EP4036371B1 - Druckluftmotor mit drehzustandsmessung sowie verfahren zur drehzustandsmessung - Google Patents

Druckluftmotor mit drehzustandsmessung sowie verfahren zur drehzustandsmessung

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EP4036371B1
EP4036371B1 EP22154722.7A EP22154722A EP4036371B1 EP 4036371 B1 EP4036371 B1 EP 4036371B1 EP 22154722 A EP22154722 A EP 22154722A EP 4036371 B1 EP4036371 B1 EP 4036371B1
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EP
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rotor
sensor element
sensor
stator
compressed gas
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Jörg Vogel
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Air Tec Vogel GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a compressed gas-operated drive device comprising a compressed gas motor with a stator, a rotor rotating about an axis of rotation relative to the stator under the influence of compressed air, the rotor having lamellar slots extending in the longitudinal direction of the axis of rotation and a rotor shaft defining the axis of rotation, which is rotatably mounted on the stator via bearing shields, and a sensor device with a sensor element for determining a state of rotation or a rotational speed of the rotor relative to the stator, wherein the sensor element for determining the state of rotation or the rotational speed of the rotor is aligned with a mark coupled to the rotor.
  • the compressed gas-operated drive device comprises a compressed gas motor with a stator and a rotor rotating about an axis of rotation relative to the stator under the influence of compressed gas.
  • the rotor has a rotor shaft defining the axis of rotation, which is rotatably mounted on the stator via bearing shields.
  • the stator and the bearing shields define a working space in which the rotor rotates.
  • the drive device further comprises a sensor device for determining the rotational state of the rotor relative to the stator.
  • the sensor device is designed to determine the rotational speed of the rotor relative to the stator, wherein the sensor device has a sensor element which is directed towards a section of the shaft lying outside the working space, on which a mark is attached.
  • a receptacle in the form of a radial bore is formed in a housing of the compressed gas motor, in which the sensor element of the sensor device is arranged such that the marking lies on the surface outside the working area.
  • the section of the wave can be detected.
  • the markings are formed by two recesses in the section of the wave.
  • the sensor element protrudes radially beyond a substantially cylindrical housing wall of the compressed air motor, so that the radially protruding sensor element prevents space-saving installation of the compressed air motor in, for example, a hollow cylindrical receptacle of a device, spindle or vise.
  • the DE 10 2013 020 985 A1 This concerns an electric machine, particularly for a motor vehicle.
  • the electric machine comprises a housing with a rotor shaft arranged at least partially within the housing, which is rotatable about an axis of rotation relative to the housing. Furthermore, a rotor part is provided that is non-rotatably connected to the rotor shaft, and a corresponding stator part is provided that is fixed, at least indirectly, to the housing.
  • the stator part includes a sensor device for detecting at least one measured quantity that characterizes a rotation of the rotor shaft relative to the housing.
  • the sensor device is designed as a speed and/or angle sensor and comprises a stator part that is fixed, at least indirectly, to the housing.
  • the sensor device also includes a rotor part corresponding to the stator part, which is non-rotatably connected to the rotor shaft.
  • the DE 10 2015 219 502 A1 This relates to a drive device for providing linear motion, comprising a drive housing in which an electric rotary drive is housed.
  • the drive drive includes a stator in which a rotor is rotatably arranged about an axis of rotation relative to the stator.
  • the rotor has a recess with an internal thread and a piston rod extending along the rotor's axis of rotation.
  • the piston rod is movably mounted in the rotor by a threaded section adapted to the internal thread.
  • a sensor device for determining the position of the piston rod relative to the drive housing is associated with the connecting rod and/or the rotor.
  • the sensor device is optionally designed as a switching device or as a proportional sensor.
  • the DE 10 2016 226 293 A1 This concerns a brushless electric machine.
  • the machine comprises a housing with at least one rotor arranged on a shaft rotatably mounted in the housing, and a stator, wherein the rotor has a
  • the rotor position detection device is associated with a non-contact rotor position detection device.
  • the rotor position detection device comprises a multi-pole magnetic ring fixed to the shaft and at least one magnetic field-sensitive sensor radially associated with the outer circumference of the magnetic ring.
  • the DE 10 2019 122 046 A1 This relates to a device for measuring the angular position of a shaft.
  • the device comprises a first housing part and a shaft arranged in the first housing part and rotatable about an axis of rotation.
