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Die
Erfindung bezieht sich auf eine drehbare Schlauchkupplung nach Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Aus
der
DE 195 16 115
A1 ist eine drehbare Schlauchkupplung bekannt, bei welcher
ein das Schlauchende tragender Anschlußstutzen über eine aufwendige Konstruktion
von paarweise in X-Anordnung angeordneten Wälzlagern gelagert ist. Nachteilig
hieran ist, daß das
axiale Lagerspiel bei der Montage der Schlauchkupplung gegen die
zum Längenausgleich
erforderlichen Tellerfedern eingestellt und in der eingestellten
Position fixiert werden muß.
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Derartige
Schlauchkupplungen können
daher nur als geschlossene Baueinheiten hergestellt werden.
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Zwar
läßt sich über die
X-Anordnung der paarweise vorgesehenen Wälzlager eine automatische Zentrierung
des Anschlußstutzens
in seinem Gehäuse
erzielen, andererseits jedoch wird bei den gehäusemäßig umgriffenen Seitenbereichen
außerhalb
der X-Anordnung stets ein Kompromiß zwischen optimaler Dichtigkeit
und Leichtlauffunktion erforderlich sein, was nur durch aufwendige
Fertigungsverfahren erreichbar ist.
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Ferner
ist es aus Jahndorf, H.: Rohrdrehgelenk und -Systeme, bewegliche
Rohrverbindungen, ölhydraulik
und pneumatik 18 (1974) Nr. 3, Seite 193 bis 197 bekannt, bei drehbaren
Schlauchkupplungen zwischen dem Anschlußstutzen und dem Gehäuse ein
Vierpunktlager anzuordnen.
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Auch
diese Anordnung verlangt nach einer präzisen Einstellung der Lagerluft
am Vierpunktlager und kann deshalb nur als in sich geschlossene
Baueinheit gefertigt werden.
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Aus
der DE-U-83 23 367 ist eine drehbare Schlauchkupplung bekannt, bei
welcher die Dichtungsfunktion zwischen Anschlußstutzen und Gehäuse von
einer stirnflächig
angeordneten Ringdichtung hervorgerufen wird. Die Dichtungsfunktion
gegenüber
den Wälzlagern
wird daher allein durch die Ringdichtung bewirkt, die zur Erzielung
der erforderlichen Leichtgängigkeit
gleitbeschichtet sein muß.
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Es
ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine drehbare Schlauchkupplung
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie praktisch unabhängig von
der Druckbeaufschlagung mit üblichen
Betriebsdrücken
auch bei Drehwinkeln im Gradbereich leichtgängig drehbar und trotzdem dauerhaft
dicht ist sowie konstruktiv zur Mehrfachmontage an einem einzigen
Gehäuse
ausgelegt ist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale des Anspruchs 1.
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Eine
solche Schlauchkupplung hat eine hohe Funktionssicherheit trotz
zeitlich sich ändernder
Axial- oder Radiallasten, und zwar unabhängig von jeglichen Betriebsdrücken. Dies
ist von besonderer Bedeutung für
den Einsatz an ferngesteuerten Mischköpfen. Diese führen in
praktisch stochastischen Zeiträumen
blitzartige Bewegungen im Millimeter- bzw. Winkelsekundenbereich
aus. Diesen kleinen Bewegungen muß die Schlauchkupplung ohne
wesentliche Losbrechmomente folgen, ebenso wie den Mischkopfbewegungen
im Zentimeter- bis Meterbereich bzw. im Bereich einiger Winkelgrade
bis zu mehreren Umdrehungen. Hierfür ist es wesentlich, daß eine erfindungsgemäße Schlauchkupplung
lediglich geringe Losbrechmomente hat. Dieser Vorteil ergibt sich
daraus, daß die
Wälzkörper und
die Wälzkörperbahnen
aller Wälzlager über eine
Dichtungsfuge gegenüber
dem unter Betriebsdruck stehenden Schlauchfördermedium abgeschirmt sind.
Dadurch bedingt sind die Wälzkör per nicht
mit dem Schlauchfördermedium
unter dessen hydrostatischem Druck beaufschlagt. Die Dichtungsfuge
ist derart ausgebildet, daß sie
zum einen die Dichtigkeit auch bei höheren Betriebsdrücken gewährleistet
und trotzdem die Drehung der Schlauchkupplung zuläßt. Die Schlauchkupplung
ist vorzugsweise mit nur geringem Reibschluß im Bereich der Dichtungsfuge
ausgebildet. Es kann auch ein dichtendes Material mit geringer Reibung
eine oder beide Fugenwände
bilden. In jedem Fall ist die Länge
der Dichtungsfuge unter Berücksichtigung
des Fugenspaltes dem Betriebsdruck so angepaßt, daß der Betriebsdruck über die
Länge der
Dichtungsfuge bis zum ersten Wälzlager
abgedrosselt wird.
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Der
Dichtungsfuge kommt demnach die Funktion einer Drosselstrecke zu,
die an ihrem druckseitigen Ende mit Betriebsdruck beaufschlagt ist.
Die Abdichtung erfolgt daher über
die vollständige
Abdrosselung des Betriebsdrucks. Um eine klemmfreie Drehbewegung
der Schlauchkupplung in der Dichtungsfuge zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dort
eine Passung H7-f6 oder gleichwirkend zu wählen. Größere Toleranzfelder können bei
Schlauchfördermedien
höherer
Viskositäten
auch in Betracht kommen.
