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Die Erfindung betrifft eine Schwenkvorrichtung zum Schwenkbewegen von Massen, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie.
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Stand der Technik
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Aus dem
DE 20 2009 002 141 U1 ist eine Vorrichtung mit einem in entgegengesetzten Richtungen durch einen Antrieb in Achsrichtung durch geradlinige Hubbewegungen in einem Gehäuse angeordneten beweglichen Stellglied vorbekannt, das über eine in einem Gehäusekopf angeordnete Kniehebelgelenkanordnung um eine gehäusekopffeste Achse um ein begrenztes Winkelmaß in entgegengesetzten Richtungen einen Hebel zwischen einer Arbeitsstellung, in der das Stellglied maximal in den Gehäusekopf eintritt, und einer Öffnungsstellung schwenkbeweglich antreibt, dem zum Beispiel eine oder mehrere Massen auswechselbar zugeordnet ist bzw. sind, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, wobei das Stellglied über eine Stellgliedkuppelachse schwenkbeweglich mit einer Lenkeranordnung eines Kniehebelgelenks und die Lenkeranordnung wiederum über eine Lenkerschwenkachse mit einer Verbindungslenkeranordnung, diese ihrerseits mit der gehäusekopffesten Achse schwenkbeweglich verbunden ist, wobei in der Arbeitsstellung die Lenkerschwenkachse im Abstand neben der gehäusekopffesten Achse maximal bis in den äußeren Endbereich des Gehäusekopfinnenraums eingeschwenkt ist und die Kniehebelgelenkanordnung ihrerseits in Totpunktstellung oder Übertotpunktstellung ihre durch die Drehmittelpunkte der Stellgliedkuppelachse einerseits und der Lenkerschwenkachse andererseits verlaufende gerade Verbindungslinie rechtwinklig oder annähernd rechtwinklig zur Hublängsachse des Stellgliedes verläuft, wobei der gesamte Schwenkwinkelbereich, um den der Hebel um die gehäusekopffeste Achse schwenkbeweglich ist, um einen spitzen Winkel gegenüber der Mittellinie des Stellgliedes in der Schwenkebene des Armes um den Schwenkmittelpunkt der gehäusekopffesten Achse in Arbeitsstellung des Armes versetzt ist. Des weiteren ist in diesem Gebrauchsmuster eine Vorrichtung mit einem in entgegengesetzten Richtungen durch einen Antrieb in Achsrichtung durch geradlinige Hubbewegungen in einem Gehäuse angeordneten beweglichen Stellglied vorbekannt, das über eine in einem Gehäusekopf angeordnete Kniehebelgelenkanordnung um eine gehäusekopffeste Achse um ein begrenztes Winkelmaß in entgegengesetzten Richtungen einen Hebel zwischen einer Arbeitsstellung, in der das Stellglied maximal in den Gehäusekopf eintritt, und einer Öffnungsstellung schwenkbeweglich antreibt, dem zum Beispiel eine oder mehrere Massen auswechselbar zugeordnet ist bzw. sind, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, wobei das Stellglied über eine Stellgliedkuppelachse schwenkbeweglich mit einer Lenkeranordnung eines Kniehebelgelenks und die Lenkeranordnung wiederum über eine Lenkerschwenkachse mit einer Verbindungslenkeranordnung, diese ihrerseits mit der gehäusekopffesten Achse schwenkbeweglich verbunden ist, wobei in der Arbeitsstellung die Lenkerschwenkachse in Abstand neben der gehäusekopffesten Achse maximal bis in den äußeren Endbereich des Gehäusekopfinnenraums eingeschwenkt ist und die Kniehebelgelenkanordnung ihrerseits in Totpunktstellung oder Übertotpunktstellung ihre durch die Drehmittelpunkte der Stellgliedkuppelachse einerseits und der Lenkerschwenkachse andererseits verlaufende gerade Verbindungslinie rechtwinklig oder annähernd rechtwinklig zur Hublängsachse des Stellgliedes verläuft, wobei in der Arbeitsstellung des Armes die durch die Schwenkmittelpunkte der gehäusekopffesten Achse des Armes und der benachbarten Lenkerschwenkachse verlaufende gedachte gerade Linie einen spitzen Winkel mit einer gedachten geraden Linie bildet, die durch die Schwenkmittelpunkte dieser Lenkerschwenkachse und des Schwenkmittelpunktes der Stellgliedkuppelachse verläuft, wobei diese gedachte gerade Linie in