DE1601746C - Drehbetatigungsvornchtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehbetätigungsvorrichtung mit zwei Kolben für das Ausführen von hin und her gehenden Bewegungen in entgegengesetzten Richtungen unter der Einwirkung des Druckes eines Strömungsmittels in einem Zylinder, wobei die Kolben einstückig damit verbundene Zahnstangen aufweisen, die mit einem gemeinsamen Ritzel kämmen, das mit eines Kraftabgabewelle der Drehbetätigungsvorrichtung verbunden ist.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 1 138 991 bekannt.

Nachteilig ist bei dieser und ähnlichen Ausführungen, daß die Kolben dazu neigen, sich zu verklemmen, wodurch abgesehen von einer eventuellen Funktionsunfähigkeit eine Beschädigung der Zylinderinnenflächen und der Dichtungen auftreten kann. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß häufig nur eine ungenügende Schmierung möglich ist, so daß die Kolben zum Fressen neigen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht datier darin, bei einer Drehbetätigungsvorrichtung der eingangs genannten Art die Kolben so zu führen, daß ein Verspannen oder Klemmen verhindert wird.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß zwei parallele, am Zylinder befestigte, sich durch die Kolben hindurch erstreckende Führungsstangen vorgesehen sind.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dar. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehbetätigungsvorrichtung,

F i g. 2 eine der Führungsstangen,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform,

Fig.4 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, der Ausführung nach F i g. 3,

F i g. 5 eine Stirnansicht und

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie VI-VI nach Fig. 3,

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform im Längsschnitt und gemäß

F i g. 8 im Schnitt,

Fig. 9 eine vierte Ausführung der erfindungsgemäßen Drehbetätigungsvorrichtung,

F i g. 10 diese Ausführung in einer Stirnansicht und

Fig. 11 im Schnitt längs der Linie XI-XI nach Fig. 10.

Die Drehbetätigungsvorrichtung weist Kolben 10,

Ii auf, die eine hin uijd her gehende Bewegung in einem Zylinder 20 unter der Einwirkung 'iines Strömungsmittels ausführen.

Die Kolben weisen einstückig damit verbundene Zahnstangen 12, 13 auf, die mit einem gemeinsamen Ritzel 14 kämmen. Das Ritzel 14 ist mit einer K,aftabgabewelle 15 verbunden. Die Kolben gleiten mit den Buchsen 18, 19 auf parallelen Führungsstangen 16, 17, wobei diese Buchsen aus einem Material mit geringem Reibungskoeffizienten bestehen. Der Zylinder 20 weist eine Zylinderwand 21 und Zylinderdekkel 22, 23 auf, die du^ch Gewindemuttern 24 zusammengehalten werden.

Jede Buchse 18, 19 besteht aus einem Paar axial getrennter Buchsen und einem Dichtungsring (O-Ring), der zwischen den axial gctrennte;i Buchsen angeordnet ist. Als Material kann z. B. Silikonkautschuk, mit Polytetrafluorethylen überzogener Kautschuk oder Polyletrafluoräthylen verwendet werden. Die einstückigen Zahnstangen 12, 13 sind als sich axial erstreckende Hülsen 30, 31 ausgebildet.

Man sieht weiterhin, daß die Kolben 10, 11 nicht nur die Führungsbuchsen 18, 19 aufweisen, sondern es erstrecken sich die Führungsstangen 16, 17 durch Öffnungen der Kolben, in denen weitere axiale Buchsen 32, 33, z. B. aus Messing oder einem anderen geeigneten Material, angeordnet sind. Auch hier si;<d wiederum O-Ring-Dichtungen vorgesehen, wobei die ßi'chsen selbst einen geringen Abstand von den Führungsstangen (etwa 0,4 mm) aufweisen. Die Buchsen 32, 33 sind vorzugsweise mit Paßsitz in den Kolben 10, 11 angeordnet. In entsprechenden Ausnehmungen der Kolben liegen weitere Dichtungsringe 34, 35.

