JP4610610B2 - 回転モータ用過回転防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮空気導入通路を有するハウジングとロータとを備えた空気圧式回転モータ用の過回転防止装置に関し、該過回転防止装置は、ロータと共に回転し、かつ、遠心作用に応答する作動装置と、前記導入通路を通過する空気流を制御するためにハウジングに支持された弁要素とを有する。前記弁要素は、ロータ回転速度が所定の最大速度レベルを超えた時に、作動装置によって、開弁位置から閉弁位置へ変動することができる。

空気圧式回転モータ用の優れた過回転防止装置の開発に関しては多くの問題がある。過回転防止装置の信頼性は１００％である必要があり、言い換えれば、長期間のモータ運転の間に、汚れや腐食等又は他の原因で動作しなくならない必要がある。過回転防止装置は、常に速度調整機を備えた回転モータに取り付けられているため、速度調整機が故障した場合にのみ解放される。このため、速度調整機が正確に動作しなくなり、過回転防止装置が作動しなければならなくなる前に、ある程度の期間があることが望ましい。その期間の間、過回転防止装置は、速度調整機が誤動作し始めた時に過回転を直ぐに防止できる状態で、継続的に単独で動作可能な状態にある必要がある。

さらにまた、過回転防止装置は、望ましくは、モータの全体寸法を大きくしないコンパクトで簡単な設計であるべきである。過回転防止装置は、例えば、モータハウジング上への衝撃や他の外側からの影響により、意図せずに動作しないようにするべきである。好ましくは、過回転防止装置は、動作時に自己破壊せずに、リセットして再使用可能であるべきである。過回転防止装置が、破壊しない解放作用を備えていれば、工場から出荷する前に、起動して作動速度レベルのチェックを行い、そして、リセットすることができる。様々な部品の製造公差により、組み立て後の装置の作動速度レベルのバラツキが必然的に生じる。出荷前に非破壊機能試験を行うことができるようにすることによって、許容公差外の作用速度を持つ装置を除外して安全性を高めることが可能になる。

米国特許第４，２６５，６０４号には、過回転防止装置を備えた空気圧式動力工具が開示されている。この過回転防止装置は、モータロータと連動するピン型作動手段と、前記作動手段によって押されて、開弁位置から閉弁位置へ傾かされるように配置された弁要素とを備えている。この装置には、少なくとも一つの深刻な欠点がある。即ち、この装置では、作動ピンが、非常に高速で弁要素を押すため、弁要素がその動作を達成する前に弁要素のエッジを破壊してしまう可能性が高い。弁要素が、その閉弁位置に向かうのに十分な強さで押されると、作動ピンによって与えられる衝撃が、弁要素を座面に対して非常に乱暴にたたきつけ、弁要素を破壊するか、又は、その開弁位置まで跳ね返らせてしまうという危険がある。この問題は、作動ピンが弁要素を、非常に高速に、即ち、作動手段の周速度で、接線方向に押すことによって生じる。この装置は、確実に、出荷前に、その機能に関する試験を行い、その後、完全な状態にリセットすることはできない。

米国特許第５，２９７，５７３号には、過回転防止装置を備えた空気圧式動力工具が開示されており、その過回転防止装置の作動手段は、その外周の一部分によって作動ロッドに係合するように配置された回転リング型ディスクを備え、作動手段の回転運動が、カム作用を介して作動ロッドに伝達されるようにされている。これにより、作動ロッドは、過回転時に作動手段によって乱暴に押されることはなく、非常に優しく押される。しかし、この公知の装置は、かなり複雑な構造で、かつ、大きく、さらに、非常に特殊なモータハウジングを必要とする。

米国特許第４，２６５，６０４号 米国特許第５，２９７，５７３号

本発明の主目的は、設計上簡単な構造で、かつ、小さいだけでなく、解放時に破壊されることなく、かつ、出荷前に、高い信頼性を維持したまま機能試験を行い、リセットすることが可能な作動手段及び弁要素構造を有する空気圧式モータ用の過回転防止装置を提供することにある。

本発明の別の目的及び利点は、以下の説明及び特許請求の範囲から明らかになる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図示された過回転防止装置は、空気圧式ベーンモータに適用される。前記ベーンモータは、シリンダ１０、前端壁１１、後端壁１２、端壁１１及び１２に回転可能にジャーナル軸受けされたロータ１３、及び後端壁１２に接続された圧縮空気導入管１４を備えている。導入管１４は、空気導入通路１５を形成し、その後端部に供給開口１６を備えている。開口１６は、スピンドル１９を介してロータ１３に連結された従来のボール駆動式速度調整機１７によって制御される。速度調整機１７の細部については説明しないが、速度調整機１７は、供給開口１６を介してモータへ供給される圧縮空気を制御することによって、負荷が変わった時にモータの動きを所定の速度レベルに維持することを目的とするものである。

過回転防止装置は、作動装置１８を有する。作動装置１８は、ロータ１３に連結され、ロータ１３と連動する速度調整機のスピンドル１９上に支持されている。また、過回転防止装置は可動蓋部材２０を備えている。この可動蓋部材２０は、モータの後端壁１２上に支持された弁要素を形成する。蓋部材２０は、モータの回転速度が、速度調整機１７によって通常与えられる所定の回転速度レベルを超えた時に作動装置１８によって、開弁位置から閉弁位置に変動するように配置されている。蓋部材２０は、その閉弁位置において、後端壁１２の導入開口２１を圧縮空気が通過することを防止する。

