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Die
Erfindung betrifft einen druckgesteuerten Schwenkantrieb mit verstellbaren
Endanschlägen.
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Druckgesteuerte
Schwenkantriebe werden zum Automatisieren prozesstechnischer Abläufe zum
Schalten von Armaturen, in lüftungstechnischen Anlagen
zum Öffnen
und Schließen
von Lüftungsklappen,
in der Brandschutztechnik zum Betätigen von Absperrklappen und
Brandschutztüren
sowie in der Fertigungstechnik zum Verfahren mechanischen Komponenten
und Werkzeugen eingesetzt.
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In
der Variante Ia) solcher druckgesteuerten Schwenkantriebe wird die
Hubbewegung eines in einem Zylinder geführten Kolbens in eine Schwenkbewegung
einer Antriebswelle umgesetzt. Die Hubbewegung des Kolbens wird
dadurch gesteuert, dass dessen beiden Kolbenflächen über Steuerleitungen mit unterschiedlichen
wechselnden Drücken
beaufschlagt werden, so dass der Kolben aufgrund der sich aus den
Flächenkräften resultierenden
Kraft jeweils in eine Richtung verfahren wird. Das Wandeln dieser
Hubbewegung des Kolbens in eine Schwenkbewegung der Antriebswelle
kann dann beispielweise mittels eines Getriebes mit einer Zahnstange
und einem Ritzel oder mittels eines Getriebes aus geführten Gestängen erfolgen,
welches zwischen dem Kolben und der Antriebswelle angeordnet ist.
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In
der Variante Ib) der beschriebenen druckgesteuerten Schwenkantriebe
sind gleichzeitig zwei in je einem Zylinder geführte Kolben mittels je einem Getriebe
mit derselben Antriebswelle derart miteinander verbunden, dass die
Hubbewegungen der Kolben zusammen synchronisiert in eine Schwenkbewegung
der Antriebswelle umgesetzt wird.
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In
einer Variante II der oben beschriebenen Schwenkantriebe wird die
Hubbewegen eines Kolbens dadurch gesteuert, dass dieser von einem
geladenen Energiespeicher, wie z. B. eine vorgespannte Wendelfeder
oder der potentiellen Energie eines Gewichtes, in die eine Richtung
verschoben wird und die Hubbewegung in die andere Richtung sowie
dass gleichzeitige Aufladen des Energiespeichers dadurch gesteuert
wird, dass eine der Kolbenflächen
des Kolbens über
eine Steuerleitung mit unterschiedlich wechselnden Drücken beaufschlagt
wird.
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Bei
weiteren Varianten IIIa), IIIb) und IIIc) der oben beschriebenen
druckgesteuerten Schwenkantriebe werden die beiden Endlagen und
damit auch der maximale Schwenkwinkel der Antriebswelle durch das
Verstellen von zwei einstellbaren Endanschlägen I und II festgelegt:
Bei
der Variante IIIa) bestehen die Endanschläge I und II aus zwei Schrauben
I und II, die beide von der gleichen Seite nebeneinander im Bereich
der Antriebswelle quer zur Laufrichtung des Kolbens bzw. der Kolben
in das Gehäuse
des Schwenkantriebs eingebracht sind und die in den Endlagen des Schwenkantriebes
mit ihren Stirnflächen
jeweils auf mit der Antriebswelle verbundenen Anschlagfläche I oder
II wirken.
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Bei
der Variante IIIb) bestehen die Endanschläge I und II aus zwei Schrauben
I und II, die beide in einem zum Schwenkantrieb separaten Hubbegrenzungsmodul
befestigt sind, welches aus einer Welle mit beidseitigem Wellenanschluss,
zwei mit der Welle verbundenen und den Schrauben I und II zugeordneten
Anschlagflächen
I und II sowie einem Gehäuse
mit Schnittstellen zum Schwenkantrieb und zum Aggregat besteht und
welches zum Übertragen des
Antriebsmomentes zwischen den druckgesteuerten Schwenkantrieb und
dem angetriebenen Aggregat montierten ist.
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Bei
der Variante IIIc) bestehen die Endanschläge I und II des Schwenkantriebs
aus zwei Schrauben I und II, die an dem einen Ende des Zylinders
in Bewegungsrichtung der Kolben eingebracht sind und bei der die
eine Schraube I dann an der Kolbenfläche des ersten Kolbens anliegt,
wenn der Schwenkantrieb die eine Endlage erreicht hat und bei der
die andere Schraube dann an der Stirnfläche einer mit dem zweiten Kolben
fest verbundenen, im ersten Kolben gasdicht geführten Stange anliegt, wenn
der Schwenkantrieb seine andere Endlage erreicht hat.
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In
den weiteren Variante IVa) und IVb) der druckgesteuerten Schwenkantriebe
sind diese zusätzlich
mit einer in beiden Endlagen wirkenden Endlagendämpfung versehen. Diese Endlagendämpfungen
bestehen aus ein in einem Zylinder geführten Kolben, der beim Ausführen einer
Hubbewegung sein Steuermedium verdrängt und im Zusammenspiel mit
einer mit einer Drossel versehenen Steuerung eine Dämpffunktion übernimmt:
In
der Variante IVa) dieser Endlagendämpfungen werden diese stirnseitig
in Richtung der Hubbewegung des Kolbens bzw. der Kolben so an dem
Gehäuse
des Schwenkantriebs montiert, dass der Kolben der Endlagendämpfung und
der Kolben des Schwenkantriebs mechanisch z. B. mit einer durch das
Gehäuse
des Schwenkantriebs gasdicht geführten
Schubstange miteinander verbunden werden können, so dass der Kolben des
Schwenkantriebs den Kolben der Endlagendämpfung bei jeder Hubbewegung
mitbewegt.
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In
der Variante IVb) dieser Schwenkantriebe werden diese Endlagendämpfungen
zweifach an das oben bereits beschriebene zum Schwenkantrieb separatem
Hubbegrenzungsmodul so befestigt, dass diese auf die mit der Welle
des Hubbegrenzungsmoduls verbundenen, zusätzlichen Anschlagflächen III und
IV einwirken können.
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In
weiteren Varianten Va), Vb) und Vc) der oben beschriebenen druckgesteuerten
Schwenkantrieben sind diese so ausgeführt, dass durch das Zuschalten
eines weiteren Endanschlages III ein neuer kleinerer Schwenkwinkel
zwischen dem Endanschlag III und mindestens einem der Endlagen I
oder II eingestellt werden kann:
In der Variante Va) wird das
Zuschalten des Endanschlages III dadurch ermöglicht, dass sich innerhalb des
Gehäuses
des Schwenkantriebs im Bereich mit der Antriebswelle verbundenen
Anschlagflächen
I und II auf einem kleineren Kreisradius eine weitere Anschlagfläche III
befindet, die nur dann als Endanschlag III wirkt, wenn eine der
den Endanschlägen
I und II zugeordneten Schrauben I oder II verstellt oder durch eine
längere
Schraube ersetzt wird, so dass deren Stirnfläche beim Verdrehen der Antriebswelle mit
der Anschlagfläche
III zum Eingriff kommen kann.
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In
einer weiteren Variante Vb) des zuschaltbaren Endanschlags III wird
dieser entsprechend der Ausführung
der Variante IIIb) und Va) in ein separates Hubbegrenzungsmodul
integriert.
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In
einer weiteren Variante Vc) des zuschaltbaren Endanschlages III
besteht dieser aus einem stirnseitig in Richtung der Hubbewegung
des Kolbens so an dem Gehäuse
des Schwenkantriebs montierten Zylinder mit darin geführten Kolben
mit Kolbenstange, bei dem die Kolbenstange mit Hilfe einer Drucksteuerung
so verfahren werden kann, dass diese in einer Position die Hubbewegung
eines Kolbens des Schwenkantriebs begrenzt und in einer anderen
Position die Hubbewegung zum Verfahren des maximalen Schwenkwinkels
zwischen den Endanschlägen
I und II freigibt.