Weitere lichte Abstände in derselben Größenordnung sind in der F i g. 1 mit 36 und 37 bezeichnet.

Jede Neigung der Kolben 10, 11, sich in dem Zylinder zu verklemmen oder zu verspannen, wird durch die parallelen Führungsstangen 16, 17, die sich durch die Kolben und deren entsprechende Hülsen und Öffnungen erstrecken, verhindert. Wenn jedoch ein Verklemmen oder Verspannen der Kolben dennoch erfolgen sollte, so verhindern die lichten Abstände zwischen den Buchsen 32, 33, daß irgendein Teil der Kolben 10, 11 die entsprechende Führungsstange 16, 17 beschädigt. Weiterhin verhindern die lichten Abstände 36, 37, daß die Kolben die Zylinderwand 21 beschädigen.

In der Fig. 1 sind Vorrichtungen 40, 41 wiedergegeben, die für das Betätigen des weiter unten beschriebenen Mechanismus vorgesehen sind, wobei eine derartige Betätigung z. B. durch mechanische, elektrische, elektromagnetische, hydraulische oder pneumatische Vorrichtungen erfolgen kann. Aus Zweckmüßigkeitsgründen sei angenommen, daß jede Vorrichtung 40, 41 eine Magnetspule ist. Man sieht, daß jede Führungsstangc 16, 17 ein Rohr ist (F i g. 2), das eine radiale Bohrung 42 (Stange 16) aufweist und zwei radial angeordnete, jedoch axial getrennte Bohrungen 43 (Stange 17). In der Fig. 2 weist die Mutter 24 ein Gewinde 50 zur Aufnahme eines Schlauches auf, wobei durch diesen Schlauch das Strömungsmittel zugeführt wird. Mit 51 ist eine Dichtungsscheibe, mit 52 ein Ventilteil in Form einer Stange und mit 53 eine weitere Dichtungsscheibe bezeichnet, wobei diese als Ring ausgebildet sein kann. Die andere Mutter weist eine Bohrung 54 äiinlich der Bohrung 55 der ersteren Mutter auf. Schließlich ist eine Stange 56 in der Bohrung 54 angeordnet, die eine derartige Länge aufweist.

daß diese in die Magnetspule 40, 41 reicht. Sobald Druckluft der Scheibe 51 durch die Bohrung 55 zugeführt wird, bewegt sich die Stange 52 nach rechts, wobei die Bohrung 54 durch die Scheibe 53 verschlossen wird. In umgekehrter Weise ergibt sich bei einem Erregen der Magnetspule, daß die Stange 56 nach links, s. F i g. 2, bewegt wird, wodurch die Bohrung 54 für die Druckluft geöffnet wird, wodurch die Bohrung 55 auf Grund der Bewegung der Stange 52 nach links ίο teilweise verschlossen wird.

Bei dieser Arbeitsweise ergibt sich an Hand der F i g. 1, daß die Druckluft bei dem nächsten Arbeitszyklus der Betätigungsvorrichtung durch die Bohrung 42 und die Bohrung 54 in der Mutter 24 aus dem Raum zwischen den Kolben abgegeben wird, sobald die Magnetspule 40 zur Erregung kommt. Die Erregung der Magnetspule 40 erfolgt gleichzeitig mit oder nach dem Aberregen der Magnetspule 41. Wird die Scheibe 51 mit Druckluft beaufschlagt, so führt dies dazu, daß die Kolben 10, 11 in Richtung aufeinander bewegt werden, da die Bohrung 54 in der Mutter 24 durch die Stange 52 und die Scheibe 53 abgedichtet ist.

Die Scheibe 51 kann in Fortfall kommen, da es nicht wesentlich ist, bei dem Luftablaß aus irgendeinem Teil de: Betätigungsvorrichtung den Gaseinlaß abzudichten. Es ist ausreichend, den Zufluß komprimierter Luft durch die Bohrung 55 zu verringern.

