Fluidbetätigte Drehantriebsvorrichtung

Beschreibung

[0001] 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.

[0002] Eine aus der DE 198 03 819 B4 bekannte Drehantriebsvorrichtung dieser Art enthält zwei Arbeitseinheiten in Form je einer durch Fluidbeaufschlagung linear verstellbaren Antriebseinheit. Beide Antriebseinheiten, die im Wesentlichen kolbenartig ausgebildet sind, verfügen über einen linearen Zahnstangenabschnitt, über den sie mit dem Abtriebszahnkranz einer drehbar gelagerten Abtriebseinheit in Verzahnungseingriff stehen. Durch gesteuerte Fluidbeaufschlagung können die Antriebseinheiten zu gegensinnigen Arbeitsbewegungen angetrieben werden, was auf Grund des Verzahnungseingriffes eine hin und her gehende Drehbewegung der Abtriebseinheit zur Folge hat. Der Drehwinkel der Abtriebseinheit wird durch vom Vorrichtungsgehäuse gebildete Gegenanschläge definiert, auf die die Antriebseinheiten zum Ende ihrer Hubbewegung aufprallen.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] Zwar ist aus der EP 0 022 644 B1 bereits eine fluidbetätigte Drehantriebsvorrichtung bekannt, bei der zur Vergrößerung des abgreifbaren Drehmoments auf vier fluidbetätigte Antriebseinheiten zurückgegriffen wird, die einander paarweise gegenüberliegend auf diametral entgegengesetzten Seiten der Abtriebseinheit angeordnet sind. Jede Antriebseinheit ist mit einem linearen Zahnstangenabschnitt ausgestattet, der mit einem Abtriebszahnkranz der Abtriebseinheit kämmt. Die Verzahnungseingriffe aller vier Antriebseinheiten finden gemeinsam in einer zu der Drehachse rechtwinkeligen Arbeitsebene statt. Mit einem solchen Aufbau lässt sich zwar im Vergleich zu der Bauform gemäß DE 198 03 819 B4 eine Verdoppelung des an der Abtriebseinheit abgreifbaren Drehmoments erzielen. Dies geht allerdings zu Lasten der rechtwinkelig zur Drehachse der Abtriebseinheit gemessenen Baugröße der Drehantriebsvorrichtung. Außerdem ist eine komplizierte Gestaltung und folglich aufwendige Herstellung der Zahnstangenabschnitte erforderlich, um ohne gegenseitige Behinderung den notwendigen Verzahnungseingriff mit dem Abtriebszahnkranz zu gewährleisten.

[0006] 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.

[0007] 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.

[0008] 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.

[0009] 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.

[0010] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

[0011] 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.

[0012] Vorzugsweise verfügt jede Arbeitskammer über eine Längsachse, deren Erstreckungsrichtung mit der Achsrichtung der Hauptachse des Vorrichtungsgehäuses zusammenfällt.

[0013] 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.

[0014] 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.

[0015] 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.

[0016] 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.

[0017] 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.

[0018] 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.

[0019] 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.

[0020] 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.

[0021] 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.

[0022] 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.

[0023] Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Figur 1

eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemä- ßen fluidbetätigten Drehantriebsvorrichtung in ei- ner perspektivischen Ansicht,

Figur 2

einen Querschnitt durch die Drehantriebsvorrichtung aus Figur 1 gemäß Schnittlinie II-II,

Figur 3

einen Längsschnitt durch die Drehantriebsvorrich- tung der Figuren 1 und 2 gemäß Schnittlinie III-III, wobei die Schnittebene einer ersten Ar- beitsebene entspricht,

Figur 4

einen Längsschnitt durch die Drehantriebsvorrich- tung der Figuren 1 und 2 gemäß Schnittlinie IV-IV, wobei die Schnittebene einer zu der ersten Arbeits- ebene mit Abstand parallelen zweiten Arbeitsebene entspricht,

Figur 5

einen der Figur 4 entsprechenden Längsschnitt durch ein modifiziertes Ausführungsbeispiel der Drehan- triebsvorrichtung, und

Figur 6

in einem der Figur 4 entsprechenden Längsschnitt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehantriebsvorrichtung.

[0024] 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.

[0025] Sofern im Einzelnen keine anderen Aussagen gemacht werden, bezieht sich die nachfolgende Beschreibung auf alle in der Zeichnung abgebildeten Ausführungsbeispiele.

[0026] 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.

[0027] 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.

[0028] 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.

[0029] 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.

[0030] 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.

