DE10249509A1

DE10249509A1 - Pneumatic actuator

Info

Publication number: DE10249509A1
Application number: DE10249509A
Authority: DE
Inventors: Manfred Heise
Original assignee: Bar Pneumatische Steuerungssysteme GmbH
Current assignee: Bar Pneumatische Steuerungssysteme GmbH
Priority date: 2002-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2004-05-13
Also published as: EP1416165B1; EP1416165A3; ATE325276T1; EP1416165A2; DE50303172D1

Abstract

The pneumatic setting drive (1) has a cylindrical housing (2) with at least one drive piston (3,4) with axial movements, moved by a working pressure between an inner and an outer limit stop setting. A rotating drive shaft (5), projecting radially from the housing, is coupled to the pistons to be rotated by their axial movements. A pneumatic damper (6) acts on the axial movements of the drive pistons, to prevent damage in the event that there is a blockage in the movements of the system being adjusted.

Description

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Stellantrieb mit einem zylindrischen Gehäuse, mindestens einem in diesem axial gelagerten Antriebskolben, der durch Beaufschlagen mit einem Arbeitsdruck zwischen einer inneren Anschlagstellung und einer äußeren Anschlagstellung beweglich ist und mit einer rotierbaren Abtriebswelle, deren Rotation mit der axialen Bewegung des Antriebskolbens zwangsgekoppelt ist und die radial aus dem Gehäuse austritt.The invention relates to a pneumatic actuator with a cylindrical housing, at least one in this axially mounted drive piston, the by applying a working pressure between an inner one Stop position and an outer stop position is movable and with a rotatable output shaft, the rotation of which is forcibly coupled with the axial movement of the drive piston and the radial out of the housing exit.

Derartige allgemein bekannte pneumatische Stellantriebe gehören zur Ordnung der Druckmittelgetriebe und übertragen mit Hilfe eines nur auf Druck beanspruchbaren Mediums eine Bewegung vom Antrieb zum Abtrieb. Ein Gas (insbesondere Luft) als Medium wirkt unter Druck auf ein als Kolben ausgeführtes Antriebsglied ein und verschiebt dieses in einem Zylinder in axialer Richtung. Das Abtriebsglied ist eine rotierbare Welle, wobei jede axiale Verschiebung des Antriebskolbens in dem Zylinder unmittelbar eine Rotation der Abtriebswelle bewirkt.Such well-known pneumatic actuators belong to order the pressure fluid transmission and transfer using only one medium that can be subjected to pressure, a movement from the drive to the Output. A gas (especially air) acts as a medium under pressure on a piston Drive member and moves this in a cylinder in the axial Direction. The output member is a rotatable shaft, each axial displacement of the drive piston in the cylinder immediately causes a rotation of the output shaft.

Beispielsweise sind solche pneumatischen Stellantriebe vorgestellt im Prospekt Nr. 51-01-361 „Pneumatische Stellantriebe" der bar GmbH, Dattenberg, DE. Die Rotation der Abtriebswelle ist hier auf einen Schwenkwinkel von (je nach Bauart) 90°, 120° oder 180° beschränkt. Die Abtriebswelle weist am Umfang eine Verzahnung auf. In diese Verzahnung greifen zwei einander am Umfang gegenüber liegende Zahnstangen ein, die wiederum mit gegenläufig bewegten und sich so in ihrer Wirkung addierenden Antriebskolben fest verbunden sind.Such pneumatic actuators are for example presented in brochure No. 51-01-361 "Pneumatic Actuators" by bar GmbH, Dattenberg, DE. The rotation of the output shaft is here at a swivel angle from (depending on type) 90 °, 120 ° or Limited to 180 °. The Output shaft has a toothing on the circumference. Reach into this interlocking two opposite each other on the perimeter lying racks, which in turn moved in opposite directions and in this way the drive pistons that add up in their effect are firmly connected are.

Diese Bauart pneumatischer Stellantriebe wird auch als „Doppelkolben-Schwenkantrieb" bezeichnet und findet insbesondere Verwendung zur automatischen Steuerung von Armaturen zwischen zwei definierten Schaltstellungen. Durch unterschiedliche Beaufschlagung der Antriebskolben wird die Abtriebswelle zwischen ihrer Grundstellung (oder „0°-Stellung") und einer zweiten definierten Stellung (beispielsweise einer „90°-Stellung") verschwenkt. So kann beispielsweise ein an der Abtriebswelle angeordnetes Klappenventil zwischen den Stellungen „offen" und „geschlossen" oder ein Kugelhahn zwischen zwei verschiedenen Durchgangsstellungen umgeschaltet werden.This type of pneumatic actuator is also known and found as a "double-piston rotary actuator" especially used for automatic control of fittings between two defined switching positions. By different Actuation of the drive piston is the output shaft between their home position (or "0 ° position") and a second defined position (for example a "90 ° position"). For example a flap valve arranged on the output shaft between the Positions "open" and "closed" or a ball valve can be switched between two different positions.

