DE69109270T2 - Spannvorrichtung mit dazwischen liegender membran. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schlitzen und Einkerben von Wellpappe und ähnlichen Materialien, genauer gesagt eine verbesserte Vorrichtung zum Verriegeln der Schlitz- und Einkerbwerkzeugköpfe in ihre Betriebsstellung.
• Sogenannte "Schlitzungs-Einkerbungs-Maschinen" sind auf dem Gebiet der Handhabung von Wellpappe gut bekannt. Derartige Maschinen besitzen eine Vorrichtung zum Schlitzen und Vorbewegen von Wellpapplagen und sehen ferner in den Wellpapplagen Einkerbungen vor, um das nachfolgende Falten bei der Herstellung von Pappkartons u.ä. zu erleichtern. Sowohl das Schlitzen als auch das Einkerben wird durchgeführt, indem die Wellpappe zwischen Paaren von drehbaren Schneidwerkzeugen und Einkerbwerkzeugen bewegt wird, die in der Bahn der sich vorbewegenden Papplage angeordnet sind, wobei ein Werkzeug eines jeden Paares auf gegenüberliegenden Seiten der Papplage vorgesehen ist. Mehrere Paare von Schlitz- und Einkerbwerkzeugen können koaxial und mit seitlichem Abstand über die Breite der Lage montiert sein, wobei die Schlitz- und Einkerbwerkzeuge auf der gleichen Achse oder jeweils auf getrennten Achsen angeordnet sind. Bei einer Montage auf einer getrennten Achse kann zuerst das Einkerben oder Schlitzen durchgeführt werden, d.h. auf stromseitig des anderen Schlitz- oder Einkerbschrittes.
• Bei einer Schlitz-Einkerb-Maschine des Standes der Technik, wie sie in der US-PS 46 27 214 dargestellt ist, ist jedes Schlitzwerkzeug oder Einkerbwerkzeug aus einer Vielzahl von koaxial montierten Schlitz- und Einkerbwerkzeugen an seinem eigenen separaten Schlitzkopf (oder Einkerbkopf) befestigt. Die gemeinsame Welle, an der jede koaxiale Gruppe von Schlitzwerkzeugen oder Einkerbwerkzeugen montiert ist, wird angetrieben, um gleichzeitig jedes der daran montierten Werkzeuge anzutreiben. Die Werkzeugköpfe jeder Gruppe sind gleitend auf linearen Lagerbahnen montiert, die sich parallel zur Antriebswelle erstrecken, so daß jedes Schlitz- oder Einkerbwerkzeug wahlweise in seitlicher Richtung über die Breite der Wellpapplage positioniert werden kann. Ferner besitzt jeder Werkzeugkopf einen Servomotor oder irgendeine andere geeignete Antriebseinrichtung, die ein Antriebsritzel umfaßt, das mit einer linearen Zahnstange zusammenwirkt, die ebenfalls parallel zu den linearen Lagerbahnen und der Werkzeugantriebswelle angeordnet ist. Der Servomotor treibt den Werkzeugkopf und das daran befestigte Werkzeug entlang den Lagerbahnen und die Antriebswelle an, um das Werkzeug genau in der richtigen seitlichen Position relativ zur zu schlitzenden und einzukerbenden Lage anzuordnen. Bei einer typischen Schlitz-Einkerb-Maschine sind eine Vielzahl von oberen und unteren Schlitzkopfpaaren und eine Vielzahl von oberen und unteren Einkerbkopfpaaren an vier im wesentlichen identischen Lagereinheiten montiert, die jeweils eine Antriebswelle, lineare Lagerbahnen und eine Positionierzahnstange umfassen. Ferner weist jede Einheit eine Verriegelungsvorrichtung auf, die eine Verriegelungsstange umfaßt, die ebenfalls parallel zur Antriebswelle, den Lagerbahnen und der Zahnstange angeordnet und in gleichzeitigen Verriegelungseingriff mit jedem der Werkzeugköpfe, welche eine Gruppe von koaxial montierten Werkzeugen lagern, bewegbar ist, um die Köpfe an Ort und Stelle zu verriegeln, nachdem sie richtig positioniert worden sind.
