DE202012101530U1

DE202012101530U1 - Stellantrieb

Info

Publication number: DE202012101530U1
Application number: DE201220101530
Authority: DE
Original assignee: KREMER MACHINE SYSTEMS GmbH
Current assignee: KREMER MACHINE SYSTEMS GmbH
Priority date: 2012-04-24
Filing date: 2012-04-24
Publication date: 2012-06-26
Anticipated expiration: 2022-04-25

Abstract

Stellantrieb,
mit einem als Kontraktionsantrieb ausgestalteten, zwischen seinen beiden Enden beweglichen Antriebselement,
dadurch gekennzeichnet,
dass dem Kontraktionsantrieb (3) eine beweglich gelagerte Triebstange (2) zugeordnet ist,
und mit einem der beiden Enden des Kontraktionsantriebs (3) eine auf die Triebstange (2) einwirkende Klemmvorrichtung (4) verbunden ist,
und dass eine zweite auf die Triebstange (2) einwirkende Klemmvorrichtung (4) vorgesehen ist,
wobei die beiden Klemmvorrichtungen (4) jeweils lösbar ausgestaltet sind, derart, dass sie wahlweise, je nach Betätigung, die Triebstange (2) festlegen oder freigeben,
und wobei die beiden Klemmvorrichtungen (4) getrennt voneinander und in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung des Kontraktionsantriebs (3) ansteuerbar sind, derart,
dass die eine Klemmvorrichtung (4) eine zur anderen Klemmvorrichtung (4) unterschiedliche Klemm- oder Freigabestellung einnimmt.

Description

Die Neuerung betrifft einen Stellantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Gattungsgemäße Stellantriebe sind aus der Praxis bekannt. Sie dienen zur Betätigung von Stellelementen, die einen vergleichsweise geringen Weg für die ihre Betätigung zwischen zwei Stellungen benötigen. Der dabei verwendete Kontraktionsantrieb wird auch als pneumatischer Muskel bezeichnet. Es handelt sich dabei um ein Element, welches einen mit Fluid – üblicherweise ein Gas wie z. B. Druckluft – befüllbaren Innenraum aufweist sowie eine flexible äußere Hülle. Bei Druckbeaufschlagung dieses Kontraktionsantriebs dehnt sich dieser in radialer Richtung aus, während er sich in axialer Richtung zusammenzieht. Bei nachlassender Druckbeaufschlagung nimmt der Kontraktionsantrieb seine ursprüngliche Form wieder ein, so dass sich der Abstand zwischen seinen beiden Enden wieder vergrößert. Diese Rückstellung des Kontraktionsantriebs erfolgt teils aufgrund seiner eigenen Elastizität, teils kann sie, je nach Einbaulage des Stellelements, durch Schwerkraft, Federelemente oder dergleichen unterstützt werden.
Außer den erwähnten längenveränderlichen Kontraktionsantrieben sind auch rotationsveränderliche Kontraktionsantriebe denkbar, bei denen das erste gegenüber dem zweiten Ende eine unterschiedliche Drehstellung einnehmen kann, indem die Hülle des Kontraktionsantriebs abhängig von der Druckbeaufschlagung tordiert.
Nachteilig bei den bekannten Stellantrieben ist der vergleichsweise geringe Weg, der zwischen den beiden Endstellungen des Kontraktionsantriebs liegt. Vorteilhaft ist allerdings, dass die Wegstrecke sehr präzise über die entsprechende Fluidbeaufschlagung eingestellt werden kann, so dass eine hochpräzise Steuerung der von dem Stellantrieb betätigten Elemente möglich ist.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Stellantrieb dahingehend zu verbessern, dass unter Beibehaltung der gewünschten Präzision die steuerbare Weglänge, mit der das zu betätigende Bauelement beaufschlagt werden soll, größer sein kann als die Weglänge, die der Kontraktionsantrieb selbst zwischen seinen beiden möglichen Stellungen zurücklegt.
Diese Aufgabe wird durch einen Stellantrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Neuerung schlägt mit anderen Worten vor, ein Ende des Kontraktionsantriebs wahlweise lösbar oder klemmend auf eine von dem Kontraktionsantrieb angetriebene Triebstange einwirken zu lassen. Eine zweite Klemmvorrichtung ist vorgesehen, die ebenfalls die Triebstange wahlweise freigibt oder klemmend festlegt, und die ortsfest angeordnet sein kann. Dadurch, dass die beiden Klemmvorrichtungen getrennt voneinander angesteuert werden können, kann beispielsweise vorgesehen sein, dass zunächst eine erste, mit dem Kontraktionsantrieb verbundene Klemmvorrichtung die Triebstange festlegt, während die zweite Klemmvorrichtung die Triebstange frei gibt. Wird nun der Kontraktionsantrieb bewegt, so überträgt sich diese Bewegung mittels der ersten Klemmvorrichtung auf die Triebstange, wobei diese frei in der zweiten Klemmvorrichtung läuft. Anschließend, nämlich am Ende der Bewegung des Kontraktionsantriebs, kann die bislang gelöste, zweite Klemmvorrichtung umgesteuert werden, so dass sie die Triebstange festlegt. Anschließend wird die erste, zunächst festgelegte Klemmvorrichtung gelöst, so dass sie die Triebstange freigibt, und der Kontraktionsantrieb wird in umgekehrter Bewegungsrichtung betätigt bzw. stellt sich selbständig in seine Ausgangsposition zurück.