[0031] 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 Gehäusedeckel8a und der an der zweiten Stirnseite 9b angeordnete Gehäusedeckel als zweiter Gehäusedeckel 8b bezeichnet.

[0032] 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.

[0033] 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 Figuren 1 bis 4 und 6 befindet sich in jeder Arbeitskammer 4 eine Arbeitseinheit 12, so dass hier die Drehantriebsvorrichtung 1 mit insgesamt vier Arbeitseinheiten 12 bestückt ist. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 5 ist eine der Arbeitskammern 4 unbestückt bzw. leer, so dass diese Drehantriebsvorrichtung 1 mit lediglich drei Arbeitseinheiten 12 ausgestattet ist.

[0034] 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.

[0035] 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.

[0036] 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.

[0037] 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.

[0038] 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.

[0039] 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.

[0040] Die Arbeitskammern 4 haben untereinander zweckmäßigerweise den gleichen Querschnitt, sowohl hinsichtlich Formgebung als auch hinsichtlich Fläche.

[0041] Die in einer jeweiligen Arbeitsebene 16, 17 verlaufenden Arbeitskammern 4a, 4b; 4c, 4d kreuzen die Abtriebskammer 14 auf einander diametral entgegengesetzten Seiten.

[0042] 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.

[0043] 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.

[0044] 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.

[0045] 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.

[0046] 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.

[0047] 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.

[0048] 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.

[0049] Exemplarisch sind die Zahnstangenabschnitte 32 jeweils der Zwischenwand 18 zugewandt.

[0050] 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.

[0051] 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.

[0052] 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.

[0053] Jede fluidbetätigte Antriebseinheit 33 zeichnet sich dadurch aus, dass sie durch axiale Beaufschlagung mittels eines fluidischen Druckmediums zu ihrer Arbeitsbewegung 13 veranlasst werden kann.

[0054] 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.

[0055] Über ein in Figur 1 nur gestrichelt angedeutetes internes Fluidkanalsystem 36 des Vorrichtungsgehäuses 2 kommuniziert jede Antriebskammer 34a, 34b mit einer von mehreren außen am Vorrichtungsgehäuse 2 angeordneten Ansteueröffnungen 37. Durch das Fluidkanalsystem 36 kann eine dahingehende fluidische Verschaltung realisiert werden, das je eine von zwei Ansteueröffnungen 37 zugleich mit der der ersten Stirnseite 9a zugeordneten ersten Antriebskammer 34a der einen Ansteuereinheit 4 und mit der der entgegengesetzten zweiten Stirnseite 9b zugeordneten zweiten Antriebskammer 34b der anderen Antriebseinheit 4 in Fluidverbindung steht. Auf diese Weise werden bei Fluideinspeisung in jeweils eine der Ansteueröffnungen 37 die beiden Antriebseinheiten 33 gleichzeitig in einander entgegengesetzte axiale Richtungen beaufschlagt, so dass sie im Bereich der ersten und zweiten Verzahnungseingriffe 16a, 16b gleichzeitig mit gleichem Richtungssinn je ein Antriebsdrehmoment in die Abtriebseinheit 23 einleiten.

[0056] 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.

[0057] 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.

[0058] Die Abtriebsdrehbewegung 38 kann an dem außerhalb des Vorrichtungsgehäuses 12 angeordneten Abgriffsabschnitt 27 der Abtriebseinheit 23 bequem abgegriffen werden.

[0059] 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.

[0060] 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.

[0061] 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.

[0062] 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.

[0063] 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.

[0064] Bei den Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 4 und 6 ist sowohl die dritte Arbeitseinheit 12c als auch die vierte Arbeitseinheit 12d als Anschlageinheit 43 ausgebildet. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 5, das über lediglich drei Arbeitseinheiten verfügt, fungiert die sich in der zweiten Arbeitsebene 17 erstreckende dritte Arbeitseinheit 12c als Anschlageinheit 43.

[0065] 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.

[0066] 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.

[0067] Beim Ausführungsbeispiel der Figur 5 ist die einzige Anschlageinheit 43 als Endstellungs-Anschlageinheit 43a konzipiert und dabei vorzugsweise derart ausgebildet, dass sie bei beiden Bewegungsrichtungen ihrer Arbeitsbewegung 13 mit jeweils einem von zwei Gegenanschlägen 44 kooperiert. Somit kann durch diese Endstellungs-Anschlageinheit 43a eine Drehwinkelbegrenzung der Abtriebseinheit 23 bei beiden Drehrichtungen realisiert werden. Erkennbar ist beim Ausführungsbeispiel der Figur 5 an jedem der beiden Gehäusedeckel 8a, 8b ein Gegenanschlag 44 angeordnet, der axial in die dritte Arbeitskammer 4c hineinragt und dabei der Endstellungs-Anschlageinheit 43a entgegenragt. Die Endstellungs-Anschlageinheit 43a wandert zwischen den beiden Gegenanschlägen 44 hin und her und gibt dabei jeweils eine der Dreh-Endlagen der Abtriebseinheit 23 vor.

