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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Vorrichtung zur Betätigung
eines Bauteils, insbesondere zur Verstellung einer an einem Pressengehäuse verschwenkbar
angelenkten Pressentür,
bestehend aus einem Zylinder und einem in diesen eingesetzten, zumindest
einseitig von einem Druckmittel beaufschlagbaren Stellkolben, von
denen der Zylinder oder die Kolbenstange des Stellkolbens ortsfest
abgestützt
und die Kolbenstange oder der Zylinder an dem verstellbaren Bauteil
angelenkt sind.
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Derartige Betätigungsvorrichtungen werden vielfach
bei Pressen eingesetzt, mittels denen Abfallmaterialien, wie z.B.
Kartonagen, zu Ballen gepresst werden und die dem Pressengehäuse durch
eine mittels der Betätigungsvorrichtung
zu öffnenden
Pressentür
zu entnehmen sind. Durch die Pressvorgänge werden aber auf die Pressentür erhebliche
Druckkräfte
ausgeübt,
die über
den eingesperrten Druck in dem Zylinder abzustützen sind. Da jedoch, bedingt durch
eine mitunter unvermeidbare Leckage der Betriebsdruck in dem Zylinder über einen
längeren
Zeitraum nicht aufrecht erhalten werden kann, ein auch nur geringfügiges Öffnen der
Pressentür
aber verhindert werden muß,
da dadurch die Presse zwangsläufig
abgeschaltet wird, werden die Pressentüren, insbesondere bei großen Pressen
vielfach durch ein zusätzliches
Gestänge
und Haken gesichert. Diese zusätzlichen
Bauteile erfordern nicht nur Bauaufwand und Bauraum, auch sind diese Verriegelungen
nahezu ausschließlich
von Hand herzustellen bzw. zu lösen,
so daß Pressvorgänge schwerlich
zu automatisieren sind. Vor allem aber ist von Nachteil, daß beim Verriegeln
und beim Entriegeln der Pressentür
die Unfallgefahr für
das Bedienungspersonal sehr hoch ist, da durch das Gestänge und/oder
insbesondere die sich oftmals unkontrolliert selbsttätig öffnende Pressentür Personen,
die sich in deren Schwenkbereich befinden, gefährdet sind. Eine störungsfreie
optimale Betriebsweise ist bei den mit gesonderten Verriegelungen
versehenen Pressen demnach nicht gegeben.
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Durch die
DE 39 42 348 C2 ist des
Weiteren ein einseitig betätigbarer
Hydraulikzylinder bekannt, der aus einem Zylinder und einem in diesen
eingesetzten, zumindest einseitig von einem Druckmittel beaufschlagbaren
Stellkolben besteht, wobei die Kolbenstange an einem verstellbaren
Bauteil angelenkt ist. Dem Stellkolben ist hierbei ein Steuerkolben
zugeordnet, der in einer in den Stellkolben eingearbeiteten Ausnehmung
entgegen der Kraft einer Feder axial verschiebbar eingesetzt ist.
Des Weiteren ist die Außenmantelfläche des
Steuerkolbens als Steuerkurve ausgebildet und der Stellkolben trägt ein oder mehrere
Sperrglieder, die zur formschlüssigen
Verbindung des Stellkolbens mit der Verriegelungsbuchse mittels
der Steuerkurve einführbar
sind. Außerdem
weist der Steuerkolben auf der dem Stellkolben abgewandten Seite
ein zentrisches Ansatzstück
auf, das in Sperrstellung des Stellkolbens in eine in dem Zylinder
vorgesehene Ausnehmung eingreift und und zur gesteuerten Entriegelung
des Stellkolbens von Druckmittel beaufschlagbar ist. Der Bauaufwand
für diesen
verriegelbaren Hydraulikzylinder ist zwar außerordentlich groß, eine
störungsfreie
Funktion ist aber dennoch nicht gegeben, da bedingt durch die Vielzahl
der zu verstellenden ineinander angeordneten Bauteile, Verkantungen
und Verzögerungen
im Bewegungsablauf nicht auszuschließen sind. Bei hohen Sicherheitsanforderungen
und somit zur Betätigung
einer Pressentür
ist daher dieser Hydraulikzylinder nicht geeignet.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher,
eine Betätigungsvorrichtung
der eingangs genannten Gattung in der Weise auszubilden, daß mittels
dieser eine formschlüssige
Verbindung zwischen dem zu verstellenden Bauteil, somit der Pressentür, und einem
ortsfesten Bauteil, bei einer Presse demnach mit dem Pressengehäuse, geschaffen
wird, so daß durch Leckage
oder einem auf andere Weise bedingten Druckabfall in dem Zylinder
die Pressentür
durch die auf diese ausgeübten
Druckkräfte
nicht ungewollt, sondern nur gezielt zu öffnen ist und somit durch diese
das Bedienungspersonal nicht gefährdet
werden kann. Der dazu erforderliche Bauaufwand soll gering gehalten
werden, auch soll kein zusätzlicher
Bauraum zur Unterbringung von Bauteilen benötigt werden, vielmehr sollen
die zur Verriegelung vorgesehenen Bauteile unmittelbar mit in dem
Zylinder untergebracht werden können;
dennoch soll eine äußerst zuverlässige störungsfreie
Betriebsweise über
einen langen Zeitraum gewährleistet
sein.
