JP7137471B2 - 螺条付き締結具を締める装置 - Google Patents

Description

関連出願に対する相互参照
本出願は、本出願と同様に本出願人が所有すると共に同時係属中である以下の特許出願の優先権を主張し、且つ／又は、それらの継続特許出願又は一部継続出願であり、それらの全ての内容は言及したことにより本明細書中に援用される、２０１６年１月２６日の出願日を有すると共に「螺条付き締結具を締める装置」と称された米国出願第６２／２８７，４１４号、及び、２０１６年２月９日の出願日を有すると共に「螺条付き締結具を締める装置」と称された米国出願第６２／２９３，１７０号。

例えば、ガス・タービンの如き多くの工業的なボルト締め用途は、大きくて正確なトルクを付与し得る工具を必要とする螺条付き締結具を伴う。これらの締結具の多くに対するアクセスには、限られたスペース(clearance)用のトルク工具を必要とすることが多い。その様に覆い隠すように配置された締結具に対するアクセスに適した幾つかの選択肢が在る。利用可能な選択肢は、線形の力及び変位を、回動的なトルク及び角度的な変位へと変換する剛直的(rigid)なリンク機構に対して結合された油圧シリンダを使用する。斯かる剛直的なリンク機構による力の伝達は、力の作用のラインが、回動出力部材の中心を起点とするラインに対して直角である、という単一点においてのみ最適化される。与えられた力に対し、結果的に生成されるトルクは、この単一の最適点のいずれかの側への線形変位に対し、最終的にはゼロまで減少する。

必要とされるのは、トルク工具に対する優れた力伝達リンク機構である。

本発明は、出入りが限られた工業的なボルト締め用途において、大きくて正確であり、且つ、効率的に付与されるトルクを提供するという要望に対処している。可撓的(flexible)な負荷伝達部材を介して結合された一対のリンク部材は、力の作用のラインと、回転出力部材との間の関係を、前記工具の出力の全動程に亙り、最適位置に接近して維持する。線形の力及び変位を回動的なトルク及び角度的な変位へと変換する結果的な効率の増大によれば、覆い隠すように配置された、限られたスペースの、及び／又は、アクセス困難である螺条付き締結具に対してアクセスするために必要な最小限の断面積において、大きくて正確なトルクを生成することが許容される。特に、本発明における独特の可撓的な負荷伝達部材は、独特であると共に未だ実現されていない狭幅でコンパクトな工具に帰着する。

図１Ａは、部分的に組立てられたトルク工具１００の下側面の斜視概観を示している。 図１Ｂは、部分的に組立てられたトルク工具１００の上側面の斜視概観を示している。 図１Ｃは、部分的に組立てられたトルク工具１００の下側面の平面概観を示している。 図２Ａは、完全に組立てられたトルク工具１００の後側面の平面概観を示している。図２Ｂは、完全に組立てられたトルク工具１００の下側面の平面概観を示している。図２Ｃは、完全に組立てられたトルク工具１００の前側面の平面概観を示している。図２Ｄは、完全に組立てられたトルク工具１００の左側面の平面概観を示している。図２Ｅは、完全に組立てられたトルク工具１００の上側面の斜視概観を示している。 図３は、完全に組立てられたトルク工具１００の分解斜視概観を示している。 図４は、本発明の第２実施例である完全に組立てられたトルク工具２００の分解斜視概観を示している。

図３に示された如く、例示的にのみ、この場合にはGE７FAガス・タービンと共に使用されるトルク工具１００は、油圧的に動力供給されると共に、該工具は、限られたスペースの箇所において、(不図示の)ボルト、及び／又は、スタッド及びナットの組合せ物の如き螺条付き締結具を締め、又は、緩めるべく使用される。トルク工具１００は、油圧シリンダ・アセンブリ４０と、駆動アセンブリ６０と、油圧シリンダ・アセンブリ４０と駆動アセンブリ６０との間に形成された可撓的なリンク機構接続アセンブリ５０とを含み、それらの全ては、ハウジング・アセンブリ７０内に、又は、それに隣接して形成される。示された如く、工具１００は、反力アセンブリ８０も含んでいる。工具１００は、油圧シリンダ・アセンブリ４０の線形運動を、可撓的なリンク機構接続アセンブリ５０を介して、駆動アセンブリ６０に対して作用する回動運動へと変換することで、螺条付き締結具を旋回させる。

