EP0933527A2 - Fluidbetätigte Drehantriebsvorrichtung - Google Patents

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EP0933527A2
EP0933527A2 EP98123579A EP98123579A EP0933527A2 EP 0933527 A2 EP0933527 A2 EP 0933527A2 EP 98123579 A EP98123579 A EP 98123579A EP 98123579 A EP98123579 A EP 98123579A EP 0933527 A2 EP0933527 A2 EP 0933527A2
Authority
EP
European Patent Office
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stop
rotary drive
piston
drive device
stop unit
Prior art date
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EP98123579A
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English (en)
French (fr)
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EP0933527A3 (de
EP0933527B1 (de
Inventor
Kurt Dr. Stoll
Albrecht Wagner
Dietmar Pfeiffer
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Festo SE and Co KG
Original Assignee
Festo SE and Co KG
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Publication of EP0933527A3 publication Critical patent/EP0933527A3/de
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Publication of EP0933527B1 publication Critical patent/EP0933527B1/de
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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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C1/00—Reciprocating-piston liquid engines
    • F03C1/02—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders
    • 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
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/08—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor
    • F15B11/12—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor providing distinct intermediate positions; with step-by-step action
    • F15B11/121—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor providing distinct intermediate positions; with step-by-step action providing distinct intermediate positions
    • F15B11/123—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor providing distinct intermediate positions; with step-by-step action providing distinct intermediate positions by means of actuators with fluid-operated stops

Definitions

  • the invention relates to a fluid-operated rotary drive device, with a rotatably mounted stripping section, which has at least one ring gear with which on two provided adjacent drive piston rack-like gears are engaged, wherein the drive pistons by applying fluid to each other parallel directions can be moved in opposite directions, by a rotary movement of the driven part between two end positions to evoke.
  • Rotary drives of this type are due to the existence two drive pistons also as double-piston rotary drives designated. Your mostly as a solid or hollow shaft The driven part engages between the two drive pistons through with it at diametrically opposite Circumferential point is in meshing engagement.
  • the Drive the drive piston in an opposite linear motion, what according to the chosen direction of travel a rotational movement of the driven part in or against Clockwise.
  • the from the stripping section rotation angle swept between the two end positions can correspond to the maximum possible travel of the drive piston be more or less than 360 °.
  • a disadvantage of the rotary drive devices known to the applicant is the lack of opportunity to Specification of intermediate positions of the stripping section. Thereby the area of application is limited to certain purposes. It is therefore the object of the present invention a rotary drive device of the aforementioned Kind of creating a positioning of the stripping section in intermediate positions between the two end positions enables.
  • This task is solved by a position setting device, by interacting with the two drive pistons the specification of one between the end positions Allows intermediate position of the stripping section and this via a two in the axial extension of two drive pistons arranged side by side stop parts having stop unit, the relative displaceable to the drive piston in a positioning position is in which the two stop parts at the same time rest on the assigned drive piston.
  • the stripping section can be in addition to the two end positions also in at least one intermediate position be positioned so that the rotary drive device a more extensive field of application is available stands. Because the position setting device with the drive piston works together, is subject to meshing between the driven part and the drive piston no higher load compared to a conventional one Construction.
  • the desired intermediate position can be simply by making the stop unit so far is shifted towards the drive piston until everyone Drive piston on one of the firmly connected Abutment parts. Mediating the meshing engagement there is therefore a closed power circuit, a play-free fixation of the driven part in the predefined intermediate position.
  • the stop unit is expediently between the Positioning position and one outside the maximum possible axial travel of the drive piston Basic position shiftable, with the drive piston in the Basic position of the stop unit by pressurization be positioned in their end positions can that the output part the assigned end position occupies.
  • the stop unit is expediently located in the Home position outside of the drive piston Piston receiving spaces while in the positioning position with both stop parts axially in at the same time the two piston receiving spaces protrude.
  • the rotary drive device is preferably designed such that that a displacement of the stop unit through Fluid power is possible.
  • the stop unit via one firmly connected to the two stop parts
  • Actuating pistons that are used for relocation, for example is pressurized with compressed air.
  • the actuating piston has an elongated outline has, where he will be referred to as a flat piston could.
  • the stop parts are expediently designed like a plunger and run in coaxial extension of each assigned drive piston parallel to each other. You can use cross spacing on the commonly assigned Actuating piston can be arranged.
  • the fluid application of the actuating piston can optionally in the manner of a single-acting or a double-acting working cylinder respectively.
  • one or both Stop parts have a stop element that adjust in the direction of travel of the assigned drive piston leaves.
  • the stop unit can have one or more cavities from the outside, in particular by means of a suitable screwing tool, enable adjustment of the respective stop element.
  • the rotary drive device generally designated 1 in the drawing comprises a drive module 2 and a Detachably fixed to this positioning module 3.
  • the Structure of the drive module 2 can be the prior art correspond, the actual innovation extends to the positioning module 3 and its interaction with the Drive module 2.
  • the drive module 2 contains an elongated first housing 4 with expediently cuboidal outer contour.
  • it comprises an elongated base section 5, which in Longitudinal direction of two piston receiving spaces arranged side by side is enforced.
  • cover 7 Through one on the back the base section 5 attached cover 7 are the Piston receiving spaces 6, 6 'sealed at one axial end.
  • the opposite front end causes the positioning module 3, which with its housing - hereinafter referred to as the second housing 8 - to the front end of the base section 5 and is attached by means of screws, not shown.
  • each piston receiving space 6, 6 ' there is an in Drive piston 12 guided in the longitudinal direction, 12 '.
