JP2006346807A - エアインパクトレンチ - Google Patents

Abstract

【課題】最終締付トルクの管理が必要な場合と不要の場合とに自由に切替選択することができるエアインパクトレンチを提供する。
【解決手段】本体１内にエアモータ部１７とハンマー機構部３９を備え、エアモータ部１７に左右切替バルブ８１を介して圧縮エアを正転方向と逆転方向とに切替供給して回転トルクを発生させ、アンビル２９の先端に装着した工具でボルト・ナット類の締め付けや緩めを行うエアインパクトレンチにおいて、本体１のエア入口１４と左右切替バルブ８１との間に直通路６８と迂回路６６，６７とを設け、該迂回路６６，６７の途中に締付反転トルクが設定値に達したときに該迂回路６６，６７を閉じかつ前記締付反転トルクの設定値を変更調整可能としたトルク感知機構ＴＳを設け、さらに、前記左右切替バルブ８１よりも上流に前記直通路６８と迂回路６７とを切り替えるトルクコントロール切替バルブ６９を設けた。
【選択図】図４

Description

本発明は、ボルト・ナット類の締め付け・緩めなどの作業に使用されるエアインパクトレンチに関するものである。

この種のエアインパクトレンチは、本体内にエアモータ部とハンマー部を備え、エアモータ部に圧縮エアを供給して回転トルクを発生させ、この回転トルクをハンマー部に伝達し、このハンマー部からアンビルに回転方向の打撃トルクを伝達して、アンビルの先端に装着した工具（ソケット形状のものやビット形状のもの）でボルト・ナット類の締め付けや緩めを行う構成とされている。
従来、エアモータ部への圧縮エアの供給経路を切り替えてアンビルを正逆転切替え操作可能とし、また、エアモータ部への圧縮エアの供給のＯＮ−ＯＦＦ操作を可能とし、さらに、締付反転トルクが設定値に達すると、エアモータ部への圧縮エアの供給を自動的に停止させるストップバルブを備えたエアインパクトレンチが公知である（特許文献１参照）。
実開平２−３１６７３号公報

前記特許文献１のエアインパクトレンチは、ボルト・ナット類の最終締付トルクの管理を作業者の経験や勘に依存することなく定量的に実施できる利点があるが、例えば、固く緊締されているボルト・ナット類を緩める場合などでは、上記管理が不要であり、また、緩め始めに大きいトルクが必要であるにも拘わらず、ストップバルブが動作して緩め作業が実施できない場合があった。
本発明は、最終締付トルクの管理が必要な場合と不要の場合とに自由に切替選択することができるエアインパクトレンチを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために本発明は、本体内にエアモータ部とハンマー機構部を備え、前記エアモータ部に左右切替バルブを介して圧縮エアを正転方向と逆転方向とに切替供給して回転トルクを発生させ、この回転トルクをハンマー機構部に伝達し、このハンマー機構部からアンビルに回転方向の打撃トルクを伝達して、アンビルの先端に装着した工具でボルト・ナット類の締め付けや緩めを行うエアインパクトレンチにおいて、
本体のエア入口と左右切替バルブとの間に直通路と迂回路とを設け、該迂回路の途中に締付反転トルクが設定値に達したときに該迂回路を閉じかつ前記締付反転トルクの設定値を変更調整可能としたトルク感知機構を設け、さらに、前記左右切替バルブよりも上流に前記直通路と迂回路とを切り替えるトルクコントロール切替バルブを設けたことを特徴としている。

また、前記左右切替バルブとトルクコントロール切替バルブとが互いに近接して設置されていることを特徴としている。
更に、前記締付反転トルクの設定値を変更調整するためのトルク調整部材を本体後部に設けたことを特徴としている。
また、前記トルク感知機構は、正転方向と逆転方向の両方の締付反転トルクを感知する構成であることを特徴としている。

本発明によれば、トルクコントロール切替バルブの切替操作によって、左右どちらの回転でも締付反転トルクが設定値になるとエアモータへの圧縮エアの供給を自動的に停止させる操作方式と締付反転トルクに関係なく締付・緩め操作する方式とに自由に切替選択することができる。
また、左右切替バルブとトルクコントロール切替バルブとが互いに近接して設置されていることによって、圧縮エアの供給経路の構成を簡単化することができ、切替操作も便利にすることができる。

