DE29804761U1

DE29804761U1 - Bellows

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Publication number: DE29804761U1
Application number: DE29804761U
Authority: DE
Original assignee: Arno Arnold GmbH
Current assignee: Arno Arnold GmbH
Priority date: 1998-03-17
Filing date: 1998-03-17
Publication date: 1999-07-15
Anticipated expiration: 2008-03-18

Description

Die Erfindung betrifft einen Faltenbalg mit einem Korpus aus einer Vielzahl zwischen den Balgenden angeordneten Falten, die jeweils einen sich quer zu der Zugrichtung des Faltenbalges erstreckenden, den Korpus formstabilisierenden Faltenrahmen überspannen.The invention relates to a bellows with a body made of a plurality of folds arranged between the bellows ends, each of which spans a fold frame extending transversely to the pulling direction of the bellows and which shape-stabilizes the body.

Faltenbälge dieser Art werden häufig dazu benutzt, um teilweise recht breite, an Maschinenbetten ausgebildete Schlittenführungen an Werkzeugmaschinen gegen Verschmutzung abzudecken, bei denen ein Werkzeug oder ein Werkstück auf einem Schlitten eine oszillierende Bewegung längs einer solchen Schlittenführung erfährt; diese Bewegungen verlaufen bei modernen Werkzeugmaschinen mit sehr hoher Geschwindigkeit und entsprechend hohen Beschleunigungen bzw. Verzögerungen der bewegten Teile; Beschleunigungen von 2 bis 3 g sind keine SeI-tenheit. Die verwendeten Faltenbälge müssen dementsprechend einerseits genügend formstabil sein, daß sie in gestrecktem Zustand nicht durchhängen und auch eineBellows of this type are often used to protect against dirt the sometimes very wide slide guides on machine tools, where a tool or a workpiece on a slide undergoes an oscillating movement along such a slide guide; in modern machine tools, these movements occur at very high speeds and correspondingly high accelerations or decelerations of the moving parts; accelerations of 2 to 3 g are not uncommon. The bellows used must therefore be sufficiently dimensionally stable so that they do not sag when stretched out and also have a

größere Breite quer zu ihrer Zugrichtung zulassen, ohne Form- oder Lageänderungen zu erleiden. Sie müssen aber andererseits den eingeprägten Bewegungen möglichst trägheitsarm folgen können unter gleichmäßiger Teilnähme möglichst aller Falten. Besonders die für die Formstabiltät des gesamten Faltenbalges wichtigen Faltenrahmen setzen den hohen Beschleunigungen einen erheblichen Trägheitswiderstand entgegen, so daß die Gefahr besteht, daß die Bereiche des Faltenbalges, in denen dieser an der zugehörigen Maschine befestigt ist, bereits voll ausgezogen sind, wenn die Faltenrahmen in anderen Bereichen noch gar nicht bewegt worden sind. Der ungleichförmige Auszug birgt das Risiko der Deformierung des gesamten Faltenbalges.allow for a larger width across their direction of pull without suffering changes in shape or position. On the other hand, however, they must be able to follow the imposed movements with as little inertia as possible and with as many folds as possible participating evenly. The fold frames in particular, which are important for the shape stability of the entire bellows, offer considerable inertial resistance to the high accelerations, so that there is a risk that the areas of the bellows in which it is attached to the associated machine are already fully extended when the fold frames in other areas have not yet been moved at all. The uneven extension carries the risk of deformation of the entire bellows.