Mittels zweier zusätzlicher Kolben kann ein solcher pneumatischer Stellantrieb auch als 3-Stellungsantrieb ausgeführt werden. Einfachwirkende Stellantriebe der vorgenannten Art, deren Antriebskolben nur einseitig mit dem Arbeitsmedium beaufschlagbar sind, können mit Sicherheitsfedern realisiert werden. Bei Druckverlust im Arbeitsmedium ist so eine Rückstellung in eine definierte Stellung realisierbar.With two additional Such a pneumatic actuator can also be a piston as a 3-position actuator accomplished become. Single-acting actuators of the aforementioned type, whose The drive piston can only be loaded with the working medium on one side are, can can be realized with safety springs. In the event of pressure loss in the working medium is such a provision can be implemented in a defined position.

Die Beaufschlagung eines Antriebskolbens mit dem Arbeitsmedium sowie seine Druckentlastung erfolgen nicht schlagartig, sondern durch die Drosselwirkung der zu- und abführenden Leitungen des Arbeitsmediums zeitlich leicht verzögert und gedämpft. Hierdurch wird eine mechanische Überlastung der Bauteile sowohl des Stellantriebs als auch des gestellten Elements (beispielsweise eines Ventils) im Normalfall wirksam vermieden.The application of a drive piston with the working medium and its pressure relief do not occur suddenly, but through the throttling effect of the supply and discharge lines of the working medium slightly delayed and steamed. This creates a mechanical overload the components of both the actuator and the element provided (for example a valve) normally effectively avoided.

Diese notwendige Dämpfung der Bewegung des Antriebskolbens wird bei den bekannten Stellantrieben jedoch außer Kraft gesetzt, wenn das gestellte Element kurzzeitig in seiner Bewegung gehemmt ist. Beim Umstellen wird der Druck auf die neu beaufschlagte Seite des Antriebskolbens auf- und – bei zweiseitig wirkenden Kolben – der dämpfende Druck auf der entlasteten Seite abgebaut, ohne dass der Kolben eine Bewegung ausführt. Überschreitet der Druck auf den Antriebskolben einen Grenzwert, der ein „Losreißen" des gestellten Elements bewirkt, so wird der Antriebskolben durch den nun erreichten Arbeitsdruck stärker beschleunigt als im Normalbetrieb. Bei einem zweiseitig wirkenden Kolben wird zusätzlich die Bewegung nicht – wie im Normalbetrieb – durch ein „Luftkissen" auf der entlasteten Seite gebremst. Das stoßartige Auftreffen des Antriebskolbens auf dem Anschlagelement, das die andere Schaltposition des Stellantriebs definiert, kann im Extremfall zur Beschädigung des Stellantriebs führen.This necessary damping of the Movement of the drive piston is used in the known actuators however except Applied when the posed element briefly in its movement is inhibited. When switching, the pressure is applied to the newly Side of the drive piston on and - with double-acting Piston - the absorbing Relieved pressure on the relieved side without the piston causing a Movement. exceeds the pressure on the drive piston a limit value, which is a "tearing" of the element effect, the drive piston is affected by the working pressure now reached stronger accelerates than in normal operation. With a double-acting Piston is added the movement not - how in normal operation - by an "air cushion" on the relieved Side braked. The jerky Impact of the drive piston on the stop element that the other switching position of the actuator can be defined in extreme cases for damage of the actuator.

Eine Hemmung der Beweglichkeit des zu stellenden Elements kann sowohl in Verschleiß oder einer mangelhaften Schmierung dieses Elements, Ablagerungen in diesem Element (beispielsweise eingeklemmten Partikeln aus dem zu steuernden Medienstrom), als auch in einer fehlerhaften Auslegung des Elements oder temporär ungünstigen Prozessparametern begründet sein. Die einwandfreie Beweglichkeit eines zu stellenden Elements kann daher nicht grundsätzlich als gegeben angesehen werden. Der Einsatz der bekannten Stellantriebe erfordert daher regelmäßig entweder eine „Überdimensionierung" für den (seltenen) Störfall oder regelmäßige gründliche Kontrollen aller relevanten Bauteile und Prozessparameter – oder auch eine Kombination beider Maßnahmen – mit der Folge hoher Anlagen-, Betriebs- und Personalkosten sowie gegebenen Falls einer eingeschränkten Betriebsdauer durch die Notwendigkeit verkürzter Wartungsintervalle.An inhibition of the mobility of the The element to be provided can be subject to wear or poor lubrication of this element, deposits in this element (e.g. pinched Particles from the media flow to be controlled), as well as in one incorrect design of the element or temporarily unfavorable process parameters. The flawless mobility of an element to be placed can therefore not fundamentally be considered as given. The use of the well-known actuators therefore regularly requires either an "oversizing" for the (rare) accident or regular thorough Checks of all relevant components and process parameters - or else a combination of both measures - with the As a result of high plant, operating and personnel costs as well as given If one is restricted Operating time due to the need for shorter maintenance intervals.

