DE3542277C2 - - Google Patents
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- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
- F15B15/10—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type
- F15B15/103—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type using inflatable bodies that contract when fluid pressure is applied, e.g. pneumatic artificial muscles or McKibben-type actuators
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Description
Die Erfindung betrifft eine pneumatische Betätigungsvorrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche pneumatische Betätigungsvorrichtung, die sich bei
Zuführen eines Druckfluides in Achsenrichtung zusammenzuziehen
und dabei in radialer Richtung zu vergrößern vermag, hat ein
geringes Gewicht und weist aufgrund ihres weicheren Bewegungs
ablaufs eine höhere Positioniergenauigkeit auf als Betätigungs
vorrichtungen mit elektrischen Motoren oder hydraulischen
Arbeitszylindern.
Eine gattungsgemäße pneumatische Betätigungsvorrichtung ist aus
der EP 01 23 558 A2 bekannt und in Fig. 2 dargestellt. Sie weist
ein rohrförmiges Schlauchstück 1, ein auf dessen Außenseite
angeordnetes verstärkendes Geflecht 2 und an beiden Enden
Anschlußteile 3 und Klemmhülsen 4 auf. Das Schlauchstück 1 be
steht vorzugsweise aus Kautschuk oder einem kautschukähnlichen
Polymeren, das luftundurchlässig und flexibel ist. Das
Schlauchstück kann auch aus gleichwertigen Werkstoffen, z. B.
verschiedenen Kunststoffarten bestehen.
Das verstärkende Geflecht 2 ist aus Corden hergestellt, deren
Steigerungswinkel bei größter Drehung des mit dem Druck
fluid gefüllten Schlauchstücks 1 etwa dem sogenannten Ruhewinkel
(54°44′) entsprechen. Die Corde sind aus organischen oder
anorganischen Fasern von hoher Zugfestigkeit, vorzugsweise
z. B. aus verdrillten oder nicht verdrillten Filamentbündeln
von Fasern aus einem aromatischen Polyamid (Handelsname
KEVLAR) oder aus sehr dünnen Drähten aus Metall.
In einem der Anschlußteile 3 ist wenigstens auf einer Seite
eine Anschlußöffnung 8 ausgebildet, die über einen axialen Ver
bindungskanal 6, der sich durch einen Stutzen 5 erstreckt, mit einem Innenraum 7 des
Schlauchstücks 1 in Verbindung steht. In die Anschlußöffnung 8
des Anschlußteils 3 ist ein Anschlußstück 9 eingesetzt, an
welches eine nicht dargestellte Betriebsdruckquelle, z. B. ein
Luftverdichter, über eine Leitung mit einem magnetischen
Durchflußregelventil 10 angeschlossen ist (s. Fig. 3a).
Wenn bei dieser Anordnung in den Innenraum 7 des Schlauchstücks 1
ein kontrollierter Druck eingeleitet wird, werden die Stei
gungswinkel des Geflechts 2 vergrößert, um eine sogenannte
"Pantographen-Bewegung" seiner Verstärkungscorde hervorzu
rufen, so daß der Durchmesser des Schlauchstücks 1 vergrößert und
seine axiale Länge verkleinert wird, woraus sich eine Ver
kürzung des Abstandes zwischen Bolzenlöchern der Anschlußteile
3 ergibt.
Gemäß Fig. 3a hat das Durchflußregelventil 10 ein Gehäuse
11 mit einem Einlaß 11a, der zur Aufnahme des Druckfluides
an die Betriebsdruckquelle angeschlossen ist, eine
Einstellplatte 15 zum Anpressen eines kugeligen Ventilglie
des 12 an einen Ventilsitz 14, und einen Elektromagneten 16
zum Bewegen der Einstellplatte 15 in axialer Richtung,
bezogen auf den Ventilsitz 14. Durch entsprechendes
Ändern des dem Elektromagneten 16 zuzuführenden elektrischen
Stromes wird das Ventilglied 12 mittels der Einstell
platte 15 zum Ventilsitz 14 hin bewegt, um den Druckfluid
strom einzustellen.
