EP2420682A1 - Fluid-actuated rotary drive - Google Patents
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- EP2420682A1 EP2420682A1 EP10008736A EP10008736A EP2420682A1 EP 2420682 A1 EP2420682 A1 EP 2420682A1 EP 10008736 A EP10008736 A EP 10008736A EP 10008736 A EP10008736 A EP 10008736A EP 2420682 A1 EP2420682 A1 EP 2420682A1
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- rotary drive
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/02—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member
- F15B15/06—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member for mechanically converting rectilinear movement into non- rectilinear movement
- F15B15/065—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member for mechanically converting rectilinear movement into non- rectilinear movement the motor being of the rack-and-pinion type
Definitions
- the invention relates to a fluid-operated rotary drive device comprising a device housing extending along a main axis and an output unit having an output sprocket rotatable relative to the device housing about an axis of rotation perpendicular to the main axis, and further comprising first and second work units each carrying a linear one Working movement in the axial direction of the main axis relative to the device housing in opposite directions are linearly reciprocally movable and each having a linear rack section, by means of which they are in meshing engagement with the output gear, these teeth interventions take place in a common, perpendicular to the axis of rotation first working plane.
- One from the DE 198 03 819 B4 known rotary drive device of this type contains two working units in the form of a respective linearly adjustable by fluid actuation drive unit. Both drive units, which are formed substantially piston-like, have a linear rack section, via which they are in meshing engagement with the output ring gear of a rotatably mounted output unit. By controlled fluid loading, the drive units can be driven to opposite working movements, which due to the gear engagement on a down and forth going rotational movement of the output unit has the consequence.
- the rotation angle of the output unit is defined by counter-stops formed by the device housing, on which the drive units impact at the end of their stroke movement.
- both drive units can be acted upon simultaneously with pressure medium in the known rotary drive device, a relatively high torque can be tapped at the output unit. Due to the backlash in the area of the meshing interventions, however, this torque is halved if one of the drive units has reached the end position defined by a counterstop. In this case, the fluid force introduced into the drive unit supporting the counter-abutment is transmitted directly into the device housing without acting on the driven sprocket, so that ultimately only that fluid force is effective which acts on the drive unit not supported on a counter-abutment.
- the torque that can be picked up by the output unit during the rotational movement may in some cases be too weak, so that a higher torque would be desirable. This requirement could be met by enlarging the fluid-loaded areas of the two drive units, but would result in a disproportionate increase in the structural dimensions of the rotary drive device due to the immediate vicinity of the two drive units.
- the rotary drive device has at least one in the axial direction of the main axis relative to the device housing to perform a working linear reciprocating further work unit, which has a linear rack section, by means of which they are in a to the first working plane with distance parallel offset second working plane is also in meshing engagement with the output gear ring of the output unit, wherein at least one of the existing work units is designed as a fluid-actuated by their Fluidbeetzschlagung fluid-operated drive unit.
- Such a trained rotary drive device is equipped with at least three working units, which are in two mutually offset in the longitudinal direction of the axis of rotation of the output unit working planes with the output sprocket of the output unit in meshing engagement.
- At least one working unit is designed for the application of fluid and forms a fluid-actuated drive unit which can be driven by fluid action to its working movement and, when carrying out its working movement, introduces a drive torque into the output unit rotatable about its axis of rotation.
- a single work unit can be designed as a fluid-operated drive unit, in which case the other work units can be used for other purposes, in particular for limiting the rotational angle of the output unit. If a relatively high output torque can be tapped off at the output unit, two or even more than two of the existing work units can easily be designed as fluid-actuated drive units which act on the output unit with simultaneous fluid loading in functional parallel connection and thus can generate a high torque.
- a design is considered in which two working units are designed as simultaneously drivingly cooperating with the output unit fluid-operated drive units, while a third and possibly also a fourth working unit is designed as a stop unit, which cooperates with a fixed or fixable fixed counterpart stop fixed to the housing to limit the stroke of the working movement and thus also the rotation angle of the output unit.
- the rotary drive device can be realized with very compact dimensions.
- a maximum of two working units cooperate with the output unit, so that an optimal arrangement without mutual interference is possible and especially in the direction transverse to the axis of rotation of the output unit no larger external dimensions than in a conventional device, which has only a single working level and in the a maximum of two work units are arranged in this working level.
- the device housing expediently has for each working unit individually via a preferably longitudinal shape having working chamber which receives the respective working unit to enable the working movement linearly slidably.
- each working chamber has a longitudinal axis whose direction of extension coincides with the axial direction of the main axis of the device housing.
- the number of working chambers can correspond exactly to the number of working units, so that, for example, in the case of the presence of only three working units, only three working chambers would be present.
- Optimum flexibility in the equipment of the rotary drive device exists if there are two working chambers per working plane, so that in the case of two working levels inside the device housing realized a total of four working chambers are, with each currently unused working chamber is empty and does not receive a work unit.
- the working chambers are expediently formed in a one-piece housing base body, on which they open on both sides at the end, wherein a housing cover is attached to both end faces of the housing base body, which closes the working chambers, if necessary.
- An advantageously configured rotary drive device contains at least two working units which are designed as fluid-actuated drive units which can be driven by applying fluid to their working movements. Which of the existing work units and other work units is designed as a drive unit, is in principle irrelevant. Above all, from the viewpoint of a modular design, however, it is advantageous if at least both the first working unit and the second working unit, which are in driving connection with the output unit in the first working plane, are designed as fluid-operated drive units. Depending on requirements, the at least one further working unit, that is to say either a third working unit or a third and fourth working unit, can then be assigned a further function, be it, for example, again as a drive unit or in particular as an abutment unit serving to limit the angle of rotation.
- the rotary drive device expediently has at least one working unit which is not designed as a fluid-actuated drive unit and acts as an abutment unit for limiting the rotational angle of the output unit and which can cooperate with at least one counterstop fixed or stationarily supportable with respect to the device housing.
- Each stop unit is replaced by the one with the output unit Engaged gear engagement is driven by the rotationally driven by a drive unit driven unit to perform a working movement and is prevented from moving as soon as it encounters a counter-attack.
- At least one stop unit may be formed as an end stop unit which predetermines one of two rotational angle end positions of the output unit.
- the output unit can be rotated between two rotational angle end positions, wherein the rotational angle lying between the two rotational end positions can well be greater than 360 ° and in particular depends on the maximum working stroke of the working units.
- each of the two rotation angle end positions each have their own end position stop unit, so that the rotary drive device is equipped with two end position stop units, each cooperating with a counter stop.
- At least one stop unit is designed as an intermediate position stop unit with which at least one intermediate position of the output unit lying between the two mutually opposite rotational angle end positions can be predetermined.
- At least one counter-attack the intermediate position stop unit may for this purpose be part of an actuator belonging to the rotary drive device, which is expediently arranged on the device housing and by the actuation of the associated counter-stop in the axial direction of the drive movement in different axial positions can be positioned.
- Each stop unit is expediently arranged to be linearly displaceable in a working chamber formed in the device housing, the at least one counterstop cooperating with it projecting into the working chamber at the end face and in particular projecting beyond the stop unit.
- the rotary drive device designated in its entirety by reference numeral 1 is designed for actuation by means of fluid force and can be driven by means of a fluidic and preferably gaseous pressure medium.
- a pressure medium for the drive in particular compressed air is used.
- the rotary drive device 1 has a device housing 2 which is preferably elongated and in particular made of metal and which extends along a main axis 3 indicated by dash-dotted lines, which is in particular the longitudinal axis of the device housing 2.
- each working chamber 4 In the interior of the device housing 2 four working chambers 4 are formed, each having a longitudinal extent and which are aligned parallel to each other. Each working chamber 4 has a longitudinal axis 5, wherein all longitudinal axes 5 parallel to each other. All longitudinal axes 5 also have the same orientation as the main axis. 3
- the working chambers 4 are arranged distributed in the interior of the device housing 2 in particular such that their longitudinal axes, seen in cross section, come to lie on the vertices of a rectangle and in particular a square.
- Each working chamber 4 has expediently a round cross-section, wherein it is preferably designed circular-cylindrical.
- the device housing 2 is in particular constructed in several parts.
- it can have a housing base body 6 in which the working chambers 4 are formed in full length and which has two axially oppositely oriented end faces 7a, 7b, to which the working chambers 4 each open at the end.
- the housing base body 6 of each of the working chambers 4 is penetrated axially.
- a housing cover 8a, 8b attached to each end face 7a, 7b, which is fixed in particular by a screw in a preferably releasable manner on the housing base body 6.
- an end face of the device housing 2 oriented in the axial direction of the main axis 3 will be referred to below as the first end face 9a and the opposite end face as the second end face 9b.
- the housing cover arranged on the first end face 9a is referred to as the first housing ceiling 18a and the housing cover arranged on the second end face 9b is referred to as the second housing cover 8b.
- Each working chamber 4 is adapted to receive a working unit 12 in a linearly displaceable manner.
