EP0105246B1 - Antriebs- und Führungsvorrichtung mit einem Hubzylinder und einem Übertragungselement - Google Patents

Antriebs- und Führungsvorrichtung mit einem Hubzylinder und einem Übertragungselement Download PDF

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EP0105246B1
EP0105246B1 EP83109150A EP83109150A EP0105246B1 EP 0105246 B1 EP0105246 B1 EP 0105246B1 EP 83109150 A EP83109150 A EP 83109150A EP 83109150 A EP83109150 A EP 83109150A EP 0105246 B1 EP0105246 B1 EP 0105246B1
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EP
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actuator
piston rod
lifting cylinder
translating element
guide track
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EP83109150A
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Inventor
Arthur Fakrikian
Jacky Capra
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MOULGRAVE S.A.
Original Assignee
Moulgrave SA
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/02—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member
    • F15B15/06—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member for mechanically converting rectilinear movement into non- rectilinear movement
    • F15B15/065—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member for mechanically converting rectilinear movement into non- rectilinear movement the motor being of the rack-and-pinion type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/02—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member

Definitions

  • the invention relates to a pressure medium operated actuator according to the preamble of claim 1.
  • Actuators are known in which the transmission element, for example a toothed rack, is coupled in the extension of the lifting rod of the cylinder. Such an actuator is shown in FIG. 7, for example.
  • Such a device has numerous disadvantages and in particular requires a lot of space.
  • the fact that two elements, the lifting cylinder and the transmission element, are arranged one behind the other, causes a kinking of the transmission element when a certain value for the stroke path of the cylinder is exceeded. It is therefore necessary to provide guide means for the transmission element, and this guidance must necessarily take place where the guide element is moving.
  • a pressure medium operated actuator with a small footprint has a lifting cylinder, the piston of which is displaceable within a body, a piston rod and at least one transmission element which can be coupled to a mechanical unit to be driven and which is connected to the free end of the piston rod via a bracket, arranged parallel to the lifting cylinder and in an outside of the body provided guideway is displaceable.
  • the guidance itself is effected by rolling, only a single movable transmission element in the form of a plate is provided.
  • the invention is based on the object of designing a pressure medium-operated actuator of the above type in such a way that several transmission elements which can be coupled to different mechanical units or supports are obtained.
  • the outer part of the body has the cross-section of a polygon over its entire length and in that each outer surface of the body is provided with a longitudinal groove, one longitudinal groove serving as a guideway for a transmission element and the free longitudinal grooves for fastening the Actuator are provided on the mechanical unit or other support.
  • This pressure medium-operated actuator can serve both for positioning the transmission element and for fastening it to an associated mechanical unit, or the transmission element can be arranged on any other mechanical support.
  • each longitudinal groove in the form of a slideway of the body of the lifting cylinder is partially closed by retaining rails which are fastened along the edges and form two longitudinally extending retaining lips for the transmission element.
  • a transmission member may be coupled to either end of the piston rod.
  • the lift cylinder can also be a type with two pistons, the movements of which are opposite.
  • the transmission element is designed as a toothed rack which is connected to a pinion.
  • the inlet and outlet openings of the pressurized fluid, which supplies the lifting cylinder are arranged on one side of the body, the skilful selection of the longitudinal groove or the longitudinal grooves which are to serve as a guideway for the transmission element, it allows the openings to be oriented in the desired direction.
  • the device according to the invention has a hydraulic cylinder 2 and a transmission element, which in the exemplary embodiment shown consists of a toothed rack 3 which is coupled to the projecting end 5a of the piston rod 5 with the aid of a bracket 4.
  • the body 6 of the hydraulic cylinder 2 has a cross section with an essentially square outer profile and has a longitudinal groove 7 on each of the four side surfaces, which is suitable for producing a guide track for guiding the rack 3.
  • a single rack 3 is provided, and the figure shows more precisely that the longitudinal groove 7, which is shown on the left in the figure and is intended to serve as a guideway for the rack 3 , partially closed by two holding rails 8 which are fastened along the edges of the longitudinal groove 7 with the aid of screws 9 in such a way that they form holding lips along the longitudinal groove 7 which act on them Limit a slideway with a T-shaped cross section, which is suitable for holding the rack 3 with a complementary cross section.
