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Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetätigten Linearsteller,
bestehend aus einem Gehäuse mit einer an einem Ende offenen, zylindrischen Hauptbohrung,
in der mehrere Stelleinheiten mit verschiedener Wertigkeit zwischen einem aus dem
einen Ende der Hauptbohrung herausragenden Stellglied und einem das andere Ende
der Hauptbohrung abschließenden Anschlag hintereinander angeordnet sind, die einzeln
durch ein über zugeordnete Ventile gesteuertes Druckmittel betätigt werden und dabei
das Stellglied entgegen einer Vorspannung um einen durch die betätigten Stelleinheiten
bestimmten Betrag aus dem Gehäuse herausdrücken.
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Solche Linearsteller werden in der Regelungs- und Steuertechnik sowie
in der Rechentechnik zur Umformeng von digitalen Größen in analoge Größen benötigt.
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Bei einem bekannten Linearsteller der eingangs genannten Art bestehen
die einzelnen Stelleinheiten aus einseitig offenen Zylindern mit einer darin verschiebbaren
Kugel, die durch eine zur CSffnung des Zylinders hin konisch verlaufende Bohrung
in dem Zylinder gehalten wird. Der Verlauf dieser Bohrung bestimmt dabei die Wertigkeit
der einzelnen Stelleinheiten. Das hat zur Folge, daß der Zylinder jeder Stelleinheit
eine abweichende und dazu noch außerordentlich schwierig herzustellende öffnung
aufweist.
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Ferner hat die zylindrische Hauptbohrung des Gehäuses in dem bekannten
Fall zahlreiche Vertiefungen und Versetzungen, die ebenfalls die Herstellung erschweren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile
zu beheben. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß alle Stelleinheiten-wie
an sich Bekanntaus vollständig identischen Zylindern und darin angeordneten identischen
Kolbenteilen bestehen und wie ein Kolben in die Hauptbohrung des Gehäuses eingepaßt
sind, daß alle Zylinder außen eine Ringnut besitzen, deren Breite mindestens der
maximal möglichen Verschiebung der letzten vor dem Stellglied liegenden Stelleinheiten
entspricht, daß jeder Kolben auf der der Rückwand des Zylinders zugekehrten Seite
ein Distanzstück aufweist, das einen geringeren Durchmesser als der Kolben hat,
so daß bei vollständig eingedrücktem Kolben von diesem und der Rückwand des Zylinders
eine Ringkammer gebildet wird, die über Bohrungen mit der Ringnut in Verbindung
steht, daß in jeden Zylinder eine Büchse eingesetzt ist, die den Stellbereich des
Kolbens begrenzt und als Führung für den Kolbenstößel dient, der bei vollständig
eingedrücktem Kolben etwas aus dem Zylinder und der Büchse herausragt, daß die Länge
der Büchse für jeden Zylinder verschieden und der Wertigkeit jeder Stelleinheit
angepaßt ist, daß der Kolbenstößel axiale, nach außen gehende Bohrungen aufweist,
die in der von Kolben und Büchse begrenzten Ringkammer enden, daß das Gehäuse in
gleichmäßigen Abständen Bohrungen für die Zuführung des Druckmittels zu den einzelnen
Stelleinheiten aufweist, die jeweils in dem Bereich der Ringnut der zugeordneten
Stelleinheiten in die zylindrische Hauptbohrung münden, daß das Stellglied im wesentlichen
wie eine Steheinheit aus einem Zylinder und einem Kolben besteht, wobei aber der
Führungsteil für den Kolbenstößel ein Teil des Zylinders ist und einen Außendurchmesser
besitzt, der kleiner als der Innendurchmeser der Hauptbohrung des Gehäuses ist,
daß zwischen diesem Führungsteil und der Hauptbohrung ein dichtender Flansch liegt,
durch den eine Ringkammer begrenzt wird, die über Durchlässe mit dem zwischen Kolben
und dem von dem Führungsteil gebildeten Anschlag liegenden Raum in Verbindung steht
und der zur Erzeugung der Vorspannung ständig ein Druckmittel zugeführt wird. Im
Vergleich zu dem genannten Stand der Technik hat das zur Folge, daß sich die zylindrische
Hauptbohrung in dem Gehäuse durch einen einfachen, einzigen Bohrvorgang herstellen
läßt; außerdem sind alle Teile aller Stelleinheiten ohne Rücksicht auf ihre Wertigkeit
- mit einer einzigen Ausnahme - einfach herzustellende Drehteile. Die unterschiedliche
Wertigkeit der einzelnen Stelleinheiten ist lediglich durch unterschiedliche Länge
einer im übrigen ebenfalls identischen Buchse bestimmt.
