EP0798472B1

EP0798472B1 - Fluidbetätigter Drehantrieb

Info

Publication number: EP0798472B1
Application number: EP97103201A
Authority: EP
Inventors: Kurt Dr. Stoll; Gerhard Thorwart; Albrecht Wagner
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 2001-08-29
Anticipated expiration: 2017-02-27
Also published as: DE29605723U1; EP0798472A1; KR970066115A; DE59704411D1; US5732613A; KR100225675B1

Description

Die Erfindung betrifft einen fluidbetätigten Drehantrieb, mit einer Antriebseinrichtung, die eine zu einer hin- und hergehenden Drehbewegung antreibbare Abtriebswelle aufweist und die über ein Gehäuse verfügt, an dessen einer Axialseite eine Positionserfassungseinrichtung angeordnet ist, die wenigstens ein drehfest mit der Abtriebswelle verbundenes, bei der Drehbewegung der Abtriebswelle auf einer kreisbogenförmigen Bewegungsbahn um eine Schwenkachse bewegtes Betätigungsglied und zwei radial außen neben der Bewegungsbahn des Betätigungsgliedes angeordnete, entlang wenigstens eines Abschnittes dieser Bewegungsbahn in gewünschten Erfassungspositionen positionierbare Halter für auf das Betätigungsglied ansprechende Sensoren aufweist.

Ein fluidbetätigter Drehantrieb dieser Art geht beispielsweise aus dem geprüften japanischen Gebrauchsmuster JP 5-26327 hervor. Der Drehantrieb ist als Schwenkflügelantrieb ausgebildet und besitzt eine Antriebseinrichtung, durch die die Abtriebswelle zu einer oszillierenden Drehbewegung angetrieben werden kann. Zur Erfassung bestimmter Drehwinkelstellungen der Abtriebswelle, insbesondere der beiden Endstellungen, ist eine Positionserfassungseinrichtung vorgesehen, die ein mit der Abtriebswelle mitdrehbar verbundenes Betätigungsglied in Gestalt eines Permanentmagneten aufweist. Das Betätigungsglied führt eine Schwenkbewegung entlang einer kreisbogenförmigen Bewegungsbahn durch, in deren Nachbarschaft unter Vermittlung geeigneter Halter Sensoren angebracht sind, die bei einer Annäherung des Betätigungsgliedes ansprechen und ein Signal erzeugen. Zur variablen Erfassung unterschiedlicher Drehwinkelstellungen können die Halter der Sensoren in gewünschten Erfassungspositionen längs der Bewegungsbahn des Betätigungsgliedes positioniert werden.

Bei dem vorgenannten Stand der Technik sind die Halter der Sensoren verschieblich an einem gehäusefesten Führungsring angeordnet. Die Befestigung ist relativ labil und es kann beim Verschieben zu Verkantungen kommen, die die Handhabung beeinträchtigen.

Weitere vergleichbare Drehantriebe gehen aus dem geprüften japanischen Gebrauchsmuster JP-6-47122 U, dem ungeprüften japanischen Gebrauchsmuster JP-7-25310 U und dem japanischen Patent JP-5-82140 hervor.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen fluidbetätigten Drehantrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Halter für die Sensoren stabil angeordnet sind und dennoch einfach justiert werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß jeder Halter fest an einem ihm zugeordneten eigenen Einstellring angeordnet ist, wobei die beiden Einstellringe axial aufeinanderfolgend und übereinanderliegend koaxial zu der Schwenkachse des Betätigungsgliedes angeordnet sind, daß die Halter ausgehend vom zugeordneten Einstellring in die vom Gehäuse der Antriebseinrichtung axial entgegengesetzte Richtung ragen, wobei der oben liegende Einstellring eine sich entlang eines Abschnittes seines Umfanges erstreckende Aussparung aufweist, durch die der am darunterliegenden unteren Einstellring angeordnete Halter hindurchgreift, und daß die beiden Einstellringe zur Einstellung der Erfassungspositionen relativ zueinander und relativ zum Gehäuse der Antriebseinrichtung bezüglich der Schwenkachse des Betätigungsgliedes verdrehbar und in den getroffenen Einstellungen lösbar gehäusefest festlegbar sind.

Auf diese Weise ist ein jeweiliger Halter über den ihm zugeordneten Einstellring verhältnismäßig großflächig gegenüber dem Gehäuse abgestützt, so daß zur Einstellung der Erfassungspositionen eine Dreheinstellung ohne Verkantungsgefahr möglich ist. Die Anordnung der Einstellringe ist insgesamt sehr stabil und ermöglicht in vorteilhafter Weise miniaturisierte Bauformen fluidbetätigter Drehantriebe. Indem die Festlegung der getroffenen Einstellungen über die Einstellringe erfolgt, wird verhindert, daß sich bei der Festlegung noch geringe Lageänderungen einstellen, die zu Ungenauigkeiten in der Positionserfassung führen können.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die beiden Einstellringe axial unmittelbar aneinander anliegen, so daß eine besonders sichere gegenseitige Abstützung und Führung gewährleistet ist.

Zur Drehlagerung der beiden Einstellringe ist zweckmäßigerweise am Gehäuse der Antriebseinrichtung eine axial vorspringende zylindrische Lagerpartie vorgesehen. Bevorzugt ist der obere Einstellring mit einem axial vorspringenden ringförmigen Lagerbund unmittelbar an der gehäusefesten zylindrischen Lagerpartie drehgelagert, wobei der ringförmige Lagerbund seinerseits als Drehlagerpartie für den unteren Einstellring dient, indem er in die Ringöffnung des unteren Einstellringes radial formschlüssig eingreift.

