特許 7106110 締付トルク発生機構及び油圧式パルスレンチ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-15

(45)【発行日】2022-07-26

(54)【発明の名称】締付トルク発生機構及び油圧式パルスレンチ

(51)【国際特許分類】

   B25B 21/02 20060101AFI20220719BHJP

【ＦＩ】

B25B21/02 J

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018144913

(22)【出願日】2018-08-01

(65)【公開番号】P2020019099

(43)【公開日】2020-02-06

【審査請求日】2021-07-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000236698

【氏名又は名称】不二空機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100044

【弁理士】

【氏名又は名称】秋山 重夫

(74)【代理人】

【識別番号】100205888

【弁理士】

【氏名又は名称】北川 孝之助

(72)【発明者】

【氏名】三藤 亮

(72)【発明者】

【氏名】蔭山 真一

(72)【発明者】

【氏名】吉田 健次

(72)【発明者】

【氏名】長門 篤司

【審査官】亀田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５８－０４０３７８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開平０３－０４００７６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１０－０１５８４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｂ ２１／０２

Ｂ２５Ｂ ２３／１４５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に作動油が充填されるオイルシリンダと、
オイルシリンダに対して相対回転可能に挿入される主軸と、
主軸に取り付けられるブレードとを備え、
オイルシリンダを主軸に対して相対回転させ、ブレードと、オイルシリンダの内面に設けられた隔壁とによってオイルシリンダ内に高圧室と低圧室とを形成することで、主軸に対して打撃トルクを与える締付トルク発生機構であって、
高圧室と低圧室とを連通する連通路をさらに備え、
連通路の少なくとも一部が、オイルシリンダに移動しないように固定されたライナーによって構成されており、
ライナーによって連通路の流路面積が整えられている、
締付トルク発生機構。

【請求項2】

連通路の少なくとも一部が、オイルシリンダの隔壁に設けられている貫通孔と、オイルシリンダに移動しないように固定されたライナーに設けられている連通孔によって構成されており、
連通孔の開口面積が貫通孔の開口面積よりも小であり、且つ連通孔が貫通孔に内包される形状であることにより、連通孔によって連通路の流路面積が整えられている、
請求項１記載の締付トルク発生機構。

【請求項3】

連通路の少なくとも一部が、オイルシリンダの隔壁に設けられている貫通孔と、オイルシリンダに移動しないように固定されたライナーに設けられている連通孔と、ライナーに挿入された調節部材とによって構成されており、
連通孔の開口面積が貫通孔の開口面積よりも小であり、且つ連通孔が貫通孔に内包される形状であることにより、連通孔によって連通路の流路面積が整えられており、
連通孔によって整えられた連通路の流路面積を調節部材によって調節する、
請求項１記載の締付トルク発生機構。

【請求項4】

連通路の流路面積を可変とするための調節部材をさらに備え、
連通路の少なくとも一部が、ライナーと、調節部材とによって構成されており、
ライナーと調節部材とが隣接している、請求項１又は２記載の締付トルク発生機構。

【請求項5】

請求項１から４のいずれかに記載の締付トルク発生機構を備えた油圧式パルスレンチ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、ボルトやナットなどを締め付ける又は緩めるための締付トルクを発生させる締付トルク発生機構及びそれを用いた油圧式パルスレンチに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、締付トルク発生機構を備えた油圧式パルスレンチが開示されている。締付トルク発生機構は、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挿入された主軸と、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、オイルシリンダを主軸に対して相対回転させ、ブレードと、オイルシリンダの内面に設けられた隔壁とによってオイルシリンダ内に高圧室と低圧室とを形成することで、主軸に対して間欠的な締付トルクを与える仕組みとなっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０００－１１７６５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、オイルシリンダの相対回転を円滑に行うため、隔壁には高圧室と低圧室を連通する連通路が設けられており、作動油が高圧室から低圧室に流れるようになっている。ただ、作動油の流れる量が多いと、高圧室と低圧室との圧力差が小さくなって十分な大きさの打撃トルクが得られない。一方で、作動油の流れる量が少ないと、高圧室内の作動油の圧力によってオイルシリンダの回転が阻害され、オイルシリンダの相対回転を円滑に行えなくなる場合がある。そのため、連通路を精度良く設けることが重要になってくるが、隔壁はオイルシリンダの内面側に位置するため、その作業は困難を極める。作業性を向上させるために、オイルシリンダの内外に跨る孔を別途設け、この孔を連通路形成用の作業用孔として用いることも行われるが、この方法は、オイルシリンダと、オイルシリンダを内包するシリンダケースとが別体である場合しか適用できず、近年見られるような、シリンダケース一体型のオイルシリンダには適用できない。

