DE4427777A1 - Fluidbetätigter Drehantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen fluidbetätigten Drehantrieb, mit einem Gehäuse, das eine Gehäusekammer vorgibt, die einen durch Fluidkraft zu einer Axialbewegung antreibbaren Kolben enthält, und mit einer an wenigstens einer Stirnseite aus dem Gehäuse herausragenden Abtriebswelle, die mit dem Kolben in Drehan­ triebsverbindung steht und bei der Axialbewegung des Kolbens zu einer Drehbewegung veranlaßt wird, indem mindestens eine sich bezüglich der Längsachse des Kolbens axial und in Umfangsrich­ tung erstreckende Wendelnut an einem in die zugeordnete Wendel­ nut eingreifenden und in Umfangsrichtung des Gehäuses unbewegli­ chen Führungsglied entlangläuft.

Ein derartiger Drehantrieb wird in dem Prospektauszug "STELLANTRIEBE in der Praxis bewährt", Seiten 77 bis 80, der Firma Carter beschrieben. Er verfügt über einen an zwei Füh­ rungsstangen unverdrehbar linear beweglich geführten Kolben, an dem vermutlich mindestens ein stiftartiges Führungsglied ange­ ordnet ist, das in eine schraubenförmig ausgebildete Wendelnut eingreift, die in die Abtriebswelle eingebracht ist. Die Ab­ triebswelle selbst ist drehbar, jedoch axial unbeweglich an dem Gehäuse gelagert. Wird der Kolben durch Fluidzufuhr axial ver­ schoben, läuft das Führungsglied entlang der zugeordneten Wen­ denut, woraus eine außen abgreifbare Drehbewegung der Abtriebs­ welle resultiert.

Die Herstellung des gattungsgemäßen Drehantriebes ist relativ aufwendig. Es bedarf einer äußerst exakten Fertigung der Füh­ rungsstangen in Abstimmung mit dem auf diesen Führungsstangen laufenden Kolben. Bei der Montage ist auf absolute Parallelität zu achten, damit nicht erhöhte Reibung zu einem frühzeitigen Verschleiß des Kolbens oder der Führungsstangen führt. Es kommt hinzu, daß das von der Abtriebswelle abgreifbare Drehmoment vor allem bei kleineren Baugrößen nicht immer ausreichend ist.

Die vorliegende Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gestellt, einen Drehantrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, der einen einfacheren Aufbau besitzt und bei vergleichbarer Baugröße ein größeres Drehmoment liefert.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Kolben drehbar im Gehäuse angeordnet ist und in drehfester Verbindung mit der Abtriebswelle steht, daß mehrere Wendelnuten am Kolben vorgesehen sind, die sich im Bereich des Außenumfanges des Kolbens befinden und einander gegenüber in Umfangsrichtung des Kolbens versetzt angeordnet sind, und daß in jede Wendelnut ein im Umfangsbereich der Gehäusekammer am Gehäuse festgelegtes und in die Gehäusekammer hineinragendes Führungsglied eingreift.

Auf diese Weise erübrigen sich aufwendige, von Führungsstangen gebildete Linearführungen für den Kolben. Die für den Drehan­ trieb der Abtriebswelle verantwortlichen Wendelnut-Führungs­ glied-Paarungen arbeiten nunmehr zwischen dem Gehäuse und dem Kolben, so daß die Axialbewegung des Kolbens im Betrieb von ei­ ner Drehbewegung überlagert wird, die auf die in drehfester Ver­ bindung mit dem Kolben stehende Abtriebswelle übertragen wird. Da die Abtriebswelle wendelnutenlos ausgebildet werden kann, läßt sich bei vergleichbarer Baugröße ein erheblich größerer un­ gestörter Wellenquerschnitt verwirklichen, was die Belastbarkeit erhöht. Nicht zuletzt lassen sich durch die von der Abtriebs­ welle radial weiter entfernte Anordnung der Wendelnut-Führungs­ glied-Paarungen und der damit erzielten Vergrößerung des Hebel­ armes bei kompakter Bauweise und vergleichsweise niedrigem Fluiddruck verhältnismäßig hohe Drehmomente an der Abtriebswelle zum Abgriff bereitstellen.

Zwar geht aus der DE 28 17 260 A1 bereits eine Stellvorrichtung für Fluidventile hervor, bei der die Axialbewegung des Kolbens eines Hubzylinders ebenfalls ohne in den Zylinder integrierte Führungsstangen in eine Drehbewegung umgewandelt wird. Aller­ dings verfügt diese Stellvorrichtung über eine relativ große axiale Baulänge, da ein konventioneller Hubzylinder verwendet wird, dem lediglich eine die Drehbewegung erzeugende Einrichtung vorgeschaltet ist. Zu dieser gehören zwei Stiftanordnungen, die an der Kolbenstange des Hubzylinders befestigt sind und durch wendelförmige Schlitze einer Hülse sowie lineare Schlitze eines Gehäuses hindurchgreifen. Bei Betätigung des Hubzylinders werden die Stiftanordnungen in den linearen Schlitzen geführt und ver­ ursachen dadurch eine Drehbewegung der vorgenannten Hülse.

