EP0669469B1

EP0669469B1 - Fluid driven rotary actuator

Info

Publication number: EP0669469B1
Application number: EP94118946A
Authority: EP
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. Dr. Stoll; Jörg Alexander Bitzer
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 1994-02-26
Filing date: 1994-12-01
Publication date: 1997-09-24
Anticipated expiration: 2014-12-01
Also published as: DE59404164D1; EP0669469A1; DE4406376A1

Description

Die Erfindung betrifft einen fluidisch betätigbaren Drehantrieb, mit einem in einem Gehäuseraum angeordneten Antriebs-Schwenkkolben, der mittels eines fluidischen Druckmediums wie Druckluft zu einer Schwenkbewegung antreibbar ist, und der mit einer Abtriebswelle in Antriebsverbindung steht, die den Abgriff einer von der Schwenkbewegung des Antriebs-Schwenkkolbens abgeleiteten Drehbewegung ermöglicht.The invention relates to a fluidically actuatable rotary drive, with a drive pivoting piston arranged in a housing space, which can be driven to perform a pivoting movement by means of a fluidic pressure medium, such as compressed air, and which is in drive connection with an output shaft which taps off one of the pivoting movements of the drive. Rotary piston derived rotary movement allows.

Ein als Schwenkkolbenmotor bezeichneter Drehantrieb dieser Art geht aus der DE 39 41 255 A1 hervor. Er besitzt ein Gehäuse mit einem Gehäuseraum, in dem ein mit einem radial abstehenden Flügel ausgestatteter Schwenkkolben angeordnet ist. Eine mit dem Schwenkkolben in drehfester Verbindung stehende Abtriebswelle ist aus dem Gehäuse herausgeführt. Durch Zufuhr eines fluidischen Druckmediums in den Gehäuseraum läßt sich der Schwenkkolben zu einer hin- und hergehenden Schwenkbewegung antreiben, so daß an der Abtriebswelle eine hin- und hergehende Drehbewegung abgegriffen werden kann, die zum Antrieb eines beliebigen Bauteils verwendbar ist.A rotary drive of this type, referred to as a pivoting piston engine, can be found in DE 39 41 255 A1. It has a housing with a housing space in which a pivoting piston equipped with a radially projecting wing is arranged. An output shaft which is connected to the swivel piston in a rotationally fixed connection is led out of the housing. By supplying a fluid pressure medium into the housing space, the pivoting piston can be driven to perform a reciprocating pivoting movement, so that a reciprocating rotary movement is tapped at the output shaft can be used to drive any component.

Dieser bekannte Drehantrieb arbeitet sehr zuverlässig. Es hat sich allerdings als schwierig herausgestellt, relativ langsame und dennoch gleichmäßige Schwenkbewegungen zu realisieren, wie sie bei manchen Anwendungen benötigt werden. Um diese Problematik zu beherrschen, kann man zwar erwägen, die Schwenkbewegung durch Anpassung des abluftseitigen Gegendruckes zu beeinflussen. Dies ist jedoch sehr umständlich.This known rotary drive works very reliably. However, it has turned out to be difficult to implement relatively slow and yet uniform swiveling movements, as are required in some applications. In order to master this problem, one can consider influencing the pivoting movement by adapting the exhaust-side back pressure. However, this is very cumbersome.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Drehantrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, der, auch bei langsamen Drehbewegungen, den Abgriff äußerst gleichmäßiger Drehbewegungen von der Abtriebswelle gestattet.The object of the present invention is to provide a rotary drive of the type mentioned which, even with slow rotary movements, allows extremely uniform rotary movements to be tapped from the output shaft.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß ein mit dem Antriebs-Schwenkkolben mechanisch bewegungsgekoppelter und von dem Antriebs-Schwenkkolben angetriebener weiterer Schwenkkolben vorhanden ist, und daß der weitere Schwenkkolben einen Bremskolben einer hydraulischen Fluidbremseinrichtung bildet und schwenkbeweglich in einem getrennt von dem Gehäuseraum des Antriebs-Schwenkkolbens ausgebildeten Verdrängungsraum angeordnet ist, der zur Aufnahme von durch den schwenkangetriebenen Bremskolben zu verdrängendem Hydraulikfluid vorgesehen ist.To achieve this object, it is provided according to the invention that there is a further pivot piston mechanically coupled to the drive pivot piston and driven by the drive pivot piston, and that the further pivot piston forms a brake piston of a hydraulic fluid brake device and can be pivoted in a separate manner from the housing space of the drive - Swivel piston trained Displacement space is arranged, which is provided for receiving hydraulic fluid to be displaced by the pivot-driven brake piston.

