DE102012006610B3

DE102012006610B3 - Modulare Antriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE102012006610B3
Application number: DE201210006610
Authority: DE
Inventors: Claus Jessen; Josef Sauer; Mattias-Manuel Speckle
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-08-08
Anticipated expiration: 2032-03-31

Abstract

Es wird eine modulare Antriebsvorrichtung (1) vorgeschlagen, die aus mehreren fluidbetätigten Einzelantrieben (3) besteht, die dreidimensional sowohl mechanisch miteinander koppelbar als auch fluidisch miteinander vernetzbar sind. Auf diese Weise können auf der Basis gleichartiger Einzelantriebe (3) individuell angepasste Antriebseinheiten (2) zusammengebaut werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine modulare Antriebsvorrichtung, mit einer Mehrzahl von fluidbetätigbaren Einzelantrieben des doppeltwirkenden Typs, die jeweils zwei durch aufeinander abgestimmte Fluidbeaufschlagung zweier Antriebskammern in Achsrichtung einer Längsachse relativ zueinander bewegbare Antriebselemente aufweisen und die unter Bildung einer Antriebseinheit mittels an ihnen vorgesehener mechanischer Schnittstellen baugruppenartig aneinander anbaubar oder angebaut sind, wobei jeder Einzelantrieb von zwei mit jeweils einer seiner beiden Antriebskammern kommunizierenden ersten und zweiten Antriebskanalsystemen durchsetzt ist, die mit fluidischen Schnittstellen kommunizieren, die derart außen am Einzelantrieb angeordnet sind, dass innerhalb der Antriebseinheit einerseits alle ersten Antriebskanalsysteme und andererseits alle zweiten Antriebskanalsysteme einer Mehrzahl oder sämtlicher der Einzelantriebe unter Bildung eines ersten und eines diesbezüglich unabhängigen zweiten Antriebskanalnetzes fluidisch miteinander verbunden sind.
Eine aus der DE 34 08 607 A1 bekannte Antriebsvorrichtung dieser Art besitzt einen modularen Aufbau und setzt sich aus einer Mehrzahl von als Einzelantriebe bezeichenbaren individuellen fluidbetätigbaren Antrieben zusammen, die jeweils eine Längsachse aufweisen und die jeweils zwei Antriebselemente enthalten, die durch aufeinander abgestimmte Fluidbeaufschlagung zweier Antriebskammern zu einer Relativbewegung in Achsrichtung der Längsachse des Einzelantriebes antreibbar sind. Von den beiden Antriebselementen ist eines als Gehäuse und das andere als Baueinheit bestehend aus einem Kolben und einer Kolbenstange ausgebildet. Eine beliebige Anzahl von Einzelantrieben ist in einer mit der Achsrichtung der Längsachsen zusammenfallenden Hauptrichtung aneinander anbaubar, so dass sich eine aus einer Mehrzahl aufeinandergestapelter Einzelantriebe zusammensetzende baugruppenartige Antriebseinheit ergibt. Innerhalb dieser Antriebseinheit sind die Gehäuse der Einzelantriebe fest miteinander verbunden und liegen außerdem die Kolbenstangen aller Einzelantriebe aneinander an. Indem ferner die für eine Bewegung in einer ersten Hubrichtung verantwortlichen ersten Antriebskammern mittels eines ersten Antriebskanalnetzes und die für die entgegengesetzte Hubrichtung verantwortlichen zweiten Antriebskammern unter Bildung eines zweiten Antriebskanalnetzes fluidisch miteinander vernetzt sind, können einheitlich die Kolben aller Einzelantriebe in der einen oder anderen Richtung beaufschlagt werden, um eine Addition der von den Einzelantrieben aufbringbaren Stellkräfte zu erzielen. Die fluidische Vernetzung ergibt sich dadurch, dass die Einzelantriebe in ihren Gehäusen mit internen Antriebskanalsystemen ausgestattet sind, die zu außen am Gehäuse angeordneten fluidischen Schnittstellen führen, die zuordnungsrichtig miteinander verbunden werden, wenn die Gehäuse aneinander angesetzt werden. Nachteilig bei dem bekannten modularen System ist, dass die zusammensetzbare Antriebseinheit zum Erhalt hoher Stellkräfte über eine große Baulänge verfügt und dass der strukturelle Aufbau keine Variationen im realisierbaren Hub der Antriebseinheit zulässt.
Aus der DE 35 42 547 A1 ist eine Verstell- beziehungsweise Regeleinrichtung bekannt, die einen als Balgaktor aufgebauten Einzelantrieb enthält, wobei allerdings keine Möglichkeit gegeben ist, mehrere Einzelantriebe modular zu einer Antriebseinheit zusammenzufassen.
Die US 3,528,344 offenbart eine Zeitverzögerungseinrichtung, die unter Verwendung von Faltenbalgstrukturen aufgebaut ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine modulare Antriebsvorrichtung zu schaffen, mit der sich fluidbetätigbare Antriebseinheiten sehr individuell und variabel zusammenstellen lassen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, dass die beiden Antriebskanalsysteme jeweils beide Antriebselemente durchsetzen und an jedem Einzelantrieb die mechanischen Schnittstellen und die fluidischen Schnittstellen derart an beiden Antriebselementen angeordnet sind, dass die Einzelantriebe zur Bildung der Antriebseinheit dreidimensional sowohl in einer Hauptrichtung als auch in mehreren quer dazu verlaufenden Nebenrichtungen aneinander anbaubar und fluidisch miteinander vernetzbar sind.
Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, eine fluidbetätigbare Antriebseinheit auf der Grundlage einer Vielzahl gleichartiger Einzelantriebe äußerst variabel modular aufzubauen und dem jeweiligen Kundenwunsch entsprechend individuell bezüglich der geforderten Abmessungen und erzielbaren Stellkraft bereitzustellen. Die dreidimensionale mechanische Verknüpfbarkeit und fluidische Vernetzbarkeit der Einzelantriebe gestattet es, mehrere Einzelantriebe in der Hauptrichtung aneinanderzureihen, um beispielsweise eine Hubvervielfachung zu generieren, bei der sich die Einzelhübe der aneinandergereihten Einzelantriebe zu einem Gesamthub der Antriebseinheit ergänzen. Ebenso besteht die Möglichkeit, in mehreren quer und insbesondere rechtwinkelig zu der Hauptrichtung orientierten Nebenrichtungen ein- oder mehrlagig mehrere Einzelantriebe miteinander zu verknüpfen, um beispielsweise durch mechanische und fluidische Zusammenschaltung einer Mehrzahl von Einzelantrieben eine hohe Stellkraft zu verwirklichen. Die vorhandenen Anbaumöglichkeiten können beim Aufbau einer Antriebseinheit entsprechend den gestellten Anforderungen nur teilweise oder auch vollständig genutzt werden. Mithin bietet sich die Möglichkeit, eine Antriebseinheit baugruppenartig aus einzelnen doppeltwirkend betätigbaren Einzelantrieben aufzubauen, die nach Art einer dreidimensionalen Matrix zusammengefasst sind. Innerhalb der Antriebseinheit bildet jeder Einzelantrieb quasi eine Antriebszelle, wobei durch Parallelschaltung und/oder Reihenschaltung einer Mehrzahl solcher Antriebszellen individuelle Auslegungen für die gewünschte Antriebseinheit getroffen werden können. Insbesondere besteht die Möglichkeit, durch Aneinanderreihung einer Mehrzahl von Einzelantrieben die Baulänge der Antriebseinheit und deren Gesamthub zu beeinflussen und durch Aneinanderreihung in den Nebenrichtungen die Saubreite und insbesondere die erzeugbare Stellkraft der Antriebseinheit zu beeinflussen.
