DE3735452A1 - Faltenbalg - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Faltenbalg mit einer faltbaren Abdeckung und mehreren, in einem durch die Abdec­ kung gebildeten Innenraum angeordneten, jeweils mit der Abdeckung verbundenen Stützrahmen.

Ein Faltenbalg dieser Art dient üblicherweise als Schutzab­ deckung für Teile an Maschinen, beispielsweise zur Abdeckung einer Führungsbahn eines verschiebbaren Schlittens. Die Größe und Dimensionierung des Faltenbalges hängt dabei von den jeweiligen Abmessungen des abzudeckenden Maschinenteils ab, der Grundaufbau des Faltenbalges ist jedoch stets so, daß mehrere Stützrahmen zur Anwendung kommen, welche in ihrer Dimensionierung dem abzudeckenden Maschinenteil, bei­ spielsweise der Führungsbahn angepaßt sind und in dem durch Abdeckung gebildeten Innenraum des Faltenbalges entlang der Führungsbahn gleiten. Die Abdeckung des Faltenbalges ist, bedingt durch die Faltung, harmonikaartig zusammenschiebbar und auseinanderziehbar. Die jeweiligen Stützrahmen sind jeweils in der Kehle der nach außen weisenden Faltung der Abdeckung angeordnet und dort mit der Abdeckung verbunden.

Bei aus dem Stand der Technik bekannten Faltenbalgen werden für die Abdeckung beschichtete Trägermaterialien verwendet, beispielsweise Geflechte oder gewirkte Trägermaterialien aus Baumwolle oder Polyester, welche mit Polyurethan (PU) oder PVC beschichtet sind. Üblicherweise sind die Stützrahmen aus PVC gefertigt. Eine Verbindung zwischen der Abdeckung und den Stützrahmen kann bei einer derartigen Materialaus­ wahl durch Kleben oder Vernähen erfolgen. Eine derartige Herstellungsweise erweist sich als sehr kostenintensiv. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß nicht oder nur unter erheblichem Aufwand sichergestellt werden kann, daß das dem Innenraum des Faltenbalges zugewandte Trägermaterial im Falle einer Verklebung fest mit dem Stützrahmen verbunden ist, da durch die Vielzahl von Poren des Trägermaterials eine gleichmäßige Zusammenwirkung mit einem Klebstoff nur unter erheblichen Schwierigkeiten zu verwirklichen ist. Es besteht somit die Gefahr, daß sich nach relativ kurzer Betriebsdauer der jeweilige Stützrahmen von der Abdeckung löst. Bei einer Vernähung der Abdeckung mit dem Stützrahmen ergeben sich insbesondere im Hinblick auf die notwendige Dichtigkeit erhebliche Probleme.

Aus der DE-OS 32 25 369 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Faltenbalges bekannt, bei welchem zur Verschweißung eines PVC-Stützrahmens mit dem beschichteten Trägermaterial der Abdeckung eine Erwärmung des zu verschweißenden Berei­ ches von der Außenseite des Faltenbalges aus erfolgt. Dabei ist es erforderlich, daß die zu verschweißenden Kontaktbe­ reiche jeweils auf die Schweiß- oder Erweichungstemperatur gebracht werden müssen, bevor der zu verschweißende Bereich von der Innenseite des Faltenbalges aus gegen ein außenlie­ gendes Widerlager gepreßt wird. Um zu verhindern, daß bei einer derartigen Verschweißung das Außenmaterial durch den Druck auf das Widerlager deformiert wird oder in unkontrol­ lierter Weise schmilzt, ist es erforderlich, für die Ab­ deckung einen einlagigen Trägerwerkstoff, beispielsweise aus Polyester oder Baumwolle zu verwenden, welcher mit einer Beschichtung aus PU versehen ist. Dabei erweist es sich als nachteilig, daß ein derartiger Trägerwerkstoff, beispiels­ weise in Form eines Polyestergewebes durch die zwischen den einzelnen Fäden vorhandenen Luftblasen stark isolierend wirken. Es ist deshalb erforderlich, zu einer Verschweißung der Trägerschicht mit einem Stützrahmen aus PVC die Ab­ deckung stark zu überhitzen, d. h. auf eine Temperatur zu erwärmen, welche oberhalb der Schweißtemperatur für die PU- Beschichtung liegt. Dabei erweist sich insbesondere die Temperaturregelung als ausgesprochen schwierig, da die Ober­ flächentemperatur des Schweißwerkzeuges nicht wesentlich höher sein darf, als die erforderliche Schmelztemperatur des PVC-Stützrahmens, da sonst die Beschichtung des Trägermate­ rials der Abdeckung zerstört würde. Weiterhin ist zu beach­ ten, daß auch der Trägerwerkstoff der Abdeckung, welcher beispielsweise aus einem Polyestergewebe besteht, nicht durch den Schweißvorgang überhitzt werden darf, da sonst Bruchstellen oder Löcher in dem Trägerwerkstoff auftreten könnten. All dieses führt dazu, daß der Schweißvorgang bei relativ geringen Temperaturen durchgeführt werden muß, wobei sich lange Schweißtemperaturen ergeben, welche sich für die Fertigung des Faltenbalges als unwirtschaftlich erweisen.