  • the inlet openings and outlet openings 11 for the pressurized medium for supplying the hydraulic cylinder 2 are both on the same side of the body 6.
  • This arrangement combined with the presence of the four longitudinal grooves 7 allows the user to to orient the openings 11 as desired since he can select one of the four longitudinal grooves 7 in order to form the guide path for the toothed rack 3, this selection naturally being made depending on the application of the device.
  • the toothed rack 3 and the piston rod 5 of the hydraulic cylinder 2 are not aligned with one another but are arranged parallel to one another and that the guide elements for the toothed rack 3 are provided directly in the body 6 of the hydraulic cylinder 2.
  • the device is very compact compared to other devices of this type and is further characterized by significantly lower manufacturing costs, since the body 6 of the hydraulic cylinder 2 participates to a considerable extent in the guidance of the rack 3.
  • FIG. 3 and 4 differs from the embodiment shown in Figures 1 and 2 in that two racks 3 are coupled to the same end of the piston rod 5 of the hydraulic cylinder 2 by a double bracket 4a, the longitudinal grooves 7, the are selected as guideways, are located on opposite sides of the body 6 of the hydraulic cylinder 2.
  • the hydraulic cylinder 2a has a continuous piston rod 5c and each of the two racks 3, which are guided in guideways in the longitudinal grooves 7 on two opposite sides of the body 6, is through a bracket 4 with the end of the piston rod 5c connected.
  • the hydraulic cylinder 2b has two piston rods 5b with pistons which are independent of one another and which can be moved in opposite directions.
  • Each piston rod 5b is coupled by means of a bracket 4 to one of the two racks 3, the movements of which are in opposite directions.
  • FIGS 7 and 8 clearly show the reduction in space required in the device according to the invention.
  • the toothed rack 3 is arranged in alignment at the end of the piston rod 5 of the hydraulic cylinder 2, the body 6 of which is attached to the mechanical unit 12, for which the device is intended, by means of a bracket 13 and struts 14 are attached which connect the bracket 13 to the mechanical unit 12.
  • the length of the struts 14 is determined by the stroke length of the piston rod 5 of the hydraulic cylinder 2 and, accordingly, the rack 3, the cross section of the struts 14 having to be larger as the distance increases.
  • the mechanical unit 12 is an industrial form in which pinions 12a have to be set in rotation by a linear movement of the piston rod 5 of the hydraulic cylinder 2.
  • FIG. 1 shows the adaptation of the device according to the invention to the same mechanical unit 12.
  • the device according to the invention used in this example is identical to the device shown in FIGS. 1 and 2.
  • FIGS. 7 and 8 clearly shows the reduction in the space requirement which results when using the device according to the invention, and the reduction in the production price as a result of the elimination of essential mechanical elements.
  • the device according to the invention can be equipped with detector devices which determine the position of the piston rod of the hydraulic cylinder or its end position. Furthermore, devices for speed control and any other auxiliary devices of this type can also be provided.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf einen druckmittelbetriebenen Stellantrieb gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Es sind Stellantriebe bekannt, bei denen das Übertragungselement, beispielsweise eine Zahnstange, in Verlängerung der Hubstange des Zylinders angekoppelt ist. Ein derartiger Stellantrieb ist beispielsweise in Fig. 7 dargestellt. Eine derartige Vorrichtung hat zahlreiche Nachteile und benötigt insbesondere viel Platz. Dadurch, dass zwei Elemente,der Hubzylinder und das Übertragungselement, hintereinander angeordnet sind, wird beim Überschreiten eines gewissen Wertes für den Hubweg des Zylinders ein Knicken des Übertragungselementes hervorgerufen. Es ist daher notwendig, Führungseinrichtungen für das Übertragungselement vorzusehen, und diese Führung muss notwendigerweise dort stattfinden, wo sich das Führungselement bewegt.