Am Ende dieser Rückstell-Bewegung befindet sich der Kontraktionsantrieb wieder in seiner ursprünglichen Anordnung, während sich die Position der Triebstange relativ zu dem Kontraktionsantrieb geändert hat. Durch entsprechend häufige Wiederholung des geschilderten Bewegungsablaufs kann die Triebstange über eine nahezu beliebige Länge bewegt werden, wobei je nach Ansteuerung der beiden Klemmvorrichtungen die Bewegung der Triebstange relativ zu dem Kontraktionsantrieb in wahlweise zwei unterschiedlichen Richtungen erfolgen kann, so dass Hin- und Herbewegungen der Triebstange und damit des angesteuerten Elementes möglich sind, z. B. Öffnungs- und Schließbewegungen o. dgl.
Bezogen auf eine Längsbewegung, wenn nämlich der Kontraktionsantrieb längenveränderlich ausgestaltet ist, ist diese Bewegung des Kontraktionsantriebs relativ zur Triebstange in etwa vergleichbar mit der Bewegung einer Raupe, die auf einem Ast entlang kriecht. Bei einer nicht längenveränderlichen, sondern rotationsveränderlichen Ausgestaltung des Kontraktionsantriebs können in der vorgeschilderten Weise beliebige Drehwinkel der Triebstange verwirklicht werden, unabhängig davon, auf welches Winkelmaß die Beweglichkeit des Kontraktionsantriebs selbst eingeschränkt ist. Die Bewegung des Kontraktionsantriebs kann jederzeit beendet werden, indem der den Kontraktionsantrieb beaufschlagende Druck dementsprechend gesteuert wird, so dass die Bewegung nicht stets über den gesamten Hubweg bzw. über den gesamte Rotationswinkel erfolgen muss, den der Kontraktionsantrieb zurückzulegen in der Lage ist.
Die Kraft, welche von dem Kontraktionsantriebs auf die Triebstange übertragen werden kann, ist unterschiedlich, über die Bewegung des Kontraktionsantriebs gesehen, und korreliert nicht linear mit dem im Kontraktionsantrieb herrschenden Druck. Daher kann die Triebstange wahlweise sehr feinfühlig und mit hoher Genauigkeit verstellt werden, indem beispielsweise der Kontraktionsantrieb mit entsprechend kurzen Antriebs- und Rückstellbewegungen ausschließlich in dem Bewegungs- bzw. Druckbereich bewegt wird, in welchem vergleichsweise große Druckänderungen lediglich vergleichsweise kleine Bewegungsänderungen des Kontraktionsantriebs bewirken.
Vorteilhaft können mehrere Kontraktionsantriebe um die Triebstange herum verteilt angeordnet sein, so dass auf diese Weise ein Antrieb der Triebstange mit entsprechend höherer Kraft erfolgen kann.
Vorteilhaft kann die Triebstange innerhalb des rohrförmigen, hohlen Kontraktionsantriebs angeordnet sein und sich an zumindest einem der beiden Enden des Kontraktionsantriebs aus diesem heraus erstrecken. So wird ein Stellantrieb mit besonders kompakten Abmessungen ermöglicht.
Vorteilhaft kann der Kontraktionsantrieb quer zur Triebstange angeordnet sein und über einen kurbel-, exzenter- oder keilflächenartigen Winkelbeschlag auf eine der Klemmvorrichtungen einwirken. So wird ein Stellantrieb ermöglicht, der in Längsrichtung der Triebstange besonders kompakte Abmessungen aufweisen kann, weil der längliche Kontraktionsantrieb nicht achsparallel, sondern quer zur Triebstange ausgerichtet ist, was je nach Einbauposition und Anwendungsfall bei dementsprechend beengten Platzverhältnissen vorteilhaft sein kann.
Der Winkelbeschlag kann beispielsweise in einer ersten Ausgestaltung ähnlich wie eine Kurbel wirken, so dass z. B. ein längenveränderlicher Kontraktionsantrieb auf die eine Klemmvorrichtung einwirkt und diese um die Längsachse der Triebstange verdreht, so dass die Triebstange rotativ angetrieben ist.
Der Winkelbeschlag kann beispielsweise in einer zweiten Ausgestaltung mit einem Exzenter zusammenwirken, so dass z. B. ein torsionsveränderlicher Kontraktionsantrieb mittels dieses Exzenters auf die eine Klemmvorrichtung einwirkt und diese in Längsrichtung der Triebstange anhebt bzw. absenkt, so dass die Triebstange translatorisch angetrieben ist.
Der Winkelbeschlag kann beispielsweise in einer dritten Ausgestaltung mit einem Keil zusammenwirken, so dass z. B. ein längenveränderlicher Kontraktionsantrieb mittels dieses Keils auf die eine Klemmvorrichtung einwirkt und diese in Längsrichtung der Triebstange anhebt bzw. absenkt, so dass die Triebstange translatorisch angetrieben ist.
