JP4217297B2 - 流体圧トルク衝撃発生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、流体圧トルク衝撃発生装置に関連しており、流体チャンバで形成されたモータ回動駆動部材と、駆動部材と同軸で流体チャンバ内に延びる衝撃受容出力部材と、駆動部材と出力部材との間で相対的な回転の際に、トルク衝撃を作り出す流体チャンバの流体圧ピーク発生手段そして、駆動部材に配置され且つ、流体圧作動流体において量の変化を補償する流体チャンバに接続されている量が可変な流体を有する。
【０００２】
【従来の技術】
この型式の衝撃発生装置は以前に、米国特許第4,789,373号に記載されている。この従来技術の衝撃発生装置では、環状蓄積チャンバが出力軸に対して同軸に配置されており、出力軸の周囲の間隙をシールして、流体チャンバと接続している。環状ピストンがチャンバ内で運動可能であり、蓄積チャンバを密封するＯリングを備え、両方共その外周縁にと出力軸を囲む軸方向の孔に位置する。従来の流体体積補償装置は、幾分か粗大であり、可動なシールにより完全な流体の緊密を得るのは困難である。
【０００３】
欧州特許第O 309 625号では、前記とは別の型式の衝撃発生装置が記載されており、体積補償ピストンシリンダ装置が横方向に備えられているが、出力軸の回転軸と平行である。また、この衝撃発生装置では、補償ピストンがＯリングシールに取付けられている。それらは完全な流体の緊密を得ることは困難である。これは動作のある周期を過ぎると、流体圧作動流体がピストンシールを通過して漏れて、ピストンの両側の空間が流体で充満し、それによって体積補償装置を動作不可能にしている。
【０００４】
また、この型式での別の衝撃発生装置が、米国特許第4,533,337号に記載されている。衝撃発生装置の量補償装置は、環状膨張チャンバから成り、そのチャンバは装置部材の後端壁に配置され且つ、発泡プラスチック材料で充満される。流体圧作動流体が膨張する際、過剰な流体は膨張チャンバに入って、弾性材を圧縮する。この材料の弾性性は、発泡材が閉じた細胞または気泡が充満した多量のガスから成るという事実を基にしている。この装置固有の重大な問題は、流体圧作動流体の有害な影響に対して、発泡プラスチック材料の抵抗が僅かであることである。この型式の量の補償装置の作用寿命は、やや短い。それは閉じた細胞の非常に薄い壁が、、流体圧作動流体によって形成される攻撃的な環境にあまり長く耐えられない。閉じた細胞が壊れた後、発泡材がすぐに流体圧作動流体で浸透され、いかなる弾性もなくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の基本的な目的は、流体密度が充分で流体量を変化させる補償装置を備えた、構造的に簡単且つ小型で、耐用年数が長く安全な、流体圧トルク衝撃発生装置を提供すること。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
更に本発明の目的と利点は、下記の記載と特許請求の範囲から明らかである。
【０００７】
【本発明の実施の形態】
ネジ接合緊締工具用の流体圧トルク衝撃発生装置が、回転モータに接続された駆動部材を備え、二つの対向する端壁を有する本質的に円筒形の流体チャンバと、前記駆動部材に同軸で、前記流体チャンバに前記端壁の一つの開口部を介して延びる衝撃受容用の出力部材と、トルク衝撃を、前記駆動部材と前記衝撃受容出力部材との間の相対的な回転において生じる、前記流体チャンバに配置された流体圧ピーク発生装置と、前記駆動部材に配置され且つ、流体圧作動流体で量の変化を補償する前記流体チャンバに接続された、量を変化できる流体圧蓄積チャンバを備える。
【０００８】
【実施例】