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Gemäß der Erfindung wird dies bei
einer Vorrichtung zur Betätigung
eines Bauteils der vorgenannten Art dadurch erreicht, daß dem Stellkolben ein
Steuerkolben zugeordnet ist, der in einer in den Stellkolben eingearbeiteten
Ausnehmung entgegen der Kraft einer Feder axial verschiebbar eingesetzt
ist und beidseits dessen miteinander kommunizierende Ausgleichskammern
vorgesehen sind, daß die
Außenmantelfläche des
Steuerkolbens als Steuerkurve ausgebildet ist, daß der Stellkolben
ein oder mehrere Sperrglieder trägt,
die zur formschlüssigen
Verbindung des Stellkolbens mit dem Zylinder mittels der Steuerkurve
teilweise in eine in die Wandung des Zylinders eingearbeitete umlaufende
Freisparung einführbar
sind, und daß der
Steuerkolben auf der dem Stellkolben abgewandten Seite ein vorzugsweise zentrisches
Ansatzstück
aufweist, das in Sperrstellung des Stellkolbens in eine in dem Zylinder
vorgesehene Ausnehmung eingreift und zur gesteuerten Entriegelung
des Stellkolbens von Druckmittel beaufschlagbar ist.
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Die Steuerkurve des Steuerkolbens
kann hierbei in einfacher Ausgestaltung durch eine gegenüber der
Außenmantelfläche des
Stellkolbens abgesetzte zylindrische Sperrfläche, eine sich an diese in Richtung
des Ansatzstückes
anschließende
Kegelmantelfläche
und eine sich an diese anschließende zylindrische
Anlagefläche
gebildet sein, und als Sperrglieder können eine oder mehrere Kugeln
vorgesehen werden, die in einem in dem Stellkolben eingearbeiteten,
durch radial gerichtete Bohrungen gebildeten Lochkranz gehalten
sind. Die Kugeln sollten einen Durchmesser aufweisen, der durch
die Wandstärke
des Stellkolbens im Bereich des Lochkranzes und der Differenz zwischen
den Radien der zylindrischen Führungsfläche und
der Anlagefläche
bestimmt ist. Die in den Zylinder eingearbeitete Freisparung sollte
des weiteren im Querschnitt in Form eines Kreisabschnittes ausgebildet
sein, deren Tiefe sich durch die Differenz zwischen den Radien der
Führungsfläche und
der Anlagefläche
des Steuerkolbens ergibt.
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Angebracht ist es ferner, die Sperrglieder derart
in den Bohrungen des Stellkolbens einzusetzen, daß deren
Mittelpunkt jeweils innerhalb der Wandstärke des Stellkolbens, vorzugsweise
nahe dessen Außenmantelfläche, liegt,
so daß die
Sperrglieder bei gelöster
Verriegelung aus der Freisparung herausgedrückt werden können.
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Wird eine Vorrichtung zur Betätigung eines Bauteils
gemäß der Erfindung
ausgebildet, so ist sichergestellt, daß bei in die Freisparung des
Zylinders eingreifender und an dem Steuerkolben abgestütztes Sperrgliedern
der Stellkolben formschlüssig
mit dem Stellkolben gekoppelt ist. Bei Anwendung der Vorrichtung
bei einer Presse ist somit die Pressentür fest mit dem Pressengehäuse verbunden,
so daß diese auch
durch hohe Presskräfte
und unabhängig
von Leckageverlusten in den Druckräumen des Zylinders selbsttätig nicht
geöffnet
wird. Durch den Steuerkolben, auf den in diesem Betriebszustand
eine Druckfeder einwirkt, werden nämlich die Sperrglieder in der in
den Zylinder eingearbeiteten Freisparung arretiert, der Stellkolben
ist somit über
die Sperrglieder an dem Zylinder unverrückbar abgestützt. Erst
durch eine gesteuerte Beaufschlagung des Steuerkolbens mit Druckmittel
kann die Verriegelung gelöst
und das an der Kolbenstange des Stellkolbens angelenkte Bauteil
kann verstellt werden.
