(57)【要約】空気流経路に対して開放位置と閉鎖位置の間で移動可能であり、開放位置にバイアスされたバルブ部材と、バルブ部材をトリップ位置から閉鎖位置へ動かすためにバルブ部材を圧縮空気流に十分に曝すよう空気流経路内に配置されたトリップ位置へバルブ部材を移動させるために所定のトルクの付加に応答するトリップ装置と備える、空気モータと、モータへの圧縮空気流経路と、モータによって駆動されるトルク機構とを有する空気圧式ツール用の自動遮断機構。機構的および電気機械的実施例が開示されている。
2005524540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータへの圧縮空気流を可能にする通常の開放位置と、モータへの圧縮空気流を遮蔽する閉鎖位置との間を移動可能なバルブ部材と、
バルブ部材をその通常の開放位置へ弾性的に付勢するバイアス構造とを備え、
バルブ部材が、開放位置では第１の側部のみが圧縮空気流に曝されるような、対向する第１および第２の側部を有し、また、
バルブ部材の第２の側部が圧縮空気流に曝されてバルブ部材をトリップ位置から閉鎖位置へ移動させるための開放位置から離隔されたトリップ位置にバルブ部材を移動させるためのトルク機構による所定のトルクの付加に応答するトリップ装置を備える、
空気モータと、モータへの圧縮空気流経路と、モータによって駆動されるトルク機構とを有する空気圧式トルク付加ツールのための自動遮断機構。
【請求項２】
トリップ装置が、機械的装置を備える、請求項１に記載の遮断機構。
【請求項３】
トリップ装置が、慣性応答装置を備える、請求項１に記載の遮断機構。
【請求項４】
トリップ装置が、電気機械装置を備える、請求項１に記載の遮断機構。
【請求項５】
電気機械装置が、トルク検知デバイスと、バルブ部材に結合され、バルブ部材をそのトリップ位置に移動させるための所定のトルク・レベルに到達したとき、トルク検知デバイスによって駆動されるソレノイドとを備える、請求項４に記載の遮断機構。
【請求項６】
トルク検知デバイスが、バルブ部材と隣接して配置されている、請求項５に記載の遮断機構。
【請求項７】
トルク検知デバイスが、慣性応答デバイスを備える、請求項６に記載の遮断機構。
【請求項８】
トルク検知デバイスが、電磁デバイスである、請求項６に記載の遮断機構。
【請求項９】
トルク検知デバイスが、磁気弾性トルク・センサおよび磁場ベクトル・センサ・デバイスである、請求項８に記載の遮断機構。
【請求項１０】
モータへの圧縮空気流を可能にする通常の開放位置と、モータへの圧縮空気流を遮蔽する閉鎖位置との間を移動可能なバルブ部材と、
バルブ部材をその通常の開放位置へ弾性的に付勢するバイアス構造とを備え、
バルブ部材が、開放位置では第１の側部のみが圧縮空気流に曝されるような、対向する第１および第２の側部を有し、さらに、
ロータ・シャフトと同軸の慣性部材を備えるトリップ・アセンブリと、
一定の速度でロータ・シャフトと慣性部材が一緒に回転し、一方、ロータ・シャフトの急激な減速が、慣性部材を、加えられたトルクに反比例した距離だけバルブ部材から離隔した位置へ、ロータ・シャフトに関して軸方向に回転可能に移動させるような、慣性部材とロータ・シャフトの間の螺旋状の結合アセンブリとを備え、
トリップ・アセンブリが、慣性部材をバルブ部材と係合させて、トリップ位置から閉鎖位置へバルブ部材を移動させるために、バルブ部材の第２の側部が圧縮空気流に曝されるに十分に開放位置から離隔された空気流経路内のトリップ位置へバルブ部材を移動させるために、所定のトルクの付加に応答する、
ロータ・シャフトと回転軸とを備える空気モータと、モータへの圧縮空気流経路と、モータによって駆動されるトルク機構とを有する空気圧式トルク付加ツールのための自動遮断機構。
【請求項１１】
螺旋状の結合アセンブリが、慣性部材の内部表面上の第１の螺旋状の溝と、ロータ・シャフトに固定され、慣性部材内に同軸に配置された、外部表面上に第２の螺旋状の溝を有する結合部材と、第１および第２の溝内に、結合部材に対する慣性部材の回転運動および軸方向運動に対処するために、それと協働するように配置された少なくとも１つのボールとを備える、請求項１０に記載の遮断機構。
【請求項１２】
トリップ・アセンブリが、慣性部材をバルブ部材から最大距離離隔した定位置へ弾性的に付勢するためのバイアス構造を備える、請求項１１に記載の遮断機構。
【請求項１３】
トリップ・アセンブリが、バルブ部材がそのトリップ位置へ移動した後までに慣性部材が定位置へ戻ることを防止するために、慣性部材のその定位置からの運動に応答するクラッチ機構を備える、請求項１２に記載の遮断機構。
【請求項１４】
少なくとも１つの螺旋状の溝が、慣性部材の定位置と隣接して配置された第１の軸方向端部と、第２の軸方向端部とを備え、第１の軸方向端部が、第２の軸方向端部よりも回転軸から遠くに配置され、トリップ・アセンブリが、少なくとも１つのボールを少なくとも１つの溝の第１の端部へ弾性的に付勢する手段を備える、請求項１３に記載の遮断機構。
【請求項１５】
トリップ・アセンブリが、慣性部材のその定位置への戻りを可能にするための、バルブ部材のその閉鎖位置に向かう運動に応答するリセット機構をさらに備える、請求項１４に記載の遮断機構。
【請求項１６】
空気モータと、
モータへの圧縮空気流経路を画定する構造と、
モータに結合され、それによって駆動されるトルク機構とを備え、
自動遮断機構が、