Arbeitsstellung, insbesondere in Totpunkt- oder Übertotpunktstellung der Kniehebelgelenkanordnung, einen rechten Winkel oder annähernd rechten Winkel mit der Hublängsachse des Stellgliedes bildet. Schließlich ist aus den Unterlagen dieses Gebrauchsmusters eine Vorrichtung mit einem in entgegengesetzten Richtungen durch einen Antrieb in Achsrichtung durch geradlinige Hubbewegungen in einem Gehäuse angeordneten beweglichen Stellglied vorbekannt, das über eine in einem Gehäusekopf angeordnete Kniehebelgelenkanordnung um eine gehäusekopffeste Achse um ein begrenztes Winkelmaß in entgegengesetzten Richtungen einen Arm zwischen einer Arbeitsstellung, in der das Stellglied maximal in den Gehäusekopf eintritt, und einer Öffnungsstellung schwenkbeweglich antreibt, dem zum Beispiel eine oder mehrere Massen auswechselbar zugeordnet ist bzw. sind, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, wobei das Stellglied über eine Stellgliedkuppelachse schwenkbeweglich mit einer Lenkeranordnung eines Kniehebelgelenks und die Lenkeranordnung wiederum über eine Lenkerschwenkachse mit einer Verbindungslenkeranordnung, diese ihrerseits mit der gehäusekopffesten Achse schwenkbeweglich verbunden Ist, wobei in der Arbeitsstellung die Lenkerschwenkachse in Abstand neben der gehäusekopffesten Achse maximal bis in den äußeren Endbereich des Gehäusekopfinnenraums eingeschwenkt ist und die Kniehebelgelenkanordnung ihrerseits in Totpunktstellung oder Übertotpunktstellung ihre durch die Drehmittelpunkte der Stellgliedkupplungsachse einerseits und der Lenkerschwenkachse andererseits verlaufende gerade Verbindungslinie rechtwinklig oder annähernd rechtwinklig zur Hublängsachse des Stellgliedes verläuft, wobei in Arbeitsstellung die durch den Schwenkmittelpunkt der gehäusekopffesten Schwenkachse des Armes parallel zur Hublängsachse des Stellgliedes verlaufende gerade Linie einen spitzen Winkel mit der durch die Schwenkmittelpunkte der gehäusekopffesten Schwenkachse und der benachbarten Lenkerschwenkachse der Verbindungslenkeranordnung verlaufenden geraden Linie bildet. Diese Vorveröffentlichung beschreibt außerdem eine Schwenkvorrichtung, mit einem in entgegengesetzten Richtungen durch einen Antrieb in Achsrichtung durch geradlinige Hubbewegungen in einem Gehäuse angeordneten beweglichen Stellglied, das über eine in einem Gehäusekopf angeordnete Kniehebelgelenkanordnung um eine gehäusekopffeste Achse um ein begrenztes Winkelmaß in entgegengesetzten Richtungen einen Hebel zwischen einer Arbeitsstellung, in der das Stellglied maximal in den Gehäusekopf eintritt, und einer Öffnungsstellung schwenkbeweglich antreibt, dem zum Beispiel eine oder mehrere Massen auswechselbar zugeordnet ist bzw. sind, insbesondere zur Verwendung im Karosseriebau der Kfz-Industrie, wobei das Stellglied über eine Stellgliedkuppelachse schwenkbeweglich mit einer Lenkeranordnung eines Kniehebelgelenks und die Lenkeranordnung wiederum über eine Lenkerschwenkachse mit einer Verbindungslenkeranordnung, diese ihrerseits mit der gehäusekopffesten Achse schwenkbeweglich verbunden ist, wobei in der Arbeitsstellung die Lenkerschwenkachse in Abstand neben der gehäusekopffesten Achse maximal bis in den äußeren Endbereich des Gehäusekopfinnenraums eingeschwenkt ist und die Kniehebelgelenkanordnung ihrerseits in Totpunktstellung oder Übertotpunktstellung ihre durch die Drehmittelpunkte der Stellgliedkupplungsachse einerseits und der Lenkerschwenkachse andererseits verlaufende gerade Verbindungslinie rechtwinklig oder annähernd rechtwinklig zur Hublängsachse des Stellgliedes verläuft, wobei der Mittelpunkt der Lenkerschwenkachse in Arbeitsstellung (Spannstellung) einen erheblich größeren gradlinigen Abstand vom Schwenkmittelpunkt der am Endbereich des Stellgliedes angeordneten Stellgliedkuppelachse bis zum Schwenkmittelpunkt der Lenkerschwenkachse aufweist als der geradlinig gemessene Abstand vom Schwenkmittelpunkt der gehäusekopffesten Schwenkachse für den Arm zur Mittellinie des Stellgliedes.
