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Die
Erfindung betrifft eine fluidbetätigte Drehantriebsvorrichtung,
mit einer an einem Grundkörper drehbar gelagerten Abtriebswelle,
die zu einer rotativen Abtriebsbewegung antreibbar ist, indem sie über eine
drehfest mit ihr verbundene oder verbindbare Abtriebsverzahnung
mit einer Zahnstange mindestens eines in einem Arbeitsraum des Grundkörpers quer
zur Drehachse der Abtriebswelle linear verschiebbar gelagerten Antriebsteils
in Verzahnungseingriff steht, wobei das Antriebsteil an seinem vorderen
Endbereich einen Antriebskolben aufweist, der mit der Innenumfangsfläche
des Arbeitsraumes derart in Dichtkontakt steht, dass er den Arbeitsraum
unter gegenseitiger Abdichtung in eine vor dem Antriebskolben liegende
Beaufschlagungskammer und eine hinter dem Antriebskolben liegende,
die Zahnstange aufnehmende Zahnstangenkammer unterteilt, wobei die
Beaufschlagungskammer über einen fluidischen Steuerkanal
mit einem Antriebsfluid beaufschlagbar ist, um das Antriebsteil
zur Ausführung einer Arbeitsbewegung in Richtung einer
Rückwand des Arbeitsraumes zu verschieben.
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Eine
aus der
DE 19803819
B4 bekannte Drehantriebsvorrichtung dieser Art enthält
zwei zueinander parallele, gegensinnig verschiebbare Antriebsteile,
die über eine an ihnen vorgesehene Zahnstange mit der zu
einer Abtriebswelle gehörenden Abtriebsverzahnung in Verzahnungseingriff
stehen. Jedes Antriebsteil verfügt über einen
Kolben, der in einem das Antriebsteil aufnehmenden Arbeitsraum eine
Beaufschlagungskammer abtrennt, die mit einem Steuerfluid beaufschlagbar
ist, um das zugeordnete Antriebsteil zur Ausführung einer
linearen Arbeitsbewegung zu verschieben. Bei dieser Arbeitsbewegung
wird durch den Verzahnungseingriff eine Rotationsbewegung der Abtriebswelle
hervorgerufen. Bei dieser bekannten Drehantriebsvorrichtung enthält
jedes Antriebsteil zwei Antriebskolben, die die Zahnstange zwischen
sich aufnehmen. Jeder Antriebskolben begrenzt eine Beaufschlagungskammer,
sodass das Antriebsteil durch unmittelbare Fluidbeaufschlagung aktiv
in die eine oder andere Richtung verlagerbar ist.
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Vor
allem bei einem Betrieb mit hoher Geschwindigkeit und/oder an der
Abtriebwelle angeordneten großen Massen kann die Struktur
der Drehantriebsvorrichtung beim Aufprall der Antriebsteile in ihren
Hubendlagen hohen Beanspruchungen unterliegen.
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Um
der vorgenannten Belastungsproblematik entgegenzuwirken, wurde in
der
DE 19613129 A1 bereits
vorgeschlagen, einen fluidischen Stoßdämpfer in
das Antriebsteil zu integrieren, der bei Erreichen der Hubendlage
auf eine Abschlusswand des Grundkörpers auftrifft und für
ein relativ sanftes Abbremsen des Antriebsteils sorgt. Die Stoßdämpferstange
des fluidischen Stoßdämpfers ragt durch den Antriebskolben
hindurch in eine dem Antriebsteil vorgelagerte Kammer des Arbeitsraumes,
die auch als Beaufschlagungskammer zum Hervorrufen einer Arbeitsbewegung
des Antriebsteils genutzt wird. Hierbei ist es zur Vermeidung von
Funktionsstörungen des Stoßdämpfers unerlässlich,
den Bereich zwischen Stoßdämpferstange und Antriebskolben
abzudichten, sodass in das normalerweise gegen externen Überdruck
nicht abgedichtete Stoßdämpfergehäuse
kein Antriebsfluid eintreten kann. Ein solcher Fluideintritt würde
das Dämpfungsverhalten beeinträchtigen. Die hierzu
erforderlichen Abdichtmaßnahmen erfordern einen Mehraufwand
bei der Herstellung der Drehantriebsvorrichtung und unterliegen
außerdem einem allmählichen Verschleiß,
sodass eine regelmäßige Wartung notwendig ist.
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Alternativ
könnte auch daran gedacht werden, auf speziell ausgelegte
fluidische Stoßdämpfer zurückzugreifen,
bei denen das Stoßdämpfergehäuse gegen Überdruck
von außen abgedichtet ist. Dies verteuert jedoch die Herstellung
des Stoßdämpfers und somit wiederum auch der Drehantriebsvorrichtung
als solche.
