DE4111116C2 - Druckmittelbetriebener Drehantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetriebenen Drehantrieb, bestehend aus einem mit einer Druckmittelquelle verbindbaren Gehäuse, einer drehbaren Welle und einem mindestens teilweise innerhalb des Gehäuses unter Bildung von bewegbaren Druckkammern angeordneten, mit der Welle in Wirkverbindung stehenden Riemen.

Ein druckmittelbetriebener Drehantrieb der gattungsgemäßen Art ist aus der US-48 38 148 bekannt. Bei diesem bekannten Drehantrieb ist innerhalb eines einen Hohlraum aufweisenden Gehäuses ein flexibler Riemen angeordnet, der innerhalb des Gehäuses bewegbare Druckkammern bildet. Diese bewegbaren Druckkammern werden durch Anordnung von Rollen bzw. rollenförmigen Körpern innerhalb des Gehäuses, über die der Riemen unter Bildung von mindestens einer offenen Schleife gelenkt ist, gebildet.

Der Riemen ist so in dem Hohlraum bewegbar, daß er durch Abrollen den offenen, d. h. den Druckkammern bildenden Bereich der Schleife verändert. Diese Veränderung wird dabei letztendlich von dem in die bewegbaren Druckkammern eingeleiteten Druckmittel bewirkt. Der Riemen liegt dabei mit seinen beiden Außenkanten so im Gehäuse bzw. im Hohlraum an, daß er zum einen noch gut bewegbar und zum anderen druckmitteldicht abschließend ist. Die unter Druckbeaufschlagung bewirkte Veränderung bzw. Bewegung des Riemens unter Bildung der o. g. offenen Schleife bewirkt beim Abrollen über die innerhalb des Gehäuses angeordnete drehbare Rolle eine abgreifbare Drehbewegung. Diese Drehbewegung ist dabei über eine Welle nach außen geführt. Nachteilig ist bei dieser bekannten Ausführung, daß eine externe Erweiterbarkeit auf mechanische bzw. mechano-elektrische Baugruppen nicht in beliebiger Weise durchführbar ist. Die Schwierigkeit bei der externen Erweiterung ist dabei nicht alleine die mechanische Ankopplung, sondern auch die Realisierung der Elektro- und Druckmittelanschlüsse von einem Bauteil bzw. Modul zum anderen.

Aus dem Stand der Technik, beispielsweise DE-OS 37 25 222 ist es zwar bekannt, Druckmittelleitungen in die Welle von Drehdurchführungen zu integrieren, jedoch beschränkt sich die bekannte Lösung hierbei nur auf die Übertragung von beispielsweise Druckmedien von einem ruhenden auf ein sich drehendes Bauteil. Eine spezielle Anwendung oder Weiterbildung einer solchen Druckmittelleitungsführung ist jedoch hierbei nicht gegeben.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ausgehend von diesem Stand der Technik einen Drehantrieb zu schaffen, der eine beliebige Erweiterbarkeit auf externe Baugruppen, sowie eine modulare Erweiterbarkeit auf eine Mehrzahl von Drehantrieben ermöglicht.

Die gestellte Aufgabe wird bei einem druckmittelbetriebenen Drehantrieb der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Hauptanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.

Die Vorteile des erfindungsgemäß vorgeschlagenen druckmittelbetriebenen Drehantriebes ergeben sich aus der zweckmäßigen Abstimmung verschiedener Merkmale, die insgesamt eine einfache modulare Erweiterbarkeit des Drehantriebes auf externe Baugruppen bzw. Module ermöglicht. Besonders vorteilhaft erweist sich die hier integrierte Durchführung des Druckmittels und der elektrischen Leitungen. Die Integration der Druckmittelkanäle in die Welle des Drehantriebes, sowie die Integration der Schalt- und Servoventile in einem der Deckel, führt zu einer kompakten Bauform. Um nun die in der Welle integriert angeordneten druckmittelführenden Kanäle in geeigneter Weise mit den Schaltventilen und den nach außen führenden Druckmittelanschlüssen in geeigneter Weise zu verbinden, ist die Welle mindestens in einem der Deckelbereiche mit radial aus der Welle heraustretenden Bohrungen versehen, die gasschlüssig mit den druckmittelführenden Kanälen verbunden sind. Um diese Bohrungen dann auch noch gasschlüssig mit den Schaltventilen bzw. Druckmittelanschlüssen zu verbinden, sind an der Welle umlaufende Nuten vorgesehen, die in gasschlüssiger Verbindung mit den druckmittelführenden Kanälen sind. Diese Nuten sind ihrerseits mit den Schaltventilen und mit nach außen führenden Druckmittelanschlüssen über integrierte Kanäle gasschlüssig verbunden. Zur Erzielung der geeigneten Dichtigkeit ist die Welle des weiteren mit einer Mehrzahl von zu den Nuten axial versetzten ringförmigen Vertiefungen versehen, in den Dichtungsringe zur Abdichtung der Nuten angeordnet sind. Somit ist in dieser Ausgestaltung in besonders vorteilhafter Weise trotz der Drehbewegung der Welle eine entsprechend dichte druckmittelschlüssige Verbindung zwischen feststehendem Deckel und den darin integrierten Anschlüssen und Schaltventilen, und der drehbaren, die Kanäle enthaltenden Welle realisiert.

