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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein impulsgesteuertes Bypassventil, welches zur Unterbrechung eines durch einen Spänesauger in einer Saugleitung erzeugten Saugstromes angeordnet ist. Derartige Bypassventile werden vorzugsweise zur Unterbrechung des Absaugstroms beim Spanabsaugen an Drehautomaten in der Produktion von diesen Seriendrehteilen eingesetzt.
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Bei der Herstellung dieser Seriendrehteile, welche von einem Vollmaterial abgestochen werden, müssen die im Fertigungszyklus anfallenden Späne abgesaugt werden, nicht aber das Seriendrehteil. Diese Späne werden abgesaugt über die Saugleitung, an die an einem Ansaugende eines Spänesaugers, insbesondere ein Spänesauger, angeschlossen ist. Dieser Saugvorgang muss kurzfristig beim Abstechen des Seriendrehteils von einer Stangenware unterbrochen werden, damit dieses nicht ebenfalls abgesaugt wird und in den Sauger gerät. Die zyklusgesteuerte Abschaltung bzw. Unterbrechung des Saugstroms erfolgt über das Bypassventil, um ein Absaugen des von dem Vollmaterial abgetrennten Drehteils nach dem Abstechen zu verhindern. Würde der Saugstrom nicht unterbrochen werden, so würde das vom Vollmaterial abgetrennte Drehteil dann evtl. auch abgesaugt werden.
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Bearbeitet werden Stangenwaren, insbesondere extrudierte Stangenwaren, die entweder aus einem Vollmaterial bestehen oder als Hohlzylinder ausgebildet sind, und welche kontinuierlich dem Produktionsprozess zugeschoben werden. Diese können entweder nur in einer radialen Stichbewegung abgestochen werden oder auch mit einem gleichzeitig axialen und radialen Vorschub zur Gestaltung von Drehteilen mit komplexen Außengeometrien. Materialen können im Falle von Kunststoffmaterialien sein: POM, PTFE und weitere für die Anwendungsfälle geeignete Kunststoffe. Die Vollmaterialien können jedoch auch aus anderen Materialien bestehen, z. B. aus Metall. Vorzugsweise ist der Steuerzylinder als Pneumatikzylinder mit einstellbarer Endlagendämpfung ausgestaltet. Dieses vermeidet Schläge auf die Vorschubbewegung und ein Anschlagen in den Endlagen.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Bypassventile umfassen ein die Absaugleitung in Längsrichtung mantelförmig umschließendes Gehäuse und einen sich quer zur Längserstreckungsrichtung der Saugleitung erstreckenden Schieber, der über einen Kraftzylinder, vorzugsweise einen Pneumatikzylinder aus einer die Saugleitung frei gebenden Öffnungsstellung in eine die Saugleitung verschließende Schließstellung überführbar ist, in welcher der Schieber also die Saugleitung verschließt und den Saugstrom somit unterbricht. Gleichzeitig muss aber in dem Takt der Schließung eine seitlich in die Saugleitung mündende Bypassöffnung geöffnet werden, um ein zu starkes Erhitzen des Spänesaugers zu verhindern, dessen Saugleistung nicht zyklisch unterbrochen werden kann. Diese in die Umgebung mündende Bypassöffnung wird über einen zweiten Bypassschieber verschlossen, der ebenfalls über einen Kraftzylinder gesteuert wird, der vorzugsweise synchron mit dem ersten Kraftzylinder über ein Steuerventil angesteuert wird. Der Impuls für die Vor- und Zurückbewegung des Kolbens des Kraftzylinders wird durch entsprechende Signalgeber (mechanische, elektrische, mit Sensor etc.) entsprechend der Abstichphase gesteuert.
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Nachteile am Stand der Technik
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Die bekannten Bypassventile sind aufgrund der Vielzahl der Bauteile relativ anfällig und deshalb wartungsintensiv. Zum Einen umfassen die beiden Kraftzylinder, die vorzugsweise als doppelwirkende Kraftzylinder ausgestaltet sind, einen recht hohen Steueraufwand für die korrekte Ansteuerung. Daneben sind die Schieber anfällig gegen Bruch und müssen deshalb ausgewechselt werden, insbesondere bei schnell laufenden Zyklen. Die Schieber schlagen nämlich häufig in ihren unteren Endlagen an; die dabei auftretenden Stöße führen zu nicht bestimmbaren Materialermüdungen im Gesamtsystem.