• Bei der vorstehend genannten amerikanischen Veröffentlichung umfaßt die offenbarte Verriegelungsvorrichtung einen langen allgemein zylindrischen Nocken mit einer axial verlaufenden ebenen Stelle über die Gesamtlänge eines äußeren Oberflächenabschnittes derselben. Der Nocken ist so montiert, daß er sich entlang jeder Gruppe der an der Welle montierten Werkzeugköpfe in eine Position erstreckt, in der er mit identischen Verriegelungsflächen an jedem Kopf in Eingriff tritt, nachdem die Köpfe seitlich in ausgewählte Betriebsstellungen bewegt worden sind. Im nicht verriegelten Zustand ist der Nocken so angeordnet, daß sich die ebene Stelle im Abstand von den Verriegelungsflächen an den Werkzeugköpfen befindet. Wenn der Nocken um seine Achse gedreht wird, tritt die zylindrische Außenfläche mit den Verriegelungsflächen in Eingriff und verriegelt die Köpfe in Position. Diese Verriegelungsvorrichtung des Standes der Technik funktioniert auf angemessene Weise. Sie weist jedoch zwei signifikante Nachteile auf. Da jeder Werkzeugkopf entlang der Antriebswelle, die sich durch die Mitte des drehbaren Werkzeuges erstreckt, gleitet, ist nahezu die gesamte Betriebssicherheit von der Tatsache abhängig, daß der Verriegelungsnocken diese Position beibehält. Der Nocken ist drehbar an seiner Achse montiert und muß folglich durch Drehlager gelagert werden. Um die erforderliche genaue Ausrichtung zwischen beispielsweise einem Paar von oberen und unteren Drehschlitzwerkzeugen aufrechtzuerhalten, dürfen der Schlitzkopf und das daran befestigte Werkzeug einer seitlichen Verschiebung entlang der Antriebswelle von nicht mehr als 0,0127 mm (0,0005") ausgesetzt sein. Bedauerlicherweise ist jedoch die normale Axialbewegung, die in nahezu jedem Typ einer Drehlagereinheit zum Lagern eines Nockens auftritt, wesentlich größer als die zulässige Toleranz. Wenn sich daher der Verriegelungsnocken aufgrund des Spiele s in seinen Lagern in Axialrichtung bewegt, bewegen sich sämtliche Werkzeugköpfe, die vom Nocken verriegelt werden, ebenfalls entlang ihrer gemeinsamen Antriebswelle zusammen mit dem Nocken. Das andere Problem bei der Vorrichtung des Standes der Technik betrifft den unvermeidbaren Verschleiß zwischen der zylindrischen Fläche des Nockens und den Verriegelungsflächen an den Werkzeugköpfen. Um eine angemessene Verriegelungskraft aufrechtzuerhalten, sind die Verriegelungsflächen an den Werkzeugköpfen mit einem Material hoher Reibung versehen, das natürlich vom Nocken kontaktiert wird, wenn dieser in seine Verriegelungsposition gedreht wird. Dieser Reibkontakt führt zu einem wesentlichen Verschleiß und demzufolge zur Notwendigkeit einer Einstellung oder Reparatur, um eine angemessene Verriegelungskraft aufrechtzuerhalten. Offensichtlich können die in Eingriff stehenden Verriegelungsflächen nicht geschmiert werden, um den Verschleiß zu reduzieren, da durch die hiermit verbundene Abnahme der Reibung zwischen den Eingriffsflächen auch die Verriegelungskraft reduziert wird, die die Werkzeugköpfe gegen eine seitliche Verschiebung entlang ihrer Antriebswelle hält.
• Erfindungsgemäß wird eine Verriegelungsvorrichtung zum lösbaren Verriegeln eines Betätigungsmechanismus in einer ausgewählten Position aus einer Vielzahl von Positionen auf einer Lagerbahn, entlang der der Mechanismus in einer linearen Bahn verschiebbar ist, vorgesehen, die eine Verriegelungsfläche am Mechanismus, ein starres längliches Verriegelungselement, das parallel zu der linearen Bahn und benachbart zur Verriegelungsfläche in irgendeiner ausgewählten Position des Mechanismus angeordnet ist und sich im wesentlichen über die gleiche Länge wie die lineare Bahn erstreckt, wobei das Verriegelungselement zwischen einer entriegelten Position, die im Abstand von der Verriegelungsfläche angeordnet ist, und einer verriegelten Position im Eingriff mit der Verriegelungsfläche bewegbar ist, und Einrichtungen zum Bewegen des Verriegelungselementes zwischen der entriegelten und verriegelten Position aufweist. Die Vorrichtung ist durch eine flexible Membran gekennzeichnet, die zwischen der Verriegelungsfläche und dem Verriegelungselement positioniert ist, gegen eine Bewegung in Richtung der linearen Bahn fixiert ist und quer zu der Bahn in einen direkten Verriegelungseingriff mit der Verriegelungsfläche in der verriegelten Position des Verriegelungselementes in Abhängigkeit von einem direkten Eingriff durch das Verriegelungselement eine Biegebewegung durchführen kann.
