DE19532804C2 - Riemengetriebener Drehantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen oszillierenden Drehantrieb zur Winkelpositionierung mit einem offenen Riemen.

Riemengetriebene Drehantriebe dieser Art sind beispielsweise aus der US 4,838,148 bekannt. Die dort verwendeten Riemen sind Zahnriemen, die über mindestens ein Zahnrad geführt sind, wobei dieses bzw. eines dieser Zahnräder mit einer nach außen geführten Welle verbindbar ist, über welche die bei Druckmittelbeaufschlagung entstehende Drehbewegung außen abgreifbar ist. Der Riemen ist innerhalb des Druckmittelgehäuses so angeordnet, daß er volumenveränderbare Druckkammern bildet. Je nach Druckbeaufschlagung wandern diese Druckkammern von einem Anschlag zum anderen und bewegen über die außen am Riemen angeformten Zähne dann das Zahnrad, das mit der nach außen geführten Welle verbunden bzw. verbindbar ist. Pneumatisch riemengetriebene Drehantriebe dieser Art sind sehr flachbauend und eignen sich somit sogar zum Nachrüsten auf Handhabungsgeräten, um den Freiheitsgrad der Drehbewegung zu gewinnen.

Ein weiterer riemengetriebener Drehantrieb ist aus der DE 41 11 117 bekannt. Hierbei wird ein geschlossener Zahnriemen über insgesamt drei Zahnräder geführt. Das zentrale Zahnrad dieser dieser drei Räder ist mit der außen geführten Welle verbunden. Die anderen beiden Räder sind am Umfang des zentralen Zahnrades angeordnet. Sie dienen mehr oder weniger als Umlenkräder zur Bildung zweier Druckkammern mit Hilfe eines geschlossenen Riemens Letzterer wird über einen Abschnitt über das zentrale Zahnrad geführt und danach über die Umlenkräder. Ober diese geführt liegt der Riemen dann über einen kurzen Abschnitt wieder an dem über das zentrale Zahnrad geführten Riemenabschnitt an. Ein Preßelement preßt die beiden Riemenabschnitte unter Erzielung von Dichtwirkung aneinander. Diese an sich wirkungsvolle und kompakte Bauform erzeugt aber im zu dichtenden Bereich große Reibungskräfte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen bekannten, an sich vorteilhaften Drehantrieb unter Reduzierung der Reibungskräfte weiterzubilden.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Vorteilhaft ist bei der vorliegenden Erfindung, daß unter Beibehaltung der sich als kompakt und vorteilhaft erwiesenen Bauform eines Drehantriebes die erzeugten Rei­ bungskräfte unter Einhaltung einer guten Dichtwirkung erheblich reduziert sind.

Durch die Verwendung eines offenen Riemens, der an den Enden mit der verzahnten Seite im Gehäuse fixiert eingelegt ist, ist es möglich, die jeweiligen Endabschnitte des Riemens so auszubilden, daß sie eine Dichtlippe bilden, die an dem über das zentrale Zahnrad geführten Riemenabschnitt dichtschlüssig anliegen. In einer anderen Ausfüh­ rungsform ist vorgesehen, daß kurze Riemenelemente, die ansonsten hinsichtlich des Werkstoffes, der Breite und der Verzahnung so ausgebildet sind wie der eigentliche Zahnriemen, so über die Umlenkkörper nahe des zentralen Zahnrades geführt sind, daß der als Dichtung wirkende Riemenabschnitt sowie der eigentliche Zahnriemen sich mit den glatten unverzahnten Flächen berühren. Der kurze, als Dichtung wirkende Riemenantrieb ist dabei so angeordnet, daß er zumindest eine Berührungslinie mit dem über das zentrale Zahnrad geführten Riemenabschnitt bildet.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben.