【0005】

そこで本発明は、高圧室と低圧室とを連通する連通路を簡単に且つ精度良く設けることが可能な締付トルク発生機構の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

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１１と、オイルシリンダ１１に対して相対回転可能に挿入される主軸１２と、主軸１２に取り付けられるブレード１３とを備え、オイルシリンダ１１を主軸１２に対して相対回転させ、ブレード１３と、オイルシリンダ１１の内面に設けられた隔壁１１ｃとによってオイルシリンダ１１内に高圧室ＨＲと低圧室ＬＲとを形成することで、主軸１２に対して打撃トルクを与える締付トルク発生機構であって、高圧室ＨＲと低圧室ＬＲとを連通する連通路Ｐをさらに備え、連通路Ｐの少なくとも一部が、オイルシリンダ１１に固定される別部材１５によって構成されていることを特徴としている。

【0007】

また、連通路Ｐの流路面積を可変とするための調節部材１６をさらに備え、連通路Ｐの少なくとも一部が、別部材１５と、調節部材１６とによって構成されており、別部材１５と調節部材１６とが隣接していても良い。

【0008】

本発明の油圧式パルスレンチは、上記いずれかの締付トルク発生機構を備えていることを特徴としている。

【発明の効果】

【0009】

この発明の締付トルク発生機構は、連通路の少なくとも一部が、オイルシリンダに固定される別部材によって構成されているため、連通路を簡単に且つ精度良く設けることができる。すなわち、オイルシリンダとは別の部品であるため、加工が行い易く、簡単に精度を出すことができるとともに、オイルシリンダ側の孔精度はラフでも良いため、オイルシリンダの製造も簡単になる。

【0010】

連通路の流路面積を可変とするための調節部材をさらに備え、連通路の少なくとも一部が、別部材と、調節部材とによって構成されており、別部材と調節部材とが隣接している場合でも、連通路を簡単に精度良く設けることができる。また、別部材によって整えられた連通路を基準として、調節部材を用いて連通路の流路面積を変えることができるため、流路面積の調節作業も行い易い。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】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式パルスレンチを示す断面図である。

【図2】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。

【図3】高圧室と低圧室とを形成した状態を示す締付トルク発生機構の断面図である。

【図4】図４Ａはオイルシリンダと固定部材（ライナー）と調節部材を示す断面分解斜視図、図４Ｂは、図４Ａを組み立てた状態を示す断面斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

次に、この発明の締付トルク発生機構１０およびこれを備えた油圧式パルスレンチ１の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、油圧式パルスレンチ１の断面図を示している。この油圧式パルスレンチ１は、把持部２と、この把持部２の上端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、例えば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１０が収納されている。

【0013】

締付トルク発生機構１０は、内部に作動油が充填されるオイルシリンダ１１と、オイルシリンダ１１に対して相対回転可能に挿入される主軸１２と、主軸１２に取り付けられるブレード１３とを備えている。

【0014】

オイルシリンダ１１は、一方端部が塞がれた有底筒状のシリンダ本体１１ａと、シリンダ本体１１ａの他方端部を塞ぐエンドプレート１１ｂとを備えている。なお、一般的には、オイルシリンダは別体のシリンダケースによって覆われているが、このオイルシリンダ１１は、シリンダケースの機能をも備えている。換言すれば、シリンダケース一体型のオイルシリンダとされている。エンドプレート１１ｂは、エアモータ６のロータ６ａと連結されており、オイルシリンダ１１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。このオイルシリンダ１１の内部には作動油が満たされている。

【0015】

主軸１２は、シリンダ本体１１ａの底部と、エンドプレート１１ｂとによって相対回転自在に保持されている。主軸１２は、その先端側がオイルシリンダ１１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１２ａが形成されている。一方、オイルシリンダ１１内に位置する基端側には、ブレード１３を収容するための溝孔１２ｂが形成されている（図２参照）。また、溝孔１２ｂに挿入されたブレード１３を付勢するバネ１４を装着するために、バネ装着孔１２ｃが形成されている。