油圧シリンダ・アセンブリ４０は、(不図示の)外部の油圧式駆動ユニットをピストン・アセンブリ５０に対して作用的に接続し、且つ、油圧コネクタ(結合器)アセンブリ４１及びピストン・アセンブリ４４を含む。油圧コネクタ・アセンブリ４１は、工具１００を(不図示の)外部油圧供給源に対して接続し、且つ、第１及び第２の結合器アセンブリ４２及び４３を含む。第１結合器アセンブリ４２は、雌型の回り継手２８、外側保持リング２９、雄型の油圧流体結合器３１、及び、継管３２を含む。第２結合器アセンブリ４３は、雌型の油圧流体結合器３０を除き、同様の斯かる構成部材を含んでいる。

ピストン・アセンブリ４４は、油圧コネクタ・アセンブリ４１を可撓的なリンク機構接続アセンブリ５０に対して作用的に接続すると共に、第１及び第２のシリンダ・アセンブリ４５及び４６を含んでいる。第１シリンダ・アセンブリ４５は、シリンダ端部キャップ３、第１及び第２のＯリング１４及び１５、ピストン５、及び、ピストン・ロッド７を含む。第２シリンダ・アセンブリ４６は、シリンダ端部キャップ４、第１及び第２のＯリング３５、ピストン１８、及び、ピストン・ロッド８を含む。

可撓的なリンク機構接続アセンブリ５０は、ピストン・アセンブリ４４を駆動アセンブリ６０に対して作用的に接続すると共に、ロッカ・アーム・アセンブリ５１、及び、チェーンリンク・ピン・アセンブリ５２を含む。ロッカ・アーム・アセンブリ５１は、ロッカ・アーム１７、及び、旋回接続部５３を含む。ロッカ・アーム１７は、第１端部に向けては第１及び第２のシリンダ・アセンブリ４５及び４６に対し、且つ、第２端部に向けてはチェーンリンク・ピン・アセンブリ５２に対し、旋回的に取付けられる。チェーンリンク・ピン・アセンブリ５２は、単一もしくは複数のチェーン・リンク１９、単一もしくは複数のチェーン・ピン２０、及び、単一もしくは複数のピン溝５４を含む。

駆動アセンブリ６０は、可撓的なリンク機構接続アセンブリ５０を、(不図示の)ボルト、及び／又は、スタッド及びナットの組合せ物に対して作用的に接続すると共に、チェーン・リンク駆動プレート・アセンブリ６１、単方向ラチェット機構アセンブリ６２、及び、駆動ソケット・アセンブリ６３を含む。チェーン・リンク駆動プレート・アセンブリ６１は、駆動プレート１６を含む。単方向ラチェット機構アセンブリ６２は、駆動セグメント、すなわち駆動爪材１０と、単一もしくは複数の付勢スプリング１３とを含む。駆動ソケット・アセンブリ６３は、ラチェット駆動ソケット９、単一もしくは複数の側部プレート・スリーブ６、締めソケット２５、及び、ソケット頭部キャップネジ(SHCS)２６を含む。ラチェット駆動ソケット９は、一方向においては駆動爪材１０の歯部に対して回動可能に結合するラチェット歯であって、別方向においては駆動爪材１０の歯部に対して回動不能に結合するというラチェット歯を備えた外側面を有する。それは、締めソケット２５の上部に対して回動可能に結合する内側面を有する。また、締めソケット２５の下側部分は、螺条付き締結具に対して回動不能に結合する。本明細書中に記述された全てが回動可能に結合された接続手段は、業界公知であると共に、例えば、ラチェット歯、スプライン、矩形、六角、１２ポイントなどが挙げられることを銘記されたい。