• Die flexible Membran kann in Verriegelungseingriff mit den Verriegelungsflächen bewegt werden, indem eine Drehnockenvorrichtung des im Stand der Technik beschriebenen Typs oder eine hin- und herbewegliche Verriegelungsstange Verwendung findet. In jedem Fall können Kontaktflächen mit hoher Reibung zwischen den Verriegelungsflächen und einer Seite der Membran aufrechterhalten werden, und durch das totale Fehlen einer Relativbewegung dazwischen wird ein Verschleiß ausgeschlossen. Ferner kann bei der drehbaren Ausführungsform die Membran den Drehnocken vollständig umfassen, so daß die Eingriffsflächen des Nockens und der anderen Seite der Membran geschmiert werden können, um den Verschleiß zu reduzieren.
• Im allgemeinen Sinne kann die vorliegende Erfindung bei einer Verriegelungsvorrichtung zum lösbaren Verriegeln von verschiedenen Arten von Betätigungsmechanismen in ausgewählten Positionen Verwendung finden, wobei diese Mechanismen in einer linearen Bahn entlang einer Lagerbahn in eine aus einer Vielzahl von ausgewählten Positionen verschiebbar sind. Prinzipiell umfaßt die Verriegelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine geeignete Verriegelungsfläche an jedem der linear verschiebbaren Betätigungsmechanismen und ein Verriegelungselement, das in einer Position parallel zur linearen Bahn und benachbart zu den Verriegelungsflächen in irgendeiner ausgewählten Position, in die die Mechanismen bewegt werden können, montiert ist, wobei das Verriegelungselement zwischen einer entriegelten Position, in der es von den Verriegelungsflächen beabstandet ist, und einer Verriegelungsposition in Eingriff mit den Flächen bewegbar ist. Die flexible Membran ist zwischen den Verriegelungsflächen und dem Verriegelungselement angeordnet und kann in Abhängigkeit von einem direkten Eingriff durch das Verriegelungselement eine Biegebewegung in einen direkten Verriegelungseingriff mit den Verriegelungsflächen durchführen. Zur Bewegung des Verriegelungselementes zwischen dessen verriegelter und entriegelter Position kann eine Vielzahl von Einrichtungen Verwendung finden.
• Wenn die flexible Membran gegen eine Bewegung in Richtung der linearen Bahn der Einstellbewegung fixiert ist, kann sich der Verriegelungsnocken oder das andere Verriegelungselement auf der gegenüberliegenden Seite der Membran axial entlang dieser Membranfläche bewegen, ohne die Betätigungsmechanismen aus ihren verriegelten Positionen zu verschieben.
• Bei der Ausführungsform, bei der das Verriegelungselement einen länglichen Nocken aufweist, besitzt der Nocken vorzugsweise einen allgemein zylindrischen Querschnitt und umfaßt eine zylindrische Außenfläche, die durch eine axial verlaufende ebene Stelle unterbrochen ist. Durch eine Drehung des Nockens um seine Achse wird die flache Stelle benachbart zu, jedoch im Abstand von den Verriegelungsflächen in der entriegelten Position angeordnet, während die zylindrische Fläche über die Zwischenmembran in der verriegelten Position mit den Verriegelungsflächen in Eingriff gebracht wird. Geeignete Lagereinrichtungen dienen zum drehbaren Lagern des Nocken und zum Lagern der flexiblen Membran in ihrer fixierten Position. Die Membran umgibt vorzugsweise im wesentlichen den Nocken und wird sowohl in der entriegelten Position als auch in der verriegelten Position in direktem Eingriff mit der Nockenfläche gehalten.
• Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Verriegelungselement eine starre längliche Verriegelungsstange, die genauso lang ist wie die lineare Bahn, in der die Betätigungsmechanismen verstellbar bewegt werden können. Die starre Verriegelungsstange ist zur Durchführung einer Hin- und Herbewegung in einer Richtung normal zur linearen Bahn gelagert. Einrichtungen zum Bewegen der Verriegelungsstange zwischen ihrer entriegelten und verriegelten Position umfassen elastische Vorspanneinrichtungen zum Halten der Stange in der verriegelten Position und entgegengesetzt wirkende Einrichtungen zum Überwinden der elastischen Vorspannung und zum Bewegen der Verriegelungsstange in die entriegelte Position. Die flexible Membran ist zwischen der Fläche der Verriegelungsstange und den Verriegelungsflächen an den Betätigungsmechanismen angeordnet. Vorzugsweise ist die flexible Membran starr an einer starren Lagerbasis befestigt, die in Richtung der Linearbewegung der Betätigungsmechanismen gegen eine Bewegung fixiert ist. Die flexible Membran umgibt im wesentlichen die Verriegelungsstange in der Lagerbasis derart, daß ein direkter Eingriff zwischen der Verriegelungsstange und einer Fläche der flexiblen Membran sowohl in der verriegelten als auch in der entriegelten Position existiert. Die Einrichtungen zum Bewegen der Verriegelungsstange umfassen bei der bevorzugten Ausführungsform eine Solenoidvorrichtung, bei der die Verriegelungsstange den Anker des Solenoides bildet. Die elastischen Einrichtungen, die die Stange in die verriegelte Position vorspannen, umfassen eine Vielzahl von Schraubenfedern, die zwischen der Verriegelungsstange und der Lagerbasis angeordnet sind, wobei durch eine Betätigung der Solenoidvorrichtung die Verriegelungsstange gegen die Vorspannung der Schraubenfedern in die entriegelte Position bewegt wird.
• Von den Figuren zeigen:
• Figur 1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Schlitz-Einkerbmaschine unter Verwendung einer Verriegelungsvorrichtung mit einer Zwischenmembran gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
• Figur 2 eine detaillierte perspektivische Ansicht eines Paares aus einem oberen und einem unteren Schlitzkopf der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung, wobei weitere Einzelheiten der Verriegelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung dargestellt sind;
• Figur 3 eine vergrößerte Schnittansicht entlang Linie 3-3 in Figur 1, die eine Verriegelungsvorrichtung in ihrer entriegelten Position zeigt;
• Figur 4 einen vergrößerten Detailschnitt ähnlich Figur 3, der die Verriegelungsvorrichtung in ihrer verriegelten Position zeigt;
• Figur 5 eine detaillierte perspektivische Ansicht der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der Verriegelungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung; und
• die Figuren
• 6 und 7 Schnittansichten der Verriegelungsvorrichtung der Figur 5, wobei diverse Merkmale des Innenaufbaues dargestellt und die Vorrichtung in ihrer verriegelten und entriegelten Position gezeigt ist.
• Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Schlitz-Einkerb- Maschine dient dazu, Längsschlitze und Kerblinien in einer kontinuierlich vorgerückten Lage 10 aus Wellpappe o.a. vorzusehen, wenn sich die Lage allgemein horizontal zwischen einer Vielzahl von Paaren von seitlich beabstandeten Einkerbwerkzeugen und Schlitzwerkzeugen bewegt. Jedes Paar von Kerbwerkzeugen umfaßt ein oberes Einkerbwerkzeug 11 und ein unteres Einkerbwerkzeug 12, die benachbart zu den gegenüberliegenden Flächen der Lage 10 montiert sind. In entsprechender Weise umfaßt jedes Paar von Schlitzwerkzeugen ein oberes Schlitzwerkzeug 13 und ein unteres Schlitzwerkzeug 14, die entsprechend benachbart zu den gegenüberliegenden Flächen der Lage montiert sind. Die Ränder der Einkerbwerkzeuge 11 und 12 sind in einem geringen Abstand voneinander angeordnet, der weniger als die Dicke der Lage 10 beträgt, um eine schmale, allgemein V- förmige Kerblinie auf gegenüberliegenden Flächen der Lage auszubilden. Jedes Paar der Schlitzwerkzeuge 13 und 14 besitzt eine Schneidkante, die die Schneidkante des anderen, das Paar bildenden Werkzeuges geringfügig überlappt, um die vorbewegte Lage in Längsrichtung aufzuschlitzen. Eine Vielzahl von Paaren von Einkerb- und Schlitzwerkzeugen (d.h. 10 oder mehr) ist typischerweise in seitlicher Richtung über die Breite der Maschine und die Breite der vorbewegten Lage angeordnet. Die Werkzeuge sind separat positionierbar, um Kerblinien und Schlitze dort herzustellen, wo es über die Breite der Lage gewünscht wird.