モータへの圧縮空気流を可能にする通常の開放位置と、モータへの圧縮空気流を遮蔽する閉鎖位置との間を移動可能なバルブ部材と、
バルブ部材をその通常の開放位置へ弾性的に付勢するバイアス構造とを備え、
バルブ部材が、開放位置では第１の側部のみが圧縮空気流に曝されるような、対向する第１および第２の側部を有し、さらに、
バルブ部材をトリップ位置から閉鎖位置へ移動させるために、バルブ部材の第２の側部が圧縮空気流に曝されるのに十分に開放位置から離隔された空気流内のトリップ位置へバルブ部材を移動させるために、トルク機構による所定のトルクの付加に応答する、トリップ装置を備える、空気圧式トルク付加ツール。
【請求項１７】
遮断機構が、トルク機構に対向する空気モータの端部に配置されている、請求項１６に記載のツール。
【請求項１８】
トルク機構が、衝撃機構であり、空気モータが回転軸を有し、トリップ装置が、バルブ部材から最大距離離隔された定位置と、バルブ部材をそのトリップ位置へ移動させるためにバルブ部材と係合可能な軸方向に移動可能な駆動部材を備える、請求項１６に記載のツール。
【請求項１９】
トリップ装置が、衝撃機構の各衝撃に応答して、加えられたトルクに比例した軸方向距離だけ定位置から移動し、その後、バルブ部材がそのトリップ位置に戻るまで、定位置に戻る、駆動部材の運動に対応する結合アセンブリを備える、請求項１８に記載のツール。
【請求項２０】
トリップ装置が、衝撃機構の衝撃の間駆動部材のその定位置への戻りを防止するクラッチ・アセンブリを備える、請求項１８に記載のツール。
【請求項２１】
モータへの圧縮空気流を可能にする通常の開放位置とモータへの圧縮空気流を遮蔽する閉鎖位置との間を移動可能なバルブ部材と、
バルブ部材をその通常の開放位置へ弾性的に付勢するバイアス構造と、
バルブ部材が、バルブ部材を閉鎖位置へ移動させる圧縮空気の荷重に曝されるような距離だけ開放位置から離隔された空気流通路内のトリップ位置へバルブ部材を移動させるための、衝撃機構への所定の反力の付加に応答するトリップ装置とを備える、
空気モータと、モータへの圧縮空気流経路と、モータによって駆動される衝撃機構とを有する空気圧式衝撃ツールのための自動遮断機構。
【請求項２２】
トリップ装置がトルク応答機構を備える、請求項２１に記載の遮断機構。
【請求項２３】
トリップ装置が電気機械的装置である、請求項２１に記載の遮断機構。
【請求項２４】
トリップ装置が、反力検知デバイスと、バルブ部材に結合され、バルブ部材をトリップ位置に移動させるために所定の反力に到達したとき、力検知デバイスに応答して駆動されるソレノイドとを備える、請求項２３に記載の遮断機構。
【請求項２５】
モータへの圧縮空気流を可能にする通常の開放位置と、モータへの圧縮空気流を遮蔽する閉鎖位置との間を移動可能なバルブ部材と、
バルブ部材をその通常の開放位置へ弾性的に付勢するバイアス構造と、
バルブ部材をトリップ位置へ移動させるための出力機構への所定の反力の付加に応答するトリップ・アセンブリとを備え、
トリップ・アセンブリが、出力機構上への反力に応答して、反力を示す信号を発生させる反力応答デバイスを備え、さらに、
バルブ部材がバルブ部材をトリップ位置から閉鎖位置へ動かすために圧縮空気流に曝されるのに十分な、開放位置から離隔された空気流経路内のトリップ位置にバルブ部材を移動させるための所定の反力レベルを示す信号に応答する駆動アセンブリを備える、
空気モータと、モータへの圧縮空気流経路と、加工物に力を加えるためモータによって駆動される出力機構とを備える、空気圧式ツールのための自動遮断機構。
【請求項２６】
出力機構が、トルク機構であり、反力応答デバイスが、トルク応答デバイスである、請求項２５に記載の遮断機構。
【請求項２７】
トルク応答デバイスが、バルブ部材に隣接して配置されている、請求項２６に記載の遮断機構。
【請求項２８】
トルク応答デバイスが、加えられたトルクに応じて軸方向に移動可能である機械的デバイスを備える、請求項２７に記載の遮断機構。
【請求項２９】
トルク応答デバイスが、電磁的デバイスである、請求項２７に記載の遮断機構。
【請求項３０】
トルク応答デバイスが、磁気弾性デバイスである、請求項２９に記載の遮断機構。
【請求項３１】
アクチュエータ・アセンブリが、ソレノイドを備える、請求項２５に記載の遮断機構。
【請求項３２】
出力機構が、衝撃機構である、請求項２５に記載の遮断機構。
【請求項３３】
ツールが、空気モータと、モータへの空気流経路と、モータによって駆動されるトルク機構を有する、予定のトルクに到達したときトルク付加ツールを自動的に遮断する方法であって、前記方法が、
モータへの圧縮空気流を許す通常の開放位置とモータへの圧縮空気流を遮蔽する閉鎖位置との間でモータを移動させるために上流の圧縮空気流経路に隣接してバルブ部材を配置するステップと、
所定のトルクに到達したとき、バルブ部材を開放位置から圧縮空気流経路内に配置され、バルブ部材が、バルブ部材を閉鎖位置に動かす圧縮空気荷重に曝されるような距離だけ開放位置から離隔されたトリップ位置へ移動させるステップと含む方法。
【請求項３４】
トルク付加ツールが、一連の繰り返し衝撃でのトルクを付加する、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
バルブ部材が、慣性部材を定位置から空気モータの後方へ、駆動位置まで軸方向に移動させることによって、そのトリップ位置へ移動される、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
