Titel: Druckluftmotor für drehangetriebene Werkzeuge

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Druckluftmotor für drehangetriebene Werkzeuge, zum Beispiel Schleifgerate mit einem Regler zur Drehzahlbegrenzung nach dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1. Als Druckluftmotoren kommen Turbinen, Lamellenmotoren und Zahnradmotoren in Betracht. Druckluftantriebe mit einem Regler sind zum Beispiel aus der DE 43 20 532 Cl und der DE 44 28 039 Cl bekannt.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, bei einem solchen Motor einen Regler zu schaffen, der zuverlässig eine Drehzahlbegrenzung auf einen bestimmten Wert möglich macht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale nach dem Kennzeichen des Schutzanspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert .

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es stellen dar:

Figur 1 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel;

Figur 2 den rechten Teil in Figur 1 in vergrößerter Darstellung;

Figur 2a den elastischen Ring 15 mit den unmittelbar umgebenden Bauteilen in einer Stellung, in der er die öffnungen 18 verschließt;

Figuren

3(a) bis (g) die Hälften 51 und 52 des Turbinenrades 50, die Lagerplatte 3, die Luftleitplatte 13, die Lochplatten 11 und 12 sowie den Regler 10, jeweils in perspektivischer Darstellung;

Figur 4 einen Schnitt m Richtung der Pfeile IV-IV in Figur 2.

Figur 1 zeigt ein mit einem Druckluftmotor gemäß der Erfindung betriebenes Schleifgerat , das in der Realität etwa die 1 _/ 3- bis 1,5-fache Große wie in der Zeichnung aufweist und von der Person, die damit arbeitet, in der Hand gehalten wird. Es kommen aber auch eine Werkzeugspindel beziehungsweise ein Roboterwerkzeug in Betracht.

Das Schleifgerat weist zwei miteinander verschraubte Gehauseteile 1 und 2 auf. Am rechten Ende ist auf das Gehauseteil 1 ein Deckel 9 aufgeschraubt. Zwischen die Gehauseteile 1 und 2 ist eine Lagerplatte 3 (vgl. Figur 3[c]) eingespannt, die entlang ihres Umfanges mit Offnungen 4 versehen ist. In ihrem Inneren halt die Lagerplatte 3 ein Kugellager 5, in dem die Spindel 6 drehbar gelagert ist. Am linken Ende tragt die Spindel 6 eine Aufnahme 100, in die zum Beispiel ein Schleifwerkzeug eingespannt werden kann.

Mit der Spindel 6 mittels eines Gewindes 7 fest verschraubt ist ein Regler 10 (Figur 3[g]), gebildet durch eine erste Platte 11, eine zweite Platte 12 (Figur 3[e]) und eine Luftleitplatte 13 (Figur 3[d]). Die Platte 12 weist eine Nabe 14 auf. Auf der Nabe 14 sitzt ein elastischer und im Querschnitt kreisförmiger Ring 15, im Prinzip ein O-Ring, der das eigentliche Regelungselement bildet. Im Anschluss an die Nabe 14 weist die Platte 12 einen Flansch 16 auf, der entlang eines Kreises mit Offnungen 17 versehen ist. Die Anordnung ist derart, dass ein durch die Offnungen 17 m den Raum 25 eintretender Druckluftstrom auf den Ring 15 gerichtet ist und

in der gezeigten Stellung durch diesen nach oben abgelenkt wird.

Die Platte 11 weist öffnungen 18 auf (vergleiche Figur 3[e]), die ebenfalls auf einer Kreislinie liegen, deren Radius jedoch etwas größer ist als der Radius, auf dem die öffnungen 17 liegen. Die Löcher 18 sind zum Teil in den Boden 19 dieser topfartig ausgebildeten Platte 11 und zum Teil im Rand 20 der Platte 20 vorgesehen. Zwischen dem Boden 19 und dem Rand 20 der topfartig ausgebildeten ersten Platte 11 und dem Flansch 16 der zweiten Platte 12 andererseits befindet sich ein Raum 25. Ein durch die öffnungen 17 in den Raum 25 eintretender Luftstrom kann also, sofern der Ring 15 die gezeigte Stellung einnimmt, an diesem vorbei von den öffnungen 17 zu den öffnungen 18 hindurchfließen. Durch die öffnungen 18 in der Platte 11 tritt dann der Luftstrom in eine Kammer 26 in der Luftleitplatte 13 (vergleiche Figur 3[d]) ein. über drei entlang des Umfangs verteilte radiale Kanäle 27 fließt dann der Luftstrom über öffnungen 28 in die Bohrung 30, die axial in der Spindel 6 vorgesehen ist.

