JP7055291B2 - 締付トルク発生機構及び油圧パルスレンチ - Google Patents

Description

この発明は、ボルトやナットなどを締め付けるための締付トルク発生機構及びそれを備えた油圧パルスレンチに関する。

特許文献１には、締付トルク発生機構を備えた油圧パルスレンチが開示されている。締付トルク発生装置は、内部に作動油が充填されたオイルシリンダと、オイルシリンダ内に相対回転可能に配置された主軸と、主軸に装着された一対のブレードとによって構成されている。そして、オイルシリンダをエアモータなどの駆動源によって回転駆動させることにより、作動油を介してオイルシリンダの回転力をブレードに伝達させ、主軸を回転させる（主軸に締付トルクを付与する）仕組みとなっている。

また、特許文献１の締付トルク発生装置は、締付負荷が大きくなって主軸の回転が制限された際に、主軸に対して間欠的な打撃力（打撃トルク）を付与できる仕組みを備えている。具体的に説明すると、オイルシリンダの内面に、主軸の外面やブレードの先端と密接するシール突起が４つ、略等間隔に設けられている。そしてオイルシリンダのみが回転し、オイルシリンダと主軸とがある特定の位相状態となったときに、シール突起と主軸の外面、シール突起とブレードとでオイルシリンダ内が回転方向に４つの部屋に区画されるようになっている。オイルシリンダ内が区画されると、作動油が部屋内に閉じ込められ、相対的に近接してくるブレードによって圧縮される。その結果、圧縮された作動油の圧力がブレードを介して主軸に伝わり、主軸に対して間欠的な打撃力（打撃トルク）が付与されるようになっている。

なお、一般的な締付トルク発生機構は、上記のような打撃力をオイルシリンダ１回転につき１回若しくは２回だけ付与できるように、オイルシリンダの最内面の断面形状が円形ではなく、略小判状（陸上競技のトラック状）とされている。そしてブレードは、その非真円形とされたオイルシリンダの最内面形状に追随して摺接できるよう、主軸に対して出退自在に装着されている。

特開平５－２５３８５８号公報

ところで、締付トルクや打撃力は、一般的にブレードの主軸からの突出長さが長いほど大きくなる。これは作動油の圧力を受ける受圧面積が広くなるためである。そこで従来は、各部材を同じ倍率で大きくすることによってブレードの突出長さを長くし、締付トルクや打撃力の向上を図っていた。ただ、この場合、レンチが大型化し使い勝手が悪くなるといった課題を生じる。

そこで本発明は、機構の大きさを変えることなく締付トルクや打撃力を向上させる、あるいは、締付トルクや打撃力を保ちつつ、機構の小型化を図ることができる締付トルク発生機構の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の締付トルク発生機構は、内部に作動油が充填されるオイルシリンダ８と、オイルシリンダ８内に相対回転可能に配置される主軸９と、主軸９に出退自在に装着される一対のブレード１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ）、１１（１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ）とを備え、各ブレード１０（１０Ａ～１０Ｅ）、１１（１１Ａ～１１Ｅ）は、主軸９の溝孔９ｂ、９ｃに収容される脚部１０ｂ、１１ｂを備えており、一方のブレード１０（１０Ａ～１０Ｅ）の脚部１０ｂが、他方のブレード１１（１１Ａ～１１Ｅ）の脚部１１ｂに対してずれて設けられており、脚部１０ｂ、１１ｂ同士が互いに干渉しないことを特徴とする。

具体的には、一方のブレード１０（１０Ａ～１０Ｅ）の脚部１０ｂが、他方のブレード１１（１１Ａ～１１Ｅ）の脚部１１ｂに対して主軸９の軸方向、又は主軸９の軸方向に直交する方向にずれて設けられていることが好ましい。