Die beiden Einstellringe sind zweckmäßigerweise über ein Feststellelement gemeinsam an dem Antriebsgehäuse festlegbar. Hierzu verfügen sie beide über einen bogenförmigen Einstellschlitz, wobei sich bei entsprechender relativer Drehposition eine mehr oder weniger große Überdeckung der beiden Einstellschlitze in Schlitzlängsrichtung ergibt und wobei das Feststellelement beide Einstellschlitze in dem Überdeckungsbereich axial durchsetzt. Bei angezogenem Feststellelement werden beide Einstellringe unverdrehbar mit dem Gehäuse verspannt und die jeweilige Erfassungsposition ist gesichert. Bei gelöstem Feststellelement können beide Einstellringe relativ zueinander und relativ zum Gehäuse der Antriebseinrichtung verdreht und positioniert werden, wobei durch eine geeignete winkelmäßige Zuordnung und längenmäßige Abstimmung der Einstellschlitze ein ausreichender Einstellspielraum gewährleistet wird.

Verfügt der untere Einstellring über einen zusätzlichen weiteren Einstellschlitz, der durchaus von einem Abschnitt des entsprechenden länger ausgebildeten ersten Einstellschlitzes des unteren Einstellringes gebildet sein kann, so besteht die Möglichkeit, den unteren Einstellring und den an diesem starr festgelegten Halter unabhängig vom oberen Einstellring gehäusefest zu fixieren. Zweckmäßigerweise nimmt man im gelösten Zustand beider Feststellelemente zunächst eine Dreheinstellung des unteren Einstellringes vor. Die getroffene Einstellung wird dann mittels des dem weiteren Einstellschlitz zugeordneten weiteren Feststellelement fixiert. Aufgrund des noch gelösten ersten Feststellelementes läßt sich jetzt noch ohne Beeinflussung des unteren Einstellringes der obere Einstellring positionieren und dann durch Betätigung des ersten Feststellelementes ebenfalls arretieren.

Die Halter für die Sensoren sind zweckmäßigerweise als Einschubhalter ausgebildet, die eine Steckmontage der entsprechend ausgebildeten Sensoren insbesondere in axialer Richtung ermöglichen.

Der fluidbetätigte Drehantrieb soll insbesondere auch in miniaturisierter Bauweise ausgeführt werden. Hier ist es zweckmäßig, den Drehwinkel der Abtriebswelle unveränderlich durch entsprechende Festanschläge ab Werk fest vorzugeben, die in der Arbeitskammer angeordnet sind. Zusätzlich oder alternativ kann insbesondere außerhalb der Arbeitskammer eine Drehwinkel-Einstellrichtung zur variablen Vorgabe des Drehwinkels der Abtriebswelle vorgesehen sein. Um unabhängig von der vorgegebenen Drehwinkeleinstellung eine universelle Verwendung der Positionserfassungseinrichtung zu ermöglichen, kann es zweckmäßig sein, das vorzugsweise von einem Dauermagnetstück gebildete Betätigungsglied an einem radial innerhalb der beiden Halter angeordneten Träger festzulegen, der an einem insbesondere von einem Endabschnitt der Abtriebswelle gebildeten Wellenabschnitt in unterschiedlichen relativen Drehwinkelstellungen festlegbar ist. Hierzu kann der Träger unter Vermittlung einer Mehrkant-Steckverbindungseinrichtung stufenweise versetzbar an dem Wellenabschnitt festlegbar sein.

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

Figur 1: eine erste Bauform des erfindungsgemäßen Drehantriebes in perspektivischer Darstellung, wobei einer der Sensoren vor der Befestigung am zugeordneten Halter gezeigt ist,
Figur 2: einen teilweisen Längsschnitt durch den Drehantrieb aus Figur 1 gemäß Schnittlinie II-II,
Figur 3: eine axiale Rückansicht des Drehantriebes gemäß Pfeil III aus Figur 1, wobei einer der beiden Einstellringe zur besseren Unterscheidung mit einer Schraffur versehen ist, was im übrigen auch für die Figur 5 gilt,
Figur 4: einen Querschnitt durch die Antriebseinrichtung des Drehantriebes gemäß Schnittlinie IV-IV aus Figuren 1 und 2,
Figur 5: eine Rückansicht des Drehantriebes in einer der Figur 3 entsprechenden Darstellungsweise bei einer veränderten Einstellung der Positionserfassungseinrichtung,
Figur 6: eine weitere Ausführungsform eines Drehantriebes, der zusätzlich mit einer Drehwinkel-Einstelleinrichtung ausgestattet ist, teilweise im Längsschnitt vergleichbar der Figur 2 und
Figur 7: den Drehantrieb aus Figur 6 im Querschnitt gemäß Schnittlinie VII-VII im Bereich der Drehwinkel-Einstelleinrichtung.

Bei dem beispielsgemäßen fluidbetätigten Drehantrieb handelt es sich um einen pneumatisch betätigten Drehantrieb, der als Schwenkflügelantrieb ausgeführt ist. Er verfügt über eine Befestigungsplatte 1 zur externen Befestigung, an der über ihr Gehäuse 2 eine Antriebseinrichtung 3 befestigt ist. Der grundsätzliche Aufbau dieser Antriebseinrichtung 3 kann derjenigen entsprechen, wie sie aus der DE 39 41 255 C2 bekannt ist. Im wesentlichen verfügt die Antriebseinrichtung 3 im Innern des Gehäuses 2 über eine Arbeitskammer 4, in die ein Kammerteiler 5 fest eingesetzt ist, der im Zusammenwirken mit einem beispielsgemäß als Schwenkflügel 7 ausgebildeten Antriebsglied 6 die Arbeitskammer 4 fluiddicht in zwei Beaufschlagungsräume 8, 8' unterteilt.

Der Schwenkflügel 7 ist über eine Haltepartie 12 drehfest mit einer Abtriebswelle 13 verbunden, die die Arbeitskammer 4 koaxial durchsetzt und an der Vorderseite der Antriebseinrichtung 3 mit einer Abtriebspartie 11 herausragt. Hier läßt sich ein beliebiger, zu einer Schwenk- oder Drehbewegung anzutreibender Gegenstand festlegen.

Beispielsgemäß ist der Schwenkflügel 7 über die Haltepartie 12 lösbar auf die Abtriebswelle 13 aufgesteckt und es liegt eine durch eine Verzahnung oder dergleichen erzielte formschlüssige Verbindung vor. Denkbar wäre jedoch auch eine einstückige Ausgestaltung, insbesondere bei kleinen Baugrößen.