Vorteilhaft können wenigstens zwei Triebstangen gemeinsam von einen Kontraktionsantrieb beaufschlagt sein, wenn die von dem einen Kontraktionsantrieb bereitgestellte Kraft ausreichend groß für die zwei oder mehr Triebstangen ist. Bei mehreren, zu einer Gruppe zusammengefassten Triebstangen kann also vorgesehen sein, dass die Anzahl der Kontraktionsantrieb geringer ist als die Anzahl der Triebstangen. Durch die im Verhältnis zu den Triebstangen geringere Anzahl von Kontraktionsantrieben ist der gesamte Stellantrieb hinsichtlich Anschaffungs- und Betriebskosten besonders wirtschaftlich, zudem kann er in einem besonders geringen Bauraum verwirklicht werden. Dabei kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Klemmvorrichtungen der Triebstangen unabhängig voneinander angesteuert sind. Durch entsprechendes Lösen der Klemmvorrichtungen kann also vorgesehen werden, dass bei einer gleichzeitigen und gleichsinnigen Betätigung der Kontraktionsantriebe nicht auch sämtliche Triebstangen gleichermaßen bewegt werden. So können einige Triebstangen nur über einen gewissen Weg-Anteil der Bewegung mitgenommen werden, bis dann deren Klemmvorrichtungen bereits gelöst werden, und bei anderen Triebstangen können die Klemmvorrichtungen bereits vom Anfang der Bewegung an gelöst sein, so dass diese Triebstangen in ihrer jeweiligen Position verbleiben. Andere Triebstangen hingegen können über den gesamten Weg des Kontraktionsantriebs mitgenommen werden.
Vorteilhaft kann ein Schutzgehäuse vorgesehen sein, in welchem die beweglichen Elemente des Stellantriebs angeordnet sind, also die Triebstange, der Kontraktionsantrieb und die Klemmvorrichtungen. Das Schutzgehäuse schützt nicht nur Außenstehende vor beispielsweise Verletzungen, sondern schützt auch den Stellantrieb selbst vor Blockaden durch Fremdkörper, sowie vor Verschmutzungen durch Staub und ähnliche Einwirkungen, welche die Funktionsfähigkeit des Stellantriebes zumindest nach einiger Zeit beeinträchtigen könnten.
Das Schutzgehäuse kann vorteilhaft nicht nur eine Aussparung aufweisen, die notwendigerweise für die Triebstange vorgesehen ist, sondern kann vorteilhaft zwei gegenüberliegende Aussparungen aufweisen, die hinsichtlich Größe und Anordnung so ausgestaltet sind, dass sie als Durchlässe für die Triebstange dienen können. Auf diese Weise kann die Triebstange über beliebige Wegstrecken in beiden Längsrichtungen hin und her bewegt werden.
Vorteilhaft können zwei Distanzscheiben vorgesehen sein, die jeweils am Schutzgehäuse abgestützt sind, und die jeweils eine die Triebstange führende Durchgangsbohrung aufweisen. Die Distanzscheiben bewirken also, dass die Triebstange einen bestimmten Abstand von dem Schutzgehäuse einhält, so dass auf diese Weise die Triebstange geführt ist bzw. das Schutzgehäuse vor Pendelbewegungen o. dgl. geschützt ist.
Vorteilhaft kann das Schutzgehäuse als zylindrisches Rohr ausgestaltet sein, da auf diese Weise durch die Verwendung von handelsüblichen Halbzeugen eine möglichst wirtschaftliche Fertigung des Stellantriebs unterstützt wird.
Vorteilhaft kann das Schutzgehäuse bis auf die erwähnten ein oder zwei Durchlässe für die Triebstange gegen Staub abgedichtet sein. Auf diese Weise wird der ohnehin durch das Schutzgehäuse geschaffene Staubschutz optimiert, da auch das Eindringen von Staub durch kleinere Ritzen o. dgl. vermieden ist.
Vorteilhaft kann eine preisgünstige und schnelle Reparatur bzw. Wartung des Stellantriebs dadurch unterstützt sein, dass in dem Schutzgehäuse ein Aufnahmeraum für Versorgungen des Stellantriebs vorgesehen ist, in welchem diese Versorgungsleitungen in einer solchen Länge vorliegen, dass die Kontraktionsantriebe und die Klemmvorrichtungen aus dem Schutzgehäuse herausgenommen werden können. Die Kontraktionsantriebe weisen beispielsweise die Zuleitungen für das Fluid auf, beispielsweise Pneumatikleitungen, und die Klemmvorrichtungen können beispielsweise hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch mit Energie versorgt werden, so dass die Kontraktionsantriebe und die Klemmvorrichtungen stets mit Versorgungsleitungen verbunden sind. Gegebenenfalls können weitere Versorgungsleitungen des Stellantriebs vorgesehen sein, beispielsweise für eine im Stellantrieb selbst vorgesehene Steuerungs- oder Messelektronik, wobei auch diese Leitungen in entsprechender Länge im Aufnahmeraum vorgesehen sein können, um die dementsprechend einfache Wartung bzw. Reparatur der an die Leitungen angeschlossenen Komponenten zu ermöglichen.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass die Stellung der Triebstange messtechnisch im Stellantrieb erfasst wird. Hierzu kann eine Messsonde vorgesehen sein, welche sich in die Triebstange erstreckt, wobei in an sich bekannter Weise das Maß, wie weit sich die Messsonde in die Triebstange erstreckt, messtechnisch erfasst werden kann. Die Triebstange weist zwei Enden auf, von denen das eine, erste Ende als Betätigungsende bezeichnet wird, weil mit diesem Ende der Triebstange das bewegliche Element beaufschlagt wird, welches mittels des Stellantriebs verstellt werden soll. Das andere Ende der Triebstange wird als zweites Ende bezeichnet und dieses ist mit einem axialen Hohlraum versehen, in welchen hinein sich die erwähnte Messsonde erstreckt. Außerhalb der Triebstange ist diese Messsonde ortsfest gelagert, so dass bei Bewegung der Triebstange eine Relativbewegung zwischen der Messsonde und der Triebstange stattfindet und damit die Position der Triebstange messtechnisch erfasst werden kann.
