DE9320601U1

DE9320601U1 - Fluidisch betätigbarer Drehantrieb

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Publication number: DE9320601U1
Application number: DE9320601U
Authority: DE
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 1993-06-05
Filing date: 1993-06-05
Publication date: 1994-10-13
Anticipated expiration: 2003-06-06

Description

Festo KG, 73734 Esslingen

02. August 1994 G 16 829 - leml

Fluidisch betätigbarer Drehantrieb

Die Erfindung betrifft einen fluidisch betätigbaren Drehantrieb, mit einem Gehäuse, in dem ein Schwenkkolben angeordnet ist, der mittels eines fluidischen Druckmediums zu einer hin- und hergehenden Schwenkbewegung um eine Schwenkachse antreibbar ist, und der mit einer Abtriebswelle in Antriebsverbindung steht, die den Abgriff einer von der Schwenkbewegung abgeleiteten Drehbewegung ermöglicht.

Ein als Schwenkkolbenmotor bezeichneter Drehantrieb dieser Art geht aus der DE 39 41 255 A1 hervor. Er besitzt ein Gehäuse mit einer Gehäusekammer, in der ein mit einem radial abstehenden Flügel ausgestatteten Schwenkkolben angeordnet ist. Eine mit dem Schwenkkolben in drehfester Verbindung stehende Abtriebswelle ist aus dem Gehäuse herausgeführt. Durch Zufuhr eines fluidischen Druckmediums in die Gehäusekammer läßt sich der Schwenkkolben zu einer hin- und hergehenden Schwenkbewegung antrieben, so daß an der Abtriebswelle eine hin- und hergehende Drehbewegung abgegriffen werden kann, die zum Antrieb eines beliebigen Bauteils verwendbar ist.

Dem Einsatz des bekannten Drehantriebes sind dort Grenzen gesetzt, wo eine Drehbewegung benötigt wird, deren Drehwinkel größer ist als der maximale Schwenkwinkel des Schwenkkolbens. Dies ist beispielsweise bei der Betätigung von Spindeln der Fall, die zum Verstellen einer Spindelpresse, eines Hebezeuges oder dergleichen vorgesehen ist. Man weicht dann regelmäßig auf andere Antriebe aus, beispielsweise auf Elektromotoren. Dies führt allerdings zu einem erhöhten Verdrahtungsaufwand und die Störungsanfälligkeit ist vor allem in verschmutzungsanfälliger Umgebung relativ hoch.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen fluidisch betätigbaren Drehantrieb zu schaffen, mit dem sich über größere Drehwinkel erstreckende Drehbewegungen erzeugen lassen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Antriebsverbindung zwischen dem Schwenkkolben und der Abtriebswelle über eine Freilaufkupplung erfolgt.

Somit ist in die Verbindung zwischen den Schwenkkolben und der Abtriebswelle eine Freilaufkupplung eingeschaltet. Dies hat zur Folge, daß der Schwenkkolben bei der einen der beiden möglichen Schwenkrichtungen die Abtriebswelle mitnimmt und bei entgegengesetzter Schwenkrichtung leer zurückläuft. Bei jedem solchen

Hubzyklus des Schwenkkolbens wird die Abtriebswelle um einen gewissen Drehwinkel weitergedreht. Der bauliche Aufwand für einen entsprechend ausgestalteten Drehantrieb ist relativ gering und führt zu keiner relevanten Erhöhung des Bauvolumens. Der grundsätzliche Aufbau des Drehantriebes könnte sogar mit demjenigen übereinstimmen, wie er aus der DE 39 41 255 A1 hervorgeht, man hätte lediglich die Freilaufkupplung an der betreffenden Stelle zwischenzuschalten. Da der Hub des Schwenkkolbens im Gehäuse begrenzt ist, läßt sich der abzugreifende Drehwinkel optimal anhand der Anzahl der Hubzyklen festlegen. Man könnte über eine Zählvorrichtung die Anzahl der Drehvorgänge der Abtriebswelle festhalten und mit einem eingegebenen Sollwert vergleichen. Würde man die abgegriffene Drehbewegung extern in eine Linearbewegung umsetzen, so ließe sich auf diese Weise ohne Probleme auch der lineare Hubweg kontrollieren. Der Drehantrieb läßt sich als Schrittmotor einsetzen, wobei er eine im Vergleich zu einem elektrischen Schrittmotor eventuell reduzierte Positioniergenauigkeit durch kostengünstigen Aufbau und störungsarmen Betrieb mehr als ausgleicht.