本発明の好ましい実施例を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、部分断面図であり、本発明の流体圧トルク衝撃発生装置を備えた、空気圧パワーレンチで示している。
図２は、図１の線II-IIに沿った横断面図を示している。
図３は、図１の衝撃発生装置の一部分を拡大寸法で示している。
図４は、本発明の別の実施例による衝撃発生装置の側面を、部分的に断面を含んで示している。
図５は、図４の線V-Vに沿った横断面図を示している。
図６は、図４の衝撃装置の一部分を拡大寸法で示している。
【０００９】
図１、図２及び図３において、空気圧パワーレンチが示されており、それはハンドル１１で形成されたハウジング１０と、空気圧供給接続部１２と、ハンドル１１の低末端部に配置された排気デフレクター１３と、レンチに供給する起動空気を制御するスロットル弁１４から成る。
【００１０】
パワーレンチは更に、排気デフレクター１３と同様に空気供給接続部１２に接続されている空気圧回転モータ（図示せず）から成る。空気供給接続部が、モータとハウジング１０の内側領域を介して接続されており、その内側領域はハウジング１を介する排気路の一部を形成する。またパワーレンチ１０は、モータによって運転される流体圧トルク衝撃発生装置１６と、ネジ接合部を締めるためにトルク衝撃を加える出力軸１７から成る。その目的のため、出力軸１７がスタンダード型式のナットソケットを支持する四角形の端部を形成する。
【００１１】
流体衝撃発生装置１６は、モータに接続され且つ、円筒形流体チャンバ１９を備える駆動部材から成る。衝撃発生装置１６は更に、出力部材２０を備えており、出力部材は出力軸１７と一体に形成されており、駆動部材１８の前端壁２２の中央開口部１８を介して流体チャンバ１９に延びている。
【００１２】
図２に明確に示されているように、出力部材２０が横方向のシリンダ孔２３を有しており、動作的に二つのピストン２４が案内されている。二つのピストンが、シリンダ孔２３ではカムにより往復運動させられており、カムは流体チャンバ１９の内壁に形成された二つのカムローブ２６と、中央カムスピンドル２７から成る。カムローブ２６は二つのローラ２５を介してピストン２４に作用する。中央カムスピンドル２７は回転するように出力部材２０にジャーナル軸受されるが、駆動部材１８に対して回動的にロックされる。
【００１３】
駆動部材１８と出力部材２０との間の相対的な回転のおいて、カムローブ２６と同時にピストン２４を内側に駆動させ、それによって高圧ピークが、ピストン２４の間のシリンダー孔２３において生じる。ピストン２４とローラ２５がカムローブ２６との接合により発生する、駆動部材１８に対するトルク抵抗は、運動エネルギーを駆動部材１８から出力軸２０に瞬間的に送り、それによって種留力軸２０にトルク衝撃が生じる。
【００１４】
駆動部材１８と出力部材２０との間の別の相対的な回転の際、カムスピンドルは２７はピストン２６とローラ２５を、次に受ける衝撃ストロークの前に、それらの外側位置に戻すように作用する。この衝撃発生機構は米国特許第5,029,410号に更に詳しく記載されている。
【００１５】
また駆動部材１８は、モータに接続するカップリング（図示せず）で形成されている後端壁３０から成る。後端壁３０は流体圧作動流体蓄積装置を備えており、蓄積装置は流体圧作動流体の量の変化は、例えば瞬間の温度変化に応じて、選択的に流体圧作動流体を受容し及び戻す。温度が上昇すると、流体圧作動流体の量が増して、付加的な流体量が蓄積チャンバ３２によって、吸収される。他方、流体の温度が下がる時、蓄積チャンバが流体量の減少を補償するため、流体を流体チャンバ１９に戻す。
【００１６】