Vorteilhaft kann sich der erwähnte Hohlraum über die gesamte Länge der Triebstange erstrecken. Auf diese Weise wird wiederum eine möglichst preisgünstige Ausgestaltung des Stellantriebs unterstützt, indem nämlich die Triebstange als handelsüblich erhältliches Halbzeug in Form eines Rohrs bzw. einer Hohlwelle kostengünstig beschafft werden kann.
Ausführungsbeispiele der Neuerung werden anhand der rein schematischen Darstellungen nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Stellantriebs, ohne Schutzgehäuse und in perspektivischer Ansicht,
2 den Stellantrieb von 1 in einem Schutzgehäuse, im Längsschnitt dargestellt,
3 den Stellantrieb von 2 in perspektivischer Ansicht, ebenfalls im Längsschnitt gesehen,
4 und 5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines mit einem Exzenterantrieb versehenen Stellantriebs aus zwei unterschiedlichen Blickrichtungen,
6 und 7 ein drittes Ausführungsbeispiel eines mit einem Keilantrieb versehenen Stellantriebs aus zwei unterschiedlichen Blickrichtungen,
8 ein viertes Ausführungsbeispiel mit einer konzentrischen Anordnung von Stellantrieb und Triebstange,
9 eine Gruppe von Triebstangen mit einer demgegenüber geringeren Anzahl von Stellantrieben, und
10 eine Hexapod-ähnliche Anordnung einer beweglichen Plattform mit mehreren Stellantrieben.
In den Zeichnungen ist mit 1 jeweils insgesamt ein Stellantrieb bezeichnet, der eine Triebstange 2 aufweist, die als Hohlwelle ausgestaltet ist und in ihrer Längsrichtung hin und her beweglich ist. Zu diesem Zweck sind jeweils ein oder mehrere Kontraktionsantriebe 3 vorgesehen, die mit einem Fluid beaufschlagt werden können, dabei ihren Durchmesser vergrößern und ihre Länge verkürzen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 sind zwei Kontraktionsantriebe 3 vorgesehen, so dass die Triebstange 2 mit dementsprechend doppelter Kraft angetrieben werden kann. Die beiden gegenüberliegenden Enden der Kontraktionsantriebe 3 sind jeweils mit einer Klemmvorrichtung 4 verbunden, die, wie die Triebstange 2 und die Kontraktionsantriebe 3, als handelsübliche Bauteile verfügbar sind, so dass ihre Funktionsweise nicht näher erläutert zu werden braucht. Eine Druckfeder 5 wird gegen ihre Federwirkung komprimiert, wenn sich die Kontraktionsantriebe 3 zusammenziehen. Wenn die Druckbeaufschlagung der Kontraktionsantriebe 3 beendet wird, unterstützt die Druckfeder 5 eine Rückstellung der Kontraktionsantriebe 3 in ihre ursprüngliche Länge.
Zwei Distanzscheiben 6 sind vorgesehen. Während in der oberen der beiden Distanzscheiben 6 die Triebstange 2 längsbeweglich geführt ist, ist die untere der beiden Distanzscheiben 6 am unteren Ende der Triebstange 2 festgelegt und bewegt sich mitsamt der Triebstange 2.
Vier Führungsstäbe 7 sind um die Triebstange 2 herum verteilt angeordnet. Sie führen einerseits die Distanzscheiben 6 und sind ihrerseits an zwei Deckeln 8 und 9 festgelegt. Der obere Deckel 8 weist einen Absatz 10 auf und dient zur Zentrierung eines Schutzgehäuses 11, welches als Hohlzylinder ausgestaltet ist und sich über die gesamte Länge der Triebstange 2 und noch über deren unteres Ende hinaus nach unten erstreckt. Der untere Deckel 9 ist als innen liegender Deckel ausgestaltet und mit einer umlaufenden Dichtung 12 versehen, die insbesondere aus den 2 und 3 ersichtlich ist.
Am unteren Deckel 9 ist eine Messvorrichtung 14 festgelegt, die eine Messsonde 15 aufweist, welche sich in den Hohlraum der Triebstange 2 erstreckt.