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Die
DE 602 03 577 T2 beschreibt eine Vorrichtung zum Steuern der Schwenkbewegung des Armes eines Verstellorgans mit schwenkbarem Hebel, wobei das Verstellorgan einen doppelt wirkenden Betätigungszylinder mit einer Kammer aufweist, in der ein Hauptkolben abdichtend gelagert ist, der entsprechend der gewählten Zufuhr eines unter Druck stehenden Fluids zu den gegenüberliegenden Bereichen der Kammer des Zylinders verschiebbar ist, wobei der Hauptkolben mit einer Kolbenstange verbunden ist, die aus dem Zylinder mit einem Steuerende herausragt, das über ein Kniehebelgelenk mit dem Arm verbunden ist, wobei die Vorrichtung umfasst: einen in der Kolbenstange ausgebildeten, axialen Hohlraum, in dem eine Schraubenmutter angeordnet ist, ein Schraubelement mit einem Gewindeschaft, der so angeordnet ist, dass er in Eingriff mit der Schraubenmutter der Kolbenstange ist, und mit einem von der Kolbenstange abgewandten Kopfstück, das bezüglich des Zylinders drehbar, jedoch axial nicht verschiebbar angeordnet ist, sowie Steuermittel für die Drehbewegung des Schraubelements, die mit einem Hilfskolben ausgerüstet sind, der bei einer Drehung des Kopfstückes des Schraubelementes bewegt wird und in einen Strömungsweg eingesetzt ist, in dem Ventilmittel vorgesehen sind, die einen Druckabfall in dem unter Druck stehenden Fluid erfassen, sobald sich bei der Zufuhr des unter Druck stehenden Fluids in die Kammer des Zylinders anomale Zustände einstellen, wobei diese Ventilmittel so in dem Strömungsweg wirken, dass sie im Fall der anomalen Zustände eine Abbremsung der Bewegung des Hilfskolbens und damit der Rotation des Kopfstücks des Schraubenelementes herbeiführen, wobei die Steuermittel so ausgelegt sind, dass sie die Drehgeschwindigkeit des Kopfstückes des Schraubelementes unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwertes halten, um ein Verschieben der Kolbenstange des Hauptkolbens des Zylinders mit einer Geschwindigkeit, die über einem vorbestimmten Schwellenwert liegt, zu verhindern. Die Steuermittel haben ein Gehäuse, das an einem Ende des Zylinders befestigt ist und in dem das Kopfstück des Schraubelementes angeordnet ist, wobei in dem Gehäuse eine Servokammer für die Aufnahme einer viskosen Flüssigkeit, typischerweise Öl, ausgebildet ist, in der der Hilfskolben abgedichtet und axial verschiebbar gelagert ist, wobei dem Hilfskolben Blockiermittel zur Verhinderung einer Rotation des Hilfskolbens relativ zu dem Gehäuse zugeordnet sind und der Hilfskolben mit dem Kopfstück des Schraubelementes über eine Schrauben-Mutter-Verbindung gekoppelt ist, wodurch eine Drehung des Schraubelementes eine Axialverschiebung des Hilfskolbens in der zugeordneten Kammer bewirkt und wobei die gegenüberliegenden Enden der Servokammer miteinander über wenigstens einen Durchflusskanal für die viskose Flüssigkeit verbunden sind. Hieraus ist außerdem eine Ventileinrichtung vorbekannt, die ein mit Nadel versehenes Verschlusselement hat, das so ausgebildet ist, dass es mit einem in dem Durchflusskanal ausgebildeten Sitz zusammenwirkt, um den Durchfluss der viskosen Flüssigkeit zu unterbrechen, wobei das Verschlusselement einen erweiterten Kopf hat, der in einer Arbeitskammer der Ventileinrichtung abdichtend verschiebbar ist und über elastische Druckmittel in eine Stellung beaufschlagt wird, in der das Verschlusselement in den Sitz eingreift, wobei die Arbeitskammer mit einem Fluid versorgt wird, das denselben Druck wie das in die Kammer des Zylinders zugeführte Fluid hat, wodurch dann, wenn sich in der Arbeitskammer ein Fluid unter Druck befindet, das Verschlusselement gegen die Wirkung der elastischen Druckmittel auf Abstand von dem Sitz gebracht wird, so dass die viskose Flüssigkeit durch den Durchflusskanal strömen kann, während dann, wenn der Flüssigkeitsdruck in der Arbeitskammer unter einen vorbestimmten Schwellenwert absinkt, das Verschlusselement über die elastischen Druckmittel in Richtung auf eine Eingriffstellung mit dem Sitz beaufschlagt wird, in welcher dieses den Durchfluss der viskosen Flüssigkeiten durch den Durchflusskanal unterbricht.
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Die in dieser Vorveröffentlichung beschriebene Vorrichtung weist somit einen Hilfskolben auf, bei der der Hauptkolben gedämpft wird. Folglich sei es möglich, durch eine Veränderung der Stellung einer Schraube im Kanal die Maximalgeschwindigkeit für die Verschiebung des Kolbens einzustellen. Damit soll es Insbesondere möglich sein, eine solche Geschwindigkeit einzustellen, dass ein heftiges Herabfallen des Armes des Verstellorgans verhindert wird, wenn anormale Anschlüsse des Zylinders vorliegen, das heißt, wenn einer seiner Zuführkanäle mit der Druckwelle verbunden ist, während der andere nach außen offen sein soll. Um den Nachteil zu vermeiden, dass der Hebelarm im Falle eines Absenkens oder fehlenden Drucks in der Kammer in seine untere Stellung fällt, beispielsweise bei einer Fehlfunktion der Druckquelle, die das Medium für einen Zylinder fördert, soll durch eine Ventileinrichtung es möglich sein, den Durchfluss des viskosen Mediums durch Kanäle zu unterbrechen, wenn diese anormalen Funktionsbedingungen vorliegen. Der Hilfskolben soll dabei eine Drehung eines Schraubelements und die Verschiebung des Hauptkolbens sowie eine Schwenkbewegung eines Hebelarmes verhindern. Hierbei wird unter anderem vorgeschlagen, in axialer Richtung in einem Gehäuseansatz eine Stirnverzahnung vorzusehen, die eingreifen soll, um die Schwenkbewegung zu blockieren.
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Diese Vorrichtung ist relativ kompliziert, insbesondere wegen des Stirngetriebes und des Schraubelementes, die nach Art einer Kugelumlaufspindel funktionieren soll, und sogar mehrspindlig ausgeführt werden kann. Die seitlich angebrachten Ventilgehäuse sind sperrig und vergrößern dadurch die Bauabmessungen der gesamten Vorrichtung nicht unerheblich, so dass sich diese Vorrichtung – wenn überhaupt – nur bedingt einbauen lässt.