蓄積チャンバ３２は、端壁３０の窪み３３とプラグ形閉鎖部分３６の同軸凹部３４によって形成される。ネジ付接続部３５は、蓄積チャンバを端壁３０の円筒形孔３７に装着されるように、備えられる。孔３７の肩部３８と閉鎖部３６の内側端部３６との間に、弾性で可撓性の膜３９が緊締されており、それによって、蓄積チャンバ３２が第一室４０と第二室４２に仕切られている。第一室４０は、窪み３３と膜３９によって画定され、第二室４２は膜３９と閉鎖部３６の凹部３９によって、形成されている。図３参照。
【００１７】
第一室４０は管路４３を介して、流体チャンバ１９に連結し、第二室４２は、閉鎖部３６で二つの盲孔４５の下角に配置された開口部４４を介して、衝撃発生装置１６の外側の領域と連結している。またそれらの盲孔４５は、閉鎖締付工具の把持手段を形成することを意図している。しかし、開口部４４は本質的に空気圧を、パワーレンチハウジング１０の内側から、第二蓄積チャンバ室４２に伝えることを目的としており、それによって弾性バイアス力を膜３９に対して第一室４０の方向に得る。パワーレンチハウジングに存在する空気圧は、空気モータからの出力圧である。
【００１８】
第３図には、二つの薄膜から成る膜３９が示されており、すなわち材料の第一層４７が流体圧作動流体に対して高い抵抗を有し、第二層４８が弾性で可撓性を有するという好ましい特性がある。従って、第一膜層４７の主な目的は、別の層４８を、化学的に功勢な流体圧作動流体による破壊から保護することであり、それによって膜３９の長く、安全な使用期間を確実にする。
【００１９】
パワーレンチが動作の間、反復されるトルク衝撃が出力軸１７を介して伝達される。これは温度が上昇し、対応して流体圧作動流体の量が増すという結果になる。結果的に量が増すと、余剰の流体が管路４３を介して逃げ、蓄積チャンバ３２の第一室４０入る。これは交互に第二室４２の空気圧のバイアス作用に対して、膜を撓ませる結果となる。膜３９は、図３に破線で示された様に撓ませられる。
【００２０】
衝撃を作る高圧ピークは、ピストン２４によって高圧シリンダー孔２３の内側で発生され、流体チャンバ１９は本質的に一定の低圧に抑えられる。これは、蓄積チャンバ３２と膜３９がどの様な高圧ピークにさらされることはなく、高圧ピークは非常に限定された連結通路を介しても、膜と蓄積装置の動作に劣化影響があり得る。
【００２１】
パワーレンチがこれ以上動作せず、流体圧作動流体の温度が低下する時、以前に蓄積チャンバ３２に逃げた余剰の流体は今回、管路４３を介し、第二室４２における空気圧のバイアス力の影響を受けて、流体チャンバ１９へ戻る。
【００２２】
図４、図５及び図６に示された衝撃発生装置は、基本的に公知の型式であり、円筒形駆動部材５０回転モータと、出力部材５１から成っており、出力部材は駆動部材５０と同軸且つ、出力軸５２の一部を形成している。駆動部材５０は、円筒形流体チャンバ５３を備え、その中に出力部材５１の後端部を受けている。圧力ピークの発生のため、放射方向に可動な二つの羽根５４があり、出力部材５１の溝５５で支持されている。また出力部材５０は、長手方向に延びて不動なシールリブ５７が形成されている。羽根５４とシールリブ５７は、流体チャンバ５３の内側壁のシール平坦部５８、５９の各々と、流体チャンバ５３の反復される高圧ピークを作るように、共動することを目的としている。
【００２３】
中央カムスピンドル６０は、回動的に出力部材５１にジャーナル軸受けされているが、駆動部材５０に対して回動するようにロックされている。カムスピンドル６０は、羽根５４がそのシール平坦部５８と確実にシール接触するように、各衝撃を生じる前に、羽根を外方向へ動かすように配置されている。
【００２４】
