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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum
Schneiden durch erosive Entladungen einer Werkstückelektrode mittels
einer Drahtelektrade, die zwischen zwei Führungsköpfen, die jeweils auf
einem Arm montiert sind, abrollt. Wenigstens einer dieser Arme
durchsetzt eine der Wandungen eines dichten Behälters, enthaltend eine
Arbeitsflüssigkeit, wozu wenigstens eine Öffnung in dieser Wandung
angebracht ist. Eine Dichtungsvorrichtung verhindert, daß Flüssigkeit durch
diese Öffnung austritt, während dem Behälter und der Armdurchführung
erlaubt wird, sich relativ zueinander in zwei orthogonalen Richtungen zu
bewegen. Die Werkstückelektrode ist im allgemeinen in der
Arbeitsflüssigkeit eingetaucht und verbleibt in dem Behälter. Der letztere ist in
der Lage, dank eines Kreuzschlittens verschoben zu werden. Es handelt
sich im allgemeinen um einen Behälter in Form eines Parallelepipeds, das
längs zweier orthogonaler Richtungen parallel zu seiner Basis und
parallel einerseits zur Achse des hindurchtretenden Arms (Richtung Y) und
andererseits zu der Wandung, die die Öffnung aufweist, durch die dieser
Arm verläuft (Richtung X), verschiebbar ist.
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Man kennt derartige Dichtungsvorrichtungen, die es
ermöglichen, dem Druck, der durch die Flüssigkeit gegen die Wandungen des
Behälters ausgeübt wird, ohne Deformation, die ihr Funktionieren
beeinträchtigen
würde, zu widerstehen, insbesondere die in dem europäischen
Patent EP 133 160 beschriebene. Sie wird durch eine Platte gebildet, die
mit einer Öffnung zum Durchführen des hindurchtretenden Arms versehen
ist, längs dem die Wandung des Behälters verschiebbar ist, in dem die
Öffnung, durch die der Arm hindurchtritt, verschiebbar ist und die
derart profiliert ist, daß eine transversale Verschiebung des Behälters in
bezug auf diesen Arm ermöglicht wird. Die Oberfläche dieser Platte ist
ausreichend, um ihr zu ermöglichen, die Öffnung dieser Wandung
abzudecken, in welcher Position sich diese letztere auch immer befindet.
Wenigstens eine Dichtung ist zwischen der Platte und der Wandung und
wenigstens eine andere Dichtung zwischen der Platte und dem Arm
vorgesehen. Die durch die Platte und die Dichtung Platte-Arm gebildete
Einheit kann längs dieses Arms verschoben werden.
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Jedoch treten infolge des durch die Arbeitsflüssigkeit auf
diese Platte ausgeübten Drucks Kräfte auf, die die freie Verschiebung
der Wand in der Dichtungsebene behindern. In der Tat wird die Platte
infolge des auf sie ausgeübten Drucks gegen die Wandung des Behälters
unter Zusammendrücken der Dichtung zwischen Platte und Wandung gedrückt.
Reibungskräfte werden auf diese Weise zwischen der Wandung und der
Platte hervorgerufen, wenn eine gegenüber der anderen verschoben wird.
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Im Falle der in der vorliegenden Erfindung beschriebenen
Maschine, wo es der Behälter ist, der verschoben wird, während der
hindurchtretende Arm feststehend bleibt, ist es daher die Wandung, die sich
parallel zu der Platte verschiebt, während diese unbeweglich verbleibt,
kann man aber den umgekehrten Fall betrachten. Wie in der Figur 1
schematisiert ist, die einen Schnitt längs einer horizontalen Ebene einer
Vorrichtung des Typs, beschrieben in dem Patent EP 133 160, darstellt,
wird die Wand 2 des Behälters in dem durch den Pfeil F angezeigten Sinn
verschoben. Aufgrund dieser Reibungskräfte hat sie die Neigung, die
Platte 1 auf dem Niveau der Dichtung Wandung-Platte 3 mitzunehmen (zumal
desweiteren diese letztere zwischen ihnen durch den durch die
Arbeitsflüssigkeit ausgeübten Druck zusammengedrückt ist), so daß auf diese
Weise eine störende Verschiebung dieser Platte (im Sinne des Pfeils f)
hervorgerufen wird. Letztere drückt daher die Ringdichtung 4 zwischen
Platte und Arm stark gegen den hindurchtretenden Arm 5, diesen
gegebenenfalls komprimierend, auf diese Weise einen Druck senkrecht zur
Oberfläche des letzteren ausübend. Dies bewirkt insbesondere die
Durchbiegung, das Biegen dieses Arms und infolgedessen eine störende
Verschiebung seines Endes, das den Führungs-(oder Arbeits-)Kopf 15 trägt, in der
gleichen Richtung wie die der Verschiebung der beweglichen Wand, wobei
die Achse des Arms von ihrer ungestörten Ausrichtung in bezug auf die
Wandung abweicht (eine Ausrichtung, die vorzugsweise senkrecht zu dieser
Wandung verläuft). Dies führt zu einem Genauigkeitsverlust, der
wesentlich sein kann. Desweiteren ruft diese Deformation des Arms gleichzeitig
eine Deformation der Stirnfläche der Säule 8 hervor, in der der
hindurchtretende Arm bezüglich des Maschinenbetts fixiert ist, was die
Verbiegungsamplitude des Arms betont.
