JPH09500991A - 荷重繰り返し計数器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 周期的に圧力付勢される操作装置、特に大きなボルトを締め付けおよび弛めるための油圧式ボルト締め付けシリンダの荷重繰り返し計数器は、操作装置の圧力付勢部に接続されたシリンダと、このシリンダ内にシールされて設けられた摺動可能なピストンと、軸方向のピストン運動によって増分操作可能な計数機構とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】 荷重繰り返し計数器 本発明は、周期的に圧力付勢される操作装置、特に油圧式ボルト締め付けシリ ンダの荷重繰り返し計数器に関する。ボルト締め付けシリンダは、ボルトにねじ 込まれたナットを締め付けまたは弛めることができるようにするために、正確に 設定された予備締め付け力をボルトに加える働きをするものである。そのために 、ボルト締め付けシリンダはナットの上方の突出するねじにねじ込まれ、その後 ボルト締め付けシリンダに油圧が加えられる。その結果、ボルトは伸ばされるこ とによって締め付けられる。その際、ボルトに加えられる力がきわめて大きいの で、ボルト締め付けシリンダとその個々の部品は非常に大きな応力を受ける。こ の個々の部品によって受け入れ可能な荷重繰り返し数を上回ると、疲労破壊が生 じる。従って、ボルトの締め付け時に大きな応力を受けるこの個々の部品が破断 しないようにするために、疲労破壊の恐れがある部品が、このような疲労破壊を 生じる前に、交換させられる。これは、例えばシールのような他の早期交換部品 についても言える。 ドイツ連邦共和国特許特許出願公開第３５１２５６８号公報には、ピストンロ ッド、プランジャのような往復運動する部品のストローク計数器が記載されてい る。このストローク計数器は移動する部品がそばを通過する際に応答するセンサ 装置を備えている。このセンサ装置は、移動方向に間隔をおいて設けられた２個 のセンサからなり、このセンサは両方共ストローク区間内に設けられている。セ ンサはそれに接続された評価回路と協働し、ストロークを数えるために一つのセ ンサの出力信号だけがこの評価回路を通過することができ、しかも他方のセンサ の出力信号が予め得られたときにのみ通過することができる。 往復運動する部品の運動条件が変化してストロークが変動するとき、例えは摩 擦状態が変化するときあるいは部品によって駆動される荷重の大きさが異なると きにも、この装置はストロークを確実に計数するために役立つ。そのために、セ ンサ装置の両センサは両ストローク端から離して作業ストロークの範囲に設けら れている。運動条件が変化しても部品はこの作業ストロークを必ず横切る。それ によって、計数時に数えられないストロークはない。この公知のストローク計数 器は負荷条件を検出せず、ストローク距離が変化したときにも各々のストローク を数えることを意図するので、この公知のストローク計数器の場合には空転スト ロークを一緒に数える。しかしながら、この空転ストロークは疲労破壊の監視ま たはシールの摩耗に関して重要ではない。この理由から、公知のストローク計数 器は冒頭に述べた種類の操作装置のための荷重繰り返し計数器としては適してい ない。なぜなら、疲労破壊につながる大きな応力を受けた個々の部品の交換のた めに実際に数えなければならないストロークよりも多いストロークが、このスト ローク計数器によって数えられるので、公知のストローク計数器の使用時にこの 部品の交換が概して不必要なほど早く行われるからである。 本発明の根底をなす課題は、設定された荷重繰り返し数の後で、大きな応力を 受けた所定の部品を交換することを可能にするために、疲労破壊によって危険に さらされる大きな応力を受ける個々の部品の交換のために考慮すべき圧力負荷だ けを簡単に数える荷重繰り返し計数器を提供することである。 この課題設定から出発して、本発明に従って圧力接続部を介して操作装置の圧 力付勢部に接続されたシリンダと、シリンダ内にシールされて設けられた摺動可 能なピストンと、軸方向のピストン運動によって増分操作可能な計数機構とを備 えている荷重繰り返し計数器が提案される。それによって、計数機構は、ピスト ン直径と油圧に相応して設計されているばね要素によってピストンの直線運動を 計数機構のタクト的な回転運動に変換する機構を介して、ピストンに連結されて いる。 