ハウジング・アセンブリ７０は、油圧シリンダ・アセンブリ４０、可撓的なリンク機構接続アセンブリ５０、及び、駆動アセンブリ６００を収容し、且つ／又は、それらに隣接する。それは、第１ハウジング部分１と、第２ハウジング部分２と、例えば、SHCS１２及び２１及び数本の合せピン２２及び２３を含む接続手段６１と、取手アセンブリ２７と、反作用取付具１１と、索体アセンブリ３４とを含む。第１ハウジング部分は、夫々、第１及び第２のシリンダ・アセンブリ４５及び４６に対する第１ピストン・ハウジングA及び第２ピストン・ハウジングRを含む。

概略的に、工具１００は、可撓的なリンク機構接続アセンブリ５０に対して作用する油圧シリンダ・アセンブリ４５及び４６の線形運動を、螺条付き締結具を旋回させるために必要な、駆動アセンブリ６０に作用する回動運動へと変換する。

全てのラチェット型工具と同様に、工具１００は一方向においてのみトルクを生成する。時計方向又は反時計方向である選択された(すなわち、右ねじを締め又は緩める)方向は、工具１００のいずれの側が螺条付き締結具に対して適用されるかにより制御される。これ以降、前進とはトルク付与方向として参照されると共に、後退は前進の逆である。

図３に示された実施例において、第１結合器アセンブリ４２は、前進方向用の油圧接続構造であり、且つ、第２結合器アセンブリ４３は、後退方向用の油圧接続構造である。工具１００を前進させるためには、後退用結合器アセンブリ４３が油圧流体供給源の低圧側に接続され乍ら、前進用結合器アセンブリ４２に対しては油圧的圧力が付与される。工具１００を後退させるためには、前進用結合器アセンブリ４２が油圧流体供給源の低圧側に接続され乍ら、後退用結合器アセンブリ４３に対しては油圧的圧力が付与される。

前進方向に関し、加圧された油圧流体は、実質的に第１ピストン・ハウジングA内に配置された前進用シリンダ・アセンブリ４２に対して導入されて、それに進入する。加圧された油圧流体は、圧力の大きさに比例して、前進用線形力をピストン５に対して付与する。Ｏリング１４及び１５は、前進用シリンダ・アセンブリ４２をシールして、油圧流体の漏出を阻止する。ピストン５及びピストン・ロッド７は、ロッカ・アーム１７の前進側を押圧して該アームを時計方向に回動させる線形力を伝達する。

時計方向の回動により、ロッカ・アーム１７の後退側は、ピストン・ロッド８及びピストン１８を押圧する。これにより、後退用シリンダ・アセンブリ４３内の油圧流体を第２結合器アセンブリ４３を介して外部の油圧式駆動ユニットの低圧側へと押圧する後退側の線形力が生成される。

ロッカ・アーム１７は、チェーンリンク・アセンブリ５２の単一もしくは複数のチェーン・リンク１９及び単一もしくは複数のチェーン・ピン２０を介して駆動プレート・アセンブリ６１に対して接続されることを思い起こされたい。ロッカ・アーム１７の時計方向回動は、チェーンリンク・アセンブリ５２の各構成要素の作用により、駆動プレート・アセンブリ６１の反時計方向回動に帰着する。各ピン２０は、ハウジング・アセンブリ７０の基部箇所において配置された溝５４内へと案内される。

駆動プレート１６の反時計方向回動は、駆動爪材１０を回動不能に押圧する。ラチェット駆動ソケット９は、一方向、すなわち、旋回力方向９３において駆動爪材１０の歯部に対して回動可能に結合するラチェット歯であって、別方向９１において駆動爪材１０の歯部に対して回動不能に結合するというラチェット歯を備えた外側面を有する。駆動爪材１０とラチェット駆動ソケット９との間の接触は、付勢スプリング１３により維持される。駆動プレート１４におけるスロットの幾何学形状によれば、駆動爪材１０は一方向９３においてラチェット駆動ソケット９に当接して押圧されることで、締めソケット２５を、故に螺条付き締結具を回転させ得る。