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Die
Wälzkörper sind
daher durch die Abdichtung nicht mit dem Schlauchfördermedium
und nicht mit dessen hydrostatischem Druck beaufschlagt. Dies schafft
eine Dauerbeweglichkeit der Schlauchkupplung, da insbesondere die
Wälzkörperbewegung
nicht durch das Zusetzen oder Eintrocknen des Schlauchfördermediums
gehemmt wird. Eine solche Schlauchkupplung ist und bleibt auf Dauer
unter Beaufschlagung mit üblichen
Betriebsdrücken,
insbesondere auch Drücken über 5 bar,
mit zwei Fingern drehbar.
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Durch
die Dichtungsfuge ist auch ein Luftabschluß gegeben, so daß das Schlauchfördermedium nicht
mit der Umgebungsluft in Kontakt kommen kann. Auch bei längerem Nichtgebrauch
der mit dem Schlauchfördermedium
gefüllten
Schlauchkupplung bleibt diese daher drehbar, da das Schlauchfördermedium,
beispielsweise Lack mit einer Härterkomponente,
unter Luftabschluß nicht
aushärtet.
Daher entsteht auch kein zusätzlicher
Reibschluß durch
gehärtetes
Schlauchfördermedium,
welches die Schlauchkupplung verklebt.
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Eine
solche Schlauchkupplung ist daher bereits ohne zusätzliche
Dichtmittel mittels der Dichtungsfuge sicher abgedichtet. Diese
wirkt nämlich bereits
als Dichtung. Daher entfällt
insbesondere die Hemmung der Drehbewegung durch reibschlüssige Paarungen
aus Dichtmitteln. Insbesondere stehen die an der Dichtwirkung beteiligten
Flächenpaarungen
nicht unter dem Einfluß des
die Reibungskraft vergrößernden
Betriebsdruckes. Die Dichtungen sind insbesondere mit gegenüber dem
Schlauchfördermedium
inertem Fett eingesetzt. Dadurch kommen luftseitig der ersten Dichtungen
gelegene Kupplungsabschnitte nicht mit dem Schlauchfördermedium
in Kontakt. Dadurch ist ein Luftabschluß gewährleistet, so daß ein Vercracken
oder Auskristallisieren verhindert wird.
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Um
eine möglichst
effiziente Abdichtung zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß die Dichtungsfuge
druckseitig der Wälzkörper und
der Wälzkörperbahnen
aller Wälzlager
angeordnet ist. Die Dichtungsfuge ist vorzugsweise vollständig druckseitig der
Wälzkörper und
der Wälzkörperbahnen
aller Wälzlager
angeordnet. Dann wird die gesamte Länge des Ringspalts zur Drosselung
bzw. Abdichtung genutzt. Daraus ergibt sich auch bei kurzer Baulänge der
Schlauchkupplung deren gute Dichtigkeit.
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Es
ist von Vorteil, wenn die Dichtungsfuge zwischen einem zapfenartig
im Gehäuse
sitzenden Ende der Schlauchkupplung und einer korrespondierenden
Bohrung im Gehäuse
gebildet wird. Das Wälzlager
sitzt dann am gehäuseauswärtigen Ende des
Zapfens. In einer bevorzugten Ausgestaltung trägt der Zapfen auch die unmittelbar
zugehörige Wälzkörperbahn.
Das eingesteckte Ende der Schlauchkupplung erfüllt eine Doppelfunktion: es
bewirkt zum einen die Abdichtung gegen den Betriebsdruck, zum anderen
bietet es eine zusätzliche
Gleitlagerung für
die drehbare Schlauchkupplung. Das Ende der Schlauchkupplung bildet
nämlich
mit der Gehäusewandung
den ringförmigen
Drosselspalt, der zugleich als Gleitlager zwischen Gehäuse und dem
Zapfen der Schlauchkupplung dient. Durch diese Ausgestaltung wird
eine Abdichtung bei gleichzeitig gleichmäßigem und hemmungsfreiem Rundlauf der
Wälzkörper erreicht.
Es wird insbesondere ein Verkanten der Schlauchkupplung vermieden.
Eine 2-Ebenen-Lagerung ergibt sich daraus, daß das zapfenartig im Gehäuse sitzende
Ende der Schlauchkupplung radial gleitgelagert ist und daß gehäuseauswärts noch
das Wälzlager
sitzt. Dadurch wird die Schlauchkupplung radial stabilisiert und
die ungehinderte freie Drehbewegung bei hervorragender Dichtwirkung
ermöglicht.
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Um
das Erfordernis der Passung zwischen Zapfen und Gehäusebohrung
zu vermeiden, wird vorgeschlagen, daß elastische Dichtringe als
zusätzliche
Dichtmittel vorgesehen sind, die druckseitig der Wälzkörper und
Wälzkörperbahnen
aller Wälzlager sitzen.
Die druckseitig der Wälzkörper und
Wälzkörperbahnen
aller Wälzlager
sitzenden elastischen Dichtringe über brücken eventuelle Passungstoleranzen
im Sinne des Drosselspalts entweder in der Dichtungsfuge oder in
Verbindung mit einem separaten Dichtungssitz, z.B. einem U-Ring.
