DE9007387U1 - Pneumatic rotary actuator - Google Patents

Description

Pneumatischer DrehantriebPneumatic rotary actuator

Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Drehantrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a pneumatic rotary drive according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger Drehantrieb ist aus der CH-PS 569 402 bekannt, bei dem durch beidseitige Führung der Zahnstange in Art einer Dreipunktlagerung das infolge von Fertigungstoleranzen auftretende Zahnflankenspiel relativ klein gemacht werden kann.Such a rotary drive is known from CH-PS 569 402, in which the tooth flank clearance occurring as a result of manufacturing tolerances can be made relatively small by guiding the rack on both sides in the form of a three-point bearing.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß für manche Anwendungszwecke, insbesondere für Präzisionsdrehantriebe, z.B. für Roboter mit langen Auslegearmen, ein noch kleineres Flankenspiel erforderlich ist. Das immer noch auftretende toleranzbedingte Zahnspiel kann bei dem bekannten Drehantrieb noch zu unzulässig großen Vorschubfehlern führen.However, it has been shown that for some applications, especially for precision rotary drives, e.g. for robots with long extension arms, an even smaller flank clearance is required. The tolerance-related tooth clearance that still occurs can lead to unacceptably large feed errors in the known rotary drive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Flankenspiel zwischen der Zahnstange und dem Zahnritzel des Drehantriebs unabhängig von Fertigungstoleranzen zu beseitigen.The invention is based on the object of eliminating the flank play between the rack and the pinion of the rotary drive independently of manufacturing tolerances.

Diese Aufgabe wird bei einem Drehantrieb der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention in a rotary drive of the type mentioned at the outset by the characterizing features of claim 1.

Da die beiden Zahnstangenteile jeweils nur in einer RichtungSince the two rack parts only move in one direction

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druckbeaufschlagt sind, greifen sie stets ohne Flankenspiel in das gemeinsame Zahnritzel ein. Unterschiedliche Axialkräfte, welche durch unterschiedliche Drücke an den Arbeitskolben hervorgerufen werden, verschieben die Zahnstangenteile in Richtung des geringeren Druckes, wodurch das Zahnritzel flankenspielfrei gedreht wird. Auch in den beiden Endlagen der Arbeitskolben und bei Richtungsumkehr der Zahnstangenbewegung kann kein Flankenspiel auftreten.are pressurized, they always engage with the common pinion without any backlash. Different axial forces, which are caused by different pressures on the working pistons, move the rack parts in the direction of the lower pressure, whereby the pinion rotates without any backlash. No backlash can occur in the two end positions of the working pistons and when the direction of the rack movement is reversed.

Grundsätzlich sind Ausführungsformen mit zwei nebeneinander ( angeordneten und aneinander gleitend gelagerten Zahnstangenteilen möglich. Besonders zweckmäßig ist aber eine U-förmige Ausbildung des einen Zahnstangenteils gemäß Anspruch 2, da sich hierbei die beiden Zahnstangenteile ohne zusätzliche Maßnahmen gegenseitig führen.In principle, embodiments with two rack parts arranged next to each other and sliding against each other are possible. However, a U-shaped design of one rack part according to claim 2 is particularly expedient, since the two rack parts guide each other without additional measures.

Vorteilhaft ist eine Anordnung gemäß Anspruch 3, wobei der nach oben liegende U-förmige Zahnstangenteil von oben her abgestützt wird.An arrangement according to claim 3 is advantageous, wherein the upwardly lying U-shaped rack part is supported from above.

Anhand der Figuren wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. Es zeigtA preferred embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the figures. It shows

^- Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Drehantrieb,^- Fig. 1 shows a schematic longitudinal section through the rotary drive according to the invention,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1, und
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1.Fig. 2 is a section along the line II-II in Fig. 1, and
Fig. 3 is a section along the line III-III in Fig. 1.