Ein weiterer Nachteil des oben beschriebenen Faltenbalges liegt in der geringen Strapazierfähigkeit und Belastungsfe­ stigkeit einer derartigen Paarung von Materialien für den Stützrahmen und die Abdeckung. Bedingt durch die Problematik des oben beschriebenen Schweißvorganges kann eine Ablösung der Beschichtung der Abdeckung von dem Trägermaterial auf­ treten, da insbesondere im Bereich der Schweißnähte eine sichere Verbindung nicht dauerhaft hergestellt werden kann. Da die Schmelztemperatur des Polyesters des Gewebes über der des Polyurethans der Beschichtung liegt, kann das Gewebe nicht angeschmolzen werden, so daß eine Verbindung zwischen dem Stützrahmen und der Abdeckung nur durch ein Verschweißen der Beschichtung der Abdeckung mit dem Stützrahmen erfolgt. Bei einem Abschälen der Beschichtung löst sich somit die Abdeckung von dem Stützrahmen, wodurch der Faltenbalg zer­ stört wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Faltenbalg der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher einfach herzustellen ist und welcher bei hoher Betriebssicherheit und Dichtigkeit die erforderliche Festigkeit aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Abdeckung aus einer Folie mit über ihren Querschnitt glei­ cher Zusammensetzung gefertigt ist.

Die Erfindung zeichnet sich durch eine Reihe erheblicher Vorteile aus. Die Folie für die Abdeckung kann beispiels­ weise in Form einer extrudierten Flachfolie aus thermopla­ stischen Polyurethanen auf Polyether- oder Polyesterbasis gefertigt werden. Eine derartige "Mono-"folie weist über ihren gesamten Querschnitt die gleiche Zusammensetzung auf, es ist nicht erforderlich, ein Trägermaterial zu verwenden, welches mit einer Beschichtung überzogen ist, da die erfin­ dungsgemäße Folie selbst ausreichende Festigkeit aufweist. Ein weiterer Vorteil einer derartigen Folie liegt darin, daß die hierfür zu verwendenden Werkstoffe keinerlei Weichmacher oder ähnliche Bestandteile aufweisen, welche ausdiffundieren können und die Festigkeit einer Verbindung zwischen der Abdeckung und dem Stützrahmen beeinträchtigen. Das Fehlen von Weichmachern oder ähnlichen Bestandteilen bringt weiter­ hin den Vorteil, daß eine Beeinflussung anderer Werkstoffe, beispielsweise des Stützrahmens, welche aus PVC oder Hart- PVC gefertigt sein kann, vermieden wird.

Da die Abdeckung in einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung aus einem thermoplastischen Werkstoff gefer­ tigt ist, ist es auf besonders einfache Weise möglich, eine Verbindung mit dem jeweiligen Stützrahmen mittels eines Schweißvorgangs, eines Klebvorgangs oder durch Heißsiegeln vorzunehmen. Dabei erweist es sich als besonders vorteil­ haft, daß verschiedenste Schweißverfahren anwendbar sind, beispielsweise das Heißluft- und Stickstoffschweißen, das Heizelementschweißen, das Wärmeimpulsschweißen, das Hochfre­ quenzschweißen oder das Ultraschallschweißen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Verbindung zwischen den Stützrahmen und der Abdeckung auch in einfacher Weise durch einen Klebevorgang hergestellt wer­ den kann, da es bei Verwendung der erfindungsgemäßen Folie für die Abdeckung nicht vorkommen kann, daß nur Teile der Folie mit dem Stützrahmen verbunden oder verklebt sind, während andere Querschnittsbereiche der Folie zu Ablöseer­ scheinungen oder mechanischen Fehlstellen, beispielsweise Rissen oder Brüchen neigen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Faltenbalges ist dadurch gegeben, daß, abgesehen von den übrigen Bereichen der Abdeckung, auch im Bereich der Verbin­ dung zwischen der Abdeckung und dem Stützrahmen ein Höchst­ maß an Dichtheit gewährleistet ist, da die Abdeckung einen homogenen Aufbau aufweist und nicht porös ist. Auf diese Weise ist, im Gegensatz zu dem nach dem Stand der Technik verwendeten, beschichteten Chemiefasergewebes ein hohes Maß an Dichtheit gegen alle Aggregatszustände eines Mediums gewährleistet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 in schematischer Weise einen Teil eines erfin­ dungsgemäßen Faltenbalges, wobei die einzelnen Herstellungsschritte aufeinanderfolgend darge­ stellt sind,