  • Aus GB-A 1 394281 ist ein druckmittelbetriebener Stellantrieb mit geringem Platzbedarf bekannt. Dieser Stellantrieb weist einen Hubzylinder auf, dessen Kolben innerhalb eines Körpers verschiebbar ist, eine Kolbenstange und wenigstens ein mit einer anzutreibenden mechanischen Einheit koppelbares Übertragungselement, das mit dem freien Ende der Kolbenstange über einen Bügel verbunden, parallel zum Hubzylinder angeordnet und in einer aussen am Körper vorgesehenen Führungsbahn verschiebbar ist. Die Führung selbst wird durch Rollen bewirkt, es ist nur ein einziges bewegliches Übertragungselement in Form einer Platte vorgesehen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen druckmittelbetriebenen Stellantrieb der vorstehenden Art so auszugestalten, dass man mehrere mit verschiedenen mechanischen Einheiten oder Stützen koppelbare Übertragungselemente erhält.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Aussenteil des Körpers auf seiner gesamten Länge den Querschnitt eines Vieleckes aufweist und dass jede Aussenfläche des Körpers mit einer Längsnut versehen ist, wobei jeweils eine Längsnut als Führungsbahn für ein Übertragungselement dient und die freien Längsnuten zur Befestigung des Stellantriebs an der mechanischen Einheit oder einer anderen Stütze vorgesehen sind.
  • Dieser druckmittelbetriebene Stellantrieb kann sowohl zur Positionierung des Übertragungselementes als auch zu seiner Befestigung an einer zugeordneten mechanischen Einheit dienen, oder das Übertragungselement kann an einer beliebigen anderen mechanischen Stütze angeordnet werden.
  • Zweckmässigerweise wird jede als Gleitbahn ausgebildete Längsnut des Körpers des Hubzylinders teilweise durch Halteschienen verschlossen, die entlang der Kanten befestigt sind und zwei sich längs erstreckende Haltelippen für das Übertragungselement bilden.
  • Wenn der Hubzylinder ein Typ mit durchgehender Kolbenstange ist, kann ein Übertragungselement an jedem der beiden Enden der Kolbenstange angekoppelt sein. Der Hubzylinder kann auch ein Typ mit zwei Kolben sein, deren Bewegungen entgegengesetzt sind.
  • Wenn die erfindungsgemässe Vorrichtung verwendet wird, um eine Translationsbewegung in eine Rotationsbewegung umzusetzen, wird gemäss einer Ausführungsform der Erfindung das Übertragungselement als Zahnstange ausgebildet die mit einem Ritzel in Verbindung steht.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass dann, wenn die Eingangs- und Ausgangsöffnungen des unter Druck stehenden Fluids, das den Hubzylinder versorgt, auf einer Seite des Körpers angeordnet sind, die geschickte Auswahl der Längsnut oder der Längsnuten die als Führungsbahn für das Übertragungselement dienen sollen, es gestattet, die Öffnungen in die erwünschte Richtung auszurichten.
  • Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand einer Zeichnung beschrieben, in der einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Es zeigen:
    • Fig. 1 einen Längsschnitt entlang der Linie 1/1 der Fig.2 zur Veranschaulichung eines ersten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung,
    • Fig. einen Querschnitt entlang der Linie 2/2 der Fig. 1,
    • Fig. und 4 ähnliche Darstellungen wie die Figuren 1 und 2 mit einer Abwandlung der Vorrichtung,
    • Fig. 5 und 6 ähnliche Ansichten wie in den Figuren 1 und 3, die zwei weitere Abwandlungen der Vorrichtung veranschaulichen,
    • Fig. die Anwendungsweise einer bekannten Vorrichtung und
    • Fig. 8 eine Ansicht entsprechend Fig. 7 für den Fall des Einsatzes der erfindungsgemässen Vorrichtung.
  • Wie in der Zeichnung dargestellt, weist die erfindungsgemässe Vorrichtung einen Hydraulikzylinder 2 und ein Übertragungselement auf, das bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einer Zahnstange 3 besteht, die mit Hilfe eines Bügels 4 an dem herausragenden Ende 5a der Kolbenstange 5 angekuppelt ist.
