DE3532702A1 - Faltenbalgen fuer die abdeckung von maschinenteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Faltenbalgen für die Abdeckung von Maschinenteilen, die sich zwischen relativ zueinander bewegbaren Maschinenelementen befinden, ins­ besondere zur Abdeckung von Gleitbahnen an Werkzeugmaschi­ nen.

Faltenbalgen werden insbesondere an Werkzeugmaschinen zum Schutz von Gleitbahnen vor Metallspänen und Kühlflüssig­ keit verwendet, die zur Kühlung von Werkzeugen, wie z.B. Drehmeißeln oder Fräsern, verwendet wird. Dadurch soll ein­ mal ein Zerkratzen der Führungsbahnen durch Fernhalten von Metallspänen vermieden werden und zum anderen eine opti­ male Schmierung der Gleitbahnen dadurch erhalten bleiben, daß das Abwaschen des Gleitbahn-Schmiermittels durch die genannte Kühlflüssigkeit vermieden wird. Faltenbalgen wer­ den auch anderweitig an Maschinen verwendet, um empfindliche Maschinenteile zu schützen. Auch als Sicherheitseinrichtung werden Faltenbalgen verwendet; sie sollen dann einen Ein­ griff zwischen relativ zueinander bewegliche Teile verhin­ dern. Faltenbalgen sind demgemäß bei vielerlei Geräten und Apparaten anwendbar, wie z.B. auch bei Robotern aller Art oder bei Hebetischen. Auch bei optischen Geräten werden Faltenbalgen verwendet, wobei es bei diesem Anwendungsfall in der Regel auf die Lichtdichtheit ankommt. Unter den Aus­ drücken "Maschinenteile", "Maschinenelemente" in den Patent­ ansprüchen sollen demgemäß auch Geräteteile und Apparatetei­ le bzw. Geräteelemente und Apparateelemente verstanden wer­ den. Wegen der hohen Beanspruchung des Balgenmaterials, das häufigen Biegungen unterworfen ist, kann es vorkommen, daß in der Balgenwand Risse entstehen, durch die z.B. Kühl­ flüssigkeit auf eine zu schützende Gleitbahn gelangen kann.

Solche Risse können leicht unbemerkt bleiben, so daß mit der Zeit größere Kühlflüssigkeitsmengen oder auch Späne auf die zu schützende Gleitbahn fallen können. Ausgangsstellen für Risse sind unter anderem Deformationen des Balgens, die durch mechanische Einwirkung entstehen, beispielsweise kön­ nen solche Deformationen entstehen, wenn bei der Handhabung von Werkstücken der Balgen unbeabsichtigterweise angestoßen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Faltenbalgen so auszubilden, daß die Entstehung von Rissen und/oder un­ zulässigen Deformationen frühzeitig festgestellt werden kann.

Der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffene Faltenbalgen ist gekennzeichnet durch eine elektrische Detektoreinrichtung in der Balgenwand zur Feststellung von Rißbildungen und/oder schädlichen Deformationen in der Balgenwand, welche Detek­ toreinrichtung mit einem akustische und/oder optische Signale abgebenden Anzeigegerät elektrisch verbindbar ist.

Wenn an einem derartigen Faltenbalgen eine Beschädigung ent­ steht, die die Schutzfunktion beeinträchtigen könnte, wird diese Gefahr durch ein Warnsignal angezeigt, so daß eine Überprüfung und gegebenenfalls Ausbesserung oder Auswechs­ lung des Faltenbalgens rechtzeitig erfolgen kann, d.h. be­ vor irgendein sonstiger Schaden infolge der Undichtheit des Balgens eingetreten ist. Zur weiteren Steigerung der Sicher­ heit vor Schäden kann gemäß Anspruch 2 vorgesehen sein, daß das Anzeigegerät zugleich als Schaltgerät ausgebildet ist, mit dem die Maschine, an dem sich der Faltenbalgen befin­ det, abgeschaltet werden kann. In diesem Fall ist noch nicht einmal die Wahrnehmung des Signals durch eine Bedienungsper­ son erforderlich, was insbesondere bei automatisch arbeiten­ den Fertigungsanlagen ein wesentlicher Vorteil ist.