概略的に、ラチェット駆動ソケット９は、緩め方向におけるトルクを提供するときに螺条付き締結具に臨む工具１００の側面上に、一体的な１２ポイント六角ソケットである締めソケット２５を有する。ラチェット駆動ソケット９は、締め方向におけるトルクを提供するときに螺条付き締結具に臨む工具１００の側面上に、一体的な雌型の矩形駆動部を有する。該矩形駆動部は、締めソケット２５上の雄型の矩形駆動部と合致係合する。ラチェット駆動ソケット９の反時計方向の回動は、締めソケット２５の反時計方向の回動に帰着する。締めソケット２５は、SHCS２６を介してラチェット駆動ソケット９に取付けられる。

工具１００の締めサイクルは、前進用ピストン５が前進用シリンダ・アセンブリ４２内の動程の限界に到達したとき、又は、工具１００により生成されるトルクが、螺条付き締結具の抵抗トルクと平衡したときに、終了する。

反作用取付具１１は、旋回力軸心F_Tを中心として別方向９３に作用する反力９１を、適切な反作用点まで伝達する。

後退方向に関し、加圧された油圧流体は、実質的に第２ピストン・ハウジングR内に配置された後退用シリンダ・アセンブリ４３に対して導入されて、それに進入する。加圧された油圧流体は、圧力の大きさに比例して、後退用線形力をピストン１８に対して付与する。各Ｏリング３５は、後退用シリンダ・アセンブリ４３をシールして、油圧流体の漏出を阻止する。ピストン１８及びピストン・ロッド８は、ロッカ・アーム１７の後退側を押圧して該アームを反時計方向に回動させる線形力を伝達する。

反時計方向の回動により、ロッカ・アーム１７の前進側は、ピストン・ロッド７及びピストン５を押圧する。これにより、前進用シリンダ・アセンブリ４２内の油圧流体を第１結合器アセンブリ４２を介して外部の油圧式駆動ユニットの低圧側へと押圧する前進側の線形力が生成される。

ロッカ・アーム１７は、チェーンリンク・アセンブリ５２の単一もしくは複数のチェーン・リンク１９及び単一もしくは複数のチェーン・ピン２０を介して駆動プレート・アセンブリ６１に対して接続されることを思い起こされたい。ロッカ・アーム１７の反時計方向回動は、チェーンリンク・アセンブリ５２の各構成要素の作用により、駆動プレート・アセンブリ６１の時計方向回動に帰着する。各ピン２０は、ハウジング・アセンブリ７０の基部箇所において配置された溝内へと案内される。

駆動プレート１６の時計方向回動は、駆動爪材１０を回動不能に押圧する。ラチェット駆動ソケット９は、旋回力方向９３において駆動爪材１０の歯部に対して回動可能に結合するラチェット歯であって、別方向９１において駆動爪材１０の歯部に対して回動不能に結合するというラチェット歯を備えた外側面を有することを思い起こされたい。駆動爪材１０は、付勢スプリング１３に当接して押圧されると共に、該爪材は、ラチェット駆動ソケット９の歯部上を摺動することにより、駆動プレート１４内のスロット内で径方向に変位する。これにより、ラチェット駆動ソケット９は、駆動プレート１４が時計方向に回動する間、螺条付き締結具上で所定位置に留まることが許容される。

工具１００の後退サイクルは、後退ピストン１８が後退用シリンダ・アセンブリ４３内の動程の限界に到達したときに終了する。

図４を参照すると、例示的にのみ、同図は、本発明の第２実施例である完全に組立てられたトルク工具２００の分解斜視概観を示している。トルク工具２００は、トルク工具１００と同一の構成部材の多くを含んでいる。トルク工具１００は、第２結合器アセンブリ４３及び第２シリンダ・アセンブリ４６を含むことを思い起こされたい。これらの構成要素は、トルク工具２００においては存在せず、且つ、戻しスプリング・ピストン４８と戻しスプリング４９とを含む戻しスプリング・アセンブリ４７により置き換えられている。戻しスプリング・アセンブリ４７は、前進行程の間において、前記圧力の大きさに比例して戻しスプリング４９に作用する圧縮力を、戻しスプリング・ピストン４８に対して伝達する。トルク工具１００に関する他の全ての考察は、トルク工具２００に対して適用される。