更に、前記締付反転トルクの設定値を変更調整するためのトルク調整部材を本体後部に設けたことによって、トルク調整操作が容易となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３において、１は本体であり、中央部がモータケース２とされ、前部がハンマーケース３とされ、後部がコントロールケース４とされ、各ケースは本体１の前後方向の中心軸線Ｓに沿って長手方向に接合連結され、各接合部には、ゴム等の弾性材料からなるシール環体５，６が嵌合されている。
コントロールケース４の一側（図１〜図３では右利き用として左側面としているが、左利き用の場合は右側面とされる）には、主ハンドル７が本体１の中心軸線Ｓに対して斜め後方側部に傾斜して突出する上下脚部８，９の突出端間に一連に形成されている。

また、補助ハンドル１０がハンマーケース３の一側に突出して取り付けられている。主ハンドル７と補助ハンドル１０は、本体１の中心軸線Ｓに対して同じ側にオフセットして取り付けられており、作業者が右手で主ハンドル７を握り、左手で補助ハンドル１０を把持して操作できるようにしている。
前記コントロールケース４の下面には、左右切替レバー１１とトルクコントロール切替レバー１２とが前者を前、後者を後にして本体１の中心軸線Ｓに直交する軸線Ｔ１，Ｔ２の回りで９０°の範囲で回動操作可能に装着されている。

また、コントロールケース４の後端には、トルク調整レバー１３が中心軸線Ｓの回りで回動操作可能に装着されている。
主ハンドル７の下端には、エア入口１４が形成されており、上端付近には、始動レバー１５が支軸１６の回りで一定角度範囲で回動操作可能に枢着されている。
本体１の内部構造を図４を参照して説明する。
モータケース２内には、エアモータ１７がロータ軸１８を介して本体１の前後方向の軸心（中心軸線Ｓ）回りに回転自在に軸承されている。エアモータ１７は、図４及び図７に示すように、円筒状のシリンダ１９と該シリンダ１９の前後の端板２０，２１とで偏芯円筒空間２２を構成し、この空間２２に円柱体形状のロータ２３がロータ軸１８を介して偏芯状態で回転自在に支持され、該ロータ２３の円周等配位置にロータ羽根２４が径方向外方に突出退入自在に嵌合された構成からなっている。

シリンダ１９には、図７に示すように、右回転用エア導入口２５と左回転用エア導入口２６と排気口２７とが径方向内外に貫通して形成され、これらは、排気口２７に対して右回転用エア導入口２５と左回転用エア導入口２６とが互いに対称位置に形成されている。
前記ロータ軸１８の前端部は、図４に示すように、ハンマーケース３内に突出しており、このロータ軸１８の前端部には、ドライバー２８がスプライン嵌合されている。ドライバー２８の前端部外周には鍔部が形成されており、この鍔部には、図６に示すように、適宜の切欠部３７が形成されている。図４及び図６において、２９はアンビルで、径方向外方に互いに対向して張り出し形成された１対の羽根部３０を有し、アンビル２９の後端軸部がドライバー２８の前部に遊嵌支持され、中間軸部がハンマーケース３に支持されたブッシュ体３１に相対回転自在に支持されている。

また、アンビル２９の前端突出部には、図４に示すように、ソケットレンチ等の工具が着脱自在に取り付けられる取付部３２が形成されている。３３は円筒状のハンマーフレームで、後端側に一体に形成された端板３４がドライバー２８の外周面に遊嵌支持されており、前端側は別体の端板３５がアンビル２９の中間軸部に遊嵌支持されている。このハンマーフレーム３３の前後の端板３４，３５間にハンマー３６が前後方向に平行な軸心をもつピン部３６ａを介して揺動自在に嵌合支持されている。ハンマーフレーム３３には、図６に示すように、ドライバー２８の鍔部に形成された切欠部３７に係合する係合突起部３８が形成されており、これによって、エアモータ１７のロータ軸１８とスプライン嵌合するドライバー２８の回転により、ハンマーフレーム３３が回転し、ハンマー３６がアンビル２９の羽根部３０を打撃してアンビル２９に回転方向の打撃トルクを伝達するハンマー機構部３９を構成している。