Ein Aufbau mit solchen Magnetdurchflußregel
ventilen und pneumatischen Betätigungsvorrichtungen ist in
Fig. 3b dargestellt. Dabei sind Magnetdurchflußregel
ventile 17a, 17b, 18a und 18b mit einer Steuereinrich
tung 19 elektrisch verbunden, um die Zu- und Ableitung eines
Druckfluides in und aus zugehörigen Betätigungsvorrichtungen
20a und 20b zu steuern und dadurch ein um einen bestimmten
Betrag zu verstellendes Bauteil 21 zu bewegen.
Bei diesem Aufbau werden jedoch mehrere Leitungsverbinder
zum Anschließen beispielsweise einer Betriebsdruckquelle
an die Magnetdurchflußregelventile und zum Verbin
den derselben mit den pneumatischen Betätigungsvorrich
tungen verwendet. Folglich sind die Herstellungskosten für
diese Anordnung hoch, und es besteht die Möglichkeit, daß
Druckfluid an den Verbindungsstellen austritt. Außerdem wird
durch die erforderliche Verrohrung zusätzlicher Raum benö
tigt, wodurch der Raumbedarf der Anordnung
zunimmt. Das Ansprechverhalten ist daher
verschlechtert, so daß die pneumatischen Betätigungsvorrich
tungen die erwarteten Merkmale oftmals nicht erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Betätigungsvorrichtung so auszubilden, daß sie besonders ein
fach und kompakt ist und dabei zuverlässig und mit gutem An
sprechverhalten arbeitet.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer pneumatischen Betä
tigungsvorrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1
aufweist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das
Einlaß-Anschlußteil ein mit dem Druckluftanschluß versehenes
Hauptteil und ein an diesem befestigtes Gehäuse auf, wobei das
Hauptteil einen zu ihm konzentrischen und achsparallelen Ven
tilsitzträger hat, in dem der Verbindungskanal ausgebildet ist,
und das Gehäuse von Kanälen radial durchsetzt ist, die in den
Innenraum des Schlauchstücks münden. Das Einstellglied ist
hierbei eine im Gehäuse angeordnete Scheibe, während der Elektro
magnet um den Ventilsitzträger angeordnet und mit einer Ab
schirmung versehen ist, die an der Innenseite des Gehäuses
befestigt ist.
Bei dieser Ausführungsform kann das Auslaß-Anschlußteil ein
Hauptteil und ein an diesem befestigtes Gehäuse aufweisen. Das
Gehäuse hat einen zum Hauptteil konzentrischen und achsparallelen
Ventilträger, in dem der Verbindungskanal ausgebildet
ist, wobei das Hauptteil von Auslaßkanälen radial durchsetzt
ist. Das Einstellglied ist eine im Hauptteil angeordnete
Scheibe. Der Elektromagnet ist um den Ventilsitzträger ange
ordnet und mit einer Abschirmung versehen, die an der Innen
seite des Hauptteils befestigt ist.
Bei einer anderen Ausführungsform weist das Einlaß-Anschlußteil
ein mit dem Druckluftanschluß und dem Ventilsitz versehenes
Hauptteil und ein an diesem befestigtes Gehäuse auf, in dem der
Elektromagnet und eine diesen abstützende und am Gehäuse befestigte
Abschirmung konzentrisch angeordnet sind. Das Einstell
glied hat an seinem dem Ventilglied entgegengesetzten Ende
einen vom Elektromagneten anzuziehenden Abschnitt und am ande
ren Ende einen an das Ventilglied anzulegenden Abschnitt sowie
einen Mittelabschnitt, der sich durch die Abschirmung er
streckt. Das Gehäuse ist von Kanälen radial durchsetzt, die in
den Innenraum des Schlauchstücks münden.
Bei einer abgewandelten Ausführungsform weist das Auslaß-
Anschlußteil ein Hauptteil und ein an diesem befestigtes und mit
dem Ventilsitz versehenes Gehäuse auf, wobei im Hauptteil der
Elektromagnet und eine ihn abstützende und am Hauptteil befe
stigte Abschirmung konzentrisch angeordnet sind. Das Einstell
glied hat an seinem dem Ventilglied entgegengesetzten Ende
einen vom Elektromagneten anzuziehenden Abschnitt und am
anderen Ende einen an das Ventilglied anzulegenden Abschnitt
sowie einen Mittelabschnitt, der sich durch die Abschirmung
erstreckt. Im Gehäuse sind der radial verlaufende Verbindungs
kanal und axiale Auslaßkanäle ausgebildet.