Am Umfang des Schwenkflügels 7 befindet sich eine ringsumlaufende Dichtung 14, die mit der Innenoberfläche der Arbeitskammer 4 zusammenwirkt. Desweiteren liegt zwischen dem Kammerteiler 5 und der Haltepartie 12 eine Abdichtung vor, wobei eine entsprechende Dichtung bei 15 angedeutet ist.

In jeden Beaufschlagungsraum 8, 8' mündet ein Beaufschlagungskanal 16, 16', der zur Außenfläche des Gehäuses 2 geführt ist, wo sich Druckmittelleitungen zur Zu- und Abfuhr des Betätigungsfluides anschließen lassen.

Auf diese Weise kann das Antriebsglied 6 zu einer hin und her gehenden Schwenkbewegung gemäß Doppelpfeil 17 veranlaßt werden, woraus eine hin und her gehende Drehbewegung der Abtriebswelle 13 um ihre Längsachse 18 resultiert.

Bevorzugt wirkt der Kammerteiler 5 gleichzeitig als Anschlageinrichtung 22, die den maximalen Drehwinkel der Abtriebswelle 13 vorgibt, indem sie den Schwenkweg des Antriebsgliedes 6 begrenzt. Beispielsgemäß hat die Anschlageinrichtung 22 den beiden Seitenflächen des Schwenkflügels 7 zugewandte Anschlagflächen 23, 23', die so positioniert sind, daß ein maximaler Drehwinkel von 180° möglich ist.

Die Anschlageinrichtung 22 ist zweckmäßigerweise lösbar in die Arbeitskammer 4 eingesetzt, so daß sie bei Bedarf durch eine andere Anschlageinrichtung ersetzt werden kann, die einen abweichenden Drehwinkel fest vorgibt. In Figur 4 ist bei 22' strichpunktiert eine verlängerte Anschlageinrichtung angedeutet, bei deren Einsatz nur noch ein Dreh- bzw. Schwenkwinkel von 90° möglich ist. Die angedeuteten Fixiermittel 24 gestatten jeweils eine formschlüssige Verankerung der Anschlageinrichtung 22, 22' in der Arbeitskammer 4.

Der Hersteller kann somit aufbauend auf einer Grundbauform Drehantriebe mit unterschiedlichem maximalem Drehwinkel zur Verfügung stellen, wobei lediglich eine Ausstattung mit unterschiedlichen Anschlageinrichtungen 22, 22' erforderlich ist.

Zusätzlich zu dieser in der Arbeitskammer 4 angeordneten internen Anschlageinrichtung 22, 22' oder alternativ hierzu kann eine außerhalb der Arbeitskammer angeordnete externe Drehwinkel-Einstelleinrichtung 81 zur variablen Vorgabe des maximal möglichen Drehwinkels der Abtriebswelle 13 vorgesehen sein, auf die später noch eingegangen wird.

An der der Abtriebspartie 11 axial entgegengesetzten Rückseite der Antriebseinrichtung 3 ist eine Positionserfassungseinrichtung 25 angeordnet. Sie umfaßt einen Träger 27, der drehfest an einem rückseitig aus dem Gehäuse 2 der Antriebseinrichtung 3 herausragenden Wellenabschnitt 26 unverdrehbar festgelegt ist, der mit der Abtriebswelle 13 in Verbindung steht. Bevorzugt ist der Wellenabschnitt 26 von der der Abtriebspartie 11 axial entgegengesetzten Endpartie der Abtriebswelle 13 selbst gebildet.

Der Träger 27 macht die Drehbewegung der Abtriebswelle 13 mit. Mit radialem Abstand zu seiner Längsachse, die gleichzeitig die Drehachse 28 bildet, trägt er ein beim Ausführungsbeispiel von einem Permanentmagnetstück gebildetes Betätigungsglied 32. Es erstreckt sich nur über einen geringen Teil des Umfanges der Drehachse 28 und ist beispielsweise klotzähnlich ausgebildet. Bei einer Drehbewegung der Abtriebswelle 13 wird es entlang einer kreisbogenförmigen Bewegungsbahn 33 verlagert, so daß es eine Schwenkbewegung bezüglich der Längsachse 28 ausführt, die hierbei eine Schwenkachse 34 bildet.

Der Schwenkwinkel des Betätigungsgliedes 32 entspricht dem Drehwinkel der Abtriebswelle 13 und beläuft sich somit bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel auf 180°.

Die Positionserfassungseinrichtung 25 verfügt desweiteren über zwei radial außen neben der Bewegungsbahn 33 des Betätigungsgliedes 32 angeordnete Halter 35, 36, an denen jeweils ein Sensor 37 lösbar festgelegt ist. Die Sensoren 37 sprechen auf das Betätigungsglied 32 an, wenn dieses eine im wesentlichen radial benachbarte Position einnimmt. Die Betätigung erfolgt berührungslos. Beispielsgemäß handelt es sich bei den Sensoren 37 um sogenannte Reed-Schalter, in denen durch das Magnetfeld des Betätigungsgliedes 32 Kontakte geschlossen werden, die die Abgabe eines Sensorsignals hervorrufen.

Die beiden Halter 35, 36 sind so angeordnet, daß sie den Träger 27 radial außen flankieren. Es handelt sich beispielsgemäß um längliche Bauteile, die parallel zur Schwenkachse 34 ausgerichtet sind. Jeder Halter 35, 36 ist fest an einem ihm zugeordneten eigenen Einstellring 38, 39 angeordnet, mit dem er zweckmäßigerweise eine einstückige Einheit bildet.

Die beiden Einstellringe 38, 39 sind scheibenähnlich ausgestaltet, erstrecken sich also in einer bezüglich ihrer Längsachse rechtwinkeligen Ausdehnungsebene. Ihre Außendurchmesser stimmen vorzugsweise überein. Sie sind axial aufeinanderfolgend und hierbei übereinanderliegend in koaxialer Anordnung mit Bezug zur Schwenkachse 34 an der rückwärtigen Stirnseite 42 des Gehäuses 2 angeordnet. Unmittelbar auf der Fläche dieser Stirnseite 42 liegt flächig der eine untere Einstellring 38, auf dem seinerseits, vorzugsweise mit direktem Berührkontakt, der weitere obere Einstellring 39 aufliegt.