Bei einem aus der DE 39 00 298 A1 hervorgehenden pneumatischen Schwenkantrieb steht die Abtriebswelle mit einem in das Gehäuse hineinragenden verdrillten Kurvenstück in Verbindung, das zwi­ schen Führungsstiften aufgenommen ist, die am Kolben befestigt sind. Der Kolben selbst ist unverdrehbar linear beweglich ge­ führt und verursacht bei axialer Bewegung unter Vermittlung der Führungsstifte eine Verdrehung des Kurvenstückes und der daran befestigten Abtriebswelle.

Als solches ist es auch schon bekannt, am Außenumfang eines Kol­ bens eine Führungsnut vorzusehen, in die ein gehäusefestes Füh­ rungsglied eingreift. Bei dieser aus der DE 80 04 944 U1 bekann­ ten Anordnung handelt es sich allerdings nicht um einen Drehan­ trieb, sondern um eine Kolbenpumpe, bei der die Drehbewegung ei­ ner Welle in eine Hubbewegung eines Kolbens umgewandelt wird, um eine Pumpfunktion zu erzielen. Hier ist im übrigen lediglich eine einzige Führungsnut vorgesehen, die in sich geschlossen ist, so daß die aufgrund des zwischengeschalteten Führungsglie­ des zwischen dem Kolben und dem Gehäuse wirkenden Kräfte äußerst unsymmetrisch sind und einen frühzeitigen Verschleiß nach sich ziehen können.

Auch der der Anmelderin bekannte weitere Stand der Technik in Gestalt der DE-PS 39 03 546, DE-GM 89 04 747, DE-AS 10 83 833, DE-GM 86 31 224, EP-OS 0 083 599, US 2 315 775, US 2 959 064 und US 3 143 932 vermittelt nicht die erfindungsgemäße Lösung und die damit verbundenen Vorteile.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteran­ sprüchen aufgeführt.

Das Vorhandensein mehrerer Wendelnuten mit zugeordneten Füh­ rungsgliedern gestattet eine optimal symmetrische Kraftübertra­ gung zwischen den gehäusefesten Führungsgliedern und dem Kolben. Dabei bietet speziell eine Zweifachanordnung mit sich diametral gegenüberliegenden Führungsgliedern eine besonders einfache Bau­ form mit äußerst geringem konstruktiven Aufwand.

Zweckmäßigerweise ist ein jeweiliges Führungsglied an einem Be­ festigungsschaft angeordnet, der in einer die Wand des Gehäuses quer durchsetzenden Befestigungsausnehmung festgelegt ist, wobei die Querabmessungen des Führungsgliedes geringer als die Querab­ messungen der zugeordneten Befestigungsausnehmung sind, so daß sich die Führungsglieder bei in das Gehäuse eingeschobenem Kol­ ben bequem durch die Gehäusewand hindurch an Ort und Stelle in­ nerhalb der zugeordneten Wendelnut plazieren lassen. Auch ein verschleißbedingt eventuell notwendiger Austausch der Führungs­ glieder ist auf diese Weise problemlos möglich.

Vorzugsweise sind die Wendelnuten - in einer Abwicklung in einer Ebene gesehen - derart ausgebildet, daß sie jeweils mehrere auf­ einanderfolgende Längenabschnitte besitzen, die sich in ihrem mit der Axialrichtung des Kolbens eingeschlossenen Winkel von­ einander unterscheiden. Auf diese Weise läßt sich der pro axial zurückgelegter Wegstrecke des Kolbens erzielte Drehwinkel der Abtriebswelle nach Bedarf vorgeben und somit auch das jeweils ausgeübte Drehmoment. Soll der Drehantrieb beispielsweise als Verstellantrieb für einen Kugelhahn dienen, kann man auf diese Weise dafür Sorge tragen, daß zu Beginn der Schließbewegung und zu Beginn der Öffnungsbewegung ein im Vergleich zu den verblei­ benden Bewegungen hohes Drehmoment zur Verfügung steht. Damit kann man der häufig anzutreffenden Sachlage Rechnung tragen, wo­ nach lange Zeit in der Offenstellung oder in der Schließstellung verharrende Kugelhahnen zum korrosionsbedingten Festsitzen nei­ gen und ein großer Kraftaufwand erforderlich ist, um die Ver­ stellbewegung auszulösen.

