EP0663261B1 - Antrieb zum Drehen einer Ritzelwelle - Google Patents

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EP0663261B1
EP0663261B1 EP94119010A EP94119010A EP0663261B1 EP 0663261 B1 EP0663261 B1 EP 0663261B1 EP 94119010 A EP94119010 A EP 94119010A EP 94119010 A EP94119010 A EP 94119010A EP 0663261 B1 EP0663261 B1 EP 0663261B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
drive according
stop
rack
toothed
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP94119010A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0663261A1 (de
Inventor
Christian Wullschleger
Albrecht Trenner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Montech AG
Original Assignee
Montech AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Montech AG filed Critical Montech AG
Publication of EP0663261A1 publication Critical patent/EP0663261A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0663261B1 publication Critical patent/EP0663261B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/18—Mechanical movements
    • Y10T74/18888—Reciprocating to or from oscillating
    • Y10T74/18976—Rack and pinion
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/19—Gearing
    • Y10T74/19623—Backlash take-up
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/19—Gearing
    • Y10T74/19642—Directly cooperating gears
    • Y10T74/1967—Rack and pinion

Definitions

  • the invention relates to a drive for rotating a pinion shaft provided with toothed racks by means of a toothed rack which is connected on both sides to pistons which are accommodated in a respective cylinder to form a working space which can be acted upon by a pressure medium and can be closed by a cover or piston, the toothed rack is arranged to be displaceable relative to a toothed piston and both the toothed rack and the toothed piston engage with their teeth in the toothed strips of the pinion shaft.
  • EP-A 0 476 280 discloses a device for rotating workpieces to be machined on a carrier, for example, which can be set in rotation by a pinion shaft with toothed racks via a rack.
  • the rack should be slidably arranged in a cylinder bore of a housing. It is essential that the distance between the toothing and the pinion shaft or toothed rack should be changeable, which is done by adjusting an edge-side play of a pin on the rack on which a grub screw strikes. To adjust the rotary drive must be stopped, then manual adjustment using a screwdriver or the like takes place. instead of.
  • a pressure chamber is formed on both sides of the toothed piston in the rack, which is connected via corresponding connecting lines to work spaces in which the pistons are displaceably mounted for the rack. If these working spaces are put under pressure, then the corresponding pressure space for the Toothed piston is pressurized and the toothed strips of the pinion source are clamped.
  • the object of the present invention is a drive of the above. To develop a way in which there is an automatic cancellation of the play between the toothing of the rack and the toothed strips of the pinion shaft in the end positions.
  • the rack is assigned a stop for its relative displacement relative to the toothed piston in its end positions.
  • the toothed rack and the toothed piston can be arranged around the pinion shaft in any way, but the synchronization of the common movement is made more difficult in the event of a separation.
  • the toothed rack is received in an elongated hole in the toothed piston, in particular in the median strip, and is guided on both sides via corresponding guide pins in corresponding bores in the toothed piston or the piston.
  • the guide bolts protrude a certain amount from the end faces.
  • a stop for example a cover closing the cylinder
  • the guide pin is pressed into the bore of the toothed piston or the piston, so that toothing of the toothed rack for toothing of the toothed piston is offset. This is already a possible play to the toothed racks of the pinion shaft is only canceled in the end positions.
  • end faces of the toothed rack are arranged within the elongated hole at a variable distance from an inner wall of the elongated hole.
  • the toothed rack can be moved relative to the toothed piston, whereby the shifting takes place automatically when the unit consisting of toothed rack and toothed piston moves, without requiring a particular synchronization of both movements.
  • the rack is floating in the toothed piston. The toothing of the toothed rack presses the toothing of the toothed piston against one wall of a toothed rack against the opposite wall of the following toothed rack so that both toothings are in contact with the toothed bars and play is eliminated.
  • Another possibility of automatically displacing the toothed rack with respect to the toothed piston is to form a stop strip on the toothed rack or on a rod part of this toothed rack.
  • a shock absorber is selected as the stop, the stop strip striking a tappet of the shock absorber during its movement.
  • the shock absorber itself forms a stop surface for the stop strip with its end face from which the tappet protrudes. In order to be able to change an end position in this case, only the distance between the stop and the stop strip needs to be changed, which is done by moving or rotating the shock absorber. However, other possibilities are also conceivable for this and should be encompassed by the invention.
  • At least one proximity switch should preferably be assigned to the stop and / or the stop strip, which is also designed to be adjustable when the stop is adjusted.
  • this intermediate stop has a tube which, for simplicity, is placed on the cylinder, in particular screwed on.
  • an additional piston slides into the cylinder, which in turn is connected to a piston rod in the intermediate stop.
  • This piston rod passes through an intermediate cover, which forms a pressure chamber with the piston just mentioned. If a pressure medium is entered into this pressure chamber, the piston is also extended in the direction of the toothed piston, so that the movement of the toothed piston is limited.
  • a threaded section is provided on the piston rod, on which an adjustable stop nut is placed. This stop nut interacts with a corresponding shoulder in the intermediate stop.
  • an additional drive piston should be placed on the piston rod after the intermediate cover, which forms a further pressure chamber with a cylinder head.
  • a pinion shaft 2 with toothed racks is rotatably mounted in a housing 1.
  • a rotation of the pinion shaft 2 in the direction of the double arrow z is effected by a toothed piston 3 in cooperation with a rack 4.
  • Toothed piston 3 and rack 4 are arranged perpendicular to an axis of rotation 5 of the pinion shaft 2.
