DE3621489A1 - Vorrichtung zum umsetzen einer linearbewegung in eine drehbewegung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umsetzen einer Linearbewegung beispielsweise einer Zylinder-Kolben-Einheit in eine Drehbewegung einer Welle, welche ein Zahnrad aufweist, das von zwei sich gegenläufig bewegenden Zahnstangen gekämmt wird, die mit der Zylinder-Kolben-Einheit gegebenenfalls über eine Kolbenstange verbunden sind, wobei die Welle mit ihrer Wellenachse etwa senkrecht zu den Zahnstangen angeordnet ist.

Diese Vorrichtungen werden in der Praxis als Schwenkantriebe bezeichnet. Sie finden in vielfältigen Ausführungsformen Anwendung und dienen beispielsweise zum Entnehmen eines Gegenstandes aus einer Anlage und Überführung dieses Gegenstandes in eine andere Anlage, wo ein weiterer Arbeitsschritt an dem Gegenstand voll­ zogen wird. Als Zylinder-Kolben-Einheiten werden meist solche aus der Gattung der hydraulischen bzw. pneumatischen Antriebe verwendet. Die Vorteile dieser Antriebe sind hinlänglich bekannt, so daß hier auf eine nähere Beschreibung verzichtet wird. Schwierigkeiten bereitet dagegen die Umsetzung der Linearbewegung dieser Antriebe in eine Drehbewegung bzw. Schwenkbewegung einer Welle.

Die einfachste Möglichkeit besteht darin, daß eine mit der Zylinder-Kolben-Einheit gekoppelte Zahnstange ein an der Welle angeordnetes Zahnrad kämmt. Eine derartige Vorrichtung kann dann erfolgreich Anwendung finden, wenn die Endlagen der Drehbewegung genau bestimmt und unveränderbar sind.

Eine Verbesserung dieses Schwenkantriebs wird dadurch hervorgerufen, daß beidseits des Zahnrades Zahnstangen angeordnet sind, welche von getrennten Antrieben bewegt werden. Auch hier ist aber eine nachträgliche Veränderung des Drehwinkels ohne Zerlegung der mechanischen Teile nicht möglich.

Der Erfinder hat sich zum Ziel gesetzt, einen Schwenkantrieb der oben genannten Art zu entwickeln, bei dem sowohl eine Veränderung einer Endlage wie auch beider Endlagen eines Drehwinkels ohne zusätzlichen konstruktiven Aufwand möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß die Lage zumindest einer Zahnstange im Verhältnis zum Zahnrad veränderbar ist.

Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik konnte bislang die Lage einer Zahnstange im Verhältnis zum Zahnrad nicht verändert werden, da dieses Zahnrad zum einen auch mit der anderen Zahnstange in Eingriff stand und die Antriebe, welche die beiden Zahnstangen bewegten, ortsfest waren. Deshalb konnte dieser erfindungsgemäße Lösungsgedanke überhaupt nicht auftauchen, geschweige denn in die Tat umgesetzt werden.

In einer bevorzugten Lösungsmöglichkeit wird vorgesehen, daß das Zahnrad in einem Gehäuse angeordnet ist, das von senkrecht zur Wellenachse verlaufenden Bohrungen durchsetzt ist, in welche Hülsen eingeschoben sind. In den Hülsen befinden sich die Zahnstangen, wobei die Hülsen im Bereich des Zahnrades Ausnehmungen aufweisen. Diese Ausnehmungen dienen dazu, dem Verschieben der Hülsen in den Bohrungen einen Freiraum zu gewährleisten.

Die Halterung der Hülsen in den Bohrungen wird durch Spannschrauben gewährleistet, wobei im Gehäuse ein bis zu den Bohrungen verlaufender Einschnitt vorgesehen ist, den die Spannschrauben verkleinern, wodurch die Hülsen geklemmt werden.

Erfindungsgemäß ist der eigentliche Antrieb für die Zahnstange ebenfalls mit der Hülse verbunden, so daß er beim Verschieben der Hülse in ihrer entsprechenden Bohrung mitbewegt wird.

Da jeder dieser Antriebe bzw. dessen Zahnstange eine Endlage des Drehwinkels für die Welle definiert, wird beim Verschieben nur einer Hülse auch nur eine Endlage verändert. Die andere Endlage bleibt in ihrer ursprüng­ lichen Stellung. Wenn somit beispielsweise ein normaler Drehwinkel von 180° gewählt ist, kann durch das Herausziehen einer Hülse dieser Drehwinkel auf ein geringeres Maß verändert werden, wobei eine Endlage gleichbleibt.

Ein besonders großer Vorteil der Erfindung ist aber darin zu sehen, daß beide Hülsen verschiebbar sind, so daß es möglich ist, innerhalb eines vorgegebenen Drehwinkelbereichs einen bestimmten Winkelbereich herauszugreifen. In diesem Fall werden die beiden Endlagen verändert.

Während einerseits der Hülse, welche gegebenenfalls mit einem Anschlagflansch versehen ist, der Zylinder über ein besonders geformtes Verbindungsstück aufgesetzt ist, verschließt die Hülse andererseits eine Kopfschraube. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Kopfschraube durch einen mechanischen Dämpfer ersetzt, auf den die Zahnstange aufläuft.