[0068] 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.

[0069] Beim Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 4 ist sowohl die dritte Arbeitseinheit 12c als auch die vierte Arbeitseinheit 12d als Endstellungs-Anschlageinheit 43a ausgebildet, wobei allerdings abweichend zum Ausführungsbeispiel der Figur 5 jede Endstellungs-Anschlageinheit 43a nur bei einer Richtung ihrer Arbeitsbewegung 13 mit einem Gegenanschlag 44 kooperiert. Auf Grund ihrer verzahnungsmäßigen Verknüpfung über den Abtriebszahnkranz 28 führen die beiden Endstellungs-Anschlageinheiten 43a des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 bis 4 stets gegensinnige Linearbewegungen aus - was im Übrigen auch für die beiden gemeinsam in der ersten Arbeitsebene 16 liegenden Antriebseinheiten 33 gilt -, wobei die beiden Gegenanschläge 44 der gleichen Stirnseite 9a des Vorrichtungsgehäuses 2 zugeordnet sind, so dass die Endstellungs-Anschlageinheiten 43a bei gleicher Richtung ihrer Arbeitsbewegungen 13 unabhängig voneinander mit je einem der beiden Gegenanschläge 44 kooperieren können.

[0070] 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.

[0071] 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.

[0072] Das Ausführungsbeispiel der Figur 6 ist ebenfalls mit zwei Anschlageinheiten 43 ausgestattet, von denen allerdings nur eine als Endstellungs-Anschlageinheit 43a konzipiert ist. Exemplarisch trifft dies auf die vierte Arbeitseinheit 12d zu. Die andere Anschlageinheit 43 ist als Zwischenstellungs-Anschlageinheit 43b ausgebildet und dient zur Vorgabe mindestens einer winkelmäßigen Zwischenstellung der Abtriebseinheit 23 zwischen ihren beiden drehwinkelmäßigen Endlagen.

[0073] Während also die Endstellungs-Anschlageinheit 43a des Ausführungsbeispiels der Figur 6 in gleicher Weise wie die anhand Figur 5 beschriebene Endstellungs-Anschlageinheit 43a ausgebildet ist und der gleichzeitigen Vorgabe beider Endstellungen der Abtriebseinheit 23 dient, lässt sich mit der zusätzlichen Zwischenstellungs-Anschlageinheit 43b mindestens eine winkelmäßige Positionierung der Abtriebseinheit 23 zwischen den beiden Endlagen vornehmen.

[0074] Diese Zwischenpositionierung mittels einer Zwischenstellungs-Anschlageinheit 43b kann übrigens auch in Verbindung mit zwei Endstellungs-Anschlageinheiten 43a realisiert werden, die nach dem Vorbild der Figur 4 zur Vorgabe von nur jeweils einer Endposition der Abtriebseinheit 23 dienen.

[0075] 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.

[0076] Durch Aktivierung des Stellantriebes 45 lässt sich das Stellglied 46 axial verlagern, um dadurch den zugeordneten Gegenanschlag 44 wahlweise in einer aus Figur 6 ersichtlichen, axial zurückgezogenen Axialposition oder in einer diesbezüglich ausgefahrenen und axial weiter in die vierte Arbeitskammer 4c hineinragenden, als Zwischenstellungs-Vorgabeposition bezeichenbaren Axialposition zu positionieren.

[0077] 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.

[0078] Die Drehantriebsvorrichtung 1 kann auch mit mehreren als Zwischenstellungs-Anschlageinheit 43b ausgestalteten Anschlageinheiten 43 ausgestattet werden.

[0079] 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.

[0080] 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.

[0081] 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.

[0082] 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 Figur 5 illustriert. Abweichend hiervon wäre es allerdings auch möglich, das Vorrichtungsgehäuse 2 anwendungsspezifisch mit jeweils einer Anzahl von Arbeitskammern 4 auszustatten, die der Anzahl vorhandener Arbeitseinheiten 12 entspricht.

[0083] 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.