Unter Bezugnahme auf die F i g. 3 bis 6 ist dort eine pneumatisch betätigte Betätigungsvorrichtung gezeigt, die zwei Kolben 60, 61 mit einstückigen Zahnstangen 62, 63 aufweist, die mit entsprechenden Zahnsätzen 64, 65 kämmen. Die Zähne sind in einer • Stange 66 ausgebildet, die die Kraftabgabe welle der Betätigungsvorrichtung darstellt, und deren eines Ende 67 in einer Weise geformt ist, wie es insbesondere in den F i g. 4, 5 und 6 gezeigt ist.

Der Zylinder, in dem sich die Kolben 60, 61 bewegen, weist eine Zylinderwand 68 und Deckel 69. 70 auf. Die Deekel sind an dem Zylinder mittels Bolzen 71, 72, 73, 74 befestigt, die in den Gewindeenden der Führungsslangen 75. 76 eingeschraubt sind. Der Bolzen 71 ist mit einer Gewindebohrung (nicht gezeigt) versehen, um so eine entsprechende Verbindung eines Endes eines Druckschlauches oder Rohrs (nicht gezeigt) zu ermöglichen, wobei das andere Ende des Schlauches mit einer Druckquelle in Verbindung steht. Die Führiingsstange 75 weist ebenfalls eine Bohrung 77 auf, während die Stange 76 mit zwei axial getrennten Bohrungen 78 versehen ist.

Jeder Deckel ist mit einer Mehrzahl von sich axial erstreckenden Ausnehmungen 79 versehen, wobei jede Ausnehmung dazu dient, ein Ende wenigstens einer Schraubenfeder aufzunehmen. Bei der Ausführungsform nach der Fig. 4 nimmt jede Ausnehmung 79 ein Ende jeder von zwei Federn 80, 81 auf, die ineinander ,!Mgeordnct sind. Hierbei ist die Windung der einen Feder vorzugsweise (jedoch nicht unbedingt) in entgegengesetzter Richtung gegenüber derjenigen der anderen Feder ausgeführt.

Wird Druckluft in den Raum zwischen den Kolben 60, 61 eingeführt, so werden die Federn 80, 81 zusammengedrückt, wobei die verdrängte Luft durch die Bohrungen 78 an die Außenluft abgegeben wird. Sobaid die Federn 80, 81 die Kolben 60, 61 wieder axial in Richtung aufeinander bewegen, wird die diesen Kolben durch die Bohrung 77, das Ventil (nicht ge zeigt), das außerhalb der Betätigungsvorrichtung vor-

liegt und mit dem Drucksclilauch in Verbindung steht, zugeführte Luft durch Betätigen des Ventils abgelassen, wobei die komprimierte Luft durch die Bohrung 77, die Bohrung des Bauteils 75 und den Druckschlauch hindurch tritt.

In den F i g. 7 und 8 ist eine Betätigungsvorrichtung gezeigt, die Kolben 100,101 mit den Führungsstangen 102, 103 aufweist, sowie einstückigen Zahnstangen 104,105, die mit der Kraftabgabewelle 108 kämmen, die Verzahnungen 106, 107 aufweist. Das Ende 109 ist quadratisch ausgebildet. Die Führungsstange 102 ist mit einer radialen Bohrung 110 versehen, die mit der Bohrung in der Stange 102 sowie mit dem Raum zwischen den axial inneren Oberflächen der Kolben in Verbindung steht, während das Führungsteil 103 mit zwei Bohrungen 115 verschen ist. Jede dieser Bohrungen 111 steht in Verbindung mit der Bohrung in der Stange 103.

