-
Die Erfindung betrifft eine Aktoranordnung zur Bereitstellung einer Bewegung, mit einem Antrieb, der für eine Umsetzung eines Fluidstroms in eine Rotationsbewegung um eine Rotationsachse ausgebildet ist und der ein, insbesondere kreiszylindrisch ausgebildetes, Aktorgehäuse umfasst, dessen Außenoberfläche mit einer gekrümmten Profilierung längs der Rotationsachse erstreckt ist und das einen Arbeitsraum begrenzt, in dem ein Arbeitselement drehbeweglich aufgenommen ist, das eine koaxial zur Rotationsachse angeordnete Antriebswelle umfasst, die eine Stirnfläche des Aktorgehäuses durchsetzt, wobei das Aktorgehäuse von einem Arbeitsanschluss durchsetzt ist, der für eine fluidisch kommunizierende Verbindung des Arbeitsraums mit einer Ventileinrichtung ausgebildet ist, sowie mit einer Ventileinrichtung, die für eine Bereitstellung eines Fluidstroms am Arbeitsanschluss ausgebildet ist.
-
Aus der
EP 2 614 260 B1 ist eine fluidbetätigte Drehantriebsvorrichtung bekannt, die ein Gehäuse umfasst, in dem ein Arbeitsraum ausgebildet ist. Der Arbeitsraum weist eine sich konzentrisch zu einer Haupt-Umfangsrichtung um eine Zentralachse herum erstreckende kreisförmige Außenkontur auf, wobei im Arbeitsraum ein drehfest mit einem von außerhalb des Gehäuses her zugänglichen Abtriebsglied verbundener und zur Ausführung einer Schwenkbewegung um die Zentralachse herum verschwenkbarer Schwenkkolben aufgenommen ist. Ferner ist es bekannt, für eine fluidische Ansteuerung einer derartigen Drehantriebsvorrichtung eine Ventileinrichtung, beispielsweise eine Ventilinsel mit mehreren Fluidventilen, einzusetzen, die insbesondere über flexible Schläuche mit der Drehantriebsvorrichtung verbunden wird, um die gewünschte Fluidzufuhr und Fluidabfuhr zu der bzw. von der Drehantriebseinrichtung zu gewährleisten. Die bekannte Drehantriebsvorrichtung kann zusammen mit der bekannten Ventileinrichtung beispielsweise zur Bereitstellung einer schwenkbeweglichen Relativbewegung einer zweiten Maschinenkomponente gegenüber einer ersten Maschinenkomponente genutzt werden.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Aktoranordnung bereitzustellen, die eine kompakte Bauform und eine vereinfachte Bereitstellung der Fluidströme an den Antrieb ermöglicht.
-
Diese Aufgabe wird für eine Aktoranordnung der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Hierbei ist vorgesehen, dass die Ventileinrichtung ein Ventilmodul umfasst, das in einem, insbesondere fluiddicht ausgebildeten, Ventilschacht eines Ventilgehäuses aufgenommen ist, wobei das Ventilmodul einen Fluidanschluss aufweist, und wobei das Ventilgehäuse mit einer kreisringabschnittsartigen Profilierung längs der Rotationsachse erstreckt ist.
-
Zur Verwirklichung der kompakten Gestaltung für die Aktoranordnung ist vorgesehen, dass das Ventilgehäuse unmittelbar benachbart zum Aktorgehäuse, insbesondere flächig anliegend am Aktorgehäuse, angeordnet ist. Die kreisringabschnittsartigen Profilierung des Ventilgehäuses bedeutet insbesondere, dass eine dem Aktorgehäuse zugewandte Außenoberfläche des Ventilgehäuses und eine dem Aktorgehäuse abgewandte Außenoberfläche des Ventilgehäuses in einer Querschnittsebene, die quer zur Rotationsachse ausgerichtet ist, jeweils einen bogenabschnittsförmigen, insbesondere kreisbogenabschnittsförmigen, Querschnitt aufweisen. Ferner kann vorgesehen sein, dass die dem Aktorgehäuse abgewandte Außenoberfläche des Ventilgehäuses eine größte Oberfläche des Ventilgehäuses bildet und die dem Aktorgehäuse zugewandte Außenoberfläche des Ventilgehäuses bedingt durch die in radialer Richtung weiter innen liegende Anordnung bezüglich der Rotationsachse eine geringfügig kleinere, insbesondere zweitgrößte, Oberfläche des Ventilgehäuses bildet. Ferner weist das Ventilgehäuse jeweils zumindest im Wesentlichen quer zu einer Umfangsrichtung ausgerichtete, insbesondere in radialer Richtung erstreckte, streifenartige Seitenflächen auf, die die vorstehend beschriebenen Außenoberflächen miteinander verbinden.
-
Die vorstehend beschriebenen Außenoberflächen werden durch Wandabschnitte des Ventilgehäuses, die insbesondere einstückig miteinander verbunden sind, gebildet. Diese Wandabschnitte begrenzen wenigstens einen Ventilschacht, der im Ventilgehäuse ausgebildet ist und der zur Aufnahme eines Ventilmoduls vorgesehen ist. Bevorzugt erstreckt sich der Ventilschacht mit einer zumindest im Wesentlichen konstanten, beispielsweise zur Aufnahme eines längs der Rotationsachse rechteckig profilierten Ventilmoduls, ausgebildeten Profilierung längs der Rotationsachse im Ventilgehäuse. Besonders bevorzugt ist das Ventilgehäuse als Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet oder wird in einem generativen Verfahren, beispielsweise durch Lasersintern, aus Kunststoffpulver oder aus Metallpulver hergestellt.