Ansprüche

1. Fluidbetätigte Drehantriebsvorrichtung, mit einem sich entlang einer Hauptachse (3) erstreckenden Vorrichtungsgehäuse (2) und einer bezüglich dem Vorrichtungsgehäuse (2) um eine zu der Hauptachse (3) rechtwinkelige Drehachse (24) drehbaren, einen Abtriebszahnkranz (28) aufweisenden Abtriebseinheit (23), und ferner mit einer ersten und einer zweiten Arbeitseinheit (12, 12a, 12b), die unter Ausführung je einer linearen Arbeitsbewegung (13) in Achsrichtung der Hauptachse (3) relativ zu dem Vorrichtungsgehäuse (2) gegensinnig linear hin und her bewegbar sind und die jeweils einen linearen Zahnstangenabschnitt (32) aufweisen, mittels dem sie mit dem Abtriebszahnkranz (28) in Verzahnungseingriff stehen, wobei diese Verzahnungseingriffe (16a, 16b) in einer gemeinsamen, zu der Drehachse (24) rechtwinkeligen ersten Arbeitsebene (16) stattfinden, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehantriebsvorrichtung (1) mindestens eine in Achsrichtung der Hauptachse (3) relativ zum Vorrichtungsgehäuse (2) unter Ausführung einer Arbeitsbewegung (13) linear hin und her bewegbare weitere Arbeitseinheit (12, 12c, 12d) aufweist, die über einen linearen Zahnstangenabschnitt (32) verfügt, mittels dem sie in einer zu der ersten Arbeitsebene (16) mit Abstand parallel versetzten zweiten Arbeitsebene (17) ebenfalls mit dem Abtriebszahnkranz (28) der Abtriebseinheit in Verzahnungseingriff (17c, 17d) steht, wobei mindestens eine der vorhandenen Arbeitseinheiten (12, 12a, 12b) als durch Fluidbeaufschlagung zu ihrer Arbeitsbewegung (13) antriebbare fluidbetätigte Antriebseinheit (33) ausgebildet ist.

2. Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie lediglich eine weitere, dritte Arbeitseinheit (12, 12c) aufweist, deren Zahnstangenabschnitt (32) in der zweiten Arbeitsebene (17) mit dem Abtriebszahnkranz (28) in Verzahnungseingriff (17c) steht.

3. Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei weitere, dritte und vierte Arbeitseinheiten (12, 12c, 12d) aufweist, deren Zahnstangenabschnitte in der zweiten Arbeitsebene (17) mit dem Abtriebszahnkranz (28) in Verzahnungseingriff (17c, 17d) stehen.

4. Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorrichtungsgehäuse (2) für jede Arbeitseinheit (12) individuell eine die betreffende Arbeitseinheit (12) linear gleitverschieblich aufnehmende Arbeitskammer (4) definiert.

5. Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden die erste und zweite Arbeitseinheit (12, 12a, 12b) aufnehmenden Arbeitskammern (4, 4a, 4b) eine mit der Achsrichtung der Hauptachse (3) zusammenfallende Längserstreckung haben und derart angeordnet sind, dass ihre Längsachsen (5) mit der ersten Arbeitsebene (16) zusammenfallen, wobei ferner jede eine weitere Arbeitseinheit (12, 12c, 12d) aufnehmende Arbeitskammer (4, 4c, 4d) ebenfalls eine mit der Achsrichtung der Hauptachse (3) zusammenfallende Längserstreckung hat und so angeordnet ist, dass ihre Längsachse (5) mit der zweiten Arbeitsebene (17) zusammenfällt.

6. Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorrichtungsgehäuse (2) unabhängig von der Anzahl weiterer Arbeitseinheiten (12) über vier Arbeitskammern (4) verfügt, die sich jeweils paarweise in einer der beiden Arbeitsebenen (16, 17) erstrecken.

7. Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorrichtungsgehäuse (2) eine sämtliche Arbeitskammern (4) unter jeweiliger Bildung einer fensterartigen Öffnung (22) längsseits anschneidende und sich in Achsrichtung der Drehachse (24) der Abtriebseinheit (23) erstreckende, an wenigstens einer Stirnseite offene Abtriebskammer (28) aufweist, in der sich die Abtriebseinheit (23) erstreckt, wobei die Abtriebseinheit (23) im Bereich der fensterartigen Öffnungen mit dem Zahnstangenabschnitt (32) jeder Arbeitseinheit (12) in Verzahnungseingriff steht.

8. Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Arbeitseinheiten (12, 12a, 12b) als zur Fluidbeaufschlagung ausgebildete und durch Fluidbeaufschlagung zu ihren Arbeitsbewegungen (13) antreibbare fluidbetätigte Antriebseinheiten (33) ausgebildet sind, wobei zweckmäßigerweise sowohl die erste Arbeitseinheit (12, 12a) als auch die zweite Arbeitseinheit (12, 12b) als fluidbetätigte Antriebseinheit (33) ausgebildet ist.

9. Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Arbeitseinheit (12, 12c, 12d), die zweckmäßigerweise keine fluidbetätigte Antriebseinheit (33) ist, als zur Drehwinkelbegrenzung der Abtriebseinheit (23) dienende und mit mindestens einem bezüglich dem Vorrichtungsgehäuse (2) ortsfesten oder ortsfest abstützbaren Gegenanschlag (44) kooperierende Anschlageinheit (43) ausgebildet ist.

10. Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Arbeitseinheit (12, 12c, 12c) als Endstellungs-Anschlageinheit (43a) ausgebildet ist, die bei beiden Bewegungsrichtungen ihrer Arbeitsbewegung (13) mit jeweils einem Gegenanschlag (44) kooperiert, derart, dass durch diese Endstellungs-Anschlageinheit (43a) eine Drehwinkelbegrenzung der Abtriebseinheit (23) bei beiden Drehrichtungen möglich ist, wobei diese Endstellungs-Anschlageinheit (43a) zweckmäßigerweise von einer der mindestens einen weiteren Arbeitseinheiten (12, 12c, 12d) gebildet ist.

11. Drehantriebsvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Arbeitseinheiten (12, 12c, 12d) als Endstellungs-Anschlageinheiten (43a) ausgebildet sind, die bei gleicher Richtung ihrer Arbeitsbewegungen (13) unabhängig voneinander mit jeweils einem Gegenanschlag (44) kooperieren, derart, dass jeweils eine dieser Endstellungs-Anschlageinheiten (43a) für eine Drehwinkelbegrenzung der Abtriebseinheit (23) in einer ihrer beiden Drehrichtungen verantwortlich ist und dadurch zweckmäßigerweise eine voneinander unabhängige Drehwinkelbegrenzung bei beiden Drehrichtungen der Abtriebseinheit (23) möglich ist.

12. Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Arbeitseinheit (12, 12c) als Zwischenstellungs-Anschlageinheit (43b) zur Vorgabe mindestens einer Zwischenstellung der Abtriebseinheit (23) ausgebildet ist, wobei mindestens ein dieser Zwischenstellungs-Anschlageinheit (43b) zugeordneter Gegenanschlag (44) Bestandteil eines Stellantriebes (45) der Drehantriebsvorrichtung (1) ist und durch Betätigung dieses Stellantriebes (45) in Achsrichtung der Antriebsbewegungen (13) in unterschiedlichen Axialpositionen positionierbar ist.

13. Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Arbeitseinheit (12, 12a, 12b) jeweils als fluidbetätigte Antriebseinheit (33) ausgebildet sind und dass mindestens eine weitere Arbeitseinheit (12, 12c, 12d) als zur Kooperation mit mindestens einem Gegenanschlag (44) vorgesehene Anschlageinheit (43) ausgebildet ist.

14. Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jede Anschlageinheit (43) in einer Arbeitskammer (4) des Vorrichtungsgehäuses angeordnet ist, wobei der mindestens eine zugeordnete Gegenanschlag (44) stirnseitig in die Arbeitskammer hineinragt und der Anschlageinheit (43) entgegenragt, wobei zweckmäßigerweise mindestens ein Gegenanschlag (44) Bestandteil eines fluidischen Stoßdämpfers (47) ist.

15. Drehantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Gegenanschlag derart angeordnet ist oder angeordnet werden kann, dass er durch Zusammenwirken einer Anschlageinheit (43) wirksam wird, bevor eine fluidbetätigte Antriebseinheit (33) durch direktes Zusammenwirken mit einer bezüglich dem Vorrichtungsgehäuse (2) ortsfesten Fläche an einer Weiterbewegung gehindert wird.