Zwar hätte man auch erwägen können, den Drehantrieb in konventioneller Weise gemäß DE 39 41 255 Al zu belassen und eine Freilaufkupplung zwischen die Abtriebswelle und das anzutreibende Bauteil einzuschalten. Dies erforderte jedoch vom Anwender einen beträchtlichen Installationsaufwand und würde die Gesamtanordnung nicht unerheblich vergrößern. Auch wäre es denkbar

gewesen, den Drehantrieb mit einem kontinuierlich umlaufenden Drehkolben anstelle des erfindungsgemäß zwischen zwei Maximalstellungen hin und her schwenkenden Schwenkkolbens auszustatten. Dies würde jedoch die Vorgabe bestimmter abzugreifender Drehwinkel erheblich erschweren und auch bei der Vornahme langsamer Drehbewegungen wären wohl Betriebsprobleme zu erwarten .

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Bei einer besonders vorteilhaften Bauform des Drehantriebs ist vorgesehen, daß mindestens ein weiterer, bezüglich dem ersten Schwenkkolben axial versetzter Schwenkkolben vorhanden ist, dessen Schwenkachse mit derjenigen des ersten Schwenkkolbens zusammenfällt, und der ebenfalls mit der Abtriebswelle in Antriebsverbindung steht, wobei die Antriebsverbindung bei jedem Schwenkkolben über eine Freilaufkupplung erfolgt und die Mitnahmerichtung bei den Freilaufkupplungen sämtlicher Schwenkkolben identisch ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht bei Bedarf eine Reduktion der Stillstandszeiten der Abtriebswelle, indem man die Schwenkkolben so ansteuert, daß die Hubzyklen mindestens zweier Schwenkkolben phasenverschoben ablaufen. Während also der eine Schwenkkolben so angetrieben wird, daß die Mitnahmefunktion der Freilaufkupplung aktiviert ist (Arbeitshub), kann mindestens ein weiterer Schwenkkolben bereits eine entgegen-

gesetzt gerichtete Schwenkbewegung (Rückhub) ausführen, bei der er über die Freilaufkupplung von der Abtriebswelle entkoppelt ist, so daß er nach oder bereits vor dem Ende des Arbeitshubes des erstgenannten Schwenkkolbens seinerseits mit einem neuerlichen Arbeitshub beginnen kann. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Anordnung so zu treffen, daß mindestens zwei Schwenkkolben jeweils gleichzeitig zu gleichsinnigen Schwenkbewegungen antreibbar sind. Auf diese Weise läßt sich an der Abtriebswelle ein sehr hohes Drehmoment abnehmen, das beispielsweise dann benötigt wird, wenn schwergängige Bauteile zu betätigen sind, beispielsweise die Schieber von Kugelhahnen.

Das Gehäuse des Drehantriebes ist zweckmäßigerweise als kompakter Gehäuseblock ausgebildet.

Die vorhandenen Freilaufkupplungen sind zweckmäßigerweise als hülsenähnliche Baueinheiten ausgebildet, die sich problemlos koaxial radial zwischen der Abtriebswelle und einer Lagerpartie des zugeordneten Schwenkkolbens installieren lassen.

Von Vorteil ist es ferner, wenn eine jeweilige Freilaufkupplung zur Vorgabe der Mitnahmerichtung umschaltbar ist. Auf diese Weise läßt sich wahlweise ein Rechtslauf oder Linkslauf der drehangetriebenen Abtriebswelle erzeugen, ohne den Drehantrieb austauschen zu müssen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:

Figur 1 eine bevorzugte Bauform des erfindungsgemäßen

Drehantriebes im Längsschnitt gemäß Schnittlinie I-I aus Figur 2, wobei der rechts der Mittellinie gezeigte Teil der Freilaufkupplungen nur schematisch angedeutet ist,

Figur 2 einen Querschnitt durch den Drehantrieb der

Figur 1 gemäß Schnittlinie H-II₅ und

Figur 3 eine bevorzugte Ansteuerung des in Figuren 1

und 2 gezeigten Drehantriebes, wobei die beiden vorhandenen und axial aufeinanderfolgend angeordneten Schwenkantriebs-Einheiten der besseren Übersichtlichkeit halber nebeneinanderliegend dargestellt sind.