  • the rack 4 is seated in an elongated hole 6 of a central part 3a of the toothed piston 3, the elongated hole 6 being shown in more detail in FIG.
  • the toothed rack 4 and toothed piston 3 are mounted so as to be displaceable in the direction of the double arrow x, with the toothed piston 3 and toothed rack 4 also being able to be moved relative to one another to each other is possible. For this reason, end faces 7 and 8 of the toothed rack 4 maintain a distance a from each of the respective inner walls 9 and 10 of the elongated hole 6 on both sides. This distance a can be changed during operation of the combination rack and toothed piston. If the distance a is the same on both sides, a toothing of the toothed piston 3 (not shown in more detail) is aligned with a toothing 11 of the toothed rack 4.
  • the rack 4 is otherwise T-shaped, with a rod part 12, which has the above-mentioned teeth, an approximately vertically projecting stop strip 13 is formed approximately in the middle. In the position of use, this stop strip 13 engages between two plungers 14a and 14b of shock absorbers 15, both shock absorbers 15 being configured identically, which is why only one is described below.
  • the shock absorber 15 has an external thread 16, via which it is screwed into a stop bush 17. To lock it, a lock nut 18 is screwed onto the shock absorber 15.
  • the stop bushing 17 also has an external thread with which it is screwed into a part of the housing 1 and is secured against rotation by a threaded pin 46. By turning the stop bush 17, its stop surface 19 is changed in relation to the stop strip 13 (distance b). This process corresponds to a stroke adjustment of the rack 4 and thus a change in the angle of rotation of the pinion shaft 2.
  • a receptacle 20 for a proximity switch in the housing 1 In addition to the shock absorber 15, there is a receptacle 20 for a proximity switch in the housing 1.
  • the proximity switch in the receptacle is axially adjustable. This is done by loosening or tightening a grub screw 42. Since the stop strip 13, which interacts with the plungers 14a and 14b, moves outside the detection range of the proximity switch, a stop 43 is also assigned to the stop strip 13.
  • the area between the two shock absorbers 15 is covered by a cover 21.
  • the two opposite tabs 44 and the screws 45 are used to fix them.
  • a cylinder 22 for receiving a piston 23 of the toothed piston 3 is inserted into the housing 1 from both sides.
  • the piston 23 forms with a cover 24 a working space 25, the volume of which can be changed.
  • the cover 24 has an axial bore 26 for admitting a pressure medium into the working space 25.
  • the cover 24 also has an annular flange 27 with which it rests on an annular edge 28 of the cylinder 22 and is held there by means of a union nut 29.
  • a piston cover 30 is placed on the front of each piston 23 and held there by a screw 31.
  • a sealing ring 33 is held between piston cover 30 and piston 23 in a formed annular groove 32.
  • This sealing ring 33 takes over a seal against the Working space 25, while the sealing ring 33 is followed by a guide ring 34 which serves to guide the piston 23 within the cylinder 22.
  • An axially parallel bore 35 is formed in each piston 23, with which a corresponding bore 36 in the piston cover 30 is aligned.
  • a guide pin 37 is slidably mounted in the bores 35 and 36, the guide pin 37 being supported against the bore 35 via guide rings 38 and 39 with the interposition of a sealing ring 40.
  • Each guide pin 37 is inserted into a stepped bore 41 in the rod part 12 of the rack 4, with corresponding threads interacting.
  • the housing 1 has two dovetails 47a and 47b for fixing the rotary drive.
  • a cover 48 is inserted into the dovetail 47b, which covers a bearing 49 for the pinion shaft 2.
  • this is accommodated in a further layer 50.
  • the toothed rack 4 and toothed piston 3 must move to the left in FIG. 1. That is, the right-hand working space 25 is pressurized so that the unit comprising the toothed piston 3 and the rack 4 moves to the left.
  • the proximity switches mentioned above give the electronic control a signal as soon as one of the two stop surfaces 19 is reached by the stop strip 13.
  • an intermediate stop 52 according to the invention is shown, with which, when an intermediate stop 52 is inserted into a respective cylinder 22, along with the two end positions of the pinion shaft 2, which result from the stop strip 13 moving onto the stop surfaces 19 an intermediate layer can be approached, which results from the impact of the guide pin 37 on the buffer 64 when the piston 55 protrudes into the cylinder 22 by an adjustable amount.
  • this piston 55 On the circumference, this piston 55 has a corresponding piston seal 56, which seals against the inner wall of the cylinder.
  • the space of the cover 24 is now taken over by an intermediate cover 57 inserted into the tube 53. This carries an appropriate ring seal 59 for the cylinder 22 in an annular groove 58.
  • the intermediate cover 57 is penetrated by a piston rod 60, which is step-shaped.
  • the piston 55 is supported against a stop shoulder 61 and is fixed by a locking ring 62.
  • a buffer 64 is also inserted into a recess 63 in the front of this piston 55.
  • the piston rod 60 forms a further shoulder 65, to which a drive piston 66 connects.
  • This drive piston 66 slides in a working space 67 within the tube 53 and has a corresponding piston seal 68.
  • the drive piston 66 forms, together with a cylinder head 69, a pressure chamber 70, which can be fed with a pressure medium from a feed line 71 through the cylinder head 69. Furthermore, the pressure chamber 70 is connected via an axial bore 72 within the piston rod 60 to a front pressure chamber 73 between the intermediate cover 57 and the piston 55.
  • the piston 55 When pressure medium is supplied through the feed line 71, the piston 55 is extended to an end position in order to determine a further end stop for the toothed piston 3, the force on the piston 55 being approximately twice as high due to the simultaneous pressure build-up in the pressure spaces 70 and 73 , which can be generated by the piston 23.
