JPH07286624A - トルク応答式解放クラッチ機構 - Google Patents

トルク応答式解放クラッチ機構

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JPH07286624A
JPH07286624A JP6323350A JP32335094A JPH07286624A JP H07286624 A JPH07286624 A JP H07286624A JP 6323350 A JP6323350 A JP 6323350A JP 32335094 A JP32335094 A JP 32335094A JP H07286624 A JPH07286624 A JP H07286624A
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JP
Japan
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thrust element
clutch
torque
coil spring
cylinder chamber
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Application number
JP6323350A
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English (en)
Inventor
Mats C Holmin
マツツ・コルネリウス・ホルミン
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Atlas Copco Industrial Technique AB
Original Assignee
Atlas Copco Tools AB
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D43/00—Automatic clutches
    • F16D43/28—Automatic clutches actuated by fluid pressure
    • F16D43/286—Automatic clutches actuated by fluid pressure controlled by torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING, OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/141—Mechanical overload release couplings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING, OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/145—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for fluid operated wrenches or screwdrivers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 解放時の不都合を除去するためのクラッチ機
構の改良。 【構成】 空気入口通路１１とエア・モータ１２を備え
たハウジング１６を有する空気圧駆動式ナット・ランナ
ー用トルク応答式解放クラッチ機構に関する。クラッチ
機構は２以上のトルク伝達ボール２４用ポケット３３、
コイルばね３８、及びコイルばね荷重をボール２４に伝
達するための軸方向移動可能スラスト要素３４を備えた
駆動側クラッチ２２及びボール２４と協力するためのカ
ム面２５を有する従動側クラッチ２３から成り、駆動側
クラッチ２２は圧力空気をシリンダ室３０に供給するた
めの装置３６，４４，４５を含み、スラスト要素３４は
シリンダ室３０のシール・ガイドのための円筒状スカー
ト部分４３を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は空気圧駆動式ナット・ランナー用
に意図されるトルク応答式解放クラッチ機構に関するも
のである。特に、本発明はナット・ランナー用モータに
接続された駆動側クラッチを含み、２個以上のトルク伝
達ボール用ポケット、軸方向に作動するコイルばね及び
コイルばねの荷重をボールに伝達するための軸方向に移
動するスラスト要素で形成されるクラッチ機構に関する
ものである。クラッチ機構はまた、ナット・ランナーの
出力軸に接続される従動側クラッチを含み、トルク伝達
ボールと協力するためのカム面を備えている。上述のタ
イプのクラッチ機構は、すでに米国特許第５，１２９，
４６５号に開示されている。
【０００２】上述のタイプのクラッチに関する問題は、
強固なスクリュウー継手、すなわち単位回転角あたりの