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Aus der
EP 1 371 857 A1 ist eine ebensolche Vorrichtung vorbekannt, bei welcher einerseits im Bodendeckel ein stangenförmiges Element angeordnet ist, das an seinem Ende einen Kolben aufweist, der längsverschieblich und dichtend in dieser Längskammer angeordnet ist und mit einer Drosselöffnung versehen ist, die die beiden Räume auf den beiden Seiten des Kolbens über eine Drosselöffnung verbindet, so dass beim Hin- und Herschieben des Kolbens ein Drosseleffekt erfolgt. Auf der gegenüberliegenden Seite des Kolbens ist ein weiterer Kolben abgedichtet in der Längskammer angeordnet, der auf der gegenüberliegenden Seite abgefedert ist. Dieser Kolben trägt eine weitere Kolbenstangenverlängerung, die nach außen aus einem Abschlussdeckel heraustritt. Die Drosselöffnung soll einstellbar ausgebildet sein, um eine vorgegebene Geschwindigkeit des Arbeitskolbens abzubremsen. Dies kann über eine Spindel erreicht werden, durch die sich der Durchflussquerschnitt der Drosselöffnung verändert lässt. Die Spindel soll von außen aus mittels eines Werkzeugs jeweils für eine bestimmte Geschwindigkeit eingestellt werden.
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Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schwenkvorrichtung zu schaffen, um über eine Kniehebelgelenkanordnung zum Beispiel relativ schwere Massen, wie sie im Karosseriebau der Kfz-Industrie vorkommen, hin und her zu schwenken. Da im Karosseriebau der Kfz-lndustrie zum Antrieb derartiger Schwenkvorrichtungen, auch Schwenkeinheit genannt, in der Regel Druckluft verwendet wird, besteht oftmals der Nachteil, dass diese Massen beim Expandieren der Luft sich unkontrolliert, also mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, bewegen. Hierdurch kann es zu Störungen im Betriebsablauf kommen. Auf der anderen Seite muss sichergestellt werden, dass bei einem Energieausfall, zum Beispiel bei Leckagen oder dem Ausfall der Druckluftzufuhr, die Lasten nicht herunterfallen können.
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Lösung
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Diese Aufgabe wird durch jeden der nebengeordneten Patentansprüche 9 bis 3 gelöst.
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Einige Vorteile
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Die erfindungsgemäße Schwenkvorrichtung ermöglicht eine Betätigung des Antriebszylinders über einen integrierten Beruhigungskolben. Dadurch wird ein gleichmäßiges, ruckfreies und regelmäßiges Schwenkbewegen durch den integrierten Hydraulikzylinder, der sich in der Kolbenstange des Pneumatikzylinders befindet, erzielt. Die magnetgesteuerten Sperrventile ermöglichen eine Bremsfunktion bzw. Blockierfunktion in jeder Schwenkstellung und einen Notstopp durch vorzugsweise zwei magnetgesteuerte Sperrventile, und zwar verzögerungsfrei. Werden diese Sperrventile seitlich angebaut, ergibt sich eine kurze Bauart der gesamten Schwenkeinheit und ein Wegfall sonstiger mechanischer Blockiereinheiten, die normalerweise in der Mittelachse zwischen Zylinder und Gehäusekopf angeordnet sind. Gehärtete und geschliffene Führungsbahnen beidseitig für Rollenführungen der Kniehebelgelenkanordnung im gesamten Hubbereich setzen den Verschleiß an Führungsbahnen herab und tragen damit zu einer weiteren Vergleichmäßigung der Schwenkbewegung bei, da sich Verschleißerscheinungen an derartigen Führungsbahnen durch Riefen oder Rillen nicht mehr auf eine Schwenkbewegung ungünstig auswirken können.
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Weitere erfinderische Ausgestaltungen
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Weitere erfinderische Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen 4 bis 18 beschrieben.
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Bei Ausbildung einer Schwenkvorrichtung gemäß Patentanspruch 4 werden die Rollen über ihren gesamten translatorischen Hub durch gegenüberliegende Verschleißteile geführt. Diese blechförmigen oder plattenartigen Verschleißteile erstrecken sich zum Beispiel über die gesamte Länge der in der Kolbenstange vorgesehenen Kammer für den Beruhigungskolben um etwa 25 bis 80%, vorzugsweise um mehr als 50%.
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Gemäß Patentanspruch 5 bestehen die ebenflächigen, blechartigen Verschleißteile aus gehärtetem Stahl.
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Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 6 sind die Verschleißteile aus Keramik hergestellt, während sie bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 7 aus geschliffenem und gehärtetem Stahl bestehen.
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Vorteilhafterweise sind gemäß Patentanspruch 8 die Verschleißteile in dem Gehäuse durch eine Klebverbindung angeordnet, während sie bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 9 durch Schraubverbindungen im Gehäusekopf auswechselbar befestigt sind.
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Das Stangenteil ist bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 10 durch Schraubverbindungen mit dem Beruhigungskolben lösbar verbunden.