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In
Ergänzung
zu den genannten Varianten I bis V werden in der Praxis in einer
Variante VI druckgesteuerte Schwenkantriebe mit Rückmelde-
und Steuereinheiten versehen, die außerhalb des Gehäuses so
im Bereich des freien Endes der Antriebswelle montiert sind, dass
deren Sensoren bzw. Schalter die verschiedenen Winkelposition der
Antriebswelle bestimmen, so dass aus deren Messdaten auf die Position
des Schwenkantriebs und des Aggregates geschlossen werden kann.
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Ein
Nachteil der druckgesteuerten Schwenkantriebe gemäß der Varianten
Ia), Ib) und II) mit Endanschlägen
I und II gemäße der Varianten
IIIa) und IIIb) ist der, dass mit diesen Schwenkantrieben nur mit maximalem
Schwenkwinkel zwischen den Endanschlägen I und II verfahren werden
kann, wobei mit diesen verstellbaren Endanschläge I und II in der Praxis Endlagen
um 5 Grad bis 10 Grad Winkellage korigiert werden können. Das
zeitweise Reduzierten des Schwenkwinkels um die Hälfte des
maximalen Schwenkwinkels bzw. auf ein bis einige Grad Schwenkwinkel,
wie es zum Dosieren bzw. zur Funktionsprüfung ohne Beeinflussung des
Produktionsprozesses des Stellorgans notwendig wäre, ist bei den Varianten Ia),
Ib) und Ic) nicht einstellbar.
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Ein
weiterer Nachteil der Schwenkantriebe mit Endanschlägen I und
II gemäß der Variante
IIIa) ist der, dass das Gegenmoment zum Abbremsen aller sich in
Bewegung befindenden Massen als Kräftepaar von je einer der Schrauben
I oder II zusammen mit der Lagerung der Antriebswelle aufgenommen werden
muss, was wegen des relativ kurzen Hebelarmes zwischen der jeweiligen
Schraube I, II und der Mittelachse der Antriebswelle, zu relativ
hohen Kräften
führt,
was wiederum zu einer relativ hohen Beanspruchung einzelner Bauteile
des Schwenkantriebs führt.
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Das
Verwenden von separaten Hubbegrenzungsmodulen mit integrierten Endanschlägen I, II und
III entsprechend der Varianten IIIb) und Vb) sowie von separaten
Hubbegrenzungsmodulen mit integrierten Endlagendämpfungen entsprechend der Variante
IVb), weist die Nachteile auf, dass das Hubbegrenzungsmodul als
separate Baugruppe zusätzlichen
Bauraum einnimmt, dass wegen der zusätzlichen Schnittstellen und
Verbindungen zum Schwenkantrieb und zum Aggregat im gesamten Antriebsstrang
in der Toleranzkette zusätzliche
Maß- und
Winkelabweichungen berücksichtigt
werden müssen,
dass die Teile des Hubbegrenzungsmoduls die Anzahl der dem Verschleiß unterliegenden
Teile erhöht,
dass sich die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls des gesamten Stellorgans
wegen der zusätzlichen
Teile erhöht
und dass das Hubbegrenzungsmodul als zusätzliche Baugruppe die Kosten
des Stellorgans erhöhen.
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Druckgesteuerte
Schwenkantriebe mit Endanschlägen
gemäß der Variante
IIIc) weisen den Nachteil auf, dass die in bestimmten praktischen
Einsatzfällen
von der Armatur ausgehenden und über die
Antriebswelle in den Schwenkantrieb zurück geleiteten Drehmomente bei
Erreichen der ersten Endlage zunächst über die
Welle in das Ritzel, dann über die
erste Zahnstange in den ersten Kolben, um dann von der Schraube
des ersten Endanschlags aufgenommen und in das Gehäuse geleitet
zu werden. Beim Erreichen der zweiten Endlage werden diese Drehmoment
von der Armatur zunächst über die
Welle in das Ritzel, dann über
die zweite Zahnstange in den zweiten Kolben, um dann von der Schraube
des zweiten Endanschlags aufgenommen und ebenfalls in das Gehäuse geleitet
zu werden.
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Ein
Nachteil der Endlagendämpfung
gemäß der Variante
IVa) ist, dass der zusätzliche
Kolben mit dem Kolben des Schwenkantriebs fest verbunden ist und
somit dieser zusätzliche
Kolben bei jeder Hubbewegung über
den gesamten Schwenkwinkelbereich mit bewegt werden muss. Ein weiterer
Nachteil dieser Variante IVa) ergibt sich dadurch, dass die in bestimmten
Praxisfällen
von den angeschlossenen Aggregaten ausgehenden und in die Welle
eingeleiteten Stöße über mehrere
Komponenten des Schwenkantriebs, also zunächst über die Welle und das Getriebe zum
Kolben geführt
werden müssen,
bevor diese von dem stirnseitig am Gehäuse angeordneten Endlagendämpfung aufgenommen
werden können.
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Ein
Nachteil des Zuschaltens eines weiteren Endanschlages III gemäß Variante
Va) ist, dass es besonders bei komplett in ein Rohrleitungssystem montiertem
Stellorgan aufwendig ist, den Schwenkantrieb nach dem Umstellen
auf den Endanschlag III nachträglich
wieder genau auf die ursprünglich
durch die Endanschläge
I, II bestimmten Position der Endlagen zurück zu stellen.
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Ein
Nachteil des Zuschaltens eines Endanschlags III gemäß der Variante
Vc) ergibt sich dadurch, dass die von den angeschlossenen Aggregaten
ausgehenden und in die Welle eingeleiteten Stöße über mehrere Komponenten des
Schwenkantriebs, nämlich
zunächst über die
Welle, dann über das
Getriebe zum Kolben geführt
werden müssen, bevor
diese von dem stirnseitig am Gehäuse
angeordneten Endanschlag III aufgenommen werden können.
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Nachteile
der separat an das Gehäuse
von Schwenkantrieben angebauten Rückmelde- und Steuereinheiten gemäß der Variante
VI sind deren Stoß-
und Staubempfindlichkeit. Ein weiterer Nachteil ergibt sich daraus,
dass durch die zusätzlichen Schnittstellen
und Verbindungen zum Gehäuse
und zur Antriebswelle des Schwenkantriebs hin in der Toleranzkette
weitere Maß-
und Winkelabweichungen bei der Auslegung entsprechender Schwenkantriebe berücksichtigt
werden müssen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen druckgesteuerten Schwenkantrieb
mit Rückmelde-
und Steuereinheit so zu gestalten, dass dieser zusätzlich zu
seinen beiden einstellbaren Endanschlägen I und II mindestens einen
zumindest zeitweise zuschaltbaren weiteren Endanschlag mit den einstellbaren
Funktionszuständen
einer Endlagendämpfung,
eines federelastischen Endanschlags, eines festen Endanschlages
sowie einer die Winkelstellung der Antriebeswelle bestimmenden Möglichkeit
aufweist, wobei der weitere Endanschlag so ausgeführt und
im Schwenkantrieb so angeordnet ist, dass die vorstehend genannten
Nachteile überwunden
werden.
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Die
Lösung
der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bis
10.