【0016】

ブレード１３は２枚設けられており、主軸１２の周方向で互いに１８０度位相を異ならせるようにして溝孔１２ｂに挿入されている。そして、この一対のブレード１３、１３は、バネ１４によって主軸１２から突出する方向に付勢されており、オイルシリンダ１１の内面に常に摺接しつつ、オイルシリンダ１１の内面形状に合わせて出退自在とされている。

【0017】

図２は、主軸１２の軸方向に直交する方向での締付トルク発生機構１０の断面図である。図に示すように、シリンダ本体１１ａの内面形状は、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。くびれた部分は、シリンダ本体１１ａの中心（主軸１２の中心）に向かって突出する一対の隔壁１１ｃ、１１ｃによって形成されている。また、隔壁１１ｃ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１１ａの中心（主軸１２の中心）に向かって突出するシール突起１１ｄが設けられている。主軸１２についても、溝孔１２ｂ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１１ａの内面（径外方向）に向かって突出する主軸側シール突起１２ｄが設けられている。そして、隔壁１１ｃと主軸側シール突起１２ｄとが油密状態で密接し、シール突起１１ｄとブレード１３の先端面とが油密状態で密接することで、オイルシリンダ１１内が周方向において４つの部屋に区画されるようになっている。なお、ブレード１３の先端面が摺接する最内面Ｆ１は、シリンダ本体１１ａの内面側に環状に設けられた例えばリブ１１ｅ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、シール突起１１ｄ、１１ｄ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、隔壁１１ｃ及びシール突起１１ｄに内接している。

【0018】

上記構成の締付トルク発生機構１０は、エアモータ６によってオイルシリンダ１１が回転駆動されると、オイルシリンダ１１に充填されている作動油（図示せず）を介してブレード１３にオイルシリンダ１１の回転力が伝わり、主軸１２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て締付負荷が大となると、主軸１２の回転が鈍る。一方で、オイルシリンダ１１は回転し続けるため、主軸１２とオイルシリンダ１１との相対回転位置が変化していく。その過程において、隔壁１１ｃが主軸側シール突起１２ｄに密接するとともに、ブレード１３の先端面がシール突起１１ｄに密接する。すなわち、オイルシリンダ１１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３）。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１３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１３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１１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１３を介して主軸１２に間欠的な締付トルク（パルス状の打撃トルク）が付与される。

【0019】

ところで、上記締付トルク発生機構１０は、高圧室ＨＲと低圧室ＬＲとを連通する連通路Ｐと、連通路Ｐの流路面積を可変とする調節手段Ｒとを備えている。連通路Ｐの一部は、隔壁１１ｃに設けられた貫通孔１１ｃ１によって構成されている。ただ、貫通孔１１ｃ１は、オイルシリンダ１１の内面側に位置しているため、精度良く形成することが困難である。そこで、本発明の締付トルク発生機構１０では、オイルシリンダ１１とは別の部品であるライナー１５を用いている。

【0020】

円筒状のライナー１５には、図４に示すように、軸方向と直交する方向に貫通する連通孔１５ａが設けられている。この連通孔１５ａの開口面積は、例えば高圧室ＨＲから低圧室ＬＲに流れる作動油を一定程度絞ることができる大きさ、すなわち、高圧室ＨＲと低圧室ＬＲとの間に一定以上の圧力差が生じうる大きさとされており、少なくとも貫通孔１１ｃ１よりも小とされている。なお、貫通孔１１ｃ１の開口面積は、高圧室ＨＲと低圧室ＬＲとの間に一定上の圧力差を生じさせない大きさとされている。連通孔１５ａの形状は、貫通孔１１ｃ１に内包される形状とされている（図４Ｂ参照）。具体的には、貫通孔１１ｃ１が略長方形状とされ、連通孔１５ａが略長円状とされている。

【0021】

このライナー１５は、貫通孔１１ｃ１と連通し、オイルシリンダ１１の軸方向で開口するようにして隔壁１１ｃに設けられた挿入孔１１ｃ２に挿入され、且つ移動しないように固定されている。具体的には、ライナー１５の後端側に、非円形（長円形）の回転止め１５ｂが設けられており、挿入孔１１ｃ２内での回転が拘束されている。また、軸方向の移動は、エンドプレート１１ｂによって拘束されている。ライナー１５を連通孔１５ａに挿入すると、隔壁１１ｃの貫通孔１１ｃ１と連通孔１５ａとが連通し、連通孔１５ａが連通路Ｐの一部を構成する。