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Von Vorteil ist es, wenn gemäß Patentanspruch 11 das Stangenteil in einem Teil des Bodendeckels über einen kolbenförmigen Vorsprung des Zylinders, der eine Ausgleichkammer aufweist, am Bodendeckel zentriert angeordnet ist und über Stiftverbindungen in dem Zylinder verdrehsicher gehalten wird.
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Gemäß Patentanspruch 12 sind die Sperrventile in dem Bodendeckel integriert angeordnet, während sie bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 13 seitlich auswechselbar, insbesondere im Bereich des Bodendeckels, angeordnet sind.
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Weitere erfinderische Ausführungsformen sind in den Patentansprüchen 14 bis 18 beschrieben.
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Das Vorrichtungsteil ist etwa patronenförmig gestaltet und als einheitlich handzuhabendes Bauteil mit seiner Ausgleichskammer und dem Kolben und dem Federelement und gegebenenfalls mit den ihm zugeordneten magnetbetätigten Sperrventilen zu handhaben und gegebenenfalls zu warten und zum Zwecke der Wartung und/oder zur Durchführung von Reparaturen auszutauschen.
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In der Zeichnung ist die Erfindung – teils schematisch – veranschaulicht. Es zeigen:
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1 eine Schwenkvorrichtung in einer ersten Schwenkstellung, teils im Schnitt und
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2 die aus 1 ersichtliche Schwenkvorrichtung in einer entgegengesetzten, maximalen Schwenkstellung von 135°, ebenfalls im Schnitt.
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In der Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Gehäusekopf bezeichnet, an dem sich koaxial ein als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildeter Antrieb 2 anschließt. Bei der aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführungsform sind der Gehäusekopf 1 und der Antrieb 2 materialmäßig einstückig dargestellt, jedoch können diese Teile auch funktionell einstückig ausgebildet sein, zum Beispiel durch Schraubverbindungen (nicht dargestellt) lösbar miteinander verbunden werden, so dass bei einer derartigen abgewandelten Ausführungsform der Antrieb 2 als separates und austauschbares Bauteil gehandhabt werden kann.
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Der Antrieb 2 besteht bei der dargestellten Ausführungsform im wesentlichen aus einem Zylinder 3, in dem ein Schwenkkolben 4 durch ein Dichtungselement 5 abgedichtet längsverschieblich geführt ist. Mit dem Schwenkkolben 4 ist ein als Kolbenstange ausgebildetes Stellglied 6 materialmäßig oder funktionell einstückig verbunden. Das Stellglied 6 tritt über ein Dichtungselement 8 in einer Wand 7 in einen Innenraum 9 des Gehäusekopfes 1 abgedichtet in jeder Hubstellung des Schwenkkolbens 4 ein. Dem Schwenkkolben 4 wird über Anschlussleitungen 10 oder 11 abwechselnd, also beidseitig, Druckluft von einer nicht dargestellten Druckluftquelle gesteuert zugeführt, wodurch der Schwenkkolben 4 zusammen mit dem Stellglied 6 eine geradlinige Hubbewegung in Richtung T bzw. V durchführt. Die Zuführung der Druckluft durch die Kanäle 10 und 11 kann in eine Folgesteuerung einer Fertigungslinie, zum Beispiel im Karosseriebau der Kfz-lndustrie, einbezogen sein, da in der Regel in solchen Fertigungslinien eine Mehrzahl oder Vielzahl derartiger Schwenkvorrichtungen angeordnet ist.
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Auf der der Wand 7 gegenüberliegenden Seite ist der Zylinder 3 durch einen Zylinderdeckel 12 druckmitteldicht verschlossen ausgebildet. Dieser Zylinderdeckel 12 kann materialmäßig einstückig mit dem Zylinder 3 ausgebildet sein (in der Zeichnung dargestellt), oder aber funktionell einstückig mit dem Zylinder 3 ausgebildet werden, zum Beispiel durch Schrauben und Dichtungselement (nicht dargestellt) mit dem Zylinder 3 verbunden sein. An den Zylinderdeckel 12 schließt sich ein Vorrichtungsteil 13 an, dessen Funktion noch weiter unten beschrieben wird. Das Vorrichtungsteil 13 kann mit dem Zylinderdeckel 12 materialmäßig einstückig, wie dargestellt, ausgebildet sein, oder aber ebenfalls funktional einstückig mit dem Zylinderdeckel 12 ausgebildet werden, zum Beispiel durch Schraubverbindungen mit dem Zylinderdeckel abgedichtet verbunden sein. Der Zylinder 3 und der Schwenkkolben 4 können eine von der Zylinderform abweichende Form aufweisen, zum Beispiel rechteckförmig, oval oder annähernd flachoval, ausgeführt sein.