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Der
erfindungsgemäße druckgesteuerte Schwenkantrieb
umfasst ein Gehäuse,
einer zwischen zwei Positionen schwenkbar gelagerte Antriebswelle,
mindestens einem im Gehäuse
gelagerten Zylinder, mindestens einem in dem Zylinder zwischen einer
ersten und einer zweiten Endlage verschiebbar gelagerten, druckgesteuerten
Kolben, einem den Kolben und die Antriebswelle verbindendes Getriebe,
welches eine Hubbewegung des Kolbens in eine Schwenkbewegung der
Antriebswelle umgesetzt, mindestens einer Steuerleitung zur Aufbringung
wechselnder Drücke
auf mindestens eine der Kolbenflächen,
zwei im Gehäuse
quer zur Bewegungsrichtung des Kolbens angeordneten und von der
selben Seite in das Gehäuse
eingebrachten verstellbaren Endanschlägen I und II, einem mit der
Antriebswelle drehfest verbundenen Anschlagring, zwei auf dem Anschlagring
angeordnete und den beiden Endanschlägen I und II zugeordneten Anschlagflächen I,
II sowie zusätzlich
mindestens einen den beiden Endanschlägen I, II gegenüberliegend
und quer in das Gehäuse
eingebrachten, zumindest zeitweise zuschaltbaren weiteren Endanschlag,
welcher zumindest zeitweise mit einer auf dem Anschlagring angeordneten
Anschlagfläche
so zusammen wirkt, dass der weitere Endanschlag zumindest zeitweise als
eine neue Endlage des Schwenkantriebs den ursprünglichen von den durch die
beiden Endanschläge
I und II festgelegten beiden Endlagen bestimmten Schwenkwinkel einschränkt, dass
mindestens der weitere Endanschlag zumindest zeitweise als Endlagendämpfung in zumindest
einer der beiden Endlagen wirkt, dass mindestens der weitere Endanschlag zumindest
zeitweise als federelastisch nachgiebiger Endanschlag in zumindest
einer der beiden Endlagen wirkt und dass mindestens der weitere
Endanschlag in einer Ausführungsvariante
mit einem die Winkelstellung der Antriebswelle bestimmenden Möglichkeit
ausgestattet ist.
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Der
weitere Endanschlag könnte
in einer ersten Variante eine in das Gehäuse eingebrachte Schraube sein,
der weitere Endanschlag könnte
in einer weiteren Variante auch eine in dem Gehäuse verschiebbar gelagerte
Schubstange sein, wobei diese Schubstange in einer Variante die
Schubstange eines von Außen
an das Gehäuse
des Schwenkantriebs befestigten drucksteuerbaren Zylinders sein könnte, die
Schubstange könnte
in einer weiteren Variante ein separates zum Gehäuse hin verschiebbares gelagertes
Teil sein, welches über
ein Getriebe mit einem drucksteuerbaren Zylinder verbunden sein.
Die Stirnfläche
der Schraube bzw. die Stirnfläche
der Schubstange des weiteren Endanschlages soll in Abhängigkeit
von der Eintauchtiefe in das Gehäuse
und von der Drehwinkelstellung der Antriebswelle zum Gehäuse hin,
eine Anschlagfläche
berühren
können,
die sich auf einem mit der Antriebswelle drehfest verbundenen Anschlagring
befindet.
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Der
in den druckgesteuerten Schwenkantrieb integrierte weitere Endanschlag
ermöglicht
es zusammen mit den beiden Endanschlägen I und II, den Schwenkantrieb
entsprechend einem sogenannten Dosierantrieb zwischen mindestens
drei verschiedenen Endlagen zu verfahren. Hierdurch lassen sich
entsprechend verschiedene maximale Schwenkwinkel des Schwenkantriebs
realisieren, die beispielsweise bei in der Praxis eingesetzten Dosierantrieben
in einer Einstellung einen ca. 90° Schwenkwinkel
und in einer zweiten Einstellung einen ca. 45° Schwenkwinkel betragen können.
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Mit
Hilfe des weiteren Endanschlags und ohne die Endanschläge I und
II verstellen zu müssen, kann
der maximale Schwenkwinkel zum Durchführen eines sogenannten Partial
Stroke Tests auch so weit eingeschränkt werden, dass die an den
Schwenkantrieb angeschlossene Armatur beim Verfahren des Schwenkantriebs zwischen
den Endlagen nur so weit verstellt wird, dass sich deren aktueller
Funktionszustand nicht verändert,
dass heißt,
dass die geschlossene Armatur geschlossen bzw. die offene Armatur geöffnet bleibt.
Hierdurch wird es möglich,
dass komplette Stellorgan mit allen seinen dann bewegbaren Komponenten,
wie den druckgesteuerten Schwenkantrieb, die Armatur, die Steuerventile
und gegebenenfalls eine Wellenverlängerung, im in dem Rohrleitungssystem
eingebauten Zustand zu verfahren und alle dabei bewegten Komponenten
auf ihre Funktionsfähigkeit
hin zu testen, ohne dabei den aktuell eingestellten Förder- bzw.
Produktionsprozess zu verändern.
Nach dem Abschluss dieses Partial Stroke Tests kann der weitere
Endanschlag dann wieder so eingestellt werden, dass der maximale
Schwenkwinkel des Schwenkantriebs wieder von den durch die Endanschläge I und
II festgelegten Endlagen bestimmt wird.
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Des
weiteren kann der weiter Endanschlag so eingestellt werden, dass
er zusammen mit dem ihm diametral gegenüberliegend angeordneten Endanschlag
eine der Endlagen des Schwenkantriebs mit bestimmt. Hierbei sollen
diese beiden zusammen wirkenden Endanschläge beim Abbremsen der sich in
Drehung befindlichen Antriebswelle im Idealfall möglichst
gleich belastet werden. Da es in der Praxis nur mit sehr großem Aufwand
zu realisieren wäre, diese
zusammen wirkenden zwei Endanschläge genau so einzustellen, dass
diese bei Erreichen der Endlage so zur Anlage kommen, dass sie jeweils
den gleichen Anteil an Bremsenergie aufnehmen, ist es vorteilhaft,
wenn mindestens einer dieser zusammen wirkenden Endanschläge zusätzlich mit
einem elastischen Element versehen ist, welches sicherstellt, dass
ein beim Einfahren in die Endlage aufzunehmender Anteil an Bremsenergie über eine
gewisse Wegstrecke von bevorzugt einen bis wenigen Millimetern zunehmend
von dem entsprechenden Endanschlag aufgenommen wird, so dass dann
beim Erreichen der Endlage beide zusammen wirkende Endanschläge möglichst
einen annähernd
gleich großen Anteil
an Bremsenergie aufgenommen haben und sich an beiden Endanschlägen annähernd eine gleich
große
Stützkraft
eingestellt hat. Wegen der symmetrischen Anordnung der paarweise
zusammen wirkenden Endanschläge
zur Antriebswelle wäre
die Lagerung der Antriebswelle beim Einfahren in diese Endlage hier
im Gegensatz zu Varianten mit nur einem auf eine mit der Antriebswelle verbundenen
Anschlagfläche
wirkenden Endanschlag nicht von den ansonsten sich einstellenden
Querkräften belastet.
Das genannte elastische Element könnte eine metallische Feder
oder ein reversibel verformbares Kunststoff- oder Gummiteil sein,
welches mit der Schraube des Endanschlags verbunden oder in die
Anschlagfläche
integriert ist.
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Die
genannten Möglichkeiten
zur Bestimmung der Winkellage der Antriebswelle zum Gehäuse hin
könne dadurch
realisiert werden, dass Sensoren in die Endanschläge eingebracht
werden und welche bei unterschiedlicher Entfernung der ihnen auf
dem Anschlagring zugeordneten Anschlagflächen, und damit auch in Abhängigkeit
von der Winkelstellung der Antriebswelle, unterschiedliche Impulse
abgeben. Eine weitere Möglichkeit
ergibt sich durch die in den Endanschlägen eingesetzten drucksteuerbaren
Zylinder, bei denen in Abhängigkeit
von der an der Stirnfläche
der Schubstangen anliegenden Kraft sich eine Druckänderung
im Steuermedium einstellt, welche in einer Drucksteuerung als Nachweis
für das
Erreichen einer Endlage verwendet werden könnte.