-
Exemplarisch handelt es sich bei dem Ventilmodul um eine elektropneumatische Baugruppe, die einen elektrisch ansteuerbaren Ventilantrieb, beispielsweise einen Piezobieger, ein vom Ventilantrieb bewegbares Ventilglied sowie ein Kanalgehäuse umfasst, in dem wenigstens ein Fluidkanal ausgebildet ist, dessen Querschnitt durch eine Stellungsveränderung des Ventilglieds, insbesondere zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung, beeinflusst werden kann. Ferner weist das Ventilmodul an einer Stirnfläche wenigstens einen Fluidanschluss auf, an den eine Fluidleitung angeschlossen werden kann, um Fluid, das den Fluidkanal im Ventilmodul bei geöffnetem Ventilglied durchströmt, beispielsweise zu einem Fluidverbraucher leiten zu können. Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Ventilmodul als Komplettbaugruppe bereitgestellt wird und derart auf den Ventilschacht des Ventilgehäuses angepasst ist, das bei einer Montage, insbesondere einem Einschieben längs der Rotationsachse, an einer Axialfläche des Ventilmoduls in Richtung der Rotationsachse erstreckte elektrische Anschlussstifte bodenseitig im Ventilgehäuse vorgesehene Ausnehmungen durchsetzen und hierdurch eine elektrische Kontaktierung des Ventilmoduls von außerhalb des Ventilgehäuses ermöglichen. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Anschlussstifte abdichtend im Ventilgehäuse aufgenommen werden. Exemplarisch ist vorgesehen, dass im Ventilschacht ein Fluiddruck eines Versorgungsfluids vorliegt und das Ventilmodul dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit von der Stellung des Ventilglieds eine zeitweilige, fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen dem Ventilschacht, dem Fluidkanal und dem Fluidanschluss herzustellen bzw. zu unterbrechen.
-
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Zweckmäßig ist es, wenn das Ventilgehäuse einen ersten, dem Aktorgehäuse zugewandten und konkav profilierten Wandabschnitt und einen zweiten, dem Aktorgehäuse abgewandten und konvex profilierten Wandabschnitt aufweist. Hierbei bestimmt der erste Wandabschnitt die dem Aktorgehäuse zugewandte Außenoberfläche des Ventilgehäuses und weist bei einer Betrachtung von außen eine konkave Profilierung auf. Der zweite Wandabschnitt bestimmt die Außenoberfläche des Ventilgehäuses, die dem Aktorgehäuse abgewandt ist und weist bei einer Betrachtung nach außen eine konvexe Profilierung auf. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der erste Wandabschnitt und der zweite Wandabschnitt längs einer Erstreckungsachse, die parallel zur Rotationsachse ausgerichtet ist, jeweils eine zumindest im Wesentlichen konstante Profilierung aufweisen. Eine konstante Profilierung der Wandabschnitte kann auch eine Ausformschräge mit beinhalten, so dass eine Herstellung des Ventilgehäuses, insbesondere in einem Kunststoff-Spritzgussverfahren, erleichtert wird.
-
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der, insbesondere koaxial zur Rotationsachse ausgerichtete, erste Wandabschnitt kreisbogenabschnittsförmig profiliert ist und/oder dass der, insbesondere koaxial zur Rotationsachse ausgerichtete, zweite Wandabschnitt kreisbogenabschnittsförmig profiliert ist. Eine derartige Ausgestaltung des ersten Wandabschnitts und des zweiten Wandabschnitts ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Aktorgehäuse kreiszylindrisch ausgebildet ist, da sich in diesem Fall das Ventilgehäuse in kompakter Weise raumsparend an die kreiszylindrische Außenwand des Aktorgehäuses anschmiegen kann und durch die längs der Rotationsachse vorgesehene, kreisbogenabschnittsförmige Profilierung nur wenig zusätzlichen Bauraum benötigt.
-
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Aktorgehäuse einen ersten Arbeitsanschluss und einen zweiten Arbeitsanschluss aufweist und dass das Ventilgehäuse einen ersten Ventilschacht mit einem darin aufgenommenen ersten Ventilmodul und einen zweiten Ventilschacht mit einem darin aufgenommenen zweiten Ventilmodul umfasst, wobei dem ersten Ventilmodul ein erster Fluidanschluss zugeordnet ist, der mit dem ersten Arbeitsanschluss verbunden ist und wobei dem zweiten Ventilmodul ein zweiter Fluidanschluss zugeordnet ist, der mit dem zweiten Arbeitsanschluss verbunden. Dabei kann wahlweise vorgesehen sein, dass die beiden Ventilschächte des Ventilgehäuses fluidisch getrennt voneinander ausgebildet sind, so dass jedes der beiden im Ventilgehäuse aufgenommenen Ventilmodule einen individuellen Fluiddruck bereitstellen kann. Alternativ können die beiden Ventilschächte des Ventilgehäuses fluidisch miteinander gekoppelt sein. Hierdurch wird beispielsweise eine wahlweise, insbesondere wechselweise, Bereitstellung des gleichen druckbeaufschlagten Fluids mittels des ersten und des zweiten Ventilmoduls an den jeweiligen Fluidanschluss ermöglicht. Da ferner der erste Fluidanschluss des ersten Ventilmoduls mit dem ersten Arbeitsanschluss des Aktorgehäuses verbunden ist und der zweite Fluidanschluss des zweiten Ventilmoduls mit dem zweiten Arbeitsanschluss des Aktorgehäuses verbunden ist, kann eine gezielte Beaufschlagung jeweils eines Arbeitsanschlusses mit dem druckbeaufschlagtem Fluid erfolgen. Eine derartige fluidische Versorgung des Antriebs kann beispielsweise für den Fall vorgesehen werden, dass es sich bei dem Antrieb um einen Druckluftmotor handelt, der in Abhängigkeit von einer Zuführung von druckbeaufschlagtem Fluid in einander entgegengesetzten Rotationsrichtungen betrieben werden kann.
