JPS63300876A - エアモ−タの回転主軸の停止検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、エアモータを内蔵するトルクレンチ等にお
いて使用されるエアモータの回転主軸の停止検出装置に
関するものである。

（従来の技術） エアモータを内蔵するインパクトレンチやパルスレンチ
等のトルクレンチによって、ボルト等の被締結物の締付
作業を行うに当たっては、被締結物に作用する締付トル
クが所定の範囲内に達した状態で締付作業を停止する必
要がある。つまり締付トルクが小さい内に締付作業を停
止した場合には充分な締付力が得られず、また高いトル
クに達するまで締付作業を行った場合にはボルトの破損
等を生じる恐れがあるからである。

そこで所定の締付トルクに達したときに自動的に締付作
業を停止させるための装置が種々開発されており、例え
ば実公昭６１−２２７７３号公報にパルスレンチにおけ
る装置が記載されている。第９図にその装置を内蔵する
パルスレンチを示しており、同図において、８１はレン
チ本体であって、このレンチ本体８１の上部後方箇所に
はエアモータ８２が、またその前方には、レンチ本体８
１の前端から突出する主軸８３を有するオイルシリンダ
（図示せず）がそれぞれ配置されている。一方、上記レ
ンチ本体８１の後部ケーシング８４内には制御弁８５が
設けられ、この制御弁８５内の弁体８６を開弁方向に押
動するためのブツシュロッド８７が、エアモータ８２の
軸心を貫通して上記オイルシリンダのシリンダ室へと延
びている。

上記構成のパルスレンチによって締付作業を行う際には
、エアモータ８２の一回転毎にオイルシリンダ内で発生
される高圧圧力（パルス圧力）によって、主軸８３に打
撃的な締付トルクが与えられると共に、上記したブツシ
ュロッド８７が上記パルス圧力を受けて後方へと押動し
、上記制御弁８５を開弁するようになされている。この
制御弁８５の開弁毎に、後方ケーシング８４内に形成さ
れているエアタンク８８に所定流量のエアが供給されて
いき、これにより徐々に上昇していく上記エアタンク８
８内の圧力が所定値に達した時に遮断弁（図示せず）が
閉弁し、これによりエアモータ８２への給気が停止され
て、締付作業を自動的に停止するようになされている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記においては、オイルシリンダ内に一端が位置する可
動部材（ブツシュロッド）に対して、高耐圧性能と摺動
動作の円滑性とを与え得る油密構造が必要とされる。し
かしながら上記可動部材は、締付作業時に高速度、高頻
度で摺動されるものであるために、上記油密構造の性能
は損なわれ易く、オイル漏れを生じたり、或いは前記制
御弁８５におけるばね８９のばね力による閉弁側への復
帰移動がなされなくなる恐れを生じ、このため制御弁の
開閉動作の安定性が損なわれ易いという問題がある。さ
らに上記装置は、エアモータの回転力を油圧力に変換し
て締付力を発生するパルスレンチに限定されるものであ
り、その他のエアモータを内蔵する工具、例えばパルス
レンチと同様に多用されるインパクトレンチ等への適用
はできないものとなっている。

この発明は上記に鑑みなされたものであって、その目的
は、パルスレンチへの適用に当たってもオイル漏れ等を
生ずることなく、またその他のエアモータを内蔵する工
具において、例えば締付トルク等の管理のために使用し
得るエアモータの回転主軸の停止検出装置を提供するこ
とにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明のエアモータの回転主軸の停止検出装置
は、エアモータの回転主軸に連動して回転するロータ軸
と、このロータ軸と同軸上に配置された慣性リングと、
上記ロータ軸の回転が減速する際に、このロータ軸と上
記慣性リングとの間で第１係合状態から第２係合状態に
変化して、上記ロータ軸に対する上記慣性リングの相対
回転位置をそれまでとは異なる減速時相対回転位置に保
持して回転の伝達を行う回転伝達機構とを設け、また上
記ロータ軸の軸心に穿設された中心孔内に、上記中心孔
の一端側から導入されるエア圧力によって他端側への移
動力を受ける摺動部材を軸方向摺動自在に配置すると共
に、上記慣性リングにストッパを設け、上記慣性リング
が上記減速時相対回転位置以外のときには、上記ストッ
パが上記摺動部材に当接してこの摺動部材の移動を阻止
する一方減速時相対回転位置のときには、上記ストッパ
が上記摺動部材より離間してこの摺動部材が軸方向に移
動すべく構成している。