また、ブレード１０（１０Ａ～１０Ｅ）、１１（１１Ａ～１１Ｅ）の脚部１０ｂ、１１ｂが主軸９の中心軸Ｃを越えて退入することが好ましい。

本発明の油圧パルスレンチは、上記いずれかに記載の締付トルク発生機構を備えている。

この発明の締付トルク発生機構によれば、一方のブレードの脚部が、他方のブレードの脚部に対してずれて設けられており、脚部同士が互いに干渉しないことから、ブレードの主軸からの突出長さを長くすることができ、機構の大きさを変えることなく締付トルクや打撃力を向上させる、あるいは、締付トルクや打撃力を保ちつつ、機構の小型化を図ることができる。

また、一方のブレードの脚部が、他方のブレードの脚部に対して主軸の軸方向、又は主軸の軸方向と直交する方向にずれて設けられていれば、構成が簡単であり、安定して作動させることができる。

ブレードの脚部が主軸の中心軸を越えて退入すれば、その分、主軸からのブレードの突出長さを長くすることができる。

本発明の実施形態に係る締付トルク発生機構を備えた油圧パルスレンチを示す断面図である。 締付トルク発生機構の主軸及びブレードを示す端面図である。 主軸の軸方向と直交する方向での締付トルク発生機構の断面図である。 締付トルク発生機構の作動状況を示す断面図である。 ブレードの異なる態様を示す側面図である。 本発明の別の実施形態に係る締付トルク機構を示す断面図である。

次に、この発明の締付トルク発生機構７およびこれを備えた油圧パルスレンチ１の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、油圧パルスレンチ１の断面図を示している。この油圧パルスレンチ１は、把持部２と、この把持部２の上端部において前後方向に延びる本体ケーシング３とを備えている。把持部２には、給気口４と、操作レバー５とが設けられている。また、本体ケーシング３の後部側には、ベーン式のエアモータ６が収納され、エアモータ６の前部側には、締付トルク発生機構７が収納されている。

締付トルク発生機構７は、オイルシリンダ８と、オイルシリンダ８内に相対回転可能に配置される主軸９と、主軸９に出退自在に装着される一対のブレード１０、１１とを備えている。なお、一対のブレード１０、１１は、２つのバネ１２、１２によって主軸９から突出する方向に付勢されている。

オイルシリンダ８は、略筒状のシリンダ本体８ａと、シリンダ本体８ａの前後を塞ぐ一対のエンドプレート８ｂ、８ｃとを一体的に連結することで構成されている。そして、後方のエンドプレート８ｃがエアモータ６のロータ６ａと連結され、オイルシリンダ８がエアモータ６によって回転駆動されるようになっている。また、このオイルシリンダ８の内部（オイルシリンダ８の内面と主軸９の外面との間の空間）には作動油が充填されている。

主軸９は、オイルシリンダ８の前後のエンドプレート８ｂ、８ｃに相対回転自在に保持されている。主軸９は、その先端側がオイルシリンダ８から突出しつつ、さらに本体ケーシング３からも突出している。突出する先端部には、ボルトやナットなどを回すためのソケット（図示せず）等を取り付けるための取付部９ａが形成されている。一方、オイルシリンダ８内に位置する基端側には、図２及び図３に示すように、主軸９の周方向で互いに１８０度位相を異ならせるようにして一対の溝孔９ｂ、９ｃが形成されている。この溝孔９ｂ、９ｃは後述するブレード１０、１１の本体部１０ａ、１１ａを収容する本体収容部９ｂ１、９ｃ１と、ブレード１０、１１の脚部１０ｂ、１１ｂを収容する脚収容部９ｂ２、９ｃ２によって構成されている。本体収容部９ｂ１、９ｃ１は、脚収容部９ｂ２、９ｃ２の前後方向（主軸９の軸方向）に設けられたバネ装着孔９ｄ、９ｄによって互いに連通している。また、脚収容部９ｂ２、９ｃ２は相互に連通しており、溝孔９ｂと溝孔９ｃとで、一対のブレード１０、１１の脚部１０ｂ、１１ｂをそれぞれ収容可能なひとつの脚収容部を構成しているともいえる。ただ、必ずしも互いに連通する必要はなく、個別に設けられていても良い。そして、溝孔９ｂ、９ｃに、ブレード１０、１１が出退自在に装着されている。