Auf diese Weise wird die Schwenkbewegung das die Abtriebswelle treibenden Schwenkkolbens von einer nach Art eines fluidisch betätigbaren Drehantriebes aufgebauten Fluidbremseinrichtung beeinflußt. Diese hat im Sinne einer Arbeitsleistung keine Eigenfunktion. Ihre Aufgabe ist es vielmehr, die Einhaltung einer gleichmäßigen Schwenkgeschwindigkeit zu gewährleisten und/oder die Bewegung des Antriebs-Schwenkkolbens abzubremsen, um dadurch die gewünschte Qualität der abgreifbaren Drehbewegung zu erhalten. Beim Verschwenken des Antriebs-Schwenkkolbens wird der Bremskolben insbesondere synchron mitverschwenkt, und letzterer schiebt dabei Hydraulikfluid aus einem Teilraum des Verdrängungsraumes aus, wobei über den zur Verfügung gestellten Abströmquerschnitt in dem besagten Teilraum ein gewisser Gegendruck erzeugt wird, der die Schwenkgeschwindigkeit des Bremskolbens beeinflußt und insbesondere reduziert, was sich unmittelbar auch auf die Schwenkgeschwindigkeit des Antriebs-Schwenkkolbens auswirkt.In this way, the pivoting movement of the pivoting piston driving the output shaft is influenced by a fluid brake device constructed in the manner of a fluidically actuatable rotary drive. This has no self-function in terms of work performance. Rather, its task is to ensure that a constant swiveling speed is maintained and / or to brake the movement of the drive swiveling piston in order to maintain the desired quality of the rotary movement that can be tapped. When the drive pivoting piston is pivoted, the brake piston is pivoted, in particular synchronously, and the latter pushes hydraulic fluid out of a partial space of the displacement space, a certain counterpressure being generated in the said partial space via the outflow cross-section provided, which influences the pivoting speed of the brake piston and in particular reduced, which also has an immediate effect on the swivel speed of the drive swivel piston.

Hydraulische Fluidbremszylinder sind als solche zwar bekannt, beispielsweise aus dem Fachbuch "Pneumatische Steuerungen", W. Deppert/K. Stoll, Vogel-Verlag, 4. Aufl. 1977, S. 75 - 78. Der dort verwendete Bremskolben führt allerdings lineare Bewegungen durch, so daß der Fluidbremszylinder insgesamt relativ große Abmessungen aufweist. Im Vergleich dazu gestattet die erfindungsgemäße Ausgestaltung die Einhaltung kompaktester Abmessungen des gesamten Drehantriebes, wobei sich die Fluidbremseinrichtung bei Bedarf problemlos in die Gesamtanordnung integrieren läßt.Hydraulic fluid brake cylinders are known as such, for example from the specialist book "Pneumatic Controls ", W. Deppert / K. Stoll, Vogel-Verlag, 4th ed. 1977, pp. 75-78. However, the brake piston used there performs linear movements, so that the fluid brake cylinder has relatively large dimensions overall. In comparison The configuration according to the invention allows the most compact dimensions of the entire rotary drive to be maintained, the fluid brake device being able to be integrated into the overall arrangement without any problems if required.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous developments of the invention are listed in the subclaims.

Zweckmäßig ist es, den Antriebs-Schwenkkolben und den Bremskolben axial aufeinanderfolgend anzuordnen, wobei die Schwenkachsen beider Schwenkkolben zusammenfallen können und beide Bremskolben drehfest auf einer gemeinsamen Welle sitzen können, bei der es sich zweckmäßigerweise um die Abtriebswelle handelt.It is expedient to arrange the drive swivel piston and the brake piston axially one after the other, the swivel axes of both swivel pistons being able to coincide and the two brake pistons being able to sit in a rotationally fixed manner on a common shaft, which is expediently the output shaft.

Um die Abströmgeschwindigkeit des verdrängten, insbesondere von Öl gebildeten Hydraulikfluids beeinflussen und dadurch unterschiedlichen Einsatzfällen Rechnung tragen zu können, empfiehlt es sich, in den vom verdrängten Fluid durchströmten Fluidkanal eine einstellbare Drosselstelle zu integrieren. Zweckmäßigerweise ist ihr ein Rückschlagventil parallelgeschaltet, so daß beim Rückhub des Bremskolbens ein ungestörter Nachfluß des zuvor verdrängten Hydraulikfluids stattfinden kann. In Abhängigkeit davon, ob die Fluidbremseinrichtung nur in einer oder in beiden Schwenkrichtungen wirksam sein soll, weist lediglich einer oder beide mit den beiden Teilräumen des Versorgungsraumes kommunizierenden Fluidkanäle eine Drosselstelle auf oder bilden eine solche.In order to be able to influence the outflow speed of the displaced hydraulic fluid, in particular oil, and thereby be able to take account of different applications, it is advisable to set an adjustable one in the fluid channel through which the displaced fluid flows Integrate throttle point. A check valve is expediently connected in parallel so that an undisturbed afterflow of the previously displaced hydraulic fluid can take place during the return stroke of the brake piston. Depending on whether the fluid brake device is to be effective only in one or in both pivot directions, only one or both of the fluid channels communicating with the two subspaces of the supply space have or form a throttle point.

