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Pneumatischer Drehantrieb
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Die Erfindung betrifft einen Drehantrieb mit einer Kolben-Zylinder-Einrichtung,
bei der die lineare Hin- und Herbewegung eines pneumatisch angetriebenen Kolbens
in die Drehung einer Welle umgesetzt wird. Die Welle ist in einem Gehäuse des Drehantriebs
gelagert. Sie trägt ein Ritzel, das mit einer Zahnstange kämmt. Die Zahnstange ist
mit. einer Kolbenanordnung des pneumatischen Motors verbunden. Sie wird mit dieser
zusammen hin- und herbewegt und treibt dadurch das Ritzel mit, der Welle.
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Derartige pneumatische Drehantriebe sind in verschiedenen Ausführungsformen
bekannt. Sie bieten insoweit konstruktive Probleme, als eine spielfreie Einstellung
von Ritzel und Zahnstange gewährleistet werden mu5, um eine präzise inkeldrehun
der Welle zu erreichen. Nach dem Stand der Technik ist es zu diesem Zweck bekannt,
die Zahnstange durch Exzenternocken an das Ritzel anzupressen, wobei die Einstellung
der Exzenternocken bei der Erstmontage vorgegeben wird. Hierdurch ist es zwar bei
der Montage möglich, Fertiungstoleranzen auszugleichen,
doch erfolgt
kein selbsttätiges Nachstellen im Betrieb. Auf Grund des unvermeidlichen Verschleißes,
der zwischen Zahnrad und Zahnstange einerseits und an den bewegten Kolbenteilen
andererseits herrscht, stellt sich daher nach relativ kurzer Betriebsdauer ein Spiel
zwischen Zahnstange und Ritzel ein.
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Dieses Spiel verhindert eine exakte Positionierung der Welle.
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Weiterhin wird die Kraftübertragung zwischen Zahnstange und Ritzel
über die Betriebsdauer hinweg immer unbefriedigender, da ein Formschluß nicht mehr
gewährleistet ist. Die in Form von Schlägen auftretenden hohen Beschleunigungen
erhöhen den Verschleiß der bewegten Teile und führen zu einer Verkürzung der Lebensdauer
des Geräts. Die beschriebene Anordnung, bei der die Zahnstange durch Exzenternocken
an das Ritzel angedrückt wird, hat wegen des großen Raumbedarfs für die Exzenter
nocken überdies den Nachteil, daß das Gerät sehr groß baut. Um die Gehäuseabmessungen
in Grenzen zu halten, wurde bei dieser Anordnung die Welle außermittig in dem Gehäuse
angeordnet, was aber die Montage des Geräts an ein anzutreibendes Aggregat' erschwert
und die Flexibilität in den Anwendungen einschränkt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteilen abzuhelfen und einen
pneumatischen Drehantrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine spielfreie
Einstellung von Ritzel und Zahnstange über die gesamte Lebensdauer des Drehantriebs
gewährleistet ist. Es sollen nicht nur die Fertigungstoleranzen zwischen Ritzel
und Zahnstange bei der Montage des Drehantriebs ausgeglichen werden, sondern darüber
hinaus auch der VerschlieE im laufenden Betrieb. Des weiteren wird eine verbesserte
Dämpfung mechanischer Stöße angestrebt, die von außen auf die Welle des Drehantriebs
wirken. Es soll also ein pneumatischer
Drehantrieb geschaffen werden,
der sich gegenüber bekannten Geräten durch einen geringeren Verschleiß und eine
längere Lebensdauer auszeichnet und darüber hinaus durch eine symmetrische Bauform
in seinen Anwendungen äußerst flexibel ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Drehantrieb mit den Merkmalen
des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in nachgeordneten Ansprüchen gekennzeichnet.
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Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, die Zahnstange unter dem Anpreßdruck
eines Federelements an dem Ritzel der Welle anliegen zu lassen und mit Spiel für
eine Schwenkbewegung um die Ritzel-Eingriffskante auszurüsten. Die federbelastete
Einbaustellung in der Zahnstange schafft dabei einen Ausgleich von Fertigungstoleranzen
und ein selbständiges Nachstellen im Betrieb. Durch das Schwenkspiel um die Ritzel-Eingriffskante
wird eine verbesserte Oberleitung der Radialkräfte erreicht, die beim Antrieb des
Ritzels durch die Zahnstange auftreten, und als weiterer Vorteil kann bei der Verwendung
eines klein bauenden Federelements eine voll symmetrische Gehäuseform verwirklicht
werden. Das Federelement dient zugleich dazu, von außen auf die Welle des Drehantriebs
einwirkende Stöße elastisch aufzunehmen, was das Gerät im Aufbau sehr robust macht.
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Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen.