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Nun ist es zwar noch bekannt, die einzelnen Stelleinheiten eines Linearstellers
als identische Zylinder mit darin laufendem Kolben auszubilden. Die Zylinder werden
dabei aber lediglich durch einen Rahmen geführt und sind über flexible Schläuche
an die Druckmittelquelle angeschlossen.
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Eine zweite erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe ist dadurch
gekennzeichnet, daß jede Stelleinheit aus einem ersten Hülsenelement besteht, das
auf einem abgesetzten Teil eines zweiten Hülsenelementes verschiebbar angeordnet
ist, daß die beiden Hülsenelemente einen Dichtungsbereich aufweisen, dessen Außendurchmesser
dem Innendurchmesser der Hauptbohrung des Gehäuses angepaßt ist, daß der Außendurchmesser
beider Hülsenelemente in dem zwischen den Dichtungsbereichen liegenden Abschnitt
gegenüber dem Innendurchmesser der Hauptbohrung abgesetzt ist, so daß eine Ringkammer
entsteht, der über eine Bohrung das Druckmittel zugeführt wird, daß der abgesetzte
Teil des zweiten Hülsenelementes bei jeder Steheinheit ihrer Wertigkeit entsprechend
verschieden lang ist und auf der einen Seite von einem Absatz und auf der anderen
Seite von einem aufsetzbaren Anschlag begrenzt ist, daß der Innendurchmesser des
zweiten Hülsenelementes auf dem dem abgesetzten Teil gegenüberliegenden Ende größer
als der Außendurchmesser seines abgesetzten Teiles und des darauf aufgesetzten Anschlages
ist, so daß das äußere Ende des ersten Hülsenelementes auf dem äußeren Ende des
zweiten Hülsenelementes der folgenden Stelleinheit aufliegt,
daß
das der letzten Stelleinheit zugewandte Ende des Stellgliedes eine Bohrung aufweist,
deren Tiefe mindestens dem Hub dieser letzten Stelleinheit entspricht, in die der
abgesetzte Teil des zweiten Hülsenelementes der letzten Stelleinheit hineinragt,
daß ein Teil des Stellgliedes aus der Hauptbohrung herausragt, der einen kleineren
Außendurchmesser als die Hauptbohrung aufweist und von einer Endkappe geführt wird,
die die Hauptbohrung abdichtet und daß der durch die Endkappe abgeschlossenen Ringkammer
zur Erzeugung der Vorspannung über eine Bohrung ein Druckmittel zugeführt wird.
Auch hierbei besteht jede Stelleinheit aus drei einfach zu fertigenden, nahezu identischen
Drehteilen. Lediglich die Länge des abgesetzten Teiles des zweiten Hülsenelementes
ist bei jeder Stelleinheit ihrer Wertigkeit entsprechend verschieden.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigt F i g. 1 eine Stirnansicht eines Linearbetätigers gemäß der Erfindung,
F i g. 2 einen Längsschnitt nach Linie 2-2 der F i g. 1, wobei einzelne Teile abgebrochen
sind, F i g. 3 einen Teilschnitt entsprechend F i g. 2, wobei einzelne Teile der
Deutlichkeit halber in größerem Maßstab gezeigt sind, F i g. 4 eine Stirnansicht
auf eine Variante, F i g. 5 einen Längsschnitt nach Linie 5-5 der F i g. 4, F i
g. 6 einen vergrößerten Teilschnitt ähnlich F i g. 5, wobei einzelne Teile in Ansicht
und andere Teile im Schnitt gezeigt sind.
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In den F i g. 1 bis 3 ist ein mit 10 bezeichnetes Gehäuse an einem
Montagehalter 12 mit Schrauben oder sonstigen Befestigungsmitteln 14 befestigt.
Das Gehäuse hat eine Hauptbohrung 16, die an einem Ende durch eine mit Schrauben
19 befestigte Endkappe 18 geschlossen ist. Diese Endkappe ist mit einem zylindrischen,
hinterstochenen Teil 20 versehen, der in die Hauptbohrung 16 paßt und eine Nut 22
zur Aufnahme eines geeigneten 0-Dichtringes 24 hat, um so die Hauptbohrung gegen
die Atmosphäre abzudichten. Die Hauptbohrung 16 enthält sechs Steheinheiten mit
den Zylindern 26, 28, 30, 32, 24, 36 und den zugehörigen Kolben 27, 29, 31, 33,
35 und 37.