【0022】

このように、連通路Ｐの流路面積や形状をライナー１５の連通孔１５ａによって整えることにより、貫通孔１１ｃ１をラフに形成することが可能となる。そのため、オイルシリンダ１１の製造が容易になる。例えば貫通孔１１ｃ１を鋳抜きによって形成することもできる。また、ライナー１５がオイルシリンダ１１とは別部材であるため、連通路Ｐの一部を構成する連通孔１５ａを簡単に且つ精度良く形成することができる。

【0023】

調節手段Ｒは、筒状とされたライナー１５に挿入される調節部材１６と、調節部材１６の軸方向の位置を調節する調節ネジ１７とで構成されている（図１参照）。具体的に説明すると、調節部材１６は、図４Ａに示すように、ライナー１５の内径と略同径とされた略円柱状であって、外周にライナー１５の連通孔１５ａと連通し、連通路Ｐの一部を構成する凹溝１６ａが設けられている。この凹溝１６ａは周方向に連続している（環状）。この調節部材１６が、調節部材１６の軸方向前側に設けられた調節ネジ１７と連結（螺合）されており、調節ネジ１７を回すことで軸方向位置を変え、連通孔１５ａと凹溝１６ａとの重なり合い長さを適宜変える、すなわち、連通路Ｐの流路面積を調節（可変）することができるようになっている。調節部材１６についても、後端側に、非円形（長円形）の回転止め１６ｂが設けられており、ライナー１５内での回転が拘束されている。換言すれば、ライナー１５が調節部材１６をオイルシリンダ１１に固定するための固定部材としても機能している。

【0024】

なお、調節部材１６には、凹溝１６ａとは別に、連通路Ｐと連通する側孔１６ｃと、側孔１６ｃと連通する軸孔１６ｄとが設けられている。これら側孔１６ｃと軸孔１６ｄは、リリーフバルブ２０を介して下流に位置するピストン２１に作動油の圧力を作用させ、ピストン２１の背部に配置したロッド２２によってパイロットバルブ２３を操作し、エアモータ６へのエア供給を遮断する、所謂シャットオフバルブ機構Ｓへ作動油を供給するための通路である（図１参照）。

【0025】

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、上記実施形態においては、シリンダケース一体型のオイルシリンダ１１を用いていたが、シリンダケースとオイルシリンダとが別体とされていても良い。また、別部材１５として円筒状のライナーを用いていたが、断面円弧状や半円状など種々の形状の部品を採用し得る。また、別部材１５を隔壁１１ｃ内（貫通孔１１ｃ１の下流側）ではなく、隔壁１１ｃの外（貫通孔１１ｃ１の上流側）に設けても良い。別部材１５と調節部材１６とは隣接している（別部材１５の上流側又は下流側に調節部材１６が位置している）ことが好ましいが、調節手段として、別部材１５に依存しない公知の弁機構を用いるのであれば、必ずしも別部材１５と調節部材１６とが隣接していなくても良い。また、連通孔１５ａを孔ではなく溝で設けても良い。凹溝１６ａについても、溝ではなく調節部材１６に孔を設けることで流路を確保するようにしても良い。

【符号の説明】

【0026】

１ 油圧式パルスレンチ
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
１０ 締付トルク発生機構
１１ オイルシリンダ
１１ａ シリンダ本体
１１ｂ エンドプレート
１１ｃ 隔壁
１１ｃ１ 貫通孔
１１ｃ２ 挿入孔
１１ｄ シール突起
１１ｅ リブ
１２ 主軸
１２ａ 取付部
１２ｂ 溝孔
１２ｃ バネ装着孔
１２ｄ 主軸側シール突起
１３ ブレード
１４ バネ
１５ 別部材（ライナー）
１５ａ 連通孔
１５ｂ 回転止め
１６ 調節部材
１６ａ 凹溝
１６ｂ 回転止め
１６ｃ 側孔
１６ｄ 軸孔
１７ 調節ネジ
２０ リリーフバルブ
２１ ピストン
２２ ロッド
２３ パイロットバルブ
ＨＲ 高圧室
ＬＲ 低圧室
Ｐ 連通路
Ｒ 調節手段
Ｓ シャットオフバルブ機構
Ｆ１ 最内面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】