• Jede Vielzahl von Einkerb- oder Schlitzwerkzeugen 11-14 ist koaxial auf ihrer eigenen Antriebswelle 15 montiert. Jede Antriebswelle erstreckt sich über die Gesamtbreite der Maschine zur Befestigung an geeigneten Antriebseinrichtungen (nicht gezeigt). Jedes Werkzeug 11-14 ist ferner drehbar an einem Werkzeugkopflagerarm 16 befestigt, so daß die Drehlagerverbindung zwischen dem Werkzeug und dem Lagerarm 16 ebenfalls auf der Achse der Antriebswelle 15 liegt. Somit umfaßt jede Kombination aus einem Einkerb- oder Schlitzwerkzeug 11, 12 oder 13, 14 und seinem zugehörigen Lagerarm 16 einen einzelnen Werkzeugkopf 17, der auf seiner Antriebswelle 15 in seitlicher Richtung über die Breite der Maschine bewegbar ist. Wie vorstehend angedeutet, trägt jede Antriebswelle 15 eine Vielzahl von Werkzeugköpfen 17.
• Jede Vielzahl der Werkzeugköpfe, die eine koaxiale Gruppe von identischen oberen oder unteren Einkerbwerkzeugen 11 oder 12 oder oberen oder unteren Schlitzwerkzeugen 13 oder 14 trägt, ist zur Durchführung einer linearen Gleitbewegung entlang ihrer Antriebswelle 15 auf einem Paar von parallelen linearen Lagern 18 gelagert. Das Paar der linearen Lager 18 für jede Gruppe von Werkzeugköpfen 17 für die oberen Einkerbwerkzeuge 11 und oberen Schlitzwerkzeuge 13 ist an einem starren oberen Kastenträger 20 befestigt, der das obere horizontale Hauptrahmenelement für die Schlitz-Einkerb-Maschine umfaßt. In entsprechender Weise sind die Paare von linearen Lagern 18 für jede Werkzeugkopf gruppe, die die unteren Einkerbwerkzeuge 12 und unteren Schlitzwerkzeuge 14 umfaßt, an einem starren unteren Kastenträger 21 befestigt, der das untere horizontale Hauptrahmenelement für die Maschine aufweist. Jeder Werkzeugkopflagerarm 16 besitzt ein Paar von Lagerkissen 22 für eine Gleitbefestigung an seinem zugehörigen Paar von Linearlagern 18. Natürlich liegt jedes Paar der Linearlager 18 parallel zu seiner Antriebswelle 15, und sämtliche lineare Lager verlaufen parallel zueinander und zu sämtlichen anderen Antriebswellen.
• Um genaue Kerblinien und genaue Schlitze in der vorrückenden Lage 10 vorzusehen, ist es von besonderer Bedeutung, daß die Einkerb- und Schlitzwerkzeuge in der Lage sind, in seitlicher Richtung genau über die Lage und jeweils genau in bezug auf das hierzu passende Werkzeug, das jedes Paar von oberen und unteren Werkzeugen 11 und 12 oder 13 und 14 umfaßt, angeordnet zu werden. Die Kanten eines jeden zusammenwirkenden Paares von oberen und unteren Einkerbwerkzeugen müssen genau ausgerichtet werden, damit die Kerblinien auf gegenüberliegenden Seiten der Lage in entsprechender Weise ausgerichtet sind. In entsprechender Weise müssen die sich überlappenden Schneidkanten eines jeden Paares der Schlitzwerkzeuge 13 und 14 in einer genauen Schneidrelation gehalten werden, um einen glatten sauberen Schlitz zu erreichen. Ferner muß jedes der passenden oberen und unteren Werkzeugpaare genau positioniert werden können, um den Längsschlitz oder die Kerblinie in der Lage in der richtigen Position vorzusehen. Schließlich müssen die Werkzeuge nach der Positionierung sehr sicher gegen selbst die geringste Linearverschiebung entlang ihrer Antriebswelle und der Linearlager gehalten werden. Beispielsweise sollte bei einer typischen Schlitz-Einkerb- Maschine die Linearbewegung des Werkzeugkopfes 17 entlang den Lagerbahnen und der Antriebswelle auf 0,0005" (0,013 mm) in jeder Richtung beschränkt werden.
