DE3542277A1

DE3542277A1 - Pneumatische betaetigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3542277A1
Application number: DE19853542277
Authority: DE
Inventors: Yuji Kodaira Tokio/Tokyo Sakaguchi
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1984-11-30
Filing date: 1985-11-29
Publication date: 1986-06-05
Also published as: JPS61130603A; DE3542277C2; JPH0656163B2

Description

Pneumatische Betätigungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine pneumatische Betätigungsvorrichtung, die zum Erzeugen einer Kontraktionskraft in Achsenrichtung durch Aufnehmen eines Druckfluides ihren Durchmesser zu vergrößern vermag, und bezieht sich insbesondere auf eine pneumatische Betätigungsvorrichtung, die in Abhängigkeit von elektrischen Signalen ein Druckfluid einstellbar aufzunehmen und auszustoßen vermag.
Eine solche pneumatische Betätigungsvorrichtung, die sich durch Zuführen des Druckfluides in Achsenrichtung zusammenzuziehen und dabei in radialer Richtung zu vergrößern vermag, ist von geringem Gewicht und positioniert aufgrund ihrer weichen Bewegung genauer als Betätigungsvorrichtungen mit elektrischen Motoren oder hydraulischen Arbeitszylindern. Beispielsweise ist die in Fig. 1 dargestellte pneumatische Betätigungsvorrichtung aus der Japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 40,378/77 bekannt. Sie hat ein rohrförmiges Hauptteil 1, ein auf dessen Außenseite angeordnetes verstärkendes Geflecht 2, an beiden Enden Verschlüsse 3 und Klemmhülsen 4.
Das Hauptteil 1 ist vorzugsweise aus Kautschuk oder einem kautschukähnlichen Polymeren, das luftundurchlässig und flexibel ist. Jedoch können mit diesen gleichwertige Werkstoffe, z.B. verschiedenen Kunststoffarten, zu diesem Zweck verwendet werden.
Das verstärkende Geflecht 2 ist aus Corden hergestellt, deren Steigungswinkel bei größter Dehnung des mit dem Druckfluid gefüllten Hauptteils 1 etwa dem sogenannten Ruhewinkel (54044') entsprechen. Die Corde sind aus organischen oder anorganischen Fasern von hoher Zugfestigkeit, vorzugsweise z.B. aus verdrillten oder nicht verdrillten Filamentbündeln von Fasern aus einem aromatischen Polyamid (Handelsname KEVLAR) oder aus sehr dünnen Drähten aus Metall.
Bei einem der Verschlüsse 3 ist wenigstens auf einer Seite eine Anschlußöffnung 8 ausgebildet, die über eine axiale Öffnung 6 in einem Nippel 5 mit einem inneren Hohlraum 7 des Hauptteils 1 in Verbindung steht. In die Anschlußöffnung 8 des Verschlusses 3 ist ein Anschlußstück 9 eingesetzt, an welches eine nicht dargstellte Betriebsdruckquelle, z.B. ein Luftverdichter über eine Leitung mit einem magnetischen Strombegrenzungsventil 10 angeschlossen ist (s. Fig. 2a).
Wenn bei dieser Anordnung in den Hohlraum 7 des Hauptteils 1 ein kontrollierter Druck eingeleitet wird, werden die Steigungswinkel des Geflechts 2 vergrößert, um eine sogenannte "Pantographen-Bewegung" seiner Verstärkungscorde hervorzurufen, so daß der Durchmeser des Hauptteils 1 vergrößert und seine axiale Länge verkleinert wird, woraus sich eine Verkürzung des Abstandes zwischen Bolzenlöchern der Verschlüsse 3 ergibt.
Gemäß Fig. 2a hat das Strombegrenzungsventil 10 ein Gehäuse 11 mit einem Einlaß 11a, der zur Aufnahme des Druckfluides an die Betriebsdruckquelle angeschlossen ist, eine Drosseleinstellplatte 15 zum Anpressen eines kugeligen Ventilgliedes 12 an einen Ventilsitz 14, und einen Elektromagneten 16 zum Bewegen der Drosseleinstellplatte 15 in axialer Richtung, bezogen auf den Ventilsitz 14. Durch entsprechendes Ändern des dem Elektromagneten 16 zuzuführenden elektrischen Stromes wird das Ventilglied 12 mittels der Drosseleinstellplatte 15 zum Ventilsitz 14 hin bewegt, um den Druckfluidstrom einzustellen.
