JP2004516158A - 機械動作工具キャリア用の作業ユニット - Google Patents

Abstract

可動機械動作工具支持部に装着される作業ユニットは、工具支持部に取り付けられ、且つ回転子（１９）を具備した空気圧タービンモーター（２３、２４、５１）を支持した、ケーシング（１０）と、ケーシング（１０）の外に伸びる端部粉砕機タイプ機械工具（２２、２１）と、ケーシング（１０）において回転可能にジャーナル結合されたシャンク部分（２２）と、を備え、
機械工具シャンク部分（２２）が、タービンホイール（２４）に堅く組み合わされて、タービン回転子（１９）を形成し、流量制御弁（４８）が、加圧空気をタービンモーターへ送るために配置され、タービン回転子（１９）が、速度応答出力電圧を制御ユニット（５５）に送る発電装置を備え、制御ユニットが、流量制御弁（４８）を調節し、且つ電力を回転モーター（２３、２４、５１）へ供給して、所望の予定したレベルに回転速度を維持するために配置されている。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、移動可能な機械動作工具キャリアに装着することを目的とし、工具キャリアに取り付けるケーシングをと、ケーシングに支持された回転モーターと、ケーシングに対してジャーナル結合され且つモーターによって駆動される機械工具とを備えている。
【０００２】
（背景技術）
従来の作業ユニットのタイプは、より低速な作業動作を受ける機械工具支持出力スピンドルとモーターを有している。これは、作業ユニットが比較的大きいこと、モーターの速度が相対的に低下することの両方によるものである。本来、重い作業ユニットが、高速で単純な往復動作または多少複雑な作業パターンで、動くことが難しく、それは作業工程時間が、望ましくないほど長くなる。また相対的に遅いモーターは、作業部材に関する作業工具の最大供給速度を制限する。
【０００３】
工具チャックを具備した重量出力スピンドルユニットは、大きな回転量をもたらし、それは高速回転で振動問題を生じる傾向がある。それにより、そのように既知の装置における共振周波数を避けることは困難である。
【０００４】
従来の可動な作業ユニットが、相対的に大きい一つの理由は、モーターと出力スピンドルの構成がかなり複雑な設計であることでる。
【０００５】
従来の可動な作業ユニットが、相対的に大きい一つの理由は、それら全ての重量鉄心と銅巻線を具備した電動モーターを使用していることである。また電動モーターは、作業工具の回転速度と、それによって、作業工具の可能な供給速度を制限する制限回転速度を有している。
【０００６】
（発明の開示）
本発明の主な目的は、シンプルな設計による可動機械動作工具キャリアに装着するため、改良された作業ユニットを実現することによって、上記問題を解決し、軽量且つ高度な機械工具回転速度が、作業動作を速くし、それによって作業工程時間を短くすることである。
【０００７】
本発明の更なる目的及び利点は、以下の詳述及び請求項から明らかになるであろう。
【０００８】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明の好ましい実施形態を、添付図面を参照して、以下で詳細に説明する。
【０００９】
図面に図示されている作業ユニットは、作業ユニットを可動機械動作工具キャリア（図示せず）に取り付ける、後部装着ネック１１を具備したケーシング１０を備えている。ケーシング１０は、中央部分１２と前方部分１３に分割されている。前方部分１３は、ナット１４によおて中央部分１２にクランプ留めされている。後方装着ネック１１は、ネジ１５によって中央部分１２に固定されている。
【００１０】
ケーシング１０内に、回転子１９を具備する圧力空気動作タービン１８の形をした回転モーターを備え、エンドカッターの形をした機械的または粉砕工具２０を備えている。その前端部で、粉砕工具２０はケーシング１０の前方に外へ伸びるカッター部分２１と、ケーシング１０の中へ伸びるシャンク２により形成されている。円周列の駆動ブレード２３を支えるタービンホイール２４が、シャンク２１の内側端部に堅く固定されており、それは粉砕工具２０とタービンホイール２４が共に、タービン回転子１９を形成し、シャンク２２が回転子１９の回転軸を形成する。タービンホイール２４は、押し込み及び／または収縮嵌め込みによって、粉砕工具シャンク２２に固定されている。
【００１１】
上記のような工具シャンク２２に堅く装着された分離タービンホイール２４として、モーター回転子を形成することによって、標準タイプのシャンク端部粉砕器を、機械工具２０として使用することができる。これは本発明による作業ユニットが、製造に関してシンプル且つ安価であることを意味している。
【００１２】