  • Wie insbesondere in Fig. dargestellt ist, hat der Körper 6 des Hydraulikzylinders 2 einen Querschnitt mit einem im wesentlichen quadratischen Aussenprofil und verfügt auf jeder der vier Seitenflächen über eine Längsnut 7, die zur Herstellung einer Führungsbahn zur Führung der Zahnstange 3 geeignet ist.
  • Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine einzige Zahnstange 3 vorgesehen, und die Fig. zeigt genauer, dass die Längsnut 7, welche in der Fig. links dargestellt ist und dazu bestimmt ist, als Führungsbahn für die Zahnstange 3 zu dienen, teilweise durch zwei Halteschienen 8 verschlossen ist, die entlang den Rändern der Längsnut 7 mit Hilfe von Schrauben 9 so befestigt sind, dass sie entlang der Längsnut 7 Haltelippen bilden, die auf diese Weise eine Gleitbahn mit T-förmigem Querschnitt begrenzen, welche zum Halten der Zahnstange 3 mit komplementärem Querschnitt geeignet ist.
  • Wie in Fig. 1 dargestellt ist, befinden sich die Eintrittsöffnungen und Austrittsöffnungen 11 für das unter Druck stehende Medium zur Speisung des Hydraulikzylinders 2 beide auf der gleichen Seite des Körpers 6. Diese Anordnung kombiniert mit dem Vorhandensein der vier Längsnuten 7 gestattet es dem Anwender, die Öffnungen 11 beliebig zu orientieren, da er eine der vier Längsnuten 7 auswählen kann, um die Führungsbahn für die Zahnstange 3 zu bilden, wobei diese Auswahl selbstverständlich in Abhängigkeit von der Anwendung der Vorrichtung getroffen wird.
  • Man erkennt in der Zeichnung auch, dass die Zahnstange 3 und die Kolbenstange 5 des Hydraulikzylinders 2 nicht fluchtend zueinander sondern parallel zueinander angeordnet sind und dass die Führungselemente für die Zahnstange 3 unmittelbar im Körper 6 des Hydraulikzylinders 2 vorgesehen sind. Aus diesem Grunde ist die Vorrichtung im Vergleich zu anderen Vorrichtungen dieses Typs sehr kompakt aufgebaut und zeichnet sich weiterhin durch wesentlich niedrigere Herstellungskosten aus, da der Körper 6 des Hydraulikzylinders 2 in erheblichem Ausmass an der Führung der Zahnstange 3 teilnimmt.
  • Das in den Figuren 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeipiel unterscheidet sich von dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, dass zwei Zahnstangen 3 am gleichen Ende der Kolbenstange 5 des Hydraulikzylinders 2 durch einen doppelten Bügel 4a angekoppelt sind, wobei die Längsnuten 7, die als Führungsbahnen ausgewählt sind, sich auf gegenüberliegenden Seiten des Körpers 6 des Hydraulikzylinders 2 befinden.
  • Bei dem in Fig.5 dargestellten Ausführungsbeispiel hat der Hydraulikzylinder 2a eine durchgehende Kolbenstange 5c und jede der beiden Zahnstangen 3, die in Führungsbahnen in den Längsnuten 7 auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Körpers 6 geführt sind, ist durch einen Bügel 4 mit dem Ende der Kolbenstange 5c verbunden.
  • Bei dem in Fig.6 dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt der Hydraulikzylinder 2b über zwei Kolbenstangen 5b mit voneinander unabhängigen Kolben, die gegenläufig bewegbar sind. Jede Kolbenstange 5b ist mit Hilfe eines Bügels 4 mit einer der beiden Zahnstangen 3 gekoppelt, deren Bewegungen gegenläufig sind.
  • Die Figuren 7 und 8 zeigen deutlich die Verringerung des Raumbedarfs bei der Vorrichtung gemäss der Erfindung.
