DE1751754A1 - Hydraulisch oder pneumatisch betaetigter Drehantrieb - Google Patents

Description

• "Hydraulisch oder pneuma-bisch betätigter Drehantrieb"

  Die Erfindur,- betrifft einen hydraulisch oder pneumatisch be-

  -tätisten Dreh.antrieb mit einem Zylinder, einem Abtriebszapfen

  und einem Kolben, welcher mit zwei Gewinden mit entgegens-esetz-

  tem Windungssinn versehen --*s-IL-1, von dem das eine auf der Umfläche

  des Kolbens angeordnete Gewinde mit einem Innen-ewinde des Zy-

  linders, und das andere Gewinde mit einem Gewinde des Abtriebs-

  zapfens in Eingriff steht.

  Drehantriebe mit bestimmten ber-,renzten Win-kelbewegungen finden

  dort AnwendunGen,'wo Schwenk- und Schaltbewegungen durchzuführen

  sind und wo aus Gründen der Genauigkeit diese Bewegung nicht voli

  einer Vorrichtung, dich kontinuierlich zu rotieren im Stunde ist,

  ab-eleitet- werden soll.

  Es ist bekarint und technisch zweckmäßig, begrenzte Winkel-Drehbe-

  wegungea Drehmoment übertragender Wellen d#)durch zu erz(.#uUen, daß

  die Länß."#bewer",unf,-c-,fi von, bydraul isch oder

  Kolben die Ausgangsbewegunf# hierzu (larsteltün. ßs sind e.,Ine, Re-,Ihe

  von IIÖ"liclü-,eiten beka-r-,n-b.

  CD

  Eine Mö-lichkeit besteht in der Übertragunf#: der Kolbenbewe-

  c:, -

  gun-- über eine Pleuelstange auf eine die auf der zu be-

  --ei iden Welle sitzt, eine ---L--idere Mö#-lichkeit besteht in einer

  verzz2,hnten KolbenstanCe, die auf ein -.#uf der r#itzendes

  Zahnr,-#.ci Hierdurch ist die MÖglich#,eit »,-#"-#-ebe--i, die

  Vorteile der nyaraulischen oder pneumatischen £")'tE#,ueru-£jg für

  die Erzeugung von Win-##elbeiieG:ungen au!3,."uniatzer#. zs ist

  ein Dreh--e-,#ut-rieb oekan,-t#,-bi bei U'em ei-, fiLrehfe.-,.#-i,-

  Kolbe#n iber seire, Kolbenst#zi-e unu ein steil-,*-#"-.r-i#-e,:# Gewinde

  auf einen Abtriebszapfea, wirkt. Doch läLt sich mit die2er Aus-

  führun- nur ein geringer Drehwinkel für eine vorgesehene Kol-

  CD

  ht

  benverschiebung erreichen. Bei diese-n Ant£ieben fizi- die sich

  um ihre LänGsachse drehende Abbriebswelle ig abwechselnd

  einmal links und einmal rechts Bewegur-gen in bestimmten Winkel-

  größen aus. Bei diesen bekannten Vorrichtungen i,#Tirkt es sich je-

  doch nachteilL- aus, daj;*) sie entweder im Verhältnis zu ihrer

  -nutzbaren Kraft außerordentlich viel Raum beanspruchen, oder

  duR die Drehwinkel ---lu-IL' ein zu Eheringes Maß begrenzt iad. Diese

  ci

  Nachteile stellen in vieleti Fällen den praktischen -i#insa#tz dieser

  beklannten Drehantriebe in Fra-e.

  bei dem eine grÖßere Drehbe-

  Bekttrint ist ferner ein Drehantrieb,

  wegun#... bei gleich langem Kolbenhub und gleicher iSteigung des Ge-

  windes, des Kolbens und des Abtriebszapfens möglich ist.

  Dies"er Dreh-i-.i-trieb besteht aus einem mit Innengewinde ver-

  sehenen, axiI-11 --,-ef;"ihrten Hohlkolben, der eineamit Außen-e-

  winde ve--nzehe-,ie".# en in eine Teilumdrehung ver-

  setzt, wobei der Hohlkolbeil -lußen mit einem entgegenge-

  setzt Zu dem Innengewinde verlaufenden Ge##.Tinde versehen ist,

  dai3 in ein entsprechendes Gewinde des Zylinders eingreif--1#,-.

  Dieser Drehantrieb -#,.reist jedoch eine erhebliche BaulEi-,ir,-e ziu-f.