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Aufgabe
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zumindest teilweise zu vermeiden und insbesondere ein Bypassventil vorzusehen, welches stabiler und weniger wartungsanfällig ist.
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Lösung
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Bypassventil der eingangs genannten Art im Wesentlichen bereits dadurch gelöst, dass dieses ein sich im Wesentlichen quer zur Längserstreckungsrichtung der Saugleitung erstreckendes Ventilgehäuse umfasst, in welches die Saugleitung mit einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite mündet und in dem der Schieber zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung bewegbar ist, und dass der Schieber eine neben einer Schieberplatte zum Verschließen der Saugleitung eine von der Schieberplatte versetzt angeordnete Durchstromöffnung aufweist.
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Der Schieber wird auch bei der Erfindung durch einen Steuerkolben betätigt, der vorzugsweise am oberen Ende des Ventilgehäuses angeordnet ist. Der Schieber ist in dem Ventilgehäuse längsverschieblich geführt aus der Öffnungsstellung, in welcher die Durchströmöffnung mit der Saugleitung fluchtet und somit den Durchgang des Saugstroms zum Absaugen ermöglicht, in die Schließposition, in welcher die Schieberplatte die Saugleitung an der Ausgangsseite verschließt bzw. abdeckt und somit den Saugstrom über das Ventilgehäuse einsaugt. Deswegen weist das Gehäuse vorzugsweise auch einen gleich großen oder größeren Durchmesser wie die Saugleitung auf, um somit bei dem Schließen keinen höheren Ansaugdruck und somit kein Erwärmen des Spänesaugers wie beim Stand der Technik zu erzeugen. Damit wird die Belastung der Sauger bei der Absperrung reduziert und die Lebensdauer erheblich verlängert. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist somit, dass nur ein Steuerzylinder benötigt wird, welcher den Schieber bewegt. Damit entfällt nicht nur der zweite Kraftzylinder für den Bypassschieber für die Bypassöffnung, sondern auch die aufwendige Steuertechnik zur Abstimmung der getakten Bewegung zwischen den beiden Schiebern. Da der erfindungsgemäße Schieber in dem Schiebergehäuse nur längsverschieblich aus der Durchgangstellung in die Schließstellung relativ zu dem stationären Schiebergehäuse geführt ist, schlägt der Schieber auch nicht mehr in seinen Endlagen an; dieses reduziert den Verschleiß erheblich und erhöht somit die Wartungszyklen.
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Die Erfindung ermöglicht damit eine wesentlich kompaktere Bauform des Bypassventils und damit des Gesamtsystems, welches im Vergleich zum Stand der Technik nur einen Kraftkolbenzylinder umfasst und die Anfälligkeit des Gesamtsystems erheblich reduziert.
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Zur Verwirklichung einer möglichst verlustfreien Saugleistung in der Öffnungsstellung ist die Geometrie der Duchstromöffnung vorzugsweise an die Geometrie der Saugleitung angepasst.
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Der Kraftzylinder, der vorzugsweise als Pneumatikzylinder ausgebildet ist, hat in der bevorzugten Ausführungsform einen Hub von 40 mm, kann jedoch bedarfsgerecht an verschiedene Abmessungen angepasst werden.
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Die Steuerung des Ventils erfolgt in der bevorzugten Ausführungsform mit einem 5/2-Wege-Rollen-Hebelventil, welches über eine rotierende Nockenwelle mit einseitiger Abflachung angesteuert wird. Dabei bildet eine Rotation der Nockenwelle den Fertigungszyklus für ein Seriendrehteil ab. Durch die Ausgestaltung der Nockenkontur kann der Saugprozess beliebig gesteuert werden.
