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Die
Erfindung betrifft eine Volumenstrom-Einstellvorrichtung, insbesondere
für Absaugrohre
von Werkzeugmaschinen, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Werkzeugmaschinen,
auf denen Werkstücke spanabhebend
bearbeitet werden, befinden sich in gehäuseartigen Umkleidungen. Bei
der Bearbeitung werden häufig
Kühlschmierstoffe
eingesetzt, die zusammen mit den bei der Bearbeitung anfallenden Späneteilchen,
Schmutzteilchen und dergleichen über
Absaugrohre abgesaugt werden. Um die Saugleistung einzustellen,
befindet sich im Absaugrohr eine Klappe, mit welcher der Durchströmquerschnitt verändert werden
kann. Befindet sich die Klappe in einer Schließstellung, ist der Durchströmquerschnitt des
Absaugrohres geschlossen. Mit Hilfe einer Stelleinrichtung kann
die Klappe in wenigstens eine Öffnungsstellung
geschwenkt werden, um den Durchlassquerschnitt je nach Anforderung
zu variieren. Die Stelleinrichtung ist ein Motor, mit dem die Klappe
in die erforderliche Stellung geschwenkt wird. Aufgrund der hohen
Klappenstellzeit-Geschwindigkeit, die benötigt wird, ist der Motor mit
Getriebe sehr aufwändig und
damit entsprechend teuer.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Volumenstrom-Einstellvorrichtung
so auszubilden, dass sie bei einfacher und kostengünstiger
Herstellung sehr hohe Klappenstellzeit-Geschwindigkeiten erlaubt.
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Diese
Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Volumenstrom-Einstellvorrichtung
erfindungsgemäß mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Bei
der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung
wird die Stelleinrichtung durch wenigstens zwei Stellzylinder gebildet,
die in Reihe geschaltet sind und unabhängig voneinander betätigt werden
können.
So ist es möglich,
den einen oder anderen Stellzylinder oder beide Stellzylinder gleichzeitig
zu betätigen,
um auf diese Weise unterschiedliche Öffnungsstellungen der Klappe
einzustellen. Die Stellzylinder sind konstruktiv einfache, kostengünstige Bauteile, die
zudem einfach montiert werden können.
Werden beide Stellzylinder gleichzeitig betätigt, wird die Klappe um den
größten Weg
verstellt. Darum werden die beiden Stellzylinder dann gleichzeitig
betätigt,
wenn mit der Klappe ein großer
Durchströmquerschnitt
eingestellt werden soll. Werden beide Stellzylinder hingegen nicht
betätigt,
dann nimmt die Klappe ihre Schließstellung ein. Zwischenstellungen
der Klappe können
dann eingestellt werden, wenn nur einer der beiden Stellzylinder
betätigt
wird.
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Eine
einfache Betätigung
der Klappe wird in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, dass der
eine Stellzylinder an ein Stellelement angelenkt ist, das fest mit
der Klappe verbunden ist. Dieses Stellelement kann unmittelbar mit
der Klappe oder mit einer Schwenkachse der Klappe verbunden sein. Über das Stellelement
lässt sich
die Klappe einfach verstellen.
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Bei
einer einfachen Ausführungsform
sind die beiden Stellzylinder unmittelbar gelenkig miteinander verbunden.
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Es
ist aber auch möglich,
die beiden Stellzylinder durch einen Stellhebel gelenkig miteinander
zu koppeln.
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Vorteilhaft
ist der Stellhebel ein zweiarmiger Hebel. Er bildet eine Übersetzungsstufe,
mit der es möglich
ist, den Verstellweg der Klappe bei Betätigen des einen oder des anderen
oder beider Stellzylinder einzustellen.
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Bei
einer einfachen Ausführungsform
sind die beiden Hebelarme des Stellhebels gleich lang.
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Vorteilhaft
sind die Kolbenstangen der Stellzylinder in Richtung auf ihre eingefahrene
Stellung belastet. Vorzugsweise sind die Stellzylinder hierzu mit
Druckfedern versehen, die die Kolbenstangen in die Stellzylinder
einfahren, wenn diese nicht betätigt sind.
Dadurch ist es in einfacher Weise möglich, die Kolbenstangen bei
Nichtbetätigung
der Stellzylinder in eine Ausgangslage zurückzuführen.
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Die
Stellzylinder sind vorteilhaft Pneumatikzylinder. Mit ihnen ist
es auch möglich,
die Kolben der Stellzylinder beidseitig mit dem Druckmedium zu beaufschlagen.