  • Each drive piston 12, 12 ' has an in Rack-like toothing 13 extending in the longitudinal direction, 13 'with transverse and in particular at right angles to the longitudinal axes 14, 14 'of the piston receiving spaces 6, 6' extending Teeth.
  • the teeth are 13, 13 'on rack elements 15, 15', the axially fixed on both sides with a piston head 16 each are the one associated with the inner surface of the Piston receiving space 6, 6 'cooperating annular Seal 17 carries.
  • Each piston receiving space 6, 6 ' is by the one located therein Drive pistons 12, 12 'in two working spaces 18, 19; 18 ', 19' divided. Communicate via fluid channels 22 the working spaces with the outside of the first housing 4 in particular at the end cover 7 opening connection openings 23, via which a fluid pressure medium, in particular Compressed air can be supplied and removed as required can.
  • the arrangement is preferably made so that the Positioning module 3 facing front working space 18, 18 ' of a respective piston receiving space 6, 6 'with the rear Working space 19 ', 19 of the other piston receiving space communicates, the communicating in pairs Workrooms a common connection opening 23rd can be assigned via the schematically indicated Pressure fluid lines 24 with a first control valve device 25 communicate.
  • the first control valve device 25 of the exemplary embodiment is a 4/3-way valve carried out in the neutral position shown all work rooms 18, 19; 18 ', 19' to the surrounding area R vented. In the other two possible switching positions the working rooms are pressurized in this way or vented that the drive pistons 12, 12 ' in mutually parallel directions along the longitudinal axes 14, 14 'are moved synchronously in opposite directions. At leads a forward movement of the one drive piston so the other drive piston makes a backward movement.
  • the area of the toothing 13, 13 ' Output section 28 is expedient on the outer circumference with a self-contained ring gear 34 and non-rotatably connected, which at the same time, diametrically opposite positions, with the two teeth 13, 13 'of the drive piston 12, 12' combs.
  • Fasteners 35 allow the setting components to be rotated or pivoted, for example of a gripper used to handle workpieces.
  • the drive module 2 is now in the form of the positioning module 3 assigned a position setting device, the by interaction with the two drive pistons 12, 12 ' the specification of a rotational intermediate position of the driven part 27 allows relative to the first housing 4, wherein the intermediate position lies between the end positions, the the output part 27 takes an angular position when the drive piston 12, 12 'one or the other of their two take possible axial end positions.
  • end positions can be defined in particular in that the drive piston 12, 12 'on a cover-side contact surface get to the facility.
  • the position setting device 3 has a stop unit axially upstream of the drive piston 12, 12 ' 36, which are indicated in a by double arrow Direction of displacement 37 parallel to the directions of travel the drive piston 12, 12 'relative to the aforementioned is relocatable. It is in the second housing 8 slidably mounted and has two in axial Extension of the two drive pistons 12, 12 'at a distance stop parts 38, 38 'arranged next to one another. Each stop part 38, 38 'has its associated one Piston receiving space 6, 6 'facing the end face via a stop surface 42, 42 ', which is a counter stop surface 43, 43 'axially opposite, which is located on the End face of the axially adjacent drive piston 12, 12 ' located.
  • the stop unit 36 is through in the embodiment Fluid power between the basic position shown in Fig. 2 and one in this respect axially towards the drive module 2 shifted positioning position movable.
  • the stop surfaces 42, 42 ' are outside the maximum possible axial travel of the drive pistons 12, 12 ', expediently in the second Housing 8 are retracted.
  • the two stop parts 38, 38 ' project axially into the adjacent one Piston receiving space 6, 6 'in and take the in Fig. 2 indicated by the one stop part Position.
  • This position 44 stands out characterized in that both stop parts 38, 38 'with their Stop surfaces 42, 42 'on the counter stop surface 43, 43' of the axially adjacent drive piston 12, 12 'simultaneously issue.
  • the two are through the meshing engagement 13, 13 'motion-coupled with each other Drive piston 12, 12 'clamped axially immovable, and you get a play-free fixation of the Output part 27 in the present intermediate position.
  • the in the exemplary embodiment in the positioning position present intermediate position of the driven part 27 is one Middle position, the angular middle between the two End positions. 5 shows this for clarification and 6 the in the basic position of the stop unit 36 realizable end positions, between those in the embodiment there is an angle of rotation of 90 °.
  • Fig. 7 is the same arrangement when shifted to the positioning position Stop unit 36 shown, the driven part 27 occupies a 45 ° center position.
  • the stop unit 36 is for its actuation in the exemplary embodiment equipped with an actuating piston 45, which is formed in a second housing 8 another piston receiving space 46 is located in Direction of displacement 37 is displaceable.
  • the actuating piston 45 is elongated Outline designed as a flat piston, of cross section seen an elongated shape. In the embodiment 3 it has flat longitudinal sides which are connected to each other via rounded narrow sides. An oval and, for example, elliptical contour would also be conceivable.
  • the two stop parts 38, 38 'are plunger-like formed, being in coaxial extension of the each associated drive piston 12, 12 'with the Actuating piston 45 are connected.
  • the connection areas are in the embodiment in the range Narrow-side sections of the actuating piston 45.
  • the positioning module 3 is of the single-acting type Working cylinder built, the rear working space 55 is constantly vented via a housing channel 56.
  • the one on the other side of the actuating piston 45 lying front work space 57 communicates via a connection opening 58 passing through the second housing 8 and a pressure medium line 62 connected to it a second control valve device 63.
  • the front working space 57 optionally with a pressure medium source P connects or vented to the environment R.