- Each working unit 12 arranged in a working chamber 4 can be displaced in the axial direction of the associated longitudinal axis 5 relative to the device housing 2, this linear movement also being referred to below as working movement 13.
- the individual working movements 13 are indicated by double arrows.
- either all working chambers 4 or only some of the working chambers 4 can be equipped with a working unit 12.
- a working unit 12 In the embodiments of the FIGS. 1 to 4 and 6 is located in each working chamber 4, a work unit 12, so that here the rotary drive device 1 is equipped with a total of four working units 12.
- one of the working chambers 4 In the embodiment of FIG. 5 one of the working chambers 4 is empty or empty, so that this rotary drive device 1 is equipped with only three working units 12.
- a first (4a) and a second (4b) of the working chambers 4 extend in a common first working plane 16. Their longitudinal axes 5 coincide with this first working plane 16.
- these first and second working chamber 4a, 4b are arranged at right angles to their longitudinal axes 5 at a distance from each other and separated by an intermediate wall 18 of the device housing 2 alongside each other.
- first working chamber 4a In the first working chamber 4a is a first (12a) of the working units 12 and in the second working chamber 4b, a second (12b) of the working units 12 is arranged.
- the two other working chambers 4 - hereinafter also referred to as the third (4c) and fourth (4d) working chamber - are arranged so that their longitudinal axes 5 run together in a second working plane 17, which is aligned parallel to the first working plane 16 and at a distance the first working level 16 is arranged. Also, the third and fourth working chamber 4 c, 4 d are separated from each other by the mentioned partition 18.
- a working unit 12 arranged in the third working chamber 4c is referred to as a third working unit 12c, a working unit 12 arranged in the fourth working chamber 4d as a fourth working unit 12d.
- the device housing 12 In a direction perpendicular to the two working planes 16, 17 direction, the device housing 12 is penetrated by an hereinafter referred to as the output chamber 14 opening.
- the longitudinal axis of this output chamber 14 is provided with reference numeral 15.
- the output chamber 14 is preferably at least substantially axially centered in the device housing 2 and in particular in FIG Since the cross-section of the output chamber 14 is greater than the thickness of the intermediate wall 18, all working chambers 4a are cut by the output chamber 14 sekanten similar, so that each working chamber 4 via a window-like opening 22 with the output chamber 14 in connection.
- the working chambers 4 have expediently the same cross-section, both in terms of shape and in terms of area.
- the working chambers 4a, 4b extending in a respective working plane 16, 17; 4c, 4d cross the output chamber 14 on diametrically opposite sides.
- an output unit 23 which is rotatable about a to the two working planes 16, 17 rectangular axis of rotation 24 relative to the device housing 2.
- the axis of rotation 24 advantageously coincides with the longitudinal axis 15 of the output chamber 14.
- pivot bearing means 25 which are preferably designed as rolling bearing means and which are expediently arranged in the interior of the output chamber 14, wherein they surround the output unit 23 coaxially.
- the output unit 23 has an output shaft 26 extending in the output chamber 14 and thereby passing through both working planes 16, 17. At least one end region is followed by a preferably plate-shaped tapping section 27 located outside the device housing 2 and provided with fastening means 29 is where an external to be moved Fix component in a preferably releasable manner.
- the tapping portion 27 is in the embodiment with respect to the output shaft 26 separate body, but could also be integrally formed with the output shaft 26.
- the output shaft 26 is provided on the outer circumference with a circumferentially extending output sprocket 28. It consists in a conventional manner of a plurality of separate from each other by gaps between teeth.
- the driven ring gear 28 has an axial length such that it extends in the axial direction of the rotation axis 24 over all window-like openings 22 away. Accordingly, regardless of the current rotational position of the output unit 23, a peripheral portion of the output sprocket 28 is located in the region of each of the window-like openings 22.
- the driven ring gear 28 is in the embodiment a uniform, continuously between two working levels 16, 17 extending sprocket. In principle, however, it could also consist of several sprocket sections, one of which is arranged in the region of the first working plane 16 and the other in the region of the second working plane 17.
- Each working unit 12 is provided with a linear rack portion 32 at least on that of its longitudinal sides, which faces the working unit lying in the same working plane.
- Each of these rack sections 32 extends in the axial direction of the longitudinal axis 5 of the associated working chamber 4 and has a plurality of in the axial direction of this longitudinal axis 5 consecutive, separated by gaps teething, the tooth flanks extending transversely and in particular at right angles to the direction of the working movement 13.
- the rack sections 32 each face the intermediate wall 18.
- the driven sprocket 28 is connected to the rack portion 32 of each working unit 12 in a power transmission enabling toothing engagement.
- the regions of the toothing interventions between the working units 12a, 12b arranged in the first working plane 16 and the driven toothed rim 28 are shown at 16a, 16b and are also referred to below as first and second toothing engagement 16a, 16b.
- the regions of the toothing interventions between the working units 12c, 12d arranged in the second working plane 17 and the driven toothed rim 28 are indicated at 17c, 17d and are also referred to below as third and fourth toothing engagement 17c, 17d.
- first and second toothing interventions 16a, 16b lie together in the first working plane 16.
- third and fourth toothing interventions 17 c, 17 d are arranged, which are both in the second working plane 17.
- All embodiments have in common that at least two working units 12 are designed as a fluid-operated drive unit 33.
- exactly two working units 12 are expediently designed as fluid-operated drive units 33, which applies in the exemplary embodiments to the two first and second working units 12a, 12b lying together in the first working plane 16.
- Each fluid-operated drive unit 33 is characterized in that it can be caused by its axial application by means of a fluidic pressure medium to its working movement 13.
- the two drive units 33 are formed in the manner of so-called double acting acted pistons and housed under sealing in the associated working chamber 14 that they divide this working chamber 14 axially into a first drive chamber 34a and a second drive chamber 34b.
- Each drive unit 33 is axially provided on both sides of the associated window-like opening 22 with an annular seal 35 which is slidably applied to the wall of the associated working chamber 4a and 4b with sealing.
- the output chamber 13 is thus separated from the two drive chambers 34a, 34b at any time fluid-tight.
- the output unit 23 can be driven to a direction indicated by a double arrow output rotary movement 38 either clockwise or counterclockwise.
- the fluid-operated drive units 33 are designed for axially bilateral fluid admission. Conceivable, however, would be an embodiment with only one-sided Fluidbeetzstoffungs Kunststoffkeit. It would also be conceivable to cause the actuating force in one direction by means of a mechanical spring device.
- the output rotary motion 38 can be easily tapped on the outside of the device housing 12 arranged tapping portion 27 of the output unit 23.
- the output unit 23 can be penetrated axially in full length by a passage 42 which can be used to pass fluidic and / or electrical energy or to pass through electrical cables or fluid hoses.
- the third working unit 12c and, if necessary, additionally also the fourth working unit 12d can additionally be designed as a fluid-operated drive unit.
- the third and possibly fourth working unit 12c, 12d would also be designed in such a way that it subdivides the associated third and fourth working chamber 4c, 4d, respectively, into two drive chambers, which are connected to a fluidic pressure medium can be acted upon to generate a drive movement 13 causing actuating force.
- any two of the existing or possible four working units 4 can assume the function of the drive units 33.
- the variant realized in the exemplary embodiments is particularly advantageous, in which the first and second working units 12a, 12b lying together in the first working plane 16 are used as fluid-operated drive units 33.
- At least one of the working units 12 is expediently designed as an abutment unit 43, with the aid of which an angle of rotation limitation of the driven unit 23 drivable for the output rotary movement 38 can be realized.
- Both the third working unit 12 c and the fourth working unit 12 d are designed as an abutment unit 43.
- the third working unit 12c extending in the second working level 17 acts as an abutment unit 43.
- At least one counter-abutment 44 which is stationary or can be stationarily supported with respect to the device housing 2 is arranged in the axial stroke of each stop unit 43. If the stop unit 43 runs on such a counter-stop 44 and this counter-stop 44 is supported fixed to the housing, the stop unit 43 is prevented from further movement. In this way, the output rotary motion 38 is stopped at the same time because the output unit 43 is in meshing engagement both with the drive units 33 and with the at least one stop unit 43.
- the output unit 23 can be rotated between two rotational angle end positions.
- At least one stop unit 43 is designed as an end stop stop unit 43a, with which at least one such end position can be predetermined.
- the single stop unit 43 is designed as an end stop stop unit 43a and is preferably designed such that it cooperates in both directions of movement of its working movement 13 with one of two counter stops 44.
- a rotation angle limit of the output unit 23 can be realized in both directions of rotation.
- a counter-stop 44 is arranged, which projects axially into the third working chamber 4c, while the end position stop unit 43a protrudes.
- the end position stop unit 43a moves back and forth between the two counterstops 44 and in each case predefines one of the rotational end positions of the output unit 23.