  • the device further comprises a magnetic unit with at least one permanent magnet attached to the shaft, a second housing part with a projection extending along the axis of rotation, and a magnetic field sensor element arranged inside the projection of the second housing part.
  • a rotary vane rotor is to be removed, which is specifically designed for rotary vane vacuum pumps or rotary vane compressors.
  • a sensor is assigned to the slots to detect the position of the vanes within them.
  • a flow rate sensor which has a sensor arranged in a cover of a housing, by means of which the movement of teeth of a measuring element is detected.
  • the present invention is based on the objective of further developing a compressed gas-operated drive device of the type mentioned above in such a way that simple and space-saving mounting of the compressed gas motor is enabled.
  • the embodiment according to the invention is characterized in that the marking is the lamellar slots which extend into an end face of the rotor, wherein the end face is directed towards one of the bearing shields and wherein the sensor element is arranged in one of the bearing shields and is aligned with the lamellar slots.
  • the marking is thus detected within the work area, enabling a compact design. Furthermore, the existing lamellar slots in the rotor are used, eliminating the need to create new markings.
  • the advantage is that the sensor element does not protrude radially beyond a cylindrical surface of the housing of the compressed gas-operated drive unit. This allows the compressed gas-operated drive unit to be mounted in a cylindrical housing.
  • the bearing shield is provided with a receptacle extending axially parallel to the axis of rotation, in which the sensor element of the sensor device is arranged. This enables a particularly compact design.
  • the mounting can be designed as an axial bore.
  • the bore can be a threaded bore into which the sensor element is screwed.
  • the sensor element can be designed as a non-contact sensor such as an inductive, capacitive, optical and/or magnetic sensor.
  • a particularly compact design is characterized by the fact that the sensor element is arranged in a rear bearing shield, i.e., facing away from the drive side.
  • a compressed gas-operated drive device comprises a compressed gas motor with a stator, a rotor rotating about an axis of rotation relative to the stator under the influence of compressed air, the rotor shaft defining the axis of rotation and rotatably mounted on the stator via bearing shields, and a sensor device with a sensor element for determining the state of rotation or the rotational speed of the rotor relative to the stator.
  • the sensor element for determining the state of rotation or the rotational speed of the rotor is aligned with a marking coupled to the rotor.
  • the marking is located on an end face of a rotor radially extending from the rotor shaft. is formed of an outgoing body, wherein the end face of the body is directed towards one of the bearing shields and wherein the sensor element is arranged in one of the bearing shields and aligned with the marking.
  • the body is the rotor and the end face with the marking is also an end face of the rotor. This also enables a particularly compact and robust design.
  • the body can also be a disk or part of a disk that runs parallel to the end face of the rotor and is penetrated centrally by the rotor shaft.
  • the body can be located within a working area of the rotor or outside the working area at an end of the rotor shaft that penetrates the bearing shield.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a compressed gas-operated drive device 10 with a compressed gas motor 12, which is arranged in a housing 14.
  • the housing 14 comprises a sleeve 16, which is closed at each end by a housing cover 17, 18.
  • the compressed gas motor 12 comprises a stator 20 and a rotor 24, which rotates about an axis of rotation 22 relative to the stator under the influence of compressed gas.
  • the rotor shaft 26 defines the axis of rotation 22.
  • the rotor shaft 26 is rotatably mounted on the stator 20 via bearing elements 28, 30 in front and rear bearing shields 32, 34, respectively.
  • the stator 20 comprises a cylinder 36 inserted into the sleeve 16, which encloses a drive chamber 38.
  • the drive chamber 38 can be pressurized with compressed gas via a supply channel 40, the supply channel 40 running through the housing cover 18 and the bearing shield 32 and opening into the drive chamber 38.
  • the exhaust air is discharged via an exhaust duct 42.
  • a front section 44 of the rotor shaft 26 is coupled to a gear stage 46.
  • the gear stage 46 comprises a drive shaft 48, which is rotatably mounted in the housing 14 via bearing elements 50, 52 and is coupled to the section 44 of the rotor shaft 26 via a planetary gear 54.
  • the pressurised gas-operated drive device 10 has a sensor device 56 to determine the rotational speed of the rotor 24 relative to the stator 20.
  • the sensor device 54 comprises a sensor element 58 which is arranged and aligned in the rear bearing shield 32 in such a way as to scan a marking 61 formed on an end face 60 of the rotor 24.
  • the sensor element 58 is received in an axial bore 62 which runs parallel or substantially parallel to the axis of rotation 22 and is formed in the bearing shield 32.