Eine Einrichtung mit solchen magnetischen Strombegrenzungsventilen und pneumatischen Betätigungsvorrichtungen ist in Fig. 2b dargestellt. Dabei sind magnetische Strombegrenzungsventile 17a, 17b, 18a und 18b mit einer Steuereinrichtung 19 elektrisch verbunden, um die Zu- u Ableitung eines Druckfluides in und aus zugehörigen Betätigungsvorrichtungen 20a und 20b zu steuern und dadurch ein um einen bestimmten Betrag zu verstellendes Bauteil 21 zu bewegen.
Bei dieser Einrichtung werden jedoch mehrere Leitungsverbinder zum Anschließen beispielsweise einer Betriebsdruckquelle an die magnetischen Strombegrenzungsventile und zum Verbinden der letzteren mit den pneumatischen Betätigungsvorrichtungen verwendet. Folglich sind die Herstellungskosten für diese Einrichtung hoch, und es besteht die Möglichkeit, daß Druckfluid an den Verbindungsstellen austritt. Außerdem wird durch die erforderliche Verrohrung zusätzlicher Raum benötigt, wodurch der Raumbedarf für die Einrichtung unvermeidlich zunimmt. Das Druckverhalten des Druckfluides ist daher verschlechtert, so daß die pneumatischen Betätigungsvorrichtungen die erwarteten Merkmale nicht erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine pneumatische Betätigungsvorrichtung dahingehend zu verbessern, daß alle Nachteile des Standes der Technik ausgeschlossen und die Herstellungskosten niedrig sind. Die Vorrichtung soll ferner mit hoher Zuverlässigkeit arbeiten, ohne komplizierte Rohrleitungen zu erfordern, derart, daß die Gefahr von Druckfluidleckagen geringer wird und und eine mit der Betätigungsvorrichtung ausgestattete Einrichtung einen geringeren Raumbedarf hat.
Die Aufgabe ist bei einer pneumatischen Betätigungsvorrichtung mit einem rohrförmigen Hauptteil aus einem kautschukähnlichen elastischen Werkstoff, Verschlüssen zum dichten Verschließen von Enden des Hauptteils und einem die Außenseite des Hauptteils verstärkenden Geflecht aus organischen oder anorganischen Fasern von hoher Zugfestigkeit, wobei das Hauptteil zum Vergrößern seines Durchmessers durch Einleiten eines Druckfluides verformbar ist, um in seiner Längsrichtung eine Kontraktionskraft zu erzeugen, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß - der eine Verschluß einen Einlaß und der andere Verschluß einen Auslaß für das Druckfluid aufweist, - jeder Verschluß einen Ventilsitz an einem den Einlaß mit dem Auslaß verbindenden Verbindungskanal hat, - ein Drosseleinstellglied aus einem magnetischen Werkstoff auf der dem Ventilsitz entgegengesetzten Seite eines Ventilgliedes angeordnet und in bezug auf den Ventilsitz in axialer Richtung auf den Ventilsitz zu und von ihm weg bewegbar ist, um sich an das Ventilglied anzulegen und von ihm zu lösen, - und ein an der Innenseite des Verschlusses befestigter Elektromagnet in Abhängigkeit von auf ihn einwirkenden elektrischen Signalen das Drosseleinstellglied zum Ventilsitz hin zu bewegen vermag, um durch Verändern des Abstandes zwischen dem Ventilglied und dem Ventilsitz das in die pneumatische Betätigungsvorrichtung ein- und aus ihr ausgeleitete Druckfluid einzustellen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung - weist der Verschluß mit dem Einlaß ein an eine Druckfluidquelle angeschlossenes Hauptteil und ein an ihm befestigtes Gehäuse auf, wobei das Hauptteil einen zu ihm konzentrischen und achsparallelen Ventilsitzträger hat, in dem der Verbindungskanal ausgebildet ist, und das Gehäuse von Auslaßkanälen radial durchsetzt ist, über welche das Druckfluid in einen Innenraum des rohrförmigen Hauptteils einleitbar ist, - ist das Drosseleinstellglied eine im Gehäuse angeordnete Scheibe, - und ist der Elektromagnet um den Ventilsitzträger angeordnet und an einer Abschirmplatte befestigt, die an der Innenseite des Gehäuses befestigt ist, und - weist der Verschluß mit dem Auslaß ein Hauptteil und ein an diesem befestigtes Gehäuse auf, wobei das Gehäuse einen zum Verschluß-Hauptteil konzentrischen und achsparallelen Ventilsitzträger hat, in dem der Verbindungskanal ausgebildet ist, und das Hauptteil von Auslaßkanälen radial durchsetzt ist, über welche das Druckfluid aus der Vorrichtung ausleitbar ist, - ist das Drosseleinstellglied eine im Hauptteil angeordnete Scheibe, - und ist der Elektromagnet um den Ventilsitzträger angeordnet und an einer Abschirmplatte befestigt, die an der Innenseite des Verschlußteil-Hauptteils befestigt ist.