- the end position stop unit 43a is driven, as is otherwise the case with each of the stop units 43 described in the exemplary embodiment, by the respectively present at least one drive unit 33 with which it is drivingly connected with the interposition of the drive toothed ring 28.
- Both the third working unit 12 c and the fourth working unit 12 d is designed as an end position stop unit 43 a, wherein, however, deviating from the exemplary embodiment of FIG. 5 each end position stop unit 43a only cooperates with a counter stop 44 in one direction of its working movement 13. Due to their Vernierungsgueen connection via the output sprocket 28, the two end position stop units 43a of the embodiment of the lead FIGS.
- the two counterstops 44 are arranged on the first housing cover 8a and protrude starting from there the same end face into the third and fourth working chamber 4c, 4d inside.
- one of the two end position stop units 43a is responsible for a rotation angle limitation of the output unit 23 in one of its two possible directions of rotation.
- an independent rotation angle limitation in both directions of rotation of the output unit 23 can be realized.
- FIG. 6 is also equipped with two stop units 43, of which, however, only one is designed as an end position stop unit 43a. By way of example, this applies to the fourth working unit 12d.
- the other stop unit 43 is formed as an intermediate position stop unit 43b and is used to specify at least one angular intermediate position of the output unit 23 between its two rotational angle end positions.
- end position stop unit 43a of the embodiment of FIG. 6 in the same way as the one FIG. 5 described end position stop unit 43a is formed and the simultaneous specification of both end positions of the output unit 23 is used, can be made with the additional intermediate position stop unit 43b at least one angular positioning of the output unit 23 between the two end positions.
- this intermediate positioning by means of an intermediate position stop unit 43b can also be realized in conjunction with two end position stop units 43a, which are modeled after the FIG. 4 serve to specify only one end position of the output unit 23.
- the intermediate position stop unit 43b has an actuator 45, which is arranged in particular on one end face of the device housing 3 and has an axially movable actuator 46 on which the counter stop 44 is arranged or which directly forms the counter stop 44 itself.
- the actuator 45 is a fluid-operated drive, for example in the manner of a pneumatic or hydraulic cylinder, but it could also be an electric drive.
- the actuator 46 By activating the actuator 45, the actuator 46 can be axially displaced, thereby selectively the associated counter-stop 44 in one of FIG. 6 apparent axially retracted axial position or in a respect in this extended and axially further into the fourth working chamber 4c projecting, markable as an intermediate position default position axial position.
- the rotary drive device 1 can also be equipped with a plurality of stop units 43 configured as an intermediate position stop unit 43b.
- the rotational angle positions of the output unit 23 are not predetermined by fluid-actuated drive units 33, but by at least one additionally present stop unit 43, which is not used for generating the output torque of the output unit 23 becomes.
- the stop unit (s) 43 are effective in terms of impact and cooperate with a counter-stop 44 before one of the drive units 33 is prevented from abutting axially on the apparatus housing 2. This ensures that the fluid forces introduced into a drive unit 33 are always introduced into this output unit 23 and also when the angular end position of the output unit 23 is reached. Thus, the full possible torque for tapping is always available at the output unit 23 even in their end positions.
- the rotation angle limit of the output unit 23 is expediently variable. There is the advantageous possibility to specify at least one and expediently both end positions variable.
- the counter-stops 44 on the device housing 2 in the axial direction of the associated working movement 13 are adjustable and axially immovably fixed in the set position.
- At least one counter stop 44 is part of a fluidic shock absorber 47, so that the final impact of the stop unit 43 is damped and damage to the stop unit 43 and / or the counter stops 44 is prevented.
- the device housing 2 is provided with four working chambers 4 regardless of the number of working units 12 present.
- a possibly not required working chamber 4 remains accordingly empty, as is the FIG. 5 illustrated. Deviating from this, however, it would also be possible to equip the device housing 2 in an application-specific manner with a number of working chambers 4 in each case, which corresponds to the number of existing work units 12.
- all working units 12 described hitherto can be combined with one another as desired, so that a modular system exists that can be tailored to the particular application on a case-by-case basis.
- the existing working chambers 4 can also be used for purposes other than those explained.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine fluidbetätigte Drehantriebsvorrichtung, mit einem sich entlang einer Hauptachse erstreckenden Vorrichtungsgehäuse und einer bezüglich dem Vorrichtungsgehäuse um eine zu der Hauptachse rechtwinkelige Drehachse drehbaren, einen Abtriebszahnkranz aufweisenden Abtriebseinheit, und ferner mit einer ersten und einer zweiten Arbeitseinheit, die unter Ausführung je einer linearen Arbeitsbewegung in Achsrichtung der Hauptachse relativ zu dem Vorrichtungsgehäuse gegensinnig linear hin und her bewegbar sind und die jeweils einen linearen Zahnstangenabschnitt aufweisen, mittels dem sie mit dem Abtriebszahnkranz in Verzahnungseingriff stehen, wobei diese Verzahnungseingriffe in einer gemeinsamen, zu der Drehachse rechtwinkeligen ersten Arbeitsebene stattfinden.The invention relates to a fluid-operated rotary drive device comprising a device housing extending along a main axis and an output unit having an output sprocket rotatable relative to the device housing about an axis of rotation perpendicular to the main axis, and further comprising first and second work units each carrying a linear one Working movement in the axial direction of the main axis relative to the device housing in opposite directions are linearly reciprocally movable and each having a linear rack section, by means of which they are in meshing engagement with the output gear, these teeth interventions take place in a common, perpendicular to the axis of rotation first working plane.
Eine aus der
Indem bei der bekannten Drehantriebsvorrichtung beide Antriebseinheiten simultan mit Druckmedium beaufschlagbar sind, kann an der Abtriebseinheit ein relativ hohes Drehmoment abgegriffen werden. Bedingt durch das Zahnflankenspiel im Bereich der Verzahnungseingriffe wird dieses Drehmoment jedoch halbiert, wenn eine der Antriebseinheiten die durch einen Gegenanschlag definierte Endlage erreicht hat. In diesem Fall wird die in die sich am Gegenanschlag abstützende Antriebseinheit eingeleitete Fluidkraft direkt in das Vorrichtungsgehäuse übertragen, ohne auf den Abtriebszahnkranz einzuwirken, so dass letztlich nur diejenige Fluidkraft wirksam ist, die auf die nicht an einem Gegenanschlag abgestützte Antriebseinheit einwirkt.By both drive units can be acted upon simultaneously with pressure medium in the known rotary drive device, a relatively high torque can be tapped at the output unit. Due to the backlash in the area of the meshing interventions, however, this torque is halved if one of the drive units has reached the end position defined by a counterstop. In this case, the fluid force introduced into the drive unit supporting the counter-abutment is transmitted directly into the device housing without acting on the driven sprocket, so that ultimately only that fluid force is effective which acts on the drive unit not supported on a counter-abutment.
Darüber hinaus kann das während der Drehbewegung von der Abtriebseinheit abgreifbare Drehmoment in manchen Fällen zu schwach sein, so dass ein höheres Drehmoment wünschenswert wäre. Diesem Wunsch könnte man durch eine Vergrößerung der fluidbeaufschlagten Flächen der beiden Antriebseinheiten entsprechen, würde jedoch auf Grund der unmittelbaren Nachbarschaft der beiden Antriebseinheiten eine unverhältnismäßige Vergrößerung der baulichen Abmessungen der Drehantriebsvorrichtung zur Folge haben.In addition, the torque that can be picked up by the output unit during the rotational movement may in some cases be too weak, so that a higher torque would be desirable. This requirement could be met by enlarging the fluid-loaded areas of the two drive units, but would result in a disproportionate increase in the structural dimensions of the rotary drive device due to the immediate vicinity of the two drive units.
Zwar ist aus der
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ausgehend von der eingangs genannten Drehantriebsvorrichtung Maßnahmen zu treffen, die unter Beibehaltung kompakter Abmessungen die Grundlage für eine optimierte Betriebsweise schaffen.It is the object of the present invention, starting from the rotary drive device mentioned above to take measures that create the basis for optimized operation while maintaining compact dimensions.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass die Drehantriebsvorrichtung mindestens eine in Achsrichtung der Hauptachse relativ zum Vorrichtungsgehäuse unter Ausführung einer Arbeitsbewegung linear hin und her bewegbare weitere Arbeitseinheit aufweist, die über einen linearen Zahnstangenabschnitt verfügt, mittels dem sie in einer zu der ersten Arbeitsebene mit Abstand parallel versetzten zweiten Arbeitsebene ebenfalls mit dem Abtriebszahnkranz der Abtriebseinheit in Verzahnungseingriff steht, wobei mindestens eine der vorhandenen Arbeitseinheiten als durch Fluidbeaufschlagung zu ihrer Arbeitsbewegung antreibbare fluidbetätigte Antriebseinheit ausgebildet ist.To achieve this object, it is provided that the rotary drive device has at least one in the axial direction of the main axis relative to the device housing to perform a working linear reciprocating further work unit, which has a linear rack section, by means of which they are in a to the first working plane with distance parallel offset second working plane is also in meshing engagement with the output gear ring of the output unit, wherein at least one of the existing work units is designed as a fluid-actuated by their Fluidbeaufschlagung fluid-operated drive unit.
