Schwenkantrieb

Abstract

 Zur Ermöglichung spielfrei eingespannt gehaltener Zwischenstellungen bei einem insbesondere pneumatischen Schwenkantrieb in Zahnstangenbauweise ist ein mit einer weiteren Zahnstange (8) versehenes Anschlagelement (9) ebenfalls mit dem mit der Zahnstange (2) des Antriebskolbens (4, 5) zusammenwirkenden Ritzel (3) in Eingriff, wobei zumindest ein in einem Anschlagzylinder (10, 11) bei Druckbeaufschlagung zwischen zwei Endstellungen verstellbarer Anschlagkolben (12,13) vorgesehen ist, der zumindest in einer seiner Endstellungen die Bewegung des Anschlagelementes (9) unabhängig von den Endstellungen des Antriebskolbens (4,5) begrenzt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Schwenkantrieb, insbesondere für pneumatische Betätigung, mit zumindest einem über eine Zahnstange auf ein Ritzel einwirkenden Antriebskolben, der bei Druckbeaufschlagung relativ zu seinem Zylinder zwischen zwei Endstellungen verstellbar ist.

[0002] Derartige Schwenkantriebe arbeiten mit begrenzten Drehwinkeln und erzeugen die Schwenkbewegung aus der geradlinigen Kolbenbewegung über das Zahnstangengetriebe. Obwohl hydraulische Schwenkantriebe der genannten Art bei guter Dichtung auch Zwischenstellungen relativ sicher und auch unter Last anfahren und halten können, besteht doch insbesondere für pneumatische derartige Antriebe ein gravierender Nachteil darin, daß nur die beiden Endstellungen wirklich sicher und spielfrei eingespannt zu halten sind.

[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schwenkantrieb der eingangs genannten Art, insbesondere für pneumatische Betätigung, so auszubilden, daß auf einfache und auch im normalen Betrieb ohne Umbau der Anordnung nach Belieben zu schaltende Weise Zwischenstellungen in beliebiger Reihenfolge anfahrbar und mit kleiner Winkeltoleranz auch unter Last haltbar sind.

[0004] Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß ein mit einer weiteren Zahnstange versehenes Anschlagelement ebenfalls mit dem Ritzel in Eingriff steht und daß zumindest ein in einem Anschlagzylinder bei Druckbeaufschlagung zwischen zwei Endstellungen verstellbarer Anschlagkolben vorgesehen ist, der zumindest in einer seiner Endstellungen die Bewegung des Anschlagelementes begrenzt. Damit sind die Haltestellungen des Ritzels von den tatsächlichen Endlagen des Antriebskolbens in seinem Zylinder entkoppelt. Wenn die Anschlagkolben sich in ihrer einen Endstellung außerhalb des Bewegungsbereiches des Anschlagelementes befinden, bilden die Endstellungen der Antriebskolben auch die Endstellungen des Schwenkantriebes. Wenn dagegen die Anschlagkolben in beiden Endlagen im Bewegungsbereich des Anschlagelementes liegen oder durch Druckbeaufschlagung in ihre andere Endstellung verschoben werden, dann bestimmt die jeweilige Lage der Anschlagkolben auch die Stellung des Schwenkantriebs. Von besonderem Vorteil ist dabei, daß der druckbeaufschlagte Antriebskolben über die beiden Zahnstangen das Ritzel fest gegen den Anschlagkolben verspannt, so daß auch ein allenfalls vorhandenes Flankenspiel zwischen den Zahnstangen und dem Ritzel ausgeschaltet wird. Damit sind in jeder Schwenkrichtung Zwischenstellungen möglich, in denen der Schwenkantrieb weitgehend spielfrei und mit kleiner Winkeltoleranz eingespannt gehalten wird. Es ist dabei belanglos, in welcher Reihenfolge und von welcher Richtung die möglichen Stellungen angefahren werden. Alle Stellungen sind einfach durch Druckbeaufschlagung der entsprechenden Anschlüsse in beliebiger Reihenfolge anfahrbar.