前記ロータ軸１８の後端部には、図４に示すように、軸方向摺動自在にカムクラッチ４０が外嵌されている。このカムクラッチ４０は、前面にＶ形状凹部からなる傾斜カム面４１を備えており、この傾斜カム面４１に対応するクラッチピン４２がロータ軸１８の後端部に径方向に貫通して装着されており、クラッチピン４２は、クラッチスリーブ４３によって径方向に抜け止めされている。
なお、傾斜カム面４１は、Ｖ形状凹部に限らず、円弧状凹部や放物線状凹部であってもよい。要するに、上記傾斜カム面４１は、ロータ軸１８の正逆いずれの回転方向に対してもカムクラッチ４０を軸方向後方へ移動変換させ得るように、回転方向に対して対称な傾斜カム面に形成されていればよい。

カムクラッチ４０は、後端面にスライドボール受け４４が配置され、このスライドボール受け４４とコントロールケース４の内周の軸方向段部４５との間にトルクコントロールスプリング４６が圧縮間在されており、このスプリング４６によってクラッチピン４２に向けて前方に弾圧されている。
カムクラッチ４０の後方には、円筒状のストップバルブ４７がコントロールケース４の円筒孔４８内に前記ロータ軸１８と同一軸線上で軸方向摺動自在に嵌合配置されている。このストップバルブ４７は、後端がコントロールケース４の後端に設けたトルク調整レバー１３に連結体４９を介して連結されており、この連結体４９は、外周に形成された雄ねじ部がコントロールケース４の円筒孔４８の後端側に形成された雌ねじ部に螺合され、トルク調整レバー１３を回動することにより、コントロールケース４に対してストップバルブ４７を軸方向に移動させることが可能とされている。

上記ストップバルブ４７の後端側内部には、軸方向前後に仕切る環状の弁座５０と鋼球５１が設けられている。弁座５０の前後両側には、前記軸方向と直交して径方向内外に貫通する連通口５２，５３が形成されており、連通口５２，５３の外周には環状溝５４，５５が形成されている。
鋼球５１は、弁座５０の後部側に配置されており、弁ばね５６によって弁座５０を閉じる方向に付勢されている。弁ばね５６は、連結体４９の前面と鋼球５１の後面との間に圧縮介在させてあり、連結体４９の前面中心部の突起によって、弁座５０に対する鋼球５１の後退寸法を設定規制している。

前記ストップバルブ４７の前端側内部には、鋼球５１と対向するパイロットピン５７が軸方向摺動自在に嵌合されており、常時、復帰ばね５８によって軸方向後方に向けて付勢されている。なお、復帰ばね５８は、弁ばね５６よりも強いばね力とされている。前記パイロットピン５７の前端部外周には、環状溝５９が形成されており、この環状溝５９に対応してロックボール６０がストップバルブ４７の径方向内外に貫通形成されたボール保持孔６１に径方向内外へ突出退入可能に保持されている。パイロットピン５７は、復帰ばね５８によって軸方向後方端に弾圧されているとき、ロックボール６０が環状溝５９に嵌合するような位置関係に構成されている。

また、前記ストップバルブ４７の前端側外周面には、ロックボール６０の径方向内外への突出退入を規制するトルク感知スリーブ６２が軸方向摺動自在に嵌合されており、常時復帰ばね６３によって軸方向前方に付勢され、ストップバルブ４７の前端外周部のストッパ６４に当接されており、この状態では、ストップバルブ４７の後端側内径面によってロックボール６０を径方向内方に押し込んだ状態を保持するように構成している。トルク感知スリーブ６２の軸方向中央部内径面には、ロックボール６０を径方向外方へ逃がすための環状凹部６５が形成されている。

