Pneumatische Dreh- und/oder Hubvorrichtung

Abstract

 Es soll eine einfache Dreh- und/oder Hubvorrichtung (2) geschaffen werden, die die Merkmale Heben/Senken, Drehen und Dämpfen in sich vereint.
Das Volumen (16) eines hohlzylindrischen oder tonnenförmigen Gebildes (4) ist an seinen beiden Enden jeweils durch eine Abdeckplatte (8a, 8b) oder einen Abrollkolben luft- und druckdicht abschließbar. In seine Wandung, die aus Gummi oder einem vergleichbaren Elastomermaterial besteht, sind Fäden (12), die vorzugsweise undehnbar sind, unter einem Winkel α ≠ 0, bezogen auf die Längsachse (14), eingearbeitet. Das Volumen (16) kann mit Druckluft (p₁) beaufschlagt werden.
Die Dreh- und/oder Hubvorrichtung (2) ist überall dort einsetzbar, wo sonst pneumatisch Dreh- oder Dreh-Linearbewegungen über Zylinder eingeleitet bzw. ausgeführt werden.

Beschreibung

[0001] Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Dreh- und/oder Hubvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] In der Praxis kommt es häufig vor, daß ein Maschinenteil oder eine sonstige Last relativ zu einem anderen Teil oder relativ zu seiner ortsfesten Unterlage sowohl in axialer Richtung verschoben als auch (in tangentialer Richtung) gedreht werden soll.

[0003] Zur Erzeugung von linearen Hub- oder Hin- und Herbewegungen kommen üblicherweise Zylinder-Kolben-Anordnungen zum Einsatz. Für die Realisierung von Dreh- und Hubbewegungen ist ein doppeltwirkender Drehzylinder mit Schwenkflügel in Kombination mit einem Linearzylinder vorgeschlagen worden. Der Drehwinkel ist fest eingestellt und nur manuell veränderbar.
Solche Zylinder-Kolben-Anordnungen sind relativ aufwendig aufgebaut und damit teuer in der Herstellung. Eine gewisse Störanfälligkeit läßt sich nicht ganz ausschließen. Die sich gegeneinander bewegenden Kolben und Zylinder sind mit Dichtungen versehen, die beim Betreiben der Anordnung Reibung und Verschleiß ausgesetzt sind. Für eine elastische Dämpfung in den Endlagen der Hub- und/oder Drehbewegung sind zusätzliche Maßnahmen erforderlich.

[0004] Die mit dem Anspruch 1 im wesentlichen gelöste Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer einfachen Dreh- und/oder Hubvorrichtung, die die Merkmale Heben/Senken, Drehen und Dämpfen in sich vereint.

[0005] Zwei Ausführungebeispiele der erfindungsgemäßen Dreh- und/oder Hubvorrichtung werden anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben, es zeigt:

Fig. 1 die Seitenansicht einer Dreh- und Hubvorrichtung, davon:

Fig. 1a im Ausgangezustand (p_o) und

Fig. 1b unter Beaufschlagung mit Druckluft (p₁); und

Fig. 2 eine reine Drehvorrichtung im Längsschnitt.

[0006] Wie die Figuren 1a und 1b zeigen, besteht die erfindungsgemäße Dreh- und/oder Hubvorrichtung 2 vorzugsweise aus einem hohlzylindrischen oder tonnenförmigen Gebilde 4, hergestellt aus Gummi oder einem vergleichbaren Elastomermaterial. An beiden Endseiten befindet sich jeweils ein Konus 6a, 6b zur Befestigung jeweils einer Abdeckplatte 8a, 8b mittels jeweils eines Klemmringes 10a, 10b. Anstelle einer oder beider Abdeckplatten 8a, 8b kann auch - ähnlich wie bei Luftfedern - an mindestens einem Ende (jeweils) ein Abrollkolben vorgesehen sein. Durch die Verwendung eines Abrollkolbens anstelle einer der beiden Abdeckplatten 8a, 8b kann der maximal erzielbare Hub vergrößert werden.