Aufgabetask

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stellantrieb vorzuschlagen, der auch bei gehemmter Bewegung des zu stellenden Elements einen störungsfreien und sicheren Betrieb ermöglicht.The invention is based on the object propose an actuator that is also with inhibited movement of the element to be provided trouble-free and safe operation allows.

Lösungsolution

Ausgehend von den bekannten Stellantrieben wird diese Aufgabe nach der Erfindung dahingehend gelöst, dass die axiale Bewegung des Antriebskolbens mittels einer pneumatischen Dämpfungseinriehtung dämpfbar ist. Eine Dämpfungseinriehtung ist nach der Erfindung mit einem Arbeitsgas derart beaufschlagbar, dass sie einer axialen Bewegung des Antriebskolbens eine dämpfende Kraft entgegen setzt.Based on the known actuators, this object is achieved according to the invention in that the axial movement of the drive piston can be damped by means of a pneumatic damping device. A damping device is can be acted upon according to the invention with a working gas in such a way that it counteracts an axial movement of the drive piston with a damping force.

Gegenüber anderen Möglichkeiten der Dämpfung – einer ölhydraulischen Dämpfung oder einer Reibungsdämpfung – weist die pneumatische Dämpfung prinzipbedingt verschiedene Vorteile auf: einerseits ist in dem auch ansonsten pneumatisch betriebenen Stellantrieb eine Vermischung der Arbeitsmedien unkritisch, andererseits weist ein „Gaspolster" abhängig von der Volumenreduzierung einen progressiv ansteigenden Druck auf und ermöglicht so auch bei hohen Geschwindigkeiten eine wirksame – und bis zum Erreichen der Endlage stoßfreie – Dämpfung.Compared to other options damping - an oil hydraulic damping or friction damping - points pneumatic damping In principle, there are various advantages: also a pneumatically operated actuator of the working media not critical, on the other hand, a "gas cushion" depends on the volume reduction a progressively increasing pressure on and allows so effective even at high speeds - and up shock-free damping to reach the end position.

Vorzugsweise wird die Dämpfungseinriehtung mit der Arbeitsluft des Stellantriebs – also mit demselben Druck – beaufschlagt. Der erfindungsgemäße Stellantrieb erfordert dann gegenüber den bekannten Stellantrieben keine zusätzliche Einrichtung zur Versorgung mit Arbeitsmedium. Insbesondere können der Antriebskolben und die Dämpfungseinrichtung über gemeinsame Anschlüsse mit dem Arbeitsmedium beaufschlagt werden. Der erfindungsgemäße Stellantrieb weist dann gegenüber den bekannten Stellantrieben keine weiteren Anschlüsse auf und kann – beispielsweise unter Verwendung desselben 5/2-Wege-Ventils – ohne weitere Änderungen am System im Austausch für einen bekannten Stellantrieb betrieben werden In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Dämpfungseinrichtung einen Dämpfungszylinder und einen in diesem axial beweglichen Dämpfungskolben auf, wobei der Außendurchmesser des Dämpfungskolbens mit dem Außendurchmesser des Antriebskolbens übereinstimmt. Die Dämpfungseinrichtung ist so besonders einfach mit den bekannten Stellantrieben zu kombinieren. Grundsätzlich ist es auch denkbar, den Dämpfungskolben mit ei nem kleineren Außendurchmesser zu versehen. Dies ist insbesondere in Stellantrieben sinnvoll, die nur einen einzelnen Antriebskolben aufweisen, wenn Antriebs- und Dämpfungskolben mit demselben Arbeitsdruck beaufschlagt werden sollen. Andernfalls wären die beaufschlagten Flächen beider Kolben gleich und die Kräfte würden sich gegenseitig ausheben.Preferably, the damping device with the working air of the actuator - i.e. with the same pressure. The actuator according to the invention then requires opposite the known actuators no additional device for supply with working medium. In particular, the drive piston and the damping device over common connections with the working medium. The actuator according to the invention then points the known actuators no further connections and can - for example using the same 5/2-way valve - without further changes on the system in exchange for a known actuator are operated in a particular preferred embodiment has the damping device a damping cylinder and a in this axially movable damping piston, the outer diameter of the damping piston with the outside diameter of the drive piston matches. The damping device is particularly easy to combine with the well-known actuators. in principle it is also conceivable to use the damping piston with a smaller outside diameter to provide. This is particularly useful in actuators that only have a single drive piston when drive and damping piston to be pressurized with the same working pressure. Otherwise would they be acted areas both pistons the same and the forces would dig each other out.

In einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Stellantriebs weist der Antriebskolben eine in axialer Richtung des Gehäuses verlaufende Stange auf, an der der Dämpfungskolben angeordnet ist. Antriebs- und Dämpfungszylinder können so konstruktiv besonders einfach von einander getrennt werden, wenn die Stange eine Trennwand im Gehäuse durchstößt, so dass zu ihren beiden Seiten eine Antriebs- und eine Dämpfungsdruckkammer ausgebildet sind. Grundsätzlich denkbar wäre auch, Antriebs- und Dämpfungskolben konstruktiv in einem einzigen Kolben zu vereinen. Die Dämpfungseinrichtung eines solchen erfindungsgemäßen Stellantriebs müsste dann eine Steuerung der Drücke in den Kammern des Zylinders zu beiden Seiten des Kolbens ermöglichen. Da eine solche Steuerung aber einerseits sehr aufwändig – und damit kostenträchtig – und andererseits allein aufgrund ihrer Komplexität fehleranfällig ist, ist eine solche Ausführung nicht bevorzugt.In a preferred embodiment of the Actuator according to the invention the drive piston has a running in the axial direction of the housing Rod on which the damping piston is arranged. Drive and damping cylinders can so constructively easy to separate from each other if the rod a partition in the housing pierces so that a drive and a damping pressure chamber are formed on both sides are. in principle would be conceivable also, drive and damping pistons constructively united in a single piston. The damping device of such an actuator according to the invention would then have a control of the pressures allow in the chambers of the cylinder on both sides of the piston. Because such a control is very complex on the one hand - and therefore costly - and on the other hand just because of their complexity error-prone is such an execution not preferred.

Der Dämpfungskolben ist bevorzugt auf der Stange zwischen einer inneren Anschlagstellung und einer äußeren Anschlagstellung axial verschiebbar. So kann die Stange – und damit der Antriebskolben – in einem definierten Abschnitt axial bewegt werden, ohne gleichzeitig eine Bewegung des Dämpfungskolbens zu erzwingen. In diesem definierten Abschnitt ist die Bewegung des Antriebskolbens also nicht gedämpft.The damping piston is preferred on the rod between an inner stop position and an outer stop position axially displaceable. So the rod - and thus the drive piston - in one defined section can be moved axially without a Movement of the damping piston to force. In this defined section is the movement of the Drive piston not damped.

Der Dämpfungskolben in einem solchen erfindungsgemäßen Stellantrieb besteht vorzugsweise aus einer von der Stange durchdrungenen Hülse und einer daran kraftschlüssig befestigten Kolbenplatte. Hülse und Kolbenplatte können grundsätzlich auch einstöckig beispielsweise in einem Gussverfahren gefertigt werden. Die Gussfertigung ist allerdings erst bei vergleichsweise großen Stückzahlen wirtschaftlich.The damping piston in one Actuator according to the invention consists preferably of a sleeve penetrated by the rod and one to it non-positively attached piston plate. shell and piston plate can in principle also one-story for example, can be manufactured in a casting process. The casting production is, however, only economical for comparatively large quantities.

In einem erfindungsgemäßen Stellantrieb ist bevorzugt an der Stange ein axial verstellbares Anschlagelement angeordnet, das an dem Gehäuse anschlägt wenn der Antriebskolben seine innere Anschlagstellung erreicht. Auf diese Weise ist der innere Anschlag des Antriebskolbens und damit der Schwenkwinkel der Abtriebswelle in der Grundstellung einstellbar. Bei einem erfindungsgemäßen Doppelkolben-Stellantrieb kann alternativ die beschriebene Dämp fungseinrichtung an dem einen Antriebskolben und an dem andern eine Bohrung angebracht sein, durch den eine mit dem Gehäuse axial fest verbundene Stange verläuft, die auf der der Abtriebswelle zugewandten Seite des Antriebskolbens ein Anschlagelement aufweist. Diese grundsätzlich bekannte Variante ist jedoch wegen der zusätzlich zwischen dem durchbohrten Kolben und der darin axial beweglichen Stange auftretenden Undichtigkeiten nicht bevorzugt Weiterhin kann an dem Gehäuse ein axial verstellbares Anschlagelement angeordnet sein, an dem die Stange anschlägt wenn der Antriebskolben seine äußere Anschlagstellung erreicht. Bei einem erfindungsgemäßen Doppelkolben-Stellantrieb kann alternativ auch dieses Anschlagelement an dem zweiten Antriebskolben angeordnet sein.In an actuator according to the invention is preferably an axially adjustable stop element on the rod arranged that on the housing strikes when the drive piston reaches its inner stop position. In this way, the inner stop of the drive piston and so that the swivel angle of the output shaft can be adjusted in the basic position. In a double piston actuator according to the invention alternatively, the described damping device on one Drive piston and a hole on the other, through the one with the case axially fixed rod that runs on the output shaft facing side of the drive piston has a stop element. This basically known variant is, however, because of the additional between the pierced Piston and the axially movable rod leaks do not occur Preferred Furthermore, an axially adjustable can be on the housing Be arranged stop element on which the rod strikes when the drive piston reaches its outer stop position reached. In a double piston actuator according to the invention can alternatively also this stop element on the second drive piston be arranged.

