JP4734424B2 - 回転駆動式工具のための空気圧モータ - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に従った、回転数制限のための制御装置が備えられた回転駆動式工具、例えば研削機のための空気圧モータに関する。空気圧モータには、タービン、回転板式液圧モータおよび歯車モータが使用される。制御装置が備えられた空気圧駆動装置は、例えば独国特許第４３２０５３２号明細書および独国特許第４４２８０３９号明細書から公知である。

本発明の課題は、このような空気圧モータにおいて、確実に一定の値での回転数制限を可能にする制御装置を備えた空気圧モータを提供することである。

この課題の解決は本発明によれば請求項１に記載の特徴によって行なわれる。有利な更なる形態は従属請求項で定義されている。

次に本発明の実施例を添付の図面につき詳細に説明する。

図１には本発明による空気圧モータで駆動する研削機が示されており、この研削機は、例えば図より１．３〜１．５倍の大きさを有し、この研削機で作業する作業者の手で保持されるようになっている。さらに、本発明による空気圧モータは工具用スピンドルないしはロータリーツールにも使用される。

図１に示されるように、研削機は、相互にねじ締めされたケーシング部品１及びケーシング部品２を備えている。また、図１に示す右端ではケーシング部品１に蓋９がねじ止めされている。

さらに、ケーシング部品１とケーシング部品２の間に、ベアリングプレート３（図３［ｃ］参照）が挟まれており、このベアリングプレート３はその円周に沿って開口部４が設けられている。また、ベアリングプレート３の内側には、スピンドル６を回転可能に保持した玉軸受５が保持されている。スピンドル６左端には、例えば研削工具を嵌めることができる受け部１００が設けられている。

図２に示されるように、スピンドル６に形成されたねじ７によって、第１プレート１１、第２プレート１２（図３［ｅ］）および空気案内プレート１３（図３［ｄ］）によって形成された制御装置１０（図３［ｇ］）が固く締め付けられている。

また、第２プレート１２の外周には、ハブ１４が設けられている。さらに、ハブ１４には、弾性体で断面円形状のリング１５（Ｏリング）が取り付けられており、このリング１５が本来の調整エレメントを形成している。

ハブ１４が形成された第２プレート１２は、接続部としてのフランジ１６を備えており、このフランジ１６にはある円に沿って開口部１７が設けられている。また、この装置は、開口部１７を通って室２５内に入る圧縮空気流の流れ方向は、リング１５で方向づけられ、かつ図示された位置の場合にはリング１５によって上向き（径方向外側）に方向を変えられるようになっている。

さらに、第１プレート１１には、開口部１８（図３［ｅ］参照）が形成され、また、これら開口部１８は同一円周上に形成されてその半径は開口部１７が存在する半径よりやや大きくされている。そして、これらの開口部１８の一部は、この鍋状に形成された第１プレート１１の底部１９内に、そして一部は第１プレート１１の縁部２０（図３［ｅ］参照）に設けられている。

また、この鍋状に形成された第１プレート１１の底部１９および縁部２０と第２プレート１２のフランジ１６との間には、室２５が存在する。つまり、開口部１７を通って室２５内に入る気流は、リング１５が図示された位置をとる限り、リング１５の脇を通り過ぎて開口部１７から開口部１８へと貫流することができる。さらに、第１プレート１１の開口部１８を通過した気流は、次に空気案内プレート１３の室２６（図３［ｄ］参照）に流入する。さらに、周囲に分散した３つの半径方向の流路２７（図３［ｄ］参照）を経て次にこの気流は、開口部２８を経てスピンドル６の軸方向に設けられた穿孔部３０中に流れる。

上記では開口部１７から穿孔部３０内への気流の経路を説明した。開口部１７へは気流はケーシング部品１における中央の吸気ダクト４０および同心に広がっていく室３５を経て達し、この室３５は同じく同心の分離スリーブ４１と制御装置１０の間に形成されている。また、この分離スリーブ４１はケーシング部品１とベアリングプレート３の間に挟まれている。

一方、スピンドル６における穿孔部３０から気流は、穿孔部４５を通って、４枚の空気案内羽根８１、８２、８３および８４（図４参照）の間に形成されている４つのノズル８５、８６、８７および８８（図４参照）に流入する。これを達成するために２枚ずつの空気案内羽根が、鏡像に形成されたタービンホイール５０の両方の半分５１、５２（図３［ａ］および［ｂ］参照）の一方に備えられている。これら半分５１、５２は９０度ずらして組み合わされ、かつねじ７が設けられた第２プレート１２の締め付けによってスピンドル６の端部で結束されている（図２参照）。

また、ノズル８５、８６、８７および８８（図４参照）は、スピンドル６に対して垂直な平面上に延びて設けられている。このため、気流は、ノズル８５、８６、８７および８８（図４参照）からタービンホイール５０の円形に対して接線方向に流出し、反動によってスピンドル６を、さらに、スピンドル６に装着された工具を駆動するようになっている。

気流は室３５から開口部１７、室２５、開口部１８、室２６、流路２７（図３［ｄ］参照）および開口部２８を経て穿孔部３０に流入し、図２ａに示されるように、回転数に応じて、弾性リング１５に作用する遠心力と、開口部１８および縁部２０への圧迫の結果として、弾性リング１５は、弾性リング１５の断面の長軸が水平位置である楕円形となるように扁平化する。

このようにしてリング１５は回転数の上昇とともに開口部１８を閉鎖する（図２ａ参照）。リング１５の可能な中間位置は回転数、つまり遠心力に依存する。このようにして最大限で達成可能な回転数よりも小さな回転数で一定に制御される。また、回転数が落ちれば、リング１５は開口部１８を再び開放される。