ブレード１０、１１は、前後方向に長い略長方形状とされた本体部１０ａ、１１ａと、本体部１０ａ、１１ａの一辺（主軸９の中心軸Ｃ側の辺）から延設された脚部１０ｂ、１１ｂとを備えている。

本体部１０ａ、１１ａの前後方向の長さＬ１は、エンドプレート８ｂ、８ｃ間の前後方向の距離と略同じである。また、本体部１０ａ、１１ａの前後方向の両端部近傍には、脚部１０ｂ、１１ｂが設けられた辺で開口するバネ挿入孔１０ｃ、１１ｃがそれぞれ設けられている。そして、これらバネ挿入孔１０ｃ、１１ｃに、ブレード１０、１１をオイルシリンダ８の内面側に付勢し、ブレード１０、１１の先端面を常にオイルシリンダ８の内面（最内面Ｆ１）に摺接させるためのバネ１２の端部が挿入（装着）されている。なお、バネ１２、１２は、上記バネ装着孔９ｄ、９ｄにそれぞれ挿通、固定されている。

脚部１０ｂ、１１ｂは、前後方向の長さＬ２が、本体部１０ａ、１１ａの前後方向の長さＬ１よりも小、少なくとも１／２以下とされている。なお、脚部１０ｂ、１１ｂの長さＬ２は互いに等しくすることが好ましい。また、一方のブレード１０の脚部１０ｂが、他方のブレード１１の脚部１１ｂに対して、主軸９の軸方向にずれて設けられている。具体的には、本体部１０ａ、１１ａの前後方向の中央からそれぞれずれて設けられている。より具体的には、一方（図２において上側）のブレード１０が前方に、他方（図２において下側）のブレード１１が後方にずれて設けられている。また、そのずれの程度は、脚部１０ｂ、１１ｂの前後方向の長さＬ２の１／２よりも大きい。そのため、一方の脚部１０ｂが主軸９の中心軸Ｃを越えて進入しても、他方の脚部１１ｂに接触（干渉）することはない。

上記構成のブレード１０、１１は、図２に示すように、本体部１０ａ、１１ａが溝孔９ｂ、９ｃの本体収容部９ｂ１、９ｃ１に収容され、脚部１０ｂ、１１ｂが脚収容部９ｂ２、９ｃ２に収容されている。なお、図２は、ブレード１０、１１の退入時を示したものである。突出時においては、本体部１０ａ、１１ａは、一部を残して主軸９から突出し、オイルシリンダ８内を区画する。脚部１０ｂ、１１ｂは、脚収容部９ｂ２、９ｃ２や本体収容部９ｂ１、９ｃ１に残り、ほとんどが主軸９外に突出する本体部１０ａ、１１ａを支える（主軸９に固定する）役割を果たす。

図３は、主軸９の軸方向に直交する方向での締付トルク発生機構７の断面図である。図に示すように、シリンダ本体８ａの内面Ｆ２の断面形状は、中央がくびれた繭状若しくは略ひょうたん状とされている。くびれた部分の先端は、シリンダ本体８ａの中心（主軸９の中心）に向かって突出する第１シール突起８ｄ、８ｄとなっている。また、第１シール突起８ｄ、８ｄから周方向に約９０度位相を進ませた位置に、シリンダ本体８ａの中心（主軸９の中心）に向かって突出する第２シール突起８ｅ、８ｅが設けられている。主軸９についても、ブレード１０、１１から周方向に約９０度位相を進ませた位置に、シリンダ本体８ａの内面に向かって突出する主軸側シール突起９ｅ、９ｅが設けられている。そして、第１シール突起８ｄ、８ｄと主軸側シール突起９ｅ、９ｅとが油密状態で密接し、第２シール突起８ｅ、８ｅとブレード１０、１１の先端面とが油密状態で密接する。なお、ブレード１０、１１の先端面が摺接する最内面Ｆ１は、シリンダ本体８ａの内面側に環状に設けられた例えばリブの先端面によって構成されている。この最内面Ｆ１は、複数（３つ）の円を、第２シール突起８ｅ、８ｅ同士を結ぶ仮想線と平行に僅かにずらしながら配置することで形成された略小判状（略トラック状）であって、第１シール突起８ｄ、８ｄ及び第２シール突起８ｅ、８ｅに内接している。

