DE2329564C3 - Umsteuereinrichtung fur die Umkehr der Drehrichtung eines mit Druckmittel beaufschlagten Antriebsmotors fur ein Werkzeug Gardner Denver Co , Quincy, 111 (V St A) - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Umsteuereinrichtung für die Umkehr der Drehrichtung eines mit Druckmittel beaufschlagten Antriebsmotors für ein Werkzeug, bei welcher das Umsteuerventil durch das Druckmittel verstellbar ist und entsprechend seiner Stellung das Druckmittel einem von zwei den Antriebsmotor in entgegengesetztem Drehsinn beaufschlagenden Einlaßkanälen zuführt Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (DT-AS 10 00 640) ist ein Hauptantriebsmotor mit einem von Hand umsteuerbaren Ventil versehen, während das Umsteuerventil eines diesem zugeordneten Nebenmotors über eine Steuerstange mit einem Kolben verbunden ist, der in einem Zylinder beidseitig mit Druckmittel beaufschlagbar ist. Durch die Handumsteuerung des Umsteuerventils des Hauptmotors wird Druckmittel auf die gewünschte Seite des mit dem Umsteuerventil des Nebenmotors verbundenen Kolbens geleitet, so daß auch dieses Umsteuerventil in der gleichen Weise umgesteuert wird, wie dasjenige des Hauptmotors. Häufig ist es jedoch erwünscht, wie beispielsweise bei Werkzeugen, die zum Schneiden von Gewinden in Bohrungen, zum Walzen von Röhren, zum Eintreiben von gewindetragenden Befestigungselementen od. dgl. verwendet werden, daß die Umkehr der Drehrichtung beim Erreichen eines bestimmten maximalen Drehmomentes bewirkt werden soll, um die Funktion des Werkzeuges zu beenden. Die Handumsteuerung eines mehrere Antriebsmotoren umfassenden Aggregates kann in der vorbeschriebenen Weise

erfolgen.

Es ist ferner bekannt, Motorabsperrsteuerungen für durch Druckmittel betriebene Werkzeuge vorzusehen, die auf einen Druckmittelzustand in dem Werkzeug ansprechen, um ein Ventil zu schalten, durch das der Strom des Druckmittels unterbrochen wird, der zum Antrieb des Werkzeuges dient Ein Beispiel einer solchen Steuerung ist aus der US-PS 34 93 G56 bekannt

Bei den mit Druckmittel beaufschlagten Antriebsmo-IQ toren versehenen Werkzeugen ist es vorteilhaft, und bei bestimmten Arten von Werkzeugen sogar häufig erforderlich, den Druckzustand des Druckmittels des Werkzeuges zu erfassen, um die Drehrichtung des Motors zu steuern. Eine solche selbsttätig wirkende Umsteuereinrichtung für die Umkehr der Drehrichtung eines mit Druckmittel beaufschlagten Antriebsmotors für ein Werkzeug würde die Geschwindigkeit eines Arbeitsablaufes des Werkzeuges erhöhen und würde darüber hinaus zuverlässiger und wirtschaftlicher sein, als manuell wirkende Umsteuereinrichtungen oder solche, die manuell bewegt werden, jedoch über ein Druckmittel auf das Umsteuerventil einwirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Umsteuereinrichtungen der vorbeschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß eine selbsttätige Motorumsteuerung in Abhängigkeit von einem bestimmten Druckmittelzustand im Antriebsmotor des Werkzeuges erfolgt, wodurch die Drehzahl eines Arbeitsablaufes eines Werkzeuges erhöht und dessen Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit vergrößert wird. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Überdruckventil vorgesehen ist, über welches Druckmittel beim Überschreiten einer einstellbaren Druckhöhe im Antriebsmotor auf das Umsteuerventil im Sinne einer Verstellung einwirkt. Auf diese Weise erfolgt die Umkehr der Drehrichtung des mit Druckmittel beaufschlagten Antriebsmotors des Werkzeuges ohne Zutun einer Bedienungs jrson, nämlich in dem Augenblick, wenn ein Arbeitsgang, beispielsweise das Gewindeschneiden, abgeschlossen ist und dadurch das Drehmoment des Werkzeuges angestiegen ist. Der Antriebsmotor des Werkzeuges läuft dann in der umgekehrten Drehrichtung so lange um, bis das Startventil des Werkzeuges geschlossen und damit die Druckmittelzufuhr zum Antriebsmotor des Werkzeuges unterbrochen wird.

