DE19801327A1

DE19801327A1 - Fluid operated rotary actuator with hydraulically or pneumatically operated piston

Info

Publication number: DE19801327A1
Application number: DE1998101327
Authority: DE
Inventors: Rolf Hermanns
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-01-16
Filing date: 1998-01-16
Publication date: 1999-07-22

Abstract

The actuator has a second piston(e) mounted on the spindle(d) next to the first piston(b) and by its internal coarse thread(Z3) is fitted in the external coarse thread(Z1) of the spindle. The second piston fits by an external coarse thread(Y1) in an internal coarse thread(Y2) of the actuator's casing(G). Both pistons have the same external and internal diameters, and are installed in opposed positions. Both pistons have a flange section(f1,f2) by which they are guided in an inner cylinder(G3) in the casing.

Description

Die Erfindung betrifft einen fluidbetätigten Schwenkantrieb mit einem hydraulisch oder pneumatisch beaufschlagten Kolben, der zu seiner Verdrehung um seine Längsachse an seiner Mantelfläche ein äußeres Steilgewinde aufweist, das in einem inneren Steilgewinde des Antriebsgehäuses einliegt, wobei der Kolben von einer inneren koaxialen Spindel durchdrungen ist, die in axialer Richtung unverschieblich gelagert ist und mit ihrem äußeren Steilgewinde in einem inneren Steilgewinde des Kolbens einliegt.The invention relates to a fluid-operated swivel drive a hydraulically or pneumatically operated piston that for its rotation around its longitudinal axis on its lateral surface has an outer high helix thread, which in an inner Steep thread of the drive housing lies, the piston is penetrated by an inner coaxial spindle, which in is axially fixed and with their outer steep thread in an inner steep thread of the piston lies in.

Solche Schwenkantriebe mit einem fluidbeaufschlagten Kolben, der eine Spindel verdreht, sind bekannt. Aufgrund der zwei Gewinde zwischen Kolben und Gehäuse und zwischen Spindel und Kolben entsteht ein erhebliches Spiel, so daß die den Abtrieb bildende Spindel in Drehrichtung bei stillstehendem Antrieb beweglich ist.Such swivel drives with a fluid-loaded piston, that twists a spindle are known. Because of the two Thread between piston and housing and between spindle and Piston creates considerable play, so that the downforce forming spindle in the direction of rotation when the drive is at a standstill is mobile.

Schwenkmotoren mit Steilgewindeumlenkung weisen bisher sowohl Winkel-, wie auch Axialspiel an der Ausgangswelle auf. Das Winkel spiel verhindert oft den Einsatz dieser Schwenkmotoren und soll ausgeschlossen werden. Wird der Schwenkwinkel verstellt, kann der Kolben nicht mehr in die vorgegebene Endlagendämpfung einfahren. Daher bleibt diese dann wirkungslos.Up to now, swivel motors with steep thread deflection have both Angular as well as axial play on the output shaft. The Angular play often prevents the use of these swivel motors and should be excluded. Will the swivel angle adjusted, the piston can no longer in the specified Retract end position cushioning. Therefore this remains ineffective.

Aufgabe der Erfindung ist es einen fluidbetätigten Schwenkantrieb der eingangs genannten Art, so zu verbessern, daß er weitgehend spielfrei ist. Die Endlagendämpfung soll unabhängig vom eingestellten Schwenkwinkel wirken.The object of the invention is a fluid-operated Swivel drive of the type mentioned at the outset, so to improve that it is largely free of play. The end position damping should act independently of the set swivel angle.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der Spindel neben dem ersten Kolben ein zweiter Kolben gelagert ist, der mit seinem inneren Steilgewinde im äußeren Steilgewinde der Spindel einliegt, und daß der zweite Kolben mit einem äußeren Steilgewinde in einem inneren Steilgewinde des Antriebsgehäuses einliegt.This object is achieved in that on the Spindle mounted a second piston next to the first piston is that with its inner steep thread in the outer Steep thread of the spindle lies, and that the second piston with an outer steep thread in an inner steep thread of the drive housing.