Zur Druckmittelbeaufschlagung der von dem Riemen innerhalb des Gehäuses gebildeten Druckkammern dienen in einfacher und kompakter Bauweise die im Deckel integrierten Servoventile.

Zur Erzielung eines hohen, außen abgreifbaren Drehmomentes kann eine Mehrzahl von Drehantrieben miteinander gekoppelt werden. Auch dabei erweisen sich die erfindungsgemäßen Ausgestaltungen als äußerst vorteilhaft, indem die Druckmittel und elektrische Leitungen führenden Kanäle in der Welle integriert angeordnet sind und ggf. sogar von einem Drehantrieb zum anderen durchgeschliffen werden können. In Verbindung damit erweist es sich des weiteren als vorteilhaft, die Kopplungselemente an den axialen Enden der nach außen tretenden Welle als Mitnehmerverbindungen nach dem Nut-Feder-Prinzip auszugestalten. Somit ist durch diese Ausgestaltung jedwede Art der externen Ankopplung vorbereitet und deshalb schnell durchführbar. Hierbei ist es des weiteren vorteilhaft, den Drehantrieb auf diese modulare Weise mit einem Drehwinkelgeber zu erweitern, der die genaue Drehposition der Welle des Drehantriebes in ein elektrisches Signal umformt, wodurch hierbei auf besonders einfache Weise die elektrische Leitung durch die Welle hindurchgeleitet werden kann. Des weiteren kann der Drehantrieb wie erfindungsgemäß vorgeschlagen, mit einem Bremsmodul erweitert werden, um beispielsweise bei schnellen Drehbewegungen eine sichere Drehpositionierung zu gewährleisten, oder sogar beim Einsatz eines Greiferelementes eine positionsgenaue Greifbewegung zu erzielen. Die Bremse kann in diesem Fall außerdem den Drehantrieb dahingehend entlasten, daß in der Endstellung des Greifers der Greifdruck der Greiferelemente nicht durch Druckmittelbeaufschlagung im Drehantrieb, sondern durch Feststellung der Bremse im Bremsmodul erreicht werden kann.

Die Erfindung ist in der Zeichnung erläutert und nachfolgend näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 Drehantrieb mit modular erweitertem Bremsmodul und Drehwinkelgeber,

Fig. 2 Baugruppe bestehend aus zwei Drehantrieben und einem Drehwinkelgeber in Montage-Darstellung,

Fig. 3 Drehantrieb mit Greifer und Drehwinkelgeber.