本発明による荷重繰り返し計数器の場合には、監視すべき操作装置の周期的な 圧力付勢が、シリンダ内にシールされて配置されたピストンを毎回摺動させるた めに利用される。軸方向のピストン運動が計数器の増分操作を生じるので、操作 装置の圧力付勢の度に、例えばボルト締め付けシリンダによってボルトが締め付 けられる度に、計数機構が増分操作される。 ピストンが計数機構寄りのその端面に、Ｖ字形の溝を備え、計数機構がＶ字形 溝に対してねじれている、対応する回しくさびを備え、それによって回しくさび がピストンの各々の軸方向運動によって計数機構の計数単位だけ更に回転させら れると有利である。 回しくさびがＶ字形溝に対してに約３６°だけねじれており、これが計数機構 の計数単位のための計数ディスクの外周の１０分割に一致し、計数機構が弾性的 なラチェット機構によって回転させられると、計数機構の増分操作を軸方向にピ ストン運動によって非常に簡単に行うことができる。これにより、計数機構の一 桁のディスクがピストンのストロークの度に計数単位だけ増分操作され、ピスト ンが圧力付勢解除後その元の位置に戻った後で、ばねの作用を受けて約３６°だ け急に戻る。従って、次のピストン運動時に新たに計数単位だけ増分操作が行わ れる。 本発明による荷重繰り返し計数器は高圧のため頑丈な一体ケーシングを備えて いる。組み立てを簡単にするために、ピストンは二つの部分によって形成可能で あり、その一方の部分はシールされてケーシングの穴内で案内され、かつつばが ケーシング凹部の一方の面に接触し、他方の部分はＶ字形溝を備え、ケーシング 内で相対回転しないように同軸に案内され、そして他のケーシング凹部内に設け られた、側方ののぞき窓から読み取り可能な計数機構に対して同軸に配置されて いる。その際、ばね要素をつばと凹部のケーシング面の間に配置することができ る。圧力付勢が解除されるときに、このばね要素はピストンをその元の位置に戻 す。特にばね要素は、設定可能な一定の圧力のときに計数機構が操作されるよう に、ピストン面積に関連して採寸可能である。 ピストンの第２の部分を案内するケーシング凹部は、圧縮ばねを挿入するため の側方の開口と、ピストンつばと圧縮ばねを支持するための平行な端面を備えて いる。更に、計数機構のためのケーシング凹部は、ピストンの第２の部分と計数 機構を挿入するための端面側の開口と同軸の穴を備え、ピストンの第２の部分は 半径方向から縦溝に係合するねじまたはピンによって回転しないように保持され ている。 本発明による荷重繰り返し計数器は独立したユニットであり、従って既存のボ ルト締め付けシリンダに備え付けるために適しているので有利である。 次に、図に示した実施の形態に基づいて本発明を詳しく説明する。 図１は、圧力付勢していない静止位置にある荷重繰り返し計数器の縦断面図、 図２は、圧力付勢時の荷重繰り返し計数器の部分縦断面図、そして 図３は、ケーシングののぞき窓内の計数機構を示す、荷重繰り返し計数器の部 分図である。 本発明による荷重繰り返し計数器は、縦穴２を有する頑丈な直方体状のケーシ ング１を備えている。横穴３は、周期的に圧力付勢される操作装置に対する圧力 接続部、特に図示していない大きなボルトを締めたり弛めたりするための油圧式 ボルト締め付けシリンダに対する圧力接続部としての働きをする。 凹部４はケーシング１に側方から形成され、平行な端面５，６を備えている。 この端面は縦穴２の中心軸線に対して垂直である。縦穴２は同軸の穴７に接続し 、この穴は、計数機構１８を挿入するための凹部８としての拡大された軸方向穴 に接続している。この凹部は計数機構１８を読み取るための側方ののぞき窓９を 備えている。縦穴２内で、第１のピストン部分１０がシール１１によってシール されて案内されている。図１に示す静止位置では、第１のピストン部分１０のつ ば１２が端面５に接触している。第１のピストン部分１０にねじ止めされた第２ のピストン部分１３は、第１のピストン部分１０と同軸に凹部４を横断し、穴７ を通って案内されている。この第２のピストン部分１３は圧縮ばね１４によって 取り囲まれている。この圧縮ばねは一方ではつば１２に支持され、他方では凹部 ４の端面６に支持されている。この圧縮ばね１４は、穴２の圧力付勢解除時にピ ストン部分１０，１３を図１に示す位置に案内するために役立つ。 ピストン部分１３はケーシング１内で回転しないように案内されている。