（作用） 上記構成においては、エアモータの回転主軸が停止に至
る状態、すなわち減速を生じる過程で、慣性リングのロ
ータ軸に対する相対回転位置がそれまでとは異なる減速
時相対回転位置に変化し、この変化によってストッパが
摺動部材より離間して、この摺動部材がエア圧の作用に
より軸方向に移動する。つまりロータ軸の回転速度の低
下が、慣性力によって同一回転速度を維持しようとする
慣性リングと上記ロータ軸との相対回転位置の変化とし
て検出され、このとき摺動部材がエア圧力により押動さ
れる。したがって例えばパルスレンチにおいては、ボル
ト等の被締結体が着座した時に生じるエアモータ回転主
軸の減速状態を検出して、この時から所定時間締付作業
を行って後、自動的に停止するようなタイマ作動構成と
すること等により、締付トルク管理を行うことができる
。

また上記はエアモータの回転主軸に連動すると共にエア
圧で作動する構成であるので、従来装置のようなオイル
漏れを生ずることはなく、またパルスレンチ以外の種々
の工具への適用が可能である。

（実施例） 次にこの発明のエアモータの回転主軸の停止検出装置の
具体的な実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明
する。

第４図は、この発明を適用したパルスレンチの全体構成
を示す縦断面図であり、図において、１はレンチ本体で
あって、このレンチ本体１の上部後方箇所にはエアモー
タ２が、またその前方箇所にはオイルシリンダ３がそれ
ぞれ設けられている。

レンチ本体１の握り部４には、その下端部に給気口５と
排気口６とが設けられており、また上記給気口５からエ
アモータ２へ至る給気通路７には、給気弁８と、エアモ
ータ２に対する通気方向を変更してエアモータ２の回転
方向を切換えるための回転方向切換弁９とが介設されて
いる。そしてこれらの弁８．９には、それぞれ開弁操作
、回転方向切換操作を行うためのバルブレバー１０、回
転切換レバー１１が付設されている。

上記レンチ本体１の前端からは、上記オイルシリンダ３
の主軸１２が回転自在に突出されると共に、その主軸１
２の先端に、径の異なる各種ソケットを付は換え自在に
取付けるための取付部１３が形成されている。

上記オイルシリンダ３は締付トルク発生機構を内蔵して
おり、内部には上記主軸１２の後部側を囲繞すると共に
、オイルの充填された枠体１４が設けられている。この
枠体１４の後端部が、図のようにエアモータ２の回転主
軸１５の前端面側に形成されている六角凹部に嵌入され
、これにより上記枠体１４はエアモータ２と一体的に回
転するようになされている。そして上記枠体１４の回転
に伴って内部に充填されているオイルに回転方向の油圧
が発生し、この油圧によって上記主軸１２に回転力が与
えられる。上記主軸１２は、この主軸１２が拘束されず
にフリーな状態にある場合には、上記枠体１４、したが
ってエアモータ２の回転主軸１５と一体的に回転するが
、例えばボルトの締付作業時に、ボルトの頭部が着座し
て上記主軸１２の回転が拘束される状態となった後には
、上記枠体１４のみがエアモータ２と一体的に回転し、
この際に、枠体１４と上記回転の拘束された主軸１２と
の間のオイルに、高圧圧力、すなわちパルス圧が上記枠
体１４の一回転毎に発生し、このパルス圧によって主軸
１２に打撃的な回転力が与えられ、これにより着座以降
のボルトの締付けが行われていくようになされている。

一方、レンチ本体１の後部側には、後端を覆う後部ケー
シングＩ６と、この後部ケーシング１６及び前記エアモ
ータ２の後端板１７間に挟持された間板工８とが取着さ
れている。そして上記間板１８と後部ケーシング１６と
の内部において、上記エアモータ２の回転主軸１５と同
軸上に、後述するエアモータ２の回転主軸停止検出機構
２１と制御弁２２とが設けられており、さらにそれらの
下側には排気弁２３、上部側には空洞となされたエアタ
ンク２４が設けられている。

