EP2103814B1

EP2103814B1 - Fluidbetätigter Drehantrieb

Info

Publication number: EP2103814B1
Application number: EP09003165.9A
Authority: EP
Inventors: Gerhard Thorwart; Frank Menikheim; Tobias HÜBSCH
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2008-03-20
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2015-07-08
Anticipated expiration: 2029-03-05
Also published as: EP2103814A2; EP2103814A3; DE202008003944U1

Description

Die Erfindung betrifft einen fluidbetätigten Drehantrieb, mit einem Gehäuse, das sich aus wenigstens drei in Achsrichtung einer Hauptachse aneinandergereihten Gehäusekörpern in Gestalt zweier Abschlusskörper und mindestens eines dazwischen angeordneten Zwischenkörpers zusammensetzt, wobei unmittelbar benachbarte Gehäusekörper jeweils gemeinsam eine Gehäusekammer begrenzen, in der ein um die Hauptachse verdrehbarer Schwenkkolben aufgenommen ist, sodass in Achsrichtung der Hauptachse gestaffelt mindestens zwei jeweils in einer eigenen Gehäusekammer untergebrachte Schwenkkolben vorhanden sind, wobei sämtliche Schwenkkolben mit ein und derselben, außerhalb des Gehäuses den Abgriff eines Drehmomentes ermöglichenden Abtriebswelle in Drehantriebsverbindung stehen und wobei jeder Schwenkkolben die ihn aufnehmende Gehäusekammer in zwei Arbeitsräume unterteilt, die zur Erzeugung des Drehmoments über in der Gehäusewandung verlaufende interne Fluidkanäle gesteuert mit einem Antriebsfluid beaufschlagbar sind.
Ein aus der DE 93 20 601 U1 bekannter Drehantrieb dieser Art enthält mehrere axial gestaffelt in einem Gehäuse untergebrachte Schwenkkolben, die durch Fluidbeaufschlagung jeweils zu einer hin- und hergehenden Drehbewegung antreibbar sind und die über je eine Freilaufkupplung mit einer Abtriebswelle antriebsmäßig gekoppelt sind, an der außerhalb des Gehäuses ein Drehmoment abgegriffen werden kann. Die Schwenkkolben können sowohl gegensinnig als auch, um ein höheres Drehmoment zu erzeugen, gleichsinnig angetrieben werden. Das Antriebsfluid wird über in den beiden Abschlusskörpern des Gehäuses ausgebildete Fluidkanäle zu- und abgeführt, die mit außen an den beiden Abschlusskörpern ausgebildeten Anschlussöffnungen in Verbindung stehen, die für jede einen Schwenkkolben aufnehmende Gehäusekammer zweifach vorhanden sind. An die Anschlussöffnungen können insbesondere mittels Druckmittelleitungen verwirklichte Kanalsysteme angeschlossen werden, um das Antriebsfluid gesteuert zu- und abzuführen.
Bei diesem bekannten Drehantrieb sind die notwendigen fluidischen Anschlussmaßnahmen relativ aufwendig und können bei Unachtsamkeit Verwechslungen hervorrufen, die zu Funktionsbeeinträchtigungen führen oder möglicherweise sogar Schäden nach sich ziehen können.
Einen Drehantrieb prinzipiell vergleichbaren Aufbaus offenbart die DE 44 06 376 A1 , bei dem allerdings nur einer von zwei Schwenkkolben zu Antriebszwecken genutzt wird, während der andere Schwenkkolben Bestandteil einer fluidischen Bremsvorrichtung ist.
Aus der DE 39 42 775 A1 ist ein hydraulischer Schwenkmotor bekannt, der drei Ringräume aufweist, in denen jeweils ein Schwenkkolben angeordnet ist. Die Fluideinspeisung in den mittleren Ringraum erfolgt unter Umgehung eines äußeren Ringraumes axial durch mehrere Gehäuseteile hindurch. Die beiden äußeren Ringräume werden aus dem mittleren Ringraum durch im mittleren Schwenkkolben ausgebildete Kanäle hindurch mit Fluid versorgt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen mit mehreren Schwenkkolben ausgestatteten Drehantrieb zu schaffen, der ein hohes Drehmoment liefert und zugleich in fluidischer Hinsicht einfach und funktionssicher anschließbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass die bei Fluidbeaufschlagung für die Erzeugung gleichgerichteter Drehmomentanteile zuständigen Arbeitsräume sämtlicher Gehäusekammern über die internen Fluidkanäle gemeinsam mit jeweils einer von zwei an der Außenfläche des einen, ersten Abschlusskörpers ausgebildeten Anschlussöffnungen verbunden sind, wobei die Anschlussöffnungen jeweils über einen eigenen ersten Fluidkanalabschnitt mit einem der Arbeitsräume der von dem ersten Abschlusskörper begrenzten ersten Gehäusekammer verbunden sind und wobei die Arbeitsräume einander jeweils unmittelbar benachbarter Gehäusekammern mittels den dazwischen angeordneten Zwischenkörper durchsetzender zweiter Fluidkanalabschnitte miteinander verbunden sind.