Dann können
die Kolbenstangen in jede gewünschte
Lage verfahren werden.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der
Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die
Erfindung wird anhand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es
zeigen
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1 in
schematischer Darstellung und in einem Axialschnitt eine erfindungsgemäße, in einem Rohr
befindliche Volumenstrom-Einstellvorrichtung,
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2 bis 5 unterschiedliche
Einstellungen einer zweiten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Volumenstrom-Einstellvorrichtung.
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Die
im Folgenden beschriebenen Volumenstrom-Einstellvorrichtungen befinden
sich in Absaugrohren 1, die von einem Volumenstrom durchströmt werden.
Diese Absaugrohre 1 sind vorteilhaft bei Werkzeugmaschinen
vorgesehen, auf denen spanabhebend Werkstücke bearbeitet werden. Diese Werkzeugmaschinen
sind von Gehäusen
umgeben, an die die Absaugrohre angeschlossen sind und über die
die beim Bearbeiten der Werkstücke
anfallenden Kühlschmierstoffnebel,
Späne und
dergleichen abgesaugt werden.
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Die
Einstellvorrichtung hat eine Klappe 2, die um eine Achse 3 drehbar
ist und mit der Durchströmquerschnitt
des Absaugrohres 1 geschlossen werden kann. Diese Schließstellung
ist in 1 dargestellt. Die Drehachse 3 der Klappe 2 liegt
senkrecht zur Achse 4 des Absaugrohres 1.
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An
der Klappe 2 bzw. an der Drehachse 3 ist ein Stellhebel 5 befestigt,
der, im Axialschnitt gesehen, einen spitzen Winkel α mit der
Klappe 2 einschließt.
Am freien Ende des Stellhebels 5 ist das obere Ende einer
Stange 6 angelenkt. Die Schwenkachse 7 zwischen
dem Stellhebel 5 und der Stange 6 liegt parallel
zur Drehachse 3 der Klappe 2. Die Stange 6 ragt
in einen Stellzylinder 8 und ist innerhalb des Stellzylinders 8 mit
einem Anschlag 9 versehen, an dem sich das in 1 untere
Ende einer Druckfeder 10 abstützt. Sie ist im Ausführungsbeispiel
eine Schraubendruckfeder, die die Stange 6 mit Abstand umgibt
und sich mit ihrem anderen Ende am Boden des Stellzylinders 8 abstützt. Anstelle
der Schraubendruckfeder können
auch andere Druckfedern, beispielsweise Tellfedern, eingesetzt werden.
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Der
Stellzylinder 8 ist mit seinem unteren Ende mittels einer
Achse 11 schwenkbar mit einem Ende eines zweiarmigen Stellhebels 12 verbunden. Er
ist in halber Länge
um eine Achse 13 schwenkbar im Absaugrohr 1 gelagert.
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Am
anderen Ende des Stellhebels 12 ist über eine Achse 14 das
untere Ende einer Stange 15 angelenkt, die von unten in
einen weiteren Stellzylinder 16 ragt. Innerhalb des Stellzylinders 16 sitzt
am freien Ende der Stange 15 ein Anschlag 17,
an dem sich das obere Ende einer Druckfeder 18 abstützt. Ihr
anderes Ende stützt
sich am Boden 19 des Stellzylinders 16 ab. Er
ist am oberen Ende um eine Achse 20 schwenkbar im Absaugrohr 1 gelagert.
Die Druckfeder 18 ist im Ausführungsbeispiel eine Schraubendruckfeder,
die die Stange 15 umgibt. Anstelle der Schraubendruckfeder
können
auch andere Druckfedern, wie Tellerfedern, eingesetzt werden.
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1 zeigt
die Klappe 2 in der Schließstellung, in der sie den Durchströmquerschnitt
des Absaugrohres 1 verschließt. Die Stangen 6, 15 sind
unter der Kraft der Druckfedern 10, 18 so weit
eingefahren, dass die an ihren freien Enden befindlichen Anschläge 9, 17 gegen
einen (nicht dargestellten) Anschlag im Stellzylinder 8, 16 gedrückt werden.
In dieser Lage liegen die beiden Stellzylinder 8, 16 parallel zueinander
und beiderseits der Achse 4 des Absaugrohres 1.
Die Druckfedern 10, 18 sind vorteilhaft gleich
ausgelegt, das heißt
sie haben gleiche Federkennlinien. Es ist grundsätzlich aber auch möglich, dass
die Druckfedern 10 und 18 unterschiedliche Kennlinien
aufweisen.
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Die
beiden Hebelarme des Stellhebels 12 sind im Ausführungsbeispiel
gleich lang. In Verbindung mit den vorteilhaft gleich eingestellten
Druckfedern 10, 18 ergibt sich somit eine problemlose
Verstellung der Klappe 2 in noch zu beschreibende unterschiedliche Öffnungsstellungen.