トルク感知スリーブ６２の前端部は、カムクラッチ４０の後面のスライドボール受け４４に所定の軸方向スキマＧを形成して対向配置されている。この軸方向スキマＧは、トルク調整レバー１３を回動することにより、連結体４９とコントロールケース４との雌雄ねじ嵌合部を通して調整可能である。
トルク感知スリーブ６２は、カムクラッチ４０がクラッチピン４２により上記軸方向スキマＧを越えて軸方向後方へ変位するとき、復帰ばね６３に抗して軸方向後方へ移動し、これによって、環状凹部６５がロックボール６０の位置に到達してロックボール６０の径方向外方への移動を許容し、弁座５０の両側に作用する圧縮エアの圧力によって、パイロットピン５７の軸方向前方への移動を可能とし、鋼球５１が弁座５０に圧接してエアの流通を遮断することを可能としており、これらによって、トルク感知機構ＴＳを構成している。

弁座５０の両側でストップバルブ４７の外周面に形成された環状溝５４，５５には、迂回路６６，６７が接続されている。この迂回路６６，６７は、ストップバルブ４７を嵌合するコントロールケース４の円筒孔４８に交差（直角の場合を例示しているが、直角でなくてもよい）して本体１の下方に前後に並べて区画形成し、いずれも下方を前方へ曲げて本体１の中心軸線Ｓに平行に区画形成している。
コントロールケース４の下方には、前記迂回路６６，６７と、直通路６８とがトルクコントロール切替バルブ６９により切り替え可能に区画形成されている。

トルクコントロール切替バルブ６９は、円筒体７０に回動可能に嵌合される円柱体形状とされており、円筒体７０には、上下２カ所（断面指示線Ｃ−Ｃ，Ｄ−Ｄ）に切替部分が形成されている。上側の切替部分（断面指示線Ｃ−Ｃ）は、図８（Ａ）（Ｂ）に示すように、円筒体７０の軸線に直交する２つの窓孔７１，７２が直径方向に対向（円周方向１８０°の位置）して形成されており、これと対応する直線孔７３が切替バルブ６９に径方向へ貫通して形成され、２方切替コック構造とされている。下側の切替部分（断面指示線Ｄ−Ｄ）は、図８（Ｃ）（Ｄ）に示すように、円筒体７０の軸線に直交して３つの窓孔７４，７５，７６が円周方向９０°の間隔で形成されており、これと対応するＬ型孔７７が前記切替バルブ６９に形成され、３方切替コック構造とされている。

上記３方切替コック構造の３つの窓孔７４，７５，７６は、中央の窓孔７５がエア入口１４に通じるエア供給路７８に接続され、あとの２つの窓孔７４，７６は、直通路６８と迂回路６６とに接続されている。また、上記２方切替コック構造の２つの窓孔７１，７２は、迂回路６７の途中に接続されている。
トルクコントロール切替バルブ６９は、トルクコントロール切替レバー１２に連結されており、左右に９０°回動操作可能とされている。
エア入口１４に通じるエア供給路７８は、図５に示すように、主ハンドル７の下側脚部９内からコントロールケース４内に連通して形成され、主ハンドル７内には、ボール弁からなる始動弁７９が形成されており、この始動弁７９は、始動レバー１５によってスロットルピン８０を介して開閉制御される。

前記直通路６８と迂回路６７とは、図４に示すように、下流で合流しており、その下流には左右切替バルブ８１が設置されている。この左右切替バルブ８１は、図９及び図１０に示すように、右回転用エア通路８２と左回転用エア通路８３とを切り替えるために設置されるものであって、円筒体８４に回動可能に嵌合される円柱体形状とされている。
右回転用エア通路８２と左回転用エア通路８３とは、エアモータ１７のシリンダ１９に形成された右回転用エア導入口２５と左回転用エア導入口２６とに連通させてある。
前記円筒体８４には、図９及び図１０に示すように、円周方向９０°の間隔で３つの窓孔８５，８６，８７が形成されており、これと対応する切替孔８８が前記切替バルブ８１に形成され、３方切替コック構造とされている。上記３つの窓孔８５，８６，８７のうち、中央の窓孔８６は、前記直通路６８と迂回路６７との合流部に接続されており、あとの２つの窓孔８５，８７は、右回転用エア通路８２と左回転用エア通路８３とに接続されている。

