(57)【要約】      （修正有）【課題】シリンダ機構の継手と係合するラチェット機構のドライブプレートを介して駆動軸を連続的に回転させ、駆動軸の回転速度を上げることにより、連続したトルクを得ることができるので、締結部材の締め付け作業を短時間で済ませることができる小型で軽量な流体作動式のトルクレンチを提供する。【解決手段】ハウジング２０２内に設けられたシリンダ機構２０３Ａ，Ｂ及び該シリンダ機構により駆動されるラチェット機構を介して駆動軸を回転させ、該駆動軸の端部に当接されるように締結部材を締め付けるようにした流体作動式のトルクレンチ２００において、前記ハウジング内に互いに同一構造の２つのシリンダ機構及びラチェット機構を並設し、前記２つのシリンダ機構及びラチェット機構を交互に作動させることにより、前記駆動軸を連続的に回転させるようにする。【選択図】図２
2005066802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に設けられたシリンダ機構及び該シリンダ機構により駆動されるラチェット機構を介して駆動軸を回転させ、該駆動軸の端部に当接された締結部材を締め付けるようにした流体作動式のトルクレンチにおいて、前記ハウジング内に互いに同一構造の２つのシリンダ機構及びラチェット機構を並設し、前記２つのシリンダ機構及びラチェット機構を交互に作動させることにより、前記駆動軸を連続的に回転させるようにしたことを特徴とする流体作動式のトルクレンチ。
【請求項２】
前記シリンダ機構は、シリンダと、該シリンダ内を往復運動し、作動端部に継手が設けられたピストンロッドを有するピストンと、前記ピストンロッドを復帰させるスプリングとで構成され、前記ラチェット機構は、前記継手と係合するドライブプレートと、該ドライブプレートにドライブポウルスプリングを介して連結されたドライブポウルと、該ドライブポウルと噛合するラチェットと、該ラチェットに挿着された前記駆動軸とで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体作動式のトルクレンチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルトやナット等の締結部材を一定又は規定のトルク（回転モーメント）で締め付ける時に用いられる流体作動式のトルクレンチの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
油等の流体により作動されるトルクレンチは、シリンダ内のピストンロッドの往復運動を円弧運動に変換することによってトルクを得るものである。
【０００３】
従来、このような流体作動式のトルクレンチとして、例えば特許文献１に開示され、図５に示すようなパワーレンチが知られている。このパワーレンチ１００は、パワーレンチ本体１０１がハウジング１０２内に設けられたシリンダ機構１０３及びラチェット機構１０４で構成されている。シリンダ機構１０３は、シリンダ１０５内を往復運動し、作動端部に継手１０６が設けられたピストンロッド１０７を有するピストン１０８と、ピストンロッド１０７を復帰させるために設けられたスプリング１０９とで構成されている。一方、ラチェット機構１０４は、継手１０６に係合するドライブプレート１１０と、このドライブプレート１１０に連結され、爪１１１を有するドライブポウル１１２と、このドライブポウル１１２の爪１１１と噛合可能な複数の歯１１３が外周に設けられたラチェット１１４と、このラチェット１１４に挿着された駆動軸１１５とで構成されている。
【０００４】
このパワートルクレンチ１００によれば、シリンダ１０５内に流路１１６を通して流体が矢印Ｎ１で示すように流入されると、シリンダ１０５内のピストンロッド１０７が矢印Ｎ２で示す方向に前進運動を始め、これに伴いピストンロッド１０７の作動端部に設けられた継手１０６と係合するドライブプレート１１０がラチェット１１４の中心Ｏ１を支点とし、点線で示すように円弧運動を行い、この円弧運動によりトルクがドライブポウル１１２を介してラチェット１１４に伝達される。この結果、駆動軸１１５が矢印Ｎ３で示す方向に回転されて駆動軸１１５の端部（図示せず）に当接されたボルトやナット等の締結部材が回されて締め付けられる。
【０００５】
