DE4300214C2 - Druckmittelbetätigter Schwenkflügelantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetätigten Schwenk­ flügelantrieb mit einem Gehäuse, in dessen Innenraum ein Schwenkflügel drehbar gelagert ist, dessen Schwenkbewegung durch einen fest im zylinderförmigen Gehäuseinnenraum ange­ ordneten Anschlag begrenzt ist, welcher mit dem Schwenkflügel im Gehäuseinnenraum zwei voneinander getrennte volumenveränderliche Arbeitsräume bildet, denen jeweils Druckmittelein- und -auslässe zugeordnet sind.

Aus der Pneumatik und Hydraulik sind verschiedene Konstruk­ tionsprinzipien zur Erzeugung von Drehbewegungen bekannt. Neben Kolben-Zylinder-Einheiten, bei denen im zylindrischen Arbeitsraum erzeugte Linearbewegungen in Rotationsbewegun­ gen umgewandelt werden müssen, sind auch pneumatische Di­ rektantriebe mit torusförmigem Arbeitsraum ohne mechanische Wandler bekannt, insbesondere gattungsgemäße druckmittelbe­ tätigte Schwenkmittelantriebe. Dabei ist ein Schwenkflügel innerhalb eines zylinderförmigen Gehäuses angeordnet und mit seiner inneren Seitenrandfläche drehfest mit einer das Gehäuse durchdringenden Welle verbunden, d. h., das Drehmo­ ment wird vom Schwenkflügel auf die Welle übertragen und kann dann von der Welle über entsprechende Verbindungsein­ richtungen auf den zu verschwenkenden Gegenstand übertragen werden.

Ein Einsatz dieser z. B. aus DE 39 41 255 A1 bekannten Schwenkflügelantriebe im Bereich der Handhabungs- und Automatisierungstechnik ist zwar möglich, es hat sich jedoch herausgestellt, daß diese bekannten Schwenkflügelantriebe gravierende Nachteile aufweisen. Zum einen lassen sich nur relativ geringe Drehmomente übertragen und es besteht ein schlechtes Überlastverhalten, da der Schwenkflügel leicht bei zu großer Beanspruchung von der Welle abschert. Zum anderen ist nachteilig, daß die Montage eines derartigen Schwenkflügelantriebes am Roboter oder Greifer sehr aufwendig und schwierig ist, da zum einen die bekannten Schwenkflügelantriebe komplizierte Gußgehäuseformen aufweisen und zum anderen die mit dem Schwenkflügel verbundenen Wellen meistens mit Paßfedernuten als Abtrieb ausgerüstet sind. Aus diesem Grunde haben sich bekannte Schwenkflügelantriebe bisher in der Handhabungstechnik nicht durchgesetzt.

Aus der DE 25 50 465 A1 ist ein gattungsähnlicher Drehkolbenantrieb bekannt, welcher zwei Drehflügel aufweist, wobei beiderseits an die Drehflügel axial unmittelbar anschließend zwei Scheiben an der Drehflügelwelle befestigt sind, so daß die Welle, die Scheiben und die Drehflügel zusammen einen Rotor bilden, wobei die Drehflügelwelle zum Anschließen von anzutreibenden Elementen aus dem Gehäuse beidseitig herausragt. Die zusätzlichen, axial benachbart zu den Drehflügeln angeordnet Scheiben dienen dabei als Dicht- und Führungselemente innerhalb des Gehäuses, die Drehmomentübertragung erfolgt wie bei der aus der DE 39 41 255 A1 bekannten Lösung von den Drehflügeln über die Drehflügelwelle auf ein anzutreibenden Bauteil, so daß sich auch bei dieser Lösung die vorbeschriebenen Nachteile ergeben.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen gattungsgemäßen Schwenkflügelantrieb so zu verbessern, daß eine höhere Be­ lastbarkeit und ein besseres Anbauverhalten, insbesondere in der Handhabungs- und Automatisierungstechnik erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird mit einem Schwenkflügelantrieb der ein­ gangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schwenkflügel an beiden Enden jeweils drehfest unmit­ telbar an jeweils einem Flansch angeordnet ist, wobei jeder Flansch drehbar im Gehäuse gelagert und wenigstens einer der beiden Flansche zur direkten Übertragung des durch die Druckmittelbeaufschlagung erzeugten Drehmomentes mit Befestigungsmitteln ausgerüstet ist.