上記構成の締付トルク発生機構７は、エアモータ６によってオイルシリンダ８が回転駆動されると、オイルシリンダ８に充填されている作動油（図示せず）を介してブレード１０、１１にオイルシリンダ８の回転力が伝わり、主軸９が回転する。なお、この回転を利用してボルトやナットを締め付ける。ボルトやナットなどがある程度締め付けられ、締付負荷が大となると、主軸９の回転が鈍る。一方で、オイルシリンダ８は回転し続けるため、主軸９とオイルシリンダ８との相対回転位置が変化していく。その過程において、第１シール突起８ｄ、８ｄが主軸側シール突起９ｅ、９ｅに密接するとともに、ブレード１０、１１の先端面が第２シール突起８ｅ、８ｅに密接する。すなわち、オイルシリンダ８内が回転方向において４つの部屋に区画される特定位置に至る（図４ａ参照）。そして、部屋内に封じ込められた作動油が、相対的に近づいてくるブレード１０、１１によって圧縮される（高圧室ＨＲが形成される）。一方、ブレード１０、１１を挟んで高圧室ＨＲの反対側の部屋では作動油は圧縮されず、この部屋は低圧室ＬＲとなる。オイルシリンダ８は高速で回転していることから、この高圧室ＨＲと低圧室ＬＲとが短時間に連続して形成される。その結果、ブレード１０、１１を介して主軸９に間欠的な打撃力（パルス状の打撃トルク）が付与される。

ところで、図４ａに示す特定位相状態を０度とした場合、図４ｂはオイルシリンダ８が９０度回転した状態を示している。この特定位相状態では、ブレード１０、１１の先端面が第１シール突起８ｄ、８ｄに接触し、ブレード１０、１１が主軸９内に最大限退入するが、ブレード１０、１１の高さ（ブレード１０（１１）の本体部１０ａ（１１ａ）の先端面から脚部１０ｂ（１１ｂ）の先端面までの長さ）Ｈ１が、第１シール突起８ｄ、８ｄ間の内法Ｗ１の１／２よりも大とされており、脚部１０ｂ、１１ｂは、図２に示すように、主軸９の中心軸Ｃを越えて退入（進入）する。ただ、前述の通り、一方のブレード１０の脚部１０ｂが、他方のブレード１１の脚部１１ｂと前後方向にずれて設けられているため、ブレード１０、１１の脚部１０ｂ、１１ｂ同士が溝孔９ｂ、９ｃ（脚収容部９ｂ２、９ｃ２）内で互いに干渉することはない。そのため、ブレード１０、１１の本体部１０ａ、１１ａの主軸９からの突出長さを長くしたり、ブレード１０、１１の本体部１０ａ、１１ａの主軸９からの突出長さを維持しつつ、オイルシリンダ８の内径を小さくすることが可能となる。すなわち、従来の締付トルク発生機構であれば、ブレードの脚部同士の干渉を避けるために、ブレードの高さＨ１を第１シール突起８ｄ、８ｄ間の内法Ｗ１の１／２以下にする必要があったが、本発明の締付トルク発生機構７によれば、ブレード１０、１１の高さＨ１を１／２以上とすることが可能であり、結果、ブレード１０、１１の主軸９からの突出長さを長くしたり、突出長さを維持しつつ、オイルシリンダ８の内径を小さくする、すなわち、機構の小型化を図ることができるようになる。

図５は、ブレードの異なる態様を示す側面図である。図５ａに示すブレード１０Ａ、１１Ａは、脚部１０ｂ、１１ｂを複数（２つ）備えたものである。このように、脚部１０ｂ、１１ｂを複数設け、前後方向に互い違いに組み合わせるようにすれば、脚部１０ｂ、１１ｂを互いに前後方向にずらしているものの、前後方向の偏心量を小さくすることができる。また、図５ｂのように、一方のブレード１０Ｂの脚部１０ｂを２つ設け、他方のブレード１１Ｂの脚部１１ｂを前後方向の両側から挟み込むようにすれば、前後方向の偏心量をゼロにすることができる。