Aus der Patentschrift DE 555 207 ist es bereits bekannt, an dem Faltenbalg auf seiner ganzen Länge ein unelastisches, leicht biegsames Zugband anzubringen, das mit jedem Faltenrahmen verbunden ist und den Auszug des Faltenbalges begrenzt ('Auszugsperre'), wobei die Zugband-Segmente zwischen jeweils zwei Faltenrahmen gerade gespannt sind, wenn der maximal zulässige Faltenbalg-Auszug erreicht ist. Der Faltenbalg kann dementsprechend seinen zulässigen Auszug weder insgesamt noch zwischen benachbarten Faltenrahmen überschreiten, gleichgültig in welchem seiner Bereiche. Das Zugband ist relativ billig und leicht montierbar, so daß die längere Lebensdauer des Faltenbalges die Mehrkosten rechtfertigt. Allerdings zeigt sich, daß ein Zugband dieser Art für sehr hohe Beschleunigungen ungeeignet ist, weil jedesmal, wenn der maximale Auszug zwischen zwei Faltenrahmen erreicht und dort das Zugband gestreckt ist, durch die abrupte Unterbrechung der Bewegung eine entsprechend hohe Scherkraftänderung an denFrom patent specification DE 555 207 it is already known to attach an inelastic, slightly flexible tension band to the bellows along its entire length, which is connected to each folding frame and limits the extension of the bellows ('extension lock'), whereby the tension band segments between two folding frames are just stretched when the maximum permissible extension of the bellows is reached. The bellows cannot therefore exceed its permissible extension either overall or between adjacent folding frames, regardless of which of its areas. The tension band is relatively cheap and easy to install, so that the longer service life of the bellows justifies the additional costs. However, it has been shown that a tension band of this type is unsuitable for very high accelerations, because every time the maximum extension between two folding frames is reached and the tension band is stretched there, the abrupt interruption of the movement causes a correspondingly high change in shear force on the

Faltenrahmen zu deren Beschädigung führen kann. Das Zugband wird dabei an seinen-Be-festigungsstellen an den Faltenrahmen fortwährend einer wechselnden Biegebeanspruchung unterzogen, weil seine Zugband-Segmente beim Zusammenziehen des Faltenbalges regelmäßig aus ihrer gestreckten Lage abgeknickt und anschließend wieder gestreckt werden. Vorzeitiger Verschleiß und Defekt des Zugbandes sind die Folgen.Folding frames can lead to damage. The tension band is constantly subjected to alternating bending stress at its attachment points on the folding frame because its tension band segments are regularly bent from their stretched position and then stretched again when the bellows are contracted. Premature wear and damage to the tension band are the consequences.

Anstelle eines unelastischen Zugbandes ist nach einem Vorschlag entsprechend der Patentschrift DE 733 106 an einem Faltenbalg ein elastisches Zugband als Auszugssperre vorgesehen, das an den beiden äußeren Faltenrahmen befestigt wird und den Gesamt-Auszug des Faltenbalges so begrenzt, daß die Falten nicht vollständig gestreckt werden. Es können mehrere Zugbänder vorgesehen sein. Für Abdeckungen von Schlittenführungen eignet sich eine solche Anordnung nicht, weil die Zugbänder nicht so elastisch ausgeführt werden können, daß sie auch bei zusammengezogenem Faltenbalg noch gestreckt sind; sie hängen dann durch und liegen auf den Schlittenführungen auf, wo sie vor allem bei hohen Beschleunigungen beschädigt und ebenfalls mit Schmieröl verschmutzt werden können, oder sie bleiben an einem Maschinenteil im Innern des Faltenbalges hängen.Instead of an inelastic tension band, according to a proposal in accordance with patent specification DE 733 106, an elastic tension band is provided on a bellows as a pull-out stop, which is attached to the two outer fold frames and limits the total pull-out of the bellows so that the folds are not fully extended. Several tension bands can be provided. Such an arrangement is not suitable for covers of slide guides because the tension bands cannot be made so elastic that they are still extended even when the bellows are contracted; they then sag and rest on the slide guides, where they can be damaged, especially at high accelerations, and also become contaminated with lubricating oil, or they get caught on a machine part inside the bellows.