Der Ventilsitz ist vorzugsweise kegelig, und das Ventilglied
ist vorzugsweise kugelig, um mit dem Ventilsitz Linien
berührung zu haben.
Ausführungsbeispiele der Erfin
dung und der Stand der Technik werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Ansicht einer
pneumatischen Betätigungsvorrichtung gemäß der Er
findung,
Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene Ansicht einer
pneumatischen Betätigungsvorrichtung gemäß dem
Stand der Technik,
Fig. 3a einen Schnitt durch ein herkömmliches magnetisches Durchflußregelventil
Fig. 3b eine Antriebseinheit mit der Betätigungsvorrichtung
gemäß Fig. 2 und dem Durchflußregelventil gemäß
Fig. 3a,
Fig. 4a einen Schnitt durch ein Anschlußteil auf der Einlaß
seite der Betätigungsvorrichtung gemäß Fig. 1,
Fig. 4b einen Schnitt durch ein Anschlußteil auf der Auslaß
seite derselben Betätigungsvorrichtung,
Fig. 5a einen Schnitt durch ein Anschlußteil auf der Einlaß
seite einer anderen Ausführungsform der Betäti
gungsvorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 5b einen Schnitt durch ein Anschlußteil auf der Auslaß
seite der Betätigungsvorrichtung gemäß Fig. 5a,
Fig. 5c den Schnitt Vc-Vc in Fig. 5b, und
Fig. 5d den Längsschnitt Vd-Vd in Fig. 5c.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfin
dung hat eine pneumatische Betätigungsvorrichtung ein rohr
förmiges Schlauchstück 1, ein auf dessen Außenseite angeordnetes
verstärkendes Geflecht 2, Anschlußteile 3a und 3b auf der Ein-
bzw. Auslaßseite für ein Druckfluid oder Druckluft, und
Klemmhülsen 4. Das Schlauchstück 1 und das Geflecht 2 sind aus
bekannten Werkstoffen hergestellt und an den Anschlußteilen 3a
und 3b mit den Klemmhülsen 4 befestigt.
Die Anschlußteile 3a und 3b sind im einzelnen in Fig. 4a und
4b dargestellt. Das Anschlußteil 3a auf der Einlaßseite dient
zum Einleiten des Druckfluides von einer nicht dargestellten
Betriebsdruckquelle über einen Druckluftanschluß 9 und einen
Verbindungskanal 6 in einen Innenraum 7 der Betätigungsvor
richtung. Das Anschlußteil 3b auf der Auslaßseite dient zum
Ausleiten des Druckfluids im Innenraum 7 über einen Verbindungskanal 6
und einen Druckluftanschluß 9 aus der Betätigungsvorrichtung.
Das Anschlußteil 3a auf der Einlaßseite hat ein
Hauptteil 24, welches über den Druckluftanschluß 9 mit der Be
triebsdruckquelle verbunden ist, und ein mit dem Hauptteil
24 beispielsweise mittels Gewinde fest verbundenes Gehäuse
25 (s. Fig. 4a). Das Hauptteil 24 hat einen zu ihm konzen
trischen und achsparallelen Ventilsitzträger 26 und weist
den Verbindungskanal 6 auf, in den
eine durchgehende Öffnung des Druckluftanschlusses 9 mündet.
An einem Ende des Ventilsitzträgers 26
ist ein Ventilsitz 26a ausgebildet, dem gegenüber ein kuge
liges Ventilglied 27 angeordnet ist. Der Ventilsitz 26a hat
vorzugsweise eine konische Fläche, so daß zwischen ihm und
dem Ventilglied 27 zumindest annähernd Linienberührung
besteht.