Ein jeweiliger Halter 35, 36 ist an der von der Antriebseinrichtung 3 wegweisenden Axialseite des jeweils zugeordneten Einstellringes 38, 39 derart angeordnet, daß er ausgehend von diesem zugeordneten Einstellring 38, 39 axial vom Gehäuse 2 wegragt. Der Träger 27 sitzt zwischen diesen beiden Haltern 35, 36, wobei die Länge der Halter vorzugsweise zumindest in etwa der Höhe des Trägers 27 entspricht.

Um bei dem unteren Einstellring 38 die entsprechende Anordnung des zugeordneten Halters 35 zu ermöglichen, verfügt der obere Einstellring 39 über eine sich entlang eines Abschnittes seines Umfanges erstreckende Aussparung 43. Die Bogenlänge dieser Aussparung 43 ist in Figur 3 durch Doppelpfeil 44 angedeutet. Die Aussparung 43 ist zur radialen Außenseite hin offen, wobei sie eine verhältnismäßig große radiale Tiefe aufweist, so daß der betreffende Einstellring 39 in ihrem Bereich nur noch über eine schmale Ringpartie 45 im radial innen liegenden Bereich verfügt. Der Halter 35 des unteren Einstellringes 38 kann nunmehr durch die in winkelmäßige Übereinstimmung gebrachte Aussparung 43 des oberen Einstellringes 39 hindurch nach oben in den Nachbarbereich der Bewegungsbahn 33 des Betätigungsgliedes 32 ragen.

Beide Einstellringe 38, 39 sind bezüglich dem Gehäuse 2 drehgelagert.

An der rückwärtigen Stirnseite 42 des Gehäuses 2 befindet sich mittig eine axial zur Rückseite hin vorspringende zylindrische Lagerpartie 46 mit einer radial nach außen weisenden zylindrischen Lagerfläche 47. Sie dient zur Zentrierung und unmittelbaren Drehlagerung des oberen Einstellringes 39. An diesem oberen Einstellring 39 ist im Bereich seiner Ringöffnung 48 ein in Richtung zum Gehäuse 2 koaxial vorspringender ringförmiger Lagerbund 51 vorgesehen, mit dem er auf der zylindrischen Lagerpartie 46 sitzt und deren Lagerfläche 47 radial außen formschlüssig übergreift. Die Abmessungen sind so getroffen, daß der obere Einstellring 39 radial zentriert, gleichwohl jedoch bezüglich dem Gehäuse 2 drehbar ist.

Die Drehlagerung des unteren Einstellringes 38 erfolgt über den oberen Einstellring 39. Er sitzt mit seiner Ringöffnung 52 konzentrisch auf dem Lagerbund 51 des oberen Einstellringes 39, der mit seinem Lagerbund 51 praktisch in den radialen Zwischenraum zwischen der gehäusefesten Lagerpartie 46 und der Innenfläche des unteren Einstellringes 38 eingreift. Auch hier sind die Abmessungen so getroffen, daß der untere Einstellring 38 durch den oberen Einstellring 39 radial zentriert, gleichzeitig jedoch bezüglich diesem verdrehbar ist.

Somit ist es möglich, die beiden Einstellringe 38, 39 unabhängig voneinander bezüglich der Schwenkachse 34 des Betätigungsgliedes 32 zu verdrehen. Jeder Halter 35, 36 kann somit in einer gewünschten Erfassungsposition entlang der Bewegungsbahn 33 des Betätigungsgliedes 32 positioniert werden, um durch den zugeordneten Sensor zu erfassen, wenn das Betätigungsglied 32 die betreffende Stellung erreicht.

Es versteht sich, daß die relative Verdrehbarkeit zwischen den beiden Einstellringen 38, 39 von der Bogenlänge der Aussparung 43 abhängt. Dies bereitet jedoch keine Probleme, da in der Regel nur die beiden Endstellungen der möglichen Drehbewegung zu erfassen sind.

Zur lösbaren Fixierung der erfolgten Einstellungen lassen sich die beiden Einstellringe 38, 39 lösbar gehäusefest festlegen.

Zunächst verfügt jeder Einstellring 38, 39 über einen axial durchgehenden bogenförmigen Einstellschlitz 53, 54, deren Krümmungszentrum im Ringzentrum und somit auf der Schwenkachse 34 liegt. Sie verfügen über eine identische Krümmung und sind radial mit gleichem Abstand zu der Schwenkachse 34 angeordnet. Beispielsgemäß haben sie zudem die gleiche Längserstreckung in Schlitzlängsrichtung.

Die Einstellschlitze 53, 54 sind so angeordnet, daß sie sich wenigstens teilweise in Schlitzlängsrichtung überdecken. Durch relatives Verdrehen der beiden Einstellringe 38, 39 kann hierbei der Überdeckungsgrad beeinflußt werden. In der Stellung gemäß Figur 3 beträgt der Überdeckungsgrad 100%, hier liegen die beiden Einstellschlitze 53, 54 unmittelbar axial übereinander. Hingegen ist bei der Einstellung gemäß Figur 5 der Überdekkungsgrad relativ gering und der Überdeckungsbereich 55, in dem sich die beiden Einstellschlitze 53, 54 mit zugeordneten, in entgegengesetzte Umfangsrichtungen weisenden Endpartien überlappen, verhältnismäßig kurz.