Eine derart ausgebildete Drehantriebsvorrichtung ist mit mindestens drei Arbeitseinheiten ausgestattet, die in zwei in Längsrichtung der Drehachse der Abtriebseinheit zueinander versetzten Arbeitsebenen mit dem Abtriebszahnkranz der Abtriebseinheit in Verzahnungseingriff stehen. Entsprechend des vom jeweiligen Anwendungszweck abhängigen Anforderungsprofils ergeben sich dabei für die Arbeitseinheiten verschiedene Nutzungsoptionen. Wenigstens eine Arbeitseinheit ist zur Fluidbeaufschlagung ausgebildet und bildet eine durch Fluidbeaufschlagung zu ihrer Arbeitsbewegung antreibbare fluidbetätigte Antriebseinheit, die bei Ausführung ihrer Arbeitsbewegung ein Antriebsdrehmoment in die um ihre Drehachse drehbare Abtriebseinheit einleitet. Ist kein besonders hohes Abtriebsdrehmoment gefordert, kann eine einzige Arbeitseinheit als fluidbetätigte Antriebseinheit ausgebildet sein, wobei dann die anderen Arbeitseinheiten für andere Zwecke nutzbar sind, insbesondere zur Drehwinkelbegrenzung der Abtriebseinheit. Soll an der Abtriebseinheit ein relativ hohes Abtriebsdrehmoment abgreifbar sein, können ohne Weiteres zwei oder auch mehr als zwei der vorhandenen Arbeitseinheiten als fluidbetätigte Antriebseinheiten ausgebildet sein, die bei gleichzeitiger Fluidbeaufschlagung in funktioneller Parallelschaltung auf die Abtriebseinheit einwirken und somit ein hohes Drehmoment erzeugen können. Als derzeit optimale Lösung wird eine Bauform angesehen, bei der zwei Arbeitseinheiten als gleichzeitig antriebsmäßig mit der Abtriebseinheit zusammenwirkende fluidbetätigte Antriebseinheiten ausgebildet sind, während eine dritte und eventuell auch eine vierte Arbeitseinheit als Anschlageinheit konzipiert ist, die mit einem gehäusefest fixierten oder fixierbaren Gegenanschlag kooperiert, um den Hub der Arbeitsbewegung und mithin auch den Drehwinkel der Abtriebseinheit zu begrenzen.Such a trained rotary drive device is equipped with at least three working units, which are in two mutually offset in the longitudinal direction of the axis of rotation of the output unit working planes with the output sprocket of the output unit in meshing engagement. Depending on the requirement profile depending on the respective application, different usage options result for the work units. At least one working unit is designed for the application of fluid and forms a fluid-actuated drive unit which can be driven by fluid action to its working movement and, when carrying out its working movement, introduces a drive torque into the output unit rotatable about its axis of rotation. If no particularly high output torque is required, a single work unit can be designed as a fluid-operated drive unit, in which case the other work units can be used for other purposes, in particular for limiting the rotational angle of the output unit. If a relatively high output torque can be tapped off at the output unit, two or even more than two of the existing work units can easily be designed as fluid-actuated drive units which act on the output unit with simultaneous fluid loading in functional parallel connection and thus can generate a high torque. As currently optimal solution, a design is considered in which two working units are designed as simultaneously drivingly cooperating with the output unit fluid-operated drive units, while a third and possibly also a fourth working unit is designed as a stop unit, which cooperates with a fixed or fixable fixed counterpart stop fixed to the housing to limit the stroke of the working movement and thus also the rotation angle of the output unit.
Da alle Zahnstangenabschnitte und Arbeitsbewegungen parallel zueinander verlaufen, lässt sich die Drehantriebsvorrichtung mit sehr kompakten Abmessungen realisieren. Pro Arbeitsebene kooperieren maximal zwei Arbeitseinheiten mit der Abtriebseinheit, so dass eine optimale Anordnung ohne gegenseitige Behinderung möglich ist und insbesondere in der Richtung quer zur Drehachse der Abtriebseinheit keine größeren Außenabmessungen entstehen als bei einer konventionellen Vorrichtung, die über nur eine einzige Arbeitsebene verfügt und bei der in dieser Arbeitsebene maximal zwei Arbeitseinheiten angeordnet sind.Since all rack sections and working movements are parallel to one another, the rotary drive device can be realized with very compact dimensions. For each working level, a maximum of two working units cooperate with the output unit, so that an optimal arrangement without mutual interference is possible and especially in the direction transverse to the axis of rotation of the output unit no larger external dimensions than in a conventional device, which has only a single working level and in the a maximum of two work units are arranged in this working level.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Das Vorrichtungsgehäuse verfügt zweckmäßigerweise für jede Arbeitseinheit individuell über eine bevorzugt Längsgestalt aufweisende Arbeitskammer, die die betreffende Arbeitseinheit zur Ermöglichung der Arbeitsbewegung linear gleitverschieblich aufnimmt.The device housing expediently has for each working unit individually via a preferably longitudinal shape having working chamber which receives the respective working unit to enable the working movement linearly slidably.
Vorzugsweise verfügt jede Arbeitskammer über eine Längsachse, deren Erstreckungsrichtung mit der Achsrichtung der Hauptachse des Vorrichtungsgehäuses zusammenfällt.Preferably, each working chamber has a longitudinal axis whose direction of extension coincides with the axial direction of the main axis of the device housing.
Die Anzahl der Arbeitskammern kann exakt der Anzahl der Arbeitseinheiten entsprechen, so dass beispielsweise im Falle des Vorhandenseins von nur drei Arbeitseinheiten auch nur drei Arbeitskammern vorhanden wären. Optimale Flexibilität in der Ausstattung der Drehantriebsvorrichtung besteht jedoch dann, wenn pro Arbeitsebene zwei Arbeitskammern vorhanden sind, so dass im Falle von zwei Arbeitsebenen im Innern des Vorrichtungsgehäuses insgesamt vier Arbeitskammern realisiert sind, wobei jede momentan nicht genutzte Arbeitskammer leer ist und keine Arbeitseinheit aufnimmt.The number of working chambers can correspond exactly to the number of working units, so that, for example, in the case of the presence of only three working units, only three working chambers would be present. Optimum flexibility in the equipment of the rotary drive device, however, exists if there are two working chambers per working plane, so that in the case of two working levels inside the device housing realized a total of four working chambers are, with each currently unused working chamber is empty and does not receive a work unit.
Die Arbeitskammern sind zweckmäßigerweise in einem einstückigen Gehäusegrundkörper ausgebildet, an dem sie stirnseitig beidseits ausmünden, wobei an beide Stirnseiten des Gehäusegrundkörpers ein Gehäusedeckel angebracht ist, der die Arbeitskammern bedarfsweise verschließt.The working chambers are expediently formed in a one-piece housing base body, on which they open on both sides at the end, wherein a housing cover is attached to both end faces of the housing base body, which closes the working chambers, if necessary.
Eine vorteilhaft ausgestaltete Drehantriebsvorrichtung enthält wenigstens zwei Arbeitseinheiten, die als durch Fluidbeaufschlagung zu ihren Arbeitsbewegungen antreibbare fluidbetätigte Antriebseinheiten ausgebildet sind. Welche der vorhandenen Arbeitseinheiten und weiteren Arbeitseinheiten als Antriebseinheit konzipiert ist, ist dabei prinzipiell unerheblich. Vor allem unter dem Gesichtspunkt eines modularen Aufbaus ist es jedoch von Vorteil, wenn zumindest sowohl die erste Arbeitseinheit und die zweite Arbeitseinheit, die in der ersten Arbeitsebene mit der Abtriebseinheit in Antriebsverbindung stehen, als fluidbetätigte Antriebseinheiten ausgebildet sind. Es kann dann je nach Bedarf die mindestens eine weitere Arbeitseinheit, also entweder eine dritte Arbeitseinheit oder eine dritte und vierte Arbeitseinheit mit einer weiteren Funktion belegt werden, sei es beispielsweise wiederum als Antriebseinheit oder insbesondere als zur Drehwinkelbegrenzung dienende Anschlageinheit.An advantageously configured rotary drive device contains at least two working units which are designed as fluid-actuated drive units which can be driven by applying fluid to their working movements. Which of the existing work units and other work units is designed as a drive unit, is in principle irrelevant. Above all, from the viewpoint of a modular design, however, it is advantageous if at least both the first working unit and the second working unit, which are in driving connection with the output unit in the first working plane, are designed as fluid-operated drive units. Depending on requirements, the at least one further working unit, that is to say either a third working unit or a third and fourth working unit, can then be assigned a further function, be it, for example, again as a drive unit or in particular as an abutment unit serving to limit the angle of rotation.
