JP2004156612A - 過速度安全装置 - Google Patents

Abstract

【課題】空気圧回転モーター用の過速度安全装置を提供する。
【解決手段】空気取入路１６を具備した固定子1０と、回転子１２と、最高速度レベルを決定する調速装置とを有し、回転子１２に接続された速度反応アクチュエータ３４と、モーター速度レベルが予定の最高レベルを超えて到達することで、速度調節の不調になる際に、アクチュエータ３４によって、通常の開口位置から閉鎖位置へシフト可能な弁３３とを備えた、空気圧回転モーター用の過速度安全装置であり、アクチュエータ３４が、回転子1２に接続され、且つ遠心力の作用に感応する、スプリングでバイアスされる接触要素４８を備え、弁３３がディスク型の弁要素３６を備えており、弁要素３６は、取入路１６に回動可能に支持されて、一方の磁石４２によってその開口位置に保持され、他方の磁石４３によってその閉鎖位置に保持される。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気取入路を具備した固定子と、最高速度レベルを決定する調速装置とを有した、モーター空気圧回転モーター用の過速度安全装置に関するものであり、調速装置はモータ回転子に接続されたアクチュエータと、調速装置の不調により、モーター速度が予定の最高レベルを超える際に、アクチュエータによって開放位置から閉鎖位置へシフトされて、空気取入路を遮断するために配置された弁要素を備える。

よく知られ、共通して使用されている技術では、電動工具の回転モーターに、例えば持運び可能な研磨装置に、モーターをオーバーリヴィング（over-revving）させる、すなわち速度レベルが調速装置によって普通に制御される予定の最高レベルの上に達するのを、防止するため、安全装置を備えている。そのような過速度レベルは、研磨ディスクのブローアップを生じさせ得、オペレーターと、その場所にいる他の人々を危険にさらすことになる。従って過速度安全装置は、調速装置が不調であるにも係わらず、モーターが危機的に高い速度レベルに達し得るのを防止することを目的としている。

しかし多くのタイプの過速度安全装置は、それら自体主に弁要素が動かないことによる、不調問題から損害をこうむっている。この問題は特に、直線的に案内される弁要素を有する安全装置に生じており、望ましくない摩擦による力及び動かさない力が、容易に生じる。本来、このタイプの機構は比較的長い周期の工具使用に関して停止状態のままになり、その間に好ましくは調速装置が作動し、例えばオイルと埃の細片の影響によって、時々弁要素がその独自の案内表面上で動かなくなる。普通、過剰速度装置の弁要素は、不調の原因とも成り得る機械トリップ手段によって、その開口位置に保持され、それによって工具の過剰速度安全機能を危険にさらす。過速度安全弁が100％信頼性があること、及び弁要素がその開口位置で決して止めないようにできることは、オペレーターの安全に関して重要で、且つ工具の安全機能を目的である。

直線可動弁要素と機械トリップ手段との両方を有するタイプの過速度安全装置を有する、電動工具の一例が、米国特許明細書US 6,179,552に記載されている。

本発明の主な目的は、空気圧回転モーター用の過速度安全装置を提供することによって、上記の問題を解決することであり、過速度安全装置は、非摺動タイプの空気取入路と、弁要素を普通のモーター速度レベルで開口位置に保持し、モーターの過速度レベルで、弁用を閉鎖位置に動かすために開放する、非機械的な保持手段とを備える。

本発明の別の目的は、非常に小型で、モーターの空気取入路の内部に配置可能な、過速度安全装置を、空気圧モーター用に提供することである。

本発明の更なる目的及び利点は、以下の明細書と請求項から明らかになるであろう。

本発明の好ましい実施形態は、添付図面を参照して以下で詳細に説明する。

図面に示されているモーターは、空気圧多段タービンモーターであり、それは装置ブレード１３を支持する回転子１２へ、加圧空気の流れを向ける多数の円周列状に配置された、案内羽根１１によって形成された固定子１０を備えている。駆動ブレード１３が多数の円周列状に配置され、各々が案内羽根１１の二つの隣接列の間に配置されている。回転子１２が、外部の負荷に関連する駆動スリーブ１４を備えている。その後端部において、固定子１０が加圧空気用の同軸空気取入路１６を画定する、管状取入部分１５を備えている。更に固定子１０が、取入路１６と連通し且つ、加圧空気をタービン回転子１２の駆動ブレード１３に導く、放射状に延びる空気供給路１７を備えている。駆動ブレード１３及び案内羽根１１の下流で、固定子１０が排出空気取出し口１９を備えている。