その ために、ピストン部分１３は縦溝１５を備え、この縦溝内にねじ１６が半径方向 から係合している。 ピストン部分１３の端面にＶ字形溝１７が設けられている。計数機構１８はＶ 字形溝１７に対応する回しくさび１９を同軸に備えている。この回しくさびはＶ 字形溝１７と協働する。計数機構１８はフランジ２０によってケーシング１にね じ止めされている。回しくさび1９の案内ピン２１はピストン部分１３の穴に係 合し、回しくさび１９を案内するために役立つ。 計数機構の一桁のディスクを一計数単位だけ確実に増分操作するために、回し さび１９は製作誤差に基づいてＶ字形溝１７と相対的に約３６°、特に３６°よ りも幾分大きくねじれている。図示していないボルト締め付けシリンダがボルト を締め付けるために油圧を加えられるときに、穴２が横穴３を経て圧力で付勢さ れると、ピストン部分１０がピストン部分１３と共に図２に示す位置へ摺動する 。これにより、約３６°だけ回しくさび１９が回転し、計数機構の一桁のディス クを一計数単位だけ増分操作する。穴２の圧力付勢解除後ピストン部分１０，１ ３が図１に示す位置に戻った後で、回しくさび１９は計数機構１８内のばねによ って図１に示す位置に戻し回転させられる。この場合、計数機構の一桁のディス クと残りのディスクはその位置にとどまる。なぜなら、回しくさび１９が弾性的 なラチェット機構を介して計数機構に連結されているからである。それによって 、穴２の圧力付勢によって次の計数を再び行うことができる。 図３には、計数機構１８が場合によっては防護ガラスを備えているのぞき窓９ によって読み取り可能であることを示している。 荷重繰り返し計数器の組み立てのために、先ず最初に、ピストン部分１０のシ ール１１が穴２に挿入される。この穴には側方から凹部４を経て近づくことがで きる。その後、圧縮ばね１４が同様に側方から凹部４に挿入される。この圧縮ば ねは場合によっては保護スリーブによって取り囲まれ、円筒状のコイルばねとし てまたは皿ばねセットとしてあるいはゴムブロックとして形成可能である。 続いて、第２のピストン部分１３がケーシング１の端面側から凹部８を通って 穴７に挿入され、第１のピストン部分１０にねじ込まれる。図１に示した位置で は、ピストン部分１３は溝１５に係合するねじ１６をねじ込むことにより回転し ないように保持される。最後に、計数機構１８が同様にケーシング１の端面側か ら凹部８に挿入され、計数機構１８に設けられたフランジ２０によってケーシン グ１にねじ止めされる。その後、運転の準備をするために、横穴３を介して、圧 力付勢される操作装置、特に油圧式ボルト締め付けシリンダに、荷重繰り返し計 数器を接続するだけでよい。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項 【提出日】１９９５年１月４日 【補正内容】 １．圧力接続部（３）を介して操作装置の圧力付勢部に接続されたシリンダ（２ ）と、 シリンダ（２）内にシールされて設けられた、ばね（１４）の力に抗して摺 動可能なピストン（１０，１３）と、 軸方向のピストン運動によって増分操作可能な計数機構（１８）とを備え、 その際、 設定可能な圧力よりも大きいときにのみ計数機構（１８）が増分操作される ように、ばね（１４）がピストン面積に関連して採寸されている、 周期的に圧力付勢される操作装置、特に大きなボルトを締め付けおよび弛め るための油圧式ボルト締め付けシリンダの荷重繰り返し計数器。 【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年７月３日 【補正内容】 〔第２，３，３ａ，４頁〕 協働し、ストロークを数えるために一つのセンサの出力信号だけかこの評価回路 を通過することができ、しかも他方のセンサの出力信号が予め得られたときにの み通過することができる。 往復運動する部品の運動条件が変化してストロークが変動するとき、例えば摩 擦状態が変化するときあるいは部品によって駆動される荷重の大きさが異なると きにも、この装置はストロークを確実に計数するために役立つ。そのために、セ ンサ装置の両センサは両ストローク端から離して作業ストロークの範囲に設けら れている。運動条件が変化しても部品はこの作業ストロークを必ず横切る。それ によって、計数時に数えられないストロークはない。