更に駆動部材５０は、出力部材５１を挿入する中央開口部５６を備えた前端壁６１と、回転モータに接続する突出心棒６３を備える後端壁６２から成る。また後端壁６２は、管路６５を介して流体チャンバ５３に接続される環状蓄積チャンバ６４で形成されている。蓄積チャンバ６４は、環状閉鎖ユニットによって画定されており、環状閉鎖ユニットは環状凹部６７を備えるリング要素６６と、ネジ付接続部によって駆動部材５０の後端部に装着された保持リング６８から成る。従って、駆動部材５０に装着される時、保持リング６８はネジ付接続部７０を介して、リング要素６６を端壁６１の方向へ押す。またそれは、端壁６２を駆動部材５０に関して堅く固定するように、端壁６１を駆動部材５０の肩部６９緊締する。
【００２５】
蓄積チャンバ６４は、環状膜７３によって第一環状室７１と第二環状室７２に分割されている。第一室７１は管路６５を介して流体チャンバ５３に接続されており、管路６５は開口部７４を有し、それが蓄積チャンバ５０と膜７３を高圧ピークに対して保護する隙間シールを介して、流体チャンバ５３と連結している。図５には、高圧ピークが流体チャンバ５３で生じると、羽根５４の端表面によって覆われるように、開口部７４が配置されている。
【００２６】
図６では、破線で開口部７４の別の配置が、すなわち端壁６１と出力部材５１の肩部７５との間に示されている。この配置によって、高圧ピークが開口部７４と蓄積チャンバ６４に達することができないことは確かである。
【００２６】
最初に記載した実施例の様に、蓄積チャンバ６４の第二室が管路７６を、駆動部材５０の外側の領域に連接するために備えており、モータの出力圧が優っている。これは膜７３に加わるバイアス力は、圧力空気によって成ることを意味している。
【００２７】
本発明の実施例は、上記に記載された例に限定されるものではないが、請求の範囲内で束縛されずに変形させてもよい。例えば、円形或いは環状の膜に対するバイアス力は、別の弾性手段によって充分に達成され得る。
【００２８】
本発明の実施例では、電動モータが使用されており、包囲ハウジングでの空気圧が増大されることなく、膜用バイアス手段として使用される。別の膜用バイアス手段では、第二蓄積室が完全に閉鎖されてもよく、空気量がその中でバネ手段として作用しそして、膜に対する弾性バイアス力により動作する。また他の膜用バイアス手段は、第二蓄積室に挿入される発泡プラスチックまたはゴム材料クッションであり得る。
【発明の効果】
【図面の簡単な説明】
【図１】部分断面図であり、本発明の流体圧トルク衝撃発生装置を備えた、空気圧パワーレンチで示している。
【図２】図１の線II-IIに沿った横断面図を示している。
【図３】図１の衝撃発生装置の一部分を拡大寸法で示している。
【図４】本発明の別の実施例による衝撃発生装置の側面を、部分的に断面を含んで示している。
【図５】図４の線V-Vに沿った横断面図を示している。
【図６】図４の衝撃装置の一部分を拡大寸法で示している。
【符号の説明】
１０ハウジング
１１ハンドル
１２接続部
１３デフレクター
１４スロットル弁
１６衝撃発生装置
１７出力軸
１８駆動部材
１９流体チャンバ
２０出力部材
２１中央チャンバ
２２前端壁
２３シリンダー孔
２４ピストン
２５ローラ
２６カムローブ
２７中央カムスピンドル
３０後端壁
３２蓄積チャンバ
３３窪み
３４凹部
３５ネジ付接続部
３６閉鎖部分
３７円筒形孔
３８肩部
３９膜
４０第一室
４２第二室
４３管路
４４開口部
４５盲孔
４７第一層
４８第二層
５０駆動部材
５１出力部材
５２出力軸
５３流体チャンバ
５４羽根
５５溝
５６中央開口部
５７リブ
５８平坦部
５９平坦部
６０カムスピンドル
６１前端部
６２後端部
６３心棒
６４蓄積チャンバ
６５管路
６６リング要素
６７環状凹部
６８保持リング
６９肩部
７０ネジ付接続部
７１第一室
７２第二室
７３膜
７４開口部
７５肩部
７６管路

Claims (8)