Das Gehäuse 25 ist auf der vom Hauptteil 24 abge
wandten Seite von Kanälen 28 radial durchsetzt, die
zum Einleiten des Druckfluides in den Innenraum 7 mit dem
Verbindungskanal 6 über das Ventilglied 27 in Verbindung stehen. Fer
ner enthält das Gehäuse 25 ein in seiner Achsenrichtung be
wegbares Einstellglied 29 zum Bewegen des Ventil
gliedes 27 in Richtung auf den Ventilsitz 26a. Das Einstellglied
29 ist aus einem magnetischen Werkstoff hergestellt. Vorzugsweise ist
zwischen dem Einstellglied 29 und dem Gehäuse 25 eine
wenig elastische Zwischenschicht aus z. B. Urethan-Schaum
stoff angeordnet, um selbsterregte Schwingungen des
Einstellgliedes 29 und des Ventilgliedes 27 zu verhindern.
Das Ventilglied 27 kann eine Kugel aus Stahl oder eine solche aus
Kunststoff, vorzugsweise aus Acetalharz, sein.
Unter Berücksichtigung der Linienberührung des Ventilsitzes
26a mit dem Ventilglied 27 ist es für den Abnutzungswider
stand des Ventilsitzes 26a vorteilhaft, wenn er aus Aluminium
oxid- oder Siliziumkarbid-Keramik hergestellt wird.
Um den Ventilsitzträger 26 ist ein Elektromagnet 30 angeord
net und an einer Abschirmung 31 befestigt, die an der In
nenseite des Gehäuses 25 befestigt ist. Der dem Ein
stellglied 29 zugewandte Abschnitt der Abschirmung 31 ist
offen, um zu bewirken, daß sich das Einstellglied 29
in Abhängigkeit von auf den Elektromagneten 30 einwirkenden
elektrischen Signalen zum Ventilsitz 26a hin bewegt.
Das Anschlußteil 3b auf der Auslaßseite hat ein
Hauptteil 34 und ein mit diesem beispielsweise mittels Ge
winde fest verbundenes Gehäuse 35 (s. Fig. 4b). Das Gehäuse
35 weist einen zum Hauptteil 34 konzentrischen und
achsparallelen Ventilsitzträger 36 auf, in dem ein ihn par
allel durchsetzender Verbindungskanal 6 ausgebildet
ist, der in den Innenraum 7 des Schlauchstücks 1 mündet. Am
Ende des Ventilsitzträgers 36 ist ein Ventilsitz 36a ausge
bildet, dem gegenüber ein kugeliges Ventilglied 37 angeordnet
ist. Ähnlich dem Ventilsitz 26a auf der Einlaßseite hat
der Ventilsitz 36a vorzugsweise eine konische Fläche, so daß
zwischen ihm und dem Ventilglied 37 zumindest annähernd
Linienberührung besteht.
Das Hauptteil 34 ist von Auslaßkanälen 38 radial
durchsetzt, die zum Ausleiten des Druckfluides aus der Betä
tigungsvorrichtung mit dem Verbindungs
kanal 6 über das Ventilglied 37 in Verbindung stehen. Im
Hauptteil 34 ist ein in Richtung der Ventilsitzachse
verstellbares, zumindest annähernd scheibenförmiges
Einstellglied 39 zum Bewegen des Ventilgliedes 37 in Richtung auf den
Ventilsitz 36a angeordnet. Das Einstellglied 39
ist aus einem magnetischen Werkstoff hergestellt. Das
Ventilglied 37 und der Ventilsitz 36a sind aus den gleichen, schon
beim Anschlußteil 3a auf der Einlaßseite verwendeten Werkstoffen
oder aus gleichwertigen Werkstoffen hergestellt.
Um den Ventilsitzträger 36 ist ein Elektromagnet 40 angeordnet
und an einer Abschirmung 41 befestigt, die an der In
nenseite des Hauptteils 34 befestigt ist. Der dem
Einstellglied 39 zugewandte Abschnitt der Abschirmung
41 ist offen, um zu bewirken, daß sich das
Einstellglied 39 in Abhängigkeit von auf den Elektromagneten
40 einwirkenden elektrischen Signalen zum Ventilsitz 36a hin
bewegt.