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Das Stellglied 6 ist über eine Schwenkachse 14 an seinem in dem Innenraum 9 angeordneten Endabschnitt mit einer Kniehebelgelenkanordnung 15 verbunden, die über eine gehäusefeste Achse 16 mit Lenkerelementen 17 und 18 schwenkbeweglich angeordnet ist. Die Schwenkachse 14 weist im Bereich ihrer Endabschnitte jeweils eine Rolle auf, von denen aus der Zeichnung lediglich eine Rolle 19 zu erkennen ist. Auf der gegenüberliegenden Seite ist die andere Rolle ebenso ausgebildet. Die Rolle 19 oder das Rollenpaar ist in auf diametral gegenüberliegenden Seiten angeordneten längsnutartigen Führungsbahnen 20 in Richtung T bzw. V zwangsgeführt, wobei die Wände dieser längsnutartigen Führungsbahnen 20 Verschleißteile 21 bzw. 22 aufweisen. Diese Verschleißteile 21, 22 können aus gehärtetem Stahl, aus Keramik, aus hochhartem Panzerstahl oder dergleichen, bestehen und erstrecken sich in Richtung T-V über die sogenannte Totpunktlage des Kniehebelgelenks hinaus in den Innenraum 9 nach oben (in der Zeichnungsebene gesehen) und in Richtung V nach unten bis in relativ kurzem Abstand zur Wand 7, also mindestens über den gesamten Hub T-V der Rollen 20 oder über die gesamte Länge der Führungsbahnen oder –nuten 20, wobei in der Zeichnung eine Ausführungsform dargestellt ist, bei der die Länge K der Verschleißteile 21, 22, die für beide Verschleißteile gleich ist, größer ist, als der Hub T-V, den die Rollen 19 zurücklegen. Die Verschleißteile 21, 22 können auswechselbar in seitlichen Ausnehmungen der Führungsbahnen 20 angeordnet sein, zum Beispiel durch eine seitliche Öffnung des Gehäusekopfes 21 austauschbar und leicht zugänglich angeordnet sein. Die Ausnehmungen können am Spannkopf 1 durch ein Verschlussteil (nicht dargestellt) nach außen schmutzdicht verschlossen werden. Es ist aber auch möglich, mindestens den Gehäusekopf 1 aus zwei Gehäusehälften aufzubauen, die flächig und abgedichtet aufeinanderliegen und Gehäusekopfhälften oder Gehäuseteile darstellen. Diese Gehäusekopfhälften können durch Schrauben lösbar, also funktionell sandwichartig einstückig miteinander verbunden sein (nicht dargestellt), so dass sich nach dem Lösen dieser Schrauben und dem Entfernen mindestens eines der Gehäusekopfteile die Verschleißteile 21 und 22 im Bedarfsfalle ein- und ausbauen lassen.
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Statt jeder Rolle 19 oder einem Rollenpaar auf jeder Seite je ein paar von Verschleißteilen 21, 22 zuzuordnen, ist es auch möglich, die Verschleißteile 21, 22 in einer senkrecht zur Zeichnungsebene gerichteten Ebene so breit auszubilden, dass sie sich in Richtung der Schwenkachse 14 über die gesamte Breite erstrecken, so dass die in den Endbereichen der Schwenkachse 14 angeordneten Rollen 19 oder Rollenpaare zusammen nur je ein Verschleißteil 21 benötigen.
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Mit 23 ist ein Lenkerbolzen bezeichnet, dessen Längsachse parallel zu der Längsachse der Schwenkachse 14 und parallel zu der gehäusefesten Achse 16 verläuft. Die Totpunktlage der Kniehebelgelenkanordnung 15 wird dabei dahingehend definiert, dass in diesem Falle eine gerade Linie 49, die die Mittelpunkte der Schwenkachse 14 und des Lenkerbolzens 23 verbindet, orthogonal zur Längsachse 25 des Stellgliedes 6 verlauft. K ist die Länge der Verschleißteile 21, 22 (1). In dieser Stellung wird praktisch die größte Kraft auf die Verschleißteile 21 bzw. 22 ausgeübt, die als Reaktionskraft von den Verschleißteilen 21 und 22 und damit von den Wandungen der nutartigen Führungsbahnen 20 und 21 aufgenommen wird.
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Das kolbenstangenförmige Stellglied 6 ist mit über einem wesentlichen Teil in seinem Inneren mit einer Kammer 26 versehen, die an ihrer dem Schwenkkolben 4 zugekehrten Seite – bei 27 – im Durchmesser verringert ist. Diese Durchmesserverringerung 27 ist in einem in Richtung auf die Wand 7 vorspringenden Kolbenansatz 28 angeordnet, der an seinem Umfang mit einem Dichtungselement 51 zusammenwirkt und in eine Bremskammer 29 eintauchen kann, woran die Anschlussleitung 11 angeschlossen ist. Nachdem der Kolbenansatz 28 das Dichtungselement 51 überstrichen und damit abgedichtet hat, kann aus dem Zylinder 3 nur noch Druckluft über eine Leitung 52 und über ein gegebenenfalls einstellbares und in seinem Durchflussquerschnitt veränderbares Drosselventil 55 aus der Anschlussleitung 11 entweichen. Durch die Durchmesserverringerung 27 greift ein Stangenteil 30, das durch ein Dichtungselement 53 abgedichtet ist durch die Durchmesserverringerung 27 in die Kammer 26 ein und weist an seinem in der Kammer 26 angeordneten Endabschnitt einen Beruhigungskolben oder Drossel- oder Bremskolben 31 auf, der über ein Dichtungselement 32 längsverschieblich und dichtend in der Kammer 26 geführt ist. Die Kammer 26 und der Beruhigungskolben 31 sind z. B. zylindrisch gestaltet.