Es wäre denkbar, die Anordnung so zu treffen, daß das aus dem jeweils einen Teilraum verdrängte Hydraulikfluid unmittelbar in den anderen Teilraum überströmt. Vorteilhafter ist es jedoch, mindestens einen Ausgleichsraum vorzusehen, der separat vom Verdrängungsraum ausgebildet ist und vorzugsweise gleichzeitig mit beiden Teilräumen des Verdrängungsraumes kommuniziert. Insbesondere um temperaturbedingte Volumenänderungen des Hydraulikfluids auszugleichen, kann in dem Ausgleichsraum ein unter Vorspannung stehender Ausgleichskolben vorgesehen sein, der das im Ausgleichsraum enthaltene Hydraulikfluid beaufschlagt.It would be conceivable to make the arrangement such that the hydraulic fluid displaced from the one subspace flows directly into the other subspace. However, it is more advantageous to provide at least one compensation space which is formed separately from the displacement space and preferably communicates simultaneously with both subspaces of the displacement space. In particular in order to compensate for temperature-related changes in volume of the hydraulic fluid, a compensating piston which is under prestress and which acts on the hydraulic fluid contained in the compensating chamber can be provided in the compensating chamber.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in der beiliegenden Zeichnung abgebildeten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1: eine bevorzugte Bauform des erfindungsgemäßen Drehantriebes im Längsschnitt gemäß Schnittlinie I-I aus Fig. 2,
Fig. 2: einen Querschnitt durch den Drehantrieb aus Fig. 1 gemäß Schnittlinie II-II, wobei der seitlich am Gehäuse des Drehantriebes angeordnete Ausgleichsbehälter in der rechten Bildhälfte in einer anderen Schnittebene geschnitten dargestellt ist, die in Fig. 1 durch Schnittlinie IV-IV gekennzeichnet ist, und
Fig. 3: eine Seitenansicht des Drehantriebes mit Blickrichtung gemäß Pfeil III aus Fig. 1 auf die den Ausgleichsbehälter tragende Gehäuseseite.

The invention is described below with reference to the exemplary embodiment shown in the accompanying drawing explained in more detail. In detail show:

Fig. 1: 2 shows a preferred design of the rotary drive according to the invention in longitudinal section according to section line II from FIG. 2,
Fig. 2: a cross section through the rotary actuator of Fig. 1 according to section line II-II, wherein the expansion tank arranged laterally on the housing of the rotary actuator is shown in the right half of the figure cut in another sectional plane, which is characterized in Fig. 1 by section line IV-IV, and
Fig. 3: a side view of the rotary drive with viewing direction according to arrow III of FIG. 1 on the side of the housing carrying the expansion tank.

Der beispielsgemäße fluidisch betätigbare Drehantrieb umfaßt eine Antriebseinrichtung 1 und eine mit dieser mechanisch bewegungsgekoppelte hydraulische Fluidbremseinrichtung 2. Diese beiden Einrichtungen 1, 2 enthalten jeweils als wesentlichen Bestandteil eine Schwenkeinheit 3, 3', deren Aufbau vorzugsweise demjenigen entspricht, wie der bei der Schwenkeinheit des in der DE 39 41 255 A1 beschriebenen Schwenkkolbenmotors verwirklicht ist. In bezug auf die Details kann daher auf die vorgenannte Druckschrift verwiesen werden.The exemplary fluidically actuable rotary drive comprises a drive device 1 and a hydraulic fluid brake device 2 mechanically coupled to it in motion. These two devices 1, 2 each contain, as an essential component, a swivel unit 3, 3 ', the structure of which preferably corresponds to that of the swivel unit of the in DE 39 41 255 A1 described Swing piston engine is realized. With regard to the details, reference can therefore be made to the aforementioned publication.

Die beiden Schwenkeinheiten 3, 3' sind beim Ausführungsbeispiel in einem gemeinsamen blockartigen Gehäuse 4 untergebracht, wobei sie koaxial mit geringem Abstand nebeneinander angeordnet sind. Auf diese Weise liegt eine kompakte Baueinheit vor.In the exemplary embodiment, the two swivel units 3, 3 'are accommodated in a common block-like housing 4, whereby they are arranged coaxially next to one another with a small distance. In this way, there is a compact unit.

In dem Gehäuse 4 ist eine Abtriebswelle 5 drehgelagert. Entsprechende Lagerstellen sind bei 6, 6' angedeutet. Die Abtriebswelle 5 läßt sich über die Antriebseinrichtung 1 zu einer beim Ausführungsbeispiel hin- und hergehenden Drehbewegung um ihre Längsachse 7 antreiben, die an einem aus dem Gehäuse 4 herausragenden Endabschnitt 8 der Abtriebswelle 5 abgreifbar ist. Auf diese Weise können Gegenstände oder Werkzeuge drehangetrieben werden.An output shaft 5 is rotatably mounted in the housing 4. Corresponding bearing points are indicated at 6, 6 '. The output shaft 5 can be driven via the drive device 1 to a reciprocating rotary movement about its longitudinal axis 7 in the exemplary embodiment, which can be tapped at an end section 8 of the output shaft 5 protruding from the housing 4. In this way, objects or tools can be rotated.

Die mit einem hydraulischen Medium arbeitende Fluidbremseinrichtung 2 ist ebenfalls an die Abtriebswelle 5 gekoppelt. Sie sorgt dafür, daß die abgreifbare Drehbewegung auch bei langsamen Drehbewegungen äußerst gleichmäßig verläuft, wobei sie zugleich zur Vorgabe der gewünschten Drehgeschwindigkeit dienen kann.The fluid brake device 2 working with a hydraulic medium is also coupled to the output shaft 5. It ensures that the rotary movement that can be tapped is extremely uniform even with slow rotary movements, and at the same time it can serve to specify the desired rotational speed.

