JP7100668B2 - 油圧衝撃レンチの油面警告 - Google Patents

Description

本発明は、衝撃型パワーレンチのかかる効率の低下を検出してかかる効率の低下の場合、特に効率の問題が油圧パルスユニット内の低すぎる油面に起因している場合警告信号を出す方法およびシステムに関する。

上述の形式のパワーレンチに関する問題は、油圧パルスユニットの出力パルスエネルギーが油圧パルスユニット内の油面に極めて強く依存していることにあり、このことは、例えば、パルスユニット内の油面が低すぎると、その結果として、送り出されるトルクパルスのエネルギーが減少することを意味する。この結果、ねじ継手の締め付け時に許容できない結果が生じる。

上述の問題は、レンチの使用中とその保管中の両方においてどれほど僅かであるにせよ、避けられない油の漏れに起因しており、幾分かの時間に経過につれて、パルスユニット内の油面は、許容できないほど低いレベルまで減少状態になり、それにより作動順序が損なわれるとともに／あるいは出力パルスエネルギーが低下する。

したがって、本発明の目的は、ほとんど不可能であると言える油の漏れを解決するのではなく、許容できないほど低い油面が衝撃型パワーレンチの油圧パルスユニット内で起こったときを検出して警告信号を出す方法およびシステムを提供することにある。

本発明の背景技術を説明するためには、油圧パルスユニットの機械的構造および操作上の特徴を知ることが必要不可欠である。パルスユニットの機械的部分は、工具のモータに連結された運動エネルギーを送り出す慣性駆動部材およびレンチの出力ユニットに連結されたエネルギー受け取り部材である。両方のパルスユニット部材は、油で満たされたチャンバ内で動作し、慣性駆動部材の加速によって得られた運動エネルギーは、これら２つの部材相互間に捕捉された少なくとも２つの油クッションにより受け取り部材に伝達される。高圧過渡事象が慣性駆動部材の運動エネルギーを伝達するために油クッション内で瞬間的に高められる。

したがって、本発明は、パルス発生シーケンス中、慣性駆動部材がある特定の速度およびある特定の運動エネルギーを得るために丸一回転の間に加速され、その後、慣性駆動部材が受け入れ部材に捕捉された油クッションを介して当たり、それによりその運動エネルギーを受け取り部材および出力シャフトに送り出すことによって急に止められるという状況に基づいている。運動エネルギーの伝達時、慣性駆動部材の回転速度は、ほぼ停動状態まで急に減少する。幾つかの場合、慣性駆動部材は、反発しまたは跳ね返る場合さえあり、僅かな逆動が起こる。このことは、パルスユニットが通常に動作していることおよび慣性駆動部材の運動エネルギーの全てが受け取り部材に伝達されていることを意味している。これはまた、パルスユニットが正確な油面を有していることを意味している。

パルスユニット内の油面が低すぎる場合、パルスユニットの動作順序が幾分変更され、その結果、慣性駆動部材と受け取り部材との間におけるエネルギー伝達中、慣性駆動部材の回転速度がかかる低い速度まで減少せず、またはそれどころか正確でかつ満足の行くエネルギー伝達のために期待されるように反発することに気づいた。これとは異なり、慣性駆動部材がある残留速度でエネルギー伝達段階を通過することが注目され、このことは、慣性駆動部材がその運動エネルギーの全てを受け取り部材に送り出すことができなかったことを意味している。したがって、効率的に十分な油クッションが慣性駆動部材とエネルギー受け取り部材との間で作られてはいない。この結果、パルスユニットの効率全体が減少する。ほぼ全ての場合において、このエネルギー伝達の低下は、パルスチャンバ内における低すぎるほどの油面に起因している。

本発明の目的は、低油面に起因するかかるエネルギー伝達の低下を検出する方法およびシステムを提供するとともにパワーレンチが許容可能な出力パルスエネルギーを送り出しておらず、点検整備上の関心のために使用中止されるべきであるという警告信号を出してオペレータに警告することにある。

本発明の一観点によれば、衝撃型パワーレンチのところの油圧パルスユニット内の油面を検出する方法であって、パルスユニットが油充填パルスチャンバ、モータ駆動式慣性駆動部材、および出力シャフトに結合されるとともにエネルギー伝達段階の繰り返し中、運動エネルギーを慣性駆動部材から受け取るよう少なくとも１つの油クッションを経て慣性駆動部材に間欠的に結合される運動エネルギー受け取り部材を含むという形式の方法において、
・各エネルギー伝達段階のまさに開始時に慣性駆動部材の回転速度を測定するステップと、
・各エネルギー伝達段階の終了時に慣性駆動部材の回転速度を測定するステップと、
・各エネルギー伝達パルスの終了時における慣性駆動部材の確立された回転速度を各エネルギー伝達段階のまさに開始時に確立された慣性駆動部材の回転速度と比較するステップと、
・各エネルギー伝達段階の終了時における測定された回転速度が各エネルギー伝達段階のまさに開始時における測定された回転速度よりもある特定のパーセンテージだけ高いときに故障信号を出すステップとを含むことを特徴とする方法が提供される。