Die Deckel 112, 113 sind durch Bolzen 114, 115, 116,117 befestigt, wobei die Bolzen 114,115 mit Gewindebohrungen 118 versehen sind, die mit den Bohrungen der Stangen 102, 103 in Verbindung stehen. Angeschlossen sind hieran wiederum entsprechende Steucrungsteile. Hierbei dient ein nicht dargestelltes Dreiwegeventil dazu, die Kolben durch die einströmenden Mittel zu bewegen und auch dazu, die komprimierte Luft aus dem anderen der Führungsteile abzulassen. Wenn die Kolben in der Lage nach der F i g. 7 vorliegen, wird das Dreiwegeventil betätigt, um so gleichzeitig komprimierte Luft der Führungsstange 103 zuzuführen und die Stange 102 mit der Außenluft in Verbindung zu bringen, wodurch eine axiale Bewegung der Kolben 100, 101 in Richtung aufeinander bewirkt wird. Die sich daran anschließende axiale Bewegung der Kolben in Richtung auf die Deckel wird ebenfalls durch Betätigen des Dreiwegeventils bewirkt, um so gleichzeitig komprimierte Luft der Führungsstange 102 zuzuführen und die Führungsstange 103 mit der Außenluft in Verbindung zu bringen.

In den Fi g. 9,10 und 11 weist die Betätigungsvorrichtung einen Zylinder 150, Führungsstangen 151, 152. Kolben 153, 154 und Deckel 155, 156 auf. Nicht bezeichnete Teile entsprechen den anderen Ausführungen.

Der Deckel 156 wird durch Bolzen 157,158 gehalten. Der Deckel 155 ist mit fünf radialen Kanälen 159 bis 163 versehen, von denen die Kanäle 159, 160 in Verbindung mit den Bohrungen der Führungsstangen 151, 152 stehen und an deren radial äußeren Enden durch Stopfen 161', 162' gehalten werden und an deren radial inneren Enden mit einer sich axial erstreklcenden Bohrung 165 in Verbindung stehen, die koaxial zu dem Zylinder vorliegen. Der Kanal 161 steht an dessen radial innerem Ende mit der Bohrung 165 und an dessen radial äußerem Ende mit einer Gewindebohrung 164 in Veroindung, die der Aufnahme des inneren Gewindeteils eines Druckschlauches (nicht gezeigt) dient, der in Verbindung mit einer Druckluftquelle steht. Die Kanäle 162,163 stehen an deren radial inneren Enden mit der Bohrung 165 in Verbindung und sind gegenüber der Außenluft an deren radial äußeren Enden offen.

Es ist ein Zylinder oder eine Buchse 166 mit zwei axial getrennten Sätzen radialer Löcher, mit vier Löchern je Satz, deren Mittelpunkt in Abständen entsprechend Abschnitten von 90 angeordnet sind und in einer einzigen radialen Ebene vorliegen, in der Bohrung 165 angeordnet, und der Zylinder oder die Buchse 166 nimmt den Schieber 167 eines Schiebcrventils auf. Der Schieber ist einstückig mit einem Element 168 größeren Durchmessers als desjenigen des Schiebers ausgebildet, und das Element 168 dient dazu (wie weiter unten bezeichnet), als Anker oder Stößel einer Magnetspule zu wirken, die eine Spule 169 aufweist. Eine Hülse 170 mit einem Außengewinde 171 erstreckt sich durch eine Magnetspulenabdeckung

ίο 172 und wird an der Abdeckung vermittels der Mutter 173 gehalten. Der Anker 168 wird in die in der F i g. 9 gezeigten Lage durch eine Druckfeder 174 gedruckt, und die durch die Feder ausgeübte Kraft wird durch Drehen in der einen oder anderen Richtung einer Madenschraube 175 eingestellt.