先行技術のトルク工具は、剛直的なリンク機構に対して結合されて線形の力及び変位を回動的トルク及び角度的変位へと変換する油圧シリンダを使用することを思い起こされたい。斯かる剛直的なリンク機構による力伝達は、力の作用のラインが、回動出力部材の中心を起点とするラインに対して直角である、という単一点においてのみ最適化される。与えられた力に対し、結果的に生成されるトルクは、この単一の最適点のいずれかの側への線形変位に対し、最終的にはゼロまで減少する。

本発明のトルク工具は、油圧シリンダ・アセンブリと、駆動アセンブリと、該油圧シリンダ・アセンブリと駆動アセンブリとの間に形成された可撓的なリンク機構接続もしくは力伝達アセンブリとを含み、それらの全てがハウジング・アセンブリ内又はそれに隣接して形成される。それらは、限られたスペースの用途に対し、大きくて正確なトルクを提供する。前記可撓的なリンク機構接続アセンブリは、ロッカ・アーム・アセンブリ及びチェーンリンク・ピン・アセンブリを含む。前記可撓的なリンク機構接続アセンブリは、単一もしくは複数の油圧ピストン・アセンブリにより前記ロッカ・アーム・アセンブリ上に生成される線形力の作用のラインと、前記ロッカ・アーム・アセンブリにより前記ラチェット駆動ソケット上に生成される回動力との間の関係を、前記チェーンリンク・ピン・アセンブリを介し、前記駆動アセンブリの駆動プレート・アセンブリの全動程に亙り、最適位置に接近して維持する。線形の力及び変位を回動的なトルク及び角度的な変位へと変換する結果的な効率の増大によれば、覆い隠すように配置された、限られたスペースの、及び／又は、アクセス困難である螺条付き締結具に対してアクセスするために必要な最小限の断面積において、大きくて正確なトルクを生成することが許容される。

上述された要素の各々、又は、協働する２つ以上の要素は、上述された形式とは異なる他の形式の構成においても有用な適用性を見出し得ることは理解される。前記説明、もしくは、以下の各請求項、もしくは、添付図面において開示された特徴であって、必要に応じて、それらの特定形態において表現され、或いは、開示された機能を実施する手段、又は、開示された結果を達成する方法もしくはプロセスに関して表現されたという特徴は、別体的に、又は、斯かる特徴の任意の組合せにて、本発明をその多様な形態で実現するために利用され得る。明細書において付番された構成要素の説明において、僅かな相違が在り得ることを銘記されたい。

本発明は、流体作動式の工具において具現されるとして示され且つ記述されてきたが、本発明は、示された詳細に限定されることは意図されない、と言うのも、本発明の精神から何ら逸脱せずに種々の改変及び構造的変更が為され得るからである。

更なる検討なしで、上述の内容は、他者が、現在の知見を適用することにより、それを、先行技術の観点から、本発明の包括的また特定的な見地の本質的な特性を明確に構成する特徴を除外せずに種々の用途に対して容易に適合化し得る様に、本発明の要旨を十分に明らかとしている。

本出願及び各請求項において使用されたとき、「備えて成る(comprising)」、「含む(including)」、「有する(having)」、及び、それらの変化形は、特定の特徴、段階又は整数が包含されることを意味している。各語句は、他の特徴、段階又は構成要素の存在を除外すると解釈されるべきでない。

Claims (8)