[0007] Das hohlzylindrische oder tonnenförmige Gebilde 4 kann - wie der Rollbalg einer Fahrzeug-Luftfeder - aus mehreren (z. B. zwei) aufeinanderliegenden Lagen aufgebaut sein. Erfindungswesentlich ist, daß die Wandung des hohlzylindrischen oder tonnenförmigen Gebildes 4 mit mindestens einer Cord- oder Gewebelage 12 (Fig. 1a/1b, Ausschnitt A) versehen ist. Die eingelegten Fäden 12 sind - im Unterschied zu der Gummimischung - praktisch undehnbar. Bei mehreren aufeinanderliegenden Lagen weisen die Fäden 12 die gleiche (eindimensionale) Wirkrichtung auf, wobei sie einen Fadenwinkel α ≠ 0, bezogen auf die Längsachse 14 (bzw. ≠ 90° bezogen auf den mindestens einen Klemmring 10a, 10b), aufweisen. Eine doppelte Lage bietet eine höhere Druckfestigkeit und eine längere Lebensdauer.
Durch die endseitig angebrachten Abdeckplatten 8a, 8b (bzw. Abrollkolben) ist das hohlzylindrische oder tonnenförmige Gebilde 4 luft- und druckdicht abgeschlossen.

[0008] Abgesehen von der Cord- oder Gewebeeinlage 12, die die Wandung des hohlzylindrisch oder tonnenförmigen Gebildes 4 in einer schiefwinkligen Richtung praktisch undehnbar hält, ist die Wandung aufgrund der elastischen Eigenschaften des Elastomermateriale in sämtlichen anderen Richtungen unter Zug dehnbar und damit auch scherbar. Die Dehnbarkeit liegt - je nach gewählten Elastomerwerkstoff - zwischen ninimal 200% und maximal 1000%.

[0009] Beaufschlagt man das hohlzylindrische oder tonnenförmige Gebilde 4 mit Druckluft (p_o -> p₁), so versucht das Gebilde 4 ein größtmögliches Volumen 16 bei geringstmöglicher Oberflächenvergrößerung unter Längenkonstanthaltung der eingearbeiteten Fäden 12 einzustellen. Dies geschieht in der Weise, daß die in die Wandung eingearbeiteten Fäden 12 bezogen auf die Klemmringe 10a, 10b einen Winkel von 90° anstreben. Dabei üben die endseitigen Abdeckplatten 8a, 8b bzw. Abrollkolben relativ zueinander eine Dreh- 18 und/oder Hubbewegung 20 aus.

[0010] Der Drehwinkel 18 und der Hubweg 20 dieser Dreh-und/oder Hubvorrichtung 2 kann in Abhängigkeit vom Druck (bar) und des ursprünglichen Fadenwinkels α frei gewählt werden.

[0011] Ist anstelle mindestens einer der endseitigen Abdeckplatten 8a, 8b ein Abrollkolben (wie bei einer Fahrzeug-Luftfeder) vorgesehen, so läßt sich ein entsprechend größerer Hub 20 realisieren, der sonst lediglich aufgrund der Scherbarkeit/Dehnbarkeit des elastomeren Materials gegeben wäre.
Zur präzisen axialen Orientierung der Hubbewegung 20 kann zusätzlich eine vertikale Führung vorgesehen werden. Dies kann z. B. durch einen Hüllzylinder, durch schwenkbare Lenker - wie bei einer Fahrzeugfeder - oder durch eine Kolben/Zylinderanordnung erfolgen.

[0012] Mit einer Fahrzeug-Luftfeder gemeinsam ist nicht nur die Möglichkeit zur Erzielung einer Hubbewegung 20 sondern auch die mit der Vorrichtung gegebene Federungseigenschaft.

[0013] Die erfindungsgemäße Vorrichtung 2 vereint die drei Funktionen Drehen, Heben und Dämpfen in einem einzigen Bauelement. Die Hub-Drehbewegung 18, 20 kann in Abhängigkeit des Drucks variabel gesteuert werden. Die erfindungungsgemäße Dreh- und/oder Hubvorrichtung ist überall dort einsetzbar, wo sonst pneumatisch Dreh- oder Dreh-Linear-Bewegungen über Zylinder eingeleitet bzw. ausgeführt werden.