Die hohe Variabilität des modularen Aufbaus der Antriebsvorrichtung beruht insbesondere auch darauf, dass bei jedem Einzelantrieb jedes seiner beiden Antriebskanalsysteme jeweils beide Antriebselemente durchsetzt und an jedem Einzelantrieb die mechanischen Schnittstellen und die fluidischen Schnittstellen derart an beiden Antriebselementen angeordnet sind, dass ein Zusammenbau möglich ist, bei dem jedes Antriebskanalnetz beide Antriebselemente jedes Einzelantriebes durchsetzt.
Seitens des Herstellers und/oder des Kunden besteht die vorteilhafte Möglichkeit, eine gewisse Mindestanzahl von Einzelantrieben auf Lager zu halten, aus denen dann von Fall zu Fall eine dem jeweiligen Erfordernis entsprechende Antriebseinheit zusammengesetzt werden kann.
Dadurch, dass beim Aneinanderanbauen der Einzelantriebe deren fluidische Schnittstellen zuordnungsrichtig miteinander in Wechselwirkung treten, kann auf externe Schlauchverbindungen zwischen Einzelantrieben verzichtet werden. Im Bereich nicht benötigter fluidischer Schnittstellen sind oder werden die Antriebskanalsysteme verschlossen, beispielsweise mittels einfacher Verschlusselemente oder mittels Rückschlagventilen. Es besteht die Möglichkeit, an den Einzelantrieben die Antriebskanalsysteme im Bereich aller fluidischen Schnittstellen grundsätzlich mit Verschlussmitteln zu versehen, die erst beim Zusammenbau der Antriebseinheit selektiv entfernt oder geöffnet werden. Beispielsweise könnten als Verschlussmittel sogenannte Klappen-Rückschlagventile vorhanden sein, die beim Aneinanderansetzen zweier Einzelantriebe durch eintauchende rohrstutzenartige Vorsprünge entsperrt werden. Denkbar wäre auch die Verwendung membranartiger Verschlussmittel, die beim Aneinanderansetzen der Einzelantriebe durchstochen werden.
Die mechanischen Schnittstellen können in jeder beliebigen geeigneten Weise ausgestaltet sein, um eine möglichst einfache und dennoch feste mechanische Verbindung zwischen den Antriebselementen zu ermöglichen. Mögliche Ausführungsformen für die mechanischen Schnittstellen sind Gewindebohrungen, Verbindungsmittel auf der Basis von Nuten und Nutensteinen oder auch Rast- beziehungsweise Schnappverbindungsmittel. Die mechanischen Schnittstellen sind zweckmäßigerweise zur Erzielung lösbarer mechanischer Verbindungen ausgestaltet.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Zur Bildung der Antriebseinheit sind zweckmäßigerweise mehrere Einzelantriebe mit parallel zu der Hauptrichtung ausgerichteten Längsachsen aneinander anbaubar oder angebaut. Hierbei können mehrere Einzelantriebe in der Hauptrichtung aneinandergereiht und/oder in einer oder mehreren quer dazu verlaufenden Nebenrichtungen aneinander angereiht sein.
Bei einer möglichen Ausgestaltung einer Antriebseinheit sind alle Einzelantriebe mit gleicher Ausrichtung ihrer Hauptachse angeordnet. Eine hiervon abweichend zusammengestellte Antriebseinheit enthält auch Einzelantriebe, die mit quer und insbesondere mit rechtwinkelig zueinander ausgerichteten Längsachsen aneinander angebaut sind. Auf diese Weise können mittels ein und derselben Antriebseinheit beispielsweise kombinierte Längshubbewegungen und Querhubbewegungen realisiert werden.
Die Einzelantriebe sind vorzugsweise so konzipiert, dass mindestens eine und bevorzugt jede der für den Anbau vorgesehenen mehreren Nebenrichtungen rechtwinkelig zu der Hauptrichtung verläuft. Der zelluläre Aufbau der Antriebseinheit basiert somit auf einer entsprechend einem kartesischen Koordinatensystem aufgebauten Matrixsystem.
Für die Einzelantriebe sind prinzipiell beliebige Formgebungen möglich. Denkbar sind beispielsweise elliptische, ovale, knochenförmige oder L-förmige Gestaltungen. Als besonders zweckmäßig wird eine Formgebung mit einem rechteckigen und insbesondere einem quadratischen Querschnittsumriss angesehen, wobei der Einzelantrieb bevorzugt eine quaderförmige und hierbei insbesondere eine kubische Grundform hat. Bei einem Rechteckumriss bietet sich besonders einfach die Möglichkeit, Einzelantriebe in zwei zueinander rechtwinkeligen Nebenrichtungen in einer oder mehreren Lagen anzuordnen, die in der Hauptrichtung aufeinandergestapelt sein können. Einzelantriebe mit rechteckigem Umriss bieten vor allem die Möglichkeit, weitere Einzelantriebe an allen vier Seitenflächen anzubauen.
Jeder Einzelantrieb verfügt zweckmäßigerweise über zwei Hauptanschlussflächen, die in Achsrichtung der Längsachse des Einzelantriebes orientiert sind und dabei voneinander abgewandt sind. Die eine, erste Hauptanschlussfläche befindet sich an dem einen Antriebselement, die andere, zweite Hauptanschlussfläche am anderen Antriebselement. Darüber hinaus enthält jeder Einzelantrieb zweckmäßigerweise mehrere in voneinander abweichenden Richtungen quer und insbesondere rechtwinkelig zur Achsrichtung der Längsachse orientierte Nebenanschlussflächen. Jede Hauptanschlussfläche und jede Nebenanschlussflache ist dafür ausgebildet, einen weiteren Einzelantrieb mit einer Hauptanschlussfläche oder einer Nebenanschlussfläche anzubauen und mechanisch zu befestigen, unter gleichzeitiger fluidischer Vernetzung zur Bildung des ersten und zweiten Antriebskanalnetzes.
Eine Antriebseinheit kann mehrere zueinander parallele Reihen von mit zueinander fluchtenden Längsachsen aneinandergesetzten Einzelantrieben enthalten, wobei die Haupt- und Nebenanschlussflächen es ermöglichen, die quer zur Reihenrichtung nebeneinander angeordneten Einzelantriebe mechanisch und unter fluidischer Vernetzung miteinander zu verbinden. Hierbei besteht die Möglichkeit, sämtliche nebeneinander angeordneten Antriebselemente der zu unterschiedlichen Reihen gehörenden Einzelantriebe miteinander zu verbinden. Ebenso besteht aber auch die Möglichkeit, pro Einzelantrieb stets nur eines seiner Antriebselemente mit einem Antriebselement des benachbarten Einzelantriebes mechanisch und fluidisch zu verbinden.
Durch den Aufbau dreidimensionaler Antriebskanalnetze mit längs und quer verlaufenden Verästelungen der diversen Antriebskanäle ist der Vorteil einer sehr schnellen Füllung mit dem für den Antrieb verwendeten Druckmedium verbunden, was insbesondere bei einer Verwendung von Druckluft als Antriebsmedium sehr vorteilhaft ist. Die Antriebseinheit verfügt somit insgesamt über ein sehr gutes Ansprechverhalten.