  • the immersion depth of the piston 55 in the cylinder 22 is limited by a stop nut 74, which is beyond the Piston 55 is screwed onto a threaded section 75 of the piston rod 60.
  • a clamping screw 76 is used to clamp the stop nut 74 in a desired position on the threaded section 75.
  • the stop nut 74 cooperates with a stop shoulder 77 in the cylinder head 69, the stop nut 74 also being formed onto a sleeve apron 78 which can engage in a blind hole recess 79 in the cylinder head 69. In doing so, it activates an inductive proximity switch (not shown), the axis of which has the same position as the compressed air feed 80, but is arranged at 90 ° to it.
  • the proximity switch gives the electronic control a signal when the piston 55 has reached its end position protruding into the cylinder 22.
  • a further union nut 82 is used to hold the cylinder head 69 on the tube 53. This arrangement allows the two threaded bores to be rotated into any position for feeding the compressed air into the cylinder head 69. Furthermore, a cap 83 is placed on the end of the cylinder head 69, which ensures easy access for adjusting the stop nut 74 on the threaded section 75.
  • the largest adjustable angle of rotation of the pinion shaft 2 results from the approach of the stop strip 13 to the stop surfaces 19 when the stop bushes 17 are in their outermost position of use.
  • the guide pin 37 never touches the cover 24.
  • the clearance between the toothed rack 4, the pinion shaft 2 and the toothed piston 3 is removed, for example, when the toothed piston is moved to the left in that both the shock absorber tappet 14a and the stop surface 19 in the end position Counteract the direction of movement of the rack 4 via its stop strips 13.
  • the play between the teeth automatically sets itself to zero.
  • the piston 55 projects with the buffer 64 attached to it into the working space 25 when the chambers 70 and 73 are filled with pressure medium. If the toothed piston 3 is now shifted to the left in this state, the shock absorber tappet 14a will counteract the direction of movement of the toothed rack 4 over part of the distance b, but the end of the movement only takes place when the guide pin 37 rests on the damper 64. As described above, the play between the toothings is then automatically reset to zero.
  • the exemplary embodiment of a rotary drive according to FIG. 5 differs from that according to FIG. 1 only by an internal air supply through the pinion shaft 2a to a tool, not shown in more detail, which is actuated by pressure medium.
  • This can be a gripping device, for example.
  • the lines 84 and 85 are arranged approximately axially parallel in the pinion shaft 2a, the line 85 running somewhat angled.
  • the pinion shaft 2a engages with a shaft section 86 in an extension 87 and is guided there in a sealing manner.
  • a plurality of circumferential channels are formed in the shaft section 86, two channels 88 and 89 each being connected to the lines 84 and 85 by corresponding radial bores.
  • the channels 88 and 89 are each assigned feed lines 90 and 91 in the extension 87, via which pressure medium can be brought into correspondingly closed radial bores 92 and 93 and via these also into the channels 88 and 89.
  • the channels 88 and 89 are laterally delimited by further channels with ring seals.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Antrieb zum Drehen einer mit Zahnleisten versehenen Ritzelwelle mittels einer Zahnstange, welche beidseits mit Kolben in Verbindung steht, die in jeweils einem Zylinder unter Ausbildung eines mit einem Druckmedium beaufschlagbaren und von einem Deckel oder Kolben verschliessbaren Arbeitsraum aufgenommen sind, wobei die Zahnstange relativ zu einem Zahnkolben verschiebbar angeordnet ist und sowohl Zahnstange als auch Zahnkolben mit ihrer Zahnung in die Zahnleisten der Ritzelwelle eingreifen.
  • Aus der EP-A 0 476 280 ist eine Vorrichtung zum Drehen von beispielsweise zu bearbeitenden Werkstücken an einem Träger bekannt, welcher von einer Ritzelwelle mit Zahnleisten über eine Zahnstange in Drehung versetzbar ist. Dabei soll die Zahnstange in einer Zylinderbohrung eines Gehäuses gleitbar angeordnet sein. Wesentlich ist, dass der Abstand von Zahnung und Ritzelwelle bzw. Zahnleiste veränderbar sein sollen, was durch eine Verstellung eines randseitigen Spiels eines Zapfens an der Zahnstange erfolgt, auf den ein Gewindestift auftrifft. Zum Verstellen muss der Drehantrieb stillgesetzt werden, danach findet ein manuelles Verstellen mittels eines Schraubenziehers od.dgl. statt.
  • Ferner ist aus der FR-A 1 300 428 eine Vorrichtung der o.g. Art bekannt. In der Zahnstange ist beidseits des Zahnkolbens jeweils ein Druckraum ausgebildet, der über entsprechende Verbindungsleitungen mit Arbeitsräumen in Verbindung steht, in denen die Kolben für die Zahnstange verschiebbar lagern. Werden diese Arbeitsräume unter Druck gesetzt, so wird auch der entsprechende Druckraum für den Zahnkolben unter Druck gesetzt und die Zahnleisten der Ritzelquelle eingeklemmt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es dagegen einen Antrieb der o.g. Art zu entwickeln, bei der eine automatische Aufhebung des Spiels zwischen der Zahnung der Zahnstange und den Zahnleisten der Ritzelwelle in den Endlagen erfolgt.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß der Zahnstange zu derem relativen Verschieben gegenüber dem Zahnkolben in ihren Endlagen ein Anschlag Zugeordnet ist.
