(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング(11)と、
出力軸(13)に動力伝達できるように接続された流体力回転モータと、
前記ハウジング(11)内に設けられた圧縮空気入口通路(14)及び排気空気出口通路(16)と、
前記入口通路(14)内に配置された手動で操作可能なスロットル弁(18)と、
モータ出口圧力を制御するために、前記出口通路(16)内に配置された調節可能な排気空気出口流量制限弁(26,28,43)と
を有する流体力レンチにおいて、
前記出口流量制限弁(26,28,43)が、前記ハウジング(11)に対して固定的に配置された弁シート(26)と、前記ハウジング(11)に対して自由に動くことができ、前記弁シート(26)と共に作用するように配置された弁要素(28,43)とを備え、
前記弁要素(28,43)が、
前記スロットル弁(18)の下流で前記空気入口通路(14)と連絡し、弁シート(26)から離れる方向に前記弁要素(28,43)を駆動するように配置された第１作用面(45)と、
前記弁要素(28,43)を前記弁シート(26)に向けて偏倚させるように配置されたばね(49)とを
備えている
ことを特徴とする流体力レンチ。
【請求項２】
前記モータが可逆式であり、二つの選択式空気入口ポート(A;B)、及び前記入口通路(14)を前記二つの選択式入口ポート(A;B)の何れか一方に連結するために前記スロットル弁(18)と前記モータとの間に設けられたリバース弁(19)を備え、
前記第１作用面(45)が、前記リバース弁(19)の上流で前記空気入口通路(14)に連絡する
ことを特徴とする請求項１に記載の流体力レンチ。
【請求項３】
前記弁要素(28,43)が、前記出口通路(16)に連通する第２作用面(33)を備え、
前記第２作用面(33)が、実際の排気圧力に応じて前記弁要素(28,43)を前記弁シート(26)に向けて作動するよう配置されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の流体力レンチ。
【請求項４】
前記弁要素(28,43)が筒状の形態であり、
前記弁シート(26)が環状の形態で、前記出口通路(16)に配置されている
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の流体力レンチ。
【請求項５】
前記出口通路(16)が、前記ハウジング(11)の外部に装着された出口流偏向ユニット(20)を備え、
前記排気流制限弁(26,28,43)が、前記出口流偏向ユニット(20)内に含まれる
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の流体力レンチ。
【請求項６】
前記出口流偏向ユニット(20)が、一端に前記ハウジング(11)に連結するための同軸筒状首部(25)を有する円筒状ケーシング(24)を備え、
前記スピンドル(29)が、前記弁要素(28)に対するガイド手段を形成するために前記ケーシング(24)に対して同軸位置に固定的に設けられる
ことを特徴とする請求項５に記載の流体力レンチ。
【請求項７】
前記弁シート(26)が前記首部(25)に配置される
ことを特徴とする請求項６に記載の流体力レンチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は流体力レンチに関し、該流体力レンチは、出力軸に動力伝達できるように連結された流体力回転モータを有するハウジングと、ハウジング内に設けられた圧縮空気入口通路及び排気空気出口通路と、空気入口通路内に配置された手動で操作可能なスロットル弁と、出口通路に設けられた調節可能な空気流量制限弁とを有する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術では、手動で調節することができる排気流量制限弁を用いて、流体力レンチのモータのアイドル速度又は低負荷速度を低下させ、これにより、剛性ねじ継手の過締付の危険や、ねじ継手への流体力モータの遮断の危険を減少させていた。特に、工具が衝撃型の場合、ラインニングダウン速度が高いため、剛性継手の締付時に発生する初期の衝撃が非常に大きくなり、そのため、流体遮断は問題になる。また、このような高い初期エネルギ衝撃によって、ターゲットトルクレベルに達してしまい、また、ターゲットトルクレベルを越えてしまう危険がある。
【０００３】