Die den Haupt- und/oder Nebenanschlussflächen zugeordneten mechanischen Schnittstellen und fluidischen Schnittstellengruppen haben zweckmäßigerweise zumindest teilweise ein derart aufeinander abgestimmtes Anordnungsmuster, dass jeder Einzelantrieb mit wahlweise jeder seiner Haupt- und/oder Nebenanschlussfläche an jede Haupt- und/oder Nebenanschlussfläche jedes anderen Einzelantriebes unter Herstellung einer fluidischen Vernetzung anbaubar ist. Diese Ausgestaltung der Schnittstellenmaßnahmen ermöglicht eine kostengünstige Herstellung und bewirkt eine einfache Handhabung beim Zusammenbau einer Antriebseinheit. Vorzugsweise ist die Ausgestaltung so getroffen, dass Einzelantriebe mittels ihren Haupt- und Nebenanschlussflächen wahlweise in Längsrichtung oder in Querrichtung aneinanderreihbar sind.
Die Antriebsvorrichtung kann über ausschließlich die gleiche Baulänge aufweisende Einzelantriebe verfügen, so dass ein einheitliches Rastermaß vorliegt, um eine Antriebseinheit des gewünschten Aufbaus zusammenzubauen. Eine verbesserte Variabilität in Bezug auf die Realisierung unterschiedlicher Baulängen der Antriebseinheit kann dadurch gewährleistet werden, dass die Antriebseinheit mit Einzelantrieben ausgestattet ist, die über voneinander abweichende Baulängen verfügen.
Auf alle Fälle vorteilhaft ist eine dahingehende Ausgestaltung sämtlicher Einzelantriebe, dass sie quer zu ihrer Hauptachse über identische Querschnittsformen und -abmessungen verfügen.
Vorzugsweise sind die Einzelantriebe insgesamt so ausgebildet, dass sie in ihrer Längsrichtung nur derart mechanisch miteinander koppelbar sind, dass sie mit jeweils nur einem ihrer beiden Antriebselemente antriebsmäßig miteinander verbunden sind, während die beiden anderen Antriebselemente keinerlei mechanische Kopplung miteinander aufweisen. Auf diese Weise ergibt sich ein in der Längsrichtung derart kaskadierter oder kaskadierbarer Aufbau, dass sich die im Betrieb bei den Einzelantrieben ergebenden Einzelhübe zu einem Gesamthub der Antriebseinheit addieren. Dementsprechend lässt sich durch die Aneinanderreihung von Einzelantrieben in der Längsrichtung der mittels der Antriebseinheit realisierbare Gesamthub vorgeben. Durch Querverkettung mit in mindestens einer Nebenrichtung benachbarten weiteren Einzelantrieben kann darüber hinaus unter einer fluidischen Parallelschaltung der Einzelantriebe die abgreifbare Gesamt-Stellkraft vergrößert werden.
Vorzugsweise sind die Einzelantriebe der Antriebseinheit jeweils so aufgebaut, dass jede ihrer beiden Antriebskammern von zwei in der Achsrichtung der Längsachse einander zugewandten Antriebsflächen begrenzt ist, von denen die jeweils eine Antriebsfläche am einen Antriebselement und die andere Antriebsfläche am anderen Antriebselement ausgebildet ist. Die beiden an dem einen, ersten Antriebselement angeordneten Antriebsflächen sind dabei einander zugewandt, während die beiden an dem anderen, zweiten Antriebselement angeordneten Antriebsflächen voneinander abgewandt sind. Bei einer Aneinanderreihung von Einzelantrieben in Achsrichtung ihrer Längsachsen können die Einzelantriebe jeweils wahlweise in einer von zwei um 180° verdrehten Ausrichtungen platziert werden, so dass bei in der Reihenrichtung aufeinanderfolgenden Einzelantrieben entweder sich jeweils ein erstes Antriebselement und ein zweites Antriebselement gegenüberliegen oder sich jeweils entweder zwei erste Antriebselemente oder zwei zweite Antriebselemente gegenüberliegen, die jeweils zur Herstellung einer fluidischen Vernetzung mechanisch miteinander verbunden werden können.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 eine auf der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung basierende Antriebseinheit bevorzugten Aufbaus in einer perspektivischen Darstellung,
2 die Antriebseinheit aus 1 in einem Längsschnitt gemäß Schnittlinie II-II im Bereich zweier nebeneinander angeordneten Reihen von Einzelantrieben,
3 eine perspektivische Einzeldarstellung eines Einzelantriebes bevorzugten Aufbaus, der in mehrfacher Anzahl Bestandteil der modularen Antriebsvorrichtung ist, aus der die in 1 und 2 gezeigte Antriebseinheit zusammengesetzt wurde,
4 einen Längsschnitt durch den in 3 illustrierten Einzelantrieb gemäß Schnittlinie IV-IV, und
5 eine Unteransicht der in 1 illustrierten Antriebseinheit mit Blickrichtung gemäß Pfeil V aus 1.
Zu den Zeichnungen ist noch anzumerken, dass in 1 die aus 3 ersichtlichen, seitlich an den Einzelantrieben vorhandenen fluidischen Schnittstellen der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht abgebildet sind.
Die 1, 2 und 5 zeigen eine mittels Fluidkraft und bevorzugt pneumatisch betätigbare Antriebseinheit 2 als eine mögliche vorteilhafte Ausprägung der erfindungsgemäßen modularen Antriebsvorrichtung 1. Der modulare Aufbau der Antriebsvorrichtung 1 ermöglicht es, alternativ zu der illustrierten Antriebseinheit 2 noch viele weitere Antriebseinheiten zusammenzustellen. Kernkomponente der Antriebsvorrichtung 1 und der daraus realisierbaren Antriebseinheiten 2 ist ein doppeltwirkend mittels Fluidkraft betätigbarer Einzelantrieb 3, der in der Antriebseinheit 2 mehrfach verbaut ist und der in einer bevorzugten Ausgestaltung einzeln auch nochmals in 3 und 4 illustriert ist.
Zunächst soll ein vorteilhafter Grundaufbau des Einzelantriebes 3 beschrieben werden.
Der Einzelantrieb 3 enthält zwei Antriebselemente, die im Folgenden als erstes Antriebselement 5 und als zweites Antriebselement 6 bezeichnet werden sollen und die derart wirkungsmäßig verbunden sind, dass sie relativ zueinander im Rahmen einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Arbeitsbewegung 7 in der Achsrichtung einer Längsachse 4 linear hin und her bewegbar sind.
Die Arbeitsbewegung 7 ist durch gesteuerte Fluidbeaufschlagung zweier von den beiden Antriebselementen 5, 6 gemeinsam begrenzter Antriebskammern hervorrufbar, die im Folgenden als erste Antriebskammer 8 und als zweite Antriebskammer 9 bezeichnet werden.
