SE535460C2 - Tryckluftdrivet verktyg med integrerad spänningsalstrande anordning - Google Patents

Abstract

: Tryckluftdrivet kraftverktyg, innefattande ett hus (10),en motor (14), en ackumulator (19), en inloppskanal (17)för tryckluft, och en avloppskanal (22), vilka båda ka-naler (17, 22) är anslutna till motorn, en strypventil(12), som är belägen i inloppskanalen (17), och en an-ordning (25), som förbrukar elektrisk energi, varvid enanordning (18) som alstrar en elektrisk spänning är an-ordnad att tillhandahålla en spänning för att ge energitill anordningen (25) som förbrukar elektrisk energi.Den elektriska ackumulatorn (19) är ansluten till anord-ningen (25) som förbrukar elektrisk energi, och en ladd-ningsstyrande kretsanordning ansluter ackumulatorn tillanordningen (18) som alstrar den elektriska spänningen.Anordningen (18) som alstrar den elektriska spänningeninnefattar en luftturbin, en generator (40), som är an-sluten till luftturbinen, och en lufttillförselkanal(20), som ansluter luftturbinen (34) till inloppskanalen(17) för tryckluft, varvid en anordning som indikerarladdningsnivà är ansluten till ackumulatorn (19), och enavstängningsventil (21) är belägen i tillförselkanalen(20) och anordnad att avbryta tillförseln av trycklufttill luftturbinen (34) när anordningen som indikerarladdningsnivån indikerar en viss laddningsnivà hos acku- mulatorn (19).

Description

20 25 30 535 460 användningsfall måste finnas ett spänningsalstrande me- del som är integrerat i själva motorenheten.

Ett alternativ till att mata elektrisk effekt ge- nom en kabel skulle vara att förse motorenheten med ett internt batteri eller en intern ackumulator. Ackumulato- rer är emellertid ganska utrymmeskrävande, och ett bat- teri som har tillräckligt små dimensioner skulle ha be- gränsad livslängd och skulle inte heller vara i stånd att leverera toppströmmar med värden som är erforderliga för drift av givare och/eller trådlös kommunikationsut- rustning.

Ett exempel på tryckluftdrivna verktyg med ett in- tegrerat spänningsalstrande medel är beskrivet i US Pa- tent 6 840 723. Denna kända motorenhet bildar en del av en fräsverktygsspindel och innefattar en tryckluftdriven turbin, varvid turbinrotorn är försedd med en per- manentmagnet, som är anordnad att samverka med en fast spole för att bilda ett spänningsalstrande medel. Värdet på den spänning som denna anordning alstrar är varvtals- beroende och används för att aktivera en varvtalsstyran- de luftinloppsventil.

Denna kända anordning är ofördelaktig på grund av att den kräver en särskild utformning av turbinens rotor för fastsättning av magneten, eftersom den spännings- alstrande anordningen är integrerad i verktygets huvud- luftmotor. En annan olägenhet är att spolens läge är in- skränkt till en väldefinierad placering i förhållande till huvudmotorns rotor. Ännu en olägenhet med detta verktyg är att generatorn kan försörja verktygets krets- kort med en spänning endast när verktyget faktiskt an- vänds.

Ett ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla ett tryckluftdrivet verktyg, Som innefattar en motor som 10 15 20 25 30 535 450 har ett spänningsalstrande medel med en kompakt och sli- tstark konstruktion, varvid läget för det spännings- alstrande medlet inte är inskränkt till en särskild pla- cering i förhållande till luftmotorns rotor.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att till- handahålla ett tryckluftdrivet verktyg som har en mer tillförlitlig elektrisk spänningskälla för att under- lätta användning av verktyget under olika driftstadier.

Ytterligare ändamål med och fördelar hos uppfin- ningen framgår av den följande beskrivningen och pa- tentkraven.

En föredragen utföringsform av uppfinningen be- skrivs utförligt nedan med hänvisning till de bifogade ritningsfigurerna.