Die elastischen Dichtringe können
dabei druck- oder luftseitig der Dichtungsfuge sitzen. Sie können aber
auch die Dichtungsfuge unmittelbar bilden, indem sie eine einseitige
Abdichtung an der Zapfenwand oder an der Innenwand der Gehäusebohrung
bewirken. Dabei stehen die Dichtungsringe vorzugsweise unter Vorspannung,
die die dichtende Anpreßkraft
bewirkt. Wenn die elastischen Dichtringe in radialer Richtung angepreßt sind,
wird dadurch die radiale Anpreßkraft die
Dichtung bewirkt. Dabei ist es von Vorteil, wenn die elastischen
Dichtringe in radialer Richtung an ihrer Innen- und Außenseite
abgestützt
sind. Dann bewirken die Dichtringe die Abdichtung zwischen den Abstützstellen,
insbesondere auch unbabhängig
von der Druckbeaufschlagung. Hierzu ist von Vorteil, wenn die die
Dichtwirkung hervorrufende Anpreßkraft der elastischen Dichtringe
ausschließlich
durch die Differenz zwischen dem Sitzdurchmesser und dem zugehörigen Durchmesser
der unbelasteten Dichtringe bestimmt ist. Dabei ist besonders bevorzugt,
wenn die radial angepreßten
Dichtringe praktisch ausschließlich
in axialer Richtung druckbeaufschlagt sind. Dann ist die Abdichtung
vollständig
unabhängig
von der Druckbeaufschlagung. Dadurch bedingt bleibt eine solche
Schlauchkupplung auch bei sehr geringen Drücken bis hin zu Normaldruck dicht.
Wenn die auf die Dichtringe ausgeübte Druckkraft senkrecht zu
der Anpreßkraft
ist, wird die Druckkraft nicht zur Abdichtung benötigt. Die
Schlauchkupplung kann dann derart ausgebildet werden, daß der hydrostatische
Druck des Schlauchfördermediums
praktisch keinerlei Auswirkungen auf diejenige Reibungskraft hat,
die für
das Widerstandsdrehmoment der Schlauchkupplung ausschlaggebend ist. Dies
kann vorliegend dadurch bewirkt werden, daß die Dichtringe in axialer
Richtung lediglich entweder am Gehäuse oder an der Schlauchkupplung
anliegen.
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In
besonders bevorzugter Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß die Dichtringe
in einer an zumindest einer Radialseite offenen Ringkammer sitzen.
Die Ringkammer kann ein separates Bauteil oder eine ringförmige Ausnehmung
des Gehäuses oder
des eingesteckten Endes der Schlauchkupplung sein. Die Ringkammer
bildet einen Dichtungssitz, welcher bezüglich des axialen Bewegungsspiels indifferent
ist. Sie erlaubt daher axiale Verschiebungen zwischen der Schlauchkupplung
und dem Gehäuse.
Die Ringkammer kann gehäusefest
oder fest bezüglich
der Schlauchkupplung sein. Dazu ist diese als ringförmige Ausnehmung
des Gehäuses
oder des eingesteckten Endes der Schlauchkupplung ausgebildet. Wenn
sie ein separates Bauteil ist, kann sie an einer Wand des Ringspaltes
mit Übergangspassung oder
einer Passung mit gleichwirkender Dichtfunktion sitzen. Dann bildet
sie an der Berührungsfläche mit der
Wand zumindest einen Teil der Dichtungsfuge. Sie kann an der Wand
einer Gehäusebohrung
oder auf dem eingesteckten Ende der Schlauchkupplung sitzen. Dann
ist sie vorzugsweise als gleitfähige Ringkammer
ausgebildet. Eine gleitfähige
Ringkammer hat den Vorteil, daß sie
eine Drehbewegung der Schlauchkupplung unter Abgleiten mit nur geringer Reibungskraft
erlaubt. Dazu besteht die Ringkammer vorzugsweise aus einem Material,
welches bei niedrigem Gleitreibungskoeffizienten die Herstellung
glatter Oberflächen
ermöglicht.
Zumindest die gleitenden Oberflächen
sind dazu feinbearbeitet. Die Ringkammer besteht z.B. aus Polytetrafluorethylen.
Sie ist U-Ring-förmig
ausgebildet. Dabei bildet der Querschenkel den Innenumfang des U-Ringes. Die Seitenschenkel
halten den Dichtungsring axial in dem U-Ring. Der U-Ring bildet
dann eine 3-Seiten-Kammerung für
seinen Dichtring, in welcher dieser vorzugsweise axial unverschieblich
sitzt. Die Ringkammer kann axial unbeweglich sein. Sie kann aber
auch axial beweglich sein und, je nach Einbauart, auf dem Zapfen
oder in der Gehäusebohrung
gleiten. Dann kann es sogar zugelassen werden, daß bei Druckbeaufschlagung
eine Seitenwand des U-Ringes durch den Druckunterschied gegen einen
Teil der Schlauchkupplung oder des Gehäuses gepreßt wird. Da der U-Ring aus
einem gleitfähigen
Material besteht, wird dadurch die Drehbewegung der Schlauchkupplung
praktisch nicht gehemmt.