トルク成長が急である継手の締付けに際するクラッチ解
放後に発生する再係合に関連するトルク・インパクトに
帰する。その理由は希望の最大トルク・レベルに到達
し、クラッチのボールがカム面の頂部を通過する時、回
転速度は依然として、モータと駆動側クラッチが作動空
気の遮断にも拘らず回転を停止する前に１または２度以
上カム面がボールと再係合するに十分高いからである。
そのようなトルク・インパクトは発生トルクが希望のト
ルク・レベルより不都合にも超過する原因となる。この
問題を解決する一つの方法は、クラッチを解放した直後
にクラッチ部を完全に分離するための装置を使用し、そ
れによりクラッチが再係合し、不都合なトルク・インパ
クトが発生するのを防止することである。
【０００３】空気圧駆動式のクラッチ分離装置を備えた
クラッチ機構を有する動力ナット・ランナーの例は米国
特許第２，６８３，５１２号及び第３，４８７，９０１
号に開示されている。これらの先行技術はいずれも、駆
動側クラッチと連結し、クラッチの解放点への到達後、
駆動側クラッチの軸方向移動を延長するよう配置された
空気圧作動式ピストン・シリンダ装置を含む。これら二
つの装置に共通の特徴は駆動側クラッチと従動側クラッ
チの間のトルク伝達のための係合はピストン・シリンダ
装置に作用する空気圧によって決定される。これは解放
トルク・レベルを空気圧に依存させ、そのことが時に欠
点の一つとなる。これらの既知の装置に共通する今一つ
の特徴は、ピストン・シリンダ装置のシリンダが器具ハ
ウジングの非回転部分として形成されていること、及び
それへの圧縮空気供給が器具ハウジングを貫く内部通路
または外部パイピングのための余分のスペースを必要と
することである。
【０００４】非回転シリンダと協働するため、米国特許
第２，６８３，５１２号に示された装置はどちらかとい
えば原始的なピストン装置を含み、この場合ピストンは
駆動側クラッチの一体構造をなす。この既知のクラッチ
のデザインの欠点は、摩擦力及びピストンとシリンダの
表面の好ましからざる摩耗の発生であり、そのことがク
ラッチ機構の機能低下と寿命の短縮を招く。
【０００５】米国特許第３，４８７，９０１号に示され
た装置においては、ピストンは駆動側クラッチに対して
回転可能に連結されている。これはピストンと非可動シ
リンダの間のより好ましい相互作用をもたらす。しかし
ながら、それはまた、駆動側クラッチとピストンの間の
余分のボール・ベアリングを含むより複雑なナット・ラ
ンナーのデザインの原因となる。
【０００６】上述の先行技術とは対照的に、本発明によ
るクラッチ機構は単純なナット・ランナーのデザインで
ほとんど摩耗のない信頼性のある操作を意味する。本発
明の他の特徴と利点は以下の詳細な説明と特許請求の範
囲から明らかとなる。本発明の好ましい実施例を以下に
添付図面を参照しながら詳細に述べる。
【０００７】図面については；図１は本発明におけるク
ラッチ機構の長手方向断面を示し、トルク伝達状態にお
けるクラッチを図示している。図２は図１と類似である
が、解放状態におけるクラッチ機構を図示している。図
面に示されるクラッチ機構は空気圧式ナット・ランナー
用として意図され、ナット・ランナー１２の上流側の圧
力空気入口通路１１に設けられた駆動用空気遮断弁１０
と協力する。遮断弁１０はナット・ランナーのハウジン
グ１６におけるシート１５と協力してシールするための
肩部１４を有する弁要素１３を含み、それによりモータ
１２に接続する空気供給通路１７を閉鎖する。弁要素１
３は駆動ロッド１８の後端に取り付けられ、クラッチ機
構に連続的に空気を供給するために軸方向に伸びる穴１
９を備えている。ばね２０が弁要素１３の開口方向に弁
要素１３に対して作用する。
【０００８】解放クラッチ、はモータ１２に駆動可能に
連結された駆動側クラッチ２２及びナット・ランナー
（図示せず）の出力軸に接続可能な従動側クラッチ２
３、及び両クラッチ２２，２３間でトルクを伝達するた
めの多くのボール２４を含んでいる。その後端におい
て、従動側クラッチ２３はボール２４と係合するための
半径方向に作用する多くのカム面２５で形成されてい
る。その前端には、従動側クラッチ２３は減速歯車（図
示せず）と噛み合うための歯２６で形成されている。駆
動側クラッチ２２は後方管状部分２８、シリンダ室３０
を含む拡大前方部分２９、及びねじリング３２により前
方部分２９に固定された前端壁３１を含んでいる。前端
壁３１はボール２４を可動的に支持するための傾斜ポケ
ット３３とスラスト要素３４で形成され、スラスト要素
３４はシリンダ室３０の中にシール可能にガイドされ、
ボール２４と係合するための円錐接触面３５で形成され
ている。 管状部分２８はモータ１２内の中央軸方向通
路３７と弁要素１３内の穴１９を経由して空気入口通路
１１にシリンダ室３０を接続する圧力空気供給通路３６
を形成する。
【０００９】スラスト要素３４はばね３８によりボール
２４と係合するよう前方に傾斜しており、多くのプッシ
ュ・ロッド３９が駆動側クラッチ前方部分２９の穴４０