  • Fig. 2 shows the rotor 24 with rotor shaft 26 in a perspective view.
  • lamellar slots 64.1, 64.2, 64.3, 64.4, 64.5 are formed in the longitudinal direction, preferably evenly distributed in the circumferential direction, which extend at least to the rear end face 60 of the rotor 24 and form the marking 61.
  • the sensor element 58 is designed as a non-contact sensor, such as an inductive sensor.
  • the sensor element 58 detects the lamellar slots 64.1, 64.2, 64.3, 64.4, 64.5 opening in the end face 60, which are then identified as the marking 61.
  • the sensor element 58 detects a change in material between the metallic end face 60 and the non-metallic lamellar slot, generating a pulse each time. This pulse can be evaluated by a processing unit to determine the rotational speed or rotational movement of the rotor. In the illustrated embodiment, five pulses are generated per revolution.
  • the sensor element 58 By arranging the sensor element 58 in the bearing shield 32 and parallel or substantially parallel to the axis of rotation 22, a particularly compact design is achieved. Compared to the prior art, the advantage is that the sensor device 56 does not project radially beyond the cylindrical housing 14.
  • the compressed air motor can be accommodated or integrated in a space-saving manner in a hollow cylindrical receptacle, even without housing 14.
  • FIG. 3a shows the inventive compressed gas motor 12 in the form of a self-designed, built-in motor without a housing 14, which can be installed directly in a space-saving manner in a cylindrical receptacle, e.g., a device, spindle, or vise.
  • a cylindrical receptacle e.g., a device, spindle, or vise.
  • the sensor device 56 is arranged in the axial bore 62 of the bearing shield 32, thus enabling the space-saving installation even without a housing 14.
  • the bearing shields 32, 34 are connected to the end face of the stator 20 and form a compact unit that can be installed even without a housing 14.
  • FIG. 3b shows an exploded view of the compressed gas motor 12.
  • the lamellar slots 64.1, 64.2, 64.3, 64.4, 64.5 are designed to receive corresponding lamellars 65.1, 65.2, 65.3, 65.4, 65.5.
  • the lamellars 65.1, 65.2, 65.3, 65.4, 65.5 are inserted into the lamellar slots 64.1, 64.2, 64.3, 64.4, 64.5 so that they are held in place during rotation of the motor.
  • the rotors are movable in a radial direction and, during operation of the engine, bear against an inner surface of the cylinder 36, thereby forming flow channels for driving the rotor 24.
  • FIG. 4 Figure 1 shows a sectional view of a gear stage 66 coupled to a rotor shaft 68 of a compressed air motor 70.
  • the gear stage 66 comprises a planetary gear 72, which is positively coupled to one end of the rotor shaft 68.
  • a drive shaft 74 is driven via the planetary gear 72.
  • the drive shaft 74 is rotatably mounted in a housing 76 of the gear stage 66 via a bearing element 75.
  • the housing 76 is covered at its end face by a housing cover 78.
  • a radially extending receptacle 80 such as a bore, is formed in the housing cover 78, in which a sensor device 82 is received, which is not within the scope of protection of the present invention.
  • the sensor device 82 comprises a sensor element 84, which interacts with a sensor nut 86 arranged on the drive shaft 74.
  • the sensor nut 84 has various magnetizations around its circumference, which are detected by the sensor element 84 without contact in order to measure the rotational speed of the drive shaft 74.
  • the housing of the flanged pneumatic motor 70 By arranging the sensor device 82 in the gear stage, it is made possible for the housing of the flanged pneumatic motor 70 to retain its cylindrical shape, which is advantageous for many applications in order to enable an optimal installation position for the pneumatic motor 70.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine druckgasbetriebene Antriebseinrichtung umfassend einen Druckgasmotor mit einem Stator, einem relativ zu diesem unter Beaufschlagung mit Druckluft um eine Drehachse drehenden Rotor, der in Längsrichtung der Drehachse verlaufende Lamellenschlitze und eine die Drehachse definierende Rotorwelle aufweist, die über Lagerschilde am Stator drehbar gelagert ist, sowie einer Sensoreinrichtung mit einem Sensorelement zum Ermitteln eines Drehzustands oder einer Drehzahl des Rotors relativ zum Stator, wobei das Sensorelement zur Ermittlung des Drehzustandes oder der Drehzahl des Rotors auf eine mit dem Rotor gekoppelte Markierung ausgerichtet ist.
