DE10062994A1 - Pistonless hose rotation drive consists of or is based on hose or bellows in casing on dished surface - Google Patents
Pistonless hose rotation drive consists of or is based on hose or bellows in casing on dished surfaceInfo
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Abstract
Description
Bei der Erfindung handelt es sich um ein Antriebs aggregat für vorwiegend rotierende Bewegungen (Rota tionsantrieb), welches mit einem gasförmigen oder flüssigen Medium angetrieben wird.The invention is a drive aggregate for predominantly rotating movements (Rota tion drive), which with a gaseous or liquid medium is driven.
Die Erfindung besteht darin, dass der Antrieb der Drehwelle, von welcher die Antriebskraft abgenommen wird, durch einen Schlauch erfolgt, wenn dieser mit einem Antriebsmedium beaufschlagt wird. Hierbei sind die Schlauchenden mittels einer entsprechenden Ein schraubbefestigung im Gehäuse des Drehantriebs gehalten. Von diesem Schlauch aus wird bei Druck beaufschlagung des selben eine drehbar gelagerte Rolle drehend in Kreislinie verschoben. Diese ist über ein entsprechendes Element mit der Abtriebs welle verbunden, die hierdurch in Drehung versetzt wird. Als Antriebsmedium kann sowohl ein gasförmiges oder flüssiges Druckmedium verwendet werden. Der Schlauch im Gehäuse ist so angeordnet, dass er mit seiner Außenhaut einseitig auf einer glatten Gehäuse fläche aufliegt. Eine oder mehrere Rollen drücken von der Gegenseite auf den Schlauch gegen die vorgenannte glatte Gehäusefläche. An der Stelle, wo die Rolle auf den Querschnitt des Schlauches drückt, entsteht im Schlauch eine Trennlinie, die den Schlauch in zwei Räume teilt. Jeder Raum des Schlauches hat eine Öffnung für die Druckbeaufschlagung bzw. die Ent spannung der genannten Räume im Schlauch. Wird nun der eine Raum im Schlauch beaufschlagt und der zweite entspannt, so wird die vorgenannte Rolle, die auf den Schlauch drückt, drehend in die Richtung des Schlauchraumes bewegt, der entspannt ist. Die Rolle ist drehend gelagert in einer Scheibe, die in Drehung versetzt wird, mit der sie fest verbunden ist. Diese Rotationsantriebe können ausgeführt werden für Drehwinkel über 360°, also als Motor oder als Dreh antriebe mit Drehwinkel von 1° bis 360°. Darüber hinaus können sie in verschiedenen Bauformen herge stellt werden, z. B. als normaler Antrieb mit Antriebs welle wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, oder wie in Fig. 3 bestehend aus Stator innen und Rotor außen.The invention consists in that the drive of the rotary shaft, from which the drive force is taken, takes place through a hose when this is acted upon by a drive medium. Here, the hose ends are held in the housing of the rotary drive by means of a corresponding screw fastening. From this hose, when a pressure is applied to the same, a rotatably mounted roller is rotated in a circular line. This is connected via a corresponding element to the output shaft, which is thereby set in rotation. Both a gaseous or liquid pressure medium can be used as the drive medium. The hose in the housing is arranged so that its outer skin rests on one side on a smooth housing surface. One or more rollers press from the opposite side onto the hose against the aforementioned smooth housing surface. At the point where the roller presses on the cross-section of the hose, a dividing line is created in the hose, which divides the hose into two rooms. Each room of the hose has an opening for pressurizing or releasing the above-mentioned spaces in the hose. If one space in the hose is now acted upon and the second is relaxed, the aforementioned roller, which presses on the hose, is rotated in the direction of the hose space that is relaxed. The roller is rotatably supported in a disc that is set in rotation, with which it is firmly connected. These rotary drives can be designed for rotation angles over 360 °, i.e. as a motor or as rotary drives with rotation angles from 1 ° to 360 °. In addition, they can be manufactured in various designs, e.g. B. as a normal drive with drive shaft as shown in Fig. 1 and 2, or as in Fig. 3 consisting of stator inside and rotor outside.