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Alle Steheinheiten sind im wesentlichen identisch in ihrer Wirkungsweise
und ihren Teilen, mit Ausnahme des Stellgliedes 36, 37, wie weiter unten noch näher
erklärt wird.
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Wie in F i g. 2 und im besonderen in der in größerem Maßstab gezeichneten
F i g. 3 dargestellt ist, bestehen die einzelnen Zylinder aus einem Körper 38, der
an einem Ende durch eine einstückige Stirnwand 40 abgeschlossen ist. Die Stirnwand
40 hat eine nach außen sich erstreckende Schulter 42 mit Ringnuten 44. Im anderen
Ende des Zylinders ist mit Hilfe von Schrauben 48 eine Büchse 46 befestigt. In der
Nähe dieses Endes hat der Zylinder eine weitere sich nach außen erstreckende einstückige
Schulter 50 mit ringförmigen Nuten 52. Die Schultern 42 und 50 haben eine Läpp-Passung
mit der Hauptbohrung 16 des Gehäuses, in der sie gleiten können. In den Ringnuten
44 und 52, die nur dazu dienen, um den Druckabfall entlang der Seiten der Schultern
auszugleichen und eine seitliche Belastung des Zylinders zu verhindern, sind keine
O-Ringe oder sonstige Abdichtmittel erforderlich.
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Innerhalb des Zylinders ist ein Kolben mit einem Kolbenstößel 54 angeordnet,
der innerhalb der inneren Bohrung 56 der Büchse 46 gleiten kann und
der eine mit einer Nut 60 ausgestattete Schulter 58 besitzt. In der Nut 60 ist ein
Abdichtring 62 angeordnet, wodurch jede Verbindung zwischen der Ringkammer 64 und
der Ringkammer 66 verhindert wird.
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In der Lage gemäß F i g. 2 und 3, d. h. wenn der Linearsteller in
seiner voll zurückgezogenen Stellung ist, ergeben die Bohrungen 63 eine Verbindung
zwischen der Ringkammer 64 und der Ringnut 68, die durch die Schultern 42 und 50
des Zylinderkörpers 38 in dem Raum gebildet wird, der zwischen dem äußeren Durchmesser
des Zylinderkörpers 38 und der Hauptbohrung 16 des Gehäuses vorhanden ist. Die einzelnen
Ringnuten 68 stehen mit den Ventilen 70, 72, 74, 76, 78 und 80 über Druckmittel-Leitungen
71, 73, 75, 77, 79 und 81 in Verbindung. Die einzelnen Ventile, die an sich keinen
Teil der Erfindung bilden, können so betätigt werden, daß in der gewünschten Weise
ein Druckmittel in die Ringnut 68 der zugehörigen Stelleinheit über die entsprechende
Druckmittelleitung zugeführt wird. Wenn beispielsweise ein Druckmittel in die Ringnut
68 der Stelleinheit 32-33 eingeführt wird, so wirkt das in die Ringkammer 64 über
die Bohrungen 63 eingeführte Druckmittel auf das domartig gewölbte Distanzstück
82 und die Schulterfläche 84 des Kolbenstößels 54. Der Kolbenstößel 54 bewegt sich
dann so lange, bis die Stirnfläche 86 seiner Schulter 58 den Anschlag 88 der Büchse
46 berührt. Die gewölbte Stirnfläche 90 des Kolbenstößels, die in Berührung mit
der Stirnfläche 92 des nächsten Zylinders ist, verschiebt gleichzeitig diesen Zylinder
um einen Abstand, der gleich dem Hub der Stelleinheit 32-33 ist. Jeder nachfolgende
Zylinder, der zwischen irgendeiner Stelleinheit und der Ausgangsstange
94
angeordnet ist, wird damit um einen Abstand verschoben, der dem Hub der
betätigten Stelleinheit entspricht,, wobei der letzte Kolben 37 direkt auf das Ende
96 der Ausgangsstange 94 wirkt.
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Der letzte Zylinder 36 ist von den übrigen Zylindern verschieden.