Der Deckel 155 trägt zwei Doppelmikroschalter 176, 177 und weist bei 178 eine Öffnung auf, so daß eine Betätigungsstange 179 hindurchtreten kann, die durch den Kolben 153 getragen wird. Jeder Schalter

ao 176, 177 ist mit zwei Paar Anschlüssen versehen und die Schalter sind so verdrahtet, in der bevorzugten Ausfühi ungsform, daß nacheinander ein rotes Licht, ein gelbes Licht und ein grünes Licht, und umgekehrt, unter den folgenden Bedingungen aufleuchtet, und zwar leuchtet das rote Licht auf, sobald ein Kontaktpaar des Schalters 177 hergestellt wird, wenn die Kolben 153, 154 sich in ihren ersten Endlagen befinden (nach axialer Bewegung der Betätigungsvorrichtung in einer ersten Richtung in Richtung aufeinander weg von den endständigen Kappen), und das rote Licht erlöscht, und das gelbe Licht leuchtet auf, sobald die Stange 179 dazu führt, daß der Schalter 177 unter Ausbilden eines Kontaktpaares betätigt wird, sobald die Kolben 153, 154 deren axiale Bewegungen weg voneinander in Richtung auf die endständigen Kappen ausführen, und das gelbe Licht erlöscht, und das grüne Licht wird eingeschaltet (etwa zu Ende der axialen Bewegungen), sobald der Schalter 176 durch die Stange 179 geschaltet wird, wodurch ein Paar der Kontakte desselben unterbrochen wird und hierdurch das andere Kontaktpaar hergestellt wird. Die entgegengesetzten axialen Bewegungen der Kolben führen zu einem Aufleuchten der Lichter in der entgegengesetzten Reihenfolge.

Der Betrieb der Betätigungsvorrichtung (unter Nichtberücksichtigung der Reihenfolge des Aufleuchtens der roten, gelben und grünen Lichter, wie weiter oben erläutert) wird im folgenden erklärt.

In den Lagen der Kolben nach der F i g. 9 tritt komprimierte Luft in den Zylinder oder die Buchse 166 ein und steht in Verbindung mit einem ersten ringförmigen Raum, der durch ein axiales Teil 180 des Schiebers 167 gebildet wird, der einen verringerten Durchmesser aufweist. Dieser erste ringförmige Raum steht in Verbindung mit dem Kanal 160 auf Grand des entsprechenden radialen Lochs in der Buchse 166, und somit werden die Kolben 153,154 in ihren Endlagen gehalten, die in dieser Figur wiedergegeben sind. Man sieht weiterhin, daß der Schieber mit einem weiteren axialen Teil 181 ausgerüstet ist, das einen verringerten Durchmesser besitzt und daher zu einem freien ringförmigen Raum führt, der in Verbindung sowohl mit dem Kanal 159 als auch dem Kanal 163 steht. Somit wird die Luft in dem Raum zwischen den Kolben 153, 154 an die Außenluft abgegeben.

Sobald die Magnetspule cr.-egt ist, wird der Anker 168 nach rechts (s. F i g. 9) gegen die Einwirkung der Feder 174 bewegt, so daß der Schieber 167 in einer

zweiten Richtung verschoben wird. Diese Verschiebung dient dazu, daß der erste ringförmige Raum in Verbindung mit dem Kanal 159 gebracht wird, der Kanal 163 wird in eine Verbindung mit den Kanälen 159,160 abgedichtet, und der Kanal 162 wird in Verbindung mit dem Kanal 160 gebracht. Dies bedeutet, daß der zuvor auf die axial äußeren Flächen der Kolben 153, 154 beaufschlagte Strömungsmitteldruck an die Außcnluft zu dem gleichen Zeitpunkt abgegeben wird, wo der Strömungsmitteldruck auf die axial inneren Flächen der Kolben beaufschlagt wird, so daß die Kolben axial in einer zweiten Richtung aus den eisten lindlagen derselben (s. Fig. 9) in die zweiten

Endlagen derselben bewegt werden. Die sich anschließende axiale Bewegung der Kolben in der ersten Richtung unter Überführen der Kolben in die ersten Endlagen derselben wird durch Aberregen der Magnetspule erreicht, so daß der Schieber 167 unter der Einwirkung 174 in einer ersten Richtung zurück in die ir der Fi g. 9 gezeigten Lage verschoben wird.