Beabsichtigt ist auch, die Hülsen auf ihrer Mantelfläche mit einer Skalierung zu versehen, so daß ein Einstellen eines bestimmten Drehwinkelbereichs ohne Probieren möglich wird.

Diese erfindungsgemäße Vorrichtung ist konstruktiv äußerst einfach aufgebaut, dennoch zuverlässig und genau. Zum Verstellen der Drehwinkelbereiche bzw. seiner Endlagen braucht der Schwenkantrieb weder ausgebaut noch auseinandergenommen zu werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schwenkantriebes;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Schwenkantrieb nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch den Schwenkantrieb nach Fig. 1 entlang Linie III-III;

Fig. 4 einen Schnitt durch den Schwenkantrieb nach Fig. 2 entlang Linie IV-IV.

Ein Schwenkantrieb gemäß den Fig. 1 bis 4 dient zur Umsetzung der Linearbewegung von Zylinder-Kolben-Antrieben 1 und 2 in eine Drehbewegung einer Welle 3. Diese Welle 3 ragt aus der Oberseite 4 eines Gehäuses 5, an dessen eine Stirnfläche 6 die Zylinder-Kolben-Antriebe 1 und 2 anschließen. Dabei liegt die Welle 3 etwa auf der Mittelachse A des Gehäuses 5, während die beiden Zylinder-Kolben-Antriebe 1 und 2 beidseits der Mittelachse A angeordnet sind.

Zur Aufnahme der Zylinder-Kolben-Antriebe 1 und 2 wird das Gehäuse 5 von parallel zur Mittelachse A verlaufenden Bohrungen 7 und 8 durchsetzt. In jede Bohrung ist eine Hülse 9 eingesetzt, wobei das Gehäuse 5 jeweils von der Stirnfläche 6 her verlaufende Einschnitte 10 aufweist, welche von Spannschrauben 11 gequert werden (siehe Fig. 2). Durch Lösen der Spann­ schrauben 11 wird die auf die Hülsen 9 einwirkende Klemmung gelöst und die Hülsen 9 können in den Bohrungen 7 und 8 verschoben werden. Dadurch ist es möglich, die Hülsen 9 in einer bestimmten Stellung im Verhältnis zur Welle 3 zu fixieren.

Die Hülsen 9 schlagen im übrigen mit einem Flansch 12 an der Stirnfläche 6 des Gehäuses 5 an. In eine Innenbohrung 14 (siehe Fig. 3) jeder Hülse 9 ruht gleitbar eine Zahnstange 15. In diese Zahnstange 15 bzw. eine die Zahnstange 15 durchsetzende Gewindebohrung 16 ist eine Kolbenstange 17 mit einem Endstück 18 eingesetzt, deren Lage im Verhältnis zur Zahnstange 15 durch eine Mutter 19 gesichert ist.

Die Kolbenstange 17 durchsetzt ein Führungsstück 20 sowie eine mit dem Führungsstück 20 verbundene Mutter 21 und dringt danach in einen Zylinder 22 ein. Der Zylinder 22 ist einem an die Mutter 21 angeformten Gewindestück 23 aufgeschraubt und beinhaltet einen nicht näher gezeigten mit der Kolbenstange 17 verbundenen Kolben sowie entsprechende Hydraulik- bzw. Pneumatikanschlüsse zum Bewegen des Kolbens.

Das Führungsstück 20 weist ein Außengewinde 25 auf, über welches es in ein Innengewinde 26 in der Hülse 9 eingeschraubt ist.

Andernends des Führungsstücks 20 ist die Hülse 9 mittels einer Kopfschraube 27 verschlossen.

Die Zahnstangen 15 kämmen gegenläufig mit ihren Zahnrahmen 28 ein Zahnrad 29, welches Teil der Welle 3 ist. Unterhalb des Zahnrads 29 (siehe Fig. 4) wird ein an das Zahnrad 29 anschließendes Wellenstück 30 von einem Rillenkugellager 31 aufgenommen. Andererseits des Wellenstücks 30 durchsetzt ein mit dem Zahnrad 29 verbundenes weiteres Wellenstück 32 ein weiteres Kugellager 33 und wird von einem Sicherungsring 34 in Position gehalten. Das Wellenstück 32 setzt sich dann außerhalb des Gehäuses 5 in einem Kupplungsstück 35 fort, welches eine Einformung 36 oder einen Nocken zum Ankuppeln eines nicht näher gezeigten Schwenkarms aufweist. Eine Abdeckscheibe 37 umgibt das Wellenstück 32, gegebenenfalls unter Einlagerung eines Dichtungsringes 38, und ist über Imbusschrauben 39 mit dem Gehäuse 5 verbunden. Ebenso ist an der Unterseite 40 des Gehäuses 5 eine mit der Unterseite 40 bündig abschließende Abdeckplatte 41 vorgesehen, die wiederum über Senkkopfschrauben 42 mit dem Gehäuse 5 gekoppelt ist.