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Aufgrund der Gleichzeitigkeit von Bewegungen längs der Achsen
X und Y führt diese Verbiegung zu einem weiteren Nachteil. Tatsächlich
verschiebt sich zur gleichen Zeit, zu der die Verschiebung in Richtung X
bewirkt wird, die Dichtung 4 längs des Arms 5 (in Richtung Y) und die
Reibungen zwischen Dichtung und Arm, die die Tendenz haben, sich der
Bewegung in der Richtung Y entgegenzustellen, wirken sich längs einer
einzigen Mantellinie des Arms aus, und zwar in asymmetrischer Weise, weil
ja die Dichtung 4 in bezug auf die Achse des Arms dezentriert ist. Die
Verschiebung der Dichtung 4 (und der Platte 1) wird daher nur durch eine
Seite des Arms gebremst, wobei die Platte 1 und der Arm 5 die Neigung
haben, nicht mehr senkrecht zueinander zu sein, was ein zusätzlicher
Grund für Deformation und Präzisionsverlust ist.
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Schließlich kann diese störende Verschiebung der Platte 1 in
der Richtung f unter asymmetrischer Komprimierung der Dichtung 4 gegen
den Arm selbst das Lösen dieser Dichtung von der Armoberfläche und daher
einen Dichtigkeitsverlust hervorrufen.
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Es ist offensichtlich möglich, die in dem Patent EP 133 160
beschriebene Vorrichtung derart zu verbessern, daß die Reibungskräfte
zwischen der Wand und der Platte und zwischen dem Arm und der Dichtung,
die diesen umgibt, vermindert werden. Die verschiedenen möglichen
Techniken (Spezialdichtungen und -beschichtungen, Schmierung, etc.) werden
später beschrieben. Jedoch sind der Druck, der durch die
Arbeitsflüssigkeit ausgeübt wird, und die Stärke der Reibungskräfte, die hieraus
resultiert, derart, daß die Verbesserungen, bezogen auf die Genauigkeit,
gering bleiben und daß die Wirkungen aufgrund der Reibungen nicht zum
wesentlichen Unterdrücken der horizontalen Verbiegung des unteren Arms
(hindurchtretender Arm) vermindert werden können.
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Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, diesen Nachteilen
abzuhelfen. Der Gegenstand dieser Erfindung ist eine Leit- oder
Schutzvorrichtung, die verhindert, daß sich diese asymmetrischen Druck- und
Reibkräfte, die sich asymmetrisch auf den hindurchtretenden Arm auswirken
(man nennt sie auch "Antiflexionsvorrichtung"), die derart angeordnet
ist, daß jegliche Deformation des hindurchtretenden Arms, insbesondere
jegliche störende horizontale Verschiebung des Führungskopfes, die
aufgrund dieser asymmetrischen Kräfte hervorgerufen würde, verhindert wird.
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Diese Vorrichtung kann insbesondere derart angeordnet sein,
daß jegliche Relativbewegung zwischen der Platte und dem Arm senkrecht
zur Achse des letzteren verhindert wird, indem beispielsweise
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- die Platte mit einem festen Maschinenelement in der Richtung
X festgehalten wird (was verhindert, daß sie transversal mit dem Arm
durch die Bewegung der Wandung mitgenommen wird), oder
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- indem verhindert wird, daß ein asymmetrischer Druck des
Teils der Platte, der die Dichtung zwischen Platte und Arm einschließt,
sich auf diese letztere auswirkt, oder ferner
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- indem verhindert wird, daß eine eventuelle störende Bewegung
der Platte in der Richtung X sich nicht auf ein Führungssystem
überträgt, das diese Dichtung zwischen Platte und Arm einschließt und/oder
führt.
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Die vorliegende Erfindung betrifft daher eine Maschine zum
Schneiden durch Elektroerosion mittels einer Drahtelektrode, die
wenigstens teilweise eingetaucht oder unter starkem Druck angesprüht
arbeitet, mit wenigstens einem Arm, der durch eine Wand des dichten Behälters
hindurchgeführt ist, der die Arbeitsflüssigkeit enthält und eine
Dichtungsplatte trägt, die die Öffnung, durch die der Arm verläuft, abdeckt,
wobei die Dichtungsplatte mit wenigstens einer Dichtung zu diesem
hindurchführenden
Arm verbunden ist und längs dieser die Wand, durch die
der Arm hindurchgeführt ist, verschoben werden kann, gekennzeichnet
durch eine Vorrichtung zum Ableiten der Reib- und Druckkräfte, die
asymmetrisch auf den hindurchtretenden Arm einwirken und durch Reibungen
hervorgerufen werden, die zwischen der Platte und der Wand, durch die
der Arm geführt ist, ebenso wie auf dem Niveau der Dichtung zwischen
diesem letzteren und der Platte auftreten, wobei die Vorrichtung derart
ausgebildet ist, daß die Übertragung auf den hindurchtretenden Arm einer
eventuellen Bewegung der Platte in der Richtung X senkrecht zur Achse
dieses Arms verhindert wird.
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Eine erste Variante (siehe Fig. 2) wird durch eine Hülse
gebildet, die am Maschinenrahmen befestigt ist, den hindurchtretenden Arm,
ohne mit diesem in Berührung zu treten, umgibt und zwischen dem Arm der
Dichtung zwischen Platte und Arm (die auf diese Weise eine Dichtung
zwischen Platte und Hülse wird) eingesetzt wird. Es handelt sich daher
um die Hülse, die dann an einer Seite Reibungen und einem Druck
unterliegt, der senkrecht zu der Platte ausgeübt und durch die Dichtung
zwischen Platte und Hülse und nicht mehr dem hindurchtretenden Arm
übertragen wird.
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Das Spiel zwischen der Hülse und dem Arm kann genügend sein,
damit immer und überall ein Raum zwischen diesen selbst in dem Fall
maximaler Verbiegung der Hülse existiert. Das Spiel kann beispielsweise
von 1 mm bis 15 mm variieren.