  Einin'al wird ein großes Stück BaulbLuge für die einwandfreie

  Führuni# des Kolbens benötigt, andererseits ist viel Baulän##e

  für die ex,#k-t#i-e- L---i-erunz- des Abtriebszapfens erforderlich.

  UnGleiche Gei"TiiiaeläL:ige zwischen dein Zylinder und dem Kolben

  einerseits so-i.#ie dem Kolben und dem --'Lbtriebszapfen anderer-

  seits, bewirKen,dassfür eine lastlose Drehun- des Abtriebs-

  zapfens je nach der Drehrichtung unterschiedliche hydraul-i-

  sche Kr,;#fte notwendig ---iiid"

  Es ist auch ein DrehL-uitrieb von ver-,leichsweise kurzer Bau-

  länge bekann-u ###,eworden, bei dem für eine lastlose Drehung des

  Abturiebszapfens in beiden Drehrichtungen galiche hydraulische

  Kräfte notwendig -ind. Bei dieser bekannten Ausführung# weist

  der Kolben an jeder Stirnseite einen Wellenstumpf auf, der mit

  Gewide versehen ist, wobei der eine Wellenstumpf in eine Aus-

  nehmung des Abtriebszapfens, die ebenfalls mit Gewinde versehen

  ist, eingreift und der andere Wellenstumpf in ein Innengewinde

  des Zylinder3.

  Dieser Drehantrieb hat sich im großen und ganzen gut bewährt. Von Vorteil ist sein symmetrischer Aufbau, wodurch eine gute Führung des Kolbens und eine kurze gedrungene Ausführung des ganzen Drehantriebes erreicht wird. Trotz der kurzen Gedrur,--enen Bauweise -tritt nicht die Gefahr einer Verkantung des Kolbens in dem Zylinder auf. Außerdem ergibt dieser symmetrische Aufbau gleichlange Wege des Druckmittels durch gleiche Gewindelängen, so daß unabhängig von der Richtung der Kolbenbewegung sich dem Druckmittel in dem Drehantrieb gleiche Wideitände entgegenstellen.
• Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen D rehantrieb zu schaffen, welcher sich durch eine extrem kurze Bauweise auszeichnet, sowie in der Herstellung und IIonta---e außerordentlich einfach ist.
• #D Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Kolben in an sich bekannter Weise an einer Stirnfläche einen, aufEeiner Umfläche mit Gewinde versehenen Wellenstumpf aufweist, der in eine mit Innengewinde versehene Ausnehmung des Ab-biebszapfens eingreift, und die miteinailder in Eingriff stehenden Gewinde auf der Kolbenfläche und der Innenwand des Zylinders einerseits sowie auf dem Wellenstumpf und der lnnenwLitid der Ausnehmung des Abüriebszapfens andererseits al#, verdr,.Llltc" abUeriiiidE,-te Polygonquerscluiitte ausEebildet siria. Durch (iie#"e gatiz, besondere Aus-Gestaltung dor Gewinde ergibt sich eine. weiblc:iufi#"# #"latte Oberfläche ohne extrem auftretende Erhöhungen oder Vertiefungen, so daß handelsübliche Dichtungselemente verwendet werden kÖnnen, wenn die Flächen gegen Druck abgedichtet werden sollen. Außerdem hat diese Gewindeausbildung durch die Herstellungsmöglichkeit einer genauen Passung zwischen den Bohrungen und dem Kolben bzw. Wellenstumpf mit Polygonquerschnitt größere Berührungsflächen. Hierdurch vermindert sich der spezifische Flächendruck. Das Drehmoment wird durch die Beaufschägung der gesamten Kolbenfläche einerseits und dem Kraftangriff an den Umfang des Kolbens andererseits auf den optimal möglichen Wert CD (gebracht. Der nur einseitige Wellenstummel läßt die Bodenseite D 0 des DrehantrIebes frei, so daß eine Drehwinkeleinstellung vorgesehen werden kann. Außerdem ergibt der nur einseitige Wellenstummel gegenüber der bekannten Ausführungsform mit zwei Wellenstummeln eine wesentliche Verringerung der epsamten Länge, so daß toter Raum wegfällt. Das Gewinde selbst ist -außerordentlich einfach herzustellen.' Die Ausnehmung in dem AbÜriebskopf ist nach einem weiteren Iierkmal der Erfindung mit Iluten versehen, die sich über den Bewegungsbereich des Wellenstumpfes hinaus erstrecken, so daß das Druckmittel auch auf die Stirnseite des Wellenstumpfes treten kann und somit eine Beaufschlagung der Stirafläche des Kolbens und der Stirn-, fläche- des Wellenstiimpfes erfolgt.
• Vorteilhaft ist an der dem Abtriebszapfen ab-(-,#viandten Seite des C)

  Drehantriebes in der Gehäusewandung ein Schraubbolzen vor-

  gesehen, welcher mittels einer Kontermutter anBülerbar ist.

