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Die
Erfindung betrifft einen Faltenbalg in L-,U- oder geschlossener
Form, insbesondere zur Abdeckung von Werkzeugen mit mindestens zwei gegeneinander
abgewinkelten, jeweils aus gleichgerichteten Falten zusammengesetzten
Balgkörpern, die
mit die Balgkörper
formstabilisierenden in deren Falten angeordneten gemeinsamen Stützrahmen versehen
sind, an denen übereinander
greifende und die Balgkörper
abdeckende, aufeinander gleitende, flache Lamellen befestigt sind.
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Faltenbälge zum
Schutze von Maschinenteilen, beispielsweise von Maschinenbetten
während der
Bearbeitung von spanend bearbeiteten Werkstücken, müssen ihrerseits ebenfalls gegen
Partikel wie Metall-Späne
oder dergleichen geschützt
werden, die während
der Bearbeitung entstehen und die empfindlichen Faltenbälge schädigen können. Es
ist deshalb seit langem üblich,
die Faltenbälge
mit Lamellen aus Metall abzudecken, die, satzweise mit dem Faltenbalg
an dessen Stützrahmen
verbunden, dessen Bewegung ebenfalls ausführen und gegenseitig teleskopartig
verschoben werden, so dass der Faltenbalg beispielsweise auf seiner
besonders gefährdeten
Oberseite stets abgedeckt ist. Diese Lamellen befinden sich auf
der Außenseite
des Faltenbalges, der das zu schützende
Maschinenteil überspannt.
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Eine
etwas andere Situation ergibt sich, wenn statt eines Maschinenteiles
das spanende Werkzeug selbst von einem Faltenbalg umfangen werden
soll. In diesem Fall ist es möglich,
die bei der Bearbeitung von Werkstücken anfallenden Partikel – Späne beim
Zerspanen, Spritzer von Farb- oder Schmierstoffen
und ähnliches
-, die nicht mit dem übrigen
Werkstück
und/oder Maschinenteilen kontaktieren sollen, durch Absaugung am
Ort ihrer Entstehung zu entfernen. Wenn dabei das Werkstück und/oder das
Werkzeug bewegt werden, braucht man dafür wiederum einen Faltenbalg,
dessen gefährdete Oberfläche sich
aber jetzt auf seiner inneren, dem Werkzeug zugekehrten Seite befindet.
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Während es
durchaus möglich
ist, auf einem Faltenbalg außen
aufliegende Lamellen an den Stützrahmen
gelenkig anzubringen, so dass sie bei der Bewegung des Faltenbalges
aufeinander gleiten und dabei unter dem Einfluß der Schwerkraft um die Gelenkachse
schwenken können
und stets mit einer dazu an ihnen vorgesehenen Schleiflippe in Kontakt mit
den benachbarten Lamellen bleiben, müssen innen liegende Lamellen
so eingespannt sein, dass sie unter (geringer) Vorspannung aneinanderliegen.
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Solange
lediglich ein einziger Balgkörper
des Faltenbalges geschützt
werden soll, gibt es dabei keine Probleme. In der Regel wird aber
begreiflicherweise verlangt, dass ein Faltenbalg allseits vor dem
Auftreffen von Metallspänen, Ölspritzern
und dgl. geschützt
ist. Hierbei ist es auch unerläßlich, die
bei L-, U- oder geschlossenen Formen der Faltenbälge unvermeidlichen Zwickel
zwischen den Balgkörpern
in den Schutz einzubeziehen.
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Es
ist bereits bekannt, zu diesem Zweck Lamellen-Sätze vorzusehen und deren Lamellen
jeweils mit einer um den Zwickel reichenden flächi gen Abkantung auszustatten,
die entweder, bei L-Formen, auch den zweiten Balgkörper vollständig abdeckt,
oder, bei U-Formen, den mittleren Balgkörper teilweise. Dabei ergibt
sich aber die Schwierigkeit, dass die abgewinkelten Stücke der
Lamellen bei der Schwenkung um die Gelenkachsen der Lamellen eine
räumliche
Bewegung ausführen,
die nicht mit der Bewegung der Lamellen kohärent ist, so dass die Lamellen
verklemmen können
oder zu stark in Richtung des Innern des Faltenbalges aufbauen.
Eine geregelte leichtgängige
Arbeitsweise des Faltenbalges ist unter diesen Umständen nicht
mehr möglich,
vor allem bei hoher Fahrgeschwindigkeit und – beschleunigung.
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Alternativ
könnte
man die Lamellen-Sätze
so ausbilden, dass die in dem Zwickel benachbarten Lamellen etwas
voneinander beabstandet bleiben; dann wäre aber ein voller Schutz des
Faltenbalges nicht mehr gegeben.