Der Antriebskolben eines erfindungsgemäßen Stellantriebs weist besonders bevorzugt eine in axialer Richtung des Gehäuses verlaufende Zahnstange auf, die in eine am Umfang der Abtriebswelle angeordnete Verzahnung eingreift. So ist bei einer hohen Lebensdauer des erfindungsgemäßen Stellantriebs immer eine winkelgetreue Übertragung des Kolbenhubs auf die Schwenkbewegung der Abtriebswelle gewährleistet.The drive piston of an actuator according to the invention particularly preferably has a running in the axial direction of the housing Rack, which is arranged in a on the circumference of the output shaft Toothing engages. This is the case with a long service life of the actuator according to the invention always an accurate transmission of the piston stroke to the swiveling movement of the output shaft.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stellantriebs ist der Antriebskolben beidseitig mit dem Arbeitsdruck beaufschlagbar. Die Bewegung des Antriebskolbens ist dann in beiden Richtungen durch wechselseitig Beaufschlagung mit dem Arbeitsmedium steuerbar. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann eine der Schaltstellungen des Stellantriebs federbelastet sein, so dass die jeweils andere Stellung im Falle eines Ausfalls des Arbeitsdrucks als definierte „Sicherheitsstellung" angesteuert wird. Je nach gewünschter Stellung können hierbei am Gehäuse abgestützte Zug- oder Druckfedern zum Einsatz kommen.In a particularly advantageous embodiment of the actuator according to the invention the drive piston can be loaded with the working pressure on both sides. The movement of the drive piston can then be controlled in both directions by mutual exposure to the working medium. Alternatively or in addition to this, one of the switch positions of the actuator can be spring-loaded so that the other position is activated as a defined “safety position” in the event of a working pressure failure. Depending on the desired position, tension or compression springs supported on the housing can be used.

Bevorzugt ist weiterhin eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stellantriebs, die zwei gegenläufig in dem Gehäuse bewegliche Antriebskolben aufweist, zwischen denen die Abtriebswelle angeordnet ist. Die Abtriebswelle wird dann insgesamt nicht radial, sondern nur in Umfangsrichtung belastet, was insbesondere eine Entlastung der an der Abtriebswelle angeordneten Dichtelemente mit sich bringt. Aber auch die Abtriebswelle selbst erfährt keine Biegebelastung und kann entsprechend kleiner ausgelegt werden. Darüber hinaus wird bei nur unwesentlich erhöhtem Bauvolumen des erfindungsgemäßen Stellantriebs das bei gleichem Arbeitsdruck erreichbare Drehmoment an der Abtriebswelle verdoppelt.An embodiment is also preferred of the actuator according to the invention, the two in opposite directions in the housing has movable drive pistons, between which the output shaft is arranged is. The output shaft is then not radial overall, but only loaded in the circumferential direction, which is particularly a relief of the sealing elements arranged on the output shaft. But the output shaft itself does not experience any bending stress and can be designed accordingly smaller. In addition, only becomes insignificant increased Construction volume of the actuator according to the invention the torque that can be achieved at the output shaft at the same working pressure doubled.

Ausführungsbeispieleembodiments

Zur Erläuterung der Erfindung ist nachfolgend ein Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigenThe following is an explanation of the invention an embodiment shown. Show it

1 einen erfindungsgemäßen Stellantrieb 1 an actuator according to the invention

2 eine Schaltschema dieses Stellantriebs 2 a circuit diagram of this actuator

3 einen Schaltzyklus dieses Stellantriebs 3 a switching cycle of this actuator

1 zeigt einen erfindungsgemäßen pneumatischen Stellantrieb 1 mit Zahnstangen-Ritzelprinzip und einem zylindrischen Gehäuse 2, zwei in diesem axial gelagerten und selbstzentrierend geführten, gegenläufig beweglichen Antriebskolben 3, 4 und einer radial aus dem Gehäuse 2 austretenden rotierbaren Abtriebswelle 5. Die axiale Bewegung der Antriebskolben 3, 4 ist mittels einer pneumatischen Dämpfungseinrichtung 6 dämpfbar. Die Rotation der Abtriebswelle 5 ist durch zwei mit den Antriebskolben 3, 4 verbundene Zahnstangen 7, die axial im Gehäuse 2 angeordnet sind und in eine nicht dargestellte, am Umfang der Antriebswelle angeordnete Verzahnung eingreifen, mit der axialen Bewegung der Antriebskolben 3, 4 fest gekoppelt. 1 shows a pneumatic actuator according to the invention 1 with rack and pinion principle and a cylindrical housing 2 , two in this axially mounted and self-centering, counter-rotating drive piston 3 . 4 and one radially out of the housing 2 emerging rotatable output shaft 5 , The axial movement of the drive pistons 3 . 4 is by means of a pneumatic damping device 6 damped. The rotation of the output shaft 5 is through two with the drive piston 3 . 4 connected racks 7 that are axially in the housing 2 are arranged and engage in a toothing, not shown, arranged on the circumference of the drive shaft, with the axial movement of the drive piston 3 . 4 firmly coupled.