Bei einer anderen Ausführungsform - weist der Verschluß mit dem Einlaß ein an eine Druckfluidquelle anschließbares und mit dem Ventilsitz versehenes Hauptteil und ein an letzterem befestigtes Gehäuse auf, in dem der Elektromagnet und eine ihn abstützende und am Gehäuse befestigte Abschirmplatte konzentrisch angeordnet sind, - und hat das Drosseleinstellglied an seinem dem Ventilglied entgegengesetzten Ende einen vom Elektromagneten anzuziehenden Abschnitt, am anderen Ende einen an das Ventilglied anzulegenden Abschnitt und zwischen ihnen einen Mittelabschnitt, der in der Abschirmplatte verschiebbar angeordnet ist, und - weist der Verschluß mit dem Auslaß ein Hauptteil und ein am Verschluß befestigtes und mit dem Ventilsitz versehenes Gehäuse auf, wobei im Hauptteil der Elektromagnet und eine ihn abstützende und am Hauptteil befestigte Abschirmplatte konzentrisch angeordnet sind, - hat das Drosseleinstellglied an seinem dem Ventilglied entgegengesetzten Ende einen vom Elektromagneten anzuziehenden Abschnitt, am anderen Ende einen an das Ventilglied anzulegenden Abschnitt und zwischen ihnen einen Mittelabschnitt, der in der Abschirmplatte verschieblich angeordnet ist, - und sind im Gehäuse der es radial durchsetzende Verbindungskanal und in Richtung der Gehäuseachse verlaufende Auslaßkanäle zum Aus leiten des Druckfluids aus der Vorrichtung ausgebildet.
Der Ventilsitz ist vorzugsweise kegelig, und das Ventilglied ist vorzugsweise kugelig, um mit dem Ventilsitz Linienberührung zu haben.
Ausführungsbeispiele des Standes der Technik und der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine Vorderansicht und einen Teilschnitt einer pneumatischen Betätigungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik, Fig. 2a einen Schnitt durch ein herkömmliches magnetisches Strombegrenzungsventil, Fig. 2b eine Antriebseinheit mit der Betätigungsvorrichtung gemäß Fig. 1 und dem Strombegrenzungsventil gemäß Fig. 2a, Fig. 3 eine Vorderansicht und einen Teilschnitt einer pneumatischen Betätigungsvorrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 4a einen Schnitt durch einen Verschluß auf der Einlaßseite der Betätigungsvorrichtung gemäß Fig. 3, Fig. 4b einen Schnitt durch einen Verschluß auf der Auslaßseite derselben Betätigungsvorrichtung, Fig. 5a einen Schnitt durch einen Verschluß auf der Einlaßseite einer anderen Ausführungsform der Betätigungsvorichtung gemäß der Erfindung, Fig. 5b einen Schnitt durch einen Verschluß auf der Auslaßseite der Betätigungsvorrichtung gemäß Fig. 5a, Fig. 5c den Schnitt Vc-Vc in Fig. 5b und Fig. 5d den Längsschnitt Vd-Vd in Fig. 5c.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung hat eine pneumatische Betätigungsvorrichtung ein rohrförmiges Hauptteil 1, ein auf dessen Außenseite angeordnetes verstärkendes Geflecht 2, Verschlüsse 3a und 3b auf der Ein-bzw. Auslaßseite für ein Druckfluid oder Druckluft, und Klemmhülsen 4. Das Hauptteil 1 und das Geflecht 2 sind aus bekannten Werkstoffen hergestellt und an den Verschlüssen 3a und 3b mit den Klemmhülsen 4 befestigt.
Die Verschlüsse 3a und 3b sind im einzelnen in Fig. 4a und 4b dargestellt. Der Verschluß 3a auf der Einlaßseite dient zum Einleiten des Druckfluides von einer nicht dasrgestellten Betriebsdruckquelle über ein Anschluß stück 9 und eine Öffnung 6 in einen inneren Hohlraum 7 der Betätigungsvorrichtung. Der Verschluß 3b auf der Auslaßseite dient zum Ausleiten des Druckfluids im Hohlraum 7 über eine Öffnung 6 und ein Anschlußstück 9 aus der Betätigungsvorrichtung.