Bei diesem Drehantrieb sind zwei oder mehr Schwenkkolben in eigenständigen Gehäusekammern untergebracht und können gleichzeitig gleichsinnig mit Antriebsfluid beaufschlagt werden, sodass ein hohes Drehmoment und mithin bei sehr kompakten Abmessungen eine hohe Leitungsdichte erzielbar ist. Trotz der Mehrfachanordnung von Schwenkkolben muss der Anwender nur zwei Anschlussöffnungen an die externe Fluidversorgung anschließen, da die zuordnungsrichtige Fluidverteilung zu den einzelnen Arbeitskammern im Gehäuseinnern über die einen entsprechenden Verlauf aufweisenden internen Fluidkanäle bewerkstelligt wird. Die beiden Anschlussöffnungen sind gemeinsam an dem einen, ersten Abschlusskörper ausgebildet und über die internen ersten Fluidkanalabschnitte an lediglich die von dem ersten Abschlusskörper begrenzte Gehäusekammer angeschlossen. Die darauffolgende Gehäusekammer kommuniziert hingegen nicht direkt mit den Anschlussöffnungen, sondern ist zuordnungsrichtig an die erste Gehäusekammer angeschlossen, und zwar über zweite Fluidkanalabschnitte, die in dem die benachbarten Gehäusekammern voneinander abteilenden Zwischenkörper verlaufen. In entsprechender Weise ist, sofern vorhanden, jede weitere Gehäusekammer über entsprechende zweite Fluidkanalabschnitte des ihr zugeordneten Zwischenkörpers an die jeweils vorgelagerte Gehäusekammer angeschlossen. Auf diese Weise ist es für die vom Anwender durchzuführenden Anschlussmaßnahmen unerheblich, wie viele Antriebsstufen der Drehantrieb aufweist. Auch für die Montage beim Hersteller ergeben sich Vorteile, weil sich sowohl zweistufige als auch mehr als zweistufige Drehantriebe ohne Installation externer Fluidleitungen sehr einfach realisieren lassen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die beiden Anschlussöffnungen für die diversen Antriebskammern sind zweckmäßigerweise an einer rechtwinkelig zu der Hauptachse orientierten Seitenfläche des ersten Anschlusskörpers angeordnet. Diese Seitenfläche ist insbesondere kreiszylindrisch gestaltet.
Zweckmäßigerweise ragt ein für den Drehmomentabgriff vorgesehener Abgriffsabschnitt der Abtriebswelle an der dem ersten Abschlusskörper entgegengesetzten Stirnseite aus dem Gehäuse heraus. Auf diese Weise sind die Anschlussöffnungen von dem Abgriffsabschnitt relativ weit beabstandet und sind auch bei vor Ort installiertem Drehantrieb zur Durchführung der gewünschten Anschlussmaßnahmen leicht zugänglich.
Sämtliche Schwenkkolben enthalten zweckmäßigerweise eine zur Lagerung an der Abtriebswelle vorgesehene Lagerbuchse, von der radial ein Flügelabschnitt absteht, der durch das Antriebsfluid beaufschlagbar ist und dadurch zu einer Schwenkbewegung um die Hauptachse angetrieben werden kann. Die vorzugsweise in beiden Drehrichtungen drehfeste Verbindung zwischen der Lagerbuchse und der Abtriebswelle wird zweckmäßigerweise über Vielkeilprofile realisiert, von denen je eines am Innenumfang der Lagerbuchsen und am Außenumfang der Abtriebswelle vorhanden ist. Es besteht die vorteilhafte Möglichkeit, die Lagerbuchsen sämtlicher Schwenkkolben auf ein und dasselbe Vielkeilprofil der Abtriebswelle aufzustecken, was die Montage sehr vereinfacht.
Die für die gegenseitige Verbindung benachbarter Gehäusekammern vorhandenen zweiten Fluidkanalabschnitte sind zweckmäßigerweise unmittelbar in demjenigen Wandabschnitt des Zwischenkörpers ausgebildet, der als axiale Begrenzung zwischen den benachbarten Gehäusekammern fungiert. Es handelt sich hierbei insbesondere um eine plattenförmige Zwischenwand mit zur Hauptachse rechtwinkeliger Ausdehnung, um die herum koaxial eine ringförmige Außenwand des Zwischenkörpers angeordnet ist, die axial beidseits über die Zwischenwand hinausragt, um im Zusammenwirken mit dem sich jeweils anschließenden Gehäusekörper die gewünschte Gehäusekammer zu bilden.
Zu Gunsten einer einfachen Herstellung und Montage können die Gehäusekammern kreisrund gestaltet sein, mit der Hauptachse als Zentrum. In diesem Fall trägt zweckmäßigerweise je ein zusätzlich zum Schwenkkolben in die Gehäusekammer ortsfest eingesetztes Trennwandelement mit zur Unterteilung der Arbeitsräume bei, das formschlüssig im Gehäuse fixiert ist. Zur formschlüssigen Fixierung am Zwischenkörper ist der Zwischenkörper zweckmäßigerweise von einer axialen Durchbrechung durchsetzt, in die die Trennwandelemente beider benachbarten Gehäusekammern von entgegengesetzten Seiten her eingreifen können.
