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Die
Erfindung betrifft eine Schwenkeinheit mit einem in einem Gehäuse
längs einer Dämpfungsrichtung geführten
Mitnehmer, mit einer Antriebsvorrichtung zum Bewegen des Mitnehmers,
mit einem vom Mitnehmer über eine Drehkopplung drehangetriebenem
Schwenkteil, und mit einem gehäuseseitigen Anschlagmodul
zum Abbremsen der Bewegung des Mitnehmers in Dämpfungsrichtung
vor Erreichen einer Endlage, wobei ein mitnehmerseitiger erster Anschlag
und ein anschlagmodulseitiger erster Gegenanschlag derart vorgesehen
sind, dass bei Bewegung des Mitnehmers in Dämpfungsrichtung
nach Auftreffen des ersten Anschlags auf den ersten Gegenanschlag
ein Dämpfungselement beaufschlagt wird. Die Erfindung betrifft
außerdem ein Anschlagmodul für eine derartige
Vorrichtung.
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Von
der Anmelderin ist aus der
WO 2004/090341 eine
Dreh- oder Schwenkvorrichtung bekannt, wie sie vorzugsweise in der
Automatisierungstechnik zum Schwenken von beispielsweise Greifern
oder Werkzeugen zum Einsatz kommt. Diese Vorrichtung weist ein Gehäuse
und einen Mitnehmer in Form eines in einem gehäuseseitigen
Zylinder verschieblich gelagerten Arbeitskolbens auf, der durch
Druckmittel beaufschlagbar ist und über eine Drehkopplung
ein im Gehäuse gelagertes Schwenkteil antreibt. Im Arbeitskolben
sind Dämpfmittel, beispielsweise Stoßdämpfer,
angeordnet. Die bekannte Dreh- und Schwenkvorrichtung weist ferner
ein Anschlussmodul auf, an welchem die Anschlagstange des Stoßdämpfers
anschlägt und so die Bewegung des Arbeitskolbens gedämpft
wird. Eine Begrenzung des Hubes des Arbeitskolbens erfolgt bei der
WO 2004/090341 durch
Anschlagen des Arbeitskolbens am Anschlussmodul beziehungsweise
an einem Verschlussteil. Durch das feste Anschlagen werden hierbei
die Bauteile der Schwenkvorrichtung, insbesondere der Arbeitskolben
und das Anschlussmodul stark beansprucht. Bei den in der Automatisierungstechnik üblichen
hohen Wiederholraten für Schwenkbewegungen kann dies zu
einem unerwünschten Verschleiß führen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schwenkeinheit mit wirksamer
Anschlagdämpfung bereitzustellen, bei welcher der Verschleiß der Bauteile
minimiert wird.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Schwenkeinheit mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst. Diese umfasst demnach einen in einem Gehäuse
längs an der Dämpfungsrichtung geführten
Mitnehmer, eine Antriebsvorrichtung zum Bewegen des Mitnehmers,
ein vom Mitnehmer über eine Drehkopplung drehangetriebenes
Schwenkteil, und ein gehäuseseitiges Anschlagmodul zum
Abbremsen der Bewegung des Mitnehmers in Dämpfungsrichtung
vor Erreichen einer Endlage. Dabei ist ein mitnehmerseitiger erster Anschlag
und ein anschlagmodulseitiger erster Gegenanschlag derart vorgesehen,
dass bei Bewegung des Mitnehmers in Dämpfungsrichtung nach
Auftreffen des ersten Anschlags auf den ersten Gegenanschlag ein
Dämpfungselement beaufschlagt wird. Erfindungsgemäß ist
ein mitnehmerseitiger zweiter Anschlag und ein anschlagmodulseitiger
zweiter Gegenanschlag derart vorgesehen, dass bei Bewegung des Mitnehmers
in Dämpfungsrichtung nach Auftreffen des ersten Anschlags
auf den ersten Gegenanschlag der zweite Anschlag auf den zweiten
Gegenanschlag auftrifft, und dass infolge des Auftreffens des zweiten
Anschlags auf den zweiten Gegenanschlag ein Elastomerelement verformt
wird.
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Als
Dämpfungselement kann beispielsweise ein Zylinder-Kolben-Dämpfer
(Stoßdämpfer) oder ein Federbein mit Schraubenfeder
zum Einsatz kommen. Das Elastomerelement ist vorzugsweise aus einem
Elastomerwerkstoff mit Gaseinschlüssen, insbesondere einem
mikrozellularen Elastomer und/oder einem Elastomer-Schaum gebildet.
Denkbar ist außerdem, dass das Elastomerelement aus einem Elastomer-Werkstoff
mit inneren Hohlräumen gebildet ist. Diese Werkstoffe weisen
aufgrund ihrer Beschaffenheit eine sehr hohe innere Dämpfungswirkung
auf und sind vergleichsweise kompressibel. Beim Auftreffen eines
Körpers wird dadurch ein Abprallen und Rückschwingen
weitgehend unterdrückt.
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Das
Anschlagmodul kann als separates, am Gehäuse fest angeordnetes
Bauteil ausgebildet sein, oder auch mit dem Gehäuse einstückig
ausgebildet sein beziehungsweise das Gehäuse beinhalten.
Das Anschlagmodul kann einteilig oder auch aus mehreren Bauteilen
aufgebaut sein.
