旋转驱动装置和饮料灌装系统的制作方法

本发明涉及旋转驱动装置和饮料灌装系统。

背景技术：

在专利文献DE 19950582 C1和DE 102010002621 A1中公开了适用于例如此种类型的饮料灌装系统中的盘阀的旋转驱动装置，其中，活塞的导槽中的滚道(raceway)是平面的，而且，设置于横轴(transverse axis)端部的衬套具有圆柱形外周。该组成要求将衬套及其轴承例如通过固定环等定位在横轴的端部，使得衬套在旋转驱动装置运行期间不会从导槽脱离，例如向外脱离。但是，在运行期间，每个衬套和导槽的滚道间会产生高的表面压力。该高的表面压力可导致早期磨损。对衬套所需的轴向固定而做的装配工作也是不恰当的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供引言部分所提到类型的旋转驱动装置，该旋转驱动装置的特征在于衬套的表面压力小、装配工作少及盘阀的工作性能得到提升和饮料灌装系统需要的维护少。

在一个示例中，一种旋转驱动装置，用于盘阀，包括：壳体，容置有能够线性滑动的活塞并且具有盖和基座；位于所述活塞中的至少一个螺纹状导槽；具有横轴的轴体，所述轴体能够绕旋转驱动装置的轴旋转，并侵入所述活塞中的至少一个螺纹状导槽，以及至少一个转矩支撑体，所述转矩支撑体与所述活塞中的导引体相配合，并且平行于轴地锚固于壳体，尤其是锚固于盖和/或基座，其中，在所述横轴至少一端包括与所述导槽的滚道相接触的衬套，所述旋转驱动装置的特征在于，所述衬套呈弧形，并且每个滚道包括与弧形部分相对应的底切部分。

在另一个示例中，一种具有至少一个盘阀的饮料灌装系统，该盘阀通过如上所述的旋转驱动装置驱动。

弧形部分和与弧形部分相互作用的滚道的底切部分增加了衬套与滚道间的接触面积，导致表面压力减小且磨损减少。而且，在运行期间，衬套的位置固定，且出现大接触面积间的强力转移，这也对磨损性能和耐用性能有积极影响。由于弧形部分和底切部分间的形状匹配，对衬套的单独轴向固定可被省略，这大大减少了装配工作。

与带有此旋转驱动装置的盘阀相关的饮料灌装系统，在其他方面也很少需要维护。

在适当的实施例中，衬套可呈双锥弧形或凸弧形，优选圆弧形，而滚道的底切部分可呈双锥形弯曲或与圆弧部分相符的凹弧形弯曲。这一几何构型易于制造，有助于最大限度地减小表面压力且有助于对衬套的可靠轴向引导。

在适当的实施例中，衬套经由滚子轴承或滑动轴承仅松散地装配在横轴的端部，例如，一直到横轴的轴肩处。在旋转驱动装置的装配过程中，衬套通过弧形部分与至少一个滚道底切部分间的形状匹配被轴向固定于端部，而无需额外的辅助设备或装配步骤。

压入有滚动轴承的支重轮仅需被装配在横轴上，这使得装配工作减少。

尤其合适的是，大致在导槽两端之间的中部，每个导槽优选地具有衬套组装开口，至少可从活塞的外周进入该衬套组装开口。该组装开口可用于将至少衬套安装于横轴端部或在发生磨损时快速更换衬套，而不用使用工具或固定件。因此，组装开口通常被设置在大致两导槽间中部的位置，即，在导槽中的一个区域内，在这一区域内，由于导槽的路径，需传递的转矩大小相对适中，使得尽管滚道在那里的接触面积稍微减小，滚道和衬套间的表面压力的问题并不严重。

组装开口按照这样的方式被适当设置，即，使得每个滚道中底切部分的一侧被移除弧状部分大约直达所述底切部分的底部，并且与衬套的外周轮廓相对应。滚道的底切部分、在大致位于导槽端部间中部的位置的暂时横向干扰，对机能没有负面影响，因为衬套是在相对适中的负荷下移动过这一区域，并且不会脱落。