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Die
Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, einen Faltenbalg
der eingangs näher
bezeichneten Art so anzugeben, dass er einerseits in ganzer Fläche gegen
auftreffende Partikel geschützt ist,
die von dem Werkzeug abgeschleudert werden, und dass andererseits
eine Zwangsführung
der Lamellen ausgeschlossen ist, die ein gegenseitiges Verklemmen
der Lamellen oder deren kumulierenden Überhöhung beim Zusammenfahren des
Faltenbalges hervorrufen könnte.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe dadurch gelöst,
dass jeder einzelne Balgkörper
von einem eigenen, von demjenigen der jeweils anderen Balgkörper getrennten
Lamellen-Satz abgedeckt ist, und dass in dem Zwickel zwischen zwei
Balgkörpern
ein weiterer, ergänzender
Lamellen-Satz vorgesehen ist, dessen Lamellen etwa die gleiche Tiefe
wie die benachbarten Lamellen aufweisen und jeweils an dem gleichen
Stützrahmen
befestigt sind, und dass jede der ergänzenden Lamellen an ihren beiden
Seiten jeweils mit aus ihrer Ebene abgewinkelten Flügeln versehen
ist, die jeweils seitlich unter die benachbarten Lamellen ragen.
Dabei kann der Faltenbalg L-förmig aus
zwei einen Winkel etwa von 90° einschließenden Balgkörpern bestehen,
wo bei die Flügel
an den Lamellen des ergänzenden
Lamellen-Satzes gegeneinander ebenfalls um etwa 90° abgewinkelt
sind, oder U-förmig
aus drei Balgkörpern,
von denen jeweils zwei einen Winkel von etwa 90° einschließen, wobei in den Zwickeln
jeweils ein ergänzender
Lamellen-Satz vorgesehen ist und wobei die Flügel der Lamellen der ergänzenden
Lamellen-Sätze
ebenfalls um etwa 90° abgewinkelt
sind.
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Eine
solche Anordnung ist für
innerhalb des Faltenbalges vorgesehene Lamellen bestens geeignet,
weil eine die zulässige
Anzahl von Freiheitsgraden überschreitende
Führung
der Lamellen vermieden wird: obwohl alle Lamellen mit dem Faltenbalg synchron
bewegt werden, sind die einzelnen Lamellensätze unabhängig voneinander verschiebbar
und gleichwohl so miteinander gekoppelt, dass keiner der von dem
Werkzeug wegfliegenden Partikel auf die Balgkörper des Faltenbalges auftreffen
können.
Außerdem
werden hierbei komplizierte mathematische Berechnungen bei der Ausformungen
derjenigen Bauteile vermieden, die den Zwickel abdecken und die
sonst dazu führen,
dass jede Lamelle von den anderen verschieden ausgeführt werden
muss, wenn die erforderliche Dichtwirkung realisiert werden soll. Stattdessen
haben nunmehr alle Lamellen auch des ergänzenden Lamellen-Satzes die
gleiche Form und die gleichen Abmaße, so dass deren Anfertigung
erheblich vereinfacht ist.
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Die
Erfindung ist auch nicht auf Faltenbälge beschränkt, deren Balgkörper einen
Winkel von 90° einschließen; vielmehr
ist dieser Winkel relativ beliebig und kann sowohl größer als
auch kleiner als 90° sein.
Da alle Lamellen der verschiedenen Lamellen-Sätze gleichwohl mit stets gleichbleibender
Vorspannung aneinanderliegen, können
sie relativ dünn ausfallen,
so dass die gesamte zu beschleunigende Masse der Lamellen gering
und die Anordnung für hohe
Fahrgeschwindigkeiten verwendbar ist, ohne dass dabei die Dichtwirkung
des gesamten Lamellen-Paketes verloren geht. Auf diese Weise kann
die Erfindung deshalb an allen schnelllaufenden Maschinen mit großem Erfolg
verwendet werden, um die Maschine vor den von dem Werkzeug erzeugten und/oder
abspritzenden Partikeln zu schützen;
stattdessen können
diese ohne weiteres auch aus dem von dem Faltenbalg überdeckten
Raum abgesaugt werden.
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Um
sicherzustellen, dass keine Partikel zwischen die Lamellen gelangen
können,
ist es am besten, wenn jede Lamelle der Lamellen-Sätze auf
ihrer der Befestigung an dem Stützrahmen
entgegengesetzten Rückseite
eine aus der Ebene der Lamelle leicht in Richtung auf die nächste, von
ihr überdeckte Lamelle
abgebogene Schleiflippe aufweist. Auf diese Weise werden anhaftende
Partikel abgestreift, und die Lamellen sind etwas voneinander beabstandet, so
dass jeweils ein Flügel
des ergänzenden
Lamellensatz zwischen je zwei Lamellen des benachbarten Lamellen-Satzes
leicht beweglich verbleiben kann.