Um den Druckmittelzustand erfassen zu können, steht, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung das Überdruckventil mit dem ersten Tinlaßkanal über einen Kanal in Verbindung, der zwischen einem in den Einiaßkanal eingeschalteten Startventil und dem Antriebsmotor von diesem abzweigt.

Um bei Erreichen des die Umsteuerung bewirkenden Druckmittelzustandes die sofortige Umsteuerung zu bewirken, erfolgt, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die Verbindung des Überdruckventils mit der Kammer des Umsteuerventiis über Kanäle, zwischen die eine das Startventil aufnehmende Kammer geschaltet ist, die mit den Kolben des Startventüs eine Kapillaröffnung bildet, deren Größe so bemessen ist, daß Druckmittel au» der Kammer mit einer Geschwindigkeit austritt, die größer ist, als diejenige, mit der Druckmittel vom Druckmittelzufuhrkanal bei geöffnetem Startventil zur Kammer zuströmt.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Umsteuereinrichtung ist in der Zeichnung dargestellt. In dieser zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch den die Umsteuereinrichtung enthaltenden Teil eines Werkzeu-

ges, das einen mit Druckmittel beaufschlagten Antriebsmotor umfaßt;

F i g. 2 einen um 90° versetzten Längsschnitt durch das in F i g. 1 dargestellte Werkzeug, aus dem die zum Antriebsmotor führenden Kanäle ersichtlich sind, und F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 1.

Das als Ganzes mit 10 bezeichnete Werkzeug, zu dessen Antrieb ein mit Druckmittel beaufschlagter Antriebsmotor dient, umfaßt ein Gehäuse 12, von dem nur der die Umsteuerungseinrichtung enthaltende Teil dargestellt ist Das Gehäuse 12 umgibt einen mit Druckmittel beaufschlagten Antriebsmotor 14, der einen mit Lamellen 18 versehenen Rotor 16 umfaßt. Der Rotor 16 ist in der Bohrung 22 eines Zylinders 20 derart gelagert, daß die Drehachse des Rotors im Abstand von der Mittelachse der Bohrung, jedoch achsparallel zu dieser liegt. Der Motor 14 umfaßt eine Auslaßöffnung 24, die mit einem Auslaßkanal 25 im Gehäuse 12 in Verbindung steht, und Einlaßöffnungen 26 und 28, die unabhängig voneinander geöffnet und geschlossen werden können, urn Druckmittel zuzuführen, damit der Rotor 16 in entsprechenden Drehrichtungen umlaufen vermag. Wird Druckmittel über die öffnung 28 zugeführt, so beaufschlagt dieses die Lamellen 18 so, daß der Rotor nach rechts in F i g. 3 der Zeichnung umläuft. Wird durch die öffnung 26 Druckmittel zugeführt, läuft der Rotor 16 in entgegengesetzter Richtung um. Dabei dient jeweils die andere Einlaßöffnung als Auslaßöffnung.

Im hohlen Griff 30 des Gehäuses 12 ist eine Hülse 32 angeordnet, die eine Mittelbohrung 34 umfaßt Die Hülse 32 ist im Gehäuse 12 durch einen Verbindungsteil 36 festgelegt, durch den sich ein Druckmittelzufuhrkanal 38 hindurcherstreckt An den Verbindungsteil 36 kann ein Schlauch 37 angeschlossen werden, der zum Verbinden des Werkzeuges mit einer Druckmittelquelle dient.