  • position module 3 also according to Art a double-acting cylinder can, regardless of the actuation state of the drive module 2 the return movement of the stop unit 36 in the To be able to make the basic position.
  • the two stop surfaces in the embodiment 42, 42 ' provided on two stop elements 65, each on a tubular body 66 of the Stop unit 36 are mounted so adjustable that they move in the direction of travel of the drive pistons 12, 12 ' can be adjusted continuously.
  • the stop elements are preferably 65 bolt-like design and with one Provide external thread, through which they are formed in the tube type Base body 66 are screwed.
  • This tubular Base body 66 is in one piece in the exemplary embodiment formed with the bearing rod 47, which is hollow is, so that the stop part 38, 38 'and the associated bearing rod 47, 47 'through access channel 67 results from the outside of the second housing 8 access to the associated stop element 65 enables.
  • the rotary drive device 1 allows in the embodiment a simple capture of the set Intermediate position via the position setting device 3.
  • the position setting device can be 3 optionally to different Apply drive modules 2 and in particular also enables retrofitting conventional drive modules.

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Abstract

Es wird eine fluidbetätigte Drehantriebsvorrichtung (1) vorgeschlagen, die zwei gegensinnig bewegbare Antriebskolben (12, 12') und ein mit diesen kämmendes Abtriebsteil (27) aufweisen. Mit Hilfe einer Positionsvorgabeeinrichtung (3) läßt sich eine Zwischenposition des Abtriebsteils (27) vorgeben. Hierzu ist eine Anschlageinheit (36) vorgesehen, die über zwei in axialer Verlängerung der beiden Antriebskolben (12, 12') nebeneinanderliegend angeordnete Anschlagteile (38, 38') verfügt. Sie ist relativ zu den Antriebskolben (12, 12') in eine Positionierstellung verlagerbar, in der die beiden Anschlagteile (38, 38') gleichzeitig am jeweils zugeordneten Antriebskolben anliegen, was der angestrebten Zwischenposition entspricht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine fluidbetätigte Drehantriebsvorrichtung, mit einem drehbar gelagerten Abtriebsteil, das wenigstens einen Zahnkranz aufweist, mit dem an zwei nebeneinanderliegend angeordneten Antriebskolben vorgesehene zahnstangenartige Verzahnungen in Eingriff stehen, wobei die Antriebskolben durch Fluidbeaufschlagung in zueinander parallelen Richtungen gegensinnig bewegbar sind, um eine Drehbewegung des Abtriebsteils zwischen zwei Endpositionen hervorzurufen.
Drehantriebe dieser Art werden auf Grund des Vorhandenseins zweier Antriebskolben auch als Doppelkolben-Drehantriebe bezeichnet. Ihr meist als Voll- oder Hohlwelle ausgeführtes Abtriebsteil greift zwischen den beiden Antriebskolben hindurch, mit denen es an diametral entgegengesetzter Umfangsstelle in Verzahnungseingriff steht. Durch entsprechende Fluidbeaufschlagung lassen sich die Antriebskolben zu einer gegensinnigen Linearbewegung antreiben, was entsprechend der gewählten Verfahrrichtung eine Drehbewegung des Abtriebsteils im oder entgegen dem Uhrzeigersinn zur Folge hat. Der dabei vom Abtriebsteil zwischen den beiden Endpositionen überstrichene Drehwinkel kann entsprechend dem maximal möglichen Verfahrweg der Antriebskolben mehr oder weniger als 360° betragen.
Von Nachteil bei den der Anmelderin bekannten Drehantriebsvorrichtungen ist die fehlende Möglichkeit zur Vorgabe von Zwischenpositionen des Abtriebsteils. Dadurch ist der Anwendungsbereich auf bestimmte Einsatzzwecke beschränkt. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehantriebsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine Positionierung des Abtriebsteils in Zwischenpositionen zwischen den beiden Endpositionen ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Positionsvorgabeeinrichtung, die durch Zusammenwirken mit den beiden Antriebskolben die Vorgabe einer zwischen den Endpositionen befindlichen Zwischenposition des Abtriebsteils ermöglicht und hierzu über eine zwei in axialer Verlängerung der beiden Antriebskolben nebeneinanderliegend angeordnete Anschlagteile aufweisende Anschlageinheit verfügt, die relativ zu den Antriebskolben in eine Positionierstellung verlagerbar ist, in der die beiden Anschlagteile gleichzeitig am jeweils zugeordneten Antriebskolben anliegen.
Auf diese Weise kann das Abtriebsteil zusätzlich zu den beiden Endpositionen auch in wenigstens einer Zwischenposition positioniert werden, so daß der Drehantriebsvorrichtung ein umfangreicheres Einsatzfeld zur Verfügung steht. Da die Positionsvorgabeeinrichtung mit den Antriebskolben zusammenarbeitet, unterliegt der Verzahnungseingriff zwischen dem Abtriebsteil und den Antriebskolben keiner höheren Belastung verglichen mit einem konventionellen Aufbau. Die gewünschte Zwischenposition läßt sich einfach dadurch erreichen, daß die Anschlageinheit so weit in Richtung der Antriebskolben verlagert wird, bis jeder Antriebskolben an einem der fest miteinander verbundenen Anschlagteile anliegt. Unter Vermittlung des Verzahnungseingriffes liegt somit ein geschlossener Kraftkreis vor, der eine spielfreie Fixierung des Abtriebsteils in der vorgegebenen Zwischenposition ermöglicht.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Zweckmäßigerweise ist die Anschlageinheit zwischen der Positionierstellung und einer außerhalb des maximal möglichen axialen Verfahrweges der Antriebskolben liegenden Grundstellung verlagerbar, wobei die Antriebskolben in der Grundstellung der Anschlageinheit durch Druckbeaufschlagung derart in ihren Endlagen positioniert werden können, daß das Abtriebsteil die jeweils zugeordnete Endposition einnimmt.