慣性部材が、定位置とトルク機構の各衝撃力に応じて定位置から軸方向に離隔された位置の間で前後に移動される、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
慣性部材が、トルク機構の連続する高いトルク衝撃にそれぞれに応じて、駆動位置の近傍に移動されるが、衝撃の間は定位置には戻らない、請求項３５に記載の方法。
【請求項３８】
トルク機構によって加えられるトルクが、電気的に感知される、請求項３３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、空気圧式ツール、特にそれによって機構を制御することに関する。本出願は、特に圧縮空気流体の供給から空気圧モータを接続解除するための遮断機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
広範囲の空気圧動作の手動ツールを含む、様々なタイプの空気圧式動作ツールが知られている。多くのこのようなツールは、加工物をねじる用途のために設計され、ねじまたはナット駆動ツール、衝撃レンチおよび類似のものなどのデバイスを含むことがある。このようなツールは、通常、所定のトルク・レベルの付加などの、特定の事象または条件に応じて、圧縮空気流体の流れを手動で制御するためのトリガ・バルブ機構を備える。従来のこのような遮断装置は、通常複雑で、大きく高価であり、かなり動作が遅いかつ／または調節するのが困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
空気圧式ツールの自動遮断のための改良型の技術を本明細書で開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この技術は、通常の開放位置のほうへバイアスされたバルブ部材と、バルブ部材を、圧縮空気流の通路内へ、空気流自体がその後バルブ部材を閉鎖位置へ動かしてモータへの空気流を遮断するのに十分な距離だけ移動させるためにツールによる所定のトルクの付加に応答するトリップ装置とを使用することを含む。
【０００５】
遮断機構の機構的な実施例では、トリップ・アセンブリは、モータ・ロータ・シャフトと同軸な慣性部材と、慣性部材とロータ・シャフトが一定の速度で一緒に回転するが、ロータ・シャフトの急激な減速の際には、慣性部材が、ツールによって加えられたトルクに逆比例した距離だけバルブ部材から離隔した位置まで、ロータ・シャフトに関して軸方向に回転可能に移動し、所定のトルクを付加した際、トリップ・アセンブリが慣性部材を移動させて、バルブ部材と係合させるような慣性部材とロータ・シャフトの間に結合された螺旋状結合部を備える。
【０００６】
空気圧式ツールが衝撃力ツールである場合には、遮断機構のある機構的な実施例では、慣性部材は、それぞれの衝撃力に応じて、バルブ部材から最大距離離隔された定位置までバイアスされ、加えられたトルクに比例した距離だけバルブ部材のほうへ移動し、その後定位置に戻る。
【０００７】
別の実施例では、トリップ・アセンブリは、バルブが完全に釈放されるまで定位置へ戻るのを防止し、締結具の自由な減速から初期のトルク抵抗への遷移の際の、早すぎる釈放を防止する、慣性部材のその定位置からの運動に応答するクラッチ機構を備える。
【０００８】
別の実施例では、遮断機構は、電気機械的に操作され、バルブ部材は、トルク感知デバイスに応答して駆動されるソレノイドである。
【０００９】
モータの上流の圧縮空気流経路に隣接してバルブ部材を配置することによって、所定のトルクに到達したとき、空気圧式トルク付加ツールを自動的に遮断し、また所定のトルクに到達したとき、バルブ部材をその開放位置から空気流経路内に配置され、バルブ部材がそれを閉鎖位置に動かす圧縮空気の荷重に曝される距離だけ開放位置から離隔されたトリップ位置へ移動させる方法もまた開示されている。
【００１０】
保護しようとする主題の理解を容易にするために、添付の図面にその実施例を示す。これを調査することから、以下の説明とともに考慮すると、保護しようとする主題、その構造および動作およびその利点の多くを容易に理解されよう。
【実施例】
【００１１】
図１を参照すると、公知のピストル・グリップ形状を画定するように協働する、細長いほぼ円筒形のバレル部分１２と垂下するハンドル部分１３とを備えるハウジング１１を有する、衝撃ツールの性質の空気圧式トルク・ツール１０が示されている。ハンドル部分１３の遠端部は、空気などの圧縮空気流体の供給源と結合するように構成されている。公知の方式では、モータへの空気流は、公知のトリガ・バルブ・アセンブリ１４によって制御される。ハウジング１１のバレル部分１２内に公知の空気モータ１５が取り付けられている。空気モータ１５は、円周方向に離隔された半径方向に延びる複数の翼を備えるロータ１７を包囲しているシリンダ１６を有する。モータ１５の前端部および後端部は、また周知の方式で、前端部プレート１８および後端部プレート１９によって、それぞれ閉じられている。ロータ１７の前端部または出力端部には、出力機構２０が結合されている。図示した実施例では、出力機構２０は、公知の衝撃機構２１の性質のトルク機構を備える。トルク機構は、ダブル・ドグ・タイプのものであってもよい。出力機構２０もまた、これも周知の方式で、トルクが加えられる付随の締結具やその他の加工物と結合するためにソケットなどの適切な駆動ツールと結合するように構成された、衝撃機構２１と接続された出力部材２２を備える。ロータ１７の後端部は、ベアリング２４内に軸支されたスタブ・シャフト２３を画定している。ツール１０はまた、空気モータ１５の回転方向を制御するためにトリガ・バルブ・アセンブリ１４と協働する、これも公知の形状の反転バルブ・アセンブリ２５を備えてもよい。動作中、バルブ・アセンブリ１４および２５は、入力圧縮空気流を、通路を通ってハウジング１１の後部へ流通させる。ハウジング１１の後部で、空気流は、空気モータ１５に流入し、空気モータ１５の前端部で流出する。通路は、加圧された空気流が、以下でより完全に説明するように、反転バルブ・アセンブリ２５の状態に応じて様々な位置で空気モータ１５の後部に入ることを可能にする。