上記左右切替バルブ８１は、左右切替レバー１１に連結され、左右に９０°回動操作可能とされている。
前記トルクコントロール切替バルブ６９と上記左右切替バルブ８１とは、互いに近接して、左右切替バルブ８１が軸線方向の前方位置に、トルクコントロール切替バルブ６９が軸線方向の後方位置に配置されている。なお、コントロールケース４の上部には、排気孔８９が形成されている。
本発明のエアインパクトレンチの実施形態は、以上の構成から成り、次に動作を説明する。本体１のエア入口１４を、接続ホースを介してコンプレッサなどの圧縮エア供給源に接続しておく。そして、左右切替レバー１１を右側に切り替えておき、また、トルクコントロール切替レバー１２を迂回路６６側に切り替えておく。この状態で、始動レバー１５を操作して始動弁７９を開放すると、圧縮エアは、迂回路６６から弁座５０を通り、迂回路６７から左右切替バルブ８０、右回転用エア通路８１，エアモータ１７の右回転用エア導入口２５を経てエアモータ１７内に供給され、排気口２７から排気孔８８を経て本体１の外側に排出され、その間にロータ２３を右回転させ、ドライバー２８からハンマー機構部３９を経由してアンビル２９を右回転させ、アンビル２９に取り付けたソケットレンチを介してボルト・ナット類の締付を行う。

ボルト・ナット類の締付が進行すると、ハンマー機構３９のハンマー３６の打撃トルクも大きくなり、反発回転角度も増加する。この反発力、即ち、締付反転トルクは、ロータ軸１８のクラッチピン４２により傾斜カム面４１に作用し、カムクラッチ４を軸方向後方に移動させようとする。このカムクラッチ４０には、トルクコントロールスプリング４６の弾力が軸方向前方に向けて作用させてあるため、前記ロータ軸１８に生じる締付反転トルクに起因して、クラッチピン４２と傾斜カム面４１との間に発生するカムクラッチ４０の軸方向後方への軸方向力が、上記トルクコントロールスプリング４６の弾力以上になると、カムクラッチ４０が後退してトルク感知スリーブ６２の前端に当接するに至り、外スリーブ６２を後退させて、環状凹部６５をロックボール６０の位置に移動させ、ロックボール６０によるパイロットピン５７の拘束を解除する。これにより、パイロットピン５７の後端には、圧縮エアの圧力が作用するため、パイロットピン５７が軸方向前方に押し動かされ、鋼球５１が弁座５０に圧接して迂回路６６，６７を自動的に閉じる。その結果、エアモータ１７は停止し、ボルト・ナット類が所定の締付トルクで締め付けられて締付作業が終了し、始動レバー１５の押圧が解除される。

始動弁７９は、逆止弁構造とされており、始動レバー１５の押圧を解除すると、エア圧で自己閉鎖し、これによって、弁座５０，鋼球５１から始動弁７９の間の残圧はスロットルピン８０の中心部の穴９０より排出され、パイロットピン５７は、復帰ばね５８によって軸方向後方へ移動して鋼球５１を押し戻し、弁座５０を開放させる。一方、エアモータ１７が停止すると、カムクラッチ４０がトルクコントロールスプリング４６によって軸方向前方に復帰移動し、トルク感知スリーブ６２も復帰ばね６３により軸方向前方へ復帰移動するので、ロックボール６０は径方向内方に押し込まれ、パイロットピン５７の環状溝５９に嵌合してパイロットピン５７の軸方向移動をロックする。この状態は、次回の締付作業によって締付反転トルクが前記した設定値を超えるまで維持される。

上記締付動作において、カムクラッチ４０の後退量は、エアモータ１７のロータ軸１８に生じる締付反転トルクの大きさに比例するのであり、トルク感知スリーブ６２の前端の軸方向スキマＧを変更調整すると、締付反転トルクの設定値を変更できることになる。本発明では、トルク調整レバー１３によって、この調整を行わせている。
上記操作は、アンビル２９を右回転させて右ねじ型のボルト・ナット類の締付を行わせたが、左ねじ型のボルト・ナット類の締付を行う場合には、左右切替レバー１１を左側に切り替えて前記と同様に操作すればよい。