Die Vorteile dieser Erfindung gegenüber denen dem Stand der Technik vorhandenen Drehantrieben, die mit einem gasförmigen oder flüssigen Medium betrieben werden, sind enorm. Grundsätzlich unterscheidet sich das erfindungsgemäße Aggregat von bekannten Rotations- bzw. Drehantrieben, die mit Druckmedium betrieben werden, dadurch, dass der kolbenlose Schlauch- Rotationsantrieb keine Kolben und Dichtungselemente besitzt. Die Funktion des Kolbens oder der Gummidich tungen übernehmen bei dem erfindungsgemäßen Gegenstand die Rollen, die außerhalb des Druckmediumbereiches angeordnet sind. Der Vorteil dieser Anordnung gegen über dem bekannten Kolbenantrieb ist vielfältig. Es entfällt die Schmierung, die bei jedem Kolbenantrieb erforderlich ist. Wird Druckluft als Antriebsmedium verwendet, - und dies ist bei dem erfindungsgemäßen Gerät der häufigste Fall - kann mit ölfreier Luft gearbeitet werden. Die Reibungen, die beim Betrieb von Kolbenantrieben entstehen, entfallen bei dem neuartigen Gerät gänzlich, wodurch der Wirkungsgrad wesentlich verbessert wird. Da das neuartige Gerät keinen Kolben besitzt, entfällt auch der Abriss effekt, der sich bei kolbenbetriebenen Geräten beim Anfahren und geringer Fahrgeschwindigkeit bemerkbar macht. Dies ist ein großer Nachteil der herkömmlichen Rotations- und Drehantriebe.The advantages of this invention over those of State of the art existing rotary drives with operated in a gaseous or liquid medium are enormous. Basically differs the aggregate of known rotary or rotary actuators operated with pressure medium that the piston-free hose Rotary drive no pistons and sealing elements has. The function of the piston or the rubber seal tions take over the subject of the invention the roles outside of the media area are arranged. The advantage of this arrangement against over the known piston drive is diverse. It there is no lubrication with every piston drive is required. Becomes compressed air as the drive medium used - and this is the case with the invention Device the most common case - can with oil-free air be worked. The friction that occurs during operation of piston actuators are eliminated in the novel device entirely, which increases efficiency is significantly improved. Because the novel device has no piston, the demolition is also omitted effect that occurs in piston-operated devices Starting off and low driving speed noticeable makes. This is a major disadvantage of the conventional one Rotary and rotary drives.
Ein weiterer besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Rotationseinheit ist die einfache, preiswerte und unkomplizierte Bauweise gegenüber bekannten Geräten. Nimmt man vergleichsweise einen Kolbenzylinder-Dreh antrieb, so sind hier die Nachteile offenkundig. Zwei Zylinder mit Kolben und einer Vielzahl von Zylinderbauteilen sind mit ihren Kolbenstangen durch eine Zahnstange verbunden. Von dieser Zahnstange wird ein Ritzel angetrieben, das mit der Drehwelle verbun den ist und in einem Gehäuse gelagert ist. Es ist ersichtlich, wie enorm der Aufwand an Maschinen elementen ist, die nicht nur hohe Herstellungskosten, sondern auch hohe Montagekosten verursachen. Darüber hinaus ist die Baulänge des Kolbendrehantriebes im Verhältnis zum erfindungsgemäßen Gerät bei gleichem Drehmoment und Drehwinkel 5 mal (45°) bis 8 mal (180°) länger.Another particular advantage of the rotary unit according to the invention is the simple, inexpensive and uncomplicated design compared to known devices. If you take a piston cylinder rotary drive comparatively, the disadvantages are obvious here. Two cylinders with pistons and a large number of cylinder components are connected to their piston rods by a rack. From this rack, a pinion is driven, which is connected to the rotating shaft and is mounted in a housing. It can be seen how enormous the expenditure on machine elements is, which not only cause high manufacturing costs, but also high assembly costs. In addition, the overall length of the piston rotary drive is 5 times (45 °) to 8 times (180 °) longer than the device according to the invention with the same torque and angle of rotation.