Er ist wesentlich länger, und ein Teil seines Außendurchmessers 98 gleitet innerhalb
der Bohrung 99 eines Flansches 100, der am offenen Ende des Gehäuses 10 befestigt
ist (s. insbesondere F i g. 1 und 2). Die kleinere innere Bohrung 102 des Zylinders
36 nimmt die verschiebbare Ausgangsstange 94 auf. Das andere Ende des Zylinders
36 ist durch eine Endkappe 104 geschlossen, die dort durch Schrauben 106 befestigt
ist und einen vorstehenden Ansatz 108 hat, der eine entsprechende Abdichtnut 110
und einen Abdichtring 112 aufweist. Bohrungen 120 gestatten ein Einführen des Druckmittels
durch die Druckmittelleitung 81, um den Kolben 37, wie gewünscht, zu betätigen.
Wenn dies eintritt, wird der Kolben 37 so lange verschoben, bis seine Stirnfläche
122 auf den Anschlag 124 des Zylinders 36 auftrifft, wodurch die verschiebbare Ausgangsstange
94 um eine Strecke bewegt wird, die gleich dem Abstand ist, der die Stirnfläche
122 vom Anschlag 124 trennt. Die Ringkammer 118 ist normalerweise mit einem Zufuhrdruckmittel
gefüllt, das durch den Durchgang 126 Zutritt hat (F i g.1),. der zu den miteinander
in Verbindung stehenden Ringräumen
128, 129 führt, die ihrerseits
mit der Ringkammer 118 über die Durchlässe 130 in Verbindung stehen.
Die Wirkung dieses Druckmittels besteht darin, den Linearsteller in seiner zurückgezogenen
Lage zu halten. Wie bereits erwähnt, ist die wirksame Fläche der Stirnfläche 122
nur ein Teil der wirksamen Fläche der Stirnfläche 132 des Kolbens 37.
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Die wirksame Fläche jeder der Stirnflächen und der anderen fünf Kolben
ist im wesentlichen die gleiche wie die wirksame Fläche der Stirnfläche 132 des
letzten Kolbens 37. Wenn daher ein Druckmedium in die Ringkammer 116 oder in irgendeine
andere Ringkammer 64 eingeführt wird, so wird die verschiebbare Ausgangsstange 94
aus ihrer zurückgezogenen Stellung wegbewegt, und es fließt ein Teil des innerhalb
der Ringkammer 118 vorhandenen Druckmediums über die Leitung 134 (F i g. 1) ab und
fließt von dort einem nicht dargestellten Druckbehälter über die Leitung 135 zu.
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Mit Ausnahme des Kolbens 37 haben alle anderen Kolben Bohrungen 136,
138, um eine Verbindung zwischen der Ringkammer 66 und der Ringkammer 140 herzustellen,
die durch den Raum unmittelbar vor der Stirnfläche 92 eines Zylinders gebildet wird.
Diese Bohrungen 136 und 138 gestatten ein Ausfließen des Druckmediums aus den Ringkammern
66, wobei die Ringkammern 140 ihrerseits über die Leitung 142 durch die Kanäle 1.44,
146, 148, 150 und 152 entleert werden können. Das Druckmedium fließt hierbei zu
einer nicht dargestellten Pumpe über die Leitungen 154 zurück. Falls sich irgendein
Leckflußmedium, das an den Schultern 42 der Zylinder hindurchkommt, in der Ringkammer
140 sammelt, so wird dieses in ähnlicher Weise abgelassen. Ein Leckflußmedium, das
an den Schultern 42 der ersten Zylinders 26 vorbeigeht, wird durch den Kanal 143
abgelassen.
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Die O-Ringabdichtungen 160, 161 und 162 am Flansch 100 sind notwendig,
um ein Ausfließen des Druckmittels aus dem Linearsteller zu verhindern.
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Die voll zurückgezogene Stellung der Ausgangsstange kann willkürlich
als Stellung Null gewählt werden, die dem binären Aquivalent von 000000 entspricht.
