JP4943397B2 - 流体作動トルクレンチ - Google Patents

Description

本発明は締め金具を緊締または弛緩する際に利用する流体作動トルクレンチに関する。

動力駆動式のトルク工具には、反作用部材（リアクションメンバー）が必要とされる。反作用部材は、例えば、ナットのような締め金具が順回転している時に、工具のハウジングが逆回転するのを防ぐために、近接のナットのような静止物体に突き当てる際の部材として使用される。１０，０００フィート-ポンド（約１，３８３ｍ-ｋｇ）のトルクを持つ工具を突き当てる際の当接力は、３０，０００重量ポンド（約１３３，４４７ニュートン）にも及び、この力は工具が現に噛んでいるナットの隣のナットに、側面荷重として一方向に掛かる。この膨大な当接力は、ボルトを屈曲させてしまう心配があるばかりでなく、ナットの回転摩擦を増大させる。通常の用途では、この側面荷重は大した問題にはならない。ボルトは側面荷重を見越して設計されており、トルク工具の製造業者は、通常、側面荷重に関する注意事項を織り込み済みであるからである。

不都合な問題は、フランジなどにおいて、全ての締め金具に掛かるボルト負荷の散在を、過度に変化させることができない場合とか、あるいは、腐食した締め金具を緩める場合とかに起こる。締め金具の腐食は、通常、ナットとボルトのネジ山の間で起こる。高温下においては、組立部に塗布したグリースが乾燥し、ネジ山同士が固結することさえある。このようなナットに対して、高い側面荷重を伴う高トルクを掛けると、ボルトとナットとの間のネジ山の一部だけが片側で係合し、係合した側のネジ山にくわえ込みが起こる。こうした事態はボルトのネジ山を摩損させ、ナットを回すにはさらに高いトルクが、従って大きな側面荷重が必要になり、そのために、ボルトやナットのネジ山を全体的に駄目にする。ボルトやナットの高温下での使用は避けられないが、高温下での使用されるボルトの殆どは、ステンレス製であるか、あるいは精密製造品であるので、これらの交換費用は非常に高額になる。

摩損ないしはかじりは、ボルトとナットのネジ山の間で起こるばかりでなく、ナットの軸と直交する方向に、側面荷重がナットに掛かるので、締め金具を通したフランジの面とナットの面の間でも、摩損が発生する。これが発生すると、ナットの回転摩擦力が増大し、回転力で生ずるボルトへの負担が予測できない程大きくなって、結果的に接合不良を招き、締め金具での接合部で流体が漏洩する心配がある。

反作用部材を備えた工具の幾つかは、例えば、米国特許第３，３６１，２１８号、同第４，５４９，４３８号、同第４，５３８，４８４号、同第４，６０７，５４６号、同第４，６１９，１６０号、同第４，６７１，１４２号、同第４，７０６，５２６号、同第４，９２８，５５８号、同第５，０２７，９３２号、同第５，０１６，５０２号、同第５，１４２，９５１号、同第５，１５２，２００号、同第５，３０１，５７４号、同第５，７９１，６１９号、同第６，２６０，４４３号及び同第６，７１５，３８１号の各明細書に記載されている。

本発明の目的の一つは、締め金具を緊締又は弛緩する際に使用する現存のレンチをさらに改良した流体作動トルクレンチを提供することにある。

而して本発明に係る流体作動トルクレンチは、締め金具を緊締ないしは弛緩するためのトルクレンチであって、そのレンチは、シリンダー部及び駆動部が収納されたハウジングと、前記シリンダー部に配置され、第１の軸に沿って可動できるシリンダー・ピストン手段と、前記駆動部に配置され、前記シリンダー・ピストン手段に接続されて当該シリンダー・ピストン手段によって駆動されるところのラチェット機構であって、前記第１の軸に直交する第２の軸の周囲で回転できるラチェットを備えたラチェット機構と有し、さらに、レンチの作動中に一方向に作用する任意の回転力を受ける第１及び第２接続手段と、レンチの作動中に、前記一方向に作用する回転力に等しい逆方向の回転力を受ける第３接続手段を有し、各接続手段に掛かる回転力の一つが、緊締又は弛緩される締め金具を回し、締め金具の回転に直接寄与していない上記以外の回転力が、静止物体に伝達されることを特徴とする。