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Im
Sinne des erfindungsgemäßen druckgesteuerten
Schwenkantriebs soll mit dem Begriff „zuschaltbar” bei der
Beschreibung eines „zuschaltbaren
weiteren Endanschlags” gemeint
sein, dass dieser weitere Endanschlag durch Austausch von Komponenten,
durch Austausch des kompletten weiteren Endanschlages, durch Aus- bzw. Einbau des
weiteren Endanschlags, durch Verstellen des weiteren Endanschlages,
durch Verstellen von Komponenten des weiteren Endanschlages oder
auch durch Verbinden des weiteren Endanschlages mit unterschiedlichen
Steuerkreisen einer Drucksteuerung so eingestellt werden kann, dass
er eine oder gleichzeitig mehrere der oben genannten Funktionen „Schwenkwinkel
des Schwenkantriebs einschränken”, „kurz vor bzw.
in der Endlage federelastisch nachgeben”, „beim Einfahren in die Endlage
dämpfen” und „Drehwinkelstellung
der Welle bestimmen” erfüllen kann.
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Weitere
Ausführungsformen
sind im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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01 bis 05 zeigen
eine Ansicht und vier verschiedene Schnittdarstellungen einer ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen druckgesteuerten
Schwenkantriebes in zwei unterschiedlichen Zuständen,
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06 zeigt
eine zweite Ausführungsform des
erfindergemäßen druckgesteuerten
Schwenkantriebes in Schnittdarstellung,
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07 zeigt
eine dritte Ausführungsform des
erfindergemäßen druckgesteuerten
Schwenkantriebes in Schnittdarstellung,
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08 zeigt
eine vierte Ausführungsform des
erfindergemäßen druckgesteuerten
Schwenkantriebes in Schnittdarstellung,
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09 zeigt
eine fünfte
Ausführungsform des
erfindergemäßen druckgesteuerten
Schwenkantriebes in Schnittdarstellung,
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10 und 11 zeigen
eine sechsten Ausführungsform
des erfindergemäßen druckgesteuerten
Schwenkantriebes in zwei unterschiedlichen Zuständen als Schnittdarstellungen,
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12 bis 13 zeigen
eine siebte Ausführungsform
des erfindergemäßen druckgesteuerten
Schwenkantriebes in zwei unterschiedlichen Zuständen als Schnittdarstellungen
sowie
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14 zeigt
eine achte Ausführungsform des
erfindergemäßen druckgesteuerten
Schwenkantriebes in Schnittdarstellung.
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Die 01 bis 05 zeigen
einen erfindungsgemäßen druckgesteuerten
Schwenkantrieb 100 in einer ersten Ausführungsform in zwei verschiedenen
Positionen. 01 zeigt die Haupansicht des
druckgesteuerten Schwenkantriebs 100 mit Angabe der Schnittverläufe AA,
BB, CC, DD, 02 zeigt den Schnitt AA durch den
Schwenkantrieb 100, 03 zeigt
den Schnitt BB durch den Schwenkantrieb 100, die 04 und 05 zeigen
den Schwenkantrieb 100 in verschiedene Positionen jeweils
als Schnitt CC.
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Der
druckgesteuerte Schwenkantrieb 100 umfasst ein Gehäuse 101,
welches aus einem Hauptteil 102, einer ersten Gehäusedeckel 103 und
einem zweiten Gehäusedeckel 104 besteht.
Der Hauptteil 102 des Gehäuses 101 weist eine
zylindrische Innenkontur auf und bildet somit den Zylinder 170 für einen ersten
Kolben 105 und einen zweiten Kolben 106. Der erste
Kolben 105 und der zweite Kolben 106 weisen jeweils
eine Zahnstange 107, 108 auf. Die Zahnstangen 107, 108 stehen
im Eingriff mit einem Zahnrad 109, weiches drehfest mit
der Antriebswelle 110 verbunden ist. Die beiden Kolben 105, 106 sind
zum Zylinder 170 hin wirkend mit jeweils mit einem Dichtring 147,
einem Gleitring 148 und einem Gleitsegment 149 versehen.
Zwischen den Gehäusedeckeln 103, 104 und
dem Hauptteil des Gehäuses 102 ist
jeweils ein Dichtring 125 angeordnet. Die Antriebswelle 110 ist
innerhalb des Gehäuses 101 drehbar
in Lagern 144, 146 geführt. Über einen unteren Anschluss 113 und
einen oberen Anschluss 112 können Drehmomente von der Antriebswelle 110 abgeleitet
oder in die Antriebswelle 110 eingeleitet sowie die Winkelposition
der Antriebswelle 110 zum Gehäuse 101 hin abgegriffen
werden.
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In
einer ersten Variante der ersten Ausführungsform eines druckgesteuerten
Schwenkantriebs ist ein Anschlagring 114 drehfest mit der
Antriebswelle 110 verbunden, wobei der Anschlagring 114 im oberen
Bereich 171 zwischen den Zahnstangen 107, 108 und
dem Gehäuse 101 platziert
ist.
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Des
weiteren sind in das Gehäuse 101 quer zur
Bewegungsrichtung der Kolben 105, 106 nebeneinander
liegend von der einen Seite 158 des Gehäuses 101 die verstellbaren
Endanschläge 117, 118 angeordnet.
Ebenfalls quer zur Bewegungsrichtung der Kolben 105, 106 ist
von der anderen Seite 159 des Gehäuses 101 und den Endanschlägen 117, 118 gegenüber liegend
ein weiterer Endanschlag 119 eingebracht. Der Endanschlag 118 setzt
sich aus einer Schraube 128, einer Mutter 129,
einer Unterlegscheibe 130, einem Dichtring 126 und
einem Sicherungsring 127 zusammen. Der Endanschlag 117 ist
baugleich dem beschriebenen Endanschlag 118. Der Endanschlag 119 besteht
aus einem drucksteuerbaren Zylinder 133 mit einem ersten
Anschluss 131 und einem zweiten Anschluss 132 für Steuerleitungen
und einer Schubstange 134.
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In
der 04 ist die eine der Endlagen des Schwenkantriebs 100 dargestellt,
bei der die Stirnfläche 174 des
Endanschlages 117 und die Anschlagfläche 121 des Anschlagringes 114 aneinander
liegen. In der 05 ist andere Endlage des Schwenkantriebes 100 gezeigt,
in der die Anschlagfläche 122 mit
der Stirnfläche
des Endanschlags 118 und die Anschlagfläche 123 mit der Stirnfläche 175 des
Endanschlags 119 aneinander liegen. Der maximale Schwenkwinkel
der druckgesteuerten Schwenkantriebs 100 liegt zwischen
der einen Endlage und der anderen Endlage des Schwenkantriebs 100.