Die Abbildung zeigt einen Querschnitt durch den Drehantrieb. Innerhalb des Gehäuses 1 ist ein weitgehend zentral angeordnetes Riemenrad 3 vorgesehen, das mit einer nach außen geführten, hier jedoch nicht dargestellten Welle verbindbar ist. Dieses zentrale Riemenrad 3 ist mit einer Außenverzahnung versehen. Weiteres wesentliches Element des Drehantriebes ist der Zahnriemen 2, der nur an einer Seite 30 verzahnt ist. Die andere Seite des Riemens ist glatt. Der Riemen ist dabei so über das zentrale Riemenrad 3 geführt, daß bei Bewegung des Riemens eine Drehbewegung nach außen zur Welle erreicht wird. Desweiteren sind zwei weitgehend zylindrische Körper 4 und 5 vorgesehen, die im Bereich des Außenumfanges des zentralen Riemenrades 3 angeordnet sind. In diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem verwendeten Zahnriemen um einen offenen, d. h. nicht geschlossenen Riemen. So weist der Zahnriemen 2 die beiden Enden 10 und 20 auf. Er hat eine senkrecht zur dargestellten Papierebene entsprechende Erstreckung, so daß seine Ränder zum einen am Boden des Gehäuses 1 und zum anderen an dem hier nicht dargestellten Deckel des Gehäuses 1 dichtend anliegen. Desweiteren sind die zylindrischen Körper 4 und 5 mit radialen Druckmitteleingängen 50 und 60 versehen, so daß eine Beaufschlagung der durch den Riemen gebildeten Druckmittelräume bzw. Kammern erfolgen kann. In dieser dargestellten Endlage wurde zuvor im Bereich des zylindrischen Körpers 4 über die Druckmittelöffnung 50 die entsprechende Kammer gefüllt, so daß der Riemen die entsprechend auf der gleichen Seite gebildete Kammer vergrößert, so lange, bis der Riemen auf der linken Seite in den Endlagezustand kommt. Die Bewegung ist nunmehr wieder umkehrbar, indem über die Druckmittelöffnung 60 der auf der linken Seite verbleibende Druckraum gefüllt wird, und über die Leitung 50 der andere, zuvor gefüllte Druckraum jetzt geleert wird. Dies führt zur Ausbildung einer sich vergrößernden Druckkammer spiegelbildlich auf der anderen Seite. Dabei wird jeweils über eine gewisse Strecke der Zahnriemen über das zentrale Riemenrad 3 geführt, so daß eine Drehbewegung mit der nach außen verbundenen Welle entsteht. Damit der Zahnriemen ortsfest bleibt, liegt er, in seinem Endabschnitt über einen Teilumfang der zylindrischen Körper 4 und 5 geführt, mit seiner Verzahnung 30 in einer Innenver­ zahnung 40 des Gehäuses in diesen Abschnitt an. Zur Erzielung der Abdichtung der Druckkammern zueinander und gegenüber dem übrigen Gehäuseinnenraum können die Enden 10, 20 des Zahnriemens 2 so ausgebildet sein, daß sie über zumindest eine Berührungslinie den Riemenabschnitt, welcher über das zentrale Riemenrad 3 geführt ist, dichtend berühren. In einer zweiten, hier dargestellten Ausführungsform sind kurze Riemenabschnitte 6 als Dichtelemente zusätzlich verwendet. Sie entsprechen hinsichtlich der Werkstoffwahl sowie der Breitenabmessung und der Verzahnung dem Zahnriemen. Dieser ist mit seiner Verzahnung über die entsprechende Außenverzahnung der zylindrischen Körper 4 und 5 fixiert festgelegt. Die Spitzen bzw. die Enden dieser kurzen riemenartigen Dichtabschnitte 6 liegen an dem Riemenabschnitt, der über das zentrale Riemenrad 3 geführt ist, zumindest an einer Berührungslinie dichtend an. Der Vorteil einer solchen Ausgestaltungsform ist, daß sich geringe Reibungskräfte ergeben. So liegen zwar die glatten Außenseiten des Dichtriemenabschnittes 6 am eigentlichen Riemen 2 im verzahnten Bereich an, jedoch findet hier keine Relativbewegung zwischen den beiden Riemen statt, so daß auch keine Reibungskräfte auftreten werden. In diesem Berührungsbereich zwischen dem Dichtriemenabschnitt 6 und dem Zahnriemen 2 liegt somit nur Haftreibung vor. Lediglich in dem Bereich, in dem sich der dichtende Riemenabschnitt 6 mit dem über das zentrale Riemenrad 3 geführten Abschnitt des Riemens berühren, liegen Reibungskräfte vor. Diese sind aufgrund der nur linienförmigen Berührung relativ klein. Der Dichtriemenabschnitt 6 liegt dabei unter Vorspannung an, so daß eine gute Dichtwirkung erzielt wird. Insgesamt sind die auf die erzielte Dichtwirkung entfallenden Reibungskräfte erheblich verkleinert. Dennoch ist die Abdichtung des Drehantriebes zuverlässig.

Claims (5)

1. Oszillierender Drehantrieb zur Winkelpositionierung mit einem offenen Riemen (2), der in einem druckmitteldichten, kastenförmigen Gehäuse (1) über mehrere zylindrische Körper (4, 5) geführt wird und dabei beidseits eines zentral angeordneten Riemenrades (3) bewegliche und somit volumenveränderliche Druckkammern bildet, deren Belüftung oder Entlüftung über die Welle des Riemenrades nach außen als Drehbewegung übermittelt wird, wobei aus Gründen der Abdichtung die beiden Endbereiche des Zahnriemens jeweils am Rande des Riemenrades (3) ortsfest und druckmitteldicht in das Gehäuse eingelegt sind und an diesen Randstellen stationäre Dichtmittel (6) vorgesehen sind, die im tangentialen Reib- und Dichtschluß mit dem Rücken des über das Riemenrad (3) geführten Riemens (2) stehen.

2. Oszillierender Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmittel am Zahnriemen (2) an dessen Enden (10, 20) angeformt sind.

3. Oszillierender Drehantrieb nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die stationären Dichtmittel aus kurzen zusätzlichen Riemenabschnitten (6) bestehen,welche derart angeordnet sind, daß sie zum einen dichtschlüssig am eingelegten Riemenabschnitt und zum anderen dichtschlüssig an dem Riemenabschnitt anliegen, welcher über das Riemenrad (3) geführt ist.

4. Oszillierender Drehantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils als Dichtmittel eingebrachten Riemenabschnitte (6) hinsichtlich Werkstoff, Breite und Verzahnung dem eigentlichen Riemen (2) entsprechen.

5. Oszillierender Drehantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der als Dichtmittel eingelegte Riemenabschnitt (6) gegen den eigentlichen, die bewegbaren Druckkammern bildenden Riemen (2) derart angelegt ist, daß die nicht verzahnten Außenseiten aneinanderliegen.