回転子１２は、二つのベアリング２０を介して固定子１０にジャーナル軸受けされ、機械調速装置を支持する中央ボア２２を形成している。調速装置は、ボア２２に取り付けられた支持部材２４を備えており、そこでは中央スピンドル２５が摺動可能である。その後端部で、スピンドル２５が円筒形弁要素２６に接続されている。調速装置は更に、端部ピース２９を介して中央スピンドル２５に、バイアス負荷を弁要素２６の開口方向へ加えるスプリング２８を備えている。一対の遠心調速機おもり３０が、支持部材２４に回動可能に支持され、且つ作動力をスピンドル２５の端部ピース２９に加えて、スピンドル２５及び２６をスプリング２８の軸線方向の負荷に対して、閉鎖方向に後方へ急速に動かし、回転速度が予定の最高レベルに達すると、空気供給路１７を介する空気の流れを制限する。

調速装置は、それ自体新しいものではなく、以前に米国特許明細書US 6,179,552に記載されている。

モーターの後端部には、モーター速度が、調速装置によって通常決定される最高の速度レベルの上に到達する際に、空気取入路１６を遮断する、または少なくともそこを通る空気の流れを実質的に制限する、過速度安全装置が配置されている。過速度安全装置は、主に弁３３とアクチュエータ３４を備えている。弁３３は、鉄製の材料から作られ且つ、弁ハウジング３５において、横スピンドル３７によって形成された二つの対向するガジオンピンに支持されている、ディスク型弁要素３６とから成っている。横スピンドルは、弁要素３６の中心と、取入路１６の縦中心軸に関して、ずれて配置されており、弁要素３３に関する回動部として作動する。弁要素３６は、回動軸の一側に配置された主要部分３８を備え、回動スピンドル３７の逆側に配置された第二部分３９とを備えている。更に弁３３は、弁３３の作動閉鎖位置で弁要素３６と接合される、部分円形弁座４１を備えている。

弁ハウジング３５には、二つの磁石４２、４３が取り付けられており、その一方の磁石４２が鉄製の弁要素３６に引き寄せて、それをモーターの通常動作中に開口位置に保持し、図１及び図３参照、他方の磁石４３が、弁要素３６をその閉鎖位置に保持するように配置される。図２及び図４参照。磁石４２は、弁要素３６の主要部分３８に接合させるために配置されており、磁石４３が弁要素３６の第二部分３９に接合する。開口位置において、磁石４２と弁要素３６との間で、より正確な接合を得るため、弁要素は小さな半球状突出部４４を形成している。この構成は、製造許容差に依存しないで、保持力を弁要素３６に作用させて、予定の保持力を確実なものにする。

弁を作動するため、すなわち弁３３を、調速装置によって決定される最高速度レベルの下の速度レベルでモーターの動作中に、通常の開口位置から、調速装置の不調の際に閉鎖位置へシフトするため、アクチュエータ３４が弁要素３６をその開口位置を離れさせて、閉鎖位置へ移動させる。アクチュエータ３４は、スピンドル２５における同軸ボア４７に挿入される、スプリングワイヤロッド４６を備えている。ロッド４６はその後端部で、内部接触要素４８を支えており、その内部接触要素は一定した予定のモーター速度で、遠心力の作用によって放射状外方向に偏倚されて、弁要素３６の第二部分３９に当たり、それによってその第二部分が磁石４３との接合を緩められ、その開口位置に離れる。

制御方法で遠心力を受ける接触要素４８を有するために、スピンドル２５が当接表面５１を有した支持部材５０を備え、スピンドル２５の回転軸に関して曲がって中心がずれた位置に、ロッド４６の後端部を保持している。それによって、接触要素４８が連続して遠心力を受け、回転速度が予定の最高速度レベルを超えると、遠心力がロッド４６のスプリング力を超えて優位になって、接触要素４８を当接表面５１から外向きに離れるように移動させ、弁要素３６の第二部分３９に当たる。

調速装置の不調と、モーター速度が予定最高レベルの上に増した場合、アクチュエータ３４が、遠心作用によって作動され、接触要素４８を弁要素３６に当て、弁要素をその開口位置から解放され、それが磁石４３によって保持される。弁要素３６が磁石４３から解放されると直ぐに、取入路１６における加圧空気の流れが直ちに弁要素３６をその閉鎖位置へ、回動スピンドル３７の周囲を回転させ、弁座４１に接触させる。この閉鎖位置において、弁要素３６の第二部分３９を磁石４３によって引き寄せ、弁要素３６をその閉鎖位置に確実に保持するようにする。