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Es zeigen: Fig. 1 die perspektivische Ansicht eines pneumatischen
Drehantriebs gemäß der Erfindung,
Fig. 2 den in seiner Längsmittelebene
aufgeschnittenen Drehantrieb mit Blick in Richtung II von Fia. 1; Fig. 3 einen Schnitt
durch den Drehantrieb entlang der Linie III-III mit Blick in Richtung 1 von Fig.
1; Fig. 4 einen Schnitt durch den Drehantrieb entlang der Linie IV-IV von Fig. 1;
Fig. 5 einen Schnitt durch den Drehantrieb entlang der Linie V-V von Fig. 1; Fig.
6 eine Fig. 2 entsprechende Detailansicht mit einer alternativen Form der Abfederung
zwischen Zahnstange und Ritzel; Fig. 7 die Seitenansicht eines in der Ausführungsform
gemäß Fig. 6 verwendeten, balligen Klotzes; Fig. 8 eine Draufsicht auf den Klotz
mit Blick in Richtung VIII- von Fig. 6.
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Bezugnehmend zunächst auf die Ubersichtszeichnung Fig. 1, ist ein
pneumatischer Drehantrieb dargestellt. Dieser besitzt ein insgesamt mit 1 bezeichnetes
Gehäuse, in dessen Mittelteil 2 eine Welle 3 gelagert ist. Die Welle 3 ragt aus
dem Gehäuse 1 heraus. Sie wird für den Antrieb eines zu drehenden Aggregats (nicht
dargestellt) in eine passende Achshülse des Aggregats eingesetzt und daran festgelegt;
zu diesem Zweck dient ein Mitnehmer 4, der auf dem Umfang der Welle 3 angeordnet
ist.
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Die Welle 3 wird von einem pneumatischen Motor angetrieben, bei dem
in einem Zylinder eine Kolbenanordnung hin- und herbewegbar angeordnet ist. Man
erkennt in Fig. 1 zwei beidseits an das Mittelteil 2 angeformte Zylinderrohre 5,
die die Kolben anordnung umschließen. Die Zylinderrohre 5 werden durch Deckel 6
verschlossen, die pneumatische Anschlüsse, Puffer und Anschläge für die Kolbenanordnung
enthalten. Im einzelnen mündet an der Außenseite der Deckel 6 je eine Anschlußbohrung
7, an der sich eine Druckluftleitung (nicht dargestellt) festlegen läßt. Die Anschlußbohrungen
7 werden durch eine geeignete Steuerschaltung jeweils abwechselnd mit einer Druckquelle
bzw.
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einer Entlüftungsleitung in Verbindung gebracht, und zwar derart,
daß mit einer Druckbeaufschlagung an der einen Deckelseite eine Druckentlastung
an der anderen Deckelseite einhergeht.
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Auf diese Art wird die im Innern der Zylinderrohre 5 angeordnete Kolbenanordnung
linear und alternierend bewegt und vermittels einer nachstehend beschriebenen Bewegungsumsetzung
die Welle 3 in der einen oder anderen Richtung gedreht. Auf der Außenseite der Deckel
6 erkennt man weiterhin die Mündung von Drosselbohrungen 8. Diese erlauben das Einstellen
eines Puffers, der die Bewegung der Kolbenanordnung beim Anfahren ihrer Endlagen
dämpft. Stirnseitig an den Deckeln 6 stehen die Köpfe 9 von Anschlagschrauben, die
eine Endlageneinstellung der Kolbenanordnung ermöglichen. Das Mittelteil 2, die
Zylinderrohre 5 und die Deckel 6 werden durch Zuganker 10 zusammengehalten und gegeneinander
verspannt. Die Zuganker 10 ragen dabei durch Bohrungen in dem Mittelteil 2 hindurch.
Sie sind in Gewindehülsen 11 eingeschraubt, die drehbar in den Deckeln 6 gelagert
sind. Nach einem Ausrichten des Mittelteils 2,
der Zylinderrohre
5 und der Deckel 6 werden die Zuganker 10 durch Verdrehen der Gewindehülsen 11 gespannt
und dadurch die genannten Teile aneinander montiert. Insgesamt sind vier symmetrisch
um die Zylinderrohre 5 verteilte Zuganker 10 vorgesehen.
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Versieht man die Gewindehülsen 11 mit durchgehenden Gewinden, so können
diese zugleich zur Verschraubung von Befestigungsteilen, z. B. Montagewinkeln 12,
dienen. Weitere Montagepunkte bestehen erfindungsgemäß auch an dem Mittelteil 2,
und zwar in Gestalt der Löcher 13. Zur Ausrichtung des erfindungsgemäßen Drehantriebs
an einem zu betätigenden Aggregat sind an dem Mittelteil 2 Zentrierausnehmungen
14 vorgesehen, die den Eingriff eines Zentrierrings 15 ermöglichen.