  • Durch die relative Verschiebung der Zahnungen von Zahnkolben und Zahnstange erfolgt auf automatische Weise eine Aufhebung des Spiels zwischen den Zahnungen und den Zahnleisten des Ritzels. Dies geschieht während des Betriebs des Drehantriebes, d.h., ohne dass ein Stillsetzen notwendig ist. Auch ein Zugriff einer Person oder ein manuelles Verstellen ist nicht mehr notwendig.
  • Zahnstange und Zahnkolben können beliebig um die Ritzelwelle angeordnet sein, wobei bei einer Trennung jedoch die Synchronisation der gemeinsamen Bewegung erschwert ist. Deshalb ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Zahnstange in einem Langloch des Zahnkolbens, insbesondere in dem Mittelstreifen, aufge-nommen und beidseits über jeweils einen Führungsbolzen in entsprechenden Bohrungen des Zahnkolbens bzw. der Kolben geführt.
  • Dabei überragen die Führungsbolzen die Stirnflächen um ein bestimmtes Mass. Trifft somit der Führungsbolzen auf einen Anschlag, beispielsweise einen den Zylinder verschliessenden Deckel, auf, so wird der Führungsbolzen in die Bohrung des Zahnkolbens bzw. des Kolbens hineingedrückt, so dass ein Versatz von Zahnungen der Zahnstange zur Zahnung des Zahnkolbens stattfindet. Bereits hierdurch wird ein mögliches Spiel zu den Zahnleisten der Ritzelwelle allerdings nur in den Endlagen aufgehoben.
  • Damit eine relative Bewegung zwischen Zahnstange und Zahnkolben in dem Langloch möglich ist, sind Stirnflächen der Zahnstange innerhalb des Langloches in einem veränderbaren Abstand von einer Innenwand des Langloches angeordnet. Im Bereich dieses Abstandes kann die Zahnstange relativ zum Zahnkolben verschoben werden, wobei das Verschieben automatisch bei der Bewegung der Einheit aus Zahnstange und Zahnkolben erfolgt, ohne dass es einer besonderen Synchronisation beider Bewegungen bedarf. Die Zahnstange ist quasi in dem Zahnkolben schwimmend gelagert. Die Zahnung der Zahnstange drückt gegen eine Wand einer Zahnleiste die Zahnung des Zahnkolbens gegen die gegenüberliegende Wand der folgenden Zahnleiste, so dass beide Zahnungen mit den Zahnleisten in Kontakt stehen und ein Spiel aufgehoben ist.
  • Eine weitere Möglichkeit des automatischen Verschiebens der Zahnstange gegenüber dem Zahnkolben besteht in der Anformung eines Anschlagstreifens an die Zahnstange bzw. an ein Stangenteil dieser Zahnstange. Dadurch erhält die Zahnstange eine T-förmige Ausgestaltung, worauf jedoch die Erfindung nicht beschränkt sein soll. Wesentlich ist allein, dass diesem Anschlagstreifen auch ein Anschlag zugeordnet ist. Dieser Anschlag hält in einer vorgewählten Endlage den Anschlagstreifen und damit die Zahnstange in einer bestimmten Position, während der Zahnkolben noch, beispielsweise unter dem Druck eines Druckmittels, weiter bewegt werden kann. Auch dies führt zu einem Versatz der Zahnungen von Zahnkolben und Zahnstange.
  • Im vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel wird als Anschlag ein Stossdämpfer gewählt, wobei der Anschlagstreifen bei seiner Bewegung auf einen Stössel des Stossdämpfers auftrifft. Hierdurch wird gleichzeitig die Bewegung des gesamten Drehantriebes wesentlich verbessert und gedämpft und die Aufhebung des Spiels ab dem Auftreffen des Anschlagstreifens auf den Stössel bewirkt.
  • Der Stossdämpfer selbst bildet mit seiner Stirnfläche, aus welcher der Stössel herausragt, eine Anschlagfläche für den Anschlagstreifen. Um in diesem Fall eine Endlage verändern zu können, braucht lediglich der Abstand zwischen Anschlag und Anschlagstreifen verändert zu werden, was durch ein Verschieben oder Verdrehen des Stossdämpfers geschieht. Hierzu sind aber auch andere Möglichkeiten denkbar und sollen von der Erfindung umfasst sein.
  • Ferner soll bevorzugt dem Anschlag und/oder dem Anschlagstreifen zumindest ein Näherungsschalter zugeordnet sein, der, bei einer Verstellung des Anschlages, ebenfalls verstellbar ausgebildet ist.
  • Während die eben gewählte Ausführungsform sich zur Bestimmung von zwei Endanschlägen bzw. Endlagen eignet, soll es erfindungsgemäss auch möglich sein, durch einen Zwischenanschlag noch weitere Endlagen zu bestimmen. Erfindungsgemäss weist dieser Zwischenanschlag ein Rohr auf, welches der Einfachheit halber auf den Zylinder aufgesetzt, insbesondere aufgeschraubt wird. Dabei gleitet beim Aufsetzen bereits ein zusätzlicher Kolben in den Zylinder ein, der wiederum mit einer Kolbenstange im Zwischenanschlag in Verbindung steht. Diese Kolbenstange durchgreift einen Zwischendeckel, der mit dem eben erwähnten Kolben einen Druckraum ausbildet. Wird in diesen Druckraum ein Druckmedium eingegeben, so wird auch der Kolben in Richtung auf den Zahnkolben ausgefahren, so dass die Bewegung des Zahnkolbens begrenzt wird.