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Sie weist nicht zwingend einen Querschnitt von gleicher Form
wie der Arm auf. Auf diese Weise kann eine Hülse mit quadratischem
Querschnitt beispielsweise einen zylindrischen Arm umgeben. Jedenfalls sind
der Arm und die Hülse vorzugsweise zwei koaxiale Zylinder.
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Eine zweite Variante (siehe Fig. 3) wird durch ein
Befestigungssystem für die Platte am Gleitstück des Kreuzschlittens für die
Verschiebungen parallel zur Achse des hindurchtretenden Arms
(Verschiebung Y) gebildet. Auf diese Weise übertragen sich die Kräfte aufgrund
des Drucks, der durch die Arbeitsflüssigkeit auf die Platte ausgeübt
wird und die Neigung besitzt, diese letztere mit der beweglichen Wand
mitzunehmen, durch Zwischenschaltung dieses Systems auf das Gleitstück
und nicht auf die Dichtung zwischen Platte und Arm und auf den
hindurchtretenden Arm (oder die Hülse, wenn man beispielsweise die beiden
Varianten kombiniert). Wenn die Reaktionskräfte auf dem Niveau dieses
Gleitstücks auftreten, übertragen sie sich nicht in irgendeine Deformation
des hindurchtretenden Arms (oder der Hülse).
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Eine dritte Variante wird durch eine Vorrichtung gebildet, bei
der die Platte nicht mehr mit dem Führungssystem, das die ringförmige
Dichtung(en), die den hindurchführenden Arm umgeben, einschließen und
führen, fest angeordnet ist, sondern elastisch mit diesem Führungssystem
verbunden ist. Die störenden Bewegungen der Platte in der Richtung X
übertragen sich nicht mehr auf dieses System und daher nicht auf die
Dichtung, die den Arm umgibt (siehe Fig. 4).
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Die Vorrichtung, die an der EDM-Maschine der vorliegenden
Erfindung montiert ist, kann entsprechend den drei vorstehend bei
spielhaft erwähnten Varianten verschieden ausgebildet sein. Die letzteren,
die sich als besonders wirksam herausgestellt haben, können in
Kombination und/oder im Zusammenhang mit anderen Verbesserungen verwendet
werden, die dazu neigen, die Reibungskräfte auf dem Niveau von Dichtungen
der Dichtungseinrichtung zu vermindern, Verbesserungen, die weiter
beschrieben werden.
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Die drei Varianten werden besser mit Hilfe der beigefügten
Zeichnungen beschrieben, in denen
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- die bereits weiter oben erwähnte Fig. 1 den Vorgang der
Verbiegung des hindurchtretenden Arms aufgrund insbesondere von Reibungen,
die zwischen der Dichtungsplatte und der Verschiebungswand des Behälters
durch den Druck der Arbeitsflüssigkeit gegen diese Platte und die
Wandungen des Behälters induziert werden, schematisiert; sie betrifft einen
Schnitt längs einer Horizontalebene senkrecht zu der Wandung, die von
dem Arm durchsetzt wird und die Achse dieses Arms enthält;
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- die Fig. 2 eine erste Variante der Vorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung illustriert, die durch eine Hülse gebildet wird,
die den hindurchtretenden Arm von der Dichtungsvorrichtung mechanisch
isoliert; dies ist ebenfalls ein Schnitt gemäß einer Horizontalebene
senkrecht zu der Wandung, die von dem Arm durchsetzt wird und die Achse
dieses Arms enthält;
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- die Fig. 3 eine zweite Variante der Vorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung schematisiert, die durch ein Befestigungssystem
für die Dichtungsplatte an einem festen Element der EDM-Maschine
gebildet wird; es handelt sich um einen Schnitt längs einer Horizontalebene
senkrecht zu der Wandung, die von dem Arm durchsetzt wird und die Achse
des Arms enthält (Fig. 3a), und einen Schnitt gemäß einer Vertikalebene
senkrecht zu der Wandung, die von dem Arm durchsetzt wird und die Achse
des Arms enthält (Fig. 3b);
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- die Fig. 4 eine dritte Variante der Vorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung repräsentiert, die durch ein elastisches
Verbindungssystem zwischen der Dichtungsplatte und der Gesamtheit gebildet
wird, die geeignet ist, längs des hindurchtretenden Arms verschoben zu
werden; dies ist ein Schnitt gemäß einer Horizontalebene senkrecht zu
der Wand, durch die der Arm hindurchtritt und die Achse des Arms
enthält;
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- die Fig. 5 Schnitte gemäß einer vertikalen Ebene senkrecht
zu der Wand, durch die der Arm hindurchtritt und seine Achse enthält,
sammelt. Diese Schnitte zeigen verschiedene mögliche Arten der
Realisationen von Dichtungsvorrichtungen.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
verlängert sich, wie in Fig. 2 gezeigt ist, die Platte 1 durch ein Teil
9, das unterschiedliche Profile aufweisen kann, in denen eine oder
mehrere Dichtungen 4 zwischen Arm und Platte eingesetzt sind und die diese
letztere führen, wenn sie längs der Hülse 6 verschoben wird, die koaxial
um die Achse des hindurchtretenden Arms 5 montiert ist. Die Platte 1
wird stark gegen die Dichtungen 3 durch den Druck der Arbeitsflüssigkeit
gedrückt, wodurch eine gute Dichtigkeit sichergestellt wird. (Es sei
darauf aufmerksam gemacht, daß dann, wenn man nicht im Tauchbad arbeitet,
die Platte 1 gegen die Dichtungen 3 durch jedes bekannte und geeignete
System gedrückt werden kann.) Desweiteren nimmt sie die Wand 2 während
ihres Verschiebens in der Richtung X mit, was zu asymmetrischen
Druckkräften, ausgeübt auf eine einzige Seite gegen die Wand der Hülse 6
durch die Ringdichtung 4, eingesetzt in das Profil der Führung 9 und
eine Verbiegung der Hülse hervorrufend, führt. Der Raum 7, der zwischen
der Hülse 6 und dem Arm 5 angeordnet ist, ist ausreichend, damit diese
Verbiegung sich nicht auf den Arm 5 überträgt. Die Hülse 6 ist am Bett
soweit wie möglich von der Stelle entfernt befestigt, wo der
hindurchtretende Arm eingespannt ist. Der Arm ist in der Stirnfläche der Säule 8
eingespannt, die in bezug auf die von dem Arm durchsetzte Wand des
Behälters gegenüber angeordnet ist, und die Hülse erweitert sich an ihrem
Ende derart, daß sie an den Seiten der Säule 8 benachbart zu dieser
Stirnfläche befestigt ist. Diese Art der Befestigung der Hülse
verhindert, daß die Kräfte aufgrund der Verbiegung der Hülse, die sich auf die
Säule übertragen, nicht längs dieser letzteren durch ihr Einspannen in
dem Bett zur Deformation dieser Säule in der Nähe der Stelle führen, wo
der hindurchtretende Arm 5 selbst eingespannt ist. Man vermeidet auf
diese Weise, daß eine Deformation des Betts eine Verbiegung des
hindurchtretenden Arms bewirkt.