Die Umsteuereinrichtung für die Umkehr der Drehrichtung des mit Druckmittel beaufschlagten Antriebsmotors 14 des Werkzeuges 10 umfaßt ein Umsteuer- ventil 40, das verschiebbar in der Bohrung 34 gelagert ist und einen Bereich 42 geringeren Durchmessers aufweist, der sich in eine Bohrung 44 im Verbindungsteil 36 hineinerstreckt. Das Umsteuerventil 40 weist Umfangsnuten 4G und 48 sowie eine sich vom Bereich 42 geringeren Durchmessers aus axial erstreckende Bohrung 50 auf, die zum Druckmittelzufuhrkanal 38 hin geöffnet ist. An die Axialbohrung 50 im Umsteuerventil 40 schließt sich ein Kanal 52 kleineren Durchmessers an, der die Axialbohrung 50 mit einer im Gehäuse 12 ausgebildeten Kammer 54 verbindet. Die Axialbohrung 50 steht über öffnungen 55 im Umsteuerventil 40 mit der Umfangsnut 46 in Verbindung.

Das Gehäuse 12 weist eine Querbohrung auf, die eine Kammer 56 bildet, deren eines Ende durch eine Kappe 58 verschlossen ist. Die Kammer 56 dient zur Lagerung eines Startventils 60, das zwischen einen Einlaßkanal 62 und einen Einlaßkanal 64 geschaltet ist und die beiden einen ersten Einlaßkanal bildenden Einlaßkanäle 62, 64 miteinander verbindet oder gegeneinander abtrennt. Der Einlaßkanal 62 verbindet die Kammer 56 mit der Bohrung 34 der Hülse 32, während der Kanal 64 von dem jensoits des Ventiltellers des Startventils 60 liegenden Bereich 66 der Kammer 56 zur Einlaßöffnung 26 führt. Das Startventil 60 ist durch eine Feder 68 in die in F i g. 1 veranschaulichte Stellung vorgespannt, in der die Einlaßkanäle 62 und 64 voneinander getrennt: sind. Am Startventil 60 greift ein Hebel 70 an, der durch einen Bolzen 72 am Griff 30 schwenkbar gelagert ist Der Hebel 70 kann von einer Bedienungsperson des Werkzeuges 10 verschwenkt werden, um den Ventilteller des Startventils 60 vom Ventilsitz abzuheben und damit die Kammer 56 mit deren Bereich 66 und damit die beiden Einlaßkanäle 62 und 64 miteinander zu verbinden.

Das Gehäuse 12 weist außerdem einen Kanal 74 auf, dessen äußerer Bereich 76 mit Innengewinde versehen ist Der Kanal 74 ist über einen Kanal 78 kleineren Querschnittes mit dem Einlaßkanal 64 verbunden. Dieser Kanal 78 kleineren Querschnittes ist durch ein Überdruckventil 80 verschlossen, das eine Schraubenfeder 82 umfaßt Eine Einstellschraube 84, die in das Außengewinde des Bereiches 76 eingeschraubt ist, dient als Widerlager für das dem Überdruckventil 80 abgewandte Ende der Schraubenfeder 82. Durch Ein- oder Ausschrauben der Einstellschraube 84 kann die Kraft der Schraubenfeder 82 verändert werden, mit der diese auf das Überdruckventil 80 einwirkt, um den Druck des Druckmittels bestimmen zu können, bei dem sich das Überdruckventil 80 vom Ventilsitz abhebt. Ist dieser Druck im Einlaßkanal 64 erreicht, so gelangte Druckmittel über das Überdruckventil 80 und Kanäle 86 und 88 durch die das Startventil aufnehmende Kammer 56 in die in der Zeichnung unterhalb des Umsteuerventils 40 liegende Kammer 54. Die Kammer 54 ist auf der Seite des Umsteuerventils 40 durch dessen Stirnfläche 90 begrenzt. 1st das Startventil 60 in seine geöffnete Stellung bewegt, die in F i g. 1 dargestellt ist. kann Druckmittel aus der Kammer 56 über eine Kapillaröffnung 92, die durch eine Ringnut gebildet ist. zur Außenseite des Werkzeuges 10 gelangen. Damit sind die Kammer 54, die Kanäle 86 und 88 und die Kammer 56 entlüftet.