[0005] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei gleicher Druckbeaufschlagung der Anschlagkolben größeren querschnitt als der Antriebskolben aufweist. Damit können die Anschlagkolben sicher in Position gehalten werden, ohne daß es dazu einer separaten, höheren Druckbeaufschlagung derselben oder einer sonstigen Sperre bedürfte.

[0006] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist jeweils ein eigener Antriebskolben für die Hin- und für die Herbewegung des Ritzels in einem separaten Zylinder vorgesehen und wirkt das Anschlagelement für die Hin- und Herbewegung jeweils mit einem separat in seinem Anschlagzylinder verstellbaren Anschlagkolben zusammen. Damit ist einerseits die Druckbeaufschlagung bzw. Entlastung der Antriebskolben für den Schwenkantrieb vereinfacht und andererseits erreicht, daß zwei separate Zwischenstellungen für die beiden Bewegungsrichtungen vorgesehen werden können.

[0007] Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwei Antriebskolben mit der einen Zahnstange verbunden sind, die im wesentlichen parallel zu dem mit zwei Anschlagkolben zusammenwirkenden Anschlagelement mit der weiteren Zahnstange angeordnet sind und in einem gemeinsamen Gehäuse dieser bezüglich des Ritzels gegenüberliegt. Damit wird das Ritzel bzw. dessen Lagerung symmetrisch bzw. zentrisch belastet, was für den Einbau und den Betrieb günstig ist. Der wichtigste Vorteil ist dabei aber, daß der Schwenkantrieb in jeder Stellung voll verspannt ist, da die Kraftübertragung von den Zahnstangen auf das Ritzel in entgegengesetzten Richtungen erfolgt, so daß ein allenfalls vorhandenes Flankenspiel zwischen den Zahnstangen und dem Ritzel nicht wirksam werden kann. Der Schwenkantrieb nimmt dabei immer genau die gleiche Position ein und wird in dieser sicher verspannt, unabhängig davon, von welcher Richtung die Position angefahren wird.

[0008] Nach einer anderen Ausbildung der Erfindung kann im letztgenannten Zusammenhang aber auch vorgesehen sein, daß die Antriebskolben für die Hin- und Herbewegung des Ritzels separate, sich bezüglich des Ritzels im wesentlichen parallel gegenüberliegende- Zahnstangen aufweisen, die mit den den Antriebskolben gegenüberliegenden Anschlagkolben zusammenwirken und gegenseitig jeweils gleichzeitig als Anschlagelement für die von der anderen Zahnstange bewirkte Bewegung des Ritzels dienen. Die beiden Schwenkrichtungen werden damit von sich bezüglich des Ritzels gegenüberliegenden Anordnungen abgedeckt; und zwar sowohl was die Betätigung über die Antriebskolben als auch was die Begrenzung der Bewegung über die Anschlagkolben betrifft.

[0009] Um nach dem gleichen Prinzip weitere spielfrei eingespannt zu haltende Zwischenstellungen der Schwenkbewegung zu ermöglichen, ist nach einer bevorzugten weiteren Ausbildung der Erfindung zumindest ein weiterer Anschlagkolben vorgesehen, der bei Druckbeaufschlagung zwischen zwei Endstellungen verstellbar ist und in einer seiner Endstellungen die Bewegung eines direkt mit einem Anschlagelement zusammenwirkenden Anschlagkolbens begrenzt. Damit kann also einer der direkt auf das Anschlagelement einwirkenden Anschlagkolben entweder direkt zwischen seinen von der Zusammenwirkung mit dem zugehörigen Zylinder bestimmten Endstellungen verstellt werden, oder aber indirekt zwischen den vom weiteren Anschlagkolben und dessen Zusammenwirkung mit seinem Zylinder bestimmten Stellungen. Es ergibt sich damit für jeden der direkt auf das Anschlagelement einwirkenden Anschlagkolben eine Zwischenstellung, so daß also am Schwenkantrieb insgesamt für jede Bewegungsrichtung zwei Zwischenstellungen hinzukommen. Es ist leicht einzusehen, daß durch Hintereinanderschaltung weiterer derartiger Anschlagkolben in weiten Grenzen beliebig viele weitere Zwischenstellungen realisiert werden könnten, für die alle gilt, daß die dadurch erreichte Stellung des Schwenkantriebes insgesamt praktisch spielfrei eingespannt gehalten werden kann.