活塞适当地可为塑料模型件，优选为比如增强聚甲醛制成的注塑件。这种塑料只是多种可能采用的塑料的示例，除了高的抗磨损性能外，还可提供很好的摩擦条件。

在旋转驱动装置的对称结构中，例如，转矩支撑体的外横截面大致为矩形，使得转矩支撑体距轴的有效距离被增大，以接收因弧形衬套和底切滚道所产生的转矩，该外横截面由与轴大致相切的长矩形边、平行的短矩形边、以及对活塞外外周开口的导引体来被界定。矩形外横截面增加了与轴相切方向上的抗弯曲模量、增强了转矩支撑体的锚固区域，且在与活塞的外周上开放的导引体的相互作用中，增加了到轴的有效距离。通过这一有效距离，转矩可被接收和移除，例如，在旋转驱动装置为具有两个衬套的轴对称结构的情况下，转矩被从弧形衬套和底切滚道传递到活塞。

如果合适的话，转矩支撑体可被固定于壳体的内壁，即只在内壁上或也可在壳体的盖和/或基座上。此外，在旋转驱动装置的另一个实施例中，单个转矩支撑体和/或仅一个侵入横轴上导槽的衬套就已足够。

附图说明

将结合附图对本发明主题的实施例进行描述。附图示出：

图1为安装于例如饮料灌装系统的盘阀上的旋转驱动装置的立体图。

图2为处于非驱动状态下的旋转驱动装置的纵向剖视图。

图3为旋转驱动装置的侧视图，图中略去了壳体。

图4为图3中剖面IV-IV下的剖视图。

图5为衬套组装开口位置的部分剖视图，与图4类似。

图6为图5的侧视图。

具体实施方式

作为非限制性示例，图1示出了具有闭合件G(以虚线示出)的盘阀V，该闭合件可绕轴X来回旋转，且可通过旋转驱动装置D在打开位置和闭合位置间被驱动，该驱动范围为比如大约90°的摆动角。盘阀V比如安装于饮料灌装系统(未示出)中。

旋转驱动装置D通过足部5安装于盘阀V上，且包括带有盖1和基座3的壳体4，此处，壳体4例如呈圆柱形。此处，旋转驱动装置D例如可通过盖1上的连接口2气动驱动，比如来对抗图1中未示出的弹簧，或者通过未示出的线性驱动(例如甚至在两个驱动方向)电磁驱动。在图2的纵向剖视图中，基座3上的轴体6可绕轴X旋转，该轴体向上延伸进入旋转驱动装置D中，且其底端包括用于与盘阀V的闭合件G相连的偶联件7。

轴体6的上端有横轴8，该横轴与轴X垂直且其端部24(图3)侵入活塞10的活塞裙16中径向相对的螺纹状导槽9中，该活塞10此处被形成为活塞管。活塞10被密封但在壳体4中可滑动且经受弹簧11的载荷力。活塞10通过连接口2被有压介质、例如压缩空气加压或减压，因此在轴X的方向上来回移动，使得横轴8通过导槽9使轴体6做旋转运动。为了能够产生这一旋转运动，活塞10必须被支撑以阻止其在壳体4中旋转，因此，产生的转矩必须被吸收。

图示实施例中活塞10的抗旋转支撑是通过两个转矩支撑体12实现的，该转矩支撑体12自例如基座3上的锚固点13向上延伸进入活塞裙16的导引体14中，且支撑着活塞10以阻止其旋转或将由横轴8在导槽9中运动所产生的转矩转移至基座3，该基座通过足部5固定连接至盘阀V。转矩支撑体12的无覆盖端14向上延伸至横轴8的位置。可选的，一个转矩支撑体12可被固定于基座3而另一个转矩支撑体12被固定于盖1，这样，转矩支撑体12的无覆盖端14可在横轴8高度的位置重合。在另一可选方式中，转矩支撑体12可仅被固定于盖1，或者可以提供多于两个的轴向平行的转矩支撑体12和导引体15。此外，各转矩支撑体12可兼容地或排他性地固定于壳体4的内壁上。

在图3的旋转驱动装置D的侧视图中，出于显示清楚的目的，壳体4被忽略以明晰转矩支撑体12与导引体15、以及横轴8的端部24与导槽9间的相互作用。每个转矩支撑体可为导杆(guide bar)型或导网(guide web)型。

