KR102437927B1 - 파워 제어 수단이 구비된 공압 임펄스 렌치 - Google Patents

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Abstract

모터 전동 임펄스 유닛을 갖는 하우징(10), 압력 공기 유입 통로(14), 하우징(10) 내에 배열되고 모터에 연결된 배기 공기 배출 통로(15), 및 모터로부터 배기 공기 유동의 자동식 제어를 위해 배기 공기 배출 통로(15) 내에 배치된 모터 파워 제어 밸브 메커니즘(20)을 포함하는 공압 임펄스 렌치로서, 제어 압력 통로(29)는 밸브 메커니즘(20)에 실제 공기 유입 압력을 연통시키기 위해 밸브 메커니즘(20)과 공기 유입 통로(14) 사이에서 연장되고, 작동 모드 전환 밸브(38)는 하우징(10) 내에 제공되고 자동 밸브 메커니즘(20) 작동 모드에서 제어 압력 통로(29)를 통하여 연통이 허용되는 개방 위치와 수동 밸브 메커니즘(20) 작동 모드에서 밸브 메커니즘(20)과 공기 유입 통로(14) 사이의 연통이 차단되는 밀폐 위치 사이에 전환가능하다. 모터 파워 제어 밸브 메커니즘(20)은 하우징(10) 내에서 배출 통로(15) 내에 전체적으로 배치된다.

Description

파워 제어 수단이 구비된 공압 임펄스 렌치
본 발명은 모터로부터의 배기 공기 유동이 모터의 실제 토크 부하에 응답하여 제어되는 모터 파워 제어 수단이 제공된 공압 임펄스 렌치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 모터에 유입된 공기의 실제 압력에 의해 작동되는 배기 공기 유동 결정 밸브 메커니즘을 포함한 모터 파워 제어 수단을 갖는 공압 임펄스 렌치에 관한 것이다.
이 모터 파워 제어 수단의 목적은 스크류 조인트의 런 다운 순서 중에 발생되는 저 부하 작동 순서 중에 임펄스 렌치에서 모터 파워와 속도의 감소를 수행하는 데 있다. 스크류 조인트의 런 다운 순서가 매우 높은 속도로 풀 모터 파워로 수행되고 그 후의 높은 운동 에너지가 렌치의 회전 부분에서 형성되는 경우에 이는 스크류 조인트에 전달된 최초의 전달 임펄스가 매우 높은 에너지를 갖는 것을 의미한다. 소위 스티프 나사 조인트, 즉 회전 각과 관련하여 급격한 토크 증가를 갖는 스크류 조인트에서, 과도조임에 대한 상당한 위험, 즉 최초의 전달된 임펄스에 의해 이미 목표된 토크 수준을 초과하여 도달할 상당한 위험이 있다. 이는 본 발명에 따른 모터 파워 제어 수단을 사용함으로써 방지된다.
전술한 유형의 파워 제어 수단을 갖는 공압 임펄스 렌치는 미국 특허 제6,135,213호에 이미 기재되어 있다. 이 공지된 임펄스 렌치는 공구 하우징에 부착된 외부 배기 공기 배출 유닛에 결합되고 모터로의 공기 유입 통로 내의 실제 압력에 의해 자동으로 제어되는 외부 배기 공기 제어 밸브 메커니즘을 포함하는 모터 파워 제어 수단을 포함한다.
상기 유형의 임펄스 렌치와 관련된 문제점은 배기 공기 제어 밸브 메커니즘을 조정하기 위한 대안적인 작동 모드를 위한 수단이 없고, 즉, 자동 밸브 제어 모드를 생략되고 배기 공기 배출 영역의 수동 설정을 가능하게 하는 수단이 제공되지 않고, 이에 따라 렌치 모터의 비-변속 제한을 획득하며, 이는 스크류 조인트 체결 응용에서 바람직하다.
이 전술한 파워 제어 수단의 또 다른 단점은 물리적 손상에 노출된 별도의 외부 배출 유닛에 포함되는 데 있다. 이 밸브 메커니즘은 손상 시 쉽게 교체될 수 있는 별도의 유닛에 포함되어 있지만, 배출 유닛의 손상은 조작자에게 많은 문제가 발생하고 공구 사용에 막대한 손실을 초래할 수 있다.