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Es
ist eine wesentliche Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drehantriebsvorrichtung
zu schaffen, die mit nur moderatem Aufwand hohe Arbeitsgeschwindigkeiten
und/oder die Bewegung großer Massen ermöglicht,
ohne die Gesamtstruktur einer Überbeanspruchung auszusetzen.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe ist bei einer die eingangs genannten
Merkmale aufweisenden Drehantriebsvorrichtung vorgesehen, dass sich
die die Zahnstange enthaltende Zahnstangenkammer ausgehend von dem
Antriebskolben bis zu der Rückwand erstreckt und ständig
mit der Atmosphäre verbunden ist, und dass das Antriebsteil
in der Zahnstangenkammer einen durch den Antriebskolben von der
Beaufschlagungskammer dicht abgeschotteten fluidischen Stoßdämpfer
trägt, der zum Abbremsen der Arbeitsbewegung mit einer
an der Rückwand angeordneten Anschlagfläche kooperiert.
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Somit
erfährt die Arbeitsbewegung des mindestens einen Antriebsteils
eine Aufpralldämpfung durch einen von ihm getragenen fluidischen
Stoßdämpfer. In Frage kommt hier vor allem ein
hydraulischer Stoßdämpfer, aber auch ein pneumatischer Stoßdämpfer.
Die stoßdämpfende Wirkung setzt vor dem Errei chen
der hinteren Hubendlage des Antriebsteils ein, wenn dieses durch
Fluidbeaufschlagung der Beaufschlagungskammer zu einer Arbeitsbewegung
veranlasst wird. Indem der Stoßdämpfer durch den
Antriebskolben von der Beaufschlagungskammer abgeschottet ist, unterliegt
er nicht der darin zum Hervorrufen der Arbeitsbewegung erfolgenden Druckerhöhung
und erfährt keinerlei Funktionsbeeinträchtigungen
durch das in die Beaufschlagungskammer eingespeiste Antriebsfluid.
Die die Zahnstange aufnehmende Zahnstangenkammer kommuniziert ständig
mit der Atmosphäre, sodass sich darin kein unerwünschter Überdruck
aufbauen kann. Indem sich die Zahnstangenkammer bis zur Rückwand
der Arbeitskammer erstreckt, kann der Stoßdämpfer
problemlos mit einer an dieser Rückwand angeordneten Anschlagfläche
kooperieren.
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Die
Drehantriebsvorrichtung kann mit nur einem in einem dafür
vorgesehenen Arbeitsraum untergebrachten Antriebsteil ausgestattet
sein. Dies reicht aus, wenn die Rückstellung des Antriebsteils
in ihre den Ausgangspunkt der Arbeitsbewegung markierende vordere
Hubendlage beispielsweise durch eine auf die Abtriebswelle einwirkende
Rückstellfeder hervorgerufen wird oder durch die zu verdrehenden
Komponenten selbst, die, insbesondere über einen zwischengeschalteten
Drehteller, beim Einsatz der Drehantriebsvorrichtung mit der Abtriebswelle verbunden
sind.
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Besonders
zweckmäßig wird allerdings eine Drehantriebsvorrichtung
angesehen, die über zwei separate Arbeitsräume
verfügt, in denen jeweils ein Antriebsteil untergebracht
ist, wobei beide Antriebsteile über eine mit der Abtriebsverzahnung
kooperierende Zahnstange verfügen und wobei die beiden Antriebsteile
durch Fluidbeaufschlagung gegensinnig antreibbar sind, um durch
Fluidkraft eine aktive Rotationsbewegung der Abtriebsverzahnung
in beiden Drehrichtungen hervorrufen zu können. Hier können dann
nur ein Antriebsteil oder beide Antriebsteile mit einem fluidischen
Stoßdämpfer ausgestattet sein. Unabhängig
davon, ob das zweite Antriebsteil einen eigenen fluidischen Stoßdämpfer
aufweist oder nicht, ist es zweckmäßigerweise
identisch ausgebildet wie das erfindungsgemäß mit
einem fluidischen Stoßdämpfer ausgestattete erste
Antriebsteil.
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Es
besteht auch die Möglichkeit, zwischen Abtriebsverzahnung
und Abtriebswelle eine Kupplungseinrichtung zwischenzuschalten,
die in der Lage ist, die Antriebsverbindung zwischen diesen Komponenten
zeitweilig zu trennen. Dies geschieht, wenn die Abtriebswelle nicht
abwechselnd hin und her gehend rotativ angetrieben werden soll,
sondern wenn eine unidirektionale getaktete Rotationsbewegung gewünscht
ist, beispielsweise bei einer Ausgestaltung der Drehantriebsvorrichtung
als Rundschalttisch. Eine solche Kupplungseinrichtung könnte beispielsweise
nach dem Vorbild der in der
DE 10222815 A1 beschriebenen Bauform ausgeführt sein.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
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Es
wäre zwar prinzipiell denkbar, bei ausreichend großem
Hub des Stoßdämpfers einen hubunabhängig
ständigen Kontakt zwischen dem Stoßdämpfer
und der Anschlagfläche vorzusehen. Da es jedoch in der
Regel genügt, nur eine kurze Wegstrecke der Arbeitsbewegung
abzudämpfen, wird man die Stoßdämpfmaßnahmen
zweckmäßigerweise so auslegen, dass der Stoßdämpfer
in der vorderen Hubendlage des Antriebsteils von der Anschlagfläche abgehoben
ist.