Das Gehäuse 2 ist aus einem Antriebszylinder 8 und einem Dämpfungszylinder 9 mit jeweils gleicher Wandstärke 10 und gleichem Innendurchmesser 11 aufgebaut, die durch eine Trennwand 12 getrennt sind. Die Innenseiten 13 der beiden Antriebskolben 3, 4 schließen in dem Antriebszylinder 8 die innere Antriebsdruckkammer 14 ein, in der auch die Zahnstangen 7 und die Abtriebswelle 5 verlaufen. Die Außenseiten 15, 16 der Antriebskolben 3, 4 schließen mit der Innenseite 17 der Trennwand 12 beziehungsweise mit dem Deckel 18 die äußeren Antriebsdruckkammern 19, 20 ein. Die Innenseite 21 des Dämpfungskolbens 22 schließt mit der Außenseite 23 der Trennwand 12 die innere Dämpfungsdruckkammer 24 und die Außenseite 25 des Dämpfungskolbens 22 mit dem Deckel 26 die äußere Dämpfungsdruckkammer 27 ein.The housing 2 is from a drive cylinder 8th and a damping cylinder 9 each with the same wall thickness 10 and the same inside diameter 11 built up by a partition 12 are separated. The inside pages 13 of the two drive pistons 3 . 4 close in the drive cylinder 8th the inner drive pressure chamber 14 one in which also the racks 7 and the output shaft 5 run. The outside 15 . 16 the drive piston 3 . 4 close with the inside 17 the partition 12 or with the lid 18 the outer drive pressure chambers 19 . 20 on. The inside 21 of the damping piston 22 closes with the outside 23 the partition 12 the inner damping pressure chamber 24 and the outside 25 of the damping piston 22 with the lid 26 the outer damping pressure chamber 27 on.

Der Antriebszylinder 8, der Dämpfungszylinder 9, die beiden Deckel 18, 26 und die Trennwand 12 sowie die Kolben und die Zahnstangen 7 sind aus einer Aluminium-Legierung im Druckgussverfahren gefertigt. Die außen liegenden Flächen sind eloxiert und können zusätzlich mit Epoxidharz beschichtet sein. Die Abtriebswelle 5 ist aus Edelstahl gefertigt und zum Anschluss an das zu stellende Element mit einem nicht dargestellten 2-Flach versehen. Alternativ werden auch Innenvierkant- oder Achtkantaufnahmen angeboten. Bei weniger hohen Anforderungen kann die Abtriebswelle 5 auch aus hartvernickeltem Stahl, bei kleineren Baugrößen die Deckel 18, 26 auch aus Kunststoff gefertigt sein.The drive cylinder 8th , the damping cylinder 9 , the two lids 18 . 26 and the partition 12 as well as the pistons and the racks 7 are made of an aluminum alloy using the die casting process. The outer surfaces are anodized and can also be coated with epoxy resin. The output shaft 5 is made of stainless steel and provided with a 2-flat, not shown, for connection to the element to be placed. Alternatively, square or octagonal holders are also available. With less demanding requirements, the output shaft 5 also made of nickel-plated steel, for smaller sizes the covers 18 . 26 also be made of plastic.

In den Antriebskolben 3 ist eine Stange 28 geschraubt, die durch die Trennwand 12 und den Deckel 26 geführt und mit einer zylindrischen Abdeckkappe 29 abgedeckt ist. Der Dämpfungskolben 22 besteht aus einer Kolbenplatte 30 und einer mit dieser verbundenen zylindrischen Hülse 31, die auf der Stange 28 axial verschiebbar ist. Die Hülse 31 ist in einer Führungsbuchse 32 und in der Trennwand 12 geführt, die in dem Deckel 26 fixiert ist. Endseitig weist die Stange 28 ein nicht dargestelltes Gewinde und auf diesem eine Stellmutter 33 und – gesichert mit einer Kontermutter 34 – ein hülsenförmiges Anschlagelement 35 auf. Der Deckel 18 weist eine Innensechskantschraube 36 auf, die von außen zugänglich ist und in nicht dargestellter Weise in die äußere Antriebsdruckkammer 20 hineinragt.In the drive piston 3 is a pole 28 screwed through the partition 12 and the lid 26 guided and with a cylindrical cover cap 29 is covered. The damping piston 22 consists of a piston plate 30 and a cylindrical sleeve connected to it 31 that on the pole 28 is axially displaceable. The sleeve 31 is in a guide bush 32 and in the partition 12 led out in the lid 26 is fixed. The rod faces at the end 28 a thread, not shown, and on this an adjusting nut 33 and - secured with a lock nut 34 - A sleeve-shaped stop element 35 on. The lid 18 has an Allen screw 36 on, which is accessible from the outside and in a manner not shown in the outer drive pressure chamber 20 protrudes.

Die Druckkammern sind in nicht dargestellter Weise mit Nitrilkautschuk-Dichtungen jeweils gegen einander und nach außen abgedichtet. Die axial gegen einander verschiebbaren Bauteile weisen jeweils – gleichfalls nicht dargestellte – Gleitflächen aus einem gleitfreudigen Kunststoff auf.The pressure chambers are not shown sealed with nitrile rubber seals against each other and against the outside. The axially displaceable components each have - likewise not shown - sliding surfaces a slippery plastic.

