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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
flächigen 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,
wobei 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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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend an einem
Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen
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Fig. 1 die Balgkörper eines erfindungsgemäßen L-förmigen Faltenbalges,
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Fig. 2 eine vergrößerte Einzelheit A aus Fig. 1, beide in räumlicher
Darstellung,
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Fig. 3 einen Schnitt B-B aus Fig. 2 und
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Fig. 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
Fig. 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 (primärer) 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 Fig. 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 Fig.
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 Fig. 4 eine doppelt
abgekantete Haltelasche 13 zu erkennen (Fig. 4c). In jedem der gegeneinander
um etwa 90° abgewinkelten Flachstücke 14 der Haltelasche 13 ist ein Schlitz
15 ausgenommen für eine Federklammer 16, die (Fig. 3) zur Befestigung der
Lamellen 3, 5 an einem Stützrahmen 1 dient. Wie in Fig. 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
Anschlagkante 18 (Fig. 3) des Stützrahmens 1 ausgebildete Schwenkachse 19
geraten, wenn die Lamellen 5 beim Zusammenfahren des Faltenbalges
angehoben werden.
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In der Fig. 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 Fig. 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.
Bezugszeichenliste
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