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Die Hülse 6 kann bis zum Arbeitskopf 15, der von dem Arm 5
getragen wird, verlängert sein oder in irgendeinem Abstand von der von dem
Arm durchsetzten Öffnung aufhören.
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Eine weiche Dichtung kann zwischen der Hülse 6 und dem Arm 5
angeordnet sein, die gegebenenfalls den Raum 7, der zwischen dem Arm und
der Hülse vorgesehen ist, dichthält, jedoch die Deformation der Hülse 6
nicht auf den Arm 5 überträgt. Es kann sich insbesondere um einen Balg
16, wie er in Fig. 2 dargestellt und in der Nähe des Arbeitskopfes 15
angeordnet ist, handeln. Es kann ferner ein anderer Typ und
beispielsweise in der Nähe der Befestigung des Arms 5 an der Säule 8 angeordnet
sein.
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Diese Hülse 6 kann eine Mehrfachwandung aufweisen und
beispielsweise ein doppelwandiger Zylinder sein. Wie der Raum 7 kann der
zwischen diesen Doppelwandungen angeordnete Raum abgedichtet oder nicht
abgedichtet sein.
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Der Raum 7, der im allgemeinen von einigen Millimetern ist,
oder derjenige, der zwischen eventuellen Doppelwandungen der Hülse
vorgesehen ist, kann vorzugsweise, wenn er abgedichtet und daher trocken
ist, zur Aufnahme bestimmter Verkabelungen zum Arbeitskopf 15 oder zum
dortigen Montieren der Vorrichtung dienen, die für den Rücklauf der
Drahtelektrode notwendig ist. Es ist insbesondere vorteilhaft, einen
dieser Räume zum Thermostabilisieren des Arms 5 auf der Temperatur der
Arbeitsflüssigkeit, beispielsweise mit Hilfe von Leitungen, zu
verwenden, die die Zirkulation einer geeigneten Flüssigkeit, beispielsweise
von Wasser oder Arbeitsflüssigkeit, gehalten auf einer konstanten
Temperatur, die diejenige der von dem Behälter aufgenommenen Flüssigkeit,
beispielsweise 20ºC, sein kann, erlauben.
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Eine derartige Thermostabilisation des hindurchtretenden Arms
ist überaus zweckmäßig, wenn man mit teilweisem Eintauchen oder
Ansprühen arbeitet.
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Es ist auch möglich, eine Einheit aus Hülse und Arm
einzutauchen, die keine den Raum 7 abdichtende Dichtung umfaßt. Letzterer kann
sich daher mit Arbeitsflüssigkeit füllen. Man kann so ein Organ, wie
eine weiche permeable Membran, vorsehen, die diese Arbeitsflüssigkeit
filtert, um eine Verschmutzung des Raums 7 zu vermeiden.
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Anstatt an den Seiten der Säule 8 befestigt zu sein, kann die
Hülse, wie es für den Arm der Fall ist, diese durchsetzen. Sie kann
ferner bei einer Maschine anderer Konzeption, beispielsweise an einer
Bühne, einem festen Tisch, usw., befestigt sein.
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Gemäß einer zweiten, besonders vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung, die in Fig. 3 schematisiert ist, ist die Platte 1 über
eine Vorrichtung 11 am Gleitstück 10 des Kreuzschlittens befestigt. Bei
dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel wird diese Befestigung an der
Stelle des Führungsprofils 9 realisiert. Dieses Gleitstück 10, das die
Bewegungen in der Richtung Y sichert, bleibt während der Verschiebung in der
Richtung X unbeweglich. Die Platte 1 wird daher nicht mehr in der
Richtung X während der Verschiebung der Wand 1 mitgenommen. Sie wird daher
die Ringdichtung 4 nicht mehr pressen und gegebenenfalls komprimieren,
wodurch jeglicher asymmetrischer Druck auf den Arm 5 senkrecht zu seiner
Achse und daher jedes Verbiegungsrisiko des letzteren unterdrückt wird.
