DE3212636A1 - Druckmittelbetaetigter schwenkmotor - Google Patents

Description

DiPL.-PHYS. DR. WALTHER JUNIUS 3 Hannover

WOLFSTRASSE 2« ■ TELEFO N (05 1 I) 13 45 JO jJO» ϊ<ϊ£ΪΓ3 *| 9Q2

Dr.J/Ha _ f- Meine Aktai 730

Hermann Post, Hohe Wacht 2» 6430 Vfaehtersbach

Druckmittelbetätigter Sehwenkiaotcr

Die Erfindung betrifft einen druckaittelbetätigten Sehwenksotor mit einem Gehäuse ixad ainer

Uarartigo druckniittalbetatigto Soh\ien2caotore sind in im wsaentlichan drei Bauartoa bekannt geworden ί 2ine Bauart arbeitet auf dem Priasip dar Sswinderaalenlrungp aine andare *iach dösa ürahflügalprinsip und eine weitere nach dem Sahnstan prinsip·

Die ÄuaftSsnngoforsi, die -aach dem Prinsip der Gev/indatimlenkun arbeitet, "besteht aus eisern ala Gehäuse dienenden Zylinder, in welchem eine verschv/onkbaro Welle azial unver3cniebbar gelagert ist ^ad aus" eineaa Kolbcsas, dor swischen der verschv/enkbaren Welle und dsr Gehäuseisnenv/and angeordnet ist tsnd siit Arboitssiittala versehen ist, die einaraeits mit weiteren Arba laitteln an der Innenwand dos 6öhäu3e3₉ andererseits an der äussersn tTsifasigsfläche der Ysrachwenlo/alle formschlüssig im Singriff sind. Bei diesen Arbeitsaitteln kann ea sich "um Gewinde handeln, die ineinandergreifen oder taa Rollen handeln die in einer Schraubwendelnut geführt sind. Dioae Ausführung

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des Schwenkraotors seielmet sich durch eina kleise Baufora und einen großen möglichen Yerachvrenkwiiikel aus.

Der Schwenloaotor, der nach dem Brehflügelprinsip arbeitst ₉ "besteht aus einem von dor Versohwenkwelle durchs et at an Gehäuse, das einen dia Verschwenken s unigebenden Hohlraum umschließt,, in welchem eine im Gehäuse fast angebrachte_f den Hohlraum durchsetsende» dichtsad an der Terschwenkwelle anliegende !Trennwand fost angsordast ist und in welches ein mit der Yerschwenkwalle fest verbundenen an der Gehäuseinnenwand dicht anliegender Bügel Terschwenlcbar im Gehäuse angeordnet ist. Auch dieser Schwexikiaotor v/@ist 3in© gednmg Baufora auf, jedoch ist oein Yerachwenkv/inkel aiif einen

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engen Bereich von weniger als 270 begrenzt·

Die dritte Ausführungafona eine3 Schvianlcaotorg nach dem Zahnstaagenprinslp weist ein oder swei Linaarajlinder auf, die Sahnstangen verschieben, die mit einem in einaia Gehaust gelagerten Zahnrad kämnien. Dieses Salinrad ist auf der Tersohweakwölle angebracht und in einem G-ehäxise gelagert. Hit diesem Yersehwenkantrieb lassen sich weita Yerschvienlcwinke. von mehreren üadrehungan verwirklichen. Diosa Baufora benötigt aber viel Plats,

Allen diesen Schvfenkaotoren 1st gemeinsam, daß sie nur Yerschwenkbewdgüiigen ausführen,, nicht hingogsa glelchseiti Mnearbewegungen ausführen können. In vielen Anwendungsfällen müssen aber glöichseitig mit ©inar 7erschvreiücbewegu auch Iiinearbevfegrange» ausgeftihrt werden. Pas ist insbesond bei den ira letaten Jahrsehat entwickelten Industrieroboter notwendig. Um diese kombinierte Bewegung aus einor Terschtf bewegung und einer Idnearsn Yersohiebebeweguag möglich zu machen, benutst man nebeneinander einen Schvo&kriotor und e