Eine erste grundsätzliche Ausführungsform der Erfindung ar­ beitet nach dem Prinzip, daß die Unterbrechung eines elek­ trischen Leiters überwacht wird (Anspruch 3). Besonders vor­ teilhaft ist eine schleifenförmige Verlegung elektrischer Leiter (Anspruch 4). Damit kann mit nur einem Stromkreis eine große Wandfläche des Balgens überwacht werden. Die elektrischen Leiter sind vorteilhafterweise zwischen zwei Schichten der Balgenwand angeordnet. Dadurch erhält man zugleich eine gute Fixierung der elektrischen Leiter und vermeidet, daß diese beschädigt werden, ohne daß zugleich eine Wandbeschädigung vorliegt, wodurch falscher Alarm ausgelöst werden könnte (Anspruch 5). Bei mehrschichtigen Balgenwänden können die verschiedenen Wandschichten je für sich mit elektrischen Leitern versehen und dadurch separat überwacht werden (Anspruch 6). Bei einer solchen Ausführungsform können Schäden bereits festgestellt wer­ den, bevor ein durchgehender Riß im Balgen vorhanden ist, wodurch eine besonders große Sicherheit gegen Schädi­ gungen der geschützten Maschine erreicht wird.

Die elektrischen Leiter können Drähte oder Litzen sein (Anspruch 7). Die Befestigung kann beispielsweise durch Kleben erfolgen.

Besonders vorteilhaft sind bandförmige elektrische Leiter. Solche Bänder können eine verhältnismäßig große Fläche der Balgenwand erfassen, wodurch eine weitgehend lücken­ lose Überwachung der Balgenwand möglich ist. Bandförmige Leiter lassen sich besonders günstig durch Auftragen ei­ ner Schicht (Anspruch 9) herstellen. Diese Herstellungs­ art kommt jedoch auch für schmale Leiter in Betracht.Auch mit dünnen Leitern läßt sich die Balgenwand im Bedarfs­ fall engmaschig überwachen, da dünne Leiter nahe beieinan­ der verlegt werden können.

Eine weitere grundlegende Ausführungsform ist dadurch ge­ kennzeichnet, daß an der Innenseite des Balgens Flüssig­ keitsdetektoren angeordnet sind, deren elektrischer Zu­ stand bei Benetzung verändert wird und daß die Flüssig­ keitsdetektoren mit dem Anzeigegerät elektrisch verbindbar sind. In diesem Fall wird das elektrische Signal nicht durch die Beschädigung ausgelöst, sondern durch eine Folge der Beschädigung, nämlich durch die Benetzung mindestens eines Detektors, z.B. mit Kühlflüssigkeit. Besonders vor­ teilhaft läßt sich die elektrische Verbindung vieler einzel­ ner Flüssigkeitsdetektoren mit dem Anzeigegerät gemäß Anspruch 11 durch zwei elektrisch leitende Schichten in der Balgenwand verwirklichen. Es ist in diesem Fall nicht nötig, von jedem Sensor eigene elektrische Leitungen zum Anzeigegerät zu führen. Wenn gemäß Anspruch 12 die elek­ trisch leitenden Schichten an beiden Seiten der Balgenwand angeordnet sind, können die Flüssigkeitsdetektoren in ein­ facher Weise dadurch montiert werden, daß sie durch die Balgenwand hindurchgesteckt und mit dieser z.B. vernietet werden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung einen Teil ei­ nes Faltenbalgens gemäß einer ersten Ausfüh­ rungsform der Erfindung,

Fig. 2 in schematischer Darstellung einen Zustand des Balgens vor seiner Faltung,

Fig. 3 einen Faltenbalgen in perspektivischer Dar­ stellung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 einen Querschnitt durch die Wand des Balgens nach Fig. 3 im Bereich eines Flüssigkeits­ detektors und

Fig. 5 eine schematische Darstellung der elektrischen Schaltung zwischen einem Stromversorgungsnetz und dem Faltenbalgen.