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Die
Anschlagfläche kann unmittelbar die Innenfläche
der den Arbeitsraum rückseitig begrenzenden Rückwand
sein. Zweckmäßigerweise ist sie jedoch an einem
bezüglich der Rückwand gesonderten Anschlagglied
ausgebildet, das einstellbar an der Rückwand gehalten ist,
sodass in gewissem Rahmen eine Variation derjenigen Hubposition
des Antriebsteils möglich ist, bei der die Dämpfungsphase
einsetzt. Das Anschlagglied kann insbesondere ein in die Rückwand
eingeschraubtes Schraubglied sein.
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Optimal
lässt sich der Stoßdämpfer in einem sich
rückseitig an den Antriebskolben anschließenden
Rohrabschnitt des Antriebsteils unterbringen, der an seinem Außenumfang
die Zahnstange trägt. Dadurch wird für den Einbau
des Stoßdämpfers nicht mehr Platz beansprucht,
als für die ansonsten gewünschte Funktionalität
der Drehantriebsvorrichtung sowieso erforderlich ist.
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Der
Stoßdämpfer kann in den Rohrabschnitt insbesondere
eingeschoben sein, sodass er sich mit seiner Rückseite
an dem durchbrechungslosen Antriebskolben abstützt, der
sich an den Rohrabschnitt anschließt.
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Der
fluidische Stoßdämpfer ist zweckmäßigerweise
konventionell aufgebaut, mit einem in der Regel zylindrischen Stoßdämpfergehäuse
und einer diesbezüglich linear verschiebbaren Stoßdämpferstange,
wobei eine Relativbewegung dieser beiden Komponenten innerhalb des
Stoßdämpfergehäuses die für
den Abbremsvorgang verantwortliche Verdrängung eines hydraulischen
und/oder gasförmigen Fluides zur Folge hat. Der Stoßdämpfer
kann beispielsweise gemäß der in der
EP 1081408 B1 beschriebenen
Bauform ausgeführt sein.
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Um
ungeachtet der stoßdämpfenden Wirkung ein unerwünschtes
Aufprallgeräusch des Antriebsteils beim Erreichen der hinte ren
Hubendlage zu vermeiden, kann an der Innenseite der Rückwand der
Arbeitskammer ein insbesondere aus Elastomermaterial bestehendes
elastisches Pufferelement angeordnet sein, auf das das Antriebsteil
auflaufen kann.
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Für
die Kommunikation der Zahnstangenkammer mit der Atmosphäre
kann prinzipiell ein gesonderter Entlüftungskanal vorgesehen
werden. Kostengünstiger ist es jedoch, die ständige
Entlüftung insbesondere ausschließlich durch zwischen Bauteilen
der Drehantriebsvorrichtung konstruktionsbedingt sowieso vorhandene
Zwischenräume hindurch vorzunehmen. So kann eine Entlüftung
beispielsweise durch den Bereich des Verzahnungseingriffes von Zahnstange
und Abtriebsverzahnung hindurch stattfinden, und dann weiter an
der Abtriebsverzahnung vorbei und durch die für die Lagerung der
Abtriebswelle vorgesehenen Drehlagerungsmittel hindurch.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher
erläutert. In dieser zeigen:
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1 eine
bevorzugte erste Bauform der erfindungsgemäßen
Drehantriebsvorrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
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2 einen
Schnitt durch die Drehantriebsvorrichtung aus 1 mit
einer zur Drehachse der Abtriebswelle rechtwinkeligen Schnittebene
gemäß Linie II-II, wobei sich das mit einem fluidischen
Stoßdämpfer bestückte Antriebsteil in
seiner vorderen Hubendlage befindet, und
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3 eine
Schnittdarstellung entsprechend 2 bei in
die hintere Hubendlage verschobenem Antriebsteil und dementsprechend
aktiviertem fluidischem Stoßdämpfer.
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Die
insgesamt mit Bezugsziffer 1 bezeichnete Drehantriebsvorrichtung
enthält einen eine Gehäusefunktion übernehmenden
Grundkörper 2 mit beim Ausführungsbeispiel
quaderähnlicher Formgebung.
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An
dem Grundkörper 2 ist eine Abtriebswelle 3 drehbar
gelagert. Ihre durch ihre Längsachse definierte Drehachse 4 fällt
beim Ausführungsbeispiel mit der Hochachse 5 des
Grundkörpers 2 zusammen. Der Grundkörper 2 ist
in Richtung der Hochachse 5 von einer Durchgangsöffnung 6 durchsetzt,
in der sich die Abtriebswelle 3 erstreckt. Die zwischen
der Abtriebswelle 3 und dem Grundkörper 2 wirksamen Drehlagermittel,
insbesondere eine Wälzlagereinrichtung, sind in der Zeichnung
nicht weiter ersichtlich.