Es versteht sich, daß an Stelle von drei Lichtern entweder eine kleinere oder größere Anzahl an Lichtern angewandt werden kann, wobei gegebenenfalls eine größere oder kleinere Anzahl an Schaltern vorgesehen ist. Weiterhin können auch an Stelle der Lichter akustische Anzeigen angewandt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

309615/236

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Drehbetätigungsvorrichtung mit zwei Kolben für das Ausführen von hin und her gehenden Bewegungen in entgegengesetzten Richtungen unter der Einwirkung des Druckes eines Strömungsmittels in einem Zylinder, wobei die Kolben einstükkig damit verbundene Zahnstangen aufweisen, die mit einem gemeinsamen Ritzel kämmen, das mit einer Kraftabgabewelle der Drehbetätigungsvorrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei parallele, am Zylinder befestigte, sich durch die Kolben (10, 11) hindurch erstreckende Führungsstangen (16, 17) vorgesehen sind.

2. Drehbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben (10, 11) im Bereich der Zahnstange (12, 13) mittels einer Büchse mit niedrigem Reibungskoeffizienten auf der einen Führungsstange (16, 17) und auf der der Zahnstange gegenüberliegenden Seite mit Spiel auf der anderen Führungsstange geführt ist.

3. Drehbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben an der mit Spiel versehenen Führungsstelle Büchsen (32, 33) aufweisen.

4. Drehbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelzuführung durch Bohrungen (42, 43) in den hohl ausgebildeten Führungsstangen (16, 17) erfolgt, wobei die eine Führungsstange (16) eine Bohrung (42) zwischen den beiden Kolben und die andere Führungsstange je eine Bohrung (43) auf der der Kraftabgabewelle abgewandten Seite der Kolben aufweist.

5. Drehbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderdeckel durch Bolzen (71, 72, 73, 74), die von außen in die durch die Deckel hindurchführenden Führungsstangen eingeschraubt sind, miteinander verbunden sind.

6. Drehbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Zylinderdeckel (155) mit fünf radialen Kanälen (159 bis 163) versehen ist, von denen die Kanäle (159, 160) in Verbindung mit den Bohrungen der Führungsstangen stehen und an ihren radial äußeren Enden durch Stopfen (16Γ, 162') verschlossen sind, und an ihren radial inneren Enden mit einer sich axial erstreckenden Bohrung (165) in Verbindung stehen, die koaxial zum Zylinder liegt.

7. Drehbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (161) an seinem radial inneren Ende in Verbindung mit der Bohrung (165) steht und an dem radial äußeren Ende in Verbindung mit einer Gewindebolming (164) steh;, die für die Aufnahme des Gewindeteile eines Druckschlauches vorgesehen ist, die Kanäle (162, 163) an deren radial inneren Enden in Verbindung mit Jer Bohrung (165) stehen und gegenüber der Außenluft an ihren radial äußeren Enden offen sind.

8. Drehbetätigungsvorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (166) einen Schieber (167) eines Schieberventils aufnimmt, der Schieber (167) einstückig mit dem Anker (168) einer Magnetspule

(169) ausgeführt ist, wobei der Anker einen größeren Durchmesser als der Schieber (167) aufweist.

9. Drehbetätigungsvorrichtung nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (155) zwei Doppelmikroschalter (176, 177) trägt und eine Öffnung (178) für den Durchtritt einer Betätigungsstange (179) aufweist, die mit einem der Kolben verbunden ist.

10. Drehbetätigungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zylinderdeckel mit einer Mehrzahl sich axial erstreckender Ausnehmungen (79) versehen ist, und daß in diesen Ausnehmungen Federn (80,81) angeordnet sind