【００１２】
ここで図２〜９も参照すると、空気圧式ツール１０はまた、その後端に、図１〜９の実施例で付随する加工物への所定のトルクの付加に応答して、ツール上への所定の反力の発生などの所定の事象が発生した際、空気モータ１５を自動的に遮断するための自動遮断機構を備える（図１および２）。この自動遮断機構を、一般に符号３０で示す。遮断機構３０は、それを通って２つの面の間に延びている取入ポート３４を備える、前面３２および後面３３を有するバルブ・プレート３１を備える（図５〜７参照）。ほぼＹ字型の溝３５が、後面３３内に形成されて、ポート３４と連絡している。溝のアームは、プレート３１を通って形成された円筒形の中央穴３６を部分的に包囲しており、後面３３に、比較的深い第１の皿穴３７と大直径の浅い皿穴３７ａとを備える。穴３６もまた、前面３２に皿穴３７ｂを備える（図７）。弓形ポート３８が、プレート３１を通り、その上端部に隣接して形成されている。バルブ・プレート３１の前面３２には、ほぼ疑問符型の溝３９が形成されており、空気モータ１５の方向を反転させるために中央穴３６を部分的に包囲している。
【００１３】
遮断機構３０はまた、かなり薄いプレートの性質の、使用中それとほぼ一致するバルブ・プレート３１の後面３３に接して配置される、前面４１を有する（図２および３参照）弁座４０（図８）を備える。弁座４０を通って、半径方向に対向する１対の同心状の弓形開口４３が形成されている。前面４１内には、弓形開口４３のそれぞれ半径方向内向きおよび外向きに、Ｏリング・シール４４を受けるための同心状の円形の溝群が形成されている。前面４１内にはまた、バルブ・プレート３１内のＹ字型の溝３５と対合して一致し、それと協働して取入ポート３４と弓形開口４３の間の連絡を提供するチャネルを画定するように配置された、ほぼＹ字型の溝４５が形成されている。弁座４０を通って、内側Ｏリング・シール４４の内側に同心状に、円形の中央穴４６が形成されている。弁座４０を通り、その上端に隣接して、バルブ・プレート３１内のポート３８と見当合わせするために弓形開口４８が配置されている。
【００１４】
遮断機構３０はまた、使用中、それとほぼ一致する弁座４０の後面に接して配置される前面５１（図９参照）を有する端部プレート５０を備える（図２および３参照）。前面５１内に、ほぼ完全な円を形成し、半径方向外向きに延びている、脚部５４を終点とする弓形溝５３が形成されている。溝５３は、使用中弁座４０内の弓形開口４３と見当合わせするために配置され、脚部５４の端部は弁座４０内の弓形開口４８と見当合わせされている。中央穴５６が、弁座４０の中央穴４６と見当合わせするために、それと同軸に弓形溝５３の内側の端部プレート５０を通って形成されている。穴５６が、浅い皿穴５７とともに前面５１内に設けられている。エンド・キャップ５８が、使用中それとほぼ一致する端部プレート５０の後面に接して配置されており、端部プレート５０の中央穴５６と見当合わせされた、それを通って形成された中央穴５９を有する。使用中、バルブ・プレート３１の前面３２は、空気モータ１５の後部端部プレート１９に接して配置され、好ましくは適切なガスケット５８ａによってそこから離隔され（図２および３）。バルブ・プレート３１、弁座４０、端部プレート５０およびエンド・キャップ５８は、適切な締結具５９ａ（図１に示すもの）によって互いにおよびモータ１５に固定される。
【００１５】
特に図１〜４を参照すると、遮断機構３０はまた、その前端に皿穴６２が設けられた、内側にねじ切りされたそれを通る穴６１を有する中空の円筒形のプラグ・インサート６０を備える。プラグ・インサート６０の前端から半径方向外向きに、環状フランジ６３が突き出している。使用中、プラグ・インサート６０は、端部プレート５０内およびエンド・キャップ５８内の中央穴５６および５９を通って受けられ、フランジ６３は、皿穴５７内に着座する。スロット付き調節ねじ６５が、プラグ・インサート６０内にねじ係合されており、調節ねじ６５の前端部をプラグ・インサート６０の皿穴６２に対して周縁密封するＯリング・シール６８を受けるための周縁溝６７をその中に有する、半径方向外向きに突き出した環状フランジ６６を備える。別法として、ねじは、手動の調節を容易にし、設定の再現性を確実にするために、円周状に離隔された戻り止めくぼみ内に着座するレバーを有することができる。
【００１６】