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Die
Drehkopplung kann beispielsweise einen zahnstangenartigen Kopplungsabschnitt
am Mitnehmer und ein den Kopplungsabschnitt kämmendes, schwenkteilseitiges
Ritzel umfassen. Alternativ ist eine kraftschlüssige Reibkopplung
oder eine Zahnriemenkopplung denkbar.
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Bei
der Schwenkeinheit wird die lineare Bewegung des Mitnehmers aktiv
von der Antriebsvorrichtung eingeleitet. Über die Drehkopplung
wird die Linearbewegung des Mitnehmers in eine Rotation des Schwenkteils
umgesetzt und beispielsweise ein mit dem Schwenkteil verbundener
Schwenkarm bewegt. Die Hubbewegung des Mitnehmers und damit die
Schwenkbewegung ist zunächst frei, bis der mitnehmerseitige
erste Anschlag auf den zugehörigen anschlagmodulseitigen
ersten Gegenanschlag trifft. Das Dämpfungselement ist derart
angeordnet, dass bei weiterer Bewegung das Dämpfungselement
beaufschlagt und dadurch die Bewegung des Mitnehmers abgebremst
wird. Erfolgt eine weitere Bewegung in Dämpfungsrichtung,
so trifft der erfindungsgemäß vorgesehene mitnehmerseitige
zweite Anschlag auf den zugehörigen anschlagmodulseitigen zweiten
Gegenanschlag. In der Folge wird ein Elastomerelement verformt.
Der zweite Anschlag kann dabei direkt oder indirekt auf das Elastomerelement wirken,
das heißt der zweite Gegenanschlag kann entweder durch
ein separates Bauteil oder vom Elastomerelement selbst gebildet
werden. Auf die beschriebene Weise werden Dämpfungselement
und Elastomerelement wegabhängig funktional parallelgeschaltet
und eine progressive Kraft-Weg-Charakteristik für die resultierende
Dämpfung erreicht. Vor Erreichen der Endlage kann folglich
die Bewegung des Mitnehmers im Wesentlichen abgebremst werden. Die
Endlage kann schließlich durch Anschlagen des Mitnehmers
am Anschlagmodul definiert sein. Bei der erfindungsgemäßen
Schwenkeinheit erfolgt dabei durch die wegabhängige funktionale
Parallelschaltung von Dämpfungselement und Elastomerelement
ein harter Anschlag allenfalls mit geringer Energie und der Verschleiß der
Bauteile wird dadurch deutlich verringert.
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Zur
weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann das Elastomerelement mitnehmerseitig
und das Dämpfungselement anschlagmodulseitig angeordnet sein.
Dadurch werden die mit dem Mitnehmer bewegten Massen klein gehalten
und es können unerwünschte Trägheitseffekte
vermieden werden. Andererseits ist es vorteilhaft, wenn das Dämpfungselement
mitnehmerseitig und das Elastomerelement anschlagmodulseitig angeordnet
ist. In beiden Fällen befindet sich jeweils eines der zum
Abbremsen wirksamen Elemente ruhend direkt oder indirekt am Anschlagsmodul,
und das andere wird mit dem Mitnehmer mitbewegt.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich dadurch,
dass am Anschlagmodul ein Festanschlag für den zweiten
Anschlag und/oder Gegenanschlag zur Festlegung der Endlage vorgesehen
ist. Durch den Festanschlag wird der maximale Hub des Mitnehmers
und damit der maximale Schwenkwinkel festgelegt. Da der Festanschlag
mit dem zweiten Gegenanschlag zusammenwirkt, wird damit auch der
maximale Verformweg des Elastomerelements definiert. Dadurch kann
das Elastomerelement vor übermäßiger
Beanspruchung geschützt werden. Darüber hinaus
ermöglicht das Festlegen einer Endlage, den Arbeits- bzw.
Schwenkbereich der Schwenkeinheit präzise einzustellen.
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Besonders
bevorzugt ist, wenn Einstellmittel zur Veränderung der
Position des ersten und/oder zweiten Anschlags beziehungsweise Gegenanschlags
und/oder der Endlage vorgesehen sind. Die Position bezieht sich
dabei auf den Verfahrweg des Mitnehmers längs der Dämpfungsrichtung.
Durch die Veränderung der Endlage wird der maximale Hub des
Mitnehmers festgelegt und damit eine Schwenkwinkelbegrenzung erreicht.
Mit den Einstellmitteln zur Veränderung der Position der
Anschläge beziehungsweise Gegenanschläge kann
das Dämpfungsverhalten der Schwenkeinheit an die jeweiligen
Erfordernisse angepasst werden. Beispielsweise kann ein sanftes
Abfangen der Schwenkbewegung dadurch erzielt werden, dass bei Bewegung
des Mitnehmers längs der Dämpfungsrichtung das
Auftreffen des ersten Anschlags auf den ersten Gegenanschlag deutlich
vor dem Auftreffen des zweiten Anschlags auf den zweiten Gegenanschlag
erfolgt. Andererseits kann der Verfahrweg zwischen dem Auftreffen
des zweiten Anschlags auf den zweiten Gegenanschlag und dem Erreichen
der Endlage derart an die abzufangende Bewegungsenergie angepasst
werden, dass einerseits die Beanspruchung des Elastomerelements
klein gehalten wird, andererseits kein schädigender harter
Anschlag beim Erreichen der Endlage erfolgt. Die Einstellmittel
können beispielsweise dadurch bereitgestellt werden, dass
das gesamte Anschlagmodul, welches den ersten und zweiten Gegenanschlag
vorsieht, als separate Baugruppe ausgebildet ist und beispielsweise
als Abschlussdeckel auf das den Mitnehmer führende Gehäuse
aufgeschraubt wird. Durch unterschiedlich tiefes Aufschrauben können
in diesem Fall die Position des ersten und zweiten Gegenanschlags
gleichzeitig verändert werden.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich dadurch, dass das Anschlagmodul
einen Anschlagbolzen und ein um den Anschlagbolzen koaxial angeordnetes
Grundteil umfasst, wobei der Anschlagbolzen ein Außengewinde
zum Einschrauben in das Grundteil vorsieht und der Anschlagbolzen
den ersten Gegenanschlag aufweist. Dieser modulare Aufbau des Anschlagmoduls
hat den Vorteil, dass die Position des ersten Gegenanschlags unabhängig von
der Position des zweiten Gegenanschlags dadurch verändert
werden kann, dass der Anschlagbolzen unterschiedlich tief in das
Grundteil eingeschraubt wird. Dies erlaubt wie oben beschrieben eine
Anpassung der Dämpfungscharakteristik der Schwenkeinheit.