しかし、上述したように、このパワーレンチ１００はシリンダ機構１０３のピストンロッド１０７の前進運動をラチェット機構１０４を介して円弧運動に変換することによりトルクを得るものであって、ピストン１０８の押し出し時のみがトルクの発生に関与し、復帰時にはトルクの発生に関与しないものであるため、円弧運動は間欠的になってしまい、駆動軸１１５の回転速度が遅くなり、これに伴って締め付け作業等に時間がかかるという欠点があった。
【０００６】
また、このパワーレンチ１００は、シリンダ１０５がシリンダ・ブッシュ１０５ａ及び支持ブッシュ１０５ｂの二重構造であったため、シリンダ１０５の製造に手間がかかり、製造コストがアップするという問題があった。さらに、シリンダ・ブッシュ１０５ａ及び支持ブッシュ１０５ｂの継ぎ目１１７から油等の流体が漏れる恐れもあった。
【特許文献１】特開平７−１６４３３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述したような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、シリンダ機構の継手と係合するラチェット機構のドライブプレートを介して駆動軸を連続的に回転させ、駆動軸の回転速度を上げることにより、連続したトルクを得ることができるので、締結部材の締め付け作業を短時間で済ませることができる小型で軽量な流体作動式のトルクレンチを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記目的は、ハウジング内に設けられたシリンダ機構及び該シリンダ機構により駆動されるラチェット機構を介して駆動軸を回転させ、該駆動軸の端部に当接された締結部材を締め付けるようにした流体作動式のトルクレンチにおいて、前記ハウジング内に互いに同一構造の２つのシリンダ機構及びラチェット機構を並設し、前記２つのシリンダ機構及びラチェット機構を交互に作動させることにより、前記駆動軸を連続的に回転させるようにしたことを特徴とする流体作動式のトルクレンチを提供することによって、達成される。
【０００９】
また、本発明の上記目的は、前記シリンダ機構は、該シリンダ内を往復運動し、作動端部にピストンロッドを有する継手と、該ピストンロッドを復帰させるスプリングとで構成され、前記ラチェット機構は、前記継手と係合するドライブプレートと、該ドライブプレートにドライブポウルスプリングを介して連結されたドライブポウルと、該ドライブポウルと噛合するラチェットと、該ラチェットに挿着された前記駆動軸とで構成されていることを特徴とする流体作動式のトルクレンチを提供することによって、効果的に達成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るトルクレンチによれば、駆動軸の回転速度を上げることができるので、駆動軸を連続的に回転させることができる。これにより、連続したトルクを得ることができるので、小型で軽量なトルクレンチであっても、ボルトやナット等の締結部材の締め付け作業を短時間で済ませることができると共に油等の流体の漏れを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る流体作動式のトルクレンチ（以下、「本トルクレンチ」と言う）２００の側断面図（図２のＹ−Ｙ断面矢視図）、図２は、図１のＸ−Ｘ断面矢視図、図３は、図１のＺ−Ｚ断面矢視図、図４は、図１に円Ｒで示す部分の拡大図である。なお、本トルクレンチ２００は、図１、図２及び図３に示すようにトルクレンチ本体２０１が共通する一つのハウジング２０２内に同一構造の２つのシリンダ機構２０３Ａ，２０３Ｂと、２つのラチェット機構２０４Ａ，２０４Ｂとから成る機構Ａ，Ｂを並設して二連式駆動機構とした点を除くその他の構成要素は、前述した従来のパワーレンチ１００と類似している。なお、本トルクレンチ２００の２つの機構Ａ，Ｂは互いに同一であるので、以下は機構Ａについて説明する。
【００１３】
シリンダ機構２０３Ａは、ハウジング２０２内に設けられ、後述するドライブプレート２１３Ａを駆動させるもので、シリンダ２０５Ａ、作動端部に継手２０６Ａを備えたピストンロッド２０７Ａを有するピストン２０８Ａ、及びピストンロッド２０７Ａを復帰させるスプリング２０９Ａで構成されている。また、シリンダ２０５Ａの一端には、高圧油を供給するためのニップル２１０Ａが設けられており、このニップル２１０Ａの先端に油圧ホースを介して油圧ユニット（図示せず）が接続される。