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Zur
Verbesserung der Dichtigkeit wird vorgeschlagen, daß zwei in
axialer Richtung benachbarte Dichtringe vorgesehen sind. Bei gleicher
Axialerstreckung ergibt sich daraus gegenüber lediglich einem Dichtring
eine erhöhte
Steifigkeit der Schlauchkupplung infolge einer insgesamt höheren, elastischen Rückstellkraft
der angepreßten
Dichtringe. Diese sitzen bevorzugt jeweils in einer Ringkammer wie
oben beschrieben.
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Bevorzugt
wird vorgeschlagen, daß ein
radiales Wälzlager
vorgesehen ist. Ein radiales Wälzlager
ist auch in axialer Richtung belastbar. Dieses ist vorzugsweise
ein radiales Rillenkugellager. Es ist dabei zu beachten, daß das Radiallager
zur Aufnahme von mindestens denjenigen Axialkräften dimensioniert ist, deren
Größe sich
aus dem Produkt aus dem Betriebsdruck und der senkrecht zur Drehachse
liegenden Flächenkomponente
der druckbeaufschlagten Stirnfläche
des gehäuseseitigen
Endes der Schlauchkupplung zuzüglich
der vom Schlauch auf die Schlauchkupplung maximal ausübbaren Axialkräfte ergibt.
Dies entspricht denjenigen Kräften,
welche unter Betriebsdruck und unter den zu berücksichtigenden extremen Betriebsbedingungen
auf die Schlauchkupplung ausgeübt
werden. Bei derartiger Dimensionierung des radialen Wälzlagers
werden die Druckkräfte
vollständig
von diesem aufgefangen. Ein solches Lager ist prinzipiell stets überdimensioniert.
Es ist vorzugsweise nach DIN-Baureihe gefertigt. Dies ist im Hinblick
auf die Qualitätssicherung und
Gewährleistung
von Vorteil.
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Wenn
das Rillenkugellager als Schulterkugellager ausgebildet ist, wird
eine gute axiale und radiale Kraftaufnahme gewährleistet. Außerdem wird der
unter Druck stehende Nippel automatisch zentriert.
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Eine
erfindungsgemäße Schlauchkupplung ist
schon dann einfach drehbar, wenn lediglich ein Satz Wälzkörper vorgesehen
ist. Besonders in Verbindung mit der zapfenartigen Lagerung des
gehäuseseitigen
Endes der Schlauchkupplung ist die freie Drehbarkeit gewährleistet.
Zudem ist – entsprechend einer
Fest-Los-Lagerung – lediglich
die Abrollbedingung des einen Satzes von Wälzkörpern zu erfüllen, wobei
die Dichtungsfuge die Funktion einer zweiten Lagerstelle hat. Diese
Fest-Los-Lagerung wird insbesondere bei Beaufschlagung mit hohen
Drücken stets
beibehalten. Hierzu wird vorgeschlagen, daß das Wälzlager derart mit axialer
Lagerluft ausgebildet ist, daß die
Abrollbedingung für
die Wälzkörper sowohl
bei überwiegender
Druckbeaufschlagung als auch bei überwiegender Zugbeaufschlagung
der Schlauchkupplung stets erfüllt
ist. Durch die axiale Lagerluft wird also die Relativbewegung zwischen den
Wälzkörpern und
den Wälzkörperbahnen
im Kontaktpunkt vermieden. Dies gewährleistet die praktisch verschleißfreie Drehbarkeit
der gesamten Schlauchkupplung.
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Die
Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläuert.
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Es
zeigen:
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1 eine Spritzkabine mit
einem Lackierroboter als möglichen
Anwendungsfall,
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2 eine Detailansicht des
Schlauchanschlußteils
aus der 1 mit einer
erfindungsgemäßen Schlauchkupplung,
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3 einen Längsschnitt
durch eine Schlauchkupplung mit Dichtungsfuge,
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4 einen Längsschnitt
durch ein anderes Ausführungsbeispiel
mit zusätzlichen
Dichtmitteln in der Dichtungsfuge,
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5 einen Längsschnitt
durch ein weiters Ausführungsbeispiel
mit zwei Dichtringen in Ringkammern
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6a eine Draufsicht auf das
Kopfteil des Schlauchanschlußteils
aus 2,
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6b eine Detailansicht der 6a mit herausgenommenen
Teilen.
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Gleiche
Bezugszeichen bezeichnen in allen Figuren stets dieselben, konstruktiven
Merkmale. Sofern im folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die folgende
Beschreibung stets für
alle Figuren.
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1 zeigt eine Spritzkabine 101 mit
einem Roboter 102 als möglichen
Anwendungsfall für
die vorliegende Erfindung. Der Roboter 102 besteht aus einem
Roboterarm 103 aus zwei Segmenten 103.1, 103.2.