Die voll vorgeschobene Stellung kann willkürlich als die Stellung 63 entsprechend
dem binären Äquivalent 111111 gewählt werden. In der Stellung Null ist kein Druckmittel
in irgendeiner Steheinheit vorhanden, und die Ausgangsstange wird in ihrer voll
zurückgezogenen Lage durch das Druckmittel gehalten, das in der Ringkammer 118 vorhanden
ist und , auf die Stirnfläche 122 des letzten Kolbens wirkt. In der Stellung 63
führt jedes einzelne Ventil Druckmittel den entsprechenden Stelleinheiten zu. Die
einzelnen Kolben bewegen sich so lange, bis ihre Stimflächen 86 an den Anschlag
88 anschlagen. Als Er- ; gebnis wird die Ausgangsstange 94 um einen Abstand bewegt,
der gleich der Summe der einzelnen Kolbenhübe ist. Wenn a der Hub der Steheinheit
26, 27, b der Hub der Stelleinheit 28, 29,c der Hub der Steheinheit 30, 31, d der
Hub der Stelleinheit 32, 33,e der Hub der Stelleinheit 34, 35 und f der Hub der
Stelleinheit 36, 37 ist, so ergibt sich als Bewegungsweg für dieAusgangsstange 94
die Summe a+B+c+d+e+f. Der Hub b wird willkürlich doppelt so groß wie der Hub
a, der Hub c doppelt so groß wie der Hub b, d
doppelt so groß wie der
Hub c, e doppelt so groß wie der Hub d und f doppelt so groß wie der Hub
e gewählt. Die Größe der einzelnen Hübe wird durch entsprechende Abstufungen der
Längen der Büchsen 46 in den Stelleinheiten bestimmt.
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Aus vorstehendem ergibt sich, daß durch wahlweise Betätigung der Ventile
irgendeine der Stelleinheiten wahlweise betätigt werden kann, um die Ausgangsstange
in eine Stellung zu bewegen, die ein analoges Äquivalent irgendeiner Zahl zwischen
0 und 63 ist. Wenn es z. B. erwünscht ist, die Ausgangsstange in eine Stellung zu
bringen, die der Zahl 53 entspricht (binäre Darstellung 110101), so werden die Ventile
80, 78, 74 und 70 betätigt, um so den Stelleinheiten 36, 37, 34, 35, 30, 31 und
26, 27 ein Druckmittel zuzuführen. Die Ventile 76 und 72 werden hierbei so betätigt,
daß das Druckmittel aus den Stelleinheiten 32, 33 und 28, 29 abfließen kann. Bei
dieser Betätigung der Ventile bewegt sich der Kolben 27 um den Abstand seines Hubes
a. Hierdurch wiederum wird der Zylinder 28 um den gleichen Abstand bewegt, wodurch
der Zylinder 30 ebenfalls um die gleiche Strecke bewegt wird. Bei Betätigung des
Kolbens 31 verschiebt sich dieser um den Weg seines Hubes c, wodurch der Zylinder
32 insgesamt um einen Abstand a -I- c sich bewegt. Hierdurch wird auch der Zylinder
34 um einen Abstand a -I- c bewegt. Bei Betätigung des Kolbens 35 bewegt sich dieser
um den Weg seines eigenen Hubes e. Damit wird der Zylinder 36 um den Abstand a -I-
c -I- e verschoben. Wenn schließlich der Kolben 37 betätigt wird, so bewegt sich
auch dieser um den Abstand seines eigenen Hubes f, und insgesamt verschiebt sich
die Ausgangsstange 94 um den Abstand a -I- c + e -I-
f, d. h., die Lage der Ausgangsstange ergibt nunmehr das Analog der Zahl
53.
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In den F i g. 4 bis 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, bei dem die gleichen Prinzipien verwendet werden, jedoch ist die Konstruktion
etwas abgewandelt.
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Die Hauptbohrung des Gehäuses enthält sieben getrennte Stelleinheiten.
Auf dem Gehäuse sind sieben übertragungsventile angeordnet. Jedes Ventil wirkt mit
einer Stelleinheit in der gleichen Weise zusammen, wie im vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel,
und zwar dadurch, daß ein Druckmittel der zugehörigen Stelleinheit zugeführt oder
von ihr abgeführt wird.
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Die einzelnen Stelleinheiten bestehen aus je zwei Hülsenelementen,
die in der Gehäusebohrung ineinander bis in Endstellungen verschiebbar sind. Wenn
ein Druckmittel zwischen die beiden Hülsenelemente eingeführt wird, so gehen diese
auseinander. Da das jeweils zweite Hülsenelement in Berührung mit der vorhergehenden
Stelleinheit ist oder im Fall der ersten Stelleinheit ein festes Hülsenelement ist,
kann nur das erste Hülsenelement verschoben werden, das zu gleicher Zeit alle übrigen
Steheinheiten zwischen ihm selbst und der Ausgangswelle verschiebt. Der Hub des
sich bewegenden Hülsenelementes ist durch einen Anschlag begrenzt. Auf diese Weise
wird die Ausgangsstange um den genauen Betrag des Hubes der betreffenden Stelleinheit
verschoben, und eine Kombination von Stelleinheiten verschiebt die Ausgangsstange
um die Summe der Hübe der verwendeten Stelleinheiten. Der Hub jeder einzelnen Steheinheit
ist jeweils zweimal so groß wie der Hub der unmittelbar vorhergehenden Stelleinheit.