In Fig. 2 ist mit R₀ ein anfänglicher Steigerungswinkel des
Geflechts 2 bezeichnet. Wenn über den Druckluftanschluß 9 in den
Innenraum 7 des Schlauchstücks 1 ein kontrollierter Druck P ein
geleitet wird, wird das Geflecht 2 aus der in Fig. 2 mit
durchgezogenen Linien gezeichneten Stellung in die mit
strichpunktierten Linien gezeichnete Sellung vergrößert,
wobei die anfänglichen Steigungswinkel R₀ auf Rx vergrößert
werden oder den verstärkenden Corden des Geflechts 2 eine
Pantographen-Bewegung erteilt wird, um eine Vergrößerung des
Durchmessers und dadurch eine Kontraktion des Schlauchstücks 1
in seiner Achsenrichtung hervorzurufen. Eine Kontraktionskraft F
ergibt sich aus der nachstehenden Gleichung:
Wenn der kontrollierte Druck im Innenraum 7 des Schlauchstücks 1
in die Atmosphäre abgeführt wird, gewinnt das Schlauchstück 1
mit dem Kleinerwerden des Steigerungswinkels Rx seine Länge
zurück.
Es versteht sich daher, daß eine solche pneumatische Betäti
gungsvorrichtung eine Beuge- oder Streckbewegung oder
Gelenkbewegungen zwischen zwei miteinander schwenkbar oder
gelenkig verbundenen Betätigungshebeln erzeugen kann, mit
denen die Ösen der Anschlußteile 3a und 3b der Betätigungs
vorrichtung durch Bolzen verbunden sind.
Zwischen den anfänglichen Steigungswinkeln R₀ und den nach
Kontraktion geänderten Steigungswinkeln Rx einerseits und
Kontraktionsbeziehungen ε andererseits besteht eine
Beziehung nach folgender Formel:
Ferner besteht eine Beziehung nach der nachstehend angegebenen
Formel (3) zwischen anfänglichen Durchmessern D₀ des Ge
flechts 2 und Durchmessern D im kontrahierten Zustand, sowie
nach Formel (4) eine Beziehung zwischen den Kontraktions
kräften F und den übrigen Parametern, einschließlich des
kontrollierten Druckes P.
Diese Beziehungen treffen zu für den Bereich der Mittel
abschnitte, jedoch nicht an beiden Enden der Betätigungs
vorrichtungen, weil hier eine Durchmesseränderung verhindert ist, so daß
die Enden des Geflechts 2
sich nicht dehnen können und im Geflecht 2 unnatürliche
Spannungen hervorgerufen werden, die zu Ermüdungsversagen des Ge
flechts 2 führen und das Auftreten der erwarteten Kontrak
tionskraft behindern würden.
Unter der Annahme anfänglicher Steigerungswinkel R₀ von 20°,
erhält man bei Kontraktionsbeanspruchungen ε von 20% einen
Durchmesser D des kontrahierten Geflechts 2 durch Einsetzen
der Werte von R₀ und ε in die Formeln (2) und (3):
D = 1,93D₀ (R = 41°).
Wenn daher bei einem Geflecht die Durchmesser seiner beiden
Enden von vornherein doppelt so groß gewählt werden wie der
Durchmesser seines Mittelabschnitts, sollten die Kontrak
tionskräfte im wesentlichen mit den theoretischen Werten
übereinstimmen.
In Anbetracht dessen ist der Durchmesser an den Enden eines
Geflechts 2 erfindungsgemäß von vornherein
größer gewählt und wird beim Zusammenziehen mit einer Kontrak
tionsbeanspruchung von 10 bis 20% entsprechend reduziert.
Wenn ein solches Geflecht mit größeren Durchmessern an den
Enden hergestellt wird, können beim Zusammenbauen Nippel
größerer Abmessungen in einen geraden rohrförmigen Körper
eingepreßt werden. Vorteilhaft wird jedoch von einem
rohrförmigen Körper ausgegangen, mit dem Nippel einstückig
verbunden sind.
Der Druck P in der vorstehend beschriebenen Betätigungsvor
richtung wird über die Anschlußteile 3a und 3b eingestellt,
indem auf die zugehörigen Elektromagnete elektrische Signale
oder elektrischer Strom einwirkt.