[0010] Die Lage zumindest einer der Endstellungen zumindest eines Anschlagkolbens kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung relativ zum Anschlagelement einstellbar sein, z.B. durch in den Anschlagkolben an dessen Stirnseiten einschraubbare Justieranschläge. Ebenso können aber auch am Anschlagelement oder im Anschlagzylinder verstellbare Anschläge vorgesehen sein. Damit ist die Möglichkeit gegeben, bestimmte, genau definierte Winkelstellungen fein zu justieren.

[0011] Nach einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß in der Zu- und/oder Ableitung des Druckmediums zumindest eines Teils der Zylinder Drosselstellen angeordnet sind, womit es möglich ist, die verschiedenen Bewegungen zwischen den einzelnen Stellungen auch in unterschiedlicher Geschwindigkeit durchzuführen.

[0012] Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt dabei Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen erfindungsgemäß ausgebildeten Schwenkantrieb, Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel, Fig. 3 einen teilweisen Schnitt durch ein von der Funktion her der Ausführung nach Fig. 1 entsprechendes anderes Ausführungsbeispiel, Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zusätzlichen Anschlagkolben für weitere Zwischenstellungen und Fig. 5 ein in der Funktion der Ausführung nach Fig. 4 entsprechendes weiteres Ausführungsbeispiel im Schnitt.

[0013] Der Schwenkantrieb nach Fig. 1 ist in einem Gehäuse 1 untergebracht, das hier - ebenso wie in den Figuren 2, 4, 5 nur schematisch angedeutet ist und Anschlüsse A, B, C, D zur Zuführung von Druckmedium, insbesondere Druckluft, aufweist. Das Gehäuse 1 enthält im unteren Bereich 2 über eine Zahnstange 2 auf ein Ritzel 3 einwirkende Antriebskolben 4, 5, die bei Druckbeaufschlagung über die Anschlüsse A, B relativ zu ihren Zylindern 6, 7 zwischen zwei konstruktiv vorgegebenen Endstellungen verstellbar sind und damit in gleicher Weise eine Verschwenkung des Ritzels 3 zwischen zwei Endstellungen bewirken.

[0014] Im oberen Bereich des Gehäuses 1 steht ein mit einer weiteren Zahnstange 8 versehenes Anschlagelement 9 ebenfalls mit dem Ritzel 3 in Eingriff und wird damit bei Verschwenkung des letzteren gegengleich zur Bewegung der Zahnstange 2 mitgenommen. In zwei Anschlagzylindern 10, 11 sind Anschlagkolben 12, 13 angeordnet, die im Gegensatz zu den Antriebskolben 4, 5 nicht mit der zwischen ihnen liegenden Zahnstange 8 verbunden sind und bei Druckbeaufschlagung über die Anschlüsse C, D zwischen ihren beiden durch die Anschlagzylinder 10, 11 bestimmten Endstellungen verstellbar sind. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführung ist der Anschlagkolben 12, ebenso wie der Anschlagkolben 13 in seiner äußeren, drucklosen Endstellung und begrenzt in dieser die Bewegung des Anschlagelementes 9 nicht, so daß hier die Schwenkbewegung praktisch in Zusammenwirkung der Antriebskolben 4, 5 mit ihren Zylindern 6, 7 begrenzt wird. Wenn am Anschluß C Druckmedium zugeführt wird, verstellt sich der Anschlagkolben 12 in seine rechte Endstellung und begrenzt in dieser einseitig die Schwenbewegung des Ritzels 3. Gleiches kann auf der anderen Seite durch Verstellung des Anschlagkolbens 13 in seine linke Endposition erreicht werden.

