DE1017856B

DE1017856B - Regelung fuer Druckluftmotoren, insbesondere an Handwerkzeugen

Info

Publication number: DE1017856B
Application number: DE1953P0010987
Authority: DE
Inventors: Albert Heidler
Original assignee: PRESSLUFTWERKZEUG und MASCHB I
Current assignee: PRESSLUFTWERKZEUG und MASCHB I
Priority date: 1953-12-12
Filing date: 1953-12-12
Publication date: 1957-10-17

Description

DEUTSCHES

Die rotierenden Druckluftwerkzeuge, wie Bohrmaschinen, Schleifmaschinen, Schraubenanziehmaschinen usw., werden meist mit Fliehkraftreglern ausgerüstet, um überhohe Drehzahlen im Leerlauf zu vermeiden. Trotz dieser Regler liegt die Vollastdrehzahl etwa 30 bis 40% unter der Leerlauf drehzahl, weil diese Werkzeuge sowohl horizontal als auch vertikal benutzt werden und die Regler daher in jeder Lage sicher arbeiten müssen und deshalb dieses große Regelintervall aufweisen.

Die hohe Leerlaufdrehzahl bringt einen unnötig hohen Luftverbrauch und Verschleiß mit sich und hat bei Schleifmaschinen zur Folge, daß die zulässige Höchstumfangsgeschwindigkeit der Schleifscheiben nicht ausgenutzt werden kann, weil der maximal zulässige Schleifscheibendurchmesser nach der höchsten auftretenden Drehzahl, also nach der Leerlauf drehzahl, bemessen werden muß. Die Schleifscheiben können daher nur mit etwa 60 bis 70% ihrer zulässigen Drehzahl benutzt werden.

Die Erfindung betrifft demgegenüber eine Regelung für Druckluftmotoren, wie sie insbesondere an Handwerkzeugen verwendet werden, bei der das Regel-Luftventil in Abhängigkeit von dem an der Motorwelle abgenommenen Drehmoment verstellt wird. Dieses Regelungsprinzip ist an sich bekannt. So wurde ein dynamometrischer Dampfmaschinenregler beschrieben, bei dem die Dampfmaschinenwelle geteilt ist und die beiden Teile durch eine gleitend gelagerte Büchse gekuppelt sind, von der die Regelbewegung über Hebelgestänge auf die Dampfleitung übertragen wird. Solche außenliegenden Gestänge sind störend und insbesondere bei Handwerkzeugen unbrauchbar. Da außerdem die Büchse ebenso schnell umläuft wie die Abtriebswelle, bereitet es Schwierigkeiten, die Axialverschiebung der Büchse für die Regelung abzugreifen. Ferner ist ein Drehmomentregler als Ausgleich zwischen Antriebskraft und Belastung bei Preßluftwerkzeugmaschinen beschrieben worden, dessen Aufbau drei koaxiale, zueinander drehbare Teile aufweist. Am stationären Lagerteil ist eine Reglerfeder angebracht, die mit dem bei Belastung im Motor erzeugten Gegendrehmoment im Gleichgewicht steht. Die Reglerfeder muß jedoch mit ihrem einen Ende ortsfest verankert sein, weshalb diese Drehmomentregelung nur für stationäre Preßluftwerkzeugmaschinen in Betracht kommt.

Demgegenüber ist die Drehmomentregelung für Druckluftmotoren gemäß der Erfindung insbesondere vorteilhaft für Handwerkzeuge. Sie besteht darin, daß die Motorwelle in an sich bekannter Weise mit einer koaxialen Abtriebswelle durch ein Zwischenstück gekuppelt ist, welches entgegen der Kraft einer Feder eine dem Drehmoment entsprechende axiale Bewegung Regelung für Druckluftmotoren,
insbesondere an Handwerkzeugen

Anmelder:

Pressluftwerkzeug- und Maschinenbau
»PREMAG« G.m.b.H.,
Geisenheim (Rheingau)