遮断機構３０はまた、その中で回転するために、モータ・ロータ１７のスタブ・シャフト２３上に形成され、その中で対合可能に受けることができるその上に形成された平面を備える結合端部７１を有するシャフト延長部７０を備える。結合端部７１のすぐ後ろ側に、半径方向外向きに突き出した環状フランジ７３があり、バルブ・プレート３１の中央穴３６内に配置され、リップ・シール７４によって囲まれている。フランジ７３の後方のシャフト延長部７０の外側表面内に、円周上に離隔された螺旋状の複数の溝７５が形成されている。溝の数は、３本であってもよく、溝のそれぞれの中に対応するボール７６が着座している。シャフト延長部７０は、慣性リング８０の形状の環状駆動部材によって同心状に包囲されており、その内部表面内に形成された複数の螺旋状の溝群８１を有し、それぞれシャフト延長部７０内の溝群７５と協働して、ボール７６のための螺旋状軌道を形成し、ボールをその中に閉じ込める。慣性リング８０の後面上に、環状のスラスト・ベアリング８２が設けられており、円筒形のスラスト・ワッシャ８４の環状の端部フランジ８３と係合する。円筒形のスラスト・ワッシャ８４の後端は、環状ショルダ８５を画定するために皿穴が開けられており、螺旋状の圧縮調節ばね８６の一方の端部は、それに接して着座され、他方の端部は、調節ねじ６５のフランジ６６に接して着座される（図２参照）。
【００１７】
円筒形のスラスト・ワッシャ８４が、ディスク・バルブ８７の性質の環状のバルブ部材の中心を通って延び、バルブ・プレート３１の皿穴３７ａ内に着座している。ディスク・バルブ８７は、その後面に形成された環状の皿穴８８を有し、その中に、螺旋状の圧縮リセットばね８９の一端が着座される。圧縮リセットばねの後端は、プラグ・インサート６０のフランジ６３に対して密封される（図２参照）。ディスク・バルブ８７が、バルブ・プレートの皿穴３７ａ内に着座する通常の開放位置のリセットばね８９によって弾力的に保持されることは、理解されるであろう。このばね力はまた、端部プレートの皿穴５７内に着座しているプラグ・インサート６０を保持する。また、スラスト・ワッシャ８４および慣性リング８０は、図に示すように、調節ねじ６５によって変化させることができる力を有する調節ばね８６によって、通常のリセットまたは定位置へ前方にバイアスされる。
【００１８】
前方、すなわち締結具を閉める方向への空気モータ１５の動作中、トリガ・バルブ・アセンブリ１４が駆動されたとき、圧縮空気流は、ハウジングのハンドル部分１３を通って上方へ、開いたトリガ・バルブ・アセンブリ１４を通り、次にバルブ・プレート３１の取入ポート３４を通りその後面へと後方へ、次に、図２の矢印によって示すように、Ｙ字型の溝群３５および４５によって形成されたチャネルを通って上方へ、次に弁座４０内の弓形開口４３を通って、弓形溝５３および端部プレート５０へ後方へ、脚部５４の端部へ、次に弁座４０内の弓形開口４８およびバルブ・プレート３１内のポート３８を通って空気モータのロータ１７へと前方へ戻る。すなわち、この圧縮空気経路が、その通常の開放位置に着座しているディスク・バルブ８７の後方へ通過することがわかる。空気圧は、リセットばね８９が、ディスク・バルブ８７をその皿穴８８内に着座した開放位置へ付勢することを補助する働きをする。
【００１９】
公知のように、締結具が挿入されているとき、最初はトルクは無視でき、モータ・ロータ１７、シャフト延長部７０および慣性リング８０はすべて一緒に回転することになる。トルクが増加すると、衝撃機構２１は、加工物にインパルス力または衝撃力を与え始める。このような各衝撃力によって、ロータ１７およびシャフト延長部７０が一時的に停止することになる。しかし、シャフト延長部７０に固定されていない慣性リング８０が、回転を継続しようと試みる。慣性リング８０のシャフト延長部７０に関する回転の継続によって、慣性リング８０が、シャフト延長部７０との螺旋状のボール溝結合部の動作によって軸方向後方に移動し、それによって、調節ばね８６の付勢に逆らって、スラスト・ワッシャ８４を軸方向後方に移動させる。軸方向の移動量は、加えられたトルクの量に比例することになる。ロータ１７およびシャフト延長部７０が回転を再開したすぐ後、スラスト・ワッシャ８４および慣性リング８０は、調節ばね８６の付勢の下で、前方へ戻り、その定位置になる。
【００２０】
通常、連続した衝撃力はそれぞれ、前のものよりもわずかに高いトルクを及ぼすことになる。すなわち、衝撃機構２１の各衝撃力によって、慣性リング８０は、わずかに大きい距離だけ後方へ軸方向に移動することになり、衝撃力の間で各時間ごとに定位置に戻る。最終的に、所定のトルク・レベルに到達したとき、調節ねじ６５の調節設定に応じて、慣性リング８０は、スラスト・ワッシャ８４の端部フランジ８４がディスク・バルブ８７の前面と係合するのに十分な距離だけ後方へ移動して、それを下げ、その通常の開放位置からわずかな距離だけ圧縮空気流内へ後方へ押す。このことによって、ディスク・バルブ８７の前面が圧縮空気流に曝され、そのとき、その圧力によって、ディスク・バルブ８７が、行程の残りで後方へ閉鎖位置へ押しやられ、弁座４０のＯリング４４に対して密封され、それによって、弁座４０内の弓形開口４８を通る空気流を遮断し、空気モータ１５への空気流を遮蔽し、遮断する。弁座４０上ではなく、ディスク・バルブ８７上にＯリング４４を配置することができることを理解されよう。操作者がトリガ・バルブ・アセンブリ１４を解放すると直ちに、供給源からの圧縮空気流が遮断され、ディスク・バルブ８７上の空気圧が軽減されて、リセットばね８９の付勢の下で、ディスク・バルブ８７をその通常の開放位置へ戻すことが可能になる。
【００２１】