  Durch mehr Qder weniger -tiefes Hineinschrauben des Schraub-

  bolzens wird der Endanschlag für die axiale Verschiebebewe-

  gung des Kolbens geändert, was auch eine Veränderun- des Dreh-

  winkel-- zur Fol-e hat.

  Ein Ausführungsbeispiel der Erfindun- ist an Hand der Zeici.LnUrl,r

  1.D tD

  näi= erläutert, und zwar zeigt:

  Fig. 1 einen Längsschnitt des Drehan-briebe",

  Fig. 2 eine geschnittene Seitenansicht gemäß der Linie

  A - A der Fig. 'l und

  Fig. 3 den zu einem Gewinde verdrallten Kolbm mit Wellen-

  stumpf von polygona.lem .,uerschrlitt in p-r:,#rsoekti-

  vischer DarstellunG.

  #Lit -1 ist der Zylinder des Drehantriebes bezeichnet" wäCher

  nach beiden Seiten durch die Flansche 2,57 ab-odeckt ist. In

  deia Zylinder 1 ist, der Kolben 4 .--Ixial -verschiebbar

  D#,r U'17,Ln"ciie 2 wird von dem Abbriebszapfen der

  in den Zylinder '] hineinragt und an. diesen vorr,tSenden Teil

  r

  ##Usnehmunfr 6 -aufweist. In (Iiese, 6 (..-eift ei-a

  lile,#lleti#3biimpf eia, welcher --,In dein Kolben befestigt ist.

  Ple Ltc-.#,r; Hrolbeas 4 die (Ueseia L7ii.,>--"-)c(L.iete InnE-i-

  Z, 11 i-t-, le r- 1 eir,#CL'> Ilinf*L cliu Ct-

  stumpfes 7 sowie die Innenwandung der Ausnehmung 6 des Abtriebszapfens 5 andererseits sind mit Gewinde 8 versehen. Dieses Gewinde 8 ist, wie insbesondere Fig. 2 und 3 erkennen lassen, ein verdrallter, abgerundeter Polygonquerschnitt, Und zwar hergestellt aus-einem Kreis mit einem überlagerten Dreieck, wobei für den Wellenstumpf 7 und dem Kolben 4 der #juerschnitt voll ist, während der Polygonquerschnitt für die Innenwan-dungen des Zylinders 1 und der Ausnehmung 6 in Form einer Bohrung ausgebildet sind. Durch diese Verdrallung der-Profilquerschnit.te ergibt sich ein Gewinde, daß eine in zwei Ebenen gewölbte, aber weitläufig glatte Oberfläche ohne extrem auftretende Erhöhungen oder Vertiefungen aufweist. Dies macht die Verwendung von handelsüblichen Dichtungselementen 9 möglich, um die Flächen gegen Druck abzudichten. Der Dichteffekt entspricht hierbei dem einer abgedichteten, kreisrunden Fläche. Die Dichtung 9 gestattet die Druck-CD raume 10 und 11 gegeneinander abzudichten.
• Um den Kolben, 4 auch auf der Seite des Wellenstumpfes 7 trotz .der relativ en-en Ge&ndepassun- zwischen dem Wellenstumpf 7 und u 0 - dem Abtriebs#aPfen 5 auf der gesamten Zuersclm-ii-ttfläche mit Druck beaufschlagen zu können, erhält die Innenwandung der Ausnehmung 6 des Abtriebszapfens 5 Nuten 12, die sich über dem Bewegungsbereich des Wellenstumlfes 7 hinauserstrecken. Durch diese Nuten '12 kann das Druckmittel auf die Stirnseite des Wellenstumpfes '# -elangen, so daß die gesamte S-11-irnfläche des Kolbens beaufschlagt werden kann. Der Drehwinkel des Abtriebszapfens 5 wird bestimmt durch die Länge des Axialweges des Kolbens 4. Durch Veränderung des Endabschlages des Kolbens 4 kann daher der Drehwinkel verändert werden. Zu diesem Zwecke ist in den Flanschen 3 ein Schraubbolzen 13 eingerhraubt, welcher als Endanschlag für den Kolben,4 dient. Je nachdem wie tief der Schraubbolzen 13 in den Flansch 3 hineingeschraubt wird, oder aber auch aus diesem herausgeschraubt wird, läßt sich der Kolbenweg und damit der genaue Drehwinkel einstellon. Um den einmal eingestllten Wert zu sichern, ist auf dem Schraubbolzen die Kontermutter 14 angebracht. Diese Kontermutter dient außerdem als hinterer Zentrierzapfen für den Einbau des Drehantriebes. In Fig. 3 ist das steilgängige Polygongewinde dargestellt, mit dem der Kolben 4 und der Wellenstumpf 7 versehen sind. Der Windungssinn auf dem Kolben 4 ist dem auf dem Wellenstumpf 7 entgegengesetzt. Bei einer Drehbewegung addieren sich durch diese Gewindepaarung. die Drehbewegung, so daß der Abtriebszapfen 5 die doppelte Drehbewegung ausfÜhrt.
• Die Wirkungsweise der Anordnung ist wie folgt: Es wird das Druckmit;bel, beispielsweise Öl, durch die Bohrung 15 in den Druckraum 11 geleitet, so führt der Kolben 4 in dem Zy- linder 1 eine Verschiebebewegung näch links aus. Bei dieser Axialverschiebung kommt gleichzeiti'g eine Drehbewegung des Kolbens 4 zustande, weil das Gewinde 8 auf der Umfläche des Kolbens 4 in dem Gewinde b in der Inneii.seite des Zyliiiders, 'l -efÜhrt ist. Diese Dreh-L) bcwcf"-uilt.l; des Kolbens 11 wird auf üen Ai)triebsz..ii)feil ' Übertragen, und