Jede Schwenkeinheit 3, 3' besitzt einen Schwenkkolben 12, der zur Unterscheidung im Falle der Antriebseinrichtung 1 als Antriebs-Schwenkkolben 13 und im Falle der Fluidbremseinrichtung 2 als schwenkbeweglicher Bremskolben oder Brems-Schwenkkolben 14 bezeichnet wird. Jeder Schwenkkolben 12 ist in einer im Gehäuse 4 ausgebildeten Gehäusekammer 15 aufgenommen, die im Falle der Antriebseinrichtung 1 als Gehäuseraum 16 und im Falle der Fluidbremseinrichtung 2 als Verdrängungsraum 17 bezeichnet wird. Die Schwenkkolben 12 sind in der zugeordneten Gehäusekammer 15 um jeweils eine Schwenkachse 18, 18' verschwenkbar, die beim Ausführungsbeispiel mit der die Drehachse der Abtriebswelle 5 bildenden Längsachse 7 zusammenfallen. Die Abtriebswelle 5 durchsetzt sowohl den Gehäuseraum 16 als auch den Verdrängungsraum 17.Each swivel unit 3, 3 'has a swivel piston 12, which is differentiated in the case of the drive device 1 as the drive swivel piston 13 and in the case of the fluid brake device 2 as the swiveling brake piston or brake swivel piston 14. Each pivoting piston 12 is accommodated in a housing chamber 15 formed in the housing 4, which is referred to as the housing space 16 in the case of the drive device 1 and as the displacement space 17 in the case of the fluid brake device 2. The pivoting pistons 12 can be pivoted in the associated housing chamber 15 about a respective pivot axis 18, 18 ', which in the exemplary embodiment coincide with the longitudinal axis 7 forming the axis of rotation of the output shaft 5. The output shaft 5 passes through both the housing space 16 and the displacement space 17.

Ein jeweiliger Schwenkkolben 12 hat eine aus Fig. 2 gut ersichtliche buchsenähnliche Lagerpartie 22, die die Abtriebswelle 5 koaxial umschließt und drehfest mit dieser verbunden ist. Ausgehend von der Lagerpartie 22 steht radial mindestens ein Flügel 23 ab. Durch Zusammenwirken mit gehäusefesten Gegenflächen 24 trennt ein jeweiliger Schwenkkolben 12 in der zugeordneten Gehäusekammer 15 zwei in Schwenkrichtung 25 aufeinanderfolgende Teilräume 26, 27 dicht voneinander ab. Die Dichtheit wird zweckmäßigerweise von einer Dichtungsanordnung 28 gewährleistet, die der jeweilige Schwenkkolben 12 trägt und die an den Gegenflächen 24 anliegt und an diesen entlanggleiten kann.A respective pivoting piston 12 has a bushing-like bearing section 22, which can be seen clearly in FIG. 2, which coaxially surrounds the output shaft 5 and is connected to it in a rotationally fixed manner. Starting from the bearing section 22, at least one wing 23 projects radially. By interacting with mating surfaces 24 fixed to the housing, a respective pivoting piston 12 in the associated housing chamber 15 tightly separates two subspaces 26, 27 which follow one another in the pivoting direction 25. The tightness is expedient guaranteed by a sealing arrangement 28 which the respective pivoting piston 12 carries and which abuts the counter surfaces 24 and can slide along them.

In jeden Teilraum 26, 27 der beiden Schwenkeinheiten mündet ein Fluidkanal 32. Über die Fluidkanäle 32 der Antriebseinrichtung 1 wird im Betrieb insbesondere pneumatisches Druckmedium abwechselnd zu- und abgeführt, so daß der Antriebs-Schwenkkolben 13 eine hin- und hergehende Schwenkbewegung gemäß Schwenkrichtung 25 um die Schwenkachse 18 als Zentrum ausführt. Der maximale Schwenkwinkel beträgt beim Ausführungsbeispiel etwa 300°. Größere Schwenkwinkel verhindert, wie im übrigen auch bei der Schwenkeinheit 3' der Fluidbremseinrichtung 2, eine gehäusefeste Trennwand 33, die in den Schwenkweg des Flügels 23 ragt und durch Zusammenwirken mit der Lagerpartie 22 zur Abteilung der jeweiligen beiden Teilräume 26, 27 beiträgt. Die Trennwand 33 kann bei Bedarf unmittelbar als mechanischer Anschlag zur Begrenzung des Schwenkwinkels herangezogen werden. Die Fluidkanäle 32 münden zweckmäßigerweise in unmittelbarer Nähe der Trennwand 33 in die Teilräume 26, 27.A fluid channel 32 opens into each sub-space 26, 27 of the two swivel units. In operation, in particular pneumatic pressure medium is alternately fed and discharged via the fluid channels 32 of the drive device 1, so that the drive swivel piston 13 swings back and forth in the swivel direction 25 executes the pivot axis 18 as the center. The maximum swivel angle in the exemplary embodiment is approximately 300 °. Larger pivoting angles, as is also the case with the pivoting unit 3 'of the fluid brake device 2, prevent a partition 33 fixed to the housing, which projects into the pivoting path of the wing 23 and contributes to the department of the respective two subspaces 26, 27 by cooperation with the bearing part 22. If necessary, the partition 33 can be used directly as a mechanical stop to limit the pivoting angle. The fluid channels 32 expediently open into the subspaces 26, 27 in the immediate vicinity of the partition 33.