Der Verschluß 3a auf der Einlaßseite hat ein Verschluß-Hauptteil 24, welches über das Anschlußstück 9 mit der Betriebsdruckquelle verbunden ist, und ein mit dem Hauptteil 24 beispielsweise mittels Gewinde fest verbundenes Gehäuse 25 (s. Fig. 4a). Das Haupteil 24 hat einen zu ihm konzentrischen und achsparallelen Ventilsitzträger 26 und weist die Öffnung 6 auf, die einen Verbindungskanal mit einer in eine durchgehende Öffnung des Anschlußstückes 9 mündenden Einlaßöffnung bildet. An einem Ende des Ventilsitzträgers 26 ist ein Ventilsitz 26a ausgebildet, dem gegenüber ein kugeliges Ventilglied 27 angeordnet ist. Der Ventilsitz 26a hat vorzugsweise eine konische Fläche, so daß zwischen ihm und dem Ventilglied 27 zumindest annähernd Linienberührung besteht.
Das Gehäuse 25 ist auf der dem Verschluß-Hauptteil 24 abgewandten Seite von Auslaßkanälen 28 radial durchsetzt, die zum Einleiten des Druckfluides in den Hohlraum 7 mit der Öffnung 6 über das Ventilglied 27 in Verbindung stehen. Ferner enthält das Gehäuse 25 ein in seiner Achsenrichtung bewegbares Drosseleinstellglied 29 zum Hindrängen des Ventilgliedes 27 zum Ventilsitz 26a hin. Das Drosseleinstellglied 29 ist aus einem magnetischen Werkstoff. Vorzugsweise ist zwischen dem Drosseleinstellglied 29 und dem Gehäuse 25 eine wenig elastische Zwischenschicht aus z.B. Urethan-Schaumstoff angeordnet, um selbsterregte Schwingungen des Drosseleinstellgliedes 29 und des Ventilgliedes 27 zu verhindern.
Das Ventilglied 27 kann eine Kugel aus Stahl oder auch aus Kunststoff hergestellt sein, vorzugsweise aus Acetalharz.
Unter Berücksichtigung der Linienberührung des Ventilsitzes 26a mit dem Ventilglied 27 ist es für den Abnutzungswiderstand des Ventilsitzes 26a vorteilhaft, wenn er aus Aluminiumoxid- oder Siliziumkarbid-Keramik hergestellt wird.
Um den Ventilsitzträger 26 ist ein Elektromagnet 30 angeordnet und an einer Abschirmplatte 31 befestigt, die an der Innenseite des Gehäuses 25 befestigt ist. Der dem Drosseleinstellglied 29 zugewandte Abschnitt der Abschirmplatte 31 ist offen, um zu bewirken, daß sich das Drosseleinstellglied 29 in Abhängigkeit von auf den Elektromagneten 30 einwirkenden elektrischen Signalen zum Ventilsitz 26a hin bewegt.
Der Verschluß 3b auf der Auslaßseite hat ein Verschluß-Hauptteil 34 und ein mit diesem beispielsweise mittels Gewinde fest verbundenes Gehäuse 35 (s. Fig. 4b). Das Gehäuse 35 weist einen zum Verschluß-Hauptteil 34 konzentrischen und achsparallelen Ventilsitzträger 36 auf, in dem eine ihn parallel durchsetzende Öffnung 6 als Verbindungskanal ausgebildet ist, der in den Hohlraum 7 des Hauptteils 1 mündet. Am Ende des Ventilsitzträgers 36 ist ein Ventilsitz 36a ausgebildet, dem gegenüber ein kugeliges Ventilglied 37 angeordnet ist. Ähnlich dem Ventilsitz 26a auf der Einlaßseite hat der Ventilsitz 36a vorzugsweise eine konische Fläche, so daß zwischen ihm und dem Ventilglied 37 zumindest annähernd Linienberührung besteht.
Das Verschluß-Hauptteil 34 ist von Auslaßkanälen 38 radial durchsetzt, die zum Ausleiten des Druckfluides aus der Betätigungsvorrichtung mit der Öffnung 6 als dem Verbindungskanal über das Ventilglied 37 in Verbindung stehen. Im Verschluß-Hauptteil 34 ist ein in Richtung der Ventilsitzachse verstellbares, zumindest annähernd scheibenförmiges Drosseleinstellglied 39 zum Hindrängen des Ventilgliedes 37 zum Ventilsitz 36a hin angeordnet. Das Drosseleinstellglied 39 ist selbstverständlich aus einem magnetischen Werkstoff. Das Ventilglied 37 und der Ventilsitz 36a sind aus den gleichen, beim Verschluß 3a auf der Einlaßseite verwendeten Werkstoffen oder aus diesen gleichwertigen Werkstoffen.