  zwar ibr das Gewinde 8 auf dem Wellenstumpf 7 und das Gewinde

  8 in der Ausnehmung 6 des Antriebszapfens 5. Weil dieses Ge-

  winde eine entgegengesetzte, gleich große Steigung wie das Ge-

  CD CD

  winde auf der Umfläche des Kolbens aufweist, dreht sich der

  Abtriebszapfen 5 um den doppelten Drehwinkel, um den sich der

  Kolben 4 dreht. Auf' diese Weise wird eine Axialbewegung des

  CD

  Kolbens 4 in eine Drenbewegung des Abtriebszapfens 5 umgewan-

  delt.

  Bei Beai)fschlerng des Kolbens 4 mit Druckmittel über die Bohrung

  11 und -dem Druckraum 10 ergeben sich die um'Sekehrten Vxhältnisse,

  wobei das Druckmittel über die Nuten 12 auch auf die Stirnseite

  des Wellenstumpfes 7 gelangt.

Claims (1)

1. a -b e n t a n s p__ r ü c h e 1.2 Hydraulisch oder pneumatisch betätigter Drehantrieb mit einem Zylinder, einem übtriebezapfen und einem Kolben, wel- cher mit zwei Gewinden mit entgegengesetztem Windungssinn ver- sehen ist, von denen das eine auf der Uhflüche Ues Kolbens ange- ordete Gewinde mit einem Innengewinde des Zylinders, und das andere Gewinde mit einem Gewinde des Abtriebszapfens in EinSriff -steht, dadurch gehennzeichnet, da3 der Kolben((4) in an sich be- kannter Weise an einer Stirnfläche einen auf seiner Umfläche mit Gewinde (8) versehenen Wellenstumpf (7) aufweist, der in eine mit Inneng#ewinde (8) versehene Ausnehmung (6) des Abtriebszapfens (5) eingreift, und die miteinander in Eingriff stehenden Gewinue (8) auf der Kolbenumfläche und der Innenwand des Zylinders (1) einerseits sowie auf dem Wellenstump (7) und der Innenwand der Ausnehmung (6) des Abtriebszapfens (5) andererseits als ver- drallte, abgerundete Polygonquerschnitte ausgebildet sind. 2.) Dritantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dyß die Ausnehmung (6) in dem AbtriebszIpfen (5) mit Nuten (12) ver- sehen ist, die sich äber den Bewegungsbereich des Wellenstumpfes hinaus erstrecken. Drehantrieb nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeich- net, daß an der dem Abtriebszapfenf (5) abgewandten Seite des Drehuntriebes in der Gehäusewandung (3) ein Schraubbolien (13) vorgesehen ist, welcher mittels eine- Kontermutter (14) arretierbar ist.