Bei einem solchen Schwenkantrieb sorgen die auf den einander entgegengesetzten Seiten der Kolben einwirkenden Fluiddrücke dafür, daß ein kraftschlüssiges Anliegen aller Verbindungen von Spindel und Kolben entsteht, so daß die Teile spiel frei gelagert sind. Hierbei ist nur ein zusätzlicher Kolben erforderlich, so daß der Schwenkantrieb einfach in Konstruktion und Herstellung ist. Insbesondere kann der zweite Kolben von gleicher Ausführung sein, wie der erste Kolben.With such a swivel drive they take care of each other fluid pressures acting on opposite sides of the pistons for the fact that all connections from Spindle and piston arise, so that the parts play free are stored. Here is just an additional piston required so that the rotary actuator is simple in construction and manufacturing is. In particular, the second piston of same design as the first piston.

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß die Kolben zueinander entgegengesetzt angeordnet sind. Auch sollten beide Kolben jeweils einen Flanschbereich aufweisen, mit dem sie in einem Innenzylinder des Antriebsgehäuses geführt sind. Hierbei können die Flanschbereiche beider Kolben einander zugewandt sein.It is preferably proposed that the pistons face each other are arranged in opposite directions. Also both pistons should each have a flange area with which they in one Inner cylinder of the drive housing are guided. Here you can the flange areas of both pistons face each other.

Von Vorteil ist, wenn zwischen beiden Kolben ein Abstand besteht, so daß eine Spielfreiheit mit Sicherheit erzeugt wird.It is advantageous if there is a distance between the two pistons exists, so that a backlash is certainly generated.

Um den Drehwinkel der Spindel einstellen zu können, wird vorgeschlagen, daß eines der beiden inneren Steilgewinde des Antriebsgehäuses von einem Ring gebildet sind, der gegenüber dem übrigen Gehäuse drehverstellbar ist. Sind hierbei 2 Ringe verstellbar, so können beide Endbereiche in der Spindeldrehbewegung eingestellt werden.To be able to set the angle of rotation of the spindle, suggested that one of the two inner steep threads of the Drive housing are formed by a ring, the opposite the rest of the housing is adjustable. Here are 2 rings adjustable, so both end areas in the Spindle rotation can be set.

Die Spielfreiheit wird noch dadurch mit größerer Sicherheit erreicht, wenn zwischen beiden Kolben eine elastische Verbindung besteht, durch die die Kolben auf Kraftzuschluß gehalten werden. The freedom of play becomes even more secure reached when an elastic between the two pistons Connection exists, through which the pistons are locked being held.

Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß in den Kolben eine Längsleitung ist, die die zwei Stirnflächen jeden Kolbens miteinander verdichtet und in der ein Rückschlagventil angeordnet ist, das einen Leckabfluß und/oder Überdruckabfluß zuläßt. Auch kann in der Spindel als Leckabfluß eine Längsleitung sein, die im Gewinde zwischen der Spindel und dem Kolben mündet.It is preferably proposed that a Longitudinal line is the two end faces of each piston compressed together and in the one check valve is arranged, the leak drain and / or overpressure drain allows. A leak can also drain off the spindle Longitudinal line that is in the thread between the spindle and the Piston opens.

Die Endlagendämpfung wird bei jedem Winkel dann erreicht, wenn das Antriebsgehäuse zwei Endteile bildet, in denen die Spindel gelagert ist und die gegeneinander insbesondere durch Schrauben festziehbar sind, um die inneren Steilgewinde des Antriebsgehäuses insbesondere die Ringe, festzuklemmen.The end position damping is achieved at every angle if the drive housing forms two end parts in which the spindle is stored and against each other in particular by screws are tightenable to the internal high helix thread of the Drive housing in particular to clamp the rings.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in einem axialen Längsschnitt dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is in the drawing in an axial longitudinal section and is shown below described in more detail.