Mit den sieben in dem Ausführungsbeispiel dargestellten Stelleinheiten können also
128 bestimmte Stellungen der Ausgangsstange erzielt werden.
In den
F i g. 4 bis 6 ist ein Gehäuse mit 200 bezeichnet, das einen Montagehalter 202 aufweist
und ferner eine Hauptbohrung 204 besitzt, die an dem einen Ende durch eine Endkappe
206 geschlossen ist, die durch Schrauben 208 befestigt ist. Diese Endkappe ist mit
einem länglichen, zylindrischen, hinterstochenen Teil 210 versehen, der in die Hauptbohrung
204 hineinragt und einen im Durchmesser stufenförmig reduzierten Ansatz 212 aufweist.
Der Außendurchmesser des hinterstochenen Teils 210 ist gleich dem Innendurchmesser
der Hauptbohrung 204 und hat zwei Ringnuten, in die die O-Abdichtungsringe 214 und
216 angeordnet sind. Zwischen den beiden O-Ringen ist eine breitere Nut 218 angeordnet,
die einer Ringkammer entspricht, die über quergebohrte Durchlässe 220 mit einer
inneren Bohrung 222 verbunden ist. Diese innere Bohrung 222 erstreckt sich bis zum
Ende des Ansatzes 212 und hat ein Gewinde 224, so daß dort ein hohler Gewindestopfen
226 eingeschraubt werden kann, der einen Anschlag 227 besitzt. Ein erstes Hülsenelement
228 ist auf dem Ansatz 212 gleitbar angeordnet und hat eine nach außen sich erstreckende,
mit Nuten versehene Schulter 230, deren Durchmesser in bezug auf die Hauptbohrung
204 eine Läpp-Passung aufweist. Damit ist zwischen dem reduzierten Durchmesser des
ersten Hülsenelementes 228 und der Hauptbohrung 204 des Gehäuses eine
Ringkammer 231 gebildet. Die Länge des ersten Hülsenelementes 228 ist etwas kleiner
als die Länge des Ansatzes 212, wobei der Unterschied zwischen den beiden Längen
willkürlich mit a bezeichnet sei, um so die nachfolgende Beschreibung der Wirkungsweise
zu vereinfachen. Dieser Längenunterschied bestimmt den Betrag des zulässigen Hubes
a dieser Stelleinheit 228.
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Unmittelbar neben dem ersten Hülsenelement 228 und axial fluchtend
mit diesem ist innerhalb der Hauptbohrung 204 das zweite Hülsenelement 232 der nächsten
Stelleinheit angeordnet, das drei unterschiedliche Außendurchmesser von abnehmender
Größe besitzt. Der mit Nuten versehene Durchmesser 234 hat eine Läpp-Passung in
bezug auf die Hauptbohrung 204, der Durchmesser 236 ist im wesentlichen identisch
mit dem kleineren Durchmesser des ersten Hülsenelementes 228 und der Durchmesser
238 ist im wesentlichen identisch mit dem Außendurchmesser des Ansatzes 212. Das
zweite Hülsenelement 232 hat eine zweistufige innere Bohrung: eine verhältnismäßig
große Bohrung 240, um am Anschlag 227 des hohlen Gewindestopfens 226 vorbeizukommen,
und eine kleinere Bohrung mit einem Gewinde 242, die einen zweiten hohlen Gewindestopfen
244 mit einem Anschlag 246 aufnehmen kann. Am Außendurchmesser 238 des zweiten Hülsenelementes
232 ist wieder ein erstes Hülsenelement 248 gleitbar angeordnet, das eine Ringkammer
250 bildet. Die Länge dieses ersten Hülsenelementes 248 ist etwas geringer als die
Länge des Durchmessers 238 des zugeordneten zweiten Hülsenelementes 232, so daß
die beiden Hülsenelemente um eine Länge b gegeneinander verschiebbar sind, die willkürlich
doppelt so groß wie der Wert von a gewählt ist.