空気の還流はタービンホイール５０とケーシング部品２の間に設けられる室６０を通って、さらにベアリングプレート３の開口部４および分離スリーブ４１とケーシング部品１との間の環状の室６１を介して行なわれる。さらに、室６１から気流はケーシング部品１の排出ダクト７０および蓋９とケーシング１の支柱状端部との間の通路７１を通って流れる。

このようにして例えば約４５０００ｒｐｍへの確実かつ簡単な回転数制限が、気流中に含まれるエネルギーの最適な消費の範囲内で達成される。この回転数制限は殊に開口部１７、１８の形状寸法、リング１５の大きさおよびその弾性率に依存する。この種の装置が使用される工業的な作業場で既に示されておりかつこの種の研削機を駆動する圧力は通常約６〜７バールである。

実施例の断面図が示している。 図１の右側部分の拡大図を示している。 開口部１８を閉鎖する位置における部材で直接取り囲まれた弾性リング１５を示している。 タービンホイール５０の半分５１および５２、ベアリングプレート３、空気案内プレート１３、有孔板１１および１２ならびに制御装置１０をそれぞれ透視図で示している。 図２の矢印ＩＶ‐ＩＶの方向の断面を示している。

Claims (11)

1. 回転駆動式工具、特に研削機に用いられる空気圧モータであって、
   端部に工具が取り付けられる受け部を備えるスピンドルを圧縮空気が回転方向に駆動し、回転による遠心力の影響によって形状及び位置の少なくとも一方を変化させる制御エレメントが備えられており、制御エレメントが回転数に応じて圧縮空気が通る開口部を遮蔽又は開放する空気圧モータにおいて、
   開口部（１８）が円周に沿ってプレート（１１）に配置されており、制御エレメント（１５）が流れ方向で開口部（１８）の上流に配置される弾性リング（１５）によって形成されており、回転数の上昇にともなって徐々に開口部（１８）を閉鎖するように弾性リング（１５）が遠心力によって変形されることを特徴とする空気圧モータであって、
   前記弾性リング（１５）が室（２５）内に配置されており、前記室（２５）内には、プレート（１２）に設けられた開口部（１７）を経て圧縮空気が流れ込み、かつ室（２５）から圧縮空気が前記開口部（１８）を通って流出し、
   その際、前記開口部（１７）は、その円周に沿って前記開口部（１８）が配置される半径より半径が小さい円周に沿って配置され、かつ弾性リング（１５）が変形されていない場合には、前記開口部（１７）と前記開口部（１８）の間の通路を開放することを特徴とする、空気圧モータ。
2. 前記プレート（１１）およびプレート（１２）がスピンドル（６）の回転軸に対して垂直に広がり、かつその間に室（２５）が形成されることを特徴とする請求項１記載の空気圧モータ。
3. 圧縮空気が室（２５）内に流れ込む前に通る開口部（１７）が、弾性リング（１５）に向けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の空気圧モータ。
4. 圧縮空気は前記開口部（１８）から空気案内プレート（１３）の内部に流入し、空気案内プレート（１３）から穿孔部（２８）を通って達し、穿孔部（２８）からスピンドル（６）内に形成された流路（３０）に達し、この流路（３０）からノズル（８５〜８８）を有するタービンホイール（５０）に流入することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の空気圧モータ。
5. 開口部（１７、１８）が備えられた２枚のプレート（１１、１２）と空気案内プレート（１３）とからなる制御装置（１０）が固くスピンドル（６）と結合されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の空気圧モータ。
6. ノズル（８５、８６、８７、８８）が空気案内羽根（８１、８２、８３、８４）によって形成され、空気案内羽根はタービンホイール（５１、５２）の少なくとも一方の半分（５１、５２）に配置されており、かつタービンホイール（５０）がスピンドル（６）と一緒に回転することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の空気圧モータ。
7. 制御装置（１０）への圧縮空気の供給が流れ方向に広がる同心の分離スリーブ（４１）によって行なわれ、分離スリーブ（４１）は制御装置（１０）を取り囲んでおり、かつノズル（８５、８６、８７、８８）から流出した後の圧縮空気の還流のための流路が分離スリーブ（４１）とケーシング（１）の間の室（６１）によって行なわれることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の空気圧モータ。
8. スピンドル（６）がケーシング（１）内で軸受（５）に支持されており、軸受（５）がベアリングプレート（３）によって保持され、ノズル（８５、８６、８７、８８）を備えるタービンホイール（５０）がベアリングプレート（３）の一方の側に配置されており、スピンドル（６）と一緒に回転する制御装置（１０）がベアリングプレート（３）の他方の側に配置されており、かつベアリングプレート（３）が還流する圧縮空気が流れる開口部（４）を有することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の空気圧モータ。
9. タービンホイール（５０）は２つの半分（５１、５２）によって形成され、これら半分（５１、５２）にそれぞれ２枚の空気案内羽根（８１、８２および８３、８４）が備えられており、これら空気案内羽根（８１、８２および８３、８４）が互いに組み合わされることによりノズル（８５、８６、８７、８８）を形成することを特徴とする請求項８記載の空気圧モータ。
10. ノズル（８５、８６、８７、８８）が、タービンホイール（５０）の両方の半分（５１、５２）の間に配置される空気案内羽根（８０〜８３）によって形成されることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の空気圧モータ。
11. タービンホイール（５０）の両方の半分（５１、５２）がその空気案内羽根（８１、８２、８３、８４）を支持する側にて鏡像に形成されることを特徴とする請求項１０記載の空気圧モータ。

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