Die Funktion des Stellantriebs 1 wird nachfolgend näher erläutert: Ausgehend von der in den 2 und 3 dargestellten Stellung soll die Triebstange 2 weiter nach oben ausgeschoben werden. Hierzu wird zunächst die untere Klemmvorrichtung 4 festgesetzt, so dass sie die Triebstange 2 festlegt. Die obere Klemmvorrichtung 4 hingegen wird gelöst, so dass eine Relativbewegung zwischen der Triebstange 2 und der oberen Klemmvorrichtung 4 möglich ist. Anschließend werden die Kontraktionsantriebe 3 mit Fluid beaufschlagt, so dass sich der Durchmesser ihrer Hüllen vergrößert, während sich die Länge der Kontraktionsantriebe 3 verkürzt. Da die Kontraktionsantriebe 3 mit ihren oberen Enden im Bereich des oberen Deckels 8 festgelegt sind, bedeutet dies, dass hierdurch die unteren Enden der Kontraktionsantriebe 3 angehoben werden. Da die unteren Enden mit der unteren Klemmvorrichtung 4 verbunden sind und die Klemmvorrichtung 4 die Triebstange 2 festlegt, wird mitsamt den unteren Enden der Kontraktionsantriebe 3 auch die untere Klemmvorrichtung 4 sowie die Triebstange 2 angehoben. Die Triebstange 2 wird auf diese Weise weiter aus dem Schutzgehäuse 11 ausgeschoben.
Nach Beendigung des Hubs wird nun die obere Klemmvorrichtung 4 an der Triebstange 2 festgelegt und die untere Klemmvorrichtung 4 gelöst. Unterstützt durch die Wirkung der Druckfeder 5 sowie durch die Schwerkraft und dadurch, dass die Kontraktionsantriebe 3 nun nicht mehr mit Druck beaufschlagt werden, sondern dieser Druck abgebaut wird, nehmen die Kontraktionsantriebe 3 wieder ihre ursprüngliche, aus den Zeichnungen ersichtliche Länge ein. Dies bedeutet, dass die unteren Enden der Kontraktionsantriebe 3 sowie die untere Klemmvorrichtung 4 innerhalb des Schutzgehäuses 11 nach unten bewegt werden.
Wird nun der beschriebene Vorgang erneut durchlaufen, so kann die Triebstange 2 ein weiteres Mal um den Hub der Kontraktionsantriebe 3 nach oben aus dem Schutzgehäuse 11 ausgeschoben werden.
Diese Bewegung ist grundsätzlich beliebig oft wiederholbar, so dass beliebig große Längenbewegungen der Triebstange 2 möglich sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die maximal mögliche Längenbewegung der Triebstange 2 begrenzt durch die Länge der Triebstange 2 selbst sowie durch die Position der unteren Distanzscheibe 6: Da diese fest mit dem unteren Ende der Triebstange 2 verbunden ist, nähert sich beim Ausschieben der Triebstange 2 die untere Distanzscheibe 6 der oberen, ortsfest angeordneten Distanzscheibe 6 an, so dass spätestens beim Kontakt dieser beiden Distanzscheiben 6 ein weiterer Ausschub der Triebstange 2 nicht mehr möglich ist.
Oberhalb der oberen Klemmvorrichtung 4 ist eine Haube 16 vorgesehen, welche nicht nur die obere Klemmvorrichtung 4 schützt und abdeckt, sondern welche auch eine Radialdichtung 17 aufweist, welche die Triebstange 2 umgibt, so dass auf diese Weise unabhängig von der Position der Triebstange 2 zwischen dieser oberen Radialdichtung 17 und der unteren Dichtung 12, die an dem unteren Deckel 9 vorgesehen ist, der gesamte Innenraum des Stellantriebs 1 bzw. des Schutzgehäuses 11 vor Staub, Flüssigkeiten und Beschädigungen geschützt ist.
Da die Messvorrichtung 14 ortsfest am unteren Deckel 9 angeordnet ist, verändert sich das Maß, mit welchem die Messsonde 15 in die Triebstange 2 eintaucht, wenn die Triebstange 2 axial bewegt wird. Auf diese Weise kann mithilfe der Messvorrichtung 14 und der hochgenau beweglichen Kontraktionsantriebe 3 präzise bestimmt werden, um welches Maß die Triebstange 2 bewegt wird bzw. in welcher Position sich die Triebstange 2 momentan befindet, so dass eine dementsprechend hochpräzise Ansteuerung des von der Triebstange 2 beaufschlagten verstellbaren Elementes möglich ist, welches in den Zeichnungen nicht dargestellt ist.
Um die beiden Kontraktionsantriebe 3 und die Führungsstäbe 7 herum ist innerhalb des Schutzgehäuses 11 so viel verbleibender Freiraum, dass dieses als Aufnahmeraum genutzt werden kann, um hier eine größere Länge von Versorgungsleitungen anzuordnen, die beispielsweise als Pneumatikleitungen zu den Kontraktionsantrieben 3 verlaufen oder die zu den Klemmvorrichtungen 4 verlaufen.
Abwandlungen von dem dargestellten Ausführungsbeispiel können in der Anzahl der verbauten Kontraktionsantriebe 3 liegen, so dass durch die Anzahl der verwendeten Kontraktionsantriebe die Kraft einstellbar ist, mit welcher die Triebstange 2 beaufschlagt werden kann.