アクチュエータと回動スピンドル３７の非常に小さな案内表面との、完全に摩擦のない作用により、そして弁要素３６に関する摩擦のない磁石保持手段により、本発明による過速度安全装置の信頼性が、従来技術の装置に関して実質的な改善を意味している。

本発明は、記載の例に限定されるものではなく、請求項の範囲内で自由に変形してもよい。高速モーターに利用する時、本発明による装置はタービンモーターのみを意図したものではない。

本発明による過速度安全装置を具備した空気圧モーターの停止開口位置を図示した縦断面図。 図１の過速度安全装置の停止閉鎖位置を図示した部分断面図。 停止開口位置を図示した、図１における過速度安全装置の端部の斜視図。 作動閉鎖位置を図示した、図１における過速度安全装置の端部の斜視図。

符号の説明

１０ 固定子
１１ 案内羽根
１２ 回転子
１３ 駆動ブレード
１４ 駆動スリーブ
１５ 管状取入部分
１６ 空気取入部分
１７ 空気供給路
１８ 空気取出し口
２０ ベアリング
２１ ベアリング
２２ ボア
２４ 支持部材
２５ スピンドル
２６ 弁要素
２８ スプリング
２９ 端部ピース
３０ 遠心調速器おもり
３３ 弁
３４ アクチュエータ
３５ 弁ハウジング
３６ 弁要素
３７ 回動軸／回動スピンドル
３８ 主要部分
３９ 第二部分
４１ 弁座表面
４２ 磁石／保持手段
４３ 磁石
４４ 半球状突出部
４６ ロッド
４７ ボア
４８ 接触要素
５０ 支持部材
５１ 当接表面

Claims (4)

1. 空気取入路（１６）を具備した固定子（１０）と、速度反応アクチュエータ（３４）を具備した回転子（１２）と、前記アクチュエータ（３４）によって開口位置から閉鎖位置へシフト可能な弁（３３）とを備え、速度反応アクチュエータが回転子（１２）に、それと共に回転するために接続されており、
   前記アクチュエータ（３４）が、遠心力によって停止位置と作動位置との間を放射方向に可動な接触要素（４８）と、前記接触要素（４８）を予定最高速度レベルの下のモーター速度レベルで、前記停止位置に保持し、且つ前記接触要素（４８）を前記最高速度レベルの上のモーター速度レベルで、前記作動位置へ、放射方向に動かすために配置されたスプリング（４６）とを備え、それによって前記弁（３３）を前記開口位置から前記閉鎖位置へシフトを行う、
   空気圧回転モーター用の過速度安全装置において、
   前記弁（３３）が、前記開口位置と前記閉鎖位置との間を移動するように、回動軸（３７）の周囲を回転可能なディスク型の弁要素（３６）を備え、それは前記開口位置において前記弁要素（３６）が、実質的に取入路（１６）と並行に配置され、前記閉鎖位置において前記弁要素（３６）が、取入路（１６）に対して横方向に配置されること、
   前記回動軸（３７）が取入路（１６）に対して横方向に延び、回転子（１２）の回転軸に関して横にずれて設定された位置に配置され、前記接触要素（４８）が前記停止位置を取る時、前記開口位置において前記弁要素（３６）が、前記接触要素（４８）によって届いておらず、前記作動位置において前記接触要素（４８）が、放射方向に伸びて、前記弁要素（３６）に当たり、それを前記開口位置から前記閉鎖位置へシフトさせ、前記保持手段（４２）が前記要素（３６）を解放可能に前記開口位置に保持すること、
   を特徴とする過速度安全装置。
2. 前記弁要素（３６）が、鉄製の材料から作られており、前記保持手段が、取入路（１６）に取り付けられ、且つ前記弁要素（３６）を前記開口位置に、引き寄せて保持するために配置された、第一磁石（４２）と、前記弁要素（３６）を前記閉鎖位置に、引き寄せて保持するために配置された、第二磁石（４３）とを備えることを特徴とする請求項１に記載の過速度安全装置。
3. 取入路（１６）が、前記閉鎖位置で取入路（１６）に対し実質的に横方向に配置され、且つ前記弁要素（３６）と接合するように配置された、軸線方向に面する弁座表面（４１）によって形成されること、を特徴とする請求項１または２に記載の過速度安全装置。
4. 前記スプリング（４６）が、同心配置で回転子（１２）に接続され、且つ前記接触要素（４８）を支持する自由端部を有する、実質的に直線状のロッドによって形成されること、を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の過速度安全装置。

Images