Um dies zu vermeiden, ist es entsprechend der Patentschrift DE 1 290 766 auch möglich, jeweils kurze, flexible, aber unelastische Bänder als Auszugssperren vorzusehen, die zu mehreren hintereinander geschaltet, durch Gelenke miteinander verbunden und dann insgesamt wiederum an den beiden äußeren Faltenrahmen befestigt werden. Jeweils zwei benachbarte, um ein Gelenk gegeneinander abknickende Bänder sind durch ein elastischesTo avoid this, it is also possible, according to patent specification DE 1 290 766, to provide short, flexible, but inelastic bands as pull-out stops, which are connected in series, connected to one another by joints and then fastened together to the two outer folding frames. Two adjacent bands, which bend against one another at a joint, are connected by an elastic

Glied miteinander verbunden; die Gesamtheit der elastischen Glieder bestimmt auf diese Weise den maximalen Auszug des Faltenbalges. Je größer die Anzahl der hintereinander geschalteten Bänder ist, um so mehr Freiraum bietet die Anordnung im Innenraum des Faltenbalges. Eine solche Auszugsperre besteht aus sehr vielen Einzelteilen, die miteinander verbunden und jeweils der Baugröße des Faltenbalges angepaßt werden müssen, und eignet sich daher nicht für in großer Stückzahl billig herzustellende Faltenbälge mit entsprechend den vielfältigen Anwendungen stark differierenden Abmaßen.Link connected to each other; the totality of the elastic links thus determines the maximum extension of the bellows. The greater the number of bands connected in series, the more free space the arrangement offers in the interior of the bellows. Such an extension lock consists of a large number of individual parts that must be connected to each other and each adjusted to the size of the bellows, and is therefore not suitable for bellows that are cheaply manufactured in large numbers and have very different dimensions depending on the various applications.

Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, einen Faltenbalg der eingangs näher bezeichneten Art so auszuführen, daß seine Falten in ganzer Länge des Faltenbalges oder zumindestens in seinen kritischen, beispielsweise den äußeren Faltenrahmen benachbarten Bereichen allesamt bewegt werden, wenn der Faltenbalg mit hoher Geschwindigkeit oszilliert, wobei aber die FaI-tenrahmen nicht abrupt beschleunigt oder abgebremst werden sollen, um insbesondere die kritischen Verbindungsstellen zwischen den Falten und den Faltenrahmen nicht einem übermäßigen, deren Beschädigung oder Zerstörung herbeiführenden Impuls auszusetzen. Gleichzeitig soll auch noch verhindert werden, daß die Falten das Faltenbalges völlig gestreckt oder gar überdehnt werden, weil dieser über den größten zulässigen Auszug hinaus gespannt wird.The invention therefore has the task of designing a bellows of the type described in more detail above in such a way that its folds are moved along the entire length of the bellows or at least in its critical areas, for example those adjacent to the outer fold frame, when the bellows oscillates at high speed, but the fold frame should not be accelerated or decelerated abruptly in order to avoid exposing the critical connection points between the folds and the fold frame to an excessive impulse that could damage or destroy them. At the same time, it should also be prevented that the folds of the bellows are completely stretched or even overstretched because they are stretched beyond the greatest permissible extension.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zumindest ein Teil der Faltenrahmen mit mindestens einem sich in Zugrichtung des Faltenbalges erstreckenden, elastischen, der Streckung und Kontraktion des Falten-According to the invention, the object is achieved in that at least part of the folding frames are provided with at least one elastic member extending in the direction of tension of the folding bellows, which allows the stretching and contraction of the folding

balges folgenden Zugband verbunden ist, dessen maximale Dehnung stets kleiner ist als der größtmögliche Auszug des Faltenbalges. Das Zugband kann in einfacher und fachbekannter Weise an den jeweiligen Faltenrahmen mit einer Steppnaht angebracht werden, und seine Bandenden sind am einfachsten an den, den Faltenbalg in Zugrichtung begrenzenden, äußeren Faltenrahmen befestigt, die ihrerseits entweder an einem feststehenden oder einem beweglichen Teil beispielsweise einer Werkzeugmaschine arretierbar sind.The tension band following the bellows is connected, the maximum extension of which is always smaller than the greatest possible extension of the bellows. The tension band can be attached to the respective folding frame in a simple and well-known manner with a stitching seam, and its band ends are most easily attached to the outer folding frames that limit the bellows in the direction of tension, which in turn can be locked either to a fixed or a moving part, for example a machine tool.