In einem zylindrischen Gehäuse G sind ein erster Kolben b und ein zweiter Kolben e auf einer Spindel d verschieblich gelagert. Das Gehäuse G bildet zwei Endräume a und g und einen dazwischen angeordneten Mittelraum c, die jeweils zylindrisch sind. Die Räume a, c, g und die Kolben b, e sowie die Spindel d sind alle zueinander koaxial. Der Endraum a besitzt einen Druckeinlaß G1 und der Endraum g einen Druckauslaß G2. Das Fluid im Endraum a beaufschlagt die äußere Stirnfläche des Kolbens b und das Fluid im Endraum g beaufschlagt die äußere Stirnfläche des Kolbens e.In a cylindrical housing G are a first piston b and a second piston e is displaceable on a spindle d stored. The housing G forms two end spaces a and g and one intermediate space c, each cylindrical are. The spaces a, c, g and the pistons b, e and the spindle d are all coaxial with each other. The end space a has one Pressure inlet G1 and the end space g a pressure outlet G2. The Fluid in the end space a acts on the outer end face of the Piston b and the fluid in the end space g act on the outer End face of the piston e.

Der Kolben b weist an seinem Umfang ein Steilgewinde x1 auf, das in einem entsprechenden Steilinnengewinde x2 des Gehäuses einliegt. Hierzu bildet das Gehäuse einen nach innen vorstehenden ringförmigen Vorsprung, bzw. einen Ring R1. Entsprechend besitzt der zweite Kolben e an seinem Umfang ein Steilgewinde Y1, das in einem Steilgewinde Y2 an einem vorspringenden Ring R2 des Gehäuses einliegt. Die Ringe R1 und R2 können in nicht dargestellter Weise gegenüber dem Gehäuse um ihre Achse drehverstellbar sein. The piston b has a steep thread x1 on its circumference, that in a corresponding steep internal thread x2 of the housing lies in. For this purpose, the housing forms an inside protruding annular projection, or a ring R1. Correspondingly, the second piston has an e on its circumference High helix thread Y1, which in a high helix thread Y2 on one projecting ring R2 of the housing. The rings R1 and R2 can around the housing in a manner not shown its axis can be rotated.

Die Kolben b und e weisen jeweils eine koaxiale Längsausnehmung auf, mit einem Innengewinde Z1 bzw. Z2, die in ein Aussengewinde der Spindel d eingreifen, wobei ein Verdrehen der beiden Kolben zu einem Verdrehen der Spindel d führt, da die Spindel d in axialer Richtung festgehalten ist.The pistons b and e each have a coaxial longitudinal recess on, with an internal thread Z1 or Z2, which in one Engage the external thread of the spindle d, turning the two pistons cause the spindle d to twist because the Spindle d is held in the axial direction.

Wird über den Einlaß G1 ein Fluid insbesondere eine Hydraulikflüssigkeit in den Raum a gedrückt, so wird der Kolben b nach links bewegt. Hierbei wird die Spindel d verdreht, die wiederum den Kolben e verdreht, so daß beide Kolben nach links, mit der gleichen Geschwindigkeit, bewegt werden. An beiden Kolben steht jeweils ein koaxialer Flanschbereich f1 und f2 vor, die an ihrem Umfang jeweils eine Dichtung besitzen, die an der zylindrischen Innenwand des Innenzylinders G3 bzw. des Mittelraums c abgedichtet geführt sind.If a fluid is in particular a via the inlet G1 Hydraulic fluid pressed into space a, so the piston b moved to the left. Here, the spindle d is rotated turn the piston e so that both pistons turn to the left, at the same speed. At both The pistons each have a coaxial flange area f1 and f2 before, each have a seal on their circumference, the the cylindrical inner wall of the inner cylinder G3 or Center space c are guided sealed.