タービン回転子１９、すなわち工具シャンク２２は、二つの流体力学的ベアリング２５、２６によって、ケーシング１０に関して堅く支持されている。それらのベアリング２５、２６は、支持スリーブ２９に堅く固定され、次にケーシング１０の前方部分１３に堅く固定されている、二つのブッシング２７、２８を備えている。図２で図示されているように、両方のブッシング２７、２８は、二つの放射状の通路３１、３２、軸線方向に伸びる通路３３、そしてケーシング１０における供給開口部３４を介して液体が供給される。好ましくは、液体は軸受媒介体として使用され、その液体が粉砕工具２０のカッター端部分２１を、動作中に潤滑させ且つ冷却するために使用される。
【００１３】
図１に図示されているように、ブッシング２７、１８は、小径の放射状開口部を介して、放射状通路３１、３２をブッシング２７、２８の内周に通じる、外周溝３５、３６を備えている。二つブッシング２７と２８との間に、支持スリーブ２９が流体を出口通路３９に中に排出する放射状出口３８を備えている。図２参照のこと。
【００１４】
タービンモーターは、ケーシング中央部分１２に配置され、且つ空気通流チャンバ４１を画定する、ノズルスリーブ４０を備えている。ノズルスリーブ４０は、ケーシング部分１２の中に伸びる装着ネック１１上にある一対の軸線方向伸長部４２、４３によって、軸線方向の一方向にロックされ、またノズルスリーブ４０における肩部４４が、ケーシング１０における肩部４５と共働することによって、軸線方向の逆方向にロックされる。流体通流チャンバ４１は、加圧空気源４６から加圧空気を、導管３７と入口開口部４７と流量制御弁４８供給される。ノズルスリーブ４０は、放射状の空気供給開口部５０と、加圧空気の流れをタービンホイール２４の駆動ブレード２３に向ける多数のノズル５１により、形成されている。
【００１５】
その後端部において、タービン回転子１９が、ノズルスリーブ４０に堅く固定された固定巻コイル５３と共に、タコ発電機を形成する、永久磁石５２を備えている。この発電機は、速度応答出力電圧を送り、空気流量制御弁４８と、制御ユニット５５も具備した調速装置の一部分を形成している。制御ユニット５５は、ケーブル６０によって巻コイル５３に接続されている。ケーシング１０の内部のケーブルの経路は、概略的でのみ図示されている。
【００１６】
流量制御弁４８は、制御ユニット５５に接続された、逆転可能な電動サーボモーター５４によって作動させられる。所望の予定したタービン速度で、発電機は一定の大きさの電圧を送る。発電機の実際の電圧の大きさが、一定の電圧の大きさよりも上または下であることにより、制御ユニット５５は、正または負の電圧を、サーボモーター５４に送り、それによってサーボモーターは流量制御弁４８を開口または閉鎖方向に、個別に作動させる。
【００１７】
更に、タービン回転子１９はタービンホイール２４の向い側に配置された、空気力学的ベアリング５６、５７によって、軸線方向に支持されている。加圧空気は、空気通流チャンバ４１に通じる通路５８を介して、前方ベアリング５６に供給され、放射状開口部６１を介して、ベアリングから排出される。通路５８は、加圧空気を供給し且つ、タービンホイール２４とスリーブ２９との間に空気層を形成するため、支持スリーブ２９の後端部表面で、環状溝５９と連結している。
【００１８】
後方の軸線方向ベアリング５７は、タービンホイール２４と巻コイル５３とのしだに形成されており、加圧空気が空気通流チャンバ４１から、ノズルスリーブ４０の横壁６３における流入制限開口部６２を介して、ベアリング５７へ供給される。
【００１９】
動作時において、作業ユニットが何かのタイプの可動機械動作工具に取り付けられており、加圧空気が加圧空気源４６から、流量制御弁４８、導管３７、入り口開口部４７、そして空気連結チャンバ４１を介して供給され、タービンを始動させると仮定する。タービン２４が所望の予定した回転速度に達する前に、流量制御弁４８は、強力な加圧空気流を作業ユニットへ送るため、広く開いたまま保持される。供給された空気は、空気通流チャンバ４１を通って、放射状開口部５０を介してタービンノズル５１に達する。タービンホイール駆動ブレード２３の下流で、空気流がケーシング１０の前部分１３における出口通路３９に入り、タービンホイール２４を作動させる。
【００２０】
同時に、加圧空気が通路５３に入って、前方ベアリング５６の環状溝５９に達して、タービン回転子１９に関する一方向に、空気力学的な軸線方向の支持を形成する。回転子１９の後端部において、加圧空気が壁６３における開口部６２を介して、タービンホイール２４の後端部表面に達し、それによって回転子１９に関する逆方向に、空気力学的な支持を形成する。
【００２１】
タービン回転子１９を始動させるため供給される加圧空気と並行して、潤滑及び冷却液が、共通の図示していない方法で粉砕工具カッターエンド２１に供給される。また潤滑及び冷却液は、通路３３、３１、３１と開口部３５、３６を介して、放射状ベアリング２５、２６にも供給され、そこで液体は粉砕工具シャンク２２、すなわちタービン回転子１９のための流体力学的な放射状支持を形成する。液体は、放射状開口部３８を介して出口通路３９へ連続して排出される。
【００２２】