Jede Antriebskammer 8, 9 ist unter anderem von zwei in der Achsrichtung der Längsachse 4 orientierten und dabei einander zugewandten ersten und zweiten Antriebsflächen 8a, 8b; 9a, 9b begrenzt. Seitens der ersten Antriebskammer 8 befindet sich die erste Antriebsfläche 8a am ersten Antriebselement 5 und die zweite Antriebsfläche 8b am zweiten Antriebselement 6. Seitens der zweiten Antriebskammer 9 befindet sich die erste Antriebsfläche 9a am ersten Antriebselement 5 und die zweite Antriebsfläche 9b am zweiten Antriebselement 6. Die beiden ersten Antriebsflächen 8a, 9a weisen zueinander, die beiden zweiten Antriebsflächen 8b, 9b weisen voneinander weg.
Der Einzelantrieb 3 enthält ferner ein mit der ersten Antriebskammer 8 fluidisch kommunizierendes erstes Antriebskanalsystem 12 und ein mit der zweiten Antriebskammer 9 fluidisch kommunizierendes zweites Antriebskanalsystem 13. Durch aufeinander abgestimmte Fluidbeaufschlagung der beiden Antriebskammern 8, 9 über die beiden Antriebskanalsysteme 12, 13 hinweg lassen sich zwischen den beiden Antriebselementen 5, 6 wirkende fluidische Betätigungskräfte erzeugen, die abhängig von ihrer Druckdifferenz eine Arbeitsbewegung 7 im Sinne einer gegenseitigen Annäherung oder im Sinne eines gegenseitigen Entfernens der beiden Antriebselemente 5, 6 hervorrufen.
Beim Ausführungsbeispiel besteht das erste Antriebselement 5 aus einem Gehäuse 14 mit einer starren Gehäusewand 14a und einer sich in Längsrichtung daran anschließenden, in Längsrichtung flexiblen Gehäusewand 14b, wobei Letztere von einem ersten Faltenbalg 15 gebildet ist. Gemeinsam begrenzen die beiden Gehäusewände 14a, 14b die zweite Antriebskammer 9. Das zweite Antriebselement 6 verfügt über eine in dem von der starren Gehäusewand 14a umschlossenen Abschnitt der zweiten Antriebskammer 9 angeordnete Antriebsplatte 16, die gemeinsam mit einer ihr in Achsrichtung der Längsachse 4 gegenüberliegenden Bodenwand 17 der starren Gehäusewand 14a und einem sich zwischen ihr und dieser Bodenwand 17 erstreckenden zweiten Faltenbalg 18 die erste Antriebskammer 8 begrenzt. Das zweite Antriebselement 6 enthält außerdem einen sich axial durch den ersten Faltenbalg 15 hindurch erstreckenden, bevorzugt stangenförmigen Verbindungsabschnitt 22, der axial innen an der Antriebsplatte 16 befestigt ist und axial außen mit einer sich quer zu der Längsachse 4 erstreckenden Endplatte 23 verbunden ist. Zum dichten Verschließen der zweiten Antriebskammer 9 ist die flexible Gehäusewand 14b mit ihrem äußeren Endabschnitt an der Endplatte 23 befestigt.
Die erste Antriebsfläche 8a befindet sich an der der ersten Antriebskammer 8 zugewandten Innenfläche der Bodenwand 17. Die zweite Antriebsfläche 9b ist an einem Zwischenwandabschnitt 24 der starren Gehäusewand 14a ausgebildet, der sich zwischen die Antriebsplatte 16 und den ersten Faltenbalg 15 quer hinein erstreckt und der eine von dem Verbindungsabschnitt 22 mit radialem Freiraum durchsetzte Durchbrechung 24 begrenzt, durch die hindurch die die zweite Antriebskammer 9 bildenden Innenräume der starren Gehäusewand 14a und der flexiblen Gehäusewand 14b fluidisch miteinander verbunden sind.
Die am zweiten Antriebselement 6 angeordneten ersten und zweiten Antriebsflächen 8b, 9b befinden sich an den einander entgegengesetzt orientierten axialen Stirnflächen der Antriebsplatte 16.
Durch Einspeisung eines unter Überdruck stehenden Antriebsfluides in die erste Antriebskammer 8 bewegt sich das zweite Antriebselement 6 im Sinne eines Ausfahrens aus der zweiten Antriebskammer 9, wobei sich der axiale Abstand zwischen der Endplatte 23 und der starren Gehäusewand 14a vergrößert. Wird ein Antriebsfluid in die zweite Antriebskammer 9 eingespeist, erfährt das zweite Antriebselement 6 eine Betätigungskraft im Sinne eines Einfahrens in die zweite Antriebskammer 9, so dass sich die Endplatte 23 an die starre Gehäusewand 14a annähert. Die vorstehend genannten Bewegungen der Endplatte 23 beziehungsweise des zweiten Antriebselementes 6 seien im Folgenden auch als Ausfahrbewegung und als Einfahrbewegung bezeichnet.
Der beschriebene Einzelantrieb 3 hat den Vorteil, dass auf dynamische Dichtstellen verzichtet ist und deshalb ein lang andauernder, leckagefreier Betrieb gewährleistet ist. Der Einzelantrieb 3 kann in dieser Ausführungsform auch vorteilhaft als insgesamt einstückiges Bauteil realisiert werden, das mittels eines generativen Herstellungsverfahrens hergestellt ist, insbesondere durch selektives Lasersintern.
Zwischen die beiden Antriebselemente 5, 6 zwischengeschaltete Linearführungsmittel 25 können in vorteilhafter Weise dazu beitragen, die beiden Antriebselemente 5, 6 bei ihrer relativen Arbeitsbewegung 7 gegenseitig abzustützen und exakt linear zu führen. Beispielhaft bestehen die Linearführungsmittel 25 aus mehreren Führungsstäben, die an der Endplatte 23 angeordnet sind und die die starre Gehäusewand 14a axial überlappen, wobei sie in jeweils einer Führungsnut der starren Gehäusewand 14a verschiebbar geführt sind.
Für den Einsatz im Rahmen der Antriebsvorrichtung 1 ist es von Vorteil, wenn das erste Antriebselement 5 eine in der Achsrichtung der Längsachse 4 orientierte äußere Stirnfläche 26 und das zweite Antriebselement 6 eine entgegengesetzt axial orientierte äußere Stirnfläche 27 aufweist. Exemplarisch befindet sich die äußere Stirnfläche 26 außen an der Bodenwand 17 und die äußere Stirnfläche 27 außen an der Endplatte 23. Bezogen auf das Ausführungsbeispiel befindet sich die äußere Stirnfläche 26 an einer axial orientierten Unterseite 28 des Einzelantriebes 3 und die äußere Stirnfläche 27 an einer entgegengesetzt axial orientierten Oberseite 29 des Einzelantriebes 3.
Vorzugsweise sind die beiden äußeren Stirnflächen 26, 27 identisch konturiert. Beim Ausführungsbeispiel haben sie jeweils einen rechteckigen und bevorzugt quadratischen Umriss.
Bei einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Einzelantrieb 3 nach Art eines konventionellen fluidbetätigten Arbeitszylinders gestaltet und enthält ein das erste Antriebselement 5 bildendes starres Gehäuse, an dem eine das zweite Antriebselement 6 bildende Antriebseinheit linear verschiebbar gelagert ist, die einen in dem Gehäuse verschiebbar angeordneten Kolben und eine an dem Kolben befestigte, stirnseitig aus dem Gehäuse herausragende Kolbenstange aufweist. Zum Erhalt der äußeren Stirnflächen 26, 27 möglichst gleichen Umrisses ist in diesem Fall am äußeren Endabschnitt der Kolbenstange zweckmäßigerweise noch eine entsprechend konturierte Endplatte vorgesehen.
