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Die Erfindung betrifft eine Einhausung für eine Werkzeugmaschine sowie eine mit einer solchen Einhausung versehene Werkzeugmaschine.
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Werkzeugmaschinen-Einhausungen können als Bestandteil einer Werkzeugmaschine oder auch als gesonderte die Werkzeugmaschinen übergreifende Einheit ausgebildet sein. Unabhängig davon ergibt sich häufig das Erfordernis wenigstens zeitweilig einen Zugang zu der Werkzeugmaschine oder zu deren Arbeitsbereich zu ermöglichen, wozu üblicherweise entsprechende Türen vorgesehen sind. Dies sind häufig Schwenk- oder Schiebetüren. Die
DE 20 2007 018 592 U1 beschreibt dazu eine Schutzkabine mit zwei aufeinander zu und voneinander weg beweglichen Türen, die entweder in gleicher Richtung oder im Winkel zueinander bewegbar sind. Außerdem beschreibt diese Druckschrift eine sogenannte Rundtüre, die einen sich vertikal erstreckenden, einem Zylindermantel folgenden Wandabschnitt aufweist, der unten auf einer Führungsschiene läuft und oben über eine kreissektorförmige Deckplatte mit einem eine Vertikalachse definierenden Schwenklager verbunden ist. Mit dieser Schwenktür lässt sich eine Öffnung in der Kabine öffnen oder schließen, die aus Sicht der Schwenkachse einen Öffnungswinkel von etwa 90 Grad aufweist.
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Einen größeren Öffnungswinkel von etwa 180 Grad erbringt eine Türanordnung mit zwei zylinderhalbschalenförmigen, aufrecht stehenden Türen, die gegensinnig um eine gemeinsame Schwenkachse drehbar bzw. verfahrbar gelagert sind. Ein zentraler Antrieb weist auf einer gemeinsamen Welle sitzende Zahnräder auf, die jeweils mit an der Unterseite der beiden schalenförmigen Türen vorgesehenen bogenförmigen Zahnstangen kämmen, um die Türen gegensinnig anzutreiben.
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Diese Anordnung führt zu einem zwangsläufig zylinderförmigen Innenraum und kann somit bei Werkzeugmaschinen keine allgemeine Verwendung finden.
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Die
JP 11114767 beschreibt hingegen eine Kabine mit segmentierter Rundtür. Um eine gemeinsame vertikale Schwenkachse drehbare Wandsegmente weisen jeweils eine um die Schwenkachse gekrümmte Vertikalwand und ein ebenes Deckenstück auf.
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Mit diesem Grundkonzept lassen sich großflächige Öffnungen sowohl vertikal als auch horizontal öffnen und schließen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einhausung für eine Werkzeugmaschine bereitzustellen, die eine großflächige, wahlweise zu öffnende und zu schließende Öffnung aufweist, wobei das Öffnen und Schließen der Öffnung mechanisiert zuverlässig und mit geringem Platzbedarf ermöglicht werden soll.
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Diese Aufgabe wird mit der Einhausung nach Anspruch 1 gelöst:
Die erfindungsgemäße Einhausung weist eine Türanordnung mit zwei Türsegmenten auf, die um eine gemeinsame Achse schwenkbar angeordnet sind. Beide Türsegmente sind dabei von einem einzigen Schwenkantrieb angetrieben, der beispielsweise durch einen auf der ortsfesten Verkleidung sitzenden Motor gebildet sein kann, der über ein Ritzel mit einer an einem der beiden Türsegmente vorgesehenen Verzahnung kämmt. Damit kann der Antriebsmotor unmittelbar das betreffende Türsegment auf und zu schwenken. Erfindungsgemäß kann aus dieser Schwenkbewegung die Schwenkbewegung des anderen vorzugsweise doppelt oder halb so schnell laufenden Türsegments abgeleitet werden. Dazu kann an der Einhausung zunächst eine ortsfeste erste Zahnstange vorgesehen sein, mit der ein Zahnrad kämmt, das an dem ersten Türsegment drehbar gelagert ist. Parallel zu diesem Zahnrad und im Abstand zu diesem ist ein zweites Zahnrad angeordnet, das über ein Getriebemittel mit dem ersten Zahnrad verbunden ist. Das zweite Zahnrad kämmt mit einer an dem zweiten Türsegment vorgesehenen zweiten Zahnstange und bewegt dadurch das zweite Türsegment relativ zu dem ersten.
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Diese Antriebslösung kommt mit einem einzigen Antrieb sowie ohne bewegte Leitungen für Antriebe oder Schalter aus. Außerdem ergibt sich eine platzsparende robuste Konstruktion.