Desweiteren ist die Ringdichtung 4, die den Arm 5, der nicht mehr einem
asymmetrischen Druck unterworfen ist, umgibt, nicht mehr dem Risiko
unterworfen, an einer Seite zerdrückt zu werden; dies verbessert die
Abdichtung und erleichtert ihre Verschiebung längs des Arms 5, wenn der
Behälter eine Verschiebung in der Richtung Y vornimmt.
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Andere Vorteile dieser Variante in bezug auf zwei andere
Varianten und in bezug zu der in dem Patent EP 133 160 beschriebenen
Vorrichtung bestehen in der Verbesserung der Übertragung der Bewegung in
der Richtung Y, gesteuert durch die Verschiebung des Gleitstücks 10, auf
die Dichtung 4. In der Tat überträgt sich gemäß dieser Variante durch
Zwischenschaltung der Vorrichtung 11 die Bewegung des Gleitstücks 10
quasi direkt auf das Führungsprofil 9, das die Platte 1 verlängert und
in das die Ringdichtung 4 eingesetzt ist. Bei den anderen Varianten
überträgt sich hingegen die Bewegung des Gleitstücks 10 zunächst auf den
Behälter, insbesondere auf die Wandung 2, dann durch Zwischenschaltung
der Dichtung 3 zwischen Platte und Wand auf die Patte 1 und auf das
Profil 9, das die Dichtung 4 faßt.
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Gemäß einer dritten in Fig. 4 schematisierten Variante ist die
in dem europäischen Patent, publiziert unter der Nummer 133 160,
beschriebene Vorrichtung derart modifiziert, daß das Teil 9, das die
Ringdichtung 4 faßt, nicht mehr integrales und festes Teil der Platte 1 ist,
sondern mit dieser letzteren durch eine dichte und genügend elastische
Verbindung 14 verbunden ist, um nicht eine Bewegung eines dieser Organe
1 oder 9 auf das andere, insbesondere jede störende Bewegung der Platte
1 bezüglich des Führungsorgans 9 und daher auf die Ringdichtung 4, die
den Arm 5 oder die Hülse 6 umgibt, zu übertragen. Diese Dichtung 4 übt
daher nicht mehr irgendeinen asymmetrischen Druck auf den Arm 5 aus und
kann frei längs des letzteren in der Richtung Y verschoben werden, wobei
immer eine gute Dichtheit sichergestellt wird, selbst wenn sich die
Platte 1 gemäß f verschiebt. Dies ist überaus wirksam, wenn die
störenden Bewegungen der Platte relativ gering sind als Folge davon, daß ein
nicht zu hoher Flüssigkeitsdruck herrscht, oder als Folge von relativ
geringen Reibungen zwischen Platte und Wand.
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Umgekehrt kann die Bewegung längs der Richtung Y nicht mehr
auf die Dichtung 4 durch die Platte 1 übertragen werden, die Bewegung
dieser letzteren längs Y kann nicht mehr die Verschiebung der Dichtung 4
längs des Arms 5 steuern. Ein geeignetes, nicht in der Fig. 4a
dargestelltes
System, das mit dem Teil 9 verbunden ist, muß daher ihre
Verschiebung steuern. Man kann dies durch ein System vom Typ der
Vorrichtung 11, die im Zusammenhang mit der vorstehenden Variante beschrieben
wurde, bewirken, d.h. eine Vorrichtung, die das Organ 9 mit dem
Gleitstück 10 des Kreuzschlittens (Fig. 5k) verbindet. Eine Kombination
dieser beiden Varianten kann sich daher als besonders vorteilhaft erweisen.
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Jedenfalls kann eine geeignete Konfiguration des Profils 9
ihre Mitnahme durch die Platte 1 in der Richtung Y ermöglichen (Fig. 4b).
Die Verbindung zwischen dem Profil 9 und der Platte 1 kann
beispielsweise durch eine O-Ringdichtung gesichert werden. Diese wird asymmetrisch
gedrückt (bei 14b und nicht bei 14a), überträgt jedoch die Bewegung
gemäß f der Platte 1 nicht auf das Profil 9.
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Es ist auch möglich, eine Verbindung 14, beispielsweise einen
Balg oder eine zylindrische Membran, vorzusehen, die derart angeordnet
ist, daß sie alleine die Platte 1 in der Richtung Y während der
Bewegungen des Behälters in dieser Richtung verschiebt, wobei die durch das
Teil 9 und die Dichtung 4 gebildete Einheit in bezug auf den Arm 5
feststehend bleibt. Die Dichtung 4 sichert dann nur noch die
Dichtungsfunktion. Es gibt keine Reibungen in der Richtung Y. Dies ist offensichtlich
besonders durchführbar für kleine Hübe in der Richtung Y (siehe
insbesondere die Fig. 51).
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Schließlich besitzt diese dritte Variante noch einen weiteren
Vorteil: die Platte 1, die nicht mehr starr mit der Dichtung 4 und ihrer
Führungsvorrichtung 9 verbunden ist, ist frei, leicht in der Richtung X
verschoben zu werden, wenn die Dichtungsvorrichtung in der Richtung Y
längs eines Arms 5 verschoben wird, dessen Achse nicht vollkommen
parallel zu dieser Richtung Y ist. Diese Variante erlaubt auf diese Weise,
Ausrichtungsfehler des Arms 5 zu kompensieren.