このようにして、ツール１０の自動遮断が、加工物の過度のトルクが防止される所定のトルク・レベルで達成される。圧縮空気流がディスク・バルブ８７を占有して、その閉鎖位置に動かし、それによって、圧縮空気流を使用してリセットばね８９によって及ぼされる力に打ち勝つ作業の大部分を行い、極めて迅速な遮断を実施することを可能にするためにディスク・バルブ８７を、その通常の開放位置から通常約０．０２５ｃｍ（０．０１インチ）から約０．０５ｃｍ（０．０２インチ）の範囲の極めて小さい距離しが移動させる必要がないことは、明らかである。遮断機構は、遮断トルクを変化させるための調節が容易であり、極めてコンパクトであり、すべての部品が空気モータの後部に配置され、比較的低価格である。
【００２２】
反転バルブ・アセンブリ２５が空気モータ１５が反転すなわち締結具を緩める方向に動作させるために駆動される場合、圧縮空気流経路は異なり、考慮すべきトルク制限がないため、遮断機構３０をバイパスすることは、必要ない。すなわち、この場合は、空気流は、バルブ・プレート３１の前面３２で、取入ポート３４に流入せずに反転溝３９に流入し、空気流がディスク・バルブ８７を通過することなく、モータ後端部プレート内の反対方向取入ポートに直接流通させるように方向付けられる。
【００２３】
ここで、図１１〜１３を参照すると、参照番号９０によって一般に示される自動遮断機構の別の実施例が示されている。この実施例は、図１〜１０の自動遮断機構３０に関連して上記で説明した、ほぼ同一のバルブ・プレート３１、弁座４０、端部プレート５０およびエンド・キャップ５８を使用しており、同じ空気流経路を作成する。同じプラグ・インサート６０および調節ねじ６５もまた使用されている。遮断機構９０は、上記で説明したシャフト延長部７０とはいくらか異なるグローバル・シャフト延長部９１を使用している。シャフト延長部９１は、ボール９３をそれぞれ受けるための、その外側表面内に形成された複数の螺旋状の溝群９２を有する。しかし、この場合、螺旋状の溝群９２のそれぞれは、傾斜した底部または根部を有し、その溝の最前端が、図１１を見れば最も良くわかるように、溝の最後端よりもその回転軸から遠くなるように傾斜している。シャフト延長部９１は、小さい直径の後端部９５を有し、その遠端部に半径方向外向きに突き出した複数のスポーク９６を備える。スポークは数が３つであり、その外側表面に周縁溝９７を備えるスロット付き環状リングを画定するように協働し、その中にワッシャ９８および保持リング９９が着座している。
【００２４】
遮断機構９０は、シャフト延長部９１を同軸状に包囲し、シャフト延長部９１の溝群９２と協働してボール９３のための螺旋状の軌道を形成するようにその内部表面上に形成された複数の螺旋状の溝群１０１を有する、慣性リング１００を備える。慣性リング１００の後端に、スラスト・ワッシャ１０３の前端と係合し、複数の等角に離隔されたフィンガ１０４を画定するために軸方向スロットが付けられており、その内部表面に部分的に環状のショルダ１０５を画定するために皿穴が開けられ、その後端部に小さい直径の円筒形部分を有するスラスト・ベアリング１０２が取り付けられている。
【００２５】
調節ばね８６の前端部は、慣性リング１００のフィンガ１０４上にショルダ１０５に接して着座している。遮断機構９０はまた、ディスク・バルブ１０６を備える。これは、上記で説明したディスク・バルブ８７と同様であり、またバルブ・プレート４１の皿穴３７ａ内に通常の開放位置で着座している。しかし、ディスク・バルブ１０６は、皿穴１０７と、慣性リング１００のフィンガ１０４をそれを通ってそれぞれ受けるように形成され、寸法にされたそれを通る等角に離隔された複数の弓形開口１０８とを備える。ディスク・バルブ１０６は、ディスク・バルブ８７に関して上記で説明したのと同じ方式で、リセットばね８９によってその開放位置に保持されている。
【００２６】
慣性リング１００内に同心状に、使用中、シャフト延長部９１の螺旋状溝部分と慣性リング１００の間に同心状に配置される本体１１１を有する円筒形のリセット・スリーブ１１０が配置されている。本体１１１は、それを通ってボール９３をそれぞれ受けるための、周縁に延びる複数のスロット１１２を中に有する。本体１１１は、その後端で、半径方向内側に延びる環状ショルダ１１３と一体である。環状ショルダ１１３はさらに、その半径方向内側端部で、その中に形成された、フィンガ１１６を画定する複数の等角に離隔された軸方向スロット１１５を有する、後方に突き出した小さい直径の端部部分１１４と一体である。端部部分の外側表面は、ワッシャ１１７をその中で受けてリング１１８を保持するためにその遠端部と隣接している溝である。アセンブリするとき、シャフト延長部９１の半径方向スポーク９６はそれぞれ、リセット・スリーブ１１０のスロット１１５を通って、半径方向外向きに突き出しているが、図１１を見れば最もよくわかるように、慣性リング１００のフィンガ１０４の内側にあり続ける。螺旋状の圧縮リセットばね１１９が、リセット・スリーブ・フィンガ１１６を取り囲んでおり、その一方の端部がワッシャ１１７に接して着座し、そのもう一方の端部は、ショルダ１１３に着座し、シャフト延長部９１のショルダ９５ａに逆らってリセット・スリーブ１１０を前方へ弾力的に押圧する。
【００２７】