An den axial einander zugewandten Seiten ist zweckmäßigerweise der erste Abschlusskörper mit einer ersten mechanischen Schnittstelle und der zweite Abschlusskörper mit einer zweiten mechanischen Schnittstelle ausgestattet, wobei jeder Zwischenkörper an der einen Stirnseite eine zu der ersten mechanischen Schnittstelle komplementäre dritte mechanische Schnittstelle und an der anderen Stirnseite eine zu der zweiten mechanischen Schnittstelle komplementäre vierte mechanische Schnittstelle aufweist. Dadurch kann zwischen den beiden Abschlusskörpern sehr einfach eine beliebige Anzahl von Zwischenkörpern eingegliedert werden, wobei die Herstellungskosten besonders günstig sind, wenn sämtliche Zwischenkörper untereinander identisch gestaltet sind.
Wenngleich es prinzipiell möglich wäre, die Schwenkkolben über Freilaufeinrichtungen mit der Abtriebswelle zu koppeln, um beliebig große Drehwinkel zu realisieren, ist herstellungstechnisch eine Bauform vorzuziehen, bei der auf Freilaufmittel verzichtet wird und eine in beiden Drehrichtungen starre Verbindung vorliegt. Hierbei kann dann die Abtriebswelle zu einer oszillierenden Drehbewegung um ihre mit der Hauptachse zusammenfallende Längsachse angetrieben werden.
Nachfolgend wir die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Figur 1: eine bevorzugte Bauform des erfindungsgemäßen Drehantriebs in einer perspektivischen Darstellung,
Figur 2: den Drehantrieb aus Figur 1 in einer perspektivischen Explosionsdarstellung,
Figur 3: einen Querschnitt durch den Drehantrieb im Bereich der ersten Gehäusekammer und gemäß Schnittlinie III-III aus Figuren 1 und 4, und
Figur 4: einen Längsschnitt durch den Drehantrieb gemäß Schnittlinie IV-IV aus Figur 3.

Der insgesamt mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Drehantrieb enthält ein kompaktes, im Wesentlichen blockförmiges Gehäuse 2, in dem mehrere durch Fluidbeaufschlagung zu oszillierenden Drehbewegungen antreibbare Schwenkkolben 3a, 3b angeordnet sind, die mit einer im Gehäuse 2 um dessen axial verlaufende Hauptachse 4 drehbar gelagerten Abtriebswelle 5 in Drehantriebsverbindung stehen, an der außerhalb des Gehäuses 2 ein Drehmoment abgegriffen werden kann. Betrieben wird der Drehantrieb 1 insbesondere mit Druckluft, wenngleich auch ein Betrieb mit einem hydraulischen Medium möglich ist.
Das Gehäuse 2 setzt sich aus mehreren in Achsrichtung der Hauptachse 4 aneinandergereihten Gehäusekörpern 6 zusammen, die durch zugankerartig wirkende Befestigungsschrauben 7 zu einer Baugruppe zusammengefasst sind. Exemplarisch enthält das Gehäuse 2 drei Gehäusekörper 6, und zwar einen an der einen Stirnseite angeordneten ersten Abschlusskörper 6a, einen an der entgegengesetzten Stirnseite angeordneten zweiten Abschlusskörper 6b und einen zwischen diesen beiden Abschlusskörpern 6a, 6b angeordneten Zwischenkörper 6c. Prinzipiell könnten an Stelle des einen Zwischenkörpers 6c mehrere Zwischenkörper 6c axial aufeinanderfolgend eingegliedert sein.
Die dem Zwischenkörper 6c zugewandte Stirnfläche des ersten Abschlusskörpers 6a ist als erste mechanische Schnittstelle 12 ausgebildet, die mit der von der zugewandten Stirnfläche des Zwischenkörpers 6c gebildeten dritten mechanischen Schnittstelle 14 zusammenpaßt. In vergleichbarer Weise ist an der dem Zwischenkörper 6c zugewandten Stirnfläche des zweiten Abschlusskörpers 6b eine zweite mechanische Schnittstelle 13 ausgebildet, die mit einer vierten mechanischen Schnittstelle 15 zusammenpaßt, die sich an der der dritten mechanischen Schnittstelle 14 entgegengesetzten Stirnseite des Zwischenkörpers 6c befindet. Die einander zugewandten mechanischen Schnittstellen 12, 14; 13, 15 sind komplementär zueinander ausgebildet und greifen axial ineinander ein, wobei sie eine gegenseitige Zentrierung in radialer Richtung bezüglich der Hauptachse 4 bewirken. Dadurch ist eine exakte Koaxiallage gewährleistet.