Durch die Ausgestaltung der Klemmvorrichtungen 4 kann einerseits sichergestellt werden, dass die Triebstange 2 mit der gewünschten Kraft ausgeschoben oder eingezogen werden kann, indem nämlich die von den Kontraktionsantrieben aufgebrachte Kraft aufgrund der Klemmvorrichtung auch tatsächlich auf die Triebstange 2 übertragen werden kann. Gleichzeitig kann durch die Klemmvorrichtungen 4 jedoch auch in vorteilhafter Weise ein Überlastungsschutz für den Stellantrieb 1 verwirklicht sein: Indem die Klemmkraft entsprechend begrenzt ist, führt eine Überlastung des Stellantriebs 1 nicht zu dessen Zerstörung bzw. dazu, dass die Triebstange 2 verbogen wird, sondern vielmehr zu einem Durchrutschen der Triebstange 2 in den Klemmvorrichtungen 4. Mithilfe der Messvorrichtung 14 wird diese abweichende Bewegung der Triebstange 2 im Vergleich zur Ansteuerung der Kontraktionsantriebe 3 erfasst und kann in einer geeignet ausgestalteten Anlagensteuerung zu einem automatischen Alarm führen.
Abweichend von dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 kann die Konstruktion des Stellantriebs 1 betreffend die Kontraktionsantriebe 3 abgewandelt sein, indem diese nicht durch ihre Längenveränderlichkeit, sondern vielmehr durch ihre Torsion, also ihre Drehbeweglichkeit zum Antrieb der Triebstange 2 genutzt werden. In diesem Fall wird die Triebstange 2 um ihre Längsachse gedreht, statt sie aus dem Schutzgehäuse 11 auszuschieben oder in das Schutzgehäuse 11 einzuziehen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 4 und 5 wird für den Stellantrieb 1 eine besonders geringe Bauhöhe in Längsrichtung der Triebstange 2 benötigt. Zu diesem Zweck ist der Kontraktionsantrieb 3 nicht parallel zur Triebstange 2 angeordnet, sondern quer dazu, so dass der Stellantrieb 1 beispielsweise in einem flachen Gehäuse untergebracht werden kann.
Die Höhenbeweglichkeit der Triebstange 2 wird bei dem Ausführungsbeispiel der 4 und 5 durch einen Winkelbeschlag 18 erreicht. Der Kontraktionsantrieb 3 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als Rotationsantrieb ausgestaltet, bei dem die Druckbeaufschlagung dazu führt, dass das eine Ende des Kontraktionsantriebs 3 gegenüber dessen anderem Ende um die Längsachse des Kontraktionsantriebs 3 tordiert wird. Diese Drehbewegung wird auf eine Exzenterscheibe 19 übertragen, die eine kreisförmige Außenkontur aufweist und einen exzentrisch gebogen verlaufenden Schlitz 20. In den Schlitz 20 erstreckt sich ein Mitnehmerstift 21, so dass je nach Drehwinkelstellung des Kontraktionsantriebs 3 und dementsprechend der Exzenterscheibe 19 der Mitnehmerstift 21 in unterschiedliche Höhen geführt wird. Der Mitnehmerstift 21 ist an der unteren von zwei Klemmvorrichtungen 4 vorgesehen, während die obere Klemmvorrichtung 4 an einer schematisch angedeuteten Halterung 22 befestigt ist. Die beiden Klemmvorrichtungen 4 können jeweils über pneumatische Anschlüsse 23 in ihre jeweilige Klemm- oder Freigabefunktion gesteuert werden, und zwar unabhängig voneinander.
Aus den 4 und 5 ist ersichtlich, dass dieses Ausführungsbeispiel für den Antrieb durch zwei Kontraktionsantriebe 3 vorgesehen ist: Die untere Klemmvorrichtung 4 ist mit zwei Mitnehmerstiften 21 versehen, so dass, falls eine entsprechend große Antriebskraft für die Triebstange 2 benötigt wird, in entsprechend symmetrischer Ausgestaltung zwei gegenüberliegende Kontraktionsantriebe 3 vorgesehen sein können. Aufgrund des Aufbaus der Klemmvorrichtungen 4, die ein jeweils quadratisches Gehäuse aufweisen, kann in Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels auch vorgesehen sein, insgesamt vier Mitnehmerstifte 21 am Gehäuseumfang der unteren Klemmvorrichtung 4 vorzusehen, und selbstverständlich können statt eines quadratischen oder überhaupt viereckigen Gehäuses drei- oder mehreckige Gehäuse für die Klemmvorrichtung 4 vorgesehen sein, so dass dementsprechend rings um das Gehäuse herum mehrere Kontraktionsantriebe 3 über Winkelbeschläge an die untere Klemmvorrichtung 4 anschließen können, die dem dargestellten Winkelbeschlag 18 entsprechen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 6 und 7 findet ebenfalls ein Winkelbeschlag 18 Anwendung, der auf die untere Klemmvorrichtung 4 einwirkt. Der dabei verwendete Kontraktionsantrieb 3 ist nicht wie beim Ausführungsbeispiel der 4 und 5 als Rotationsantrieb ausgestaltet, sondern wie beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 als Längsantrieb. Der Winkelbeschlag 18 weist eine Keilfläche 24 auf, die einem Mitnehmerstift 21 der unteren Klemmvorrichtung 4 anliegt, so dass je nach Längsausdehnung des Kontraktionsantriebs 3 die untere Klemmvorrichtung 4 über den Mitnehmerstift 21 angehoben oder abgesenkt wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 6 und 7 ist der Winkelbeschlag 18 mit einem in Draufsicht L-förmigen Beschlagelement versehen, welches die Keilfläche 24 bildet. Statt dieses L-förmigen Beschlagelementes kann ein in Draufsicht U-förmiges Beschlagelement vorgesehen sein, welches beiderseits der unteren Klemmvorrichtung 4 jeweils eine Keilfläche 24 aufweist, so dass dieses eine Beschlagelement mit zwei Mitnehmerstiften 21 zusammenwirkt. Diese symmetrische, verkantungssichere Ausgestaltung des Winkelbeschlags 18 ist dann vorteilhaft, wenn lediglich ein einziger Kontraktionsantrieb 3 Anwendung finden soll. Das dargestellte Ausführungsbeispiel ermöglicht dadurch, dass ein L-förmiges Beschlagelement verwendet wird, die symmetrische Anordnung zweier gegenüberliegender Kontraktionsantriebe 3 mit jeweils einem solchen L-förmigen Beschlagelement, so dass die Triebstange 2 mit doppelter Kraft angetrieben werden kann.
