリーフバルブ114と116は、また、好適には、発生する余分な油圧を解放するために、図示されたように、油圧供給ラインと排気ラインに具えられる。
第1圧力作動エアバルブ70は、アクチュエータ56がアクチュエートされた時、一方向チェックバルブ122を経由して圧縮空気が供給される第2パイロットポート120も有する。チェックバルブ122とパイロットポート120の間において、(カーブのついた点線123によって表わされている)大気に排出される絞り124は、アクチュエータ56が非作動にされた後にパイロット120から空気圧を相対的にゆっくりと逃がすために具えられる。
回路39の作動は、以下のとおりである。圧縮空気の供給源がポンプアセンブリー10に接続されて、アクチュエータ54が押し下げられると、図2に示されているとおり、空気は、ライン60と62両方に、バルブ98を右方向に移動させるように、ライン62を経由してシリンダーが前進するように、入れられる。これは、ロッド106がシリンダー100から前進するように、バルブ98をその前進位置まで押し、それによって、作動流体がシリンダー100のポート102に供給されて、ソケット110を前進させる。
ライン60からの圧縮空気の殆どは、図2に示された位置までバルブ70をシフトさせる第1パイロット68に直ちに圧力をかけるように、一方向チェックバルブ66を経て絞り64を回避する。これは、バルブ80を図2に示された位置までシフトさせる第2バルブ80の入り口72からパイロットポート76まで圧縮空気が流れる原因となる。バルブ80のこの位置では、供給口30からの圧縮空気は、エアモータ18の入り口84に入れられ、これを回転させるようにエアモータ18に動力を供給し、それによって、圧油をバルブ98の入り口99に供給するように油圧ポンプ16を回転させる。圧力がシリンダー92の入り口94に供給されて、バルブ98が前進位置までシフトさせられると、入り口99からの圧油は、シリンダー100の入り口102に至り、バルブ98がシリンダー100のポート104をリザーバー14に接続して、シリンダー100を前進せしめる。
レンチ24がそのストロークの限界に達したとき、垂下式付属アセンブリー26の作業者はアクチュエータ54を非作動にし、それによって、シリンダー100が戻るようにする。これは、アクチュエータ54が非作動にされると、ライン60と62から圧縮空気が大気に解放されることによる。大気がライン60と62につながれるとバルブ70は図2に示された位置から右方向にシフトするが、このことは、第1パイロット68からの圧力が絞り64を通って抜けた後にだけ起こる。この小休止は、この明細書で「ポストアドバンス期間(post-advance period)」と呼ばれる。絞り64は、好適には、このポストアドバンス期間を約15秒の長さにするように調整される。
このポストアドバンス期間中、戻り位置である、図2に図示された位置までバルブ98が来るように、シリンダー92は左方向にシフトする。この位置において、バルブ98は圧油供給ポート99をロッド側ポート104に連結し、ピストン側ポート102はリザーバー14に接続される。このことは、トルクレンチ24の次の進み運動を準備するように、レバー108を後方にソケット110を越えてラチェットで運動させて、シリンダー100を戻すことになる。
このポストアドバンス期間中、エアモータ18とポンプ16は、作動し続ける。しかし、ポート68の圧力が絞り64を通じて逃がされると、第1バルブ70は、ばね71の付勢によって右方向に移動して、これが、第2送気管74を経て大気へパイロットポート76を開放することになる。ポート76を大気に通じさせて、ばね81の付勢によってバルブ80を左方向にシフトさせ、これが、ポート82を塞ぎ、ポート85と大気をつなげる。ポート85を大気へつないで、モータ入り口84を大気に開放して、モータ18の運転を止め、そして、ポンプ16も止める。シリンダー92のロッド側入り口90も、バルブ80が左方向にシフトすると、大気へ開放される。
