DE2115707A1

DE2115707A1 - Druckmittelbetriebenes Stellorgan für Drehmomentantriebe

Info

Publication number: DE2115707A1
Application number: DE19712115707
Authority: DE
Inventors: Noboru Midori Yokohama Onuki (Japan)
Original assignee: Daiei Kogyo Sha Co Ltd
Current assignee: Daiei Kogyo Sha Co Ltd
Priority date: 1970-04-18
Filing date: 1971-03-31
Publication date: 1972-02-03
Also published as: GB1311645A

Description

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. JOHANNES SPIES

8 MÜNCHEN 22 · KAROLINENSTRASSE 3 2115707

TELEFON: (0811) 22 6917 ■ TELEGRAMM-KURZANSCHRIFT: PATOMIC MÜNCHEN

Kabushiki Kaisha
Daiei-Kogyo-sha, Setagaya-ku

TOKIO / JAPAN

Druckmittelbetriebenes Stellorgan für Drehmoment-Antriebe

( Für diese Anmeldung wird die Priorität

aus der japanischen Anmeldung Nr. 32 786-70 vom 18. April 1970 in Anspruch genommen )

Die Erfindung bezieht sich auf ein druckmittelbetriebenes Stellorgan für Drehmoment-Antriebe, wobei der in einem Zylinder eingebaute Kolben durch Druckmittel doppeltwirkend zum Rotieren der mit dem Kolben gekuppelten Antriebswelle betätigt wird.

Bei einem Stellorgan für Drehmoment-Antrieb ist die Antriebswelle im allgemeinen mit dem Kolben durch eine Führungsschraube o.dgl. gekuppelt und wird durch den Kolbenhub gedreht, so daß diese Drehkraft zur Automatisierung der Arbeit verwendet wird, wie zum Beispiel zum öffnen und Schließen eines Ventils, zur Zuführung der Bauteile, zum Filmvorsehub sowie zur automatischen Steuerung einer Klappe oder eines Verschlusses usw.

Es sind Anlagen vorstehender Gattung bekannt, wobei die Verbindung zwischen Kolben und Antriebswelle so ausgebildet ist, daß die Antriebswelle exzentrisch am Kolben angebracht ist, so daß sich der Kolben ohne Drehung hin und her bewegt. Solch

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eine exzentrische Anordnung hat als Nachteile zur Folge, daß die Herstellung mit Schwierigkeiten verbunden ist und daß den Benutzern beim Gebrauch Unbequemlichkeiten entstehen können. Bs besteht dazu noch ein anderer Nachteil darin, daß der Drehwinkel der Antriebswelle durch den Kolbenhub und den Winkel der Führungsschraube bestimmt wird. Der Kolben muß nämlich, wenn der Drehwinkel der Antriebswelle größer sein soll, entsprechend größer gemacht werden, weil der Schraubenwinkel von sich aus beschränkt ist, wodurch die Vergrößerung der Anlage unvermeidlich wird. Außerdem muß zur Vergrößerung des Drehmomentes der Antriebswelle die Druckaufnahmefläche des Kolbens vergrößert werden, was die Anlage wiederum größer macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile der bekannten Anordnung weitgehend zu beseitigen und ein druekmittelbe tr iebea.es Stellorgan für Drehmoment-Antrieb zu schaffen, wobei ein großer Drehwinkel und ein großes Drehmoment an der Antriebswelle abgenommen werden können, ohne daß eine Vergrößerung der Anlage notwendig ist, und wobei ferner eine leichte Herstellung durch einfache Ausgestaltung gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Zylinder mit dem Kolben durch ein Passungsystem der gerade oder schräg verlaufenden Nutungen gekuppelt ist, und daß der Kolben mit der Antriebswelle im Zentralbereich des Kolbens ebenfalls durch ein Passungsystem der gerade oder schräg verlaufenden Nutungen gekuppelt ist. Durch diese Anordnung können vorteilhaft ein großer Drehwinkel und ein großes Drehmoment an der Antriebswelle aufgenommen, und die Anlage wegen ihrer einfachen Bauform leicht hergestellt werden.