この公知のストローク計数 器は負荷条件を検出せず、ストローク距離が変化したときにも各々のストローク を数えることを意図するので、この公知のストローク計数器の場合には空転スト ロークを一緒に数える。しかしなから、この空転ストロークは疲労破壊の監視ま たはシールの摩耗に関して重要ではない。この理由から、公知のストローク計数 器は冒頭に述べた種類の操作装置のための荷重繰り返し計数器としては適してい ない。なぜなら、疲労破壊につながる大きな応力を受けた個々の部品の交換のた めに実際に数えなければならないストロークよりも多いストロークが、このスト ローク計数器によって数えられるので、公知のストローク計数器の使用時にこの 部品の交換が概して不必要なほど早く行われるからである。 ヨーロッパ特許出願公開第０２２４４６７号明細書には、圧力衝撃で操作され る機械式計数器が記載されている。この計数器は、逆止弁開放時に入口衝撃によ って付勢される出口の方へ入口圧力衝撃を減少させる。入口圧力衝撃によって往 復運動する操作ピストンが設けられている。この操作ピストンはばねの力に抗し て摺動可能であり、同心的な環状溝に鋸歯状に形成された溝壁を備えている。操 作ピストンに対してその運動方向に動かない部品に、環状溝の鋸歯と協働する操 作ピンが設けられている。この操作ピンは操作ピストンの往復運動を両部品の歩 進的な相対回転に変換する。 操作ピストンに取付けられた逆止弁は、互いに歩進的に回転させられる両部品 の所定の相対位置のときに開放する 。 本発明の根底をなす課題は、設定された荷重繰り返し数の後で、大きな応力を 受けた所定の部品を交換することを可能にするために、疲労破壊によって危険に さらされる大きな応力を受ける個々の部品の交換のために考慮すべき圧力負荷だ けを簡単に数える荷重繰り返し計数器を提供することである。 この課題設定から出発して、本発明に従って圧力接続部を介して操作装置の圧 力付勢部に接続されたシリンダと、シリンダ内にシールされて設けられた、ばね の力に抗して 摺動可能なピストンと、軸方向のピストン運動によって増分操作可 能でありかつ計数されたピストン運動の数字表示装置を有する計数機構とを備え 、その際、空転ストロークを計数しないで、設定可能な圧力よりも大きいときに のみ計数機構が増分操作されるように、ばねがピストン面積に関連して採寸され ている 荷重繰り返し計数器が提案される。それによって、計数機構は、ピストン 直径と油圧に相応して設計されているばね要素を介してピストンの直線運動を計 数機構のタクト的な回転運動に変換する機構を介して、ピストンに連結されてい る。 本発明による荷重繰り返し計数器の場合には、監視すべき操作装置の周期的な 圧力付勢が、設定可能な圧力よりも高いときに、シリンダ内にシールされて配置 されたピストンを摺動させるために利用される。軸方向のピストン運動が計数器 の増分操作を生じるので、設定可能な圧力よりも高いときに操作装置の圧力付勢 の度に、例えばボルト締め付けシリンダによってボルトが締め付けられる度に、 計数機構が増分操作される。 ピストンが計数機構寄りのその端面に、Ｖ字形の溝を備え、計数機構がＶ字形 溝に対してねじれている、対応する回しくさびを備え、それによって回しくさび がピストンの各々の軸方向運動によって計数機構の計数単位だけ更に回転させら れると有利である。 回しくさびがＶ字形溝に対してに約３６°だけねじれており、これが計数機構 の計数単位のための計数ディスクの外周の１０分割に一致し、計数機構が弾性的 なラチェット機構によって回転させられると、計数機構の増分操作を軸方向にピ ストン運動によって非常に簡単に行うことができる。これにより、計数機構の一 桁のディスクがピストンのストロークの度に計数単位だけ増分操作され、ピスト ンが圧力付勢解除後その元の位置に戻った後で、ばねの作用を受けて約３６°だ け急に戻る。従って、次のピストン運動時に新たに計数単位だけ増分操作が行わ れる。 本発明による荷重繰り返し計数器は高圧のため頑丈な一体ケーシングを備えて いる。組み立てを簡単にするために、ピストンは二つの部分によって形成可能で あり、その一方の部分はシールされてケーシングの穴内で案内され、かつつばか ケーシング凹部の一方の面に接触し、他方の部分はＶ字形溝を備え、ケーシング 内で相対回転しないように同軸に案内され、そして他のケーシング凹部内に設け られた、側方ののぞき窓から読み取り可能な計数機構に対して同軸に配置されて いる。その際、ばね要素をつばと凹部のケーシング面の間に配置することができ る。