Zugunsten einer einfachen Herstellung sind der Gehäuseraum 16 und der Verdrängungsraum 17 beim Ausführungsbeispiel als ursprünglich kreisförmige Kammern ausgebildet, in die an einer Stelle des Umfanges die Trennwand 33 als separates Teil so eingesetzt ist, daß sie einerseits mit der Mantelfläche der Lagerpartie 22 oder einer dort vorgesehenen Dichtung und andererseits mit der Innenfläche des Gehäuseraumes 16 bzw. des Verdrängungsraumes 17 dichtend zusammenarbeitet. Die Trennwand 33 hat hiermit quasi die Funktion eines Kolbenraumteilers. Die radiale Erstreckung der Trennwand 33 entspricht im wesentlichen derjenigen des jeweiligen Flügels 23.In favor of simple manufacture, the housing space 16 and the displacement space 17 are in the exemplary embodiment originally designed as circular chambers, into which the partition 33 is inserted as a separate part at one point on the circumference so that it is on the one hand with the outer surface of the bearing section 22 or a seal provided there and on the other hand with the inner surface of the housing space 16 or the displacement space 17 works together sealingly. The partition 33 thus has the function of a piston space divider. The radial extent of the partition 33 essentially corresponds to that of the respective wing 23.

Die Fluidkanäle 32 der Antriebseinrichtung 1 münden gemäß Fig. 3 zur Außenseite des Gehäuses 4, wo sie Anschlußöffnungen bilden, die den Anschluß von Druckmittelleitungen ermöglichen, über die die zum Antreiben des Drehantriebes benötigte Druckluft zu- und abgeführt wird.3 to the outside of the housing 4, where they form connection openings which enable the connection of pressure medium lines via which the compressed air required to drive the rotary drive is supplied and discharged.

Der Gehäuseraum 16 und der Verdrängungsraum 17 liegen voneinander getrennt in koaxialer Ausrichtung im Innern des Gehäuses 4. Axial zwischen ihnen erstreckt sich eine Zwischenwand 34, die von der Abtriebswelle 5 abgedichtet durchsetzt wird. Das Gehäuse 4 ist zweckmäßigerweise mehrteilig ausgebildet und umfaßt beim Ausführungsbeispiel drei Teile, nämlich ein die Zwischenwand 34 bildendes Zwischenstück 35 und zwei stirnseitige Abschlußdeckel 36, 36', die die äußeren Abschlußwände der beiden Gehäusekammern 15 bilden. Im voneinander getrennten Zustand befindet sich in jedem Abschlußdeckel 36, 36' eine axiale Hälfte der zugeordneten Gehäusekammer 15, während das Zwischenstück 35 auf entgegengesetzten Axialseiten jeweils die weitere axiale Hälfte der zugeordneten Gehäusekammer 15 bildet. Die vorgenannten Gehäuseteile 35, 36, 36' lassen sich problemlos aufeinanderschichten und durch Befestigungsmittel 37, beispielsweise Schrauben, dicht miteinander verbinden.The housing space 16 and the displacement space 17 lie separately from one another in a coaxial orientation in the interior of the housing 4. An intermediate wall 34 extends axially between them and is penetrated by the output shaft 5 in a sealed manner. The housing 4 is expediently constructed in several parts and, in the exemplary embodiment, comprises three parts, namely an intermediate piece 35 forming the intermediate wall 34 and two end covers 36 on the end face. 36 ', which form the outer end walls of the two housing chambers 15. In the separated state, there is an axial half of the associated housing chamber 15 in each end cover 36, 36 ', while the intermediate piece 35 forms the other axial half of the associated housing chamber 15 on opposite axial sides. The aforementioned housing parts 35, 36, 36 'can easily be stacked on top of one another and tightly connected to one another by fastening means 37, for example screws.

Wenn die Abtriebswelle 5 mit ihrer dem Endabschnitt 8 entgegengesetzten Stirnseite aus dem Gehäuse 4 herausragt, kann dort bei Bedarf eine Einrichtung vorgesehen werden, mit der sich der Drehwinkel der Abtriebswelle 5 innerhalb der vom Schwenkbereich der Schwenkkolben 12 vorgegebenen Maximalwerte einstellen läßt.If the output shaft 5 protrudes from the housing 4 with its end face opposite the end section 8, a device can be provided there if necessary with which the angle of rotation of the output shaft 5 can be set within the maximum values predetermined by the pivoting range of the pivoting piston 12.

Da beide Schwenkkolben 12 in drehfester Verbindung mit der Abtriebswelle 5 stehen, ist der Bremskolben 14 mechanisch mit dem Antriebs-Schwenkkolben 13 derartig bewegungsgekoppelt, daß er dessen Schwenkbewegungen synchron mitmacht und von dem Antriebs-Schwenkkolben 13 zu seiner Schwenkbewegung angetrieben wird. Die Ausrichtung der Schwenkkolben 12 bezüglich der Abtriebswelle 5 ist zweckmäßigerweise derart getroffen, daß die Flügel 23 axial fluchten und in Schwenkrichtung 25 kein Winkelversatz vorliegt. Gleichwohl wäre auch eine derartige Anordnung prinzipiell möglich.Since both pivot pistons 12 are in a rotationally fixed connection with the output shaft 5, the brake piston 14 is mechanically coupled to the drive pivot piston 13 in such a way that it synchronizes with its pivoting movements and is driven by the drive pivot piston 13 to pivot. The orientation of the pivoting piston 12 with respect to the output shaft 5 is expedient made such that the wings 23 are axially aligned and there is no angular offset in the pivoting direction 25. Nevertheless, such an arrangement would also be possible in principle.