Der erfindungsgemäße Drehantrieb läßt sich mit axial unbewegli­ cher Abtriebswelle als reiner Drehantrieb einsetzen, bei der die an der Abtriebswelle abgreifbare Abtriebsbewegung ausschließlich eine Drehbewegung ist. Ist die Kolbenstange hingegen starr mit dem Kolben verbunden und bezüglich dem Gehäuse zusätzlich axial verlagerbar, ist dem Drehantrieb praktisch ein Linearantrieb überlagert und die Abtriebsbewegung der Kolbenstange ist eine kombinierte Dreh-Linear-Bewegung.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine erste Bauform des erfindungsgemäßen Drehan­ triebes, bei dem die an der Abtriebswelle abgreif­ bare Abtriebsbewegung eine reine Drehbewegung ist, im Längsschnitt, wobei die in die Wendelnuten ein­ greifenden Führungsglieder der Übersichtlichkeit halber nur schematisch strichpunktiert angedeutet sind,

Fig. 2 den Drehantrieb aus Fig. 1 im Querschnitt gemäß Schnittlinie II-II,

Fig. 3 den Drehantrieb aus Fig. 1 im Bereich der Kopp­ lung zwischen dem Kolben und der Kolbenstange im Querschnitt gemäß Schnittlinie III-III,

Fig. 4 eine weitere Bauform des erfindungsgemäßen Drehan­ triebes, bei dem die von der Abtriebswelle ab­ greifbare Abtriebsbewegung eine überlagerte Dreh­ bewegung und axiale Linearbewegung ist, wiederum im Längsschnitt, und

Fig. 5 eine bevorzugte Ausgestaltung einer Wendelnut in Draufsicht gemäß Schnittlinie V-V gesehen und als sogenannte Abwicklung gezeigt, bei der die Wendel­ nut in einer Ebene liegend dargestellt ist.

Der in Fig. 1 bis 3 gezeigte Drehantrieb 1 verfügt über ein Gehäuse 2, das im Innern eine Gehäusekammer 3 vorgibt. Dieses umfaßt im einzelnen einen die Gehäusekammer 3 umfangsseitig be­ grenzenden rohrförmigen Gehäuseabschnitt 4 und zwei die Gehäuse­ kammer 3 stirnseitig verschließende Abschlußwände 5, 6, die zweckmäßigerweise als lösbar an den rohrförmigen Gehäuseab­ schnitt 4 angesetzte Deckel ausgebildet sind.

In der Gehäusekammer 3 befindet sich ein axial gemäß Doppelpfeil 7 hin und her bewegbar geführter Kolben 8, der die Gehäusekammer 3 in zwei dicht voneinander abgetrennte Arbeitsräume 12, 13 un­ terteilt. In jeden Arbeitsraum 12, 13 mündet ein vorzugsweise in der zugeordneten Abschlußwand 5, 6 verlaufender Fluidkanal 14, über den unter Druck stehendes Fluid, insbesondere Druckluft, nach Bedarf zu- oder abgeführt werden kann, um den Kolben 8 zu der hin und her gehenden Axialbewegung 7 anzutreiben.

Wenigstens eine der Abschlußwände 5, 6 und beispielsgemäß die links gelegene Abschlußwand 5 ist axial von einer zweckmäßiger­ weise einteiligen Abtriebswelle 15 durchsetzt. Im Bereich der entsprechenden Wanddurchbrechung 16 ist gehäuseseitig eine Füh­ rungseinrichtung 17 angeordnet, die einen kreiszylindrischen Ab­ schnitt der Abtriebswelle 15 umschließt, so daß die Abtriebs­ welle 15 derart bezüglich dem Gehäuse 2 geführt ist, daß sie eine durch Doppelpfeil 18 angedeutete Drehbewegung in beiden möglichen Drehrichtungen ausführen kann. Desweiteren findet sich im Bereich der Wanddurchbrechung 16 eine Dichtungseinrichtung 22, die ebenfalls zwischen der Abschlußwand 5 und der Abtriebs­ welle 15 wirkt, und die einen Fluidaustritt aus dem benachbarten Arbeitsraum 12 verhindert.

Ein außerhalb der Abschlußwand 5 liegender Abtriebsabschnitt 23 der Abtriebswelle 15 ist zur Verbindung mit einem zu bewegenden Bauteil vorgesehen. Beispielweise läßt sich hier das verdrehbare Verschlußglied eines Kugelhahns anbringen.

Die Abtriebswelle 15 ragt mit einem Antriebsabschnitt 24 koaxial in die Gehäusekammer 3 hinein. Mit diesem Antriebsabschnitt 24 steht sie in Drehantriebsverbindung mit dem Kolben 8, der nicht nur axial beweglich ist, sondern zusätzlich gemäß Doppelpfeil 26 um seine Längsachse 25 verdrehbar in der Gehäusekammer 3 gela­ gert ist. Eine Drehbewegung (Doppelpfeil 26) des Kolbens 8 wird von der Abtriebswelle 15 unmittelbar mitgemacht, die beiden Teile 8, 15 sind drehfest miteinander verbunden.