본 발명의 목적은 2가지의 대안의 모드, 즉 밸브 메커니즘이 모터의 실제 토크 부하에 응답하여 배기 공기 배출 유동을 제어하도록 배열되는 자동 작동 모드와 밸브 메커니즘이 일정한 배기 공기 배출 유동 영역을 제공하기 위하여 고정된 위치에 수동으로 조절 및 설정되도록 배열되는 수동 작동 모드에서 작동하도록 구성된 배기 공기 유동 결정 밸브 메커니즘의 형태의 파워 제어 수단을 갖는 공압 임펄스 렌치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 외부 손상으로부터 보호된 렌치 하우징 웰 내에 배치된 배기 공기 유동 결정 밸브 메커니즘의 형태의 파워 제어 수단을 포함한 공압 임펄스 렌치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 추가 목적 및 이점은 하기 명세서 및 청구범위로부터 명확해진다.
본 발명의 선호되는 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 상세히 기재된다.
도 1은 본 발명에 따른 임펄스 렌치의 부분적인 측면 단면도.
도 2는 도 1의 임펄스 렌치의 부분적은 후방 단면도.
도 3은 도 2에 도시된 임펄스 렌치의 배출 유동 결정 밸브 메커니즘의 확대된 도면.
도 4는 개방 위치에 도시된 모드 전환 밸브의 확대도.
도 5는 모드 전환 밸브가 밀폐 위치에 있는 도 3과 동일한 도면.
도면에 도시된 임펄스 렌치(impulse wrench)는 피스톨 유형 핸들(pistol type handle, 11)을 포함하는 하우징(10), 비도시된 공압 모터 및 이 유형의 전동 공구에 대해 통상적인 방식으로 하우징(10) 내에 배치된 임펄스 유닛을 포함한다. 임펄스 유닛은 정사각형 단면을 갖는 출력 샤프트(12)를 통해 토크 임펄스를 전달하도록 배열된다.
핸들(11) 내에는 모터에 대한 압력 공기 공급을 제어하기 위하여 트리거(17)에 의해 작동되고 유입 통로(14) 내에 배치된 스로틀 밸브(16) 및 배출 공기 배출 통로(15)와 압력 공기 유입 통로(14)가 제공된다. 후술된 제어 압력 개구(13)와 별도로, 스로틀 밸브는 통상적인 유형이고 본 발명의 일부를 형성하지 않는다. 따라서, 이는 추가로 상세히 기재되지 않을 것이다. 제어 압력 개구(13)는 스로틀 밸브(16)의 밸브 시트의 다운스트림에 배치되고 스로틀 밸브(16)가 개방될 때만 가압된다.
하부 단부에서, 핸들(11)은 유입 통로(14)를 통하여 모터에 압력 공기를 공급하기 위한 압력 공기 도관의 연결을 위한 신속 결합 부착부(18) 및 핸들(11) 내의 배출 통로에 연결된 공기 배출 디플렉터(19)가 제공된다. 핸들(11) 내에는 배출 유동 결정 밸브 메커니즘(20)이 배치되며, 이에 의해 모터 파워 및 저 부하 속도가 배기 배출 유동의 조절 및 모터 상에서의 배압에 의해 제한된다. 이 밸브 메커니즘(20)은 유동 제한 위치와 배출 유동 비-제한 개방 위치 사이에서 이동가능한 밸브 요소(22), 및 핸들(11) 내에 장착된 고정 밸브 시트(23)를 포함한다. 밸브 요소(22)는 관형 형상을 가지며 피스톤(25)이 수용되는 원통 챔버(24)를 포함한다. 피스톤(25)은 하우징(10)에 고정되게 장착되는 관형 피스톤 로드(26)에 고정되게 연결된다. 관형 피스톤 로드(26)는 제어 개구(13)에 연결되고 제어 개구(13)와 함께 밸브 요소(22)의 원통 챔버(24) 내로 연장되는 제어 압력 통로(29)를 형성한다. 밸브 요소(22)는 피스톤(25)에 대한 지지부를 제공하고 밸브 요소(22) 내에 배열된 스프링(27)에 의해 이의 밀폐된 위치를 향하여 편향된다. 제어 개구(13)는 스로틀 밸브(16)의 다운스트림 단부에 배열되기 때문에, 제어 압력 통로(29)를 통하여 원통 챔버(24)에 연통되는 제어 압력이 단지 스로틀 밸브(16)가 개방되고 작동 중에 모터로부터 배압 및 모터 공급 압력과 매우 동일한 압력에 의해 노출될 때만 가압된다. 모터로부터의 배압은 모터 상의 실제 토크 부하에 직접 대응하고 밸브 메커니즘(20)을 작동시키기 위해 제어 압력으로 전달된다.