  • Eine druckgasbetriebene Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art ist aus der DE 20 2016 104 704 U1 (= DE 10 2016 115 930 A1 ) bekannt. Die druckgasbetriebene Antriebseinrichtung umfasst einen Druckgasmotor mit einem Stator und einem relativ zu diesem unter Beaufschlagung mit Druckgas um eine Drehachse drehenden Rotor, wobei der Rotor eine die Drehachse definierende Rotorwelle aufweist, die über Lagerschilde am Stator drehbar gelagert ist. Der Stator und die Lagerschilde definieren einen Arbeitsraum, in dem der Rotor dreht. Die Antriebseinrichtung umfasst des Weiteren eine Sensoreinrichtung zum Ermitteln eines Drehzustandes des Rotors relativ zum Stator umfasst.
  • Die Sensoreinrichtung ist ausgebildet, eine Drehzahl des Rotors relativ zum Stator zu ermitteln, wobei die Sensoreinrichtung ein Sensorelement aufweist, welches auf einen außerhalb des Arbeitsraums liegenden Abschnitt der Welle gerichtet ist, an dem eine Markierung angebracht ist.
  • Dabei ist vorgesehen, dass in einem Gehäuse des Druckgasmotors eine Aufnahme in Form einer Radialbohrung ausgebildet ist, in der das Sensorelement der Sensoreinrichtung so angeordnet ist, dass die Markierung auf dem außerhalb des Arbeitsraums liegenden Abschnitt der Welle erfasst werden kann. Die Markierungen werden durch zwei Ausnehmungen in dem Abschnitt der Welle gebildet.
  • Nach dem Stand der Technik steht das Sensorelement radial über eine im Wesentlichen zylinderförmige Gehäusewandung des Druckluftmotors über, so dass das radial vorstehende Sensorelement einen platzsparenden Einbau des Druckgasmotors in z. B. eine hohlzylinderförmige Aufnahme einer Vorrichtung, Spindel oder Schraubstocks verhindert.
  • Die DE 10 2013 020 985 A1 betrifft eine elektrische Maschine, insbesondere für einen Kraftwagen. Die elektrische Maschine umfasst ein Gehäuse, mit einer zumindest teilweise in dem Gehäuse angeordneten Rotorwelle, welche um eine Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbar ist. Ferner ist ein mit der Rotorwelle drehfest verbundenes Rotorteil und ein damit korrespondierendes, zumindest mittelbar am Gehäuse festgelegtes Statorteil vorgesehen, welches eine Sensoreinrichtung zum Erfassen wenigstens einer eine Drehung der Rotorwelle relativ zu dem Gehäuse charakterisierenden Messgröße aufweist. Die Sensoreinrichtung ist als Drehzahl- und/oder Winkelsensor ausgebildet und umfasst einen Statorteil, der zumindest mittelbar am Gehäuse festgelegt ist. Die Sensoreinrichtung umfasst auch ein mit dem Statorteil korrespondierendes Rotorteil, welches drehfest mit der Rotorwelle verbunden ist.
  • Die DE 10 2015 219 502 A1 betrifft eine Antriebseinrichtung zur Bereitstellung einer Linearbewegung, mit einem Antriebsgehäuse, in dem ein elektrischer Drehantrieb aufgenommen ist, der einen Stator umfasst, in dem ein Rotor drehbeweglich um eine Rotationsachse gegenüber dem Stator angeordnet ist. Der Rotor ist von einer Ausnehmung durchsetzt, die mit einem Innengewinde versehen ist, sowie mit einer Kolbenstange, die sich längs der Rotationsachse des Rotors erstreckt und mit einem auf das Innengewinde angepassten Gewindeabschnitt beweglich im Rotor aufgenommen ist. Der Koppelstange und/oder dem Rotor ist eine Sensoreinrichtung für eine Ermittlung einer Position der Koppelstange gegenüber dem Antriebsgehäuse zugeordnet. Die Sensoreinrichtung ist wahlweise als Schaltmittel oder als Proportionalsensor ausgebildet.
  • Die DE 10 2016 226 293 A1 betrifft eine bürstenlose elektrische Maschine. Die Maschine umfasst ein Gehäuse, mit wenigstens einem Rotor, der auf einer in dem Gehäuse drehbar gelagerten Welle angeordnet ist, und mit einem Stator, wobei dem Rotor eine berührungsfrei arbeitende Rotorlageerkennungseinrichtung zugeordnet ist. Die Rotorlageerkennungs-einrichtung weist einen auf der Welle drehfest angeordneten mehrpoligen Magnetring und wenigstens einen radial dem Außenumfang des Magnetrings zugeordneten Magnetfeld sensitiven Sensor auf.