Die Fluidbremseinrichtung 2 enthält außer der Schwenkeinheit 3' noch einen Ausgleichsraum 38, der getrennt vom Verdrängungsraum 17 ausgebildet ist. Er kann integraler Bestandteil des Gehäuses 4 sein, befindet sich jedoch vorzugsweise wie abgebildet in einem als separates Bauteil gestalteten Ausgleichsbehälter 43, der an der Außenfläche des Gehäuses 4 z. B. mittels Schrauben 44 befestigt ist. Der Ausgleichsraum 38 ist vorzugsweise den beiden Teilräumen 26, 27 des Verdrängungsraumes 17 gemeinsam zugeordnet, wobei er mit jedem dieser Teilräume 26, 27 über mindestens einen Fluidkanal 45, 46 der bereits erwähnten Fluidkanäle 32 kommuniziert. Der Ausgleichsraum 38 bildet mit den genannten Fluidkanälen 45, 46 und den beiden Teilräumen 26, 27 des Verdrängungsraumes 17 ein geschlossenes Hydrauliksystem, das vollständig mit einem hydraulischen Medium, vorzugsweise mit Öl, gefüllt ist. Beim Verschwenken des Bremskolbens 14 wird somit Hydraulikfluid aus dem jeweils einen der Teilräume 26, 27 verdrängt, während zugleich eine entsprechende Menge an Hydraulikfluid in den anderen der beiden Teilräume 27, 26 zuströmt. Der hierbei zur Verfügung gestellte minimale Überströmquerschnitt bestimmt, in Abhängigkeit vom Druck des den Antriebs-Schwenkkolben 13 beaufschlagenden Antriebsmediums, die Schwenkgeschwindigkeit des Bremskolbens 14. Über den Bremskolben 14 kann somit die an der Abtriebswelle 5 abgreifbare Drehgeschwindigkeit beeinflußt werden. Durch das Verdrängen des praktisch inkompressiblen Hydraulikfluids stellt sich zudem der Effekt ein, daß die abgreifbare Drehbewegung mit konstanter, gleichmäßiger Geschwindigkeit stattfindet und praktisch keinen Schwankungen unterliegt.In addition to the swivel unit 3 ', the fluid brake device 2 also contains an equalization space 38 which is formed separately from the displacement space 17. It can be an integral part of the housing 4, but is preferably located as shown in an expansion tank 43 designed as a separate component, which is attached to the outer surface of the housing 4, for. B. is fastened by means of screws 44. The compensation space 38 is preferably assigned to the two subspaces 26, 27 of the displacement space 17 together, and communicates with each of these subspaces 26, 27 via at least one fluid channel 45, 46 of the fluid channels 32 already mentioned. The compensation chamber 38 forms with the fluid channels 45, 46 and the two sub-chambers 26, 27 of the displacement chamber 17 a closed hydraulic system which is completely filled with a hydraulic medium, preferably with oil. When the brake piston 14 is pivoted, hydraulic fluid is thus displaced from the respective one of the subspaces 26, 27, while at the same time a corresponding amount of hydraulic fluid flows into the other of the two subspaces 27, 26. Of the The minimum overflow cross section provided here determines the swiveling speed of the brake piston 14 as a function of the pressure of the drive medium acting on the drive swivel piston 13. The rotational speed which can be tapped at the output shaft 5 can thus be influenced via the brake piston 14. By displacing the practically incompressible hydraulic fluid there is also the effect that the tappable rotary movement takes place at a constant, uniform speed and is practically not subject to fluctuations.

Zur Vorgabe des Überström- bzw. Durchströmquerschnittes weisen die Fluidkanäle 45, 46 beim Ausführungsbeispiel jeweils eine Drosselstelle 47 auf, an der der Strömungsquerschnitt im Vergleich zu den übrigen Abschnitten der Fluidkanäle 45, 46 reduziert ist. Bevorzugt ist die Drosselungsintensität von außen her nach Bedarf einstellbar, damit man eine problemlose Anpassung an die jeweiligen Gegebenheiten vornehmen kann, ohne den Drehantrieb austauschen zu müssen. Beim Ausführungsbeispiel ist die jeweilige einstellbare Drosselstelle 47 Bestandteil eines als solches bekannten sogenannten Drosselrückschlagventils 48, in dem die Drosselstelle 47 und ein zu dieser parallelgeschaltetes Rückschlagventil 49 vereinigt sind. In den Verlauf jedes Fluidkanals 45, 46 ist ein solches Drosselrückschlagventil 48 eingeschaltet. Die Anordnung ist so getroffen, daß das jeweilige Rückschlagventil 49 bei einer Durchströmung aus dem Verdrängungsraum 17 in Richtung zum Ausgleichsraum 38 sperrt, so daß das Hydraulikfluid über die Drosselstelle 47 strömen muß. Bei entgegengesetzter Strömungsrichtung kann das Hydraulikfluid das Rückschlagventil 49 ungedrosselt passieren. Auf diese Weise findet vorzugsweise nur beim verdrängten Hydraulikfluid eine Drosselung statt, während das in den jeweils anderen Teilraum nachströmende Hydraulikfluid ungehindert nachströmen kann. Das Rückschlagventil 49 ist zweckmäßigerweise ein Lippen-Rückschlagventil, das eine flexible ringförmige Dichtlippe aufweist.In order to specify the overflow or throughflow cross section, the fluid channels 45, 46 in the exemplary embodiment each have a throttle point 47 at which the flow cross section is reduced in comparison to the other sections of the fluid channels 45, 46. The throttling intensity can preferably be adjusted from the outside as required, so that it can be easily adapted to the respective circumstances without having to replace the rotary drive. In the exemplary embodiment, the respective adjustable throttle point 47 is part of a throttle check valve 48 known as such, in which the throttle point 47 and a check valve 49 connected in parallel with it are combined. Such a throttle check valve is in the course of each fluid channel 45, 46 48 switched on. The arrangement is such that the respective check valve 49 blocks flow through from the displacement chamber 17 in the direction of the compensation chamber 38, so that the hydraulic fluid must flow via the throttle point 47. If the flow direction is opposite, the hydraulic fluid can pass the check valve 49 without throttling. In this way, throttling preferably takes place only in the case of the displaced hydraulic fluid, while the hydraulic fluid flowing into the respective other subspace can flow in unhindered. The check valve 49 is expediently a lip check valve which has a flexible annular sealing lip.