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Linear zylinder, der au3 einem Zylinder, einer Kolbenstange und einem Kolben besteht« Hierbei ergeben sich jedoch Problem·» die letztlich auch in einem großen Bauraum ihren Niederschlag finden« Die Problematik besteht darin, daß entweder bei einem am Maschinengestell befestigten Schwenkmotorgehäuse eine Hitbewegung des Linearzylinders zustandekomst, die man nur durch eine besondere Abstützung des Linearzylinders vermeiden kann oder die zu hohem Bauaufwand und damit auch Schwierigkeiten bei der JJruckmittelzuführung führt. Oder man verschiebt den Schwenkmotor mit Hilfe des Idnearzylinders und braucht auch hierbei wiederum eine Abstützung des sich verschiebenden Schwenkmotorgehäuse wossu nooh ein erhöhter Aufwand bei der Druckmittelzuführung zusätzlich auftritt·

Die Erfindung vermeidet diese Nachteile. Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Schwenkmotor und einen Linearmotor derart miteinander zusammenzubauen, daß deren Gehäuse fest aneinandergebaut sind und lediglich eine einzige Wells sich gleichzeitig dreht und linear verschiebt.

Die Erfindung besteht darin, daß die Schwenkwelle als Hohlwelle ausgebildet ist» daß durch den Hohlraum in der Hohlwelle dit Kolbenstange eines Idnearzylinders geführt ist, daß die Kolbenstange in der Hohlwelle unverdrehbar, aber axial verschiebbar geführt ist und daß der Linearzylinder an dem Gehäuse fest angebracht ist, in welchem die Hohlwell gelagert ist*

Hierbei dient die Kolbenstange des LinearZylinders für den Antrieb des zu verdrehenden und gleichzeitig zu verschieben den Maschinenteiles. Die fest zusammengebauten Gehäuse von Linearzylinder und Schwenkmotor können leicht an Maschinengestellen befestigt werden und aus diesen beiden zusammen-

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gebauten Gehäusen tritt dann die sich drehende und verschiebende Kolbenstange aus« Hierdurch ist ©in Masohinenbauteil geschaffen, das in einfacher Weise montiert werden Tcann und das eine sich gleichseitig verdrehende und verschiebende Welle in Form der Kolbenstange dos Linearsylin-i ders aufweist. Hierbei ist unter Linearzyliader eine hydrsi Ilsehe oder pneumatische Kolben-Sylinder-Einhslt varstan-j den, die aus einem Zylinder, einem darin varseMebbaren ; Kolben und einer aus mindestens einer Stirnseite des Zylia ders austretenden, mit dem Kolben fest verbundenen Kolbenstange besteht. ^;

Bei einer Ausführungsform des Schwenkmotors nach dem Prinzip der Gewindeumlenkung ist es zweckmäßig, wenn das Gehäuse des Idnearmotors an einer der beiden Stirnseiten des Schwenkmotors fest angebracht ist· Das führt - au einer eir fach herstellbaren, kompaktan Bauform·

?ür die Kraftübertragung der Terdrehuagskraft auf die Kolbenstange gibt es swei bevorsugte AusftihrungsmöglichkeJ tens

Die eine Ausführungsmöglioalceit besteht darin, daß auf der dem Idnearzylinder abgewandten Seite das Hohlraumes ₍ der Terschwenkwelle eine ktirs© Xnaenversahmmg oder PaSfe< verbindung und auf der Aussenseite der Yerschwenkwelle eil lange Aussenverzahnung oder Paßfederverbindung angeordnet ist. Hierbei ist es zweckmäßig wenn die Aussenveraahnung oder Paßfeder oder Paßfedernut sich bis sum freien Ende der Kolbenstange erstreckt, so daß das gleichzeitig zu ve schwenkende und linear zu verschiebende Maschinenteil mit derselben Aussenversahnung oder PaSfeder oder Paßfedernut verdreht und verschoben wird, mit der die Kräfte der Ter-Bchwenkwelle auf die Kolbenstange übertragen werden.