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Bei einer besonders bevorzugten Weiterentwicklung ist das Hebelventil mit einem Drosselventil ausgestattet, mit welchem eine Feinjustierung der Steuerungsgeschwindigkeit vorgenommen werden kann. Eine alternative Ausbildung sieht vor, dass die Steuerung des Zylinders elektrisch erfolgt, wobei zu berücksichtigen ist, dass neben einem Pneumatikzylinder selbstverständlich auch ein elektrischer Zylinder einsetzbar ist. Alternativ zu dem 5/2 Rollen-Hebelventil kann somit auch ein elektrisch betätigtes Ventil eingesetzt werden, welches je nach Anwendungsfall vorzugsweise als 5/2-Wege oder als 5/3-Wege Ventil ausgebildet ist.
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Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Ventilgehäuse als quadratisches Metallgehäuse ausgebildet, das z. B. einen Außendurchmesser von 40 × 40 mm mit einer Wandstärke von 2 mm aufweist und wobei der Schieber eine Abmessung von 35 × 35 × 2 mm aufweist.
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Vorzugsweise umfasst der Schieber Rohraufnahme zur Aufnahme eines Rohrstücks, welches in seiner Geometrie der Saugleitung entspricht bzw. ein Teil von dieser ist. Somit kann dieses Einschlagrohr im Wartungsfall einfach ausgewechselt werden.
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Ein besonders verlustarmer Saugstrom wird realisiert, wenn die Duchstromöffnung einen Teil der Saugleitung bildet. So kann diese z. B. als ein in eine Rohrhalterung des Schiebers mittels Spannmitteln in Einbaulage fixierbares oder eingeschlagenes Rohrstück ausgebildet sein, welches somit in Öffnungsstellung einen übergangslosen Durchgang zwischen den beiden gegenüberliegenden Enden des Saugrohrs verwirklicht. Durch diese Ausgestaltung des Schiebers mit eine in die Rohrhalterung lösbar fixierten Rohrstück ist ferner ein besonders einfaches Wechseln des Rohrstücks im Wartungsfall möglich.
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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung lassen sich dem nachfolgenden Teil der Beschreibung entnehmen, in dem ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung an Hand von zwei Zeichnungen näher erläutert wird. Es zeigen:
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1 ein Schnittbild des erfindungsgemäßen Bypassventils in Öffnungsstellung; und
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2 ein Schnittbild des Bypassventils gemäß 1 in Schließstellung.
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Gleiche oder gleichwirkende Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Demnach umfasst das Bypassventil 2 ein quadratisches Ventilgehäuse 4 aus Metall, in welches an einer ersten Seite ein Eingangsstutzen 6 und diesem gegenüberliegenden zweiten Seite ein Ausgangsstutzen 8 mündet. Auf den Eingangsstutzen 6 wird das freie Ende einer Saugleitung 10 befestigt, die an ihrem anderen Ende mit einem (nicht dargestellten) Spänesauger verbunden ist.
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Auf den Ausgangsstutzen 8 ist wiederum eine Saugleitung 12 befestigt, die mit ihrem nicht dargestellten freien Ende in die eine nicht dargestellte Drehmaschine zum Absaugen der Späne mündet. Somit wird ein von dem Spänesauger erzeugter Saugstrom durch das Bypassventil 2 hindurch in den Bearbeitungsbereich der Drehmaschine zum Absaugen der Späne übertragen. Das Bypassventil 2 unterbricht diesen Saugstrom getaktet im Zyklus des Abstechens der Seriendrehteile.
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Dazu bewegt sich ein durch einen Pneumatikzylinder 13 angetriebener Steuerkolben 14 nach oben und unten; der Hub beträgt bei der vorliegenden Ausführungsform 40 mm. Hierzu ist innerhalb des stationären Ventilgehäuses 4 ein Schieber 16 relativ beweglich geführt aus einer oberen Öffnungsstellung, in welcher der Schieber 16 den Saugstrom durch eine als Rohrstück 18 ausgebildete Durchgangsöffnung von der Eingangsseite zur Ausgangsseite leitet, in die obere Schließstellung, in welcher die an dem Schieber 16 unterhalb einer Rohrhalterung einstückig angeformte Schieberplatte 20 den Ausgangsstutzen 8 innenseitig verschließt und die Ansaugluft für den Spänesauger somit aus dem nach unten offenen Ventilgehäuse 4 aus der Umgebung ansaugt.