本発明の別の観点によれば、上述の方法を実施するためのシステムであって、モータ駆動式慣性駆動部材および出力シャフトに連結されたエネルギー受け取り部材を含む油圧パルスユニットを有する衝撃レンチを含み、
・パルスユニットの各エネルギー伝達段階中における慣性駆動部材の瞬時回転速度を測定するために測定センサが設けられ、
・各エネルギー伝達段階の終了時における慣性駆動部材の測定された回転速度が各エネルギー伝達段階のまさに開始時における慣性駆動部材の測定された回転速度よりもある特定のパーセンテージだけ高い時を指示するために比較装置が配置され、
・比較装置と通信し、所定のパーセンテージが比較装置によって指示されたときに作動される信号発生装置が配置されていることを特徴とするシステムが提供される。

本発明の別の目的および別の利点は、以下の詳細な説明および特許請求の範囲の記載から明らかであろう。

本発明は、添付の図面に示されている。

本発明が利用可能な一形式の衝撃レンチを示す図である。 パルス発生段階中、パルスユニット内の互いに異なる油面のところでの慣性駆動部材の残留速度を示すグラフ図である。 パルスユニット内の油の損失と衝撃レンチの出力パワーとの関係を示すグラフ図である。

上述したように、本発明は、低すぎる油面および衝撃型パワーレンチの油圧パルスユニット内の結果としての効率低下を検出してこれらについて警告する方法および装置に関する。この種のレンチからの幾分かの油の漏れは、不可避であり、経時的な油面の低下を計算する必要が常時存在する。本発明の目的は、パルスユニットの効率の低下および工具にとっての点検整備の必要性の緊急レベルの時期尚早な情報を得るために早期の段階でかかる油の損失を検出することにある。パルスユニット効率が油面の減少に起因してある特定のレベルまで低下した場合、衝撃レンチの出力パワーは、低すぎて許容可能な作業結果を果たすことができず、すなわち、締め付けられているねじ継手の許容可能な予備張力付与結果を果たすことができない。

本発明を利用できる衝撃レンチが図１に示されており、この衝撃レンチは、レンチモータに連結された慣性駆動部材および出力シャフトに連結されたエネルギー受け取り部材を含む油圧パルスユニットを有する。両方の部材は、油充填チャンバ内で動作するとともにこれら部材の間にパルス発生段階中、ある特定の体積の油を捕捉するよう配置されている。動作中、駆動部材は、ほぼ丸一回転、モータによって加速され、それにより運動エネルギーを集め、その後、この油体積分が捕捉されてエネルギー伝達油クッションを形成する。運動エネルギーは、パルス発生段階中、高圧下で油クッションによって伝達される。この動作段階中、駆動部材の運動エネルギー全体は、通常、受け取り部材に伝達され、それゆえ出力シャフトに伝達され、このことは、駆動部材が完全停動状態になりまたはそれどころか反発し、その後、駆動部材を別の加速段階で開始させて次の到来するパルス発生段階のために運動エネルギーを蓄積することを意味している。

しかしながら、油圧チャンバ内の油面が低すぎて空気のためのスペースが残される場合、幾分かの空気が捕捉された油クッション内の油と混合する場合があり、このことは、油クッションが幾分弾性でありかつ弾力を持つことになることを意味する。このことは、油クッション内の圧力が所望のピークレベルに達せず、しかも２つの部材相互間におけるエネルギー伝達が損なわれるということを意味している。これはまた、駆動部材が完全停止に至らないでかつその運動エネルギーの全てを受け取り部材および出力シャフトに送り出すことなく、エネルギー伝達段階を通過する場合のあることを意味する。

図２では、４本の互いに異なる曲線が４つの異なる油面状況においてパルス発生段階中における慣性駆動部材の速度を示している。この速度は、１００％であるパルス発生段階の開始時における駆動部材速度のパーセンテージ（百分率）として示されている。これらの曲線は、ミリ秒（ｍｓ）当たりの慣性駆動部材の速度を示している。曲線Ａは、パルスユニット内の油面が正しい場合における通常のパルス発生状況を示している。エネルギー伝達パルスは、正確かつ承認されたパターンを辿り、このことは、慣性駆動部材の通常の遅延を指示するとともに運動エネルギーが影響を受けない油クッションによって受け取り部材に伝達することを指示している。駆動部材は、パルスの終了時に完全停止に至るだけでなく、ゼロ線の下に延びる速度曲線Ａによって示されるように反発するようになる。

また、曲線Ｂによって示されているように反発が起こらないパルス発生段階の際、通常のかつ承認されたエネルギー伝達が達成される。この場合、駆動部材は、ほぼ完全停止状態に至らされ、これは、曲線Ｂがゼロ線の近くで延びている点で指示される。これは、油クッションが影響を受けず、しかも駆動部材の運動エネルギー全体が受け取り部材に伝達されていることを指示している。