Der beispielsgemäße Drehantrieb setzt sich aus zwei axial hintereinander geschalteten Schwenkantriebs-Einheiten 1, &Ggr; zusammen, die beide auf ein und dieselbe, axial ausgerichtete Abtriebswelle 2 einwirken. Der prinzipielle Aufbau jeder Schwenkantriebs-Einheit 1, &Ggr; entspricht vorzugsweise demjenigen, wie er bei dem in der DE 39 41 255 A1 beschriebenen Schwenkkolbenmotor verwirklicht ist. In Bezug auf hier nicht näher erläuterte

Details wird auf die entsprechende Druckschrift verwiesen.

Im vorliegenden Falle ist ein Gehäuse vorhanden, das als kompakt bauender Gehäuseblock 3 ausgebildet ist, in den die beiden Schwenkantriebs-Einheiten 1, 1' integriert sind. Die Außenkontur des Gehäuseblockes 3 ist vorzugsweise zylindrisch. Die Abtriebswelle 2 erstreckt sich durch beide Schwenkantriebs-Einheiten 1, &Ggr; hindurch und ragt mit einer Abgriffspartie 4 an wenigstens einer Stirnseite des Gehäuseblockes 3 aus diesem heraus. Dort kann ein beliebiges, nicht näher dargestelltes Bauteil festgelegt werden, das in Drehung versetzt werden soll.

Der Aufbau beider Schwenkantriebs-Einheiten 1, 1' ist identisch. Es liegt jeweils eine Gehäusekammer 5 vor, die einen Schwenkkolben 6 um eine Schwenkachse 7 verschwenkbar aufnimmt. Die Drehachse 8 der Abtriebswelle 2, welche von der Längsachse der Abtriebswelle 2 gebildet ist, fällt mit der Schwenkachse 7 beider Schwenkkolben 6 zusammen.

Ein jeweiliger Schwenkkolben 6 hat eine buchsenähnliche Lagerpartie 12, die die Abtriebswelle 2 koaxial umschließt. Wenigsten-s ein Flügel 13 steht radial von der Lagerpartie 12 des Schwenkkolbens &dgr; ab. Durch Zusammenwirken mit gehäusefesten Gegenflächen 14 trennt ein jeweiliger Schwenkkolben 6 in der zugeordneten Gehäusekammer 5 zwei in Schwenkrichtung 15 aufeinanderfolgende Arbeitsräume 16, 17 dicht voneinander ab. Die Dichtheit

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wird zweckmäßigerweise von einer Dichtungsanordnung 18 gewährleistet, die der Schwenkkolben 6 trägt und die an den Gegenflächen 14 anliegt.

In jeden Arbeitsraum 16, 17 mündet eine Anschlußöffnung 22, 23, über die fluidisches Druckmedium zu- und abgeführt werden kann. Als Druckmedium ist vorliegend Druckluft vorgesehen. Durch entsprechende Ansteuerung läßt sich ein jeweiliger Schwenkkolben 6 zu einer hin- und hergehenden Schwenkbewegung gemäß Schwenkrichtung 15 um die Schwenkachse 7 als Zentrum antreiben.

Der maximale Schwenkwinkel der Schwenkkolben 6 beträgt beim Ausführungsbeispiel etwa 300°. Größere Schwenkwinkel verhindert eine gehäusefeste Trennwand 24, die in den Schwenkweg des Flügels 13 ragt und durch Zusammenwirken mit der Lagerpartie 12 zur Abteilung der beiden Arbeitsräume 16, 17 mit beiträgt. Die Trennwand 24 kann bei Bedarf unmittelbar als mechanischer Anschlag zur Begrenzung des Schwenkwinkels herangezogen werden. Die Anschlußöffnungen 22, 23 münden zweckmäßigerweise in unmittelbarer Nähe der Trennwand 24 in die beiden Arbeitsräume 16, 17 ein.