Aufgrund nachstehend beschriebener besonderer Maßnahmen wird be­ wirkt, daß der Kolben 8 bei seiner Axialbewegung 7 gleichzeitig die Drehbewegung 26 ausführt. Durch axiale Druckbeaufschlagung des Kolbens 8 läßt sich mithin eine überlagerte Verschiebe- und Drehbewegung des Kolbens 8 erzeugen.

Die erwähnten Maßnahmen umfassen beim Ausführungsbeispiel zwei in den zylindrisch konturierten Außenumfang 27 des Kolbens 8 eingelassene Führungsnuten, die als Wendelnuten 28, 28′ bezeich­ net werden. Die Bezeichnung wurde gewählt, um auszudrücken, daß sich diese Führungsnuten wendel- bzw. schraubenlinienähnlich entlang des Außenumfanges des Kolbens 8 erstrecken und somit sowohl axial als auch in Umfangsrichtung gerichtete Erstreckungs­ komponenten aufweisen. Allerdings erstrecken sich die Wen­ delnuten 28, 28′ jeweils nicht über den vollen Kolbenumfang, sondern nur über einen Teilumfang desselben, so daß sie eine endliche Länge haben. Die Nutstirnflächen 32 sind besonders gut aus Fig. 2 ersichtlich. Es wird deutlich, daß sich jede Wendel­ nut 28, 28′ beim gezeigten Ausführungsbeispiel über einen Groß­ teil der Kolbenlänge und zugleich über etwas weniger als den halben Kolbenumfang erstreckt. Die mit ihrer offenen Längsseite der kreiszylindrischen Innenfläche 34 der Gehäusekammer 3 zuge­ wandten Wendelnuten 28, 28′ sind vorzugsweise derart geformt, daß sich ein rechteckiger Nutquerschnitt ergibt, wobei die längsseitigen Nutflanken 33, 33′ parallel zu der Radialebene verlaufen, in der die Längsmittellinie 35 der jeweiligen Wendel­ nut 28, 28′ enthalten ist.

Die beiden Wendelnuten 28, 28′ sind in Umfangsrichtung versetzt am Kolben 8 angeordnet, wobei der Umfangsversatz beim Ausfüh­ rungsbeispiel 180° beträgt, so daß sie sich diametral gegenüber­ biegen. Verlauf und Ausrichtung der beiden Wendelnuten 28, 28′ ist identisch.

In jede Wendelnut 28, 28′ greift ein Führungsglied 36, 36′ ein, das an dem rohrförmigen Gehäuseabschnitt 4 festgelegt ist, so daß weder in Axialrichtung noch in Umfangsrichtung bezogen auf die Längsachse 25 eine Relativbewegung bezüglich dem Gehäuse 2 möglich ist. Wie die Wendelnuten 28, 28′, sind auch die Füh­ rungsglieder 36, 36′ einander gegenüber in Umfangsrichtung des Gehäuses 2 versetzt angeordnet, wobei sie sich zweckmäßigerweise auf gleicher axialer Höhe des Gehäuses 2 befinden, so daß sie sich, wie aus Fig. 2 hervorgeht, diametral gegenüberliegen. Die Führungsglieder 36, 36′ arbeiten mit den Nutflanken 33, 33′ zu­ sammen, indem je nach Hubrichtung des Kolbens 8 die eine oder andere jeweils in Vorschubrichtung weisende Nutflanke 33 bzw. 33′ gegen das in die zugeordnete Wendelnut 28, 28′ eintauchende Führungsglied 36, 36′ arbeitet. Aufgrund dieser Beaufschlagung dreht sich der Kolben 8 bei seiner Axialbewegung, wobei die Füh­ rungsglieder 36, 36′ der zugeordneten Wendelnut 28, 28′ folgen und in dieser entlanglaufen.

Der Drehwinkel, um den sich der Kolben 8 bei einer bestimmten zurückgelegten axialen Wegstrecke verdreht, hängt maßgeblich vom Verlauf der Wendelnuten 28, 28′ ab. Je geringer der Winkel zwi­ schen der Längsmittellinie 35 und der gedanklich in die Nutebene verlegten Längsachse 25 des Kolbens 8 ist, desto geringer fällt die Drehung des Kolbens 8 aus, desto höher ist allerdings die auf den Kolben in Drehrichtung 26 einwirkende Kraft, die letzt­ lich auf die Abtriebswelle 15 einwirkt. Es besteht dadurch die Möglichkeit, den Nutverlauf dem jeweiligen Anwendungsfall anzu­ passen. Dies ist in Fig. 5 nochmals verdeutlicht.