In einem etwa kubischen Gehäuse 10 sind an zwei gegenüberliegenden Seiten etwa zylindrische Durchbrüche 12 und 14 vorgesehen, in denen in nicht näher dargestellter Weise je ein Arbeitszylinder 16 bzw. 18 befestigt ist. Die äußeren Enden der beiden Arbeitszylinder 16, 18 sind durch je einenIn an approximately cubic housing 10, approximately cylindrical openings 12 and 14 are provided on two opposite sides, in which a working cylinder 16 or 18 is fastened in a manner not shown in detail. The outer ends of the two working cylinders 16, 18 are each connected by a

Zylinderdeckel 20 bzw. 22 abgeschlossen, durch welche in an sich bekannter Weise die Druckluftzuführung zu den Arbeitszylindern 16, 18 erfolgt. Cylinder covers 20 and 22 are closed, through which the compressed air is supplied to the working cylinders 16, 18 in a manner known per se.

In jedem Arbeitszylinder 16, 18 ist ein Arbeitskolben 24 bzw. 26 gleitend gelagert, wobei sich die beiden Arbeitskolben 24, 26 in Figur 1 in ihrer rechten Endstellung befinden.In each working cylinder 16, 18, a working piston 24 or 26 is slidably mounted, with the two working pistons 24, 26 in Figure 1 being in their right end position.

Die beiden Arbeitskolben 24 und 26 sind durch eine allgemein mit 28 bezeichnete Zahnstange miteinander verbunden. Die C Zahnstange 28 besteht aus zwei ineinanderliegenden Zahnstangenteilen 30 und 32, wobei der innere Zahnstangenteil 32 etwa quadratischen Querschnitt besitzt und stabförmig ausgebildet ist, während der äußere Zahnstangenteil 30 U-förmigen Querschnitt besitzt und am inneren Zahnstangenteil 3 2 oben und an beiden Seiten gleitend anliegt. Der Mittelabschnitt 34 des U-förmigen Querschnitts liegt dabei nach oben und wird in an sich bekannter Weise von zweiThe two working pistons 24 and 26 are connected to one another by a rack generally designated 28. The C rack 28 consists of two nested rack parts 30 and 32, whereby the inner rack part 32 has an approximately square cross-section and is rod-shaped, while the outer rack part 30 has a U-shaped cross-section and slides against the inner rack part 32 at the top and on both sides. The middle section 34 of the U-shaped cross-section is at the top and is supported in a manner known per se by two

Nockenrollen 3 6 und 3 8 im Gehäuse 10 abgestützt. Cam rollers 3 6 and 3 8 supported in the housing 10.

Der eine Arbeitskolben 24 ist über einen axialen Schraubbolzen 40 mit einem Ende des inneren Zahnstangenteils 32 ver- ^- schraubt, während der andere Arbeitskolben 26 über einen Schraubbolzen 42, der in einen das Ende des äußeren Zahnstangenteils 30 quer durchsetzenden Stift 44 geschraubt ist, mit dem anliegenden Ende des äußeren Zahnstangenteils 30 fest verbunden ist. Das freie Ende 4 6 des inneren Zahnstangenteils 32 hält einen Abstand vom Ende des Schraubbolzens 42 ein.One working piston 24 is screwed to one end of the inner rack part 32 via an axial screw bolt 40, while the other working piston 26 is firmly connected to the adjacent end of the outer rack part 30 via a screw bolt 42 which is screwed into a pin 44 which passes transversely through the end of the outer rack part 30. The free end 46 of the inner rack part 32 is spaced from the end of the screw bolt 42.