Albert Heidler, Eltville,
ist als Erfinder genannt worden

ausführt, die zur Verstellung des Regel-Luftventils dient, wobei die Motorwelle hohl ausgebildet ist und ein mit dem Zwischenstück verbundener Bolzen durch die hohle Motorwelle hindurch auf das Regel-Luftventil einwirkt. Die hierbei verwendete Feder liegt im Inneren des Motors, beispielsweise in einer zentralen Rotorbohrung, und wirkt in axialer Richtung. Sie ist also völlig eingeschlossen, und auch die übrigen Reglerteile verlangen keinerlei Durchbrechung des Gehäuses und gestatten die Benutzung des betreffenden Werkzeuges in jeder beliebigen Stellung und am beliebigen Ort. Die hohle Ausbildung der Motorwelle und die Axialverschiebung des Kupplungsteiles bieten den Vorteil, daß die Motorabtriebswelle für die Kraftübertragung sehr günstig gestaltet werden kann.

Beispielsweise läßt sich an dem axial verschiebbaren Zwischenstück in Längsrichtung der Welle ein Betätigungsstift od. dgl. anbringen, der keinem erheblichen Verschleiß unterliegt und an seiner Stirnseite beaufschlagt werden kann, die erheblich leichter widerstandsfähig gemacht werden kann als ein Abgreifring.

Infolgedessen ist bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das Regel-Luftventil auf der der Abtriebsseite gegenüberliegenden Seite der Motorwelle angeordnet. Es kann dann zweckmäßig durch einen Stift, wie eben erwähnt, von dem axial beweglichen Zwischenstück aus gesteuert werden. Dabei ist es zweckmäßig, das Zwischenstück mit der Motorwelle durch ein Steilgewinde verdrehbar und axial beweglich zu verbinden. Das Steilgewinde hat zweckmäßig eine Steigung von etwa 65 bis 85° gegen die Drehebene, jedoch kann . das Zwischenstück ent-

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sprechend den Kraft- und Raumverhältnissen auch aus anderen Aufbauelementen zusammengesetzt sein, beispielsweise aus ineinandergreifenden Kurvenstücken, Seilzügen, die je nach Drehbelastung mehr oder weniger aufgespult werden, Torsionskörpern, die sich unter Torsionswirkung verkürzen, z. B. Stahlfedern usw. Die Axialverschiebung wird durch eine Druckfeder gehemmt, so daß bei steigender Drehbelastung eine wachsende Axialverschiebung der beiden Kupplungsteile der Abtriebswelle entsteht.

Dieser Regler kann erfindungsgemäß je nach Verwendungszweck, d. h. der Arbeitsweise der betreffenden Maschine, so beschaffen sein, daß er mit zunehmender Belastung die Energiezufuhr steigert oder auch drosselt oder für bestimmte Zwecke bei Überschreiten eines vorher eingestellten Drehmomentes an der Abtriebswelle die Energiezufuhr völlig sperrt.

Bei Bohr- und Schleifmaschinen beispielsweise wird durch Übertragung dieser Axialbewegung auf das

bildet also zusammen mit dem Kupplungsstück 20, 21 ein einheitliches Teil. Am entgegengesetzten Ende trägt der Bolzen 24 einen Bund 27, an dem einerseits die Druckfeder 18 anliegt und der andererseits die axiale Bewegung des Kupplungsstückes 20, 21 begrenzt, wenn er, wie in Fig. 2 ersichtlich, an der Stirnseite des Rotors 8 zum Anliegen kommt. Die axiale Bewegung des Kupplungsstückes 20, 21 wird in der anderen Richtung dadurch begrenzt, daß seine Stirn-ίο seite 28 (Fig. 1) sich an die innere Stirnfläche 29 des Rotors 8 anlegt. Im Reglergehäuse 30 sitzt der Reglerkolben 31, der durch eine schwache Druckfeder 32 über einen Stift 33 gegen eine verstellbare Anschlagschraube 34 im Bolzen 24 gedrückt wird und diesem in seiner Bewegung folgt.