Bei einer solchen erfindungsgemäßen Anordnung kann der Faltenbalg hohen dynamischen und wechselnden Beanspruchungen über lange Zeit ausgesetzt werden, ohne daß der die Falten bildende Korpus des Faltenbalges oder die zugehörigen, den Korpus versteifenden Faltenrahmen Schaden nehmen; auch die Verknüpfungen der Falten mit den Faltenrahmen sind nicht mehr so hoch belastet, wie das mit einem durchgehenden, unelastischen Zugband unvermeidlich ist. Die jeweils auf einen Faltenrahmen wirkende Zugkraft beim Beschleunigen setzt nicht schlagartig ein, sondern gleitend und bis zur maximalen Dehnung des Zugband-Segmentes ansteigend; sie wird also bei der Kraft-Übertragung auf den Faltenbalg stark gedämpft. Bereits vor der maximalen Dehnung eines Zugband-Segmentes beginnt die Dehnung des nächstfolgenden Zugband-Segmentes usw., so daß die Faltenrahmen nicht gleichzeitig, sondern kaskadenförmig belastet und bewegt werden: trotz hoher Beschleunigungen verteilt sich die Zugkraft des Zugbandes gleichmäßig auf alle mit ihm verbundenen Faltenrahmen, die demzufolge auch gleichmäßig verschleißen.With such an arrangement according to the invention, the bellows can be exposed to high dynamic and changing loads over a long period of time without the body of the bellows forming the folds or the associated fold frames that stiffen the body being damaged; the connections between the folds and the fold frames are also no longer subjected to as much stress as is inevitable with a continuous, inelastic tension band. The tensile force acting on a fold frame during acceleration does not set in suddenly, but gradually and increases up to the maximum stretch of the tension band segment; it is therefore strongly dampened when the force is transferred to the bellows. Even before the maximum stretch of a tension band segment, the stretching of the next tension band segment begins, etc., so that the folding frames are not loaded and moved simultaneously, but in a cascade: despite high accelerations, the tensile force of the tension band is distributed evenly across all the folding frames connected to it, which consequently also wear evenly.

Darüberhinaus bietet die Erfindung aber auch eine sehr wirtschaftliche Bauweise, weil nach wie vor einzig und allein ein oder mehrere, in ganzer Länge des Faltenbalges durchgehende Zugbänder gebraucht werden. Dabei läßt es sich auch so einrichten, daß die Zugbänder bei zusammengezogenem Faltenbalg noch straff sind und nicht durchhängen, so daß an ihnen keine Faltkräfte auftreten und eine wechselnde Biegebeanspruchung der Zugbänder weitgehend vermieden werden kann, wobei gleichzeitig keinerlei zusätzliches Bauvolumen beansprucht wird und die Zugbänder die übrigen bewegten oder unbewegten, dem Faltenbalg benachbarten Bauteile nicht behindern.In addition, the invention also offers a very economical construction, because only one or more tension bands running the entire length of the bellows are needed. It can also be arranged so that the tension bands are still taut and do not sag when the bellows are contracted, so that no folding forces occur on them and alternating bending stress on the tension bands can be largely avoided, while at the same time no additional construction volume is required and the tension bands do not hinder the other moving or stationary components adjacent to the bellows.

Besonders leistungsfähig ist die Erfindung, wenn das Zugband mit jedem der Faltenrahmen des Faltenbalges verbunden ist; es kann aber auch ausreichend sein, das Zugband nur mit einem Teil der Faltenrahmen des Faltenbalges zu verbinden, beispielsweise in den an die äußeren Faltenrahmen angrenzenden Bereichen, die im Betrieb besonders hoch belastet sind und zuerst den an dem FaI-tenbalg angreifenden Kräften ausgesetzt sind.The invention is particularly effective if the tension band is connected to each of the folding frames of the bellows; however, it may also be sufficient to connect the tension band only to a part of the folding frames of the bellows, for example in the areas adjacent to the outer folding frames, which are subject to particularly high loads during operation and are first exposed to the forces acting on the bellows.