また、流体作動トルクレンチを用いて締め金具を緊締又は弛緩する本発明の方法は、シリンダー部及び駆動部が収納されたハウジングのシリンダー部に、シリンダー・ピストン手段を配置してこれを第１の軸に沿って動かし、前記駆動部にラチェット機構を配置してこれが前記シリンダー・ピストン手段で動くように前記シリンダー・ピストン手段に接続し、前記第１の軸に直交する軸の周囲で回転可能なラチェットを、前記のラチェット機構内に設け、さらに、第１、第２及び第３接続手段の少なくとも３つの接続手段を設けて、レンチの作動中に一方向に働く任意の回転力を、前記第１及び第２接続手段で受け、レンチの作動中に前記の一方向に働く回転力に等しい逆方向の回転力を、前記第３接続手段で受けて、前記の回転力の一つが緊締又は弛緩の対象である締め金具を回し、他の回転力が静止物体に伝達されることを特徴とする。

本発明に係るトルクレンチは、一つのリアクションアーム［反作用腕(受け)］と、第１及び第２接続手段の一つを使用することは簡単であるので、従前の大多数のトルクレンチと同様に使用することができる。

重要なことは、ボルトのネジ山とナット面との摩損を避け、回転力伝達の正確性を向上させるために、できるだけ側面荷重を軽減させることである。側面荷重の軽減は、レンチのハウジングの反作用部材として、２つの接続手段を採用することで、具体的には、第１及び第２接続手段の一方を、ハウジングのシリンダー部の通常の位置に設け、他方の接続手段を例えばハウジングの駆動部に設けることで実現させることができる。第１および第２接続手段のそれぞれに、１つのリアクションアームを取り付けることで、２つのリアクションアーム（反作用部材）は、締め金具、すなわち、緊締又は弛緩のされるナット(締め金具)がレンチと連結されている第３の接続手段の軸の両側で、静止物体に突き当てる（当接）ことができる。

ナットとレンチとを接続している第３の接続手段の軸が中心にある場合、一方のリアクションアームの当接領域は、中心の左側にあり、他方のリアクションアームの当接領域は、中心の右側にある。そして、中心の右で当接するリアクションアームは、その当接領域を後方に押し、中心の左で当接するリアクションアームは、その当接領域を前方に押す。作用と反作用は、大きさが等しく、向きが反対であるので、中心の右で当接するリアクションアームが接続される接続手段は、レンチの駆動部を中心から前方に押し、中心の左で当接するリアクションアームが接続される接続手段は、レンチの駆動部を中心から後方に押す。２つのリアクションアームが及ぼす力は等しいので、レンチの駆動部に掛かる２つの側面荷重は相殺される。レンチを１つのリアクションアームだけで作動させた場合は、そのリアクションアームに通常の側面荷重が掛かることは、必然である。

第１及び第２接続手段を備える本発明に係るトルクレンチの利点は、その万能性にある。本発明のトルクレンチは、その第１及び／又は第２接続手段を、レンチ利用者の意に応じて、リアクションアームの取り付け手段として、あるいは、複数のトルクレンチの連接手段として利用することができる。

本発明の技術的特徴部分は、特許請求の範囲に記載されている。しかし、本発明の構成や操作方法、さらには本発明の付加的な目的などは、添付図面を参照して以下に説明する本発明の一具体例からも理解することができる。

本発明に係る流体作動トルクレンチは、ハウジング１を備え、そのハウジングは、シリンダー部２と駆動部３を包含する。

シリンダー部２に配置されたシリンダー・ピストン手段４は、シリンダー５と、軸Ａに沿って前記シリンダー内を往復動するピストン６と、このピストンに接続するピストンロッド７で構成されている。ハウジングの駆動部３は、公知のレバー型ラチェット機構８を収納し、当該機構は、周知の通り、駆動部３内において軸Ａに直交する軸Ｂの周りで回転できるラチェット９を有している。このラチェット９は、これに接続された駆動素子１０と共に回転する。