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In der in 1 dargestellten Durchgangsstellung des Bypassventils 2 mit angehobenem Steuerkolben 14 fluchtet das in die obere Rohrhalterung des Schiebers 16 eingespannte Rohrstück 18 mit den sich gegenüberliegenden Enden des Eingangsstutzens 6 und des Ausgangsstutzens 8 der Saugleitung, verbindet diese übergangslos und realisiert somit eine unterbrechungsfreie und verlustfreie Durchleitung des Saugstroms durch das Bypassventil 2 zum Absaugen der Späne an der Drehmaschine.
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In der 2 dargestellten Schließstellung ist der Steuerkolben 14 hingegen an seinem oberen Todpunkt eingezogen. In dieser Stellung verschließt nun die plattenartig, einseitig am unteren Ende der Rohrhalterung des Schiebers 16 angeformte Schieberplatte 20 den Ausgangsstutzen 8 innenseitig, womit der weiterhin durch den Eingangsstutzen 6 angesaugte Saugstrom nunmehr durch das nach unten offene Ventilgehäuse 4 angesaugt wird. Das Werkstück fällt bei dem Abstich in eine nicht dargestellte Auffangwanne.
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Die Steuerung des Bypassventils erfolgt vorliegend mit einem 5/2-Rollen-Hebelventil 22, welches über eine rotierende, einseitig abgeflachte Steuerscheibe 24 angesteuert wird. Dabei bildet eine Rotation der Steuerscheibe 24 den Fertigungszyklus für ein Seriendrehteil ab.
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Das in seinem Aufbau und in Funktionsweise an sich bekannte Hebelventil ist über zwei Steuerleitungen 26, 28 jeweils mit dem oberen und unteren Ende des Pneumatikzylinders 13 verbunden, welcher auf der Oberseite des Ventilgehäuses 4 montiert ist und mit seinem Steuerkolben 14 den Schieber 16 in dem Ventilgehäuse 4 hebt und senkt zwischen der Öffnungs- und Schließstellung des Ventils.
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Das vorgeschlagene Bypassventil hat zahlreiche Vorteile, es ist gegenüber den Lösungen aus dem Stand der Technik wesentlich schonender für den Sauger und damit verschleißärmer, insbesondere bei sehr kurzen Schaltzyklen, bedingt durch die einfachere und gleichzeitig wesentlich robustere Regeltechnik, geringere Anschaffungs- und Wartungskosten und ermöglicht gleichzeitig eine erhöhte Betriebssicherheit.
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Der Fachmann versteht, dass die Schieberplatte nicht als Platte ausgebildet sein muss. Wesentlich ist die Funktion, dass diese die Saugleitung in Schließstellung verschließt und dabei gleichzeitig ausreichend Platz lässt, um den Saugluftstrom aus dem zur Umgebung offenen Ventilgehäuse ansaugen zu können.
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Für den Fachmann ist ferner ersichtlich, dass die Erfindung nicht auf die Fertigung von Drehteilen aus Kunststoff beschränkt ist, sondern für die Fertigung von Drehwerkstücken aus beliebigen Werkstoffen einsetzbar ist.
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Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Ansprüche, sondern aus der Kombination der einzelnen Ansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Ventil
- 4
- Ventilgehäuse
- 6
- Eingangsstutzen
- 8
- Ausgangsstutzen
- 10
- Saugleitung
- 12
- Saugleitung
- 13
- Pneumatikzylinder
- 14
- Steuerkolben
- 16
- Schieber
- 18
- Rohrstück
- 20
- Schieberplatte
- 22
- 5/2-Rallen-Hebelventil
- 24
- Steuerscheibe
- 26
- Steuerleitung
- 28
- Steuerleitung