Der dargestellte erfindungsgemäße Stellantrieb 1 weist einen Nennschwenkwinkel von 120° auf. Alternativ können Ausführungen mit Nennschwenkwinkeln von 90°, 180° und 240° serienmäßig, andere Winkel auf Anfrage angeboten werden. Der Stellantrieb 1 bringt auf das zu stellende Element bei einem Steuerdruck zwischen 2 und 10 bar (auf Anfrage auch 1 bis 16 bar) ein Drehmoment von 3 bis 8000 Nm auf. Als Arbeitsmedium dient bevorzugt gefilterte Luft (PNEUROP/ISO-Klasse 4), wobei andere gasförmige oder flüssige Medien prinzipiell auch verwendbar sind.The actuator according to the invention shown 1 has a nominal swivel angle of 120 °. Alternatively, versions with nominal swivel angles of 90 °, 180 ° and 240 ° can be offered as standard, other angles on request. The actuator 1 applies a torque of 3 to 8000 Nm to the element to be set at a control pressure between 2 and 10 bar (also 1 to 16 bar on request). Filtered air (PNEUROP / ISO class 4) is preferably used as the working medium, although other gaseous or liquid media can in principle also be used.

2 zeigt ein Schaltschema für diesen erfindungsgemäßen Stellantrieb 1. Entsprechend seiner zwei Schaltstellungen weist der Stellantrieb 1 zwei Anschlüsse A, B auf, die mittels eines Schaltelementes 37 wechselseitig mit dem Arbeitsmedium beaufschlagt oder entlüftet werden können. Der erste Anschluss A verbindet die innere Antriebsdruckkammer 14 und die äußere Dämpfungsdruckkammer 27, über Anschluss B werden die äußeren Antriebsdruckkammern 19, 20 und die innere Dämpfungsdruckkammer 24 beaufschlagt. 2 shows a circuit diagram for this actuator according to the invention 1 , The actuator has two switch positions 1 two connections A, B on, by means of a switch lementes 37 the working medium can be alternately charged or vented. The first port A connects the inner drive pressure chamber 14 and the outer damping pressure chamber 27 , via port B are the outer drive pressure chambers 19 . 20 and the inner damping pressure chamber 24 applied.

3 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Schaltzyklus dieses erfindungsgemäßen Stellantriebs 1. Die Darstellungen a) und e) zeigen den Antriebskolben 3 und den Dämp fungskolben 22 in der Grundstellung (oder „0°-Stellung") des erfindungsgemäßen Stellantriebs 1, Darstellung c) zeigt die andere Endstellung, hier die „120°-Stellung". 3 shows a schematic representation of a switching cycle of this actuator according to the invention 1 , The representations a) and e) show the drive piston 3 and the damping piston 22 in the basic position (or “0 ° position”) of the actuator according to the invention 1 , Representation c) shows the other end position, here the "120 ° position".

In der Grundstellung stehen die äußeren Antriebsdruckkammern 19, 20 und die innere Dämpfungsdruckkammer 24 unter Druck. Das Anschlagelement 35 liegt am Gehäuse 2 an und definiert damit die Stellung des Antriebskolbens 3 und der Abtriebswelle 5 in dieser Position.The outer drive pressure chambers are in the basic position 19 . 20 and the inner damping pressure chamber 24 vacuum. The stop element 35 is due to the housing 2 and thus defines the position of the drive piston 3 and the output shaft 5 in this position.

Durch Umschalten des Schaltelements 37 in Position a) wird die äußere Antriebsdruckkammer 19 und die innere Dämpfungsdruckkammer 24 entlüftet und die innere Antriebsdruckkammer 14 und die äußere Dämpfungsdruckkammer 27 unter Druck gesetzt. Die Druckleitungen sind hierbei so (in nicht dargestellter Weise) ausgelegt, dass die äußere Antriebsdruckkammer 19 schnell, innere Dämpfungsdruckkammer 24 langsam entlüftet wird. Der Antriebskolben 3 bewegt sich ausgehend von Darstellung a) in die Position nach Darstellung b). Den Hub 38 legt der Antriebskolben 3 dabei ungedämpft zurück. Erst in der Position nach Darstellung b) steht der Antriebskolben 3 in Kontakt mit dem Dämpfungskolben 22. Den Hub 39 legen beide Kolben gemeinsam zurück, wobei der Druck in der äußeren Dämpfungsdruckkammer 27 dem Druck in der inneren Antriebsdruckkammer 14 entgegen wirkt, wodurch die Axialbewegung des Antriebskolbens 3 gebremst wird.By switching the switching element 37 in position a) the outer drive pressure chamber 19 and the inner damping pressure chamber 24 vented and the inner drive pressure chamber 14 and the outer damping pressure chamber 27 put under pressure. The pressure lines are designed (in a manner not shown) so that the outer drive pressure chamber 19 quickly, inner damping pressure chamber 24 is slowly vented. The drive piston 3 moves from representation a) to the position according to representation b). The hub 38 puts the drive piston 3 back undamped. The drive piston is only in the position shown in illustration b) 3 in contact with the damping piston 22 , The hub 39 put both pistons back together, taking the pressure in the outer damping pressure chamber 27 the pressure in the inner drive pressure chamber 14 counteracts, causing the axial movement of the drive piston 3 is braked.