【００１４】
ピストン２０８Ａは、流入された高圧油によりシリンダ２０５Ａ内を往復運動する。ピストン２０８Ａの外周には、シリンダ２０５Ａ内を密封するためのシールリング（Ｏリング）２１１Ａが設けられている。ピストンロッド２０７Ａの作動端部に備えられた継手２０６Ａはドライブプレート２１３Ａの先端部と係合される。この継手２０６Ａによりシリンダ機構２０３Ａの往復運動がラチェット機構２０４Ａに伝達され、ラチェット機構２０４Ａによりこの往復運動が円弧運動に変換される。
【００１５】
ラチェット機構２０４Ａは、ドライブプレート２１３Ａの一方向の駆動を駆動軸２１４に伝達するもので、ドライブプレート２１３Ａ、ドライブポウル２１５Ａ、ラチェット２１６Ａ、及び駆動軸２１４で構成されている。なお、駆動軸２１４は、後述するように同一構造の２つのラチェット機構２０４Ａ，２０４Ｂに渡って挿着された中空回転軸２２０の内部に挿着されている。
【００１６】
ドライブプレート２１３Ａは、前述した継手２０６Ａに係合され、ラチェット２１６Ａを回転させるもので、その基部がラチェット２１６Ａを介して駆動軸２１４に矢印Ｎ４で示す方向に駆動可能に支持されている。
【００１７】
図４に示すように、ドライブポウル２１５Ａは複数の爪２１７Ａを有しており、これらの爪２１７Ａはラチェット２１６Ａの外周に設けられた歯２１８Ａと噛合可能に形成されており、これらが噛合されてラチェット２１６Ａが中心Ｏ２を支点として矢印Ｎ４で示す方向に回転される。
【００１８】
また、ドライブポウル２１５Ａの上端には、ドライブポウルスプリング２１９Ａが埋設されてドライブプレート２１３Ａと連結されている。このドライブポウルスプリング２１９Ａを設けることによって、ピストン２０８Ａが出限位置Ｐ(Ａ)に到達して圧力が０になった時、爪２１７Ａがラチェット２１６Ａの歯２１８Ａから開放される。
【００１９】
駆動軸２１４は、図４に示すように中空回転軸２２０の内側に形成された廻止穴（スプライン穴）２２１に挿着されている。この駆動軸２１４は廻止穴２２１に適合した廻止部（スプライン）２２２を有し、この端部にボルトあるいはナット（図示せず）が当接され、駆動軸２１４と一緒に回転されて締め付けられる。
【００２０】
次に、上述したように構成された本トルクレンチ２００の作動について説明する。
【００２１】
シリンダ機構２０３Ａのシリンダ２０５Ａにニップル２１０Ａを介して高圧油が供給されると、ピストン２０８Ａがラチェット機構２０４Ａ側に押し出され、ピストンロッド２０７Ａの先端部に設けられた継手２０６Ａが前進運動する。この前進運動は継手２０６Ａを介してドライブプレート２１３Ａに伝達され、ここで円弧運動に変換される。この円弧運動はドライブポウル２１５Ａを介してラチェット２１６Ａに伝達され、ラチェット２１６Ａが、図１に示すように、反時計方向に所定角度α（本実施形態では約３０°）だけ回転し、駆動軸２１４が矢印Ｎ４で示す方向に回転されて締結部材を回して締め付ける。
【００２２】
ピストン２０８Ａが押し出し限界の出限位置Ｐ(Ａ)に達すると、外部の油圧ユニット（図示せず）を操作することによって、高圧油の流れがシリンダ２０５Ａから、もう一方の機構Ｂのシリンダ機構２０３Ｂに切り換えられる。なお、高圧油の流れがシリンダ機構２０３Ａからシリンダ機構２０３Ｂに切り換えられると同時に、ピストンロッド２０７Ａは加圧状態が開放され圧力が０になるので、スプリング２０９Ａのバネ力によって元の位置に戻される。
【００２３】
シリンダ機構２０３Ｂのシリンダ２０５Ｂにニップル２１０Ｂを介して高圧油が供給されると、前述した機構Ａと同様に、ピストン２０８Ｂがラチェット機構２０４Ｂ側に押し出され、ピストンロッド２１７Ｂの先端部に設けられた継手２０６Ｂが前進運動する。この前進運動は継手２０６Ｂを介してドライブプレート２１３Ｂに伝達され、ここで円弧運動に変換される。この円弧運動がドライブポウル２１５Ｂを介してラチェット２１６Ｂに伝達され、ラチェット２１６Ｂが反時計方向に所定角度αだけ回転し、駆動軸２１４を回転させて締結部材を回して締め付ける。
【００２４】
ピストン２０８Ｂが押し出し限界の出限位置Ｐ(Ｂ)に達すると、外部の油圧ユニット（図示せず）を操作することによって、高圧油の流れがシリンダ２０５Ｂから、前述したもう一方のシリンダ機構２０３Ａに切り換えられる。なお、前述した機構Ａと同様に、高圧油の流れがシリンダ機構２０３Ａからシリンダ機構２０３Ｂに切り換えられると同時に、ピストンロッド２０７Ｂは加圧状態が開放され圧力が０になるので、スプリング２０９Ｂのバネ力によって元の位置に戻される。