In Abwandlung des Ausführungsbeispiels der 6 und 7 kann der Winkelbeschlag 18 statt über eine Exzenter- oder Keilanordnung über eine Kurbelanordnung an die untere Klemmvorrichtung 4 anschließen, so dass statt der Keilfläche 24 und des Mitnehmerstiftes 21 eine dementsprechend gelenkige Verbindung vorgesehen sein kann. Durch die Längsbewegung des Kontraktionsantriebs 3 würde in einem solchen denkbaren Fall die Triebstange 2 nicht in ihrer Längsrichtung bewegt, sondern um ihre Längsachse gedreht.
Beim Ausführungsbeispiel der 8 ist wiederum ein längsbeweglicher Kontraktionsantrieb 3 vorgesehen, der wie ein äußeres Hüllrohr die Triebstange 2 umgibt, so dass die Triebstange 2 besonders platzsparend und auch mechanisch geschützt im Inneren des Kontraktionsantriebs 3 geführt ist. Um den entsprechenden Druck im Inneren des Kontraktionsantriebs 3 aufbauen zu können, ist die Triebstange 2 gegenüber dem Innenraum des Kontraktionsantriebs 3 abgedichtet.
9 zeigt einen Stellantrieb 1, der vier Kontraktionsantriebe 3 und acht Triebstangen 2 aufweist, wobei jede Triebstange 2 mit zwei Klemmvorrichtungen 4 versehen ist, so dass die einzelnen Triebstangen 2 individuell angesteuert werden können. Wenn beispielsweise eine erste Triebstange 2 ihre Soll-Position erreicht hat, kann bei den weiteren Bewegungen der als Längsantriebe ausgestalteten Kontraktionsantriebe 3 vorgesehen sein, dass diese Triebstange 2 nicht weiter bewegt wird, sondern ortsfest verbleibt. Durch entsprechende Ansteuerung der Klemmvorrichtungen 4 dieser Triebstange 2 kann dies sichergestellt werden. Eine als Vierkantrohr ausgestaltete Halterung 22 ist mit unteren Klemmvorrichtungen 4 verbunden. Sie fasst zudem die acht Triebstangen 2 zu einer Gruppe zusammen. An dieser Halterung 22 stützen sich die Kontraktionsantriebe 3 ab.
Wenn bei der erwähnten Triebstange 2, die ihre Soll-Position eingenommen hat, die untere Klemmvorrichtung 4 an der Halterung 22 festgelegt wird und die obere Klemmvorrichtung 4 gelöst wird, die mit dem oberen Ende eines Kontraktionsantriebs 3 verbunden ist, so wirken sich die Bewegungen der Kontraktionsantriebe 3 nicht auf diese Triebstange 2 aus, sondern diese Triebstange 2 verbleibt ortsfest, bezogen auf die Halterung 22. Andere Triebstangen 2 hingegen können weiter bewegt werden, indem deren obere Klemmvorrichtung 4 geschlossen und die untere, an der Halterung 22 befindliche Klemmvorrichtung 4 gelöst wird, so dass entsprechend der Bewegung der Kontraktionsantriebe 3 diese betreffenden Triebstangen 2 dann gegenüber der Halterung 22 bewegt werden.
Auf diese Weise ist mit einer besonders einfachen Steuerung die unterschiedliche Positionierung der einzelnen Triebstangen 2 möglich, so dass insgesamt eine sehr preisgünstige Ausgestaltung dieses Stellantriebs 1 ermöglicht wird.
Je nach dem erforderlichen Kraftbedarf, und dementsprechend je nach Anwendungsfall, für welchen der Stellantrieb 1 vorgesehen ist, kann zur Anpassung der Antriebskraft die Anzahl der verwendeten Kontraktionsantriebe 3 gewählt werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 9 sind vier Kontraktionsantriebe 3 vorgesehen. Zwischen den Kontraktionsantrieben 3 sind in der Halterung 22 jedoch jeweils Ausnehmungen ersichtlich, durch welche sich noch drei weitere Kontraktionsantriebe 3 erstrecken könnten, so dass der Stellantrieb 1 der 9 mit maximal sieben Kontraktionsantrieben 3 versehen werden könnte. Da die oberen Klemmvorrichtungen 4 miteinander verbunden sind und gleichzeitig auf und ab bewegt werden, kann im Minimalfall auch die Ausgestaltung des dargestellten Stellantriebs 1 abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 9 mit lediglich einem einzigen Kontraktionsantrieb 3 erfolgen, wenn dieser dann beispielsweise, um Verkantungen zu vermeiden, mittig in der Halterung 22 angeordnet wird.