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In dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat das Mittelteil 2 in etwa
würfelförmige Gestalt. Zentrierausnehmungen 14 sind an vier der sechs Würfelflächen
vorgesehen, und zwar einschließlich der Seite, aus der die Welle 3 heraussteht.
Die Zylinderrohre 5 setzen mittig an den beiden verbleibenden Würfelseiten an; sie
haben einen kreiszylindrischen Querschnitt, und ihr Durchmesser ist kleiner als
die Kantenlänge des Mittelteils 2. Die Deckel 6 haben die Gestalt eines an vier
Kanten 16 abgerundeten Quaders. Ihre dem Mittelteil zugewandten Seiten 17 sind bis
auf die entsprechend abgerundeten Ecken 18 in etwa quadratisch, wobei die Kantenlänge
etwas geringer ist als die des Mittelteils 2. Die Zuganker 10 setzen außerhalb der
Zylinderrohre 5 im Eckenbereich der Deckel 6 und des Mittelteils 2 an, wodurch bei
einem hohen Grad an Symmetrie eine sehr platzsparende Anordnung erzielt wird.
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Die Welle 3 steht mittig von einer Seite 19 des Mittelteils 2 ab,
und ihre Drehachse durchstößt das Mittelteil 2 zentrisch.
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Dasselbe gilt für die Mittelachse der Zylinderrohre 5, die quer zu
der Drehachse d-er Welle 3 verläuft und diese also im Zentrum des Mittelteils 2
trifft. Diese höchst symmetrische Bauform des erfindungsgemäßen Drehantriebs minimiert
die Abmessungen und schafft sehr anpassungsfähige Montagemöglichkeiten. Gemäß Fig.
1 steht die Welle 3 nur einseitig aus dem Mittelteil 2 heraus. Für besondere Anwendungen
ist es aber ohne weiteres möglich, die Welle 3 so zu verlängern, daß sie das Mittelteil
2 durchsetzt und beidseits aus diesem heraussteht (nicht dargestellt).
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Bezugnehmend nunmehr auf Fig. 2, ist der Drehantrieb in Längsrichtung
aufgeschnitten dargestellt; der Blick ist dabei in Achsrichtung der Welle 3 gerichtet.
Diese trägt ein Ritzel 20, in das eine Zahnstange 21 eingreift. Die Zahnstange 21
ist mit einer Kolbenanordnung verbunden und mit dieser zusammen in den Zylinderrohren
5 hin- und herbewegbar angeordnet. Erfindungsgemäß liegt die Zahnstange 21 unter
dem Anpreßdruck eines Federelements an dem Ritzel 20 der Welle 3 an. Als Federelement
dient in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Tellerfederpaket 22, das sich
gegen eine Hülse 23 abstützt. Die Hülse 23 ist in eine Wand 24 des Mittelteils 2
eingeschraubt; die entsprechende Gewindebohrung ist in der Mitte einer der Zentrierausnehmungen
14 vorgesehen. Das Tellerfederpaket 22 beaufschlagt en Gegenlager 25, auf dem ein
Gleitschuh 26 läuft. Dieser Gleitschuh trägt seinerseits die Zahnstange 21. Das
Gegenlager 25 gemäß Fig. 2 besteht aus einer Kugelpfanne 27, in der eine Kugel scheibe
28 aufgenommen ist. Die Kugelpfanne 27 hat zu
diesem Zweck eine
sphärische Einsenkung, deren Krümmungsradius dem der Kugel scheibe 28 entspricht,
so daß eine Kugel gelenkverbindung zwischen diesen beiden Teilen besteht. Es ist
aber auch möglich, die Kugelpfanne 27 mit einer konischen Anschrägung zu verstehen,
in der die Kugelscheibe 28 gelagert wird.
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Letztere hat die Gestalt einer aufgebohrten Kugelkalotte, wobei die
mittig verlaufende Bohrung 29 dazu dient, die Reibfläche mit dem Gleitschuh 26 zu
verringern, der an der ebenen Seite der Kugelkalotte entlangläuft.
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Das Gegenlager 25 liegt der Eingriffskante der Zahnstange 21 an dem
Ritzel 20 der Welle 3 gegenüber. Es ermöglicht in der beschriebenen Gestaltung eine
Schwenkbewegung der Zahnstange 21 um diese Ritzel-Eingriffskante, wobei das Gegenlager
25 eine Drehbewegung um eine Achse parallel zu der Drehachse der Welle 3 ausführt.
Die Kugelscheibe 28 hat in der Kugel pfanne 27 das erforderliche Bewegungsspiel.