Die Drehantriebsvorrichtung verfügt zweckmäßigerweise über wenigstens eine nicht als fluidbetätigte Antriebseinheit konzipierte Arbeitseinheit, die als Anschlageinheit zur Drehwinkelbegrenzung der Abtriebseinheit fungiert und die mit mindestens einem bezüglich dem Vorrichtungsgehäuse ortsfesten oder ortsfest abstützbaren Gegenanschlag zusammenwirken kann. Jede Anschlageinheit wird durch den mit der Abtriebseinheit eingegangenen Verzahnungseingriff durch die mittels einer Antriebseinheit drehangetriebene Abtriebseinheit zur Ausführung einer Arbeitsbewegung angetrieben und wird an ihrer Fortbewegung gehindert, sobald sie auf einen Gegenanschlag auftrifft.The rotary drive device expediently has at least one working unit which is not designed as a fluid-actuated drive unit and acts as an abutment unit for limiting the rotational angle of the output unit and which can cooperate with at least one counterstop fixed or stationarily supportable with respect to the device housing. Each stop unit is replaced by the one with the output unit Engaged gear engagement is driven by the rotationally driven by a drive unit driven unit to perform a working movement and is prevented from moving as soon as it encounters a counter-attack.
Mindestens eine Anschlageinheit kann als Endstellungs-Anschlageinheit ausgebildet sein, die eine von zwei Drehwinkel-Endlagen der Abtriebseinheit vorgibt. Die Abtriebseinheit kann zwischen zwei Drehwinkel-Endlagen verdreht werden, wobei der zwischen den beiden Drehwinkel-Endlagen liegende Drehwinkel durchaus größer als 360° sein kann und insbesondere vom maximalen Arbeitshub der Arbeitseinheiten abhängt.At least one stop unit may be formed as an end stop unit which predetermines one of two rotational angle end positions of the output unit. The output unit can be rotated between two rotational angle end positions, wherein the rotational angle lying between the two rotational end positions can well be greater than 360 ° and in particular depends on the maximum working stroke of the working units.
Es ist möglich, beide Drehwinkel-Endlagen mittels nur einer einzigen Endstellungs-Anschlageinheit zu definieren, indem dieser Endstellungs-Anschlageinheit bei beiden Bewegungsrichtungen wirksame Gegenanschläge zugeordnet sind. Diese Gegenanschläge befinden sich zweckmäßigerweise an einander entgegengesetzten Stirnseiten des Vorrichtungsgehäuses und sind zweckmäßigerweise verstellbar, um die jeweilige Drehwinkel-Endlage variabel vorgeben zu können.It is possible to define both rotational end positions by means of only a single end position stop unit by these effective end stop unit are assigned effective counter-stops in both directions of movement. These counterstops are expediently located on mutually opposite end sides of the device housing and are expediently adjustable in order to be able to specify the respective rotation angle end position variably.
Es besteht darüber hinaus die vorteilhafte Möglichkeit, zur Vorgabe jeder der beiden Drehwinkel-Endlagen je eine eigene Endstellungs-Anschlageinheit vorzusehen, so dass die Drehantriebsvorrichtung mit zwei Endstellungs-Anschlageinheiten ausgestattet ist, die jeweils mit einem Gegenanschlag kooperieren.There is also the advantageous possibility to provide for each of the two rotation angle end positions each have their own end position stop unit, so that the rotary drive device is equipped with two end position stop units, each cooperating with a counter stop.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn mindestens eine Anschlageinheit als Zwischenstellungs-Anschlageinheit konzipiert ist, mit der sich mindestens eine zwischen den beiden einander entgegengesetzten Drehwinkel-Endlagen liegende Zwischenstellung der Abtriebseinheit vorgeben lässt. Mindestens ein Gegenanschlag der Zwischenstellungs-Anschlageinheit kann zu diesem Zweck Bestandteil eines zur Drehantriebsvorrichtung gehörenden Stellantriebes sein, der zweckmäßigerweise am Vorrichtungsgehäuse angeordnet ist und durch dessen Betätigung der zugeordnete Gegenanschlag in Achsrichtung der Antriebsbewegung in unterschiedlichen Axialpositionen positionierbar ist.It is furthermore advantageous if at least one stop unit is designed as an intermediate position stop unit with which at least one intermediate position of the output unit lying between the two mutually opposite rotational angle end positions can be predetermined. At least one counter-attack the intermediate position stop unit may for this purpose be part of an actuator belonging to the rotary drive device, which is expediently arranged on the device housing and by the actuation of the associated counter-stop in the axial direction of the drive movement in different axial positions can be positioned.
Jede Anschlageinheit ist zweckmäßigerweise in einer im Vorrichtungsgehäuse ausgebildeten Arbeitskammer linear verschiebbar angeordnet, wobei der mindestens eine mit ihr kooperierende Gegenanschlag stirnseitig in die Arbeitskammer hineinragt und der Anschlageinheit insbesondere entgegenragt.Each stop unit is expediently arranged to be linearly displaceable in a working chamber formed in the device housing, the at least one counterstop cooperating with it projecting into the working chamber at the end face and in particular projecting beyond the stop unit.
Von besonderem Vorteil ist eine Ausgestaltung, bei der mindestens eine Anschlageinheit und mindestens ein dieser Anschlageinheit zugeordneter Gegenanschlag derart aufeinander abgestimmt angeordnet sind, dass der Gegenanschlag mit der Anschlageinheit kooperiert, bevor eine fluidbetätigte Antriebseinheit der Arbeitseinheiten an einer bezüglich dem Vorrichtungsgehäuse ortsfesten Fläche anschlägt. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Abtriebseinheit in ihren Endlagen von allen mit ihr zusammenwirkenden fluidbetätigten Antriebseinheiten in vollem Umfang beaufschlagt wird und die fluidischen Kräfte nicht unter Umgehung der Abtriebseinheit in das Vorrichtungsgehäuse eingeleitet werden. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass an der Abtriebseinheit auch in den Drehwinkel-Endlagen das volle Abtriebsdrehmoment zur Verfügung steht, und zwar unabhängig vom Zahnflankenspiel im Bereich der Verzahnungseingriffe.Of particular advantage is an embodiment in which at least one stop unit and at least one of these stop unit associated counter-stop are arranged coordinated with each other, that the counter-stop cooperates with the stop unit before a fluid-operated drive unit of the working units abuts a fixed relative to the device housing surface. In this way it is ensured that the output unit is acted upon in its end positions of all cooperating with their fluid-operated drive units in full and the fluidic forces are not introduced bypassing the output unit in the device housing. In this way it can be ensured that the full output torque is available at the output unit even in the rotational angle end positions, regardless of the backlash in the area of the meshing interventions.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
Figur 1- eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen fluidbetätigten Drehantriebsvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
Figur 2- einen Querschnitt durch die Drehantriebsvorrichtung aus
gemäß Schnittlinie II-II,Figur 1 Figur 3- einen Längsschnitt durch die Drehantriebsvorrichtung der
undFiguren 12 gemäß Schnittlinie III-III, wobei die Schnittebene einer ersten Arbeitsebene entspricht, - Figur 4
- einen Längsschnitt durch die Drehantriebsvorrichtung der
undFiguren 12 gemäß Schnittlinie IV-IV, wobei die Schnittebene einer zu der ersten Arbeitsebene mit Abstand parallelen zweiten Arbeitsebene entspricht, Figur 5- einen der
Figur 4 entsprechenden Längsschnitt durch ein modifiziertes Ausführungsbeispiel der Drehantriebsvorrichtung, und Figur 6- in einem der
Figur 4 entsprechenden Längsschnitt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehantriebsvorrichtung.
- FIG. 1
- A preferred embodiment of the fluid-operated rotary drive device according to the invention in a perspective view,
- FIG. 2
- a cross section through the rotary drive device
FIG. 1 according to section line II-II, - FIG. 3
- a longitudinal section through the rotary drive device of
FIGS. 1 and2 according to section line III-III, wherein the sectional plane corresponds to a first working plane, - FIG. 4
- a longitudinal section through the rotary drive device of
FIGS. 1 and2 according to section line IV-IV, wherein the sectional plane corresponds to a second working plane parallel to the first working plane, - FIG. 5
- one of the
FIG. 4 corresponding longitudinal section through a modified embodiment of the rotary drive device, and - FIG. 6
- in one of the
FIG. 4 corresponding longitudinal section a further embodiment of the rotary drive device according to the invention.
Die in ihrer Gesamtheit mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Drehantriebsvorrichtung ist zur Betätigung mittels Fluidkraft ausgelegt und lässt sich mittels eines fluidischen und bevorzugt gasförmigen Druckmediums antreiben. Als Druckmedium für den Antrieb wird insbesondere Druckluft verwendet.The rotary drive device designated in its entirety by
Sofern im Einzelnen keine anderen Aussagen gemacht werden, bezieht sich die nachfolgende Beschreibung auf alle in der Zeichnung abgebildeten Ausführungsbeispiele.Unless otherwise stated, the following description refers to all embodiments shown in the drawings.