Zweckmäßigerweise befindet sich die Anschlageinheit in der Grundstellung außerhalb der die Antriebskolben aufnehmenden Kolbenaufnahmeräume, während sie in der Positionierstellung mit beiden Anschlagteilen gleichzeitig axial in die beiden Kolbenaufnahmeräume hineinragt.
Vorzugsweise ist die Drehantriebsvorrichtung so ausgestaltet, daß eine Verlagerung der Anschlageinheit durch Fluidkraft ermöglicht ist. Hierzu kann die Anschlageinheit über einen fest mit den beiden Anschlagteilen verbundenen Betätigungskolben verfügen, der zur Verlagerung zum Beispiel mit Druckluft beaufschlagt wird. Um eine kompakte, flachbauende Bauform realisieren zu können, ist es von Vorteil, wenn der Betätigungskolben einen länglichen Umriß aufweist, wobei er als Flachkolben bezeichnet werden könnte.
Die Anschlagteile sind zweckmäßigerweise stößelartig ausgebildet und verlaufen in koaxialer Verlängerung des jeweils zugeordneten Antriebskolbens parallel zueinander. Sie können mit Querabstand an dem gemeinsam zugeordneten Betätigungskolben angeordnet sein. Die Fluidbeaufschlagung des Betätigungskolbens kann wahlweise nach Art eines einfachwirkenden oder eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders erfolgen.
Insbesondere um eine Feinjustierung der angestrebten Zwischenposition zu ermöglichen, können eines oder beide Anschlagteile über ein Anschlagelement verfügen, das sich in Verfahrrichtung des zugeordneten Antriebskolbens verstellen läßt. Um mit einfachen Mitteln eine nachträgliche Justierung zu gestatten, kann die Anschlageinheit über einen oder mehrere Hohlräume verfügen, die von außen her, insbesondere mittels eines geeigneten Schraubwerkzeuges, ein Verstellen des jeweiligen Anschlagelementes ermöglichen.
Es ist ferner von Vorteil, wenn eine beim Verlassen der Positionierstellung der Anschlageinheit wirksame Abluftdrosselung vorgesehen ist. Dies ermöglicht eine kontrollierte Bewegung der Anschlageinheit, wenn das Abtriebsteil aus der Zwischenposition herausbewegt wird, wobei eine schnellende Bewegung vermieden wird.
Ist die Anschlageinheit mit wenigstens einem mit einem Positionssensor zusammenarbeitenden Betätigungsglied versehen, besteht insbesondere die Möglichkeit, die erreichte Zwischenposition des Abtriebsteils über die Anschlageinheit zu detektieren.
Durch gegenseitige Abstimmung der Länge der Anschlagteile und der Antriebskolben sowie deren relativer Zuordnung läßt sich die vorzugebende Zwischenposition praktisch beliebig zwischen den beiden Endpositionen auswählen. Als besonders zweckmäßig erscheint die Vorgabe einer Mittenposition, bei der der vom Abtriebsteil eingenommene Drehwinkel die Hälfte des zwischen den beiden Endpositionen liegenden Drehwinkels beträgt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:
Fig. 1
eine bevorzugte Bauform der erfindungsgemäßen Drehantriebsvorrichtung in perspektivischer Darstellung,
Fig. 2
einen Längsschnitt durch die Drehantriebsvorrichtung gemäß Schnittlinie II-II aus Fig. 1 und 4,
Fig. 3
eine Stirnansicht der Drehantriebsvorrichtung mit Blick gemäß Pfeil III aus Fig. 2,
Fig. 4
einen Querschnitt durch die Drehantriebsvorrichtung gemäß Schnittlinie IV-IV aus Fig. 2 und
Fig. 5 bis 7
in schematischer Darstellung verschiedene Betriebszustände der Drehantriebsvorrichtung.
Die in der Zeichnung allgemein mit 1 bezeichnete Drehantriebsvorrichtung umfaßt ein Antriebsmodul 2 und ein lösbar fest mit diesem verbundenes Positioniermodul 3. Der Aufbau des Antriebsmoduls 2 kann dem Stand der Technik entsprechen, die eigentliche Neuerung erstreckt sich auf das Positioniermodul 3 und dessen Zusammenwirken mit dem Antriebsmodul 2.
Das Antriebsmodul 2 enthält ein längliches erstes Gehäuse 4 mit zweckmäßigerweise quaderförmiger Außenkontur. Im einzelnen umfaßt es einen länglichen Basisabschnitt 5, der in Längsrichtung von zwei nebeneinander angeordneten Kolbenaufnahmeräumen durchsetzt ist. Durch einen rückseitig an den Basisabschnitt 5 angesetzten Abschlußdeckel 7 sind die Kolbenaufnahmeräume 6, 6' am einen axialen Ende dicht verschlossen. Den entgegengesetzten vorderseitigen Abschluß bewirkt das Positioniermodul 3, das mit seinem Gehäuse - nachfolgend als zweites Gehäuse 8 bezeichnet - an die vordere Stirnseite des Basisabschnittes 5 angesetzt und mittels nicht näher dargestellter Schrauben befestigt ist.