第５図は上記第４図の■−■線における断面図を示して
おり、同図のように、上記後部ケーシング１６内には、
さらに上記制御弁２２と排気弁２３との間の位置に、そ
れらの軸心方向とは直交する方向に遮断弁２５が形成さ
れており、また上記制御弁２２と同一高さ位置には、第
６図に示すようにニードル弁よりなる流量調整弁２６が
、さらに上記排気弁２３と同一高さ位置には、第７図に
示すように逆止弁２７がそれぞれ形成されている。

そして上記多弁は、後部ケーシング１６と間板１８とエ
アモータ２の後端板１７とに形成された内部通路によっ
て、第８図に示すような接続となされている。つまり、
前記した給気弁８と回転方向切換弁９とが順次介設され
た給気通路７は、上記遮断弁２５の一次ポート３１に接
続され、その二次ボート３２からエアモータ２へのエア
の供給がなされる。上記遮断弁２５の一次ボート３１は
、第５図のように閉弁側パイロット室３３に連通してお
り、またこの閉弁側パイロット室３３は、弁体３４の中
心貫通孔３５を通して開弁側パイロット室３６に連通し
ている。なお上記中心貫通孔３５には絞り部３７が形成
されると共に、開弁側パイロット室３６には、弁体３４
を開弁側に付勢するばね３８が配置されている。したが
って上記各パイロット室３３．３６が同一圧力の場合に
は、上記ばね３８のばね力によってこの遮断弁２５は開
弁状態を維持する。そして上記より、後述するように、
排気弁２３が開弁することによって上記開弁側パイロッ
ト室３６が排気圧に低下する場合には、上記絞り部３７
の作用によって両パイロット室３３．３６間に圧力差を
生じ、この差圧によって弁体３４はばね３日のばね力に
抗して閉弁側へ移動され、閉弁状態に切換えられてエア
モータ２への給気を遮断することとなる。

一方、第８図のように、前記回転方向切換弁９からの給
気通路７は分岐されて、後述する回転主軸検出機構２１
の動作に応じて開弁する上記制御弁２２と、流量調整弁
２６とを介してエアタンク２４に接続されている。つま
り上記回転主軸検出機構２１によって制御弁２２が開弁
すると、流星調整弁２６で調整された所定流量のエアが
エアタンク２４に供給され、このエアタンク２４内の圧
力が徐々に上昇してい（。そしてこの圧力が、前記排気
弁２３を閉弁方向に付勢するばね４１（第７図参照）の
ばね力よりも大きくなったときに、上記排気弁２３は開
弁じ、前記した遮断弁２５の閉弁動作を生ずることとな
る。

次に上記制御弁２２と回転主軸停止検出機構２１の構成
について説明する。

まず制御弁２２は、第６図に示すように、内部流路内に
、ボールより成る弁体４５を有しており、この弁体４５
は、ばね４６によって閉弁側に付勢されている。さらに
この弁体４５に対して、上記ばね４６とは対向する位置
にブツシュロッド４７が配置されている。このブツシュ
ロッド４７の先端側は回転主軸停止検出機構２１内に挿
通されており、この回転主軸停止検出機構２１の作用に
よって上記ブツシュロッド４７が、上記ばね４６のばね
力に抗して後端側へと押動されることによって、上記弁
体４５も後方へと移動され、これによってこの制御弁２
２の開弁が行われるようになされている。