[0015] Fig. 2 unterscheidet sich von Fig. 1 nur dadurch, daß hier jeweils die Antriebskolben 4, 5 für die Hin- und Herbewegung des Ritzels 3 separate, sich bezüglich des Ritzels 3 im wesentlichen parallel gegenüberliegende Zahnstangen 2, 8 aufweisen, die mit den den Antriebskolben 4, 5 gegenüberliegenden Anschlagkolben 12, 13 zusammenwirken und gegenseitig jeweils gleichzeitig als Anschlagelement für die von der anderen Zahnstange bewirkte Bewegung des Ritzels 3 dienen. Auch hier ist vorgesehen, daß die Zahnstangen 2, 8 an der Seite der Antriebskolben 4, 5 mit diesen fest verbunden sind, wogegen sie auf der gegenüberliegenden Seite mit den Anschlagkolben 12, 13 nicht verbunden sind und nur fallweise zusammenwirken. Was die Anordnung bzw. Druckbeaufschlagung der Anschlüsse A bis D betrifft, so ergeben sich völlig identische Funktionen zur Ausführung nach Fig. 1, so daß auf eine Wiederholung der Beschreibung der Funktionsweise verzichtet wird.

[0016] Bei der etwas detaillierter dargestellten Ausführung nach Fig. 3, die vom wesentlichen Aufbau her der Ausführung nach Fig. 1 entspricht, ist zu ersehen, daß die Lage der Endstellungen des Anschlagkolbens 12 relativ zum Anschlagelement 9 einstellbar ist. Zu diesem Zweck sind Justieranschläge 14, 15 einschraubbar in Gewindeausnehmungen 16, 17 des Anschlagkolbens 12 vorgesehen, die durch Verdrehen so eingestellt werden können, daß die gewünschten Winkel sehr genau erreicht werden. Der äußere Justieranschlag 15 ist so gestaltet, daß er über den Rand des Anschlagkolbens 12 ragt, womit der jeweilige Endanschlag justiert werden kann. Der innere Justieranschlag 14 befindet sich im Anschlagkolben 12 zurückgesetzt, so daß die Anschlagposition des Anschlagelements 9 damit eingestellt werden kann.

[0017] Weiters ist hier zu ersehen, daß die Durchmesser der Anschlagkolben 12 größer sind als die der unteren Antriebskolben 4, um die durch die Anschlagkolben definierten Anschläge auch sicher in Position zu halten. Nur der Vollständigkeit halber ist zu Fig. 3 auch noch auf Dichtungen 16 und 17, sowie auf den Gehäusedeckel 18 zu verweisen. Was schließlich die Funktion der in Fig. 3 dargestellten Einrichtung betrifft, wird hier wegen der oben angesprochenen Übereinstimmung der grundsätzlichen Ausführung mit Fig. 1 auf die dortigen Beschreibungsteile hingewiesen.

[0018] Bei den in ihrem Grundaufbau den Ausführungen nach Fig. 1 und 2 entsprechenden Ausführungen nach Fig. 4 und 5 sind jeweils zwei weitere Anschlagkolben 19, 20 vorgesehen, die bei Druckbeaufschlagung über separate Anschlüsse E, F wiederum zwischen zwei Endstellungen (bedingt durch ihre Zylinder 21, 22) verstellbar sind und jeweils in ihrer inneren Endstellung die Bewegung der zugehörigen, direkt mit dem Anschlagelement 9 zusammenwirkenden Anschlagkolben 12, 13 begrenzen. Es ist klar, daß zu diesem Zwecke die Kolbenstangen 23 zumindest jeweils auf einer Seite frei von den Kolben beweglich sein müssen. Damit kann beispielsweise der Anschlagkolben 12 wahlweise direkt über seinen Anschluß C oder aber indirekt über den Anschluß E und den weiteren Anschlagkolben 19 betätigt werden, was zu jeweils von der Konstruktion her bedingten äußeren Endstellungen dieses Anschlagkolbens 12 führt, die damit bestimmte Zwischenstellungen der Verschwenkung des Ritzels 3 ergeben.