In jedem Kolbenaufnahmeraum 6, 6' befindet sich ein in Längsrichtung verschiebbar geführter Antriebskolben 12, 12'. Jeder Antriebskolben 12, 12' verfügt über eine in Längsrichtung verlaufende zahnstangenartige Verzahnung 13, 13' mit quer und insbesondere rechtwinkelig zu den Längsachsen 14, 14' der Kolbenaufnahmeräume 6, 6' verlaufenden Zähnen. Beim Ausführungsbeispiel befinden sich die Verzahnungen 13, 13' an Zahnstangenelementen 15, 15', die axial beidseits mit je einem Kolbenkopf 16 fest verbunden sind, der eine mit der Innenfläche des zugeordneten Kolbenaufnahmeraumes 6, 6' zusammenarbeitende ringförmige Dichtung 17 trägt.
Jeder Kolbenaufnahmeraum 6, 6' wird durch den darin befindlichen Antriebskolben 12, 12' in zwei Arbeitsräume 18, 19; 18', 19' unterteilt. Über Fluidkanäle 22 kommunizieren die Arbeitsräume mit zur Außenseite des ersten Gehäuses 4 insbesondere am Abschlußdeckel 7 ausmündenden Anschlußöffnungen 23, über die ein fluidisches Druckmittel, insbesondere Druckluft, nach Bedarf zu- und abgeführt werden kann.
Die Anordnung ist vorzugsweise so getroffen, daß der dem Positioniermodul 3 zugewandte vordere Arbeitsraum 18, 18' eines jeweiligen Kolbenaufnahmeraumes 6, 6' mit dem rückseitigen Arbeitsraum 19', 19 des jeweils anderen Kolbenaufnahmeraumes kommuniziert, wobei den paarweise kommunizierenden Arbeitsräumen eine gemeinsame Anschlußöffnung 23 zugeordnet sein kann, die über schematisch angedeutete Druckmittelleitungen 24 mit einer ersten Steuerventileinrichtung 25 kommunizieren. Die erste Steuerventileinrichtung 25 des Ausführungsbeispiels ist als 4/3-Wegeventil ausgeführt, das in der abgebildeten Neutralstellung sämtliche Arbeitsräume 18, 19; 18', 19' an die Umgebung R entlüftet. In den beiden weiteren möglichen Schaltstellungen werden die Arbeitsräume derart mit Druckmedium beaufschlagt bzw. entlüftet, daß die Antriebskolben 12, 12' in zueinander parallelen Richtungen entlang den Längsachsen 14, 14' synchron gegensinnig bewegt werden. Bei einer Vorwärtsbewegung des einen Antriebskolbens führt also der andere Antriebskolben eine Rückwärtsbewegung aus.
Die Linearbewegungen der Antriebskolben 12, 12' werden in eine durch Doppelpfeil 26 angedeutete Drehbewegung eines Abtriebsteils 27 umgesetzt. Dieses Abtriebsteil 27 verfügt über einen wellenartigen, beim Ausführungsbeispiel durchgehend hohlen Abtriebsabschnitt 28, der sich in dem Zwischenraum zwischen den einander zugewandten Verzahnungen 13, 13' der Antriebskolben 12, 12' erstreckt und das erste Gehäuse 4 insbesondere vollständig durchsetzt. Seine Längsachse 32 verläuft rechtwinkelig zu den Längsachsen 14, 14' und gleichzeitig parallel zu den Ausdehnungsebenen der Verzahnungen 13, 13'. Sie bildet gleichzeitig die Drehachse des Abtriebsteils 27, das über geeignete Lagereinrichtungen 33 drehbar am ersten Gehäuse 4 gelagert ist.
Der zwischen den Verzahnungen 13, 13' liegende Bereich des Abtriebsabschnittes 28 ist am Außenumfang mit einem zweckmäßigerweise in sich geschlossenen Zahnkranz 34 versehen und drehfest verbunden, der gleichzeitig, an diametral einander entgegengesetzten Stellen, mit den beiden Verzahnungen 13, 13' der Antriebskolben 12, 12' kämmt.
Die oben erwähnte Linearbewegung der beiden Antriebskolben 12, 12' resultiert somit in einer Drehbewegung des Abtriebsteils 27 um die Drehachse 32, wobei die Drehrichtung von der Verschieberichtung der Antriebskolben 12, 12' abhängt. Je nach Länge der Verzahnungen 13, 13' und in Abhängigkeit vom maximal möglichen axialen Verfahrweg der Antriebskolben 12, 12' lassen sich Drehwinkel des Abtriebsteils 27 realisieren, die unter oder über 360° liegen und durchaus ein Mehrfaches von 360° aufweisen können.
Am Abtriebsteil 27 außerhalb des ersten Gehäuses 4 vorgesehene Befestigungsmittel 35 ermöglichen das Festlegen zu drehender oder zu schwenkender Bauteile, beispielsweise eines zur Handhabung von Werkstücken verwendeten Greifers.
Dem Antriebsmodul 2 ist nun in Gestalt des Positioniermoduls 3 eine Positionsvorgabeeinrichtung zugeordnet, die durch Zusammenwirken mit den beiden Antriebskolben 12, 12' die Vorgabe einer rotativen Zwischenposition des Abtriebsteils 27 relativ zum ersten Gehäuse 4 ermöglicht, wobei die Zwischenposition zwischen den Endpositionen liegt, die das Abtriebsteil 27 winkelmäßig einnimmt, wenn die Antriebskolben 12, 12' die eine oder andere ihrer beiden möglichen axialen Endlagen einnehmen. Diese Endlagen können insbesondere dadurch definiert sein, daß die Antriebskolben 12, 12' an einer deckelseitigen Anlagefläche zur Anlage gelangen.