【００２５】
本トルクレンチ２００は、２つの機構Ａ，Ｂが上述したような作動を交互に繰り返して行うことにより、駆動軸２１４が連続的に円弧運動を行うので、駆動軸２１４の回転速度がほぼ２倍になり、連続したトルクを得ることができるので、ボルトやナット等の締結部材を迅速に締め付けることができる。従って、例えば地下トンネル工事におけるセグメントの結合ボルトの締め付け作業等のように、極端に狭い場所で多数の締結部材の締結をしなければならない場合であっても作業をすることが容易になる。
【００２６】
また、本トルクレンチ２００に係るシリンダ２０５Ａ，２０５Ｂは、従来のパワーレンチ１００のようにシリンダ・ブッシュと支持ブッシュとの二重構造ではないので、製造に係る手間が省け、製造コストがダウンし、さらに油等の流体が漏れることがなくなるという効果が得られる。
【００２７】
さらにまた、駆動軸が反時計方向に回転する場合について説明してきたが、駆動軸を反対から挿着することにより、回転方向を逆にすることができる、すなわち駆動軸を時計方向に回転させるようにすることができるので、締め付けられたボルトやナット等の締結部材を緩める時にも使用することができるトルクレンチを提供することができる。
【００２８】
以上、本トルクレンチ２００に流入される流体が高圧油である場合について説明したが、本発明はこのような高圧油に限らず、例えば低圧油や水等の流体であればいずれでも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るトルクレンチの側断面図（図２のＹ−Ｙ断面矢視図）である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面矢視図である。
【図３】図１のＹ−Ｙ断面矢視図である。
【図４】図１に円Ｒで示された部分の拡大図である。
【図５】従来の流体作動式のトルクレンチの側断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１００，２００                      トルクレンチ
１０１，２０１                      トルクレンチ本体
１０２，２０２                      ハウジング
１０３，２０３Ａ，２０３Ｂ          シリンダ機構
１０４，２０４Ａ，２０４Ｂ          ラチェット機構
１０５，２０５Ａ，２０５Ｂ          シリンダ
１０６，２０６Ａ，２０６Ｂ          継手
１０７，２０７Ａ，２０７Ｂ          ピストンロッド
１０８，２０８Ａ，２０８Ｂ          ピストン
１０９，２０９Ａ，２０９Ｂ          スプリング
２１０Ａ，２１０Ｂ                  ニップル
２１１Ａ，２１１Ｂ                  シールリング（Ｏリング）
２１２Ａ，２１２Ｂ                  継手軸
１１０，２１３Ａ，２１３Ｂ          ドライブプレート
１１５，２１４                      駆動軸
１１２，２１５Ａ，２１５Ｂ          ドライブポウル
１１４，２１６Ａ，２１６Ｂ          ラチェット
１１１，２１７Ａ，２１７Ｂ          ドライブポウルに設けられた爪
１１３，２１８Ａ，２１８Ｂ          ラチェットに設けられた歯
２１９Ａ，２１９Ｂ                  ドライブポウルスプリング
２２０                              中空回転軸
２２１                              廻止穴
２２２                              廻止部
Ｐ（Ａ），Ｐ（Ｂ）                  出限位置
【図１】
2005066802.tif 000003
【図２】
2005066802.tif 000004
【図３】
2005066802.tif 000005
【図４】
2005066802.tif 000006
【図５】
2005066802.tif 000007