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Die beiden Zahnräder sind vorzugsweise an den beiden Enden des ersten Türsegments, d.h. in Nachbarschaft der vorlaufenden und der nacheilenden Kante angeordnet. Es ist dabei sowohl möglich, die Zahnräder und entsprechend auch die ihnen zugeordneten Zahnstangen in der Nähe des äußeren Radius jedes Türsegments anzuordnen, wie auch alternativ in einem radial weiter innenliegenden Bereich.
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Die beiden Zahnräder weisen typischerweise zueinander parallele Drehachsen auf, die parallel zu der Achse angeordnet sind, um die die Türsegmente schwenken. Eine andere Anordnung ist möglich, jedoch wird mit dieser Parallelanordnung ein einfacher übersichtlicher Aufbau und eine einfache Zahnstangengeometrie erreicht. Das die Zahnräder antriebsmäßig aneinander koppelnde Getriebemittel kann eine einfache Rollenkette sein, die um mit den Zahnrädern jeweils drehfest verbundene Kettenräder läuft. Die Durchmesser der Zahnräder und Kettenräder gestatten eine Abstimmung der Übersetzung der Bewegung der beiden Türsegmente aufeinander, die dazu führt, dass die Winkelgeschwindigkeit des zweiten Türsegments gleich dem Doppelten der Winkelgeschwindigkeit des ersten Türsegmentes ist.
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Weisen die zum Antrieb verwendete erste und zweite Zahnstange unterschiedliche Radien auf, ist die Getriebeübersetzung vorzugsweise so getroffen, dass der Quotient aus dem von einem Punkt des Teilkreises des ersten Zahnrads zurückgelegten Weg und dem Radius der ersten Zahnstange gleich dem Quotienten aus dem von einem Punkt des Teilkreises des zweiten Zahnrads zurückgelegten Weg und dem Radius der zweiten Zahnstange ist. Diese Bedingung hat insbesondere dann Bedeutung, wenn die beiden Zahnstangen unterschiedliche Radien haben, was der Fall ist, wenn die Drehachsen der beiden Zahnräder des ersten Türsegments Drehachsen aufweisen, die den gleichen radialen Abstand zu der zentralen Achse haben. Die erste Zahnstange ist radial außen zu dem ersten Zahnrad angeordnet, während die zweite Zahnstange radial innen zu dem zweiten Zahnrad liegt, woraus sich unterschiedliche Radien für die Zahnstangen ergeben.
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Zum Antrieb des ersten Segments kann, wie erwähnt, eine Motor-Zahnstangenkombination dienen. Es sind jedoch auch anderweitige Antriebe möglich, wie beispielsweise lineare Aktoren, wie z.B. Hydraulikzylinder, Gewindespindelantriebe oder dergleichen, die mit einem Ende mit der ortsfesten Einhausung und mit ihrem anderen Ende mit einem der schwenkbaren Türsegmente verbunden sind. Es ist möglich, das erste Türsegment anzutreiben und das zweite Türsegment passiv mitlaufen zu lassen. Ebenso ist es möglich, das zweite Türsegment direkt anzutreiben und das erste Segment mit der oben beschriebenen Mechanik passiv mitlaufen zu lassen. Welches der beiden Türsegmente das angetriebene Türsegment und welches der Türsegmente das über die Zahnrad-Ketten-Zahnstangenkombination getriebemäßig mitgenommene passive Türsegment ist, kann von Fall zu Fall nachfragende Praktikabilität festgelegt werden.
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Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen und Abwandlungen derselben sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der Zeichnungen und der Beschreibung. Es zeigen:
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1 eine Werkzeugmaschine mit einer Einhausung mit zwei Türsegmenten im geschlossenen Zustand in Perspektivdarstellung;
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2 die Anordnung nach 1 mit teilgeöffneten Türsegmenten;
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3 die Türsegmente und deren Antrieb in perspektivischer Darstellung;
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4 die Türsegmente und deren Antrieb in schematisierter geometrischer Draufsicht; und
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5 die geometrische Darstellung nach 4 in vereinfachter Form.
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In 1 ist eine Werkzeugmaschine 10 veranschaulicht, die eine Einhausung 11 aufweist. Diese kann Bestandteil der Werkzeugmaschine 10 oder als gesonderte Baueinheit um die eigentliche Werkzeugmaschine herum aufgestellt sein. Die Einhausung 11 umfasst eine Anordnung aus Seitenwänden 12 und mindestens einem oberen, eine Decke bildenden Wandabschnitt 13. Die Seitenwände 12 und der Wandabschnitt 13 sind ortsfest angeordnet.
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Die Einhausung 11 weist eine Öffnung 14 auf, die sowohl einen vertikalen wie auch einen horizontalen Zugang ermöglicht. Mit anderen Worten, sowohl die Seitenwände 12 als auch der Wandabschnitt 13 lassen jeweils einen Teil der Öffnung 14 frei, so dass zu dem umgrenzten Raum Zugang sowohl von der Seite als auch von oben gegeben ist.