Der Einzelantrieb 3 ist so ausgebildet, dass er im Rahmen der modularen Antriebsvorrichtung 1 mit mehreren Einzelantrieben 3 gleicher Art mechanisch und fluidisch verkettbar ist. In diesem Zusammenhang sind an der Außenfläche des Einzelantriebes 3 die genannte Verkettung ermöglichende Anschlussflächen ausgebildet, die im Folgenden zur besseren Unterscheidung auch als Hauptanschlussflächen 32a, 33a und Nebenanschlussflächen 32b–32e bzw. 33b–33e bezeichnet werden.
Die an der Unterseite 28 vorgesehene äußere Stirnfläche 26 bildet eine erste Hauptanschlussfläche 32a an dem ersten Antriebselement 5. Die an der Oberseite 29 angeordnete äußere Stirnfläche 27 bildet eine zweite Hauptanschlussfläche 33a am zweiten Antriebselement 6. Diese beiden Hauptanschlussflächen 32a, 33a sind voneinander abgewandt in Achsrichtung der Längsachse 4 orientiert.
An jedem Antriebselement 5, 6 sind darüber hinaus mehrere quer und bevorzugt rechtwinkelig zu der Längsachse 4 orientierte Nebenanschlussflächen ausgebildet. Beim Ausführungsbeispiel befinden sich insgesamt vier erste Nebenanschlussflächen 32b, 32c, 32d, 32e an dem ersten Antriebselement 5 und beim Ausführungsbeispiel an der Außenseite dessen starrer Gehäusewand 14a. Genauer gesagt hat die starre Gehäusewand 14a bevorzugt eine ausgehend von der Bodenwand 17 sich in Richtung zu der Zwischenwand 24 erstreckende Seitenwand 34, die die ersten Nebenanschlussflächen 32b–32e bildet. In gleicher Weise quer zur Längsachse 4 orientierte zweite Nebenanschlussflächen 33b, 33c, 33d, 33e sind an dem zweiten Antriebselement 6 ausgebildet, wobei sie sich exemplarisch an der seitwärts orientierten Randfläche der Endplatte 23 befinden.
In vorteilhafter Ausgestaltung ist der Einzelantrieb 3 beim Ausführungsbeispiel quaderförmig ausgebildet, wobei er insbesondere eine kubische oder zumindest kubusähnliche Grundform hat. Jedenfalls verfügt er hier quer zu der Längsachse 4 über einen rechteckigen und insbesondere quadratischen Umriss. Dementsprechend sind beim Ausführungsbeispiel die ersten und zweiten Hauptanschlussflächen 32a, 33a rechteckig und insbesondere quadratisch konturiert.
Basierend auf dem rechteckigen Grundriss der beiden Stirnflächen 26, 27 hat sowohl die Seitenwand 34 der starren Gehäusewand 14a als auch die seitwärts orientierte Randfläche der Endplatte 23 insgesamt vier seitwärts orientierte Außenflächenabschnitte, die um die Längsachse 4 herum mit Winkeln von jeweils 90° aneinander anschließen. Diese vier Außenflächenabschnitte bilden beim ersten Antriebselement 5 insgesamt die vier ersten Nebenanschlussflächen 32b–32e und an dem Antriebselement 6 die vier zweiten Nebenanschlussflächen 33b–33e. Die ersten und zweiten Nebenanschlussflächen 32b, 33b; 32c, 33c; 32d, 33d; 32e, 33e erstrecken sich, soweit sie in Achsrichtung der Längsachse 4 aufeinanderfolgend angeordnet sind, zweckmäßigerweise jeweils in einer gemeinsamen, zu der Längsachse 4 parallelen Ebene. Diese vier Ebenen definieren die vier mit Winkelabständen von 90° zueinander angeordneten Seitenflächen eines Quaders.
An jeder Hauptanschlussfläche 33a, 33b und zweckmäßigerweise auch an jeder ersten und zweiten Nebenanschlussfläche 32b–32e; 33b–33e sind mechanische Schnittstellen 35 ausgebildet. Alternativ könnten bei den Nebenanschlussflächen 32b–32e; 33b–33e auch entweder nur die ersten Nebenanschlussflächen 32b–32e oder nur die zweiten Nebenanschlussflächen 33b–3e mit mechanischen Schnittstellen 35 ausgestattet sein.
Die modulare Antriebsvorrichtung 1 enthält eine Mehrzahl der eben beschriebenen Einzelantriebe 3. Aufgrund deren einheitlicher Gestaltung besteht die vorteilhafte Möglichkeit, mehrere Einzelantriebe 3 zur Bildung einer in 1, 2 und 5 exemplarisch illustrierten Antriebseinheit 2 baugruppenartig aneinander anzubauen und mittels ihrer mechanischen Schnittstellen 35 jeweils paarweise aneinander zu befestigen.
Alle in der Antriebseinheit 2 integrierten Einzelantriebe 3 sind jeweils mit allen oben und unten sowie seitlich benachbarten Einzelantrieben 3 mechanisch fest verbunden, unter Verwendung der entsprechend aufeinander abgestimmten mechanischen Schnittstellen 35.
Die mechanischen Schnittstellen 35 können beispielsweise so ausgebildet sein, dass die mechanischen Verbindungen in Form von Rast- oder Schnappverbindungen realisierbar sind. Andere Ausgestaltungsarten sind Befestigungsnuten, die es ermöglichen, aneinander angrenzende Einzelantriebe 3 mittels zusätzlicher Verbindungselemente, beispielsweise Nutensteine, aneinander zu fixieren. Grundsätzlich ist die Ausgestaltung der mechanischen Schnittstellen 35 beliebig. Von Vorteil ist jedoch eine Ausgestaltung, die eine lösbare mechanische Befestigung der aneinander angesetzten Einzelantriebe 3 gestattet.
Aufgrund des geschilderten Aufbaus des Einzelantriebes 3 besteht die vorteilhafte Möglichkeit, eine Mehrzahl von Einzelantrieben 3 zur Bildung einer Antriebseinheit 2 dreidimensional sowohl in einer Hauptrichtung 36 als auch in mehreren quer zu dieser Hauptrichtung 36 verlaufenden Nebenrichtungen 37, 38 aneinander anzubauen.
Die Haupt- und Nebenanschlussflächen sollen im Folgenden einheitlich zur Vereinfachung auch nur als ”Anschlussflächen” bezeichnet werden, wenn sie gemeinsam angesprochen sind.
Im aneinander angebauten Zustand zweier Einzelantriebe 3 liegen sich diese Einzelantriebe 3 mit je einer ihrer Anschlussflächen paarweise gegenüber. Diese sich gegenüberliegenden Anschlussflächen sind einander zugewandt, wobei sie – insbesondere in Abhängigkeit von der Ausgestaltung der mechanischen Schnittstellen 35 – direkt aneinander anliegen oder mit einem geringen Abstand zueinander angeordnet sind.
Insbesondere die 1 und 2 illustrieren sehr gut, dass zur Bildung einer Antriebseinheit 2 mehrere Einzelantriebe 3 mit parallel zu der Hauptrichtung 36 ausgerichteten Längsachsen 4 aneinander anbaubar sind. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind alle in der Antriebseinheit 2 integrierten Einzelantriebe 3 mit ihren Längsachsen 4 parallel zu der Hauptrichtung 36 ausgerichtet.