Die Drehantriebsvorrichtung 1 verfügt über ein bevorzugt längliches und insbesondere aus Metall bestehendes Vorrichtungsgehäuse 2, das sich entlang einer strichpunktiert angedeuteten Hauptachse 3 erstreckt, bei der es sich insbesondere um die Längsachse des Vorrichtungsgehäuses 2 handelt.The
Im Innern des Vorrichtungsgehäuses 2 sind vier Arbeitskammern 4 ausgebildet, die jeweils eine Längserstreckung haben und die parallel zueinander ausgerichtet sind. Jede Arbeitskammer 4 hat eine Längsachse 5, wobei alle Längsachsen 5 parallel zueinander verlaufen. Alle Längsachsen 5 haben zudem die gleiche Ausrichtung wie die Hauptachse 3.In the interior of the
Die Arbeitskammern 4 sind im Innern des Vorrichtungsgehäuses 2 insbesondere derart verteilt angeordnet, dass ihre Längsachsen, im Querschnitt gesehen, auf den Eckpunkten eines Rechteckes und insbesondere eines Quadrates zu liegen kommen. Jede Arbeitskammer 4 hat zweckmäßigerweise einen runden Querschnitt, wobei sie vorzugsweise kreiszylindrisch gestaltet ist.The working chambers 4 are arranged distributed in the interior of the
Das Vorrichtungsgehäuse 2 ist insbesondere mehrteilig aufgebaut. Hierbei kann es wie abgebildet einen Gehäusegrundkörper 6 aufweisen, in dem die Arbeitskammern 4 in voller Länge ausgebildet sind und der über zwei einander axial entgegengesetzt orientierte Stirnflächen 7a, 7b verfügt, zu denen die Arbeitskammern 4 jeweils stirnseitig ausmünden. Mit anderen Worten ist der Gehäusegrundkörper 6 von jeder der Arbeitskammern 4 axial durchsetzt.The
Zum stirnseitigen Abschluss der Arbeitskammern 4 ist an jede Stirnfläche 7a, 7b ein Gehäusedeckel 8a, 8b angesetzt, der insbesondere durch eine Schraubverbindung in bevorzugt lösbarer Weise am Gehäusegrundkörper 6 fixiert ist.For frontal completion of the working chambers 4, a
Zur besseren Unterscheidung soll im Folgenden die eine in Achsrichtung der Hauptachse 3 orientierte Stirnseite des Vorrichtungsgehäuses 2 als erste Stirnseite 9a und die entgegengesetzte Stirnseite als zweite Stirnseite 9b bezeichnet werden. Außerdem wird der an der ersten Stirnseite 9a angeordnete Gehäusedeckel als erster Gehäusedecke18a und der an der zweiten Stirnseite 9b angeordnete Gehäusedeckel als zweiter Gehäusedeckel 8b bezeichnet.For better distinction, an end face of the
Jede Arbeitskammer 4 ist dazu geeignet, eine Arbeitseinheit 12 in linear verschiebbarer Weise aufzunehmen. Jede in einer Arbeitskammer 4 angeordnete Arbeitseinheit 12 kann in Achsrichtung der zugeordneten Längsachse 5 relativ zum Vorrichtungsgehäuse 2 verschoben werden, wobei diese Linearbewegung im Folgenden auch als Arbeitsbewegung 13 bezeichnet werden soll. In der Zeichnung sind die einzelnen Arbeitsbewegungen 13 durch Doppelpfeile kenntlich gemacht.Each working chamber 4 is adapted to receive a working unit 12 in a linearly displaceable manner. Each working unit 12 arranged in a working chamber 4 can be displaced in the axial direction of the associated
Je nach Anwendungszweck der Drehantriebsvorrichtung 1 können entweder alle Arbeitskammern 4 oder nur einige der Arbeitskammern 4 mit einer Arbeitseinheit 12 ausgestattet sein. Bei den Ausführungsbeispielen der
Eine erste (4a) und eine zweite (4b) der Arbeitskammern 4 erstrecken sich in einer gemeinsamen ersten Arbeitsebene 16. Ihre Längsachsen 5 fallen mit dieser ersten Arbeitsebene 16 zusammen. Darüber hinaus sind diese erste und zweite Arbeitskammer 4a, 4b rechtwinkelig zu ihren Längsachsen 5 mit Abstand zueinander angeordnet und durch eine Zwischenwand 18 des Vorrichtungsgehäuses 2 längsseits voneinander abgeteilt.A first (4a) and a second (4b) of the working chambers 4 extend in a common first working
In der ersten Arbeitskammer 4a ist eine erste (12a) der Arbeitseinheiten 12 und in der zweiten Arbeitskammer 4b ist eine zweite (12b) der Arbeitseinheiten 12 angeordnet.In the first working chamber 4a is a first (12a) of the working units 12 and in the second working chamber 4b, a second (12b) of the working units 12 is arranged.
Die beiden weiteren Arbeitskammern 4 - im Folgenden auch als dritte (4c) und vierte (4d) Arbeitskammer bezeichnet - sind so angeordnet, dass ihre Längsachsen 5 gemeinsam in einer zweiten Arbeitsebene 17 verlaufen, die parallel zu der ersten Arbeitsebene 16 ausgerichtet und mit Abstand zu der ersten Arbeitsebene 16 angeordnet ist. Auch die dritte und vierte Arbeitskammer 4c, 4d sind durch die erwähnte Zwischenwand 18 voneinander abgeteilt.The two other working chambers 4 - hereinafter also referred to as the third (4c) and fourth (4d) working chamber - are arranged so that their
Eine in der dritten Arbeitskammer 4c angeordnete Arbeitseinheit 12 sei als dritte Arbeitseinheit 12c bezeichnet, eine in der vierten Arbeitskammer 4d angeordnete Arbeitseinheit 12 als vierte Arbeitseinheit 12d.A working unit 12 arranged in the third working chamber 4c is referred to as a third working unit 12c, a working unit 12 arranged in the fourth working chamber 4d as a fourth working unit 12d.
In einer senkrecht zu den beiden Arbeitsebenen 16, 17 verlaufenden Richtung ist das Vorrichtungsgehäuse 12 von einer im Folgenden als Abtriebskammer 14 bezeichneten Durchbrechung durchsetzt. Die Längsachse dieser Abtriebskammer 14 ist mit Bezugsziffer 15 versehen.In a direction perpendicular to the two working
Die Abtriebskammer 14 ist bevorzugt zumindest im Wesentlichen axial mittig in dem Vorrichtungsgehäuse 2 und insbesondere in dessen Gehäusegrundkörper 6 ausgebildet und durchsetzt dabei die Zwischenwand 18. Da der Querschnitt der Abtriebskammer 14 größer ist als die Dicke der Zwischenwand 18, werden sämtliche Arbeitskammern 4a von der Abtriebskammer 14 sekantenähnlich angeschnitten, so dass jede Arbeitskammer 4 über eine fensterartige Öffnung 22 mit der Abtriebskammer 14 in Verbindung stehen.The
Die Arbeitskammern 4 haben untereinander zweckmäßigerweise den gleichen Querschnitt, sowohl hinsichtlich Formgebung als auch hinsichtlich Fläche.The working chambers 4 have expediently the same cross-section, both in terms of shape and in terms of area.