Nach dem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Anlage so ausgebildet sein, daß der Zylinder an seinen beiden Öffnungen

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mit dem Zylinderdeckel jeweils drehfest sowie frei bewegbar gekuppelt ist, und daß der Zylinder normalerweise gegen den Zylinderdeckel drehfest und erst bzw. nur dann frei drehbar ist, wenn die Befestigungsklemmittel zur Einstellung locker gemacht werden, so daß die Anlaufstellung der Antriebswelle regulierbar gemacht wird.

Die Erfindung wird anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele näher
erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Anlage in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 dargestellten
Anlage im Längeschnitt,

Fig. 3 a, b und c je einen erfindungsgemäßen Kolben in
perspektivischer Darstellung,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Anlage in perspektivischer Darstellung, und

Fig. 5 eine Seitenansicht der in Fig. 4· dargestellten Anlage im Längsschnitt.

In den Figuren 1,2 und 3a ist der als Hauptkörper der erfindungsgemäßen Anlage ausgebildete Zylinder mit 10 bezeichnet, worin der Kolben 11 eingebaut ist. Der größere Teil der Innenwand des Zylinders 10 ist mit schräg verlaufenden Nutungen ausgerüstet, während die Außenwand des Kolbens 11 ebenfalls schräg verlaufende Nutungen aufweist, die mit 13 bezeichnet sind. Die beiden Nutungen 12 und 13 stehen miteinander derart in Eingriff, daß sie sich gleitend zusammenbewegen, so daß der Kolben 11 im Zylinderraum rotierend hin und her

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bewegt wird. Ein O-förmiger Ring 14 ist in der kreisförmigen Ausnehmung 15 des Flansches 16 eingelegt, der am mit den Nutungen 13 nicht ausgerüsteten Bereich der Außenwand des Kolbens 11 angebracht ist, wobei der 0-Ring 14 mit der die. Nutungen 12 nicht aufweisenden Innenwand 17 des Zylinders 10 in Berührung steht. Mit 18 ist die im Zentrum des Kolbens 11 vorgesehene Durchbohrung bezeichnet, deren Innenwand mit den schräg verlaufenden Nutungen 19 versehen ist, mit denen die ebenfalls schräg verlaufenden Nutungen 20, die am Teilbereich der Außenwand der Antriebswelle 21 angeordnet sind, in Ein-

^ griff kommen, so daß die Antriebswelle 21 mit den Kolbenbewegungen gedreht wird. Jai den beiden Öffnungen des Zylinders 10 ist je ein Zylinderdeckel 22 sowie 23 angeordnet, in denen die Antriebswelle 21 über Lagerung 24 und 25 drehbar befestigt ist. Diese Antriebswelle 21 wird durch die Backen 26 und 27 an einer linearen Bewegung in ihrer Achsenrichtung gehindert, so daß sie nur an einer festgesetzten Stelle rotiert. Zur Einführung des Druckmittels weist der Zylinderdeckel 23 eine Öffnung 28 auf, die über die Leitung 29 in den rechten Raum 10a des Zylinders 10 mündet. Der Zylinderdeckel 22 weist eine weitere Öffnung auf, die mit 30 bezeichnet und über die Leitung 31 mit dem linken Zylinderraum 10b verbunden ist. 32 bezeichnet einen O-förmigen Ring, der zwischen der Innenwand des

W Zylinders 10 und der Außenwand des Zylinderdeckels 22 angeordnet ist, während mit 33 ein 0-Ring zwischen der Außenwand der Antriebswelle 21 und der Innenwand des Zylinderdeckels 22, mit 34 ein weiterer 0-Ring zwischen der Außenwand der Antriebswelle 21 und der Innenwand des Kolbens 11, und mit 35 ein zusätzlicher 0-Ring zwischen der Außenwand der Antriebswelle 21 und der Innenwand des Zylinderdeckels 23 bezeichnet sind.

Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Anlage ist in Verbindung mit der ersten Ausführungsform nachstehend näher erläutert:

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Zunächst wird das Druckmittel durch die öffnung 28 über die Leitung 29 in den rechten Zylinderraum 10a eingeleitet, wodurch, weil die an der Außenwand des Kolbens 11 angeordneten, schräg verlaufenden Nutungen 13 mit den ebenfalls schräg verlaufenden, an der Innenwand des Zylinders 10 angeordneten Nutungen 12 derart in Eingriff stehen, daß die beiden Nutungen 12 und 13 ineinander passen und gleitend bewegbar sind, sich der Kolben 11 in einer Richtung (zum Beispiel im Uhrzeigersinn) drehend nach links längs der Achsenrichtung bewegt, was die Drehung der Antriebswelle in der gleichen Richtung wie dem Drehsinn des Kolbens 11 (im Uhrzeigersinn) bewirkt, weil die schräg verlaufenden Nutungen 19 der Innenwand des Kolbens 11 mit den ebenfalls schräg verlaufenden Nutungen 20 der Außenwand der Antriebswelle 21 gleitend drehbar gekuppelt sind. Die Einführung des Druckmittels wird nun beendet und der in den Zylinderraum 10a eingetretene gasförmige oder flüssige Stoff abgeleitet, um anschließend das Druckmittel durch Einführungsöffnung 30 über die Leitung 31 in den linken Zylinderraum 10b einzuleiten, so daß der Kolben 11 in die entgegenstehende Richtung gegen die Drehrichtung der vorhergegangenen Arbeitsphase (also im Gegenuhrzeigersinn) drehend nach rechts zurückkehrt, was die Drehung der Antriebswelle 21 in der gleichen Richtung, nämlich im Gegenuhrzeigersinn, bewirkt. Somit kommen der Kolben 11 und die Antriebswelle 21 in die Ausgangsstellung zurück. Dann wird die Einführung des Druckmittels in den Zylinderraum 10b beendet und der in den Zylinderraum 10b eingetretene Stoff abgeleitet, so daß die erneute Einführung des Druckmittels in den anderen Zylinderraum 10a durch die Öffnung 28 über die Leitung 29 _; erfolgt. In dieser Weise wiederholen sich die vorbeschriebenen Arbeitsgänge, wodurch die Antriebswelle 21 im Uhrzeigersinn und Gegenuhrzeigersinn intermittierend gedreht wird.

Durch diese Arbeitsweise werden die beiden Drehwinkel des Kolbens 11 und der Antriebswelle 21 zusammengesetzt, so daß

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an der Antriebswelle 21 ein großer Drehwinkel und ein großes Drehmoment trotz der räumlich, kleinen Ausgestaltung der Anlage abgegeben werden können.

Der in Figur 3b dargestellte Kolben unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß I¹Ig. 3a nur durch die gerade verlaufenden leitungen 36 an der Innenwand der Durchbohrung 18 der Kolbenmitte. Die Antriebswelle 21 ist demgemäß mit gerade verlaufenden Futungen anstelle der schräg verlaufenden leitungen 20 nach der ersten Ausführungsform nach Fig. 3a ausgerüstet, so daß der Kolben 11 mit der Antriebswelle 21 drehfest aber in Achsenrichtung gleitbar gekuppelt wird. Bei dieser Anordnung wird der Kolbenhub vergrößert, wobei aber das abzugebende Drehmoment vergrößert wird.

Beim Kolben nach der Figur 3c sind die gerade verlaufenden Uutungen 37 am äußeren "umfang des Kolbens 11 angeordnet, wobei die Nutungen der Innenwand des Zylinders 10 entsprechend geändert sind, wodurch der Kolben 11 nicht mehr gedreht sondern nur doppeltwirkend hin und her längs seiner Achsenrichtung bewegt wird, um die Antriebswelle in Drehung zu versetzen. Durch das Passungsystem der Butungen zwischen dem Zylinder 10 und dem Kolben 11 wird im Vergleich mit den bekannten Anordnungen ein großes Drehmoment an der Antriebswelle abgenommen.

Die in den Figuren 4 und 5 wiedergegebene zweite Ausführungsform ermöglicht die Einstellung des Anlaufpunktes der Antriebswelle 21. Die Verbindung zwischen Zylinder 10 und Zylinderdeckel 22 sowie 23, die bei der ersten Ausführungsform durch Versehrauben erfolgt ist, wird hier nur durch Einpassung erzielt, wobei die beiden Zylinderdeckel 22 und 23 durch eine Mehrzahl von Bolzen 38 und Muttern 39 zusammengeklemmt sind, so daß der Zylinder 10 an den Zylinderdeckeln befestigt wird. Am äußeren Umfang des Zylinders 10 ist eine Skala 40