Vorzugsweise verfügt die erste mechanische Schnittstelle 12 über erste Zentriermittel 12a in Form einer zur Hauptachse 4 konzentrischen ringförmigen axialen Vertiefung, in die komplementär ausgebildete dritte Zentriermittel 14a der dritten mechanischen Schnittstelle 14 eingreifen, die hier in Form eines zu der Hauptachse 4 konzentrischen, ringförmigen axialen Vorsprunges ausgebildet sind. Die zweite mechanische Schnittstelle 13 ist mit zweiten Zentriermitteln 13a versehen, die vom gleichen Typ sind wie die dritten Zentriermittel 14a und die mit vierten Zentriermitteln 15a der vierten mechanischen Schnittstelle 15 in Eingriff stehen, die vom gleichen Typ sind wie die ersten Zentriermittel 12a.
Zweckmäßigerweise sind die miteinander kooperierenden Schnittstellen 12, 14; 13, 15 komplementär zueinander ausgebildet. Es ist ferner von Vorteil, wenn die erste mechanische Schnittstelle 12 identisch wie die vierte mechanische Schnittstelle 15 ausgebildet ist und wenn ferner die zweite mechanische Schnittstelle 13 identisch wie die dritte mechanische Schnittstelle 14 ausgebildet ist. Auf diese Weise ist es möglich, zwischen die beiden Abschlusskörper 6a, 6b eine beliebige Anzahl von Zwischenkörpern 6c in axialer Aufeinanderfolge einzugliedern, wobei sämtliche Gehäusekörper 6 über komplementäre mechanische Schnittstellen mit ihren benachbarten Gehäusekörpern 6 in Eingriff stehen. Sind mehrere Zwischenkörper 6c vorhanden, greift man zweckmäßigerweise auf untereinander identisch ausgebildete Zwischenkörper 6 zurück.
Einander in Achsrichtung der Hauptachse 4 unmittelbar benachbarte Gehäusekörper 6 begrenzen gemeinsam jeweils eine Gehäusekammer, von denen die von dem ersten Abschlusskörper 6a begrenzte Gehäusekammer als erste Gehäusekammer 16a und die vom zweiten Abschlusskörper 6b begrenzte Gehäusekammer als zweite Gehäusekammer 16b bezeichnet sei. Die aneinander angesetzten Gehäusekörper 6 enthalten jeweils eine Vertiefung, wobei diese Vertiefungen paarweise so zu liegen kommen, dass je eine Gehäusekammer 16a, 16b gebildet wird.
Die beiden Gehäusekammern 16a, 16b sind zweckmäßigerweise identisch ausgebildet. Sie haben, wie man aus Figur 3 ersehen kann, zweckmäßigerweise einen kreisförmigen Umriß.
Die schon erwähnte Abtriebswelle 5 durchzieht das Gehäuse 2 in Längsrichtung und ist an den beiden Abschlusskörpern 6a, 6b über je eine Lagereinrichtung 17 bezüglich dem Gehäuse 2 drehbar gelagert. Jeder Gehäusekörper verfügt über eine zentrale Durchbrechung 18, durch die die Abtriebswelle 5 hindurchgreift. Durch die Lagereinrichtungen 17 und/oder durch andere Mittel ist die Abtriebswelle 15 axial unbeweglich am Gehäuse 2 fixiert.
Jede Gehäusekammer 16a, 16b ist in Umfangsrichtung in einen ersten Arbeitsraum 22 und einen zweiten Arbeitsraum 23 unterteilt. Die Unterteilung erfolgt durch ein mit radialem Abstand zu der Hauptachse 4 in die Gehäusekammer 16a, 16b ortsfest eingesetztes Trennwandelement 24 und den schon erwähnten Schwenkkolben 3a, 3b.
Der Schwenkkolben 3a, 3b enthält eine Lagerbuchse 25, die von der Abtriebswelle 5 durchsetzt ist und von der radial ein Flügelabschnitt 26 wegragt. Der gesamte, das Gehäuse 2 durchziehende Längenabschnitt der Abtriebswelle 5 ist am Außenumfang mit einem äußeren Vielkeilprofil 27 ausgestattet, das die Lagerbuchsen 25 sämtlicher Schwenkkolben 3a, 3b durchsetzt und hierbei mit je einem am Innenumfang der betreffenden Lagerbuchse 25 ausgebildeten komplementären inneren Vielkeilprofil 28 formschlüssig in Eingriff steht. Auf diese Weise ergibt sich eine in beiden Drehrichtungen drehfeste Verbindung zwischen jedem Schwenkkolben 3a, 3b und der Abtriebswelle 5.
Der Schwenkkolben 3a, 3b ist an seiner Außenfläche mit mindestens einer Dichtung 32 versehen, die gleitverschieblich an der Innenfläche der zugeordneten Gehäusekammer 16a, 16b anliegt. Der an der zylindrischen Peripherie der Lagerbuchse 25 sitzende Abschnitt der Dichtung 32 steht in Dichtkontakt mit dem Trennwandelement 24, das außen ebenfalls mindestens eine Dichtung 33 trägt, über die es dichtend ebenfalls an der Innenfläche zugeordneten Gehäusekammer 16a, 16b anliegt.