Im einzelnen verfügt die Positionsvorgabeeinrichtung 3 über eine den Antriebskolben 12, 12' axial vorgelagerte Anschlageinheit 36, die in einer durch Doppelpfeil angedeuteten Verlagerungsrichtung 37 parallel zu den Verfahrrichtungen der Antriebskolben 12, 12' relativ zu den vorgenannten verlagerbar ist. Sie ist in dem zweiten Gehäuse 8 verschiebbar gelagert und verfügt über zwei in axialer Verlängerung der beiden Antriebskolben 12, 12' mit Abstand nebeneinanderliegend angeordnete Anschlagteile 38, 38'. Jedes Anschlagteil 38, 38' verfügt an seiner dem zugeordneten Kolbenaufnahmeraum 6, 6' zugewandten Stirnseite über eine Anschlagfläche 42, 42', der eine Gegenanschlagfläche 43, 43' axial gegenüberliegt, die sich an der Stirnseite des axial benachbarten Antriebskolbens 12, 12' befindet.
Die Anschlageinheit 36 ist beim Ausführungsbeispiel durch Fluidkraft zwischen der in Fig. 2 gezeigten Grundstellung und einer diesbezüglich axial in Richtung zum Antriebsmodul 2 verlagerten Positionierstellung bewegbar. In der Grundstellung liegen die Anschlagflächen 42, 42' außerhalb des maximal möglichen axialen Verfahrweges der Antriebskolben 12, 12', wobei sie zweckmäßigerweise in das zweite Gehäuse 8 eingefahren sind. In der Positionierstellung ragen die beiden Anschlagteile 38, 38' axial in den benachbarten Kolbenaufnahmeraum 6, 6' hinein und nehmen die in Fig. 2 anhand des einen Anschlagteils angedeutete Stellung ein. Diese Positionierstellung 44 zeichnet sich dadurch aus, daß beide Anschlagteile 38, 38' mit ihren Anschlagflächen 42, 42' an der Gegenanschlagfläche 43, 43' des axial benachbarten Antriebskolbens 12, 12' gleichzeitig anliegen. Dadurch sind die beiden durch den Verzahnungseingriff 13, 13' miteinander bewegungsgekoppelten Antriebskolben 12, 12' axial unbeweglich eingespannt, und man erhält eine spielfreie Fixierung des Abtriebsteils 27 in der dabei vorliegenden Zwischenposition.
Ausgehend von der gezeigten einen Endstellung der Antriebskolben 12, 12' erfolgt das Verlagern der Anschlageinheit 36 in die Positionierstellung zweckmäßigerweise bei in Neutralstellung befindlicher erster Steuerventileinrichtung 25. Der zuerst von einem Anschlagteil 38' beaufschlagte Antriebskolben 12' wird dabei zurückgeschoben, was unter Vermittlung des Verzahnungseingriffes eine gleichzeitige Vorwärtsbewegung des anderen Antriebskolbens 12 zur Folge hat, der sich dabei an das sich ebenfalls auf ihn zubewegende zweite Anschlagteil 38 annähert. Die Positionierstellung ist erreicht, wenn der sich vorwärtsbewegende Antriebskolben 12 auf das zugeordnete Anschlagteil 38 aufläuft, wobei die entsprechende Stellung in Fig. 2 strichpunktiert angedeutet ist.
Die beim Ausführungsbeispiel in der Positionierstellung vorliegende Zwischenposition des Abtriebsteils 27 ist eine Mittenposition, die winkelmäßig mittig zwischen den beiden Endpositionen liegt. Zur Verdeutlichung zeigen die Fig. 5 und 6 die in der Grundstellung der Anschlageinheit 36 realisierbaren Endpositionen, zwischen denen beim Ausführungsbeispiel ein Drehwinkel von 90° liegt. In Fig. 7 ist die gleiche Anordnung bei in Positionierstellung verlagerter Anschlageinheit 36 gezeigt, wobei das Abtriebsteil 27 eine 45°-Mittenposition einnimmt. Erreicht wird dies beim Ausführungsbeispiel dadurch, daß die Antriebskolben 12, 12' und die Verzahnungseingriffe so abgestimmt werden, daß die beiden Gegenanschlagflächen 43, 43' in der Zwischenposition in einer rechtwinkelig zu den Längsachsen 14, 14' verlaufenden Ebene liegen, wobei gleichzeitig seitens der Anschlageinheit 36 die dortigen Anschlagflächen 42, 42' ebenfalls in einer gemeinsamen, zu den Längsachsen 14, 14' rechtwinkeligen Ebene angeordnet sind.
Es ist ersichtlich, daß beispielsweise durch Verwirklichung eines axialen Versatzes zwischen den beiden Anschlagflächen 42, 42' eine von der Mittenposition abweichende Zwischenposition realisiert werden kann.
Die Anschlageinheit 36 ist zu ihrer Betätigung beim Ausführungsbeispiel mit einem Betätigungskolben 45 ausgestattet, der sich in einem im zweiten Gehäuse 8 ausgebildeten weiteren Kolbenaufnahmeraum 46 befindet und in Verlagerungsrichtung 37 verschiebbar ist. Um eine in Richtung der Drehachse 32 kompakte Bauform der Vorrichtung zu erhalten, ist der Betätigungskolben 45 mit länglichem Umriß als Flachkolben ausgeführt, der im Querschnitt gesehen eine längliche Gestalt hat. Beim Ausführungsbeispiel verfügt er gemäß Fig. 3 über ebene Längsseiten, die über gerundete Schmalseiten miteinander verbunden sind. Auch eine ovale und zum Beispiel elliptische Kontur wäre denkbar. Die beiden Anschlagteile 38, 38' sind stößelartig ausgebildet, wobei sie in koaxialer Verlängerung des jeweils zugeordneten Antriebskolbens 12, 12' fest mit dem Betätigungskolben 45 verbunden sind. Die Verbindungsbereiche liegen beim Ausführungsbeispiel im Bereich der schmalseitigen Abschnitte des Betätigungskolbens 45.