关于要传递的转矩或者自转矩的反作用力，每个转矩支撑体12是针对载荷配置的，且在转矩有效方向上具有最高的弯曲模量，以提供距轴X的最大有效距离，这将减小组件载荷。具体的，转矩支撑体12具有大致矩形的外横截面，该外横截面具有与轴X相切的长矩形边30、以及基本垂直于长矩形边的平的短矩形边29。长矩形边28和短矩形边29的长度比可达大约2:1。此外，在所示实施例中，外横截面的长矩形边28为弧形(30)或凸圆形(或者双锥形)以进一步增加弯曲模量。在指向轴X的长矩形边28和导引体15的槽基33之间可存在适当距离31以使接触面达到最小，所述接触面在转矩传递中处于摩擦接触状态。

转矩支撑体12和基座3或者转矩支撑体12和盖1可设置为一体，例如一体式铸件。

图2、图3和图4连同图5和图6示出了横轴8和活塞10中螺纹状导槽9间的相互作用。活塞10可为塑料模型件，比如增强聚甲醛制成的注塑件。

每个导槽9为衬套26形成了两个相对的滚道17和18，所述衬套可旋转地设置于横轴8的端部24。每个衬套26通过轴承25(图示为滑动轴承，或滚子轴承，比如滚针轴承)安装于端部24上，其中，轴承25可不旋转地固定于端部24。图4中所示的轴承25一直延伸到端部24和横轴中部之间的轴肩35，该区域包括向外突出的环形凸缘36。衬套26在横轴8的轴向上被松散地推到轴承25上，而且通过衬套26的弧形部分34与导槽9的滚道17、18的底切部分19、20间的形状匹配而被轴向固定于工作位置，并且不必为此安装其他机器部件。

所示实施例中衬套26的弧形部分34是球形的，但是也可为双锥形(未示出)。与弧形部分相一致，滚道17、18的底切部分19、20可为与圆弧部分相应的凹弧状弯曲或双锥形(未示出)。

为了能在装配旋转驱动装置D时将衬套26推到端部24上，在每个导槽9中衬套组装开口21处，底切部分19、20的通向活塞裙16外的一侧在移除部分22、23处呈弧形移除。移除部分22、23大致处于导槽端部中间的位置，即，要传递的转矩最小的区域。移除部分22、23的形状与衬套26的外周相对应。可选的，衬套26可以与轴承25预先组装在一起，如果合适，则被推压至轴承25上。在旋转驱动装置运行期间，移除部分22、23并不关键，因为衬套26会快速经过该区域而无例如向外脱落的风险。

衬套组装开口21的构造如图5和图6所示。每个移除部分23、22大致延伸到每个底切部分19、20的一半深度，且几乎无变形地延伸到底切部分19、20的最深处或底部。根据图6所示，移除部分22、23被对应于衬套26的圆形外周进行设计。可选的，两个导槽9的移除部分22、23相对于轴X径向相对，从而能够将两个衬套26(与或者不与轴承25一起)安装在活塞10的相同位置。

转矩支撑体12的外横截面的载荷特定构型及相对应的导引体15增加了相互作用的精度，最小化了表面压力，还确保将转矩稳定传递到基座3(或盖1)。弧形部分34与底切部分19、20间的形状匹配，使得衬套被轴向固定于横轴8上，并且提供了表面压力由于接触面的增大而缩小的优势，同时由于省略了用于将衬套26(与或不与轴承25一起)轴向固定的机器部件而简化了装配。

在另一实施方式中，将旋转驱动装置D作为盘阀V的一部分是合适的(该实施方式未被示出)，其中，仅提供一个转矩支撑体12和一个处于活塞10中的导引体15和/或仅一个处于活塞中的导槽9，且横轴上只有一个衬套26。如果活塞10在两个方向上被驱动，例如，通过电磁线性驱动(省略弹簧11)，转矩支撑体12距轴X的有效距离通过将转矩支撑体12锚固于壳体4上可被进一步增大，或者显示出相等性能的旋转驱动装置D的外形尺寸可被减小。

装配有旋转驱动装置D的盘阀V也是本发明的一部分，显示出改善的工作性能，且易于安装。在饮料灌装系统中，该盘阀所需维护很少。