Ein weiterer bekannter Drehantrieb ist der Drehflügel zylinder, der als Kolben eine rechteckige Platte aufweist, die an der Abtriebswelle befestigt ist. Die rechteckige Platte (Drehflügel) besitzt als Dichtung eine spezielle Lippendichtung, welche die Platte umgreift. Der Nachteil ist hierbei nicht nur die große Reibung der Dichtungen im Gehäuse, sondern auch das Problem der Leckluft. Derartige Dichtungen, die rahmenförmig die Drehflügelplatte umgreifen, sind in den Ecken des Gehäuses nicht einwandfrei abzudichten. Außerdem ist hier der Dichtungsver schleiß sehr groß. Bei dem erfindungsgemäßen Gerät gibt es keine Dichtungsreibung und keinen Dichtungs verschleiß. Ein weiterer Nachteil des Drehflügel zylinders gegenüber dem neuartigen Drehantrieb ist die komplizierte Bauweise, die wirtschaftlich nach teilig ist. Another well-known rotary actuator is the rotary wing cylinder, which acts as a piston a rectangular plate has, which is attached to the output shaft. The rectangular plate (rotary wing) has as A special lip seal that seals the Around the plate. The disadvantage here is not only the great friction of the seals in the housing, but also the problem of leakage air. Such seals, which embrace the rotating wing plate in a frame shape, are not perfect in the corners of the housing seal. In addition, here is the Dichtungsver wear very big. In the device according to the invention there is no seal friction and no seal wear. Another disadvantage of the rotary wing cylinder compared to the new rotary actuator the complicated construction, the economical after is divided.
Gegenüber den bekannten Rotationsantrieben, wie Lamellen motor, Kolbenmotor u. ä. hat dieser erfindungsgemäße Antrieb den Vorteil einer wirtschaftlichen Bauweise infolge der wenigen Bauteile, aus denen er besteht. Vergleicht man die große Anzahl der Verschleißteile in den bekannten Rotationsantrieben wie eine Vielzahl von Lamellen, Kolben, Gehäuseabrieb, Wellendichtung usw., so ist diese Reibung bei dem neuartigen Antrieb gleich Null, da es hier keine Reibung gibt. Da der neuartige Antrieb so gut wie keine Reibung im Antriebsmedium bereits aufweist, erzielt man einen hohen Wirkungs grad, so dass mit diesem Antrieb wirtschaftlicher gearbeitet werden kann.Compared to the well-known rotary drives, such as lamellae engine, piston engine and. This has this invention Drive the advantage of an economical construction due to the few components that make it up. If you compare the large number of wearing parts in the well-known rotary drives like a multitude of fins, pistons, housing abrasion, shaft seal etc., so this friction is the same with the new drive Zero because there is no friction here. Because the novel Drive virtually no friction in the drive medium already shows, you achieve a high impact degree, so that with this drive more economical can be worked.
Mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schlauch-Rotations- bzw. Drehantriebes sind in den Fig. 1 bis 3 beschrieben.Possible embodiments of the hose rotary or rotary drive according to the invention are described in FIGS. 1 to 3.