Das erste Segment 103.1 ist über ein Fußteil 104 fest mit
dem Boden der Spritzkabine 101 verankert. Das Fußteil 104 ermöglicht die
Drehung des gesamten Roboterarms 103 in die Drehrichtungen 105. Am
1. Segment 103.1 ist das 2. Segment 103.2 über das
Drehgelenk 107 beweglich angekoppelt. Ein Sprühkopf 138,
der im Betrieb einen Sprühstrahl 137 erzeugt,
sitzt an dem freien Ende des 2. Segments 103.2. Der Roboterarm
hat die Drehgelenke 106, 107, eine Dreh-Schwenklagerung 108 für den Sprühkopf 138 sowie
eine Drehplattform zwischen Fußteil 104 und
einem Gelenkflansch, so daß dieser
insgesamt um 5 Achsen drehbar ist.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
hat der Roboter 102 drei Zuleitungen 111, 112, 113,
davon eine Zuleitung 111 für VE(vollentsalztes)-Wasser, eine
Zuleitung 112 für
Härter
und eine Zuleitung 113 für Farbe. Diese Zuleitung 113 wird
von einem Farbwechsler 130 mit Pneumatikzylindern 131 zur
Steuerung des Zuflusses gespeist. Der Farbwechsler 130 befindet
sich im Inneren der Spritzkabine 101. Die einzelnen Pneumatikzylinder 131 des
Farbwechslers 130 werden über eine Schottplatte 129 mit
Farbleitungen 115, 117, 119, 121, 123 beaufschlagt.
Beispielhaft sind hier alternativ verschiedene Zuführeinrichtungen
für die
Farbe gezeigt: Die Farbleitungen 115, 117, 119, 121, 123 werden
von einer 1. Dosieranlage 114, einer 2. Dosieranlage 116,
einem Materialdruckgefäß 118,
einer Pumpe 120 sowie von einem Farbversorgungslager über eine
Ringleitung 122 und über
ein federbelastetes Ventil 124 gespeist. Die Ringleitung 122 dient
der Rückführung nicht
benötigter
Farbmengen in das Farbversorgungslager. Zu Reinigungszwecken ist
zusätzlich
eine Reinigungsmittelleitung 126 sowie eine Druckluftleitung 128 vorhanden,
die mit einem Reinigungsmitteltank 125 bzw. mit einer Druckluftquelle 127 verbunden
ist. Der Farbwechsler 130 verbindet alternativ jede einzelne der
Zuführeinrichtungen
mit der Zuleitung 113, wel che das jeweilige Medium (z.B.
die Farbe) einem Schlauchanschlußteil 110 zuführt.
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Das
Schlauchanschlußteil 110 ist
außen
an dem 2. Segment 103.2 des Roboterarms 103 befestigt.
Es besteht aus einem Rückenteil 140,
in welches die Zuleitungen 111, 112, 113 münden, und
aus einem Kopfteil 141. Dieses trägt die Schlauchkupplung 1,
mittels derer der Schlauch 5 an dem Schlauchanschlußteil 110 angeschlossen
ist. In dem gezeigten Beispiel ist lediglich eine Schlauchkupplung 1 und
ein dazugehöriger
Schlauch 5 vorhanden. Es können auch mehrere Schlauchkupplungen 1 vorgesehen sein.
Hierauf wird unten noch ausführlicher
eingegangen. Der Schlauch 5 ist durch ein Durchgangsloch 142 in
das Innere des 2. Segmentes 103.2 bis zu dem Sprühkopf 138 geführt.
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In 2 ist eine Detailansicht
des Schlauchanschlußteils 110 aus 1 dargestellt. Dieses ist auf
dem Segment 103.2 des Roboterarms 103 angebracht.
In dessen Rückenteil 140 münden die
Zuleitungen 111, 112, 113. Diese sind
mittels starrer Schlauchkupplungen 132 angeschlossen. Ein Schlauchfördermedium 4 wird – hier exemplarisch dargestellt – von einer
starren Schlauchkupplung 132 über eine Innenleitung 133 der
drehbaren Schlauchkupplung 1 zugeführt. Diese sitzt in dem Gehäuse 6 des
Kopfteiles 141 des Schlauchanschlußteils 110, welches
mittels Drehlagers 134 um die Längsachse 143 des Schlauchanschlußteils 110 bezüglich des Roboterarmsegments 103.2 drehbar
ist. Das Drehlager 134 ist mit einem Lagergehäuse 139 umgeben und
wird in axialer Richtung durch den Seegering 135 begrenzt.
Zur Befestigung an dem Roboter 102 ist das Lagergehäuse 139 starr
an dem 2. Segment 103.2 angebracht. Durch das Drehlager 134 wird
erreicht, daß das
am Roboter 102 ankommende Schlauchpaket 111, 112, 113,
welches nicht über drehbare
Schlauchkupplungen angeschlossen ist, bezüglich des Roboters 102 drehbar
ist. Daher folgt das Schlauchanschlußteil 110 den Drehbewegungen und
leitet dies an die drehbaren Schlauchkupplungen 1 weiter.
Den Abschluß des
Kopfteils bildet ein Befestigungsring 28, der mit Schrauben 136 an
dem Gehäuse 6 befestigt
ist.
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3 zeigt eine drehbare Schlauchkupplung 1 entlang
der Drehachse 9 längsgeschnitten.
Die Schlauchkupplung 1 ist als in dem Gehäuse 6 gelagerter
Schlauchnippel 2 ausgebildet. Sie hat einen Anschlußstutzen 8 mit
Ringausnehmungen 3, welche die Dichtigkeit der Schlauch-Anschlußstutzen-Verbindung
verbessern. Der Schlauch 5 ist dichtend auf den Anschlußstutzen 8 aufgesteckt
oder – hier
nicht gezeigt – mittels
einer Schlauchmuffe auf ein Gewinde der Schlauchkupplung aufgeschraubt.
Dadurch ist der Schlauch 5, der das Schlauchfördermedium 4 enthält, fest
an das Gehäuse 6 angeschlossen.