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Die
Hebelarme des Stellhebels 12 können aber auch unterschiedlich
lang sein. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn die Druckfedern 10 und 18 unterschiedliche
Kennlinien haben. Dann kann über
das Längenverhältnis der
Hebelarme die unterschiedliche Federkennlinie berücksichtigt
werden.
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Die
beiden Stellzylinder 8, 16 sind vorteilhaft Pneumatikzylinder,
können
aber durchaus auch Hydraulikzylinder sein. Sind beide Stellzylinder 8, 16 drucklos
geschaltet, dann verschieben die Druckfedern 10, 18 die
Anschläge 9, 17 in
die in 1 dargestellte Endstellung. Die Anschläge 9, 17 bilden Kolben,
die auf der von der Druckfeder 10, 18 abgewandten
Seite mit dem Druckmedium beaufschlagt werden. Die Anschläge 9, 17 begrenzen
Druckräume 21, 22,
in die das Druckmedium bei Betätigung
der Stellzylinder 8, 16 eingebracht wird. Die
Anschläge 9, 17 bilden
die vom Druckmedium beaufschlagbaren Kolben der Stellzylinder 8, 16.
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Die
beiden Stellzylinder 8, 16 können unabhängig voneinander betätigt werden.
Wird der Stellzylinder 16 mit Druckmedium beaufschlagt,
gelangt das Druckmedium in den Druckraum 22 und beaufschlagt
den Anschlag 17, der somit gegen die Kraft der Druckfeder 18 die
Stange 15 aus dem Stellzylinder 16 ausfährt. Dies
hat zur Folge, dass der Stellhebel 12 um die Achse 13 im
Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Dadurch wird der Stellzylinder 8 mitgenommen. Da
er nicht betätigt
wird, wird der Anschlag 9 durch die Kraft der Druckfeder 10 in
seiner Anschlagstellung gehalten. Beim Verschwenken des Stellhebels 12 nimmt
die Stange 6 des Stellzylinders 8 den Stellhebel 5 mit,
wodurch die Klappe 2 im Uhrzeigersinn in eine erste Öffnungsstellung
geschwenkt wird.
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Es
ist auch möglich,
nur den Stellzylinder 8 zu betätigen. In diesem Falle wird
durch das in den Druckraum 21 eintretende Druckmedium der
Anschlag 9 gegen die Kraft der Druckfeder 10 verschoben,
so dass die Stange 6 aus dem Stellzylinder 8 ausfährt und über den
Stellhebel 5 die Klappe 2 in eine zweite Öffnungsstellung
um die Achse 3 verschwenkt.
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Um
die Klappe 3 in eine dritte Öffnungsstellung zu verschwenken,
werden beide Stellzylinder 8, 16 betätigt. Dann
wird die Stange 15 des Stellzylinders 16 ausgefahren
und über
den Stellhebel 12 der andere Stellzylinder 8 aufwärts geschoben.
Gleichzeitig wird auch dessen Stange 6 ausgefahren. Aufgrund
der Überlagerung
der Bewegungen beider Stellzylinder 8, 16 und
deren Stangen 6, 15 wird die Klappe 12 in
eine maximale Öffnungsstellung
geschwenkt, in der sie in der Darstellung gemäß 1 senkrecht
steht.
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Mit
den beiden Stellzylindern 8, 16 lässt sich die
Klappe 2 in kostengünstiger
Weise rasch auf unterschiedliche Öffnungsstellungen einstellen,
um den Volumenstrom durch das Absaugrohr 1 zu verändern. Die
Stellzylinder 8, 16 erlauben eine sehr rasche
Verstellung der Klappe 2. Da die Stellzylinder 8, 16 in
Reihe geschaltet sind, lassen sich die unterschiedlichen Öffnungspositionen
der Klappe 2 innerhalb kürzester Zeit anfahren, so dass
auf die notwendigen Volumenströme
rasch reagiert werden kann.
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Die
Stellzylinder 8, 16 können im Hub mechanisch variabel
begrenzt werden, so dass weitere Öffnungszustände der Klappe 2 eingestellt
werden können.
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Die 2 bis 5 zeigen
eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Volumenstrom-Einstellvorrichtung
mit den in Reihe geschalteten Stellzylindern 8, 16.
Im Unterschied zur vorigen Ausführungsform
sind die beiden Stellzylinder 8, 16 unmittelbar
gelenkig miteinander verbunden. Die Klappe 2 ist wiederum
um die senkrecht zur Achse 4 des Absaugrohres 1 liegende
Achse 3 schwenkbar. Mit der Klappe 2 bzw. ihrer
Achse 3 fest verbunden ist der Stellhebel 5, der
im Axialschnitt unter dem spitzen Winkel α zur Klappe 2 liegt.