Es werden dabei die nachstehend aufgeführten Parameter be
nutzt: Der Druck P₀ des von der Betriebsdruckquelle gelie
ferten Druckfluides; der elektrische Strom iin, der auf den
Elektromagneten 30 des Anschlußteils 3a auf der Einlaßseite
einwirkt; die elektromagnetische Kraft Fin, hervorgerufen
durch den elektrischen Strom iin; der elektrische Strom
iout, der auf den Elektromagneten 40 des Anschlußteils 3b auf
der Auslaßseite einwirkt; und die elektromagnetische Kraft
Fout, hervorgerufen durch den elektrischen Strom iout. Der
auf den Elektromagneten einwirkende elektrische Strom wird
als direkt proportional der elektromagnetischen Kraft ange
nommen. Diese Beziehung lautet:
Fin = Kiin und Fout = Kiout (5)
Andererseits besteht bezüglich der Anschlußteile die fol
gende Gleichung, in der A die wirksame Fläche den Ventil
gliedes ist.
P₀A - Fin ≦ PA ≦ Fout (6)
Wenn unter Berücksichtigung der Gleichung (5)
angenommen wird, läßt sich die Gleichung (6) folgendermaßen
schreiben:
und dann vereinfachen auf:
Sie besagt also, daß
Diese Beziehung macht deutlich, daß von den auf die Elektromagneten 30 und 40 der An
schlußteile 3a und 3b einwirkenden elektrischen Strömen der
eine erhöht und der andere herabgesetzt wird, um den in der
Betätigungsvorrichtung wirkenden Druck P entsprechend
der den auf die Elektromagneten 30
und 40 einwirkenden elektrischen Ströme in zweckdienlicher
Weise einzustellen.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung hat
auf der Ein- bzw. Auslaßseite Anschlußteile 3a und 3b
gemäß Fig. 5a und 5b.
Gemäß Fig. 5a sind ein Elektromagnet 30 und eine ihn abstüt
zende und an einem Gehäuse 25 des Anschlußteils 3a befestigte
Abschirmung 31einem Ven
tilsitz 26a gegenüberliegend und mit Abstand
von diesem im Gehäuse 25 konzentrisch angeordnet und vom
Ventilsitz 26a durch
ein kugeliges Ventilglied 27 getrent. Die magne
tische Kraft des Elektromagneten 30 wirkt auf einen aus mag
netischem Werkstoff hergestellten Abschnitt 29a an einem Ende
eines Einstellgliedes 29, welches am anderen Ende
einen Abschnitt 29b hat, der an das Ventilglied 27 anlegbar
ist und dieses in Abhängigkeit von einer Bewegung des ange
zogenen Abschnitts 29a zum Ventilsitz 26a hin zu drängen
vermag. Das Einstellglied 29 ist in der Abschirmung
31 verschiebbar angeordnet.
Beim gezeigten Beispiel ist das Gehäuse 25 mit dem
Hauptteil 24 sowie mit der Abschirmung 31 fest
verschraubt. Diese Bauteile können auch durch Kleben miteinander
verbunden sein, oder das Gehäuse 25 und das Hauptteil 24 des
Anschlußteils 3a können zusammen einstückig ausgebildet
sein. Zwischen dem Hauptteil
24 und dem Gehäuse 25 dichtet ein elastischer Ring 42 ab.
Ähnlich wie das Anschlußteil 3a hat das in Fig. 5b dargestellte
Anschlußteil 3b auf der Auslaßseite ein mit einem Ventilsitz
36a versehenes Gehäuse 35 und ein Hauptteil 34 mit
einem Elektromagneten 40 und einer letzteren haltenden Ab
schirmung 41. Der Elektromagnet 40 und die am Hauptteil
34 befestigte Abschirmung 41 sind dem Ventilsitz 36a gegen
über im Abstand von ihm und von ihm durch ein Ventilglied
37 getrennt angeordnet und zum Hauptteil 34 kon
zentrisch. Ein Einstellglied 39 hat an einem Ende einen
Anzugs-Abschnitt 39a, am anderen Ende einen Anlege-Ab
schnitt 39b und zwischen diesen beiden einen in der Ab
schirmung 31 verschiebbar angeordneten Mittelabschnitt.