圧力付勢が解除されるときに、このばね要素はピストンをその元の位置に戻 す。 ピストンの第２の部分を案内するケーシング凹部は、圧縮ばねを挿入するため の側方の開口と、ピストンつばと圧縮ばねを支持するための平行な端面を備えて いる。更に、計数機構のためのケーシング凹部は、ピストンの第２の部分と計数 機構を挿入するための端面側の開口と同軸の穴を備え、ピストンの第２の部分は 半径方向から縦溝に係合するねじまたはピンによって回転しないように保持され ている。 本発明による荷重繰り返し計数器は独立したユニットであり、従って既存のボ ルト締め付けシリンダに備え付けるために適しているので有利である。 〔請求項１〕 請求の範囲 １．圧力接続部（３）を介して操作装置の圧力付勢部に接続されたシリンダ（２ ）と、 シリンダ（２）内にシールされて設けられた、ばね（１４）の力に抗して摺 動可能なピストン（１０，１３）と、 軸方向のピストン運動によって増分操作可能でありかつ計数されたピストン 運動の数字表示装置を有する 計数機構（１８）とを備え、その際、 空転ストロークを計数しないで、設定可能な圧力よりも大きいときにのみ計 数機構（１８）が増分操作されるように、ばね（１４）がピストン面積に関連し て採寸されている、 周期的に圧力付勢される操作装置、特に大きなボルトを締め付けおよび弛め るための油圧式ボルト締め付けシリンダの荷重繰り返し計数器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホーマン フランク ドイツ連邦共和国 デー・59581 ヴァー ルシュタイン ベートーヴェンシュトラー セ ９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．圧力接続部（３）を介して操作装置の圧力付勢部に接続されたシリンダ（２ ）と、 シリンダ（２）内にシールされて設けられた摺動可能なピストン（１０，１ ３）と、 軸方向のピストン運動によって増分操作可能な計数機構（１８）とを備えた 、 周期的に圧力付勢される操作装置、特に大きなボルトを締め付けおよび弛め るための油圧式ボルト締め付けシリンダの荷重繰り返し計数器。 ２．ピストン（１０，１３）が計数機構（１８）寄りのその端面に、Ｖ字形の溝 （１７）を備え、計数機構（１８）がＶ字形溝（１７）に対してねじれている、 対応する回しくさび（１９）を備え、それによって回しくさび（１９）がピスト ン（１０，１３）の各々の軸方向運動によって計数機構（１８）の計数単位だけ 更に回転させられることを特徴とする請求１記載の荷重繰り返し計数器。 ３．回しくさび（１９）がＶ字形溝（１７）に対して約３６°だけねじれており 、計数機構（１８）が弾性的なラチェット機構によって回転させられることを特 徴とする請求項２記載の荷重繰り返し計数器。 ４．ピストンが二つの部分によって形成され、その一方の部分（１０）がシール されてケーシング（１）の穴（２）内で案内され、かつつば（１２）がケーシン グ凹部（４）の一方の面（５）に接触し、他方の部分（１３）がＶ字形溝（１７ ）を備え、ケーシング（１）内で相対回転しないように同軸に案内され、そして 他のケーシング凹部（８）内に設けられた、側方ののぞき窓（９）から読み取り 可能な計数機構（１８）に対して同軸に配置されていることを特徴とする請求項 １記載の荷重繰り返し計数器。 ５．圧縮ばね（１４）がつば（１２）と凹部（４）のケーシング面（６）の間に 配置されていることを特徴とする請求項４記載の荷重繰り返し計数器。 ６．ピストンの第２の部分（１３）を案内するケーシング凹部（４）が、圧縮ば ね（１４）を挿入するための側方の開口と、ピストンつば（１２）と圧縮ばね（ １４）を支持するための平行な端面（５，６）を備え、計数機構（１８）の ためのケーシング凹部（８）が、ピストンの第２の部分（１３）と計数機構（１ ８）を挿入するための端面側の開口と同軸の穴（７）を備え、ピストンの第２の 部分（１３）が半径方向から縦溝（１５）に係合するねじ（１６）またはピンに よって回転しないように保持されていることを特徴とする請求項６記載の荷重繰 り返し計数器。 ７．計数機構（１８）の操作が設定可能な圧力よりも高い圧力のときにのみ行わ れるように、圧縮ばね（１４）がピストン面積と関連して採寸されていることを 特徴とする請求項５または６記載の荷重繰り返し計数器。