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Vorteilhafterweise
ist das Elastomerelement ringartig ausgebildet, koaxial im Anschlagmodul
der Schwenkeinheit angeordnet und wird zumindest abschnittsweise
gegen Verformung in radialer Richtung im Anschlagmodul zwangsgeführt.
Durch die Zwangsführung wird ein seitliches Ausbauchen
oder Ausknicken des Elastomerelements verhindert. Die Zwangsführung
behält dabei insbesondere auch während der Verformung
des Elastomerelements ihre konstante Form bei. Damit wird die innere
Beanspruchung des Elastomermaterials vermieden, und der Verschleiß des
Elastomerelements vermindert. Das Elastomerelement liegt dabei vorzugsweise
vollumfänglich, zumindest aber abschnittsweise, im Anschlagmodul
an entsprechenden Wandungen an.
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Andererseits
ist denkbar, dass das Elastomerelement vor seiner Verformung von
den zwangsführenden Abschnitten des Anschlagmoduls definiert beabstandet
angeordnet ist. Damit wird zunächst eine kontrollierte
Verformung des Elastomerelements in radialer Richtung zugelassen,
wodurch beispielsweise eine weichere Dämpfungscharakteristik
erzielt werden kann. Weist das Anschlagmodul, wie oben beschrieben,
einen Anschlagbolzen und ein um den Anschlagbolzen koaxial angeordnetes
Grundteil auf, so ist das ringartig ausgebildete Elastomerelement vorteilhafterweise
koaxial um den Anschlagbolzen angeordnet. In diesem Fall kann die
Verformung nach radial innen durch den Anschlagbolzen, nach radial
außen durch das Grundteil des Anschlagmoduls unterbunden
werden.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich weiter daraus, dass das Anschlagmodul
ein Grundteil vorsieht, welches eine ringförmige oder zylindrische Ausnehmung
aufweist, in welcher das Elastomerelement zumindest abschnittsweise
geführt wird. Eine Verformung des Elastomerelements nach
radial außen wird dabei durch die entsprechenden, dem Elastomerelement
zugewandten Abschnitte der Ausnehmung im Grundteil zumindest abschnittsweise
unterbunden und dadurch wie oben erläutert die Materialermüdung
verringert.
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Besonders
bevorzugt ist, wenn das Anschlagmodul eine axial verschiebbar geführte
Anschlaghülse vorsieht, welche den zweiten Gegenanschlag
aufweist und welche auf das Elastomerelement wirkt. Der dem Elastomerelement
zugewandte und auf dieses wirkende Abschnitt der Anschlaghülse
kann dabei derart druckplattenartig ausgebildet sein, dass bei Verformung
des Elastomerelements die Wirkflächen des Elastomerelements
senkrecht zur Dämpfungsrichtung gleichmäßig
mit Kraft beaufschlagt werden. Dies führt zu einer gleichmäßigen Beanspruchung
des Elastomerelements und verhindert einen vorzeitigen Verschleiß.
Vorteilhafterweise kann wie oben beschrieben am Anschlagmodul ein Festanschlag
vorgesehen sein, an den die Anschlaghülse beziehungsweise
der zweite Gegenanschlag beim Erreichen der Endlage anstößt.
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Dabei
ist es eine vorteilhafte Ausgestaltung, wenn die Anschlaghülse
zwei eine Ausnehmung begrenzende ringbundartige Abschnitte aufweist,
wobei ein Abschnitt den zweiten Gegenanschlag bildet und der andere
Abschnitt auf das Elastomerelement wirkt, und das Anschlagmodul
Haltemittel vorsieht, welche in die Ausnehmung eingreifen und die
axiale Bewegung der Anschlaghülse begrenzen. Die Haltemittel
können beispielsweise als Ringbund, Stifte oder Haltenasen
ausgebildet sein. Die Anschlaghülse kann insbesondere ein
U-förmiges Längsprofil aufweisen, wobei die Schenkel
des U's die oben beschriebenen, ringbundartigen Abschnitte bilden.
Der auf das Elastomerelement wirkende U-Schenkel ist vorteilhafterweise
druckplattenartig ausgebildet, so dass das Elastomerelement bei
Verformung gleichmäßig mit Kraft beaufschlagt
wird. Der den zweiten Gegenanschlag aufweisende U-Schenkel kann
beispielsweise beim Erreichen der Endlage an einen Festanschlag
am Anschlagmodul anschlagen. Durch die Haltemittel wird einerseits
erreicht, dass die Anschlaghülse im Betrieb der Vorrichtung
im Anschlagmodul gesichert angeordnet ist. Andererseits wird durch
die Führung der Anschlaghülse ein Verkanten der
verschiedenen relativ zueinander beweglichen Teile verhindert.