Um den Ventilsitzträger 36 ist ein Elektromagnet 40 angeordnet und an einer Abschirmplatte 41 befestigt, die an der Innenseite des Verschluß-Hauptteils 34 befestigt ist. Der dem Drosseleinstellglied 39 zugewandte Abschnitt der Abschirmplatte 41 ist offen, um zu bewirken, daß sich das Drosseleinstellglied 39 in Abhängigkeit von auf den Elektromagneten 40 einwirkenden elektrischen Signalen zum Ventilsitz 36a hin bewegt.
In Fig. 1 ist mit 60 ein anfänglicher Steigungswinkel Geflechts 2 bezeichnet. Wenn über das Anschlußstück 9 in den Hohlraum 7 des Hauptteils 1 ein kontrollierter Druck P eingeleitet wird, wird das Geflecht 2 aus der in Fig. 1 mit durchgezogenen Linien gezeichneten Stellung in die mit strichpunktierten Linien gezeichnete Stellung vergrößert, wobei die anfänglichen Steigungswinkel 80 auf sx vergrößert 0 0x werden oder den verstärkenden Corden des Geflechts 2 eine Pantographen-Bewegung erteilt wird, um eine Vergrößerung des Durchmessers und dadurch eine Kontraktion des Hauptteils 1 in seiner Achsenrichtung hervorzurufen. Eine Kontraktionskraft F ergibt sich aus der nachstehenden Gleichung: oder Wenn der kontrollierte Druck im Hohlraum 7 des Hauptteils 1 in die Atmosphäre abgeführt wird, gewinnt das Hauptteil 1 mit dem Kleinerwerden des Steigungswinkels 9 seine Länge zurück.
Es versteht sich daher, daß eine solche pneumatische Betätigungsvorrichtung eine Beuge- oder Streckbewegung oder Gelenkbewegungen zwischen zwei miteinander schwenkbar oder gelenkig verbundenen Betätigungshebeln erzeugen kann, mit denen die Ösen der Verschlüsse 3a und 3b der Betätigungsvorrichtung durch Bolzen verbunden sind.
Zwischen den anfänglichen Steigungswinkeln e und den nach 0 Kontraktion geänderten Steigungswinkeln 0x einerseits und Kontraktionsbeanspruchungen £ andererseits besteht eine Beziehung nach folgender Formel: Ferner besteht eine Beziehung nach der nachstehend angegebenen Formel (3) zwischen anfänglichen Durchmessern Do des Geflechts 2 und Durchmessern D im kontrahierten Zustand, sowie nach Formel (4) eine Beziehung zwischen den Kontraktionskräften F und den übrigen Parametern, einschließlich des kontrollierten Druckes P.
Diese Beziehungen treffen zu für den Bereich der Mittelabschnitte, jedoch nicht an beiden Enden der Betätigungsvorrichtungen. weil hier eine Durchmesseränderung verhindert wird. Folglich werden die Enden des Geflechts 2 daran gehindert, sich zu dehnen und im Geflecht 2 unnatürliche Spannungen hervorzurufen, die zu Ermüdungsversagen des Geflechts 2 führen und das Auftreten der erwarteten Kontraktionskraft behindern würden.
Unter der Annahme anfänglicher Steigungswinkel e0 von 200, erhält man bei Kontraktionsbeanspruchungen £ von 20% einen Durchmesser D des kontrahierten Geflechts 2 durch Einsetzen der Werte von 80 und 6 in die Formeln (2) und (3): D = 1,93Do 8= 410).
Wenn daher bei einem Geflecht die Durchmesser seiner beiden Enden von vornherein doppelt so groß gewählt werden wie der Durchmesser seines Mittelabschnitts, sollten die Kontraktionskräfte im wesentlichen mit den theoretischen Werten zusammenfallen.
In Anbetracht dessen sind die Durchmesser an den Enden eines Geflechts 2 erfindungsgemäß von vornherein um einen Betrag größer gewählt, der beim Zusammenziehen mit einer Kontraktionsbeanspruchung von 10 bis 20% reduziert wird.