Durch diese Form der mit einem Schwenkfreiheitsgrad ausgestatteten, federbelasteten
Kopplung zwischen der Zahnstange 21 und dem Ritzel 20 der Welle 3 wird eine besonders
verschleißarme Obertragung der bei dem Antrieb auftretenden Radialkräfte ermöglicht;
weiterhin wird durch die federbelastete Anlage sichergestellt, daß während der gesamten
Betriebsdauer des erfindungsgemäßen Drehantriebs ein bündiger Kontakt zwischen dem
Ritzel 20 und der Zahnstange 21 besteht. Die Verbindung ist selbsttätig nachstellend
und gleicht so Verschleißerscheinungen aus; sie ermöglicht überdies, wie noch im
einzelnen dargestellt, eine besonders einrache Kompensation von Fertigungstoleranzen.
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Für die Schwenkbewegung der Zahnstange 21 ist der Gleitschuh
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elastisch gegen die Innenwand 30 der Zylinderrohre 5 abgefedert. Die Abfederung
erfolgt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch die Dichtungs- und Führungselemente
von zwei Kolben 31, die an beiden Enden des Gleitschuhs 26 angeordnet sind und im
Innern der Zylinderrohre 5 laufen. Die Kolben 31 bilden mit den Zylinderrohren 5
die Kolben-Zylinder-Einrichtung des pneumatischen Motors, der den Antrieb der Welle
3 bewirkt. Die Kolben 31 sind der Form der Zylinderrohre 5 entsprechend zylindrisch.
Sie tragen an ihrem Umfang je zwei umlaufende Nuten, von denen die eine einen Dichtring
32 aufnimmt. Der Dichtring 32 teilt bei montiertem Kolben 31 einen pneumatischen
Arbeitsraum ab, der sich an dem von der Welle 3 abgelegenen Teil der Zylinderrohre
5 befindet. Das Gehäuse 1 im Bereich der Welle 3 hat dagegen ftjr die pneumatische
Betätigung keine Funktion. Es ist auch gegen die Außenluft ebensowenig abgedichtet
wie die Welle 3 selbst. Bei Bewegungen der Kolben 31 findet also im Bereich der
Welle 3 ein freier Druckausgleich statt. In der zweiten, auf dem Umfang der Kolben
31 ausgenommenen Nut ist ein Gleitführungsring 33 aufgenommen, der eine reibungsarme
Führung der Kolben 31 an den Zylinderrohren 5 gewährleistet. Der Gleitführungsring
33 besteht vorzugsweise aus einem selbstschmierenden Kunststoff. Er deckt in dem
dargestellten Ausführungsbeispiel ein Magnetband 34 ab, das sich in derselben Nut
befindet und aus einem permanentmagnetischen Material besteht. Das Magnetband 34
ermöglicht es, die Stellung der Kolben 31 mit einem magnet-empfindlichen Detektor
zu bestimmen und ein entsprechendes pneumatisches oder elektrisches Regelsignal
abzuleiten.
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Die Kolben 31 sind über Schrauben 35 fest mit dem Gleitschuh 26 verbunden.
Die Schrauben 35 kommen dabei in einer Einsenkung 36 zu liegen, die zentrisch in
den Kolben 31 ausgenommen ist. Die Schrauben 35 greifen durch eine oeffnung 37 am
Boden der Einsenkung 36 hindurch und werden in Gewindebohrungen 38 des Gleitschuhs
26 verschraubt. Die Verbindungsstelle ist vermittels eines O-Rings 39 gedichtet.
Von erfindungswesentlicher Bedeutung ist die Tatsache, däß die Schrauben 35 in den
Einsehkungen 36 und Uffnungen 37 ein Spiel haben, das bei der Montage eine Einstellung
des Gleitschuhs 26 quer zu der Längsachse der KolbentZylinder-Einrichtung ermöglicht.
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Der Gleitschuh 26 weist eine zentrale Ausnehmung 40 auf, an deren
gerader Innenkante 41 die Zahnstange 21 ausgeformt ist.
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Das Ritzel 20 der Welle 3 läuft auf der Zahnstange 21 im Innern dieser
Ausnehmung 40. Die lichte Weite der Ausnehmung 40 ist dementsprechend so gewählt,
daß sie über das Ritzel 20 paßt.