Zugunsten einer einfachen Herstellung sind die Gehäusekammern 5 beim Ausführungsbeispiel als ursprünglich kreiszylindrische Kammern ausgebildet, in die an einer Stelle des Umfanges die Trennwand 24 so eingesetzt wurde, daß sie einerseits mit der

Mantelfläche der Lagerpartie 12 bzw. einer dort vorgesehenen Dichtung und andererseits mit der Innenfläche der Gehäusekammer 5 dichtend zusammenarbeitet. Sie hat hiermit quasi die Funktion eines Kolbenraumteilers. Die radiale Erstreckung der Trennwand 24 entspricht im wesentlichen derjenigen des Flügels 13.

Die beiden Gehäusekammern 5 liegen voneinander getrennt in koaxialer Ausrichtung im Innern des Gehäusesblockes 3, wobei sie zueinander axial beabstandet sind. Axial zwischen Ihnen erstreckt sich eine Zwischenwand 25 des Gehäuseblockes 3, während jede Gehäusekammer 5 desweiteren an der entgegengesetzten Axialseite von einer Abschlußwand 26, 26' flankiert wird. Die Abtriebswelle 2 durchsetzt sämtliche Gehäusekammern 5, die Zwischenwand 25 und beide Abschlußwände 26, 26', wobei sie an den beiden Abschlußwänden 26, 26' drehgelagert ist. Mit ihrer der Abgriffspartie 4 entgegengesetzten Stirnseite endet die Abtriebswelle 2 innerhalb der zugeordneten Abschlußwand 26', sie arbeitet dort mit einer lediglich strichpunktiert angedeuteten und am Gehäuseblock 3 festgelegten Zählvorrichtung zusammen, die die Anzahl der einzelnen Drehschritte der Abtriebswelle 2 erfaßt und entsprechende Signale liefert, die zu Anzeige- und/oder weiteren Steuerungszwecken verwendet werden können.

Vorzugsweise ist der Gehäuseblock 3 mehrteilig ausgebildet. Beim Ausführungsbeispiel umfaßt er drei Teile, nämlich ein die Zwischenwand 25 bildendes Zwischenstück 32 und zwei die beiden

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Abschlußwände 26, 26' bildende Abschlußdeckel 33, 33'. Im voneinander getrennten Zustand befindet sich in jedem Abschlußdeckel 33, 33' eine axiale Hälfte der zugeordneten Gehäusekammer 5, während das Zwischenstück 32 auf entgegengesetzten Axialseiten jeweils die weitere axiale Hälfte der zugeordneten Gehäusekammer 5 bildet. Diese Gehäuseteile 32, 33, 33' lassen sich problemlos aufeinanderschichten und durch Befestigungsmittel 34, beispielsweise Schrauben, miteinander verschrauben. Ersichtlich läßt sich der Anzahl der Schwenkantriebs-Einheiten problemlos durch Zwischenfügung weiterer Zwischenstücke 32 beliebig erhöhen.

Ein wesentliches Merkmal des beispielsgemäßen Drehantriebes besteht darin, daß die Antriebsverbindung zwischen einem jeweiligen Schwenkkolben 6 und der gemeinsam zugeordneten, vorzugsweise einteiligen Abtriebswelle 2 über eine Freilaufkupplung erfolgt. Eine jeweilige Freilaufkupplung 35 ist platzsparend in koaxialer Anordnung in dem radial zwischen der Abtriebswelle 2 und der diese umschließenden Lagerpartie 12 des jeweils zugeordneten Schwenkkolbens 6 untergebracht. Aufgrund dieser Freilaufkupplungen 35 steht die Abtriebswelle 2 stets dann in Mitnahmeverbindung mit einem Schwenkkolben 6, wenn dieser in der einen, ersten Schwenkrichtung 36 um die Schwenkachse 7 verschwenkt wird. Bei entgegengesetzter zweiter Schwenkrichtung ist die Mitnahmeverbindung hingegen unterbrochen und der Schwenkkolben 6 verschwenkt, ohne die Abtriebswelle 2 mitzunehmen. Auf