In koaxialer Verlängerung zu den Anschlagteilen 38, 38' verfügt die Anschlageinheit 36 auf der den Antriebskolben 12, 12' abgewandten Axialseite über zwei Lagerstangen 47, 47', die die dem Antriebsmodul 2 axial entgegengesetzte Abschlußwand 48 des zweiten Gehäuses 8 axial verschiebbar durchsetzen. Im Durchdringungsbereich sind Führungs- und Dichtungseinrichtungen vorgesehen. Die stangenförmigen Anschlagteile 38, 38' sind ebenfalls gehäuseseitig geführt, wobei geeignete Führungseinrichtungen 52 zweckmäßigerweise in den von den Anschlagteilen 38, 38' durchsetzbaren Durchbrechungen 53, 53' vorgesehen sind, die die weitere Kolbenaufnahme 46 mit jeweils einer der beiden anderen Kolbenaufnahmen 12, 12' verbinden. In den Durchbrechungen 53, 53' befindet sich außerdem eine ringförmige Dichtungseinrichtung 54, die zwischen dem zweiten Gehäuse 8 und dem zugeordneten Anschlagteil 38, 38' abdichtet und einen Fluidübertritt zwischen den vorderen Arbeitsräumen 18, 18' des Antriebsmoduls 2 und dem rückseitigen Arbeitsraum 55 des weiteren Kolbenaufnahmeraumes 46 verhindert.
Das Positioniermodul 3 ist nach Art eines einfachwirkenden Arbeitszylinders aufgebaut, wobei der rückseitige Arbeitsraum 55 über einen Gehäusekanal 56 ständig entlüftet ist. Der auf der anderen Seite des Betätigungskolbens 45 liegende vordere Arbeitsraum 57 hingegen kommuniziert über eine das zweite Gehäuse 8 durchsetzende Anschlußöffnung 58 und eine daran angeschlossene Druckmittelleitung 62 mit einer zweiten Steuerventileinrichtung 63. Sie ist beim Ausführungsbeispiel von einem 3/2-Wegeventil gebildet, das den vorderen Arbeitsraum 57 wahlweise mit einer Druckmittelquelle P verbindet oder zur Umgebung R entlüftet.
Um das Abtriebsteil 27 in seine Zwischenposition zu verbringen, wird der vordere Arbeitsraum 57 bei gleichzeitig in Neutralstellung befindlicher erster Steuerventileinrichtung 25 mit Druckluft gespeist, so daß der beaufschlagte Betätigungskolben 45 die Anschlagteile 38, 38' in der schon erwähnten Weise aus der Grundstellung in die Positionierstellung verlagert.
Um anschließend das Abtriebsteil 27 wieder in eine seiner beiden Endpositionen zu verlagern, wird die zweite Schaltventileinrichtung 63 in die Entlüftungsstellung verbracht und die erste Steuerventileinrichtung 25 in eine der beiden anderen Schaltstellungen umgeschaltet. Dadurch wird die Anschlageinheit 36 durch Beaufschlagung seitens eines der Antriebskolben 12, 12' in die Grundstellung zurückgedrückt. Damit hierbei eine schlagartige Rückstellung der Anschlageinheit 36 verhindert wird, ist in den der zweiten Steuerventileinrichtung 63 nachgeschalteten Leitungsabschnitt eine einstellbare Drosseleinrichtung 64 eingeschaltet, die eine Abluftdrosselung und somit ein verlangsamtes Ausströmen des verdrängten Druckmediums bewirkt.
Es versteht sich, daß das Positionsmodul 3 auch nach Art eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders ausgeführt sein kann, um unabhängig vom Betätigungszustand des Antriebsmoduls 2 die Rückbewegung der Anschlageinheit 36 in die Grundstellung vornehmen zu können.
Um die angestrebte Zwischenposition exakt einstellen zu können, sind beim Ausführungsbeispiel die beiden Anschlagflächen 42, 42' an zwei Anschlagelementen 65 vorgesehen, die jeweils an einem rohrähnlichen Grundkörper 66 der Anschlageinheit 36 derart verstellbar gelagert sind, daß sie sich in Verfahrrichtung der Antriebskolben 12, 12' stufenlos justieren lassen. Vorzugsweise sind die Anschlagelemente 65 bolzenähnlich ausgeführt und mit einem Außengewinde versehen, über das sie in den rohrartg ausgebildeten Grundkörper 66 eingeschraubt sind. Dieser rohrförmige Grundkörper 66 ist beim Ausführungsbeispiel einstückig mit der Lagerstange 47 ausgebildet, die hohl ausgeführt ist, so daß sich ein das Anschlagteil 38, 38' und die zugeordnete Lagerstange 47, 47' durchziehender Zugangskanal 67 ergibt, der von außerhalb des zweiten Gehäuses 8 einen Zugang zum zugeordneten Anschlagelement 65 ermöglicht. Auf diese Weise kann ein längliches Schraubwerkzeug eingeführt und an eine am Anschlagelement 65 vorgesehene Angriffspartie 68 angesetzt werden, um das Anschlagelement 65 axial zu verschrauben und wunschgemäß einzustellen. Beim Ausführungsbeispiel sind auf diese Weise Justierungen der Zwischenposition um +/- 10° möglich.