Beide Einstellschlitze 53, 54 werden in ihrem Überdeckungsbereich 55 von einem Feststellelement 56 durchsetzt, das gehäuseseitig fixiert ist. Es ist beispielsgemäß von einer Schraube gebildet, die mit ihrem Gewindeschaft 57 in eine an der Stirnseite 42 des Gehäuses 2 eingebrachte Gewindebohrung eingeschraubt ist, die in der Zeichnung nicht näher gezeigt ist. Mit ihrem Schaft 57 durchsetzt sie beide Einstellschlitze 53, 54 und stützt sich mit ihrem Kopf 58, vorzugsweise noch unter Zwischenschaltung eines Unterlegteils 62, an der vom Gehäuse 2 abgewandten Axialseite 63 des oberen Einstellringes 39 ab. Hierbei arbeitet der Kopf 58 bzw. das Unterlegteil 62 gegen die beiden den oberen Einstellschlitz 54 seitlich begrenzenden ringseitigen Randpartien.

Indem das Feststellelement 56 in eine wirksame Stellung gebracht wird, also im Falle einer Schraube angezogen wird, werden die beiden Einstellringe 38, 39 axial und unverdrehbar mit dem Gehäuse 2 verspannt. Nimmt das Feststellelement 56 eine unwirksame Stellung ein, ist es also im Falle einer Ausgestaltung als Schraube gelöst, so können beide Einstellringe 38, 39 relativ zueinander und relativ zum Gehäuse 2 völlig unabhängig voneinander verdreht werden.

In der Regel empfiehlt es sich, zuerst die Erfassungsposition für den einen Sensor einzustellen und erst nach deren Festlegung die Erfassungsposition für den zweiten Sensor. Aus diesem Grunde verfügt beim Ausführungsbeispiel der untere Einstellring 38 über einen weiteren Einstellschlitz 64, der entsprechend den anderen Einstellschlitzen 53, 54 ausgebildet ist, wobei er jedoch gegenüber dem ersten Einstellschlitz 53 des unteren Einstellringes 38 winkelmäßig versetzt ist und diesem insbesondere diametral gegenüberliegt. Beispielsgemäß erstrecken sich beide Einstellschlitze 53, 64 des unteren Einstellringes 38 über eine Bogenlänge von etwa 120°.

Dieser weitere Einstellschlitz 64 ist im übrigen derart angeordnet, daß er zumindest teilweise unterhalb der Aussparung 43 des oberen Einstellringes 39 liegt. Entsprechend der jeweiligen relativen Drehstellung der beiden Einstellringe 38, 39 kommt somit der weitere Einstellschlitz 64 mit einem mehr oder weniger großen Längenabschnitt 65 seiner Schlitzlänge im Bereich der Aussparung 43 zu liegen. Bei der Einstellung gemäß Figur 3 ist der weitere Einstellschlitz 64 voll zugänglich, da seine gesamte Länge im Bereich der Aussparung 43 liegt, die sich beispielsgemäß über eine Bogenlänge von etwa 200° erstreckt. Im Falle der Einstellung gemäß Figur 5 ist der zugängliche Längenabschnitt 65 hingegen stark verkürzt.

Ein weiteres gehäuseseitig fixiertes Feststellelement 66 ist vorgesehen, das im Bereich des stets zugänglichen Längenabschnittes 65 durch den weiteren Einstellschlitz 64 des unteren Einstellringes 38 hindurchgreift. Sein Aufbau entspricht demjenigen des oben erläuterten ersten Feststellelementes 56, so daß sich weitere Ausführungen hierzu erübrigen.

Somit kann bei gelöstem Zustand beider Feststellelemente 56, 66 der Halter 35 durch Verdrehen des ihn tragenden unteren Einstellringes 38 in einer gewünschten Erfassungsposition angeordnet und diese Erfassungposition sodann durch Betätigung des weiteren Feststellelementes 66 unverrückbar festgelegt werden. Infolge des weiterhin gelösten ersten Feststellelementes 56 kann anschließend noch durch Verdrehen des oberen Einstellringes 39 die Erfassungsposition des anderen Halters 56 eingestellt werden, die hernach durch Festziehen des ersten Feststellelementes 56 gesichert wird, wobei zugleich auch nochmals der untere Einstellring 38 zwischen dem Gehäuse 2 und dem oberen Einstellring 39 festgespannt wird.

Aufgrund der flächigen Auflage der beiden Einstellringe 38, 39 aneinander und am Gehäuse 2 lassen sich die gewünschten Erfassungspositionen ohne Verkantungsgefahr sehr präzise einstellen. Gleichzeitig liegt eine stabile Konstruktion vor, die auch bei miniaturisierter Ausgestaltung des Drehantriebes die notwendige Festigkeit gewährleistet.

In Figur 5 ist strichpunktiert bei 32' angedeutet, daß sich die im Betrieb stets beibehaltene Relativposition zwischen dem Betätigungsglied 32 und der Abtriebswelle 13 bei Bedarf auch variieren läßt. Das Erfordernis hierzu kann aus der Gestaltung der verwendeten Anschlageinrichtungen 22, 22' resultieren oder aus dem Ort der winkelmäßigen Platzierung dieser Anschlageinrichtung 22, 22' im Innern der Arbeitskammer 4.

Um diesen Anforderungen Rechnung zu tragen, ist beim Ausführungsbeispiel der das Betätigungsglied 32 tragende Träger 27 in unterschiedlichen relativen Drehwinkelstellungen an dem Wellenabschnitt 26 festlegbar. Vorzugsweise ist der Träger 27 über eine Mehrkant-Steckverbindungseinrichtung 67 stufenweise winkelmäßig versetzbar an dem Wellenabschnitt 26 lösbar festgelegt. Hierzu kann der Wellenabschnitt 26 außen mehrkantförmig profiliert sein, beispielsweise nach Art eines Vierkantes, wobei der Träger 27 eine komplementär konturierte Aufnahme 68 besitzt, mit der er auf den profilierten Wellenabschnitt 26 in unterschiedlichen Drehwinkelpositionen, beispielsweise in 90°-Abständen, aufsteckbar ist. Die Befestigung des Trägers 27 an dem Wellenabschnitt 26 kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß eine mit ihrem Kopf an dem Träger 27 angreifende Halteschraube 69 vorgesehen ist, die den Träger 27 koaxial durchsetzt und in eine Gewindebohrung des Wellenabschnittes 26 eingeschraubt ist.