Fig. 1 zeigt ein Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung, bei der ein Drehantrieb 1 mit integriertem Druckmittel und Elektroleitungen führenden Kanälen 2, 2′ in der Welle 3 dargestellt ist. Hierbei ist der eigentliche Drehantrieb in einem der Deckelbereiche 4 verdickt ausgebildet und dort mit integrierten Schaltventilen 5 und den entsprechenden Anschlüssen zu den Druckmittelleitungen 2 dargestellt. Die axial verlaufenden Kanäle 2 in der Welle sind im Bereich des die Schaltventile 5 enthaltenden Deckels 4 mit den entsprechenden radial verlaufenden Bohrungen 6 druckmittelschlüssig verbunden. Diese radial verlaufenden Bohrungen münden in den Nuten 7, die ringförmig in der die Welle 3 nach außen führenden Führungsbohrung 8 angeordnet sind. Da die Welle 3 gegen eine axiale Verschiebung gesichert ist, ist in jeder Betriebssituation gewährleistet, daß die entsprechende Bohrung 6 und damit der entsprechende Druckmittelkanal in die vorgesehene Nut druckmittelschlüssig mündet. Zur druckmitteldichten Abdichtung zum einen der Nuten untereinander und der Nuten nach innerhalb oder außerhalb des Gehäuses, ist die Welle 3 mit den entsprechenden ringförmigen Vertiefungen 9 versehen, in denen Dichtungsringe angeordnet sind. Diese Dichtungsringe liegen in der entsprechenden Vertiefung der Welle an und drücken gleichzeitig an die Wandung der Führungsbohrung 8, so daß auf diese Weise der entsprechende Dichtschluß hergestellt ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind innerhalb des Deckels 4 sowohl Schaltventile 5 als auch Servoventile 10 angeordnet. Die Servoventile 10 sind mit einem nach außen geführten Druckmittelversorgungsanschluß P verbunden und münden außerdem an geeigneten Stellen in die durch den Riemen 15 gebildeten bewegbaren Druckkammern 14. Die Schaltventile 5 sind ebenfalls mit einem nach außen führenden Druckmittelversorgungsanschluß P verbunden.

Die Druckmittelkanäle 2 in der Welle 3 sind in diesem Ausführungsbeispiel durch einen an einer der Stirnseiten der Welle angeordneten kraftabgebenden Drehteller 16 nach außen geführt, können jedoch beispielsweise auch einfach aus der Welle heraustreten und zu einem weiteren Drehantrieb weitergeleitet werden, der wiederum wellenseitig so an die Kanäle ankoppelt, daß bei diesem weiteren Drehantrieb auf separate Ventile und separate Druckmittelanschlüsse verzichtet werden kann. Das heißt, die Druckmittelkanäle sind auf diese Weise von einem zum anderen Modul durchschleifbar. Dabei ergibt sich eine sehr einfache und kompakte Erweiterbarkeit des Drehantriebes. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Drehantrieb 1 mit einem Bremsmodul 11 verbunden, welches an die Welle 3 des Drehantriebes 1 über Kopplungselemente 20, 21 nach dem Nut-Feder-Prinzip angekoppelt ist. Die im Bremsmodul 11 angeordnete Welle ist hierbei mit einer Scheibenbremse 12 versehen. Sowohl die Welle des Drehantriebes als auch die Welle des Bremsmodules ist mit einem durchgehenden von einem zum anderen Modul erweiterbaren Kanal 2′ versehen, der in diesem Beispiel für die Durchführung elektrischer Leitungen vorgesehen ist. Der oberhalb des Bremsmoduls 11 ebenfalls über das Nut-Feder-Prinzip angekoppelte Drehwinkelgeber 13 arbeitet hierbei als Drehpotentiometer, wobei die elektrischen Leitungen zum Signalabgriff durch den entsprechenden Kanal hindurchgeführt werden können, bis hin zum anderen Ende der Welle, welches aus der ganzen Baugruppe heraustritt.

Fig. 2 zeigt ein Ausgestaltungsbeispiel, bei dem die Kopplung zweier Drehantriebe 1, 1′ dargestellt ist, wobei der weitere Drehantrieb 1′ ohne separate Ventile und Druckmittelanschlüsse mit dem anderen Drehantrieb 1 gekoppelt werden kann. Die Versorgung des Drehantriebes 1′ ohne separate Anschlüsse und Ventile erfolgt dabei wie in der Beschreibung zu Fig. 1 bereits erwähnt, über die Durchführung der Kanäle von einem Modul zum anderen. Durch die Verwendung von hierbei zwei Drehantrieben steht das doppelte Drehmoment außen an der Welle abgreifbar zur Verfügung. Dieses Drehmoment kann durch beliebig vielfache Aneinanderreihung von Drehantrieben vervielfacht werden. Die Kopplungselemente 20, 21 an den axialen Enden der Welle 3, die nach dem Nut-Feder-Prinzip ausgestaltet sind, sind hierbei deutlich zu erkennen. Als vorteilhaft erweist sich dabei, daß bei jedem der Drehantriebe die Kopplungselemente 20, 21 an den axialen Enden der Welle 3 zu einer Seite zapfenartig als Nut-Feder ausgebildet sind und das entsprechend andere axiale Ende der Welle mit einer einen solchen Nut-Federzapfen aufnehmenden Bohrung mit der entsprechenden Nut-Feder-Kontur versehen ist. Damit ist ein einfaches Aneinanderreihen möglich.