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Der Bauaufwand, mittels dem die höchst zuverlässige und
störungsfrei
arbeitende formschlüssige
Verbindung zwischen dem Stellkolben und dem Zylinder zu bewerkstelligen
ist, ist gering, da dazu lediglich der in eine Ausnehmung des Stellkolbens
eingesetzte Steuerkolben mit Feder sowie die in dem Stellkolben
gehaltenen und in die Freisparung des Zylinders einführbaren
Sperrglieder erforderlich sind. Auch wird für diese Bauteile kein zusätzlicher
Bauraum benötigt,
diese können
vielmehr unmittelbar in dem Stellkolben bzw. dem Zylinder untergebracht werden.
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Des weiteren ist von Vorteil, daß die Vorrichtung
durch Druckmittelzufuhr zu lösen
ist, eine Automatisierung der Betätigung des zu verstellenden Bauteils
ist demnach ohne weiteres möglich.
Und da das Bedienungspersonal zum Lösen der Verriegelung nicht
unmittelbar im Bereich der Pressentür tätig sein muß, das Öffnen der Pressentür vielmehr
ferngesteuert vorgenommen werden kann, ist auch keine Unfallgefahr
mehr gegeben. Mit Hilfe der vorschlagsgemäß ausgebildeten Betätigungsvorrichtung
wird demnach die Sicherheit im Bereich der Pressentür erhöht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer
gemäß der Erfindung
ausgebildeten Vorrichtung zur Betätigung eines Bauteils dargestellt,
das nachfolgend im einzelnen erläutert
ist. Hierbei zeigt:
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1 die
Anordnung der Betätigungsvorrichtung
an einem Pressengehäuse
und einer Pressentür
einer Presse, in Draufsicht,
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2 die
verriegelte Betätigungsvorrichtung nach 1, in einem aixalen Schnitt
und in einer vergrößerten Darstellung,
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3 die
Betätigungsvorrichtung
nach 2 in entriegelter Betriebsstellung,
und
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4 einen
Schnitt nach der Linie IV – IV
der 2.
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Die in den 2 und 3 im einzelnen dargestellte
Vorrichtung 1 dient, wie dies der 1 zu entnehmen ist, zur Betätigung eines
Bauteils, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
zur Betätigung
der an einem Pressengehäuse 2 verschwenkbar
angelenkten Pressentür 3,
und besteht aus einem Zylinder 4 und einem in diesem eingesetzten
mit dem Zylinder 4 in einer Endstellung formschlüssig koppelbaren Stellkolben 5,
dessen Kolbenstange 6 mittels eines Gelenkbolzens 9 mit
der Pressentür 3 gelenkig
verbunden ist. Zum vollständigen Öffnen der
Pressentür 3 ist
die Verbindung mit dem Gelenkbolzen 9 zu lösen. Der
Zylinder 4 ist dagegen mittels eines Flansches 7 und
eines in diesem gehaltenen Gelenkbolzens 8 an dem Pressengehäuse 2 abgestützt.
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Der Zylinder 4 ist bei dem
gezeigten Ausführungsbeispiel
aus einem Rohrstück 11 und
einem dieses übergreifenden
topfartig gestalteten Abschlussdeckel 12 zusammengesetzt,
an dem ein Anschlußstück 15 für ein zuzuführendes
Druckmittel angebracht ist. Auch das Rohrstück 11 weist am gegenüberliegenden
Ende ein Anschlußstück 16 auf.
Durch den Stellkolben 5 ist der Zylinder 2 in
zwei mittels einer Dichtung 18 voneinander getrennten Druckräume 13 und 14 unterteilt,
denen das Druckmittel wechselweise über die Anschlußstücke 15 bzw.
16 zuführbar
ist. Mit Hilfe eines in das Rohrstück 11 eingeschraubten
Verschlußstückes 17 und
in dieses eingesetzter Dichtungen 19 und 19' sind sowohl
die Durchführung
der in den Stellkolben 5 eingeschraubten Kolbenstange 6 als
auch der Spalt zwischen dem Rohrstück 12 und dem Verschlußstück 17 abgedichtet.
