DE10149395A1 - Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb mit einem Faltenbelag - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen fluidbetätigten Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10) mit mindestens einem bogenförmig verformbaren Faltenbalg (12) und mit mindestens einem ersten und mindestens einem zweiten Antriebsteil (11, 12), die durch Fluidbeaufschlagung des mindestens einen Faltenbalgs (13) relativ zueinander um ein Schwenkzentrum (9) verschwenkbar sind. Der Faltenbalg (13) ist zwischen den Antriebsteilen (11, 12) mit Führungsmitteln (20) ausgestattet, die bewirken, dass der mindestens eine Faltenbalg (13) einen insgesamt im Wesentlichen bogenförmigen Ausdehnungsweg (16) beschreibt. Die Erfindung betrifft ferner einen Faltenbalg (13) für einen derartigen Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10), der an einer Längsseite (26) über eine größere maximale Weglänge ausdehnbar ist als an einer dieser Längsseite diametral gegenüberliegenden Längsseite (27).

Description

• Die Erfindung betrifft einen fluidbetätigten Dreh- und/oder Schwenkantrieb mit mindestens einem bogenförmig verformbaren Faltenbalg und mit mindestens einem ersten und mindestens einem zweiten Antriebsteil, die durch Fluidbeaufschlagung des mindestens einen Faltenbalgs relativ zueinander um ein Schwenkzentrum verschwenkbar sind.
• Ein derartiger Drehantrieb ist beispielsweise aus der deutschen Auslegeschrift DE 25 42 782 B2 bekannt. Bei diesem Drehantrieb ist ein Ende des Faltenbalgs ortsfest eingesoannt, während das freie bewegbare Ende an einem schwenkbaren Antriebsteil angreift und an diesem mittels eines Gelenkes schwenkbar befestigt ist. Wenn dieses Antriebsteil ausschwenkt, wird der Faltenbalg an seinem freien Ende sozusagen mitgenommen und im Bereich dieses Endes bogenförmig abgekrümmt.
• Wird der Faltenbalg mit verhältnismäßig hohem Druck beaufschlagt, weil beispielsweise ein entsprechendes Maß an Antriebskraft am schwenkbaren Antriebsteil abgegriffen werden soll, sucht der Faltenbalg sozusagen den Weg des geringsten Widerstandes, d. h., anstatt dass der Faltenbalg das schwenkbare Antriebsteil in Schwenkrichtung schwenkt, wölbt er sich nach außen, in Richtung weg vom Schwenkzentrum und so dass keine oder nahezu keine Antriebskräfte auf das schwenkbare Antriebsteil wirken können. Das an sich zu schwenkende Antriebsteil bleibt an Ort und Stelle.
• Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen fluidbetätigten Dreh- und/oder Schwenkantrieb der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass verhältnismäßig große Antriebskräfte an diesem Antrieb abgreifbar sind.
• Diese Aufgabe wird gelöst, dass bei einem fluidbetätigten Dreh- und/oder Schwenkantrieb der eingangs genannten Art der mindestens eine Faltenbalg zwischen den Antriebsteilen mit Führungsmitteln ausgestattet ist, die bewirken, dass der mindestens eine Faltenbalg einen insgesamt im wesentlichen bogenförmigen Ausdehnungsweg beschreibt.
• Zur Lösung der Aufgabe ist ferner ein Faltenbalg für einen derartigen Dreh- und/oder Schwenkantrieb vorgesehen, der an einer Längsseite über eine größere maximale Weglänge ausdehnbar ist, als an einer dieser Längsseite diametral gegenüberliegenden Längsseite. Ferner ist zur Lösung dieser Aufgabe ein Faltenbalg für einen Dreh- und/oder Schwenkantrieb der eingangs genannten Art vorgesehen, dessen Falten an einer Längsseite eine geringere Tiefe aufweisen als an einer dieser Längsseite diametral gegenüberliegenden Längsseite.
• Die Erfindung kann gleichermaßen vorteilhaft für einen Drehantrieb, bei dem der Kraftabgriff an einer Abtriebswelle erfolgt, wie auch für einen Schwenkantrieb, bei dem der Kraftabgriff an einem der Antriebsteile erfolgt, oder bei einem kombinierten Dreh- und Schwenkantrieb angewendet werden. Im Folgenden wird daher vereinfacht lediglich der Begriff "Antrieb" verwendet, wobei jeweils ein Dreh- und/oder Schwenkantrieb gemeint ist.
• Der erfindungsgemäße Antrieb kann mit verhältnismäßig wenigen Teilen hergestellt werden und ist entsprechend kostengünstig. Die Führungsmittel geben dem Faltenbalg einen bogenförmigen Ausdehnungsweg vor, so dass eine verhältnismäßig hohe Druckbeaufschlagung möglich ist und entsprechend große Antriebskräfte durch den Antrieb bereitgestellt werden. Zusätzlich wird durch die Führungsmittel der Berstdruck des Faltenbalges erhöht. Durch die Führungsmittel wird die mechanische Beanspruchung des Faltenbalges und somit auch der Verschleiß des erfindungsgemäßen Antriebes verringert, was einen weiteren Kostenvorteil darstellt.
• Der Antrieb kann beispielsweise in der Prozesstechnik, der Verfahrenstechnik, der Industrieautomatisierung oder der Gebäudeautomatisierung angewendet werden. Beispielsweise eignet er sich als Antrieb für eine Türe, eine Lüfterklappe oder für einen Kugelhahn. Bei Türen oder Lüfterklappen wird man beispielsweise die Schwenkantriebsvariante bevorzugen, bei einem Kugelhahn die Drehantriebsvariante.
• Der erfindungsgemäße Antrieb ermöglicht verhältnismäßig große Dreh- bzw. Schwenkwinkel, beispielsweise von 90°-180° oder noch größere Winkel.
• Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der Beschreibung.
• Für den Antrieb sind verschiedene Bauformen denkbar. Beispielsweise kann er als einfach wirkender Antrieb ausgestaltet sein, wobei Rückstellmittel, beispielsweise in Gestalt ainer Feder, vorgesehen sind, um die beiden durch Fluidbeaufschlagung des Faltenbalges relativ zueinander ausgelenkten Antriebsteile wieder relativ zueinander zurückzustellen. Aber auch doppeltwirkende Varianten mit mindestens zwei separat mit Fluid beaufschlagbaren, in entgegengesetzter Richtung auf ein Antriebsteil wirkenden Faltenbälgen sind möglich, wobei in diesem Falle keine Rückstellmittel erforderlich sind.
• Zwar könnte der Kraftabgriff bei dem erfindungsgemäßen Drehantrieb beispielsweise mittels einer Zahnstangen/Ritzel-Anordnung erfolgen. Bevorzugt sind jedoch einfachere und entsprechend kostengünstigere Varianten, bei denen der Kraftabgriff an einem der Antriebsteile oder an einer durch ein Antriebsteil angetriebenen Antriebswelle erfolgt.
• Vorzugsweise liegt das Zentrum des bogenförmigen Ausdehnungsweges im Schwenkzentrum der Antriebsteile.
• Zwar kann der Faltenbalg prinzipiell an einem der beiden Antriebsteile oder an beiden Antriebsteilen gelenkig angreifen. Zweckmäßigerweise ist er jedoch mit beiden Antriebsteilen gelenklos verbunden.
• Vorteilhaft bildet mindestens eines der Antriebsteile einen endseitigen Verschluss für den mindestens einen Faltenbalg oder weist einen derartigen Verschluss auf, so dass in dem Faltenbalg befindliches Fluid unmittelbar auf das jeweilige Antriebsteil wirkt. Der Faltenbalg kann dabei stirnseitig offen sein, so dass er leichter zu fertigen ist.
• Die Führungsmittel enthalten vorzugsweise mindestens eine um das Schwenkzentrum verschwenkbare an dem mindestens einen Faltenbalg angreifende und diesen quer zu seinem Ausdehnungsfeld abstützende Stütze. Die Stütze zwingt dem Faltenbalg den gewünschten bogenförmigen Ausdehnungsweg sozusagen auf.
• Prinzipiell kann die Stütze zwar an einer beliebigen Stelle am Umfang des Faltenbalges angreifen. Vorzugsweise stützt sie den Faltenbalg jedoch an seiner von dem Schwenkzentrum abgewandten Seite ab. Eine derartige Stütze kann beispielsweise bügelähnlich ausgestaltet sein.
• Zweckmäßigerweise umfasst die mindestens eine Stütze den Faltenbalg in seiner Umfangsrichtung vollständig oder zumindest nahezu vollständig. Eine solche Stütze verhindert ein unerwünschtes Ausdehnen des Faltenbalges in Umfangsrichtung und wirkt im besonderen Maße als Berstschutz. Die Stütze kann beispielsweise bogenförmig ausgestaltet sein.
• Bezüglich des Angriffsbereiches der mindestens einen Stütze am Faltenbalg sind verschiedene Varianten möglich.
• Bevorzugt ist eine Variante, bei der die Stütze an einem Taillenumfang des mindestens einen Faltenbalges angreift. Die Stütze sitzt dabei in einer Falte und wird dadurch vom Faltenbalg in Richtung des Ausdehnungsweges mitgenommen.
• Eine weitere zweckmäßige Variante sieht vor, dass die Stütze im Bereich eines äußeren Scheitelbereiches einer Falte des Faltenbalges angreift. Beispielsweise kann die Stütze an den Faltenbalg angeklebt sein oder bereits beim Fertigungsprozess in diesen eingebracht werden, beispielsweise in der Art eines Verstärkungsringes, so dass sie vom Faltenbalg in Richtung des Ausdehnungsweges mitgenommen wird.
• Das mindestens eine erste und/oder das mindestens eine zweite Antriebsteil sind vorzugsweise an einer gemeinsamen Schwenkachse angelenkt. Vorteilhaft ist an dieser Schwenkachse auch die mindestens eine Stütze angelenkt. Es versteht sich, dass auch mehrere Schwenkachsen und beliebige Zuordnungen von Stützen und Antriebsteilen zu diesen möglich sind.
• Zur weiteren Kosteneinsparung weisen die mindestens eine Stütze und das mindestens eine erste und/oder das mindestens eine zweite Antriebsteil vorteilhaft eine im wesentlichen gleiche Gestalt auf.
• Bei der Stütze ist zweckmäßigerweise eine Durchgangsöffnung vorgesehen. Die Durchgangsöffnung kann beispielsweise von dem mindestens einen Faltenbalg durchgriffen sein.
• Bei einer bevorzugten Variante dient die mindestens eine Stütze als Kupplungsglied zur Kupplung des mindestens einen Faltenbalges mit einem weiteren, sich in Richtung des Ausdehnungsweges anschließenden Faltenbalg. An der Stütze ist zwischen den Faltenbälgen eine Fluid-Durchgangsöffnung angeordnet, so dass die beiden gekuppelten Faltenbälge einen durchgehenden Fluidbeaufschlagungsraum bilden. Die Faltenbälge sind sozusagen in Reihe geschaltet. Die Stütze ist zwischen den Faltenbälgen festgelegt und wird von diesen bei Fluidbeaufschlagung in Richtung des Ausdehnungsweges mitgenommen.
• Es versteht sich, dass in Abhängigkeit von einer gewünschten Länge des Ausdehnungsweges auch weitere Faltenbälge durch derartige Stützen aneinander gekuppelt werden können. Jedenfalls kann ein einziger Faltenbalg-Typ mit einer vorgegebenen Länge verwendet werden, was die Fertigungskosten verringert. Die Anpassung an den gewünschten Ausdehnungsweg erfolgt durch Aneinanderkuppeln von Faltenbälgen.
• Vorzugsweise ist mindestens eines der Antriebsteile und/oder die mindestens eine Stütze plattenartig ausgestaltet. Die Ausdehnungsebene der Platten kann beispielsweise parallel zur Schwenkachse sein. Beispielsweise sind die plattenartigen Antriebsteile bzw. die plattenartige Stütze aus Metallblech oder Kunststoff.
• Die erläuterten Ausführungsformen der Führungsmittel als Stützen sind für konventionelle, bekannte Faltenbälge geeignet. Bei den nachfolgend erläuterten Faltenbälgen sind derartige Führungsmittel nicht zwingend erforderlich, jedoch mit Vorteil einsetzbar. Die nachfolgend erläuterten Führungsmittel bildet der mindestens eine Faltenbalg zumindest teilweise sozusagen selbst: Bei Fluidbeaufschlagung dehnt er sich sozusagen von selbst entlang eines bogenförmigen Ausdehnungsweges aus, auch wenn er nicht durch außen angreifende Stützen oder dergleichen auf diesen Ausdehnungsweg gezwungen wird. Es versteht sich, dass bei einer Fluidbeaufschlagung des Faltenbalges mit sehr hohem Druck eine oder mehrere der oben erläuterten Stützen vorteilhaft sind. Bei geringeren Drücken sind diese nicht unbedingt erforderlich.
• Bei den nachfolgend beschriebenen Varianten sind die Führungsmittel zumindest teilweise durch die Ausgestaltung des mindestens einen Faltenbalges gebildet, wobei der Faltenbalg an seiner von dem Schwenkzentrum abgewandten Seite über eine größere maximale Weglänge ausdehnbar ist als an seiner dem Schwenkzentrum zugewandten Seite.
• Eine besonders bevorzugte Variante der Erfindung sieht vor, dass die Falten des mindestens einen Faltenbalges an seiner dem Schwenkzentrum zugewandten Seite eine geringere Tiefe aufweisen als an seiner dem Schwenkzentrum abgewandten Seite.
• Prinzipiell können auch an der dem Schwenkzentrum zugewandten Seite des Faltenbalges dessen Längenausdehnung an dieser Seite begrenzende Ausdehnungsbegrenzungsmittel vorgesehen sein. Beispielsweise könnten die Ausdehnungsbegrenzungsmittel ein flexibles Band, zum Beispiel aus Fasermaterial oder Textilmazerial, enthalten.
• Vorzugsweise ist mindesten ein Antriebsteil und/oder eine durch dieses angetriebene Welle zum Abgriff der Schwenkbewegung ausgestaltet. Vorzugsweise steht das Antriebsteil mit der Abtriebs-Welle in Drehantriebsverbindung, beispielsweise durch eine drehfeste Verbindung.
• Zweckmäßigerweise ist ein Antriebsteil ortsfest am Drehantrieb angeordnet und das andere Antriebsteil relativ zu diesem schwenkbar und bildet dementsprechend ein Schwenkteil. Der mindestens eine Faltenbalg - oder eine Anordnung aus mehreren Faltenbälgen - ist zwischen diesen beiden Antriebsteilen angeordnet.
• Zwischen den Antriebsteilen, beispielsweise zwischen dem ortsfesten Antriebsteil und dem Schwenkteil, sind zweckmäßigerweise Rückstellmittel angeordnet, die beispielsweise eine Federanordnung enthalten.
• Derartige Rückstellmittel sind bei einer nachfolgend erläuterten doppelt wirkenden Variante nicht notwendig, bei der ein Antriebsteil ein Schwenkteil bildet, das zwischen zwei ortsfesten Antriebsteilen schwenkbar ist. Zwischen dem Schwenkteil und jedem der ortsfesten Antriebsteile ist jeweils eine getrennt mit Fluid beaufschlagbare Faltenbalganordnung mit jeweils mindestens einem Faltenbalg angeordnet. Zum Schwenken des Schwenkteiles in der einen Richtung wird eine Faltenbalganordnung mit Fluid beaufschlagt, während in cler anderen Faltenbalganordnung befindliches Fluid aus dieser ausströmen kann. Wird diese Faltenbalganordnung anschließend mit Fluid beaufschlagt, während Fluid aus der erstgenannten Faltenbalganordnung entweichen kann, bewegt sich das Schwenkteil entsprechend in umgekehrter Schwenkrichtung.
• Bei dem erfindungsgemäßen Antrieb ist mindestens ein Antriebsteil vorzugsweise an einem Träger angeordnet, der zweckmäßigerweise zur Befestigung des Antriebes am Einsatzort geeignet ist. Der Träger kann beispielsweise eine Trägerplatte sein.
• Mindestens ein Antriebsteil ist zweckmäßigerweise an dem Träger in Ausdehnungsrichtung des Faltenbalges verstellbar und festlegbar angeordnet. Bei dem erwähnten doppelt wirkenden Antrieb sind zweckmäßigerweise beide ortsfeste Antriebsteile an dem Träger derartig angeordnet. Jedenfalls kann auf diese Weise der Dreh- und/oder Schwenk-Winkel des Antriebes festgelegt werden. Es versteht sich, dass an dem Träger auch ein Anschlag für das ein Schwenkteil bildende Antriebsteil angeordnet sein kann, um dessen Schwenkweg zu begrenzen.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1 teilweise in Schnittdarstellung und teilweise in schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen einfach wirkenden Antrieb 10 mit erfindungsgemäßen Führungsmitteln 20 und einem erfindungsgemäßen Faltenbalg 13,
• Fig. 2 eine alternative Ausführungsform des Antriebes gemäß Fig. 1, wobei im Unterschied zu diesem ein konventioneller, bekannter Faltenbalg 13' verwendet ist,
• Fig. 3 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebes, der als doppelt wirkender Antrieb 50 ausgestaltet ist, in perspektivischer Ansicht in etwa schräg von unten, und
• Fig. 4 den Antrieb 50 gemäß Fig. 3 in Ansicht von oben.
• Der Antrieb 10 gemäß Fig. 1 ist beispielsweise ein Drehantrieb mit einem ersten, ortsfesten Antriebsteil 11 sowie einem Schwenkteil 12, das ein zweites, schwenkbares Antriebsteil bildet. Das Schwenkteil 12 ist an einer ein Schwenkzentrum 9 des Antriebes 10 bildende Schwenkachse 19 angelenkt und kann um diese schwenken. Die Schwenkachse 19 kann eine Abtriebswelle bilden, mit der das Schwenkteil 12 in Drehantriebsverbindung steht. Beispielsweise ist das Schwenkteil 12 drehfest mit der Schwenkachse 19 verbunden. Der Antrieb 10 könnte auch als Schwenkantrieb ausgestaltet sein, wobei beispielsweise das Schwenkteil 12 zum Kraftabgriff dient.
• Zwischen den Antriebsteilen 11, 12 ist ein Faltenbalg 13 angeordnet, dessen Innenraum 15 einen Fluidbeaufschlagungsraum bildet. Als Fluid wird beispielsweise Druckluft oder Hydrauliköl verwendet. Der Faltenbalg 13 ist elastisch. Er besteht beispielsweise Kunststoff, Latex, dünnen Blechlamellen oder dergleichen. Der Faltenbalg 13 ist fluiddicht mit den Antriebsteilen 11, 12 verbunden. Die Antriebsteile 11, 12 sind beispielsweise Platten, die einen endseitigen Verschluss für den Faltenbalg 13 bilden, so dass in diesem befindliches Fluid unmittelbar auf die Antriebsteile 11, 12 wirkt.
• Durch einen Fluid-Ein-/Auslass 14 am Antriebsteil 11 kann der Innenraum 15 mit Fluid beaufschlagt werden, wobei sich der Faltenbalg 13 entlang eines Ausdehnungswegs 16 ausdehnt. Dadurch wird das Schwenkteil 12 um die Schwenkachse 19 vom Antriebsteil 11 weggeschwenkt.
• In umgekehrter Richtung wird das Schwenkteil 12 durch eine Rückstellfeder 17 geschwenkt, die als Rückstellmittel dient. Die Schwenkbewegungen des Schwenkteiles 12 und des Faltenbalges 13 sind durch Pfeile 18 angedeutet. Beim Rückstellen des Schwenkteiles 12 durch die Rückstellfeder 17 strömt Fluid aus dem Innenraum 15 durch den Ein-/Auslass 14 aus.
• Der Fluid-Ein-/Auslass 14 ist beispielsweise mit einer in der Zeichnung nicht gezeigten Fluidbereitstellungs- und/oder -steuerungseinrichtung verbunden. Diese enthält z. B. ein Mehrwegeventil, durch das den Innenraum 15 beaufschlagendes Fluid in diesen einströmen kann und das das Auslassen des FLuids aus dem Innenraum 15 ermöglicht, so dass die Rückstellfeder 17 das Schwenkteil 12 in Richtung des Antriebsteiles 11 zurückschwenken kann.
• Der Faltenbalg 13 ist mit Führungsmitteln 20 ausgestattet, die bewirken, dass er einen insgesamt im Wesentlichen bogenförmigen Ausdehnungsweg 16 beschreibt. Die Führungsmittel 20 enthalten Stützen 21 bis 25, die um das Schwenkzentrum 9, vorliegend die Schwenkachse 19, verschwenkbar sind. Die Stützen 21 bis 25 greifen am Faltenbalg 13 an und stützen diesen euer zum Ausdehnungsweg 16 bzw. radial ab, d. h., der Faltenbaig 13 wird in einem im Wesentlichen gleichbleibenden radialen Abstand zum Schwenkzentrum 9 geführt.
• Die Führungsmittel 20 werden teilweise auch durch die Ausgestaltung des Faltenbalges 13 gebildet. Der Faltenbalg 13 ist auf seiner der Schwenkachse 19 abgewandten Seite 26 über eine größere maximale Weglänge ausdehnbar als an der dieser diametral gegenüberliegenden, der Schwenkachse 19 zugewandten Seite 27.
• Durch die bezüglich des Schwenkzentrums 9 asymmetrische Faltung des Faltenbalgs 13 weist dieser eine bogenförmige Gestalt auf, zumindest dann, wenn er mit Fluid beaufschlagt wird. Die Falten an der Außenseite 26 sind tiefer als die Falten an der Innenseite 27. Die Faltentiefen der an den Seiten 26, 27 befindlichen Falten des Faltenbalges 13 - die in Abhängigkeit von dessen jeweiliger Krümmung variieren - sind in der Figur mit 35 bzw. 36 bezeichnet.
• Die asymmetrische Faltung des Faltenbalgs 13 lässt sich auch in anderen Worten beschrieben: Der Faltenbalg 13 weist zwischen jeweils einem an der äußeren Seite 26 liegenden Scheitelpunkt 28 zwischen zwei Falten und einem diesem diametral gegenüberliegenden, an der inneren Seite 27 liegenden Scheitelpunkt 29 einen maximalen Durchmesser 30 auf. Einen minimalen Durchmesser 33 weist der Faltenbalg 13 zwischen jeweils zwei Faltentiefpunkten 31, 32 die jeweils diametral gegenüberliegend an der Außenseite 26 bzw. an der Innenseite 27 liegen. Die Zentren dieses minimalen Durchmessers 33 bzw. des maximalen Durchmessers 30 sind um eine Distanz 34 relativ zu- Einander versetzt. Mit anderen Worten: der minimale Durchmesser 33 liegt exzentrisch zum maximalen Durchmesser 30.
• Im Folgenden werden die Vorliegend verschiedenartig ausgestalteten Stützen 21 bis 25 der Führungsmittel 20 erläutert. In der Praxis kann es allerdings - anders als beim Antrieb 10 gezeigt - insbesondere aus Kostengründen zweckmäßig sein, gleichartige Stützen zu verwenden.
• Die Stütze 21 ist eine starre Stütze. Sie umfasst den Faltenbalg 13 in Umfangsrichtung vollständig oder zumindest nahezu vollständig. Die Stütze 21 enthält beispielsweise einen Ring 37, z. B. aus Metall oder Kunststoff, der den Faltenbalg 13 an einem Taillenumfang 38 angreift und ihn vorliegend dort umfasst. An seinem Taillenumfang 38 weist der Faltenbalg 13 seinen minimalen Durchmesser 33 auf. Der Ring 37 wird durch einen dreh- oder schwenkbar an der Schwenkachse 13 angelenkten Stab 39 gehalten und ist somit bezüglich des Schwenkzentrums 9 des Antriebes 10 verschwenkbar.
• Benachbart zu der Stütze 21, an bezüglich des Ausdehnungsweges 13 entgegengesetzten Seiten, greifen die Stützen 22, 23 am Faltenbalg 13 an. Bügel 40 der Stützen 22, 23 greifen an Taillenumfängen 38 des Faltenbalges 13 an und stützen diesen zumindest an der Außenseite 26 ab. Die Bügel 40 sind biegeelastisch oder gelenkig an den ihnen jeweils zugeordneten Suäben 39 angelenkt. Die Stäbe 39 sind dreh- oder schwenkbar an der Schwenkachse 19 angelenkt.
• Die wegen ihres optionalen Charakters gestrichelt eingezeichneten Stützen 24 und 25, die in Falten nahe den Antriebsteilen 11 und 12 angeordnet sind, stützen den Faltenbalg 13 nur an seiner von der Schwenkachse 19 abgewandten Seite 26 ab. Auch die Stützen 24, 25 sind an der Schwenkachse 19 verschwenkbar angelenkt.
• Es versteht sich, dass je nach Anwendungsfall keine, eine oder mehrere Stützen bei einem erfindungsgemäßen Antrieb vorgesehen sein könnten. Beispielsweise könnte der Antrieb 10 lediglich die Stütze 21 oder die Stützen 22 und 23 aufweisen.
• Lediglich zwei Stützen sind bei der in Fig. 2 gezeigten Variante des Antriebs 10 vorgesehen. Anstelle des erfindungsgemäßen Faltenbalges 13, der eine asymmetrische, eine bogenförmige Ausdehnung vorgebende Faltung aufweist, ist hier ein konventioneller Faltenbalg 13' verwendet, beispielsweise aus elastischem Material, z. B. Gummi oder Kunststoff, dessen Falten symmetrisch sind, d. h., eine im Umfangsrichtung konstante Faltentiefe aufweisen. Bei Fluidbeaufschlagung würde sich der Faltenbalg 13' von der Schwenkachse 19 weg nach außen wölben. Um dies zu verhindern, sind Stützen 22', 23' vorgesehen, die Führungsmittel bilden. Wie die Stützen 21 bis 25 können auch die Stützen 22', 23' Bügel oder Ringe sein, die beispielsweise an der Schwenkachse 19 verschwenkbar angeordnet sind. Die Stützen 22', 23' können sind vorliegend zusätzlich durch eine bogenförmig um die Schwenkachse 19 gekrümmte Führungsbahn 41 geführt. Die Führungsbahn 41 ist beispielsweise eine Nut, in der an den Stützen 22', 23' angeordnete Gleitstücke oder Nutenstücke 42 gleiten.
• Es wäre in Abweichung vom Ausführungsbeispiel auch denkbar, dass die Stützen 22', 23' beispielsweise nur durch die Führungsbahn 41 geführt und nicht an der Schwenkachse 19 angelenkt sind.
• Im Folgenden wird anhand der Fig. 3 und 4 ein doppelt wirkender Antrieb 50 erläutert. Soweit der Antrieb 50 gleiche Komponenten aufweist wie der Antrieb 10, sind diese Komponenten mit gleichen Bezugszeichen versehen.
• Der Antrieb 50 ist ein doppelt wirkender fluidbetätigter Drehantrieb. Zwei (erste) Antriebsteile 51 sind ortsfest an einem Träger 52 festgelegt. Die Antriebsteile 51 sind an einer ein Schwenkzentrum 56 des Antriebs 50 bildenden Schwenkachse 59 verschwenkbar angelenkt.
• Zwischen den ortsfesten Antriebsteilen 51 ist ein Schwenkteil 58 angeordnet, das um das Schwenkzentrum 56 verschwenkbar ist. Das ein zweites Antriebsteil bildende Schwenkteil 58 ist an der Schwenkachse 59 drehfest festgelegt, die im Schwenkzentrum 56 verläuft und schwenkbar zwischen den ortsfesten Antriebsteilen 51 gelagert ist. Die Schwenkachse 59 bildet einen Kraftabgriff zum Abgriff einer Drehbewegung.
• Das Schwenkteil 58 ist durch abwechselnde Fluidbeaufschlagung von Faltenbalganordnungen 60 mit Fluid, vorliegend mit Druck- Luft, betätigbar, wobei es in Pfeilrichtung 18 hin und her schwenkt und dabei die Schwenkachse 59 antreibt.
• Die Antriebsteile 51 sind an dem Träger 52 verstellbar. An den Antriebsteilen 51 sind als Befestigungsmittel Montagelaschen 53 angeordnet. Am Träger 52, der vorliegend als Trägerplatte ausgestaltet ist, sind den Montagelaschen 53 zugeordnete Langlöcher 54 vorgesehen. Die Montagelaschen 53 und die Langlöcher 54 sind von Bolzen 55, beispielsweise Schrauben, durchdrungen, mit denen die Laschen 53 und der Träger 52 miteinander verspannt werden können. Die Langlöcher 54 sind kreisbogenförmig um das Schwenkzentrum 56 des Antriebes 50 gekrümmt. Die Antriebsteile 51 können somit um Schwenkzentrum 56 verschwenkt und in einer gewünschten Schwenkposition am Träger 52 festgelegt werden. Auf diese Weise kann ein Dreh- oder Schwenkbereich des Antriebes 50 festgelegt werden.
• Am Träger 52 ist eine Montagebohrung 57 angeordnet, mit Hilfe derer der Träger 52 am Einsatzort z. B. mittels einer Schraube befestigbar ist.
• Die Faltenbalganordnungen 60 sind an entgegengesetzten Seiten des Schwenkteils 58, zwischen diesem und je einem ortsfesten Antriebsteil 51 angeordnet. Jede Faltenbalganordnung 60 enthält aneinander gekoppelte Faltenbälge 61. Die Faltenbälge 61 sind beispielsweise derart asymmetrisch tief gefaltet, wie der Faltenbalg 13 gemäß Fig. 1. Es kann sich bei den Faltenbälgen 61 jedoch auch um konventionelle, symmetrisch gefaltete Faltenbälge handeln.
• Jede Faltenbalganordnung 60 weist einen durchgehenden Innenraum als Fluidbeaufschlagungsraum auf. Die Fluidbeaufschlagungsräume werden an der einen Seite durch Verschlüsse 62 an den ortsfesten Antriebsteilen 51 und an der anderen Seite durch das Schwenkteil 58 verschlossen. Die Fluidbeaufschlagungsräume sind durch das Schwenkteil 58 voneinander getrennt. Durch Ein-/Auslässe 14 kann Fluid in die Fluidbeaufschlagungssräume einströmen bzw. aus diesen ausströmen, wobei einströmendes Fluid, vorliegend Druckluft, unmittelbar auf das Schwenkteil 58 wirkt und dieses antreibt.
• Bei beiden Faltenbalganordnungen 60 werden die Faltenbälge 61 durch Stützen 63 miteinander gekuppelt, sozusagen in Reihe geschaltet. Die Stützen 63 sind schwenkbar an der Schwenkachse 59 angelenkt. Im Unterschied zum Schwenkteil 58 sind die Stützen 63 für in den Faltenbälgen 61 befindliches Fluid durchgängig, so dass bei jeder Faltenbalganordnung 60 ein durchgehender Fluidbeaufschlagungsraum gebildet wird. Die Faltenbälge 61 sind an den Antriebsteilen 51, den Stützen 63 und dem Schwenkteil 58 beispielsweise mittels Flanschplatten oder -ringen und/oder durch Verklebung und/oder thermisches Schrumpfen oder dergleichen befestigt.
• Die Antriebsteile 51, das Schwenkteil 61 und die Stützen 63 weisen im Wesentlichen eine gleiche Gestalt auf. Sie sind vorwiegend plattenartig ausgestaltet und bestehen beispielsweise im Wesentlichen aus Metall oder Kunststoff.
• Die Antriebsteile 51, das Schwenkteil 58 und die Stützen 63 sind bandartig an der Schwenkachse 56 gelagert.
• Die Stützen 63 weisen eine Doppelfunktion auf: Zum einen kuppeln sie jeweils zwei Faltenbälge 61 einer Faltenbalganordnung 60 und zum andern dienen sie als ein erfindungsgemäßes Führungsmittel, das die Faltenbälge 61 bzw. die Faltenbalganordnungen 60 auf einen insgesamt im Wesentlichen bogenförmigen Ausdehnungsweg 64 zwingen. Das Zentrum des Ausdehnungswegs 64 liegt vorliegend im Schwenkzentrum 56 des Antriebs 50.
• Der Schwenkwinkel des Schwenkteils 58 beträgt bei der gezeigten Einstellung des Antriebs 50 etwa 180°. Ein derart großer Schwenkwinkel, der bei entsprechender Verstellung der Antriebsteile 51 am Träger 52 sogar noch größer sein könnte, wird durch die erfindungsgemäßen Führungsmittel ermöglicht: zum einen durch die bezüglich des Schwenkzentrums 56 asymmetrisch tiefe Faltung der Faltenbälge 61 und zum anderen durch die Führungswirkung der Stützen 63. Es versteht sich, dass bei geringerer Druckbeaufschlagung des Antriebes 50 auch nur Eine der Maßnahmen, asymmetrische Faltung oder Stützen 63, ausreichend ist.
• Weitere Varianten der Erfindung sind ohne weiteres möglich:
  Beispielsweise könnten an den entgegengesetzten Seiten eines Schwenkteiles unterschiedlich lange Faltenbalganordnungen vorgesehen sein. Man könnte den Antrieb 50 beispielsweise derart modifizieren, dass auf einer Seite des Schwenkteiles 58 eine größere Anzahl von Faltenbälgen 61 beispielsweise durch Stützen 63 aneinander gekoppelt sind, als auf der entgegengesetzten Seite des Schwenkteils 58. Dies könnte zum Beispiel dann sinnvoll sein, wenn in einer Schwenkrichtung größere Antriebskräfte abgegriffen werden sollen und dementsprechend eine Fluidbeaufschlagung mit höherem Druck erforderlich ist als in der umgekehrten Richtung.
• Ferner ist ein Antrieb mit einem einzigen ortsfesten Antriebsteil denkbar, bei dem an entgegengesetzten Seiten jeweils eine schwenkbares, mittels einer erfindungsgemäß geführten Faltenbalganordnung antreibbares Antriebsteil angeordnet ist.

Claims (25)

1. Fluidbetätigter Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10; 50) mit mindestens einem bogenförmig verformbaren Faltenbalg (13; 61) und mit mindestens einem ersten und mindestens einem zweiten Antriebsteil (11, 12; 51, 58), die durch Fluidbeaufschlagung des mindestens einen Faltenbalgs (13; 61) relativ zueinander um ein Schwenkzentrum (9; 56) verschwenkbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Faltenbalg (13; 61) zwischen den Antriebsteilen (11, 12; 51, 58) mit Führungsmitteln (20) ausgestattet ist, die bewirken, dass der mindestens eine Faltenbalg (13; 61) einen insgesamt im Wesentlichen bogenförmigen Ausdehnungsweg (16; 64) beschreibt.

2. Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10; 50) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrum des bogenförmigen Ausdehnungsweges (16; 64) und das Schwenkzentrum (9; 56) der Antriebsteile (11, 12; 51, 58) zusammen fallen.

3. Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10; 50) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Faltenbalg (13; 61) gelenklos mit dem mindestens einen ersten und dem mindestens einen zweiten Antriebsteil (11, 12; 51, 58) verbunden ist.

4. Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10; 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste und/oder das mindestens eine zweite Antriebsteil (11, 12; 51, 58) einen endseitigen Verschluss (62) für den mindestens eine Faltenbalg (13; 61) aufweist oder bildet, so dass in dem mindestens einen Faltenbalg (13; 61) befindliches Fluid unmittelbar auf das jeweilige Antriebsteil (11, 12; 51, 58) wirkt.

5. Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10; 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (20) mindestens eine um das Schwenkzentrum (9; 56) verschwenkbare an dem mindestens einen Faltenbalg (13; 61) angreifende und diesen quer zu seinem Ausdehnungsweg (16; 64) abstützende Stütze (21-25; 63) enthalten.

6. Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10; 50) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stütze (21-25; 63) den mindestens einen Faltenbalg (13; 61) an seiner von dem Schwenkzentrum (9; 56) abgewandten Seite (26) abstützt.

7. Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10; 50) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stütze (21-25; 63) den mindestens einen Faltenbalg (13; 61) in seiner Umfangsrichtung vollständig oder zumindest nahezu vollständig umfasst.

8. Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10; 50) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stütze (21-25; 63) an einem Taillenumfang (38) des mindestens einen Faltenbalges (13; 61) angreift.

9. Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10; 50) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stütze (21-25; 63) im Bereich eines äußeren Scheitelbereiches einer Falte des mindestens einen Faltenbalgs (13; 61) angreift.

10. Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10; 50) nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stütze (21-25; 63) und/oder das mindestens eine erste und/oder das mindestens eine zweite Antriebsteil (11, 12; 51, 58) an einer gemeinsamen Schwenkachse (19; 59) angelenkt sind.

11. Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10; 50) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stütze (21-25; 63) und das mindestens eine erste und/oder das mindestens eine zweite Antriebsteil (11, 12; 51, 58) eine im Wesentlichen gleiche Gestalt aufweisen, wobei bei der mindestens einen Stütze. (21-25; 63) eine Durchgangsöffnung vorgesehen ist.

12. Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10; 50) nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Stütze (21-25; 63) als Kupplungsglied zur Kupplung des mindestens einen Faltenbalges (13; 61) mit einem weiteren, sich in Richtung des Ausdehnungsweges (16; 64) anschließenden Faltenbalg (13; 61) ausgestaltet ist, so dass die beiden Faltenbälge einen durchgehenden Fluidbeaufschlagungsraum bilden.

13. Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10; 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste und/oder das mindestens eine zweite Antriebsteil (11, 12; 51, 58) und/oder die mindestens eine Stütze (21-25; 63) plattenartig ausgestaltet sind.

14. Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10; 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (20) zumindest teilweise durch die Ausgestaltung des mindestens einen Faltenbalges (13; 61) gebildet werden, wobei der mindestens eine Faltenbalg (13; 61) an seiner von dem Schwenkzentrum (9; 56) abgewandten Seite (26) über eine größere maximale Weglänge ausdehnbar ist als an seiner dem Schwenkzentrum (9; 56) zugewandten Seite (27).

15. Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10; 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Falten des mindestens einen Faltenbalges (13; 61) an seiner dem Schwenkzentrum (9; 56) zugewandten Seite (27) eine geringere Tiefe aufweisen als an seiner dem Schwenkzentrum (9; 56) abgewandten Seite (26).

16. Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10; 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine zweite Antriebsteil (12; 58) und/oder eine durch dieses angetriebene Welle (19) zum Abgriff der Schwenkbewegung ausgestaltet ist.

17. Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10; 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste Antriebsteil (11; 51) ortsfest an dem Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10; 50) angeordnet ist und das mindestens eine zweite Antriebsteil (12; 58) ein relativ zu dem mindestens einen ersten Antriebsteil (11; 51) schwenkbares Schwenkteil bildet, und dass der mindestens eine Faltenbalg (13; 61) zwischen dem mindestens einen ersten und dem mindestens einen zweiten Antriebsteil (11, 12; 51, 58) angeordnet ist.

18. Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10; 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zwischen dem mindestens einen ersten und dem mindestens einen zweiten Antriebsteil (11, 12; 51, 58) insbesondere eine Federanordnung (17) enthaltende Rückstellmittel angeordnet sind.

19. Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass er mindestens zwei erste, ortsfest an dem Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (50) angeordnete Antriebsteile (51) enthält und das mindestens eine zweite Antriebsteil (58) zwischen den beiden ortsfesten Antriebsteil (51) schwenkbares Schwenkteil bildet, und dass zwischen dem mindestens einen zweiten Antriebsteil (58) und jedem der beiden ersten Antriebsteile (51) jeweils eine getrennt mit Fluid beaufschlagbare Faltenbalganordnung (60) mit jeweils mindestens einem Faltenbalg (61) angeordnet ist.

20. Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10; 50) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste und/oder das mindestens eine zweite Antriebsteil (11, 12; 51, 58) an einem insbesondere zur Befestigung des Dreh- und/oder Schwenk-Antriebes (10; 50) an einem Einsatzort geeigneten Träger (52) angeordnet sind.

21. Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10; 50) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine erste oder das mindestens eine zweite Antriebsteil (11, 12; 51, 58) an dem Träger (52) in Ausdehnungsrichtung des Faltenbalgs (13; 61) verstellbar und festlegbar angeordnet ist.

22. Faltenbalg (13; 61) für einen Dreh- und/oder Schwenk- Antrieb (10; 50) insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er an einer Längsseite (26) über eine größere maximale Weglänge ausdehnbar ist als an einer dieser Längsseite (26) diametral gegenüberliegenden Längsseite (27)

23. Faltenbalg (13; 61) insbesondere nach Anspruch 22 für einen Dreh- und/oder Schwenk-Antrieb (10; 50) insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dass seine Falten an einer hängsseite (27) eine geringere Tiefe aufweisen als an einer dieser Längsseite (27) diametral gegenüberliegenden Längsseite (26).

24. Faltenbalg (13; 61) nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass er eine bogenförmige Gestalt aufweist.

25. Faltenbalg (13; 61) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass er die bogenförmige Gestalt bei Fluidbeaufschlagung aufweist.