Mit der Erfindung entfallen vollständig die Nachteile der bei bekannten Schwenkflügelantrieben bestehenden Verbindung zwischen Welle und Schwenkflügel, da eine Welle überhaupt nicht erforderlich ist, vielmehr ist der Schwenkflügel di­ rekt zwischen zwei Flanschen angeordnet, die gleichzeitig zum Anbau von zu verschwenkenden Elementen geeignet sind. Aufgrund der direkten Verbindung des Schwenkflügels mit den beiden Flanschen steht eine wesentlich größere Verbindungs­ fläche als bei herkömmlichen Schwenkflügelwellenverbindun­ gen zur Verfügung und auch ein entsprechend größerer Hebel­ arm, wodurch sich ein wesentlich größeres übertragbares Drehmoment ergibt. Zudem ist es möglich, wesentlich kompak­ tere Antriebe zu realisieren, da ohne Festigkeitsprobleme der Schwenkflügel, z. B. in der Breite, verkürzt und in der Länge vergrößert werden kann, wobei dann entsprechend auch die Flansche einen größeren Durchmesser aufweisen. Durch die direkte Anbaubarkeit der vom Antrieb zu verschwenkenden Elemente entfallen sämtliche zusätzliche Verbindungselemen­ te, wodurch die Bauteile und entsprechend das Baugewicht und die Baugröße verringert wird. Aufgrund der wesentlich besseren Belastbarkeit ist der erfindungsgemäße Schwenkflü­ gelantrieb nicht nur für pneumatische Druckmittel, sondern auch für hydraulische Druckmittel geeignet.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß der Schwenkflügel derart zwischen den beiden Flanschen angeordnet ist, daß seine Innenkante mit der Schwenkachse zusammenfällt. Die Schwenkflügelfläche kann somit anders als bei bekannten Ausgestaltungen mit Welle eine entsprechend vergrößerte Fläche aufweisen, die unmit­ telbar bis zur Schwenkachse reicht. Gleichzeitig weist die­ se Ausgestaltung einen geringen Dichtungsverschleiß auf. Der Schwenkflügel kann auch eine geringere Breite aufweisen oder über die Schwenkachse hinaus verlängert ausgebildet sein.

Es ist besonders zweckmäßig, wenn der Anschlag als Zylin­ dersegment ausgebildet ist, wobei der Zylindersegmentdurch­ messer dann dem Innendurchmesser des zylinderförmigen Ge­ häuseinnenraumes in etwa entspricht.

In ganz besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Flansche zur unmittelbaren Befe­ stigung von zu verschwenkenden Elementen ausgebildet sind. Es sind dann keinerlei zusätzliche Verbindungselemente er­ forderlich, vielmehr kann das zu verschwenkende Element, z. B. ein Greifer, unmittelbar am jeweiligen Flansch befe­ stigt werden. Die Flansche können auf einfache Weise im Gehäuse gelagert werden, wobei die Flächenpressungen gegen­ über der bekannten Wellenlagerung wesentlich geringer sind, d. h. es treten deutlich geringere Lagerkräfte auf.

Die Einsetzbarkeit des erfindungsgemäßen Schwenkflügelan­ triebes wird wesentlich noch dadurch verbessert, daß das Gehäuse quaderförmig ausgebildet ist und die Gehäuseseiten­ wände mit Befestigungsmitteln zum Befestigen von zu ver­ schwenkenden Elementen versehen sind. Es ist dann möglich, die zu verschwenkenden Elemente auch am Gehäuse selbst an­ zuordnen, wobei dann das Gehäuse mit den Elementen die Schwenkbewegung ausführt, während die Flansche mit dem Schwenkflügel entsprechend fest angeordnet sind. Es steht somit ein modulförmiger Antrieb zur Verfügung, der für vielfältige Einsatzzwecke geeignet ist.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei­ spielsweise näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1 in stark vereinfachter perspektivischer Explo­ sionsdarstellung einen erfindungsgemäßen Schwenkflügelantrieb,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf den Antrieb nach Fig. 1, wobei der vordere Flansch weggelassen ist,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Schwenkantrieb nach Fig. 1,

Fig. 4-8 unterschiedliche Prinzipbilder eines Schwenkan­ triebes mit mit diesem in unterschiedlicher Wei­ se gekoppelten Greifern und

Fig. 9 einen erfindungsgemäßen Schwenkantrieb mit ver­ schiedenen Anbauelementen.