    Zur Bestimmung der weiteren Endlage bzw. zur Begrenzung der Hubbewegung des Kolbens aus dem Zwischenanschlag ist an der Kolbenstange ein Gewindeabschnitt vorgesehen, dem eine verstellbare Anschlagmutter aufgesetzt ist. Diese Anschlagmutter wirkt mit einer entsprechenden Schulter im Zwischenanschlag zusammen.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel soll der Kolbenstange nach dem Zwischendeckel noch ein zusätzlicher Antriebskolben aufgesetzt sein, welcher mit einem Zylinderkopf einen weiteren Druckraum ausbildet. Durch Beaufschlagung dieses Druckraumes mit Druckmedium wird die Arbeit des oben erwähnten ersten Druckraumes wesentlich unterstützt. Eine Druckmittelzufuhr zu beiden Druckräumen und auch zu dem oben erwähnten Arbeitsraum erfolgt durch die Kolbenstange hindurch.
  • Bei dieser gewählten Anordnung ist es im übrigen ohne weiteres möglich, durch die Ritzelwelle hindurch Druckmittel zu einem Werkzeug, wie beispielsweise einem Greifer, zu führen, wie dies bereits in der EP-A 0 476 280 gezeigt ist.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
    • Figur 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen Drehantrieb;
    • Figur 2 eine Draufsicht auf den Drehantrieb gemäss Figur 1;
    • Figur 3 einen Querschnitt durch den Drehantrieb gemäß Figur 1 entlang Linie III-III;
    • Figur 4 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemässen Zwischenanschlag für einen Drehantrieb;
    • Figur 5 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Drehantriebes entsprechend Figur 3;
    • Figur 6 eine Draufsicht auf einen Zahnkolben;
    • Figur 7 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer Zahnstange.
  • In einem Gehäuse 1 ist eine Ritzelwelle 2 mit Zahnleisten drehbar gelagert. Eine Drehung der Ritzelwelle 2 in Richtung des Doppelpfeiles z wird durch einen Zahnkolben 3 im Zusammenwirken mit einer Zahnstange 4 bewirkt. Zahnkolben 3 und Zahnstange 4 sind senkrecht zu einer Drehachse 5 der Ritzelwelle 2 angeordnet. Dabei sitzt die Zahnstange 4 in einem Langloch 6 eines Mittelteils 3a des Zahnkolbens 3, wobei das Langloch 6 in Figur 6 näher gezeigt ist.
  • Zahnstange 4 und Zahnkolben 3 sind in Richtung des Doppelpfeiles x verschiebbar gelagert, wobei auch eine relative Verschiebbarkeit von Zahnkolben 3 und Zahnstange 4 zueinander möglich ist. Aus diesem Grunde halten Stirnflächen 7 und 8 der Zahnstange 4 jeweils beidseits einen Abstand a von einer jeweiligen Innenwand 9 bzw. 10 des Langloches 6 ein. Dieser Abstand a ist bei Betrieb der Kombination Zahnstange/Zahnkolben veränderbar. Ist der Abstand a auf beiden Seiten gleich groß so fluchtet eine nicht näher gezeigte Zahnung des Zahnkolbens 3 mit einer Zahnung 11 der Zahnstange 4.
  • Die Zahnstange 4 ist im übrigen T-förmig ausgestaltet, wobei einem Stangenteil 12, welcher die oben erwähnte Zahnung aufweist, etwa mittig ein etwa senkrecht abragender Anschlagstreifen 13 angeformt ist. In Gebrauchslage greift dieser Anschlagstreifen 13 zwischen zwei Stössel 14a und 14b von Stossdämpfern 15, wobei beide Stossdämpfer 15 gleich ausgestaltet sind, weshalb nur einer nachfolgend beschrieben wird.
  • Der Stossdämpfer 15 besitzt ein Aussengewinde 16, über welches er in eine Anschlagbuchse 17 eingeschraubt ist. Zur Festlegung ist auf den Stossdämpfer 15 eine Kontermutter 18 aufgeschraubt. Die Anschlagbuchse 17 besitzt ebenfalls ein Außengewinde, mit dem sie in einen Teil des Gehäuses 1 eingeschraubt und durch einen Gewindestift 46 gegen Verdrehung gesichert ist. Durch Drehen der Anschlagbuchse 17 wird deren Anschlagfläche 19 im Verhältnis zum Anschlagstreifen 13 verändert (Abstand b). Dieser Vorgang entspricht einer Hubverstellung der Zahnstange 4 und damit einer Drehwinkelveränderung der Ritzelwelle 2.
  • Durch Lösen der Kontermutter 18 und Drehen des Stossdämpfers 15 in der Anschlagbuchse 17 wird ein Hub d des Stössels 14b verändert. Dadurch wird erreicht, dass die durch den Stossdämpfer 15 absorbierbare kinetische Energie optimal an die tatsächlich vorhandene kinetische Energie, gebildet aus der an der Ritzelwelle 2 befestigten rotierenden Masse (Trägheits-moment) und deren Drehgeschwindigkeit angepasst werden kann. Diese Anpassungsmöglichkeit ist zur Erreichung minimaler Taktzeilen von grosser Bedeutung.
  • Neben dem Stossdämpfer 15 befindet sich in dem Gehäuse 1 eine Aufnahme 20 für einen Näherungsschalter. In Figur 2 ist gezeigt, daß der Näherungsschalter in der Aufnahme axial verstellbar ist. Dies geschieht durch ein Lösen bzw. Anziehen einer Madenschraube 42. Da sich der Anschlagstreifen 13, welcher mit den Stösseln 14a und 14b zusammenwirkt, ausserhalb des Erkennungsbereiches des Näherungsschalters bewegt, ist dem Anschlagstreifen 13 noch ein Würfel 43 zugeordnet.