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Es
ist vorteilhaft, wenn die Lamellen jeweils schwenkbar an dem Stützrahmen
angebracht sind; dazu kann beispielsweise das Ende der Lamelle zu einer
Haltelasche abgekantet sein und eine Anschlagkante des Stützrahmens übergreifen,
wobei sowohl in der Haltelasche als auch in einem dieser benachbarten
Bereich der Lamelle Schlitze für
eine Federklammer vorgesehen sind, welche die Schlitze durchgreift
und unter Vorspannung an der Lamelle anliegt. Dabei ist die Abkantung
zweckmäßig so ausgeführt, dass
sie flächenparallel
mit der Anschlagkante ist, wenn die Lamelle in Arbeitsstellung ist.
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Wegen
der komplizierten Bewegungsabläufe zwischen
den beteiligten Lamellen während
der Fahrbewegung des Faltenbalges hat es sich als besonders vorteilhaft
herausgestellt, wenn die Flügel
an den Lamellen des ergänzenden
Lamellen-Satzes an ihrer Vorderseite eine in Richtung ihrer Rückseite
zurückschwingende
Kurvatur aufweisen, so dass die Lamellen unabhängig von ihrer Schwenkbewegung um
die Anschlagkante stets freigängig
sind. Dazu trägt
weiterhin bei, wenn die die Balgkörper abdeckenden Lamellen,
die einem Zwickel benachbart sind, einen Abstand zueinander aufweisen,
der größer ist
als die Breite eines Mittelstückes
zwischen den Flügeln
der ergänzenden
Lamelle.
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Insgesamt
ist durch die Erfindung eine Anordnung geschaffen worden, die es
einerseits ermöglicht,
Faltenbälge
auch mit einem kompletten Innenschutz auszustatten, ohne dass dabei
seine Bewegungsfreiheit eingeschränkt oder die Fahrgeschwindigkeit
gemindert werden müßte. Die
fast spaltlose Abdeckung eines Werkzeuges erlaubt zugleich, dessen
Arbeitsbereich einem ständigen
Unterdruck auszusetzen, der dafür
sorgt, dass beim Bearbeiten anfallende Partikel restlos abgeführt werden.
Dessenungeachtet ist es aber auch gelungen, die dafür erforderlichen
Lamellen-Sätze
aus jeweils gleichen Lamellen auszuführen und damit ihre Herstellung
recht einfach zu gestalten.
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Weiter
Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert. Es
zeigen
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1 die
Balgkörper
eines erfindungsgemäßen L-förmigen Faltenbalges,
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2 eine
vergrößerte Einzelheit
A aus 1, beide in räumlicher
Darstellung,
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3 einen
Schnitt B – B
aus 2 und
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4 eine
Lamelle nach der Erfindung in Vorderansicht 4a, Draufsicht 4b,
Ansicht C aus der Draufsicht 4a und einer etwas verkleinerten
räumlichen
Darstellung 4d,
sämtlich
in schematischer, vereinfachter Darstellung.
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Von
einem L-förmigen
Faltenbalg nach der Erfindung sind in der 1 eine Anzahl
von Stützrahmen 1 zu
erkennen. Jeder Stützrahmen 1 ist
hierbei aus zwei Schenkeln 2 zusammengesetzt und in nicht weiter
dargestellter Weise an einer Knickstelle des zugehörigen Balgkörpers befestigt;
die Einzelheiten hierzu sind fachüblich und in der Zeichnung
weggelassen. An denen etwa rechtwinklig zueinander ausgebildeten
Schenkeln 2 sind jeweils Lamellen 3 zweier (primäre) Lamellen-Sätze L1 gehaltert
und in dem Zwickel 4 zwischen den Schenkeln 2 durch
einen ergänzenden
(sekundären)
Lamellen-Satz L2 miteinander gekoppelt, dessen Lamellen 5 in
der 1 nur teilweise sichtbar sind: ein Mittelstück 6 dieser
Lamellen 5 reicht gerade (ungefähr) von einer Seitenkante 7 einer
Lamelle 3 bis zu der Seitenkante 7 einer benachbarten,
um 90° versetzten
Lamelle 3. Die Lamellen 3 sind im wesentlichen
eben ausgebildet, weisen jedoch an einer Längsseite eine schmale Schleiflippe 8 auf,
die aus der jeweiligen Lamelle 3 abgekantet ist und mit
ihrer freien Vorderkante der nächsten, überdeckten
Lamelle 3 aufliegt, so dass zwischen benachbarten Lamellen 3 im Überdeckungsbereich
jeweils ein Spalt verbleibt. Auszuglänge des Faltenbalges und Tiefe
t der Lamellen 3 sind so eingerichtet, dass benachbarte
Lamellen 3 stets eine Überdeckung
beibehalten. Ganz ähnlich
sind an den Lamellen 5 Schleiflippen 9 vorgesehen.