피스톤(25)은 피스톤(25)의 하부 단부에 나사체결된 테이퍼진 세트 나사(30)를 포함하는 조절형 니들 밸브(28)를 이동시킨다. 이 니들 밸브(28)는 피스톤 로드(26) 내에서 쌍을 이루는 횡방향 개구(31)를 통해 원통 챔버(24)에 유입되는 제어 공기 유동을 조절하도록 구성된다. 니들 밸브(28)를 조절함으로써, 모터로부터 변화하는 배압에 대해 밸브 요소(22)의 응답이 조절될 수 있다.
배출 디플렉터(19)의 나사산 내부 슬리브 부분(32) 내에는 밸브 셋팅 나사(33)가 지지된다. 이 밸브 셋팅 나사(33)는 외측으로부터 접근가능하고 밸브 메커니즘(20)의 유동 제한 개방을 수동 셋팅하도록 구성된다. 이를 위해, 밸브 셋팅 나사(33)는 배출 디플렉터(19)를 통하여 밸브 요소(22)와의 단대단 접합 결합(endwise abutting engagement)을 구성하도록 연장된다. 밸브 요소(22)는 중공 구조이고 밸브 셋팅 나사(33)의 단부 부분(34)은 밸브 요소(22)에 대해 밸브 셋팅 나사(33)의 적절한 배향을 구성하도록 밸브 요소(22) 내에 수용된다. 밸브 셋팅 나사(33) 상의 칼라(35)는 밸브 요소(22)의 하부 단부에 대해 접하도록 배열되고 이에 따라 밸브 요소(22)의 상향 운동 및 상향 가압력이 인가될 수 있다. 이에 따라 저 부하 작동 시에 모터의 적합한 속도 제한 및 밸브 메커니즘(20)의 요구된 제한 개방을 수동으로 구현할 수 있다.
밸브 셋팅 나사(33)가 밸브 요소(22)에 고정되게 연결되지 않지만 밸브 요소(22)와 접합된 상태로 협력하기 때문에, 배출 디플렉터(19) 상에서 발생되는 손상이 배출 유동 결정 밸브 메커니즘(20)에 대한 임의의 손상을 야기하지 않는다.
피스톤 로드(26)와 스로틀 밸브(16) 내의 압력 제어 개구(13) 사이의 하우징(10) 내에는 작동 모드 전환 밸브(38)가 제공된다. 이 밸브
이 밸브(38)는 제어 압력 통로(29)와 교차하는 하우징(10) 내의 가로방향 보어(39) 내에 지지된 밸브 스핀들(40)을 포함한다. 밸브 스핀들(40)은 개방 위치와 밀폐 위치 사이의 보어(39) 내의 수동 힘(manual force)에 의해 종방향으로 이동가능하다. 밸브 스핀들(40)은 밸브의 개방 위치에서 제어 통로(29)와 졍렬되도록 배열되는 웨이스트 부분(41)을 갖는다. 도 4에 도시된 이 위치에서, 웨이스트 부분(waist portion, 41)은 유입 통로(14) 내의 압력이 밸브 메커니즘(20)의 원통 챔버(24)에 대해 연통되도록 제어 통로(29)에 대해 개방된다. 이에 따라, 밸브 메커니즘(20)은 압력 공기 유입 통로(14) 내의 모터로부터 실제 배압에 응답하여 자동으로 작동할 수 있다.
도 5에 도시된 모드 전환 밸브(38)의 밀폐 위치에서, 밸브 스핀들(40)의 웨이스트 부분(41)은 제어 통로(29)와의 정렬에서 이탈되고 이는 제어 통로가 차단되고 제어 압력이 밸브 메커니즘(20)에 연통되지 않는 것을 의미한다. 따라서, 밸브 메커니즘(20)은 모터로부터의 배압에 의해 자동으로 제어되는 것을 방지할 것이다. 대신에, 요구된 정해진 배출 유동 제한은 시트(23)와 밸브 요소(22) 사이의 배출 유동 영역의 수동 셋팅에 의해 구현될 수 있다. 이는 밸브 요소(25) 상의 상향 가압력을 인가하도록 배열되는 밸브 셋팅 나사(33)의 조절에 의해 달성되고, 이에 따라 밸브 요소(25)는 적합한 배출 유동 제한 개방이 달성될 때까지 스프링(27)의 동작에 대해 상향 이동된다.