従来公知の流体力レンチにおける排気流量制限弁は、主として二つの形式のものがある。即ち、Ｉ）流量制限作用を変化させるための複数の選択位置の中から選択的に設定を行う手動調節型のものと、ＩＩ）弁要素を閉弁方向に偏倚させるばねに反して、弁要素に開弁方向に作用する実際の排気流量によって制御される自己調節型のものとがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これらの従来公知の形式の排気流量制限装置は、両方とも、十分なものとはいえなかった。手動調節型の弁は、工具を使い始める前に制限面積を設定するため、アイドル作動時又は低負荷作動時に出口流量やモータ速度を制限するだけでなく、低速レベル時、即ち、ねじ継手の最終締付の間も出力を制限してしまうという問題があった。これは、最終締付段階時に流体力レンチを最大能力で使用することができないことを意味する。
【０００５】
他方、自己調節型の制限弁は、異なる空気圧力や出口流量レベルで正しく作業することが非常に困難であった。従って、この種の弁は、排気流量の変化に非常に敏感であり、流量を制限しすぎるか、又は制限しなさすぎる傾向がある。この種の弁を自動的に連続調節することは非常に困難である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
排気流量制限弁を自動的に調節できるようにし、それにより、上述の問題点を解決するために、本発明は、自動圧力制御型制限弁が設けられた流体力レンチを提案する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施例は、添付図面を参照して以下により詳細に説明される。
図面に示された流体力レンチは、ピストル型ハンドル１２が設けられたハウジング１１と、出力軸１３に動力伝達可能に連結された可逆回転型流体力モータ（詳細には図示していない。）と、ホース連結部１５を介して圧縮空気供給ラインに連結可能な圧縮空気入口通路１４と、排気空気出口通路１６とをを備えている。
【０００８】
モータへの圧縮空気の供給は、スロットル弁１８（詳細には図示していない。）によって制御される。前記スロットル弁１８は、入口通路１４の内部に配置され、トリガー型のプッシュボタンによって作動可能にされている。スロットル弁１８の下流には、リバース弁１９（詳細には図示せず）が設けられており、このリバース弁１９は、ハウジング１１の頂部に設けられたノブによって手動で切り替え可能にされている。リバース弁１９によって、モータへの圧縮空気の供給が切り替えられ、モータの回転方向が変えられる。
【０００９】
空気出口通路１６の下流端には、出口流偏向ユニット２０が設けられている。このユニット２０は出口開口２１及び排気防音スリーブ２２を備え、かつ、自動排気空気出口流量制限弁を有する。出口通路１６の一部を形成するユニット２０は、ネジ付き首部２５を有する円筒状ケーシング２４を備えており、該ユニット２０は、前記ネジ付き首部２５によってハンドル１２の下端部に固定される。ネジ付き首部２５は、内側弁座２６を画定しており、この弁座２６は、出口流量制限弁の一部を形成している。
【００１０】
排気防音スリーブ２２は従来の設計のものであり、ブラスワイヤースクリーンで囲まれた多孔質焼結プラスチック材料から成る。
【００１１】
図２は、本発明による出口流量制限弁を示しており、この出口流量制限弁は筒状弁要素２８を備え、該筒状弁要素２８はスピンドル２９上で移動可能にガイドされている。スピンドル２９は、ケーシング２６と同軸上に伸びており、ケーシング２６を貫通する。また、スピンドル２９には径方向フランジ３０が形成されており、このフランジ３０はケーシング２４の下端で横方向端壁を形成する。スピンドル２９がケーシング２６に保持されている時、フランジ３０は、ケーシング２６内の円周溝３２に装着されたロックリング３１と防音スリーブ２２との間に挟まれている。
【００１２】
スピンドル２９には、相対的に長く直径の小さい部分３４と、相対的に短く直径の大きい部分３５が形成されており、スピンドル２９の全長に亘って同軸孔３６が形成されている。同軸孔３６の上端部には、Ｏリング３７が支持されており、このＯリング３７は空気入口通路１４に連結される圧縮空気供給チューブ３８を密閉的に支持する。同軸孔３６の下部には、弁ニードル４０を支持するネジ部３９が設けられている。弁ニードル４０は、同軸孔３６におけるシート部分４１と共働して、調整可能な空気流量制限部を形成する。スピンドル２９における横方向開口４２は、シート部分４１の下流で同軸孔３６をスピンドル２９の外側に連通させる。