Fig. 2 eine vereinfachte perspektivische Ansicht auf einen Stützrahmen und einen Teil einer Ab­ deckung gemäß einem weiteren Ausführungsbei­ spiel der Erfindung und

Fig. 3 eine schematische Darstellung, ähnlich Fig. 1, des zweiten Ausführungsbeispiels.

Der Faltenbalg umfaßt eine ziehharmonikaartig gefaltete Ab­ deckung 1 sowie mehrere Stützrahmen 2. Die Art der Faltung der Abdeckung 1 ergibt sich aus den jeweiligen Anwendungs­ zwecken des Faltenbalges, Fig. 1 zeigt deshalb zum Zwecke der einfacheren Erläuterung nur eine einfachgefaltete Ab­ deckung 1.

Die Stützrahmen 2 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel plattenförmig ausgebildet, es ist jedoch auch möglich, die Stützrahmen U-förmig auszugestalten, so daß diese nicht nur auf der Oberfläche einer Führungsbahn einer Maschine glei­ ten, sondern die Führungsbahn umgreifen können.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Stützrahmen 2 an der Innenseite der Abdeckung 1 angeordnet, wobei die obenliegende Kante jedes Stützrahmens mit einer Kehle der nach außen weisenden Faltung der Abdeckung 1 zu verbinden ist.

Im linken Teil der Fig. 1 ist der Ausgangszustand (A) darge­ stellt, in welchem der Stützrahmen 2 in die Kehle der Faltung der Abdeckung 1 eingelegt ist. Im mittleren Bereich der Fig. 1 ist in schematischer Weise der Schweißvorgang (B) dargestellt. Zum Zwecke des Verschweißens wird ein im we­ sentlichen einen U-förmigen Querschnitt aufweisendes Schweißwerkzeug 3 von außen gegen die Abdeckung 1 gelegt. Das Schweißwerkzeug 3 ist (nicht dargestellt) beheizbar, um die Abdeckung 1 und die Kante des Stützrahmens 2 auf Schweißtemperatur zu erwärmen. Durch zusätzliche Aufbringung einer Druckkraft auf das Schweißwerkzeug 3 und/oder den Stützrahmen 2 erfolgt eine sichere Verbindung zwischen die­ sen. In der rechten Seite der Fig. 1 ist der fertige Zustand (C) dargestellt, in welchem die Abdeckung 1 mit dem Stütz­ rahmen 2 verbunden ist.

In Fig. 2 ist in schematischer perspektivischer Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Falten­ balges dargestellt. Der Stützrahmen 2 weist einen im wesent­ lichen U-förmigen Querschnitt auf, mittels dessen es möglich ist, in sicherer Weise einen Teil eines Maschinenbettes oder einer ähnlichen Einrichtung zu umgreifen. Im Bereich der Verbindung mit der Abdeckung 1 weist der Stützrahmen 2 mehrere Ausnehmungen 4 auf, welche in ihrer Anordnung und Dimensionierung so ausgewählt sind, daß, wie nachfolgend in Zusammenhang mit Fig. 3 noch beschrieben werden wird, bei einer Verbindung der Abdeckung mit dem Stützrahmen im Be­ reich der Ausnehmungen 4 ein direkter Kontakt der jeweiligen Lagen der Abdeckung 1 ermöglicht wird. Auf diese Weise ist es möglich, die im Bereich der Ausnehmungen 4 gelegenen Bereiche der Abdeckung 1 direkt gegeneinander zu verbinden, beispielsweise mittels eines Schweißvorganges oder mittels eines Klebevorganges. Auf diese Weise wird auch dann eine sichere Verbindung zwischen der Abdeckung 1 und dem Stütz­ rahmen 2 erzielt, wenn die Materialpaarung zwischen dem Stützrahmen 2 und der Abdeckung 1 keine vollständig be­ triebssichere Verbindung zwischen dem Material des Stützrah­ mens und dem Material der Abdeckung gewährleistet.

