DE10132294A1 - Pneumatischer Linearaktuator - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Linearaktuator, der ein Gehäuse (10) aufweist, in welchem eine Kammer (14) ausgebildet ist. Letztere ist an ihren Enden durch Kopfteile (15) verschlossen. In der Kammer (14) ist ein Kolben (11) angeordnet, der durch ein Druckmittel beaufschlagt wird, welches wahlweise einer der beiden Stirnflächen des Kolbens (11) zugeführt wird. Der Linearaktuator weist ferner einen Läufer oder einen Schlitten (13) auf, der bewegbar auf dem Gehäuse (10) angeordnet ist und durch den Kolben (11) angetrieben wird. Ein Riemen (20), der über verschiedene Rollen (29, 21, 22) läuft, koppelt den Kolben (11) mit dem Schlitten (13), derart, daß der Hub des Kolbens (11) in einen Hub und eine Geschwindigkeit des Schlittens (13) umgesetzt wird, die mindestens doppelt so groß sind.

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Linear­ aktutoren pneumatischer Bauart, welche aufweisen: ein Gehäuse, eine in dem Gehäuse ausgebildete Kammer, die an den Enden durch Kopfteile verschlossen ist, einen in der Kammer angeordneten Kolben, der durch ein Fluid bewegt wird, das wahlweise einer der beiden Endflächen des Kolbens zugeführt wird, und ein Abtriebsteil, welches eine Schlit­ ten oder Läufer sein kann, das verschiebbar auf dem Gehäuse angeordnet ist und durch den Kolben angetrieben wird.

Stand der Technik

Als Linearaktuatoren sind bekannt pneumatisch betätigte Arbeitszylinder ohne Kolbenstange und elektrische Aktua­ toren. Die keine Kolbenstange aufweisenden Arbeitszylinder haben genauer betrachtet einen Kolben, der in einer Kammer angeordnet ist, in welcher er unter dem Einfluß eines Fluids verschoben werden kann, welches wahlweise den einander gegenüberliegenden Enden der Kammer zuge­ führt wird. Der Kolben schleppt einen Körper, nämlich den Läufer oder den Schlitten, der sich aus der Kammer nach außen erstreckt, über eine mit ihm verbundene An­ triebsmechanik. Der Arbeitszylinder muß daher mit einem Schlitz versehen sein, der sich längs einer seiner Mantel­ linien erstreckt und welcher durch Abdecken mit mindes­ tens einer Lamelle geschützt werden muß, die üblicher­ weise aus Metall gefertigt ist. Der Schlitz ist jedenfalls eine Quelle von Luftverlusten, die in Verbindung mit dem Verschleiß der Lamellen den Wirkungsgrad und die Lebensdauer des Aktuators begrenzen.

Aufgabe und Schilderung der Erfindung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen pneumatischen Linearaktuator anzugeben, welcher einfachen und preisgünstigen Aufbau hat, welcher von den oben besprochenen Nachteilen frei ist und welcher eine bessere pneumatische Abdichtung, einen besseren Wirkungsgrad und ein vergrößerte Lebensdauer gegenüber dem bekannten Aktuatoren aufweist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, einen pneu­ matischen Linearaktuator anzugeben, der mit einem zwischen Kolben und Abtriebsteil (Schlitten) angeordneten Getriebe versehen ist, welches als Geschwindigkeitsmultiplikator wirkt und somit erlaubt, daß der Aktuator auch in Anwen­ dungsgebieten Verwendung finden kann, in denen höhere An­ forderungen gestellt werden.

Die oben genannten Ziele werden mit einem pneumatischen Linearaktuator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 erreicht, der zusätzlich dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Riemen über Rollen geführt ist, welcher den Kolben so mit dem Abtriebsteil koppelt, daß dem Hub des Kolbens ein Hub eine Geschwindigkeit des Abtriebsteiles entsprechen, die mindestens doppelt so groß sind.