第１図には上記回転主軸停止検出機構２１の拡大断面図
を示している。同図のように、この回転主軸停止検出機
構２１は、エアモータ２の回転主軸１５と同軸上に配置
されたロータ軸５１と、このロータ軸の後部側外周を覆
う慣性リング５２とを有しており、上記ロータ軸の前部
側は、上記回転主軸１５の後端に穿設されている凹部５
３に嵌挿されている。そしてその嵌挿部には、六角部５
４が設けられており、したがって、上記ロータ軸５１は
上記回転主軸１５と一体的に回転するようになされてい
る。このロータ軸５１には、軸心を貫通すると共に後部
側が拡径部となされた中心孔５５が穿設されており、そ
してこのロータ軸５１の後端部側には、第２図のように
その周側部から上記中Ｉｔ＞ＪＬ　５５に至る切欠き５
６が形成されている。一方、上記した慣性リング５２に
も、その後端部側に、第２図のように、周側部から中心
孔に至る切欠き５日が形成されており、そして上記各切
欠き５６．５８の周方向位置を略一致させた状態で、両
切欠き５６．５８内を半径方向に延びるストッパ部材５
９が配置されている。このストッパ部材５９は、上記慣
性リング５２の切欠き５８内において、その外周端側を
ビン６０により回動自在に軸着されており、またこのス
トッパ部材５９の周方向幅は、上記各切欠き５６．５８
の周方向幅よりも小さくなされているために、第２図に
示す位置、すなわち上記ストッパ部材５９の周方向両端
面が、第２図においてロータ軸５１の切欠き５６の左側
端面と慣性リング５２の切欠き５８の右側端面とにそれ
ぞれ当接する位置（第１係合状態）から、第３図に示す
位置、すなわちロータ軸５１の切欠き５６の右側端面と
慣性リング５２の切欠き５８の左側端面とに当接する位
置（第２係合状態）に至る範囲で、上記ストッパ部材５
９は上記ビン６０による軸着点を中心に回動可能となさ
れている。そして第２図の第１係合状態では、上記スト
ッパ部材５９はロータ軸５１の軸心に向かって半径方向
に延びる状態で位置し、一方、第３図の第２係合状態で
は、上記ストッパ部材５９は半径方向と大きな傾斜角を
有する位置、つまり、ストッパ部材５９の中心側端部が
、ロータ軸５１の軸心より離れた位置に位置するように
なされている。なお上記ピン６０には、上記ストッパ部
材５９を上記第１係合状態側へ付勢するねじりコイルば
ね６１が捲着されている゛。

上記ストッパ部材５９と各切欠き５６．５８とによって
回転伝達機構６５が構成されている。すなわち上記ねじ
りコイルばね６１のばね力によって、第２図の第１係合
状態に位置する状態でロータ軸５１の回転が開始される
と、加速回転時及び定速回転時には第２図の状態を保持
しながら、慣性リング５２には、上記ストッパ部材５９
を介してロータ軸５１から回転力が与えられ、このロー
タ軸５１と一体的に回転する。そしてその回転状態から
ロータ軸５１に減速が生じた場合には、慣性によって減
速前の回転速度を維持しようとする慣性リング５２の回
転が、上記ロータ軸５１の回転より先行することとなり
、このとき第３図に示すように、上記ねじりコイルばね
６１のばね力に抗して上記ストッパ部材５９は第２係合
状態へと変化すると共に、慣性リング５２は、ロータ軸
５１に対して、第２図に示す相対回転位置より先行した
減速時回転位置（第３図）に位置することとなる。

さらに、上記ロータ軸５１の中心孔５５における後端側
拡径部内には、第１図のようにカップ状の摺動部材７１
が軸方向摺動自在に配置されている。一方、上記中心孔
５５の前端側からはエアを導入し得るようになされてい
る。つまり、前記した給気通路７から分岐して制御弁２
２に至る分岐通路に連通ずる流路７２が、エアモータ２
の後端板１７内部に半径方向に形成されており、二〇流
路７２を通してエアが、上記後端板１７の中心穴７３へ
と導入される。そしてエアモータ２の回転主軸１５の上
記中心穴７３に挿通される外周面には、この回転主軸１
５の後端面から穿設された凹部５３に至る連通孔７４が
放射状に穿設されており、この結果上記凹部５３に嵌入
されている上記ロータ軸５１の中心孔５５にエアが導入
され、このエア圧力によって、上記摺動部材７１は後方
（第１図において右側）への移動力を受けることとなる
。そしてこの摺動部材７１の後方端面には、前記したス
トッパ部材５９が第２図のような第１係合状態にあると
きには、このストッパ部材５９の軸心方向先端部が上記
摺動部材７１の後方端面に当接してその移動を阻止する
ようになされ、一方、第３図の第２係台状態となったと
きには、上記ストッパ部材５９の先端部は、上記摺動部
材７１から離間し、この結果摺動部材７１は上記エア圧
の作用によって後方に移動する。そして上記摺動部材７
１の後方端面の軸心位置に、前記した制御弁２２を開弁
操作するためのブツシュロッド４７の先端が当接するよ
うになされている。この結果、上記ストッパ部材５９が
第１係合状態から第２係合状態に変化する際に、上記ブ
ツシュロッド４７はエア圧の作用によって後方へと押動
され、これによって上記制御弁２２が開弁することとな
る。上記のようにこの寞施例においては、ストッパ部材
５９は回転伝達機構６５を構成すると共に、その先端部
は、第１係合状態において摺動部材７１の後方への移動
を阻止する機能を有するストッパ７５として構成されて
いる。