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den Aufbau der Freilaufkupplungen 35 braucht an dieser Stelle nicht näher eingegangen zu werden, da selbige dem Fachmann geläufig sind. Bespielsweise könnten Freilaufkupplungen verwendet werden, wie sie im Fachbuch "DUBBEL, Taschenbuch für den Maschinenbau", 13.Auflage, 1974, I.Band, Springer-Verlag, Seite 750 beschrieben werden. Demnach ist ein die Abtriebswelle 2 umgebender Kranz von Wälzkörpern 38 vorgesehen, die sich radial zwischen der Abtriebswelle 2 und einem jeweiligen Schwenkkolben 6 abstützen, und die als Klemmkörper fungieren, welche bei erster Schwenkrichtung 36 die Abtriebswelle 2 mit dem zugeordneten Schwenkkolben 7 verklemmen und bei entgegengesetzter zweiter Schwenkrichtung des Schwenkkolbens 6 selbigen von der Abtriebswelle 2 freigeben.

Beim Ausführungsbeispiel wird eine besonders kompakte Bauweise dadurch erreicht, daß die Klemmkörper 38 als zylindrische Nadelrollen ausgebildet sind, wie sie auch bei Nadellagern zum Einsatz kommen. Ihre Längsachse verläuft parallel zur Schwenkachse 7 und zur Drehachse 8. Ihre Radialabmessungen sind äußerst gering.

Von Vorteil ist ferner, wenn einem jeweiligen Kranz derartiger Klemmkörper 38 axial insbesondere beidseits ein Kranz weiterer Wälzkörper 39, 39' vorgelagert ist, die als reine Drehlagerkörper fungieren, indem sie den jeweiligen Schwenkkolben 6 bezüglich der Abtriebswelle 2 sowohl drehlagern als auch insbesondere

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radial abstützen. Auch die Drehlagerkörper 39, 39' sind vorzugsweise als Nadelrollen ausgebildet.

Die Klemmkörper 38 und die Drehlagerkörper 39, 39' einer Freilaufkupplung 35 sind zweckmäßigerweise in einer Lagerhülse 40 aufgenommen, die sie koaxial umschließt. Auf diese Weise stellen sich die Freilaufkupplungen 35 als hülsenähnliche Baueinheiten dar, die problemlos auf die Abtriebswelle aufgeschoben werden können. Im aufgeschobenen Zustand können die Wälzkörper 38, 39, 39' unmittelbar am Außenumfang der Abtriebswelle 2anliegen, während sie radial außen am Innenumfang der Lagerhülse 40 abrollen, die in drehfester Verbindung mit dem zugeordneten Schwenkkolben 6 steht. Diese drehfeste Verbindung ist beim Ausführungsbeispiel dadurch hergestellt, daß die Lagerhülse 40 zum Beispiel durch Einpressen drehfest in einer Mitnahmehülse 43 sitzt, die ihrerseits an der Lagerpartie 12 des zugeordneten Schwenkkolbens 6 verdrehfest festgelegt ist. Beim Ausführungsbeispiel verfügt die Mitnahmehülse 43 radial außen über ein VielkeiIprofi1, das mit einem komplementären Vielkeilprofi1 am Innenumfang der buchsenartigen Lagerpartie 12 in Eingriff steht, insbesondere im Rahmen einer axial beweglichen Steckverbindung .

Es versteht sich, daß die Freilaufkupplung 35 durchaus unmittelbar zwischen der Abtriebswelle 2 und der Lagerpartie 12 wirken kann, wobei nicht einmal notwendigerweise eine Lagerhülse 40

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erforderlich ist. Die beispielsgemäße Ausführungsform erleichtert die Montage des Drehantriebes.