Bei einem derartigen Aktuator sind die Luftverluste praktisch Null, da die den Kolben gleitend führende Kammer nie mit der Umgebung in Verbindung steht. Daher ist eine pneumatische Dichtung ausschließlich auf dem Kolben ausreichend, welche sich leicht mit herkömmlichen Mitteln herstellen läßt, z. B. mit Lippendichtungen.

Die mit dem erfindungsgemäßen Aktuator erhaltbare An­ triebsgeschwindigkeit ist bei gleichen Arbeitsbedingungen mindestens doppelt so groß wie diejenige, welche mit den herkömmlichen keine Kolbenstange aufweisenden Arbeits­ zylinder erreicht wird, bei denen das Abtriebsteil starr mit dem Kolben verbunden ist.

Der vorgeschlagene Aktuator stellt darüber hinaus eine vergrößerte Lebensdauer sicher, da er keine schnell verschleißenden Teile umfaßt.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend noch deutlicher in der Figurenbeschreibung dargestellt, in welcher auf die beigelegte Zeichnung Bezug genommen wird, die beispielhaft und nicht einschränkend zu ver­ stehen ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen pneumatischen Linearaktuator;

Fig. 2 den Kolben des Aktuators für sich allein;

Fig. 3 und 4 zwei räumliche Darstellungen von Ein­ satzbeispielen des erfindungsgemäßen Linear­ aktuators; und

Fig. 5 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, in welcher eine abgewandelter Linearaktuator ge­ zeigt ist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

In der Zeichnung ist ein pneumatischer Linearaktuator wiedergegeben, welcher ein Gehäuse 10, einen doppeltwir­ kenden Kolben 11, ein Riemengetriebe 12 und einen Läufer oder Schlitten 13, der ein Abtriebsteil darstellt, aufweist.

Der Kolben 11 hat zwei Kolbendichtungen tragende Endab­ schnitte 11-1 und einen mittleren Abschnitt 11-2.

Durch das Gehäuse 10 ist eine Kammer 14 begrenzt, welche durch endständige Kopfteile 15 verschlossen ist. Der Kolben 11 ist in der Kammer 14 angeordnet und wird durch ein Fluid bewegt, welches in der Kammer wahlweise zur einen oder der anderen der einander gegenüberliegenden Stirnflächen des Kolben geleitet wird. Die Kammer 14 hat eine mittlere seitliche Öffnung 16, die zu einem Raum 17 führt, der auf der Außenseite des Gehäuses ausge­ bildet ist.

Der Kolben 11 hat eine mittige Ausnehmung 18, in welcher bei den axialen Enden zwei Rollen 19 gelagert sind.

Das Riemengetriebe 12 umfaßt einen Riemen 20, der über die Rollen 19 zu einer Seitenwand des Kolben zurückläuft und über zwei Rollen 21 läuft, die auf Höhe der seitlichen Öffnung 16 angeordnet sind. Von dort läuft der Riemen 20 über ein oberes Paar von Rollen 22, die in dem außen­ liegenden Raum 17 bei dessen Enden angeordnet sind.

Dasjenige Trum des Riemens 12, welches zwischen den Rollen 19 und bei der Seitenwand des Kolbens 11 liegt, ist bei 23 am Gehäuse 10 befestigt, vorzugsweise der Öffnung 16 gegenüberliegend. An dem Trum des Riemens 20, der zwischen den beiden Rollen 22 verläuft ist in dem außen­ liegenden Raum 17 der Läufer oder Schlitten 13 festge­ macht. Dieser kann mit einer anzutreibenden Vorrichtung 24 verbunden sein, wie in Fig. 4 gezeigt.

Auf diese Weise entspricht einer Bewegung des Kolbens 11 eine Bewegung des Schlittens 13, die in gleicher Richtung erfolgt, jedoch wegen des Riemengetriebes 12 doppelten Hub und doppelte Geschwindigkeit aufweist wie die Bewegung des Kolbens.

