DE3424515A1

DE3424515A1 - Pneumatischer antrieb

Info

Publication number: DE3424515A1
Application number: DE19843424515
Authority: DE
Inventors: Gottfried 5905 Freudenberg Bitterlich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-07-04
Filing date: 1984-07-04
Publication date: 1986-01-09
Also published as: DE3424515C2

Description

84 359 Kü/St.

Herr Gottfried Bitterlich, Bismarckweg 12, 5905 Freudenberg

Pneumatischer Antrieb

Die Erfindung bezieht sich auf einen pneumatischen Antrieb der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Gattung.

Solche pneumatischen Antriebe dienen allgemein in der Technik dazu, Maschinenteile oder Werkstücke zu bewegen, zu steuern und so genau wie möglich zu positionieren. Die sich dabei gegenseitig beeinflussenden wesentlichen Größen sind die Antriebsgeschwindigkeit und genaue Positionierung. Bei hohen Geschwindigkeiten ist es sehr schwierig, genau zu positionieren. Das bedeutet, daß für eine genaue Positionierung die Geschwindigkeit entsprechend herabgesetzt werden muß.

Für genaues Positionieren sind Gewindespindelantriebe bekannt, die im Stillstand das zu bewegende Teil auch in der genauen Stellung festhalten. Diese Antriebe sind jedoch nicht besonders schnell, da die Drehzahl einer solchen Gewindespindel begrenzt ist, um Vibrationen zu vermeiden. Will man bei diesen Gewindespindelantrieben die Geschwindigkeit erhöhen, müssen die Steigung an der Gewindespindel und damit der Vorschub pro Umdrehung entsprechend größer sei Das geht natürlich auf Kosten der Genauigkeit.

Zur Erzielung hoher Genauigkeiten beim Anfahren einer Position bedient man sich vielfach des Eilgangr und Schleich gangprinzips, indem man z.B. einen drehzahlgeregelten Motor für den größten Teil der Bewegungsstrecke schnell drehen läßt und in der Nähe der anzufahrenden Position die Drehzahl

vermindert, um die gewünschte Position sicher zu erreichen und nicht darüber hinauszuschießen. Ein solches Eilgang- und Schleichgangprinzip findet beispielsweise bei Aufzügen Anwendung.
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Für Schnellantriebe werden vorwiegend pneumatische Antriebe der eingangs genannten Gattung verwendet, die eine hohe Anstel1 geschwindigkeit zulassen. Der Nachteil aller pneumatischen Antriebe ist jedoch, daß Zwischenstellungen mit Hilfe besonderer Steuerventile nur sehr ungenau erreicht und dann aufgrund der Komprimierbarkeit der Luft auch nicht ausreichend genau gehalten werden können, es sei denn, es werden zusätzliche Fixierungsel.emente eingesetzt.

Das vorerwähnte Eil gang/Schi eichgangprinzip läßt sich bei pneumatischen Antrieben bisher nur mit Hilfe von hydraulischen Bremszylinders verwirklichen. Eine innerhalb der Hublänge eines Druckluftzylinders mehrfach gewünschte Umschaltung von Schleichgang auf Eilgang oder umgekehrt ist nur unter ganz erheblichen Geschwindigkeitseinbußen während des Eil gangs, möglich. Außerdem wird dabei ein großer Teil der Energie des Druckluftzylinders für die Überwindung der Bremskraft des hydraulischen Bremszylinders verbraucht, so.daß der Druck!uftzylinder von vornherein überdimensioniert werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen pneumatischen Antrieb zu schaffen, der mit relativ einfachen Mitteln sowohl eine hohe Stell geschwindigkeit als auch 30das Erreichen und Halten sehr genauer Positionen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kennzeichnungsmerkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen;

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Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen pneumatischen Antriebs ist in der Kombination eines Druckluftzylinders für schnellen Antrieb (Eilgang) und einer Art Spindelantrieb für genaue Positionierung (Schleichgang) zu sehen, wobei weder eine öberdimensionierung des Druckluftzylinders noch zusätzliche Fixierungsmittel, wie oben erwähnt, notwendig sind.

In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßer pneumatischer Antrieb schematisch dargestellt.

Die Zeichnung zeigt einen Druckluftzylinder 1 mit einer Kolbenstange 2, die mit einer Traverse verbunden ist. An der Traverse 3 sitzt das eine Ende einer Führungsstaage 4, deren anderes Ende mit einem Gehäuse 5 verbunden ist. In dem Gehäuse 5 befindet sich eine Welle 6, auf oder mit der ein Schneckenrad 7 freidrehbar angeordnet ist. Das Schneckenrad 7 greift in eine Schnecke 8 ein, die parallel zum Druckluftzylinder 1 angeordnet ist. Am Gehäuse 5 ist ein Bremszylinder 9 angebracht, an dessen Kolbenstange 10 eine Bremsbacke 11 vorgesehen ist. Die Schnecke 8 ist am einen Ende in einem Lager 12 drehbar gelagert und axial fixiert. Am anderen Ende der Schnecke 8 befindet sich ein Motor 13, der über eine Kupplung 14 mit der Schnecke 8 verbunden ist. Der Druckluftzylinder 1 hat an beiden Enden je einen Anschluß 15 bzw. 16 für die Zuführung von Druckluft. Der Bremszylinder 9 hat nur einen Anschluß 17. An der Traverse 3 können die zu bewegenden Maschinenteile oder Werkstücke befestigt werden. Alle Teile befinden sich in einem Gehäuse 18 mit Stirnplatten 19, 20.