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Die in Fig. 2 dargestellte, nierenförmige Kontur der Ausnehmung 40
ist herstellungsbedingt und für die Funktion des erfindungsgemäßen Drehantriebs
nicht zwingend. Bei der Montage des Drehantriebs wird der Gleitschuh 26 ohne die
Kolben 31 in das Innere der Zylinderrohre 5 eingeführt. Sodann wird durch eine Querbohrung
in dem Mittelteil 2 des Gehäuses 1 die Welle 3 mit dem Ritzel 20 eingesteckt. Das
Ritzel 20 wird in die Ausnehmung 40 eingefädelt, so daß es mit der Zahnstange 21
kämmt. In dieser Stellung wird das federbelastete Gegenlager 25 gegen den Gleitschuh
26 gesetzt und mit der Hülse 23 in dem Mittelteil 2 verschraubt, wodurch die unter
Anpreßdruck stehende Schwenkverbindung zwischen dem Ritzel 20 und der Zahn-,
stange
21 hergestellt wird. Durch Fertigungstoleranzen bedingt, kann die Endstellung des
Gleitschuhs 26 von Gerät zu Gerät etwas variieren. Erst nach Einbau des Gegenlagers
25 mit seinem Federelement und einem Ausrichten des Gleitschuhs 26 erfolgt daher
die Montage der Kolben 31. An den Schrauben 35 besteht hierzu ein Montagespiel parallel
zu der Kraftrichtung des Federelements an der Ritzel-Eingriffskante, wodurch die
Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden können. Nach dem Aufsetzen der Kolben 31
auf den Gleitschuh 26 und einem Anziehen der Schrauben 35 liegt die Baustellung
des Gleitschuhs 26 im Innern der Zylinderrohre 5 fest. Das für die Schwenkbewegung
um die Ritzel-Eingrxffskante erforderliche Bewegungsspiel erhält der Gleitschuh
26 durch die Elastizität der Dichtringe 32 und Gleitführungsringe 33, mit denen
die Kolben 31 an dem Zylinderrohr 5 anliegen.
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Bezugnehmend weiterhin auf Fig. 2, ist die Kolbenanordnung in einer
Mittelposition zwischen ihren Bewegungsumkehrpunkten dargestellt. Diese sind durch
eine Anlagestellung an verstellbaren Anschlägen definiert, die von den beidseitigen
Deckeln getragen werden. Die Anschläge erlauben es, den Hub der Kolbenanordnung
in den Zylinderrohren 5 und damit den Drehwinkel der Welle 3 genau einzustellen.
Sie bestehen aus einer Anschlagschraube 42, deren Kopf 9 aus dem jeweiligen Deckel
6 heraussteht. Die Anschlagschraube 42 ist selbstsichernd in einer Boh'rung einschraubbar,
die an der Stirnseite 43 des Deckels 6 vorgesehen ist. Da der Deckel 6, ebenso wie
die Zylinderrohre 5 und das Mittelteil 2, vorzugsweise aus Leichtmetall bestehen,
ist für eine selbstsichernde Verschraubung ein Verstärkungselement in Gestalt eines
Heli-Coil-Einsatzes vorgesehen, der
eine spiralige Struktur aufweist
und vorzugsweise aus Stahl besteht. In diesem Heli-Coil-Einsatz 44 findet die Anschlagschraube
42 Halt, ohne daß Kontermuttern erforderlich wären.
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Die Einschraubtiefe der Anschlagschraube 42 wird durch eine Sicherungsscheibe
45 begrenzt. Im Innern des Deckels 6 ist die Anschlagschraube mittels einer Dichtung
46 abgedichtet, die in einer Nut zwischen zwei ausgestellten Kragen 47 gehaltert
ist. Jenseits dieser Dichtung 46 besitzt die Anschlagschraube 42 einen Fortsatz
48, dessen ebene Vorderseite 49 einen Anschlag für den Kolben 31 bildet. Der Kolben
31 läuft mit dem Kopf der Schraube 35 auf diesen Anschlag auf, wobei die Bewegung
in die Endlage abgepuffert ist.
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Der Deckel 6 trägt zu diesem Zweck eine Pufferhülse 50, die zylindrisch
geformt ist und koaxial zu der Längsachse der Kolben-Zylinder-Einrichtung im Innern
der Zylinderrohre 5 liegt.
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Die Wand der Pufferhülse 50 befindet sich dabei im Abstand zu der
Innenwand 30 des jeweiligen Zylinderrohres 5. Auf diese Art teilt die Pufferhülse
50 in dem pneumatischen Arbeitsraum der Kolben-Zylinder-Einrichtung einen zentralen
Hubraum 51 und einen peripheren Ringraum 52 ab, der als Pufferkammer wirkt.
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Die Pufferhülse 50 trägt auf ihrem Außenmantel einen Ringansatz 53,
vermittels dessen sie in eine zentrale Innenbohrung des Deckels 6 eingefügt ist.