Bei einer nicht näher dargestellten vereinfachten Ausführungsform des Drehantriebes ist lediglich eine Schwenkantriebs-Einheit vorgesehen. Dadurch führt die Abtriebswelle 2 bei hin- und hergehend verschwenktem Schwenkkolben 6 eine schrittweise Drehbewegung mit gleicher Drehrichtung durch. Die Schrittfrequenz hängt von der Schwenkgeschwindigkeit des Schwenkkolbens 6 ab. In aller Regel ist dabei zwischen den in Mitnahmerichtung erfolgenden Arbeitshüben des Schwenkkolbens 6 ein Stillstand oder zumindest eine Verlangsamung der Drehbewegung der Abtriebswelle 2 zu verzeichnen.

Der beispielsgeinäße Drehantrieb der Figuren 1 bis 3 ermöglicht hingegen eine zumindest annähernd kontinuierliche unidirektionale Drehbewegung der Abtriebswelle 2, da er über zwei entsprechende Schwenkantriebs-Einheiten 1, 1' verfügt, deren Schwenkkolben 6 mit phasenverschobenen Hubzyklen betreibbar sind. Hierzu sind die beiden Freilaufkupplungen 35 selbstverständlich so ausgebildet und angeordnet, daß ihre Mitnahmerichtungen 44 übereinstimmen und somit beide mit der ersten Schwenkrichtung 36 zusammenfallen.

Ein Ausführungsbeispiel einer vorteilhaften Ansteuerung verdeutlicht in schematischer Weise die Figur 3. Man erkennt die beiden Schwenkantriebs-Einheiten 1, 1¹, deren jeweilige erste Anschlußöffnung 22 mit dem für die erste Schwenkrichtung 36

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verantwortlichen ersten Arbeitsraum 16 kommuniziert, während die jeweilige zweite Anschlußöffnung 23 mit dem für die zweite Schwenkrichtung 37 verantwortlichen zweiten Arbeitsraum 17 verbunden ist. Geeignete Ansteuermittel 45 ermöglichen die gewünschte Ansteuerung der Arbeitsräume 16, 17 mit Druckmedium. Diese Ansteuermittel 45 umfassen beim Ausführungsbeispiel zwei insbesondere mittels Druckmittel leitungen verwirklichte Kanalsysteme 46, 47, deren erstes (46) die erste Anschlußöffnung 22 der ersten Schwenkantriebs-Einheit 1 und die zweite Anschlußöffnung 23 der zweiten Schwenkantriebs-Einheit 1¹ auf einen gemeinsamen ersten Ventilanschluß 48 legt, während die beiden verbleibenden Anschlußöffnungen über das zweite Kanalsystem 47 gemeinsam an einen zweiten Ventilanschluß 49 angeschlossen sind. Diese Ventilanschlüsse 48, 49 gehören zu einem Umschaltventil 52, das desweiteren einen mit einer Druckmittelquelle kommunizierenden dritten Ventilanschluß 53 und einen zur Entlüftung dienenden vierten Ventilanschluß 54 aufweist. Das vorliegende Umschaltventil 52 ist also ein 4/2-Ventil, wobei durchaus auch eine andere Ventilart verwendet werden könnte. Denkbar wäre ein Ventil mit drei Schaltstellungen, so daß die Schwenkkolben in Zwischenstellungen fluidisch arretierbar sind.

In der in Figur 3 gezeigten Grundstellung befindet sich der Schwenkkolben 6 der ersten Schwenkantriebs-Einheit 1 in der Ausgangsstellung zu Beginn des mit der ersten Schwenkrichtung 36 zusammenfallenden Arbeitshubes. Der Schwenkkolben 6 der zweiten Schwenkantriebs-Einheit 1' befindet sich in einer Endstellung vor dem gemäß der zweiten Schwenkrichtung 37 durchzu-