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Der
das Schlauchende 7 tragende Anschlußstutzen 8 der Schlauchkupplung 1 ist
mittels in axialer Richtung 10 belastbaren Wälzlagers 11 relativ
zum Gehäuse 6 drehbar
gelagert. Die Schlauchkupplung sitzt in einer Anschlußöffnung 29 eines
Befestigungsringes 28, der in der 1 nur teilweise gezeigt ist. Der Befestigungsring 28 ist
beispielsweise mit Schrauben 136 (siehe 2) an dem Gehäuse 6 festgeschraubt.
Der Befestigungsring 28 setzt einen Lagerring 30 in
einer Ausnehmung des Gehäuses 6 fest,
so daß zwischen
Befestigungsring 28 und Lagerring 30 Laufbahnen
für Wälzkörper 13 gebildet werden.
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Der
Schlauchnippel 2 steckt in einer zylindrischen Bohrung
des Gehäuses 6.
Er bildet mit der zylindrischen Wandung der Bohrung einen Ringspalt 12.
Der Schlauchnippel 2 der Schlauchkupplung 1 ist über den
Ringspalt 12 vom Gehäuse 6 getrennt,
welcher als eng bemessene Dichtungsfuge ausgebildet ist. Ein Ende 15 der
Schlauchkupplung 1 ist im Gehäuse 6 derart gelagert,
daß ein
dichtender Ringspalt 12 entsteht. Der Ringspalt 12 erstreckt
sich in axialer Richtung 10. Zum Zwecke der Gleitfähigkeit
und der gleichzeitigen Abdichtung können die den Ringspalt 12 bildenden
Flächen
mit einem gleitfähigen
und dichtenden Material beschichtet sein, beispielsweise mit Polytetrafluorethylen.
Die Dichtungsfuge erlaubt die einfache Verdrehung des gehäuseseitigen
Endes 15 der Schlauchkupplung 1 und bietet trotzdem
eine Abdichtung gegen den Betriebsdruck des Schlauchfördermediums 4.
Die Wälzkörper 13 und
die Wälzkörperbahnen 14.1, 14.2 aller
Wälzlager 11 sind über den
dichtenden Ringspalt 12 gegenüber dem unter Betriebsdruck
stehenden Schlauchfördermedium 4 druckfrei
und leckageunzugänglich
abgeschirmt.
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Der
Ringspalt 12 ist druckseitig der Wälzkörperbahnen 14.1, 14.2 und
der Wälzkörper 13 des Wälzlagers 11 angeordnet.
Dadurch bedingt kann das Schlauchfördermedium 4 nicht
bis in den Bereich des Wälzlagers 11 gelangen
und dieses verschmutzen oder mit seinem hydrostatischen Druck beaufschlagen.
Dadurch wird die Gefahr vermieden, daß das Wälzlager 11 gehemmt
wird, beispielsweise durch eingetrocknete Farbrückstände, falls das Schlauchfördermedium 4 Farbe
oder Lack mit Härter oder
VE-Wasser ist. Der Ringspalt 12 wird durch ein zapfenartig
im Gehäuse 6 sitzendes
Ende 15 der Schlauchkupplung 1 gebildet. Dadurch
wird ein ringförmiger
Drosselspalt erzeugt. Dieser ist derart dimensioniert, daß er die
Schlauchkupplung abdichtet. Dazu ist die Axialerstreckung sowie
die Passung des Drosselspaltes entsprechend gewählt. Um eine besonders einfache
Drehbewegung zu ermöglichen,
ist das zapfenartig im Gehäuse 6 sitzende
Ende 15 der Schlauchkupplung 1 in radialer Richtung 18 gleitgelagert.
Zur besseren Gleitfähigkeit
und zur Abdichtung kann eine Umfangsbeschichtung, beispielsweise
aus Polytetrafluorethylen, vorgesehen sein.
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Es
ist ein radiales Wälzlager 11 vorhanden. Das
radiale Wälzlager 11 ist
in einer Axialebene 40 geteilt, wobei die gehäuseseitige
Lagerlaufbahn (gehäuseseitiger
Teil der Wälzkörperbahn 14.2)
von einem in das Gehäuse 6 eingesetzten
Lagerring 30 gebildet wird. Die andere Lagerlaufbahn (außenseitiger Teil
der Wälzkörperbahn 14.1)
sitzt an einem Anschraubflansch, der von einer Anzahl von Befestigungsringsegmenten 28 (s.u. 6) gebildet wird, die der
Anzahl der am Gehäuse 6 vorgesehenen Schlauchkupplungen 1 entspricht.
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Das
radiale Wälzlager 11 ist
im gezeigten Ausführungsbeispiel
als Rillenkugellager ausgebildet. Das Wälzlager 11 dient der
Aufnahme jeglicher Axialkräfte 25.
Die Wälzkörperbahnen 14.1, 14.2 werden
durch einen bogenförmig
ausgenommenen Innenbund 31 und durch Ausnehmungen des Befestigungsrings 28 und
des Lagerrings 30 gebildet. Das radiale Wälzlager 11 ist
zur Aufnahme von mindestens denjenigen Axialkräften 25 dimensioniert,
deren Größe sich
aus dem Produkt aus Betriebsdruck und senkrecht zur Drehachse 9 liegenden
Flächenkomponente
der druckbeaufschlagten Stirnfläche 26 des gehäuseseitigen
Endes 15 der Schlauchkupplung 1 zuzüglich der
vom Schlauch 5 auf die Schlauchkupplung maximal ausübbaren Axialkräfte ergibt.