Der Träger 27 kann ein außen im wesentlichen zylindrisches Bauteil sein, das über eine geschlossene zylindrische Seitenwand 72 und im Anschluß daran, auf der dem Gehäuse 2 abgewandten Axialseite, eine radial verlaufende Abschlußwand 73 aufweist, die von der Halteschraube 69 durchsetzt wird. Das Betätigungsglied 32 ist in einer Ausnehmung 71 des Trägers 27 festgelegt, der im übrigen, wie auch die Einstellringe 38, 39 und deren Halter 35, 36, vorzugsweise aus magnetisch nicht leitendem Material besteht, beispielsweise aus Kunststoffmaterial oder wie vorliegend aus Aluminiummaterial.

Die Halter 35, 36 sind beispielsgemäß so ausgelegt, daß sie als Universalhalter dienen können, an denen sich handelsübliche Sensoren 37 befestigen lassen. Sie verfügen beispielsgemäß über eine axial ausgerichtete Aufnahme 74, die auf der dem Gehäuse 2 abgewandten Seite eine Einschuböffnung 75 aufweist, über die sich der entsprechend gestaltete Sensor 37 gemäß Pfeil 76 axial einschieben läßt. Ist die Gebrauchsposition erreicht, kann mittels einer an dem Sensor 37 vorgesehenen Klemmschraube 77 eine Sicherung der Einschubposition erfolgen. Zugänglich ist diese Klemmschraube 77 über einen Längsschlitz 78 im Bereich der radial nach außen gewandten Längsseite eines jeweiligen Halters 35, 36, der sich vorzugsweise über die gesamte Haltelänge erstreckt und stirnseitig in die Einschuböffnung 75 übergeht.

Um bei beiden Haltern 35, 36 die gleiche Einschubtiefe zur Verfügung zu stellen, ist die Aufnahme 74 des am oberen Einstellringes 39 angeordneten Halters 36 zum unteren Einstellring 38 hin offen. Der zugeordnete Sensor läßt sich daher so weit in den Halter 36 einschieben, bis er an dem unteren Einstellring 38 zur Anlage gelangt. Die betreffende Öffnung 79 kann hierbei von einer geeigneten Aussparung des oberen Einstellringes 39 gebildet sein.

Indem der untere Einstellring 38 im Bereich der Aufnahme 74 des zugeordneten Halters 35 keine Aussparung aufweist, diese Aufnahme 74 also am unteren Ende ebenfalls von dem unteren Einstellring 38 begrenzt wird, ergibt sich für den betreffenden Sensor 36 die gleiche axiale Einbautiefe. Dies hat den Vorteil, daß die im jeweiligen Sensor 37 angeordneten funktionellen Sensormittel beider Sensoren stets korrekt die gleiche axiale Relativlage mit Bezug zu dem Betätigungsglied 32 einnehmen, so daß eine zuverlässige Positionserfassung erfolgt.

Die in Figuren 6 und 7 gezeigte weitere Ausführungsform des Drehantriebes entspricht bezüglich der Antriebseinrichtung 3 und der Positionserfassungs-Einrichtungen 25 im Aufbau demjenigen des Drehantriebes der Figuren 1 bis 5. Einander entsprechende Bauteile sind daher mit identischen Bezugszeichen versehen. Dieser Drehantrieb ist allerdings im Vergleich zur bisher beschriebenen Ausgestaltung zusätzlich mit einer Drehwinkel-Einstelleinrichtungen 81 ausgestattet, die eine variable Vorgabe des an der Abtriebswelle 13 abgreifbaren Drehwinkels ermöglicht und die axial zwischen die Antriebseinrichtung 3 und die Positionserfassungseinrichtung 25 zwischengeschaltet ist. Bei einem derartigen Drehantrieb kann innerhalb der Arbeitskammer der Antriebseinrichtung 3 auf eine mit dem Schwenkflügel 7 zusammenarbeitende Anschlageinrichtung verzichtet werden oder aber man kann eine derartige interne Anschlageinrichtung so ausbilden, daß sie den maximal möglichen Schwenkwinkel der Abtriebswelle 13 vorgibt, wobei mit Hilfe der Drehwinkel-Einstelleinrichtung 81 innerhalb dieses Maximalbereiches die beliebige Einstellung kleinerer Drehwinkel möglich ist.

Der Aufbau der Drehwinkel-Einstelleinrichtung 81 kann vorzugsweise grundsätzlich demjenigen entsprechen, der in der DE 39 43 716 C2 beschrieben ist.

Die Drehwinkel-Einstelleinrichtung 81 des Ausführungsbeispiels verfügt über einen Schwenkanschlag 82, der anstelle des Trägers 27 auf den aus dem Gehäuse 2 der Antriebseinrichtung 3 herausragenden Wellenabschnitt 26 drehfest aufgesetzt ist. Wie aus Figur 7 ersichtlich, verfügt der beispielsgemäße Schwenkanschlag 82 über eine Haltepartie 83, mit der er drehfest auf den Wellenabschnitt 26 aufgesetzt ist. Die Haltepartie 83 ist geschlitzt und verfügt somit über zwei Klemmarme 84, 84', die unter Vermittlung einer Klemmschraube 85 gegeneinander spannbar sind, um den Schwenkanschlag 82 lösbar klemmend auf dem Wellenabschnitt 26 festzulegen.

Der Schwenkanschlag 82 verfügt desweiteren über einen bezüglich der Schwenkachse 34 radial von der Haltepartie 83 abstehenden flügelartigen Schwenkarm 86, dessen freies Ende eine Anschlagpartie 87 bildet, die bei der Drehbewegung der Abtriebswelle 13 entlang einer kreisbogenförmigen Bewegungsbahn 88 verschwenkt wird.