Wenn ein solches Geflecht mit größeren Durchmessern an den Enden hergestellt wird, können beim Zusammenbauen Nippel größerer Abmessungen in einen geraden rohrförmigen Körper eingepreßt werden. Es ist jedoch von Vorteil, von einem rohrförmigen Körper auszugehen, mit dem Nippel einstückig verbunden sind.
Das Einstellen des Druckes P in der Betätigungsvorrichtung wird mit den Verschlüssen 3a und 3b in der vorstehend beschriebenen Ausführung unter Zuhilfenahme von auf die zugehörigen Elektromagneten einwirkenden elektrischen Signalen oder elektrischem Strom vorgenommen.
Es werden dabei die nachstehend aufgeführten Parameter benutzt: Der Druck P0 des von der Betriebsdruckquelle gelieferten Druckfluides; der elektrische Strom iin, der auf den Elektromagneten 30 des Verschlusses 3a auf der Einlaßseite einwirkt; die elektromagnetische Kraft Fin, hervorgerufen durch den elektrischen Strom iin; der elektrische Strom iout, der auf den Elektromagneten 40 des Verschlusses 3b auf der Auslaßseite einwirkt; und die elektromagnetische Kraft Fout, hervorgerufen durch den elektrischen Strom iout. Der auf den Elektromagneten einwirkende elektrische Strom wird als direkt proportional der elektromagnetischen Kraft angenommen. Diese Beziehung lautet: Fin = Kiin und Fout = Kiout (5) Andererseits besteht hinsichtlich der Verschlüsse die folgende Gleichung, in der A die wirksame Fläche des Ventilgliedes ist.
PoA - Fin = PA = Fout (6) Wenn unter Berücksichtigung der Gleichung (5) i = ~ ist PKA m - - iout =i angenommen wird, läßt sich die Gleichung (6) folgendermaßen schreiben: POA - (POA - Kbi) @ @ K A = P @ A und dann vereinfachen auf: Sie besagt also, daß P = AK di. Diese Beziehung macht deutlich, daß von den auf die Elektromagneten 30 und 40 der Verschlüsse 3a und 3b einwirkenden elektrischen Strömen der eine erhöht und der andere herabgesetzt wird, um den in der Betätigungsvorrichtung wirkenden Druck P in zweckdienlicher Weise so einzustellen, daß er den auf die Elektromagneten 30 und 40 einwirkenden elektrischen Strömen entspricht.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung hat gemäß Fig. 5a und 5b Verschlüsse 3a und 3b auf der Ein- bzw. Auslaßseite.
Gemäß Fig. 5a sind ein Elektromagnet 30 und eine ihn abstützende und an einem Gehäuse 25 des Verschlusses 3a befestigte Abschirmplatte 31 im Gehäuse 25 konzentrisch und einem Ventilsitz 26a gegenüber im Abstand von ihm und von ihm durch ein kugeliges Ventilglied 27 getrennt angeordnet. Die magnetische Kraft des Elektromagneten 30 wirkt auf einen aus magnetischem Werkstoff hergestellten Abschnitt 29a an einem Ende eines Drosseleinstellgliedes 29, welches am anderen Ende einen Abschnitt 29b hat, der an das Ventilglied 27 anlegbar ist und dieses in Abhängigkeit von einer Bewegung des angezogenen Abschnitts 29a zum Ventilsitz 26a hin zu drängen vermag. Das Drosseleinstellglied 29 ist in der Abschirmplatte 31 verschiebbar angeordnet.
Beim gezeigten Beispiel ist das Gehäuse 25 mit dem Verschluß-Hauptteil 24 sowie mit der Abschirmplatte 31 fest verschraubt. Diese Bauteile können durch Kleben miteinander verbunden sein, oder das Gehäuse 25 und das Hauptteil 24 des Verschlusses 3a können miteinander einstückig ausgebildet sein, ohne daß sie getrennt werden. Zwischen dem Hauptteil 24 und dem Gehäuse 25 dichtet ein elastischer Ring 42 ab.
Ähnlich wie der Verschluß 3a hat der in Fig. 5b dargestellte Verschluß 3b auf der Auslaßseite ein mit einem Ventilsitz 36a versehenes Gehäuse 35 und ein Verschluß-Hauptteil 34 mit einem Elektromagneten 40 und einer letzteren haltenden Abschirmplatte 41. Der Elektromagnet 40 und die am Hauptteil 34 befestigte Abschirmplatte 41 sind dem Ventilsitz 36a gegenüber im Abstand von ihm und von ihm durch ein Ventilglied 37 getrennt angeordnet und zum Verschluß-Hauptteil 34 konzentrisch. Ein Drosseleinstellglied 39 hat an einem Ende einen Anzugs- Abschnitt 39a, am anderen Ende einen Anlege-Abschnitt 39b und zwischen diesen beiden einen in der Abschirmplatte 31 verschiebbar angeordneten Mittelabschnitt.