På ritningen: Fig. 1 visar en avkortad sidvy, delvis i snitt, av ett tryckluftdrivet åtdragningsverktyg som innefattar en spänningsalstrande anordning enligt uppfinningen.

Fig. 2 visar i större skala en sprängbild av den spänningsalstrande anordningen enligt uppfinningen.

Fig. 3 visar en snittbild av den spänningsalst- rande anordningen enligt uppfinningen.

Det tryckluftdrivna åtdragningsverktyget som är visat i Fig. 1 innefattar ett hus 10 med ett handtag 11 och en strypventil 12. I huset uppbärs en rotationsmotor 14, och en utgående axel 13 är kopplad till motorn via en inte visad hydraulisk impulsgenerator. Handtaget ll är också försett med en anslutning 16 för en slang som tillför tryckluft, en inloppskanal 17 för tryckluft och en utloppskanal 22 för dirigering av avloppsluft till det fria. Inloppskanalen 17 förbinder det tryckluftdriv- na verktyget med en tryckluftkälla via slangen. En elek- trisk spänningsalstrande anordning 18 innefattande en 10 15 20 25 30 535 460 turbin 34 ansluten till en generator 40 är anordnad att tillhandahålla en spänning för att ge energi till en an- ordning 25 som förbrukar elektrisk energi. En lufttill- förselkanal 20 är anordnad att ansluta luftturbinen 34 till inloppskanalen 17 för tryckluften. 1 den föredragna utföringsformen är tillförselkanalen 20 anordnad upp- ströms om strypventilen 12, mellan inloppskanalen 17 för tryckluft och utloppskanalen 22 för avloppsluft. Belä- genheten av tillförselkanalen 20 är vald för att försör- ja anordningen 18 som alstrar den elektriska spänningen med ett kontinuerligt lufttryck, även när verktyget inte används.

Anordningen 25 som förbrukar elektrisk energi in- nefattar olika elektroniska processtyrande kretsar el- ler enheter. En elektrisk ackumulator 19 är anordnad och ansluten till de elektroniska processtyrenheterna. En ackumulatorladdningsanordning med en laddningsnivån av- kännande och laddningen styrande kretsanordning är pla- cerad i verktyget. Kretsanordningen har även ett medel för likriktning av spänningen för att förhindra att spänningen går tillbaka till generatorn. I detta senare fall skulle generatorn kunna börja att i stället verka som en motor.

Lufttillförselkanalen 20 är vidare försedd med en avstängningsventil 21 som är anordnad att avbryta till- förseln av tryckluft till luftturbinen när den ladd- ningsnivån avkännande kretsanordningen indikerar att en viss laddningsnivà hos ackumulatorn har uppnåtts.

Anordningen 25 som förbrukar elektrisk energi in- nefattar en integrerad elektronisk processtyrande krets- anordning. Den elektroniska kretsanordningen har flera funktioner. Den första är att lagra effekten, så att ge- neratorsystemet inte behöver vara aktivt hela tiden och 10 15 20 25 30 535 450 styra effektlagringen, så att generatorsystemet kan ak- tiveras eller avaktiveras, och att reglera laddnings- nivån till en viss nivå. Den elektriska kretsanordningen har också en spänningsadressering för att förhindra att spänningen går tillbaka till generatorn. I detta senare fall skulle motorn kunna börja att i stället verka som motor. Vidare är styrenheten 25 programmerbar för att vara i stånd att få det tryckluftdrivna verktyget att utföra åtdragningsoperationer för skruvförband i enlig- het med önskade àtdragningsstrategier.