Die Lage der mittigen Öffnung 16 ist so gewählt, daß der Kolben über seinen Hub hinweg die Öffnung 16 nie freigibt, so daß die mit Druckmittel beaufschlagte Kam­ mer 14 nie in Strömungsmittelverbindung mit dem außen­ liegenden Raum 17 kommt. Dies bringt bezüglich der pneu­ matischen Abdichtung einen Vorteil mit sich.

Sieht man gemäß Fig. 5 in jeder Hälfte der Ausnehmung 18 jeweils eine weitere bei dem Ende der Ausnehmung 18 liegende Umlenkrolle 25 vor und führt man den zwischen den Umlenkrollen 19 und 25 liegenden Abschnitt des Riemens 20 über eine gehäusefeste Umlenkrolle 26 führt, die z. B. in einer Verlängerung der Riemenklemme 23 gelagert ist, so beträgt das Verhältnis zwischen Hub und Geschwindigkeit des Abtriebsteiles und Kolbenhub und Kolbengeschwindigkeit vier.

Die Anzahl der im Inneren des Kolbens vorgesehenen Flaschen kann auch weiter erhöht werden, um eine nochmals größere Übersetzung zu erzielen.

Claims (3)

1. Pneumatischer Linearaktuator mit einem Gehäuse (10), mit einer im Gehäuse (10) ausgebildeten Kammer (14), welche durch am Ende gelegene Kopfteile (15) verschlossen ist, mit einem Kolben (11), der in der Kammer (14) ange­ ordnet ist und durch ein Fluid betätigt wird, welches wahlweise einer der Endflächen des Kolbens (11) zugeführt wird, und mit einem Abtriebsteil (13), welches bewegbar auf dem Gehäuse (10) angeordnet ist und durch den Kolben (11) angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Riemen (20) über Rollen (19, 21, 22) geführt ist und den Kolben (11) mit dem Abtriebsteil (13) so koppelt, daß der Hub des Kolbens (11) in einen Hub und eine Geschwindig­ keit des Abtriebsteiles (13) umgesetzt werden, die mindes­ tens doppelt so groß sind.

2. Pneumatischer Linearaktuator nach Anspruch 1, bei welchem die Kammer (14) für den Kolben (11) mit einer mittleren seitlichen Öffnung (16) versehen ist, die zu einem äußeren Raum (17) des Gehäuses (10) führt, daß der Kolben mit einer mittleren Ausnehmung (18) ver­ sehen ist, in welcher der Riemen (20) des Getriebes (12) über ein erstes Paar von Rollen (19) umläuft, die in der Ausnehmung (18) des Kolbens (10) angeordnet sind, daß der Riemen (20) ferner über ein zweites Paar von Rollen (21) umläuft, die auf Höhe der seitlichen Öffnung (16) angeordnet sind, und über ein drittes Paar von Rollen (22) umläuft, die in dem außenliegenden Raum (17) angeord­ net sind, daß der Riemen (20) am Gehäuse (10) festgelegt ist, daß die seitliche Öffnung (16) immer zwischen den Enden des Kolbens (11) liegt, welche Stellung der Kolben (11) in der Kammer (14) auch einnimmt, daß das dasjenige Trum des Riemens (20), welches zwischen den beiden an den Enden des Kolbens (11) angeordenten Rollen (19) verläuft, am Gehäuse (10) an der Innenseite der Kammer (14) festgelegt ist und daß das Abtriebsteil (13) an demjenigen Trum des Riemens (20) festgemacht ist, wel­ ches zwischen den beiden Rollen (22) verläuft, die in dem außenliegenden Raum (17) angeordnet sind.

3. Pneumatischer Linearaktuator nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Befestigung (23), über welche das zwischen den beiden an den Enden des Kolbens (11) angeordneten Rollen (19) verlaufende Trum des Rie­ mens (20) festgelegt ist, der mittleren seitlichen Öff­ nung (16) des Gehäuses (10) gegenüberliegt.