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Es ist gut verständlich, daß die vorstehenden Beispiele keinen
beschränkenden Charakter haben und lediglich zur Illustration aufgeführt
sind. Zahlreiche Modifikationen können realisiert werden, insbesondere,
was die Konstitution der Dichtungsplatte, der Typ von Dichtungen, das
Profil der Wandung des Behälters, die sich längs der Platte bewegt, der
Typ des elastischen und dichten Systems, das die Platte und das
Führungsprofil
für die Ringdichtung verbindet, die längs des Arms beweglich
ist, wie in der dritten Variante verwendet, die Verwendung des Raums
zwischen der Hülse der ersten Variante und dem Arm, das System verwendet
in der zweiten Variante, das die Platte am Gleitstück des
Kreuzschlittens fixiert, das für die Bewegung in der Richtung Y verantwortlich ist,
ebenso wie der Typ der in Betracht gezogenen EDM-Maschine betrifft, ohne
den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die vorstehend beschriebenen Varianten können zu zweit oder
selbst unter Verwendung aller drei Einheiten kombiniert werden.
Desweiteren, wie bereits oben beschrieben, kann jede Maßnahme, die dazu
geeignet ist, die Reibungen zwischen der Platte und der Wandung und
zwischen der Platte und dem Arm zu vermindern, zusammen mit einer
Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
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Auf diese Weise kann die Dichtungsplatte starr oder ebensogut
von einer Folie, einer dünnen Platte oder einem weichen oder flexiblen
Band aus beispielsweise rostfreiem Stahl oder aus einem anderen Material
bestehen, das der Korrosion und der Verschmutzung der Arbeitsflüssigkeit
widersteht, wie eine Aluminium- oder PVC-Folie. Sie kann gebildet werden
durch oder abgedeckt sein mit einem Material, das das Gleiten mit so
wenig wie möglich Reibung gegenüber der Dichtung zwischen Platte und Wand
in dem Fall erlaubt, wo diese Dichtung an der mobilen Wand befestigt
ist. Wenn die Platte die Form eines Bandes hat, kann sie sich, wie
aufgrund von zwei zu diesem Zwecke vorgesehenen Systemen beiderseits der
Dichtungsvorrichtung aufrollen oder längs den Wänden des Behälters
senkrecht zu der mobilen Wand 2 entlanggleiten, um eine sehr große Bewegung
in der Richtung X zu ermöglichen. Dieses Aufrollen kann beispielsweise
derart realisiert werden, daß einer Endplatte eine Krümmung gegeben
wird, die diejenige, die durch den Flüssigkeitsdruck hervorgerufen wird,
kompensiert.
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Die Figur 5 resümiert verschiedene Profile, die für die mobile
Wand des Behälters für die verschiedenen Systeme, insbesondere die
Gleitschienen, die seine Bewegung längs der Dichtungsplatte ermöglichen,
für die Verstärkungsteile und die Enden der Platte, die mit den besagten
Gleitschienen in Eingriff kommen, möglich sind, ebenso wie verschiedene
mögliche Typen von Dichtungen. Die Dichtungsplatte und ihre
Verlängerung, die die Ringdichtung 4 führt, die den hindurchgeführten Arm oder
die Hülse umgreift, die mobile Wand, der hindurchgeführte Arm, die Hülse
ebenso wie die Dichtung zwischen Platte und Wand sind immer mit den
Bezugsziffern 1, 9, 2, 5, 6 bzw. 3 bezeichnet.
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Auf diese Weise kann die längs der Platte 1 bewegliche Wand 2
des Behälters durch eine zweite parallele Wand 12 (Fig. 5a) oder
wenigstens durch eine Platte 22 verdoppelt sein, die sich über einen Teil der
Höhe des Behälters erstreckt (Fig. 5b, 5c und 5d) und ebenfalls mit
einer Öffnung versehen ist, die den Durchtritt des Arms 5,
gegebenenfalls umgeben von der Hülse 6, ermöglicht. Sie kann zwei Gleitführungen
20 und 21 umfassen, mit denen die Dichtungsplatte 1 in Eingriff steht
(Fig. 5b, 5e, 5f, 5i, 5k und 5l).
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Diese Wand 2 wird im allgemeinen von einer Blechplatte und
daher aus einem relativ flexiblen und deformierbaren Material realisiert.
Da es jedoch wichtig ist, daß sie gut parallel zu der Dichtungsplatte 1
bleibt, um längs der letzteren mit sowenig wie möglich Reibung
verschoben werden zu können, ist es vorteilhaft, sie zu verstärken (damit sie
sich nicht unter dem Druck der Arbeitsflüssigkeit, die in dem Behälter
enthalten ist, verformt), beispielsweise durch einen festen Rahmen 30
(Fig. 5f und 5g) und/oder durch einen Doppelführungsrahmen 31 und 32,
der die Dichtungsplatte beidseitig führt, wodurch nicht nur die
Geometrie der Wand, sondern auch die der Dichtungsplatte 1 verbessert wird
(Fig. 5g und 5h). In der Tat wird diese letztere im allgemeinen aus
einer weichen Platte, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, realisiert.
Ein Verstärkungsteil 33 kann außerdem außerhalb des Behälters fixiert
werden (Fig. 5f, 5h, 5i, 5j). Es kann eine Führungsschiene, die die
Verschiebung der beweglichen Wand führt, begrenzen (Fig. 5i). Es kann auch
als Gleitführung und Führungssystem für die Dichtungsplatte 1 dienen,
die selbst außerhalb des Behälters angeordnet ist (Fig. 5j). Da die
bewegliche Wand 2 sich leicht deformieren kann, ist es beabsichtigt, die
notwendigen Löcher für die Befestigung von Gleitschienen oder
Verstärkungen durch ein EDM-Verfahren anzubringen, um das Ausbeulen bei
Verwendung klassischer Methoden zu vermeiden. Es ist auf diese Weise möglich,
die Blechplatte ohne Beeinträchtigung ihrer Planheit zu lochen. Man kann
auch einen aus einem starren Material geformten Behälter realisieren,
beispielsweise aus einer Aluminiumschmelze, der eine konstante Geometrie
aufweist.