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Mit
Hilfe einer hier nicht dargestellten verstellbaren Drucksteuerung
kann der Zylinder 133 über
seine Anschlüsse 131, 132 in
einer ersten Schaltstellung der Drucksteuerung so angesteuert werden,
dass die Schubstange 134 von einer Position in eine andere
Position verfahren wird, in einer zweiten Schaltstellung der Drucksteuerung
kann der Zylinder 133 so angesteuert werden, dass die Schubstange 134 in
einer bestimmten Position starr fixiert wird, in einer dritten Schaltstellung
der Drucksteuerung kann der Zylinder 133 so angesteuert
werden, dass die Schubstange 134 in einer bestimmten Position
federelastisch gehalten wird und in einer vierten Schaltstellung
der Drucksteuerung kann der Zylinder 133 so angesteuert
werden, dass die Schubstange 134 beim Verschiebung durch
eine von der Stirnfläche 175 angreifende
Kraft dämpfend
abgebremst wird. Die Schaltung der hier nicht dargestellten Drucksteuerung
könnte
in der ersten Schaltstellung die Zu- und Abfuhr von Steuermedium
in bzw. aus dem Zylinder 133 genau so regeln, dass die
Schubstange 134 von der einen in die andere Position verfährt, in
der zweiten Schaltstellung der Drucksteuerung kann die Abfuhr von
Steuermedium über
die Anschlüsse 131, 132 unterbunden
werden und in der dritten Schaltstellung kann der Zylinder 133 mit
seiner Anschlüssen 131, 132 mit
einem hier nicht dargestellten Blasenspeicher verbunden sein und
in der vierten Schaltstellung wird das Steuermedium über eine
hier nicht dargestellte Drossel geleitet. Zusätzlich kann die hier nicht
dargestellte Drucksteuerung so aufgebaut sein, dass der sich beim
Auftreffen der Anschlagfläche 123 auf
die Stirnfläche 175 in
dem Zylinder 133 ergebene Änderung des Druckes von der
Drucksteuerung als weiter verarbeitbares Signal für das Erreichen
der einen Endlage interpretiert werden kann. In einer zweiten Variante
der ersten Ausführungsform
eines druckgesteuerten Schwenkantriebs, und aus diesem Grund in
der 03 mit unterbrochenen Linien dargestellt, könnte der
oben beschriebene Schwenkantrieb 100 anstatt mit dem Anschlagring 114,
mit einem Anschlagring 115 versehen sein, der im unteren
Bereich 172 zwischen den Zahnstangen 107, 108 und
dem Gehäuse 101 platziert
ist. Entsprechend beziehen sich bei dieser zweiten Variante die
oben genannten Bezüge
auf den Anschlagring 114 in dieser zweiten Variante auf
den Anschlagring 115.
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In
den 06 bis 14 sind
weitere sieben Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen druckgesteuerten
Schwenkantriebs gezeigt. Die Ausführungsformen stimmen im Wesentlichen
mit der in den 01 bis 05 gezeigten
ersten Ausführungsform überein. Übereinstimmende
Elemente sind daher im Folgenden mit jeweils um 100, 200 etc.
erhöhte
Bezugszeichen versehen.
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06 zeigt
eine zweite Ausführungsform des
erfindungsgemäßen druckgesteuerten
Schwenkantriebs 200, der im Wesentlichen der unter den 01 bis 05 beschriebenen
ersten Ausführungsform
entspricht und sich nur dadurch von der ersten Ausführungsform
unterscheidet, dass der mit der Antriebswelle 210 drehfest
verbundene Anschlagring 214 mittig zur Antriebswelle 210 angeordnet
ist und dass die Zahnstangen 207, 208 jeweils mittig
eine Aussparung 276, 277 aufweisen. Auch bei dieser
zweiten Ausführungsform
eines druckgesteuerten Schwenkantriebs sind die hier nicht dargestellten
Endanschläge 217, 218 von
der einen Seite 258 des Gehäuses 202 quer zur
Bewegungsrichtung der Kolben 205, 206 nebeneinander
liegend eingebracht und mindestens ein weiterer Endanschlag 219, 220 den
Endanschlägen 217, 218 gegenüberliegend
von der anderen Seite 259 des Gehäuses 202 quer zur Bewegungsrichtung
der Kolben 205, 206 angeordnet. In dieser zweiten
Ausführungsvariante
mit mittig angeordneten Anschlagring 214 können optional
einer der beiden oder beide weiteren Endanschläge 219, 220 vorgesehen
werden. Die Endanschläge 217, 218 und
die weiteren Endanschläge 205, 206 können dann
in dieser Ausführungsvariante
optional mit allen oben bereits beschriebenen und in den folgenden
Ausführungsformen
noch beschriebene Merkmalen, Varianten und Funktionen belegt sein. Ein
weiterer Vorteil zu den in der Aufgabenstellung bereits genannten
Vorteilen dieser zweiten Ausführungsform
eines druckgesteuerten Schwenkantriebs, der sich aus den mittigen
Anordnung des Anschlagrings 214 und der damit verbundenen
mittigen Anordnung der hier nicht dargestellten Anschlagflächen 221, 222, 223, 224 zu
den Lagern 246, 244 der Antriebswelle 210 ergibt,
ist der, dass die sich in einer der Endlagen aufgrund des Abbremsens
der bewegten Massen auf die Antriebswelle 210 wirkende
Reaktionskraft zu gleichen Teilen auf die beiden Lager 244, 246 verteilen.
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07 zeigt
eine dritte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen druckgesteuerten
Schwenkantriebs 300, der im Wesentlichen der unter den 01 bis 05 beschriebenen
ersten Ausführungsform
entspricht und sich nur dadurch von der ersten Ausführungsform
unterscheidet, dass in einer ersten Variante dieser dritten Ausführungsform
auf der verschiebbar gelagerten Schubstange 334 zusätzlich eine
Wendelfeder 335 so angeordnet ist, dass sich die Schubstange 334 bei
auf die Anschlagfläche 375 einwirkenden
Kräften
verschiebt und sich dabei die Wendelfeder 335 federelastisch
nachgiebig verformt. Die Schubstange 334 des Endanschlags 319 ist
in dieser Variante der dritten Ausführungsform eines druckgesteuerten
Schwenkantriebs so eingestellt, dass beim Schwenken der Antriebswelle 310 in die
eine Richtung der Anschlagfläche 323 die
Stirnfläche 375 der
Schubstange 334 bereits einige Millimeter vor Erreichen
der durch den Endanschlag 318 bestimmten Endlage berührt. Durch
das in dieser Winkellage beginnende federelastische Zusammendrücken der
Wendelfeder 335 wird bereits vor Erreichen der durch den
Endanschlag 318 bestimmten Endlage ein Teil der Bremsenergie
vom Endanschlag 319 aufgenommen. Sobald der Schwenkantriebe 300 dann
seine Endlage erreicht hat, werden der weitere Endanschlag 319 und
der Endanschlag 318 je nach Einstellung der Federsteifigkeit
der Wendelfeder 335 mit jeweils fast gleichgroßen Kräften belastet.
Wegen des sich aus dem Abstand der Endanschlägen 318, 319 zueinander
ergebenen Hebelarmes, der gegenüber
einer vergleichbaren Variante eines Schwenkantriebs mit nur einem
Endanschlag 318, bei dem sich der Hebelarm aus dem Abstand des
Endanschlags zur Antriebswelle ergibt, doppelt so groß ist, halbiert
sich die Einzelkraft des dem Schwungmoment entgegen wirkenden Kräftepaars unter
der hier der Vereinfachung dienenden Annahme, dass beide Endanschläge 318, 319 zueinander symmetrisch
und gleich wirkend eingestellt sind. Neben der Reduzierung der beim
Abbremsen der Schwungmassen aufzubringenden Reaktionskräfte ergibt
sich ein weiterer Vorteil daraus, dass bei gleicher Belastung der
beiden Endanschläge 318, 319 die
Antriebswelle 310 beim Abbremsen der bewegten Massen gegenüber Varianten
eines Schwenkantriebs mit nur einem Endanschlag 318 nicht
mit zusätzlichen
Querkräften
belastet wird.