Die andere Ausftihrungsmöglichkeit besteht darin, daß auf

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dea Idäearsjlindor abgjQi-randtsn Soite das Hohlraumes dor TarsoiiwGnkwGllQ eine Dichtung angeordnet ist, daß die Yersahauag odor PaSfadarrsrbiaduag in einem geschlossenen Haisn inriQrhaXb dor ITorschwenlcwella angeordnet ist imd daß dieser Eassa nit aiiiQia Sohniermittel gefüllt i3t· Bioae Ausftihrangsfona söioliaat 3ich dadurch aus, daJ3 sia durch die Solamionaittelxüllung des geschlossenen Haisaes aohr wenig YersonlaiB aufweist.

let dsr ¥erschwonksiotor nach d3a Brahflügelprinsip aufgebaut, so ist es öbeafalls aweclcaäßig, wenn daa Gehäuse de Iiinoanaoto2?3 aa einer dar beiden Stirnseiten des Schtfenkaotorß fast angobraciit i3t.

Ist dar Sckv/enlanotor nach dem Zabnstangenprinaip aufgebaut, ist öS zweckmäßig, wenn dor die Verschiebung be-Isinoaraylindisr an doai daa Zahnrad und die Gehäuse fost angebrachi; ist.

Um au sögliehst Irursön Bauformen su koianen, kann es bei allan drei Ausfuhraiigsforaen das Tarschwenkmotores sv/eck-30ia₉ vraan dar Linaaraylinder aur Erjseugung der

g airalrb in dem Hohlraum der Yerschwenkwel ist»

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Das tfssen dsr Erfindung ist nachstehend aaliaad τοη in der Seichmmg schematises dargestellten Ausführungsbeispialan näher erläutert. 3a aeigen χ

Fig. 1 eine Eub-Sehwenk-Binlisit ₉ bei dar dar Sohwankmotor nach dem Prinzip dar Gewiaästsaleiilrang arbeitet „ in einer Ai^f ühroxigsf arm, bai dar 3ich die Aussanver3akaimg auf der Kolbenstange bis an dersn freies Sad© erstreckt;,

Pig, 2 eiae glsich© Hub-Schwesilc-ülnliait ixa Schmitt, bei der die Kolbenstange abgedichtet aus dsr Einheit heraustritt₉

Fig. 3 einen Querschnitt diarcli eine Eub-Sohwenk-Sinn®it, daren Schweakmotor aaoh dsm Di^hflügslpriiisip arbsitat,

Fig. 4 eiasn Längsschnitt durch die JSiniieit der Pig. 3,

Pig. 5 einen Querschnitt durah oin® Hab-Sehwanlt-Einheit, die nach dem üSahnstangan-Prinsip arbeitete

Fig. 6 einen Längsschnitt durch dia Einheit dar Pig. 5.

In der in Fig. 1 dargestellten Htab-Sohwsnk-Eisüxeit bestellt der Schwenkmotor aus dssi Gehäuse 1 _s &©r im Creliäii39 ι 1 gelagerten TersoSssreakwöllo 2 tmd dem ±sa hohlem Swisclasi raraa 5 swiachoa dor Isnenwand dos flahäasea 1 ?sad der äussorsn ümfaagEfläciie der T^rsoferaala^alla 2 angeordnete: Kolben 4» Dieser Sslbaa 4 ist durch ain Dru©ksaittal isaa. halb das Gehäiasea 1 Y©rsch±©sbar, ifelohos Qisröh diQ öffnungen 5ji6 ia ösn hoiilen Zwischenraum 3 oingafüOirt werde kann. Die Yerschwojikwelle 2 ist la Gehäuse 1 T9rdr@hbar_s aber aaial imyersohiebbar gelagert. Bar Kolben 4 ist reis tiv stsa GahäiiBe 1 Terachiebbar. 3r weist an soiasr Aussei seite tmd an aeinar Innenseite - dar Kolben ist ein ring:

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fömiges Bauteil - salt Arbeltemitteln versehen» die mit weiteren Arbeltsmitteln, einerseits an der Innenwand des Gehäuses, andererseits an der äusseren Umfangsflache der Yerschwenkwelle 2 formschlüssig Im Eingriff sind. Bei diesen Arbeitsmitteln kann es sich um Gewinde handeln oder um Hollen handeln, die in einer Schraubwendelnut geführt sind. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Kolben auf beiden Seiten stangenfSrmige Ansätze haben, dii mit einem Aussengewind· versehen sind, welches mit einem Innengewinde von Teilen zusammenarbeitet, die mit dem Gehäuse fest verbunden sind·

Die YersohwenkvTQlle 2 dieses Schwenkmotors ist als Hohlwelle ausgeführt· In dem hohlen Innenraum dieser Yerechwei welle 2 ist eine Kolbenstange 7 angeordnet, die auf beidez Seiten aus der hohlen Terschwenkwelle 2 heraustritt. Auf der einen Seite trägt die Kolbenstange 7 einen Kolben 8 eines Hnearzylinders 9# der mittels der Schrauben 10 an der einen Stirnseite-des Gehäuses 1 fest angebracht ist.

Im Ausführungsbeispiel der J?ig· 1 ist die innere ümfangsfläohe der Verschwenkwelle 2 auf der dem Linearzylinder 9 abgewandten Seite mit einer kurzen Innenverzahnung 11 versehen, die in die Aussenverzahnung 12 auf der äusseren ümfangsfläohe der Kolbenstange 2 eingreift · Diese Aussenverzahnung 12 wird zweckmäßigerweiße bis sum freien Snde 13 der Solbenstange 7 geführt, was eine Arbeitserleichterung bei der Herstellung darstellt. Der !Teil der Terzahnun 12 auf dea freien 2ade dient dann zum Anbringen des zu bewegenden Maschinenteiles. Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß sie für einen weiten Hub ausgelegt werden kann.

In der Ausführungsform der Pig. 2 ist an dem dem Linear-

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zylinder 9 abgewandten Eade der Yersehwenkwella 2 ein® Dichtimg 14 vorgesehen. Hier ist anstelle ein®? Tersalunmg als Übertragungsmittel swisehen der Versekweaskw©!!© 2 und der Kolbenstange 7 ein© Yerbin&mg mit einer Paßfeder 15 Ti gesehen. Diese PaSfederverbiadung "befindet sich innerhalb j eines geschlossenen Raumes 16 innerhalb der ¥®r sohweakwell! 2. Dieser Raum 16 iat mit einem Schmiermittel gefüllt, wel ches beispielsweise auch HydraulikÖl sein kann_f welches au dem Innenraum 5 über das Lager 17 in den geschlossenen Rata 16 eintreten kann. Bs können hier aber auch Bohrungen vor-J gesehen sein. Es kann hier aber auch eine Schmierung durcla eine Pettfülluag erfolgen» '