Zu erkennen sind mehrere – hier: vier Stück – Reihen von jeweils mehreren – hier: drei Stück – in der Hauptrichtung 36 aneinander angebauten Einzelantrieben 3, deren Reihenrichtungen mit der Hauptrichtung 36 zusammenfallen, wobei zu jedem Einzelantrieb 3 jeder Reihe ein Einzelantrieb 3 mehrerer weiterer Reihen von Einzelantrieben 3 in einer zu der Hauptrichtung 36 rechtwinkeligen Ebene benachbart sind. Mithin ergeben sich mehrere in der Hauptrichtung 36 aufeinandergeschichtete Lagen bestehend aus jeweils mehreren Einzelantrieben 3, wobei pro Lage mehrere Einzelantriebe 3 vorhanden sind. Die innerhalb einer jeden Lage angeordneten Einzelantriebe 3 sind in zwei zu der Hauptrichtung 36 rechtwinkeligen Nebenrichtungen 37, 38 aneinander angebaut, wobei diese beiden Nebenrichtungen 37, 38 beim Ausführungsbeispiel rechtwinkelig zueinander ausgerichtet sind. Insgesamt bilden die Hauptrichtung 36 und die beiden Nebenrichtungen 37, 38 mithin die Achsen eines kartesischen Koordinatensystems, innerhalb dessen die Einzelantriebe 3 dreidimensional aneinander anbaubar beziehungsweise aneinander angebaut sind.
Innerhalb der Antriebseinheit 2 sind die in der Hauptrichtung 36 aufeinanderfolgend platzierten Einzelantriebe 3 insbesondere mit untereinander gleicher axialer Ausrichtung orientiert, so dass alle ersten Hauptanschlussflächen 32a in die gleiche Richtung weisen, beim Ausführungsbeispiel nach unten. Mithin sind in der Hauptrichtung 36 benachbarte Einzelantriebe 3 jeweils mit einander zugewandten ersten und zweiten Hauptanschlussflächen 32a, 33a aneinander angebaut. Eine um 180° verdrehte Anbaurichtung ist jedoch ebenfalls möglich. Beim Ausführungsbeispiel jedenfalls sitzt jeder obere Einzelantrieb 3 mit seiner Bodenwand 17 auf der Endplatte 23 des jeweils darunter angeordneten Einzelantriebes 3.
In allen Fällen ist die mechanische Kopplung der in der Hauptrichtung 36 aneinander angebauten Einzelantriebe 3 so ausgeführt, dass benachbarte Einzelantriebe 3 stets nur mit jeweils einem ihrer beiden Antriebselemente 5, 6 mechanisch miteinander gekoppelt sind. Zwischen den beiden anderen Antriebselementen der gleichen Einzelantriebe 3 liegt keinerlei mechanische Verbindung beziehungsweise Kopplung vor. Dies hat zur Folge, dass bei gleichzeitiger und gleichsinniger Aktivierung aller in der Hauptrichtung 36 aneinander angebauten Einzelantriebe 3 der axiale Gesamthub der Antriebseinheit 2 der Summe der Einzelhübe der axial aneinandergebauten Einzelantriebe 3 entspricht. Man kann mithin bei einer entsprechenden Kaskadierung den gewünschten Gesamthub stufenweise dadurch vorgeben, dass man eine entsprechende Anzahl von Einzelantrieben 3 in der Hauptrichtung 36 in Reihe schaltet.
Durch die mechanischen Querverbindungen innerhalb der einzelnen, rechtwinkelig zu der Hauptrichtung 36 ausgerichteten Lagen beziehungsweise Ebenen ergibt sich ein stabiler Verbund von Einzelantrieben 3 mit gegenseitiger Bewegungskopplung, so dass selbst bei einer Funktionsstörung eines der integrierten Einzelantriebe 3 die Gesamtfunktion der Antriebseinheit 2 nicht relevant beeinträchtigt wird.
Diejenigen Einzelantriebe 3, die in einer gemeinsamen Lage, das heißt in einer gemeinsamen, von den beiden Nebenrichtungen 37, 38 aufgespannten Querebene angeordnet sind, sind zweckmäßigerweise jeweils einerseits mit den mechanischen Schnittstellen 35 ihrer ersten Nebenanschlussflächen 32b–32e und andererseits auch mit dem mechanischen Schnittstellen 35 ihrer zweiten Nebenanschlussflächen 33b–33e aneinander angebaut. Aufgrund des Umstandes jedoch, dass das jeweils oben liegende Antriebselement jedes Einzelantriebes 3 mit dem unteren Antriebselement des darüber angeordneten Einzelantriebes 3 mechanisch verbunden ist, das seinerseits mit dem in der gleichen Ebene liegenden, quer benachbarten Einzelantrieb 3 mechanisch verbunden ist, kann es zur Bereitstellung der gewünschten Funktionalität bereits genügen, wenn in der gleichen Querebene liegende Einzelantriebe 3 entweder nur im Bereich ihrer ersten Nebenanschlussflächen 32b–32e oder nur im Bereich ihrer zweiten Nebenanschlussflächen 33b–33e aneinander befestigt sind.
Die oben erwähnten ersten und zweiten Antriebskanalsysteme 12, 13 erstrecken sich innerhalb jedes Einzelantriebes 3 jeweils sowohl durch das erste Antriebselement 5 als auch durch das zweite Antriebselement 6 hindurch. Sie setzen sich aus beliebig gestalteten internen Fluidkanälen der beiden Antriebselemente 5, 6 zusammen.
Das erste Antriebskanalsystem 12 mündet mit je mindestens einer ersten fluidischen Schnittstelle 42 zu jeder Hauptanschlussfläche 32a, 33a und zu jeder Nebenanschlussfläche 32b–32e und 33b–33e aus. Entsprechendes gilt für das zweite Antriebskanalsystem 13, dessen fluidische Schnittstellen als zweite fluidische Schnittstellen 43 bezeichnet werden. Dabei sind die ersten und zweiten fluidischen Schnittstellen 42, 43 in einem derartigen Muster angeordnet, dass sich im aneinander angebauten Zustand der Einzelantriebe 3 eine zuordnungsrichtige Fluidverbindung mit gleichartigen fluidischen Schnittstellen 42, 43 der jeweils aneinander angebauten Einzelantriebe 3 einstellt. Somit sind nach dem Zusammenbau der Antriebseinheit 2 die ersten Antriebskanalsysteme 12 aller in der Antriebseinheit 2 integrierten Einzelantriebe 3 unter Bildung eines dreidimensionalen ersten Antriebskanalnetzes 44 miteinander vernetzt. Eine entsprechende Vernetzung mit dem Resultat eines vom ersten Antriebskanalnetz 44 unabhängigen zweiten Antriebskanalnetzes 45 ergibt sich hinsichtlich der zweiten Antriebskanalsysteme 13 der vorhandenen Einzelantriebe 3. Sowohl das ersten Antriebskanalnetz 44 als auch das zweiten Antriebskanalnetz 45 durchzieht jeweils beide Antriebselemente 5, 6 jedes Einzelantriebes 3.
Diese Vernetzung hat zur Folge, dass einerseits alle ersten Antriebskammern 8 innerhalb des ersten Antriebskanalnetzes 44 auf gleichem fluidischem Potential liegen und dass ferner, unabhängig davon, alle zweiten Antriebskammern 9 innerhalb des zweiten Antriebskanalnetzes 45 auf gleichem fluidischem Potential liegen.