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In
einer weitern Variante dieser in 07 dargestellten
Ausführungsform
eines Schwenkantriebs kann die Schubstange 334 so mit einem
drucksteuerbaren Zylinder 333 gekoppelt sein, dass die erste
und zweite Steuerleitung 331, 332 des Zylinders 333 so über eine
hier nicht dargestellte Drucksteuerung angesteuert wird, dass die
Schubstange 334 in verschiedene Positionen verfahren wird,
dass die Schubstange 334 in einer bestimmten Position fest
fixiert wird, dass beim Verschieben der Schubstange 334 durch
eine auf die Stirnfläche 375 angreifende
Kraft die Bewegung elastisch abgefedert wird oder dass beim Verschieben
der Schubstange 334 durch eine auf die Stirnfläche 375 angreifende
Kraft die Bewegung gedämpft
wird. Zusätzlich
kann die Drucksteuerung so ausgeführt sein, dass mit ihr die Aufgrund
der auf die Stirnfläche 375 der
Schubstange 334 einwirkenden Kräfte und die damit bedingten Druckschwankungen
im drucksteuerbaren Zylinder 333 dazu verwendet werden,
Rückschlüsse auf
den aktuellen Schwenkwinkel der Antriebswelle 310 zu ziehen.
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08 zeigt
eine vierte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen druckgesteuerten
Schwenkantriebs 400, der im Wesentlichen der unter den 01 bis 05 beschriebenen
ersten Ausführungsform
entspricht und sich nur dadurch von dieser unterscheidet, dass der
Schwenkantrieb 400 zwei weitere Endanschläge 419, 429 aufweist,
wobei beide weiteren Endanschläge 419, 420 den
in 07 dargestellten und oben in seinen Varianten
beschriebenen weiteren Endanschlag 319 entsprechen. Vorteile
dieser vierten Ausführungsform
eines druckgesteuerten Schwenkantriebs sind, dass beim Einfahren
des Schwenkantriebs in eine der Endlagen die zwei Endanschläge 418, 419 bzw.
die zwei Endanschläge 417, 420 jeweils
zusammen das Kräftepaar zum
Abbremsen der bewegten Massen aufbringen und sich somit in dieser
Ausführungsvariante,
wie bereits unter 07 zur Wirkung des Endanschlages 319 erläutertet,
die Einzelkräfte
des Kräftepaars
in beiden Endlagen gegenüber
Varianten mit nur jeweils einem wirkenden Endanschlag 417, 418 im
Idealfall bei symmetrischer Belastung halbieren und die Antriebswelle 410 nicht
mit zusätzlichen
Querkräften aus
dem Abbremsvorgang belastet wird.
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In
einer weitern Variante dieser in 08 dargestellten
vierten Ausführungsform
eines druckgesteuerten Schwenkantriebs können die Schubstangen 434 so
mit einem drucksteuerbaren Zylinder 333 gekoppelt sein,
dass die erste und zweite Steuerleitung 331, 332 des
Zylindern 333 so über
eine hier nicht dargestellte Drucksteuerung angesteuert wird, dass
die Schubstange 334 in verschiedene Positionen verfahren
wird, dass die Schubstange 334 in einer bestimmten Position
fixiert wird, dass beim Verschieben der Schubstange 334 durch
eine auf die Stirnfläche 375 angreifende
Kraft die Bewegung elastisch abgefedert wird oder dass beim Verschieben
der Schubstange 334 durch eine auf die Stirnfläche 375 angreifende
Kraft die Bewegung gedämpft wird.
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09 zeigt
eine fünfte
Ausführungsform des
erfindungsgemäßen druckgesteuerten
Schwenkantriebs 500, der im Wesentlichen der unter den 01 bis 05 beschriebenen
ersten Ausführungsform
entspricht und sich nur dadurch von dieser unterscheidet, dass der
Schwenkantrieb 500 einen zweiten weitern Endanschlag 520 aufweist,
wobei dieser Endanschlag 520 baugleich dem in 04 dargestellten
und bereits beschriebenen Endanschlag 118 ist, und dass
der Schwenkantrieb 500 mit einer weiteren Anschlagfläche 525 auf
dem mit der Antriebswelle 510 drehfest verbundenen Anschlagring 514 versehen
ist. In dieser fünften
Ausführungsvariante
eines erfindungsgemäßen druckgesteuerten Schwenkantriebs 500 wird
die eine Endlage zusammen wirkend von dem Endanschlag 517 und
dem weitern Endanschlag 520 bestimmt. Sind beide Endanschläge 517, 520 dabei
im Idealfall so eingestellt, dass die Endanschläge 517, 520 beim
Einfahren in die entsprechende Endlage den gleichen Anteil an Bremsenergie
aufnehmen, werden die hier nicht dargestellten Lager 544, 546 der
Antriebswelle 510 von Kräften aus dem Abbremsen der
Schwungmassen frei gehalten. Um hier dass Abstimmen der Endanschläge 517, 520 zueinander
zu erleichtern, könnte bei
einem der Endanschläge 517, 520 oder
auf einer der Anschlagflächen 521, 524 ein
hier nicht dargestelltes elastisch nachgiebiges Element eingebracht werden,
welches dafür
sorgt, dass beide Endanschläge 517, 520 trotz
nicht symmetrischer Einstellung jeweils einen fast gleich großen Anteil
an Bremsenergie aufnehmen. Die Lager 544, 546 würden beim
Abbremsen der bewegten Massen gegenüber Varianten von Schwenkantrieben
mit nur einem wirkenden Endanschlag mit kleineren Querkräften belastet
werden. Der Endanschlag 519, der sich aus einer Schubstange 534,
einem drucksteuerbaren Zylinder, einem ersten Anschluss für eine Steuerleitung 531 und
einem zweiten Anschluss für
eine Steuerleitung 532 zusammen setzt, ist baugleich dem
Endanschlag 119 aus der in den 01 bis 05 dargestellten
ersten Ausführungsform
eines druckgesteuerten Schwenkantriebs. Mit dem weiteren Endanschlag 519 können im
Zusammenwirken mit dem Endanschlag 518 alle bereits zur
Beschreibung der ersten Ausführungsform
eines druckgesteuerten Schwenkantriebs 100 und dem in diesem
eingesetzten weiteren Endanschlag 119 erläuterten
Funktionsvarianten erfüllt
werden. Auch die zur Beschreibung der ersten Ausführungsform
erläuterte
Druckschaltung kann mit dem Endanschlag 519 so verbunden sein,
dass alle zu den 01 bis 06 bereits
beschriebenen Funktionszustände
der Drucksteuerung mit dem weiteren Endanschlag 119 auf
den Endanschlag 519 übertragbar
sind.
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Die
in den 10 und 11 gezeigte sechste
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen druckgesteuerten
Schwenkantriebs 600, entspricht bis auf die Gestaltung
des weiteren Endanschlags 619 und der Gestaltung des Anschlagrings 614 im Wesentlichen
der unter den 01 bis 05 beschriebenen
ersten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen druckgesteuerten
Schwenkantriebs. Den beiden von der einen Seite 658 in
das Gehäuse 601 eingebrachten
verstellbaren Endanschlägen 617, 618 ist
ein weiterer Endanschlag 619 gegenüber liegend von der anderen
Seite 659 in das Gehäuse eingebracht,
der sich aus einer Schraube 628, einer Mutter 629,
einer Unterlegscheibe 630, einem Dichtring 626,
einem Sicherungsring 627, einem Bügel 636 und einem
Schloss 637 zusammen setzt. Der Sicherungsring 627 ist
mit der Schraube 628 formschlüssig verbunden und soll so
verhindern, dass die Schraube 628 ungewollt aus dem Gehäuse 601 geschraubt
wird. In dem Zustand, in dem der weitere Endanschlag 619 nicht
wirken soll, ist die Schraube 628 so eingestellt, dass
deren Stirnfläche 675 in
keiner der Schwenkposition der Antriebswelle 610 mit der
Anschlagfläche 623 in
Berührung
kommt. Um bei dieser Einstellung das unberechtigte Verstellen der Schraube 628 zu
verhindern, ist ein Bügel 636 so
mit der Schraube 628 verbunden, dass ein Verstellen der Schraube 628 ausgeschlossen
ist. Der Bügel 636 ist in
dieser Variante mit einem Schloss versehen, welches das Entfernen
des Bügels 636 und
damit auch das Verstellen der Schraube 628 verhindert.