Beim gezeigten Beispiel ist das Gehäuse 35 von einer als Verbindungskanal dienenden Öffnung 6 radial durchsetzt, die einen in den inneren Hohlraum 7 des rohrförmigen Hauptteils 1 mündenden Einlaß hat (s. Fig. 5c). Ferner sind im Gehäuse 35 axiale Auslaßkanäle 38 ausgebildet, die dazu bestimmt sind, Druckfluid, das durch den Ventilsitz 36a und am Ventilglied 37 vorbei in den Raum zwischen Ventilsitzträger 36, Hauptteil 34 und Abschirmplatte 41 eingeströmt ist, aus der Betätigungsvorrichtung auszuleiten (s. Fig. 5d).
Wie vorstehend beschrieben, kann bei dieser Ausführungsform der Druck des Druckfluids in der pneumatischen Betätigungsvorrichtung entsprechend dem auf die Elektromagneten der Verschlüsse einwirkenden elektrischen Strom eingestellt werden. Da die Ventilsitze, Ventilglieder und Elektromagnete linear angeordnet sind, können bei dieser Ausführungsform radiale Abmessungen der Verschlüsse klein gehalten werden.
Weil ferner die Gehäuse Abschnitte aufweisen, die in die inneren Hohlräume der pneumatischen Betätigungsvorrichtung hineinragen, kann das zur Durchmesservergrößerung der Betätigungsvorrichtung benötigte Druckfluid verringert werden.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Erfindung eine pneumatische Betätigungsvorrichtung schafft, bei der der Druck in ihr mittels der auf die Elektromagnete in den Verschlüssen einwirkenden elektrischen Signale eingestellt werden kann, so daß bei herkömmlichen Vorrichtungen erforderliche getrennte Druckeinstellventile nicht benötigt werden.
Folglich besteht keine Gefahr von Druckfluidaustritt an den Ventilanschlüssen, und die Anzahl der Anschlüsse ist verringert, so daß die gesamte Einrichtung, einschließlich der pneumatischen Betätigungsvorrichtung, billig wird. Ferner wird für die Ventilgehäuse kein besonderer Raum beansprucht, so daß für die gesamte Einrichtung eine gedrängte Bauweise möglich ist. Da keine Leitungen zum Verbinden der Ventilgehäuse mit der pneumatischen Betätigungsvorrichtung benötigt werden, ergeben sich viele Vorteile dadurch, daß das Verlegen von Leitungen vereinfacht ist, kein Druckfluid zum Füllen der Leitungen benötigt wird, und das Ansprechverhalten der Betätigungsvorrichtung verbessert ist. Weiterhin können dank der linearen Anordnung von Ventilsitzen, Ventilgliedern und Elektromagneten die radialen Abmessungen der Verschlüsse klein gehalten werden. Da die Gehäuse in den inneren Hohlraum der Betätigungsvorrichtung eindringende Abschnitte haben, kann das zum Vergrößern ihres Durchmessers erforderliche Druckfluid verringert werden.