Wird nun der Lufteintritt durch das nicht dargestellte Einlaßventil geöffnet, so kann zunächst (Fi|*, 1) nur wenig Druckluft das Reglerventil 30, 31 bei iem

Öffnungssegment 37 passieren und zum Rotor 8 geRegel-Luftventil dieses so gesteuert, daß bei geringer 20 langen, um diesen anzutreiben. Der Regler ist in Drehbelastung die Luftzufuhr zum Motor gedrosselt Leerlaufstellung. Die für den Leerlauf gewünschte ist und bei größer werdender Drehbelastung zu- Leerlaufdrehzahl kann durch entsprechende Bemessung nehmend geöffnet wird. Bei Schraubenanziehmaschinen des Öffnungssegmentes 37, z.B. mit Hilfe der An- und Schlagschraubern, einer besonderen Art der schlagschraube 34, beliebig eingestellt werden. Sie Schraubenanziehmaschinen, bei der die Arbeitsspindel 25 kann entweder gleich der Vollastdrehzahl oder auch durch Tangentialschläge gedreht wird, bleibt die niedriger als diese eingestellt werden. Zweckmäßig Luftzuführung zum Motor bei geringer Drehbelastung wird man eine Leerlaufdrehzahl vorsehen, die nieilgeöffnet und wird dann abgesperrt, wenn ein bestimmtes, einstellbares Drehmoment erreicht ist.

Die Zeichnung erläutert verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Fig. 1 und 2 stellen einen Drehmomentregler für eine Druckluft-Handschleifmaschine in Leerlauf- und Vollaststellung dar;

Fig. 3 und 4 zeigen eine andere Ausführungsform 35 Bewegung aus, wodurch mehr Druckluft zum Rotoar des Drehmomentreglers, welche in Verbindung mit strömen kann. Je größer der Widerstand wird, desto

riger ist als die Vollastdrehzahl, um Luftverbrauch und Verschleiß im Leerlauf herabzusetzen.

Sobald die Schleifscheibe gegen ein Werkstück gebracht wird und dort einen Widerstand findet, führen Bolzen 24 und Reglerkolben 31 durch das Zusammen?: wirken des Kupplungsstückes 20 mit dem Innendrall des Rotors und mit der Druckfeder 18 eine geringe

einem Ventil auch für Kolbenmotoren angewendet werden kann;

Fig. S und 6 stellen ein Regel-Luftventil für Schlagschrauber dar.

Eine beispielsweise Ausführung einer Druckluft-Handschleifmaschine mit einem Regler nach der Erfindung ist in Fig. 1 und 2 im Längsschnitt dargestellt, wobei der Motor als Lamellenmotor ausge-

größer wird das über das Kupplungsstück 20, 21 zu übertragende Drehmoment, und desto weiter öffnet sich das Regel-Luftventil und läßt dem Rotor die für die Überwindung des größeren Drehmoments und die Aufbringung der größeren Leistung benötigte größere Druckluftenergie zuströmen. Jedem größeren Drehmoment in der Antriebswelle entspricht also eine größere Öffnung des Ventils, und dieses erreicht seine

führt ist. Fig. 1 zeigt die Maschine in Leerlaufstel- 45 volle Öffnung dann, wenn das der Vollastdrehzäht und lung, Fig. 2 in Vollaststellung. Das Einlaßventil und der Nennleistung der Maschine entsprechende Drehdie Schleifscheibe sind in den Fig. fortgelassen.
Die Druckluft tritt bei 1 in das Gehäuse 2, 3

ein

und wird durch Bohrungen 4, 5, 6, 7 zum Rotor 8 ge-

moment erreicht ist. Die Maschine erreicht ihre höchste Drehzahl bei der höchsten Belastung und geht bei Leerlauf sofort wieder auf eine geringere Drehführt, der mit Kugellagern 9,10 in den Rotordeckeln 50 zahl zurück.
11, 12 gelagert ist. Der Rotor 8 bildet zusammen mit Eine andere Ausführung des Reglers, die auch für