-
Exemplarisch ist vorgesehen, dass die beiden Ventilmodule elektrisch mit einer dem Ventilgehäuse zugeordneten Ventilsteuerung verbunden sind, die durch gezielte elektrische Ansteuerung eines der beiden (ersten und zweiten) Ventilmodule beispielsweise eine Bereitstellung von druckbeaufschlagtem Fluid am zugeordneten Fluidanschluss ermöglicht. Beispielhaft kann vorgesehen sein, dass die Ventilsteuerung auf einer gedruckten Schaltung, insbesondere einer Leiterplatte oder einer flexiblen Leiterfolie, aufgebracht ist, die insbesondere in einem der Ventilschächte oder in einer stirnseitig angeordneten Ausnehmung des Ventilgehäuses angeordnet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die elektrischen Anschlussstifte der Ventilmodule außerhalb des Ventilgehäuses mit einer Anschlussleiterplatte verbunden sind, die ihrerseits über eine Kabelverbindung mit der abseits des Ventilgehäuses angeordneten Ventilsteuerung verbunden ist. Besonders bevorzugt ist für eine Führung der Kabelverbindung ein Schacht im Ventilgehäuse ausgebildet, der parallel zum Ventilschacht ausgerichtet ist.
-
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Fluidanschluss des im Ventilgehäuse aufgenommenen ersten Ventilmoduls mit einem dritten Fluidanschluss eines dritten Ventilmoduls verbunden ist, dass der zweite Fluidanschluss des im Ventilgehäuse aufgenommenen zweiten Ventilmoduls mit einem vierten Fluidanschluss eines vierten Ventilmoduls verbunden ist, und dass das dritte Ventilmodul und das vierte Ventilmodul in einem dritten Ventilschacht und in einem vierten Ventilschacht eines zweiten Ventilgehäuses aufgenommen sind. Hierbei können beispielsweise das erste und das zweite Ventilmodul als Zuluftventile eingesetzt werden, wozu über die Verteilerplatte und den daran ausgebildeten Eingangsanschluss am ersten Ventilgehäuse ein druckbeaufschlagtes Versorgungsfluid bereitgestellt wird, das über das erste und das zweite Ventilmodul an den ersten und zweiten Fluidanschlüssen und damit am jeweils zugeordneten ersten bzw. zweiten Arbeitsanschluss des Aktorgehäuses bereitgestellt werden können. Ferner dienen ein drittes Ventilmodul und ein viertes Ventilmodul, die in dritten und vierten Ventilschächten eines getrennt vom (ersten) Ventilgehäuse ausgebildeten zweiten Ventilgehäuses aufgenommen sind, exemplarisch als Abluftventile für eine Abfuhr von druckbeaufschlagtem Fluid vom jeweiligen (ersten oder zweiten) Arbeitsanschluss des Aktorgehäuses. Hierzu kann in der Verteilerplatte ein fluidisch kommunizierend mit dem zweiten Ventilgehäuse verbundener Ausgangsanschluss vorgesehen sein, der in einen Fluidkanal in der Verteilerplatte mündet und von dort aus beispielsweise zu einem Schalldämpferausgang geleitet wird. Bevorzugt ist vorgesehen, dass wenigstens ein Ventilmodul als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist, das für eine Sperrung oder Freigabe einer fluidisch kommunizierenden Verbindung zwischen dem der Verteilerplatte zugehörigen Eingangsanschluss, dem Ventilschacht, dem Fluidkanal im Kanalgehäuse des Ventilmoduls und dem zugeordneten Fluidanschluss genutzt werden kann.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die beiden Arbeitsanschlüsse an einer Axialfläche des Aktorgehäuses, insbesondere parallel zur Rotationsachse ausgerichtet, ausgebildet sind, dass die Fluidanschlüsse der jeweiligen Ventilmodule an einer Axialfläche des Ventilgehäuses, insbesondere parallel zur Rotationsachse ausgerichtet, angeordnet sind und dass die Arbeitsanschlüsse des Aktors und die Fluidanschlüsse der Ventilmodule jeweils fluidisch kommunizierend mit Fluidkanälen verbunden sind, die in einer Verteilerplatte ausgebildet sind, die an den Axialflächen des Aktorgehäuses und der Ventilgehäuse anliegt. Die Hauptaufgabe der Verteilerplatte besteht darin, in einfacher Weise eine kompakte, fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen den Arbeitsanschlüssen des Aktorgehäuses und den Fluidanschlüssen der Ventilmodule herzustellen. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in der Verteilerplatte ein erster Fluidkanal ausgebildet ist, der den ersten Fluidanschluss des ersten Ventilmoduls mit dem dritten Fluidanschluss des dritten Ventilmoduls sowie mit dem ersten Arbeitsanschluss verbindet. Ferner umfasst die Verteilerplatte einen zweiten Fluidkanal, der den zweiten Fluidanschluss des zweiten Ventilmoduls mit dem vierten Fluidanschluss des vierten Ventilmoduls und mit dem zweiten Arbeitsanschluss fluidisch kommunizierend verbindet. Durch die in axialer Richtung aufgereihte Anordnung der Verteilerplatte am Aktorgehäuse und an den Ventilgehäusen wird eine besonders kompakte Gestaltung der Aktoranordnung ermöglicht, bei der zumindest zwischen den Ventilgehäusen und dem Aktorgehäuse auf flexible Schlauchverbindungen verzichtet werden kann, da die fluidische Kommunikation in diesem Bereich durch die Fluidkanäle in der Verteilerplatte gewährleistet wird.