  • Die DE 10 2019 122 046 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Messung der Winkelstellung einer Welle. Die Vorrichtung umfasst ein erstes Gehäuseteil sowie eine in dem ersten Gehäuseteil angeordnete und um eine Rotationsachse drehbare Welle. Die Vorrichtung umfasst weiter eine Magneteinheit mit mindestens einem Permanentmagneten, der an der Welle befestigt ist, ein zweites Gehäuseteil mit einem Vorsprung, der sich entlang der Rotationsachse erstreckt, sowie ein im Innern des Vorsprungs des zweiten Gehäuseteils angeordnetes Magnetfeld-Sensorelement.
  • Der DE 10 2019 118 139 A1 ist ein Drehschieberrotor zu entnehmen, der insbesondere der für Drehschieber-Vakuumpumpen bzw. Drehschieber-Verdichter bestimmt ist. Um den Verschleiß von in Schlitzen verschiebbaren Schiebern zu überwachen, wird den Schlitzten ein Sensor zugeordnet, um die Stellung der Schieber in den Schlitzen zu erfassen.
  • Aus der DE 10 2004 027 386 A1 ist ein Durchflussmengenfühler bekannt, der einen in einem Deckel eines Gehäuses angeordneten Sensor aufweist, mittels dessen die Bewegung von Zähnen eines Messwerkelements erfasst wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine druckgasbetriebene Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass eine einfache und platzsparende Montage des Druckgasmotors ermöglicht wird. Insbesondere soll ermöglicht werden, die druckgasbetriebene Antriebseinrichtung auch ohne Gehäuse unmittelbar in einer hohlzylinderförmigen Aufnahme zu montieren.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale der Erfindung gemäß des unabhängigen Anspruchs 1 bzw. des unabhängigen Anspruchs 5 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Ausführung zeichnet sich dadurch aus, dass die Markierung die Lamellenschlitze sind, die sich in eine Stirnfläche des Rotors erstrecken, wobei die Stirnfläche einem der Lagerschilde zugewandt ist und wobei das Sensorelement in einem der Lagerschilde angeordnet und auf die Lamellenschlitze ausgerichtet ist.
  • Die Erfassung der Markierung erfolgt somit im Arbeitsraum, so dass eine kompakte Bauform ermöglicht wird. Ferner werden die bereits in dem Rotor vorhandenen Lammellenschlitze verwendet, so dass keine neuen Markierungen geschaffen werden müssen.
  • Gegenüber dem Stand der Technik wird der Vorteil erreicht, dass das Sensorelement nicht radial über eine zylinderförmige Oberfläche des Gehäuses der druckgasbetriebenen Antriebseinrichtung vorsteht. Dadurch wird die Montage der druckgasbetriebenen Antriebseinrichtung in einer zylinderförmigen Aufnahme ermöglicht.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in dem Lagerschild eine in axialer Richtung parallel zu der Drehachse verlaufende Aufnahme ausgebildet ist, in der das Sensorelement der Sensoreinrichtung angeordnet ist. Dadurch wird eine besonders kompakte Bauform ermöglicht.
  • Die Aufnahme kann als eine Axialbohrung ausgebildet sein. Zudem kann die Bohrung als Gewindebohrung ausgeführt sein, in der das Sensorelement eingeschraubt ist.
  • Das Sensorelement kann als kontaktloser Sensor wie induktiver, kapazitiver, optischer und/oder magnetischer Sensor ausgebildet sein.
  • Eine besonders kompakte Bauform zeichnet sich dadurch aus, dass das Sensorelement in einem hinteren, d.h. der Antriebsseite abgewandten Lagerschild angeordnet ist.