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Die Öffnung 14 ist durch wenigstens zwei Türsegmente 15, 16 geschlossen, die, wie in 2 angedeutet ist, um eine vertikale Achse 17 schwenkbar sind um die Öffnung 14 zu öffnen und zu schließen.
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Das Türsegment 15 weist einen vertikalen vorzugsweise einen Kreisbogen um die Achse 17 folgenden Wandteil 18 und einen sich horizontal erstreckenden die Öffnung 14 oben abdeckenden Deckenteil 19 auf. Ebenso weist das zweite Türsegment 16 einen Wandteil 20 und einen Deckenteil 21 auf. Während die Türsegmente 15, 16 oben mittels ihrer Deckenteile 19, 21 an einem Schwenklager gefasst sein können, sind sie an ihrem unteren Ende vorzugsweise in einer Laufschiene 22 gelagert.
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Der Aufbau der Türsegmente 15, 16 und insbesondere des Antriebs 23 geht aus 3 und im Weiteren den nachfolgenden 4 und 5 hervor. Bei der vorliegenden Ausführungsform gehört zu dem Antrieb 23 ein Segmentantrieb, der eines der Türsegmente 15, 16 direkt antreibt. Dazu kann ein Elektromotor 24 vorgesehen sein, der auf der Einhausung 11, z.B. dem Deckenabschnitt 13 ortsfest angeordnet ist und über ein Ritzel 25 mit einer Zahnstange 26 kämmt, die kreisbogenförmig ausgebildet und mit dem Deckenteil 19 fest verbunden ist. Die Zahnstange 26 hat ihren Krümmungsmittelpunkt vorzugsweise auf der Achse 17.
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Zum Antrieb eines der Türsegmente 15, 16 kann stattdessen jedoch auch jeder andere geeignete Antrieb vorgesehen werden, der kraftbetätigt das Türsegment 15 oder das Türsegment 16 gezielt um die gemeinsame Achse 17 verschwenken kann. Es kann dazu ein Direktantrieb, ein Zugmittelantrieb, ein pneumatischer oder hydraulischer Antrieb oder dergleichen dienen.
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Zu dem Antrieb 23 gehört weiter ein Übertragungsgetriebe, das die Schwenkbewegung der beiden Türsegmente 15, 16 zwangsläufig verbindet. Zu diesem Übertragungsgetriebe gehört eine erste Zahnstange 27, die bogenförmig ausgebildet und an der Einhausung 11, beispielsweise an dem Wandabschnitt 13, ortsfest angeordnet ist. Der Krümmungsmittelpunkt der ersten Zahnstange 27 ist die Achse 17. Wie aus 4 ersichtlich kämmt mit der ersten Zahnstange 27 ein erstes Zahnrad 28, das um eine zu der Achse 17 parallele Drehachse 29 drehbar gelagert sein kann (3). Das Zahnrad 28 ist dabei in der Nähe einer beim Schließen der Türsegmente 15, 16 nachlaufenden Kante 30 des ersten Türsegments 15 angeordnet. Die Zahnstange 27 trägt ihre Verzahnung an der radial innenliegenden Seite. Das erste Zahnrad 28 kämmt mit dieser.
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An dem zweiten Türsegment 16 ist eine zweite Zahnstange 31 angeordnet, die ihre Verzahnung an der radial außenliegenden Seite trägt und die bogenförmig um die Achse 17 gekrümmt ist, auf der ihr Krümmungsmittelpunkt liegt. Mit der zweiten Zahnstange 31 kämmt ein zweites Zahnrad 32, das an dem ersten Türsegment 15 ortsfest angeordnet und um eine Drehachse 33 drehbar gelagert ist. Die Drehachse 33 ist vorzugsweise sowohl parallel zu der Drehachse 29 wie auch zu der Achse 17 angeordnet. Das zweite Zahnrad 32 liegt bezogen auf die zweite Zahnstange 31 radial außen und ist bezogen auf die Schließbewegung des ersten Türsegments 15 in der Nähe seiner voreilenden Kante 34 angeordnet.
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Die beiden Zahnräder 28, 32 sind über ein Getriebe antriebsmäßig miteinander verbunden. Dazu kann beispielsweise ein Kettengetriebe dienen, wie es in 4 schematisch angedeutet ist. Das Zahnrad 28 ist dabei mit einem ersten Kettenrad 35 drehfest verbunden. Das zweite Zahnrad 32 ist entsprechend mit einem zweiten Kettenrad 36 drehfest verbunden. Beide Kettenräder 35, 36 werden von einer Kette, beispielsweise einer Rollenkette 37 umspannt. Damit bewirkt eine Drehung des ersten Zahnrads 28 in Folge einer Bewegung des ersten Türsegments 15 zwangsläufig eine Drehung des zweiten Zahnrads 32 und somit eine Schwenkbewegung des zweiten Türsegments 16.