遮断機構９０の動作は、上記に述べた遮断機構３０の動作と同様である。しかし、この場合、衝撃機構２１のそれぞれの衝撃力によって、慣性リング１００が、シャフト延長部９１に対して、軸方向後方に移動したとき、次の衝撃の前に通常の定位置に戻らなくなる。また、リセット・スリーブ１１０は、シャフト延長部９１の傾斜した螺旋状の溝群９２と協働して衝撃の間で慣性リング１００の戻りを、防止するためのクラッチとして動作する。より具体的には、リセットばね１１９は、リセット・スリーブ１００、およびしたがってボール９３を前方へ連続的に付勢し、半径方向に収束する螺旋状の溝群９２と１０１の間で、連続的に楔結しようとすることがわかる。このようにして、衝撃力に応答して、慣性リング１００が、上記に説明した螺旋状の溝・ボール結合動作を通じて後方に移動することを可能にされるが、ボールの楔結動作によってその定位置へ前方へ戻ることは防止される。このようにして、所定のトルクに到達したとき、上記で説明した方式の圧縮空気流の流れによってその閉鎖位置に押しやられる、ディスク・バルブ１０６を係合したり下ろしたりする、スラスト・ワッシャ１０３が慣性リング１００の後方へのステップ状または追加の運動がある。ディスク・バルブ１０６は、その閉鎖位置に移動するとリセット・スリーブ・フィンガ１１６上のワッシャ１１７と係合して、リセット・スリーブ１１０を引き、それによってボール９３が、後方へクラッチ楔結動作を解放し、慣性リング１００が調節ばね８６の付勢の下でその定位置に戻ることが可能になる。トリガ・バルブ・アセンブリ１４の解放後、上記で説明したのと同じようにして、ディスク・バルブ１０６がリセットされることになる。
【００２８】
ここで図１４および１５を参照すると、一般に番号１２０によって示す自動遮断機構の別の実施例が示されている。遮断機構１２０部品の多くは、上記で説明した遮断機構３０および９０で使用したものと同じであり、これらのいくつかの実施例で共通の部品は、同じ参照番号を有する。遮断機構１２０は、改良された端部プレート１２１を有する。矩形の回路盤くぼみ１２３および回路導線のための端部プレート１２１を通る開口１２４がその中に形成された後面１２２を有することを除いては、上記で説明した端部プレート５０と同様である。端部プレート１２１の後面１２２は、使用中、エンド・キャップ１２５（図１４）によってカバーされる。エンド・キャップ１２５は、くぼみ１２３内に取り付けられた回路盤の一部を形成している、表示を見るための表示窓１２６をその中に有する。
【００２９】
遮断機構１２０は、螺旋状の溝群７５Ａがフランジ７３ではなくその遠端部に隣接して配置されていることを除いて、上記で説明したシャフト延長部７０とほぼ同じである、シャフト延長部７０Ａを備えるトリップ・アセンブリ１２９を備える。慣性リング１３０が、シャフト延長部７０Ａを包囲し、螺旋が反対方向に曲がっていることを除いて、上記で説明した方式で、シャフト延長部７０Ａ上の溝群７５Ａと協働して、ボール７６Ａのための螺旋状の軌道を行う、その内部表面上に螺旋状の溝群１３１を有する。慣性リング１３０は、その前端部に半径方向内向きに延びる環状の端部フランジ１３２を有し、その前部表面内に軸方向に形成された環状溝１３３を有する。フランジ７３に隣接するシャフト延長部７０Ａを、チャネル状の横方向断面であり、ねじ群１３５（１つを示す）によってバルブ・プレート３１に固定された、環状のスラスト・ワッシャ１３４が包囲している。スラスト・ワッシャ１３４は、スラスト・ベアリング１３６に着座している。螺旋状のリセットばね１３７は、スラスト・ワッシャ１３４に着座したその一方の端部と、慣性リング１３０を後方に弾性的に付勢するために慣性リング１３０の溝１３３内に着座したその他方の端部とを有する。適切な磁力センサ１３８が、慣性リング１３０のすぐ上方のバルブ・プレート３１内の半径方向空洞１３９内に着座している。
【００３０】
ディスク・バルブ１４０が、図中に示したその通常の定位置にある慣性リング１３０のわずかな距離だけ後方に離隔されるように、バルブ・プレート３１の皿穴３７ａ内に着座している。ディスク・バルブ１４０の後面に、環状のばね溝１４１が形成され、その中に螺旋状のリセットばね１４２の一方の端部が着座し、その後端は、ディスク・バルブ１４０をその通常の開放位置に弾性的に付勢するために、端部プレート１２１内の皿穴１４３に着座している。端部プレート１２１の中央穴内に、ディスク・バルブ１４０内の中央開口を通って前方に延びている、ディスク・バルブ１４０の前側で適切なリテーナと接続されたプランジャまたはシャフト１４６を有するソレノイド１４５が配置されている。回路盤１４７が、端部プレート１２１の回路盤くぼみ１２３内に着座し、適切な導線（図示せず）によってソレノイド１４５およびセンサ１３８に電気的に接続されている。回路盤１４７は、エンド・キャップ１２５内の表示窓１２６を通って見ることができる適切なディスプレイを備えることができ、エンド・キャップ１２５内の適切な開口（図示せず）を通って延びている、押しボタンまたは類似のものなどの適切な入力デバイスを備えることができることを理解されよう。
【００３１】
動作中、慣性リング１３０は、この場合、ロータ延長部７０Ａが停止し、減勢してその定位置に戻ったとき、慣性リング１３０が前方へ移動することを除いて、遮断機構３０に関連して上記で説明したのとほとんど同じ方式で衝撃機構２１によって伝送された衝撃力に応じて、軸方向に前後に移動することになる。これらの運動は、センサ１３８によって感知されることになり、センサは、軸方向の運動量に比例する値を有する電気信号を出力する。この信号が、回路盤１４７上のマイクロプロセッサまたはその他の適切な回路によって、上記で説明した入力手段を通じて使用者によって入力された、所定のトルク値に応じたプリセット信号レベルと比較される。所定のトルク・レベルに到達すると、回路盤１４７は、信号をソレノイド１４５に出力し、ソレノイドは、ディスク・バルブ１４０をわずかな距離だけ後方に空気の流れ内に引き込むように動作し、上記で説明した方式で、ディスク・バルブ１４０を閉鎖位置に当てる。