An das freie Ende des Stellhebels 5 ist die Stange 6 des
Stellzylinders 8 angelenkt. Die Stange 15 des
Stellzylinders 16 ist unmittelbar an den Stellzylinder 8 angelenkt.
Im Unterschied zur vorigen Ausführungsform
fehlt somit der zwischen den beiden Stellzylindern 8, 16 vorgesehene
zweiarmige Stellhebel 12. Der Stellzylinder 16 ist
um die Achse 20 schwenkbar am Absaugrohr 1 gelagert.
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Sind
die beiden Stellzylinder 8, 16 nicht betätigt, dann
nimmt die Klappe 2 ihre Schließstellung gemäß 2 ein.
Die Druckfedern der Stellzylinder 8, 16 fahren
die Stangen 6, 15 ein.
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Um
die Klappe 2 in eine erste Öffnungsstellung um die Achse 3 zu
verschwenken, wird der Stellzylinder 16 betätigt. Durch
das in seinen Druckraum 22 (1) eintretende
Druckmedium wird der Anschlag 17 gegen die Kraft der Druckfeder 18 verschoben.
Dadurch wird die Stange 15 ausgefahren und nimmt den nicht
betätigten
Stellzylinder 8 mit. Seine Stange 6 bleibt durch
die Kraft der Druckfeder 10 eingefahren. Über den
Stellhebel 5, an dessen freies Ende die Stange 6 um
die Achse 7 angelenkt ist, wird die Klappe 2 in
die erste Öffnungsstellung
im Uhrzeigersinn geschwenkt. Wie bei der vorigen Ausführungsform
ist der Schwenkwinkel gering, weil nur der nicht mit dem Stellhebel 5 verbundene
Stellzylinder 16 betätigt
wird.
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5 zeigt
den Fall, dass der Stellzylinder 16 nicht betätigt und
dafür der
Stellzylinder 8 betätigt wird.
Das in seinen Druckraum 21 strömende Druckmedium verschiebt
die Stange 6 gegen die Kraft der Druckfeder 10 nach
außen,
wodurch über
den Stellhebel 5 die Klappe 2 in die zweite Öffnungsstellung um
die Achse 3 geschwenkt wird. In dieser zweiten Öffnungsstellung
ist der Schwenkwinkel der Klappe 2 größer, so dass ein größerer Durchströmquerschnitt im
Abgasrohr 1 freigegeben ist. Da die beiden Stellzylinder 8, 16 gelenkig
miteinander sowie mit dem Stellhebel 5 bzw. dem Absaugrohr 1 verbunden
sind, lässt
sich die Klappe 2 problemlos und rasch in diese Stellung
verschwenken.
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Werden
beide Stellzylinder 8, 16 betätigt, dann wird die Klappe 2 in
die dritte Öffnungsstellung um
die Achse 3 verschwenkt (3), in der
sie den größten Durchströmquerschnitt
des Absaugrohres 1 freigibt. In dieser dritten Öffnungsstellung
liegt die Klappe 2 in Strömungsrichtung des durch das
Absaugrohr 1 strömenden
Mediums. Da beide Stellzylinder 8, 16 betätigt werden,
werden auch beide Stangen 6, 15 ausgefahren, wodurch über den
Stellhebel 5 die Klappe 2 maximal verschwenkt
wird.
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Bei
beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen
ist für
die Klappe 2 in der Schließstellung sowie in der maximalen
Offenstellung jeweils ein mechanischer Anschlag vorgesehen, so dass
die Klappe 2 in diesen beiden Endstellungen einwandfrei
lagegesichert ist. Die Klappe 2 wird in der Schließstellung
(1 und 2) durch Federkraft gegen den mechanischen
Anschlag gezogen, da die Druckfedern 10, 18 die
Stangen 6, 15 in die Stellzylinder 8, 16 zurückschieben.
In der maximalen Offenstellung wird die Klappe 2 gegen
den entsprechenden mechanischen Anschlag durch das Druckmedium gedrückt, mit
dem die Druckräume 21, 22 der
Stellzylinder 8, 16 beaufschlagt werden. Die Zuordnung
des Anschlages für
die maximale Offenstellung zu den Stellzylindern 8, 16 ist
vorteilhaft so vorgesehen, dass die Stangen 6, 15 noch
nicht vollständig
ausgefahren sind, wenn die Klappe 2 in ihrer maximalen
Offenstellung am Anschlag anliegt. Dadurch ist gewährleistet, dass
die Klappe 2 stets gegen den Anschlag gedrückt wird.
Dadurch werden insbesondere Klappergeräusche beim Durchströmen des
Mediums durch das Absaugrohr 1 verhindert.