  • Im übrigen ist der Bereich zwischen den beiden Stossdämpfern 15 von einer Abdeckung 21 überdeckt. Zu deren Festlegung dienen die beiden sich gegenüberliegenden Laschen 44 und die Schrauben 45.
  • In das Gehäuse 1 sind von beiden Seiten her jeweils ein Zylinder 22 zur Aufnahme eines Kolbens 23 des Zahnkolbens 3 eingesetzt. Der Kolben 23 bildet dabei mit einem Deckel 24 einen Arbeitsraum 25, dessen Volumen veränderbar ist. Zu diesem Zweck besitzt der Deckel 24 eine Axialbohrung 26 zum Einlassen eines Druckmediums in den Arbeitsraum 25.
  • Der Deckel 24 weist im übrigen einen Ringflansch 27 auf, mit dem er auf einer Ringkante 28 des Zylinders 22 aufsitzt und dort mittels einer Ueberwurfmutter 29 klemmend gehalten ist.
  • Jedem Kolben 23 ist stirnwärtig ein Kolbendeckel 30 aufgesetzt und dort von einer Schraube 31 gehalten. Dabei ist zwischen Kolbendeckel 30 und Kolben 23 in einer ausgebildeten Ringnut 32 ein Dichtring 33 gehalten. Dieser Dichtring 33 übernimmt eine Abdichtung gegenüber dem Arbeitsraum 25, während auf den Dichtring 33 ein Führungsring 34 folgt, welcher der Führung des Kolbens 23 innerhalb des Zylinders 22 dient.
  • In jeden Kolben 23 ist eine achsparallele Bohrung 35 eingeformt, mit der eine entsprechende Bohrung 36 in dem Kolbendeckel 30 fluchtet. In den Bohrungen 35 und 36 ist ein Führungsbolzen 37 gleitbar gelagert, wobei sich der Führungsbolzen 37 über Führungsringe 38 und 39 unter Zwischenschaltung eines Dichtringes 40 gegen die Bohrung 35 abstützt. Jeder Führungsbolzen 37 ist in eine Stufenbohrung 41 in den Stangenteil 12 der Zahnstange 4 eingesetzt, wobei entsprechende Gewinde zusammenwirken.
  • In Figur 3 ist erkennbar, dass das Gehäuse 1 zwei Schwalbenschwänze 47a und 47b zur Festlegung des Drehantriebes aufweist. In den Schwalbenschwanz 47b ist ein Deckel 48 eingesetzt, der ein Lager 49 für die Ritzelwelle 2 überdeckt. Diese ist andererseits in einem weiteren Lage 50 aufgenommen. Dort schliesst auch an die Ritzelwelle 2 ein konischer Teller 51 zum Festlegen eines Werkzeuges od. dgl. an.
  • Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist die folgende:
  • Soll beispielsweise eine Drehung der Ritzelwelle 2 gegen den Uhrzeigersinn in Drehrichtung z erfolgen, so müssen sich Zahnstange 4 und Zahnkolben 3 in Figur 1 nach links bewegen. D.h., der rechtsseitige Arbeitsraum 25 wird mit Druck beaufschlagt, so dass sich die Einheit aus Zahnkolben 3 und Zahnstange 4 nach links bewegt.
  • Bei dieser Bewegung trifft der Anschlagstreifen 13 auf den Stössel 14a des Stossdämpfers 15. Hierdurch wird die Zahnstange 4 gegen die Vorschubrichtung des Zahnkolbens 3 relativ nach rechts bewegt, so dass der Abstand a zwischen der Stirnfläche 8 und der Innenwand 10 vermindert wird. Die beiden Führungsbolzen 37 ragen aber in jedem Fall über die Stirnfläche des Kolbendeckels 30 hinaus, so dass ein Mass c nie 0 (null) wird.
  • Durch den Versatz der Zahnung von Zahnkolben und Zahnstange wird ein möglicherweise vorhandenes Spiel zwischen der Kombination Zahnstange/Zahnkolben und der Ritzelwelle 2 aufgehoben.
  • Die oben erwähnten Näherungsschalter geben der elektronischen Steuerung ein Signal, sobald eine der beiden Anschlagflächen 19 vom Anschlagstreifen 13 erreicht wird.
  • In der Figur 4 ist ein erfindungsgemässer Zwischenanschlag 52 gezeigt, mit dem, wenn jeweils ein Zwischenanschlag 52 in jeweils einen Zylinder 22 eingesetzt wird, nebst den beiden Endlagen der Ritzelwelle 2, welche sich durch das Auffahren des Anschlagstreifens 13 auf die Anschlagflächen 19 ergeben auch je eine Zwischenlage angefahren werden kann, welche sich durch das Auftreffen des Führungsbolzens 37 auf den Puffer 64 ergibt, wenn der Kolben 55 um einen einstellbaren Betrag in den Zylinder 22 hineinragt.
  • Zum Aufsetzen des Zwischenanschlages 52 auf den Zylinder 22 wird die Ueberwurfmutter 29 abgenommen. Stattdessen wird ein Rohr 53 mit einem Innengewinde 54 dem Zylinder 22 aufgeschraubt. Beim Aufschrauben gleitet auch ein Kolben 55 in den Zylinder 22, aus dem auch der Deckel 24 entfernt ist.