In Fig. 5 ist eine Wendelnut 28 gezeigt, die in drei aufeinan­ derfolgende Längenabschnitte unterteilt ist, und zwar in zwei Endabschnitte 37, 37′ und einen dazwischenliegenden Folgeab­ schnitt 38. Der zwischen einem jeweiligen Endabschnitt 37, 37′ bzw. dem diesen zugeordneten Abschnitt der Längsmittellinie 35 und der Längsachse 25 des Kolbens 8 eingeschlossene Winkel α ist geringer als der Winkel β zwischen dem Folgeabschnitt 38 und der Längsachse 25. Dies bedeutet, daß die auf den Kolben 8 einwir­ kende Drehkraft zu Beginn und am Ende einer jeweiligen Hubphase größer ist als in der dazwischenliegenden Hubphase wo aber dann der Drehwinkel entsprechend größer ist. Wird der Drehantrieb 1 verwendet, um mit der einen Hubphase, also bei der einen Hubrichtung, ein Ventil zu schließen und bei der entgegengesetz­ ten Hubphase dieses Ventil zu öffnen, so ist sichergestellt, daß zumindest zum jeweiligen Bewegungsbeginn eine hohe Betätigungs­ kraft vorliegt, die auch bei korrosionsbedingter Schwergängig­ keit eine problemlose Betätigung ermöglicht. Ist die Verstellbe­ wegung erst einmal in Gang gekommen und die Reibung geringer, so genügt die geringere Kraft, um mit schnellerer Bewegung den Vor­ gang weiterzuführen.

Der beim Ausführungsbeispiel vorgesehene rohrförmige Gehäuseab­ schnitt 4 ist ein Profilrohr, das außen einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist. In Verbindung mit der kreis­ zylindrisch konturierten Gehäusekammer 3 ergeben sich somit im Querschnitt gemäß Fig. 2 gesehen vier Eckenabschnitte mit stär­ kerer Materialanhäufung, wobei zwei einander diametral gegen­ überliegende Eckenabschnitte 42 dafür verwendet werden, die Füh­ rungsglieder 36, 36′ gehäuseseitig zu verankern.

Ein jeweiliges Führungsglied 36, 36′ ist beispielsgemäß an einem Befestigungsschaft 43 gelagert, der in einer Befestigungsausneh­ mung 44 festgelegt ist, die den besagten Eckenbereich 42 an der vorgesehenen Stelle radial durchsetzt. Die Führungsglieder 36, 36′ ragen somit von radial außen her in die Gehäusekammer 3 hin­ ein. Beim Ausführungsbeispiel ist eine Gewindebefestigung vorge­ sehen, indem der Befestigungsschaft 43 ein Außengewinde hat, mit dem er in die mit einem komplementären Innengewinde versehene Befestigungsausnehmung 44 eingeschraubt ist. Die Gewindeverbin­ dung gestattet eine optimale Justierung, da sich die Eintauch­ tiefe des Führungsglieds 36, 36′ bezüglich der zugeordneten Wendelnut 28, 28′ stufenlos- einstellen läßt. Soll eine zusätz­ liche Sicherung der Einstellung erfolgen, kann dies beispiels­ weise durch Verwendung selbsthemmender Gewindeverbindungen oder kleberähnlicher Mittel erfolgen. Die Tiefeneinstellung läßt sich beispielsweise mit einem Schraubenzieher oder einem ähnlichen Werkzeug vornehmen, das sich an eine am äußeren Ende des Befe­ stigungsschaftes 43 vorgesehene Werkzeugangriffspartie 41 anset­ zen läßt.

Von Vorteil ist, daß der Befestigungsschaft 43 vollständig ver­ senkt in der Befestigungsausnehmung 44 angeordnet sein kann, so daß sich keine nach außen überstehenden Bauteile ergeben, die hinderlich sein könnten.

Die Montage wie auch die verschleißbedingte Demontage der Füh­ rungsglieder 36, 36′ kann vorteilhafterweise durch die zugeord­ nete Befestigungsausnehmung 44 hindurch erfolgen. Gewährleistet wird dies dadurch, daß die Querabmessungen des Führungsgliedes 36, 36′ derart auf die Querabmessungen der zugeordneten Befesti­ gungsausnehmung 44 abgestimmt sind, daß sich das Führungsglied durch die Befestigungsausnehmung 44 hindurchführen läßt. Bei der Montage wird dann die aus Führungsglied 36, 36′ und Befesti­ gungsschaft 43 bestehende Baueinheit einfach von außen her mit dem Führungsglied 36, 36′ voraus in die Befestigungsausnehmung 44 eingesetzt. Die Demontage erfolgt in umgekehrter Weise.