In der Kammer 54 ist ein Ventilglied 94 angeordnet, dessen Ventilstange % sich in den Kanal 52 des Umsteuerventils 40 hineinerstreckt. Die Ventilstange % begrenzt den wirksamen Querschnitt des Kanals 52 und dient gleichzeitig zur Führung des Ventilglieds 94 in der Kammer 54. Eine die Ventilstange 96 an ihrem dem Ventilglied 94 zugewandten Ende umgebendes elastische Dichtung 98 liegt in einer ersten in F i g. 1 gezeigten Stellung dichtend am unteren Ende des Kanals 52 an und unterbricht damit in dieser Stellung die Verbindung zwischen der Kammer 54 und dem Druckmittelzufuhrkanal 38. Das Ventilglied 94 umfaßt einen Endflansch 100 mit einer Ausnehmung 102 durch die ständig eine Verbindung zwischen dem Kanal 88 und der Kammer 54 vorhanden ist. Eine Schraubenfeder 104 umgibt das Ventilglied 94 und drückt dieses vom Umsleuerventil 40 weg in die Kammer 54 hinein, wenn sich das Umsteuerventil 40 in eine zweite in F i g. 2 verp.nschaulichte Stellung bewegt.

Eine zweite Verbindung wird durch einen Kanal 106 gebildet, der die zweite Einlaßöffnung 28 des Antriebsmotors 14 mit der Bohrung 34 verbindet, wie F i g. 2 zeigt. In der zweiten in F i g. 2 veranschaulichten Stellung des Umsteuerventils 40 ist der Kanal 106 so gestaltet, daß Druckmittel von der Axialbohrung 50 über die Umfangsnut 46 zur Einlaßöffnung 28 gelangen kann. Das Gehäuse 12 umfaßt ferner einen Auslaßkanal 108, der in den Auslaßkanal 25 einmündet und über öffnungen 110 und 112 in der Hülse 32 mit der Bohrung 34 in Verbindung steht. In der in F i g. 2 veranschaulichten Stellung des Umsteuerventils 40 steht der Einlaßkanal 62 über die Umfangsnut 48 mit dem Auslaßkanal 108 in Verbindung. Auf diese Weise kann der Antriebsmotor

14 nach rechts in F i g. 3 der Zeichnung umlaufen, wobei die Einlaßöffnung 26 als Auslaßöffnung wirkt, wenn sich das Umsteuerventil 40 in der zweiten Stellung befindet und wenn das Startventil 60 in seine geöffnete Lage bewegt ist, wodurch die Einlaßkanäle 62 und 64 über die Kammer 56 und deren Bereich 66 verbunden sind.

Bei dem Betrieb von Antriebsmotoren, die durch ein Druckmittel beaufschlagt sind, insbesondere Lamellenmotoren, bewirkt ein Anstieg der Belastung des Motors gewöhnlich eine Abnahme der Motordrehzahl und gleichzeitig eine Erhöhung des Druckmitteldruckes im Zuleitungskanal oder in der Nähe der Einlaßöffnung des Motors. Ferner wird eine Druckänderung in den Motorkammern festgestellt, die in der Bohrung 22 durch zwei aufeinanderfolgende Lamellen gebildet sind. Es ist ferner bekannt, daß eine Abnahme des Auslaßdrucks des Motors mit absinkender Drehzahl des Motors und zunehmendem Drehmoment auftritt. Diese Tatsache allein oder in Verbindung mit dem ansteigenden Einlaßdruck des Motors kann dazu benutzt werden, um die Erhöhung des Motordrehmomentes anzuzeigen. Gemäß der Erfindung wird eine Änderung im Druck des Druckmittels dazu verwendet, die Umkehr der Drehrichtung über das Umsteuerventil zu bewirken. Dabei kann der Druck des Druckmittels im Einlaßkanal zwischen dem Startventil und der Einlaßöffnung des Motors benutzt werden. Alternativ kann auch, wie F i g. 3 zeigt, eine Öffnung 114 in der Stirnwand 116 des Antriebsmotors 14 vorgesehen werden, um den Druck des Druckmittels in den Motorkammern zu erfassen und dem Überdruckventil zuzuführen.