Die Innenbohrung weist dabei eine stufenförmige Erweiterung auf, die sich jenseits
des Ringansatzes 53 fortsetzt und einen Verbindungsraum 54 bildet. Gegen diesen
Verbindungsraum 54 ist die Rufferhülse 50 durch Ringdichtungen 55 abgeteilt. Sie
weist in dem abgeteilten Bereich Querbohrungen 56 auf, vermittels derer der Verbindungsraum
54 mit dem Hubraum 51 kommuniziert. Es bleibt nachzutragen, daß
die
Anschlagschraube 42 konzentrisch im Innern der Pufferhülse 50 angeordnet ist und
mit ihrer Dichtung 46 gegen die Innenwand der Pufferhülse 50 dichtet.
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Die Pufferhülse 50 steht von der Innenwand 57 des Deckels 6 in Richtung
hin auf den Kolben 31 ab. Ihr dem Kolben 31 zugewandtes Ende trägt eine Fase 58,
auf die der Kolben 31 läuft.
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Die Einsenkung 36 des Kolbens 31 ist so dimensioniert, daß sie über
die Pufferhülse 50 paßt. Der Kolben 31 trägt an der Mantelfläche 59 der Einsenkung
36 eine Pufferdichtung 60, die sich dichtend um die Pufferhülse 50 legt und dadurch
geeignet ist, den Hubraum 51 von dem peripheren Ringraum 52 gasdicht abzutrennen.
Während der Kolben 31 auf die Anschlagschraube 42 aufläuft, taucht die Pufferhülse
50 in die Einsenkung 36 ein.
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Bezugnehmend nunmehr auf Fig. 4 und Fig. 5, sind die pneumatischen
Anschlüsse in dem Deckel 6 dargestellt. Man erkennt zunächst die Anschlußbohrung
7, an der sich eine pneumatische Verbindungsleitung (nicht dargestellt) festlegen
läßt. Ober die Anschlußbohrung 7 wird wahlweise eine Verbindung zu einer Druckquelle
und einer Entsorgungsleitung hergestellt; den erforderlichen Schaltwechsel vollzieht
dabei eine geeignete Steuerschaltung. Die Anschlußbohrung 7 ist so in den Deckel
6 geführt, daß sie den Verbindungsraum 54 trifft. Wie erwähnt, wird dieser Verbindungsraum
54 radial nach innen durch die Pufferhülse 50 begrenzt, die aber mit Querbohrungen
56 (in Fig. 4 nicht dargestellt) versehen ist. Ober diese Querbohrungen 56 steht
die Anschlußbohrung 7 mit dem Hubraum 51 in Verbindung, in dessen Zentrum Fig. 4
die Anschlagschraube 42 ausweist.
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Somit kann über die Anschlußbohrung 7 der Hubraum 51 wahlweise mit
einem pneumatischen Arbeitsmedium, insbesondere Preßluft, beaufschlagt bzw. entlastet
werden.
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In dem Deckel 6 ist weiterhin eine Drosselbohrung 8 ausgenommen, von
der zwei Stichkanäle 61; 62 ausgehen. Der erste Stichkanal 61 führt dabei in den
von der Pufferhülse 50 abgeteilten, peripheren Ringraum 52, und der zweite Stichkanal
62 mündet in den Verbindungsraum 54. Der als Pufferkammer wirkende, periphere Ringraum
52 wird somit über die Stichkanäle 61 und 62 sowie den unteren Teil der Drosselbohrung
8 an den Hubraum 51 angeschlossen. Auf diesem Strömungsweg liegt ein Drosselkörper
63, der sich in der Drosselbohrung 8 verstellen läßt. Der Drosselkörper 63 weist
einen konischen Zapfen 64 auf, dessen Verstellung in der Drosselbohrung 8 einen
mehr oder weniger großen Kapillarspalt an der Mündung des Stichkanals 62 öffnet.
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Durch diesen Kapillarspalt kann Druckluft gedrosselt aus dem peripheren
Ringraum 52 in den Hubraum 51 abströmen. Die der Mündung der Drosselbohrung 8 zugewandte
Oberseite des Drosselkörpers 63 ist mit einem Schlitz 65 versehen, in den zur Einstellung
des Strömungswiderstands mit einem Werkzeug, z. B.
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einem Schraubenzieher, eingegriffen werden kann. Weiterhin ist um
den Kopf des Drossel körpers 63 eine O-Ring-Dichtung 66 geliegt, die den durch die
Drosselbohrung vermittelten Strömungsweg nach außen hin absperrt.
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Der erfindungsgemäße pneumatische Drehantrieb arbeitet nun wie folgt.