次に上記構成のパルスレンチにおける作動状態について
説明する。レンチ本体１の握り部４に設けられているパ
ルプレバー１０を操作して給気弁８を開弁することによ
り、給気口５から供給される高圧エアは、給気弁８、回
転方向切換弁９、遮断弁２５を経て、エアモータ２に供
給され、エアモータ２の回転が開始される。そしてオイ
ルシリンダ３の主軸１２先端の取付部１３に適当なソケ
ットを介して取付けられたねじが着座する迄の間は、上
記主軸１２は上記エアモータ２と同速度で回転を継続す
る。この間のエアモータ２の加速・定速回転時には、前
記のように回転主軸停止検出機構２１の摺動部材７１は
ストッパ７５によって移動が阻止されており、したがっ
て制御弁２２は閉弁状態を維持している。

上記作動の継続によって被締結体が着座すると、オイル
シリンダ３の主軸１２の回転は停止され、上記オイルシ
リンダ３の枠体１４のみがエアモータ２と一体的に回転
することとなる。このとき停止した主軸１２と回転を継
続する枠体１４との間のオイルに高圧圧力が発生され、
この高圧圧力によって打撃的な締付トルクが上記主軸１
２に与えられることとなる。つまり枠体１４における回
転の運動量がパルス的な油圧力に変換されて、主軸１２
に作用することとなる訳であるが、この際に枠体１４に
は逆回転方向の打撃反力が発生する。

このため上記枠体１４の回転は減速され、したがってエ
アモータ２の回転主軸１５も、着座時に減速を生じるこ
ととなる。この結果、前記のように回転主軸停止検出機
構２１における摺動部材７１の軸方向移動を生じ、この
ため制御弁２２が開弁される。以降は、上記回転主軸１
５が再加速回転状態となる場合にも、第３図に示す第２
係台状態となされたストッパ部材５９が第２図に示す第
１係合状態に変化する途中で、ストッパ７５は上記軸方
向に移動した摺動部材７１の周側面に当接することとな
るので、この摺動部材７１が復帰位置に戻されることは
なく、したがって上記制御弁２２の開弁状態が継続され
る。

上記着座以後は、エアモータ２の回転によって、その一
回転に一回の割合でオイルシリンダ３において打撃トル
クが発生され、これにより被締結体の締付けがなされて
いく。そしてこの間、上記着座時に開弁された制御弁２
２と、流量調整弁２６とを通して所定の流量でエアがエ
アタンク２４に供給されていく。したがって時間経過と
共に上記エアタンク２４内の圧力が上昇していき、この
圧力が排気弁２３のばね４１のばね力を超えたとき１に
上記排気弁２３が開弁する。この排気弁２３の開弁動作
によって、前記したように遮断弁２５が閉弁され、エア
モータ２へのエアの供給が遮断されてニアモー′夕２は
停止し、締付作業を完了する。

つまり、被締結体が着座してから、所定時間経過後に上
記遮断弁２５の閉弁動作が生じるように流量調整弁２６
における流量の設定がなされており、この結果着座以降
の締付作業時間が略一定となることによって、締付トル
クを自動的に管理し得る構成となされているのである。