Die beiden Drosselrückschlagventile 48 sind beim Ausführungsbeispiel in einer Wand 50 des Ausgleichsbehälters 43 gelagert. Ein jeweiliger Fluidkanal 45, 46 hat einen ersten Kanalabschnitt 54, der einerseits in den einen der Teilräume 26, 27 und andererseits an einer Außenfläche 53 des Gehäuses 4 ausmündet. An die Außenfläche schließt sich ein in dem Ausgleichsbehälter 43 vorgesehenen zweiter Kanalabschnitt 55 an, der sich zu einem Aufnahmeabschnitt 56 erweitert, welcher zu einer Außenfläche 58 des Ausgleichsbehälters 43 offen ist. Über diese offene Seite ist in den Aufnahmeabschnitt 56 das Drosselrückschlagventil 48 eingesetzt und insbesondere eingeschraubt. Ein quer von dem Aufnahmeabschnitt 56 abgehender dritter und letzter Kanalabschnitt 57 mündet in den unterhalb der Wand 50 angeordneten Ausgleichsraum 38. Dieser Fluidkanalverlauf gilt für beide mit den Teilräumen 26, 27 kommunizierenden Fluidkanäle 45, 46.The two throttle check valves 48 are mounted in the embodiment in a wall 50 of the surge tank 43. A respective fluid channel 45, 46 has a first channel section 54 which on the one hand opens into one of the partial spaces 26, 27 and on the other hand on an outer surface 53 of the housing 4. The outer surface is adjoined by a second channel section 55 provided in the expansion tank 43, which extends to a receiving section 56, which is open to an outer surface 58 of the expansion tank 43. The throttle check valve 48 is in the receiving section 56 via this open side used and screwed in particular. A third and last channel section 57 extending transversely from the receiving section 56 opens into the compensation space 38 arranged below the wall 50. This fluid channel course applies to both fluid channels 45, 46 communicating with the subspaces 26, 27.

Ein Abschnitt der den Ausgleichsraum 38 begrenzenden Wand ist vorzugsweise von einem beweglichen Ausgleichskolben 59 gebildet. Er steht auf Grund einer auf ihn einwirkenden Federanordnung 60 unter ständiger Vorspannung und wird im Sinne einer Volumenreduzierung des Ausgleichsraums 38 beaufschlagt. Durch die Vorspannung wird der Ausgleichskolben 59 immer so gehalten, daß in dem erwähnten Hydraulikkreis ungeachtet eventueller Leckverluste oder temperaturbedingter Ausdehnungen kein Lufteintritt möglich ist. Beim Ausführungsbeispiel ist der Ausgleichskolben 59 im Innern des Ausgleichsbehälters 43 linear beweglich geführt, wobei die Federanordnung 60 in Richtung der erwähnten Wand 50 wirkt und sich zwischen dem Ausgleichskolben 59 und einer auf der der Wand 50 entgegengesetzten Seite vorhandenen weiteren Behälterwand 51 abstützt. Der Hub des Ausgleichskolbens 59 im Sinne einer Komprimierung der Federanordnung 60 kann bei Bedarf durch ein Anschlagelement 63 vorgegeben werden, das der Federanordnung 60 parallelgeschaltet ist.A section of the wall delimiting the compensation space 38 is preferably formed by a movable compensation piston 59. It is under constant pretension due to a spring arrangement 60 acting on it and is acted upon in the sense of a volume reduction of the compensation space 38. The biasing piston 59 is always held in such a way that in spite of any leakage losses or temperature-related expansions no air entry is possible in the hydraulic circuit mentioned. In the exemplary embodiment, the compensating piston 59 is guided in a linearly movable manner in the interior of the compensating container 43, the spring arrangement 60 acting in the direction of the wall 50 mentioned and being supported between the compensating piston 59 and a further container wall 51 present on the side opposite the wall 50. The stroke of the compensating piston 59 in the sense of compression of the spring arrangement 60 can, if required, be predetermined by a stop element 63, that of the spring arrangement 60 is connected in parallel.