Der Faltenbalgen nach den Fig. 1 und 2 ist insgesamt mit B ₁ und der Faltenbalgen nach den Fig. 3 und 4 insgesamt mit B ₂ bezeichnet. Der Faltenbalgen B ₂ ist vollständig darge­ stellt. Er hat an jedem Ende eine U-förmige Platte 1 bzw. 2, an dem die Enden der Balgenwand 3 befestigt sind. Die Balgenwand 3 hat ebenfalls einen U-förmigen Querschnitt und ist gefaltet, so daß der gesamte Balgen durch Annäherung der Platten 1, 2 aneinander verkürzt und durch Auseinander­ bewegen der Platten 1, 2 verlängert werden kann. Das Bal­ genmaterial ist dabei Biegebeanspruchungen unterworfen, wo­ durch das Material insbesondere an den Faltenkanten 4, 5, 6 und 7 hoch beansprucht wird, so daß insbesondere an die­ sen Stellen nach übermäßiger Beanspruchung Risse entstehen können. Der insgesamt tunnelförmige Balgen kann z.B. eine Gleitbahn abdecken, die dann innerhalb der Tunnelhöhlung 41 liegt.

Zunächst soll im folgenden die Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 (Faltenbalgen B ₁) betrachtet werden.

Die Balgenwand 8 des Balgens B ₁ hat zwei Schichten, näm­ lich eine sogenannte Innenkaschierung 9 und eine Außen­ kaschierung 10. Bei der Herstellung des Faltenbalgens ist die Außenkaschierung 10 zunächst ein nicht gefaltetes recht­ eckiges Stück, wie in Fig. 2 dargestellt. Auf dieses recht­ eckige Stück wird vor der Aufbringung der Innenkaschierung 9 ein elektrischer Leiter 11 schleifenförmig verlegt. Hier­ bei wird der z.B. aus einem Band bestehende Leiter parallel zu einer Seitenkante 12 der Außenkaschierung 10 verlegt (Leitungsabschnitt 11 a). Kurz vor der einen Endkante 13 wird die Richtung des Leiters 11 über ein kurzes Zwischenstück 11 b um 180° verändert und danach mittels eines Abschnittes 11 c, der zum Abschnitt 11 a parallel ist, bis nahe an die andere Endkante 14 herangeführt und dort wiederum über ein Zwi­ schenstück 11 b so verlegt, daß der nächste Abschnitt 11 e wieder parallel zu den Abschnitten 11 a und 11 c in Richtung der Endkante 13 verläuft. Auf diese Weise wird die gesamte Fläche der Außenkaschierung 10 belegt. Der letzte,zu den Seitenkanten 12, 15 parallele Leiterabschnitt ist mit 11 f bezeichnet. Dieser geht über einen weiteren Leiterab­ schnitt 11 g in ein Leiterende 11 h über. Der Leiteranfang ist mit 11 i bezeichnet. Der elektrische Leiter 11 wird auf irgendeine geeignete Art und Weise an der Außenkaschierung 10 befestigt, z.B. durch Kleben.

Nachdem der Leiter 11 auf der Außenkaschierung 10 befestigt ist, wird die Innenkaschierung mit der Außenkaschierung ver­ klebt. Die Innenkaschierung besteht aus drei Teilen, nämlich einem Mittelteil 9 a und zwei gleichen, spiegelbildlich zu­ einander angeordneten Seitenteilen 9 b, 9 c, die in Fig. 2 ge­ strichelt dargestellt sind. Der Mittelteil 9 a ist recht­ eckig, während die Seitenteile jeweils eine zickzackförmige Kante 16 aufweisen, entsprechend der Faltung des Balgens. Sowohl der Mittelteil 9 a als auch die Seitenteile 9 b, 9 c sind vorgefaltet. Die Falten 17, 18, 19 sind mit gestrichel­ ten Linien dargestellt. Die Innenkaschierung besteht aus ei­ nem relativ steifen Material, während die Außenkaschierung 10 aus einem gut biegbaren Material besteht. Zur Fertig­ stellung wird die Balgenwand 8 gefaltet und die Seitenteile 9 b, 9 c werden gegenüber dem Mittelteil 9 a rechtwinklig ge­ stellt, wobei in den etwa dreieckigen Zwickeln, in denen die Außenkaschierung 10 nicht von der Innenkaschierung bedeckt ist, Eckfalten gebildet werden.