本発明によれば、流体作動トルクレンチは、少なくとも３つの接続手段を、すなわち、第１接続手段２１と、第２接続手段２２と、第３接続手段２３を備えている。

第１接続手段は、例えば、ハウジングのシリンダー部２の一部に設けた多角形構造２４と、複数の外側スプラインとで構成されている。

第２接続手段は、例えば、ハウジングの駆動部の突出部に設けた多角形構造２５と、複数の外側スプラインとで構成されている。

第３接続手段は、駆動素子１０に設けられた多角形構造２６を有し、例えば、方形のような多角形外表面構造に形成されている。

第１接続手段２１、第２接続手段２２及び第３接続手段２３は、次のように設定されている。すなわち、レンチが作動している間は、第１接続手段２１及び第２接続手段２２が、ある回転力を一方向に受け、第３接続手段２３が図２の矢印で示す逆方向に回転力を受ける。

ハウジングの駆動部３内でラチェット９がある方向に回転して、ナット３１を締める又は緩めるように駆動素子１０をラチェット９が駆動すると、第１接続手段２１は、回転力を静止物体に、例えば隣接ナット３２に伝え、第２接続手段２２は、回転力を別の静止物体に、例えば隣接ナット３３に伝える。この場合、静止物体に伝わる回転力の方向は、上記したある方向とは反対の方向である。

操作モードが変わると、第１接続手段２１と第２接続手段２２は、ある回転力を一方向に受けたナット３２及び３３のような締め金具を回転させ、駆動部３内のレバー型ラチェット機構のラチェット９は、前記した一方向に働くある回転力に等しい別の回転力を、前記一方向とは逆向きに、例えばナット３１に及ぼす。

一方向に働く第１接続手段２１及び第２接続手段２２のある回転力は、前記両接続手段のいずれかで、静止物体３２又は３３に伝達されるか、あるいは、締め金具であるナット３２及び３３を回すのに利用することができる。

第１接続手段２１及び第２接続手段２２は、ナット３２及び３３で示される静止物体に、ある回転力を伝達するために使用できるほか、ナット３２及び３３を回すためにも使用される。これに加えて、流体作動トルクレンチの使い方によっては、第１接続手段２１及び第２接続手段２２の一方だけを、ナット３２又は３３で示される静止物体の一つに伝達するのに使用するか、あるいは、ナット３２又は３３の一方を回すために使用することもできる。

本発明によれば、第１接続手段２１は、ハウジングのシリンダー部２の周囲である通常の位置に配置されているが、第２接続手段２２は、ハウジングの駆動部３の駆動素子の周囲に配置されている。リアクションアーム（反作用腕）３４及び３５を第１接続手段２１及び第２接続手段２２に接続し、弛緩又は緊締の対象となる中心のナット３１に係合する第３接続手段２３の軸の両側で、前記のリアクションアームを２つの静止物体３２及び３３に突き当てる（当接）ことにより、リアクションアーム３５の当接域は、中心から左に位置し、リアクションアーム３４の当接域は、中心から右に位置するので、中心から右側で当接するリアクションアーム３４は、その当接域を中心から後方に押し、中心から左側で当接するリアクションアーム３５は、その当接域を中心から前方に押す。

作用と反作用は向きが反対でも等しいので、中心の右で当接するリアクションアーム３４が結合する接続手段２１は、ハウジングの駆動部を前方に押し、一方、中心の左で当接するリアクションアーム３５は、駆動部を後方に押す。押す力は互いに等しいので、レンチの駆動部に掛かる通常の側面荷重は、リアクションアーム３４及び３５を使用することで、互いに釣り合うことになる。このレンチは、２つのリアクションアームの一方だけを使用できることは勿論である。

以上説明して来た各部材ないしは要素の一つ又はそれ以上は、上に述べたものと異なる構成の装置にも、有効に利用できることは理解されるべきである。

本発明の要旨を、流体作動トルクレンチについて説明して来たが、本発明に係るトルクレンチは、図面に沿って説明した一具体例に限定されるものではない。本発明の思想を逸脱しない範囲で、様々な改変や変更が可能であるからである。