Um zu verhindern, daß der Pneumatikkreis der Antriebseinrichtung 1 und der Hydraulikkreis der Fluidbremseinrichtung 2 miteinander in Wechselwirkung treten, ist zur Abdichtung zwischen der Abtriebswelle 5 und der Zwischenwand 34 zweckmäßigerweise ein Lippendichtring 64 vorgesehen. Ein entsprechender Lippendichtring 64' befindet sich im axial entgegengesetzten Bereich zwischen dem Abschlußdeckel 36' und der diesen nach außen hin durchdringenden Abtriebswelle 5.In order to prevent the pneumatic circuit of the drive device 1 and the hydraulic circuit of the fluid brake device 2 from interacting with one another, a lip sealing ring 64 is expediently provided for sealing between the output shaft 5 and the intermediate wall 34. A corresponding lip sealing ring 64 'is located in the axially opposite region between the end cover 36' and the output shaft 5 penetrating it outwards.

Somit ergibt sich beim Ausführungsbeispiel ein Drehantrieb mit einer nach dem Schwenkflügelprinzip arbeitenden integrierten Fluidbremseinrichtung, wobei sich eine kompakte Bauweise mit einer geringen Anzahl von Bauteilen auf kostengünstige Weise verwirklichen läßt. Der herrschende Öl- und Luftdruck in der bevorzugt mit Öl arbeitenden Fluidbremseinrichtung und der bevorzugt mit Luft arbeitenden Antriebseinrichtung können praktisch gleich sein, so daß sich eine gute Regelbarkeit einstellt. Da beide Schwenkflügel auf einer gemeinsamen Achse sitzen, erübrigen sich aufwendige Kupplungen. Der erfindungsgemäße Drehantrieb kann wie ein konventioneller, keine Fluidbremseinrichtung aufweisender Drehantrieb installiert werden.In the exemplary embodiment, this results in a rotary drive with an integrated fluid brake device operating on the pivoting vane principle, a compact construction with a small number of components being able to be implemented in a cost-effective manner. The prevailing oil and air pressure in the fluid brake device, which preferably works with oil, and in the drive device, preferably works with air, can be practically the same, so that good controllability is achieved. Since both swivel wings sit on a common axis, there is no need for complex couplings. The rotary drive according to the invention can be installed like a conventional rotary drive which does not have a fluid brake device.

Kostengünstig wirkt sich auch die Tatsache aus, daß für die Schwenkeinheit 3' der Fluidbremseinrichtung 2 praktisch die gleichen Bauteile wie für die den Antrieb liefernde Schwenkeinheit 3 verwendbar sind. Der Drehantrieb eignet sich sehr gut zur Erzeugung langsamer, konstanter Drehbewegungen, wobei keine Hydraulikpumpe benötigt wird.The fact that practically the same components as for the swivel unit 3 supplying the drive can be used for the swivel unit 3 'of the fluid brake device 2 also has a cost-effective effect. The rotary drive is very well suited for generating slow, constant rotary movements, with no hydraulic pump required.

Claims

Fluid-actuable rotary drive (1), with a driving rotary piston mounted in a housing space (13) and driveable in a swivel movement by means of a fluid pressure medium such as compressed air, and in driving connection with an output shaft (5) which makes possible the tapping of a rotary movement derived from the swivel movement of the driving rotary piston (13), characterized in that there is a further rotary piston (12) with mechanical movement-coupling to and driven by the driving rotary piston (13), and that the further rotary piston (12) forms a braking piston (14) of an hydraulic fluid braking device (2) and is mounted with swivelling facility in a displacement chamber (17) designed to be separate from the housing space (16) of the driving rotary piston, and provided to hold hydraulic fluid to be displaced by the rotary-driven braking piston (14).
Rotary drive according to claim 1, characterized in that the driving rotary piston (13)) and the braking piston (14) are mounted axially behind one another.
Rotary drive according to claim 2, characterized in that the swivel axes (18, 18') of the driving rotary piston (13) and of the braking piston (14) coincide.
Rotary drive according to claim 3, characterized in that the driving rotary piston (13) and the braking piston (14) are mounted non-rotatably on a common shaft which expediently forms the output shaft.
Rotary drive according to any of claims 1 to 4, characterized in that the housing space (16) and the displacement chamber (17) are located in a common and preferably block-like housing (4).
Rotary drive according to any of claims 1 to 5, characterized in that the displacement chamber (17) is divided by the braking piston (14) into two sub-chambers (26, 27) of variable volume, wherein at least one and preferably both of the sub-chambers (26, 27) communicate via a fluid passage (32; 45, 46) with a compensating chamber (38) which holds the displaced hydraulic fluid.
Rotary drive according to claim 6, characterized in that one or more of the fluid passages (32; 45, 46) has a restriction (47), preferably adjustable in respect of the intensity of the restriction produced, and expediently connected in parallel to a non-return valve (49).
Rotary drive according to claim 7, characterized in that the restriction (47) and the non-return valve (49) are formed by a one-way restrictor valve inserted in the fluid passage (32; 45, 46) concerned.
Rotary drive according to any of claims 6 to 8, characterized in that a compensating chamber (38), simultaneously communicating with both sub-chambers (26, 27) of the displacement chamber (17) and separate from the displacement chamber (17), is provided.
Rotary drive according to any of claims 6 to 9, characterized in that the compensating chamber (38) is provided with a movable compensating piston (59) under prestress.
Rotary drive according to any of claims 6 to 10, characterized in that the compensating chamber (38) is formed in a compensating reservoir (43) attached to the housing (4) of the rotary drive.