Diese Axialkraft 25 treibt in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
die Schlauchkupplung nach außen.
Sie wird von dem Wälzlager 11 aufgenommen.
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Es
ist lediglich ein Satz Wälzkörper 13 vorgesehen.
Das Wälzlager 11 ist
derart mit axialer Lagerluft 27 ausgebildet, daß die Abrollbedingung
für die Wälzkörper 13 auch
bei Druckbeaufschlagung der Schlauchkupplung 1 stets erfüllt ist.
Bei Druckbeaufschlagung der Schlauchkupplung 1 rollen die
Wälzkörper 13 im
wesentlichen im Bereich der gezeigten Wälzkörperbahnen 14.1, 14.2 ab.
Die Geometrie der Ausnehmungen des Innenbundes und des Befestigungs-
und Lagerringes ist derart ausgebildet, daß bei Druckbeaufschlagung die
gegenüberliegenden Abrollstrecken
entlang der Wälzkörperbahnen 14.1, 14.2 stets
gleich sind. Bei Überwiegen
der durch den hydrostatischen Druck des Schlauchfördermediums 4 bewirkten
Kraft wird der Schlauchnippel 2 aus dem Gehäuse 6 herausgetrieben,
und die Wälzkörper 13 rollen
entlang der Wälzkörperbahnen 14.1 ab. Überwiegt
dagegen eine äußere Kraft
auf den Schlauchnippel 2, die diesen in das Gehäuse 6 hineindrückt, so
rollen die Wälzkörper 13 entlang
der Wälzkörperbahnen 14.2 ab.
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4 zeigt eine Schlauchkupplung 1 mit
zusätzlichem
Dichtring 16. Dieser sitzt zwischen einer Ringausnehmung 33 der
Schlauchkupplung 1 und einer korrespondierenden Ringausnehmung 34 des Gehäuses 6 im
Bereich des Ringspaltes 12. Der Dichtring 16 wirkt
zusätzlich
zu dem Ringspalt 12. Durch das Zusammenwirken von Dichtring 16 und Ringspalt 12 wird
eine verbesserte Dichtwirkung erzielt.
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5 zeigt in vergrößerter Ansicht
einen Schnitt durch das gehäuseseitige
Ende 15 einer Schlauchkupplung 1 mit zusätzlichen
Dichtmitteln. Als zusätzliche
Dichtmittel sind zwei elastische Dichtringe 16, 17 vorhanden,
die druckseitig der Wälzkörper 13 und
Wälzkörperbahnen 14 des
Wälzlagers 11 sitzen
und in axialer Richtung 10 benachbart sind. Die Dichtungen
sitzen in Ringkammern 22, 23 aus Polytetrafluorethylen,
welche U-Ring-förmig
ausgebildet sind. Die Querschenkel 24 bilden zusammen mit
der Wandung des gehäuseseitigen
Endes 15 der Schlauchkupplung 1 den dichtenden
Ringspalt 12. Die elastischen Dichtringe 16, 17 sind
in radialer Richtung 18 angepreßt, wobei die die Dichtung
bewirkende Anpreßkraft 19 der
elastischen Dichtringe 16, 17 ausschließlich durch
die Differenz zwischen dem Sitzdurchmesser 20 und dem zugehörigen Durchmesser 21 des
unbelasteten Dichtringes 16, 17 bestimmt ist.
Dadurch werden im wesentlichen die elastischen Dichtringe 16, 17 elastisch
verformt.
-
Die
Ringkammer 22 ist gleitend im Gehäuse 6 angeordnet.
Daher ist der Dichtungssitz bezüglich eines
axialen Bewegungsspiels indifferent. Das axiale Bewegungsspiel ermöglicht die
Erfüllung
der Abrollbedingung des Wälzlagers 11.
Dazu ist ein Spalt 32 mit axialer Komponente vorgesehen,
der das axiale Bewegungsspiel des Schlauchnippels 2 gibt.
Die radial angepreßten
Dichtringe 16, 17 werden praktisch ausschließlich in
axialer Richtung 10 mit dem Betriebsdruck beaufschlagt.
Daher steht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die die Dichtung
bewirkende Anpreßkraft 19 senkrecht
auf der durch den Betriebsdruck bewirkten Kraft auf die Dichtringe 16, 17.
Die Druckkraft wird daher insbesondere nicht zum Anpressen der Dichtringe 16, 17 benötigt. Die dichtende
Anpreßkraft 19 ist
vielmehr unabhängig von
der Druckbeaufschlagung.
-
Als
Schlauchfördermedium 4 kann
auch ein Kühlmittel
vorgesehen sein. Statt des Schlauches 5 kann auch ein Elektrokabel über die
Schlauchkupplung 1 an eine Spannungsquelle – hier nicht
gezeigt – angeschlossen
sein. Dazu ist der Anschlußstutzen 8 als
Steckverbindung ausgebildet, die einen Stecker des Elektrokabels
aufnimmt. Dann ist vorzugsweise ein elektrischer Schleifkontakt
im Inneren des Gehäuses 6 vorgesehen,
der auch bei Drehbewegung der Schlauchkupplung 1 den elektrischen
Kontakt zwischen Elektrokabel und Spannungsquelle aufrecht erhält.