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Mit
der Abtriebswelle 3 ist eine zu der Drehachse 4 koaxiale
Abtriebsverzahnung 7 drehfest verbunden. Diese ist insbesondere
von einem Abtriebsritzel gebildet. Die Abtriebsverzahnung 7 befindet sich
zweckmäßigerweise innerhalb der Durchgangsöffnung 6.
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Abtriebsverzahnung 7 und
Abtriebswelle 3 können ständig drehfest
miteinander verbunden sein, wobei es sich um ein einstückiges
Bauteil handeln kann. Alternativ ist es aber auch möglich,
eine nur strichpunktiert angedeutete Kupplungseinrichtung 8 zwischen
die Abtriebsverzahnung 7 und die Abtriebswelle 3 zwischenzuschalten,
die ein wahlweises Herstellen und Trennen einer drehfesten Verbindung
ermöglicht. Für bestimmte Anwendungen der Drehantriebsvorrichtung 1 ist
dies gewünscht.
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Quer
zu der Drehachse 4 auf einander entgegengesetzten Umfangsseiten
der Drehachse 4 sind in dem Grundkörper 2 ein
erster und ein zweiter Arbeitsraum 12, 13 ausgebildet,
die jeweils längliche Gestalt haben und parallel zueinander
verlaufen. Zweckmäßigerweise liegen sie mit Bezug
auf die Achsrichtung der Hochachse 5 in der gleichen Ebene.
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Die
Arbeitsräume 12, 13 sind insbesondere zylindrisch,
vorzugsweise kreiszylindrisch gestaltet. Auch ein länglicher Querschnitt,
beispielsweise oval oder elliptisch oder mit flachen Längsseiten
und runden Schmalseiten, wäre denkbar.
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Der
erste Arbeitsraum 12 besitzt eine erste Längsachse 12a,
der zweite Arbeitsraum 13 eine zweite Längsachse 13a.
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In
dem ersten Arbeitsraum 12 befindet sich ein erstes Antriebsteil 14.
Der zweite Arbeitsraum 13 nimmt ein zweites Antriebsteil 15 auf.
Beide Antriebsteile 14, 15 sind im zugeordneten
Arbeitsraum 12, 13 längsverschiebbar,
und zwar zwischen einer bei dem in der Zeichnung unten abgebildeten
ersten Antriebsteil 14 in 2 gezeigten
vorderen Hubendlage und in 3 gezeigten
hinteren Hubendlage.
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Jedes
Antriebsteil 14, 15 ist am Außenumfang
an der der Abtriebsverzahnung 7 zugewandten Umfangsseite
mit einer sich linear erstreckenden Zahnstange 16 versehen.
Die Zahnstange 16 kann als separate Komponente an dem Antriebsteil 14, 15 angeordnet
sein, ist jedoch vorzugsweise ein einstückiger Bestandteil
des jeweiligen Antriebsteils 14, 15. Sie erstreckt
sich parallel zur zugeordneten Längsachse 12a, 13a,
sodass sie beim Verschieben des zugehörigen Antriebsteils 14, 15 wie
dieses quer zur Drehachse 4 der Abtriebswelle 3 verlagert
wird.
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Jede
Zahnstange 16 steht mit der Abtriebsverzahnung 7 in
ständigem Verzahnungseingriff. Auf diese Weise sind die
beiden Antriebsteile 14, 15 und die Abtriebsverzahnung 7 in
ihren Bewegungen ständig gekoppelt. Wird ein Antriebsteil 14 oder 15 zu
einer Linearbewegung angetrieben, wird diese Linearbewegung durch
den Verzahnungseingriff in eine Rotationsbewegung der Abtriebsverzahnung 7 und
der drehfest mit dieser verbundenen Abtriebswelle 3 umgesetzt,
wobei gleichzeitig das jeweils andere Antriebsteil in der Gegenrichtung
verschoben wird. Der Verzahnungseingriff 16, 7 ist
so ausgelegt, dass bei Einnahme der vorderen Hubendlage durch eines
der Antriebsteile 14 oder 15 das andere Antriebsteil 15 oder 14 gleichzeitig
die hintere Hubendlage einnimmt.
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Die
durch Verlagerung der Antriebsteile 14, 15 hervorgerufene
rotative Bewegung der Abtriebswelle 3 sei als Abtriebsbewegung
bezeichnet und ist in der Zeichnung bei 17 durch einen
Doppelpfeil verdeutlicht. Liegt eine ständige drehfeste
Verbindung zwischen der Abtriebsverzahnung 7 und der Abtriebswelle 3 vor,
ist die Abtriebsbewegung 17 eine alternierende Drehbewegung,
abwechselnd im und entgegen dem Uhrzeigersinn. Durch die Kupplungseinrichtung 8 kann
die Verbindung zwischen Abtriebsverzahnung 7 und Abtriebswelle 3 zeitweilig aufgehoben
werden, sodass stets nur bei der gleichen Verschieberichtung der
Antriebsteile 14, 15 ein Drehmoment auf die Abtriebswelle 3 übertragen
wird und diese zu einer schrittweisen unidirektionalen Abtriebsbewegung 17 angetrieben
werden kann.