Beide Zahnstangenteile 30 und 3 2 tragen an ihrer Unterseite jeweils Verzahnungen 48 bzw. 50, die in Eingriff mit der Verzahnung eines im Gehäuse 10 drehbar gelagerten Zahnritzels 52 stehen. Da beide Zahnstangenteile 30 und 32 beiBoth rack parts 30 and 32 have teeth 48 and 50 on their undersides, which are in engagement with the teeth of a pinion 52 that is rotatably mounted in the housing 10. Since both rack parts 30 and 32

Betrieb des Drehantriebs über die mit ihnen verbundenen Arbeitszylinder 24 bzw. 26 ständig druckbelastet sind, kann zwischen den Verzahnungen 48, 50 einerseits und der Verzahnung des Zahnritzels 52 andererseits keinerlei Flankenspiel auftreten. Sobald die Druckbelastung eines Arbeitskolbens diejenige des anderen übersteigt, setzen sich die beiden Zahnstangenteile 30, 32 gemeinsam so lange in der gleichen Richtung in Bewegung, bis Druckausgleich herrscht. Dabei wird das Zahnritzel 52 spielfrei um einen entsprechenden Betrag gedreht. Diese Drehung des Zahnritzels 52 wird auf eine mit dem Zahnritzel 52 starr verbundene Abtriebswelle 54 übertragen. Die aus den beiden Zahnstangenteilen 30 und 32 bestehende Zahnstange 28 ist zwischen den Nockenrollen 36, 3 8 und dem Zahnritzel 52 in Art einer Dreipunktlagerung weitgehend toleranzunabhängig geführt.Operation of the rotary drive via the working cylinders 24 and 26 connected to them is constantly subjected to pressure, no flank play can occur between the gears 48, 50 on the one hand and the gears of the pinion 52 on the other. As soon as the pressure load on one working piston exceeds that of the other, the two rack parts 30, 32 start moving together in the same direction until the pressure is equalized. In the process, the pinion 52 is rotated by a corresponding amount without play. This rotation of the pinion 52 is transmitted to an output shaft 54 rigidly connected to the pinion 52. The rack 28 consisting of the two rack parts 30 and 32 is guided between the cam rollers 36, 38 and the pinion 52 in the manner of a three-point bearing, largely independent of tolerances.

Claims (3)

SCHUT ZANSPRÜCHEPROTECTION CLAIMS 1. Pneumatischer Drehantrieb zur Kraftübertragung von einer Zahnstange auf ein in diese eingreifendes Zahnritzel, wobei die Zahnstange an beiden Enden mit je einem Arbeitskolben verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (28) in Längsrichtung zweigeteilt ist, daß beide Zahnstangenteile (30, 32) in Längsrichtung gegeneinander verschiebbar sind, daß das Zahnritzel (52) in die Verzahnungen (48, 50) beider Zahnstangenteile (30, 32) eingreift und daß jeder Zahnstangenteil (30, 32) mit je einem Arbeitskolben (24,26) verbunden ist.1. Pneumatic rotary drive for transmitting power from a rack to a pinion engaging therein, the rack being connected to a working piston at each end, characterized in that the rack (28) is divided into two parts in the longitudinal direction, that both rack parts (30, 32) are displaceable relative to each other in the longitudinal direction, that the pinion (52) engages in the teeth (48, 50) of both rack parts (30, 32) and that each rack part (30, 32) is connected to a working piston (24, 26). 2. Drehantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zahnstangenteil (32) stabförmig ausgebildet ist und der 2weite Zahnstangenteil (30) U-Querschnitt besitzt, wobei der zweite Zahnstangenteil (30) auf drei Seiten am ersten Zahnstangenteil (32) anliegt.2. Rotary drive according to claim 1, characterized in that the first rack part (32) is rod-shaped and the second rack part (30) has a U-shaped cross-section, the second rack part (30) resting on the first rack part (32) on three sides. 3. Drehantrieb nach Anspruch 2, wobei die mit dem Zahnritzel in Eingriff stehende Verzahnung der Zahnstange nach unten weist und die Oberseite der Zahnstange durch Lagerelemente abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelabschnitt (34) des U-Querschnitts nach oben weist.3. Rotary drive according to claim 2, wherein the toothing of the rack engaging with the pinion points downwards and the top of the rack is supported by bearing elements, characterized in that the middle section (34) of the U-cross section points upwards.