Claims

1. Fluid-operated rotary actuator device, comprising a device housing (2) extending along a main axis (3) and an output unit (23) which is rotatable with respect to the device housing (2) about an axis of rotation (24) perpendicular to the main axis (3) and which is provided with a driven sprocket (28), and further comprising a first and a second working unit (12, 12a, 12b) which can perform a linear reciprocating motion in opposite directions relative to the device housing (2) while performing a linear working movement (13) each in the axial direction of the main axis (3) and each of which comprises a linear rack section (32) by way of which they are in engagement with the driven sprocket (28), the tooth engagements (16a, 16b) occurring in a common first working plane (16) perpendicular to the axis of rotation (24), characterised in that the rotary actuator device (1) comprises at least one further working unit (12, 12c, 12d) which can perform a linear reciprocating motion in the axial direction of the main axis (3) relative to the device housing (2) while performing a working movement (13) and which comprises a linear rack section (32) by way of which it is likewise in tooth engagement (17c, 17d) with the driven sprocket (28) of the output unit in a second working plane (17) placed with parallel offset at a distance from the first working plane (16), wherein at least one of the working units (12, 12a, 12b) which are provided is designed as a fluid-operated drive unit (33) which can be driven to perform its working movement (13) by the application of fluid pressure.

2. Rotary actuator device according to claim 1, characterised in that it comprises only one further third working unit (12, 12c), the rack section (32) of which is in tooth engagement (17c) with the driven sprocket (28) in the second working plane (17).

3. Rotary actuator device according to claim 1, characterised in that it comprises two further third and fourth working units (12, 12c, 12d), the rack sections of which are in tooth engagement (17c, 17d) with the driven sprocket (28) in the second working plane (17).

4. Rotary actuator device according to any of claims 1 to 3, characterised in that the device housing (2) for each working unit (12) individually defines a working chamber (4) which accommodates the respective working unit (12) while allowing its linear sliding displacement.

5. Rotary actuator device according to claim 4, characterised in that the two working chambers (4, 4a, 4b) which accommodate the first and second working units (12, 12a, 12b) have a longitudinal dimension coinciding with the axial direction of the main axis (13) and are arranged such that their longitudinal axes (5) coincide with the first working plane (16), wherein further each working chamber (4, 4c, 4d) which accommodates a further working unit (12, 12c, 12d) likewise has a longitudinal dimension coinciding with the axial direction of the main axis (13) and is arranged such that its longitudinal axis (5) coincides with the second working plane (17).

6. Rotary actuator device according to claim 4 or 5, characterised in that the device housing has, irrespective of the number of further working units (12), four working chambers (4), each extending in pairs in one of the two working planes (16, 17).

7. Rotary actuator device according to any of claims 4 to 6, characterised in that the device housing (2) comprises an output chamber (28) which open all working chambers (4) longitudinally while forming a window-like opening (22), which extends in the axial direction of the axis of rotation (24) of the output unit (23) and which is open on at least one end face, in which output chamber (28) the output unit (23) extends, the output unit (23) being in tooth engagement with the rack section (32) of each working unit (12) in the region of the window-like opening.

8. Rotary actuator device according to any of claims 1 to 7, characterised in that at least two working units (12, 12a, 12b) are designed as fluid-operated drive units (33) which can be driven to perform their working movements (13) by the application of fluid pressure, wherein both the first working unit (12, 12a) and the second working unit (12, 12b) are expediently designed as fluid-operated drive units (33).

9. Rotary actuator device according to claim 8, characterised in that at least one working unit (12, 12c, 12d), which expediently is not a fluid-operated drive unit (33), is designed as a stop unit (43) used for limiting the rotary angle of the output unit (23) and cooperating with at least one mating stop (44) which is stationary or stationarily supportable with respect to the device housing (2).

10. Rotary actuator device according to claim 9, characterised in that a working unit (12, 12c, 12d) is designed as an end position stop unit (43a) which cooperates with one mating stop (44) each in both directions of its working movement (13) in such a way that the rotary angle of the output unit (23) can be limited in both directions of rotation by means of this end position stop unit (43a), the end position stop unit (43a) being expediently represented by one of the at least one further working units (12, 12c, 12d).

11. Rotary actuator device according to claim 9 or 10, characterised in that two working units (12, 12c, 12d) are designed as end position stop units (43a), each of which cooperates independently with a mating stop (44) while having the same direction of their working movements (13) in such a way that each of the end position stop units (43a) is responsible for limiting the rotary angle of the output unit (23) in one of its two directions of rotation, with the expedient result that the rotary angle can be limited individually in either direction of rotation of the output unit (23).

12. Rotary actuator device according to any of claims 9 to 11, characterised in that at least one working unit (12, 12c) is designed as an intermediate position stop unit (43b) for presetting at least one intermediate position of the output unit (23), wherein at least one mating stop (44) assigned to this intermediate position stop unit (43b) is a part of a positioner (45) of the rotary actuator device (1) and can be positioned in different axial positions in the axial direction of the drive movements (13) by the operation of this positioner (45).