Beim gezeigten Beispiel ist das Gehäuse 35 von einem
Verbindungskanal 6 radial durchsetzt, der
einen in den Innenraum 7 des rohrförmigen Schlauchstücks
1 mündenden Einlaß hat (s. Fig. 5c). Ferner sind im Gehäuse
35 axiale Auslaßkanäle 38 ausgebildet, die dazu bestimmt
sind, Druckfluid, das durch den Ventilsitz 36a und am Ventil
glied 37 vorbei in den Raum zwischen Ventilsitzträger 36,
Hauptteil 34 und Abschirmung 41 eingeströmt ist, aus der
Betätigungsvorrichtung auszuleiten (s. Fig. 5d).
Wie vorstehend beschrieben, kann bei dieser Ausführungsform
der Druck des Druckfluids in der pneumatischen Betätigungs
vorrichtung entsprechend dem auf die Elektromagneten der
Anschlußteile einwirkenden elektrischen Strom eingestellt
werden. Da die Ventilsitze, Ventilglieder und Elektromagnete
linear angeordnet sind, können bei dieser Ausführungsform
radiale Abmessungen der Anschlußteile klein gehalten werden.
Weil ferner die Gehäuse Abschnitte aufweisen, die in den
Innenraum der pneumatischen Betätigungsvorrichtung
hineinragen, kann die Menge des zur Durchmesservergrößerung der Betä
tigungsvorrichtung benötigten Druckfluids verringert werden.
Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Erfindung eine
pneumatische Betätigungsvorrichtung schafft, bei der der
Druck in ihr mittels der auf die Elektromagnete in den An
schlußteilen einwirkenden elektrischen Signale eingestellt wer
den kann, so daß bei herkömmlichen Vorrichtungen erforderliche
getrennte Druckeinstellventile nicht benötigt werden.
Es besteht daher keine Gefahr von Druckfluidaustritt an den
Ventilanschlüssen und die Anzahl der Anschlüsse ist ver
ringert, so daß die gesamte Anordnung, einschließlich der
pneumatischen Betätigungsvorrichtung, billiger wird. Ferner
wird für die Ventilgehäuse kein besonderer Raum beansprucht,
so daß insgesamt eine kompakte Bauweise
möglich ist. Da keine separaten Leitungen zum Verbinden der Ventil
gehäuse mit der pneumatischen Betätigungsvorrichtung benötigt
werden, ergeben sich viele Vorteile dadurch, daß das Verlegen
von Leitungen vereinfacht ist, kein Druckfluid zum Füllen
der Leitungen benötigt wird und das Ansprechverhalten
der Betätigungsvorrichtung verbessert ist. Weiterhin können
dank der linearen Anordnung von Ventilsitzen, Ventilgliedern
und Elektromagneten die radialen Abmaße der Anschlußteile
klein gehalten werden. Da die Gehäuse in den Innen
raum der Betätigungsvorrichtung eindringende Anschnitte
haben, kann die Menge des zum Vergrößern ihres Durchmessers erforder
lichen Druckfluids verringert werden.