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Die
beiden Arbeitsräume 12, 13 sind an ihrer Vorderseite
durch je eine zum Grundkörper 2 gehörende
Vorderwand 18 verschlossen. Je eine Rückwand 19 bildet
den rückseitigen Abschluss jedes Arbeitsraumes 12, 13.
Beispielhaft sind die beiden Vorderwände 18 gemeinsamer
Bestandteil eines vorderen Abschlussdeckels 22, der an
ein die Durchgangsöffnung 6 aufweisendes Hauptteil 23 des
Grundkörpers 2 stirnseitig angesetzt ist. In entsprechender Weise
sind die beiden Rückwände 19 gemeinsam von
einem an der entgegengesetzten Stirnseite des Hauptteils 23 angebauten
hinteren Abschlussdeckel 24 gebildet. Das Hauptteil 23 ist
zweckmäßigerweise ein einstückiger Körper
und beinhaltet neben der Durchgangsöffnung 6 auch
die beiden Längserstreckung aufweisenden Arbeitsräume 12, 13.
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An
ihrem untereinander in die gleiche Richtung weisenden vorderen Endbereich
verfügen die beiden Antriebsteile 14, 15 über
jeweils einen Antriebskolben 25, der in dem Arbeitsraum 12, 13 verschiebbar
geführt ist und der am Außenumfang eine ringförmige
Dichtung 29 aufweist, über die er mit der Innen umfangsfläche
des zugeordneten Arbeitsraumes 12, 13 in Dichtkontakt
steht.
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An
den Antriebskolben 25 schließt sich rückseitig,
also zur Rückwand 19 hin, ein insbesondere einstückig
mit dem Antriebskolben 25 ausgebildeter Rohrabschnitt 26 in
koaxialer Verlängerung an. Dieser Rohrabschnitt 26 trägt
am Außenumfang die Zahnstange 16.
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Es
wäre möglich, Antriebskolben 25 und Rohrabschnitt 26 als
separate Teile auszubilden, die durch geeignete Befestigungsmaßnahmen
miteinander verbunden sind.
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Der
Antriebskolben 25 unterteilt den zugeordneten Arbeitsraum 12, 13 in
eine ihm zu der Vorderwand 18 hin vorgelagerte Beaufschlagungskammer 27 und
eine sich rückseitig, zur Rückwand 19 an ihn
anschließende weitere Kammer, die als Zahnstangenkammer 28 bezeichnet
wird, weil sie unter anderem die Zahnstange 16 des zugeordneten
Antriebsteils 14, 15 aufnimmt.
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Aufgrund
ihrer mit der Innenumfangsfläche des Arbeitsraumes 12, 13 kooperierenden
Dichtung 29 ist die Zahnstangenkammer 28 fluiddicht
von der Beaufschlagungskammer 27 abgetrennt. Die Dichtung 29 ist
so ausgebildet, dass ein Fluidübertritt von der Beaufschlagungskammer 27 in
die Zahnstangenkammer 28 verhindert wird, auch wenn in
der Beaufschlagungskammer 27 ein wesentlich höherer
Druck als in der Zahnstangenkammer 28 herrscht. Als Dichtungsring 29 verwendet
man insbesondere einen sogenannten Nutring, dessen Lippen in Richtung
der Beaufschlagungskammer 27 orientiert sind.
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In
jede Beaufschlagungskammer 27 mündet mindestens
ein die Wandung des Grundkörpers- 2 durchsetzender
fluidischer Steuerkanal 32, durch den hindurch die zugehörige
Beaufschlagungskammer 27 gesteuert mit einem Antriebsfluid
beaufschlagbar ist. Bei dem Antriebsfluid handelt es sich vorzugsweise
um Druckluft oder um ein anderes gasförmiges Antriebsmedium.
Es kann jedoch auch ein flüssiges Antriebsmedium verwendet
werden.
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Beispielhaft
durchsetzen die Steuerkanäle 32 die Vorderwand 18.
Sie könnten jedoch auch einen anderen Verlauf innerhalb
des Grundkörpers 2 aufweisen.
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Dem
der Beaufschlagungskammer 27 entgegengesetzten Ende der
Steuerkanäle 32 ist jeweils eine Anschlussvorrichtung 33 zugeordnet,
beispielsweise eine Steckanschlussvorrichtung, über die
eine das Antriebsfluid zu- und abführende Fluidleitung
anschließbar ist. Für die Steuerung der Fluidbeaufschlagung
ist eine nicht weiter dargestellte Steuerventileinrichtung zuständig.
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Die
Zahnstangenkammer 28 ist nicht für eine aktive
Fluidbeaufschlagung bestimmt. Sie steht ständig mit der
Atmosphäre in Verbindung. Mit anderen Worten ist die Zahnstangenkammer 28 ständig
entlüftet.