Fig. 2 visar i större skala en sprängbild av den en elektrisk spänning alstrande anordningen 18 enligt uppfinningen, vilken anordning innefattar ett turbinhjul 31, som omges av ett turbinband 32 med en integrerad ge- nerator 40. Generatorn 40 måste ha liten storlek för att passa in i det tryckluftdrivna verktygets handtag men ändå vara stor nog för att leverera den effekt som är behövlig för att driva den energiförbrukande anordningen 25. Generatordelen innefattar en borstlös likströmsmotor med en rotor 35 som är bestyckad med permanentmagneter, och på sin yttre periferi är den ansluten till turbin- hjulet 31. Generatorns stator 37 uppbärs av utloppsplat- tan 38 på turbinhuset 39. I denna utföringsform är gene- ratorn 18 specificerad till att ha en effekt på 7 watt.

Diametern på generatorn 18 är 12 mm, varvid rotorn är 4 mm bred och väger 3,3 g. Motorn är vidare specificerad till att ha 2700 varv/volt, vilket för 5 V motsvarar 13.500 varv per minut.

Turbinhjulet 31 är anpassat till att stämma över- ens med det rekommenderade rotationsvarvtalet hos gene- ratorn för att onödig användning av kugghjul ska undvi- kas. Den turbin som används i den föredragna utförings- formen är en ettstegs impulsturbin av axialflödestyp. l0 15 20 25 30 535 460 Ettstegsturbinen rekommenderas med tanke på dess stor- lek, eftersom effektbehoven är begränsade, i detta fall till mindre än 10 watt. Turbinhjulet 31 och det fasta munstycket 33 är dimensionerade för turbinen. Den sär- skilda konstruktionen av turbinkomponenterna är känd i och för sig och utgör inte någon del av den föreliggande uppfinningen.

Tillförselkanalen 20, som förser turbinen med trycksatt luft, är vidare försedd med en avstängnings- ventil 21. Avstängningsventilen 21 är anpassad för att manövreras medelst en elektrisk ström som verkar på ett inte visat elektriskt spolelement. Manövreringen av ven- tilen styrs medelst styrdonet 25 på komponentkortet.

När en viss laddningsnivå hos den elektriska acku- mulatorn har nåtts aktiverar styrdonet 25 spolen som bringar avstängningsventilen 21 att stänga av lufttill- förselkanalen 20. I och med att luftflödet stoppas kom- mer turbinen att upphöra att rotera, vilket avbryter al- stringen av den elektriska spänningen. Avstängnings- ventilen kommer att förbli avstängd till dess att ack- umulatorns spänningsnivå har fallit till en viss mini- minivå. Den stängda ventilen förhindrar att trycksatt luft strömmar mot avloppskanalen 22. Verktyget kommer följaktligen inte att förbruka någon trycksatt luft me- dan ackumulatorn 19 har en viss godtagbar spänningsnivå.

Däremot kommer verktyget att hela tiden vara klart för användning även när det inte har använts under en längre tidsperiod.

Fig. 3 visar i större skala en snittbild A-A av den en elektrisk spänning alstrande anordningen 18 en- ligt uppfinningen, vilken anordning innefattar turbin- hjulet 3l, som omsluts av turbinbandet 32 med den inte- grerade generatorn 40, rotorn 35 och statorn 37. Statorn 10 15 20 25 30 535 460 stöds av utloppsplattan 38 på turbinhuset 39, som också utgör turbinens avloppskanal. Tillförselkanalen 20, som förser turbinen med trycksatt luft, är försedd med en avstängningsventil 21.

Den föredragna utföringsformen är som angivits o- van inte begränsad till detta. Generatorn 40 skulle ock- så kunna innefatta en annan typ av generator. Generatorn skulle till exempel kunna vara belägen på ett avstånd från turbinen men företrädesvis fortfarande med en ge- mensam axellinje. Detta skulle möjliggöra större kapa- citet hos generatorn. Turbinen skulle också kunna vara en flerstegsturbin, medan avstängningsventilen också skulle kunna vara av vilken lämplig typ som helst för att samma funktion som har beskrivits ovan ska fås. Luf- ttillförselkanalen 20 skulle kunna utformas annorlunda.

Det huvudsakliga kravet är att tillförselkanalen 20 kon- tinuerligt försörjs med trycksatt luft när verktyget är anslutet till tryckluftkällan. Anordningen 18 som al- strar en elektrisk spänning skulle också kunna vara a- nordnad i en avloppskanal i verktyget.