【００１３】
弁要素２８は、筒状中央部分４２ａ、弁ヘッド４３及びカップ型下方部分４４を備えている。中央部分４２ａは、スピンドル２９の直径の小さい部分３４に摺動可能にガイドされている。また、弁ヘッド４３は、弁シート２６と共働し、ケーシング２４の首部２７を通る排気空気流量を制御するように配置されている。弁ヘッド４３は、出口通路１６内の排気圧力によって加圧される作用面３３を画定している。
【００１４】
弁要素２８のカップ型部分４４は、スピンドル２９における直径が大きい部分３５に摺動可能にガイドされている。カップ型部分４４とスピンドル２９における直径の大きい部分３５との間には駆動チャンバー４６が形成されており、このチャンバー４６には、チューブ３８、同軸孔３６、ニードル弁４０，４１及び開口４２を介して加圧空気が供給される。弁要素２８には、軸方向内面に面する作用面４５が形成されており、この作用面４５は、駆動チャンバー４６に供給されるモータ入口圧力によって加圧されるように配置されている。これについては、以下にさらに詳述する。
【００１５】
弁要素２８の下端には、外ネジ４７が形成されており、この外ネジ４７には、リング要素４８が調整可能に装着される。リング要素４８は、バイアスばね４９の支持部材を形成すると共に、スピンドル２９のフランジ３０と係合することによって弁要素２８の下端位置を画定するアバットメントを形成する。ばね４９は、ケーシング２４内の内側肩部５０を支持し、弁要素２８を下端位置に向けて偏倚するよう作用する。弁要素２８が下端位置にある時には、弁ヘッド４３は弁シート２６に対して閉位置にある。弁要素２８の上端位置は、調整可能な停止ナット５１によって画定されている。このナット５１は、スピンドル２９の上端にねじ止めされている。
【００１６】
ケーシング２４の下端は端部カバー５２によって閉鎖されており、前記端部カバー５２には、中央プラグ５３がねじ止めされている。端部カバー５２は、スピンドル２９の下方伸張部５４にねじ止めされている。前記プラグ５２をスピンドル２９に装着する時に、スピンドル２９が回転することを防止するために、径方向ロックピン５５が設けられている。
【００１７】
ニードル弁４０の下端には、内側六角部分５６が形成されており、この内側六角部分５６には、ニードル弁の開口領域を調整するための六角キーが係合される。ニードル弁の六角部分５６にアクセスするためには、プラグ５３を取り外さなければならない。
【００１８】
パワーレンチの作動中、出力軸１３は、締め付けるべきねじ継手に結合され、空気入口通路１４は、ホース連結部１５を介して圧縮空気源に連結される。スロットル弁１８を作動させることによって、モータに圧縮空気が供給され、モータは出力軸１３を回転し始める。締付処理の初期段階の間は、ねじ継手からのトルク抵抗が非常に低く、回転速度及びモータを抜ける空気流量が急速に増大する。これは、モータからの背圧と入口通路内の供給圧力とが相対的に低いことを意味する。
【００１９】
このように、初期段階の間、入口圧力が相対的に低いため、駆動チャンバー４６には、チューブ３８、ニードル弁４０，４１及び開口４２を介して、相対的に低い圧力が送られる。この相対的に低い作動圧力が、弁ヘッド４３をシート２６に対して少しの距離移動させるだけの力を、弁要素４３の作用面４５に与え、これにより、通過する空気流量が制限される。作用面４５に作用する流体作動力は、ばね４９の偏倚力によって部分的に平衡される。しかし、弁ヘッド４３を横切る圧力降下により、ばね４９と同じ方向に作用する力が、弁ヘッド４３の作用面３３上に生じる。これは、モータの始動段階の間、弁要素２８が、その下端位置から非常に短い距離だけ移動されることを意味する。この結果、弁ヘッド４３は、シート２６と共に小さい面積の開口を形成し、首部２５を通過できる出口流量が制限される。
【００２０】
排気弁の開口面積が初期段階で制限されているので、ねじ継手ランニングダウン処理の間、モータ速度は実質的に低下する。このようにしなければ、初期のねじ継手ランニングダウン速度が非常に高くなり、工具の回転部材に蓄積された高い運動エネルギのために、剛性ネジ継手を過締付してしまう危険が高まる。
【００２１】
締付処理が進むにつれて、ねじ継手からのトルク抵抗が高まり、それに応じて、モータ負荷及び空気入口通路１４内の圧力が高まる。このため、チューブ３８を介して駆動チャンバー４６に供給される空気圧力が高められ、弁ヘッド４３が弁シート２６からさらに離れるように移動される。これにより、弁ヘッド４３を横切る圧力降下と、弁要素２８を閉じる方向へ作用面３３に作用する連続駆動力とは低下する。