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Wenn desweiteren die Gesamtheit, gebildet durch die mobile
Wand und die Verstärkungsteile, die auf letzterer befestigt sind, derart
ausgebildet ist, daß gerade ein Schlitz angebracht ist, in dem die
Dichtungsplatte aufgenommen ist, wird die Dichtung zwischen Wand und Platte
fakultativ, wobei ein leichtes Leck akzeptabel ist, wenn man mit
kontrollierten Lecks arbeitet (siehe beispielsweise die Fig. 5g und 5j).
Dies kann ebenso mit einem für Gleitschienen geeigneten Profil 20 und
21, in denen die Enden der Dichtungsplatte 1 aufgenommen werden, und
diesen Enden realisiert werden (Fig. 5i). Auf diese Weise können die
abgerundeten Ränder einer Dichtungsplatte 1, realisiert aus PVC oder
Aluminium, in dichter Weise in einer V-Nut, die mit TEFLON beschichtet ist,
gleiten.
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Die bei der vorliegenden Vorrichtung verwendeten Dichtungen
können unterschiedlichen Typs sein und aus irgendeinem im Stand der
Technik gut bekannten Material bestehen: Ringdichtungen oder Membranen
aus Kautschukschaum, PVC, Neopren, Polytetrafluoräthylen und andere
Plastikmaterialien (TEFLON, LUBRIFLON, LINATEX, NYLON, TURCITE),
undurchlässige Gewebe, metallische dünne Platten oder Bänder,
beispielsweise aus Inox oder Messing und jedes andere Material, das eine gute
Dichtigkeit sicherstellt, selbst wenn es dem Druck der
Arbeitsflüssigkeit unterworfen wird, die sämtlich der mobilen Wand ein leichtes
Gleiten längs der Dichtungsplatte sich zu verschieben oder der oder den
Ringdichtungen zu ermöglichen, entlang des Arms zu gleiten, und zwar
dies unter Widerstehen gegenüber einem Eintauchen in die
Arbeitsflüssigkeit. Sie können eingeklebt und ebenso beispielsweise durch mechanische
Mittel an der mobilen Wand 2 oder der Dichtungsplatte 1 befestigt sein.
Sie werden offensichtlich entsprechend der Funktion der Oberfäche, auf
der sie entlanggleiten müssen, ausgewählt unter Inbetrachtziehung ihrer
beiden Funktionen: eine Verschiebung mit sowenig wie möglich Reibung und
eine gute Dichtigkeit. Daher kann ein Abstreiferstück, das dazu bestimmt
ist, längs eines Arms oder einer Hülse aus rostfreiem Stahl zu gleiten,
vorteilhaft auf der Kontaktfläche für dieses Gleiten mit TEFLON
beschichtet sein, wobei der Körper genau gesagt durch jedes Elastomer mit
adäquaten mechanischen Eigenschaften gebildet sein kann. Ein Gleiten mit
geringer Reibung wird beispielsweise durch eine TEFLON-Dichtung
erhalten, die auf einem hartverchromten Arm oder Hülse gleitet. Desgleichen
werden die Führungsteile 9 der Ringdichtungen 4 im allgemeinen aus
Hartmetall, Keramik oder TEFLON gebildet. Es kann vorteilhaft sein,
Führungssysteme zu verwenden, die mit einer elastischen Ringdichtung,
beispielsweise vom Typ einer Abstreiferdichtung, die die Dichtigkeit
sicherstellt, und einem ringförmigen Organ mit geringem
Reibungskoeffizient ausgerüstet sind, das eine Führungsfunktion wie ein Kugellager
oder ein TEFLON-Ring hat (Fig. 1, 2 und 4). Eine einzelne Dichtung kann
übrigens diese beiden Oberflächentypen kombinieren (Fig. 3a und 3b). Die
Abstreifdichtung wird in der Weise angeordnet, daß die Ablagerung, die
durch die Arbeitsflüssigkeit auf dem Arm oder der Hülse zurückgelassen
wird, verhindert wird, wodurch die Führungsdichtung so geschützt und das
gute Gleiten derselben sichergestellt wird. Insbesondere sind
kommerziell erhältliche Dichtungen der Häuser SIMRIT, NEOTECHNA, MAAG TECHNIC,
PERROT, ANGST & PFISTER und ELASTOFLON, zu nennen. Die Dichtigkeit
zwischen der Platte und der mobilen Wand kann in genügender Weise
sichergestellt werden, indem in geeigneter Weise die Ränder der Dichtungsplatte
profiliert werden, wobei letztere in Eingriff mit einer beispielsweise
mit TEFLON beschichteten Gleitführung gelangen. Es ist nicht mehr
notwendig, in diesem Fall eine Dichtung zwischen Platte und Wand
vorzusehen.
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In dem Fall der zweiten Variante hat die Dichtung zwischen
Platte und Wand nicht mehr die Bewegung des Behälters in der Richtung Y
auf die Platte und auf die Ringdichtung zu übertragen, um letztere auf
dem Arm zu verschieben, denn diese Bewegung wird direkt durch das
Gleitstück des Kreuzschlittens gesteuert. Dies erlaubt es, eine Dichtung
auszuwählen, die sich einfach in der Richtung X deformiert, ohne auf die
Platte eine störende Verschiebung in dieser Richtung zu übertragen. Man
kann noch das Risiko des Auftretens einer Beanspruchung durch eine
Bewegung
in der Richtung X im Bereich des Führungssystems für die den Arm
umfassende Ringdichtung vermindern, wenn diese Variante mit der dritten
Variante kombiniert wird: die Bewegungen der Dichtungsplatte 1 werden
vollständig unabhängig von denjenigen aus der Einheit bestehend aus
Führungssystem 9 und Ringdichtung 4 (Fig. 5k und 5l).