In dieser Bewegungsbahn 88 sind mindestens ein und vorzugsweise zwei Gegenanschläge 89, 89' angeordnet, deren Position entlang der Bewegungsbahn 88 variabel einstellbar ist. Die Gegenanschläge 89, 89' sind von einer Tragscheibe 90 getragen, die konzentrisch an die Lagerpartie 46 des Gehäuses 2 angesetzt ist, die bei nicht vorhandener Drehwinkel-Einstelleinrichtung 81 zur Zentrierung und Fixierung des inneren Einstellringes 39 dient. Die Tragscheibe 90 hat eine zentrale Ausnehmung 91, die über die Lagerpartie 46 greift. Die somit an die rückwärtige Stirnseite 42 des Gehäuses 2 angesetzte Tragscheibe 90 wird mittels zweier Befestigungsschrauben 92 lösbar am Gehäuse 2 fixiert, wobei in Figur 6 nur eine dieser Befestigungsschrauben 92 gezeigt ist.

Die Tragscheibe 90 ist mit zwei einander diametral gegenüberliegenden kreisbogenförmigen Führungsschlitzen 93 versehen, an denen die Gegenanschläge 89, 89' längs verstellbar geführt angeordnet sind. Mittels einer Fixierschraube 94 läßt sich ein jeweiliger Gegenanschlag 89, 89' an beliebiger Stelle längs des zugeordneten Führungsschlitztes 93 lösbar festlegen. Indem somit in Schwenkrichtung gesehen beidseits der Anschlagpartie 87 jeweils ein Gegenanschlag 89, 89' justierbar angeordnet ist, läßt sich entsprechend deren Einstellung der dem Schwenkarm 86 ermöglichte Schwenkwinkel vorgeben. In den Endpositionen läuft der Schwenkarm 86 mit seiner Anschlagpartie 87 abwechselnd auf die beiden Gegenanschläge 89, 89' auf. Entsprechend der Einstellung der Gegenanschläge 89, 89' läßt sich auf diese Weise sehr bequem der an der Abtriebswelle 13 abgreifbare Drehwinkel einstellen, da der Schwenkanschlag 82 fest mit der Abtriebswelle 13 verbunden ist.

Der Schwenkanschlag 82 und die Gegenanschläge 89 sind von einer becherähnlichen Abdeckhaube 95 abgedeckt, die mit der offenen Seite voraus an die Tragscheibe 90 angesetzt ist. Ihre Befestigung erfolgt mittels geeigneter Befestigungsschrauben, die in Figur 6 lediglich strichpunktiert bei 103 angedeutet sind. Sie sind von der dem Gehäuse 2 entgegengesetzten Axialseite her durch die Abdeckhaube 95 hindurchgeführt und lassen sich von dieser Axialseite her betätigen. Die Abdeckhaube 95 hat eine hohlzylindrische Umfangswand 96 und eine daran auf der dem Gehäuse 2 entgegengesetzten Seite angeformte Bodenwand 97, die gemeinsam mit der Umfangswand 96 einen Aufnahmeraum 98 begrenzt, in dem der Schwenkanschlag 82 und die Gegenanschläge 89 untergebracht sind.

Auf ihrer dem Gehäuse 2 entgegengesetzten Axialseite ist die Bodenwand 97 zentral mit einer der Lagerpartie 46 entsprechenden weiteren Lagerpartie 99 versehen. Auf diese Weise hat die Bodenwand 97 an ihrer der Antriebseinrichtung 3 axial entgegengesetzten Seite eine Gestaltung, die im wesentlichen derjenigen der rückwärtigen Stirnseite 42 des Gehäuses 2 der Antriebseinrichtung 3 entspricht. Auf diese Weise ist es möglich, an die Außenseite der Bodenwand 97 die Positionserfassungseinrichtung 25 in einer Weise anzubauen, wie sie im Falle der Ausführungsform gemäß Figuren 1 bis 5 an die rückwärtige Stirnseite 42 des Gehäuses 2 angebaut ist. Hierzu werden wiederum nicht näher dargestellte Feststellelemente 56, 66 verwendet, die in diesem Falle vorzugsweise in der Abdeckhaube 95 verankert werden.

Um die Drehantriebsverbindung zwischen der Abtriebswelle 13 und dem mit dem Betätigungsglied 32 bestückten Träger 27 zu erhalten, ist der Träger 27 mit seiner Aufnahme 68 auf ein längliches stangenähnliches Kupplungsstück 100 aufgesteckt, das die Bodenwand 97 durch eine zentrale Durchbrechung 101 hindurch durchsetzt und in der Halteausnehmung 102 fixiert ist, die die Haltepartie 83 durchsetzt und mit der die Haltepartie 83 auf den Wellenabschnitt 26 aufgesetzt ist. Das Kupplungsstück 100 kann auf diese Weise gleichzeitig mit dem Wellenabschnitt 26 klemmend an der Haltepartie 83 des Schwenkanschlages 82 fixiert sein. Das Kupplungsstück 100 bildet somit praktisch eine axiale Verlängerung des Wellenabschnittes 26.

Infolge der gewählten konstruktiven Ausgestaltung ist es möglich, die Positionserfassungseinrichtung 25 wahlweise ohne Zwischenschaltung der Drehwinkel-Einstelleinrichtung 81 gemäß Figuren 1 und 2 oder mit Zwischenschaltung der Drehwinkel-Einstelleinrichtung 81 gemäß Figuren 6 und 7 an der Antriebseinrichtung 3 festzulegen. Auf diese Weise liegt ein Baukastensystem vor, das es ermöglicht, den Drehantrieb dem jeweiligen Anwendungszweck entsprechend aufzubauen. Dabei kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, daß der Drehantrieb 3 nach Wahl lediglich allein mit seiner Antriebseinrichtung 3 betrieben wird oder in einer Kombination der Antriebseinrichtung 3 mit der Drehwinkel-Einstelleinrichtung 81 und/oder mit der Positionserfassungseinrichtung 25. Setzt sich der Drehantrieb lediglich aus der Antriebseinrichtung 3 und der Drehwinkel-Einstelleinrichtung 81 zusammen, kann die Durchbrechung 101 mittels eines Deckels verschlossen werden, der an die axiale Außenseite der Bodenwand 97 ansetzbar ist (nicht dargestellt).