Durch die Feder 68 wird das Startventil 60 in die in F i g. 1 veranschaulichte Stellung gedrückt, in der die Verbindung zwischen dem Druckmittelzufuhrkanal 38 und dem Einlaßkanal 64 unterbrochen ist. In dieser Stellung werden der Kanal 74 und die Kammer 54 über die Kapillaröffnung 92 entlüftet. Infolgedessen reicht der Druck auf die Stirnfläche 118 des Umsteuerventils 40 aus, um dieses in die in F i g. 1 dargestellte Stellung zu drücken, so daß Druckmittel über die Axialbohrung 50 und die Umfangsnut 46 zum Einlaßkanal 62 gelangt Der Raum 1210 zwischen der Bohrung 34 und dem Bereich geringen Durchmessers 42 ist durch die öffnung 112 und den Auslaßkanal 108 entlüftet In der in F i g. 1 veranschaulichten Stellung des Umsteuerventils 40 stehen der Kanal 106 und die Einlaßöffnung 28 über den Raum 120 und die öffnung 112 mit dem Auslaßkanal 108 in Verbindung. Wird der Hebel 70 verschwenkt und damit das Startventil 60 durch Eindrücken geöffnet so fließt Druckmittel vom Einlaßkanal 62 in den Einlaßkanal 64 zur Einlaßöffnung 26 um den Antriebsmotor 14 nach links umlaufen zu lassen. Wird das Startventil 60 eingedrückt wird gleichzeitig die Kapillaröffnung durch Anlegen des Kolbens 124 an den Sitz geschlos- SS sen.

Mit dem Anstieg des Drehmoments, das dem Umlaufen des Rotors 16 entgegenwirkt ändert sich der Druck des Druckmittels im Einlaßkanal 64, in dem er ansteigt Dieser Druckanstieg wirkt auf das Oberdruckventil 80 ein und öffnet dieses entgegen der Kraft der Schraubenfeder 82 beim Erreichen eines vorbestimmten Drukkes, Dadurch strömt Druckmittel über den Kanal 74, die Kanäle ίΙ6 und 88 in die Kammer 54 und wirkt auf die Stirnfläche 90 des Umsteuerventils 40 ein. Diese Beaufschlagung verschiebt das Umsteuerventil 40 in die in F i g. 2 veranschaulichte Stellung. Durch die Bewegung des Umsteuerventils 40 wird der Kanal 52 von der Dichtung 98 wegbewegt, so daß Druckmittel von dem Druckmittelzufuhrkanal 38 über die Axialbohrung 50 in die Kammer 54 gelangt und das Umsteuerventil 40 in die zweite in F i g. 2 veranschaulichte Stellung drückt und dort hält. Das Druckmittel unter dem Einlaßdruck zum Werkzeug 10 strömt über die Kanäle 88 und 86 in den Kanal 74 und schließt das Überdruckventil 80. Solange der Hebel 70 verschwenkt und das Startventil 60 eingedrückt sind, also die Kapillaröffnung 92 geschlossen ist, hält das Druckmittel in der zwischen den Kolben 124 und 126 liegenden Kammer 56 und in der Kammer 54 das Umsteuerventil 40 in der zweiten Stellung, in der das Druckmittel von dem Druckmittelzufuhrkanal 38 über die Axialbohrung 50 und den zweiten Kanal 106 zur zweiten Einlaßöffnung 28 gelangt. Infolgedessen wird die Drehrichtung des Antriebsmotors 14 selbsttätig schnell umgesteuert wenn ein bestimmter Druckmitteldruck im ersten Einlaßkanal 64 herrscht, der in einem bestimmten Verhältnis zu einem vorbestimmten Drehmoment steht das vom Rotor 16 des Antriebsmotors 14 ausgeübt wird. Die Größen der abgewandten Stirnflächen 90 und 118 sind so gewählt, daß der im Druckmittelzufuhrkanal 38 herrschende Druckmitteldruck ausreicht das Umsteuerventil 40 in der ersten, in F i g. 1 veranschaulichten Stellung zu halten, was der freien Drehzahl des Antriebsmotors 14 entspricht Der Druck des Druckmittels, der am Motoreinlaß herrscht hat verglichen mit dem Druck im Druckmittelzufuhrkanal 38 seinen geringsten Wert. Der Motoreinlaßdruck und die Größe des Drehmomentes, bei dem das Umsteuerventil 40 bewegt wird, um in die zweite in F i g. 2 veranschaulichte Stellung zu gelangen, kann über einen großen Bereich dadurch geändert werden, daß die Einstellschraube 84 und damit die Vorspannkraft der Schraubenfeder 82 eingestellt wird. Wenn der Antriebsmotor 14 in der umgekehrten Drehrichtung umläuft und zwar solange, bis der vorgesehene Arbeitsgang abgeschlossen ist der mit dem Werkzeug 10 ausgeführt werden soll, wird der Hebel 70 freigegeben, wodurch das Startventil 60 durch die Kraft der Feder 68 in die in F i g. 1 gezeigte Stellung zurückkehrt Dadurch wird die Kapillaröffnung 92 geöffnet so daß Druckmittel aus der Kammer 54 über den Kanal 88 und die Kammer 56 ins Freie gelangen kann. Der Druck in der Kammer 54 nimmt damit ab, weil der wirksame Öffnungsquerschnitt der Kapillaröffnung 92 größer ist als der wirksame Querschnitt des Kanals 52, da sich in diesem die Ventilstange 96 befindet Folglich wird der Druck des Druckmittels auf die Stirnfläche 90 abnehmen, so daß der auf die Stirnfläche 118 einwirkende Druck die Rückkehr des Umsteuerventils 40 in die erste, in F i g. 1 veranschaulichte Stellung bewirkt, so daß das Werkzeug 10 zu einem neuen Arbeitsgang bereit ist