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Das Stangenteil 30 weist zwei Längskanäle 33 und 34 auf, von denen der Längskanal 33 auch den Beruhigungskolben 31 durchsetzt, während der Längskanal 34 hinter dem Beruhigungskolben 31 in das hier gebildete Kammerteil der Kammer 26 austritt. Beide Längskanäle 33 und 34 sind bis in den Bereich des Zylinderdeckels 12 geführt, wobei der Längskanal 33 über einen Kanalabschnitt 35 und über ein ggf. einstellbares und/oder zu steuerndes Drosselrückschlagventil 54 an ein gesteuertes Mehrwegeventil 36 und der Längskanal 34 über einen Kanalabschnitt 37 und über ein ggf. einstellbares und/oder steuerbares Drosselrückschlagventil 56 an ein magnetgesteuertes Sperrventil 38 über je ein Rückschlagventil 39 bzw. 40 an Kanäle bzw. Leitungen 41 bzw. 42 über diesen zugeordnete Rückschlagventile 43 bzw. 44 anschließbar ist. Die Leitungen bzw. Kanäle 41 und 42 münden in eine Ausgleichkammer 45, in der ein Kolben 46 längsverschieblich und abgedichtet gegen die Rückstellwirkung eines Federelementes 47 angeordnet ist. Sowohl in der Kammer 26 und damit auch in der Ausgleichkammer 45 kann sich das gleiche Druckmittel befinden, bevorzugt ein Hydraulikmedium.
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Je nach Bewegungsrichtung werden die Sperrventile 36 und 38 und z. B. auch die Drosselrückschlagventile gesteuert, so dass entweder in der einen oder anderen Richtung über die Längskanäle 33 und 34 und die Sperrventile 36 und 38 der Weg für das in der Kammer 26 befindliche Druckmittel in die Ausgleichkammer 45 freigegeben wird und dabei den Kolben 46 gegen die Rückstellkraft des Federelementes 47 verschiebt. Beim Zuführen von Druckluft durch die Anschlussleitungen 10 und 11 kommt es somit durch den Beruhigungskolben 31 zu einer ruckfreien und gleichmäßigen Schwenkbewegung der durch die Schwenkvorrichtung bewegten Massen. Der Beruhigungskolben 31 pumpt Hydraulikmedium aus und in die Kammer 26 und über die Kanäle 33, 34 und die Sperrventile 36, 38 ein und aus der Ausgleichkammer 45. Auf der anderen Seite ist es in jeder Schwenkstellung der Massen durch entsprechende Steuerung der Mehrwegeventile 36 und 38 möglich, die Bewegung des Schwenkkolbens 4 und damit der Kniehebelgelenkanordnung 15 sofort schlupffrei zu blockieren, was zum Beispiel auch bei einem Notstopp von Vorteil ist. Kommt es zum Beispiel zu einem Energieausfall, sind nicht mehr kostspielige Stirnverzahnungen oder sonstige aufwändig zu fertigende mechanische Mittel wie beim Stand der Technik erforderlich. Hier genügt es, das entsprechende Sperrventil 36 oder 38 in Blockierstellung zu steuern, um den Abfluss der Druckluft aus den Zylinderräumen, in denen sich der Schwenkkolben 4 bewegt, zu verhindern. Die Sperrventile 36 und 38 können als magnetgesteuerte Sperrventile ausgebildet sein, die entweder in dem Zylinderdeckel 12 integriert werden können, oder seitlich versetzt an der Schwenkvorrichtung anzuordnen sind, so dass eine kurze Bauart der gesamten Schwenkvorrichtung ermöglicht wird. Gehärtete und geschliffene, als Führungsleisten ausgebildete Verschleißteile 21 und 22 für die Rollenführungen ermöglichen somit im gesamten Hubbereich eine verschleißfreie Führung der Rollen 19 für die Schwenkachse 14.
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Die gehäusefeste Achse 16 weist einen nach außen aus dem Gehäusekopf 1 mindestens einseitig hervorragenden Ansatz auf, auf dem geeignete Schwenkvorrichtungsteile angeordnet sind, mit denen sich Massen kuppeln lassen, die entsprechend gehandhabt, insbesondere geschwenkt werden sollen. Das schwenkbare Vorrichtungsteil ist mit dem Bezugszeichen 48 bezeichnet und lässt sich bei der dargestellten Ausführungsform um 135° um den Winkel δ schwenken. Das Schwenkteil 48 kann als Spannarm einer Kniehebelspannvorrichtung ausgebildet sein, oder aber – wie vorliegend beabsichtigt – zum Aufnehmen einer Last, zum Beispiel eines Gitterwerkes, an dem Zentriervorrichtungen oder Kniehebelspannvorrichtungen, Schweißvorrichtungen oder dergleichen, angeordnet sind, dienen.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Gehäusekopf 1 geschlossen ausgebildet, kann aber auch gabelförmig (nicht dargestellt) gestaltet sein. Mit 50 ist eine gerade Linie bezeichnet, die die Schwenkmittelpunkte des Lenkerbolzens 23 und der gehäusefesten Achse 16 verbindet. Der Buchstabe L bezeichnet den geradlinigen Abstand zwischen der Langsachse 25 des Stellgliedes 6 und der durch den Schwenkmittelpunkt der gehäusefesten Achse 16 verlaufenden sowie parallel zur Mittellinie des Stellgliedes 6 verlaufenden Mittellinie.