図６は、本発明の締付トルク発生機構の異なる実施形態を示す断面図である。これら締付トルク発生機構７Ｃ、７Ｄ、７Ｅは、一方のブレード１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅの脚部１０ｂが、他方のブレード１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅの脚部１１ｂに対して主軸９の軸方向と直交する方向にずれて設けられている。換言すれば、ブレード１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅの板厚方向にずれて設けられている。また、図６ａ及び図６ｃの締付トルク発生機構７Ｃ、７Ｅについては、脚部１０ｂ、１１ｂの板厚方向の中心線（図示せず）が、主軸９の中心軸Ｃからずれて設けられているとも言える。

図６ａでは、各ブレード１０Ｃ、１１Ｃの脚部１０ｂ、１１ｂの板厚を、本体部１０ａ、１１ａの１／２以下とし、一方の脚部１０ｂを紙面左側に寄せ、他方の脚部１１ｂを紙面右側に寄せることで、脚部１０ｂ、１１ｂ同士の干渉を防止している。図６ｂでは、一方のブレード１０Ｄの脚部１０ｂを二股とし、他方のブレード１１Ｄの脚部１１ｂを両側から挟み込むようにしている。この場合でも、脚部１０ｂ、１１ｂ同士の干渉を防止することができる。図６ｃでは、ブレード１０Ｅ、１１Ｅ自体を、主軸９の中心軸Ｃを避けるようにしてずらして配置することで、脚部１０ｂ、１１ｂ同士の干渉を防止している。このように、脚部１０ｂ、１１ｂを、主軸９の軸方向と直交する方向にずらせば、脚部１０ｂ、１１ｂを前後方向にずらす必要が無いため、前後方向の偏心をゼロにすることができる。また、主軸９の軸方向と直交する方向の偏心も生じない。

以上に、この発明の具体的な実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施例においては、締付トルク発生機構７の駆動源としてエアモータ６を使用していたが、電気モータであっても良い。また、上記ブレード１０、１１は、バネ挿入孔１０ｃ、１１ｃを有していたが、バネ１２を固定するものとして、バネ１２を外嵌可能な突起を設けても良い。

１ 油圧パルスレンチ
２ 把持部
３ 本体ケーシング
４ 給気口
５ 操作レバー
６ エアモータ
６ａ ロータ
７、７Ｃ、７Ｄ、７Ｅ 締付トルク発生機構
８ オイルシリンダ
８ａ シリンダ本体
８ｂ 前方のエンドプレート
８ｃ 後方のエンドプレート
８ｄ 第１シール突起
８ｅ 第２シール突起
９ 主軸
９ａ 取付部
９ｂ、９ｃ 溝孔
９ｂ１、９ｃ１ 本体収容部
９ｂ２、９ｃ２ 脚収容部
９ｄ バネ装着孔
９ｅ 主軸側シール突起
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ 一方のブレード
１０ａ 本体部
１０ｂ 脚部
１０ｃ バネ挿入孔
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ 他方のブレード
１１ａ 本体部
１１ｂ 脚部
１１ｃ バネ挿入孔
１２ バネ
Ｃ 主軸の中心軸
Ｆ１ オイルシリンダの最内面
Ｆ２ オイルシリンダの内面
Ｌ１ ブレードの本体部の前後方向の長さ
Ｌ２ ブレードの脚部の前後方向の長さ
Ｈ１ ブレード全体の高さ
Ｗ１ 第１シール突起間の内法
ＨＲ 高圧室
ＬＲ 低圧室

Claims (1)

1. 内部に作動油が充填されるオイルシリンダと、
   オイルシリンダ内に相対回転可能に配置される主軸と、
   主軸に出退自在に装着される一対のブレードとを備え、
   各ブレードは、主軸の溝孔に収容される脚部を備えており、
   一方のブレードの脚部が、他方のブレードの脚部に対して主軸の軸方向と直交する方向にずれて設けられており、脚部同士が互いに干渉しないことを特徴とする締付トルク発生機構。

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