Ferner kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt während des Betriebes des Werkzeuges 10 der Strom des Druckmittels entweder durch den Einlaßkanal 62 oder auch durch den AuslaBkanal 108 unterbrochen werden, indem der Hebel 70 freigegeben wird, um das Startventil 60 in seine Ausgangsstellung zurückkehren zu lassen. Damit wird der Strom des Druckmittels durch den EinlaQkanal 62 blockiert und die Kammer 54 entlüftet so daß das Umsteuerventil 40 in seine erste in F i g. 1 veranschaulichte Stellung zurückkehrt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

23 23 564 Patentansprüche:

1. Umsteuereinrichtung für die Umkehr der Drehrichtung eines mit Druckmittel beaufschlagten Antriebsmotors für ein Werkzeug, bei welcher das Umsteuerventil durch das Druckmittel verstellbar ist und entsprechend seiner Stellung das Druckmittel einem von zwei den Antriebsmotor in entgegengesetztem Drehsinn beaufschlagenden Einlaßkanälen zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überdruckventil (80) vorgesehen ist über welches Druckmittel beim Überschreiten einer einstellbaren Druckhöhe im Antriebsmotor (14) auf das Umsteuerveniil (40) im Sinne einer Verstellung einwirkt

2. Umsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Überdruckventil (80) mit dem ersten Einlaßkanal (62, 64) über einen Kanal (78) in Verbindung steht der zwischen einem in den Einlaßkanal (62, 64) geschalteten Startventil (60) und dem Antriebsmotor (14) von diesem abzweigt

3. Umsteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Verbindung des Überdruckventils (80) mit der Kammer (54) des Umsteuerventils (40) über Kanäle (86, 88) erfolgt, zwischen die eine das Startventil (60) aufnehmende Kammer (56) geschaltet ist, die mit dem Kolben (124) des Startventils (60) eine Kapillaröffnung (92) bildet deren Größe so bemessen ist, daß Druckmittel aus der Kammer (54) mit einer Geschwindigkeit austritt, die größer ist als diejenige, mit der Druckmittel vom Druckmittelzufuhrkanal (38) bei geöffnetem Startventil (60) zur Kammer (54) zuströmt.