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C ist der geradlinige Abstand zwischen den Schwenkmittelpunkten des Lenkerbolzens 23 und der Schwenkachse 14 der Kniehebelgelenkanordnung 15 zum Beispiel in Totpunkt- oder Übertotpunktstellung (1).
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Bei der aus 1 ersichtlichen Arbeitsstellung bildet die Linie 50 einen spitzen Winkel mit der Längsachse 25 und einen spitzen Winkel α mit der Linie 49. In dieser Stellung befindet sich die Kniehebelgelenkanordnung 15 vorzugsweise in Totpunkt- oder Übertotpunktlage. Wenn von „Übertotpunktlage” die Rede ist, so bedeutet dies, dass sich die so gebildete Kniehebelgelenkanordnung 15 etwa um bis zu einem Grad über Totpunktlage befindet, in der Selbsthemmung eintritt, so dass sich bei Druckmittelabfall der Schwenkkolben 4 normalerweise nicht selbständig in die aus 2 ersichtliche Stellung, bewegen kann. Auch der Winkel β ist ein spitzer Winkel. Bevorzugt beträgt der Winkel α 22,5 Grad bis 45 Grad, bei der dargestellten Ausführungsform 22,5 Grad, so dass auch der Winkel γ (2) ein spitzer ist, und zum Beispiel ebenfalls 22,5 bis 45 Grad beträgt, und bei der dargestellten Ausführungsform ebenfalls 22,5 Grad beträgt. Auf diese Weise ergibt sich über einen weiten Schwenkwinkelbereich des Schwenkteils 48 ein praktisch konstantes Drehmoment. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Lenkerbolzen 23 um den Winkel α in Richtung auf das Schwenkteil 48 verlagert, wodurch der gesamte Winkelbereich 6 in Richtung auf das Schwenkteil 48 gedreht ist, was zur Folge hat, dass bei dieser Schwenkvorrichtung sich der Lenkerbolzen 23 in eine Position bewegen kann, in der sich der Schwenkmittelpunkt des Lenkerbolzens 23 in eine untere Position bewegt, in der er vom Schwenkmittelpunkt der gehäusefesten Achse 16 einen relativ großen Abstand einnimmt. Dies bedeutet, dass die Kraft des Schwenkkolbens 4 an einem wesentlich größeren Hebelarm beim Einleiten des Arbeitshubes aus der Stellung gemäß 2 in Schwenkrichtung A angreift. Dadurch ergibt sich eine günstige Hebelübersetzung und zum Beispiel keine Probleme beim Lösen oder Anfahren aus der Stellung gemäß 2 und Schwenken des Teils 48 und der hier angebrachten Massen, die verschwenkt werden müssen. Durch den Beruhigungskolben 31 erfolgt hierbei außerdem ein ruckfreies Anfahren und ebenfalls eine weitere ruckfreie, ruhige Schwenkbewegung.
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Die in der Zusammenfassung, in den Patentansprüchen und in der Beschreibung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gehäusekopf
- 2
- Antrieb
- 3
- Zylinder
- 4
- Schwenkkolben
- 5
- Dichtungselement
- 6
- Kolbenstange
- 7
- Wand
- 8
- Dichtungselement
- 9
- Innenraum
- 10
- Anschlussleitung
- 11
- Anschlussleitung
- 12
- Zylinderdeckel
- 13
- Vorrichtungsteil
- 14
- Schwenkachse
- 15
- Kniehebelgelenkanordnung
- 16
- Achse, gehäusefeste
- 17
- Lenkerelement
- 18
- Lenkerelement
- 19
- Rolle, Rollenpaar
- 20
- Führungsbahn
- 21
- Verschleißteil
- 22
- Verschleißteil
- 23
- Lenkerbolzen
- 25
- Längsachse
- 26
- Kammer
- 27
- Durchmesserverringerung
- 28
- Kolbenansatz
- 29
- Bremskammer
- 30
- Stangenteil
- 31
- Beruhigungskolben
- 32
- Dichtungselement
- 33
- Längskanal
- 34
- Längskanal
- 35
- Kanalabschnitt
- 36
- Sperrventil
- 37
- Kanalabschnitt
- 38
- Sperrventil
- 39
- Rückschlagventil
- 40
- Rückschlagventil
- 41
- Kanal, Leitung
- 42
- Kanal, Leitung
- 43
- Rückschlagventil
- 44
- Rückschlagventil
- 45
- Ausgleichskammer
- 46
- Kolben
- 47
- Federelement
- 48
- Schwenkteil
- 49
- Linie, gerade
- 50
- gerade Linie
- 51
- Dichtungselement
- 52
- Leitung
- 53
- Dichtungselement
- 54
- Drosselrückschlagventil
- 55
- Drosselventil
- 56
- Drosselrückschlagventil
- A
- Schwenkrichtung
- B
- Schwenkrichtung
- T
- Hubrichtung
- V
- Hubrichtung
- C
- Abstand
- L
- Abstand
- K
- Länge der Verschleißteile 21, 22
- α
- Winkel
- β
- Winkel
- γ
- Winkel
- δ
- Winkel