Fig. 3 zeigt ein Ausgestaltungsbeispiel, in dem ein Drehantrieb 1 für die Ankopplung an einen Greifer 30 vorgesehen ist. Der Drehantrieb braucht hierbei keine anderen als die bisher angegebenen Kopplungselemente 20, 21, um dies zu bewerkstelligen. Das heißt insgesamt sind alle Erweiterungsmodule so aufeinander abgestimmt, daß die Kopplungselemente 20, 21 stets zu jedem Modul passend sind.

Claims (11)

1. Druckmittelbetriebener Drehantrieb, bestehend aus einem mit einer Druckmittelquelle verbindbaren, mit ebenen Deckeln druckmitteldicht verschlossenen Gehäuse, einer drehbaren durch die Deckel aus dem Gehäuse herausgeführten Welle und einem mindestens teilweise innerhalb des Gehäuses unter Bildung von bewegbaren Druckkammern angeordneten, mit der Welle in Wirkverbindung stehenden Riemen, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (3) an beiden axialen Enden mit Kopplungselementen (20, 21) zur gehäuseexternen Ankopplung von mechanischen und/oder elektrischen, mit der Drehbewegung koppelbaren Anbaumodulen versehen ist, daß innerhalb der Welle (3) sich in axialer Richtung erstreckende Kanäle (2, 2′) zur Aufnahme und Weiterleitung des Druckmittels zu den Druckkammern und elektrischen Leitungen integriert angeordnet sind und daß mindestens an einem axialen Ende die Kanäle aus der Welle derart heraustreten, daß sie funktionsschlüssig von einem Anbaumodul zum nächsten weiterführbar sind.

2. Druckmittelbetriebener Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (3) mindestens in einem der Deckelbereiche (4) mit radial aus der Welle (3) heraustretenden Bohrungen (6) versehen ist, die gasschlüssig mit den druckmittelführenden Kanälen (2) verbunden sind und im Deckel (4) die die Welle aus dem Gehäuse führende Führungsbohrung (8) mit umlaufenden Nuten (7) zur druckmittelschlüssigen Verbindung mit den druckmittelführenden Kanälen (2) versehen ist.

3. Druckmittelbetriebener Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Deckels (4) Schaltventile (5) integriert angeordnet sind, die sowohl mit den Nuten (7) als auch mit im Deckel nach außen führenden Anschlüssen druckmittelschlüssig über integrierte Anschlußkanäle verbunden sind.

4. Druckmittelbetriebener Drehantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (3) mit einer Mehrzahl von zu den Nuten (7) axial versetzten ringförmigen Vertiefungen (9) versehen ist, in denen Dichtungsringe zur druckmitteldichten Abdichtung der Nuten angeordnet sind.

5. Druckmittelbetriebener Drehantrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Deckels (4) Servoventile (10) integriert angeordnet sind, die sowohl mit den Druckkammern (14) als auch mit im Deckelbereich nach außen führenden Anschlüssen druckmittelschlüssig über integrierte Anschlußkanäle verbunden sind.

6. Druckmittelbetriebener Drehantrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplungselemente (20, 21) als Mitnehmerverbindungen nach dem Nut-Feder-Prinzip ausgestaltet sind.

7. Druckmittelbetriebener Drehantrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb (1) mit mindestens einem weiteren Drehantrieb (1′) koppelbar ist.

8. Druckmittelbetriebener Drehantrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb mit einem Drehwinkelgeber (13) modular verbindbar ist.

9. Druckmittelbetriebener Drehantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zur elektrischen Durchführung dienende Kanal (2′) als Durchgangsbohrung in der Welle (3) ausgebildet ist, durch die die elektrischen Anschlußleitungen zum Drehwinkelgeber (13) führbar sind.

10. Druckmittelbetriebener Drehantrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb mit einem Bremsmodul (11) verbindbar ist.

11. Druckmittelbetriebener Drehantrieb nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb mit einem die Drehbewegung in eine Zentrisch-Greifbewegung umformenden Greifermodul (30) verbindbar ist.