Kolbenmotoren verwendet werden kann, ist in Fig. 3 in Leerlaufstellung und in Fig. 4 in Vollaststellung

einer Rotorbüchse 13 und Lamellen 14 einen in Segmente unterteilten, exzentrischen Ringraum, in dem die Druckluft den Rotor 8 in bekannter Weise antreibt

dargestellt. Hier ist der Regler in einer Nebenwelle

und dann durch Bohrungen; 15 entweicht. Der Rotor 8 55 untergebracht. Der Kraftfluß läuft von einem Stirnhat eine zentrale Bohrung 16, in deren Erweiterung rad 38 über eine Hohlwelle 39 mit Innendrall 40 über 17 eine Druckfeder 18 sitzt. Die Bohrung 16 ist auch eine Schiebewelle 41 mit Außendrall 42 und wird von an ihrem anderen Ende erweitert und ist dort mit einer Verzahnung 43 auf das Antriebsstirnrad 44 einem Innendrall 19 von etwa 70 bis 80° Steigung weitergeleitet. Im Leerlauf (Fig. 3), wenn kein größegegen die Drehebene augestattet. In diesem Innendrall 60 res Drehmoment zu übertragen ist, liegt infolge des ist ein Kupplungsstück 20 mit einem entsprechenden
Außendrall beweglich angeordnet, das an seinem
anderen Ende als Keilwelle 21 ausgebildet ist und
gleitend in einer Kupplungshülse 22 sitzt, die ihrerseits auf der die Schleifscheibe tragenden Schleifwelle 65 und bei Vollast legt sich der Bolzen 47 mit seiner 23 befestigt ist. Schulter 48 gegen die Innenfläche 49 der Verschrau-

Druckes der Feder 45 die Innenwelle 41 mit Schulter 46 an der Stirnseite der Hohlwelle 39 an. Sobald größere Drehmomente zu übertragen sind, wird infolge des Dralles die Feder 45 zunehmend gedrückt,

Das Kupplungsstück 20, 21 ist in Fig. 1 in Ansicht und in Fig. 2 im Schnitt dargestellt. In seiner zentralen Bohrung 36 (Fig. 2) ist ein Bolzen 24 mittels

bung 50. Bei der Axialbewegung der Innenwelle 41 gleitet die Verzahnung 43 während des Laufs in dem axial festgelegten Abtriebszahnrad 44. Ein Schubstift Federring 25 und Mutter 26 befestigt. Der Bolzen 24 70 47 a überträgt die Axialbewegung der Innenwelle wie

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in Fig. 1 und 2 oder über ein Hebelsystem auf das Reglerventil.

Bei Schraubenanziehmaschinen und Schlagschrauber» können diejenigen Teile, die das Drehmoment in der Abtriebswelle in eine Axialbewegung umwandeln, also die Drallteile in Fig. 1 bis 4, beibehalten werden mit dem Unterschied, daß der Axialschub zweckmäßigerweise in umgekehrter Richtung erfolgt. Das Reglerventil ist bei diesen Maschinen dagegen entsprechend seiner Aufgabe anders gestaltet. Eine beispielsweise Ausführung eines solchen Regel-Luftventils, speziell für Schlagschrauber, ist in Fig. 5 in geöffnetem und in Fig. 6 in geschlossenem Zustand dargestellt. Im Gehäuse 2 mit Lufteintritt 1 ist die Büchse 51 befestigt, in der Kolben 52 durch eine Druckfeder 53 in seiner Endlage (Fig. 5) gehalten wird. Die Druckluft strömt, sobald das nicht dargestellte Einlaßventil geöffnet und während des Arbeitens beispielsweise mit der Hand im geöffneten Zustand gehalten wird, über einen Ringraum 54 zur Bohrung 5 und dann wie in Fig. 1 zum Rotor. Gleichzeitig strömt ein Teilluftstrom über den Kanal 61 zum Ringraum 62. Bei zunehmendem Drehmoment verschiebt sich die verstellbare Anschlagschraube 34, wie oben beschrieben, gegen die Einstellspindel 56, die ihrerseits über ein Gewinde 57 den Kolben 52 entgegen dem Druck der Feder 53 schiebt, bis bei einem bestimmten Drehmoment die Kante 55 des Kolbens 52 die ringförmige Eindrehung 62 erreicht. In diesem Moment strömt Druckluft in den Raum 63 und schiebt den Kolben 52 weiter entgegen dem Druck der Feder 53 bis zum Anschlag an der Büchse (60 (Fig. 6), wodurch die Luftzuführung über die Bohrung 5 zum Rotor abgesperrt wird und die Maschine zum Stillstand kommt. Wird nun durch Loslassen (Ausschalten) des nicht dargestellten Einlaßventils die Luftzuführung zum Kanal 1 abgestellt, so entströmt die bis dahin in Raum 63 stehende, das Ventil 51, 52 geschlossen haltende Druckluft durch die sehr kleine Bohrung 64 ins Freie, und das Ventil 51, 52 ist wieder in Bereit-Schaftsstellung, so· daß bei abermaligem Öffnen des Einlaßventils der Vorgang von neuem beginnen kann. Durch axiale Verstellung der Einstellspindel 56 am Einstellknopf 59 über den Vierkant 58 kann der Ausschaltvorgang auf ein beliebiges Drehmoment in der Abtriebswelle eingestellt werden.