  • Umfangswärtig weist dieser Kolben 55 eine entsprechende Kolbendichtung 56 auf, welche gegenüber der Zylinderinnenwand abdichtet. Den Platz des Deckels 24 übernimmt nunmehr ein in das Rohr 53 eingesetzter Zwischendeckel 57. Dieser trägt in einer Ringnut 58 eine entsprechende Ringdichtung 59 für den Zylinder 22.
  • Der Zwischendeckel 57 wird von einer Kolbenstange 60 durchgriffen, welche stufenförmig ausgebildet ist. Im vorderen Bereich stützt sich der Kolben 55 gegen eine Anschlagschulter 61 ab und ist durch einen Sicherungsring 62 festgelegt. In eine frontwärtige Ausnehmung 63 dieses Kolbens 55 ist noch ein Puffer 64 eingelegt.
  • Nach dem Zwischendeckel 57 bildet die Kolbenstange 60 eine weitere Schulter 65 aus, an die ein Antriebskolben 66 anschliesst. Dieser Antriebskolben 66 gleitet in einem Arbeitsraum 67 innerhalb des Rohres 53 und besitzt eine entsprechende Kolbendichtung 68.
  • Der Antriebskolben 66 bildet zusammen mit einem Zylinderkopf 69 einen Druckraum 70, der von einer Zuleitung 71 durch den Zylinderkopf 69 hindurch mit einem Druckmedium gespeist werden kann. Ferner steht der Druckraum 70 über eine Axialbohrung 72 innerhalb der Kolbenstange 60 mit einem vorderen Druckraum 73 zwischen dem Zwischendeckel 57 und dem Kolben 55 in Verbindung. Bei einer Zuführung von Druckmedium durch die Zuleitung 71 wird der Kolben 55 zum Bestimmen eines weiteren Endanschlages für den Zahnkolben 3 in eine Endlage ausgefahren, wobei die Kraft am Kolben 55 durch den gleichzeitigen Druckaufbau in den Druckräumen 70 und 73 annähernd doppelt so hoch wird wie diejenige, welche durch den Kolben 23 erzeugt werden kann.
  • Durch die Montage des Zwischenanschlages 52 auf das Zylinderrohr 22 fällt der Deckel 24 mitsamt der Drucklufteinspeisung 26 weg. Die Zuführung von Druckmittel in den Arbeitsraum 25 erfolgt in diesem Fall durch die Einspeisung 80, die Sacklochausnehmung 79, sowie die Längsbohrung 81.
  • Die Eintauchtiefe des Kolbens 55 in den Zylinder 22 wird durch eine Anschlagmutter 74 begrenzt, welche jenseits des Kolbens 55 einem Gewindeabschnitt 75 der Kolbenstange 60 aufgeschraubt ist. Eine Klemmschraube 76 dient der klemmenden Festlegung der Anschlagmutter 74 in einer gewünschten Lage auf dem Gewindeabschnitt 75.
  • Im übrigen wirkt die Anschlagmutter 74 mit einer Anschlagschulter 77 in dem Zylinderkopf 69 zusammen, wobei der Anschlagmutter 74 noch eine Hülsenschürze 78 angeformt ist, welche in eine Sacklochausnehmung 79 in dem Zylinderkopf 69 eingreifen kann. Dabei aktiviert sie einen induktiven Näherungsschalter (nicht gezeichnet), dessen Achse die gleiche Lage hat wie die Drucklufteinspeisung 80, aber 90° versetzt zu dieser angeordnet ist. Der Näherungsschalter gibt der elektronischen Steuerung ein Signal, wenn der Kolben 55 seine in Zylinder 22 hineinragende Endstellung erreicht hat.
  • Der Halterung des Zylinderkopfes 69 an dem Rohr 53 dient eine weitere Ueberwurfmutter 82. Durch diese Anordnung können die beiden Gewindebohrungen zur Einspeisung der Druckluft im Zylinderkopf 69 in eine beliebige Lage gedreht werden. Ferner ist dem Zylinderkopf 69 endwärtig eine Kappe 83 aufgesetzt, welche die leichte Zugänglichkeit zum Verstellen der Anschlagmutter 74 auf dem Gewindeabschnitt 75 gewährleistet.
  • Der grösste einstellbare Drehwinkel der Ritzelwelle 2 ergibt sich durch das Anfahren des Anschlagstreifens 13 an die Anschlagflächen 19, wenn die Anschlagbuchsen 17 in ihrer äussersten Gebrauchslage stehen. Dabei berührt der Führungsbolzen 37 nie den Deckel 24. Die Aufhebung des Spiels zwischen der Zahnstange 4, der Ritzelwelle 2 und dem Zahnkolben 3 erfolgt beispielsweise beim Verschieben des Zahnkolbens nach links dadurch, dass sowohl der Stossdämpferstössel 14a wie auch in der Endlage die Anschlagfläche 19 der Bewegungsrichtung der Zahnstange 4 über deren Anschlagstreifen 13 entgegenwirken.
  • Da die im Eingriff befindlichen Zähne der Ritzelwelle 2 nun von rechts wie auch von links her belastet sind, stellt sich das zwischen den Zahnungen vorhandene Spiel automatisch auf null ein. Bei der Verwendung des Zwischenanschlags 52 ragt der Kolben 55 mit dem an ihm befestigten Puffer 64 in den Arbeitsraum 25, wenn die Kammern 70 und 73 mit Druckmittel gefüllt werden. Wird nun in diesem Zustand der Zahnkolben 3 nach links verschoben, so wird zwar der Stossdämpferstössel 14a der Bewegungsrichtung der Zahngstange 4 über einen Teil der Strecke b entgegenwirken, das Ende der Bewegung erfolgt aber erst, wenn der Führungsbolzen 37 auf dem Dämpfer 64 aufliegt. Damit ist, wie oben beschrieben, das Spiel zwischen den Zahnungen wieder automatisch auf null gestellt.