-
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Verteilerplatte mit rohrförmigen Stutzen versehen ist, die in axialer Richtung von einer Oberfläche der Verteilerplatte abragen und die als Mündungen für die Fluidkanäle in der Verteilerplatte dienen. Diese Stutzen greifen in die als Bohrungen, insbesondere mit integrierter O-Ring-Dichtung, ausgebildeten Arbeitsanschlüsse und/oder Fluidanschlüsse ein, wodurch eine vorteilhafte und fluiddichte Ankopplung des Antriebs und/oder der Ventileinrichtung an die Fluidkanäle in der Verteilerplatte gewährleistet werden kann.
-
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ventilgehäuse jeweils mit einer Axialfläche, insbesondere abdichtend, an einer gegenüberliegenden Axialfläche der Verteilerplatte anliegen und dass die Verteilerplatte für eine Festlegung der Ventilgehäuse am Aktorgehäuse ausgebildet ist. Hierbei wird ausgenutzt, dass die (ersten und zweiten bzw. dritten und vierten) Fluidanschlüsse jeweils am Kanalgehäuse des jeweiligen Ventilmoduls, insbesondere als Bohrungen im Kanalgehäuse , ausgebildet sind, so dass die Fluidanschlüsse der Ventilmodule durch die korrespondierend angeordneten Stutzen an der Verteilerplatte in unmittelbare fluidische Kommunikation mit der Verteilerplatte gebracht werden können. Exemplarisch ist vorgesehen, dass an der Axialfläche des Ventilgehäuses, die der Verteilerplatte gegenüberliegt und abdichtend mit der Verteilerplatte verbunden sein kann, die beiden (ersten und zweiten bzw. dritten und vierten) Ventilschächte, die zur Aufnahme der beiden (ersten und zweiten bzw. dritten und vierten) Ventilmodule ausgebildet sind, ausmünden. Ferner kann vorgesehen sein, dass an der Axialfläche der Verteilerplatte zusätzlich ein Eingangsanschluss ausgebildet ist, der in den Ventilschacht des jeweils gegenüberliegenden Ventilgehäuses ausmündet und somit diesen Ventilschacht beispielsweise mit Druckluft versorgen kann.
-
Zweckmäßig ist es, wenn die Verteilerplatte oder ein der Verteilerplatte zugeordneter Verteilerblock eine zentral angeordnete Wellenausnehmung aufweist, die an einer umlaufenden Innenwand mit einem Ringkanal versehen ist, der fluidisch kommunizierend mit einem in der Verteilerplatte ausgebildeten Versorgungskanal verbunden ist und dass die Antriebswelle längs der Rotationsachse von einer Fluidbohrung durchsetzt ist, die beabstandet von einem Endbereich der Antriebswelle in eine Radialbohrung ausmündet, die gegenüberliegend zum Ringkanal angeordnet ist. Hierdurch kann eine fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen einer, insbesondere stirnseitig an der Antriebswelle ausgebildeten, Anschlussmündung durch die Fluidbohrung der Antriebswelle bis zur Radialbohrung und von dort in den Ringkanal und den damit verbundenen Versorgungskanal erzielt werden. Exemplarisch ist vorgesehen, dass der Versorgungskanal mit dem Eingangsanschluss der Verteilerplatte und somit fluidisch kommunizierend mit dem jeweils zugeordneten Ventilgehäuse verbunden ist und beispielsweise für eine Fluidzufuhr in das Ventilgehäuse genutzt werden kann.
-
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Arbeitselement als Schwenkflügel ausgebildet ist und den Arbeitsraum zusammen mit einem längs der Rotationsachse erstreckten, im Arbeitsraum festgelegten Dichtelement in einen ersten Teilraum und in einen zweiten Teilraum unterteilt, wobei dem ersten Teilraum und dem zweiten Teilraum jeweils ein Arbeitsanschluss zugeordnet ist. Hierdurch kann in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz zwischen dem ersten Teilraum und dem zweiten Teilraum eine Schwenkbewegung des Schwenkflügels um die Rotationsachse sowie eine Schwenkbewegung der mit dem Schwenkflügel gekoppelten Antriebswelle hervorgerufen werden, die mit einer Größenveränderung des ersten Teilraums und des zweiten Teilraums einhergeht. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Schwenkflügel und die Antriebswelle einen Schwenkbereich von zumindest 180 Grad, vorzugsweise 240 Grad, besonders bevorzugt 270 Grad, insbesondere 300 Grad, überstreichen können.
-
Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Antrieb als Gelenk zur schwenkbeweglichen Kopplung eines ersten Armabschnitts mit einem zweiten Armabschnitt einer Schwenkanordnung, insbesondere eines Roboterarms, ausgebildet ist.
-
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Hierbei zeigt:
- 1 eine rein schematische Darstellung einer exemplarisch als Mehrachsroboter ausgebildeten Aktoranordnung, bei der einem ersten Armabschnitt und einem zweiten Armabschnitt jeweils ein Antrieb für eine Bereitstellung einer Schwenkbewegung zugeordnet ist,
- 2 eine perspektivische Darstellung eines Antriebs zur Bereitstellung einer Schwenkbewegung,
- 3 eine Explosionsdarstellung des Antriebs gemäß der 2,
- 4 eine Explosionsdarstellung der Ventileinrichtung für den Antrieb gemäß der 2,
- 5 eine perspektivische Darstellung eines Ventilmoduls zur Verwendung in der Ventileinrichtung gemäß der 4, und
- 6 eine schematische Darstellung einer fluidischen Verschaltung für den Antrieb gemäß der 2.
-
Eine in der 1 rein schematisch dargestellte, exemplarisch als Mehrachsroboter ausgebildete Aktoranordnung 1 umfasst einen Sockel 2, der in nicht näher dargestellter Weise zur Anbringung auf einem Boden einer Maschinenhalle oder auf einem Arbeitstisch ausgebildet ist. Ferner umfasst die Aktoranordnung 1 eine Drehsäule 3, die drehbeweglich am Sockel 2 gelagert ist, wobei im Sockel 2 ein nicht näher dargestellter Antrieb für eine Einleitung einer Drehbewegung auf die Drehsäule 3 angeordnet ist, damit die Drehsäule 3 eine Drehbewegung um eine Drehachse 4 durchführen kann.
-
An einer Oberseite der Drehsäule 3 ist ein Antriebsgehäuse 5 angebracht, in dem ein in den 2 und 3 näher dargestellter Antrieb 6 aufgenommen ist, der mit einem Aktorgehäuse 7 drehfest im Antriebsgehäuse 5 festgelegt ist und der eine drehbeweglich gegenüber dem Aktorgehäuse 7 gelagerte Antriebswelle 8 aufweist. Die Antriebswelle 8 ist ihrerseits drehfest mit einem ersten Armabschnitt 9 verbunden, so dass bei einer Drehbewegung der Antriebswelle 8 um eine Rotationsachse 10 eine Schwenkbewegung des ersten Armabschnitts 9 gegenüber dem Antriebsgehäuse 5 erfolgt. An einem dem Antriebsgehäuse 5 entgegengesetzten Endbereich des ersten Armabschnitts 9 ist ein zweites Antriebsgehäuse 11 ortsfest angebracht, in dem ebenfalls ein Antrieb 6 in nicht näher dargestellter Weise aufgenommen ist. Die Antriebswelle 8 des im Antriebsgehäuse 11 aufgenommenen Antriebs 6 ist mit einem zweiten Armabschnitt 12 drehfest verbundenen, wodurch der Antrieb 6 durch eine Rotationsbewegung der Antriebswelle 8 um die zweite Rotationsachse 15 eine Schwenkbewegung des zweiten Armabschnitts 12 gegenüber dem ersten Armabschnitts 9 bewirken kann.
-
Rein exemplarisch ist an einem dem Antriebsgehäuse 11 entgegengesetzten Endbereich des zweiten Armabschnitts 12 ein Parallelgreifer 16 angeordnet, mit dessen Hilfe nicht näher dargestellte Objekte gegriffen werden können, um diese mit der Aktoranordnung 1 unter Durchführung von Drehbewegungen und Schwenkbewegungen um die Drehachse 4 sowie die Rotationsachsen 10 und 15 räumlich zu verlagern.
-
Beispielhaft ist vorgesehen, dass im Antriebsgehäuse 5 sowie im Antriebsgehäuse 11 jeweils der gleiche Antrieb 6 eingebautes, wie er in den 2 und 3 näher dargestellt ist. Beim Antrieb 6 handelt es sich rein exemplarisch um einen pneumatischen Schwenkantrieb, dessen Antriebswelle 8 gegenüber dem Aktorgehäuse 7 eine Schwenkbewegung um die Rotationsachse 10 innerhalb eines nicht eingezeichneten Schwenkwinkelbereichs, der insbesondere größer 180 Grad ist, durchführen kann. Vorzugsweise ist das Aktorgehäuse 7 rotationssymmetrisch zur Rotationsachse 10 ausgebildet und umfasst einen nachstehend näher beschriebenen Bodenabschnitt 17, einen Arbeitsabschnitt 1.
-
Gemäß der Darstellung der 2 ist in axialer Richtung angrenzend an das Aktorgehäuse 7 ein Kanalabschnitt 19 angeordnet, der auch als Verteilerblock bezeichnet wird und der mit einer Verteilerplatte 20 verbunden ist, die gemäß der 3 am Kanalabschnitt 19 festgelegt ist und die spiegelbildlich zu einer Symmetrieebene 21 angeordnete, nachstehend näher beschriebene Ventilgehäuse 22, 23 trägt.
-
Wie der Explosionsdarstellung der 3 entnommen werden kann, ist jede der vorstehend erwähnten Baugruppen des Antriebs 6 nochmals in mehrere Unterbaugruppen aufgeteilt, die nachstehend näher beschrieben werden.
-
Der rein exemplarisch als Schwenkantrieb (Schwenkflügelantrieb) ausgebildete Antrieb 6 umfasst neben dem Aktorgehäuse 7, das aus dem Bodenabschnitt 17 und dem Arbeitsabschnitt 18 gebildet wird, die Antriebswelle 8. Die Antriebswelle 8 ist koaxial zur Rotationsachse 10 erstreckt und ist mit schematisch dargestellten Kugellagern 24, 25 drehbeweglich im Bodenabschnitt 17 und im Arbeitsabschnitt 18 gelagert.
-
Eine in der 3 nicht sichtbare, kreiszylindrische Innenwand des Arbeitsabschnitts 18, eine daran angrenzende, ebenfalls nicht sichtbare, kreisringförmige Stirnfläche des Arbeitsabschnitts 18 sowie eine kreisringförmige Stirnfläche 26 des Bodenabschnitts 17 begrenzen einen kreiszylindrischen Arbeitsraum 27. Der Arbeitsraum 27 wird von einem längs der Rotationsachse 10 erstreckten, drehfest an der Antriebswelle 8 festgelegten Schwenkflügel 28 sowie von einem längs der Rotationsachse 10 erstreckten und in nicht näher dargestellter Weise im Arbeitsabschnitt 18 festgelegten Dichtelement 29 in einen ersten Teilraum 30 und in einen zweiten Teilraum 31 aufgeteilt.
-
Exemplarisch ist vorgesehen, dass das leistenförmig ausgebildete Dichtelement 29 sowohl an einer in der 3 nicht sichtbaren, kreiszylindrischen Innenoberfläche des Arbeitsabschnitts 18 als auch an einer kreiszylindrisch ausgebildeten Außenoberfläche 32 des Schwenkflügels 28 abdichtend anliegt und bei einer Schwenkbewegung der Antriebswelle 8 um die Rotationsachse 10 zusammen mit dem Schwenkflügel 28 stets die gewünschte Abdichtung zwischen dem ersten Teilraum 30 und dem zweiten Teilraum 31 gewährleistet. Hierzu ist ferner ein zweites Dichtelement 33 vorgesehen, das sich ausgehend von einer nicht näher bezeichneten axialen Stirnseite des Schwenkflügels 28 entlang einer radialen Stirnseite des Schwenkflügels 28 bis zu einer entgegengesetzt angeordneten axialen Stirnseite des Schwenkflügels 28 erstreckt.
-
Exemplarisch ist vorgesehen, dass die Antriebswelle 8 an einem Endbereich eine erste Radialbohrung 34 sowie eine zweite Radialbohrung 35 aufweist. Dabei ist die erste Radialbohrung 34 über eine nicht näher dargestellte, parallel zur Rotationsachse ausgerichtete Fluidbohrung fluidisch kommunizierend mit einer dritten Radialbohrung 36 verbunden. Gleichermaßen ist die zweite Radialbohrung 35 über eine parallel zur Rotationsachse 10 ausgerichtete, nicht dargestellte Fluidbohrung fluidisch kommunizierend mit einer vierten Radialbohrung 37 verbunden.
-
Beispielhaft ist der Bodenabschnitt 17 von einer kreiszylindrisch ausgebildeten Wellenausnehmung 38 durchsetzt, die rein exemplarisch als Stufenbohrung ausgebildet ist, die von der Antriebswelle 8 durchsetzt wird und die zur Aufnahme des Kugellagers 24 vorgesehen ist. Andererseits dient die Wellenausnehmung 38 für eine Fluideinkopplung bzw. Fluidauskopplung in die bzw. aus der jeweiligen Radialbohrung 34, 35. Hierzu umfasst die Wellenausnehmung 38 rein exemplarisch zwei nicht näher dargestellte Ringkanäle, die jeweils mit stirnseitig an einer Endfläche 40 des Bodenabschnitts 17 angeordneten, in der Darstellung der 3 nicht sichtbaren Anschlussbohrung verbunden, an die beispielsweise ein Fluidschlauch angeschlossen werden kann. Hiermit wird eine Fluidzufuhr in die Antriebswelle 8 und/oder eine Fluidabfuhr aus der Antriebswelle 8 ermöglicht.
-
Für eine fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen den Radialbohrungen 36 und 37 in der Antriebswelle 8 und den Teilräumen 30 und 31 sind im Kanalabschnitt 19 weitere, nicht näher dargestellte Ringkanäle ausgebildet, die beispielhaft mit Axialkanälen 41, 42, die an einer kreisringförmigen Stirnfläche 43 des Kanalabschnitts 19 ausmünden, fluidisch kommunizierend verbunden sind. Ausgehend von den Mündungsöffnungen der Axialkanäle 41 und 42 erstreckten sich in einem Unterteil 44 der Verteilerplatte 20 jeweils in radialer Richtung ausgebildete Versorgungskanäle 45, 46 mit denen eine fluidisch kommunizierende Verbindung zu Aufnahmeschächten 47, 48 der Ventilgehäuse 22, 23 geschaffen werden kann. Hierbei dienen die Aufnahmeschächte 47, 48 in einer Doppelfunktion sowohl zur Aufnahme von jeweils zwei nachstehend näher beschriebenen Ventilmodulen 50 als auch als Eingangsanschlüsse für das jeweilige Ventilgehäuse 22, 23.
-
Exemplarisch sind die beiden Ventilgehäuse 22, 23 als Profilteile mit einer längs der Rotationsachse 10 zumindest im Wesentlichen konstanten Profilierung ausgebildet und können beispielsweise als Kunststoff- -Spritzgussteile oder als Lasersinterteile aus Metall- oder Kunststoffpulver hergestellt sein. An einem in der 3 nicht sichtbaren axialen Endbereich sind die beiden Ventilgehäuse 22, 23 jeweils mit einem Bodenabschnitt versehen, der von Bohrungen durchsetzt ist, die in der 3 nicht sichtbar sind. Diese Bohrungen werden nach dem Einschieben der Ventilmodule 50 von elektrischen Kontaktstiften 49 der Ventilmodule 50 durchsetzt. Beispielhaft sind den Ventilmodulen 50 im Bereich der Kontaktstifte 49 nicht näher dargestellte Dichtmittel zugeordnet, so dass die beiden Ventilgehäuse 22, 23 nach dem Einschieben der Ventilmodule 50 endseitig abgedichtet sind. Die Kontaktstifte 49 werden anschließend mit einer rein exemplarisch kreisringabschnittsförmigen ausgebildeten Kontaktplatine 51 verbunden, die ihrerseits mittels einer nicht näher dargestellten Kabelverbindung mit einer ebenfalls nicht näher dargestellten, beispielsweise in axialer Richtung oberhalb der Verteilerplatte 20 angeordneten Steuerplatine verbunden werden, auf der eine nicht näher dargestellte elektronische Schaltung angeordnet ist, die für eine elektrische Ansteuerung der beiden Ventilmodule 50 genutzt wird. Exemplarisch ist jedem der Ventilgehäuse 22, 23 ein axial durchgehender Kabelschacht 57, 58 zugeordnet, in dem die nicht näher dargestellte Kabelverbindung geführt werden kann und an den sich eine Kabeldurchführung 96 in der Verteilerplatte 20 anschließt. Die Ventilgehäuse 22, 23 mit den darin aufgenommenen Ventilmodulen 50 bilden zusammen mit der Verteilerplatte 20 eine Ventileinrichtung 39, von der wesentliche Komponenten in der 4 dargestellt sind.
-
Wie der Darstellung der 5 entnommen werden kann, ist jedes der Ventilmodule 50 patronenartig ausgebildet, wobei in einem im Wesentlichen quaderförmigen Gehäuse 53 des Ventilmoduls 50 beispielhaft zwei nicht näher dargestellte, unabhängig voneinander elektronisch ansteuerbare Piezobieger angeordnet sind, die jeweils ein ebenfalls nicht näher dargestelltes Ventilglied tragen. An einem den Kontaktstiften 49 entgegengesetzten Endbereich des Ventilmoduls 50 sind rein exemplarisch zwei kreiszylindrisch ausgebildete Fluidanschlüsse 54, 55 ausgebildet, die Mündungsöffnungen von nicht näher dargestellten, im Gehäuse 53 ausgebildeten Fluidkanälen sind. Jeder der Fluidkanäle kann mittels des jeweils zugeordneten, nicht näher dargestellten Ventilglieds gegenüber einer seitlich am Gehäuse ausgebildeten Eintrittsöffnung 56 geöffnet oder verschlossen werden kann, um wahlweise eine fluidisch kommunizierende Verbindung zwischen der Eintrittsöffnung 56 und dem jeweiligen Fluidanschluss 54, 55 herzustellen oder zu unterbrechen, womit die Ventilfunktion für das Ventilmodul 50 erzielt wird. Bei der in den 2 und 4 dargestellten Ausführungsform des Ventilmoduls 50 ist vorgesehen, dass beide Fluidanschlüsse 54, 55 in der Öffnungsstellung der jeweiligen Ventilglieder fluidisch kommunizierend mit der Eintrittsöffnung 56 verbunden sind, so dass der jeweils an der Eintrittsöffnung 56 anstehende Fluiddruck auch an beiden Fluidanschlüssen 54, 55 anliegt. Dementsprechend kann durch eine synchrone oder asynchrone Ansteuerung der jeweiligen Ventilglieder eine Verdopplung des Fluidstroms erzielt werden kann, der das Ventilmodul 50 durchströmen kann.
-
Rein exemplarisch ist ferner vorgesehen, dass in jedem der in den 3 und 4 näher dargestellten Ventilgehäuse 22, 23 jeweils zwei Ventilmodule 50 aufgenommen sind, wobei die jeweiligen Aufnahmeschächte 47, 48 von dem jeweiligen Kabelschacht 57, der nebenbei zu einer zusätzlichen mechanischen Versteifung des Ventilgehäuses 22, 23 beiträgt, in jeweils zwei Ventilschächte 59, 60 bzw. 61, 62 unterteilt werden. Beispielhaft ist vorgesehen, dass die Ventilschächte 59 und 60 sowie die Ventilschächte 61 und 62 jeweils paarweise fluidisch kommunizierend miteinander verbunden sind.
-
Beispielhaft ist vorgesehen, dass sämtliche Ventilmodule 50 in den beiden Ventilgehäusen 22, 23 jeweils synchron umgeschaltet werden, um eine Drehrichtungsumkehr für die Schwenkbewegung des Antriebs 6 zu bewirken. Alternativ kann auch vorgesehen sein, sämtliche Ventilmodule 50 in eine Sperrstellung zu schalten, so dass das Fluid in den beiden Teilräumen 30, 31 des Antriebs 6 eingeschlossen ist, womit eine zumindest weitgehende Festlegung der Antriebswelle 8 erfolgt.
-
Wie der Darstellung der 3 und 4 entnommen werden kann, weist jedes der Ventilgehäuse 22, 23 einen ersten, dem Aktorgehäuse 7 zugewandten und konkav profilierten Wandabschnitt 83 und einen zweiten, dem Aktorgehäuse 7 abgewandten und konvex profilierten Wandabschnitt 84 auf. Beispielhaft ist vorgesehen, dass der erste Wandabschnitt 83 kreisbogenabschnittsförmig profiliert ist und koaxial zur Rotationsachse 10 ausgerichtet ist. Exemplarisch ist vorgesehen, dass der zweite Wandabschnitt 84 kreisbogenabschnittsförmig profiliert und koaxial zur Rotationsachse 10 ausgerichtet ist. Hierdurch wird die gewünschte kompakte Anordnung der beiden Ventilgehäuse 22, 23 am Aktorgehäuse 7 ermöglicht.
-
Die in der 4 gezeigte Verteilerplatte 20 umfasst neben dem Unterteil 44, das rein exemplarisch als Planparallelplatte 63 ausgebildet ist noch ein Oberteil 65, das rein exemplarisch als Planparallelplatte ausgebildet ist. Ferner ist für eine fluidische Abdichtung zwischen einer Oberseite 66 der Planparallelplatte 63 und einer nicht näher dargestellten Unterseite des Oberteils 65, die insbesondere eben ausgebildet sein kann, ein Dichtelement 67 vorgesehen, das in einer korrespondierend ausgebildeten Nutanordnung 68 in der Oberseite 66 der Planparallelplatte 63 aufgenommen wird.
-
Wie aus der schematischen Darstellung der 6 entnommen werden kann, sind dem rein exemplarisch als Schwenkantrieb ausgebildeten Antrieb 6 insgesamt vier jeweils als 2/2-Wegeventile ausgebildete Ventilmodule 50 zugeordnet, wobei in der Darstellung der 6 vernachlässigt wird, dass jedes der Ventilmodule 50 beispielhaft mit zwei unabhängig voneinander ansteuerbaren Piezobiegern ausgerüstet ist, die für eine Verdopplung des Fluidstroms durch das jeweilige Ventilmodul 50 synchron oder asynchron zueinander angesteuert werden können. Die Ventilmodule 50 sind jeweils paarweise in den Ventilgehäusen 22 bzw. 23 aufgenommen.
-
Exemplarisch ist ferner vorgesehen, dass die im Ventilgehäuse 22 aufgenommenen Ventilmodule 50 jeweils als Zuluftventile eingesetzt werden, während die im Ventilgehäuse 23 angeordneten Ventilmodule 50 als Abluftventile eingesetzt werden.
-
Beispielhaft ist der Aufnahmeschacht 47 des Ventilgehäuses 22 mittels des in der Verteilerplatte 20 ausgebildeten Eingangsanschlusses 69 fluidisch kommunizierend mit einem Versorgungskanal 45 verbunden, der seinerseits mit einer nur schematisch dargestellten Fluidbohrung 71 in der Antriebswelle 8 verbunden ist, die ihrerseits fluidisch kommunizierend mit einer Fluidquelle 73 verbunden ist. Dementsprechend kann der Aufnahmeschacht 47 des Ventilgehäuses 22 mit einem von der Fluidquelle 73 bereitgestellten, druckbeaufschlagten Fluid versorgt werden.
-
Exemplarisch ist der Ventilschacht 48 des Ventilgehäuses 23 mittels des in der Verteilerplatte 20 ausgebildeten Ausgangsanschlusses 70 fluidisch kommunizierend mit einem Versorgungskanal 46 verbunden, der seinerseits über eine nur schematisch dargestellte Fluidbohrung 72 in der Antriebswelle 8 mit einem Schalldämpfer 74 fluidisch kommunizierend verbunden ist. Somit wird ein Abströmen von Fluid aus dem Aufnahmeschacht 48 des Ventilgehäuses 23 bei entsprechender Ansteuerung wenigstens eines der im Ventilgehäuse 23 aufgenommenen Ventilmodule 50 ermöglicht.
-
Ferner ist vorgesehen, dass jedes der Ventilmodule 50 über die Fluidanschlüsse 75, 76 bzw. 77, 78 mit der streng schematisch dargestellten Verteilerplatte 20 fluidisch kommunizierend verbunden ist. In der Verteilerplatte 20 ausgebildete Fluidkanäle 79, 80 gewährleisten die fluidische Kopplung zwischen den Fluidanschlüssen 75 bis 78 und den Arbeitsanschlüssen 81, 82 des Antriebs 6.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