このように、ポンプアセンブリー10は、トルクレンチ24を戻すように、アクチュエータ54が非作動にされた後の期間中、作動し続け、それによって、作業者によって必要とされる次の進みのための準備が行なわれる。次の進みが作業者によって(押しボタン55によって)求められたら、ポンプアセンブリー10の運転は、中断なく続けられる。ポンプの作動は、アクチュエータ54が非作動にされた後、ポストアドバンス期間がアクチュエータ54の再度のアクチュエートなしに終わった場合にのみ止まる。その時は、モータ18とポンプ16は運転を止めて、不必要にエネルギーを浪費して、作動流体の加熱の原因とならないようにする。
アクチュエータ54は非作動にされたがポンプ16は動き続けるというポストアドバンス期間中、直ちにポンプ16が運転を止めることが望ましいというような状況が起こることもあるであろう。これが、アクチュエータ56を設ける理由である。アクチュエータ54が、ばね付勢によって押上げられた、すなわち、非作動位置にあって、ポンプ16が直ちに止められることが望まれる場合、即時オフアクチュエータ56は、圧力をチェックバルブ112を経て第2パイロットポート120へ入れるように、アクチュエートされる。これは、第2パイロット120の圧力がパイロット68の圧力より大きいので、第1パイロット68に残余圧力があったとしても、バルブ70を右方向にシフトさせる原因となる。絞り124は、これが確実に起きるような寸法で作られる。
上述のとおり、右方向にバルブ70をシフトさせると、モータ18とポンプ16を直ちに停止させる。絞り124は、アクチュエータ56がパイロット68に圧力をかけているポストアドバンス期間中、非作動にされた場合、パイロット120の残余圧力が、ポート76に大気圧への排出口を作る右の位置にバルブ70を維持するように、少なくとも、第1パイロット68に圧力がかかり続ける間、パイロット120に圧力がかかり続けるように、設けられている。
絞り124の代替品として、2方向2位置パイロット作動式ばね往復バルブ(パイロット圧力操作バルブ)130が第2パイロットポート120と通じるように、チェックバルブ122の下流に設けられてもよい。バルブ130は、ポート120の正の圧力がバルブ70のポート68に圧力をかけることによる左方向へのシフトを妨げないように、ポート120に大気圧への排出口を作るように、進みアクチュエータがアクチュエートされる時、図3に示された位置から右方向にシフトさせられるように、ライン60と62(と進みアクチュエータ54の出口)に通じるパイロットポート132を有する。バルブ54が解放されると、バルブ130は、ポート132に排出口を作った状態で、図3に図示された位置にある。この位置では、ポート120は、塞がれてバルブ56を作動させることでポート120に圧力をかけ、ポート120は、バルブ56が解放された後でも、圧力がかけられたままでいる(相対的に長時間の通常の漏れがそれを涸渇させるまで)。かくして、バルブ56がポート68にかなりの圧力がある間に解放されても、バルブ70は、ポート76に排出口を作る、右方向の位置にある。
図3の回路と図2の回路のその他の違いは、図3において、3方向2位置パイロット作動式ばね戻りバルブ140が選択式にロッド側ポート90に排出口を作るために、加えられたことのみである。図3で示された位置では、ポート90は、ポート85に通じる。これは、バルブ54が非作動にされた時に優勢になるバルブ140の位置である。進みバルブ54がアクチュエートされると、ライン62に接続されているパイロットポート142は圧力をかけられ、バルブ140を右方向にシフトさせる。これは、ボア側ポート94の圧力の影響によってロッド96の右方向への動きに抵抗しないようにポート90に排出口を作る。
バルブ54が非作動にされると、バルブ140は、バルブ80が図3で示された位置にいる間、ロッド96と106を戻すように、図3で示された位置を占める。