In der zweiten Endstellung nach Darstellung c) liegt der hier nicht dargestellte zweite Antriebskolben 3 an dem gleichfalls nicht dargestellten Anschlagelement an. Durch Umschalten des Schaltelements 37 aus dieser Position wird die äußere Antriebsdruckkammer 19 und die innere Dämpfungsdruckkammer 24 unter Druck gesetzt und gleichzeitig die innere Antriebsdruckkammer 14 und die äußere Dämpfungsdruckkammer 27 entlüftet. Der Antriebskolben 3 bewegt sich ausgehend von Darstellung c) in die Position nach Darstellung d). Den Hub 40 legt der Antriebskolben 3 dabei wiederum ungedämpft zurück. Erst in der Position nach Darstellung d) steht der Antriebskolben 3 in Kontakt mit dem Dämpfungskolben 22. Den Hub 41 legen wieder beide Kolben gemeinsam zurück, wobei der Druck in der inneren Dämpfungsdruckkammer 24 dem Druck in der äußeren Antriebsdruckkammer 19 entgegen wirkt, wodurch auch hier die Axialbewegung des Antriebskolbens 3 gebremst wird.The second drive piston (not shown here) lies in the second end position according to illustration c) 3 on the stop element, also not shown. By switching the switching element 37 this position becomes the outer drive pressure chamber 19 and the inner damping pressure chamber 24 pressurized and at the same time the inner drive pressure chamber 14 and the outer damping pressure chamber 27 vented. The drive piston 3 moves from representation c) to the position according to representation d). The hub 40 puts the drive piston 3 again undamped. The drive piston is only in the position according to illustration d) 3 in contact with the damping piston 22 , The hub 41 again put both pistons back together, the pressure in the inner damping pressure chamber 24 being the pressure in the outer drive pressure chamber 19 counteracts, which also causes the axial movement of the drive piston 3 is braked.

Claims

Pneumatic actuator ( 1 ) with a cylindrical housing ( 2 ), at least one axially mounted drive piston ( 3 . 4 ), which can be moved between an inner stop position and an outer stop position by application of a working pressure and with a rotatable output shaft ( 5 ), whose rotation with the axial movement of the drive piston ( 3 . 4 ) is positively coupled and radially out of the housing ( 2 ) emerges, characterized in that the axial movement of the drive piston ( 3 . 4 ) by means of a pneumatic damping device ( 6 ) can be damped.

Actuator ( 1 ) according to the preceding claim, characterized in that the damping device ( 6 ) can be loaded with the working medium.

Actuator ( 1 ) according to the preceding claim, characterized in that the drive piston ( 3 . 4 ) and the damping device ( 6 ) can be supplied with the working medium via common connections.

Actuator ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the damping device ( 6 ) a damping cylinder ( 9 ) and an axially movable damping piston ( 22 ), the outer diameter of the damping piston ( 22 ) with the outer diameter of the drive piston ( 3 . 4 ) matches.

Actuator ( 1 ) according to the preceding claim, characterized in that the drive piston ( 3 ) one in the axial direction of the housing ( 2 ) extending rod ( 28 ) on which the damping piston ( 22 ) is arranged.

Actuator ( 1 ) according to the preceding claim, characterized in that the damping piston ( 22 ) on the pole ( 28 ) is axially displaceable between an inner stop position and an outer stop position.

Actuator ( 1 ) according to the preceding claim, characterized in that the damping piston ( 22 ) off the shelf ( 28 ) penetrated sleeve ( 31 ) and a piston plate that is non-positively attached to it ( 30 ) consists.

Actuator ( 1 ) according to one of claims 5 to 7, characterized in that on the rod ( 28 ) an axially adjustable stop element ( 35 ) is arranged, which on the housing ( 2 ) stops when the drive piston ( 3 ) reaches its inner stop position.

Actuator according to one of claims 5 to 8, characterized in that an axially adjustable stop element is arranged on the housing, on which the rod ( 28 ) stops when the drive piston reaches its outer stop position.

Actuator ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the drive piston ( 3 . 4 ) one in the axial direction of the housing ( 2 ) running rack ( 7 ), which in a on the circumference of the output shaft ( 5 ) arranged toothing engages.

Actuator ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the drive piston ( 3 . 4 ) the working pressure can be applied to both sides.

Actuator ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by two counter-rotating in the housing ( 2 ) movable drive piston ( 3 . 4 ) between which the output shaft ( 5 ) is arranged.