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führenden Rückhub. Das Umschaltventil 52 nimmt eine erste Schaltstellung ein, bei der der erste Arbeitsraum 16 der ersten Schwenkantriebs-Einheit 1 und der zweite Arbeitsraum 17 der Schwenkantriebs-Einheit 1' mit Druckmedium beaufschlagt werden, während gleichzeitig die beiden anderen Arbeitsräume belüftet werden. Als Folge führt der Schwenkkolben 6 der ersten Schwenkantriebs-Einheit 1 einen Arbeitshub aus, wobei er die Abtriebswelle 2 gemäß Pfeil 55 gleichgerichtet mit der ersten Schwenkrichtung 36 mitnimmt. Gleichzeitig vollzieht der Schwenkkolben 6 der zweiten Schwenkantriebs-Einheit &Ggr; den Rückhub in die Ausgangsstellung ohne Mitnahme der Abtriebswelle 2. Hat der Schwenkkolben 6 der ersten Schwenkantriebs-Einheit 1 die Endstellung erreicht, wird das Umschaltventil 52 umgeschaltet, so daß die Arbeitsräume 16, M im Vergleich zu vorher in entgegengesetztem Sinne beaufschlagt bzw. belüftet werden, wodurch nun der Schwenkkolben 6 der zweiten Schwenkantriebs-Einheit 1' den Arbeitshub vollführt, während der Schwenkkolben 6 der ersten Schwenkantriebs-Einheit 1 ohne Antrieb der Abtriebswelle 2 in die Ausgangsstellung zurückkehrt. Die Anzahl derartiger Hubzyklen der einzelnen Schwenkkolben 6 läßt sich durch Betätigung des Umschaltventils 52 beliebig fortsetzen. Man kann auf diese Weise bei Bedarf eine praktisch ununterbrochen angetrieben unidirektionale Drehbewegung der Abtriebswelle 2 gemäß Pfeil 55 erzeugen. Falls notwendig können zusätzliche, nicht dargestellte Ansteuermittel vorgesehen werden, mit denen die übergänge zwischen den Hubzyklen der einzelnen Schwenkkolben 6

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optimiert werden.

Das Steuersignal zum Umschalten des Umschaltventils 52 leitet man zweckmäßigerweise von der Drehbewegung der Abtriebswelle 2 oder der Schwenkbewegung wenigstens eines Schwenkkolbens 6 ab, wie dies in Figur 3 gestrichelt bei 56 angedeutet ist. Auf diese Weise läßt sich ein automatischer Ablauf verwirklichen.

Anders als bei den anhand der Figur 3 erläuterten gegensinnigen

Schwenkbewegungen der Schwenkkolben 6 lassen sich bei entsprechen·

der Modifikation der Ansteuermittel 45 auch gleichsinnige

Schwenkbewegungen der Schwenkkolben 6 realisieren. Man hätte dann zwar wie bei lediglich einer einzigen Schwenkantriebs-Ein-

heit gewisse Stillstandszeiten beim Antrieb der Abtriebswelle

2 hinzunehmen, doch ergäbe sich ein erheblich größeres, beim

Ausführungsbeispiel etwa doppelt so großes Drehmoment.

Bei den in den Figuren gezeigten Freilaufkupplungen 35 sind die Mitnahmerichtungen und die Frei laufrichtungen konstruktiv unveränderlich vorgegeben. Für Einsätze, bei denen öfters eine Änderung des Drehsinnes der Abtriebswelle 2 erforderlich ist, empfiehlt sich hingegen die Verwendung umschaltbarer Freilaufkupplungen, um die Mitnahmerichtungen wahlweise im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn festzulegen.

Der erfindungsgemäße Drehantrieb eignet sich für vielfältige

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Einsätze, die bekannten Drehantrieben bisher kaum zugänglich waren. Er eignet sich beispielsweise als Antriebselement für Spindelpressen, Schraubstöcke, Zentriergreifer, Hubtische, Klappenverstellungen, Hebezeuge oder Rundschalttische. Er eignet sich ferner zur Positionierung von Anschlägen oder Werkzeugen. Diese Aufzählung ist nicht erschöpfend.

Um eine kontinuierliche Drehbewegung der Abtriebswelle 2 zu erreichen, kann man sich auch einen Schleudereffekt zu nutze machen, der daraus resultiert, daß die Abtriebswelle 2 trägheitsbedingt zumindest ein Stück weit weiterrotiert, nachdem sie von einem Schwenkkolben 7 in Drehung versetzt worden ist. Bei diesem Schleudereffekt spielt auch die Masse eines an die Abtriebswelle 2 eventuell angekuppelten anzutreibenden Bauelementes eine Rolle.