Die ?ig» 3 und 4 soigen eine Äusfühnmgsform des Schwenk» motors mit einem von der Terschweskwelle 18 durchsetzten Gehäuse 19, Dieser Terschwenkraotor arbeitet nach dem Dreh« flügelprinzip. Und sswar ist in dem Innenraum 20 des G-ehäus ein Schwenkflügel 21 fest auf der Tersohwenkwell© 18 auge« ordnet, dessen Ausaenflachen mit den Stirnseiten 22 und ä< inneren ümfangsflache des Gehäuses 19 abdichten. Xn dem G< häuse 19 ist ©ine Trennwand 23 angeordnet, die sich von einer Stirnseite 22 sur anderen Stirnseite erstreckt land fest ait der inneren Uafangsfläehe des Gehäuses 19 verbunden iat. Dies© !ürennwaad 23 dichtet mit dar Versehwenk* welle ab. Druckmittel wird durch &i© ÖffntEagon 24, 25 ein· bJ3w. susgelassen und "bewirkt ein© ia Kreis erfolgende ?er· Schiebung des Flüg®la 21 tmd damit eine Ters^fewenkmig der Terschwenteielle 13. Biese ist hoÜL ausgebildet· Sie ist axial uaverschiebbar₉ aber versdweiakbar ism©riialb des Gej häuses 19 gelagert· Diese als Hohlwelle ausgebildete ¥er-| schwenkwell© 18 ist von der Kolbenstange 7 eines Linear- j Zylinders 19 durehs@tst. Dies® lolbenstange 7 ist in der ' Tersohwenkwell© 13 axial frei entsprechend der Stellung d Kolbens 8 verschiebbar, aber drehfest durch ein© Terbindu mit Paßfedern 15 oder eine Aussenversahmmg auf der Kolbe

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stange 7 und eine Innenverzahnung im Inneren der hohlen Verschwenkwelle 13« !Das Gehäuse 9 des linearzylinders ist mittels der Schrauben 10 an der einen Stirnseite 22 des Gehäuses 19 des Versohwenkmotors angebracht· Am freien Ende der Kolbenstange 7 wird das zu betätigende Maschinenteil angebracht. Dieses kann durch die auf die Kolbenstange 7 ▼on der Verschwenkwelle 18 übertragenen Drehbewegungen gedreht und gleichseitig durch eine Bewegung des Kolbens 3 verschoben werden· Die Verschiebebewegung des Kolbens 8 komm' dadurch zustande, daß Druckmittel in die öffnungen 26,27 ein- bzw« ausgelassen wird.

In den 71g. 5 und 6 ist eine Hub-Schwenk-Einheit dargestellt, die nach dem Zahnstangenprinzip arbeitet· Die Verdrehungsbewegung kommt dadurch zustande, daß ein oder zwei Idnearzvlinder 23 Zahnstangen '29 verschieben, die nit einem in einem Gehäuse 30 gelagerten Zahnrad 31 kämmen« Dieses Zahnrad 31 ist auf der Versehwenkwelle 32 aufgebracht, evtl. einstückig mit der Vörsehwenkwelle 32 hergestellt. Die 7erschwenkwelle 32 ist als Hohlwelle ausgebildet. In ihr ist verschiebbar die Kolbenstange 7 eines weiteren Idnearzylindera 9 angeordnet« Die Verschiebebewegung der Kolbenstange 7 kommt dadurch zustande, daß in die öffnungen 26,27 des Linearzylinders Drucköl ein- bzw. ausgelassen wird, welches den Kolben 3 verschiebt. Die Kolbenstange 7 wird mittel« der Tersohwankvelle 32 gedreht, da zwischen der Tersehwenkwelle 32 und der Kolbenstange 7 eine drehfeste, aber axial verschiebbare Verbindung mittels einer Verzahnung oder einer Paßfeder 15 vorgesehen 1st. Das Gehäuse der aus Kolbenstange 7, Linearzylinder 9 und Kolben 8 bestehenden Verschiebevorrichtung ist mittels der Schrauben 10 an dem Gehäuse 30 fest angebracht·

Im gezeichneten Ausführungsbeispiel' ist ein doppelt wirkend« Linearzylinder 9 dargestellt. An dessen Stelle kann auch ein

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einfach, wirkender Zylinder benutzt werden, wean als Rückstellkraft eins Feder beispielsweise oder ein anderes Arbeitsmittel zur Rückstellung vorgesehen 1st·

Claims (1)