Claims

Patentansprüche : 1. Pneumatische Betätigungsvorrichtung mit einem rohrförmigen Hauptteil aus einem kautschukähnlichen elastischen Werkstoff, Verschlüssen zum dichten Verschließen von Enden des Hauptteils und einem die Außenseite des Hauptteils verstärkenden Geflecht aus organischen oder anorganischen Fasern von hoher Zugfestigkeit, wobei das Hauptteil zum Vergrößern seines Durchmessers durch Einleiten eines Druckfluides verformbar ist, um in seiner Längsrichtung eine Kontraktionskraft zu erzeugen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß - der eine Verschluß (3a) einen Einlaß und der andere Verschluß (3b) einen Auslaß für das Druckfluid aufweist, - jeder Verschluß (3a,3b) einen Ventilsitz (26a,36a) an einem den Einlaß mit dem Auslaß verbindenden Verbindungskanal (6) hat, - ein Drosseleinstellglied (29,39) aus einem magnetischen Werkstoff auf der dem Ventilsitz (26a,36a) entgegengesetzten Seite eines Ventilgliedes (27,37) angeordnet und in bezug auf den Ventilsitz (26a,36a) in axialer Richtung auf den Ventilsitz (26a,36a) zu und von ihm weg bewegbar ist, um sich an das Ventilglied (27,37) anzulegen und von ihm zu lösen, - und ein an der Innenseite des Verschlusses (3a,3b) befestigter Elektromagnet (30,40) in Abhängigkeit von auf ihn einwirkenden elektrischen Signalen das Drosseleinstellglied (29,39) zum Ventilsitz (26a,36a) hin zu bewegen vermag, um durch Verändern des Abstandes zwischen dem Ventilglied (27,37) und dem Ventilsitz (26a,36a) das in die pneumatische Betätigungsvorrichtung ein- und aus ihr ausgeleitete Druckfluid einzustellen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß - der Verschluß (3a) mit dem Einlaß ein an eine Druckfluidquelle angeschlossenes Hauptteil (24) und ein an ihm befestigtes Gehäuse (25) aufweist, wobei das Hauptteil (24) einen zu ihm konzentrischen und achsparallelen Ventilsitzträger (26) hat, in dem der Verbindungskanal (6) ausgebildet ist, und das Gehäuse (25) von Auslaßkanälen (28) radial durchsetzt ist, über welche das Druckfluid in einen Innenraum (7) des rohrförmigen Hauptteils (1) einleitbar ist, - das Drosseleinstellglied (29) eine im Gehäuse (25) angeordnete Scheibe ist, - und der Elektromagnet (30) um den Ventilsitzträger (26) angeordnet und an einer Abschirmplatte (31) befestigt ist, die an der Innenseite des Gehäuses (25) befestigt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t ., daß - der Verschuß (3b) mit dem Auslaß ein Hauptteil (34) und ein an diesem befestigtes Gehäuse (35) aufweist, wobei das Gehäuse (35) einen zum Verschluß-Hauptteil (34) konzentrischen und achsparallelen Ventilsitzträger (36) hat, in dem der Verbindungskanal (6) ausgebildet ist, und das Hauptteil (34) von Auslaßkanälen (38) radial durchsetzt ist, über welche das Druckfluid aus der Vorrichtung ausleitbar ist, - das Drosseleinstellglied (39) eine im Hauptteil (34) angeordnete Scheibe ist, - und der Elektromagnet (40) um den Ventilsitzträger (36) angeordnet und an einer Abschirmplatte (41) befestigt ist, die an der Innenseite des Verschlußteil-Hauptteils (34) befestigt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß - der Verschluß (3a) mit dem Einlaß ein an eine Druckfluidquelle anschließbares und mit dem Ventilsitz (26a) versehenes Hauptteil (24) und ein an letzterem befestigtes Gehäuse (25) aufweist, in dem der Elektromagnet (30) und eine ihn abstützende und am Gehäuse (25) befestigte Abschirmplatte (31) konzentrisch angeordnet sind, - und das Drosseleinstellglied (29) an seinem dem Ventilglied (27) entgegengesetzten Ende einen vom Elektromagneten (30) anzuziehenden Abschnitt (29a), am anderen Ende einen an das Ventilglied (27) anzulegenden Abschnitt (29b) und zwischen ihnen einen Mittelabschnitt hat, der in der Abschirmplatte (31) verschiebbar angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß - der Verschluß (3b) mit dem Auslaß ein Hauptteil (34) und ein am Verschluß (3b) befestigtes und mit dem Ventilsitz (36a) versehenes Gehäuse (35) aufweist, wobei im Hauptteil (34) der Elektromagnet (40) und eine ihn abstützende und am Hauptteil (34) befestigte Abschirmplatte (41) konzentrisch angeordnet sind, - das Drosseleinstellglied (39) an seinem dem Ventilglied (37) entgegengesetzten Ende einen vom Elektromagneten (40) anzuziehenden Abschnitt (39a), am anderen Ende einen an das Ventilglied (37) anzulegenden Abschnitt (39b) und zwischen ihnen einen Mittelabschnitt hat, der in der Abschirmplatte (41) verschieblich angeordnet ist, - und im Gehäuse (35) der es radial durchsetzende Verbindungskanal (6) und in Richtung der Gehäuseachse verlaufende Auslaßkanäle (38) zum Ausleiten des Druckfluids aus der Vorrichtung ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß - der Ventilsitz (26a,36a) kegelig ist - und das Ventilglied (27,37) kugelig ist und mit dem Ventilsitz (26a,36a) Linienberührung hat.