DE102021106884B3

DE102021106884B3 - Schwenkantrieb

Info

Publication number: DE102021106884B3
Application number: DE102021106884.3A
Authority: DE
Inventors: Markus Kröll; Axel Kuhn
Original assignee: Bar Pneumatische Steuerungssysteme GmbH
Current assignee: Bar Pneumatische Steuerungssysteme GmbH
Priority date: 2021-03-19
Filing date: 2021-03-19
Publication date: 2021-11-11
Anticipated expiration: 2041-03-20
Also published as: EP4308821A1; CN217582665U; WO2022194528A1; CN115111220A; US20240003365A1

Abstract

Offenbart ist ein Schwenkantrieb mit einem Gehäuse, einem in einer Längsachse des Gehäuses in dem Gehäuse verschiebbar gelagerten Kolben, einer aus dem Gehäuse herausragenden Antriebswelle, an der der Kolben derart formschlüssig angreift, dass bei Verschiebung des Kolben die Antriebswelle über einen Schwenkwinkel zwischen zwei Endlagen um eine Antriebsachse (8) verschwenkt wird, und einer an der Antriebswelle verdrehfest angebrachten Schaltnocke (11), die in den Endlagen jeweils mit einer Anschlagfläche (18) an einem an dem Gehäuse angebrachten Anschlagelement anschlägt.Um den Schwenkwinkel variabel zu gestalten wird vorgeschlagen, dass die Schaltnocke (11) aus zwei in der Antriebsachse (8) aufeinander liegenden Scheiben (15) besteht, wobei an jeder der Scheiben (15) genau eine der Anschlagflächen (18) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwenkantrieb mit einem Gehäuse, einem in einer Längsachse des Gehäuses in dem Gehäuse verschiebbar gelagerten Kolben, einer aus dem Gehäuse herausragenden Antriebswelle, an der der Kolben derart formschlüssig angreift, dass bei Verschiebung des Kolbens die Antriebswelle über einen Schwenkwinkel zwischen zwei Endlagen um eine Antriebsachse verschwenkt wird, und einer an der Antriebswelle verdrehfest angebrachten Schaltnocke, die in den Endlagen jeweils mit einer Anschlagfläche an einem an dem Gehäuse angebrachten Anschlagelement anschlägt.
Solche pneumatischen Schwenkantriebe sind beispielsweise aus EP 2 495 449 A1 , WO 2010/ 063 515 A1 und unter der Modellbezeichnung „Keystone 89“ von Emerson Electric Co., Saint Louis, MI/US bekannt. Die bekannten Schwenkantrieb weisen einen Schwenkwinkel von 90° auf. Der letztgenannte bekannte Schwenkantrieb weist eine scheibenförmige Schaltnocke mit zwei spiegelsymmetrisch um die Antriebswelle angeordneten, radial vorstehenden Aufdickungen auf. Beide Endlagen können durch Ein- oder Ausschrauben der Anschlagelemente in der Scheibenebene in das Gehäuse in einem Stellwinkel von je 10° justiert werden. Die Aufdickungen schlagen in den Endlagen mit S-förmigen Anschlagflächen auf die jeweiligen Endflächen der Anschlagelemente an.
Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schwenkwinkel variabel zu gestalten.
Lösung
Ausgehend von dem bekannten Schwenkantrieb wird nach der Erfindung vorgeschlagen, dass die Schaltnocke aus zwei in der Antriebsachse aufeinander liegenden Scheiben besteht, wobei an jeder der Scheiben genau eine der Anschlagflächen ausgebildet ist. Zur Variation des Schwenkwinkels in einem Schwenkantrieb können die Scheiben gegeneinander um die Antriebswelle verschwenkt werden. Bei verschiedenen Schwenkantrieben können unterschiedliche Schwenkwinkel unter Verwendung derselben Scheiben realisiert werden. Die Lagerhaltung von Schaltnocken für unterschiedliche Schwenkwinkel wird so vereinfacht, insbesondere wenn die Scheiben identisch sind.
Vorzugsweise weist in einem erfindungsgemäßen Schwenkantrieb die Antriebswelle eine Verzahnung auf, an der die Scheiben verdrehfest gelagert sind.
Durch Außenverzahnung der Antriebswelle und eine entsprechende Innenverzahnung der Scheiben ist die Schaltnocke besonders einfach verdrehfest gelagert.
Vorzugsweise ist in einem solchen erfindungsgemäßen Schwenkantrieb die Verzahnung drehsymmetrisch. Die Scheiben können dann in unterschiedlichen Winkeln auf die Antriebswelle aufgesetzt werden. Wenn die Teilung der Verzahnung dem Stellwinkel für die Justierung entspricht, kann die Endlage in allen Zwischenstellungen zwischen zwei benachbarten Positionen der Scheibe justiert werden. Wenn der Stellwinkel 45° beträgt, kann die Verzahnung beispielsweise 8-fach drehsymmetrisch sein.
Vorzugsweise ist in einem erfindungsgemäßen Schwenkantrieb mindestens eine der Endlagen in einem Stellwinkel von mindestens 10° um die Antriebsachse justierbar. Vorzugsweise ist in einem solchen erfindungsgemäßen Schwenkantrieb der Stellwinkel durch Verlagern des Anschlagelements in einer Stellachse quer zu der Antriebsachse justierbar, vorzugsweise durch Schrauben des Anschlagelements um die Stellachse. Die Justierung der Endlagen, insbesondere durch Einschrauben eines Anschlagelements ist aus dem Stand der Technik allgemein bekannt.
Vorzugsweise weist ein erfindungsgemäßer Schwenkantrieb Federelemente zwischen dem Gehäuse und dem Kolben auf, die den Kolben in eine Nulllage im Bereich des Schwenkwinkels drängen. Weiter vorzugsweise weist ein erfindungsgemäßer Schwenkantrieb eine von dem Kolben begrenzte, druckdichte Kammer und einen Fluidanschluss an der Kammer auf, wobei der Kolben durch Beaufschlagen des Fluidanschlusses mit einem Fluid verschiebbar ist. Die Federrückstellung des Kolbens eines Schwenkantriebs ist ebenso wie die Beaufschlagung mit einem Fluid aus dem Stand der Technik allgemein bekannt.
Vorzugsweise weist ein erfindungsgemäßer Schwenkantrieb eine von dem Kolben begrenzte, druckdichte zweite Kammer und einen zweiten Fluidanschluss an der zweiten Kammer auf, wobei der Kolben durch Beaufschlagen des zweiten Fluidanschlusses mit dem Fluid zurück verschiebbar ist. Weiter vorzugsweise weist ein erfindungsgemäßer Schwenkantrieb einen in der Längsachse in dem Gehäuse verschiebbar gelagerten zweiten Kolben auf, der an der Antriebswelle derart formschlüssig angreift, dass bei Verschiebung des zweiten Kolbens entgegen dem ersten Kolben die Antriebswelle verschwenkt wird. Ein doppeltwirkender Kolben ist ebenso wie ein Schwenkantrieb mit zwei gegenläufigen Kolben aus dem Stand der Technik allgemein bekannt.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen

1 einen erfindungsgemäßen Schwenkantrieb,
2a/b zwei Schnitte des Schwenkantriebs,
3a/b eine Innenansicht des Schwenkantriebs in zwei Endlagen,
4a die Schaltnocke desselben, und
4b eine Explosionsansicht der Schaltnocke.

Der in den 1, 2a/b und 3a/b gezeigte erfindungsgemäße Schwenkantrieb 1 weist ein Gehäuse 2, in dem Gehäuse 2 zwei Kolben 3, und aus dem Gehäuse 2 herausragend eine Antriebswelle 4 und zwei Anschlagelemente 5 auf.
Die Kolben 3 schließen miteinander eine und mit dem Gehäuse 2 zwei weitere druckdichte Kammern 6 ein. In dem Gehäuse 2 sind die Kolben 3 gegenläufig in einer Längsachse 7 des Gehäuses 2 verschiebbar und die Antriebswelle 4 um ihre Antriebsachse 8 verschwenkbar gelagert.
Die Kolben 3 und die Antriebswelle 4 weisen formschlüssig aneinander angreifende Verzahnungen 9 auf. Durch Beaufschlagen der Kammern 6 über nicht dargestellte Druckanschlüsse an dem Gehäuse 2 mit Druckluft werden die Kolben 3 verschoben und über die Verzahnungen 9 die Antriebswelle 4 um einen Schwenkwinkel 10 zwischen zwei in den 3a/b dargestellten Endlagen 0° und 60° verschwenkt.
An der Antriebsachse 8 ist in dem Gehäuse 2 eine in den 4a/b und 5 im Detail dargestellte Schaltnocke 11 angebracht. Die Schaltnocke 11 weist eine kreisscheibenförmige Grundstruktur mit einem Durchmesser 12 von 30 mm und einer Dicke 13 von 9 mm und eine axiale Aufnahmeöffnung 14 auf. Die Aufnahmeöffnung 14 weist die Form eines drehsymmetrischen abgerundeten Achtorts auf, der die Schaltnocke 11 an einer nicht dargestellten Längsverzahnung auf der Antriebswelle 4 verdrehfest fixiert.
Die Schaltnocke 11 besteht aus zwei identischen, gegeneinander quer zur Antriebsachse 8 verdreht lose aufeinander liegenden Scheiben 15 aus dem Werkstoff 1.0503/C45 vergütet mit je einer radial vorstehenden Aufdickung 16 mit der Dicke der Schaltnocke 11 und einem Radius 17 von 24,5 mm. An der Aufdickung 16 ist jeweils eine Anschlagfläche 18 ausgebildet.
Die Anschlagelemente 5 bestehen jeweils aus einem Gewindestift 19, der entlang einer Stellachse 20 in das Gehäuse 2 geschraubt wird, und einer Kontermutter 21, die den Gewindestift 19 am Gehäuse 2 kontert. Der Schwenkantrieb 1 weist einen Nenn-Schwenkwinkel von 90° auf.
Zwei nicht dargestellte weitere erfindungsgemäße Schwenkantriebe unterscheiden sich von dem erfindungsgemäßen Schwenkantrieb 1 nur insoweit, dass eine der Scheiben 15 gegenüber diesem um 45° bzw. um 90° um die Antriebsachse verschwenkt montiert ist. Die beiden weiteren Schwenkantriebe weisen so einen Nenn-Schwenkwinkel von 135 ° bzw. 180 ° auf.
Bezugszeichenliste