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Eine
Lamelle 5 des ergänzenden
Lamellen-Satzes L2 ist in der 4 ausführlich dargestellt. Aus
dem Mittelstück 6 sind
beiderseits Flügel 10 abgekantet,
deren Normalen senkrecht aufeinander stehen. Sowohl an den Flügeln 10 als
auch an dem Mittelstück 6 sind
an deren Rückseite 11 jeweils Schleiflippen 9a,b
abgekantet. Während
die mittlere Schleiflippe 9a auf der nächstfolgenden Lamelle 5 aufliegt,
kontaktieren die seitlichen Schleiflippen 9b der Flügel 10 mit
den benachbarten Lamellen 3 der primären Lamellen-Sätze L1; diese seitlichen Schleiflippen 9b können gegebenenfalls
auch entfallen.
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An
der Vorderseite 12 der Lamellen 5 ist in 4 eine
doppelt abgekantete Haltelasche 13 zu erkennen (4c). In jedem der gegeneinander um etwa
90° abgewinkelten
Flachstücke 14 der
Haltelasche 13 ist ein Schlitz 15 ausgenommen
für eine
Federklammer 16, die (3) zur Befestigung
der Lamellen 3,5 an einem Stützrahmen 1 dient.
Wie in 4 weiterhin gut zu sehen ist, verbindet eine Kurvatur 17 die
Vorderseite 12 mit der Rückseite 11 im Bereich
der Flügel 10.
Die Kurvatur 17 ist hier parabelförmig, jedoch sind auch andere
Kurven denkbar, die verhindern, dass Teile der Rückseite 11 im Bereich
der Flügel 10 über die
im Bereich der Haltelasche 13 an einer An schlagkante 18 (3)
des Stützrahmens 1 ausgebildete
Schwenkachse 19 geraten, wenn die Lamellen 5 beim
Zusammenfahren des Faltenbalges angehoben werden.
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In
der 2, in der die Federklammern 16 weggelassen
sind, wird deutlich, dass die Flügel 10 die
seitlichen Lamellen 3 in Richtung der Balgkörper unterfangen
und beim Zusammenfahren des Faltenbalges in den Spalt zwischen zwei
benachbarten, aneinander gleitenden Lamellen 3 geraten.
Es ist weiterhin zuerkennen, dass die um die Breite b beabstandeten
Biegekanten 20 zwischen den Flügeln 10 und dem Mittelstück 6 nicht
zusammenfallen mit den benachbarten Seitenkanten 7 der
Lamellen 3, um deren Beweglichkeit nicht einzuschränken.
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Eine
Federklammer 16 besteht entsprechend 3 in
einfacher Weise aus zwei U-förmig abgebogenen
Federschenkeln 21, an denen jeweils ein nach innen gerichteter
Druckschenkel 22 abgekantet ist. Einer der Federschenkel 21 und
der an dem anderen Federschenkel 21 befindliche Druckschenkel 22 durchgreifen
dabei jeweils einen Schlitz 15 der Haltelasche 13,
welche dabei die Anschlagkante 18 des Stützrahmens 1 überfängt, so
dass die Lamellen 3,5 unter Vorspannung an der
Anschlagkante 18 schwenken können.
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- 1
- Stützrahmen
- 2
- Schenkel
- 3
- Lamelle
(von L1)
- 4
- Zwickel
- 5
- Lamelle
(von L2)
- 6
- Mittelstück
- 7
- Seitenkante
- 8
- Schleiflippe
(an Lamelle 3)
- 9a,b
- Schleiflippe
(an Lamelle 5)
- 10
- Flügel
- 11
- Rückseite
- 12
- Vorderseite
- 13
- Haltelasche,
Abkantung
- 14
- Flachstück
- 15
- Schlitz
- 16
- Federklammer
- 17
- Kurvatur
- 18
- Anschlagkante
- 19
- Schwenkachse
- 20
- Biegekante
- 21
- Federschenkel
- 22
- Druckschenkel
- b
- Breite
(Lamelle 5, Mittelstück)
- t
- Tiefe
(Lamelle 3)
- L1
- (primärer) Lamellen-Satz
- L2
- (sekundärer) ergänzender
Lamellen-Satz