Ein erfindungsgemäßer druckmittelbetätigter Schwenkflügel­ antrieb ist in der Zeichnung allgemein mit 1 bezeichnet. Dieser Schwenkantrieb weist ein vorzugsweise quaderförmiges Gehäuse 2 auf, in welchem ein zylinderförmiger Gehäusein­ nenraum 3 ausgespart ist. Dabei ist das Gehäuse 2 derart aus Einzelteilen zusammengesetzt, daß der Innenraum nach Demontage entsprechender Seitenwände frei zugänglich ist, was im einzelnen nicht dargestellt ist.

Im Gehäuseinnenraum 3 ist ein Schwenkflügel 4 drehbar gela­ gert, wobei dessen Schwenkbewegung durch einen fest im zy­ linderförmigen Gehäuseinnenraum 3 angeordneten Anschlag 5 begrenzt ist. Dieser Anschlag 5 ist dabei vorzugsweise, wie am besten aus Fig. 1 hervorgeht, als Zylindersegment ausge­ bildet, wobei der Zylinderradius in etwa dem Radius des zy­ linderförmigen Gehäuseinnenraumes 3 entspricht.

Der Schwenkflügel 4 ist an seinen beiden Enden jeweils drehfest unmittelbar an jeweils einem Flansch 6 bzw. 7 an­ geordnet, wobei jeder Flansch 6 bzw. 7 drehbar am Gehäuse 2 gelagert ist. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß der Schwenkflügel 4 derart zwischen den beiden Flanschen 6 und 7 angeordnet ist, daß seine Innenkante 8 über die Schwenk­ achse 9 hinausragt, d. h. die Schwenkflügelbreite ist größer als der Radius des Gehäuseinnenraumes 3. Dabei ist die In­ nenkante 8 des Schwenkflügels 4 bevorzugt abgerundet ausge­ bildet und greift in eine entsprechend ausgebildete Ausneh­ mung 13 am Anschlag 5 ein. Zur Abdichtung ist in der Aus­ nehmung 13 eine Dichtung 14 angeordnet.

Wie am besten aus Fig. 3 hervorgeht, ist die Anordnung des Schwenkflügels 4 und des Anschlages 5 so getroffen, daß diese beide jeweils quer zu den beiden Flanschen 6 und 7 zwischen diesen angeordnet sind, wobei selbstverständlich die Flansche 6 bzw. 7 sich frei gegenüber dem Anschlag 5 drehen können, der Anschlag 5 selbst ist in geeigneter Wei­ se am Gehäuse 2 befestigt, dies ist durch die gestrichelten Linien 10 angedeutet.

Wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht, begrenzt der Anschlag 5 mit dem Drehflügel 4 im Gehäuseinnenraum 3 zwei voneinan­ der getrennte, volumenveränderliche Arbeitsräume 11,12. Wird nun durch einen Druckmitteleingang bzw. -ausgang 15 ein Druckmittel in den Arbeitsraum 11 eingegeben, so wird der Schwenkflügel 4 in Uhrzeigerrichtung verschwenkt, bis er an den Anschlag 5 stößt. Gleichzeitig kann im Arbeits­ raum 12 befindliches Druckmittel aus einem Druckmittelaus­ gang bzw. -eingang 23 austreten. Um eine Drehung in Gegen­ uhrzeigerrichtung zu bewirken, wird in den Arbeitsraum 12 durch den Druckmitteleinlaß 23 Druckmittel eingeleitet und Druckmittel kann dann aus dem Arbeitsraum 11 durch den Druckmittelausgang 15 austreten.

Die Verschwenkbewegung des Schwenkflügels 4 wird aufgrund der drehfesten Verbindung mit den Flanschen 6 und 7 direkt auf die Flansche 6 und 7 übertragen, d. h. diese drehen sich entsprechend im Gehäuse 2.

Die Flansche 6 und 7 können nun selbst mit entsprechenden Befestigungsmitteln 16 bzw. 17 ausgerüstet sein, um an die­ sen direkt zu verschwenkende Elemente 20 anzuordnen. Umgekehrt kann selbstverständlich auch das Gehäuse 2 verschwenkt wer­ den, wenn die Flansche 6 bzw. 7 drehfest an geeigneter Stelle befestigt werden. Um dann am Gehäuse 2 ebenfalls zu verschwenkende Gegenstände befestigen zu können, sind an den Außenwänden des Gehäuses 2 ebenfalls Befestigungsele­ mente 18 vorgesehen.