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Zur
Definition des Entlüftungsweges könnte für
jede Zahnstangenkammer 28 ein mit dieser kommunizierender,
zur Außenfläche des Grundkörpers 2 ausmündender
spezieller Entlüftungskanal 34 vorhanden sein,
wie dies in der Zeichnung strichpunktiert angedeutet ist. Beim Ausführungsbeispiel
kann auf einen solchen speziellen Entlüftungskanal 34 verzichtet
werden, weil der Entlüftungsweg ausschließlich
durch zwischen Bauteilen der Drehantriebsvorrichtung 1 vorhandene
Zwischenräume definiert wird. Der Entlüftungsweg
verläuft exemplarisch von der Zahnstangenkammer 28 über
den Eingriffsbereich zwischen Zahnstange 16 und Abtriebsverzahnung 7 in
die Durchgangsöffnung 6 und anschließend
durch diese hindurch in axialer Richtung zur Ober- und/oder Unterseite
des Grundkörpers 2.
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Wie
aus 1 erkennbar ist, ist die Abtriebswelle 3 mit
einem außen am Grundkörper 2 angeordneten
Drehteller 35 drehfest verbunden. Es kann eine Schraubverbindung
vorliegen oder auch eine einstückige Ausführung.
Der eben angesprochene Entlüftungsweg verläuft
hierbei unter anderem durch den Ringspalt 36 zwischen dem
Außenumfang des Drehtellers 35 und dem diesen
umschließenden Abschnitt des Grundkörpers 2.
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Innerhalb
der Durchgangsöffnung 6 kann die verdrängte
oder eingesaugte Luft ohne weiteres die dort vorhandene Drehlagereinrichtung
durchströmen.
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Jedes
Antriebsteil 14, 15 kann ausgehend von seiner
vorderen Hubendlage durch Fluidbeaufschlagung der zugeordneten Beaufschlagungskammer 27 zu
einer durch einen Pfeil angedeuteten linearen Arbeitsbewegung 37 in
Richtung der Rückwand 19 veranlasst werden. Die
Luft aus der ihr Volumen dabei allmählich verringernden
Zahnstangenkammer 28 wird auf dem beschriebenen Entlüftungsweg
zur Atmosphäre ausgeschoben. Auf diese Weise kann verhindert
werden, dass sich in der Zahnstangenkammer 28 ein nennenswerter Überdruck
aufbaut.
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Im
Betrieb der Drehantriebsvorrichtung 1 werden die beiden
Beaufschlagungskammern 27 abwechselnd gegensinnig mit Druck
beaufschlagt und druckentlastet. Aufgrund des gleichzeitigen Verzahnungseingriffes
beider Antriebsteile 14, 15 mit der Abtriebsverzahnung 7 führt
somit jeweils das eine Antriebsteil 14 oder 15 die
Arbeitsbewegung 37 aus, während gleichzeitig das
jeweils andere Antriebsteil eine Rückbewegung in die vordere
Hubendlage durchführt. Daraus resultiert dann, je nachdem,
ob eine zusätzliche Kupplungseinrichtung 8 eingesetzt wird
oder nicht, eine unidirektionale schrittweise Abtriebsbewegung 17 oder
eine hin und her gehende Abtriebsbewegung 17 der Abtriebsweile 3 und
des mit dieser verbundenen Drehtellers 35.
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Da
der mögliche Aufbau der Kupplungseinrichtung
8 als
solches bekannt ist, wird an dieser Stelle auf eine detaillierte
Erläuterung verzichtet. Die Ausgestaltung kann sich beispielsweise
am Inhalt der
DE 10222815
A1 orientieren.
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Um
die einzelnen Komponenten der Drehantriebsvorrichtung 1 vor
Beschädigung zu schützen, wenn ein fluidisch angetriebenes
Antriebsteil 14 oder 15 bei Erreichen seiner hinteren
Hubendlage auf die Rückwand 19 aufprallt, ist
die Drehantriebsvorrichtung 1 mit Maßnahmen zur
Aufpralldämpfung ausgestattet. Diese beinhalten einen von
dem ersten Antriebsteil 14 in der drucklosen Zahnstangenkammer 28 getragenen
fluidischen Stoßdämpfer 38, der mit einer
an der zugeordneten Rückwand in seinem Hubweg liegend angeordneten
Anschlagfläche 42 kooperieren kann.
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Der
fluidische Stoßdämpfer
38 ist beispielsweise
ein hydraulischer Stoßdämpfer, kann aber auch
ein pneumatischer Stoßdämpfer sein. Bevorzugt
ist er gemäß den Ausführungen in der
EP 1081408 B1 aufgebaut,
sodass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die dortigen Ausführungen
verwiesen wird. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass der Stoßdämpfer
38 ein
bevorzugt zylindrisches Stoßdämpfergehäuse
43 aufweist,
aus dem an seiner vorderen Stirnseite eine linear verschiebbare Stoßdämpferstange
44 herausragt,
die mit einem nicht weiter abgebildeten Verdrängerkolben
im Innern des Stoßdämpfergehäuses
43 bewegungsgekoppelt
ist. In der aus
2 ersichtlichen Grundstellung
ragt die Stoßdämpferstange
44 weitestmöglich nach
vorne aus dem Stoßdämpfergehäuse
43 heraus.