Vorstehend wurde der Weg des Luftstroms von den öffnungen 17 in die Bohrung 30 beschrieben. Zu den öffnungen 17 gelangt der Luftstrom über den zentralen Lufteintrittskanal 40 im Gehäuseteil 1 und eine sich konisch erweiternde Kammer 35, die zwischen der ebenfalls konischen Trennhülse 41 und dem Regler 10 ausgebildet ist. Die Trennhülse 41 ist zwischen Gehäuseteil 1 und Lagerplatte 3 eingespannt.

Aus der Bohrung 30 in der Spindel 6 tritt der Luftstrom durch die Bohrung 45 in vier Düsen 85, 86, 87 und 88 ein, die zwischen den vier Luftleitschaufeln 81, 82, 83 und 84 ausgebildet sind. Um dies zu erreichen, sind je zwei Luftleitschaufeln an einer der beiden spiegelbildlich ausgebildeten Hälften 51, 52 (vergleiche Figur 3[a] und [b] ) des Turbinenrades 50 vorgesehen. Die Hälften 51, 52 werden um 90° versetzt ineinander gefügt und durch Anziehen der mit dem

Gewinde 7 versehenen Platte 11 am Ende der Spindel 6 zusammengehalten (siehe Figur 2) . Die Düsen 85, 86, 87 und 88 verlaufen in einer senkrecht zur Spindel 6 liegenden Ebene. Der Luftstrom tritt tangential zur Kreisform der Turbinenräder aus den Düsen aus und treibt damit durch Rückstoß die Spindel 6 und mit ihr ein von ihr aufgenommenes Werkzeug an.

Fließt der Luftstrom von der Kammer 35 über die öffnungen 17, die Kammern 25, die öffnungen 18, die Kammern 26, die Kanäle 27 und die öffnungen 28 in die Bohrung 30, so erfolgt eine drehzahlabhängige Regelung dadurch, dass sich der elastische Ring 15 infolge der auf ihn wirkenden Fliehkraft und der Abstützung an den öffnungen 18 und dem Rand 20 abplattet und dabei eine ovale Form mit horizontaler Lage der längeren Achse annimmt. Derart verschließt der Ring 15 mit zunehmender Drehzahl die öffnungen 18 (vgl. Figur 2a). Die möglichen Zwischenstellungen hängen von der Drehzahl und damit der Fliehkraft ab. Auf diese Weise stellt sich eine bestimmte Drehzahl ein, die geringer als die maximal erreichbare ist. Fällt die Drehzahl ab, gibt der Ring 15 die Löcher 18 wieder frei .

Der Rückfluss der Luft erfolgt über den Raum 60, der sich zwischen den Turbinenrädern 51, 52 und dem Gehäuseteil 2 ergibt, ferner über die öffnungen 4 in der Lagerplatte 3 und den ringförmigen Raum 61 zwischen Trennhülse 41 und dem Gehäuseteil 1. Von dort fließt der Luftstrom durch die Auslasskanäle 70 im Gehäuseteil 1 und den Durchlass 71 zwischen Deckel 9 und dem stutzenartigen Ende des Gehäuses 1.

Auf diese Weise wird eine zuverlässige und einfache Drehzahlbegrenzung, zum Beispiel auf etwa 45.000 U/min im Bereich optimaler Ausnutzung der im Luftstrom enthaltenen Energie erreicht. Sie hängt insbesondere von den Dimensionen der öffnungen 17, 18 der Größe des Ringes 15 und seiner Elastizität ab. üblicherweise beträgt der Druck, der an

industriellen Arbeitsplätzen, wo derartige Geräte eingesetzt werden, bereit steht und mit dem derartige Schleifgerate betrieben werden, ca. 6 - 7 bar.