Ausgangslage sei die Stellung eines der Kolben 31 an dem Umkehrpunkt seiner Bewegunqsrichtung,
an dem er mit
der Anschlagschraube 42 in Anlage steht. An dieser
Anlageseite des Gehäuses 1 haben der Hubraum 51 und der periphere Ringraum 52 also
ihr kleinstmögliches Volumen; an der gegenüberliegendet Auflaufseite befindet sich
hingegen der entsprechende Kolbe 31 in maximalem Abstand von dem zugehörigen Deckel
6. Um einen Schaltwechsel herbeizuführen, wird ein pneumatisches Arbeitsmedium auf
die Anschlußbohrung 7 an der Anlageseite gegeben.
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Hingegen wird die Anschlußbohrung 7 an der Auflaufseite vom Betriebsdruck
entlastet und mit einer Entlüftungsleitung in Verbindung gebracht. Dieser Schaltwechsel
kann in sehr einfacher Weise mit einem einzigen pneumatischen Wegeventil vollzogen
werden. Auf der Anlageseite tritt das Arbeitsmedium durch die Anschlußbohrung 7,
den Verbindungsraum 54 und die Querbohrung 56 in den Hubraum 51 ein und beaufschlagt
den Kolben 31 am Boden der Einsenkung 36. Durch die Druckkraft wird der Kolben 31
von dem änlageseitigen Deckel 6 weg in Bewegung gesetzt, wodurch sich zugleich mit
dem Hubraum 51 auch der dortige periphere Ringraum 52 vergrößert. Damit sich in
dem Ringraum 52 kein Unterdruck bildet, ist die Pufferdichtung 60 mit einer Rückschlagfunktion
ausgestattet. Die Pufferdichtung 60 weist Dichtlippen auf, die unter Einfluß des
in der Hubkammer 51 herrschenden Drucks von der Pufferhülse 50 zurückweichen und
dem Arbeitsmedium den Weg in den anlageseitigen Ringraum 52 ermöglichen. Der Betriebsdruck
wirkt somit auch auf den Teil der Kolbenstirnseite, der dem Ringraum 52 zugewandt
ist, so daß die Kolbenanordnung mit hoher Antriebskraft beschleunigt widd.
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An der gegenüberliegenden Auflaufseite des Gehäuses 1 kann
die
in dem pneumatischen Arbeitsraum eingesperrte Luft zunächst ungehindert über den
Hubraum 51 und die Anschlußbohrung 7 entweichen. Es erfolgt also so lange keine
Bewegungsdämpfung, bis der Kolben 31 auf die Pufferhülse 50 aufläuft. Sodann legt
sich die Pufferdichtung 60 dichtend um die Pufferhülse 50, und nur noch der Hubraum
51 wird ungedrosselt entlüftet, während die Luft in dem peripheren Ringraum 52 komprimiert
wird.
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Die Pufferdichtung 60 ist in ihrer Rückschlagfunktion so ausgelegt,
daß sie bei den nunmehr herrschenden Druckverhältnissen schließt. Die in dem Ringraum
52 eingeschlossene Luft kann also nur über das Drosselventil entweichen, das durch
den in der Drosselbohrung 8 angeordneten Drossel körper 63 gebildet wird, Durch
Verstellung dieses Drossel körpers ist der Strömungswiderstand und damit das Dämpfungsverhalten
der Pufferanordnung einstellbar. Es läßt sich also regulieren, mit welcher Geschwindigkeit
der Kolben 31 seine neue Endstellung an der auflaufseitigen Anschlagschraube 42
erreicht. Aus dieser Anschlagstellung kann durch erneuten Schaltwechsel des pneumatischen
Arbeitsmediums eine Rückbewegung ausgelöst werden, die völlig entsprechend abläuft.
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Von erfindungswesentlicher Bedeutung ist die Anordnung der pufferhülse
50 an den Deckeln 6. Gegenüber einer gleichfalls denkbaren Anordnung an dem Kolben
31 wird auf diese Art eine erhebliche Platzeinsparung erzielt. Bezugnehmend auf
Fig. 2 und 3, sei überdies nochmals auf die hohe Symmetrie im Aufbau des Gehäuses
1 verwiesen, durch das eine besondere Flexibilität ln den Montagemöglichkeiten geschaffen
wird. Die Achse der pneumatischen Kolben-Zylinder-Einrichtung liegt mit der Drehachse
der Welle 3 in einer Ebene, und die beiden Achsen stehen
senkrecht
aufeinander, wobei sie das Gehäuse 1 zentrisch durchsetzen. Das Gehäuse 1 ist vollkommen
spiegelsymmetrisch zu einer durch die Achse der Welle 3 gelegten, ersten Mittelebene
und einer dazu senkrechten, durch die Achse der Kolben-Zylinder-Einrichtung gelegten,
zweiten Mittelebene aufgebaut.