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Vorteilhafterweise
ist dabei die dem Anschlagmodul zugewandte Seite des dem Mitnehmer zugewandten
Abschnitts der Anschlaghülse zum Anschlagen an einen Festanschlag
ausgebildet, wobei der Festanschlag am Anschlagmodul zur Festlegung der
Endlage vorgesehen ist.
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Als
weitere Ausgestaltung sieht das Anschlagmodul ein Grundteil vor,
welches die Anschlaghülse axial verschiebbar führt
und in welchem das Elastomerelement derart angeordnet sein kann, dass
eine Verformung des Elastomerelements in radialer Richtung zumindest
abschnittsweise unterbunden wird. Durch die Führung der
Anschlaghülse wird im Betrieb der Vorrichtung ein Verkanten
der Anschlaghülse mit dem Grundteil, dem Elastomerelement,
dem Mitnehmer oder anderen Bauteilen verhindert. Das Grundteil kann
insbesondere zylinderförmig ausgebildet und als Deckel
auf das den Mitnehmer führende Gehäuse aufgeschraubt
sein. In die axiale Ausnehmung des zylinderförmigen Grundteils
kann wie oben beschrieben ein den ersten Gegenanschlag aufweisender
Anschlagbolzen eingeschraubt sein. Vorzugsweise ist ein ringförmiges Elastomerelement
dabei koaxial um den Anschlagbolzen angeordnet und liegt nach radial
außen an den Wandungen einer entsprechenden Ausnehmung im
Grundteil an. Dadurch wird eine Zwangsführung für
das Elastomerelement nach radial innen durch den Anschlagbolzen
und nach radial außen durch das Grundteil des Anschlagmoduls
gebildet.
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Eine
besonders bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ergibt sich daraus,
dass der Mitnehmer hohlkolbenartig ausgebildet ist, den zweiten
Anschlag aufweist und dass das Dämpfungselement als ein
Stoßdämpfer ausgebildet ist, der koaxial im Mitnehmer
derart angeordnet ist, dass die Dämpferstange des Dämpfers
den Mitnehmer in Dämpfungsrichtung überragt und
die Dämpferstange den ersten Anschlag aufweist. Bei dem
Stoßdämpfer ist die Dämpferstange gegenüber
dem Grundteil des Stoßdämpfers dämpfend
verschiebbar geführt. Durch das Auftreffen des ersten Anschlags
an der Dämpferstange auf den anschlagmodulseitigen ersten
Gegenanschlag wird die Dämpferstange in das Grundteil des Stoßdämpfers
eingeschoben. Das Auftreffen des zweiten Anschlags am hohlkolbenartigen
Mitnehmer auf den anschlagmodulseitigen zweiten Gegenanschlag führt
dann wie oben beschrieben zur Verformung des Elastomerelements.
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Der
Mitnehmer ist vorzugsweise kolbenartig ausgebildet und die Antriebsvorrichtung
für den Mitnehmer wird durch einen durch den Mitnehmer
begrenzten Druckraum gebildet, der zum Bewegen des Mitnehmers in
Dämpfungsrichtung beaufschlagt wird. Dabei kommen insbesondere
pneumatische Antriebsvorrichtungen mit Druckluft oder hydraulische
Antriebsvorrichtungen mit Hydrauliköl in Betracht. Die
Hubbewegung des Mitnehmers und damit die Schwenkbewegung des Schwenkteils
werden dabei aktiv durch einen Druckluft- oder Hydraulikölstoß eingeleitet
und in der oben beschriebenen Art und Weise vor Erreichen der Endlage
abgebremst.
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Als
weitere Ausgestaltung der Erfindung sind zwei Mitnehmer vorgesehen,
welche über eine Drehkopplung ein gemeinsames Schwenkteil
gegensinnig antreiben, wobei je ein Anschlagmodul für jeden
Mitnehmer vorgesehen ist. Durch wechselseitiges Antreiben der beiden
Mitnehmer lässt sich damit eine schnelle Hin- und Herbewegung
der Schwenkeinheit erreichen.
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Eine
besonders bevorzugte Ausgestaltung ergibt sich dadurch, dass das
Anschlagmodul am Gehäuse lösbar befestigt ist,
insbesondere aufgesteckt und arretiert, aufgepresst oder angeschraubt
ist. Der modulare Aufbau ermöglicht es, das Anschlagmodul unterschiedlich
tief längs der Dämpfungsrichtung am Gehäuse
anzuordnen. Dadurch kann beispielsweise die Position des ersten
und/oder zweiten Gegenanschlags längs der Dämpfungsrichtung
verändert werden.
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Die
eingangs gestellte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Anschlagmodul
für eine Schwenkeinheit, welches einen ersten und einen
zweiten Gegenanschlag vorsieht und in welchem ein Elastomerelement
derart angeordnet ist, dass bei Beaufschlagung des zweiten Gegenanschlags
das Elastomerelement verformt wird. Als wesentliches Merkmal der Erfindung
ist dabei wiederum ein zweiter Gegenanschlag vorgesehen, welcher
mit einem zweiten Anschlag an einem abzubremsenden Mitnehmer einer Schwenkeinheit
zusammenwirkt. Durch dieses Zusammenwirken wird das Elastomerelement
verformt und die daraus resultierende Dämpfungswirkung nach
dem Auftreffen eines ersten Anschlags auf den ersten Gegenanschlag
am Anschlagmodul funktional zugeschaltet. Das Anschlagmodul und
das Elastomerelement werden dabei im Betrieb in einer Schwenkeinheit
besonders stark beansprucht. Es ist daher vorteilhaft, wenn das
Anschlagmodul bei Verschleiß getrennt von der übrigen
Schwenkeinheit ausgewechselt werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen
System von Schwenkeinheit mit Anschlagmodul ist dieser Wechsel mit
geringem Aufwand möglich.
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Weitere
Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
der folgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer die in den Figuren
dargestellten Ausführungsformen der Erfindung näher
beschrieben und erläutert sind.
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Es
zeigen:
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1 einen
Ausschnitt mit den relevanten Teilen einer erfindungsgemäßen
Schwenkeinheit im Längsschnitt; und
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2 eine
erfindungsgemäße Schwenkeinheit mit zwei Mitnehmern
und zwei Anschlagmodulen im teilweisen Längsschnitt; und
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3 einen
Ausschnitt mit den relevanten Teilen einer weiteren Ausführungsform
einer Schwenkeinheit als Längsschnitt.
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Die
in 1 dargestellte Schwenkeinheit 1 weist
ein Gehäuse 3 auf, in welchem ein Mitnehmer 5 längs
einer Dämpfungsrichtung 7 verschiebbar angeordnet
ist. Zur Führung des Mitnehmers 5 sind im Gehäuse 3 Zylinderrohre 9 und 10 eingeschraubt. Dazu
weisen die Zylinderrohre 9, 10 und das Gehäuse 3 jeweils
zugeordnete Innen- und Außengewinde 12, 13 und 15, 16 auf.
Der Mitnehmer 5 ist über eine Drehkopplung 18 mit
einem Schwenkteil derart gekoppelt, dass eine Längsbewegung
des Mitnehmers 5 längs der Dämpfungsrichtung 7 in
eine Drehbewegung des Schwenkteils umgesetzt wird. Die Drehkopplung 18 wird
hier von einem Ritzel 22 und einem zahnstangenartigen Kopplungsabschnitt 24 am
Mitnehmer 5 gebildet. Im Bereich des Ritzels 22 ist
ein Durchbruch im Gehäuse 3 beziehungsweise in
den Zylinderrohren 9, 10 vorgesehen, so dass das
Ritzel 22 zum Mitnehmer 3 durchgreift und den
zahnstangenartigen Abschnitt 24 kämmt. Am Ritzel 22 ist
das nicht dargestellte Schwenkteil drehgekoppelt angeordnet, das
als Schwenktisch oder Schenkarm ausgebildet sein kann (vgl. 2).
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Der
Mitnehmer 5 ist hohlkolbenartig ausgebildet und begrenzt
einen Druckraum 26, der über nicht dargestellte
Zu- beziehungsweise Ableitungen mit einem Druckspeicher beziehungsweise
einem Druckablass für beispielsweise Druckluft verbindbar ist.
Der Druckraum 26 wird zur Bewegung des Mitnehmers 5 in
Dämpfungsrichtung 7 beaufschlagt und bildet insofern
eine Antriebsvorrichtung 28 zum Bewegen des Mitnehmers 5 beziehungsweise
zum Drehen des Schwenkteils 20.
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Der
Druckraum 26 wird außerdem durch einen Deckel 30 begrenzt,
der dichtend mit dem Gehäuse 3 verbunden ist.
Der Mitnehmer 5 weist im Bereich des dem Druckraum 26 zugewandten
Druckabschnitts 27 Dichtungselemente 32 auf, so
dass der Mitnehmer 5 dichtend gegenüber dem Druckraum 26 geführt
wird.
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Am
Mitnehmer 5 ist ein Dämpfungselement 34 vorgesehen.
Das Dämpfungselement 34 ist hier als Stoßdämpfer 37 ausgebildet,
welcher ein Dämpfergrundteil 35 und eine gegenüber
dem Dämpfergrundteil 35 verschiebbar dämpfend
gelagerte Dämpferstange 36 aufweist. Das Dämpfergrundteil 35 ist
derart koaxial im hohlkolbenartigen Mitnehmer 5 angeordnet,
dass die Dämpferstange 36 den Mitnehmer 5 in
Dämpfungsrichtung 7 überragt. Die dem Dämpfergrundteil 35 abgewandte
Stirnseite 44 der Dämpferstange 36 bildet
einen ersten Anschlag 39. Die dem Druckraum 26 abgewandte
Stirnseite 46 des Mitnehmers 5 bildet entsprechend
einen zweiten Anschlag 41. Als Dämpfungselement 34 kann
beispielsweise auch ein Federbein mit einer Schraubenfeder zum Einsatz
kommen.
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An
der dem Druckraum 26 gegenüberliegenden Seite
des Gehäuses 3 ist das Gehäuse 3 mit
einem Anschlagmodul 48 verschlossen. Das Anschlagmodul 48 ist
mehrteilig aufgebaut und weist ein Grundteil 50 auf, das
fest mit einer Hülse 52 verbunden ist. Die Hülse 52 ist über
ein Gewinde 53 auf das mit dem Gehäuse 3 verschraubte
Zylinderrohr 9 aufgeschraubt. Das Grundteil 50 ist
zylinderartig ausgebildet und weist eine zentrale axiale Ausnehmung 51 mit
einem Gewinde 54 auf, in die ein mit einem Außengewinde 56 versehener
Anschlagbolzen 55 eingeschraubt ist. Der Anschlagbolzen 55 sieht
an seiner dem Mitnehmer 5 zugewandten Stirnseite 57 einen
ersten Gegenanschlag 60 vor. Auf diesen trifft der erste
Anschlag 39 an der Dämpferstange 36, wenn
der Mitnehmer 5 um einen entsprechenden Verfahrweg in Dämpfungsrichtung 7 bewegt
wird. Die Position des ersten Gegenanschlags 60 längs
der Dämpfungsrichtung 7 kann folglich dadurch
verändert werden, dass der Anschlagbolzen 55 über
das Außengewinde 56 entsprechend tief in das Grundteil 50 eingeschraubt
wird. Insofern stellt das Außengewinde 56 am Anschlagbolzen 55 ein
Einstellmittel 58 für die Position des ersten
Gegenanschlags 60 dar.
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Der
Anschlagbolzen 55 hat einen dem Mitnehmer 5 zugewandten,
radial zurückversetzten Abschnitt 65. Im Bereich
des Abschnitts 65 ist die zentrale Ausnehmung 51 des
Grundteils 50 radial erweitert, so dass eine zylindrische
Ausnehmung 67 und eine gegen die Dämpfungsrichtung 7 gerichtete
Anlageschulter 68 bereitgestellt werden. Um den Anschlagbolzen 55 ist
ein ringförmig ausgebildetes Elastomerelement 70 angeordnet,
welches aus einem Elastomerwerkstoff mit Gaseinschlüssen
besteht. Das Elastomerelement 70 ist um den Abschnitt 65 des
Anschlagbolzens 55 derart koaxial angeordnet, dass es an
der Anlageschulter 68 und in der zylindrischen Ausnehmung 67 des
Grundteils 50 anliegt. Das Elastomerelement 70 liegt
zudem mit seinem Außendurchmesser vollumfänglich
in der Ausnehmung 67 an. Aufgrund der Anlageschulter 68 verbleibt
das Elastomerelement 70 auch beim Herausdrehen des Anschlagbolzens 55 in
Dämpfungsrichtung 7 in seiner Position. Bei der
in 1 dargestellten Anordnung wird folglich eine Verformung
des Elastomerelements 70 nach radial innen durch den Abschnitt 65 des
Anschlagbolzens 55 und nach radial außen durch
die Wandungen der Ausnehmung 67 des Grundteils 50 vollständig
unterbunden. Die Anlageschulter 68 verhindert ein Ausweichen
des Elastomerelements 70 in Dämpfungsrichtung 7.
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Das
Anschlagmodul 48 umfasst außerdem eine Anschlaghülse 72.
Die Anschlaghülse 72 ist im Längsschnitt
U-förmig ausgebildet, und weist zwei, eine Ausnehmung 74 begrenzende
ringbundartige Abschnitte 76, 78 auf. Die Anschlaghülse 72 ist
mit dem ringbundartigen Abschnitt 76 in der Ausnehmung 67 des
Grundteils 50 axial verschiebbar geführt. Das
Grundteil 50 weist im Bereich der Ausnehmung 67 ein
als Haltescheibe 80 ausgebildetes Haltemittel 81 auf,
welches in die Ausnehmung 74 der Anschlaghülse 72 eingreift.
Der ringbundartige Abschnitt 78 der Anschlaghülse 72 bildet
einen zweiten Gegenanschlag 62 für den zweiten
Anschlag 41 am Mitnehmer 5. Der ringbundartige
Abschnitt 76 der Anschlaghülse 72 ist
druckplattenartig ausgebildet, und wirkt auf das Elastomerelement 70.
Im Bereich der Haltescheibe 80 weist das Grundteil 50 ferner
einen Festanschlag 88 auf, an den der zweite Gegenanschlag 62 anstößt,
sofern die Anschlaghülse 72 einen entsprechenden
Weg in Dämpfungsrichtung 7 bewegt wird.
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Durch
unterschiedlich tiefes Aufschrauben des Anschlagmoduls 48 über
das Gewinde 53 kann die Position des ersten Gegenanschlags 60 und
des zweiten Gegenanschlags 62 entlang der Dämpfungsrichtung 7 verändert
werden. Auch das Gewinde 53 stellt demnach ein Einstellmittel 58 zur
Veränderung der Position von erstem Gegenanschlag 60 und
zweitem Gegenanschlag 62 längs der Dämpfungsrichtung 7 dar.
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Das
Anschlagmodul 48 unterliegt insbesondere im Bereich der
Gegenanschläge 60, 62 und am Elastomerelement 70 einem
erhöhten Verschleiß. Durch den modularen Aufbau
kann das Anschlagmodul 48 im Falle einer Beschädigung
auf einfache Weise komplett ausgetauscht werden.
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Im
Betrieb arbeitet die Schwenkeinheit in der nachfolgend beschriebenen
Art und Weise. Ausgehend von der in 1 dargestellten
Anfangslage wird der Druckraum 26 mit Druckluft beaufschlagt,
und dadurch eine Bewegung des Mitnehmers 5 in Dämpfungsrichtung 7 eingeleitet.
Die lineare Bewegung des Mitnehmers 5 längs der
Dämpfungsrichtung 7 wird über die Drehkopplung 18 in
eine Rotation des Schwenkteils umgesetzt. Der Mitnehmer 5 bewegt sich
zunächst ungedämpft, bis der erste Anschlag 39 an
der Dämpferstange 36 auf den ersten Gegenanschlag 60 am
Anschlagbolzen 55 trifft. Bei weiterer Bewegung in Dämpfungsrichtung 7 wird
das Dämpfungselement 34 beaufschlagt, wodurch
im dargestellten Beispiel die Dämpferstange 36 in
das Dämpfergrundteil 35 des Stoßdämpfers 37 gedrückt
wird. Der Mitnehmer 5 kann sich nun entgegen der Dämpferwirkung
des Dämpfungselements 34 weiter in Dämpfungsrichtung 7 bewegen,
bis der zweite Anschlag 41 am Mitnehmer 5 auf
den zweiten Gegenanschlag 62 an der Anschlaghülse 72 auftrifft.
In der Folge wird die Anschlaghülse 72 in Dämpfungsrichtung 7 in
die Ausnehmung 67 des Grundteils 50 des Anschlagmoduls 48 gedrückt.
Dabei wirkt der druckplattenartig ausgebildete, ringbundartige Abschnitt 76 auf
die Stirnseite 84 des Elastomerelements 70. Die
Anlageschulter 68 des Grundteils 50 verhindert ein
Ausweichen des Elastomerelements in Dämpfungsrichtung.
Eine radiale Verformung des Elastomerelements 70 wird durch
die Wandungen der Ausnehmung 67 und den Abschnitt 65 des
Anschlagbolzens 55 unterbunden. Bei weiterer Bewegung des Mitnehmers 5 in
Dämpfungsrichtung 7 wird somit das Elastomerelement 70 beziehungsweise
die darin enthaltenen Gaseinschlüsse komprimiert. Da der
Abschnitt 76 der Anschlagshülse 72 druckplattenartig ausgebildet
ist, wird das Elastomerelement 70 über die gesamte
Stirnseite 84 gleichmäßig mit Kraft beaufschlagt.
Durch die beschriebene Anordnung wird ein Ausbauchen oder Ausknicken
des Elastomerelements 70 vermieden, und damit eine Zwangsführung 71 für
das Elastomerelement 70 gebildet, welche die innere Beanspruchung
des Materials klein hält und ein vorzeitiges Ermüden
des Elastomerelements 70 verhindert.
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Ähnliche
Figuren sind auch in der
WO 2004/090341 der
Anmelderin dargestellt, der auch genauere Angaben zur Funktionsweise
einzelner Bauteile entnommen werden können.
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Die 2 zeigt
eine erfindungsgemäße Schwenkeinheit 100,
wobei die einzelnen Bauteile die in der 1 erläuterten
Funktionen haben und mit entsprechenden Bezugszeichen versehen sind. Die
Schwenkeinheit 100 umfasst im Wesentlichen zwei identische
Untereinheiten, wie sie in 1 beschrieben
sind. Dabei ist in 2 nur die untere Untereinheit
im Längsschnitt dargestellt, die obere in Außenansicht.
Die Schwenkeinheit 100 umfasst demnach zwei in einem gemeinsamen
Gehäuse 3 axial verschieblich gelagerte Mitnehmer 5.
Die Dämpfungsrichtung 7 der unteren Untereinheit
und die Dämpfungsrichtung 7' der oberen Untereinheit verlaufen
dabei parallel. Im Gehäuse 3 ist ein Schwenkteil 20 drehbar
gelagert, welches hier als Schwenktisch ausgebildet ist. Für
die beiden Mitnehmer 5 ist eine gemeinsame Drehkopplung 18 vorgesehen, über
welche von den beiden Mitnehmern 5 das Schwenkteil 20 gegensinnig
angetrieben wird. Wird der untere Mitnehmer 5 in 2 nach
links bewegt, so wird das gemeinsame Schwenkteil 20 über die
gemeinsame Drehkopplung 18 in eine Drehbewegung im Uhrzeigersinn
versetzt. Wird hingegen der in 2 nicht
sichtbar dargestellte obere Mitnehmer nach links bewegt, so wird
das Schwenkteil 20 in eine Drehbewegung entgegen dem Uhrzeigersinn
versetzt. Zur Begrenzung des Hubes des unteren Mitnehmers 5 in
Dämpfungsrichtung 7 ist ein Anschlagmodul 48 in
der bei der 1 erläuterten Weise
angeordnet. Dadurch wird wie oben beschrieben der Schwenkwinkel
des Schwenkteils 20 im Uhrzeigersinn begrenzt. In gleicher
Weise ist für den oberen Mitnehmer ein Anschlagmodul 48' vorgesehen,
welche entsprechend die Bewegung des oberen Mitnehmers in Dämpfungsrichtung 7' und
damit den Schwenkwinkel des Schwenkteils 20 entgegen dem Uhrzeigersinn
begrenzt. Der genaue Aufbau der beiden Untereinheiten, insbesondere
der Anschlagmodule 48, 48' und der Drehkopplung 18 entspricht
der in 1 beschriebenen Schwenkeinheit 1.
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Die
in der 3 dargestellte Schwenkeinheit 110 stellt
eine weitere Ausführungsform dar, wobei die der in 1 dargestellten
Schwenkeinheit 1 entsprechenden Bauteile mit entsprechenden
Bezugszeichen versehen sind. Auch die Schwenkeinheit 110 hat
ein Gehäuse 3 und einen im Gehäuse 3 längs
einer Dämpfungsrichtung 7 geführten Mitnehmer 5. Ferner
ist eine Drehkopplung 18 in der bei 1 erläuterten
Weise vorgesehen, über welche ein im Gehäuse 3 drehbar
gelagertes Ritzel 22 mit der Linearbewegung des Mitnehmers 5 gekoppelt
wird. Der Mitnehmer 5 begrenzt einen Druckraum 26,
welcher auch hier eine Antriebsvorrichtung 28 zum Bewegen des
Mitnehmers 5 in Dämpfungsrichtung 7 darstellt.
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Im
Unterschied zur in 1 dargestellten Schenkeinheit 1 ist
bei der Schwenkeinheit 110 das Elastomerelement 70 mitnehmerseitig
und das Dämpfungselement 34 anschlagmodulseitig
angeordnet. Der Mitnehmer 5 ist hohlkolbenartig ausgebildet
und weist eine in Dämpfungsrichtung 7 offene, zylindrische
Kolbenausnehmung 112 mit einer senkrecht zur Dämpfungsrichtung 7 orientierten
Bodenseite 116 auf. Die Bodenseite 116 bildet
hierbei einen mitnehmerseitigen ersten Anschlag 39. In
der Kolbenausnehmung 112 ist eine hülsenartige
Elastomerführung 114 angeordnet. Die Elastomerführung 114 weist
einen plattenartig ausgebildeten Bodenabschnitt 115 auf,
welcher an der Bodenseite 116 anliegt. Um die Elastomerführung 114 ist
koaxial ein ringförmiges Elastomerelement 70 angeordnet.
Die Kolbenausnehmung 112 und die Elastomerführung 114 bilden
damit eine Zwangsführung 71, durch welche ein
Verformung des Elastomerelements 70 in radialer Richtung
unterbunden wird. In der Kolbenausnehmung 112 ist eine
Anschlaghülse 72 angeordnet. Ähnlich
zu 1 ist die Anschlaghülse 72 zylinderartig
ausgebildet, und weist zwei eine Ausnehmung 74 begrenzende
ringbundartige Abschnitte 76, 78 auf. Der Abschnitt 78 dient
zur axialen Führung der Anschlaghülse 72 in
der Kolbenausnehmung 112. Der Mitnehmer 5 hat
eine Stirnseite 46, an der ein als Haltering 80 ausgebildetes
Haltemittel 81 angeordnet ist. Der Haltering 80 greift
in die Ausnehmung 74 der Anschlaghülse 72 ein
und begrenzt so deren axiale Beweglichkeit. Der ringbundartige Abschnitt 78 wirkt
außerdem druckplattenartig auf das Elastomerelement 70.
Der andere ringbundartige Abschnitt 76 der Anschlaghülse 72 bildet
einen mitnehmerseitigen zweiten Anschlag 41, durch dessen
Beaufschlagung das Elastomerelement 70 verformt wird. Im
Bereich des Halterings 80 sieht der Mitnehmer 5 einen
Festanschlag 88 vor. Im Unterschied zur in 1 dargestellten
Schwenkeinheit 1 wird bei der Schenkeinheit 110 die
Endlage bei durch das Anschlagen des zweiten Anschlags 41 (im
Gegensatz zum zweiten Gegenanschlag) an den Festanschlag 88 festgelegt.
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Die
Schwenkeinheit 110 umfasst außerdem ein Anschlagmodul 48,
das ein zylinderartig ausgebildetes Grundteil 50 mit einer
zentralen axialen Ausnehmung 51 aufweist. In der Ausnehmung 51 ist
ein Dämpfungselement 34 angeordnet, das hier wiederum
als ein Stoßdämpfer 37 mit Dämpfergrundteil 35 und
Dämpferstange 36 ausgebildet ist. Das Dämpfergrundteil
ist über ein Gewinde 120 in der Ausnehmung 51 eingeschraubt.
Die Dämpferstange 36 überragt das Dämpfergrundteil 35 entgegen
der Dämpfungsrichtung 7 derart, dass die Dämpferstange
in die Kolbenausnehmung 112 des Mitnehmers 5 und
in die zylindrische Elastomerführung 114 eingreift.
Die Stirnseite 44 der Dämpferstange 36 bildet
einen anschlagmodulseitigen ersten Gegenanschlag 60, der mit
dem ersten Anschlag 39 an der Bodenseite 116 der
Kolbenausnehmung 112 zusammenwirkt. Durch unterschiedlich
tiefes Einschrauben des Dämpfergrundteils 35 in
die Ausnehmung 51 kann die Position des ersten Gegenanschlags 60 längs
der Dämpfungsrichtung 7 verändert werden.
Durch das Gewinde 120 am Dämpfergrundteil 35 wird
demnach ein Einstellmittel 58 für die Position
des ersten Gegenanschlags 60 bereitgestellt.
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In 3 ist
der Mitnehmer soweit in Dämpfungsrichtung verfahren, dass
der mitnehmerseitige erste Anschlag 39 am anschlagmodulseitigen
ersten Gegenanschlag 60 zum Anliegen kommt. Das Dämpfergrundteil 35 weist
eine entgegen der Dämpfungsrichtung 7 orientiere,
stabile Frontseite 118 auf, welche hier einen anschlagmodulseitigen
zweiten Gegenanschlag 62 bildet. Der mitnehmerseitige zweite Anschlag 41 stößt
an den Gegenanschlag 62 an, sofern der Mitnehmer 5 ausgehend
von der in 3 dargestellten Lage entsprechend
in Dämpfungsrichtung 7 verfahren wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2004/090341 [0002, 0002, 0040]