In Fig. 1 ist der elektrische Leiter 11 bandförmig darge­ stellt, während zur Vereinfachung der Zeichnung der Leiter in Fig. 2 nur als einfache Linie dargestellt ist. Nach­ dem die Balgenwand gefaltet ist, werden Endplatten gemäß Fig. 3 angebracht. Eine solche Endplatte 20 ist in Fig. 1 sichtbar. Die Leiterenden 11 h und 11 i sind durch die End­ platte 20 hindurchgeführt und an ein Anzeigegerät 21 an­ geschlossen. Am Anzeigegerät 21 befinden sich zwei Lampen 22 und 23, wobei z.B. die Lampe 22 grün und die Lampe 23 rot leuchten kann.

Das Anzeigegerät 21 ist in Fig. 5 weiterhin dargestellt. Das Anzeigegerät 21 ist über einen Transformator 25 an ein Stromnetz 24 angeschlossen. Mittels eines Schalters 26 kann das Anzeigegerät wahlweise eingeschaltet oder ausge­ schaltet werden. Am Anzeigegerät sitzen die bereits erwähn­ ten Signallampen 22, 23. Ferner befindet sich am Anzeige­ gerät ein Summer 27, der ein akustisches Signal abgibt.

Ebenfalls dargestellt ist in Fig. 5 die Leiterschleife 11, die an Steckbuchsen 28, 29 mit ihren Enden 11 i und 11 h an­ schließbar ist. Am Anzeigegerät befindet sich eine soge­ nannte Rücksetztaste 30, mit der die Alarmelemente 23, 27 abgestellt werden können.

Die Sicherheitseinrichtung des Faltenbalgens nach den Fig. 1 und 2 arbeitet wie folgt. Normalerweise fließt durch den elektrischen Leiter 11 ein Ruhestrom, der vom Anzeige­ gerät 21 ausgeht und in dieses zurückfließt. Bei einer Beschädigung des Balgens, insbesondere bei Entstehung eines Risses an einer der Falten 4 bis 7, wird der Leiter 11 zerrissen und dadurch der Ruhestrom unterbrochen. Das Anzeigegerät 21 reagiert hierauf mit einer Erregung der Signallampe 23 und des Summers 27, so daß zugleich ein optisches und ein akustisches Signal abgegeben werden. Während des Normalzustandes leuchtet die Signallampe 22, wodurch angezeigt wird, daß die Sicherheitseinrichtung ordnungsgemäß in Betrieb ist. Wenn der Fehler bemerkt ist, wird das Alarmsignal mittels der Rücksetztaste 30 abgestellt.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 ist die In­ nenseite der Balgenwand 3 mit als Flüssigkeitsdetektoren ausgebildeten Sensoren besetzt. Alle Sensoren sind wieder an ein Anzeigegerät 21 angeschlossen, nämlich über aus dem Faltenbalgen herausgeführte elektrische Leiter 32, 33.