  • Gemäß einer eigenerfinderischen Ausführungsform ist aus dem Stand der Technik eine druckgasbetriebene Antriebseinrichtung bekannt, und nicht in den Schutzumfang der vorliegenden Ansprüche fallend, umfassend einen Druckgasmotor mit einem Stator, einem relativ zu diesem unter Beaufschlagung mit Druckluft um eine Drehachse drehenden Rotor, der eine die Drehachse definierende Rotorwelle aufweist, die über Lagerschilde am Stator drehbar gelagert ist, sowie einer Sensoreinrichtung mit einem Sensorelement zum Ermitteln eines Drehzustands oder einer Drehzahl des Rotors relativ zum Stator, wobei das Sensorelement zur Ermittlung des Drehzustands oder der Drehzahl des Rotors auf eine mit dem Rotor gekoppelte Markierung ausgerichtet ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Markierung auf einer Stirnfläche eines radial von der Rotorwelle ausgehenden Körpers ausgebildet ist, wobei die Stirnfläche des Körpers einem der Lagerschilde zugewandt ist und wobei das Sensorelement in einem der Lagerschilde angeordnet und auf die Markierung ausgerichtet ist.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass der Körper der Rotor ist und dass die Stirnfläche mit der Markierung eine Stirnfläche des Rotors ist. Auch dadurch wird eine besonders kompakte und robuste Bauform ermöglicht.
  • Der Körper kann auch eine Scheibe oder ein Teil einer Scheibe sein, die parallel zu der Stirnfläche des Rotors verläuft und von der Rotorwelle mittig durchsetzt wird. Der Körper kann in einem Arbeitsraum des Rotors oder außerhalb des Arbeitsraums an einem das Lagerschild durchsetzenden Ende der Rotorwelle angeordnet sein.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine Schnittdarstellung einer druckgasbetriebenen Antriebseinrichtung,
    Fig. 2
    eine perspektivische Darstellung eines Rotors,
    Fig. 3a
    eine perspektivische Darstellung des Druckgasmotors ohne Gehäuse,
    Fig. 3b
    eine Explosionsdarstellung des Druckgasmotors und
    Fig. 4
    eine Schnittdarstellung einer an einen Druckluftmotor anflanschbaren Getriebeeinheit.
  • Fig. 1 zeigt in Schnittdarstellung eine druckgasbetriebene Antriebseinrichtung 10 mit einen Druckgasmotor 12, der in einem Gehäuse 14 angeordnet ist. Das Gehäuse 14 umfasst eine Hülse 16, die stirnseitig jeweils mit einem Gehäusedeckel 17, 18 abgeschlossen ist.
  • Der Druckgasmotor 12 umfasst einen Stator 20 und einen relativ zu diesem unter Beaufschlagung von Druckgas um eine Drehachse 22 drehenden Rotor 24 mit einer Rotorwelle 26, die die Drehachse 22 definiert. Die Rotorwelle 26 ist über Lagerelemente 28, 30 jeweils in einem vorderen und einem hinteren Lagerschild 32, 34 an dem Stator 20 drehbar gelagert.
  • Der Stator 20 umfasst einen in die Hülse 16 eingesetzten Zylinder 36, der einen Antriebsraum 38 umschließt. Der Antriebsraum 38 ist über einen Zufuhrkanal 40 mit Druckgas beaufschlagbar, wobei der Zufuhrkanal 40 durch den Gehäusedeckel 18 und das Lagerschild 32 verläuft und in den Antriebsraum 38 mündet. Die Abluft wird über einen Abluftkanal 42 abgeführt.
  • Ein vorderer Abschnitt 44 der Rotorwelle 26 ist mit einer Getriebestufe 46 gekoppelt. Die Getriebestufe 46 umfasst eine Antriebswelle 48, die über Lagerelemente 50, 52 in dem Gehäuse 14 drehbar gelagert und über ein Planetengetriebe 54 mit dem Abschnitt 44 der Rotorwelle 26 gekoppelt ist.
  • Gemäß der Erfindung weist die druckgasbetriebene Antriebseinrichtung 10 eine Sensoreinrichtung 56 auf, um eine Drehzahl des Rotors 24 relativ zum Stator 20 zu ermitteln.
  • Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung 54 ein Sensorelement 58 aufweist, das in dem hinteren Lagerschild 32 derart angeordnet und ausgerichtet ist, um eine auf einer Stirnfläche 60 des Rotors 24 ausgebildete Markierung 61 abzutasten. Dabei ist vorgesehen, dass das Sensorelement 58 in einer Axialbohrung 62 aufgenommen ist, die parallel oder im Wesentlich parallel zu der Drehachse 22 verläuft und in dem Lagerschild 32 ausgebildet ist.
  • Fig. 2 zeigt den Rotor 24 mit Rotorwelle 26 in einer perspektivischen Darstellung.