Die Mutter 629 soll dazu dienen, die Schraube 628 gegen das
Gehäuse 601 zu
kontern und gleichzeitig sicherstellen, dass die Unterlegscheibe 630 und
der Dichtring 626 mit dem Gehäuse 610 verpresst
werden. Der mit der Antriebswelle 610 drehfest verbundene Anschlagring 614 weist
drei Anschlagflächen 621, 622, 623 auf.
Im Normalbetrieb des druckgesteuerten Schwenkantriebs 600 verfährt der
Schwenkantrieb 600 den maximalen Schwenkwinkel zwischen den
durch die Endanschläge 617, 618 bestimmten Endlagen,
wobei in der einen Endlage die Anschlagfläche 621 mit der Stirnfläche 674 und
in der anderen Endlage die Anschlagfläche 622 mit der Stirnfläche 611 zusammen
liegen. Im Testbetrieb des Schwenkantriebs mit angeschlossener Armatur
gemäß eines Partial
Stroke Tests wird das Schloss 637 geöffnet und zusammen mit dem
Bügel 636 entfernt,
dann wird die Konterung der Mutter 629 gelöst, um dann die
Schraube 628 in das Gehäuse 601 zu
schrauben. Wird in dieser Einstellung des Endanschlags 619 der Schwenkantrieb 601 aus
der einen Endlage, in der sich die Anschlagfläche 621 mit der Stirnfläche 674 berühren, verfahren,
wird die Schwenkbewegung nach einem bis wenige Grad in einer neuen
Endlage dadurch gestoppt, dass sich die Anschlagfläche 623 und
die Stirnfläche 675 berühren. In
einer Variante dieser sechsten Ausführungsform könnte in
dem Schwenkantrieb ein zweiter weiterer Endanschlag 620 von
der Seite 659 in das Gehäuse eingebracht sein, wobei
der weitere Endanschlag 620 baugleich dem weiteren Endanschlag 619 sein
könnte.
Dieser Endanschlag 620 könnte dann analog dem Endanschlag 619 in
einem im Testbetrieb um die andere durch den Endanschlag 618 bestimmten
Endlage genutzt werden. Der Endanschlag 619 würde dabei
zusammen mit der Anschlagfläche 624 die
neue weitere Endlage des Schwenkantriebs bestimmen. Der Schwenkantrieb 600 würde dann
bei entsprechend für
den Testbetrieb eingestellten Endanschlag 620 im Sinne
eines Partial Stroke Tests aus der anderen Endlage lediglich einen
bis einige Grad Schwenkwinkel verfahren. Eine weitere in den 10 und 11 nicht
dargestellte Variante der sechsten Ausführungsform kann dadurch realisiert
werden, dass der Anschlagring 614 und insbesondere die
auf ihm befindlichen Anschlagflächen
in Form und Lage und die Einschraublänge der Schraube 628 variieren
können,
so dass auch andere Endlagen und damit verbunden auch andere Schwenkwinkel
eingestellt werden könnten.
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Die 12 und 13 zeigen
eine siebte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen druckgesteuerten
Schwenkantriebs 700, der im Wesentlichen der unter den 01 bis 05 beschriebenen
ersten Ausführungsform
entspricht und sich nur dadurch von dieser unterscheidet, dass der
Schwenkantrieb 700 einen weiteren Endanschlag 720 aufweist,
der aus einer in einer Hülse 756 geführten und
zu dieser hin mit einem Dichtring 755 gasdicht verbundenen Schubstange 734 besteht.
Die Schubstange ist über eine
Getriebe 779 mit einem druckgesteuerten Zylinder 733 verbunden.
Das Getriebe 779 soll in die eine Richtung selbsthemmend
wirken und ein Verschieben der Schubstange 734 aufgrund
von Kräften
verhindern, die gegebenenfalls an der Stirnfläche 778 der Schubstange 727 angreifen.
In die andere Richtung wirkend soll das Getriebe die Hubbewegung
des drucksteuerbaren Zylinders 733 in eine Hubbewegung
der Schubstange 734 umsetzten. Das Getriebe 779 besteht
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
aus einem Gehäuse 741,
in dem ein oberen Keil 739 und einen unteren Keil 740 zueinander
verschiebbar angeordnet sind und einer Wendelfeder, die den oberen
Keil 739 unter Vorspannung gegen den untern Keil 740 drückt. Der
obere Keil 739 ist mit der Schubstange 727, der
untere Keil 740 ist mit dem drucksteuerbaren Zylinder 733 verbunden.
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Ein
besonderer Vorteil dieser siebten Ausführungsform eines druckgesteuerten
Schwenkantriebs besteht darin, dass der drucksteuerbare Zylinder 733 unabhängig von
der Höhe
des Steuerdrucks des Schwenkantriebs und unabhängig von den beim Abbremsen
der bewegten Massen an der Stirnfläche 778 des Endanschlages 720 auftretenden
Kräften nur
das beim Einstellen des Endanschlags 520 fast kraftlose Verschieben
des unteren Keils 740 gegen den oberen Keil 739 realisieren
muss. Die beim Einfahren in die gegebenenfalls durch den Endanschlag 720 bestimmten
Endlage in die Stirnfläche 778 der Schubstange 734 eingeleitete
Kraft wird direkt durch die Schubstange 734 über den
oberen Keil 739 zum unteren Keil 740 in das Gehäuse 741 des
Getriebes 779 abgeleitet, ohne dabei auf den drucksteuerbaren Zylinder 733 zu
wirken. Da der drucksteuerbare Zylinder 733 also nur das
Verschieben des unteren Keils 740 gegen den oberen Keil 739,
ohne dabei große
Kräfte
aufbringen zu müssen,
kann hier gemäß der siebten
Ausführungsform
ein relativ kleiner drucksteuerbarer Zylinder eingesetzt werden.
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In
weiteren Varianten der siebten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen druckgesteuerten
Schwenkantriebs könnte
hier zusätzlich
ein zweiter weitere Endanschlag 719 eingesetzt werden,
um beiden von den Endanschlägen 717, 718 bestimmten Endlagen
weiter zwei neue Endlagen zuschalten zu können. Die Anzahl, die Lage
und Gestaltung der Anschlagflächen
auf dem Anschlagring 714 könnten Variiert werden, um weiter
andere Endanschläge
und Winkellagen einstellen zu können.
Auf der Schubstange 734 oder in der Anschlagfläche 724 könnten federelastische
Elemente eingebracht werden, welche die Kraftspitzen von Stößen beim
Einfahren in die von dem Endanschlag 720 bestimmten Endlage reduzieren.
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14 zeigt
eine achte Ausführungsform des
erfindungsgemäßen druckgesteuerten
Schwenkantriebs 800, der in Wesentlichen der unter den 01 bis 05 beschriebenen
Ausführungsform entspricht
und sich nur dadurch von der ersten Ausführungsform unterscheidet, dass
der weiter Endanschlag 819 aus einer Schraube 828 besteht,
in die ein Sensor 842 integriert ist, der einen dem Abstand
zur Anschlagfläche 823 proportionalen
Impuls abgibt, wobei dieser Impuls über eine elektrische Leitung 843 an
eine hier nicht dargestellte Steuereinheit weiterleitet werden kann.
Weitere Teile des Endanschlags 819 sind eine Mutter 829,
einer Unterlegscheibe 830 und ein Dichtring 826.
In weiteren Varianten dieser achten Ausführungsform könnte auch einer
bzw. beide der Endanschläge 817, 818 entsprechend
dem hier beschriebenen Endanschlag 819 ausgeführt sein.