Wird an irgendeiner ersten fluidischen Schnittstelle 42 ein Antriebsfluid zugeführt, gelangt dieses über das erste Antriebskanalnetz 44 vergleichbar einem Adernsystem zu allen ersten Antriebskammern 8. Gleiches gilt für die Einspeisung eines Antriebsfluides in eine beliebige zweite fluidische Schnittstelle 43 in Bezug auf alle zweiten Antriebskammern 9.
Somit können alle Einzelantriebe 3 aufgrund ihrer Vernetzung zentral einheitlich betätigt werden.
Da die fluidischen Schnittstellen 42, 43 an allen Anschlussflächen 32a–32e; 33a–33e vorhanden sind, bleiben im zusammengebauten Zustand der Antriebseinheit 2 alle außen angeordneten, nicht von einem weiteren Einzelantrieb 3 abgedeckten fluidischen Schnittstellen 42, 43 ungenutzt. Sie werden mittels nicht weiter abgebildeten Verschlusselementen verschlossen, beispielsweise mittels Verschlussstopfen.
Alternativ besteht auch die Möglichkeit, jeder fluidischen Schnittstelle 42, 43 von Hause aus ein Verschlusselement zuzuordnen, das nur im Bedarfsfalle entfernt wird. Auch können die fluidischen Schnittstellen 42, 43 mit einfachen Rückschlagventilen ausgestattet sein, die mechanisch geöffnet werden, wenn Einzelantriebe 3 aneinander angebaut werden. Wenn zur paarweisen Verbindung sich gegenüberliegender fluidischer Schnittstellen 42, 43 benachbarter Einzelantriebe 3 Kupplungselemente eingesetzt werden, beispielsweise kurze Rohrstutzen, können diese Kupplungselemente dazu genutzt werden, das vorhandene Rückschlagventil zu öffnen.
Die ersten und zweiten fluidischen Schnittstellen 42, 43 sind zweckmäßigerweise jeweils zu fluidischen Schnittstellengruppen gruppiert und liegen dabei, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, innerhalb der fluidischen Schnittstellengruppe in unmittelbarer Nähe zueinander. Vorzugsweise sind an jeder Anschlussfläche 32a–32e; 33a–33e die aus ersten und zweiten fluidischen Schnittstellen 42, 43 bestehenden fluidischen Schnittstellengruppen und die mechanischen Schnittstellen mit einem derartigen Anordnungsmuster verteilt angeordnet, dass die Möglichkeit besteht, jeden Einzelantrieb mit wahlweise jeder seiner Haupt- und Nebenanschlussflächen 32a–32e; 33a–33e an jede Haupt- und Nebenanschlussfläche jedes anderen Einzelantriebes 3 anzubauen. Dies schafft eine besonders hohe Variabilität bei der Zusammenstellung der Antriebseinheit 2.
Damit die innerhalb des jeweils gleichen Antriebselementes 5, 6 ausgebildeten Antriebskanalsysteme 12, 13 nicht miteinander kollidieren, kann auf einen oder mehrere interne ringförmige Verteilkanäle 46 zurückgegriffen werden, von denen in 5 einer gestrichelt angedeutet ist. Beispielsweise kann jedes Antriebskanalsystem 12, 13 in jedem Antriebselement 5, 6 zwei zueinander konzentrische ringförmige Verteilkanäle 46 aufweisen, die unterschiedliche Durchmesser haben und in axialer Richtung versetzt zueinander angeordnet sind, so dass von ihnen abgehende Kanäle den jeweils anderen Ringkanal kreuzungsfrei passieren können.
Es besteht im Übrigen ohne weiteres die Möglichkeit, die Antriebsvorrichtung mit Einzelantrieben 3 auszustatten, die zwar in ihrer Querschnittsform übereinstimmen, jedoch über unterschiedliche Längen verfügen. Dadurch wird die Variabilität beim Zusammenbau der Antriebseinheit 2 erhöht.
Vorzugsweise besteht außerdem die Möglichkeit, innerhalb einer Antriebseinheit 2 mehrere Einzelantriebe 3 mit quer und insbesondere rechtwinkelig zueinander ausgerichteten Längsachsen 4 aneinander anzubauen. Auf diese Weise lässt sich ein mehrdimensionales Bewegungssystem implementieren.
Die aneinander angebauten Einzelantriebe 3 müssen nicht notwendigerweise eine rechtwinkelige Zuordnung zueinander haben. Wenn die Anschlussflächen 32a–32e; 33a–33e mit anderen als rechten Winkeln zueinander angeordnet sind, können auch zueinander schräge Anbaurichtungen realisiert werden.
In 2 ist noch die Möglichkeit angedeutet, die Antriebseinheit 2 mit einer Anschlussplatte 47 zu versehen, auf der die mechanisch und fluidisch miteinander gekoppelten Einzelantriebe 3 mit der Unterseite der untersten Lage montiert werden und die über Verteilerkanäle 48 verfügt, die zuordnungsrichtig mit den an der Unterseite 28 der unteren Einzelantriebe 3 vorhandenen fluidischen Schnittstellen 42, 43 verbunden sind.
Im Betrieb der Antriebseinheit 2 wird regelmäßig die untere Lage von Einzelantrieben 3 mit ihren ersten Antriebselementen 5 direkt oder unter Zwischenschaltung einer Anschlussplatte 47 an einer Tragstruktur befestigt sein. Bei einer fluidischen Betätigung der Antriebseinheit 2 werden alle Einzelantriebe 3 aufgrund ihrer fluidischen Vernetzung synchron betätigt und führen deshalb, aber auch aufgrund der mechanischen Kopplung, synchrone Arbeitsbewegungen 7 aus. Dies führt letztlich dazu, dass die auf der den befestigten ersten Antriebselementen 5 axial entgegengesetzten Seite der Antriebseinheit 2 liegenden zweiten Antriebselemente 6 einen Gesamthub H ausführen, der sich aus der Summe der Einzelhübe der einzelnen Arbeitsbewegungen 7 zusammensetzt.
Die beim Ausführungsbeispiel oben liegenden zweiten Antriebselemente 6 können hierbei gemeinsam für einen Kraftabgriff genutzt werden. Hierbei sind die an der zweiten Hauptanschlussfläche 33a ausgebildeten mechanischen Schnittstellen 35 nutzbar, um eine zu betätigende beziehungsweise zu bewegende Komponente, z. B. ein externes Maschinenteil, zu befestigen. Alternativ besteht auch die in 2 angedeutete Möglichkeit, an den die Antriebseinheit 2 oben abschließenden zweiten Antriebselementen 6 mittels deren mechanischer Schnittstellen 35 einen zusätzlichen Schnittstellenkörper 52 anzubringen, der über eigene mechanische Schnittstellen 53 verfügt, an denen zu bewegende Komponenten befestigt werden können.