Es ist auch möglich, daß das Zugband nicht mit jedem Faltenrahmen verbunden ist, sei es in dessen ganzer Länge oder in begrenzten Bereichen; in diesen Fällen ist es vorteilhaft, wenn das Zugband in gleichmäßiger Teilung der Faltenrahmen mit diesen verbunden ist, so daß auch hierbei eine gleichförmige Verteilung der Zugkräfte erzielt werden kann.It is also possible that the tension band is not connected to every folding frame, either along its entire length or in limited areas; in these cases it is advantageous if the tension band is connected to the folding frames at equal intervals, so that a uniform distribution of the tensile forces can be achieved.

Das Zugband besteht am besten aus einem gummielastischen Werkstoff; statt eines homogenen Materials ist es auch möglich, einen Verbundwerkstoff zu verwenden. Das Zugband ist als Auszugsperre wirksam, wenn das Zugband eine maximale Dehnung aufweist, in deren Bereich dieThe tension band is best made of a rubber-elastic material; instead of a homogeneous material, it is also possible to use a composite material. The tension band is effective as a pull-out stop if the tension band has a maximum stretch in the range of which the

Zugspannung in dem Zugband schlagartig erheblich zunimmt. Tensile stress in the tension band suddenly increases significantly.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die einzige Figur 1 zeigt einen Faltenbalg nach der Erfindung in schematischer, vereinfachter räumlicher Darstellung.The invention is explained in more detail below with reference to an embodiment example and the drawing. The only figure 1 shows a bellows according to the invention in a schematic, simplified spatial representation.

Ein erfindungsgemäßer Faltenbalg besteht im wesentlichen aus einem aus einer Vielzahl von Falten 1 zusammengesetzten Korpus 2 von flexiblem, faltbarem Werkstoff für hohe Wechselbeanspruchung, der eine zu schützende Fläche überdeckt, beispielsweise eine horizontale Schlittenführung für einen Werkzeugschlitten an einer Werkzeugmaschine, um diese vor Schmutz und Spänen zu schützen und Beschädigungen zu vermeiden. Äußere FaI-tungen la wechseln mit inneren Faltungen Ii. Der Faltenbalg kann dementsprechend in einer Zugrichtung 3 ziehharmonikaartig verkürzt und verlängert werden, ohne seine Schutzfunktion zu verlieren.A bellows according to the invention essentially consists of a body 2 made up of a large number of folds 1 and made of flexible, foldable material for high alternating stresses, which covers a surface to be protected, for example a horizontal slide guide for a tool slide on a machine tool, in order to protect it from dirt and chips and to avoid damage. Outer folds 1a alternate with inner folds 1i. The bellows can accordingly be shortened and lengthened in an accordion-like manner in a pulling direction 3 without losing its protective function.

In die äußeren Faltungen la sind ebene, relativ dünne, aber biegesteife, sich quer zu der Zugrichtung 3 des Faltenbalges erstreckende Faltenrahmen 4 ("Reiter") eingelegt und dort an dem Korpus 2 befestigt, die diesem die nötige Formstabiltat verleihen. Während eines seiner, hier ebenfalls von einem (äußeren) Faltenrahmen 4a gebildeten Balgenden 5 an einem an einer Werkzeugmaschine oder dergleichen ortsfesten Teil fixiert ist, ist das andere Balgende 5 an einem Werkzeugschlitten oder dergleichen befestigt, der über einer zugehörigen Schlittenführung längsbewegbar ist.Flat, relatively thin but rigid folding frames 4 ("riders") extending transversely to the pulling direction 3 of the bellows are inserted into the outer folds la and are attached to the body 2, giving it the necessary dimensional stability. While one of its bellows ends 5, here also formed by an (outer) folding frame 4a, is fixed to a stationary part on a machine tool or the like, the other bellows end 5 is attached to a tool slide or the like, which can be moved longitudinally over an associated slide guide.