Claims (6)
1. Pneumatische Betätigungsvorrichtung, mit einem durch
radiales Aufweiten axial kontrahierbaren elastischen
Schlauchstück (1), einem das Schlauchstück (1) auf seiner
Außenseite verstärkenden Geflecht (2), zwei die Schlauch
stückenden verschließenden Anschlußteilen (3a, 3b) mit
einem zum Innenraum (7) des Schlauchstückes (1) führenden
Verbindungskanal (6), einem Einlaß-Drosselventil (26a, 27)
für die einströmende Luft und einem Auslaß-Drosselventil
(36a, 37) für die ausströmende Luft, wobei beide Drossel
ventile (26a, 27; 36a, 37) in Abhängigkeit von elektri
schen Signalen über jeweils einen Elektromagneten (30, 40)
verstellbar sind, dem ein rückseitig auf das Ventilglied
(27, 37) einwirkendes Einstellglied (29, 37) zugeordnet
ist, dadurch gekennzeichnet,
- - daß dem einen Anschlußteil (3a) das Einlaß-Drosselventil (26a, 27) und dem anderen Anschlußteil (3b) das Auslaß- Drosselventil (36a, 37) zugeordnet ist,
- - daß die Drosselventile (26a, 27; 36a, 37) und die Elektro magneten (30, 40) in das betreffende Anschlußteil (3a, 3b) integriert sind, und
- - daß wenigstens ein Drosselventil (26a, 27; 36a, 37) und Elektromagnet (30, 40) in dem vom Schlauchstück (1) um schlossenen Bereich des Anschlußteils (3a, 3b) angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß das Einlaß-Anschlußteil (3a) ein mit dem Druckluft anschluß (9) versehenes Hauptteil (24) und ein an diesem befe stigtes Gehäuse (25) aufweist, wobei das Hauptteil (24) einen zu ihm konzentrischen und achsparallelen Ventilsitzträger (26) hat, in dem der Verbindungskanal (6) ausgebildet ist, und das Gehäuse (25) von Kanälen (28) radial durchsetzt ist, die in den Innenraum (7) des Schlauchstücks (1) münden,
- - daß das Einstellglied (29) eine im Gehäuse (25) angeordnete Scheibe ist und
- - daß der Elektromagnet (30) um den Ventilsitzträger (26) ange ordnet und mit einer Abschirmung (31) versehen ist, die an der Innenseite des Gehäuses (25) befestigt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß das Auslaß-Anschlußteil (3b) ein Hauptteil (34) und ein an diesem befestigtes Gehäuse (35) aufweist, das einen zum Hauptteil (34) konzentrischen und achsparallelen Ventilsitzträger (36) hat, in dem der Verbindungskanal (6) ausgebildet ist und das Hauptteil (34) von Auslaßkanälen (38) radial durchsetzt ist,
- - daß das Einstellglied (39) eine im Hauptteil (34) angeordnete Scheibe ist und
- - daß der Elektromagnet (40) um den Ventilsitzträger (36) ange ordnet und mit einer Abschirmung (41) versehen ist, die an der Innenseite des Hauptteils (34) befestigt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß das Einlaß-Anschlußteil (3a) ein mit dem Druckluft anschluß (9) und mit dem Ventilsitz (26a) versehenes Hauptteil (24) und ein an diesem befestigtes Gehäuse (25) aufweist, in dem der Elektromagnet (30) und eine diesen abstützende und am Gehäuse (25) befestigte Abschirmung (31) konzentrisch angeordnet sind
- - daß das Einstellglied (29) an seinem dem Ventilglied (27) entgegengesetzten Ende einen vom Elektromagneten (30) anzu ziehenden Abschnitt (29a), am anderen Ende einen an das Ventil glied (27) anzulegenden Abschnitt (29b) und einen Mittel abschnitt, der sich durch die Abschirmung (31) erstreckt, und
- -daß das Gehäuse (25) von Kanälen (28) radial durchsetzt ist, die in den Innenraum (7) des Schlauchstücks (1) münden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß das Auslaß-Anschlußteil (3b) ein Hauptteil (34) und ein an diesem befestigtes und mit dem Ventilsitz (36a) versehenes Gehäuse (35) aufweist, wobei im Hauptteil (34) der Elektro magnet (40) und eine ihn abstützende und am Hauptteil (34) befestigte Abschirmung (41) konzentrisch angeordnet sind,
- - daß das Drosseleinstellglied (39) an seinem dem Ventilglied (37) entgegengesetzten Ende einen vom Elektromagneten (40) an zuziehenden Abschnitt (39a), am anderen Ende einen an das Ventilglied (37) anzulegenden Abschnitt (39b) und einen Mittel abschnitt hat, der sich durch die Abschirmung (41) erstreckt, und
- - daß im Gehäuse (35) der radial verlaufende Verbindungskanal (6) und axiale Auslaßkanäle (38) ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß der Ventilsitz (26a, 36a) kegelförmig ist und
- - daß das Ventilglied (27, 37) kugelig ist, so daß mit dem Ventilsitz (26a, 36a) Linienberührung auftritt.
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