  • In dem Rotor 24 sind in Längsrichtung, vorzugsweise gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt, Lamellenschlitze 64.1, 64.2, 64.3, 64.4, 64.5 ausgebildet, die sich zumindest bis in die hintere Stirnfläche 60 des Rotors 24 erstrecken und die Markierung 61 ausbilden.
  • Das Sensorelement 58 ist als berührungsloser Sensor, wie z. B. induktiver Sensor, ausgebildet. Mittels des Sensorelementes 58 werden bei Drehung des Rotors 24 die in der Stirnfläche 60 mündenden Lamellenschlitze 64.1, 64.2, 64.3, 64.4, 64.5 als die Markierung 61 erfasst. Bei einer Drehung des Rotors erfasst das Sensorelement 58 einen Materialwechsel zwischen metallischer Stirnfläche 60 und nichtmetallischem Lamellenschlitz, wodurch jeweils ein Puls erzeugt wird, der durch eine Auswerteeinrichtung ausgewertet werden kann, um die Drehzahl bzw. eine Drehbewegung des Rotors zu erfassen. Bei einer Umdrehung werden bei der dargestellten Ausführungsform somit fünf Impulse erzeugt.
  • Durch die Anordnung des Sensorelementes 58 in dem Lagerschild 32 und parallel oder im Wesentlichen parallel zu der Drehachse 22 wird eine besonders kompakte Bauform erreicht. Gegenüber dem Stand der Technik wird der Vorteil erreicht, dass die Sensoreinrichtung 56 nicht in radialer Richtung über das zylinderförmige Gehäuse 14 hinausragt.
  • Folglich kann der Druckluftmotor aufgrund der zylinderförmigen Oberfläche platzsparend in einer hohlzylinderförmigen Aufnahme, auch ohne Gehäuse 14, aufgenommen bzw. integriert werden.
  • Fig. 3a zeigt den erfindungsgemäßen Druckgasmotor 12 in Form eines eigenerfinderischen Einbaumotors ohne Gehäuse 14, der platzsparend unmittelbar in einer zylinderförmigen Aufnahme z. B. einer Vorrichtung, Spindel oder eines Schraubstocks eingebaut werden kann. Hier zeigt sich der besondere Vorteil der vorliegenden Erfindung, wobei die Sensoreinrichtung 56 in der Axialbohrung 62 des Lagerschildes 32 angeordnet ist und somit die platzsparende Montage auch ohne Gehäuse 14 erst ermöglicht. Die Lagerschilde 32, 34 sind stirnseitig mit dem Stator 20 verbunden und bilden eine kompakte Einheit, die auch ohne Gehäuse 14 verbaut werden kann.
  • Fig. 3b zeigt eine Explosionsdarstellung des Druckgasmotors 12. Die Lamellenschlitze 64.1, 64.2, 64.3, 64.4, 64.5 sind zur Aufnahme korrespondierender Lamellen 65.1, 65.2, 65.3, 65.4, 65.5 ausgebildet. Die Lamellen 65.1, 65.2, 65.3, 65.4, 65.5 werden in die Lamellenschlitze 64.1, 64.2, 64.3, 64.4, 64.5 eingelegt, so dass diese bei Rotation des Rotors in radialer Richtung beweglich sind und im Betrieb des Motors gegen eine innere Fläche des Zylinders 36 anliegen, wodurch Strömungskanäle zum Antrieb des Rotors 24 ausgebildet werden.
  • Fig. 4 zeigt eine Schnittdarstellung einer Getriebestufe 66, die mit einer Rotorwelle 68 eines Druckluftmotors 70 gekoppelt ist. Die Getriebestufe 66 umfasst ein Planetengetriebe 72, welches formschlüssig mit einem Ende der Rotorwelle 68 gekoppelt ist. Über das Planetengetriebe 72 wird eine Antriebswelle 74 angetrieben. Die Antriebswelle 74 ist über ein Lagerelement 75 in einem Gehäuse 76 der Getriebestufe 66 drehbar gelagert. Das Gehäuse 76 ist mit einem Gehäusedeckel 78 stirnseitig abgedeckt. In dem Gehäusedeckel 78 ist eine sich in radialer Richtung erstreckende Aufnahme 80, wie Bohrung, ausgebildet, in der eine Sensoreinrichtung 82 aufgenommen ist, die nicht unter den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fällt.