Fig. 1 zeigt schematisch das System und die Funktion des Schlauch-Rotationsantriebes in dem Schnitt A-B und C-D als Rotationsantrieb mit Dreh bewegungen über 360°, Fig. 1 shows schematically the system and the function of the hose-rotation drive in the section AB and CD as a rotary drive with rotational movements over 360 °,
Fig. 2 zeigt schematisch im Schnitt einen Schlauch- Rotationsantrieb als Schlauch-Drehantrieb für einen begrenzten Drehwinkel, z. B. für 90°, Fig. 2 shows schematically in section a rotary hose drive as a rotary hose drive for a limited angle of rotation, for. B. for 90 °,
Fig. 3 zeigt schematisch im Schnitt einen Schlauch- Rotationsantrieb, bei dem der Stator zentrisch liegt und der Rotor außen angeordnet ist in zwei Schnitten, Schnitt A-A und Schnitt B-B Fig. 3 shows schematically in section a rotary hose drive, in which the stator is centered and the rotor is arranged on the outside in two sections, section AA and section BB
Fig. 1 zeigt schematisch das System und die Funktion des erfindungsgemäßen Schlauch-Rotationsantriebes mit 3 Rollen. Bei dieser Ausführung ist der Schlauch 1 mit seinen Enden mittels je einer Einschraubverschraubung 2 in den Öffnungen 3 des Gehäuses 4 befestigt. Die Abtriebswelle 5 ist drehbar kugelgelagert im Gehäuse 4. Zwischen scheibenartigen Tellern 6, die mit der Abtriebs welle 5 fest verbunden sind, sind drehbar drei Rollen 7, 8 und 9 befestigt. Die Rollen 7, 8 und 9 sind in ihrer drehbaren Lagerung so eingestellt, dass sie im Gehäuse 4 entlang der Gehäusestrecke 11 auf den Schlauch 1 drücken, so dass auf diese Weise eine Trennlinie 12 im Schlauch 1 entsteht. Durch diese Trennlinie 12 entstehen im Schlauch 1 der Raum 13 und der Raum 14. Bei der in Fig. 1 dargestellten Stellung der Dreh scheibe 6 steht die Rolle 8 so, dass eine Trennlinie 12 den Raum 13 und 14 trennt. Die Rolle 7 dagegen hat damit begonnen, die Gehäusestrecke 11 zu verlassen, so dass der Raum 14 mit dem Raum 15 über den Anschluß 16 in der Einschraubverschraubung 2 in Verbindung steht. Wird nun der Raum 13 über den Anschluß 10 mit einem Druckmedium beaufschlagt, wobei der Raum 14 über den Anschluß 16 drucklos wird, so wird die Rolle 8 auf dem Schlauch 1 drehend nach links fortbewegt. Die Fort bewegung der Rolle 8 versetzt den scheibenartigen Teller 6 in Drehbewegung und somit ebenfalls die Abtriebswelle 5. Nach ca. 120° Drehbewegung verlässt die Rolle 8 die Gehäusestrecke 11 und die Rolle 9 hat bereits (ca. 119°) eine neue Trennlinie 12 auf dieser Gehäusestrecke 11 aufgebaut. Nun ist wieder der Raum 14 mit dem Raum 15 verbunden, so dass über Anschluß 16 beide Räume druckentspannt sind. Gleichzeitig übernimmt nun die Rolle 9 die weitere Erzeugung der Drehbewegung über den scheibenartigen Teller 6 zur Abtriebswelle 5, bis die Rolle 7 wieder den Anfangspunkt der Gehäuse strecke 11 erreicht hat. Auf diese Art und Weise wiederholt sich ständig der beschriebene Zyklus, wodurch eine ständige Drehbewegung über 360° erzielt wird. Fig. 1 shows schematically the system and the function of the hose rotation drive according to the invention with 3 rollers. In this embodiment, the ends of the hose 1 are fastened in the openings 3 of the housing 4 by means of a screw fitting 2 each. The output shaft 5 is rotatably supported by ball bearings in the housing 4 . Between disc-like plates 6 , which are firmly connected to the output shaft 5 , three rollers 7 , 8 and 9 are rotatably attached. The rollers 7 , 8 and 9 are set in their rotatable mounting so that they press on the hose 1 in the housing 4 along the housing path 11 , so that a dividing line 12 is created in the hose 1 in this way. This dividing line 12 creates space 13 and space 14 in hose 1 . In the position of the rotary disc 6 shown in Fig. 1, the roller 8 is such that a dividing line 12 separates the room 13 and 14 . The roller 7, on the other hand, has started to leave the housing section 11 , so that the space 14 is connected to the space 15 via the connection 16 in the screwed connection 2 . If the space 13 is now pressurized with a pressure medium via the connection 10 , the space 14 becoming depressurized via the connection 16 , the roller 8 is rotated on the hose 1 to the left. The continued movement of the roller 8 sets the disc-like plate 6 in rotary motion and thus also the output shaft 5th After about 120 ° rotation, the roller 8 leaves the housing section 11 and the roller 9 has already (about 119 °) built a new dividing line 12 on this housing section 11 . Now the room 14 is again connected to the room 15 , so that both rooms are depressurized via connection 16 . At the same time, the roller 9 now takes over the further generation of the rotary movement via the disk-like plate 6 to the output shaft 5 until the roller 7 has again reached the starting point of the housing section 11 . In this way, the cycle described repeats itself continuously, whereby a constant rotary movement over 360 ° is achieved.