In den Fig. 4 bis 8 sind beispielhaft unterschiedliche Möglichkeiten zum Einsatz eines erfindungsgemäßen Schwenk­ flügelantriebs dargestellt.

Dabei ist der Schwenkflügelantrieb 1 in unterschiedlicher Weise jeweils an einem Roboterarm 19 od. dgl. befestigt, während der vom Antrieb 1 zu verschwenkende Gegenstand von einem oder auch zwei Greifern 20 gebildet ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist eine Schwenkbewe­ gung um eine vertikale Achse möglich, das Gehäuse des An­ triebs 1 ist fest am Roboterarm 19 angeordnet, während der Greifer 20 drehfest mit einem Flansch 6 bzw. 7 des Antriebs 1 verbunden ist.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist eine Verschwenkung von zwei Greifern 20 um eine horizontale Achse möglich, wo­ bei jeder Greifer 20 drehfest mit einem Flansch 6 bzw. 7 verbunden ist, während das Gehäuse des Antriebs 1 fest am Roboterarm 19 befestigt ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist das Gehäuse des Antriebes 1 fest mit dem Roboterarm 19 verbunden, der Grei­ fer 20 ist über zusätzliche Arme 21 an beiden Flanschen be­ festigt, derart, daß eine Verschwenkung des Greifers 20 um die Achse 9 möglich ist.

Gemäß Fig. 7 sind die Flansche 6, 7 und somit der Schwenk­ flügel 4 drehfest mit dem Roboterarm 19 verbunden, derart, daß das Gehäuse 2 des Antriebs 1 selbst schwenkbar ist. Deshalb sind bei dieser Ausführungsform die beiden Greifer 20 am Gehäuse angeordnet.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 ist eine Verschwenkung der Greifer 20 um eine diagonale Schwenkachse 22 möglich, indem entsprechend das Gehäuse des Antriebs 1 diagonal am Roboterarm 19 festgelegt ist. Die Greifer 20 sind über ein Winkelstück mit einem gemeinsamen Flansch des Antriebs 1 verbunden.

Fig. 9 zeigt den eigentlichen Antrieb 1 mit Zubehörelemen­ ten, die nicht im einzelnen bezeichnet sind aber unter­ schiedliche Anwendungen ermöglichen, wie ohne weiteres er­ sichtlich ist.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind möglich, ohne den Grundgedanken zu ver­ lassen. So ist es selbstverständlich möglich, noch eine Vielzahl weiterer Anschlußmöglichkeiten für zu verschwen­ kende Gegenstände vorzusehen, es können auch zwei Antriebe miteinander gekoppelt werden u. dgl. mehr.

Claims (5)

1. Druckmittelbetätigter Schwenkflügelantrieb mit einem Ge­ häuse (2), in dessen Innenraum (3) ein Schwenkflügel (4) drehbar gelagert ist, dessen Schwenkbewegung durch einen fest im zylinderförmigen Gehäuseinnenraum (3) angeordneten Anschlag (5) begrenzt ist, welcher mit dem Schwenkflügel (4) im Gehäuseinnenraum (3) zwei voneinander getrennte volumenveränderliche Arbeitsräume (11, 12) bildet, denen jeweils Druckmittelein- und -auslässe (15, 23) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkflügel (4) an beiden Enden jeweils drehfest unmittelbar an jeweils einem Flansch (6,7) angeordnet ist, wobei jeder Flansch (6, 7) drehbar im Gehäuse (2) gelagert und wenigstens einer der beiden Flansche (6, 7) zur direkten Übertragung des durch die Druckmittelbeaufschlagung erzeugten Drehmomentes mit Befestigungsmitteln (16, 17) ausgerüstet ist.

2. Schwenkflügelantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkflügel (4) derart zwischen den beiden Flanschen (6, 7) angeordnet ist, daß seine Innenkante (8) mit der Schwenkachse (9) zusammenfällt.

3. Schwenkflügelantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (5) als Zylindersegment ausgebildet ist.

4. Schwenkflügelantrieb nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (6, 7) zur unmittelbaren Befestigung von zu verschwenkenden Elementen (20) ausgebildet sind.

5. Schwenkflügelantrieb nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) quaderförmig ausgebildet ist und die Gehäuseseitenwände mit Befestigungsmitteln (18) zum Befe­ stigen von zu verschwenkenden Elementen (20) versehen sind.