13. Rotary actuator device according to any of claims 9 to 12, characterised in that each of the first and second working units (12, 12a, 12b) is designed as a fluid-operated drive unit (33), and in that at least one further working unit (12, 12c, 12d) is designed as a stop unit (43) for cooperation with at least one mating stop (44).

14. Rotary actuator device according to any of claims 9 to 13, characterised in that each stop unit (43) is located in a working chamber (4) of the device housing, wherein the at least one associated mating stop (44) projects into the end face of the working chamber towards the stop unit (43), at least one mating stop (44) expediently being a part of a fluidic shock absorber (47).

15. Rotary actuator device according to any of claims 9 to 13, characterised in that the at least one mating stop is or can be arranged such that it becomes effective as a result of the interaction with a stop unit (43) before a fluid-operated drive unit (33) is inhibited in its further movement by direct interaction with a surface which is stationary with respect to the device housing (2)

Revendications

1. Dispositif d'entraînement rotatif actionné par fluide, avec un boîtier de dispositif (2) s'étendant le long d'un axe principal (3) et une unité de sortie (23) présentant une couronne dentée de sortie (28), pouvant tourner par rapport au boîtier de dispositif (2) autour d'un axe de rotation (24) perpendiculaire à l'axe principal (3), et de plus avec une première et une seconde unités de travail (12, 12a, 12b) qui peuvent être déplacées alternativement linéairement en sens inverse en réalisant un mouvement de travail (13) linéaire dans le sens axial de l'axe principal (3) par rapport au boîtier de dispositif (2) et qui présentent chacune une section de crémaillère (32) linéaire, à l'aide de laquelle elles sont en engagement de denture avec la couronne dentée de sortie (28), sachant que ces engagements de denture (16a, 16b) ont lieu dans un premier plan de travail commun (16), perpendiculaire à l'axe de rotation (24), caractérisé en ce que le dispositif d'entraînement rotatif (1) présente au moins une autre unité de travail (12, 12c, 12d) mobile alternativement linéairement dans le sens axial de l'axe principal (3) par rapport au boîtier de dispositif (2) en réalisant un mouvement de travail (13), laquelle unité dispose d'une section de crémaillère (32) linéaire, à l'aide de laquelle elle est aussi en engagement de denture (17c, 17d) dans un second plan de travail (17) déplacé à distance parallèlement au premier plan de travail (16) avec la couronne dentée de sortie (28) de l'unité de sortie, sachant qu'au moins l'une des unités de travail (12, 12a, 12b) présentes est réalisée comme une unité d'entraînement (33) actionnée par fluide, pouvant être entraînée par sollicitation fluidique pour son mouvement de travail (13).

2. Dispositif d'entraînement rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente juste une autre troisième unité de travail (12, 12c), dont la section de crémaillère (32) est en engagement de denture (17c) dans le second plan de travail (17) avec la couronne dentée de sortie (28).

3. Dispositif d'entraînement rotatif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente deux autres, une troisième et une quatrième, unités de travail (12, 12c, 12d), dont les sections de crémaillère sont en engagement de denture(17c, 17d) dans le second plan de travail (17) avec la couronne dentée de sortie (28).

4. Dispositif d'entraînement rotatif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le boîtier de dispositif (2) pour chaque unité de travail (12) définit individuellement une chambre de travail (4) recevant l'unité de travail concernée (12) mobile en coulissement linéairement.

5. Dispositif d'entraînement rotatif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux chambres de travail (4, 4a, 4b) recevant la première et la seconde unité de travail (12, 12a, 12b) présentent une étendue longitudinale coïncidant avec le sens axial de l'axe principal (3) et sont disposées de telle manière que leurs axes longitudinaux (5) coïncident avec le premier plan de travail (16), sachant que de plus, chaque chambre de travail (4, 4c, 4d) recevant une autre unité de travail (12, 12c, 12d) présente aussi une étendue longitudinale coïncidant avec le sens axial de l'axe principal (3) et est disposée de sorte que son axe longitudinal (5) coïncide avec le second plan de travail (17).

6. Dispositif d'entraînement rotatif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le boîtier de dispositif (2) dispose, indépendamment du nombre des autres unités de travail (12), de quatre chambres de travail (4) qui s'étendent respectivement par paires dans l'un des deux plans de travail (16, 17).