Fig. 2 zeigt schematisch eine mögliche Ausführungsform eines kolbenlosen Rotationsantriebes als Drehantrieb für einen Winkelbereich von 90°. In gleicher Weise kann auch ein solcher Antrieb für einen Drehbereich von 120°, 180°, 270° und alle dazwischen liegende Drehbereiche bis ca. 340° konzipiert werden. Bei dieser Ausführung ist der Schlauch 1 mittels je einer Einschraubverschraubung 2 mit seinen Enden in der Öffnung 3 des Gehäuses 4 befestigt. Die Abtriebswelle 5 ist drehbar kugelgelagert im Gehäuse 4. Zwischen scheibenartigen Tellern 6, die mit der Welle 5 fest verbunden sind, ist drehbar eine Rolle 7 befestigt (wie in Fig. 1). Die Rolle 7 ist in ihrer drehbaren Lagerung so eingestellt, dass sie im Gehäuse 4 entlang der Gehäusestrecke 11 auf den Schlauch 1 drückt, so dass auf diese Weise eine Trennlinie 12 im Schlauch 1 entsteht. Durch diese Trennlinie 12 wird der Schlauch 1 in die beiden Räume 13 und 14 unter teilt. Das Gehäuse der Fig. 2 ist so ausgeführt, dass ein Drehwinkel von 90° an der Abtriebswelle 5 bewerk stelligt werden kann. Wird über den Anschluß 10 der Raum 13 druckbeaufschlagt und über Anschluß 16 der Raum 14 entspannt, so bewegt sich die Rolle 7 drehend nach links, wobei der scheibenartige Teller 6 in Drehung versetzt wird und somit auch die Abtriebs welle 5, die mit 6 fest verbunden ist. Hierbei rollt die Rolle 7 auf der Gehäusestrecke 11 entlang, wobei die Trennlinie 12 ständig verlagert wird und wodurch entsprechend der Raum 13 größer und der Raum 14 kleiner wird. Wird in umgekehrter Weise der Anschluß 16 druck beaufschlagt und der Anschluß 10 entspannt, so verläuft der beschriebene Vorgang in umgekehrter Weise, d. h. die Rolle 7 bewegt sich nach rechts. Mittels eines Anschlages 17 in der Endlage, der auch verstellbar sein kann, wird der Drehwinkel begrenzt bzw. die Be wegung der Rolle 7 auf der Gehäusestrecke 11 wird durch die Anschläge 17 begrenzt. Fig. 2 shows a possible embodiment schematically shows a pistonless rotary drive as a rotary drive for an angular range of 90 °. In the same way, such a drive can also be designed for a rotation range of 120 °, 180 °, 270 ° and all intermediate rotation ranges up to approx. 340 °. In this embodiment, the hose 1 is fastened with its ends in the opening 3 of the housing 4 by means of a screw fitting 2 . The output shaft 5 is rotatably supported by ball bearings in the housing 4 . Between disc-like plates 6 , which are firmly connected to the shaft 5 , a roller 7 is rotatably attached (as in Fig. 1). The roller 7 is set in its rotatable mounting so that it presses on the hose 1 in the housing 4 along the housing section 11 , so that a dividing line 12 is formed in the hose 1 in this way. Through this dividing line 12 , the hose 1 is divided into the two rooms 13 and 14 below. The housing of the Fig. 2 is designed so that a rotation angle can be stelligt bewerk of 90 ° at the output shaft 5. If the space 13 is pressurized via the connection 10 and the space 14 is relaxed via the connection 16 , the roller 7 rotates to the left, whereby the disk-like plate 6 is set in rotation and thus also the output shaft 5 , which is firmly connected to 6 is. Here, the roller 7 rolls along the housing path 11 , the dividing line 12 being constantly shifted, and accordingly the space 13 becomes larger and the space 14 becomes smaller. If the connection 16 is pressurized in the opposite manner and the connection 10 is relaxed, the process described proceeds in the opposite manner, ie the roller 7 moves to the right. By means of a stop 17 in the end position, which can also be adjustable, the angle of rotation is limited or the movement of the roller 7 on the housing section 11 is limited by the stops 17 .