  • Das Ausführungsbeispiel eines Drehantriebes gemäss Figur 5 unterscheidet sich von demjenigen nach Figur 1 nur durch eine interne Luftzuführung durch die Ritzelwelle 2a hindurch zu einem nicht näher gezeigten, mit Druckmittel betätigten Werkzeug. Dies kann beispielsweise eine Greifeinrichtung sein.
  • Zum Zwecke der Druckmittelzuführung befinden sich in der Ritzelwelle 2a zwei etwa achsparallel angeordnete Leitungen 84 und 85, wobei die Leitung 85 etwas abgewinkelt verläuft. Jenseits des Tellers 51 und nach dem Lager 49 greift die Ritzelwelle 2a mit einem Wellenabschnitt 86 in einen Ansatz 87 ein und ist dort abdichtend geführt. Dem Wellenabschnitt 86 sind mehrere Umfangsrinnen eingeformt, wobei zwei Rinnen 88 und 89 jeweils durch entsprechende Radialbohrungen mit den Leitungen 84 bzw. 85 in Verbindung stehen. Ferner sind den Rinnen 88 und 89 jeweils Zuleitungen 90 und 91 in dem Ansatz 87 zugeordnet, über welche Druckmittel in entsprechend verschlossenen Radialbohrungen 92 und 93 und über diese auch in die Rinnen 88 und 89 gebracht werden kann.
  • Die Rinnen 88 und 89 sind jeweils seitlich von weiteren Rinnen mit Ringdichtungen begrenzt.

Claims (18)

  1. Antrieb zum Drehen einer mit Zahnleisten versehenen Ritzelwelle (2) mittels einer Zahnstange (4), welche beidseits mit Kolben (23) in Verbindung steht, die in jeweils einem Zylinder (22) unter Ausbildung eines mit einem Druckmedium beaufschlagbaren und von einem Deckel (24) oder Kolben (55) verschliessbaren Arbeitsraum (25) aufgenommen sind, wobei die Zahnstange (4) relativ zu einem Zahnkolben (3) verschiebbar angeordnet ist und sowohl Zahnstange (4) als auch Zahnkolben (3) mit ihrer Zahnung (11) in die Zahnleisten der Ritzelwelle (2) eingreifen,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Zahnstange (4) zu derem relativen Verschieben gegenüber dem Zahnkolben (3) in ihren Endlagen ein Anschlag (37, 24; 13, 19) Zugeordnet ist.
  2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstange (4) in einem Langloch (6) des Zahnkolbens (3) relativ zu diesem verschiebbar aufgenommen ist.
  3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstange (4) beidseits über jeweils einen Führungsbolzen (37) in entsprechenden Bohrungen (35) des Zahnkolbens (3) bzw. der Kolben (23) geführt ist.
  4. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsbolzen (37) den Kolben (23) um ein Maß (c) überragt.
  5. Antrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stirnfläche (7, 8) der Zahnstange (4) einen veränderbaren Abstand (a) von einer Innenwand (9, 10) des Langloches (6) aufweist.
  6. Antrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnstange (4) aus einem Stangenteil (12) und einem davon abragenden Anschlagstreifen (13) besteht, dem zumindest ein Anschlag (17) zugeordnet ist.
  7. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Amschlag als Anschlagbuchse (17) ausgebildet ist, die einen Stossdämpfer (15) enthalten kann, wobei der Anschlagstreifen (13) bei seiner Bewegung auf einen Stössel (14) des Stossdämpfers auftrifft.
  8. Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagbuchse (17) eine Anschlagfläche (19) für den Anschlagstreifen (13) ausbildet.
  9. Antrieb nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d) der Anschlagbuchse (17) von dem Anschlagstreifen veränderbar ist.
  10. Antrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagbuchse (17) und/oder dem Anschlagstreifen (13) zumindest ein Näherungsschalter zugeordnet ist.
  11. Antrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an den Zylinder (22) ein Zwischenanschlag (52) ansetzbar ist.
  12. Antrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenanschlag (52) ein Rohr (53) zum Aufsetzen auf und einen Kolben (55) zum Einsetzen in den Zylinder (22) aufweist.
  13. Antrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (55) mit einer Kolbenstange (60) verbunden ist, die einen Zwischendeckel (57) durchgreift, der mit dem Kolben (55) einen Druckraum (73) ausbildet.
  14. Antrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenstange (60) jenseits des Kolbens (55) ein Gewindeabschnitt (75) angeformt und diesem eine verstellbare Anschlagmutter (74) aufgesetzt ist.
  15. Antrieb nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenstange (60) nach dem Zwischendeckel (57) ein Antriebskolben (66) aufgesetzt ist, welcher mit einem Zylinderkopf (69) einen weiteren Druckraum (70) ausbildet.
  16. Antrieb nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass beide Druckräume (70, 73) über eine Zuleitung (71) sowie eine Längsbohrung (72) in der Kolbenstange (60) mit einer Druckmittelquelle in Verbindung stehen.
  17. Antrieb nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Längsbohrung (81) zum Zuführen von Druckmedium zu dem Arbeitsraum (25) die Kolbenstange (60) durchzieht.
  18. Antrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ritzelwelle (2a) eine Druckmittelzuführung (84, 85) vorgesehen ist.
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