を軸方向に貫通する穴４０を経由してシリンダ室３０の
中に伸びている。ばね３８は駆動側クラッチ２２の後方
管状部分２８を包囲し、リング４１と、管状部分２８の
外ねじと噛み合う調整ナット組立品４２を支持してい
る。ボール２４とコイルばね３８との間のその配置によ
りスラスト要素３４は下記のように選択的に加圧された
ボール直面側とばね直面側を有する。スラスト要素３４
はシリンダ室３０内にシールしながらガイドされるため
の円筒スカート部分４３と、駆動側クラッチ２２の嵌合
ソケット部分４５内にシールしながら受け止められるよ
う意図された後方円筒ネック部分４４で形成されてい
る。ネック部分４４とソケット部分４５はスラスト要素
３４のばね直面側への圧力空気供給を制御するための制
御開口手段を形成する。ネック部分４４は駆動ロッド１
８の前端を支持するための中央凹部４６を有する。ネッ
ク部分４４はまた、圧力空気をスラスト要素３４のボー
ル直面側に連絡させるための１以上の貫通開口部４７を
備えている。
【００１０】シリンダ室３０はいくつかの断続的円周方
向溝状開口部４８を備えており、スラスト要素３４のス
カート部分４３は同様に断続的円周方向溝状開口部４９
を形成している。これらの開口部４８，４９はスラスト
要素３４のばね直面側の加圧を制御するための第二圧力
空気制御開口手段を形成している。さらに、シリンダ室
３０の壁は、クラッチのトルク伝達状態においてスラス
ト要素３４のばね直面側とボール直面側の間の等圧化を
確実にする目的を有するいくつかの断続的円周方向凹部
５０を有する（図１参照）。操作時には、ナット・ラン
ナーとそのクラッチ機構が圧力空気源に接続され、圧力
空気が絞り弁（図示せず）と入口通路１１を経由して遮
断弁１０に供給される。クラッチ機構の反対側端部にお
いて、従動側クラッチ２３は減速歯車と出力軸（図示せ
ず）を経由して締め付けられるためにねじ継手に接続さ
れている。
【００１１】ねじ継手の締付け工程が開始される時、ク
ラッチ機構の部分は図１に示す位置を占めている。これ
は遮断弁１０が圧力空気を通路１７を経由してモータ１
２に供給するために開いて、モータ１２に駆動側クラッ
チ２２へトルクの伝達開始をさせる。同時に、圧力空気
は、シリンダ室３０を加圧するために、弁要素１３の穴
１９、モータ通路３７及び供給通路３６に連通する。ス
ラスト要素３４がその前方位置を占めるため、ネック部
分４４とソケット部分４５により形成される制御位置は
開き、圧力空気はスラスト要素３４のばね直面側のシリ
ンダ室３０に入る。圧力空気はまた、開口部４７を経由
し、またスラスト要素のスカート部分４３の開口部４９
を経由してスラスト要素３４の反対側のボール直面側で
シリンダ室３０に入り、そしてシリンダ室３０の凹部５
０に入る。この位置で、スラスト要素は、供給通路３６
における空気圧力がスラスト要素３４の両側で作用する
ので、圧力的に均衡している。
【００１２】モータ１２によって送られるトルクはボー
ル２４によって駆動側クラッチ２２から従動側クラッチ
２３に伝達される。ボール２４はばね３８とスラスト要
素３４の円錐面３５により従動側クラッチ２３のカム面
２５に押し寄せられる。クラッチ機構により伝達される
トルクは、プッシュ・ロッド３９によりスラスト要素３
４に伝達されるばね３８の片寄せ荷重により決定される
或るレベルに制限されることがその際観察される。ばね
荷重は解放トルク・レベルと同様にばねサポートを形成
する調整可能ナット組立品４２の設定により決定され
る。圧力空気はクラッチの解放トルク・レベルに対して
は全く重要でない。ねじ継手締付け工程の主要部分の
間、全クラッチ機構は回転する。ねじ継手からのトルク
抵抗は増加するので、従動側クラッチ２３のカム面２５
はボール２４をそれらのポケット３３の中へ駆り立て始
め、それによりスラスト要素３４をばね３８の片寄せ荷
重に抗して押し返し始める。希望の最終トルク・レベル
に到達している時、ボール２４はカム面２５の頂部に到
達しており、伝達トルクはもはや増加しない。駆動側ク
ラッチ２２の連続回転において、ボール２４はこれらの
頂部を通過し、クラッチは解放される。
【００１３】しかしながら、クラッチの解放点におい
て、スラスト要素３４は、ネック部分４４がシールしな
がらソケット部分４５に入り、スカート部分４３の開口
部４９がシリンダ３０の開口部４８に一致し始める位置
に戻ってしまっている。これは、単に、スラスト要素３
４のばね直面側への圧力空気の供給が妨害されることに
帰着するのみでなく、シリンダ室３０の上部が大気中へ
の脱気により減圧することに帰着する。一方、スラスト
要素３４のボール直面側は依然として開口部４７を経由
する連続的圧力空気供給により加圧されている。
【００１４】ネック部分４４がソケット部分４５に入り
始め、開口部４７，４８が一致し始めるその点から、ス
ラスト要素３４の圧力バランスはくずれ、ばね３８をさ
らに圧縮するに十分強い空気の力が、スラスト要素３４
がシリンダ室３０の上端壁に接触するまで、スラスト要