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Der Teil 210 der Endkappe 206 und das zugehörige erste Hülsenelement
228 bilden zusammen die erste Stelleinheit. Die Hülsenelemente 232 und 248 bilden
die zweite Stelleinheit. Innerhalb der Hauptbohrung 204 sind weitere fünf ähnliche
Stelleinheiten dargestellt, die aus folgenden Teilen bestehen: Hülsenelemente 252
und 254 mit Anschlag 256 bilden die dritte Stelleinheit; Hülsenelemente 258 und
260 mit Anschlag 262 bilden die vierte Stelleinheit; Hülsenelemente 264 und 266
mit dem Anschlag 268 bilden die fünfte Stelleinheit; Hülsenelemente 270 und 272
mit dem Anschlag 274 bilden die sechste Stelleinheit, und Hülsenelemente 276 und
278 mit dem Anschlag 280 bilden die siebte Stelleinheit. Die dritte Steheinheit
hat einen Weg c, der doppelt so groß ist wie der Wert von b; die vierte Stelleinheit
hat einen Weg d, der doppelt so groß ist wie der Wert von c; die fünfte Stelleinheit
hat einen Weg e, der doppelt so groß ist wie der Wert von d; die sechste Stelleinheit
hat einen Weg f, der doppelt so groß ist wie der Wert von e, und schließlich hat
die siebte Stelleinheit einen Weg g, der zweimal so groß ist wie der Weg von f.
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Der der ersten Stelleinheit zugeordneten Ringkammer 231, der der zweiten
Stelleinheit zugeordneten Ringkammer 250 und den den anderen Stelleinheiten
bis zur siebten Stelleinheit zugeordneten Ringkammern 253, 259, 265, 271 und 277
kann das Druckmittel über die Durchgänge 282, 284, 286, 288, 290, 292 und 294 zugeführt
werden, steuerbar durch die Ventile 283, 285, 287, 289, 291, 293 und 295. Auf diese
Weise kann irgendeine beliebige Zahl von Stelleinheiten betätigt werden, um das
erste Hülsenelement 278 der letzten Stelleinheit um einen Weg zu bewegen, der gleich
der Summe der Hübe der einzelnen betätigten Stelleinheiten ist. Das Hülsenelement
278 seinerseits verschiebt das Stellglied 296. Das Stellglied 296, das ebenfalls
mit einer Läpp-Passung in der Hauptbohrung 204 angeordnet ist, hat eine innere Blindbohrung
299, um so an dem Anschlag 280 vorbeizukommen. Das andere Ende des Stellgliedes
296 hat einen reduzierten Durchmesser 297 zur Bildung einer Ringnut 298 zwischen
diesem Stellglied, der Hauptbohrung 204 und einer das Stellglied führenden Endkappe
300, die am offenen Ende des Gehäuses 200 befestigt ist. Die Endkappe 300 hat eine
innere Nut, in der ein O-Ring 301 angeordnet ist, und ferner eine äußere Nut, in
der sich ein O-Ring 302 befindet, um einen Leckfluß nach außen zu verhindern. Die
Endkappe ist am Gehäuse mit Hilfe von Schrauben oder Bolzen 303 befestigt (s. F
i g. 4).
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Das Ende des Stellgliedes 296, das bis über die Außenseite des Gehäuses
reicht, hat eine Bohrung 304 mit einem Gewinde 306, in das das Gewindeende einer
Ausgangsstange 308 eingeschraubt werden kann.
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Die Ringnut 298 ist reit Zufuhrdruckflüssigkeit gefüllt, die über
eine Drossel 312 und den Durchgang 310 (F i g. 6) zugeführt wird. Die Drossel 312
steuert den Zufluß des Druckmittels zur Ringnut 298 und auch den Abfluß von dieser
Kammer dadurch, daß sie einen verengten, kalibrierten Durchlaß 314 aufweist, der
in Verbindung mit einem Kanal 316 steht, der seinerseits in Verbindung mit einem
Druckflüssigkeitsverteiler 318 über den Durchgang 320 steht (F i g. 4). Die in die
Ringnut 298 eintretende Flüssigkeit, die auf die Fläche 299a des Stellgliedes 296
drückt, versucht die Stelleinheiten in die zurückgezogene Stellung zu bewegen. Wenn
eine oder mehrere Stelleinheiten betätigt werden, so übt das in die Stelleinheiten
eintretende Druckmittel einen Druck auf eine Fläche aus, die größer als die Fläche
299a
ist, wodurch dann die Stufen in ihre Vorwärtsstellung bewegt
werden, wobei ein Teil des in der Ringnut 298 vorhandenen Zufuhrdruckmittels durch
den kalibrierten Durchlaß 314 entleert wird. Damit hat die Anwesenheit eines Zufuhrdruckmittels
in der Ringnut 298 einen zweifachen Zweck: Erstens, dieses Druckmittel übt ständig
einen Druck aus, um den Linearsteller in seine zurückgezogene Lage zu bewegen; zweitens,
dadurch, daß dieses Druckmittel durch den auswechselbaren kalibrierten Durchlaß
314 hindurchströmt, und zwar während des Einfließens in die Ringnut 298 und während
des Ausfließens aus dieser Ringnut, kann das Zeitverhalten des Linearstellers den
jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden.