Die in einer jeweiligen Arbeitsebene 16, 17 verlaufenden Arbeitskammern 4a, 4b; 4c, 4d kreuzen die Abtriebskammer 14 auf einander diametral entgegengesetzten Seiten.The working chambers 4a, 4b extending in a respective working
In der Abtriebskammer 14 erstreckt sich eine Abtriebseinheit 23, die um eine zu den beiden Arbeitsebenen 16, 17 rechtwinkelige Drehachse 24 relativ zum Vorrichtungsgehäuse 2 drehbar ist. Die Drehachse 24 fällt zweckmäßigerweise mit der Längsachse 15 der Abtriebskammer 14 zusammen.In the
Die Drehlagerung wird durch Drehlagermittel 25 realisiert, die vorzugsweise als Wälzlagermittel ausgebildet sind und die zweckmäßigerweise im Innern der Abtriebskammer 14 angeordnet sind, wobei sie die Abtriebseinheit 23 koaxial umschließen.The pivot bearing is realized by pivot bearing means 25 which are preferably designed as rolling bearing means and which are expediently arranged in the interior of the
Die Abtriebseinheit 23 verfügt über einen sich in der Abtriebskammer 14 erstreckenden und dabei beide Arbeitsebenen 16, 17 durchquerenden Abtriebsschaft 26. An diesen schließt sich an mindestens einem Endbereich ein vorzugsweise tellerförmig gestalteter und außerhalb des Vorrichtungsgehäuses 2 liegender Abgriffsabschnitt 27 an, der mit Befestigungsmitteln 29 versehen ist, an denen sich eine zu bewegende externe Komponente in bevorzugt lösbarer Weise fixieren lässt. Der Abgriffsabschnitt 27 ist beim Ausführungsbeispiel ein bezüglich dem Abtriebsschaft 26 separater Körper, könnte jedoch auch einstückig mit dem Abtriebsschaft 26 ausgebildet sein.The
Der Abtriebsschaft 26 ist am Außenumfang mit einem in Umfangsrichtung umlaufenden Abtriebszahnkranz 28 versehen. Er besteht in an sich bekannter Weise aus einer Vielzahl von durch Zwischenräume voneinander getrennten Zähnen.The
Der Abtriebszahnkranz 28 hat eine derartige axiale Länge, dass er sich in Achsrichtung der Drehachse 24 über sämtliche fensterartige Öffnungen 22 hinweg erstreckt. Dementsprechend befindet sich unabhängig von der momentanen Drehposition der Abtriebseinheit 23 ein Umfangsabschnitt des Abtriebszahnkranzes 28 im Bereich jeder der fensterartigen Öffnungen 22.The driven
Der Abtriebszahnkranz 28 ist beim Ausführungsbeispiel ein einheitlicher, sich durchgängig zwischen beiden Arbeitsebenen 16, 17 erstreckender Zahnkranz. Prinzipiell könnte er jedoch auch aus mehreren Zahnkranzabschnitten bestehen, von denen der eine im Bereich der ersten Arbeitsebene 16 und der andere im Bereich der zweiten Arbeitsebene 17 angeordnet ist.The driven
Jede Arbeitseinheit 12 ist zumindest an derjenigen ihrer Längsseiten, die der in der gleichen Arbeitsebene liegenden Arbeitseinheit zugewandt ist, mit einem linearen Zahnstangenabschnitt 32 versehen. Jeder dieser Zahnstangenabschnitte 32 erstreckt sich in Achsrichtung der Längsachse 5 der zugeordneten Arbeitskammer 4 und verfügt über eine Vielzahl von in Achsrichtung dieser Längsachse 5 aufeinanderfolgenden, durch Zwischenräume voneinander abgetrennten Zahnen, deren Zahnflanken sich quer und insbesondere rechtwinkelig zur Richtung der Arbeitsbewegung 13 erstrecken.Each working unit 12 is provided with a
Exemplarisch sind die Zahnstangenabschnitte 32 jeweils der Zwischenwand 18 zugewandt.By way of example, the
Indem der Abtriebszahnkranz 18 durch die fensterartigen Öffnungen 22 hindurch längsseits in jede Arbeitskammer 4 eintaucht, steht der Abtriebszahnkranz 28 mit dem Zahnstangenabschnitt 32 jeder Arbeitseinheit 12 in einem eine Kraftübertragung ermöglichenden Verzahnungseingriff. Die Bereiche der Verzahnungseingriffe zwischen den in der ersten Arbeitsebene 16 angeordneten Arbeitseinheiten 12a, 12b und dem Abtriebszahnkranz 28 sind bei 16a, 16b gezeigt und werden im Folgenden auch als erster und zweiter Verzahnungseingriff 16a, 16b bezeichnet. Die Bereiche der Verzahnungseingriffe zwischen den in der zweiten Arbeitsebene 17 angeordneten Arbeitseinheiten 12c, 12d und dem Abtriebszahnkranz 28 sind bei 17c, 17d angedeutet und werden im Folgenden auch als dritter und vierter Verzahnungseingriff 17c, 17d bezeichnet.By the driven sprocket 18 dipping through the window-
Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass die ersten und zweiten Verzahnungseingriffe 16a, 16b gemeinsam in der ersten Arbeitsebene 16 liegen. Diesbezüglich in Achsrichtung der Drehachse 24 beabstandet, sind die dritten und vierten Verzahnungseingriffe 17c, 17d angeordnet, die beide in der zweiten Arbeitsebene 17 liegen.All embodiments have in common that the first and
Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass wenigstens zwei Arbeitseinheiten 12 als fluidbetätigte Antriebseinheit 33 ausgebildet sind. In diesem Zusammenhang sind zweckmäßigerweise genau zwei Arbeitseinheiten 12 als fluidbetätigte Antriebseinheiten 33 konzipiert, was bei den Ausführungsbeispielen auf die beiden gemeinsam in der ersten Arbeitsebene 16 liegenden ersten und zweiten Arbeitseinheiten 12a, 12b zutrifft.All embodiments have in common that at least two working units 12 are designed as a fluid-operated drive unit 33. In this context, exactly two working units 12 are expediently designed as fluid-operated drive units 33, which applies in the exemplary embodiments to the two first and second working units 12a, 12b lying together in the first working
Jede fluidbetätigte Antriebseinheit 33 zeichnet sich dadurch aus, dass sie durch axiale Beaufschlagung mittels eines fluidischen Druckmediums zu ihrer Arbeitsbewegung 13 veranlasst werden kann.Each fluid-operated drive unit 33 is characterized in that it can be caused by its axial application by means of a fluidic pressure medium to its working
Um dies zu ermöglichen, sind bei den Ausführungsbeispielen die beiden Antriebseinheiten 33 nach Art sogenannter doppelt wirkender beaufschlagbarer Kolben ausgebildet und derart unter Abdichtung in der zugeordneten Arbeitskammer 14 untergebracht, dass sie diese Arbeitskammer 14 axial in eine erste Antriebskammer 34a und eine zweite Antriebskammer 34b unterteilen. Jede Antriebseinheit 33 ist axial beidseits der zugehörigen fensterartigen Öffnung 22 mit einer ringförmigen Dichtung 35 versehen, die gleitverschieblich an der Wandung der zugeordneten Arbeitskammer 4a bzw. 4b unter Abdichtung anliegt. Die Abtriebskammer 13 ist somit von den beiden Antriebskammern 34a, 34b jederzeit fluiddicht abgetrennt.To make this possible, in the embodiments, the two drive units 33 are formed in the manner of so-called double acting acted pistons and housed under sealing in the associated working
Über ein in
Auf diese Weise kann die Abtriebseinheit 23 zu einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Abtriebs-Drehbewegung 38 entweder im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben werden.In this way, the
Beim Ausführungsbeispiel sind die fluidbetätigten Antriebseinheiten 33 für axial beidseitige Fluidbeaufschlagung ausgelegt. Denkbar wäre allerdings auch eine Ausführung mit nur einseitiger Fluidbeaufschlagungsmöglichkeit. Ebenso wäre es denkbar, die Stellkraft in einer Richtung mittels einer mechanischen Federeinrichtung hervorzurufen.In the exemplary embodiment, the fluid-operated drive units 33 are designed for axially bilateral fluid admission. Conceivable, however, would be an embodiment with only one-sided Fluidbeaufschlagungsmöglichkeit. It would also be conceivable to cause the actuating force in one direction by means of a mechanical spring device.