Claims

02. August 1994 G 16 829 - leml Festo KG, 73734 Esslingen Fluidisch betätigbarer Drehantrieb Ansprüche

1. Fluidisch betätigbarer Drehantrieb, mit einem Gehäuse, in dem ein Schwenkkolben angeordnet ist, der mittels eines fluidischen Druckmediums zu einer hin- und hergehenden Schwenkbewegung um eine Schwenkachse antreibbar ist, und der mit einer Abtriebswelle in Antriebsverbindung steht, die den Abgriff einer von der Schwenkbewegung abgeleiteten Drehbewegung ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsverbindung zwischen dem Schwenkkolben (6) und der Abtriebswelle (2) über eine Freilaufkupplung (35) erfolgt.

2. Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein weiterer, bezüglich dem Schwenkkolben (6) axial versetzter Schwenkkolben (6) vorhanden ist, dessen Schwenkachse (7) mit derjenigen des ersten Schwenkkolbens (6) zusammenfällt, und der ebenfalls mit der Abtriebswelle (2) in Antriebsverbindung steht, wobei die Antriebsverbindung bei jedem Schwenk-

kolben (6) über eine Freilaufkupplung (35) erfolgt und die Mitnahmerichtung bei den Freilaufkupplungen (35) sämtlicher Schwenkkolben (6) identisch ist.

3. Drehantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Schwenkkolben (6) gleichzeitig und insbesondere fortlaufend zu gegensinnigen Schwenkbewegungen (36, 37) antreibbar sind.

4. Drehantrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Schwenkkolben (6) gleichzeitig zu gleichsinnigen Schwenkbewegungen antreibbar sind.

5. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schwenkkolben (6) vorhanden sind.

6. Drehantrieb nach Anspruch 5 in Verbindung mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schwenkkolben (6) in einer Gehäusekammer (5) angeordnet ist und diese in mehrere in Schwenkrichtung (15) aufeinanderfolgend angeordnete Arbeitsräume (16, 17) unterteilt, wobei Ansteuermittel (45) vorhanden sind, mit denen in die bzw. aus den Arbeitsräumen (16, 17) in einer Weise Druckmedium zu- bzw. abführbar ist, daß die gemeinsam zugeordnete Abtriebswelle (2), verursacht durch die Schwenkbewegung der Schwenkkolben (6), eine insbesondere ununterbrochene unidirektionale Drehbewegung ausführt.

7. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkkolben (6) in voneinander getrennten Gehäusekammern (5) eines Gehäuseblockes (3) untergebracht sind.

8. Drehantrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseblock (3) mehrteilig ausgebildet ist und zwei an einander entgegengesetzten Stirnseiten angeordnete, als Abschlußdeckel (33, 33') fungierende Gehäuseteile und mindestens ein axial zwischen den Abschlußdeckeln {33, 33') angeordnetes, ein Zwischenstück (32) bildendes Gehäuseteil aufweist, wobei jeweils axial unmittelbar aufeinanderfolgende Gehäuseteile (33, 32; 33', 32) die Begrenzungsfläche einer Gehäusekammer (5) für einen Schwenkkolben (6) bilden.

9. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Freilaufkupplung (35) in koaxialer Anordnung radial zwischen der Abtriebswelle (2) und einer diese koaxial umschließenden buchsenartigen Lagerpartie (12) des jeweils zugeordneten Schwenkkolbens (6) angeordnet

10. Drehantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Freilaufkupplung (35) als hülsenähnliche Baueinheit ausgebildet ist.

11. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Freilaufkupplung (35) einen Kranz von als Klemmkörper (38) fungierenden Wälzkörpern aufweist, der axial beidseits von jeweils einem Kranz von als Drehlagerkörper (39, 39') fungierenden Wälzkörpern flankiert ist, wobei die Wälzkörper zweckmäßigerweise von zylindrischen Rollen, insbesondere in Gestalt von Nadelrollen gebildet sind.

12. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Freilaufkupplung (35) zur bedarfsgemäßen Vorgabe der Mitnahmerichtung (44) umschaltbar ist.

13. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zählvorrichtung (27) für die Drehschritte der Abtriebswelle (2) vorhanden ist.

14. Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 13, gekennzeichnet durch eine Verwendung als insbesondere pneumatisch angetriebener Schrittmotor.