  • Die Sensoreinrichtung 82 umfasst ein Sensorelement 84, welches mit einer auf der Antriebswelle 74 angeordneten Sensormutter 86 zusammenwirkt. Die Sensormutter 84 weist umfangsseitig verschiedene Magnetisierungen auf, die von dem Sensorelement 84 berührungslos erfasst werden, um die Drehzahl bzw. Drehung der Antriebswelle 74 zu messen.
  • Durch die Anordnung der Sensoreinrichtung 82 in der Getriebestufe wird ermöglicht, dass das Gehäuse des angeflanschten Druckluftmotors 70 seine zylinderförmige Gestalt beibehält, was für viel Anwendungsfälle von Vorteil ist, um eine optimale Einbauposition für den Druckluftmotor 70 zu ermöglichen.

Claims (6)

  1. Druckgasbetriebene Antriebseinrichtung (10), umfassend einen Druckgasmotor (12) mit einem Stator (20), einem relativ zu diesem unter Beaufschlagung mit Druckluft um eine Drehachse (22) drehenden Rotor (24), der in Längsrichtung der Drehachse (22) verlaufende Lamellenschlitze (64.1, 64.2, 64.3, 64.4, 64.5) und eine die Drehachse (22) definierende Rotorwelle (26) aufweist, die über Lagerschilde (32, 34) am Stator (20) drehbar gelagert ist, sowie einer Sensoreinrichtung (56) mit einem Sensorelement (58) zum Ermitteln einer Drehzahl des Rotors (24) relativ zum Stator (20), wobei das Sensorelement (58) zur Ermittlung der Drehzahl des Rotors (24) auf eine mit dem Rotor (24) gekoppelte Markierung (61) ausgerichtet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Markierung (61) die Lamellenschlitze (64.1, 64.2, 64.3, 64.4, 64.5) sind, die sich in eine Stirnfläche (60) des Rotors (24) erstrecken, wobei die Stirnfläche (60) einem der Lagerschilde (32, 34) zugewandt ist und wobei das Sensorelement (58) in einem der Lagerschilde (32, 34) angeordnet und auf die Lamellenschlitze (64.1, 64.2, 64.3, 64.4, 64.5) ausgerichtet ist.
  2. Druckgasbetriebene Antriebseinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in dem Lagerschild (32, 34) eine in axialer Richtung parallel zu der Drehachse (22) verlaufende Aufnahme (62) ausgebildet ist, in der das Sensorelement (58) angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Aufnahme (62) als eine Axialbohrung ausgebildet ist.
  3. Druckgasbetriebene Antriebseinrichtung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Axialbohrung (62) als Gewindebohrung ausgeführt ist, in der die Sensoreinrichtung (56) mit Sensorelement (58) eingeschraubt ist.
  4. Druckgasbetriebene Antriebseinrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Sensorelement (58) als kontaktloser Sensor, insbesondere als induktiver, kapazitiver, optischer und/oder magnetischer Sensor ausgebildet ist.
  5. Verfahren zur Bestimmung einer Drehzahl eines Rotors (24) einer druckgasbetriebenen Antriebseinrichtung (10), umfassend einen Druckgasmotor (12) mit einem Stator (20), einem relativ zu diesem unter Beaufschlagung mit Druckluft um eine Drehachse (22) drehenden Rotor (24), der in Längsrichtung verlaufende Lamellenschlitze (64.1, 64.2, 64.3, 64.4, 64.5) und eine die Drehachse (22) definierende Rotorwelle (26) aufweist, die über Lagerschilde (32, 34) am Stator (20) drehbar gelagert ist, sowie einer Sensoreinrichtung (56) mit einem Sensorelement (58), das zur Ermittlung der Drehzahl des Rotors (24) auf eine mit dem Rotor (24) gekoppelte Markierung (61) ausgerichtet ist und diese erfasst,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als Markierung (61) die Lamellenschlitze (64.1, 64.2, 64.3, 64.4, 64.5) des Rotors (24) erfasst werden, die sich in eine Stirnfläche (60) des Rotors (24) erstrecken, wobei die Stirnfläche (60) einem der Lagerschilde (32, 34) zugewandt ist und wobei das Sensorelement (58) in einem der Lagerschilde (32, 34) angeordnet und auf die Lamellenschlitze (64.1, 64.2, 64.3, 64.4, 64.5) ausgerichtet ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Lamellenschlitze (64.1, 64.2, 64.3, 64.4, 64.5) durch das Sensorelement (58) kontaktlos, insbesondere induktiv, kapazitiv, optisch und/oder magnetisch erfasst werden.
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