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Diese Anordnung- wird u. a. durch die abgefederte Anlage des Gleitschuhs
26 an dem Ritzel 20 der Welle 3 ermöglicht, die sich auf engstem Raum verwirklichen
läßt. Neben den erwähnten Vorteilen einer besonders günstigen, verschleißarmen Kraftüberleitung
und des Ausgleichs von Fertigungstoleranzen hat diese abgefederte Eingriffsstellung
den weiteren Vorzug, daß auf die Welle 3 ausgeübte Schläge oder Stöße abgefangen
und nur in abgeschwächtem Umfang auf die Kolben-Zylinder-Einrichtung weitergeleitet
werden, was ebenfalls die Lebensdauer des erfindungsgemäßen Drehantriebs erhöht.
Kleinere Abweichungen von der vollsymmetrischen Gehäusebauform ergeben sich gemäß
Fig. 3 dadurch, daß der Gleitschuh 26 nur einseitig abgefedert ist, Die dem Gegenlager
25 abgewandte Seite 67 des Gleitschuhs 26 ist dementsprechend im Material ve-rstärkt
und mit einer abgerundeten Oberfläche versehen. Diese Kontur dient in erster Linie
der Verstärkung; der zur Verfügung stehende Bauraum wird in dem Sinn optimal genutzt,
daß eine günstige Massenverteilung zwischen dem Mittelteil 2 und dem Gleitschuh
26 stattfindet.
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Die Lagerung der Welle 3 erfolgt durch Kugellager 68, die einander
gegenüberliegend in einer Wellenbohrung 69 eingepreßt sind. Die Wellenbohrung 69
wird nach außen hin durch Verschlußstücke 70 abgedeckt. Die Anordnung dieser Teile
in dem Gehäuse l ist vollkommen symmetrisch. Die Welle 3 selbst steht dagegen
nur
nach einer Seite hin aus dem Gehäuse 1 heraus; wie bereits erwähnt, ist aber auch
eine Anordnung mit einer beidseits abstehenden Welle möglich (nicht dargestellt).
Fig. 3 zeigt schließlich die Bohrungen 71 in dem Mittelteil 2, durch das die Zuganker
10 hindurchgesteckt werden,die das Mittelteil 2, die Zylinderrohre 5 und die Deckel
6 zusammenhalten. Es werden durchgehende Zuganker 10 verwendet, die beidseits in
Gewindehülsen 11 an den Deckeln 6 gelagert sind. Fig. 4 zeigt die entsprechenden
Lagerbohrungen 72 für die Gewindehülsen 11.
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Sowohl an das Mittelteil 2 als auch an die Deckel 6 sind Bunde 73
angeformt, auf denen sich die Zylinderrohre 5 aufstecken und durch die Zuganker
10 verspannen lassen. Bezüglich der Anordnung dieser Bunde 73 an den Deckeln 6 wird
auf Fig. 2 und Fig. 5 verwiesen.
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Eine alternative Ausführungsform der Abfederung von Zahnstange 21
und Ritzel 20 wird fm folgenden anhand von Fig. 6 bis Fig.
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8 erläutert. Obereinstimmende Teile sind dabei mit gleichen Bezugszeichen
versehen., Erfindungsgemäß findet bei dieser Form der Abfederung als Gegenlager
der Zahnstange 21 ein ballige Klotz 74 Verwendung. Dieser weist zwei einander gegenüberliegende,
ebene Anlageseiten 75,76 auf, die über eine abgerundete Kuppe 77 miteinander verbunden
sind. Gegen die Anlageseite 75 stützt sich ein Tellerfederpaket 22 oder ein anderes
Feder element ab, und über die Anlageseite 76 steht der Gleitschuh 26 mit dem Klotz
74 in Verbindung. Der Klotz 74 ersetzt somit die Kugelpfanne 27 und die Kugel scheibe
28 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die federbelastete, eine Schwenkbewegung
der
Zahnstange ermöglichende Form der Koppelung zwischen Ritzel
20 und Zahnstange 21 gemäß der Erfindung wird auch in -dieser Anordnung verwirklicht,
da der Klotz 74 über die Rundung seiner Kuppe 77 eine entsprechende Drehbewegung
ausführen kann.
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Der Klotz 74 ist hierzu in ähnlicher Form in einer Hülse 23 gelagert,
wie das Gegenlager 25 der ersten Ausführungsform.
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Entsprechend der kreisrunden Form der Tellerfedern, ist der Klotz
74 als Kreisscheibe ausgebildet; die Mantelfläche der Kreisscheibe weist die erwähnte,
ballige, Rundung auf. Der Klotz 74 kann beispielsweise aus Sinterbronze hergestellt
sein.
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Seine Verwendung bringt gegenüber dem zuvor beschriebenen Gegenlager
25 offensichtliche Vereinfachungen bei der Herstellung und Montage.
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