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Die geometrischen Verhältnisse sind mit Bezug auf 5 besonders vorteilhaft getroffen, wenn die Winkelgeschwindigkeit des zweiten Türsegments 16 beim Schließen (oder Öffnen) doppelt so groß ist wie die Winkelgeschwindigkeit des ersten Türsegments 15. Dadurch wird ermöglicht, dass die beiden Türsegmente 15, 16 einen gleich großen Winkelbereich abdecken, wodurch die Größe der Türsegmente und somit deren Platzbedarf minimiert wird.
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5 zeigt die geometrischen Verhältnisse in abstrahierter Form. Der Krümmungsradius des Teilkreises der ersten Zahnstange 27 ist R1. Der Krümmungsradius des Teilkreises der zweiten Zahnstange 31 ist R2. Die Zahnräder 28, 32 sind über ein hier lediglich symbolisch angedeutetes Getriebe 38 miteinander verbunden, das, wie vorstehend erläutert, z.B. durch die Kettenräder 35, 36 und die Kette 37 gebildet sein kann. Die Durchmesser der Zahnräder 28, 32 und die Übersetzung des Getriebes 38 sind so festgelegt, dass einer Drehung des Zahnrads 28 mit einem Umfangsweg U1 eine Drehung des Zahnrads 32 mit einem Umfangsweg U2 entspricht. Dabei ist der Quotient aus dem Radius R1 und dem Umfangsweg U1 gleich dem Quotienten aus dem Radius R2 und dem Umfangsweg U2. Außerdem drehen die Zahnräder 28, 32 gleichsinnig. Es sind jedoch auch Getriebeverbindungen zwischen den Zahnrädern 28, 32 möglich, die zu einer gegensinnigen Drehung der beiden Zahnräder führen. In diesem Fall kämmen beide Zahnräder 28, 32 übereinstimmend entweder an der radial äußeren Seite oder an der radial inneren Seite mit einer jeweiligen Zahnstange.
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Die erfindungsgemäße Einhausung
11 weist wenigstens zwei Türsegmente
15,
16 auf, von denen eines über eine Antriebseinrichtung angetrieben ist, wobei die Antriebsbewegung des anderen Türsegments von der Bewegung des direkt angetriebenen Türsegments abgeleitet ist. Das der ortsfesten Einhausung nächststehende Türsegment weist ein drehbar gelagertes Ritzel
28 auf, das an einer ortsfesten Zahnstange
27 abrollt. Die Abrollbewegung wird über ein Getriebe
38 auf ein an der entgegengesetzten Seite des Türsegments angeordnetes Zahnrad
32 übertragen, das eine an dem indirekt angetriebenen zweiten Türsegment
16 vorgesehene Zahnstange
31 antreibt. Es ergibt sich ein platzsparender Türantrieb, der im oberen Türbereich außerhalb des Spänefallbereichs einer Werkzeugmaschine angeordnet sein kann und der nicht wesentlich zum Gewicht der Türen und somit der kinetischen Energie beiträgt. Er ist dennoch robust und ermöglicht sowohl ein schnelles Beschleunigen der Türsegmente wie ein schnelles Stoppen derselben. Bezugszeichen:
| 10 | Werkzeugmaschine |
| 11 | Einhausung |
| 12 | Seitenwände |
| 13 | Wandabschnitt |
| 14 | Öffnung |
| 15, 16 | Türsegmente |
| 18, 20 | Wandteil |
| 19, 21 | Deckenteil |
| 22 | Laufschiene |
| 23 | Antrieb, Schwenkantrieb |
| 24 | Elektromotor |
| 25 | Ritzel |
| 26 | Zahnstange |
| 27 | erste Zahnstange |
| 28 | erstes Zahnrad |
| 29 | Drehachse des ersten Zahnrads 28 |
| 30 | nacheilende Kante des ersten Türsegments 15 |
| 31 | zweite Zahnstange |
| 32 | zweites Zahnrad |
| 33 | Drehachse des zweiten Zahnrads 32 |
| 34 | voreilende Kante des ersten Türsegments 15 |
| 35 | erstes Kettenrad |
| 36 | zweites Kettenrad |
| 37 | Kette |
| 38 | Getriebe |
| R1 | Radius der ersten Zahnstange 27 |
| R2 | Radius der zweiten Zahnstange 31 |
| U1 | Umfangsweg des ersten Zahnrads 28 |
| U2 | Umfangsweg des zweiten Zahnrads 32 |
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202007018592 U1 [0002]
- JP 11114767 [0005]