【００３２】
ここで、図１６を参照すると、一般に番号１５０で示すトリップ・アセンブリが示されている。これは、図１４の遮断機構１２０でのトリップ・アセンブリ１２９に代わるものである。トリップ・アセンブリ１５０は、改良されたシャフト延長部１５１を有する。その端部にソレノイド１４５のシャフト１４６とそれに付随するカプラを受ける軸方向穴１５２を備える。シャフト延長部１５１と一体に、その後端に、前方に突き出したｆ円筒形のフランジ１５４内のその半径方向外縁を終点とする、半径方向外向きに延びる環状の端部壁１５３がある。環状のボビン・センサ１５５が、シャフト延長部１５１を包囲している。これは、フィールド・センサであり、Ｍａｇｎａ−Ｌａｓｔｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．によって販売されているタイプの磁気弾性センサまたはその他の非接触式応力測定デバイスであってよい。センサ１５５は、締結具１５６などによってバルブ・プレート３１に固定されたその前端に、半径方向外向きに延びる環状のフランジを有する。シャフト延長部１５１の円筒形フランジ１５４の前端は、ボビン・センサ１５５とわずかに重なっている。ボビン・センサ１５５内のシャフト延長部１５１の領域は、非接触の方式でセンサ１５５によって感知することができる電磁場信号を発生させることができるように、特別に磁化されている。センサ１５５は、トルクの変化を通じて磁化を検知し、衝撃機構２１から反射された力量を測定するために、回路盤１４７上の電子機器によって翻訳された信号を出力する。信号は結果として、加えられたトルクに比例するシャフト延長部１５５内のねじり応力になり、センサ１５５によって感知される。センサ１５５によって発生される信号は、加えられたトルクに比例し、回路１４７上の電子機器によって所定の基準トルク・レベルと比較され、これらが適合すると、ソレノイド１４５が上記で説明した方式で駆動される。必要に応じて、得られたトルク値を回路盤１４７のディスプレイ上に表示することができ、ソレノイド１４５がそのとき非活動化され、トリガ・バルブ・アセンブリ１４が解放されたとき、ディスク・バルブ１４０をばね１４２によってその通常の開放位置に戻すことが可能になる。ここで説明したタイプの円形の磁化された非接触式トルク・センサを作成する方法が、米国特許第５，８８７，３５５号に開示されている。
【００３３】
ここに示した実施例では、空気圧式ツール１０は手動のツールであるが、本明細書に開示した自動遮断の原理は、他のタイプの空気圧式デバイスにも適用可能であることを理解されよう。また、ここに示した実施例は、トルク付加ツールで使用されているが、本明細書に開示した自動遮断の原理、特に図１４〜１６の電磁的な実施例のものは、空気圧式ハンマ、チズルおよび類似のものなどの、加工物に他のタイプの力を伝達する空気圧式ツールで使用することができることを理解されたい。また、衝撃タイプの後部で使用するものとしての実施例を示してきたが、明細書の自動遮断の原理のいくらかは、他のタイプの非衝撃タイプのトルク・ツールを使用してもよいことを理解されよう。
【００３４】
上記のことから、比較的単純であり、コンパクトで、低価格であり、迅速に動作し、調節が簡単である、改良型の自動遮断機構のための空気圧式ツールが提供されたことがわかるであろう。
【００３５】
前記の説明および添付の図面で説明した事項は、図面を用いて与えられたが、それに限定されるものではない。特定の実施例を図示し、説明したが、本出願人の寄与する広い観点で、変更および修正を行うことができることは、当業者なら明らかであろう。実際の保護範囲は従来技術に基づいた正確な観点で見たとき、頭記の特許請求の範囲で定義されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１の実施例による自動遮断機構を有する空気圧式衝撃ツールの鉛直方向断面図である。
【図２】自動遮断機構を示す、図１の後部部分の部分拡大図である。
【図３】図２の空気圧遮断機構の一部分の正面拡大透視図である。
【図４】図２の空気圧遮断機構の別の正面拡大分解透視図である。
【図５】図３の遮断機構のバルブ・プレートの側立面図である。
【図６】図５のバルブ・プレートの後立面図である。
【図７】図５のバルブ・プレートの前立面図である。
【図８】図３の遮断機構のバルブ座の前透視図である。
【図９】図８のバルブ座の側立面図である。
【図１０】図３の遮断機構の端部プレートの前部透視図である。
【図１１】自動遮断機構の別の実施例の図２と同様の図である。
【図１２】図１１の自動遮断機構の図３と同様の拡大図である。
【図１３】図１１の自動遮断機構のトリップ・アセンブリの前部拡大分解透視図である。
【図１４】自動遮断機構の別の実施例の図１２と同様の図である。
【図１５】図１４の自動遮断機構とともに使用するための改良型の端部プレートの後部透視図である。
【図１６】自動遮断機構の別の実施例の図１４と同様の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１５】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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