Zur Verbindung aller Sensoren 31 mit den Leitern 32, 33 und damit dem Anzeigegerät ist (siehe Fig. 4) an jeder Seite der Balgenwand eine elektrisch leitende Schicht 34 bzw. 35 vorgesehen. Die elektrisch leitende Schicht 34 ist auf eine Innenkaschierung 36 und die elektrisch leitende Schicht 35 auf eine Außenkaschierung 37 aufgebracht. Der empfindliche Teil 38 jedes Sensors 31 befindet sich an der Innenseite 3 a der Balgenwand 3 und hat Kontakt mit der elektrisch leitenden Schicht 34. Die Balgenwand ist von ei­ nem Stift 39 des Sensors 31 durchgriffen und hat elektrisch leitenden Kontakt mit der Schicht 35. Gegen Herausfallen ist der Sensor durch eine Scheibe 40 geschützt, wobei diese mit dem Stift 39 vernietet sein kann. An die Schicht 34 ist der Leiter 32 und an die Schicht 35 der Leiter 33 angeschlossen. Durch die Verwendung zusammenhängender elektrisch leitender Schichten 34, 35 vermeidet man ei­ ne Vielzahl von Drähten zur Verbindung der Sensoren mit einem Anzeigegerät. Das Ansprechen eines einzigen Sen­ sors 31 genügt, um das Anzeigegerät ansprechen zu lassen.

Mit der Sicherheitseinrichtung des Balgens nach den Fig. 3 und 4 wird nicht direkt eine Beschädigung festgestellt, sondern die Folge einer Beschädigung, nämlich das Eindringen von Feuchtigkeit, z.B. Kühlflüssigkeit, in den Faltenbalgen.

Claims (12)

1. Faltenbalgen für die Abdeckung von Maschinenteilen, die sich zwischen relativ zueinander bewegbaren Maschinen­ elementen befinden, insbesondere zur Abdeckung von Gleit­ bahnen an Werkzeugmaschinen, gekennzeichnet durch eine elek­ trische Detektoreinrichtung (11, 21; 38) in der Balgenwand (8; 3) zur Feststellung von Rißbildungen und/oder schäd­ lichen Deformationen in der Balgenwand (8; 3), welche De­ tektoreinrichtung (11, 21; 38) mit einem akustische und/oder optische Signale abgebenden Anzeigegerät (21) elektrisch verbindbar ist.

2. Faltenbalgen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigegerät zugleich als Schaltgerät ausgebildet ist, mit dem die Maschine, an dem sich der Faltenbalgen befindet, bei Balgenbeschädigungen abgeschaltet wird.

3. Faltenbalgen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Balgenwand (8) von einem Ruhestrom durchflossene elektrische Leiter (11) enthält und daß das Anzeigegerät (21) bei Unterbrechung des Ruhe­ stromes erregbar ist.

4. Faltenbalgen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß über mindestens einen Teil der Balgenwand ein elek­ trischer Leiter (11) schleifenförmig verlegt ist und die Enden (11 h, 11 i) der Schleife an das Anzeigegerät (21) anschließbar sind.

5. Faltenbalgen nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter (11) zwischen zwei Schichten (9, 10) der Balgenwand (8) liegen.

6. Faltenbalgen nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Balgen mit mehrschichtiger Wand mindestens zwei Schichten, vorzugsweise jeder Schicht, elektrische Leiter zugeordnet sind.

7. Faltenbalgen nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter (11) an der Bal­ genwand befestigte Drähte oder Litzen sind.

8. Faltenbalgen nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter bandförmig aus­ gebildet sind.

9. Faltenbalgen nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Leiter aus einer strei­ fenförmigen Schicht bestehen, die auf das Balgenmaterial aufgetragen ist, z.B. durch Aufdampfen.

10. Faltenbalgen nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite der Balgenwand (3) Flüssigkeitsdetektoren (31) angeordnet sind, deren elektri­ scher Zustand bei Benetzung verändert wird und daß die Flüs­ sigkeitsdetektoren (31) mit dem Anzeigegerät elektrisch ver­ bindbar sind.

11. Faltenbalgen nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Balgenwand (3) zwei elektrisch leitende Schichten (34, 35) enthält und daß die Flüssigkeitsdetektoren (31) über diese Schichten (34, 35) elektrisch leitend mit dem Anzeigegerät verbindbar sind.

12. Faltenbalgen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch leitende Schicht (34) an der Innenseite und die andere elektrisch leitende Schicht (35) an der Außen­ seite der Balgenwand (3) liegt.