Claims

Modulare Antriebsvorrichtung, mit einer Mehrzahl von fluidbetätigbaren Einzelantrieben (3) des doppeltwirkenden Typs, die jeweils zwei durch aufeinander abgestimmte Fluidbeaufschlagung zweier Antriebskammern (8, 9) in Achsrichtung einer Längsachse (4) relativ zueinander bewegbare Antriebselemente (5, 6) aufweisen und die unter Bildung einer Antriebseinheit (2) mittels an ihnen vorgesehener mechanischer Schnittstellen (35) baugruppenartig aneinander anbaubar oder angebaut sind, wobei jeder Einzelantrieb (3) von zwei mit jeweils einer seiner beiden Antriebskammern (8, 9) kommunizierenden ersten und zweiten Antriebskanalsystemen (12, 13) durchsetzt ist, die mit fluidischen Schnittstellen (42, 43) kommunizieren, die derart außen am Einzelantrieb (3) angeordnet sind, dass innerhalb der Antriebseinheit (2) einerseits alle ersten Antriebskanalsysteme (12) und andererseits alle zweiten Antriebskanalsysteme (13) einer Mehrzahl oder sämtlicher der Einzelantriebe (3) unter Bildung eines ersten und eines diesbezüglich unabhängigen zweiten Antriebskanalnetzes (44, 45) fluidisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Antriebskanalsysteme (12, 13) jeweils beide Antriebselemente (5, 6) durchsetzen und an jedem Einzelantrieb (3) die mechanischen Schnittstellen (35) und die fluidischen Schnittstellen (42, 43) derart an beiden Antriebselementen (5, 6) angeordnet sind, dass die Einzelantriebe (3) zur Bildung der Antriebseinheit (2) dreidimensional sowohl in einer Hauptrichtung (36) als auch in mehreren quer dazu verlaufenden Nebenrichtungen (37, 38) aneinander anbaubar und fluidisch miteinander vernetzbar sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der Antriebseinheit (2) mehrere Einzelantriebe (3) mit parallel zu der Hauptrichtung (36) ausgerichteten Längsachsen (4) aneinander anbaubar oder angebaut sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Einzelantriebe (3) der Antriebseinheit (2) mit gleicher Ausrichtung ihrer Längsachse (4) angeordnet sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der Antriebseinheit (2) mehrere Einzelantriebe (3) mit quer und insbesondere rechtwinkelig zueinander ausgerichteten Längsachsen (4) aneinander anbaubar oder angebaut sind.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der mehreren Nebenrichtungen (37, 38) rechtwinkelig zu der Hauptrichtung (36) verläuft.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jede der mehreren Nebenrichtungen (37, 38) rechtwinkelig zu der Hauptrichtung (36) verläuft.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelantriebe (3) zur Bildung der Antriebseinheit (2) in zwei zueinander rechtwinkeligen Nebenrichtungen (37, 38) aneinander anbaubar oder angebaut sind.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelantriebe (3) eine quaderförmige Grundform haben.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelantriebe (3) eine kubische Grundform haben.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelantriebe (3) quer zu ihrer Längsachse (4) einen rechteckigen Umriss haben.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelantriebe (3) quer zu ihrer Längsachse (4) einen quadratischen Umriss haben.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die aus den Einzelantrieben (3) zusammengesetzte Antriebseinheit (2) mehrere in der Hauptrichtung (36) aufeinandergeschichtete Lagen bestehend aus jeweils mehreren, in mehreren Nebenrichtungen (37, 38) aneinander angesetzten Einzelantrieben (3) aufweist, wobei pro Lage von Einzelantrieben (3) zweckmäßigerweise mehrere, in wenigstens zwei Nebenrichtungen (37, 38) aneinander angebaute Einzelantriebe (3) vorhanden sind.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Einzelantrieb (3) zwei jeweils an einem seiner Antriebselemente (5, 6) ausgebildete und voneinander abgewandt in Achsrichtung seiner Längsachse (4) orientierte erste und zweite Hauptanschlussflächen (32a, 33a) aufweist und ferner mehrere, in voneinander abweichenden Richtungen quer und insbesondere rechtwinkelig zur Achsrichtung der Längsachse (4) orientierte Nebenanschlussflächen (32b–e; 33b–e) aufweist, wobei jeder dieser Haupt- und Nebenanschlussflächen (32a–e; 33a–e) zum einen mechanische Schnittstellen (35) für den Anbau eines weiteren Einzelantriebes (3) und zum anderen eine aus mindestens einer fluidischen Schnittstelle (42, 43) jedes Antriebskanalsystems (12, 13) bestehende fluidische Schnittstellengruppe für die fluidische Vernetzung mit einem anbaubaren oder angebauten weiteren Einzelantrieb (3) aufweist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass beide Antriebselemente (5, 6) der Einzelantriebe (3) jeweils mehrere Nebenanschlussflächen (32b–e; 33b–e) aufweisen, derart, dass zur Bildung einer Antriebseinheit (2) die Antriebselemente (5, 6) von in einer Nebenrichtung (37, 38) aneinander anbaubaren Einzelantrieben (3) jeweils paarweise mechanisch und fluidisch miteinander verbindbar sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die den Haupt- und Nebenanschlussflächen (32a–e; 33a–e) zugeordneten mechanischen Schnittstellen (35) und fluidischen Schnittstellengruppen (42, 43) untereinander ein derartiges Anordnungsmuster haben, dass jeder Einzelantrieb (3) mit wahlweise jeder seiner Haupt- und Nebenanschlussflächen (32a–e; 33a–e) unter Herstellung einer fluidischen Vernetzung an jede Haupt- und Nebenanschlussfläche (32a–e; 33a–e) jedes anderen Einzelantriebes (3) anbaubar ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der Antriebseinheit (2) Einzelantriebe (3) mit ausschließlich gleicher Baulänge oder auch Einzelantriebe (3) mit voneinander abweichender Baulänge miteinander kombinierbar oder kombiniert sind.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelantriebe (3) derart ausgebildet sind, dass sie in Achsrichtung ihrer Längsachse (4) nur in einer Weise aneinander anbaubar sind, bei der sie mit jeweils nur einem ihrer beiden Antriebselemente (5, 6) mechanisch miteinander gekoppelt sind, so dass der sich bei einer fluidischen Betätigung ergebende Gesamthub der Antriebseinheit (2) der Summe der Einzelhübe der in der Längsrichtung aneinandergebauten Einzelantriebe (3) entspricht.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei jedem Einzelantrieb (3) jede Antriebskammer (8, 9) von zwei in der Achsrichtung der Längsachse (4) des Einzelantriebes (3) einander zugewandten Antriebsflächen (8a, 8b; 9a, 9b) begrenzt ist, deren eine an dem einen, ersten Antriebselement (5) und deren andere an dem anderen, zweiten Antriebselement (6) ausgebildet ist, wobei die beiden an dem ersten Antriebselement (5) angeordneten Antriebsflächen (8a, 9a) einander zugewandt und die beiden an dem zweiten Antriebselement (6) angeordneten Antriebsflächen (8b, 9b) voneinander abgewandt sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Verkettung der Einzelantriebe (3) innerhalb der Antriebseinheit (2) derart erfolgt, dass bei in der Achsrichtung ihrer Längsachse (4) aneinandergebauten Einzelantrieben (3) jeweils das erste Antriebselement (5) des einen Einzelantriebes (3) mit dem zweiten Antriebselement (6) des anderen Einzelantriebes (3) mechanisch verbunden ist und bei quer zur Achsrichtung ihrer Längsachse (4) aneinandergebauten Einzelantrieben (3) jeweils deren erste und/oder zweite Antriebselemente (5, 6) mechanisch miteinander verbunden sind.