1: Schwenkantrieb
2: Gehäuse
3: Kolben
4: Antriebswelle
5: Anschlagelement
6: Kammer
7: Längsachse
8: Antriebsachse
9: Verzahnung
10: Schwenkwinkel
11: Schaltnocke
12: Durchmesser
13: Dicke
14: Aufnahmeöffnung
15: Scheibe
16: Aufdickung
17: Radius
18: Anschlagfläche
19: Gewindestift
20: Stellachse
21: Kontermutter

Claims

Schwenkantrieb (1) mit einem Gehäuse (2), einem in einer Längsachse (7) des Gehäuses (2) in dem Gehäuse (2) verschiebbar gelagerten Kolben (3), einer aus dem Gehäuse (2) herausragenden Antriebswelle (4), an der der Kolben (3) derart formschlüssig angreift, dass bei Verschiebung des Kolbens (3) die Antriebswelle (4) über einen Schwenkwinkel zwischen zwei Endlagen um eine Antriebsachse verschwenkt wird, und einer an der Antriebswelle (4) verdrehfest angebrachten Schaltnocke (11), die in den Endlagen jeweils mit einer Anschlagfläche (18) an einem an dem Gehäuse (2) angebrachten Anschlagelement (5) anschlägt, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltnocke (11) aus zwei in der Antriebsachse (8) aufeinander liegenden Scheiben (15) besteht, wobei an jeder der Scheiben (15) genau eine der Anschlagflächen (18) ausgebildet ist.
Schwenkantrieb (1) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (4) eine Verzahnung aufweist, an der die Scheiben (15) verdrehfest gelagert sind.
Schwenkantrieb (1) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung drehsymmetrisch ist.
Schwenkantrieb (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Endlagen in einem Stellwinkel von mindestens 10° um die Antriebsachse (8) justierbar ist.
Schwenkantrieb (1) nach dem vorgenannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellwinkel durch Verlagern des Anschlagelements (5) in einer Stellachse (20) quer zu der Antriebsachse (8) justierbar ist.
Schwenkantrieb (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch Federelemente zwischen dem Gehäuse (2) und dem Kolben (3) die den Kolben in eine Nulllage im Bereich des Schwenkwinkels drängen.
Schwenkantrieb (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch eine von dem Kolben (3) begrenzte, druckdichte Kammer (6) und einen Fluidanschluss an der Kammer (6), wobei der Kolben (3) durch Beaufschlagen des Fluidanschlusses mit einem Fluid verschiebbar ist.
Schwenkantrieb (1) nach dem vorgenannten Anspruch, gekennzeichnet durch eine von dem Kolben (3) begrenzte, druckdichte zweite Kammer (6) und einen zweiten Fluidanschluss an der zweiten Kammer (6), wobei der Kolben (3) durch Beaufschlagen des zweiten Fluidanschlusses mit dem Fluid zurück verschiebbar ist.
Schwenkantrieb (1) nach einem der vorgenannten Ansprüche, gekennzeichnet durch einen in der Längsachse (7) in dem Gehäuse (2) verschiebbar gelagerten zweiten Kolben (3), der an der Antriebswelle (4) derart formschlüssig angreift, dass bei Verschiebung des zweiten Kolbens (3) entgegen dem ersten Kolben die Antriebswelle (4) verschwenkt wird.