Der beispielsgemäße Drehantrieb 1 verspricht eine optimale Leichtgängigkeit dadurch, daß die Führungsglieder 36, 36′ von an dem Befestigungsschaft 43 drehbar gelagerten Führungsrollen 45 gebildet sind, die an den Nutflanken 33, 33′ ablaufen können. Die Drehachse 46 der Führungsrollen 45 verläuft dabei zweckmäßi­ gerweise radial und somit parallel zu den Nutflanken 33, 33′. Die beispielsgemäß vorhandene relativ kostengünstige und zugleich äußerst verschleißarme Variante sieht vor, daß die Füh­ rungsrollen von Wälzlagereinheiten gebildet sind, und zwar ins­ besondere von Nadellagereinheiten. Zu diesem Zweck kann am Befe­ stigungsschaft 43 ein radial in die Gehäusekammer 3 hineinragen­ der Lagerfortsatz 47 vorgesehen sein, der von zum Beispiel na­ delartigen Wälzelementen 48 umgeben ist, auf die wiederum ko­ axial zum Lagerfortsatz 47 ein Wälzring 49 aufgesetzt ist. Mit dem Außenumfang des letzteren läuft eine jeweilige Führungsrolle 45 an den Nutflanken 33, 33′, wobei die Querabmessungen zweckmä­ ßigerweise derart aufeinanderabgestimmt sind, daß sich der Wälz­ ring 49 auch tatsächlich an der ihn jeweils beaufschlagenden Nutflanke ablaufen kann.

Die bisherigen Ausführungen gelten in gleicher Weise für den in Fig. 4 abgebildeten Drehantrieb 1′. Allerdings wurden in Fig. 4 der Einfachheit halber nur die relevanten Bauteile mit den entsprechenden Bezugsziffern versehen. Unterschiede ergeben sich allerdings wie nachfolgend erläutert wird daraus, daß die am Ab­ triebsabschnitt 23 abgreifbare Abtriebsbewegung des Ausführungs­ beispiels gemäß Fig. 1 bis 3 eine reine Drehbewegung 18 ist, während sie sich beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 aus ei­ ner Drehbewegung 18 und einer dieser überlagerten axialen Line­ arbewegung 50 zusammensetzt. Man könnte daher die Bauform gemäß Fig. 4 auch als Dreh-Linear-Antrieb bezeichnen. Hier ist die Abtriebswelle 15 insgesamt starr mit dem Kolben 8 verbunden, so daß weder in Umfangsrichtung noch in Axialrichtung Relativbewe­ gungen zwischen dem Kolben 8 und der Abtriebswelle 15 möglich sind und die Abtriebswelle 15 jedwede Bewegung des Kolbens 8 un­ mittelbar mitmacht. Entsprechend der jeweiligen Axialposition des Kolbens 8 ragt die Abtriebswelle 15 mehr oder weniger weit stirnseitig aus dem Gehäuse 2 heraus, wobei sie zumindest in dem die Wanddurchbrechung 16 durchsetzenden Bereich kreiszylindrisch konturiert ist. Beispielsgemäß ist die Abtriebswelle 15 insge­ samt ein kreiszylindrisch konturiertes stangenförmiges Bauteil.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 3 ist die Abtriebs­ welle 15 zwar ebenfalls drehfest mit dem Kolben 8 verbunden, es besteht jedoch die Möglichkeit einer relativen Axialbewegung in Richtung der Längsachse 25 zwischen dem Kolben 8 und dem An­ triebsabschnitt 24 der Abtriebswelle 15. Während die Abtriebs­ welle 15 beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 bezüglich der Abschlußwand 5 axial beweglich ist, ist sie beim Ausführungsbei­ spiel gemäß Fig. 1 bis 3 axial unbeweglich an der Abschluß­ wand 5 gelagert. Der Kolben 8 verfügt über eine zur Abschlußwand 5 hin offene zentrale Ausnehmung 52, in die der Antriebsab­ schnitt 24 je nach Axialposition des Kolbens 8 mehr oder weniger weit eintaucht. Am Kolben 8 ist eine Führungshülse 53 festge­ legt, die vom Kolben 8 selbst gebildet sein kann, vorzugsweise jedoch ein separates Bauteil ist, das wie abgebildet in die Aus­ nehmung 52 eingepreßt sein kann. Letzteres hat den besonderen Vorteil, daß eine Materialauswahl unabhängig vom Kolbenmaterial möglich ist, um speziell die an eine exakte Führung gestellten Anforderungen zu erfüllen. Die Führungshülse 53 sitzt axial ver­ schiebbar auf dem Antriebsabschnitt 24 ist bezüglich diesem al­ lerdings unverdrehbar. Beispielsgemäß wird dies dadurch erzielt, daß sowohl der Außenumfang des Antriebsabschnittes 24 als auch der Innenumfang der Führungshülse 53 wie in Fig. 3 gezeigt qua­ dratisch konturiert ist. Im Betrieb verschiebt sich der Kolben 8 auf dem als Vierkantabschnitt ausgebildeten Antriebsabschnitt 24, den er zugleich mitdreht, so daß sich am Abtriebsabschnitt 23 die Drehbewegung 18 ergibt.