  • In Fig. 7 ist eine Vorrichtung mit üblichem Aufbau dargestellt, bei der die Zahnstange 3 am Ende der Kolbenstange 5 des Hydraulikzylinders 2 fluchtend angeordnet ist, dessen Körper 6 an der mechanischen Einheit 12, für die die Vorrichtung vorgesehen ist, mit Hilfe eines Bügels 13 und Streben 14 befestigt ist, die den Bügel 13 mit der mechanischen Einheit 12 verbinden. Selbstverständlich ist die Länge der Streben 14 durch die Hublänge der Kolbenstange 5 des Hydraulikzylinders 2 und dementsprechend der Zahnstange 3 bestimmt, wobei bei grösser werdendem Weg der Querschnitt der Streben 14 stärker sein muss.
  • Bei dem in den Figuren 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die mechanische Einheit 12 eine industrielle Form, bei der Ritzel 12a durch eine lineare Bewegung der Kolbenstange 5 des Hydraulikzylinders 2 in Drehung versetzt werden müssen.
  • Fig. zeigt die Anpassung der erfindungsgemässen Vorrichtung an die gleiche mechanische Einheit 12. Die verwendete erfindungsgemässe Vorrichtung ist bei diesem Beispiel identisch mit der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Vorrichtung.
  • Ein Vergleich der Figuren 7 und 8 zeigt deutlich die Reduzierung des Raumbedarfs, die sich bei der Verwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung ergibt, sowie die Reduzierung des Herstellungspreises infolge des Wegfalls wesentlicher mechanischer Elemente.
  • Es ist weiterhin festzustellen, dass die erfindungsgemässe Vorrichtung, wie jede andere Vorrichtung dieses Typs, mit Detektoreinrichtungen ausgestattet werden kann, die die Position der Kolbenstange des Hydraulikzylinders oder dessen Endstellung feststellen. Weiterhin können auch Vorrichtungen zur Geschwindigkeitsregelung sowie beliebige andere Hilfseinrichtungen dieser Art vorgesehen sein.

Claims (5)

1. Druckmittelbetriebener Stellantrieb mit einem Hubzylinder (2), dessen Kolben innerhalb eines Körpers (6) verschiebbar ist, einer Kolbenstange (5), und wenigstens einem mit einer anzutreibenden mechanischen Einheit (12) koppelbaren Übertragungselement (3), das mit dem freien Ende (5a) der Kolbenstange (5) über einen Bügel (4) verbunden, parallel zum Hubzylinder angeordnet und in einer aussen am Körper (6) vorgesehenen Führungsbahn (7) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenteil des Körpers (6) auf seiner gesamten Länge den Querschnitt eines Vieleckes aufweist und dass jede Aussenfläche des Körpers (6) mit einer Längsnut (7) versehen ist, wobei jeweils eine Längsnut (7) als Führungsbahn für ein Übertragungselement (3) dient und die freien Längsnuten zur Befestigung des Stellantriebs an der mechanischen Einheit (12) oder einer anderen Stütze vorgesehen sind.
2. Stellantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Längsnut (7) im Körper (6) des Hubzylinders (2), die eine Führungsbahn bildet, teilweise durch Halteschienen (8) verschlossen ist, die entlang den Rändern der Längsnut befestigt sind, um zwei sich längs erstreckende Haltelippen für das Übertragungselement (3) zu bilden.
3. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Hubzylinder (2a) mit durchgehender Kolbenstange (5c) an jedem Ende der Kolbenstange (5c) ein Übertragungselement (3) angekoppelt ist.
4. Stellantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubzylinder (2b) zwei entgegengesetzt arbeitende Kolben mit je einer einseitigen Kolbenstange (5b) aufweist, die jeweils an den Enden des Hubzylinders (2a) herausragen und an ihren herausragenden Enden mit einem Übertragungselement (3) gekoppelt sind.
5. Stellantrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung einer geradlinigen Bewegung in eine Drehbewegung das Übertragungselement (3) als Zahnstange ausgebildet ist, die mit einem Ritzel (12a) in Eingriff steht, das an der anzutreibenden mechanischen Einheit (12) drehbar gelagert ist.
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FR8216707 1982-09-30

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EP0105246A1 EP0105246A1 (de) 1984-04-11
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ATE26747T1 (de) 1987-05-15
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