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In diesem Fall kann die Verbindung zwischen der
Dichtungsplatte 1 und dem Führungssystem 9 für die Ringdichtung 4 weich sein, um die
Dichtigkeit sicherzustellen und beispielsweise durch einen Balg oder
eine zylindrische Membran, die genügend elastisch sind, damit die Platte
während ihres ganzen Laufs in der Richtung Y verschiebbar ist und einer
parasitären Bewegung gemäß X unterworfen werden kann, ohne daß das
Führungssystem 9 mitgenommen wird, gebildet werden. Die Verschiebung des
letzteren längs des Arms 5 (oder der Hülse 6) wird in der Tat durch das
System 11 gesteuert, das mit dem Gleitstück 10 fest verbunden ist (Fig.
5k).
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Bei einer weiteren Ausführungsform vorzugsweise für relativ
geringe Hübe in der Richtung Y kann die Einheit aus dem System 9 und der
Ringdichtung 4 in bezug auf den Arm 5 fest sein und einfach die
Dichtigkeit der Einheit sicherstellen (Fig. 5l). Diese Konstruktion unterbindet
offensichtlich jede Reibung in der Richtung Y.
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Die Reibungskräfte, die im Bereich von Dichtungen zwischen
Platte und Wand und den Arm umgreifende Ringdichtungen auftreten, sind
offensichtlich zum großen Teil nicht nur durch das Material, aus dem sie
gebildet sind, sondern auch durch ihre Konfiguration und den Zustand der
Oberflächen, auf denen sie gleiten (oder reiben) ebenso wie durch die
Geometrie dieser letzteren bedingt.
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Man hat oben verschiedene Maßnahmen gesehen, die die
Parallelität von Bewegungsflächen relativ zu diesen Dichtungen verbessern.
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Es ist möglich, die Präzision dieser Relativverschiebungen zu
verbessern, indem die Reibungsfläche von Dichtungen zwischen Platte und
Arm auf der Dichtungsplatte reduziert wird. Anstatt die Dichtung auf der
Platte zu befestigen, wie in dem Patent EP 133 160 beschrieben ist (Fig.
6a, 5b, 5c, 5k und 5l), befestigt man sie auf der mobilen Wand (5d, 5e
und 5f). Desgleichen vermindert die Verwendung eines Behälters mit
Einfachwandung
und daher mit einer einzigen Dichtung zwischen Platte und
Wandung anstelle von zwei, wie in demselben Patent beschrieben, die
Reibfläche um die Hälfte. Man kann die Dichtung, wie bereits oben
beschrieben, weglassen (Fig. 5g, 5i und 5j).
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Desweiteren können die Flächen, auf denen die Dichtungen
reiben (hindurchtretender Arm und mobile Wand oder Dichtungsplatte),
beispielsweise mittels einer geeigneten Beschichtung (Verchromung des Arms,
EMATAL-Beschichtung, emaillierte mobile Wand), eine geeignete Schmierung
(Siliconfett) oder eine Abstreifeinrichtung, die beispielsweise an einem
Ende der ringförmigen Dichtung angeordnet ist, um die Ablagerungen, die
durch die Arbeitsflüssigkeit zurückbleiben, zu eliminieren, oder
"Gummierungs"-Spuren zu entfernen, die das Gleiten dieser Dichtung längs des
Arms beeinträchtigen, besser gleitend gemacht werden.
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Es sei auch an die Möglichkeit, die Verschiebung der
Ringdichtung mittels einer Kugelbuchse oder einem Kugelkäfig (gegenüber Kontakt
mit der Arbeitsflüssigkeit geschützt) oder durch Rollen beipielsweise
aus Nylon oder aus Teflon (Fig. 5d, 5i und 5k) zu führen, erinnert. Es
ist auch möglich, das Eindrücken der Dichtung (und daher der Reibkräfte)
zu vermindern, indem die Gleitführungen, mit denen die Ränder der Platte
in Eingriff stehen, hinter der mobilen Wand, d.h. an der Außenseite des
Behälters (Fig. 5j) anzuordnen oder sie in geeigneter Weise zu
profilieren (Fig. 5k und 5l) oder die Dichtung zwischen der Platte und der
Verstärkungsplatte anzuordnen (Fig. 5b und 5d). Da man im allgemeinen einen
Kompromiß zwischen der durch die in der Dichtungsvorrichtung der
vorliegenden Erfindung verwendeten mobilen Dichtungen ausgeübten Reibungen und
ihrer Dichtigkeit herbeiführt, anstatt eine absolute Dichtigkeit zu
suchen, kann es vorteilhaft sein, eine bestimmte kontrollierte
Leckagemenge zu tolerieren. Diese Leckagen werden durch einen Ablauf
(schematisiert unter der Bezugsziffer 40 in den Fig. 5a und 5g), der an der
Rückseite der mobilen Wand des Behälters angeordnet ist, aufgefangen und
kanalisiert und zu dem Reservoir der Arbeitsflüssigkeit zurückgeleitet.
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Die oben beschriebenen Vorrichtungen erlauben es daher, eine
sehr gute Präzision der Positionierung des unteren Führungskopfes längs
den Achsen X und Y ebenso wie eine genügende Dichtigkeit zu erhalten und
in dem Fall der Thermostabilisation des ihn durchtretenden Arms durch
Verwendung einer Hülse eine weiter verbesserte Betriebssicherheit und
Präzision zu erhalten.