上記エアモータ２の自動停止による締付作業の完了後に
、バルブレバー１０の解除操作がなされることによって
、給気弁８が閉弁されてエアの供給が停止されると、ま
ず遮断弁２５における各パイロットポート３３．３６に
おける閉弁に維持する圧力差がなくなり、これによりば
ね３８によって開弁状態に復帰される。この結果、給気
通路７はエアモータ２を介して排気口６に連通し、排気
圧に低下する。この過程で、エアタンク２４内の圧力は
、逆止弁２７を通して低下すると共に、排気弁２３は閉
弁状態に復帰する。また上記給気道路７から分岐された
エア圧力によって後方へと移動されていた回転主軸停止
検出機構２１における摺動部材７１も、制御弁２２にお
けるばね４５のばね力によって、この制御弁２２の閉弁
動作と共、に前°吉例へと移動され、これによりストッ
パ７５がねじりコイルばね６１のばね力によって、上記
摺動部材７１の移動を阻止する第１係合状態へと復帰さ
れ、次の締付作業を行うための初期状態に復帰する。

以上の説明のように、上記実施例においては、エアモー
タ２の回転主軸１５と共に回転するロータ軸５１と回転
慣性力の作用する慣性リング５２とによって上記回転主
軸１５の減速回転発生時に摺動部材７１がエア圧力によ
って軸方向移動を生ずるようになされており、これによ
り着座以降の打撃トルクによる締付時間を略一定にして
締付トルクを自動的に管理することが可能となっている
。

このため従来のような高い油圧圧力に対する油密構造は
不要であり、オイル漏れを生じることなく、安定したト
ルク管理が可能となる。

なお上記実施例はこの発明を限定するものではなく、こ
の発明の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば上記
実施例においては回転伝達機構６５を構成するストッパ
部材５９の軸心側端部をストッパ７５として構成した例
を示したが、回転伝達機能とストッパ機能とをそれぞれ
別部材で構成してもよい。また上記はこの発明をパルス
レンチに適用した例について示したが、インパクトレン
チ等のその他のエアモータを内蔵する装置への適用が可
能である。

（発明の効果） 上記説明のようにこの発明のエアモータの回転主軸の停
止検出装置においては、エアモータの回転主軸の減速を
検知して、エア圧力による摺動部材の軸方向移動を生ず
るので、例えばパルスレンチやインパクトレンチ等のト
ルクレンチにおいては、被締結体の着座時を検出するこ
とができ、これにより締付作業時間を略一定とする構成
とすること等によって、従来のようなオイル漏れ等を生
ずることなく締付トルクの管理を安定して行うことがで
きる。また上記はエアモータの回転軸に連動すると共に
エア圧力の供給を受けて動作する構成であるので、パル
スレンチに限定されることなく、エアモータを内蔵する
種々の工具において適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を適用したパルスレンチの要部拡大断
面図、第２図は第１図における■−■線での断面図、第
３図は第２図の回転伝達機構の動作説明図、第４図は上
記パルスレンチの全体構成を示す縦断面図、第５図は第
４図のＶ−Ｖ線における断面図、第６図及び第７図はそ
れぞれ第５図のＶｌ−Ｖｌ線、■−■線における断面図
、第８図は上記パルスレンチ内のエア回路模式図、第９
図は従来装置における一部切欠き正面図である。 ２・・・エアモータ、１５・・・回転主軸、５１・・・
ロータ軸、５２・・・慣性リング、５５・・・中心孔、
６５・・・回転伝達機構、７１・・・摺動部材、７５・
・・ストッパ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、エアモータの回転主軸に連動して回転するロータ軸
   と、このロータ軸と同軸上に配置された慣性リングと、
   上記ロータ軸の回転が減速する際に、このロータ軸と上
   記慣性リングとの間で第１係合状態から第２係合状態に
   変化して、上記ロータ軸に対する上記慣性リングの相対
   回転位置をそれまでとは異なる減速時相対回転位置に保
   持して回転の伝達を行う回転伝達機構とを設け、また上
   記ロータ軸の軸心に穿設された中心孔内に、上記中心孔
   の一端側から導入されるエア圧力によって他端側への移
   動力を受ける摺動部材を軸方向摺動自在に配置すると共
   に、上記慣性リングにストッパを設け、上記慣性リング
   が上記減速時相対回転位置以外のときには、上記ストッ
   パが上記摺動部材に当接してこの摺動部材の移動を阻止
   する一方減速時相対回転位置のときには、上記ストッパ
   が上記摺動部材より離間してこの摺動部材が軸方向に移
   動すべく構成していることを特徴とするエアモータの回
   転主軸の停止検出装置。