밸브 메커니즘(20)의 자동 작동 모드에서, 스크류 조인트의 런 다운(running down) 순서 중에 모터 상의 저 토크 부하는 제어 압력 통로(29)를 통하여 밸브 메커니즘(20)으로 연통되는 저 제어 압력을 야기하는 유입 통로(14) 내의 모터로부터의 저 배압을 의미한다. 이 저 제어 압력은 시트(23)와 밸브 요소(22) 사이의 유동 개구를 개방하고 스프링(27)에 대해 상향으로 밸브 요소(22)를 이동시키기에 충분히 강하지 않다. 따라서, 모터 파워, 이에 따라 모터 속도를 억제하고 모터 상에서의 배압을 증가시키는 배기 배출 유동의 상당한 제한이 있을 것이다. 이는 임펄스 유닛이 바람직하지 못하게 너무 높은 초기 토크 임펄스를 스크류 조인트에 전달하는 것을 방지할 것이다.
스크류 조인트 사전-인장 순서 중에 모터의 토크 부하가 증가함에 따라 제어 압력뿐만 아니라 압력 공기 유입 통로 내의 모터로부터의 배압이 증가된다. 이는 원통 챔버(24) 내의 압력이 스프링(27)의 편향력에 대해 밸브 요소(22)를 상향 이동시키고 시트(23)에 대해 더 큰 유동 개구를 개방하기에 충분히 큰 것을 의미하며, 이는 더 적은 제한적인 배출 유동 및 결과적인 증가된 모터 출력을 제공한다. 따라서, 과도한 토크 하중 하에서 최종 스크류 조인트 순서 동안 모터가 이제 완전 동력을 전달할 수 있다.

Claims (7)

  1. 모터 전동 임펄스 유닛을 갖는 하우징(10), 압력 공기 유입 통로(14), 하우징(10) 내에 배열되고 모터에 연결된 배기 공기 배출 통로(15), 및 모터로부터 배기 공기 유동의 자동식 제어를 위해 배기 공기 배출 통로(15) 내에 배치된 모터 파워 제어 밸브 메커니즘(20)을 포함하는 공압 임펄스 렌치로서,
    제어 압력 통로(29)는 모터 파워 제어 밸브 메커니즘(20)에 실제 공기 유입 압력을 연통시키기 위해 모터 파워 제어 밸브 메커니즘(20)과 공기 유입 통로(14) 사이에서 연장되고, 작동 모드 전환 밸브(38)는 하우징(10) 내에 제공되고 자동 밸브 메커니즘 작동 모드에서 제어 압력 통로(29)를 통하여 연통이 허용되는 개방 위치와 수동 밸브 메커니즘 작동 모드에서 제어 압력 통로(29)를 통하여 연통이 차단되는 밀폐 위치 사이에 전환가능한 공압 임펄스 렌치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 작동 모드 전환 밸브(38)는 제어 압력 통로(29)와 교차하는 하우징(10) 내에서의 가로방향 보어(39) 내에 지지되는 밸브 스핀들(40)을 포함하고, 상기 밸브 스핀들(40)은 밀폐 위치와 개방 위치 사이에서 종방향으로 이동가능한 공압 임펄스 렌치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 작동 모드 전환 밸브(38)의 밸브 스핀들(40)은 개방 위치에서 제어 통로(29)와 정렬되도록 배열되고 밀폐 위치에서 제어 통로(29)와 정렬해제되도록 배열되는 웨이스트 부분(41)을 갖는 공압 임펄스 렌치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 모터 파워 제어 밸브 메커니즘(20)은 밸브 요소(22)가 자동 작동 모드에 있도록 피스톤(25)이 수용되고 제어 압력 통로(29)를 통하여 연통되는 실제 공기 유입 압력에 의해 가압되도록 배열되고 밸브 요소(22)와 연계되는 원통 챔버(24)를 포함한 밸브 요소(22)를 포함하는 공압 임펄스 렌치.
  5. 제4항에 있어서, 모터 파워 제어 밸브 메커니즘(20)은 수동 작동 모드에서 목표 배기 유동 제한 위치로 밸브 요소(22)를 이동시키도록 제공된 밸브 셋팅 나사(33)를 포함하는 공압 임펄스 렌치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 밸브 셋팅 나사(33)는 밸브 요소(22) 상에 가압력을 가하도록 배열되는 공압 임펄스 렌치.
  7. 제1항에 있어서, 모터 파워 제어 밸브 메커니즘(20)은 하우징(10) 내에 배열되는 공압 임펄스 렌치.
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