Die Arbeitsweise des pneumatischen Antriebs ist folgende

Wird der Druckluftzylinder 1 am Anschluß 16 mit Druckluft beaufschlagt, bewegt sich die Kolbenstange 2 aus dem Druckluftzylinder 1 heraus. Dabei wird.über die Traverse 3 und die Führungsstange 4 das Gehäuse 5 mitgenommen. Das

auf der Welle 6 befindliche Schneckenrad 7 kann an der stillstehenden Schnecke 8 abrollen, da der Bremszylinder noch nicht mit Druckluft beaufschlagt und die Bremsbacke 11 ausgerückt ist. In diesem Schaltungszustand befindet sich der Antrieb im Eilgang.

Kurz, vor Erreichen der gewünschten Position wird der Druckluftzylinder 9 an seinem Anschluß 17 mit Druckluft beaufschlagt und gleichzeitig der Motor 13 für die Schnecke 8 eingeschaltet. Der Druckluftzylinder 9 drückt die an der Kolbenstange 10 befindliche Bremsbacke 11 gegen das Schneckenrad 7 und blockiert dieses, so daß es nicht mehr an der Schneckenwelle 8 abrollen kann. Der Motor 13 dreht die Schnecke 8, deren Länge dem maximalen Stellweg entspricht, und bewegt über das Gehäuse 5 die Führungsstange 4, die Traverse 3 und die Kolbenstange 2 des Druckluftzylinders 1 langsam weiter. In diesem Schaltungszustand befindet sich der Antrieb im Schleichgang.

Sobald die gewünschte Position erreicht ist, wird der Motor 13 abgeschaltet. Der Antrieb ist nun in der gewünschten Position fest arretiert. Will man den Antrieb in gleicher Weise in die andere Richtung bewegen, muß lediglich der Anschluß 15 am Druckluftzylinder 1 mit Druckluft beaufschlagt und die Drehrichtung des Motors 13 umgekehrt werden. In Verbindung mit üblichen Meß- und Steuerungsgeräten können auf diese Weise sehr schnell sehr genaue Positionen angefahren werden, was im wesentlichen von der Drehzahl des Motors 13 und Steigung der Schnecke 8 abhängt. Je geringer die Drehzahl des Motors 13 und je geringer die Steigung der Schnecke 8 gewählt werden, desto genauer wird die Positionierung.

Claims

Telefon (0271) tfSä£& 31 Telegramm-Anschrift: Patschub, Siegt 84 359 KU/St. 2. Juli 1984 Gottfried Bitterlich Patentansprüche

1. Pneumatischer Antrieb mit einem Druckluftzylinder und einer zu verstel1 ende Maschinenteile bewegenden Kolbenstange, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenstange (2) und dem Druckluftzylinder (1) ein Schneckenantrieb (7, 8) zugeordnet ist, dessen Schnecke (8) eine dem Axialhub der Kolbenstange (2) entsprechende Länge aufweist, sich parallel zum Druckluftzylinder (1) erstreckt und durch einen Motor (13) ahtre.ibbar ist, und daß das Schneckenrad (7) des Schneckentriebs (7, 8) in einem mit der Kolbenstange (2) beweglich gekuppelten Gehäuse (5) drehbar gelagert und durch eine Bremseinrichtung (9,10,11) blockierbar ist.

2. Pneumatischer Antrieb nach Anspruch 1, gekennzeichnet

durch eine solche Anordnung, daß bei beaufschlagtem Druckluftzylinder (1) die Schnecke (8) durch den stillstehenden Motor (13) drehfest gehalten ist und das Schneckenrad (7) auf der Schnecke (8) abrollt und daß beim übergang von einem Eilgang in einen Schleichgang zur genauen Positionierung das Schneckenrad (7.) durch die Bremseinrichtung (9-11) blockiert und die Schnecke (8) durch den Motor (13) gedreht wird, wobei das blockierte Schneckenrad (7) mit seinem Gehäuse (5) und der damit fest verbundenen Kolbenstange (2) bis in die gewünschte Position mitgenommen wird.

3.Pneumatischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung (9-11) für das

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Schneckenrad (7J einen druckluftbetätigten Bremszylinder (9) mit einer Kolbenstange (10) aufweist, an deren Ende eine mit dem Schneckenrad (7) in Wirkverbindung zu bringende Bremsbacke (11) befestigt ist.