更なる説明を加えなくても、上記したところから当業者は本発明の要旨を十分に理解することができ、従って、本発明の本質的特徴を活用した様々な応用が当業者には容易であると考える。

本発明に係る流体作動トルクレンチの一具体例の側面図。 本発明に係る流体作動トルクレンチの一具体例の平面図

符号の説明

１：レンチハウジング ２：シリンダー部 ３：駆動部
４：シリンダー・ピストン手段 ５：シリンダー
６：ピストン ７：ピストンロッド ８：レバー型ラチェット機構
９：ラチェット １０：駆動素子 ２１：第１接続手段
２２：第２接続手段 ２３：第３接続手段 ３１，３２，３３：ナット
３４，３５：リアクションアーム

Claims (4)

1. シリンダー部及び駆動部が収納されたハウジングと，
   前記シリンダー部に配置され，第１の軸に沿って可動できるシリンダー・ピストン手段と，
   前記駆動部に配置され，前記シリンダー・ピストン手段に接続されて当該シリンダー・ピストン手段によって駆動されるところのラチェット機構であって，
   前記ラチェット機構は，前記第１の軸に直交する第２の軸の周囲で回転できるラチェットを備え，
   さらに，レンチの作動中に一方向に掛かる任意の回転力を受ける第１及び第２接続手段と，
   前記駆動部に配置され，前記レンチが作動し，前記一方向に掛かる前記回転力が静止物体に伝達されている間，前記回転力は緊締又は弛緩の対象となる締め金具を回すために，レンチの作動中に前記一方向に掛かる回転力に等しい逆方向の回転力を受ける第３の接続手段を備え，
   前記第１及び第２接続手段の一方は，前記シリンダー部に配置され，前記第１及び第２接続手段の他方は前記駆動部に配置され，２つのリアクションアームが前記第１及び第２接続手段のそれぞれに取り付けられるように構成され，前記２つのリアクションアームは前記第３の接続手段の軸の周囲の２つの静止物体に突き当てることができる，流体作動トルクレンチ。
   
2. 前記第１及び第２接続手段が，前記静止物体に前記任意の回転力を伝達している間，前記駆動部内に設けたラチェット機構を回して，締め金具を緊締又は弛緩するように前記第３の接続手段が構成されている請求項１に記載の流体作動トルクレンチ。
   
3. シリンダー部及び駆動部が収納されたハウジングのシリンダー部に，シリンダー・ピストン手段を配置してこれを第１の軸に沿って動かし，
   前記駆動部にラチェット機構を配置してこれが前記シリンダー・ピストン手段で動くように前記シリンダー・ピストン手段に接続し，
   前記第１の軸に直交する第２の軸の周囲で回転可能なラチェットを，前記のラチェット機構内に設け，前記ハウジングの前記シリンダー部及び前記駆動部にそれぞれ配置される第１及び第２接続手段と，前記駆動部に配置される第３の接続手段を設けて，
   レンチの作動中に一方向に働く任意の回転力を，前記第１及び第２接続手段で受け，
   前記レンチが作動し，前記一方向に掛かる前記回転力が静止物体に伝達されている間，前記回転力は緊締又は弛緩の対象となる締め金具を回すために，レンチの作動中に前記一方向に掛かる回転力に等しい逆方向の回転力を第３の接続手段で受けて，
   前記第１及び第２接続手段の一方は，前記シリンダー部に配置され，前記第１及び第２接続手段の他方は前記ハウジングに対応して構成される前記駆動部に配置され，２つのリアクションアームが前記第１及び第２接続手段のそれぞれに取り付けられるように構成され，前記２つのリアクションアームは前記第３の接続手段の軸と反対側の２つの静止物体に突き当てる締め金具の緊締又は弛緩方法。
   
4. 前記第１及び第２接続手段が前記任意の回転力を前記静止物体に伝達している一方向とは逆の方向に，前記第１及び第２接続手段が，前記静止物体に前記任意の回転力を伝達している間，前記ラチェットを回して前記第３の接続手段が締め金具を緊締又は弛緩する請求項３に記載の方法。
   

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