Somit bilden der Schwenkkolben 3a, 3b und das zugeordnete Trennwandelement 24 gesamthaft eine in die Gehäusekammer 16a, 16b eingezogene Trennwand, durch die die beiden schon erwähnten Arbeitsräume 22, 23 fluiddicht voneinander abgetrennt werden.
Die beiden Arbeitsräume 22, 23 einer jeden Gehäusekammer 16a, 16b sind gesteuert mit einem Antriebsfluid beaufschlagbar, das folglich auch den Flügelabschnitt 26 des enthaltenen Schwenkkolbens 3a, 3b beaufschlagt und auf Grund der in den beiden Arbeitsräumen 22, 23 herrschenden Druckdifferenz bewirkt, dass der Schwenkkolben 3a, 3b eine durch einen Doppelpfeil angedeutete Drehbewegung 34 mit der Hauptachse 4 als Drehachse ausführt. Hierbei verschwenkt der Flügelabschnitt 26 um die Hauptachse 4 herum in oder entgegen dem Uhrzeigersinn, was zur Folge hat, dass sich die Volumina der beiden Arbeitsräume 22, 23 ändern.
Die durch abwechselnde Fluidbeaufschlagung der beiden Arbeitsräume 22, 23 erzielbare oszillierende Drehbewegung lässt sich außerhalb des Gehäuses 2 an einem als Abgriffsabschnitt 35 fungierenden Längenabschnitt der Abtriebswelle 5 für den Antrieb eines nicht weiter abgebildeten Bauteils abgreifen. Vorzugsweise ragt der Abgriffsabschnitt 35 an der Seite des zweiten Abschlusskörpers 6b aus dem Gehäuse 2 heraus.
Die beiden Endlagen der Drehbewegung 34 werden entweder durch das Trennwandelement 24 vorgegeben oder durch eine optionale Drehwinkel-Einstelleinrichtung 36, die insbesondere außerhalb des Gehäuses 2 angeordnet ist. Beim Ausführungsbeispiel ist eine solche Drehwinkel-Einstelleinrichtung 36 vorhanden und enthält einen Schwenkanschlag 37, der drehfest an einem rückseitigen Endabschnitt 38 der Abtriebswelle 5 befestigt ist, der im Bereich des ersten Anschlusskörpers 6a, entgegengesetzt zu dem Abgriffsabschnitt 35, axial aus dem Gehäuse 2 herausragt. In diesem Bereich ist an das Gehäuse 2 ein Haltering 42 angebaut, unter dessen Mitwirkung mindestens ein nicht weiter dargestellter Anschlagkörper gehäusefest fixierbar ist, der in den Schwenkweg eines radial abstehenden Anschlagflügels 43 des Schwenkanschlages 37 ragt, um den gewünschten Schwenkwinkel vorzugeben.
Für die gesteuerte Fluidbeaufschlagung der Arbeitsräume 22, 23 der Gehäusekammern 16a, 16b sind an der Außenfläche 44 des ersten Abschlusskörpers 6a eine erste Anschlussöffnung 45 und eine zweite Anschlussöffnung 46 ausgebildet. An sie kann jeweils eine zu einer nicht weiter gezeigten Steuerventileinrichtung führende und insbesondere als Fluidschlauch ausgebildete Fluidleitung angeschlossen werden, um je nach Wahl ein Antriebsfluid einzuspeisen oder abzuführen. Über diese beiden Anschlussöffnungen 45, 46 wird die Fluidbeaufschlagung sämtlicher Gehäusekammern 16, 17 gemeinsam gesteuert, sodass keine weiteren Anschlussöffnungen erforderlich sind. Von Vorteil ist allerdings, wenn sich die beiden Anschlussöffnungen 45, 46 an dem ersten Anschlusskörper 6a befinden, da er relativ weit von dem Abgriffsabschnitt 35 entfernt ist und somit die Anschlussöffnungen 45, 46 für Anschlussmaßnahmen optimal zugänglich sind, auch wenn der Drehantrieb 1 am Einsatzort installiert ist.
Beim Ausführungsbeispiel führt eine Fluidbeaufschlagung des jeweils ersten Arbeitsraumes 22 der beiden Gehäusekammern 16a, 16b dazu, dass der zugeordnete Schwenkkolben 3a, 3b in einer Weise fluidisch beaufschlagt wird, dass er ein Drehmoment im Uhrzeigersinn erfährt. Hingegen bewirkt eine Fluidbeaufschlagung des zweiten Arbeitsraumes 23 ein Drehmoment entgegen dem Uhrzeigersinn. Damit eine Drehbewegung der Abtriebswelle 5 erzeugt wird, werden die jeweils anderen Arbeitsräume hierbei durch entsprechende Betätigung der genannten Steuerventileinrichtung druckmäßig entlastet.