本発明の好適実施形態が、かなり詳細に説明された。説明された好適実施形態の多くの変更と変形が当業者には明らかである。例えば、ポンプユニット10は、単に、コネクタ22を塞ぐことによって、単動式(すなわち、ばね戻り)油圧レンチを作動させるためにも利用される。もし、回路39が単動式レンチのみに動力を供給するために特別に利用される場合、圧油管23に接続されているバルブ98のポートが塞がれ、コネクタ22、ライン23、リリーフバルブ116が取り除かれるであろう。単動式レンチのばねが戻る力をもたらすので、このような力を供給するために運転のポストアドバンス期間は必要ではないが、ポストアドバンス期間は、アクチュエータが非作動にされたら、レンチが直ちに止まるポンプを使用する代わりに、1つのねじから次のねじに、或いは、レンチ毎のねじの進みの間に動かされる短時間の間、ポンプが再始動するのを回避するために有益である。もし、アクチュエータ54がポストアドバンス期間が終了する前に再度アクチュエートされた場合、エアモータ18は、アクチュエータ54が非作動にされ、新しいポストアドバンス期間が終了するまで、進みアクチュエータ54の再度のアクチュエーションなしに、ポンプ16を駆動させ続けるであろう。
それ故、本発明は説明された実施形態に限定されるべきではなく、続く請求の範囲によって範囲が定められるべきものである。
Claims (11)
- 油圧トルクレンチに加圧作動流体を供給するように油圧ポンプを駆動するエアモータと、
流体圧回路、及びアクチュエートされたとき前記加圧作動流体の流れを前記レンチに供給し、前記レンチの回転を進めさせるように前記流体圧回路に作用する進みアクチュエータを含むコントロールとからなり、
前記コントロールが、前記進みアクチュエータが非作動にされ、前記レンチの進みが終わった後、ポストアドバンス期間が終わるまで前記油圧ポンプを駆動させるように前記エアモータの運動を継続させることを特徴とする、
圧縮空気を動力源とする油圧トルクレンチ装置。 - 前記進みアクチュエータが、第1送気管を通じて、第1圧力作動式エアバルブの第1パイロットポートに圧力をかけ、その第1圧力作動式エアバルブのアクチュエーションが、前記エアモータに動力を供給するようになっている、請求項1の圧縮空気を動力源とする油圧トルクレンチ装置。
- 前記第1送気管が、流量絞りと、前記第1圧力作動式バルブの第1パイロットポートに向かう流れの方向において前記絞りを迂回する一方向チェックバルブを含む、請求項2の圧縮空気を動力源とする油圧トルクレンチ装置。
- 第2送気管が空気圧を前記第1圧力作動式エアバルブから第2圧力作動式エアバルブの第2パイロットポートに伝え、前記第2パイロットポートが前記エアモータの入り口に圧縮空気を入れるためにアクチュエートされる時、前記第2圧力作動式エアバルブがシフトする、請求項2の圧縮空気を動力源とする油圧トルクレンチ装置。
- 即時オフアクチュエータが前記ポストアドバンス期間中前記ポンプを止めるために設けられている、請求項1の圧縮空気を動力源とする油圧トルクレンチ装置。
- 前記即時オフアクチュエータのアクチュエーションが、前記エアモータを止めるため、圧力作動式エアバルブをシフトするように、該圧力作動式エアバルブのパイロットポートに圧縮空気を入れる、請求項5の圧縮空気を動力源とする油圧トルクレンチ装置。
- 前記ポンプが前記ポストアドバンス期間の終了の前に再始動しないように、前記コントロールが、前記パイロットポートからの圧力の緩やかな解放をもたらす流量絞りを含む、請求項6の圧縮空気を動力源とする油圧トルクレンチ装置。
- 前記コントロールが、前記進みアクチュエータがアクチュエートされた時、前記パイロットポートから圧力を解放するパイロット圧力操作バルブを含む、請求項6の圧縮空気を動力源とする油圧トルクレンチ装置。
- 前記油圧ポンプが油圧トルクレンチに通じる2つの圧油管に接続するために、一対の油圧コネクタを含む、請求項1の圧縮空気を動力源とする油圧トルクレンチ装置。
- 前記進みアクチュエータが、前記ポストアドバンス期間が終了する前に再度アクチュエートされる場合、前記コントロールが前記ポンプの運転を続ける、請求項1の圧縮空気を動力源とする油圧トルクレンチ装置。
- 前記進みアクチュエータが非作動にされる度に、前記コントロールが新しいポストアドバンス期間を始める、請求項10の圧縮空気を動力源とする油圧トルクレンチ装置。
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