Das Steilgewinde Z2 der Spindel 2 ist in axialer Länge kürzer ausgeführt als der von beiden Kolben gebildete Innenraum innerhalb beider Kolben, so daß beide Kolben an Ihren Endseiten mit Dichtungen auf der Spindel d geführt sind. Die Spindel d tritt zu beiden Seiten aus dem Gehäuse G aus, so daß sie jeweils in der Gehäusewand abgedichtet gelagert ist und mit den austretenden Enden ein Teil verschwenken kann.The high-helix thread Z2 of the spindle 2 is made shorter in axial length than the interior space formed by both pistons within both pistons, so that both pistons are guided on their end sides with seals on the spindle d. The spindle d emerges from the housing G on both sides, so that it is mounted in a sealed manner in the housing wall and can pivot a part with the emerging ends.

Durch Drehverstellung der Ringe R1 und/oder R2 kann die Größe des begrenzten Schwenkwinkels in seiner Gesamtheit als auch die Endbereiche bestimmt werden.The size can be adjusted by rotating the rings R1 and / or R2 of the limited swivel angle in its entirety as well End areas are determined.

Zwischen beiden Kolben b und e ist eine elastische Verbindung n befestigt, durch die die zwei Kolben auf Kraftschluß gehalten werden. Ferner befindet sich in den Kolben b und e jeweils eine Längsleitung 1 mit zwei in entgegengesetzte Richtung wirkenden Rückschlagventilen, die dafür sorgen, daß in dem Zwischenraum s zwischen beiden Kolben Leckflüssigkeit abfließen kann. Auch kann in der Spindel d als Leckabfluß eine Längsleitung i angeordnet sein, die im Gewinde z zwischen der Spindel und den Kolben mündet. An elastic connection n is fastened between the two pistons b and e, by means of which the two pistons are held in a force-locking manner. Furthermore, there is in each case a longitudinal line 1 in the pistons b and e with two check valves acting in the opposite direction, which ensure that leakage liquid can flow out in the space s between the two pistons. A longitudinal line i can also be arranged in the spindle d as a leak drain, which ends in the thread z between the spindle and the piston.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel liegen die beiden Flansch bereiche f1 und f2 der beiden Kolben direkt nebeneinander, statt dessen können aber auch die Flanschbereiche vom Zwischenraum s weiter entfernt angeordnet sein. Wichtig ist aber, daß der Zwischenraum s stets vorhanden ist. Entweder als schmaler Spaltraum oder auch als breiterer Zwischenraum, damit dieser Raum zur Verfügung steht, um eine Spielfreiheit der Kolben zu gewährleisten.In the exemplary embodiment shown, the two flanges are located ranges f1 and f2 of the two pistons directly next to each other, instead, the flange areas from Intermediate space s can be arranged further away. Important is but that the space s is always present. Either as narrow gap or as a wider space, so this space is available to ensure freedom of play Ensure pistons.

Durch Druck am Anschluß G1 wird im Druckraum a der Kolben b in Axialrichtung verschoben. Durch die Steilgewindeumlenkung x wird der Kolben gleichzeitig in Drehbewegung versetzt. Dieser gibt die Bewegung durch die Verzahnung oder Steilgewinde verbindung z an die Spindel d weiter. Diese überträgt das Moment auf den Kolben e, der durch die Steilgewindeumlenkung y in axiale Bewegung versetzt wird. Dadurch entsteht im Druckraum g Volumensverkleinerung, die das Fluid aus Anschluß G2 austreten läßt. Wird das austretende Fluid entsprechend gesteuert, verursachen die Drücke in den Druckräumen a und g ein kraftschlüßiges Anliegen aller Verbindungen von Spindeln und Kolben. Dadurch entsteht Spielfreiheit.Pressure in port G1 causes piston b in Axial direction shifted. Due to the steep thread deflection x the piston is simultaneously rotated. This gives the movement through the toothing or steep thread connection z to the spindle d. This transmits the Moment on the piston e, which is caused by the steep thread deflection y is set in axial movement. This creates in the pressure chamber g Volume reduction that the fluid from port G2 lets leak. The escaping fluid will change accordingly controlled, cause the pressures in the pressure rooms a and g a tight fit of all connections of spindles and pistons. This creates freedom of play.