-
6a zeigt eine Draufsicht
auf das Kopfteil 141 des Schlauchanschlußteils 110.
Auf dem Gehäuse 6 sitzt
der Anschraubflansch. Er besteht aus insgesamt 8 Befestigungsringsegmenten 28.
Die Anzahl der Befestigungsringsegmente 28 entspricht der
Anzahl der vorhandenen Schlauchkupplungen 1. Die Befestigungsringsegmente 28 sind
mittels Schrauben 136 an dem Gehäuse 6 befestigt. In 6 ist auch die Schnittebene 35 gezeigt,
entlang welcher die Schlauchkupplung in 3 geschnitten ist.
-
6b zeigt den Ausschnitt 36 aus 6a, wobei ein Befestigungsringsegment 28 herausgenommen
ist. Die Schlauchkupplung 1 sowie die Schrauben 136 sind
entfernt. Die Wälzkörper 13 und deren
Wälzkörperbahn 14.1 sind
freigelegt. Die Wälzkörperbahn 14.1 wird
durch eine Ausnehmung des Lagerrings 30 gebildet. An den
Trennebenen der Befestigungsringsegmente 28 sind halbzylindrische Ausnehmungen 37.
Diese bilden im Fall des zusammengesetzten Befestigungsrings Zylinderlöcher für die Schrauben 136.
Die halbzylindrischen Ausnehmungen weisen an ihrer Oberseite eine
Durchmesserstufe auf, auf der sich die Schrauben 136 abstützen. Sie
werden in Gewindelöcher 38 eingeschraubt. Dadurch
sitzen die einzelnen Befestigungsringsegmente 28 im Montagefall
verschiebungsfrei. Einzelne Elemente der Schlauchkupplung 1 können aufgrund der
segmentartigen Anordnung einfach ausgetauscht, gewartet oder gereinigt
werden. Dazu werden die zwei entsprechenden Schrauben 136 einfach gelöst. Die
Schlauchkupplung 1, das Befestigungsringsegment 28 sowie
die Schrauben 136 können dann
einfach herausgenommen und ggf. ersetzt werden.
-
- 1
- Schlauchkupplung
- 2
- Schlauchnippel
- 3
- Ringausnehmung
- 4
- Schlauchfördermedium
- 5
- Schlauch
- 6
- Gehäuse
- 7
- Schlauchende
- 8
- Anschlußstutzen
- 9
- Drehachse
- 10
- axiale
Richtung
- 11
- Wälzlagerung
- 12
- Ringspalt
- 13
- Wälzkörper
- 14.1
- Wälzkörperbahnen
- 14.2
- Wälzkörperbahnen
- 15
- gehäuseseitiges
Ende der Schlauchkupplung
- 16
- Dichtring
- 17
- Dichtring
- 18
- radiale
Richtung
- 19
- Anpreßkraft
- 20
- Sitzdurchmesser
- 21
- Durchmesser
des unbelasteten Dichtrings
- 22
- Ringkammer
- 23
- Ringkammer
- 24
- Querschenkel
- 25
- Axialkraft
- 26
- Stirnfläche
- 27
- axiale
Lagerluft
- 28
- Befestigungsringsegment
- 29
- Anschlußöffnung
- 30
- Lagerring
- 31
- Innenbund
- 32
- Spalt
mit axialer Komponente
- 33
- Ringausnehmung
der Schlauchkupplung
- 34
- Ringausnehmung
des Gehäuses
- 35
- Schnittebene
- 36
- Ausschnitt
- 37
- halbzylindrische
Ausnehmung
- 38
- Gewindeloch
- 40
- Axialebene
- 101
- Spritzkabine
- 102
- Roboter
- 103
- Roboterarm
- 103.1
- 1.
Segment
- 103.2
- 2.
Segment
- 104
- Fußteil
- 105
- Drehrichtungen
- 106
- 1.
Drehgelenk
- 107
- 2.
Drehgelenk
- 108
- Dreh-Schwenklagerung
- 110
- Schlauchanschlußteil
- 111
- Zuleitung
VE-Wasser
- 112
- Zuleitung
Härter
- 113
- Zuleitung
Farbe
- 114
- 1.
Dosieranlage
- 115
- 1.
Farbleitung
- 116
- 2.
Dosieranlage
- 117
- 2.
Farbleitung
- 118
- Materialdruckgefäß
- 119
- 3.
Farbleitung
- 120
- Pumpe
- 121
- 4.
Farbleitung
- 122
- Ringleitung
- 123
- 5.
Farbleitung
- 124
- federbelastetes
Ventil
- 125
- Reinigungsmitteltank
- 126
- Reinigungsmittelleitung
- 127
- Druckluftquelle
- 128
- Druckluftleitung
- 129
- Schottplatte
- 130
- Farbwechsler
- 131
- Pneumatikzylinder
- 132
- starre
Schlauchkupplung
- 133
- Innenleitung
- 134
- Drehlager
- 135
- Seegering
- 136
- Schraube
- 137
- Sprühstrahl
- 138
- Sprühkopf
- 139
- Lagergehäuse
- 140
- Rückenteil
- 141
- Kopfteil
- 142
- Durchgangsloch
- 143
- Längsachse