Aufgrund des relativ großen radialen Abstandes zwischen einem jeweils ineinander eingreifenden Wendelnut-Führungsglied-Paar 28, 36; 28′, 36′ zur Abtriebswelle 15 ergibt sich ein relativ großer Hebelarm, so daß sich am Abtriebsabschnitt 23 trotz kom­ pakter Gesamtabmessungen ein relativ hohes Drehmoment bereit­ stellen läßt.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, kann am Außenumfang 27 des Kol­ bens 8 ein Führungsband 54 gehalten sein, das in Berührkontakt mit der Innenfläche 34 steht und in Kombination mit der Füh­ rungseinrichtung 17 eine optimale Linearführung für den Kolben 8 bewirkt.

Am Außenumfang des beispielsgemäßen rohrförmigen Gehäuseab­ schnittes 4 sind mehrere Verankerungsnuten 55 vorgesehen, in denen sich nicht näher dargestellte Sensoren verankern lassen, die zur berührungslosen Positionsbestimmung des Kolbens 8 ver­ wendbar sind. Ihre Betätigung erfolgt aufgrund des Magnetfeldes eines am Kolben 8 festgelegten Magnetringes 56. Beim Ausfüh­ rungsbeispiel sitzt dieser Magnetring 56 auf einer außen kreis­ förmig konturierten Platte 57, die an die der Abtriebswelle 15 entgegengesetzte Kolbenstirnseite lösbar angesetzt ist. Dabei wird der Magnetring 56 zwischen der Platte 57 und der zugeordne­ ten Kolbenstirnseite gehalten. Zur Befestigung kann ein axial vom Kolben 8 wegragender Gewindestutzen 58 vorgesehen sein, der die Platte 57 koaxial durchsetzt und eine gegen die Platte 57 arbeitende Befestigungsmutter 59 trägt.

Zur Abdichtung zwischen dem Kolben 8 und der Innenfläche 34 ist am Kolben 8 im Bereich einer jeweiligen Kolbenstirnseite ein Dichtungsring 62, 63 festgelegt. Jeder dieser Dichtungsringe 62, 63 hat allerdings eine Doppelfunktion, indem er zusätzlich als Puffereinrichtung wirkt, die den Endaufprall des Kolbens 8 bei Erreichen der axialen Hubendlage abschwächt. Zu diesem Zweck verfügt jeder Dichtungsring 62, 63 über einen den Kolben 8 axial überragenden ringförmigen Pufferabschnitt 64, der als Endan­ schlag dient und am Hubende des Kolbens 8 auf die zugeordnete Abschlußwand 5, 6 aufläuft. Auf der der Abtriebswelle 15 abge­ wandten Axialseite kann der Dichtungsring 63 an der Platte 57 festgelegt sein.

Claims (18)

1. Fluidbetätigter Drehantrieb, mit einem Gehäuse (2), das eine Gehäusekammer (3) vorgibt, die einen durch Fluidkraft zu einer Axialbewegung antreibbaren Kolben (8) enthält, und mit einer an wenigstens einer Stirnseite aus dem Gehäuse (2) herausragenden Abtriebswelle (15), die mit dem Kolben (8) in Drehantriebsver­ bindung steht und bei der Axialbewegung des Kolbens (8) zu einer Drehbewegung veranlaßt wird, indem mindestens eine sich bezüg­ lich der Längsachse (25) des Kolbens (8) axial und in Umfangs­ richtung erstreckende Wendelnut (28, 28′) an einem in die zuge­ ordnete Wendelnut (28, 28′) eingreifenden und in Umfangsrichtung des Gehäuses (2) unbeweglichen Führungsglied (36, 36′) entlang­ läuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (8) drehbar im Ge­ häuse (2) angeordnet ist und in drehfester Verbindung mit der Abtriebswelle (15) steht, daß mehrere Wendelnuten (28, 28′) am Kolben (8) vorgesehen sind, die sich im Bereich des Außenum­ fanges (27) des Kolbens (8) befinden und einander gegenüber in Umfangsrichtung des Kolbens (8) versetzt angeordnet sind, und daß in jede Wendelnut (28, 28′) ein im Umfangsbereich der Gehäu­ sekammer (3) am Gehäuse (2) festgelegtes und in die Gehäusekam­ mer (3) hineinragendes Führungsglied (36, 36′) eingreift.

2. Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (8) zwei Wendelnuten (28, 28′) aufweist, in die jeweils ein Führungsglied (36, 36′) eingreift, wobei sowohl die Wendel­ nuten (28, 28′) als auch die Führungsglieder (36, 36′) unterein­ ander mit Bezug zur Längsachse (25) des Kolbens (8) um 180° ver­ setzt zueinander angeordnet sind.

3. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gehäuse (2) wenigstens im Bereich der Ge­ häusekammer (3) einen rechteckigen oder quadratischen Außenquer­ schnitt aufweist, wobei die Führungsglieder (36, 36′) den Ecken­ bereichen (42) des Gehäusequerschnittes zugeordnet sind.

4. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Führungsglieder (36, 36′) von bezüglich dem Gehäuse (1) drehbar gelagerten Führungsrollen (45) gebildet sind, die an den Flanken (33, 33′) der Wendelnuten (28, 28′) entlanglaufen können.

5. Drehantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsrollen (45) von Wälzlagereinheiten gebildet sind, insbe­ sondere von Nadellagereinheiten.

6. Drehantrieb nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (46) der Führungsrollen (45) radial bezüglich der Längsachse (25) des Kolbens (8) verläuft.

7. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein jeweiliges Führungsglied (36, 36′) an ei­ nem Befestigungsschaft (43) angeordnet ist, der in einer die Wand des Gehäuses quer durchsetzenden Befestigungsausnehmung (44) festgelegt ist.

8. Drehantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Befestigungsschaft (43) in Tiefenrichtung der Befestigungsaus­ nehmung (44) verstellbar ist und zum Beispiel eine in einem Ge­ winde der Befestigungsausnehmung (44) laufendes Gewinde auf­ weist.

9. Drehantrieb nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Querabmessungen der Führungsglieder (36, 36′) kleiner als die Querabmessungen der zugeordneten Befestigungsausnehmung (44) sind, so daß sie bei in der Gehäusekammer (3) befindlichem Kolben (8) durch die Befestigungsausnehmung (44) hindurch in die Nuteingriffsposition bringbar oder aus dieser entfernbar sind.

10. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wendelnuten (28, 28′) über ihre Gesamt­ länge gesehen in aufeinanderfolgende Abschnitte (37, 38, 37′) unterteilt sind, in denen der mit der Axialrichtung (25) des Kolbens (8) jeweils eingeschlossene Winkel (α, β) unterschiedlich groß ist.

11. Drehantrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der beiden Endabschnitte (37, 37′) einer jewei­ ligen Wendelnut (28, 28′) unter einem geringeren Winkel (α) zur Axialrichtung des Kolbens (1) verläuft als ein sich anschließen­ der Folgeabschnitt (38).

12. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich die Wendelnuten (28, 28′) jeweils nur entlang eines Teilumfanges des Kolbens (8) erstrecken.

13. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abtriebswelle (15) starr mit dem Kolben (8) verbunden ist und im Betrieb eine der Kolbenbewegung ent­ sprechende Abtriebsbewegung ausführt, die sich aus einer Drehbe­ wegung (18) und einer dieser überlagerten axialen Linearbewegung (50) zusammensetzt.

14. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kolben (8) und die Abtriebswelle (15) drehfest und zugleich relativ zueinander axial verschiebbar mit­ einander gekoppelt sind, wobei die Abtriebswelle (15) am Gehäuse (2) drehbar und zugleich axial unbeweglich fixiert ist, so daß die im Betrieb erfolgende Kolbenbewegung ausschließlich eine Drehbewegung (18) der Abtriebswelle als Abtriebsbewegung hervor­ ruft.

15. Drehantrieb nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (15) mit einem im Querschnitt insbesondere quadratischen Vierkantabschnitt (24) in einer am Kolben (8) vor­ gesehenen komplementär konturierten Führungshülse (53) läuft.

16. Drehantrieb nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kolben (8) eine zentrale Ausnehmung (52) besitzt, in die der innerhalb der Gehäusekammer (3) angeordnete Längenab­ schnitt (23) der Abtriebswelle (15) eintauchen kann.

17. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Bereich der beiden stirnseitigen Kolbenen­ den jeweils ein mit der Innenfläche der Gehäusekammer (3) zusam­ menarbeitender Dichtungsring (62, 63) angeordnet ist, der den Kolben (8) axial überragt und als Endanschlag dient, der am Hu­ bende des Kolbens (8) auf die zugeordnete Abschlußwand (5, 6) aufläuft.

18. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an einem stirnseitigen Ende des Kolbens (8) eine einen Magnetring (56) für die Positionsbestimmung tragende Platte (57) festgelegt ist.