素３４を一層後退させる。この位置で、スラスト要素３
４の円錐接触面３５は、ボール２４がカム面２５に再係
合するのを防止するため、ボール２４から十分遠くへ引
き離されている。この位置において、クラッチは完全に
解放されている。図２を参照するとよい。 スラスト要
素３４が空気の力によりその解放位置に移動しているの
で、駆動ロッド１８は後退して遮断弁１０を閉鎖する。
それにより、モータ１２への空気供給通路１７は封鎖さ
れ、モータ１２は回転を停止する。ここで、弁要素１３
の穴１９は依然として圧力空気をシリンダ室３０へ供給
するために開いており、それにより空気の力を解放位置
に向かってスラスト要素３４に作用させ続けていること
は留意すべきである。
【００１５】これはクラッチ機構の重要な特徴である。
なぜなら、非常に頑丈なねじ継手、すなわち単位回転角
あたりトルクの成長が急であるねじ継手を締め付ける
時、クラッチの解放トルク・レベルはクラッチ機構の回
転部分の高回転速度において突然に到達し、これらの部
分の運動エネルギは結果としてクラッチ・ボール２４の
１回以上の再係合によりさらに回転する原因となるから
である。これは好ましくない解放後のトルク衝撃の原因
となるので、クラッチは駆動用空気遮断弁１０の閉鎖の
後でも完全解放位置に維持されることが重要である。し
たがって、スラスト要素３４は、圧力空気が絞り弁（図
示せず）を経由して入口通路１１により供給される限
り、その収縮位置に維持される。しかしながら、絞り弁
が閉じる時、スラスト要素３４に作用する空気の力は、
遮断され、ばね３８によって及ぼされる片寄せ力がスラ
スト要素３４をその前方ボール係合位置に戻すだろう。
ネック部分４４とソケット部分４５により形成される第
一制御開口装置が再開口し、シリンダ室３０とスカート
部分４３のそれぞれの溝開口部４８，４９により形成さ
れる第二制御開口装置が閉鎖する。そこでクラッチ機構
がトルクをあらかじめ決められたレベルまで伝達するた
めリセットされる。スラスト要素がそのボール係合位置
に戻るので、ばね２０は遮断弁１０を弁開位置に移動さ
せる。そこでモータは次の締付けサイクルのために始動
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるクラッチ機構の長手方向断面を
示し、トルク伝達状態におけるクラッチを図示する。
【図２】図１に示すクラッチ機構が解放位置にある状態
を示す。
【符号の説明】
１０ 遮断弁 １１ 圧力空気入口通路 １２ ナット・ランナー（モータ） １３ 弁要素 １４ 肩部 １５ シート １６ ハウジング １７ 空気供給通路 １８ 駆動ロッド １９ 穴 ２０ ばね ２２ 駆動側クラッチ ２３ 従動側クラッチ ２４ ボール ２５ カム面 ２６ 歯 ２８ 後方管状部分 ２９ 拡大前方部分 ３０ シリンダ室 ３１ 前端壁 ３２ ねじリング ３３ 傾斜ポケット ３４ スラスト要素 ３５ 円錐接触面 ３６ 圧力空気供給通路 ３７ 中央軸方向通路 ３８ ばね ３９ プッシュ・ロッド ４０ 穴 ４１ リング ４２ 調整ナット組立品 ４３ スカート部分 ４４ ネック部分 ４５ ソケット部分 ４６ 中央凹部 ４７ 貫通開口部 ４８ 断続的円周方向溝状開口部 ４９ 断続的円周方向溝状開口部 ５０ 断続的円周方向凹部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 モータ（１２）に接続され、２つ以上の
    トルク伝達ボール （２４）用ポケット（３３）、軸方
    向に作用するコイルばね（３８）、及びボール直面側と
    コイルばね（３８）直面側を有し、前記ボール（２４）
    に前記コイルばね（３８）の荷重を伝達するために配置
    された軸方向に移動可能なスラスト要素（３４）を備え
    た駆動側クラッチ（２２）、及び出力軸に接続され、前
    記ボール（２４）と協働するためのカム面（２５）を有
    する従動側クラッチ（２３）から成る、圧力空気入口通
    路（１１）、エア・モータ（１２）及び前記出力軸を備
    えたハウジングを含む空気圧駆動式ナット・ランナー用
    トルク応答式解放クラッチ機構において、 前記駆動側クラッチ（２２）がシリンダ室（３０）と、
    シリンダ室（３０）を前記空気入口通路（１１）に接続
    するための空気供給通路（３６）とを備えていること、 前記スラスト要素（３４）が前記シリンダ室（３０）内
    にシールしながらガイドされる円筒部分（４３）を有す
    ること、及び弁装置（４４，４５，４８，４９）は前記
    スラスト要素（３４）と前記駆動側クラッチ（２２）を
    連絡し、スラスト要素（３４）がクラッチの解放に際し
    まず前記ボール（２４）により或距離移動している時、
    コイルばね（３８）で圧縮する空気の力をスラスト要素
    （３４）に到達させるよう前記スラスト要素（３４）へ
    の圧力空気の適用を制御するために配置されていること