In ähnlicher Weise kann der Regler auch bei Motoren anderer Art angewandt werden, und zwar nicht nur bei Handwerkzeugen, sondern auch bei stationären und fahrbaren Maschinen. Seine Anwendung ist immer dann zweckmäßig, wenn eine Steuerung in Abhängigkeit vom Drehmoment gewünscht wird oder wenn die Charakteristik des Motors eine automatische Einstellung auf kleine Drehzahl bei kleiner Leistungsabgabe vom Regler fordert.

Claims

Patentansprüche;

1. Regelung für Druckluftmotoren, insbesondere an Handwerkzeugen, bei der das Regel-Luftventil in Abhängigkeit von dem an der Motorwelle abgenommenen Drehmoment verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle in an sich bekannter Weise mit einer koaxialen Abtriebswelle durch ein Zwischenstück gekuppelt ist, welches entgegen der Kraft einer Feder eine dem Drehmoment entsprechende axiale Bewegung ausführt, die zur Verstellung des Regel-Luftventils dient, wobei die Motorwelle hohl ausgebildet ist und ein mit dem Zwischenstück verbundener Bolzen durch die hohle Motorwelle hindurch auf das Regel-Luftventil einwirkt.

2. Regelung für Druckluftmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß das Regel-Luftventil auf der der Abtriebsseite gegenüberliegenden Seite der Motorwelle liegt.

3. Regelung für Druckluftmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenstück mit der Motorwelle durch ein Steilgewinde verdrehbar und axial beweglich verbunden ist.

4. Regelung für Druckluftmotoren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Regel-Luftventil einen federnd gelagerten Kolben enthält, der durch Axialverschiebung den Querschnitt des Druckluftzuführungskanals mehr oder weniger verengt.

5. Regelung für Druckluftmotoren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß, insbesondere bei Schraubenanziehmaschinen und Schlagschraubern, das Regel-Luftventil bei kleinem Drehmoment geöffnet ist und bei Überschreiten eines einstellbaren Drehmomentes geschlossen wird, so daß die Maschine zum Stillstand kommt.

6. Regelung für Druckluftmotoren nach Anspruch 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlagpunkt des Reglerkolbens durch einen außen an der Maschine angebrachten Einstellknopf oder eine ähnliche Einrichtung verstellbar ist und dadurch das Stillsetzen der Maschine bei einem gewünschten Drehmoment einstellbar ist.

7. Regelung für Druckluftmotoren nach Anspruch 1, 2, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben durch eine Steuerkante (55) einen Luftzuführungskanal (61, 62) überläuft und den Verbindungskanal (5) zum Motor absperrt, wobei diese Schließstellung so lange erhalten bleibt, bis der Bedienende das Einlaßventil geschlossen hat.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 46 801, 581 489.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen