DE102018218311B3 - Fluid-operated rotary drive and rotary drive arrangement equipped with it - Google Patents
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Abstract
Es wird ein fluidbetätigter Drehantrieb (2) eines doppeltwirkenden Typs vorgeschlagen, der über ein Antriebsgehäuse (4) verfügt, in dem zwei mit einer Abtriebswelle (13) in Verzahnungseingriff stehende Antriebseinheiten (22, 23) angeordnet sind. Jede Antriebseinheit (22, 23) hat einen Antriebskolben (24), der gemeinsam mit einem axial gegenüberliegenden Abschlussdeckel (7, 9) des Antriebsgehäuses (4) eine äußere Antriebskammer (26, 27) begrenzt. An den einander zugewandten inneren und äußeren Stirnflächen (38, 42) sind die Abschlussdeckel (7, 9) und die Antriebskolben (24) mit Reliefstrukturen (39, 43) versehen. In jeder äußeren Antriebskammer (26, 27) befinden sich ein Deckeleinsatzteil (46) und ein Kolbeneinsatzteil (47), wobei das Deckeleinsatzteil (46) in die Reliefstruktur (39) des Abschlussdeckels (7, 9) und das Kolbeneinsatzteil (47) in die Reliefstruktur (43) des Antriebskolbens (24) einsetzbar oder eingesetzt ist. Auf diese Weise lässt sich das Totvolumen der äußeren Antriebskammern (26, 27) reduzieren. Vorgeschlagen wird ferner eine Drehantriebsanordnung, die auch noch mindestens einen einfachwirkenden Drehantrieb (3) aufweist, der in den Abschlussdeckeln (7, 9) und in den Antriebseinheiten (22, 23) mit dem doppeltwirkenden Drehantrieb (2) übereinstimmt und in den äußeren Antriebskammern (26, 27) mit Druckfedereinrichtungen ausgestattet ist.A fluid-operated rotary drive (2) of a double-acting type is proposed, which has a drive housing (4) in which two drive units (22, 23) which are in meshing engagement with an output shaft (13) are arranged. Each drive unit (22, 23) has a drive piston (24) which, together with an axially opposite end cover (7, 9) of the drive housing (4), delimits an outer drive chamber (26, 27). The end covers (7, 9) and the drive pistons (24) are provided with relief structures (39, 43) on the mutually facing inner and outer end faces (38, 42). In each outer drive chamber (26, 27) there are a cover insert (46) and a piston insert (47), the cover insert (46) in the relief structure (39) of the end cover (7, 9) and the piston insert (47) in the Relief structure (43) of the drive piston (24) can be used or is used. In this way, the dead volume of the outer drive chambers (26, 27) can be reduced. A rotary drive arrangement is also proposed, which also has at least one single-acting rotary drive (3), which in the end covers (7, 9) and in the drive units (22, 23) matches the double-acting rotary drive (2) and in the outer drive chambers ( 26, 27) is equipped with compression spring devices.
Description
Die Erfindung betrifft einen fluidbetätigten Drehantrieb eines doppeltwirkenden Typs, mit einem eine Längsachse aufweisenden Antriebsgehäuse, das an beiden Stirnseiten jeweils einen Abschlussdeckel aufweist und in dem zwei jeweils einen Antriebskolben aufweisende Antriebseinheiten axial verschiebbar angeordnet sind, die mit einer von außerhalb des Antriebsgehäuses zugänglichen Abtriebswelle in Verzahnungseingriff stehen, wobei zwischen den beiden Antriebskolben eine innere Antriebskammer und zwischen jedem Antriebskolben und dem axial gegenüberliegenden Abschlussdeckel eine federeinrichtungslose äußere Antriebskammer ausgebildet sind und wobei diese Antriebskammern über ein Fluidkanalsystem des Drehantriebes derart gesteuert mit einem Antriebsfluid beaufschlagbar sind, dass die beiden Antriebseinheiten zu gegensinnigen linearen Antriebsbewegungen antreibbar sind, aus denen eine rotative Abtriebsbewegung der Abtriebswelle resultiert, wobei jeder Abschlussdeckel an seiner eine äußere Antriebskammer begrenzenden inneren Stirnfläche und jeder Antriebskolben an seiner eine äußere Antriebskammer begrenzenden äußeren Stirnfläche über eine mindestens eine axiale Vertiefung aufweisende Reliefstruktur verfügt.The invention relates to a fluid-operated rotary drive of a double-acting type, with a drive housing having a longitudinal axis, which has an end cover on both end faces and in which two drive units each having a drive piston are arranged axially displaceably and in meshing engagement with an output shaft accessible from outside the drive housing stand, between the two drive pistons an inner drive chamber and between each drive piston and the axially opposite end cover a spring device-free outer drive chamber are formed, and these drive chambers can be acted upon by a fluid fluid system of the rotary drive in such a way controlled with a drive fluid that the two drive units for opposite linear drive movements are drivable, from which a rotational output movement of the output shaft results, each end cover on its one outer drive chamber delimiting inner end face and each drive piston on its outer end face delimiting an outer drive chamber has a relief structure having at least one axial depression.
Ein aus der
Aus der
Die
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Die WO 2016 / 202 354 A1 beschreibt einen fluidbetätigten Drehantrieb, der ein Antriebsgehäuse aufweist, in dem zwei Antriebseinheiten gegensinnig bewegbar angeordnet sind, die jeweils über eine Zahnstange mit einer Antriebswelle in Verzahnungseingriff stehen. Jede Antriebseinheit hat einen Antriebskolben, wobei die beiden Antriebskolben gemeinsam eine innere Antriebskammer begrenzen und wobei außerdem jeder Antriebskolben zusammen mit einem gegenüberliegenden Abschlussdeckel des Antriebsgehäuses eine äußere Antriebskammer begrenzt. Durch gesteuerte Fluidbeaufschlagung der Antriebskammern ist eine doppelwirkende Betriebsweise des Drehantriebes möglich. Die Antriebskolben und die Abschlussdeckel haben an den einander zugewandten Stirnflächen jeweils eine Reliefstruktur mit mehreren Vertiefungen.WO 2016/202 354 A1 describes a fluid-operated rotary drive which has a drive housing in which two drive units are arranged so as to be movable in opposite directions, each of which is in meshing engagement with a drive shaft via a toothed rack. Each drive unit has a drive piston, the two drive pistons jointly delimiting an inner drive chamber and, moreover, each drive piston delimiting an outer drive chamber together with an opposite end cover of the drive housing. Controlled fluid application to the drive chambers enables double-acting operation of the rotary drive. The drive pistons and the end caps each have a relief structure with several depressions on the mutually facing end faces.
Aus der
Eine aus der
Die Erfindung betrifft auch eine Drehantriebsanordnung, die über mehrere fluidbetätigte Drehantriebe verfügt, unter denen sich mindestens ein doppeltwirkender Drehantrieb und mindestens ein einfachwirkender Drehantrieb befindet, die jeweils über ein eine Längsachse aufweisendes Antriebsgehäuse verfügen, das an beiden Stirnseiten jeweils einen Abschlussdeckel aufweist und in dem zwei jeweils einen Antriebskolben aufweisende Antriebseinheiten axial verschiebbar angeordnet sind, die mit einer von außerhalb des Antriebsgehäuses zugänglichen Abtriebswelle in Verzahnungseingriff stehen und die mittels eines Fluidkanalsystems des Drehantriebes durch gesteuerte Fluidbeaufschlagung zu gegensinnigen linearen Antriebsbewegungen antreibbar sind, aus denen eine rotative Abtriebsbewegung der Abtriebswelle resultiert, wobei zwischen den beiden Antriebskolben eine innere Antriebskammer und zwischen jedem Antriebskolben und dem benachbarten Abschlussdeckel eine äu-ßere Antriebskammer ausgebildet sind, wobei jeder Abschlussdeckel an seiner eine äußere Antriebskammer begrenzenden inneren Stirnfläche und jeder Antriebskolben an seiner eine äu-ßere Antriebskammer begrenzenden äußeren Stirnfläche über eine mindestens eine axiale Vertiefung aufweisende Reliefstruktur verfügt, wobei in den äußeren Antriebskammern des einfachwirkenden Drehantriebes jeweils eine sich bezüglich des Abschlussdeckels und des Antriebskolbens abstützende Druckfedereinrichtung angeordnet ist, während die äußeren Antriebskammern des doppeltwirkenden Drehantriebes keine Federeinrichtung enthalten, wobei der einfachwirkende Drehantrieb und der doppeltwirkende Drehantrieb sowohl hinsichtlich ihrer Abschlussdeckel als auch hinsichtlich ihrer Antriebseinheiten untereinander identisch ausgebildet sind.The invention also relates to a rotary drive arrangement which has a plurality of fluid-operated rotary drives, among which there is at least one double-acting rotary drive and at least one single-acting rotary drive, each of which has a drive housing having a longitudinal axis, which has an end cover on each end face and in which two Drive units each having a drive piston are arranged axially displaceably, which are in meshing engagement with an output shaft accessible from the outside of the drive housing and which can be driven by means of a fluid channel system of the rotary drive through controlled fluid application to opposite linear drive movements, from which a rotary output movement of the output shaft results, between which an inner drive chamber for the two drive pistons and an outer drive chamber between each drive piston and the adjacent end cover are formed, with each end cover on its inner end face delimiting an outer drive chamber and each drive piston on its outer end face delimiting an outer drive chamber has a relief structure which has at least one axial recess, one in each case in the outer drive chambers of the single-acting rotary drive with respect to the End cover and the drive piston supporting compression spring device is arranged, while the outer drive chambers of the double-acting rotary drive do not contain any spring device, the single-acting rotary drive and the double-acting rotary drive being identical to one another both with regard to their end cover and with regard to their drive units.
Eine derartige Drehantriebsanordnung enthält beispielsweise einen doppeltwirkenden Drehantrieb gemäß der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zu treffen, die eine kostengünstige Herstellung und effiziente Nutzung eines doppeltwirkenden Drehantriebes und einer damit ausgestatteten Drehantriebsanordnung ermöglichen.The invention has for its object to take measures that enable inexpensive manufacture and efficient use of a double-acting rotary actuator and a rotary actuator arrangement equipped with it.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem fluidbetätigten Drehantrieb eines doppeltwirkenden Typs der eingangs genannten Art vorgesehen, dass in jeder äußeren Antriebskammer ein in die Reliefstruktur der inneren Stirnfläche des Abschlussdeckels eingesetztes oder für ein Einsetzen in diese Reliefstruktur ausgebildetes Deckeleinsatzteil und ein in die Reliefstruktur der äußeren Stirnfläche des Antriebskolbens eingesetztes oder für ein Einsetzen in diese Reliefstruktur ausgebildetes Kolbeneinsatzteil angeordnet sind.To solve this problem, it is provided in a fluid-operated rotary drive of a double-acting type of the type mentioned that in each outer drive chamber a cover insert part inserted into the relief structure of the inner end face of the end cover or designed for insertion into this relief structure and one into the relief structure of the outer end face of the drive piston inserted or configured for insertion into this relief structure.
Durch die in einer jeweiligen äußeren Antriebskammer angeordneten Einsatzteile, zum einen ein Deckeleinsatzteil und zum anderen ein Kolbeneinsatzteil, ergibt sich eine Reduzierung des Totvolumens bei der gesteuerten Fluidbeaufschlagung, die mit einer abwechselnden Zufuhr und Abfuhr des zur Erzeugung der Antriebskraft verwendeten Antriebsfluides einhergeht. Das Antriebsfluid ist insbesondere Druckluft, kann aber auch von einem anderen gasförmigen oder von einem flüssigen Druckmedium gebildet sein. Das zur Erzeugung einer Antriebskraft eingespeiste Antriebsfluid müsste ohne die vorhandenen Einsatzteile auch das aus den Reliefstrukturen resultierende Teilvolumen der Antriebskammern füllen, was durch die Einsatzteile verhindert wird, da selbige in die Reliefstrukturen einsetzbar oder eingesetzt sind. Die Einsatzteile verringern das Totvolumen in den äußeren Antriebskammern. Durch die Verringerung des Totvolumens wird zum einen die bei der Betätigung bis zur Initiierung der Antriebsbewegungen in den Antriebskammern gespeicherte Energie verringert, sodass die sich anschließenden Antriebsbewegungen mit geringerer Wucht stattfinden und die Intensität des Aufpralls der Antriebseinheiten in der anderen Hubendlage minimiert ist. Dies reduziert den Verschleiß des Drehantriebes und auch derjenigen Komponente, die zwecks ihrer rotativen Betätigung mit der Abtriebswelle verbunden ist, beispielsweise eine Ventilklappe. Mit der Verringerung des Totvolumens ist außerdem bei Betätigung mit Druckluft eine Verringerung des Luftverbrauches und dementsprechend eine Energieeinsparung verbunden. The insert parts arranged in a respective outer drive chamber, on the one hand a cover insert part and on the other hand a piston insert part, result in a reduction in the dead volume in the controlled fluid application, which is accompanied by an alternating supply and discharge of the drive fluid used to generate the drive force. The drive fluid is in particular compressed air, but can also be formed by another gaseous or by a liquid pressure medium. Without the existing insert parts, the drive fluid fed in to generate a drive force would also have to fill the partial volume of the drive chambers resulting from the relief structures, which is prevented by the insert parts, since the same can be inserted or inserted into the relief structures. The insert parts reduce the dead volume in the outer drive chambers. By reducing the dead volume, on the one hand, the energy stored in the drive chambers during actuation until initiation of the drive movements is reduced, so that the subsequent drive movements take place with less force and the intensity of the impact of the drive units in the other stroke end position is minimized. This reduces the wear on the rotary drive and also on the component that is connected to the output shaft for its rotary actuation, for example a valve flap. The reduction in the dead volume is also associated with a reduction in air consumption and, accordingly, an energy saving when actuated with compressed air.
Häufig sind fluidbetätigte Drehantriebe des einfachwirkenden Typs mit Reliefstrukturen in ihren Antriebskolben und in ihren Abschlussdeckeln versehen, durch die eine oder mehrere Vertiefungen definiert werden, in die eine eine Federrückstellung bewirkende Druckfedereinrichtung eingreift. Ein solcher einfachwirkender Drehantrieb kann sehr einfach in einen erfindungsgemäßen doppeltwirkenden Drehantrieb umgerüstet werden, indem die Druckfedereinrichtungen entfernt und durch die Einsatzteile ersetzt werden. Es besteht ferner die vorteilhafte Möglichkeit, fluidbetätigte Drehantriebe des doppeltwirkenden Typs und des einfachwirkenden Typs unter Verwendung identischer Antriebseinheiten und Abschlussdeckel herzustellen, die zur Bildung eines doppeltwirkenden Drehantriebes mit den Einsatzteilen und zur Bildung eines einfachwirkenden Drehantriebes mit Druckfedereinrichtungen kombiniert werden. Mit einer solchen Verwendung von Gleichteilen ist eine besonders rationelle und kostengünstige Fertigung der unterschiedlichen Typen von fluidbetätigten Drehantrieben möglich.Fluid-operated rotary actuators of the single-acting type are often provided with relief structures in their drive pistons and in their end caps, through which one or more depressions are defined, into which a compression spring device causing spring return engages. Such a single-acting rotary drive can be converted very easily into a double-acting rotary drive according to the invention by removing the compression spring devices and replacing them with the insert parts. There is also the advantageous possibility of producing fluid-operated rotary actuators of the double-acting type and of the single-acting type using identical drive units and end caps, which are combined with the insert parts to form a double-acting rotary actuator and with compression spring devices to form a single-acting rotary actuator. With such a use of identical parts, a particularly efficient and cost-effective production of the different types of fluid-operated rotary drives is possible.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous developments of the invention emerge from the subclaims.
Bei einer möglichen Ausführungsform des fluidbetätigten Drehantriebes sind das Deckeleinsatzteil und das in der gleichen Antriebskammer angeordnete Kolbeneinsatzteil in einer einzigen Einsatzeinheit zusammengefasst, sodass sie fest miteinander verbundene Bestandteile der Einsatzeinheit bilden. Vorzugsweise sind das Deckeleinsatzteil und das Kolbeneinsatzteil integrale Bestandteile einer einstückigen Einsatzeinheit. Die Ausgestaltung als Einsatzeinheit bringt es mit sich, dass bei der Betätigung des Drehantriebes axiale Relativbewegungen zwischen einerseits der Einsatzeinheit und andererseits dem zugeordneten Abschlussdeckel und/oder dem zugeordneten Antriebskolben stattfinden. Nimmt die Antriebseinheit eine an den Abschlussdeckel angenäherte zweite Hubendlage ein, taucht die Einsatzeinheit sowohl in die Reliefstruktur des Abschlussdeckels als auch in die Reliefstruktur des Antriebskolbens ein und ist folglich in beide Reliefstrukturen eingesetzt. In einer entgegengesetzten ersten Hubendlage der Antriebseinheit, wenn also der Antriebskolben vom gegenüberliegenden Abschlussdeckel weitestmöglich entfernt ist, taucht die Einsatzeinheit maximal nur noch in eine der beiden Reliefstrukturen ein. Ist die Einsatzeinheit in der zugeordneten äußeren Antriebskammer axial schwimmend gelagert, kann sie in der vorgenannten ersten Hubendlage der Antriebseinheit sogar gänzlich außer Eingriff mit den Reliefstrukturen sowohl des Antriebskolbens als auch des Abschlussdeckels stehen.In one possible embodiment of the fluid-operated rotary drive, the cover insert part and the piston insert part arranged in the same drive chamber are combined in a single insert unit, so that they form firmly connected components of the insert unit. The cover insert part and the piston insert part are preferably integral components of a one-piece insert unit. The design as an insert unit means that when the rotary drive is actuated, there are axial relative movements between the insert unit on the one hand and the associated end cover and / or the associated drive piston on the other hand. If the drive unit assumes a second stroke end position approximated to the end cover, the insert unit plunges both into the relief structure of the end cover and into the relief structure of the drive piston and is consequently inserted into both relief structures. In an opposite first stroke end position of the drive unit, that is, when the drive piston is as far as possible from the opposite end cover, the insert unit only plunges into one of the two relief structures. If the insert unit is axially floating in the assigned outer drive chamber, it can even be completely out of engagement with the relief structures of both the drive piston and the end cover in the aforementioned first stroke end position of the drive unit.
Als besonders vorteilhaft wird eine Ausgestaltung angesehen, bei der das Deckeleinsatzteil der Einsatzeinheit in die Reliefstruktur der inneren Stirnfläche des Abschlussdeckels eingesetzt und an dem Abschlussdeckel befestigt ist, sodass sich die Relativposition zwischen der Einsatzeinheit und dem Abschlussdeckel bei der Betätigung des fluidbetätigten Drehantriebes nicht verändert. Hingegen gelangt der das Kolbeneinsatzteil definierende Bestandteil der Einsatzeinheit bei der Antriebsbewegung der zugeordneten Antriebseinheit abwechselnd in und außer Eingriff mit der Reliefstruktur des Antriebskolbens, sodass das Kolbeneinsatzteil in einer vom Abschlussdeckel entfernten ersten Hubendlage der Antriebseinheit außer Eingriff mit der Reliefstruktur des Antriebskolbens steht und in einer an den Abschlussdeckel angenäherten zweiten Hubendlage der Antriebseinheit in die Reliefstruktur des Antriebskolbens eingreift und mithin eingesetzt ist.An embodiment is considered to be particularly advantageous in which the cover insert part of the insert unit is inserted into the relief structure of the inner end face of the end cover and is fastened to the end cover, so that the relative position between the insert unit and the end cover does not change when the fluid-operated rotary drive is actuated. On the other hand, the component of the insert unit that defines the piston insert part alternately comes into and out of engagement with the relief structure of the drive piston during the drive movement of the associated drive unit, so that the piston insert part is out of engagement with the relief structure of the drive piston in a first stroke end position of the drive unit that is removed from the end cover, and in one engages the end cover approximated second stroke end position of the drive unit in the relief structure of the drive piston and is therefore inserted.
Es ist vorteilhaft, wenn die Einsatzeinheit am Abschlussdeckel befestigt ist, sodass sie die Bewegung der Antriebseinheit nicht mitmacht und die bewegte Masse relativ gering ist. Vorzugsweise ist die Einsatzeinheit über das Deckeleinsatzteil kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig in der Reliefstruktur des zugeordneten Abschlussdeckels befestigt.It is advantageous if the insert unit is attached to the end cover so that it does not follow the movement of the drive unit and the mass moved is relatively small. The insert unit is preferably fastened non-positively and / or positively and / or integrally in the relief structure of the associated end cover via the cover insert part.
Selbstverständlich besteht die alternative Möglichkeit, die Einsatzeinheit an der Antriebseinheit zu fixieren, sodass sie deren Antriebsbewegung relativ zum Antriebsgehäuse mitmacht. Of course, there is the alternative possibility of fixing the insert unit to the drive unit so that it follows the drive movement relative to the drive housing.
Bei einer ebenfalls vorteilhaften Ausführungsform des fluidbetätigten Drehantriebes sind das Deckeleinsatzteil und das in der gleichen äußeren Antriebskammer angeordnete Kolbeneinsatzteil als nicht miteinander verbundene, gesonderte Bauteile ausgebildet.In a likewise advantageous embodiment of the fluid-operated rotary drive, the cover insert part and the piston insert part arranged in the same outer drive chamber are designed as separate components which are not connected to one another.
Bei dieser Ausgestaltung besteht prinzipiell die Möglichkeit, beide Einsatzteile axial schwimmend in der äußeren Antriebskammer anzuordnen, sodass sie die Möglichkeit haben, abhängig von der Antriebsbewegung der zugeordneten Antriebseinheit in die zugeordnete Reliefstruktur abwechselnd einzugreifen oder diesbezüglich herauszutreten. Ferner besteht die Möglichkeit, nur eines der beiden in der gleichen äußeren Antriebskammer angeordneten Einsatzteile am zugeordneten Abschlussdeckel oder Antriebskolben zu fixieren und nur das andere Einsatzteil axial schwimmend in der äußeren Antriebskammer anzuordnen.With this configuration, there is in principle the possibility of arranging both insert parts in an axially floating manner in the outer drive chamber, so that they have the option of alternately intervening in or stepping out of the associated relief structure depending on the drive movement of the assigned drive unit. It is also possible to fix only one of the two insert parts arranged in the same outer drive chamber to the associated end cover or drive piston and to arrange only the other insert part in an axially floating manner in the outer drive chamber.
Als besonders zweckmäßig bei einer voneinander gesonderten Ausgestaltung des Deckeleinsatzteils und des Kolbeneinsatzteils wird es angesehen, wenn jedes Deckeleinsatzteil in die Reliefstruktur der inneren Stirnfläche des zugeordneten Abschlussdeckels eingesetzt und an dem Abschlussdeckel befestigt ist, wobei außerdem jedes Kolbeneinsatzteil in die Reliefstruktur der äußeren Stirnfläche des zugeordneten Antriebskolbens eingesetzt und an dem Antriebskolben befestigt ist. Bei der Betätigung des fluidbetätigten Drehantriebes bleibt somit das Deckeleinsatzteil ortsfest bezüglich des Abschlussdeckels und folglich des Antriebsgehäuses fixiert, während das Kolbeneinsatzteil ortsfest bezüglich der Antriebseinheit fixiert ist und deren Antriebsbewegung mitmacht.It is considered to be particularly expedient in the case of a separate design of the cover insert part and the piston insert part if each cover insert part is inserted into the relief structure of the inner end face of the associated end cover and is fastened to the end cover, each piston insert part also being inserted into the relief structure of the outer end face of the associated drive piston inserted and attached to the drive piston. When the fluid-operated rotary drive is actuated, the cover insert part remains fixed with respect to the end cover and consequently with the drive housing, while the piston insert part is fixed with the drive unit and takes part in its drive movement.
Zu ihrer Fixierung können das Deckeleinsatzteil und/oder das Kolbeneinsatzteil kraftschlüssig und/oder formschlüssig und/oder stoffschlüssig in der jeweils zugeordneten Reliefstruktur befestigt sein.In order to fix them, the cover insert part and / or the piston insert part can be fastened non-positively and / or positively and / or integrally in the respectively assigned relief structure.
An ihren einander zugewandten Stirnflächen sind die Deckeleinsatzteile und die Kolbeneinsatzteile bevorzugt eben und ohne jegliche Strukturierung ausgebildet. Diese Stirnflächen verlaufen insbesondere in einer zu der Längsachse rechtwinkeligen Ebene. Dadurch ist es den Antriebseinheit möglich, sich ohne Belassung eines relevanten Totraumes in der äußeren Antriebskammer an den gegenüberliegenden Abschlussdeckel anzunähern.On their mutually facing end faces, the cover insert parts and the piston insert parts are preferably flat and without any structuring. These end faces run in particular in a plane perpendicular to the longitudinal axis. This enables the drive unit to approach the opposite end cover without leaving a relevant dead space in the outer drive chamber.
Bevorzugt ist jedes Deckeleinsatzteil und/oder jedes Kolbeneinsatzteil plattenförmig oder scheibenförmig ausgebildet. Das Deckeleinsatzteil und/oder das Kolbeneinsatzteil hat vorzugsweise eine kreisförmige Außenkontur, die allerdings in der Umfangsrichtung abgestuft sein kann.Each cover insert and / or each piston insert is preferably plate-shaped or disk-shaped. The cover insert part and / or the piston insert part preferably has a circular outer contour, which, however, can be stepped in the circumferential direction.
Jede Reliefstruktur hat beispielsweise nur eine einzige axiale Vertiefung oder aber sie verfügt über mehrere mit Abstand nebeneinander angeordnete axiale Vertiefungen. Mehrere axiale Vertiefungen können insbesondere so angeordnet sein, dass sie um die zentrale Längsachse des Antriebsgehäuses herum platziert sind, wobei sie insbesondere auf einer gemeinsamen Kreislinie liegen.Each relief structure has, for example, only a single axial depression or else it has a plurality of axial depressions which are arranged next to one another at a distance. A plurality of axial depressions can in particular be arranged in such a way that they are placed around the central longitudinal axis of the drive housing, in particular lying on a common circular line.
Bevorzugt sind die Einsatzteile so ausgebildet, dass sie die mindestens eine Vertiefung der gegenüberliegenden Reliefstruktur im in die Reliefstruktur eingesetzten Zustand vollständig ausfüllen. Dadurch ergibt sich eine optimale Verringerung des Totvolumens unabhängig davon, ob zwischen dem Einsatzteil und dem Abschlussdeckel beziehungsweise dem Antriebskolben eine abgedichtete oder eine nicht abgedichtete Verbindung vorliegt. Bevorzugt ist die Verbindung zwischen dem in eine Reliefstruktur eingesetzten Einsatzteil und dem die Reliefstruktur aufweisenden Bauteil ohne Abdichtungsmaßnahmen verwirklicht. Gleichwohl sind solche Abdichtungsmaßnahmen grundsätzlich möglich.The insert parts are preferably designed such that they completely fill the at least one depression of the opposite relief structure in the state inserted into the relief structure. This results in an optimal reduction in the dead volume regardless of whether there is a sealed or an unsealed connection between the insert part and the end cover or the drive piston. The connection between the insert part inserted into a relief structure and the component having the relief structure is preferably implemented without sealing measures. Nevertheless, such sealing measures are fundamentally possible.
Als optimal wird eine Bauform angesehen, bei der jedes Deckeleinsatzteil an seiner dem benachbarten Abschlussdeckel zugewandten äußeren Stirnfläche eine zur Reliefstruktur des Abschlussdeckels komplementäre Formgebung hat, wobei außerdem jedes Kolbeneinsatzteil an seiner dem benachbarten Antriebskolben zugewandten inneren Stirnfläche eine zur Reliefstruktur des Antriebskolbens komplementäre Formgebung hat. Es ist auch möglich, nur bei dem Deckeleinsatzteil oder nur bei dem Kolbeneinsatzteil diese komplementäre Formgebung zu verwirklichen.A design is considered to be optimal in which each cover insert part on its outer end face facing the adjacent end cover has a shape that is complementary to the relief structure of the end cover, and each piston insert part also has a shape on its inner end face facing the adjacent drive piston that is complementary to the relief structure of the drive piston. It is also possible to implement this complementary shape only in the cover insert part or only in the piston insert part.
Eine zu einer Reliefstruktur komplementäre Formgebung äußert sich insbesondere in einer Formgebung des Einsatzteils mit einem Negativabbild der gegenüberliegenden Reliefstruktur.A shape complementary to a relief structure manifests itself in particular in a shape of the insert part with a negative image of the opposite relief structure.
Vor allem zur Reduzierung der Herstellungskosten und des Gewichts ist es zweckmäßig, die Einsatzteile und die Kolbeneinsatzteile aus einem Kunststoffmaterial herzustellen.Above all to reduce the manufacturing costs and the weight, it is expedient to manufacture the insert parts and the piston insert parts from a plastic material.
Das Deckeleinsatzteil und/oder das Kolbeneinsatzteil können prinzipiell als Hohlkörper ausgeführt sein. Bevorzugt sind sie jedoch jeweils als ein Vollmaterialkörper ausgebildet, da auf diese Weise eine hohe Stabilität unabhängig von der Höhe der in den äußeren Antriebskammern herrschenden Fluiddrücke gewährleistet werden kann.The cover insert part and / or the piston insert part can in principle be designed as a hollow body. However, they are preferably each designed as a solid material body, since high stability can be ensured in this way regardless of the level of the fluid pressures prevailing in the outer drive chambers.
Das Antriebsgehäuse enthält vorzugsweise ein rohrförmiges Gehäuse-Mittelteil, in dem die Abtriebswelle um ihre Längsachse verdrehbar gelagert ist und an dessen beiden Stirnseiten jeweils einer der Abschlussdeckel montiert ist, insbesondere mittels Befestigungsschrauben. Die Abtriebswelle durchsetzt zweckmäßigerweise den Innenraum des Gehäuse-Mittelteils und ist in der Wandung des Gehäuse-Mittelteils drehgelagert. The drive housing preferably contains a tubular housing middle part, in which the output shaft is rotatably mounted about its longitudinal axis and one of the end covers is mounted on each of the two end faces, in particular by means of fastening screws. The output shaft expediently passes through the interior of the central housing part and is rotatably supported in the wall of the central housing part.
Die Reliefstrukturen der Abschlussdeckel und der Antriebskolben weisen vorzugsweise jeweils mindestens eine Vertiefung auf, die bei entfernten Deckeleinsatzteilen und entfernten Kolbeneinsatzteilen zur Aufnahme eines axialen Endabschnittes einer in der zugeordneten äußeren Antriebskammer angeordneten, die Antriebseinheit vom Abschlussdeckel wegdrückend beaufschlagenden Druckfedereinrichtung geeignet sind. Dies bietet die vorteilhafte Möglichkeit, den doppeltwirkenden Drehantrieb durch Entfernen der Einsatzteile und Einbauen bisher nicht vorhandener Druckfedereinrichtungen in einen einfachwirkenden Drehantrieb umzurüsten.The relief structures of the end cover and the drive piston preferably each have at least one recess which, when the cover insert parts and the piston insert parts are removed, are suitable for receiving an axial end section of a compression spring device arranged in the associated outer drive chamber and pressing the drive unit away from the end cover. This offers the advantageous possibility of converting the double-acting rotary drive into a single-acting rotary drive by removing the insert parts and installing previously non-existent compression spring devices.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird in Verbindung mit einer Drehantriebsanordnung der eingangs genannten Art, die über mindestens einen doppeltwirkenden Drehantrieb und mindestens einen einfachwirkenden Drehantrieb verfügt, wobei der einfachwirkende Drehantrieb und der doppeltwirkende Drehantrieb sowohl hinsichtlich ihrer Abschlussdeckel als auch hinsichtlich ihrer Antriebseinheiten untereinander identisch ausgebildet sind, dadurch gelöst, dass in jeder äußeren Antriebskammer des doppeltwirkenden Drehantriebes ein in die Reliefstruktur der inneren Stirnfläche des Abschlussdeckels eingesetztes oder für ein Einsetzen in diese Reliefstruktur ausgebildetes Deckeleinsatzteil und ein in die Reliefstruktur der äußeren Stirnfläche des Antriebskolbens eingesetztes oder für ein Einsetzen in diese Reliefstruktur ausgebildetes Kolbeneinsatzteil angeordnet sind.The object on which the invention is based is achieved in connection with a rotary drive arrangement of the type mentioned at the outset, which has at least one double-acting rotary drive and at least one single-acting rotary drive, the single-acting rotary drive and the double-acting rotary drive being identical to one another both with regard to their end covers and with regard to their drive units , solved by the fact that in each outer drive chamber of the double-acting rotary drive a cover insert part inserted into the relief structure of the inner end face of the end cover or designed for insertion into this relief structure and a cover insert part inserted into the relief structure of the outer end face of the drive piston or designed for insertion into this relief structure Piston insert are arranged.
Auf diese Weise besteht die eingangs schon erwähnte vorteilhafte Möglichkeit, unterschiedliche Typen von fluidbetätigten Drehantrieben unter Verwendung von Gleichteilen kostengünstig herzustellen.In this way, there is the advantageous possibility already mentioned at the outset of producing different types of fluid-operated rotary drives inexpensively using identical parts.
Zweckmäßigerweise verfügen der einfachwirkende Drehantrieb und der doppeltwirkende Drehantrieb gehäuseseitig nicht nur über identisch ausgebildete Abschlussdeckel, sondern über insgesamt identisch ausgebildete Antriebsgehäuse.The single-acting rotary drive and the double-acting rotary drive expediently have not only identically designed end covers on the housing side, but also overall identical drive housings.
Der doppeltwirkende Drehantrieb der Drehantriebsanordnung ist bevorzugt in dem oben erläuterten Sinne ausgebildet.The double-acting rotary drive of the rotary drive arrangement is preferably designed in the sense explained above.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
-
1 eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen fluidbetätigten Drehantriebes vom doppeltwirkenden Typ in einer perspektivischen Darstellung, -
2 den Drehantrieb aus 1 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung, -
3 eine perspektivische Darstellung eines fluidbetätigten Drehantriebes eines einfachwirkenden Typs, der gemeinsam mit dem doppeltwirkenden Drehantrieb der1 und2 eine bevorzugte Drehantriebsanordnung bildet, -
4 deneinfachwirkenden Drehantrieb aus 3 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung, -
5 einen Längsschnitt des Drehantriebes der1 und2 gemäßSchnittlinie V-V aus 1 , -
6 einen weiteren Längsschnitt des Drehantriebes der1 und2 gemäß Schnittlinie VI-VI aus 1 , -
7 einen Längsschnitt des Drehantriebes der3 und4 gemäß Schnittlinie VII-VII aus 3 , -
8 einen weiteren Längsschnitt des Drehantriebes der3 und4 gemäß Schnittlinie VIII-VIII aus 3 , -
9 einen der5 entsprechenden Längsschnitt eines fluidbetätigten Drehantriebes eines doppeltwirkenden Typs, dessen Aufbau abgesehen von einer modifizierten Ausgestaltung der Einsatzteile demjenigen der1 und2 entspricht, wobei die links der vertikalen Drehachse der Abtriebswelle abgebildete Antriebseinheit bei Einnahme einer ersten Hubendlage und die rechts der vorgenannten Drehachse angeordnete weitere Antriebseinheit bei Einnahme einer zweiten Hubendlage gezeigt ist, -
10 ein beiden Ausführungsbeispielen der 1 und2 verwendetes Deckeleinsatzteil in einer perspektivischen Einzeldarstellung, -
11 das Deckeleinsatzteil aus 10 aus einem anderen Blickwinkel, -
12 ein beidem Ausführungsbeispiel der 1 und2 verwendetes Kolbeneinsatzteil in einer perspektivischen Einzeldarstellung, und -
13 das Kolbeneinsatzteil gemäß12 aus einem anderen Blickwinkel.
-
1 a preferred embodiment of the fluid-operated rotary actuator of the double-acting type according to the invention in a perspective view, -
2nd therotary drive 1 in an exploded perspective view, -
3rd a perspective view of a fluid-operated rotary actuator of a single-acting type, which together with the double-actingrotary actuator 1 and2nd forms a preferred rotary drive arrangement, -
4th the single-acting rotary actuator3rd in an exploded perspective view, -
5 a longitudinal section of therotary drive 1 and2nd according tosection line VV 1 , -
6 a further longitudinal section of therotary drive 1 and2nd according to section line VI-VI 1 , -
7 a longitudinal section of the rotary drive3rd and4th according to section line VII-VII3rd , -
8th a further longitudinal section of the rotary drive3rd and4th according to section line VIII-VIII3rd , -
9 one of the5 corresponding longitudinal section of a fluid-operated rotary actuator of a double-acting type, the structure of which apart from a modified configuration of the insert parts that of1 and2nd corresponds to the drive unit shown on the left of the vertical axis of rotation of the output shaft when taking a first stroke end position and the other drive unit arranged on the right of the aforementioned axis of rotation when taking a second stroke end position, -
10th one in the embodiments of1 and2nd used lid insert part in a perspective individual representation, -
11 the lid insert10th from a different perspective, -
12th one in the embodiment of1 and2nd used piston insert part in a perspective view, and -
13 the piston insert according to12th from a different perspective.
Die
Die
Soweit im Folgenden von einem oder dem „Drehantrieb 2, 3“ die Rede ist, beziehen sich die zugehörigen Ausführungen gemeinsam auf sowohl den doppeltwirkenden Drehantrieb
Der Drehantrieb
Der Gehäuseinnenraum
Zwischen das Gehäuse-Mittelteil
Durch den Gehäuseinnenraum
Die Abtriebswelle
Die Abtriebswelle
Die rotative Abtriebsbewegung
Die Abtriebswelle
In dem Gehäuseinnenraum
Jede Antriebseinheit
Jeder Antriebskolben
Der axial zwischen den beiden Antriebskolben
Die innere Antriebskammer
Jede Antriebseinheit
Die Verzahnung
Der Drehantrieb
Ein erstes Unterkanalsystem
Ein zweites Unterkanalsystem
Unter Verwendung des Fluidkanalsystems
Aufgrund des Verzahnungseingriffes zwischen den Zahnstangen
Der doppeltwirkende Drehantrieb
Bei dem einfachwirkenden Drehantrieb
Die beiden äußeren Antriebskammern
Zur Erzeugung einer Gegenkraft, die der aus der Fluidbeaufschlagung der inneren Antriebskammer
Durch Einspeisung eines unter entsprechendem Druck stehenden Antriebsfluides in die innere Antriebskammer
Bei dem doppeltwirkenden Drehantrieb
Die Druckfedereinrichtung
Die Druckfedern sind insbesondere als Schraubenfedern ausgebildet.The compression springs are designed in particular as helical springs.
Jeder Abschlussdeckel
Jede der vorgenannten Reliefstrukturen
Bei dem einfachwirkenden Drehantrieb
Wie insbesondere den
Bei dem doppeltwirkenden Drehantrieb
Die im Folgenden gemeinschaftlich auch nur als Einsatzteile
Bevorzugt sind die Einsatzteile
Bevorzugt hat jedes Deckeleinsatzteil
Dadurch lässt sich vorteilhaft erreichen, dass im paarweise ineinander eingreifenden Zustand der einander zugewandten inneren und äußeren Reliefstrukturen
Die komplementäre Gestaltung der Reliefstrukturen
Entsprechend dem in den
Die Befestigung der Einsatzteile
Es sind unterschiedliche Befestigungsmethoden alternativ oder kumulativ möglich. Geeignete Befestigungsmethoden bestehen aus einer kraftschlüssigen Befestigung und/oder einer formschlüssigen Befestigung und/oder einer stoffschlüssigen Befestigung. Die ineinander eingesetzten Komponenten sind beispielsweise miteinander verklemmt und/oder miteinander verrastet und/oder miteinander verklebt.Different fastening methods are alternatively or cumulatively possible. Suitable fastening methods consist of a non-positive fastening and / or a positive fastening and / or a material fastening. The components used one inside the other are for example clamped together and / or locked together and / or glued together.
Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, die Einsatzteile
Damit die Einsatzteile
Bevorzugt befindet sich die innere Reliefstruktur
Exemplarisch hat die innere Stirnfläche
Jedes Deckeleinsatzteil
Bei dem Antriebskolben
Bevorzugt bestehen die Deckeleinsatzteile
Bevorzugt ist jedes Deckeleinsatzteil
Bevorzugt ist sowohl die innere Reliefstruktur
Gemäß einer in
Die Einsatzeinheiten
Die derart fixierten Einsatzeinheiten
Hat sich die Antriebseinheit
Bei umgekehrter Bewegungsrichtung löst sich der Antriebskolben
Da die Einsatzeinheiten
Im Betrieb eines mit den Einsatzteilen
Aus den vorstehenden Erläuterungen wird deutlich, dass ein und dieselbe Bauart von Abschlussdeckeln
Vorzugsweise enthält die Drehantriebsanordnung
Identität besteht bei dem doppeltwirkenden Drehantrieb
Bei einer Ausgestaltung als einfachwirkender Drehantrieb
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Drehantriebsanordnung
Im Zusammenhang mit dem doppeltwirkenden Drehantrieb
Das Deckeleinsatzteil
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R020 | Patent grant now final |