    を特徴とする、空気圧駆動式ナット・ランナー用トルク
    応答式解放クラッチ機構。
  2. 【請求項２】 前記弁装置（４４，４５，４８，４９）
    は、伝達トルクの大きさがクラッチの解放トルク・レベ
    ル以下の時に前記スラスト要素（３４）の圧力をバラン
    スさせるために、同時に、前記スラスト要素（３４）の
    ボール（２４）直面側とコイルばね（３８）直面側を前
    記空気供給通路（３６）に接続するために、そして、前
    記解放トルク・レベルに到達している時、前記スラスト
    要素（３４）の前記コイルばね（３８）直面側を減圧す
    るために配置されていることを特徴とする請求項１に記
    載された空気圧駆動式ナット・ランナー用トルク応答式
    解放クラッチ機構。
  3. 【請求項３】 前記スラスト要素（３４）は前記スラス
    ト要素（３４）のボール（２４）直面側を連続的に前記
    空気入口通路（３６）に接続するための通路装置（４
    ７）を含み、前記弁装置（４４，４５，４８，４９）
    は、開いた時には、前記スラスト要素（３４）のコイル
    ばね（３８）直面側を前記空気入口通路（３６）に接続
    する第一制御開口装置（４４，４５）、及び、開いた時
    には、前記スラスト要素（３４）のコイルばね（３８）
    直面側を大気に接続する第二制御開口装置（４８，４
    ９）で構成され、前記第一制御開口装置（４４，４５）
    と第二制御開口装置（４８，４９）は同時に開かないよ
    うに配置されていることを特徴とする請求項２に記載さ
    れた空気圧駆動式ナット・ランナー用トルク応答式解放
    クラッチ機構。
  4. 【請求項４】 前記スラスト要素（３４）は前記シリン
    ダ室（３０）と協力してシールするための円筒状スカー
    ト部分（４３）を含み、前記第二制御開口装置（４８，
    ４９）は、前記シリンダ室（３０）の壁に少なくとも１
    個の断続的円周方向溝（４８）と、前記第二制御開口装
    置（４８，４９）の開いた状態で前記シリンダ室（３
    ０）の前記断続的円周方向溝（４８）と一致するように
    前記スカート部分（４３）に配置された少なくとも１個
    の断続的円周方向溝（４９）で構成されることを特徴と
    する請求項３に記載された空気圧駆動式ナット・ランナ
    ー用トルク応答式解放クラッチ機構。
  5. 【請求項５】 前記コイルばね（３８）は前記シリンダ
    室（３０）の外側に位置し、いくつかのプッシュ・ロッ
    ド（３９）が前記駆動側クラッチ（２２）の貫通穴（４
    ０）を経由して前記シリンダ室（３０）の中に伸び、前
    記コイルばね（３８）の荷重を前記スラスト要素（３
    ４）に伝達するために配置されていることを特徴とする
    請求項１から４までのいずれか一つに記載された空気圧
    駆動式ナット・ランナー用トルク応答式解放クラッチ機
    構。
  6. 【請求項６】 スラスト要素（３４）は、前記駆動側ク
    ラッチ（２２）と前記モータ（１２）を貫いて軸方向に
    伸び、前記圧力空気入口通路（１１）内に配置された空
    気遮断弁（１０）に接続される駆動ロッド（１８）のた
    めの軸方向サポートを形成することを特徴とする請求項
    １から５までのいずれか一つに記載された空気圧駆動式
    ナット・ランナー用トルク応答式解放クラッチ機構。
JP6323350A 1993-12-23 1994-12-26 トルク応答式解放クラッチ機構 Pending JPH07286624A (ja)

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SE9304278A SE9304278L (sv) 1993-12-23 1993-12-23 Momentberoende utlösande kopplingsanordning
SE9304278-6 1993-12-23

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ID=20392204

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6323350A Pending JPH07286624A (ja) 1993-12-23 1994-12-26 トルク応答式解放クラッチ機構

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US (1) US5569118A (ja)
EP (1) EP0665385B1 (ja)
JP (1) JPH07286624A (ja)
DE (1) DE69417004T2 (ja)
SE (1) SE9304278L (ja)

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