Die Abtriebsdrehbewegung 38 kann an dem außerhalb des Vorrichtungsgehäuses 12 angeordneten Abgriffsabschnitt 27 der Abtriebseinheit 23 bequem abgegriffen werden.The
Bei Bedarf kann die Abtriebseinheit 23 axial in voller Länge von einem Durchgangskanal 42 durchsetzt sein, der sich nutzen lässt, um fluidische und/oder elektrische Energie hindurchzuleiten bzw. um elektrische Kabel oder Fluidschläuche hindurchzuführen.If desired, the
Soll an der Abtriebseinheit 23 ein besonders hohes Drehmoment abgreifbar sein, kann zusätzlich auch noch die dritte Arbeitseinheit 12c und bei Bedarf weiter zusätzlich auch noch die vierte Arbeitseinheit 12d als fluidbetätigte Antriebseinheit ausgebildet sein. In diesem Fall wäre auch die dritte und eventuell vierte Arbeitseinheit 12c, 12d in einer Weise ausgebildet, dass sie die zugeordnete dritte bzw. vierte Arbeitskammer 4c, 4d unter Abdichtung in zwei Antriebskammern unterteilt, die mit einem fluidischen Druckmedium beaufschlagbar sind, um eine die Antriebsbewegung 13 hervorrufende Stellkraft zu erzeugen.If a particularly high torque can be picked off at the
Es versteht sich, dass zweckmäßigerweise sämtliche Antriebskammern, deren Fluidbeaufschlagung ein untereinander gleichgerichtetes Antriebsdrehmoment erzeugen, gleichzeitig fluidisch beaufschlagt werden. Hierzu kann das bereits erwähnte Fluidkanalsystem 36 entsprechend erweitert sein, so dass weiterhin unter Verwendung lediglich zweier Ansteueröffnungen 37 sämtliche Antriebskammern in aufeinander abgestimmter Weise fluidisch ansteuerbar sind. Selbstverständlich besteht alternativ die Möglichkeit, die vorhandenen Antriebskammern auch individuell anzusteuern.It is understood that expediently all the drive chambers, the fluid loading of which generate a mutually rectified drive torque, are simultaneously subjected to fluidic action. For this purpose, the already mentioned
Ist die Drehantriebsvorrichtung 1 mit nur zwei fluidbetätigten Antriebseinheiten 33 ausgestattet, können prinzipiell zwei beliebige der vorhandenen oder möglichen vier Arbeitseinheiten 4 die Funktion der Antriebseinheiten 33 übernehmen. Besonders vorteilhaft ist jedoch die bei den Ausführungsbeispielen realisierte Variante, bei der die gemeinsam in der ersten Arbeitsebene 16 liegenden ersten und zweiten Arbeitseinheiten 12a, 12b als fluidbetätigte Antriebseinheiten 33 genutzt werden.If the
Wenigstens eine der Arbeitseinheiten 12 ist zweckmäßigerweise als Anschlageinheit 43 ausgebildet, mit deren Hilfe sich eine Drehwinkelbegrenzung der zu der Abtriebsdrehbewegung 38 antreibbaren Abtriebseinheit 23 realisieren lässt. Als mindestens eine Anschlageinheit 43 fungiert dabei insbesondere eine Arbeitseinheit 12, die nicht als fluidbetätigte Antriebseinheit 33 ausgebildet oder genutzt wird. Auf diese Weise ist ein voneinander unabhängiges Antreiben und winkelmäßiges Positionieren der Abtriebseinheit 23 möglich.At least one of the working units 12 is expediently designed as an abutment unit 43, with the aid of which an angle of rotation limitation of the driven
Bei den Ausführungsbeispielen der
Um eine Anschlagfunktion erfüllen zu können, ist im axialen Hubweg jeder Anschlageinheit 43 mindestens ein bezüglich dem Vorrichtungsgehäuse 2 ortsfester oder ortsfest abstützbarer Gegenanschlag 44 angeordnet. Wenn die Anschlageinheit 43 auf einen solchen Gegenanschlag 44 aufläuft und dieser Gegenanschlag 44 gehäusefest abgestützt ist, wird die Anschlageinheit 43 an einer Weiterbewegung gehindert. Auf diese Weise wird gleichzeitig auch die Abtriebsdrehbewegung 38 gestoppt, weil die Abtriebseinheit 43 sowohl mit den Antriebseinheiten 33 als auch mit der mindestens einen Anschlageinheit 43 in Verzahnungseingriff steht.In order to be able to fulfill an abutment function, at least one counter-abutment 44 which is stationary or can be stationarily supported with respect to the
Die Abtriebseinheit 23 kann zwischen zwei drehwinkelmäßigen Endlagen verdreht werden. Wenigstens eine Anschlageinheit 43 ist als Endstellungs-Anschlageinheit 43a ausgebildet, mit der sich mindestens eine solche Endlage vorgeben lässt.The
Beim Ausführungsbeispiel der
Angetrieben wird die Endstellungs-Anschlageinheit 43a, wie im Übrigen jede der bei dem Ausführungsbeispiel beschriebenen Anschlageinheiten 43, durch die jeweils vorhandene mindestens eine Antriebseinheit 33, mit der sie unter Zwischenschaltung des Antriebszahnkranzes 28 in Antriebsverbindung steht.The end position stop unit 43a is driven, as is otherwise the case with each of the stop units 43 described in the exemplary embodiment, by the respectively present at least one drive unit 33 with which it is drivingly connected with the interposition of the
Beim Ausführungsbeispiel der
Exemplarisch sind die beiden Gegenanschläge 44 an dem ersten Gehäusedeckel 8a angeordnet und ragen ausgehend von dort von der gleichen Stirnseite her in die dritte und vierte Arbeitskammer 4c, 4d hinein.By way of example, the two
Auf diese Weise ist jeweils eine der beiden Endstellungs-Anschlageinheiten 43a für eine Drehwinkelbegrenzung der Abtriebseinheit 23 in einer ihrer beiden möglichen Drehrichtungen zuständig. Somit lässt sich insbesondere auch eine voneinander unabhängige Drehwinkelbegrenzung bei beiden Drehrichtungen der Abtriebseinheit 23 realisieren.In this way, in each case one of the two end position stop units 43a is responsible for a rotation angle limitation of the
Das Ausführungsbeispiel der
Während also die Endstellungs-Anschlageinheit 43a des Ausführungsbeispiels der
Diese Zwischenpositionierung mittels einer Zwischenstellungs-Anschlageinheit 43b kann übrigens auch in Verbindung mit zwei Endstellungs-Anschlageinheiten 43a realisiert werden, die nach dem Vorbild der
Die Zwischenstellungs-Anschlageinheit 43b verfügt über einen insbesondere an einer Stirnseite des Vorrichtungsgehäuses 3 angeordneten Stellantrieb 45, der über ein axial bewegliches Stellglied 46 verfügt, an dem der Gegenanschlag 44 angeordnet ist oder das den Gegenanschlag 44 unmittelbar selbst bildet. Beim Ausführungsbeispiel ist der Stellantrieb 45 ein fluidbetätigter Antrieb, beispielsweise nach Art eines pneumatischen oder hydraulischen Arbeitszylinders, er könnte jedoch auch ein elektrischer Antrieb sein.The intermediate position stop unit 43b has an
Durch Aktivierung des Stellantriebes 45 lässt sich das Stellglied 46 axial verlagern, um dadurch den zugeordneten Gegenanschlag 44 wahlweise in einer aus
Ist der Gegenanschlag 44 durch Betätigung des Stellantriebes 45 in eine Zwischenstellungs-Vorgabeposition verlagert, trifft die zugeordnete Zwischenstellungs-Anschlageinheit 43b darauf auf, bevor die Endstellungs-Anschlageinheit 43a einen Gegenanschlag erreicht. Auf diese Weise lässt sich eine winkelmäßige Zwischenposition der Abtriebseinheit 23 vorgeben.If the counter-stop 44 is displaced by actuation of the
Die Drehantriebsvorrichtung 1 kann auch mit mehreren als Zwischenstellungs-Anschlageinheit 43b ausgestalteten Anschlageinheiten 43 ausgestattet werden.The
Es ist von Vorteil, wenn die Drehwinkelpositionen der Abtriebseinheit 23 nicht durch fluidbetätigte Antriebseinheiten 33 vorgegeben werden, sondern durch mindestens eine zusätzlich vorhandene Anschlageinheit 43, die nicht zur Erzeugung des Abtriebsdrehmoments der Abtriebseinheit 23 herangezogen wird. Hierdurch ergibt sich der bei allen Ausführungsbeispielen vorhandene Vorteil, dass die Anschlageinheit(en) 43 anschlagsmäßig wirksam sind und mit einem Gegenanschlag 44 kooperieren, bevor eine der Antriebseinheiten 33 durch Anlage am Vorrichtungsgehäuse 2 an einer axialen Weiterbewegung gehindert wird. Somit ist gewährleistet, dass die in eine Antriebseinheit 33 eingeleiteten Fluidkräfte stets und auch bei Erreichen der winkelmäßigen Endlage der Abtriebseinheit 23 in diese Abtriebseinheit 23 eingeleitet werden. Somit steht an der Abtriebseinheit 23 auch in deren Endlagen stets das volle mögliche Drehmoment zum Abgriff bereit.It is advantageous if the rotational angle positions of the
Die Drehwinkelbegrenzung der Abtriebseinheit 23 ist zweckmäßigerweise variabel. Es besteht die vorteilhafte Möglichkeit, wenigstens eine und zweckmäßigerweise beide Endlagen veränderlich vorzugeben. Hierzu sind die Gegenanschläge 44 am Vorrichtungsgehäuse 2 in Achsrichtung der zugeordneten Arbeitsbewegung 13 verstellbar und in der jeweils eingestellten Position axial unbeweglich festsetzbar angeordnet.The rotation angle limit of the
Es ist weiter vorteilhaft, wenn mindestens ein Gegenanschlag 44 Bestandteil eines fluidischen Stoßdämpfers 47 ist, so dass der Endaufprall der Anschlageinheit 43 gedämpft wird und Beschädigungen der Anschlageinheit 43 und/oder der Gegenanschläge 44 vorgebeugt wird.It is also advantageous if at least one
Bei allen Ausführungsbeispielen ist das Vorrichtungsgehäuse 2 unabhängig von der Anzahl der vorhandenen Arbeitseinheiten 12 mit vier Arbeitskammern 4 ausgestattet. Eine eventuell nicht benötigte Arbeitskammer 4 bleibt dementsprechend leer, wie dies die
In der erfindungsgemäßen Drehantriebsvorrichtung 1 lassen sich alle bisher beschriebenen Arbeitseinheiten 12 beliebig miteinander kombinieren, so dass ein modulares System vorliegt, das von Fall zu Fall auf den jeweiligen Anwendungszweck spezifisch zugeschnitten werden kann. Im Übrigen können die vorhandenen Arbeitskammern 4 bei Bedarf auch noch für andere als die erläuterten Zwecke genutzt werden.In the
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