1. 空気圧回転モータに接続され二つの対向する端壁（２２、３０）を備えたほぼ円筒形の流体チャンバ（１９）を含む駆動部材（１８）と、前記駆動部材（１８）に同軸で、前記二つの対向する端壁の一方（２２）の開口部（２１）を介して前記流体チャンバ（１９）内へ延びる衝撃受容出力部材（２０）と、前記流体チャンバ（１９）内に配置され、前記駆動部材（１８）と前記衝撃受容出力部材（２０）との間の相対的な回転でトルク衝撃を発生する手段（２３−２７）と、前記駆動部材（１８）に配置され且つ流体圧作動流体の容積変化を補償するため前記流体チャンバ（１９；５３）に接続された可変容積の流体蓄積チャンバ（３２）と有するネジ接合緊締工具用の流体圧トルク衝撃発生装置において、
   前記蓄積チャンバ（３２）が、
   前記端壁の他方（３０）に配置され、前記駆動部材（１８）の回転軸線に対して平行にずれた位置で伸びる幾何学的軸線をもつ円筒形孔（３７）と、
   前記蓄積チャンバ（３２）を第一室（４０）と第二室（４２）とに分割するように構成された弾性で可撓な膜（３９）と
   前記第一室（４０）を前記流体チャンバ（１９）に接続する流体通路（４３）と、
   前記第一室（４０）の方向に前記膜（３９）に弾性バイアス力を働かせるために、空気圧回転モータからの圧力空気を通す少なくとも一つの空気連通開口（４４）と、
   前記第二室（４２）を部分的に規定し、前記他方の端壁（３０）に堅固に固定されしかも内側端部で前記膜（３９）の保持手段を形成する装着手段（３５）を備えた閉鎖ユニット（３６）と
   を有することをことを特徴とする流体圧トルク衝撃発生装置。
2. 前記閉鎖ユニット（３６）が、その内側端部に同軸凹部（３４）を形成した円筒形プラグから成り、前記凹部（３４）が前記第二室（４２）を形成していることを特徴とする請求項１に記載の衝撃発生装置。
3. 前記凹部（３４）が、ほぼ部分的に球形の表面で画定され、前記膜（３９）が十分に撓んだ際に、前記ほぼ部分的に球形の表面が前記膜（３９）の支持体を成すように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の衝撃発生装置。
4. 前記駆動部材（１８）が、加圧空気の供給される工具ハウジング（１０）に配置され、前記閉鎖ユニット（３６）が前記膜（３９）をバイアスさせる加圧空気を前記第二室（４２）に送る空気通路（４４）を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の衝撃発生装置。
5. 前記蓄積チャンバ（３２）が、環状肩部（３８）をもつ円筒形孔（３７）を備えており、前記閉鎖ユニット（３６）を前記円筒形孔（３７）内に装着した際に前記前記膜（３９）が前記肩部（３８）と前記閉鎖ユニット（３６）の内側端部との間に緊締されることを特徴とする請求項２〜４にいずれか一つに記載の衝撃発生装置。
6. 前記プラグ（３６）が、ネジ付接続部（３５）によって前記孔（３７）に固定され、前記ネジ付接続部（３５）が前記膜（３９）に緊締力を与えるように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の衝撃発生装置。
7. 前記衝撃受容出力部材（２０）が、前記流体チャンバ（１９）内に配置される少なくとも一つの半径方向に向いた高圧シリンダ孔（２３）を備え、ピストン要素（２４）が、前記高圧シリンダ孔（２３）内でトルク衝撃を発生する圧力ピークを達成するために、カム機構（２５〜２７）によって往復動でき、前記蓄積チャンバ（３２）が、前記高圧シリンダ孔（２３）の外側で、前記流体チャンバ（１９）に連接していることを特徴とする請求 項１〜６のいずれか一項に記載の衝撃発生装置。
8. 前記膜が弾性材料から成ることを特徴とする請求項７に記載の衝撃発生装置。

Images