他方、図２のグラフ図に示されている曲線Ｃおよび曲線Ｄは、容認できない２つの異なるエネルギー伝達段階を示している。この理由としては、駆動部材がパルスの開始時における速度の約３０％（Ｃ）および５０％（Ｄ）の発生パルスの終了時に残留回転速度を有することが挙げられ、このことは、駆動部材の運動エネルギーが満足の行くほど受け取り部材に伝達されていなかったことを指示している。エネルギー伝達段階の終了時におけるこの比較的高い残留速度は、パルスユニット内の油面が低すぎる状態になっており、しかも衝撃レンチの性能が損なわれていることを指示している。

したがってエネルギー伝達段階中における慣性駆動部材の速度パターンを研究して分析することによって、パルスユニット内の傾斜油面を検出することが可能である。

図３には、衝撃レンチの性能が油面につれてどのように変化するかが示されている。上側の曲線Ｅは、レンチの性能が１００％に指示された正確かつ承認されたパルスの性能のパーセンテージによってどのように異なっているかを示している。曲線Ｅは、水平線上に示されたパルスの数に関連づけられている。

図３の曲線Ｍは、影響を受けた油クッションに起因して不的確とされたエネルギー伝達段階の数のパーセンテージを示し、不的確とされたパルスのパーセンテージが特定の大きさを超えたときパルスユニットの性能が低下し始める。実際には、個々のパルスは、場合によっては、低すぎる油面が実際には存在しない状態でエネルギーの伝達が損なわれていることを指示することができ、しかも多数のパルスを研究して分析しなければならないかかる時々の取るに足りない指示を排除することができる。パルスユニットの性能は、個々の時々のパルス後の速度のばらつきによっては影響を受けない。

本発明は、単にエネルギー伝達段階の終了時に駆動部材の残留速度を研究して分析することによって、パルスユニット内の油面の減少に起因したパルスレンチ性能の低下を検出してこれについて警告する方法を提供する。エネルギー伝達段階の開始時に検出される速度と比較したエネルギー伝達段階の終了時に検出される速度の比率は、パルスユニットの発生効率に対する油面の影響を指示している。この結果は、パルスユニットにとっての点検整備の必要性の緊急性を指示し、パルスユニットの効率がレンチの使用を中止しなければならないレベルまで低下したことをオペレータに警告する警告信号が出されるのが良い。

注目されるべきこととして、本発明は、上述の実施例には限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で変更可能である。例えば、上述の衝撃レンチは、単一の油クッションを捕捉するよう配置された駆動部材およびパルス受け取り部材を含むパルスユニットを有するが、本発明は、２つ以上の油クッションを有するパルスユニットにも利用されることが意図されている。

Claims (5)

1. 衝撃型パワーレンチのところの油圧パルスユニット内の油面を検出する方法であって、前記パルスユニットが油充填パルスチャンバ、モータ駆動式慣性駆動部材、および出力シャフトに結合されるとともにエネルギー伝達段階の繰り返し中、運動エネルギーを前記慣性駆動部材から受け取るよう少なくとも１つの油クッションを経て前記慣性駆動部材に間欠的に結合される運動エネルギー受け取り部材を含むという形式の方法において、
   ・各エネルギー伝達段階の開始時に前記慣性駆動部材の回転速度を測定するステップと、
   ・各エネルギー伝達段階の終了時に前記慣性駆動部材の回転速度を測定するステップと、
   ・各エネルギー伝達段階の終了時における前記慣性駆動部材の確立された回転速度を各エネルギー伝達段階の開始時に確立された前記慣性駆動部材の回転速度と比較するステップと、
   ・各エネルギー伝達段階の終了時における前記測定された回転速度が、各エネルギー伝達段階の開始時における前記測定された回転速度より特定パーセンテージだけ高いとき、故障信号を出すステップと、を含む、方法。
2. 故障信号が、発生したパルスの数のある特定の比率で出されたときに、警告信号が出される、請求項１記載の方法。
3. 前記ある特定の比率は、前記パルスユニットの条件に関して互いに異なる緊急レベルの警告信号を開始するよう２つまたは３つ以上の互いに異なるレベルを有する、請求項２記載の方法。
4. 前記２つまたは３つ以上のレベルは、前記パルスユニットの効率の低下を指示する低比率レベルおよび前記パルスユニットについて即座の点検整備の必要性を指示する高比率レベルを含む、請求項２記載の方法。
5. 請求項１～４のうちいずれか一に記載の前記方法を実施するためのシステムであって、モータ駆動式慣性駆動部材および出力シャフトに連結されたエネルギー受け取り部材を含む油圧パルスユニットを有する衝撃レンチを含み、
   ・前記パルスユニットの各エネルギー伝達段階中における前記慣性駆動部材の瞬時回転速度を測定するために速度センサが設けられ、
   ・各エネルギー伝達段階の終了時における前記慣性駆動部材の測定された回転速度が各エネルギー伝達段階の開始時における前記慣性駆動部材の測定された回転速度よりもある特定のパーセンテージだけ高い時を指示するために比較装置が配置され、
   ・前記比較装置と通信し、前記所定のパーセンテージが前記比較装置によって指示されたときに作動される信号発生装置が配置されている、システム。

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