また、固く締め付けられたボルト・ナット類を緩める場合や締付トルクの管理が必要でない場合には、トルクコントロール切替レバー１２を直通路６８側に切り替えて操作すればよい。この場合には、エアモータ１７への圧縮エアの供給経路が迂回路６６，６７を通らずに直通で左右切替バルブ８０に至るため、始動レバー１５を押圧し続ける限り、圧縮エアのエア圧の最大エネルギーによってアンビル２９に回転方向の打撃トルクを付与し続けることができる。
さて、本発明の実施形態の構成と動作は、以上の通りであるが、本発明は、この実施形態にのみ限定されるものではなく、特許請求範囲に記載した意味と範囲内において種々変形して実施することができるもので、例えば、エアモータ１７やハンマー機構部３９は、他の構成のものを採用してもよく、また、カムクラッチ４０とクラッチピン４２は、ボールと螺旋溝とからなる軸方向変位感知構造としてもよい。また、排気孔８８は、後方に向けて開口させてもよく、また、適宜の消音材を設けて消音構造としてもよい。さらに、携帯式に限定されない。また、始動レバー１５は、主ハンドル７の外側上部（後面側上部）に設けた場合を例示しているが、内側上部（前面側上部）に設けてもよい。

本発明の実施形態に係るエアインパクトレンチの側面図である。 図１の下から見た底面図である。 図１の右側から見た端面図である。 図１の縦断側面図である。 図１の右端の主ハンドル部分の縦断側面図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。 図４のＢ−Ｂ線断面図である。 （Ａ）（Ｂ）は図４のＣ−Ｃ線断面図で２つの切替状態を示しており、（Ｃ）（Ｄ）は図４のＤ−Ｄ線断面図で２つの切替状態を示している。 図４のＥ−Ｅ線断面図で正転時の切替状態を示している。 図４のＥ−Ｅ線断面図で逆転時の切替状態を示している。

符号の説明

１ 本体
２ モータケース
３ ハンマーケース
４ コントロールケース
７ 主ハンドル
１０ 補助ハンドル
１１ 左右切替レバー
１２ トルクコントロール切替レバー
１３ トルク調整レバー
１４ エア入口
１５ 始動レバー
１７ エアモータ
１８ ロータ軸
２８ ドライバー
２９ アンビル
３３ ハンマーフレーム
３６ ハンマー
３９ ハンマー機構部
４０ カムクラッチ
４１ 傾斜カム面
４２ クラッチピン
４６ トルクコントロールスプリング
４７ ストップバルブ
５０ 弁座
５１ 鋼球
５７ パイロットピン
６０ ロックボール
６２ トルク感知スリーブ
６６，６７ 迂回路
６８ 直通路
６９ トルクコントロール切替バルブ
７８ エア供給路
７９ 始動弁
８０ スロットルピン
８１ 左右切替バルブ

Claims (4)

1. 本体内にエアモータ部とハンマー機構部を備え、前記エアモータ部に左右切替バルブを介して圧縮エアを正転方向と逆転方向とに切替供給して回転トルクを発生させ、この回転トルクをハンマー機構部に伝達し、このハンマー機構部からアンビルに回転方向の打撃トルクを伝達して、アンビルの先端に装着した工具でボルト・ナット類の締め付けや緩めを行うエアインパクトレンチにおいて、
   本体のエア入口と左右切替バルブとの間に直通路と迂回路とを設け、該迂回路の途中に締付反転トルクが設定値に達したときに該迂回路を閉じかつ前記締付反転トルクの設定値を変更調整可能としたトルク感知機構を設け、さらに、前記左右切替バルブよりも上流に前記直通路と迂回路とを切り替えるトルクコントロール切替バルブを設けたことを特徴とするエアインパクトレンチ。
2. 前記左右切替バルブとトルクコントロール切替バルブとが互いに近接して設置されていることを特徴とする請求項１に記載のエアインパクトレンチ。
3. 前記締付反転トルクの設定値を変更調整するためのトルク調整部材を本体後部に設けたことを特徴とする請求項１に記載のエアインパクトレンチ。
4. 前記トルク感知機構は、正転方向と逆転方向の両方の締付反転トルクを感知する構成であることを特徴とする請求項１に記載のエアインパクトレンチ。

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