Zwei hochelastische Zugbänder 6 sind mit ihren Bandenden 7 so an den Balgenden 5 befestigt, daß sie in derTwo highly elastic tension bands 6 are attached with their band ends 7 to the bellows ends 5 in such a way that they

Regel gestrafft bleiben, unabhängig vom jeweiligen Auszug des Faltenbalges in der Zugrichtung 3. Die flächigen, guer zu der Zugrichtung 3 abgebogenen Bandenden 7 sind an den die Balgenden 5 bildenden, im Vergleich zu den übrigen, inneren Faltenrahmen 4i wesentlich stabiler ausgeführten äußeren Faltenrahmen 4a durch eine Steppnaht angebracht und/oder angeklebt. In ähnlicher Weise sind die Zugbänder 6 auch mit (hier) allen inneren Faltenrahmen 4i verbunden, so daß zwischen jeweils zwei Faltenrahmen 4 Zugband-Segmente 6a gleicher Länge ausgebildet werden, welche die Abstände der jeweils einander benachbarten Faltenrahmen 4 bestimmen und dafür sorgen, daß diese Abstände auch bei hochdynamischer Belastung des Faltenbalges in seiner Zugrichtung 3 über alle Falten 1 im wesentlichen gleichbleiben.As a rule, the tension bands 6 remain taut, regardless of the respective extension of the bellows in the pulling direction 3. The flat band ends 7 bent across the pulling direction 3 are attached and/or glued to the outer folding frames 4a, which form the bellows ends 5 and are designed to be much more stable than the other inner folding frames 4i, by means of a quilted seam. In a similar way, the tension bands 6 are also connected to (here) all inner folding frames 4i, so that tension band segments 6a of the same length are formed between each two folding frames 4, which determine the distances between the adjacent folding frames 4 and ensure that these distances remain essentially the same across all folds 1, even when the bellows is subjected to highly dynamic loading in its pulling direction 3.

List of reference symbols used

1 Falte1 fold

la (äußere) Faltungla (outer) folding

Ii (innere) FaltungIi (inner) folding

2 Korpus2 Corpus

3 Zugrichtung3 Pull direction

4 Faltenrahmen4 folding frames

4a (äußere) Faltenrahmen4a (outer) folding frames

4i (innere) Faltenrahmen4i (inner) folding frames

5 Balgende5 Bellows

6 Zugband6 Drawstring

6a Zugband-Segment6a Tension band segment

7 Bandende7 End of tape

Claims

20 claims:

1. Bellows with a body (2) made up of a plurality of folds (1) arranged between the bellows ends (5), each of which spans a fold frame (4) extending transversely to the pulling direction (3) of the bellows and which shape-stabilizes the body (2),

characterized in that

at least a part of the folding frames (4) is connected to at least one elastic tension band (6) extending in the pulling direction (3) of the bellows, following the stretching and contraction of the bellows, the maximum stretch of which is smaller than the greatest possible extension of the bellows.

2. Bellows according to claim 1, characterized in that the band ends (7) of the tension band (6) are fastened to the outer folding frame (4a) delimiting the bellows in the tension direction (3).

3. Bellows according to claim 1 or 2, characterized in that the tension band (6) is connected to each of the folding frames (4i) of the bellows.

4. Bellows according to claim 1 or 2, characterized in that the tension band (6) is connected to a part of the folding frames (4i) of the bellows, for example in the areas adjacent to the outer folding frames (4a).

5. Bellows according to claim 3 or 4, characterized in that the tension band (6) is connected to the folding frames (4) at equal intervals.

6. Bellows according to one of claims 1 to 5, characterized in that the tension band (6) consists of a gura-elastic material.

7. Bellows according to one of claims 1 to 6, characterized in that the tension band (6) has a maximum extension, in the region of which the tensile stress in the tension band (6) suddenly increases considerably.