1. Ansprüche x

   Druokmittelbetätigter Schvrenkmotor mit einem Gehäuse und einer Verschwenkwelle,

   dadurch, gekennzeichnet,

   daß die Yerschwenkwelle (2) als Hohlwelle ausgebildet ist, daß durch den Hohlraum in der Yerschwenkwelle (2) die Kolbenstange (7) eines Idnearsylinders (9) gerührt ist, daß die Kolbenstange (?) ia der Yerschwenkwelle (2) unverdrehbar, aber axial verschiebbar geführt ist und daß der Linearzyllnder (9) an dem Gehäuse (1) des Schwenkmotors fest angebracht ist, in welchem die Yersohwenkwelle (2) gelagert ist·

   Schwenkmotor nach Anspruch 1,

   bestehend aus eines als Gehäuse dienenden Zylinder, in welchem eine verschwenkbare Welle axial unrerschiebbar gelagert ist, und aus einem Kolben, der zwischen der verschwenkbaren Welle und der Gehäueeinnonwand angeordnet ist und mit Arbeitsmitteln versehen ist, dia ait weiteren Arbeitsmitteln einerseits an der Innenwand des Gehäuses, andererseits an der äusseren TJafangsfläahe der Yerschwenk wella formschlüssig jua Eingriff sind, dadurch gekennzeichnet,

   daß das Gehäuse baw· der Zylinder (7) des Linaaraotors an einer der beiden Stirnseiten (22) des Gehäuses (1) des Schwenkmotors fest angebracht ist«

   3. Schwenkmotor nach Anspruch 2,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß auf dar dem Mnearzyllnder (7»8,9) ab&ewandten Seite des Hohlraumes der Yerschwenkwelle (2) eine kurse Innen-) verzahnung (11) oder Paßfsderverbindung (15) wnd auf der) Aussenseite der Yerschwenkwelle (2) eine lange Aussenver-

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   zahnung (12) oder Paßfsderverbindung angeordnet ist.

   4· Sehwenkmotor nach Anspruch 3,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß die Aussenverzahnung (12) oder Paßfeder (15) oder Paßfederaut sich bis zum freien Ende der Kolbenstange (7) erstrecken«

   5. Sehwenkmotor nach Anspruch 2,
   dadurch gekennzeichnet,

   daß auf der dem Idnearzylinder (9) abgewandten Seite des Hohlraumes der Yersohwenkwelle eine Dichtung (14) angeordnet ist,

   daß die Verzahnung oder Paßfederverbindung (15) in einea geschlossenen Baum (16) innerhalb der Verschwenkwelle (2) angeordnet ist

   und daß dieser Baum (16) mit einem Schmiermittel gefüll ist.

   6· Schwenkmotor nach Anspruch 1,

   "bestehend aus einem von der Verschwenkwelle durchsetzte: Gehäuse, das einen die Terschwenkwelle umgebenden Hohlraum umschließt, in welchem eine im Gehäuse fest angebrachte, den Hohlraum durchsetzende, dichtend an der Verschwenkwelle anliegende üJrennwand fest angeordnet ist und in welchem ein mit der Versohwenkwelle fest verbundener, an der Gehäuseinnenwand dichtend anliegen» der Flügel verschwenkbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet,

   daß das Gehäuse bzw* der Zylinder (9) des Linearmotors an einer der beiden Stirnseiten des Schwenkmotors fest angebracht ist·

   7« Schwenkmotor nach Anspruch 1,

   bestehend aus mindestens einem eine Zahnstange bewegen-

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   den Idnearzylinder und einem mit der kämmenden Zahnrad, das auf der Yerachwenkwelle angebracht ist,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß der die Verschiebung bewerkstelligende Linearzylinder (9) an dem das Zahnrad (31) und dl© Yarschwenlc welle (32) lagernden Gehäuse (30) feat angebracht ist.

   8· Schwenkmotor nach Anspruch 1»
   dadurch gekennzeichnet,

   daß in der Tersohwenkwell© (2,18,32) der Mnoarsylinder (9) untergebracht ist,

   9. Sohwentaaotor nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, ;

   daß der Hohlrauxa in der hohlen Yerschv/e&ltwelle (2,18₉32 den Linearay linder bildet» in dem der Solben (S) mit der Kolbenstange (7) verschiebbar ist.

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