10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem wie beim Ausführungsbeispiel der 9 der Stellantrieb 1 eine Gruppe von Triebstangen 2 aufweist. Dabei sind insgesamt vier Triebstangen 2 vorgesehen sowie drei Kontraktionsantriebe 3. Eine untere Basisplatte bildet die Halterung 22 und eine obere Beschlagplatte 25 trägt ebenso wie die Halterung 22 jeweils die Klemmvorrichtungen 4 der Triebstangen 2. Dadurch, dass die Triebstangen 2 in ringförmigen, außen ballig geformten Durchführungen durch die Beschlagplatte 25 geführt sind, kann sich die Beschlagplatte 25 kugelgelenkartig relativ zu den Triebstangen 2 schräg stellen, so dass bei unterschiedlich stark angehobenen Triebstangen 2 die Beschlagplatte 25 nicht nur parallel zur unteren Basisplatte, also zu der Halterung 22 auf und ab verstellt werden kann, sondern auch schräg angestellt werden kann, wie dies von Hexapoden bekannt ist.

Claims

Stellantrieb, mit einem als Kontraktionsantrieb ausgestalteten, zwischen seinen beiden Enden beweglichen Antriebselement, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kontraktionsantrieb (3) eine beweglich gelagerte Triebstange (2) zugeordnet ist, und mit einem der beiden Enden des Kontraktionsantriebs (3) eine auf die Triebstange (2) einwirkende Klemmvorrichtung (4) verbunden ist, und dass eine zweite auf die Triebstange (2) einwirkende Klemmvorrichtung (4) vorgesehen ist, wobei die beiden Klemmvorrichtungen (4) jeweils lösbar ausgestaltet sind, derart, dass sie wahlweise, je nach Betätigung, die Triebstange (2) festlegen oder freigeben, und wobei die beiden Klemmvorrichtungen (4) getrennt voneinander und in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung des Kontraktionsantriebs (3) ansteuerbar sind, derart, dass die eine Klemmvorrichtung (4) eine zur anderen Klemmvorrichtung (4) unterschiedliche Klemm- oder Freigabestellung einnimmt.
Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontraktionsantrieb (3) längenveränderlich ist.
Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontraktionsantrieb (3) rotationsveränderlich ist.
Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kontraktionsantriebe (3) um die Triebstange (2) herum verteilt angeordnet sind.
Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebstange (2) innerhalb des rohrförmigen, hohlen Kontraktionsantriebs (3) angeordnet ist und sich an zumindest einem der beiden Enden des Kontraktionsantriebs (3) aus diesem heraus erstreckt.
Stellantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontraktionsantrieb (3) quer zur Triebstange (2) angeordnet ist und über einen kurbel-, exzenter- oder keilflächenartigen Winkelbeschlag auf eine der Klemmvorrichtungen (4) einwirkt.
Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Triebstangen (2) gemeinsam von einen Kontraktionsantrieb (3) beaufschlagt sind, die Klemmvorrichtungen (4) der Triebstangen (2) jedoch unabhängig voneinander angesteuert sind.
Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebstange (2), der Kontraktionsantrieb (3) und die Klemmvorrichtungen (4) in einem Schutzgehäuse (11) angeordnet sind, welches wenigstens eine Aussparung aufweist, durch welche sich die Triebstange (2) erstreckt.
Stellantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgehäuse (11) zwei gegenüberliegende Aussparungen aufweist, welche zwei Durchlässe für die Triebstange (2) bilden.
Stellantrieb nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Distanzscheiben (6) vorgesehen sind, die jeweils am Schutzgehäuse (11) abgestützt sind und eine die Triebstange (2) führende Durchgangsbohrung aufweisen.
Stellantrieb nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgehäuse (11) als zylindrisches Rohr ausgestaltet ist.
Stellantrieb nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzgehäuse (11) bis auf den Durchlass für die Triebstange (2) gegen Staub abgedichtet ist.
Stellantrieb nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Schutzgehäuse (11) ein Aufnahmeraum für Versorgungsleitungen des Stellantriebs (1) vorgesehen ist, und dass diese Versorgungsleitungen in einer die Herausnahme der Kontraktionsantriebe (3) und der Klemmvorrichtungen (4) ermöglichenden Länge im Aufnahmeraum angeordnet sind.
Stellantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Triebstange (2) in Längsrichtung ein Betätigungsende und ein zweites Ende aufweist, und dass sie einen am zweiten Ende mündenden Hohlraum aufweist, der sich in axialer Richtung in die Triebstange (2) erstreckt, wobei sich in den Hohlraum eine Messsonde (15) zur Längenmessung erstreckt, die außerhalb der Triebstange (2) ortsfest gelagert ist.