Fig. 3 zeigt schematisch im Schnitt einen Schlauch- Rotationsantrieb, bei dem der zentrische Teil 18 den Stator darstellt, an dem der Schlauch 1 angeordnet ist und die Rolle 7 am Rotor 19 drehbar befestigt ist. Fig. 3 shows schematically in section a hose rotation drive, in which the central part 18 represents the stator, on which the hose 1 is arranged and the roller 7 is rotatably attached to the rotor 19 .
Die Endstücke 20 und 21 des Schlauches 1 sind mit geeigneten Befestigungselementen in den Öffnungen des Stators 18 befestigt. Die Rolle 7 ist drehbar an dem Rotor 19 gelagert. Der Rotor 19 ist wiederum kugelgelagert am Stator 18. Wird nun der Schlauch 1 über die Öffnung 20 mit Druckmedium (Luft oder Flüssigkeit) beaufschlagt und die Öffnung 21 drucklos gehalten, so wird die Rolle 7 durch den Schlauch 1 in Drehung versetzt und bewegt sich nach rechts, wobei der Rotor 19 in Drehung versetzt wird. Wird in umge kehrter Weise die Öffnung 21 mit Druck beaufschlagt und Öffnung 20 drucklos gehalten, so wird die Rolle 7 von dem Schlauch 1 rollend nach links bewegt und versetzt den Rotor 19 in Drehbewegung nach links. Die Rolle 7 ist mittels eines geeigneten Lagerbocks am Rotor 19 befestigt. Die gezeigte mögliche Ausfüh rungsform des Schlauch-Rotationsantriebes kann auch mit zwei Schläuchen 1 ausgeführt werden, die so gegen einander angeordnet sind, dass es am Rotor 18 keine schlauchlose Lücke gibt. Dann ist es möglich, über 3600 den Rotor 19 zu drehen.The end pieces 20 and 21 of the hose 1 are fastened with suitable fastening elements in the openings of the stator 18 . The roller 7 is rotatably mounted on the rotor 19 . The rotor 19 is in turn ball-bearing on the stator 18 . If the hose 1 is now pressurized with pressure medium (air or liquid) via the opening 20 and the opening 21 is kept depressurized, the roller 7 is rotated by the hose 1 and moves to the right, the rotor 19 being rotated , If the opening 21 is pressurized in the reverse manner and the opening 20 is kept depressurized, the roller 7 is moved by the hose 1 in a rolling manner to the left and sets the rotor 19 in a rotational movement to the left. The roller 7 is fastened to the rotor 19 by means of a suitable bearing block. The shown possible Ausfüh approximate shape of the hose rotary drive can also be carried out with two hoses 1 , which are arranged against each other so that there is no tubeless gap on the rotor 18 . Then it is possible to turn the rotor 19 via 3600.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2010035296A1 (en) * | 2008-09-29 | 2010-04-01 | Sites S.R.L. | Fluid operated actuator |
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2000
- 2000-12-16 DE DE2000162994 patent/DE10062994A1/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2010035296A1 (en) * | 2008-09-29 | 2010-04-01 | Sites S.R.L. | Fluid operated actuator |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |