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Die
Erfindung betrifft zum Einen ein Verfahren zur Montage eines pneumatischen
Schwenkantriebs mit einem Gehäuse und mindestens einem Kolben,
der in einer Zylinderbohrung des Gehäuses beweglich gelagert
ist und einen Arbeitsraum begrenzt und der aus einer Startlage zu
einer Endlage bewegt wird und eine quer zu der Zylinderbohrung in dem
Gehäuse angeordnete Abtriebswelle antreibt, wenn der Arbeitsraum
mit einem Systemdruck beaufschlagt ist, wobei zur Montage zunächst
der mindestens eine Kolben in die Zylinderbohrung und anschließend
von einer Außenseite des Gehäuses durch eine Aufnahmebohrung
die Abtriebswelle eingesetzt und schließlich vor der Aufnahmebohrung eine
Flanschplatte angebracht wird, mittels derer der Schwenkantrieb
an eine Fluidarmatur flanschbar ist. Weiterhin betrifft die Erfindung
einen pneumatischen Schwenkantrieb mit einem Gehäuse und
mindestens einem Kolben, der in einer Zylinderbohrung des Gehäuses
beweglich gelagert ist und einen Arbeitsraum begrenzt und der aus
einer Startlage zu einer Endlage bewegt wird und eine quer zu der
Zylinderbohrung in dem Gehäuse angeordnete Abtriebswelle
antreibt, wenn der Arbeitsraum mit einem Systemdruck beaufschlagt
wird, wobei mittels der Abtriebswelle auf einer Armaturenseite des
Gehäuses eine Fluidarmatur antreibbar ist und wobei eine
Flanschplatte, mittels derer der Schwenkantrieb an eine Fluidarmatur
flanschbar ist, die Abtriebswelle gegen Herausfallen aus dem Gehäuse
auf der Armaturenseite sichert.
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Pneumatische
Kolben-Schwenkantriebe gehören zur Ordnung der Druckmittelgetriebe
und übertragen mit Hilfe eines nur auf Druck beanspruchbaren Mediums
eine Bewegung vom Antrieb zum Abtrieb. Ein Gas (insbesondere Luft)
als Medium wirkt unter einem Druck oberhalb des Umgebungsdrucks
auf das als Kolben ausgeführte Antriebsglied ein und verschiebt
dieses in einem zylindrischen Gehäuse in axialer Richtung.
Das Abtriebsglied ist eine rotierbare Welle, wobei jede axiale Verschiebung
des Kolbens in dem Gehäuse unmittelbar eine Rotation der
Abtriebswelle bewirkt.
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Pneumatische
Schwenkantriebe der vorgenannten Art mit separater Flanschplatte
zur Verbindung mit einer Fluidarmatur (insbesondere nach EN ISO
5211) sind allgemein bekannt aus der Produktlinie „Max-Air” der
Emme Technology Srl (www.emmetech.com).
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Die
bekannten Schwenkantriebe werden mit einem Verfahren der oben genannten
Art montiert: In das als Strangguss-Profil vorgefertigte Gehäuse
der bekannten Schwenkantriebe wird an der Armaturenseite eine Ausnehmung
eingefräst und die aus Druckguss oder Kunststoff gefertigte
Flanschplatte in diese Ausnehmung eingesetzt und mit dem Gehäuse verschraubt.
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Pneumatische
Schwenkantriebe dieser bekannten Art ermöglichen eine einfache
Anpassung an unterschiedliche Anforderungen für die Flanschverbindung
mit Fluidarmaturen – gegebenen Falls auch erst durch den
Verwender des Schwenkantriebs – und vermindern so die Zahl
der vorzuhaltenden Varianten sowohl in der Herstellung, als auch
in der Lagerhaltung.
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Die
Herstellung der bekannten Schwenkantriebe erfordert zum Einen die
zerspanende Herstellung der Ausnehmung, zum Andern muss das Gehäuseprofil
an der Armaturenseite so dick dimensioniert werden, dass der nach
dem Fertigen der Ausnehmung verbleibende Querschnitt für
eine sichere Verschraubung der Flanschplatte noch ausreicht.
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Aufgabe
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Material- und Bearbeitungsaufwand
bei der Herstellung des Schwenkantriebs zu vermindern.
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Lösung
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Ausgehend
von den bekannten Verfahren wird nach der Erfindung vorgeschlagen,
dass die Flanschplatte in einer parallel zu der Zylinderbohrung an
dem Gehäuse verlaufenden Schwalbenschwanzführung
vor die Aufnahmebohrung geschoben wird. Durch die Schwalbenschwanzführung
wird die Befestigung der Flanschplatte am Gehäuse mit Schrauben
entbehrlich. Der unter der Flanschplatte verbleibende Querschnitt
des Gehäuseprofils muss lediglich noch auf Tragfähigkeit
für die auftretenden Betriebslasten, nicht für
die Aufnahme einer auf Zug belasteten Schraubverbindung dimensioniert
werden.
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Die
Schwalbenschwanzführung wird an Gehäuse oder Flanschplatte
als hinterschnittene, insbesondere trapezförmige Nut und
an dem jeweils anderen Bauteil als entsprechende Feder ausgeführt.
Die Schwalbenschwanzführung für die Flanschplatte kann
als Merkmal eines beispielsweise im Druckguss gefertigten Aluminiumprofils
für das Gehäuse ausgeprägt sein. Das
nachträgliche Herstellen einer Aufnahme für die
Flanschplatte – wie das Fräsen der Ausnehmung
an den bekannten Schwenkantrieben – erübrigt sich
damit. Das Profil des Gehäuses für einen erfindungsgemäße
Schwenkantrieb kann so weitgehend als dünnwandiges Rohrprofil
mit – im Vergleich zum bekannten Stand der Technik filigranen – Anbauten
ausgeführt werden.
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Um
den Sitz der Flanschplatte am Gehäuse insbesondere gegen
Verschieben in der Axialrichtung der Zylinderbohrung zu sichern,
kann die Flanschplatte mit einer an dem Gehäuse abgestützten
Schraube in der Schwalbenschwanzführung verspannt werden.
Alternativ kann beispielsweise auf das Gehäuse ein die
Flanschplatte umgreifendes Kunststoffprofil aufgeklippt werden.
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Ausgehend
von den bekannten Schwenkantrieben ist erfindungsgemäß die
Flanschplatte in einer parallel zu der Zylinderbohrung verlaufenden Schwalbenschwanzführung
an dem Gehäuse gehaltert. Ein erfindungsgemäßer
Schwenkantrieb wird nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren montiert
und zeichnet sich durch die dort genannten Vorteile aus. Das Profil
des Gehäuses für einen erfindungsgemäße
Schwenkantrieb kann weitgehend als dünnwandiges Rohrprofil
mit – im Vergleich zum Stand der Technik filigranen – Anbauten
ausgeführt werden. Der Materialaufwand wird damit gegenüber den
bekannten Schwenkantrieben signifikant vermindert.
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Ein
erfindungsgemäßer Schwenkantrieb weist vorzugsweise
eine weitere Flanschplatte auf, die an einer der Armaturenseite
gegenüber liegenden Signalseite des Gehäuses angebracht
und mittels derer ein Signalelement mit dem Schwenkantrieb verbindbar
ist (insbesondere gemäß NAMUR, VDI/VDE 3845).
Ein solcher erfindungsgemäßer Schwenkantrieb ermöglicht
eine einfache Anpassung an unterschiedliche Anforderungen für
die Flanschverbindung mit Signalelementen – gegebenen Falls auch
erst durch den Verwender des Schwenkantriebs – und vermindert
so die Zahl der vorzuhaltenden Varianten sowohl in der Herstellung,
als auch in der Lagerhaltung. Die weitere Flanschplatte kann wiederum
in einer Schwalbenschwanzführung oder in anderer Weise
an dem Gehäuse angebracht, insbesondere geschraubt, geklemmt,
geschweißt, gelötet oder geklebt werden. Alternativ
kann die Flanschverbindung für ein Signalelement an dem
Gehäuse angeformt sein.
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Weiterhin
weist ein erfindungsgemäßer Schwenkantrieb vorteilhafter
Weise eine weitere Flanschplatte auf, die an dem Gehäuse
angebracht und mittels derer ein Steuerventil mit dem Schwenkantrieb
verbindbar ist (insbesondere gemäß NAMUR, VDI/VDE
3845). Ein solcher erfindungsgemäßer Schwenkantrieb
ermöglicht eine einfache Anpassung an unterschiedliche
Anforderungen für die Flanschverbindung mit Steuerventilen – gegebenen
Falls auch erst durch den Verwender des Schwenkantriebs – und
vermindert so die Zahl der vorzuhaltenden Varianten sowohl in der
Herstellung, als auch in der Lagerhaltung. Die weitere Flanschplatte
kann in unterschiedlicher Weise an dem Gehäuse angebracht,
insbesondere über eine weitere Schwalbenschwanzverbindung
aufgeschoben, geschraubt, geklemmt, geschweißt, gelötet
oder geklebt werden. Alternativ kann die Flanschverbindung für
ein Steuerventil an dem Gehäuse angeformt sein.
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Ausführungsbeispiele
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
erläutert. Es zeigen
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1 einen
Querschnitt eines ersten erfindungsgemäßen Schwenkantriebs,
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2 einen
Querschnitt eines zweiten erfindungsgemäßen Schwenkantriebs
und
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3a–c
perspektivische Ansichten des zweiten Schwenkantriebs.
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1 zeigt
einen Querschnitt durch das zylindrische Gehäuse 1 eines
(nicht weiter dargestellten) ersten erfindungsgemäßen
pneumatischen Schwenkantriebs mit Zahnstangen-Ritzeltrieb.
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Das
im Stranggussverfahren aus einer Aluminiumlegierung gefertigte Gehäuse 1 weist
eine durchgehende Zylinderbohrung 2 sowie an einer Außenseite 3 auf
einer Armaturenseite 4 zwei parallel zu der Zylinderbohrung 2 einander
gegenuberliegende und zueinander geöffneten Nuten 5 auf,
die gemeinsam eine trapezförmig hinterschnittene Führungsnut 6 für
eine Schwalbenschwanzführung bilden. Quer zu der Zylinderbohrung 2 ist
in die Führungsnut 6 auf der Armaturenseite 4 eine
Aufnahmebohrung 7 eingebracht.
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Darüber
hinaus weist das Gehäuse 1 an der Außenseite 3 auf
einer der Armaturenseite 4 gegenüberliegenden
Signalseite 8 zwei weitere parallel zu der Zylinderbohrung 2 einander
gegenüberliegende und zueinander geöffnete Nuten 9 auf,
die wiederum gemeinsam eine trapezförmig hinterschnittene
Führungsnut 10 für eine weitere Schwalbenschwanzführung bilden.
Quer zu der Zylinderbohrung 2 ist in die Führungsnut 10 auf
der Signalseite 8 eine zu der Aufnahmebohrung 7 koaxiale
Lagerbohrung 11 eingebracht.
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An
der Außenseite 3 zwischen den Schwalbenschwanzführungen
an der Armaturenseite 4 und der Signalseite 8 weist
das Gehäuse 1 einen parallel zu der Zylinderbohrung 2 verlaufenden,
trapezförmig hinterschnittenen Steg 12 als „Feder” für
eine dritte Schwalbenschwanzführung auf.
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Zur
Montage des erfindungsgemäßen Schwenkantriebs
wird zunächst in die Führungsnut 10 auf
der Signalseite 8 eine Flanschplatte 13 für
den Anschluss eines Signalelements vor die Lagerbohrung 11 und
auf den Steg 12 eine Flanschplatte 14 für die
Verbindung mit einem Steuerventil geführt. In das derart
vormontierte Gehäuse 1 werden zwei im Druckgussverfahren
aus einer Aluminium-Legierung gefertigte (nicht dargestellte) Kolben
in die Zylinderbohrung 2 eingesetzt. Die Kolben sind gegen
die Zylinderbohrung 2 mit Nitrilkautschukdichtungen abgedichtet.
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Anschließend
wird quer zu der Zylinderbohrung 2 eine Abtriebswelle 15 aus
Edelstahl durch die Aufnahmebohrung 7 eingesetzt und mit
der Spitze 16 soweit durch die Lagerbohrung 11 und
die Flanschplatte 13 vor der Lagerbohrung 11 geführt,
dass das Ende 17 der Abtriebswelle 15 nicht mehr
aus dem Gehäuse 1 herausragt.
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Schließlich
wird in der Schwalbenschwanzführung auf der Armaturenseite 4 eine
Flanschplatte 18 für den Anschluss an eine Fluidarmatur
vor die Aufnahmebohrung 7 geführt und die Abtriebswelle 15 soweit
abgelassen, dass das Ende 17 der Abtriebswelle 15 in
dieser Flanschplatte 18 durch Gleitlagerelemente 19 radial
und axial gelagert ist. Die Spitze 16 der Abtriebswelle 15 ist
in der Lagerbohrung 11 wiederum durch Gleitlagerelemente 20 radial
gelagert und wird durch einen in der Flanschplatte 13 vor
der Lagerbohrung 11 eingesetzten Sprengring 21 axial gesichert.
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Abschließend
werden die Enden des Gehäuses 1 mit Endkappen
verschlossen. In dem Gehäuse 1 des erfindungsgemäßen
Schwenkantriebs sind die Kolben axial gegenläufig beweglich
gelagert und selbstzentrierend geführt und begrenzen in
der Zylinderbohrung 2 eine Arbeitsraum 22. An
den Endkappen sind Druckfedern abgestützt, die bei drucklosem Arbeitsraum 22 die
Kolben in Richtung einer Startlage vorspannen. An den Kolben sind parallel
zu der Zylinderbohrung 2 verlaufende Zahnstangen angeformt,
die in eine Verzahnung 23 der Abtriebswelle 15 eingreifen.
(Die Endkappen, die Druckfedern und die Zahnstangen sind in der
Zeichnungsfigur nicht dargestellt.)
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Wird
der Arbeitsraum 22 über ein angeschlossenes Steuerventil – typischer
Weise mit gefilterter Luft (PNEUROP/ISO-Klasse 4) als Arbeitsmedium – mit
einem Systemdruck beaufschlagt, so bewegen sich die Kolben gegenläufig
in der Zylinderbohrung 2 aus den Startlagen zu der jeweiligen
Endlage und treiben über die Zahnstangen die Abtriebswelle 15 an.
Der erfindungsgemäße Schwenkantrieb weist einen
Nennschwenkwinkel von 120° auf und bringt auf eine angeschlossene
Fluidarmatur bei einem Systemdruck von 10 bar ein Drehmoment von bis
zu 8000 Nm auf.
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Der
in den 2 im Querschnitt und 3a bis
c in perspektivischen Ansichten dargestellte zweite erfindungsgemäße
Schwenkantrieb 24 entspricht in den technischen Spezifikationen
hinsichtlich Wirkprinzip, verwendeten Materialien und Anschlusswerten
dem ersten erfindungsgemäßen Schwenkantrieb.
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Das
Gehäuse 25 weist eine durchgehende Zylinderbohrung 26 und
an einer Außenseite 27 auf einer Armaturenseite 28 einen
parallel zu der Zylinderbohrung 26 verlaufenden, trapezförmig
hinterschnittenen Steg 29 als „Feder” für
eine Schwalbenschwanzführung auf. Auf einer der Armaturenseite 28 gegenüberliegenden
Signalseite 30 sowie an der Außenseite 27 zwischen
der Signalseite 30 und der Armaturenseite 28 weist
das Gehäuse 25 zwei weitere Stege 31, 32 mit
jeweils parallelen Flanken 33 auf. Zwischen den Stegen 29, 31, 32 sind
an das Gehäuse 25 vier parallel zu der Zylinderbohrung 26 verlaufende
Bohrungsstege 34 angeformt.
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Zur
Montage des zweiten erfindungsgemäßen Schwenkantriebs 24 werden – nach
Anbringen der Aufnahme-, Lager- und Druckanschlussbohrungen – zunächst
die Kolben in die Zylinderbohrung 26 eingesetzt und durch
Aufschrauben der Endkappen 35 an die Bohrungsstege 34 fixiert.
Anschließend wird die Abtriebswelle durch die Aufnahme-
in die Lagerbohrung eingesetzt. (Bohrungen, Kolben und Abtriebswelle
sind für den zweiten Schwenkantrieb nicht dargestellt.)
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Schließlich
wird auf den Steg 29 auf der Armaturenseite 28 eine
Flanschplatte für den Anschluss an eine Fluidarmatur vor
die Aufnahmebohrung geführt und das Ende 37 der
Abtriebswelle in der Flanschplatte 36 gelagert. Die Spitze 38 der
Abtriebswelle wird durch eine auf der Signalseite 30 auf den
Steg 31 geschraubte Flanschplatte 39 für
den Anschluss eines Signalelements axial gesichert. Auf den weiteren
Steg 32 wird eine Flanschplatte 40 für die
Verbindung mit einem Steuerventil geschraubt.
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Zylinderbohrung
- 3
- Außenseite
- 4
- Armaturenseite
- 5
- Nut
- 6
- Führungsnut
- 7
- Aufnahmebohrung
- 8
- Signalseite
- 9
- Nut
- 10
- Führungsnut
- 11
- Lagerbohrung
- 12
- Steg
- 13
- Flanschplatte
- 14
- Flanschplatte
- 15
- Abtriebswelle
- 16
- Spitze
- 17
- Ende
- 18
- Flanschplatte
- 19
- Gleitlagerelement
- 20
- Gleitlagerelement
- 21
- Sprengring
- 22
- Arbeitsraum
- 23
- Verzahnung
- 24
- Schwenkantrieb
- 25
- Gehäuse
- 26
- Zylinderbohrung
- 27
- Außenseite
- 28
- Armaturenseite
- 29
- Steg
- 30
- Signalseite
- 31
- Steg
- 32
- Steg
- 33
- Flanke
- 34
- Bohrungssteg
- 35
- Endkappe
- 36
- Flanschplatte
- 37
- Ende
- 38
- Spitze
- 39
- Flanschplatte
- 40
- Flanschplatte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - EN ISO 5211 [0003]
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