Der Festlegung des gesamten Schwenkantriebs dienen Montagebohrungen 43.

Eine Verdrehsicherung der Hülsen 9 wird durch einen Gewindestift 45 bewirkt, der durch eine Mutter 46 sicherbar ist (Fig. 1).

Der Schwenkantrieb arbeitet wie folgt:

In der insbesondere in Fig. 3 dargestellten Ausgangslage sind die Hülsen 9 bis zum Anschlag der Flansche 12 an der Stirnfläche 6 in die Bohrungen 7 und 8 im Gehäuse 5 eingeschoben. Werden nun die Antriebe 1 und 2 in gegenläufige Bewegung gesetzt, so kämmen die Zahnstangen 15 mit ihren Zahnrahmen 28 das Zahnrad 29 und drehen dieses und damit auch das Kupplungsstück 35 um die Wellenachse M. Das Verhältnis der Größe des Zahnrades 29 zu der Länge des Zahnrahmens 28 kann so ausgelegt sein, daß das Kupplungsstück 35 beispielsweise eine Drehung um 180° durchführt. Je nach Wunsch sind hier aber auch andere Drehwinkel möglich.

Zum Verstellen des Drehwinkels je nach Wunsch bei eingebautem Schwenkantrieb werden die Spannschrauben 11 gelöst und die Antriebe 1 und 2 mit ihren Hülsen 9 ein gewünschtes Stück aus den Bohrungen 7 und 8 herausgezogen. Zur Gewährleistung des Auszugs der Hülsen 9 weisen diese im Bereich des Zahnrads 29 Ausnehmungen 47 auf.

Soll von einer vorgegebenen Nullstellung des Drehwinkels ausgegangen und lediglich seine Größe verändert werden, so genügt es, nur eine Hülse 9 aus der entsprechenden Bohrung 7 oder 8 herauszuziehen. Wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 die Hülse 9 aus der Bohrung 7 herausgezogen, so verändert sich nicht die Endlage des Drehwinkels im Uhrzeigersinn, dagegen wird der Drehwinkel entgegen dem Uhrzeigersinn verringert. Beim Herausziehen der Hülse 9 aus der Bohrung 8 kann eine gegenteilige Veränderung bewirkt werden.

Werden beide Hülsen aus ihren Bohrungen 7 und 8 in einem bestimmten Verhältnis zueinander herausgezogen, so kann die Lage des Drehwinkels innerhalb eines bestimmten Schwenkbereiches, das heißt beide Endlagen, verändert werden.

Im weiteren soll es möglich sein, an Stelle der Kopfschrauben 27 in den Hülsen 9 beispielsweise mechanische Dämpfer für die Bewegung der Zahnstange 15 vorzusehen.

Zur einfacheren Handhabung des Schwenkantriebes bzw. seiner Justierung wird auch daran gedacht, auf der Hülsenaußenfläche entsprechende Skalierungen vorzusehen.

Claims (9)

1. Vorrichtung zum Umsetzen einer Linearbewegung beispiels­ weise einer Zylinder-Kolben-Einheit in eine Drehbewegung einer Welle, welche ein Zahnrad aufweist, das von zwei sich gegenläufig bewegenden Zahnstangen gekämmt wird, die mit der Zylinder-Kolben-Einheit gegebenenfalls über eine Kolbenstange verbunden sind, wobei die Welle mit ihrer Wellenachse etwa senkrecht zu den Zahnstangen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage zumindest einer Zahnstange (15) im Verhältnis zum Zahnrad (29) veränderbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (15) in einem Gehäuse (5) angeordnet ist, welches von senkrecht zur Wellenachse (M) verlaufenden Bohrungen (7, 8) durchsetzt ist, in die Hülsen (9) einge­ schoben sind, in denen die Zahnstangen (15) gleiten, wobei die Hülsen (9) im Bereich des Zahnrades (29) Ausnehmungen (47) aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) bis zu den Bohrungen (7, 8) verlaufende Einschnitte (10) aufweist, welche von Spannschrauben (11) zum Festlegen der Hülsen (9) gequert sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Hülsen (9) mit Flanschen (12) zur Begrenzung ihrer Einschubtiefe in die Bohrungen (7, 8) versehen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zahnstangen (15) über Kolbenstangen (17) mit jeweils einem Kolben in einem Zylinder (22) ver­ bunden sind, wobei der Zylinder (22) über ein Verbindungsstück (20, 21, 23) in eine Innenbohrung (14) der Hülse (9) eingesetzt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück eine mittig angeordnete Mutter (21) aufweist, an die einerseits ein Führungsstück mit Aussen­ gewinde (25) zum Einsetzen in ein Innengewinde (26) in der Hülse (9) und andererseits ein Gewindestück (23) zum Auf­ setzen des Zylinders (22) anschließt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Hülse andererseits des Verbindungstückes (20, 21, 23) durch eine Kopfschraube (27), einen mechanischen Dämpfer od.dgl. verschlossen ist.

8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (9) über Gewinde­ stifte (45) gegen Verdrehung gesichert sind.

9. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (9) eine Scalierung zur Bestimmung ihrer Einschubtiefe aufweisen.