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Zur formschlüssigen Koppelung des Stellkolbens 5 mit
dem Zylinder 4 bzw. dem Abschlussdeckel 12 sind
ein Steuerkolben 21 sowie mehrere Sperrglieder 31 vorgesehen,
die durch den Steuerkolben 21 in Sperrstellung bringbar
und in dieser Lage durch diesen fixierbar sind. Der Steuerkolben 21,
der in einer stirnseitig in den Stellkolben 5 zentrisch
eingearbeiteten Ausnehmung 20 verschiebbar eingesetzt ist, ist
dazu mit einer Steuerkurve 23 versehen, und in den Abschlussdeckel 12 ist
eine umlaufende Freisparung 33 eingearbeitet, in die die
als Kugeln 32 ausgebildeten Sperrglieder 31 mit
Hilfe der Steuerkurve 23 einführbar sind.
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Die Steuerkurve 23 des entgegen
der Kraft einer Druckfeder 22 verschiebbaren Steuerkolbens 21 besteht
aus einer zylindrischen gegenüber
dessen Außenmantelfläche geringfügig abgesetzten Sperrfläche 24,
einer sich an diese in Richtung des Druckraumes 13 anschließenden Kegelmantelfläche 25 und
einer ebenfalls zylinderischen Anlagefläche 26. Die mit der
Sperrfläche 24 und
der Anlagefläche 26 zusammenwirkenden
Kugeln 32 sind in einem aus radial gerichteten Bohrungen 28 bestehenden
Lochkranz 27, der in den Stellkolben 4 im Bereich
der Steuerkurve 23 eingearbeitet ist, gehalten.
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In der in 2 gezeigten
Betriebsstellung der Vorrichtung 1 greifen die Kugeln 32 in
eine im Querschnitt in Form eines Kreisabschnittes gestaltete Freisparung 33 ein
und liegen an der Sperrfläche 24 des
Steuerkolbens 23 an, so daß der Stellkolben 5 über die
Kugeln 32 starr mit dem Abschlußdeckel 12 und somit
mit dem Zylinder 4 verbunden ist. Die an der Kolbenstange 6 angelenkte
Pressentür
kann in dieser Endlage des Stellkolbens 5 nicht, und zwar auch
nicht geringfügig,
geöffnet
werden.
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Wird jedoch in den Druckraum 13 des
Zylinders 12 Druckmittel eingeführt und somit ein Druck aufgebaut,
der zunächst
auf die Stirnfläche
eines an dem Steuerkolben 21 angeformten Ansatzstückes 29,
das in eine in dem Abschlußdeckel 12 vorgesehene
Ausnehmung 30 eingreift, einwirkt, so wird der Steuerkolben 21 entgegen
der Kraft der Druckfeder 22 nach links verschoben. Das
in einer Ausgleichskammer 34, die zwischen dem Stellkolben 5 und
dem Steuerkolben 21 vorgesehen ist, sich befindende Druckmittel
wird dabei über
Kanäle 36 in
eine weitere durch den Stellkolben 5, den Steuerkolben 21 und den
Abschlußdeckel 12 begrenzte
Ausgleichskammer 35 verdrängt, so daß eine Verstellbewegung des Steuerkolbens 5 möglich ist.
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Durch die Verschiebung des Stellkolbens 5 wird
den Kugeln 32, da sich nunmehr die abgesetzte Anlagefläche 26 der
Steuerkurve 23 radial innerhalb des Lochkranzes 27 befindet,
ein Freiraum geschaffen, so daß die
Kugeln 32 bei einer Axialverschiebung des Stellkolbens 5 nach
links durch die Abweiskraft der Freisparung 33 nach innen
verschoben werden und nicht mehr über die Außenmantelfäche des Stellkolbens 5 überstehen.
Durch die in dem Druckraum 13, der, sobald das Einsatzstück 29 nicht
mehr in die Ausnehmung 30 eintaucht, mit der Ausgleichskammer 35 verbunden
ist, so daß nicht
nur der Steuerkolben 21, sondern auch der Stellkolben 5 vom Druckmittel
beaufschlagt wird und der Druckraum 13 somit vergrößert ist,
aufgebaute Druckkraft kann somit der Stellkolben 5 gegebenenfalls
bis zur Anlage an dem Einsatzstück 17 axial
verschoben und die mit der Kolbenstange 6 verbundene Pressentür 3 kann geöffnet werden.
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Der Durchmesser der Kugeln 32 ist
durch die Wandstärke
des Stellkolbens 5 im Bereich des Lochkranzes 27 sowie
der Differenz zwischen den Radien der Sperrfläche 24 und der Anlagefläche 26 bestimmt,
die Tiefe der Freisparung 33 entspricht ebenfalls mindestens
etwa der Differenz zwischen den Radien dieser Flächen. Um eine störungsfreie
Betriebsweise zu gewährleisten,
ist es aber angezeigt, Toleranzen vorzugeben.