[0019] Abweichend zu Fig. 4 ist bei der Ausführung nach Fig. 5 lediglich die Anordnung der beiden weiteren Anschlagkolben 19, 20 bzw. der zugehörigen Zylinder 21, 22, die unmittelbar vom Unterschied in der Anordnung der Grundausführung (Fig. 5 entspricht dahingehend der Fig. 2) herrühren. Ansonsten sind auch hier alle obenstehend zu Fig. 4 gemachten Ausführungen insbesondere hinsichtlich der zusätzlichen Zwischenstellungen, die durch die weiteren Anschlagkolben 19, 20 ermöglicht werden, zutreffend.

Ansprüche

1. Schwenkantrieb, insbesondere für pneumatische Betätigung, mit zumindest einem über eine Zahnstange auf ein Ritzel einwirkenden Antriebskolben, der bei Druckbeaufschlagung relativ zu seinem Zylinder zwischen zwei Endstellungen verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einer weiteren Zahnstange (8) versehenes Anschlagelement (9) ebenfalls mit dem Ritzel (3) in Eingriff steht und daß zumindest ein in einem Anschlagzylinder (10,11,21,22) bei Druckbeaufschlagung zwischen zwei Endstellungen verstellbarer Anschlagkolben (12,13,19,20) vorgesehen ist, der zumindest in einer seiner Endstellungen die Bewegung des Anschlagelementes (9) begrenzt.

2. Schwenkantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleicher Druckbeaufschlagung der Anschlagkolben (12,13,19,20) größeren querschnitt als der Antriebskolben (4,5) aufweist.

3. Schwenkantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein eigener Antriebskolben (4,5) für die Hin- und für die Herbewegung des Ritzels (3) in einem separaten Zylinder (6,7) vorgesehen ist und daß das Anschlagelement (9) für die Hin- und Herbewegung jeweils mit einem separat in seinem Anschlagzylinder (10,11) verstellbaren Anschlagkolben (12,13) zusammenwirkt.

4. Schwenkantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Antriebskolben (4,5) mit der einen Zahnstange (2) verbunden sind, die im wesentlichen parallel zu dem mit den Anschlagkolben (12,13) zusammenwirkenden Anschlagelement (9) mit der weiteren Zahnstange (8) angeordnet ist und in einem gemeinsamen Gehäuse (1) dieser bezüglich des Ritzels (3) gegenüberliegt (Fig. 1).

5. Schwenkantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebskolben (4,5) für die Hin- und Herbewegung des Ritzels (3) separate, sich bezüglich des Ritzels (3) im wesentlichen parallel gegenüberliegende Zahnstangen (2,8) aufweisen, die mit den den Antriebskolben (4,5) gegenüberliegenden Anschlagkolben (12,13) zusammenwirken und gegenseitig jeweils gleichzeitig als Anschlagelement für die von der anderen Zahnstange bewirkte Bewegung des Ritzels (3) dienen (Fig. 2).

6. Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein weiterer Anschlagkolben (19,20) vorgesehen ist, der bei Druckbeaufschlagung zwischen zwei Endstellungen verstellbar ist und in einer seiner Endstellungen die Bewegung eines direkt mit einem Anschlagelement (9) zusammenwirkenden Anschlagkolbens (12,13) begrenzt (Fig. 4 u. 5).

7. Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage zumindest einer der Endstellungen zumindest eines Anschlagkolbens (12,13) relativ zum Anschlagelement (9) einstellbar ist, z.B. durch in den Anschlagkolben (12,13) an dessen Stirnseiten einschraubbare Justieranschläge (14,15) (Fig. 3).

8. Schwenkantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zu- und/oder Ableitung des Druckmediums zumindest eines Teils der Zylinder Drosselstellen angeordnet sind.

Zeichnung