7. Dispositif d'entraînement rotatif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le boîtier de dispositif (2) présente une chambre de sortie (28) ouverte sur au moins un côté frontal, s'étendant dans le sens axial de l'axe de rotation (24) de l'unité de sortie (23) et entaillant côté longitudinal toutes les chambres de travail (4) en formant respectivement une ouverture (22) de type fenêtre, dans laquelle chambre l'unité de sortie (23) s'étend, sachant que l'unité de sortie (23) est en engagement de denture dans la zone des ouvertures de type fenêtre avec la section de crémaillère (32) de chaque unité de travail (12).

8. Dispositif d'entraînement rotatif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'au moins deux unités de travail (12, 12a, 12b) sont réalisées comme des unités d'entraînement (33) actionnées par fluide, pouvant être entraînées par sollicitation fluidique pour leurs mouvements de travail (13) et réalisées pour la sollicitation fluidique, sachant que non seulement la première unité de travail (12, 12a) mais aussi la seconde unité de travail (12, 12b) sont réalisées de manière appropriée comme une unité d'entraînement actionnée par fluide (33).

9. Dispositif d'entraînement rotatif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'au moins une unité de travail (12, 12c, 12d) qui n'est pas de manière appropriée l'unité d'entraînement (33) actionnée par fluide, est réalisée comme une unité de butée (43) coopérant avec au moins une butée antagoniste (44) pouvant être en appui fixement ou fixée par rapport au boîtier de dispositif (2) et servant de limitation d'angle de rotation de l'unité de sortie (23).

10. Dispositif d'entraînement rotatif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'une unité de travail (12, 12c, 12c) est réalisée comme une unité de butée en position finale (43a) qui coopère pour les deux sens de mouvement de son mouvement de travail (13) avec respectivement une butée antagoniste (44) de telle manière que cette unité de butée en position finale (43a) permet une limitation d'angle de rotation de l'unité de sortie (23) pour les deux sens de rotation, sachant que cette unité de butée en position finale (43a) est formée de manière appropriée par l'une des au moins une autre unité de travail (12, 12c ,12d).

11. Dispositif d'entraînement rotatif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que deux unités de travail (12, 12c, 12d) sont réalisées comme des unités de butée en position finale (43a) qui coopèrent indépendamment l'une de l'autre avec respectivement une butée antagoniste (44) pour le même sens de leurs mouvements de travail (13) de telle manière que respectivement l'une de ces unités de butée en position finale (43a) est responsable d'une limitation d'angle de rotation de l'unité de sortie (23) dans l'un de leurs deux sens de rotation et en ce qu'une limitation d'angle de rotation indépendante l'une de l'autre est possible de manière appropriée pour les deux sens de rotation de l'unité de sortie (23).

12. Dispositif d'entraînement rotatif selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce qu'au moins une unité de travail (12, 12c) est réalisée comme une unité de butée en position intermédiaire (43b) pour la prescription d'au moins une position intermédiaire de l'unité de sortie (23), sachant qu'au moins une butée antagoniste (44) associée à cette unité de butée en position intermédiaire (43b) fait partie d'un mécanisme de commande (45) du dispositif d'entraînement rotatif (1) et peut être positionnée par actionnement de ce mécanisme de commande (45) dans le sens axial des mouvements de travail (13) dans différentes positions axiales.

13. Dispositif d'entraînement rotatif selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que les première et seconde unités de travail (12, 12a, 12b) sont réalisées respectivement comme une unité d'entraînement (33) actionnée par fluide et en ce qu'au moins une autre unité de travail (12, 12c, 12d) est réalisée comme une unité de butée (43) prévue pour la coopération avec au moins une butée antagoniste (44).

14. Dispositif d'entraînement rotatif selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que chaque unité de butée (43) est disposée dans une chambre de travail (4) du boîtier de dispositif, sachant qu'au moins une butée antagoniste (44) associée pénètre côté frontal dans la chambre de travail et dépasse de l'unité de butée (43), sachant qu'au moins une butée antagoniste (44) fait partie de manière appropriée d'un amortisseur de chocs (47) fluidique.

15. Dispositif d'entraînement rotatif selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé en ce qu'au moins une butée antagoniste est disposée ou peut être disposée de telle manière qu'elle agisse par coagissement d'une unité de butée (43), avant qu'une unité d'entraînement (33) actionnée par fluide ne soit empêchée de poursuivre son mouvement par le coagissement direct avec une surface fixée par rapport au boîtier de dispositif (2).

Zeichnung