Bei axialer Beaufschlagung wird sie in das Stoßdämpfergehäuse
43 hinein
zurückgeschoben, wobei sie den darin befindlichen Verdrängungskolben
mitnimmt, der ein im Stoßdämpfergehäuse
43 aufgenommenes
Dämpfungsfluid durch eine interne Drosseleinrichtung hindurch
verdrängt.
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Der
Stoßdämpfer 38 ist mit seinem Stoßdämpfergehäuse 43 im
Innenraum 45 des Rohrabschnittes 26 untergebracht.
Seine Stoßdämpferstange 44 ragt in Richtung
der Rückwand 19, wobei aber ihre Stirnfläche 47 der
Anschlagfläche 42 mit axialem Abstand gegenüberliegt,
wenn sich das erste Antriebsteil 14 in der vorderen Hubendlage
befindet.
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Der
Stoßdämpfer 38 ist mit seinem Stoßdämpfergehäuse 43 einfach
axial von der dem Antriebskolben 25 entgegengesetzten Stirnseite
her in den Innenraum 45 eingesteckt, wobei er sich mit
der rückwärtigen Stirnfläche 46 seines
Stoßdämpfergehäuses 43 axial
an dem Antriebskolben 25 abstützt. Ein dem Stoßdämpfergehäuse 43 an
der Seite der Stoßdämpferstange 44 vorgelagerter
Sicherungsring 48 greift lösbar in die Innenumfangsfläche
des Rohrabschnittes 26 ein und sichert das Stoßdämpfergehäuse 43 axial
in seiner Position, entgegengesetzt zu dem Antriebskolben 25.
Auf diese Weise ist das Stoßdämpfergehäuse 43 axial
unbeweglich an dem ersten Antriebsteil 14 gehalten.
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Nimmt
das erste Antriebsteil 14 die vordere Hubendlage ein, ragt
der Stoßdämpfer 38 mit seiner Stoßdämpferstange 44 rückseitig
aus dem Rohrabschnitt 26 axial hinaus.
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Vorzugsweise
ist das Stoßdämpfergehäuse 43 über
seine gesamte axiale Länge im Innern des Rohrabschnittes 26 aufgenommen.
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Für
die Befestigung des Stoßdämpfers 38 an dem
ersten Antriebsteil 14 kommen prinzipiell auch andere Befestigungsmaßnahmen
in Frage. Beispielsweise könnte das Stoßdämpfergehäuse 43 eingeschraubt
werden. Die beispielhafte Lösung erweist sich jedoch hinsichtlich
Herstellung und Handhabbarkeit als besonders einfach.
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Bei
Ausführung der Arbeitsbewegung 37 ausgehend von
der vorderen Hubendlage bewegt sich zunächst der gesamte
Stoßdämpfer 38 mit dem ersten Antriebsteil 14 mit.
Kurz vor Erreichen der hinteren Hubendlage trifft die ausgefahrene
Stoßdämpferstange 44 mit ihrer Stirnfläche 47 auf
die Anschlagfläche 42 auf und wird somit an ihrer
Weiterbewegung gehindert. Da sich die Arbeitsbewegung 37 des
ersten Antriebsteils 14 jedoch fortsetzt, wird die Stoßdämpferstange 44 in
das Stoßdämpfergehäuse 43 hineingeschoben,
woraus ein starkes Abbremsen der Arbeitsbewegung 37 resultiert,
sodass das erste Antriebsteil 14 nur noch mit geringer
Bewegungsenergie auf die Rückwand 19 aufprallt.
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Der
fluidische Stoßdämpfer 38 ist hierbei durch
den Antriebskolben 25 stets fluiddicht von der unter Überdruck
stehenden Beaufschlagungskammer 27 abgeschottet. Seine
Dämpfungsfunktion kann also von dem verwendeten Antriebsfluid
nicht beeinträchtigt werden. Er befindet sich ständig
in der drucklosen Zahnstangenkammer 28.
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Das
zweite Antriebsteil 15 ist bei dem erläuterten
Ausführungsbeispiel nicht mit einem fluidischen Stoßdämpfer
bestückt. Dies kann seinen Grund beispielsweise darin haben,
dass für die entsprechende Bewegungsrichtung externe Stoßdämpfmaßnahmen
getroffen sind, die nicht weiter ersichtlich sind. Auch wenn eine
Kupplungseinrichtung 8 verwendet wird, die einen Rückhub
mit verminderter Energieaufnahme zulässt, kann auf einen
zweiten Stoßdämpfer verzichtet werden.