Fig. 3 zeigt eine Abbildung ähnlich der Fig. 1, wobei drei aufeinanderfolgende Arbeitsschritte bei der Herstellung des Faltenbalges gezeigt sind. Wie bereits erläutert, unter­ scheidet sich das in den Fig. 2 und 3 gezeigte Ausführungs­ beispiel von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 nur durch die zusätzlichen Ausnehmungen 4 in dem Stützrahmen 2. Es kann deshalb an dieser Stelle auf eine nochmalige detail­ lierte Beschreibung der Arbeitsgänge zur Herstellung des Faltenbalges verzichtet werden. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Schweißwerkzeug 3 so ausgestal­ tet, daß während des Schweißvorganges seitlich an dem Stütz­ rahmen 2 anliegende Bereiche 1 a der Abdeckung 1 in die je­ weiligen Ausnehmungen 4 eingedrückt werden, so daß die Be­ reiche 1 a miteinander verschweißt werden. Auf diese Weise wird eine besonders sichere und dauerhafte Schweißverbindung hergestellt. Selbst wenn die Materialpaarung des Stützrah­ mens und der Abdeckung nicht optimal ausgewählt ist und die Schweißverbindung sich durch besonders hohe Beanspruchung lösen sollte, so wird trotzdem die Abdeckung 1 durch die Verklammerung der Bereiche 1 a fest und betriebssicher an dem Stützrahmen 2 gehalten, da die Verschweißung der Bereiche 1 a wegen der Materialgleichheit eine besonders hohe Festigkeit aufweist.

Alternativ zu der in Fig. 1 gezeigten Verschweißung ist es auch möglich, die Abdeckung 1 mit dem Stützrahmen 2 zu ver­ kleben. Eine Verklebung der Abdeckung 1 mit dem Stützrahmen 2 kann sowohl bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbei­ spiel als auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 2 und 3 vorgenommen werden.

Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbei­ spiele beschränkt, es ist vielmehr auch möglich, die Ab­ deckung und/oder die Stützrahmen im Rahmen der Erfindung aus anderen Materialien auszubilden. Weiterhin ist die Erfindung nicht auf die beschriebenen Verbindungsverfahren beschränkt, vielmehr ergeben sich für den Fachmann eine Vielzahl mögli­ cher weiterer Varianten. Es ist auch denkbar, den Stützrah­ men und die Abdeckung aus nicht miteinander verschweißbaren Materialien herzustellen, wenn auf den Stützrahmen und/oder der Abdeckung eine vulkanisierbare Schicht aufgebracht ist, die die Verbindung zwischen den beiden Teilen sicher und dauerhaft herstellt.

Claims (9)

1. Faltenbalg mit einer faltbaren Abdeckung und mehreren, in einem durch die Abdeckung gebildeten Innenraum angeordne­ ten, jeweils mit der Abdeckung verbundenen Stützrahmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (1) aus einer Folie mit über ihren Querschnitt gleicher Zusammensetzung gefertigt ist.

2. Faltenbalg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (1) aus einem thermoplastischen Werkstoff ge­ fertigt ist.

3. Faltenbalg nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckung (1) aus extrudiertem Polyurethan besteht.

4. Faltenbalg nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyurethan auf Polyether- oder Polyesterbasis herge­ stellt wurde.

5. Faltenbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützrahmen (2) aus PVC besteht.

6. Faltenbalg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützrahmen (2) und/oder die Abdeckung (1) zumindest im Bereich der gegenseitigen Kontaktstellen mit vulkanisierba­ rer Beschichtung versehen sind.

7. Faltenbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Stützrahmen (2) und der Abdeckung (1) in Form einer Schweißverbindung hergestellt ist.

8. Faltenbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Stützrahmen (2) und der Abdeckung (1) in Form einer Klebverbindung hergestellt ist.

9. Faltenbalg nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützrahmen (2) im Bereich der Ver­ bindung mit der Abdeckung (1) mit Ausnehmungen (4) versehen ist.