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Das Stellglied 296 hat eine Nut 322, die im wesentlichen in der Mitte
des größeren Durchmessers angeordnet ist. Diese Nut bildet eine Ringkammer 324,
die in Verbindung mit dem sich durch alle Stelleinheiten erstreckenden Innenraum
über die Durchgänge 326 steht. Damit ist ein Abflußweg für Druckflüssigkeit geschaffen,
die zum Innern des Linearstellers hindurchströmen kann. Der Innenraum steht über
den Durchgang 328 in Verbindung mit dem Rückflußverteiler 330 und -der Leitung 332.
In der Praxis ist die ganze Vorrichtung mit Rückflußdruckmittel gefüllt, um Hohlräume
zu vermeiden.
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Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform ist ähnlich der Wirkungsweise
der vorhergehend beschriebenen Einrichtung. Wie oben erwähnt, hat die erste Stelleinheit
einen Hub a, die zweite Steheinheit einen Hub b, der zweimal so groß ist
wie a, und so weiter bis zur letzten Stelleinheit, deren Hub g doppelt so groß wie
der Hub f der vorhergehenden Stelleinheit ist. Die Vorrichtung hat sieben Stelleinheiten,
und es gibt also 128 unterschiedliche Stellungen für die Ausgangswelle von der voll
zurückgezogenen Stellung (Stellung 0, Binärzahl 0000000) bis in die voll vorgeschobene
Stellung (Stellung 127, Binärzahl 1111111).
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Bei allen Ausführungsformen bewirkt das auf eine Fläche der letzten
Stufe wirkende Zufuhrdruckmittel ein Bewegen des Linearstellers in seine zurückgezogene
Stellung. Es könnten jedoch auch andere Mittel, beispielsweise eine Schraubenfeder,
verwendet werden, um dies zu bewirken.
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Ein kalibrierter Auslaß zur Regelung der Druckflüssigkeit wurde nur
in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 bis 6 beschrieben. Es sei
jedoch darauf hingewiesen, daß ein kalibrierter Durchlaß auch in Kombination mit
dem Beispiel nach F i g. 1 bis 3 verwendet werden kann. Ferner kann eine beliebige
Zahl von Stelleinheiten in dem Linearsteller angeordnet sein. Beispielsweise wird
ein Linearsteller mit acht Stufen 256 mögliche Stellungen der Ausgangsstange und
ein Linearsteller mit nur fünf Stufen 32 mögliche Ausgangsstellungen haben.
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Die Linearsteller wurden mit einem stationären Gehäuse und einer beweglichen
Stange dargestellt, doch könnte auch die Ausgangsstange stationär und das Gehäuse
beweglich sein.
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In den dargestellten Ausführungsbeispielen war die höchstwertigste
digitale Steheinheit mit der Ausgangsstange verbunden, während die kleinstwertigste
Stelleinheit mit einem stationären Bezugsteil verbunden war, doch ist es einleuchtend,
daß die Anordnung auch umgekehrt getroffen werden kann. Außerdem braucht der Linearsteller
nicht binär ausgelegt zu sein; das Verhältnis der verschiedenen Hübe in den verschiedenen
Stufen könnte auch anders gewählt werden, wie dies für den jeweiligen Zweck am günstigsten
ist.
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Ferner können mehrere der erfindungsgemäßen Linearsteller in Reihe
entgegengesetzt oder parallel angeordnet werden. Beispielsweise könnte die Ausgangsstange
des einen Linearstellers mit dem Gehäuse eines anderen Linearstellers verbunden
werden, um so einen größeren resultierenden Hub zu erreichen, der der Summe der
maximalen Hübe der einzelnen Linearsteller entspräche. Ferner können zwei Gehäuse
mit Rücken an Rücken aneinandergelegt oder zwei Linearsteller auch in einem gemeinsamen
Gehäuse untergebracht werden, wobei die beiden Ausgangsstangen durch die beiden
Enden des Gehäuses hindurchbewegbar wären.