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In 3 ist
angedeutet, dass auch das zweite Antriebsteil 15 bei Bedarf
selbstverständlich mit einem hier nur strichpunktiert angedeuteten
weiteren fluidischen Stoßdämpfer 38 ausgestattet
sein kann. Aufbau und Funktionsweise entsprechen dann dem eben anhand
des ersten Antriebsteils 14 erläuterten. Es wird
dann die Arbeitsbewegung 37 von sowohl dem ersten Antriebsteil 14 als
auch dem zweiten Antriebsteil 15 fluidisch stoßgedämpft.
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Unabhängig
davon, ob nur ein Antriebsteil oder ob beide Antriebsteile mit einem
fluidischen Stoßdämpfer 38 ausgestattet
sind, empfiehlt sich für beide Antriebsteile 14, 15 eine
identische Ausgestaltung.
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Selbst
wenn stoßdämpfende Maßnahmen vorhanden
sind, kann das Erreichen der hinteren Hubendlage mit einem unerwünschten
Aufprallgeräusch verbunden sein. Dies insbesondere dann, wenn
sowohl die Rückwand 19 als auch der stirnseitig
auf diese auftreffende Rohrabschnitt 26 aus Metall bestehen.
Daher besteht die optionale Möglichkeit, an der dem Antriebsteil 14, 15 zugewandten
Innenseite der Rückwand 19 ein elastisches Pufferelement 52 vorzusehen,
das im Hubweg des Rohrabschnittes 26 liegt. Es handelt
sich hierbei insbesondere um einen Körper aus Material
mit gummielastischen Eigenschaften.
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Das
Pufferelement 52 kann alternativ auch am Abtriebsteil 14, 15 angeordnet
sein, insbesondere an der Stirnseite dessen Rohrabschnittes 26,
sodass es die Linearbewegung des Antriebsteils 14, 15 mitmacht.
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Entsprechend
dem ringförmigen Querschnitt des Rohrabschnittes 26 ist
das elastische Pufferelement 52 zweckmäßigerweise
ebenfalls ringförmig ausgebildet und derart koaxial zu
dem Rohrabschnitt 26 angeordnet, dass es mit dessen der
Rückwand 19 zugewandter ringförmiger
Stirnfläche 53 axial fluchtet. Auf diese Weise
kann eine symmetrische Krafteinleitung erzielt werden.
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Das
ringförmige Pufferelement 52 ist bevorzugt so
angeordnet, dass es die Anschlagfläche 42, in
Achsrichtung der Längsachse 12a, 13a betrachtet, in
insbesondere konzentrischer Weise umschließt. Der Stoßdämpfer 38 ist
zweckmäßigerweise so an dem Antriebsteil 14, 15 angeordnet,
dass seine Längsachse mit der zugeordneten Längsachse 12a, 13a des
Arbeitsraumes 12, 13 zusammenfällt.
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Das
elastische Pufferelement 52 ist zweckmäßigerweise
auch oder gerade in Verbindung mit einem zweiten Antriebsteil 15 vorhanden,
das keinen fluidischen Stoßdämpfer 38 aufweist.
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Die
beispielhafte Drehantriebsvorrichtung 1 bietet auch noch
die Möglichkeit, den wirksamen Dämpfungshub des
fluidischen Stoßdämpfers 38 zu beeinflussen
und dadurch die Dämpfungscharakteristik an den jeweiligen
Belastungsfall anzupassen. Hierzu kann die Axialposition der Anschlagfläche 42 in
unterschiedliche Positionen eingestellt werden.
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Möglich
ist dies dadurch, dass die Anschlagfläche 42 nicht
direkt an der Rückwand 19 angeordnet ist, sondern
stirnseitig an einem sich an der Rückwand 19 in
Richtung der zugeordneten Längsachse 12a, 13a verstellbar
abstützenden separaten Anschlagglied 54. Das Anschlagglied 54 ist
koaxial zu der Längsachse 12a, 13a angeordnet
und exemplarisch als Schraubglied ausgeführt, das in eine
die Rückwand 19 durchsetzende Gewindebohrung eingeschraubt
ist. Von außen her kann seine Einschraubtiefe verändert
werden, sodass sich die axiale Relativlage der Anschlagfläche 42 bezüglich
der dem Antriebsteil 14, 15 zugewandten Innenfläche
der Rückwand 19 verändern lässt.
Ein Sicherungselement 55 erlaubt eine Positionssicherung
des Anschlaggliedes 54 in der eingestellten Anschlagposition.
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Je
weiter das Anschlagglied 54 in die zugeordnete Zahnstangenkammer 28 hineinragt,
desto früher beginnt die durch den Stoßdämpfer 38 veranlasste
Dämpfungsphase und desto länger ist der zur Verfügung
gestellte Dämpfungsweg.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19803819
B4 [0002]
- - DE 19613129 A1 [0004]
- - DE 10222815 A1 [0011, 0050]
- - EP 1081408 B1 [0017, 0052]