[0014] Die in der Fig. 2 dargestellte Ausführungsform zeigt eine reine Drehvorrichtung 22. Der Grundaufbau besteht gewissermaßen aus zwei zueinander spiegelbildlich angeordneten Luftfedern mit jeweils einem Rollbalg 24a, 24b, jeweils einem Abrollkolben 26a, 26b und einer in der Symmetrieebene 36 befindlichen, gemeinsamen "Abdeckplatte" 28. Das Besondere an dieser Anordnung 22 besteht darin, daß die beiden Rollbälge 24a, 24b mit zueinander entgegengesetzt gerichteten Cordeinlagen versehen sind. Die gemeinsame Abdeckplatte 28 ist um ihre Achse 30 drehbar gelagert. Die beiden Abrollkolben 26a, 26b sind feststehend, d. h. sie sind weder drehbar noch axial verschiebbar.

[0015] Beaufschlagt man das gemeinsame Volumen 32 über eie Luftzuführung 34 mit Druckluft, so vergrößert sich dieses Volumen 32, wobei sich die Cordfäden in axialer Richtung zu orientieren versuchen. Dabei verdreht sich die als Schwenkplatte 28 ausgebildete gemeinsame Abdeckplatte entsprechend dem in dem Volumen 32 aufgebauten Luftdruck.

Bezugszeichenliste

[0016] 

2

Dreh- und/oder Hubvorrichtung

4

hohlzylindrisches oder tonnenförmiges Gebilde

6a, 6b

Konus

8a, 8b

Abdeckplatte

10a, 10b

Klemmring

12

Fäden, Cordeinlage

14

Längsachse

16

Volumen des hohlzylindrischen oder tonnenförmigen Gebildes

18

Drehbewegung

20

Hubbewegung

22

Drehvorrichtung

24a, 24b

Rollbalg

26a, 26b

Abrollkolben

28

Abdeckplatte

30

Drehachse

32

Volumen

34

Lufteintrittsöffnung, Luftzuführung

36

Symmetrieebene

A

Ausschnitt

Ansprüche

1. Dreh- und/oder Hubvorrichtung (2),
gekennzeichnet durch

ein hohlzylindrisches oder tonnenförmiges Gebilde (4),

dessen Volumen (16) an seinen beiden Enden jeweils durch eine Abdeckplatte (8a, 8b) luft- und druckdicht abechließbar ist,

und dessen Wandung aus Gummi oder einem vergleichbaren Elastomermaterial besteht,

in das Fäden (12) unter einem Winkel α ≠ 0, bezogen auf die Längsachse (14), eingearbeitet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die in die Wandung eingearbeiteten Fäden (12) undehnbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die in die Wandung eingearbeiteten Fäden (12) in mindestens zwei aufeinanderliegenden Lagen angeordnet sind,
wobei die Fäden (12) die gleiche (eindimensionale) Wirkrichtung aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß anstelle mindestens einer der Abdeckplatten (8a, 8b) ein Abrollkolben vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zur Führung der Hubbewegung (20) in axialer Richtung,
wobei die Führungseinrichtung ein Hohlzylinder, schwenkbare Lenker oder eine Kolben/Zylinderanordnung sein kann.

6. Drehvorrichtung (22), nach einem der vorherigen Ansprüche, mit einem hohlzylindrischen oder tonnenförmigen Gebilde (4), dessen Volumen (32) an beiden Enden spiegelbildlich zueinander jeweils durch einen Abrollkolben (26a, 26b) luft- und druckdicht absehließbar ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß in der Symmetrieebene (36) des hohlzylindrischen oder tonnenförmigen Gebildes (4) eine Schwenkplatte (28) an der Wandung befestigt ist,

und daß in die aus Elastomermaterial bestehende Wandung des Gebildes (4) Fäden (12) eingearbeitet sind,

die beidseitig der Schwenkplatte (28) zueinander unterschiedliche Richtungen aufweisen.

7. Drehvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Abrollkolben (26a, 26b) axial und tangential ortsfest angeordnet sind.

8. Dreh- und/oder Hubvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet durch

eine Lufteintrittsöffnung (34) in einer der Abdeckplatten (8a, 8b) oder Abrollkolben (26a, 26b) für eine Luftzuführung in das Volumen (16 bzw. 32) des hohlzylindrichen oder tonnenförmigen Gebildes (4).

Zeichnung