Eine ringförmige Dichtung 72 zwischen dem Anschlagelement 65 und dem Grundkörper 66 verhindert einen Austritt von Druckmedium durch den Zugangskanal 67 hindurch.
Die Drehantriebsvorrichtung 1 ermöglicht beim Ausführungsbeispiel eine einfache Erfassung der eingestellten Zwischenposition über die Positionsvorgabeeinrichtung 3. Zu diesem Zweck ist am zweiten Gehäuse 8 ein Positionssensor 72 vorgesehen, der von einem an der Anschlageinheit 36 vorgesehenen Betätigungsglied 73 bei Erreichen der Positionierstellung berührungslos betätigt wird.
Auf Grund des modulartigen Aufbaus läßt sich die Positionsvorgabeeinrichtung 3 wahlweise an unterschiedliche Antriebsmodule 2 ansetzen und ermöglicht insbesondere auch die Nachrüstung konventioneller Antriebsmodule.

Claims (19)

  1. Fluidbetätigte Drehantriebsvorrichtung, mit einem drehbar gelagerten Abtriebsteil (27), das wenigstens einen Zahnkranz (34) aufweist, mit dem an zwei nebeneinanderliegend angeordneten Antriebskolben (12, 12') vorgesehene zahnstangenartige Verzahnungen (13, 13') in Eingriff stehen, wobei die Antriebskolben (12, 12') durch Fluidbeaufschlagung in zueinander parallelen Richtungen gegensinnig bewegbar sind, um eine Drehbewegung (26) des Abtriebsteils (27) zwischen zwei Endpositionen hervorzurufen, gekennzeichnet durch eine Positionsvorgabeeinrichtung (3), die durch Zusammenwirken mit den beiden Antriebskolben (12, 12') die Vorgabe einer zwischen den Endpositionen befindlichen Zwischenposition des Abtriebsteils (27) ermöglicht und hierzu über eine zwei in axialer Verlängerung der beiden Antriebskolben (12, 12') nebeneinanderliegend angeordnete Anschlagteile (38, 38') aufweisende Anschlageinheit (36) verfügt, die relativ zu den Antriebskolben (12, 12') in eine Positionierstellung verlagerbar ist, in der die beiden Anschlagteile (38, 38') gleichzeitig am jeweils zugeordneten Antriebskolben (12, 12') anliegen.
  2. Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlagteile (38, 38') in der Positionierstellung an einer axial gerichteten Stirnfläche (43, 43') des jeweils zugeordneten Antriebskolbens (12, 12') anliegen.
  3. Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlageinheit (36) in der Positionierstellung mit beiden Anschlagteilen (38, 38') axial in den den zugeordneten Antriebskolben (12, 12') verschiebbar aufnehmenden Kolbenaufnahmeraum (6, 6') hineinragt.
  4. Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlageinheit (36) zwischen der Positionierstellung und einer außerhalb des maximal möglichen axialen Verfahrweges der Antriebskolben (12, 12') liegenden Grundstellung verlagerbar ist.
  5. Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlagerungsrichtung (37) der Anschlageinheit (36) parallel zu den Verfahrrichtungen der Antriebskolben (12, 12') verläuft.
  6. Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlageinheit (36) den Antriebskolben (12, 12') axial vorgelagert ist.
  7. Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlageinheit (36) durch Fluidkraft verlagerbar ist.
  8. Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlageinheit (36) über einen fest mit den beiden Anschlagteilen (38, 38') verbundenen, fluidbeaufschlagbaren Betätigungskolben (45) verfügt.
  9. Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungskolben (45) im Querschnitt gesehen einen länglichen Umriß aufweist.
  10. Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Anschlagteile (38, 38') im Bereich der schmalseitigen Randabschnitte des Betätigungskolbens (45) vorgesehen sind.
  11. Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagteile (38, 38') stößelartig ausgebildet sind und in insbesondere koaxialer Verlängerung des jeweils zugeordneten Antriebskolbens (12, 12') angeordnet sind.
  12. Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlageinheit (36) über zwei in koaxialer Verlängerung der Anschlagteile (38, 38') angeordnete Lagerstangen (47, 47') verfügt.
  13. Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Anschlagteile (38, 38') über ein die mit dem zugeordneten Antriebskolben (12, 12') zusammenarbeitende Anschlagfläche (42, 42') tragendes Anschlagelement (65) verfügt, das relativ zu einem es tragenden Grundkörper (66) der Anschlageinheit (36) in Verfahrrichtung des zugeordneten Antriebskolbens (12, 12') verstellbar ist.
  14. Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellen des Anschlagelementes (65) durch einen Hohlraum (67) des Grundkörpers (66) hindurch erfolgt.
  15. Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlageinheit (36) wenigstens ein mit einem Positionssensor (72) zusammenarbeitendes Betätigungsglied (73) trägt.
  16. Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Antriebskolben (12, 12') beim Verlagern der Anschlageinheit (36) in die Positionierstellung fluidisch unbeaufschlagt sind und von der Anschlageinheit (36) verschoben werden.
  17. Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch eine beim Verlassen der Positionierstellung der Anschlageinheit (36) wirksame Abluftdrosselung (64).
  18. Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskolben (12, 12') und die Anschlageinheit (36) in separaten, stirnseitig aneinandergesetzten Gehäusen (4, 8) angeordnet sind.
  19. Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgegebene Zwischenposition eine Mittenposition mittig zwischen den beiden Endpositionen des Abtriebsteils (27) ist.
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