Die Teile h, i und k mit 1 werden durch die Schrauben m in Position gehalten. Durch Lösen der Schrauben m können die Teile i und k zueinander verdreht werden, so daß die Winkelposition der Ausgangswelle und auch der Schwenkwinkel des Schwenkmotors stufenlos über den Gesamtwinkelbereich verstellt werden kann. Das hat zur Folge, daß die Kolben b und e am Ende des Schwenkwinkels immer in dieselbe Endlage fahren und dort auch immer die Endlagendämpfung betätigen, unabhängig vom eingestellten Schwenkwinkel. Wahlweise kann eine elastische Verbindung k die Kolben auf Kraftschluß halten. Ferner können Ventile für Leckabfluß eingebaut werden (nicht gezeichnet).The parts h, i and k with 1 are screwed in by the screws m Position held. The parts can be removed by loosening the screws i and k are rotated relative to each other so that the angular position the output shaft and also the swivel angle of the swivel motor can be continuously adjusted over the entire angular range. As a result, the pistons b and e at the end of the Always move the swivel angle to the same end position and there too always actuate the end position damping, regardless of set swivel angle. Optionally, an elastic Connection k keep the pistons firmly engaged. Can also Leak drainage valves are installed (not shown).

Beide Kolben weisen an ihrem Ende Dämpfungsringe 8 auf, die Dämpfungsbohrungen überfahren, so daß in beiden Endlagen eine Dämpfung erreicht wird, unabhängig vom eingestellten Schwenkwinkel.Both pistons have damping rings 8 at their end, which drive over damping bores, so that damping is achieved in both end positions, regardless of the set swivel angle.

Claims

1. Fluid-actuated rotary actuator with a hydraulically or pneumatically actuated piston (b), which has an external steep thread (X1) on its lateral surface for rotation about its longitudinal axis, which lies in an inner steep thread (X2) of the drive housing (G), the Piston (b) is penetrated by an inner coaxial spindle (d) which is immovably mounted in the axial direction and lies with its outer steep thread (Z1) in an inner steep thread (Z2) of the piston (b), characterized in that on the Spindle (d) next to the first piston (b), a second piston (e) is mounted, which lies with its inner steep thread (Z3) in the outer steep thread (Z1) of the spindle, and that the second piston (e) has an outer steep thread (Y1) lies in an internal helical thread (Y2) of the drive housing (G).

2. Swivel drive according to claim 1, characterized characterized in that the two pistons (b, e) have the same outside and inside dimensions.

3. Swivel drive according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the pistons (b, e) to each other are arranged in opposite directions.

4. Swivel drives according to one of the preceding claims, characterized in that both Pistons (b, e) each have a flange area (f1, f2), with which they are in an inner cylinder (G3) of the drive housing (G) are guided.

5. Swivel drive according to claim 4, characterized characterized in that the flange areas (f1, f2) both pistons (b, e) face each other.

6. Swivel drive according to one of the preceding claims, characterized in that between there is a distance (S) between the two pistons (b, e).

7. Swivel drive according to one of the preceding claims, characterized in that one or both inner high helix threads (X2, Y2) of the drive housing (G) from a ring (R1, R2) are formed, which compared to the rest Housing (G) is rotatably adjustable.

8. Swivel drive according to one of the preceding claims characterized in that between there is an elastic connection (k) between the two pistons (b, e), through which the two pistons are held in a frictional connection.

9. Swivel drive according to one of the preceding claims, characterized in that in the piston (b, e) is a longitudinal line ( 1 ) which connects the two end faces (M1, M2) of each piston and in which a check valve (h) is arranged is that allows a leak and / or overpressure drain.

10. Swivel drive according to one of the preceding claims, characterized in that in the Spindle (d) as a leak drain is a longitudinal line (i) which in Thread (Z) between the spindle (d) and the piston (b, e) flows.

11. Swivel drive according to one of the preceding claims, characterized in that the Drive housing (G) forms two end parts (G3, G4) in which the Spindle (d) is mounted and in particular against each other can be tightened by screws (m) to the inner Steep thread (X2, Y2) of the drive housing (G) especially the Clamp rings (R1, R2).