現時点で、回転子１９は好ましくは放射方向並びに軸線方向に支持されており、供給された加圧空気は、速度を増してタービンを回転させる。速度が所望のレベルに達さない限り、発電機の巻コイル５３からの出力電圧は、望ましい一定の大きさよりも低く、流量制御弁４８は相対的に大きく広がって開いたまま保持されて、タービンを加速させる。しかし、所望の速度レベルに達して、幾分か超過すると、発電機の電圧が高くなり過ぎて、制御ユニット５５は、負の出力電圧を流量制御弁のサーボモーター５４に送り始めて、サーボモーターが流量制御弁４８を小開口領域へ動かし、タービンノズル５１への加圧空気の流れを減らし、それによってタービン速度を下げる。タービン速度が所望の予定したレベルよりも、かなり下に減ると、制御ユニット５５は、出力電圧を再び正に変えようとして、サーボモーター５４を逆方向に回転させ、それによって流量制御弁４８を大開口領域に移し、タービン速度を上げる。タービン２４が所望の予定した回転速度で走行している時、制御ユニット５５は、全く何ら電圧を送らない。
【００２３】
本発明による作業ユニットによって、構造的にシンプル且つ軽量な装置を得られ、その装置は小型で軽量であるだけでなく、タービンモーターと適切に組み合わさって、一体型ユニットになる、回転子スピンドルのお陰で、非常に高速で動作できる。また本発明による装置は、高速回転可能で、無摩擦ベアリングでが放射方向と軸線方向の両方で回転子を支持するので、寿命が長くできる。分離タービンホイールを、単なる押し嵌め込みまたは収縮嵌め込みによって、機械工具シャンク部分に直接堅く装着して、タービンモーターを形成することによって、標準タイプの端部粉砕機が、特別な目的ために何ら特殊な調節なしで、使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による作業ユニットを介した長手断面を示し、且つ作業ユニットに接続された速度制御システムを図解的に示した図。
【図２】
図１の作業ユニットを介した別の長手方向断面図。

Claims (8)

1. ケーシング（１０）と、前記ケーシング（１０）に支持され且つ回転子（１９）を有したタービンモーター（２３、２４、５１）と、前記モーター（２３、２４、５１）によって駆動される機械工具（２２、２１）とを備えた、可動機械動作工具キャリアに装着する作業ユニットにおいて、
   前記機械工具（２１、２２）が、前記ケーシング（１０）の外に伸びるカッター部分（２１）と、前記ケーシング（１０）の中に伸び且つケーシングに対して回転ジャーナル結合されたシャンク部分（２２）を備え、前記タービンモーター（２３、２４、５１）が、前記シャンク部分（２２）上に堅く装着された、タービンホイール（２４）に支持する駆動ブレード（２３）を備えることを特徴とする作業ユニット。
2. 前記機械工具（２２、２１）が、標準タイプのシャンク端部粉砕機を備えることを特徴とする請求項１に記載の作業ユニット。
3. 前記タービンホイール（２４）を押し込むことによって、前記シャンク部分に固定することを特徴とする請求項１または２に記載の作業ユニット。
4. 前記タービンホイール（２４）を、収縮嵌め込みによって前記シャンク部分（２２）に固定することを特徴とする請求項１または２に記載の作業ユニット。
5. 前記ケーシング（１０）が、加圧空気供給通路（４１、４７、５０）を具備するタービン固定子（４０、５１）と、前記空気供給通路（４１、４７、５０）に通じ、且つ起動加圧空気を前記タービンホイール（２４）へ向けるために配置された、一つまたはそれ以上のノズル（５１）と、前記空気供給通路（４１、４７、５０）に通じる空気流量制御弁（４８）を具備した調速装置（４８、５２〜５５）と、モーター速度を予定のレベルに維持するように、実際のモーター速度に応じて前記空気流量制御弁（４８）の開口領域の調節を行うために配置された、モーター速度応答作動装置（５２〜５５）備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の作業ユニット。
6. 前記作動装置（５２〜５５）が、前記回転子（１９）に接続され、且つ実際のモーター速度に応じて電圧を送るために配置された、発電機（５２、５３）と、前記発電機（５２、５３）に接続され、且つ前記発電機（５２、５３）によって送られる電圧の大きさに応じて、前記空気流量制御弁（４８）の調節を行うために配置された、電動サーボモーター（５４）を備えることを特徴とする請求項５に記載の作業ユニット。
7. 前記発電機（５２、５３）が、前記タービン回転子（１９）を具備した堅固なユニットとして形成される回転子（５２）を有することを特徴とする請求項６に記載の作業ユニット。
8. 前記タービン回転子（１９）が、二つの流体力学的ベアリング（２５、２６）において、放射方向に支持され、二つの流体力学的ベアリングが、切断流体を供給する切断流体源から、機械カッター部分（２１）へ、水力学的加圧流体を供給されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の作業ユニット。