1. 螺条付き締結具を締め又は緩める油圧駆動式トルク工具において、
   前記油圧駆動式トルク工具は、
   油圧シリンダ・アセンブリと、
   駆動アセンブリと、
   可撓的なリンク機構接続アセンブリとを備え、
   前記可撓的なリンク機構接続アセンブリは、
   ロッカ・アームと、旋回接続部とを有するロッカ・アーム・アセンブリと、
   単一もしくは複数のチェーン・リンク、単一もしくは複数のチェーン・ピン、及び、単一もしくは複数のピン溝を有する、チェーンリンク・ピン・アセンブリを含み、
   前記ロッカ・アーム・アセンブリの前記ロッカ・アームは、前記チェーンリンク・ピン・アセンブリの前記単一もしくは複数のチェーン・リンク及び前記単一もしくは複数のチェーン・ピンを介して前記駆動アセンブリに接続されており、
   前記可撓的なリンク機構接続アセンブリが、前記油圧シリンダ・アセンブリと前記駆動アセンブリとの間に形成され且つそれらを作用的に接続し、
   前記可撓的なリンク機構接続アセンブリは、前記駆動アセンブリの全動程に亙り、前記油圧シリンダ・アセンブリにより前記ロッカ・アーム・アセンブリ上に生成された線形力の作用のラインと、前記ロッカ・アーム・アセンブリにより前記駆動アセンブリ上に生成される回動力との間に、線形の力及び変位を回動的なトルク及び角度的な変位へと変換するのに最適化された関係を維持する、螺条付き締結具を締め又は緩める油圧駆動式トルク工具。
2. 前記油圧シリンダ・アセンブリは、
   ピストン・アセンブリと、
   前記ピストン・アセンブリと外部油圧供給源との間に形成され且つ前記ピストン・アセンブリと前記外部油圧供給源に対して作用的に接続された油圧コネクタ・アセンブリとを有し、
   前記駆動アセンブリは、
   チェーン・リンク駆動プレート・アセンブリと、
   単方向ラチェット機構アセンブリと、
   駆動ソケット・アセンブリとを有する、請求項１に記載の油圧駆動式トルク工具。
3. 前記ピストン・アセンブリは、シリンダ端部キャップとＯリングと、ピストンと、ピストン・ロッドとを各々が含む、第１のシリンダ・アセンブリ及び第２のシリンダ・アセンブリを有し、
   前記チェーン・リンク駆動プレート・アセンブリは、駆動プレートを有し、
   前記単方向ラチェット機構アセンブリは、駆動セグメント及び付勢スプリングを有し、
   前記駆動ソケット・アセンブリは、一方向においては前記駆動セグメントに対して回動可能に結合するラチェット歯であって、別方向においては前記駆動セグメントに対して回動不能に結合するというラチェット歯を備えた外側面を有するラチェット駆動ソケットを有する、請求項２に記載の油圧駆動式トルク工具。
4. 第１のハウジング部分及び第２のハウジング部分と、前記第１のハウジング部分と前記第２のハウジング部分を接続するための接続手段と、前記第１のハウジング部分又は前記第２のハウジング部分に取り付けられた取手アセンブリと、前記旋回接続部で生じる旋回力に作用する反力を反作用点まで伝達する、前記第１のハウジング部分又は前記第２のハウジング部分に取り付けられる反作用取付具と、索体を取り付けるための、前記第１のハウジング部分又は前記第２のハウジング部分に取り付けられる索体アセンブリとを有するハウジング・アセンブリを含む、請求項１、２又は３に記載の油圧駆動式トルク工具。
5. 前記油圧駆動式トルク工具は、第１のハウジング部分及び第２のハウジング部分と、前記第１のハウジング部分と前記第２のハウジング部分を接続するための接続手段と、前記第１のハウジング部分又は前記第２のハウジング部分に取り付けられた取手アセンブリと、前記旋回接続部で生じる旋回力に作用する反力を反作用点まで伝達する、前記第１のハウジング部分又は前記第２のハウジング部分に取り付けられる反作用取付具と、索体を取り付けるための、前記第１のハウジング部分又は前記第２のハウジング部分に取り付けられる索体アセンブリとを有するハウジング・アセンブリを含み、
   前記第１のハウジング部分は、前記第１のシリンダ・アセンブリ及び前記第２のシリンダ・アセンブリに対する第１ピストン・ハウジング及び第２ピストン・ハウジングを含む、請求項３に記載の油圧駆動式トルク工具。
6. 前記ピストン・アセンブリの前進行程により生成される圧縮力を伝達して当該油圧駆動式トルク工具をリセットする戻しスプリング・アセンブリを含む、請求項２に記載の油圧駆動式トルク工具。
7. 前記戻しスプリング・アセンブリは、戻しスプリング・ピストン及び戻しスプリングを含む、請求項６に記載の油圧駆動式トルク工具。
8. 螺条付き締結具と、
   請求項１に記載の油圧駆動式トルク工具とを含む、対象物を締結するシステム。

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