Claims

Fluidbetätigter Drehantrieb, mit einer Antriebseinrichtung (3), die eine zu einer hin- und hergehenden Drehbewegung antreibbare Abtriebswelle (13) aufweist und die über ein Gehäuse (2) verfügt, an dessen einer Axialseite (42) eine Positionserfassungseinrichtung (25) angeordnet ist, die wenigstens ein drehfest mit der Abtriebswelle (13) verbundenes, bei der Drehbewegung der Abtriebswelle (13) auf einer kreisbogenförmigen Bewegungsbahn (33) um eine Schwenkachse (34) bewegtes Betätigungsglied (32) und zwei radial außen neben der Bewegungsbahn (33) des Betätigungsgliedes angeordnete, entlang wenigstens eines Abschnittes dieser Bewegungsbahn (33) in gewünschten Erfassungspositionen positionierbare Halter (35, 36) für auf das Betätigungsglied (32) ansprechende Sensoren (37) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Halter (35, 36) fest an einem ihm zugeordneten eigenen Einstellring (38, 39) angeordnet ist, wobei die beiden Einstellringe (38, 39) axial aufeinanderfolgend und übereinanderliegend koaxial zu der Schwenkachse (34) des Betätigungsgliedes (32) angeordnet sind, daß die Halter (35, 36) ausgehend vom zugeordneten Einstellring (38, 39) in die vom Gehäuse (2) der Antriebseinrichtung (3) axial entgegengesetzte Richtung ragen, wobei der oben liegende Einstellring (39) eine sich entlang eines Abschnittes seines Umfanges erstreckende Aussparung (43) aufweist, durch die der am darunterliegenden unteren Einstellring (38) angeordnete Halter (35) hindurchgreift, und daß die beiden Einstellringe (38, 39) zur Einstellung der Erfassungspositionen relativ zueinander und relativ zum Gehäuse (2) der Antriebseinrichtung (3) bezüglich der Schwenkachse (34) des Betätigungsgliedes (32) verdrehbar und in den getroffenen Einstellungen lösbar gehäusefest festlegbar wird.
Drehantrieb nach Anspruch 1,b daß die beiden Einstellringe (38, 39) axial unmittelbar aneinander anliegen.
Drehantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (2) der Antriebseinrichtung (3) eine axial vorspringende zylindrische Lagerpartie (46) vorgesehen ist, die zur Zentrierung und Drehlagerung der beiden Einstellringe (38, 39) dient.
Drehantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Einstellring (39) im Bereich seiner Ringöffnung (48) einen in Richtung zum Gehäuse (2) der Antriebseinrichtung (3) vorspringenden ringförmigen Lagerbund (51) aufweist, mit dem er die zylindrische Lagerpartie (46) radial außen koaxial übergreift und mit dem er gleichzeitig koaxial in die Ringöffnung (52) des unteren Einstellringes (38) eingreift, so daß der obere Einstellring (39) an der gehäusefesten Lagerpartie (46) und der untere Einstellring (38) an dem Lagerbund (51) des oberen Einstellringes (39) drehgelagert ist.
Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen und am unteren Einstellring (39, 38) jeweils ein axial durchgehender bogenförmiger Einstellschlitz (54, 53) vorgesehen ist, wobei die beiden Einstellschlitze (54, 53) durch relatives Verdrehen der Einstellringe (39, 38) unterschiedlich weit in Schlitzlängsrichtung zur Überdeckung bringbar sind und im Überdeckungsbereich (55) von einem gehäuseseitig fixierten Feststellelement (56) durchsetzt werden, das ein gemeinsames lösbares gehäusefestes Festlegen der beiden Einstellringe (39, 38) ermöglicht.
Drehantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Einstellring (38) einen weiteren, axial durchgehenden bogenförmigen Einstellschlitz (64) aufweist, der in Abhängigkeit von der momentanen relativen Drehstellung der beiden Einstellringe (39, 38) mit einem mehr oder weniger großen Längenabschnitt (65) in dem Bereich der Aussparung (43) des oberen Einstellringes (39) zu liegen kommt, wobei der weitere Einstellschlitz (64) in seinem der Aussparung (43) zugeordneten Längenabschnitt von einem weiteren gehäuseseitig fixierten Feststellelement (64) durchsetzt wird, das ein separates lösbares gehäusefestes Festlegen des unteren Einstellringes (38) ermöglicht.
Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter (35, 36) als Einschubhalter ausgebildet sind, die eine axial ausgerichtete Einschuböffnung (79) für den jeweiligen Sensor (37) aufweisen.
Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (32) ein Dauermagnetstück ist.
Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (32) an einem radial innerhalb der beiden Halter (35, 36) angeordneten Träger (27) festgelegt ist, der an einem mit der Abtriebswelle (13) der Antriebseinrichtung (3) verbundenen Wellenabschnitt (26) in unterschiedlichen relativen Drehwinkelstellungen festlegbar ist.
Drehantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (27) über eine Mehrkant-Steckverbindungseinrichtung (67) stufenweise winkelmäßig versetzbar an dem Wellenabschnitt (26) festgelegt ist.
Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (3) eine Schwenkflügeleinrichtung ist, die als Antriebsglied (6) einen mit der Abtriebswelle (13) verbundenen fluidbeaufschlagbaren Schwenkflügel (7) aufweist, der schwenkbar in einer Arbeitskammer (4) des Gehäuses (2) der Antriebseinrichtung (3) aufgenommen ist.
Drehantrieb nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Arbeitskammer (4) eine den maximalen Schwenkwinkel des Schwenkflügels (7) vorgebende Anschlageinrichtung (22, 22') vorgesehen ist.
Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß axial zwischen der Antriebseinrichtung (3) und der Positionserfassungseinrichtung (25) eine Drehwinkel-Einstelleinrichtung (81) zur variablen Vorgabe des möglichen Drehwinkels der Abtriebswelle (13) angeordnet ist.
Drehantrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgestaltung so getroffen ist, daß die Positionserfassungseinrichtung (25) wahlweise ohne Zwischenschaltung der Drehwinkel-Einstelleinrichtung (81) oder mit Zwischenschaltung der Drehwinkel-Einstelleinrichtung (81) an der Antriebseinrichtung festlegbar ist.