Anordningen 18 som alstrar den elektriska spän- ningen skulle också kunna tillhandahållas som en modul avsedd att anslutas lösbart till ett verktyg. I en sådan konfiguration innehåller modulen en anslutning för till- försel av tryckluft, vilken anslutning förmedlar luft till lufttillförselkanalen 20 i den en spänning alst- rande anordningen 18, och en kanal som är ansluten till luftinloppskanalen 17 i det anslutna verktyget. Modulen innefattar vidare elektriska kablar för anslutning till det anslutna verktyget. Laddningen och aktiveringen av avstängningsventilen 21 följer principer som är samma som de ovan beskrivna. 535 460 Den ovan beskrivna utföringsformen av uppfinningen är beskriven med hänvisning till ett tryckluftdrivet åt- dragningsverktyg, men uppfinningen är inte alls begrän- sad till det användningsfallet.

Claims (6)

10 15 20 25 30 535 450 Patentkrav:

1. Tryckluftdrivet kraftverktyg innefattande ett hus (10), en motor (14), en inloppskanal (17) för tryckluft och en avloppskanal (22), varvid båda kanalerna (17, 22) är anslutna till motorn, en strypventil (12), som är be- lägen i inloppskanalen (17), och en anordning (25), som förbrukar elektrisk energi, varvid en anordning (18), som alstrar en elektrisk spänning, är anordnad att till- handahålla en spänning för att ge energi till anordning- en (25) som förbrukar elektrisk energi, kännetecknat av att anordningen (18) som alstrar en spänning innefattar en luftturbin, en generator (40), som är ansluten till luftturbinen, och en lufttillförselkanal (20), som an- sluter luftturbinen (34) till inloppskanalen (17) för tryckluft.

2. Tryckluftdrivet verktyg enligt patentkrav 1, i vilket en elektrisk ackumulator (19) är ansluten till anordningen (25) som förbrukar elektrisk energi, och en laddningsstyrande kretsanordning ansluter ackumulatorn till anordningen (18) som alstrar den elektriska spän- ningen.

3. Kraftdrivet verktyg enligt patentkrav 1 eller 2, i vilket lufttillförselkanalen (20) är ansluten till luft- inloppskanalen (17) vid en punkt uppströms om strypven- tilen (12).

4. Kraftdrivet verktyg enligt patentkrav 3, i vilket en anordning som indikerar laddningsnivå är ansluten till ackumulatorn (19), och en avstängningsventil (21) är belägen i tillförselkanalen (20) och anordnad att av- bryta tillförseln av tryckluft till luftturbinen (34) 10 15 20 535 460 10 när anordningen som indikerar laddningsnivà indikerar en viss laddningsnivå hos ackumulatorn (19).

5. Tryckluftdrivet kraftverktyg, innefattande ett hus (10), en motor (14), en inloppskanal (17) för tryckluft och en avloppskanal (22), vilka båda kanaler är anslutna till motorn, en strypventil (12), som är belägen i in- loppskanalen (17), och en anordning (25) som förbrukar elektrisk energi, varvid en anordning (18) som alstrar elektrisk spänning är anordnad att tillhandahålla en spänning för att ge energi till anordningen (25) som förbrukar elektrisk energi, kännetecknat av att anord- ningen (18) som alstrar en elektrisk spänning innefattar en luftturbin (34) och en generator (40), som är anslu- ten till luftturbinen (34), varvid luftturbinen (34) är belägen i avloppskanalen (22) och anordnad att tillföras energi medelst avloppsluftströmmen från motorn (14).

6. Kraftverktyg enligt patentkrav 5, i vilket en ac- kumulator (19) är ansluten till anordningen (25) som förbrukar elektrisk energi och en laddningen styrande kretsanordning ansluter ackumulatorn (19) till anord- ningen (18) som alstrar en spänning.