【００２２】
最終締付段階、即ち、ターゲットトルクレベルに近づいてきた時、モータ供給圧力は、その最大レベルにあり、モータ速度が低いため排気流も弱くなる。駆動チャンバー４６内の高い圧力は、弁ヘッド４３を横切る圧力降下が低いことと相俟って、弁要素２８を完全に開いた位置にさせる。これは、この時に、出口流量が制限されていないことを意味し、モータがその出力能力のフルパワーで作動できることを意味する。
【００２３】
ニードル弁４０及び４１のセッティングは、弁要素２８のガイド面に沿って常に存在する漏洩流に適応されるべきである。製造公差のバラツキにより弁要素２８とスピンドル２９との間のクリアランス６０が変化するので、駆動チャンバー４６内で所望の圧力レベルを得るために、また、排気弁を連続して望ましく作用させるためには、弁ニードル４０を調節する必要がある。このニードル弁のセッティングは工具の組立時に行われる。
【００２４】
モータの運転特徴をより明瞭に説明するために、図３に可逆式パワーレンチの流体回路を示す。
【００２５】
図示された工具モータは、二つのサービスポートＡ及びＢと、第１排気ポートＣとを有する。モータが二つの反対方向の矢印で示すように可逆型なので、サービスポートＡ及びＢは、入口ポート又は第２排気ポートの何れかとして作用する。リバース弁１９は、スロットル弁１８を介して圧縮空気源Ｓに接続され、圧縮空気をポートＡ又はＢの何れかに供給する。ポートＡ及びＢのうち圧縮空気が供給されない方のポートは、第２排気ポートとして作用する。排気流量制限弁への圧縮空気の供給を確保するために、リバース弁１９の実際の位置と関係なく、駆動チャンバー４６はチューブ３８を介して、リバース弁１９の上流で空気入口通路１４に接続される。
【００２６】
本発明による排気制限弁によって、モータからの排気空気出口流は、モータ速度の増大及び対応するモータ供給圧力の低下に応じて自動的に、かつ、連続的に制限され、工具の慣性力の影響により剛性ねじ継手を過締付けする危険を実質的に減少させる。
【００２７】
本発明は上述の実施例によって制限されるものではなく、本発明の範囲内で自由に変更可能である。
【００２８】
本発明は、特に衝撃レンチに使用するのに適しており、自動圧力制御によって出口流量を制限することにより、初期の衝撃伝達によって剛性ねじ継手を過締付してしまうことは防止される。自動遮断手段が設けられた衝撃レンチに場合、本発明による排気流制限装置は、工具モータの遮断が早くなり過ぎることも防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による流体力レンチの一部断面側面図である。
【図２】  本発明による出口流量制限バルブの長手方向断面図である。
【図３】  本発明による流体力レンチの流体回路の概略を示す図である。
【符号の説明】
１１  ハウジング
１２  ピストル型ハンドル
１３  出力軸
１４  圧縮空気入口通路
１５  ホース連結部
１６  排気空気出口通路
１８  スロットル弁
１９  リバース弁
２０  出口流偏向ユニット
２１  出口開口
２２  排気防音スリーブ
２４  円筒状ケーシング
２５  ネジ付き首部
２６  弁シート
２７  首部
２８  筒状弁要素
２９  スピンドル
３０  径方向フランジ
３１  ロックリング
３２  円周溝
３３  作用面
３４  相対的に長く直径の小さい部分
３５  相対的に短く直径の大きい部分
３６  同軸孔
３７  Ｏリング
３８  圧縮空気供給チューブ
３９  ネジ部
４０  弁ニードル
４１  シート部分
４２  横方向孔
４２ａ  筒状中央部分
４３  弁ヘッド
４４  カップ型下方部分
４５  軸方向内面に面する作用面
４６  駆動チャンバー
４７  外ネジ
４８  リング要素
４９  バイアスばね
５０  内側肩部
５１  調整可能な停止ナット
５２  端部カバー
５３  中央プラグ
５４  下方伸張部
５５  径方向ロックピン
５６  内側六角部分
Ａ  サービスポート
Ｂ  サービスポート
Ｃ  第１排気ポート
【図１】
0004117068.tif 000002
【図２】
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【図３】
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