Des weiteren könnte
hier ein nicht dargestellter weiterer Endanschlag 820 vorgesehen werden,
der dann baugleich einem der Endanschläge 119, 319, 520, 619, 720, 819 ausgeführt sein könnte.
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Wie
in 14 zu erkennen ist, kommt es bei dieser dargestellten
ersten Einstellung des Endanschlags 819 in keiner der beiden
Endlagen zur Berührung
der Stirnfläche 875 mit
der Anschlagfläche 823.
Die beiden Endlagen werden bei dieser dargestellten ersten Einstellung
des Endanschlags 819 ausschließlich von den beiden Endanschlägen 817, 818 festgelegt.
Der Endanschlag 819 dient in dieser ersten Einstellung
lediglich als Messwertaufnehmer zur Bestimmung der Winkelposition
der Antriebswelle 810. In einer weiteren nicht dargestellten
zweiten Einstellung könnte
die Schraube 828 Endanschlags 819 so positioniert
werden, dass der Endanschlag 819 zusammen mit dem Endanschlag 818 eine
Endlage des druckgesteuerten Schwenkantriebs 800 festlegt
und dass jeder der beiden Endanschläge 818, 819 beim
Abbremsen der Antriebswelle 810 annähernd den gleichen Anteil an
Bremsenergie aufnimmt. In einer ebenfalls nicht dargestellten dritten Einstellung
der Schraube 828 des Endanschlags 819 könnte der
Endanschlag 819 für
sich alleine eine der beiden Endlagen bilden. In dieser dritten
Einstellung des Endanschlags 819 wäre der ursprünglich von den
Endanschlägen 817, 818 bestimmten
maximalen Schwenkwinkel des Schwenkantriebs 800 eingeschränkt, so
dass in dieser dritten Einstellung die eine Endlage vom Endanschlag 819 und
die andere Endlage vom Endanschlag 817 bestimmt wird.
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Alle
hier zu den 01 bis 14 beschriebenen
Ausführungsformen
eines erfindungsgemäßen druckgesteuerten
Schwenkantriebs 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 lassen
sich in weiteren hier nicht dargestellten Varianten auch nur mit
jeweils einem ersten Kolben 105, 205, 305, 405, 505, 605, 705, 805 und
einer ersten Zahnstange 107, 207, 307, 407, 507, 607, 707, 807 realisieren.
-
Alle
hier beschriebenen Ausführungsformen und
Varianten eines erfindungsgemäßen Schwenkantriebs 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 lassen
sich in weiteren hier nicht dargestellten Varianten mit mindestens
einem Energiespeicher versehen, der in einer Variante als Wendelfeder
zwischen den ersten Kolben 105, 205, 305, 405, 505, 605, 705, 805 und
dem ersten Gehäusedeckel 103, 203, 303, 403, 503, 603, 703, 803 angeordnet
ist. Beim druckgesteuerten Verfahren des ersten Kolben 105, 205, 305, 405, 505, 605, 705, 805 in
Richtung des ersten Gehäusedeckels 103, 203, 303, 403, 503, 603, 703, 803 bis
zu der einen Endlage des Schwenkantriebs wird dieses Energiespeicher
durch das Zusammendrücken
der Wendelfeder aufgeladen. Nach Erreichen der einen Endlage und
bei dann wieder drucklosem Schwenkantrieb wird der Energiespeicher
wieder dadurch entladen, dass sich die Wendelfeder ausdehnt und
den ersten Kolben 105, 205, 305, 405, 505, 605, 705, 805 in
Richtung des zweiten Gehäusedeckels 104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804 verschiebt.
-
- 100,
200, 300, 400, 500, 600, 700, 800
- Druckgesteuerter Schwenkantrieb
- 101,
201, 301, 401, 501, 601, 701, 801
- Gehäuse
- 102,
202, 302, 402, 502, 602, 702, 802
- Hauptteil
des Gehäuses
- 103,
203, 303, 403, 503, 603, 703, 803
- erster
Gehäusedeckel
- 104,
204, 304, 404, 504, 604, 704, 804
- zweiter
Gehäusedeckel
- 105,
205
- erster
Kolben
- 106,
206
- zweiter
Kolben
- 107,
207, 307, 407, 507, 607, 707, 807
- erste
Zahnstange
- 108,
208
- zweite
Zahnstange
- 109,
209
- Zahnrad
- 110,
210, 310, 410, 510, 610, 710, 810
- Antriebswelle
- 111,
611
- Stirnfläche
- 112,
212
- oberer
Wellenanschluss
- 113,
213
- unterer
Wellenanschluss
- 114,
214, 314, 414, 514, 614, 714, 814
- erster
Anschlagring
- 115
- zweiter
Anschlagring
- 116,
216
- Sicherungsring
- 117,
217, 317, 417, 517, 617, 717, 817
- Endanschlag
I
- 118,
218, 318, 418, 518, 618, 718, 818
- Endanschlag
II
- 119,
219, 319, 419, 519, 619, 819
- Endanschlag
III
- 420,
520, 720
- Endanschlag
IV
- 121,
321, 421, 521, 621, 721, 821
- Anschlagfläche I
- 122,
322, 422, 522, 622, 722, 822
- Anschlagfläche II
- 123,
323, 423, 523, 623, 823
- Anschlagfläche III
- 424,
524, 624, 724
- Anschlagfläche IV
- 125,
325, 425, 525, 625, 725, 825
- Dichtring
- 126,
626, 826
- Dichtring
- 127,
627, 727
- Sicherungsring
- 128,
628, 828
- Schraube
- 129,
629, 829
- Mutter
- 130,
630, 830
- Unterlegscheibe
- 131,
331, 431, 531, 731
- erste
Anschluss für
Steuerleitung
- 132,
332, 432, 532, 732
- zweite
Anschluss für Steuerleitung
- 133,
333, 433, 533, 733
- Drucksteuerbarer
Zylinder
- 134,
334, 434, 534, 734
- Schubstange
- 335,
435
- Wendelfeder
- 636
- Bügel
- 637
- Schloss
- 738
- Getriebe
- 739
- oberer
Keil
- 740
- unterer
Keil
- 741
- Gehäuse des
Getriebes
- 842
- Sensor
- 843
- elektrische
Leitungen
- 144,
244, 544
- Lager
- 145,
245
- Sicherungsring
- 146,
246, 546
- Lager
- 147
- Dichtring
- 148
- Gleitring
- 149
- Gleitsegment
- 150
- Dichtring
- 151,
251
- Dichtring
- 152,
352, 552
- Dichtring
- 153,
253
- Dichtring
- 754
- Wendelfeder
- 755
- Dichtring
- 756
- Hülse
- 757
- Dichtring
- 158,
258, 358, 458, 558, 658, 758, 858
- eine
Seite
- 159,
259, 359, 459, 559, 659, 759, 859
- andere
Seite
- 160
- erster
Anschluss für Steuerleitung
- 161
- zweiter
Anschluss für Steuerleitung
- 162
- dritter
Anschluss für Steuerleitung
- 163
- erste
Druckkammer
- 164
- zweite
Druckkammer
- 165
- dritte
Druckkammer
- 166
- Kolbenfläche
- 167
- Kolbenfläche
- 168
- Kolbenfläche
- 169
- Kolbenfläche
- 170
- Zylinder
- 171
- oberer
Bereich der Antriebswelle
- 172
- unterer
Bereich der Antriebswelle
- 173
- mittlerer
Bereich der Antriebswelle
- 174,
674
- Stirnfläche
- 175,
375, 475, 575, 675, 875
- Stirnfläche
- 276
- Aussparung
- 277
- Aussparung
- 478,
578, 678, 778
- Stirnfläche
- 779
- Getriebe