Über einen in der Wandung des Gehäuses 2 verlaufenden ersten internen Fluidkanal 47 steht die erste Anschlussöffnung 45 mit sämtlichen ersten Arbeitsräumen 22 gleichzeitig in Verbindung. In vergleichbarer Weise liegt eine fluidische Verbindung über einen internen zweiten Fluidkanal 48 zwischen der zweiten Anschlussöffnung 46 und sämtlichen zweiten Arbeitsräumen 23 vor. Dies hat zur Folge, dass eine Fluideinspeisung über die erste Anschlussöffnung 45 oder über die zweite Anschlussöffnung 46 jeweils bewirkt, dass sämtliche vorhandenen Schwenkkolben 3a, 3b gleichzeitig im gleichen Drehsinne mit Druckmedium beaufschlagt werden. Da sämtliche Schwenkkolben 3a, 3b drehfest mit der Abtriebswelle 5 verbunden sind, kann an deren Abgriffsabschnitt 35 folglich ein sehr hohes Drehmoment abgegriffen werden. Je größer die Anzahl der vorhandenen Schwenkkolben 3a, 3b ist, desto höher ist auch das erzielbare Drehmoment.
Der Kanalverlauf der internen Fluidkanäle 47, 48 wirkt sich vorteilhaft auf eine flexible Aneinanderreihung einer beliebigen Anzahl von Gehäusekörpern 6 aus, ohne dass man beim Zusammenbau der Gehäusekörper 6 besondere Maßnahmen hinsichtlich der fluidischen Verbindung zu ergreifen hätte. Beide internen Fluidkanäle 47, 48 enthalten jeweils einen ersten Fluidkanalabschnitt 47a, 48a, der ausgehend von der zugeordneten Anschlussöffnung 45, 46 die Wandung des ersten Abschlusskörpers 6a durchsetzt und in die erste Gehäusekammer 16a einmündet. Der erste Fluidkanalabschnitt 47a kommuniziert hierbei mit dem ersten Arbeitsraum 22, der andere erste Fluidkanalabschnitt 48a mit dem zweiten Arbeitsraum 23.
Die Druckversorgung und Druckentlastung der zweiten Gehäusekammer 16b erfolgt nicht direkt über die beiden Anschlussöffnungen 45, 46, sondern indirekt durch die erste Gehäusekammer 16a hindurch. Hierzu ist der Zwischenkörper 6c von zwei zweiten Fluidkanalabschnitten 47b, 48b durchsetzt, deren einer eine Verbindung zwischen den beiden aneinander angrenzenden ersten Arbeitsräumen 22 und deren anderer eine Verbindung zwischen den beiden aneinander angrenzenden zweiten Arbeitsräumen 23 herstellt.
Jede eventuell vorhandene weitere Gehäusekammer wäre in vergleichbarer Weise an die jeweils vorgeordnete Gehäusekammer angeschlossen, nämlich über zweite Fluidkanalabschnitte, die den dann jeweils zusätzlich eingegliederten Zwischenkörper durchsetzen.
In dem zweiten Abschlusskörper 16b sind keine Fluidkanäle erforderlich. Allerdings wäre es durchaus möglich, die Anschlussöffnungen 45, 46 alternativ an dem zweiten Abschlusskörper 6b anzubringen. Ferner wäre es möglich, an dem zweiten Abschlusskörper 6b ebenfalls zwei Anschlussöffnungen 45, 46 auszubilden, die über einen ersten Fluidkanalabschnitt mit der zugeordneten Gehäusekammer in Verbindung stehen, sodass der Anwender die Möglichkeit hat, wahlweise die an dem ersten Abschlusskörper 6a oder die an dem zweiten Abschlusskörper 6b vorhandenen Anschlussöffnungen 45, 46 zu verwenden und die nicht verwendeten Anschlussöffnungen 45, 46 zu verschließen.
Zweckmäßig ist es, wenn die Anschlussöffnungen 45, 46 an einer rechtwinkelig zu der Hauptachse 4 orientierten seitlichen Außenfläche 44 des ersten Abschlusskörpers 6a angeordnet sind. Hier ist der erste Abschlusskörper 6a vorzugsweise kreiszylindrisch konturiert, was insbesondere auch für die Außenkontur des mindestens einen Zwischenkörpers 6c zutrifft.
Der zweite Abschlusskörper 6b verfügt exemplarisch über eine zumindest partiell über den sich anschließenden Zwischenkörper 6c vorspringende Außenkontur, insbesondere quadratisch oder rechteckig, sodass sich mehrere Eckbereiche außerhalb der Außenkontur des Zwischenkörpers 6c ergeben, die zur Befestigung des Drehantriebes 1 an einer Tragstruktur nutzbar sind, beispielsweise mittels Befestigungslöchern 52.
Die beiden Abschlusskörper 6a, 6b sind zweckmäßigerweise dekkelförmig ausgebildet und enthalten eine von je einer der Durchbrechungen 18 durchsetzte strinseitige Abschlusswand 53, an die sich am Außenumfang ein zum Zwischenkörper 6c hin wegragender ringförmiger Wandabschnitt 54 anschließt.