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angebracht, während der Zylinderdeckel 22 an seiner seitlichen Oberfläche mit einer Bezugsmarkierung 41 versehen ist. Hierbei bezeichnen die gleichen Ziffern die gleichen Bauteile wie in den Figuren 1,2 und 3· Durch diese Anordnung ist es möglich, daß der Zylinder 10 durch Aufschrauben der Muttern 39 locker gemacht und um eine gewünschte Menge gedreht wird, so daß die Bezugsnarkierung 41 auf einer gewünschten Einteilung der Skala 40 eingestellt wird. Mit der erwähnten Drehung des Zylinders werden der Kolben 11 und die Antriebswelle mitgedreht, wodurch im wesentlichen die Verstellung der Anlaufstellung der Antriebswelle 21 durchgeführt wird. Danach werden die Muttern 39 festgeschraubt, um den Zylinder für den Betrieb mit den Zylinderdeckeln 22, 23 zusammenzuklemmen.

Es ist noch anzumerken, daß die Anzahl und/oder das Maß der Nutungen des erfindungsgemäßen Passungsystems je nach dem erforderlichen Drehmoment für die beabsichtigte Arbeit geändert werden können, so daß der Erfindungsgegenstand in vielen Gebieten eine vorteilhafte Anwendung finden kann.

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Claims

PATENTANWALT DIPL.-PHYS. JOHANNES SPIES

8 MÜNCHEN 22 · KAROLINENSTRASSE 3 TELEFON: (0811) 22 6917 · TELEGRAMM-KURZANSCHRIFT: PATOMIC MÜNCHEN

Kabushiki Kaisha
Daiei-Kogyo-sha, Setagaya-ku

!TOKYO / JAPAU

Patentansprüche

Druckmittelbetriebenes Stellorgan für Drehmoment-Antriebe, wobei der in einem Zylinder eingebaute Kolben durch Druckmittel doppeltwirkend zum Rotieren der mit dem Kolben gekuppelten Antriebswelle betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (10) mit dem Kolben (11) durch ein Passungsystem der Nutungen (12; 13 bzw. 37) gekuppelt ist, und daß der Kolben mit der Antriebswelle (21) im Zentralbereich (18) des Kolbens ebenfalls durch ein Passungsystem der Nutungen (19 bzw. 36; 20) gekuppelt ist.
2. Druekmittelbetriebenes Stellorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinander passenden Hutungen (12, 13) zwischen Zylinder und Kolben zur rotierenden Hin- und Her-Bewegung des Kolbens schräg verlaufen, und daß die im Zentralbereich des Kolbens ineinander passenden Nutungen (19, 20) zwischen Kolben und Antriebswelle ebenfalls zur rotierenden Betätigung der Antriebswelle schräg verlaufen.

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3» Druckmittelbetriebenes Stellorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ineinander passenden Nutungen (12, 13) zwischen Zylinder und Kolben zur rotierenden Hin- und Her-Bewegung des Kolbens schräg verlaufen, und daß die im Zentralbereich des Kolbens ineinander passenden Nutungen (36, 20) zwischen Kolben und Antriebswelle zur drehfesten Verbindung des Kolbens gegenüber der Antriebswelle gerade in Achsenrichtung verlaufen.
4· Druckmittelbetriebenes Stellorgan für Drehmoment-Ajttriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ineinander passenden Nutungen (12, 37) zwischen Zylinder und Kolben zur drehfesten Hin- und Her-Bewegung des Kolbens gerade in Achsenrichtung verlaufen, und daß die im Zentralbereich des Kolbens ineinander passenden Nutungen (19, 20) zwischen Kolben und Antriebswelle zur rotierenden Betätigung der Antriebswelle schräg verlaufen.
5. Druckmittelbetriebenes Stellorgan nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder an seinen beiden öffnungen mit den Zylinderdeekeln (22, 23) jeweils drehfest sowie frei beweglich gekuppelt ist, und daß der Zylinder normalerweise gegenüber den Zylinderdeckeln drehfest und erst sowie nur dann frei drehbar ist, wenn die Befestigungsklemaittel (38, 39) zur Einstellung locker gemacht werden, so daß die Anlaufstellung der Antriebswelle regulierbar ist.

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