作動装置１８は、速度調整機１９上に支持され、円板２２を備えている。円板２２には、スピンドル１９が貫通する径方向孔２３が設けられている。この孔２３には、コイルスプリング２４が取り付けられている。コイルスプリング２４は、円板２２をスピンドル１９に対して通常の同心位置に付勢する。円板２２の重心は、円板２２の幾何学的中心からオフセットされているので、円板２２の幾何学的中心は、高速回転時に、円板２２の同心位置から離れようとする。特定の回転速度レベルの時に、円板２２の遠心作用がスプリング２４の付勢力を上回り、それにより、円板２２は径方向に動く。円板２２の外周はカム面２５を形成しており、円板２２が、その同心位置から離れた時に、カム面２５が蓋部材２０に接触し、蓋部材２０を径方向に動かし、蓋部材２０に閉弁動作を引き起こさせる。

蓋部材２０は枢軸Ｃを中心に傾斜角度を変えることができる。枢軸Ｃは、ロータ１３の回転軸に対するコード(a chord)を形成する。蓋部材２０の傾斜動作は、実質的に真っ直ぐなワイヤースプリング２６によって維持される。ワイヤースプリング２６の両端は、後端壁１２の溝２９，３０で支えられ、二つのネジ２７，２８によって後端壁１２に固定されている。後端壁１２には、導入開口２１を囲む平らな座面３２が形成されている。蓋部材２０は、その閉弁位置において、導入開口２１を覆い、座面３２と係合するよう配置されている。

蓋部材２０の両端部には突起部３３，３４が形成されており、これら突起部３３，３４により、蓋部材２０の開弁位置及び閉弁位置が決められる（図３参照）。蓋部材２０の開弁位置では、突起部３３，３４は、ワイヤースプリング２６を蓋部材２０の開弁方向に作用させる。閉弁方向に動いた時に、蓋部材２０は中心越え動作(a over-centre movement)を行い、この中心越え動作において、突起部３３，３４は、ワイヤースプリング２６の作用に抗して蓋部材２０を持ち上げる。突起部３３，３４の中心上部を通過すると、スプリング２６は蓋部材２０を閉弁方向に動かすように作用する。突起部３３，３４により達成される前記中心越え動作によって、蓋部材２０は双安定作用を得、通常のモータ動作の間、蓋部材２０はその開弁位置に安全に保持され、作動装置１８が作用した時に、蓋部材２０はその閉弁位置に間違いなく動かされる。作動時に、蓋部材２０は、導入開口２１を通過する空気流における圧力降下によっても、その閉弁位置への動きを強いられるが、スプリング及び突起部の位置により、蓋部材２０は、モータへの圧縮空気の供給が中断し、蓋部材２０上に圧力降下が作用しなくなった後でも、その閉弁位置に維持される。

本発明による過回転防止弁は、弁蓋部材２０が径方向に移動可能であり、作動装置１８が、比較的緩やかな力で、蓋部材２０と係合し、かつ、蓋部材２０を動かすためのカム面２５を備えているという利点を有する。これにより、蓋部材２０は、装置が作動している時に、不利な衝撃力にさらされることがなく、かつ、正確な動きと信頼性を持って、確実にリセットでき、かつ、再使用され得る。

本発明に係る過回転防止装置の斜視図である。 図１に示した装置の長手方向断面図であり、装置が標準開放位置(normal open position)にある状態を示している。 図２ａと同じ断面図であり、装置が作動しているが、まだ閉鎖位置(closed position)にある状態を示している。 図２ａと同じ断面図であり、装置が閉鎖位置(closed position)にある状態を示している。 図１及び図２に示した装置の拡大図である。

Claims (3)

1. シリンダ（１０）、圧縮空気導入開口（２１）及びロータ（１３）を備えた空気圧式回転モータ用の過回転防止装置であって、
   ロータ（１３）と共に回転し、遠心作用に応答する作動装置（１８）と、
   導入開口（２１）を通過する空気流を制御するよう配置された弁要素（２０）と
   を備え、
   ロータの回転速度が所定の最大速度レベルを超えた時に、開弁位置から閉弁位置への弁要素（２０）の動作を引き起こすために、作動装置（１８）に係合されるよう前記弁要素（２０）が配置され、
   前記弁要素（２０）が、開弁位置と閉弁位置との間で枢軸（Ｃ）を中心に傾斜可能な蓋部材によって形成され、
   前記枢軸（Ｃ）が、実質的に、ロータ（１３）の中心に関するコードに沿って伸び、
   作動装置（１８）に、前記枢軸（Ｃ）を中心に前記蓋部材（２０）を傾斜させるために前記蓋部材（２０）にカム係合するカム面（２５）が形成され、
   前記導入開口（２１）が、蓋部材（２０）の閉弁位置において、蓋部材（２０）が密閉係合するための平坦な座面（３２）で囲まれ、
   前記蓋部材（２０）に、前記座面（３２）上に載る少なくとも一つの突起部（３３，３４）が形成され、
   開弁位置と閉弁位置との間の変動時に、蓋部材（２０）が、一つ又は複数の突起部（３３，３４）による双安定な中心越え動作を実行するように、前記蓋部材（２０）を前記座面（３２）に向けて付勢し保持するようスプリング（２６）が設けられている
   ことを特徴とする空気圧式回転モータ用過回転防止装置。
2. モータが、前端壁（１１）と後端壁（１２）とを備え、
   前記蓋部材（２０）及び圧縮空気導入開口（２１）が後端壁（１２）に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の過回転防止装置。
3. 前記スプリング（２６）が、実質的に真っ直ぐなワイヤースプリングから成り、その両端が後端壁（１２）に固定され、
   該スプリング（２６）が蓋部材（２０）を傾斜可能に支持している
   ことを特徴とする請求項２に記載の過回転防止装置。

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