Der Zwischenkörper 6c verfügt zweckmäßigerweise über eine zentral von der zugeordneten Durchbrechung 18 durchsetzte, vorzugsweise plattenförmig ausgebildete Zwischenwand 55, an die sich radial außen eine koaxiale ringförmige Außenwand 56 des Zwischenkörpers 6c anschließt, die axial beidseits über die Zwischenwand 55 vorsteht. Die zweiten Fluidkanalabschnitte 47b, 48b durchsetzen den Zwischenkörper 6c zweckmäßigerweise ausschließlich im Bereich der Zwischenwand 55, insbesondere in unmittelbarer Nachbarschaft diesseits und jenseits des Trennwandelementes 24. Auf diese Weise können sehr kurze Kanalverbindungen realisiert werden und in der ringförmigen Außenwand 56 werden keine Kanäle benötigt.
Die Zwischenwand 55 ist zweckmäßigerweise zusätzlich zu den beiden zweiten Fluidkanalabschnitten 47b, 48b von einer axialen Durchbrechung 57 durchsetzt, insbesondere in den zwischen dem beiden zweiten Fluidkanalabschnitten 47b, 48b liegenden Bereich. In dieser axialen Durchbrechung 57 sind von entgegengesetzten axialen Seiten her die beiden Trennwandelemente 24 formschlüssig verankert, indem sie mit je mindestens einem Verankerungsvorsprung 58 ein Stück weit in diese axiale Durchbrechung 57 eingreifen. Axial entgegengesetzt zu dem Verankerungsvorsprung 58 weist jedes Trennwandelement 24 zweckmäßigerweise noch mindestens einen weiteren Verankerungsvorsprung 62 auf, der in eine komplementäre Verankerungsausnehmung 63 an der Innenfläche der Abschlusswand 53 eingreift.
Liegt eine Gehäusekammer zwischen zwei Zwischenkörpern 6c, greift das in dieser Gehäusekammer angeordnete Trennwandelement 24 in die axialen Durchbrechungen 57 beider benachbarter Zwischenkörper 6c ein.
Indem jedes Trennwandelement 58 unter Abdichtung in die zugeordnete axiale Durchbrechung 57 eingreift oder um die axiale Durchbrechung 57 herum dichtend an der Wandung des Zwischenkörpers 6c anliegt, wird ein Fluidübertritt zwischen axial benachbarten Gehäusekammern 16a, 16b sicher verhindert.
Die Durchbrechung 18 des Zwischenkörpers 6c ist dadurch abgedichtet, dass die mindestens eine Dichtung 32 des Schwenkkolbens 3a, 3b um die Durchbrechung 18 herum axial mit Dichtkontakt an der Zwischenwand 55 anliegt. Eine vergleichbare Abdichtung findet um die Durchbrechung 18 herum bezüglich der Abschlusswand 53 der Abschlusskörper 6a, 6b statt.
Der Drehantrieb 1 des Ausführungsbeispiels enthält zwei Antriebsstufen. Die Anzahl kann beliebig erhöht werden, indem pro weiterer Antriebsstufe ein Zwischenkörper 6c und ein Schwenkkolben eingegliedert wird, in Verbindung mit der Verwendung einer anderen Abtriebswelle 5 mit entsprechend verlängertem Vielkeilprofilabschnitt.
Jeder Zwischenkörper 6c ist vorzugsweise einstückig ausgebildet. Entsprechendes gilt zweckmäßigerweise auch für jeden der beiden Abschlusskörper 6a, 6b.

Claims

Fluidbetätigter Drehantrieb, mit einem Gehäuse (2), das sich aus wenigstens drei in Achsrichtung einer Hauptachse (4) aneinandergereihten Gehäusekörpern (6) in Gestalt zweier Abschlusskörper (6a, 6b) und mindestens eines dazwischen angeordneten Zwischenkörpers (6c) zusammensetzt, wobei unmittelbar benachbarte Gehäusekörper (6) jeweils gemeinsam eine Gehäusekammer (16a, 16b) begrenzen, in der ein um die Hauptachse (4) verdrehbarer Schwenkkolben (3a, 3b) aufgenommen ist, sodass in Achsrichtung der Hauptachse (4) gestaffelt mindestens zwei jeweils in einer eigenen Gehäusekammer (16a, 16b) untergebrachte Schwenkkolben (3a, 3b) vorhanden sind, wobei sämtliche Schwenkkolben (3a, 3b) mit ein und derselben, außerhalb des Gehäuses (2) den Abgriff eines Drehmomentes ermöglichenden Abtriebswelle (5) in Drehantriebsverbindung stehen und wobei jeder Schwenkkolben (3a, 3b) die ihn aufnehmende Gehäusekammer (16a, 16b) in zwei Arbeitsräume (22, 23) unterteilt, die zur Erzeugung des Drehmoments über in der Gehäusewandung verlaufende interne Fluidkanäle (47, 48) gesteuert mit einem Antriebsfluid beaufschlagbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die bei Fluidbeaufschlagung für die Erzeugung gleichgerichteter Drehmomentanteile zuständigen Arbeitsräume (22, 23) sämtlicher Gehäusekammern (16a, 16b) über die internen Fluidkanäle (47, 48) gemeinsam mit jeweils einer von zwei an der Außenfläche (44) des einen, ersten Abschlusskörpers (6a) ausgebildeten Anschlussöffnungen (45, 46) verbunden sind, wobei die Anschlussöffnungen (45, 46) jeweils über einen eigenen ersten Fluidkanalabschnitt (47a, 48a) mit einem der Arbeitsräume (22, 23) der von dem ersten Abschlusskörper (6a) begrenzten ersten Gehäusekammer (16a) verbunden sind und wobei die Arbeitsräume (22, 23) einander jeweils unmittelbar benachbarter Gehäusekammern (16a, 16b) mittels den dazwischen angeordneten Zwischenkörper (6c) durchsetzender zweiter Fluidkanalabschnitte (47b, 48b) miteinander verbunden sind.
Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussöffnungen (45, 46) an einer rechtwinkelig zu der Hauptachse (4) orientierten seitlichen Außenfläche (44) des ersten Abschlusskörpers (6a) angeordnet sind.
Drehantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (5) einen für den Drehmomentabgriff ausgebildeten Abgriffsabschnitt (35) aufweist, der an dem dem ersten Abschlusskörper (6a) entgegengesetzten anderen, zweiten Abschlusskörper (6b) aus dem Gehäuse (2) herausragt.
Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abschlusskörper (6a, 6b) dekkelförmig ausgebildet sind.
Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Schwenkkolben (3a, 3b) eine Lagerbuchse (25) mit am Innenumfang ausgebildetem innerem Vielkeilprofil (28) aufweisen und die Abtriebswelle (5) am Außenumfang ein hierzu komplementäres äußeres Vielkeilprofil (27) aufweist, mit dem sie in sämtliche vorhandenen Lagerbuchsen (25) eingesteckt ist.
Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Fluidkanalabschnitte (47b, 48b) unmittelbar denjenigen Wandabschnitt (55) des mindestens einen Zwischenkörpers (6c) durchsetzen, der axial zwischen den einander unmittelbar benachbarten Gehäusekammern (16a, 16b) angeordnet ist.
Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkkolben (3a, 3b) eine Lagerbuchse (25) aufweist, von der ein Flügelabschnitt (26) wegragt und die peripher dichtend an einem zur Unterteilung der Gehäusekammer (16a, 16b) in die beiden Arbeitsräume (22, 23) beitragenden Trennwandelement (24) anliegt, das formschlüssig im Gehäuse (2) fixiert ist, wobei der Zwischenkörper (6c) eine axiale Durchbrechung (57) aufweist, in die die Trennwandelemente (24) beider benachbarter Gehäusekammern (16a, 16b) von entgegengesetzten Seiten her eingreifen.
Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zwischenkörper (6c) eine von der Abtriebswelle (5) durchsetzte plattenförmige Zwischenwand (55) aufweist und über eine koaxial um die Zwischenwand (55) herum angeordnete ringförmige Außenwand (56) verfügt, die die Zwischenwand (55) axial beidseits überragt.
Drehantrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Fluidkanalabschnitte (47b, 48b) ausschließlich in der Zwischenwand (55) des Zwischenkörpers (6c) ausgebildet sind.
Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkkolben (3a, 3b) eine drehfest auf der Abtriebswelle (5) sitzende Lagerbuchse (25) und einen von der Lagerbuchse (25) radial abstehenden Flügelabschnitt (26) aufweist.
Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) zur Bildung von mehr als zwei Gehäusekammern (16a, 16b) mit mehr als drei aneinandergesetzten Gehäusekörpern (6) ausgestattet ist, von denen jeweils zwei unmittelbar benachbarte Gehäusekörper gemeinsam eine Gehäusekammer begrenzen.
Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschlusskörper (6a) an der dem benachbarten Zwischenkörper (6c) zugewandten Seite eine mit ersten Zentriermitteln (12a) ausgestattete erste mechanischen Schnittstelle (12) und der zweite Abschlusskörper (6b) an der dem benachbarten Zwischenkörper (6c) zugewandten Seite eine mit zweiten Zentriermitteln (13a) ausgestattete zweite mechanische Schnittstelle (13) aufweist, wobei jeder Zwischenkörper (6c) an der einen Stirnseite eine zu der ersten mechanischen Schnittstelle (12) komplementäre dritte mechanische Schnittstelle (14) und an der anderen Stirnseite eine zu der zweiten mechanischen Schnittstelle (13) komplementäre vierte mechanische Schnittstelle (15) aufweist.
Drehantrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und dritten mechanischen Schnittstellen (12, 14) sowie die zweiten und vierten mechanischen Schnittstellen (13, 15) jeweils untereinander identisch ausgebildet sind.
Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle des Vorhandenseins mehrerer Zwischenkörper (6c) sämtliche Zwischenkörper (6c) untereinander identisch ausgebildet sind.
Drehantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Schwenkkolben (3a, 3b) jeweils in beiden Drehrichtungen drehfest mit der Abtriebswelle (5) verbunden sind.