• Jeder Werkzeugkopf 17 wird entlang seiner Linearlager 18 und Antriebswelle 15 angetrieben und durch einen kleinen Antriebsmotor 63, der am Lagerarm 16 befestigt ist, genau positioniert. Jeder Antriebsmotor treibt ein Ritzel 24 an, das mit einer Zahnstange 25 zusammenwirkt, die an einem der oberen oder unteren Kastenträger 20 oder 21 befestigt ist und sich über die Gesamtbreite der Maschine erstreckt. Somit umfaßt jede der vier Gruppen der Werkzeuge 11-14 eine separate Zahnstange 25, entlang der die gemeinsamen koaxial montierten Werkzeugköpfe einzeln seitlich verschoben werden können. Die Antriebsmotoren 23 können Gleichstrom-Servomotoren umfassen, die Mikroprozessor-gesteuert sind, um eine automatische und äußerst genaue Positionierung zu erreichen.
• Wenn die Werkzeugköpfe 17 einmal genau positioniert sind, müssen sie sicher an Ort und Stelle verriegelt werden, um sowohl eine genaue Anpassung eines jeden gegenüberliegenden Werkzeugpaares als auch die Aufrechterhaltung der genauen seitlichen Positionierung der Werkzeuge relativ zur vorbewegten Lage zu gewährleisten. Bei der vorstehend genannten Veröffentlichung des Standes der Technik benutzt jede Vielzahl von Werkzeugköpfen auf einer gemeinsamen Antriebswelle 15 eine Verriegelungsvorrichtung, die einen länglichen Nocken 26 aufweist, der sich über die Gesamtbreite der Maschine erstreckt und parallel zur Antriebswelle, den Linearlagern und der Zahnstange angeordnet ist sowie mit Verriegelungsflächen 27 hoher Reibung auf jedem der Werkzeugkopflagerarme 16 zusammenwirken kann. Der Nocken 26 besitzt einen im wesentlichen zylindrischen Außenflächenabschnitt 28, der durch eine axial verlaufende ebene Stelle 30 unterbrochen ist. Der Nocken 26 für jede Verriegelungsvorrichtung ist drehbar um seine Achse in einer Reihe von Nockentraglagern 31 gelagert, die entweder am oberen Kastenträger 20 oder am unteren Kastenträger 21 befestigt sind, je nachdem, ob die Verriegelungsvorrichtung für eine Reihe von oberen Werkzeugen oder für eine Reihe von unteren Werkzeugen dient. Betätigungseinrichtungen (nicht gezeigt) sind jedem Nocken 26 zugeordnet, um diesen zwischen einer entriegelten Position, in der die axiale ebene Stelle 30 allgemein parallel zu den Verriegelungsflächen 27 und im Abstand davon angeordnet ist, und einer verriegelten Position zu drehen, in der der zylindrische Außenflächenabschnitt 28 des Nockens 26 in Verriegelungseingriff mit den Verriegelungsflächen 27 hoher Reibung steht. Bei einer typischen Schlitz-Einkerb-Maschine wird jeder Werkzeugkopf 17 gegen eine seitliche Kraft von mindestens 200 lbs (91 kg), die dazu neigt, den Kopf entlang der Achse seiner Antriebswelle 15 zu verschieben, fest in Position verriegelt.
• Wenn jeder längliche Nocken 26 so gelagert werden kann, daß er sich um seine Achse drehen kann, jedoch gleichzeitig gegen irgendeine Axialbewegung gehalten wird, funktioniert die Verriegelungsvorrichtung des Standes der Technik zufriedenstellend. Die Nockentraglager 30 bilden jedoch kein Lager gegen eine Axialverschiebung des Nockens, und die typischen Endlager (nicht gezeigt), die zum Lagern des Nockens verwendet werden, können nicht so konstruiert werden, daß sie eine Axialbewegung des Nockens vollständig ausschließen. Wenn sich der Nocken des Standes der Technik in seiner verriegelten Position in direktem Verriegelungseingriff mit jeder Verriegelungsfläche 27 an einer Vielzahl von Werkzeugköpfen, die an einer gemeinsamen Antriebswelle montiert sind, befindet, führt jede Axialbewegung der Nockenwelle automatisch die verriegelten Werkzeugköpfe mit sich. Es wurde festgestellt, daß die typischen Endlager nicht mit ausreichend engen Toleranzen konstruiert werden können, um eine Axialbewegung des Nockens auszuschließen, und daß eine derartige Axialbewegung mit zunehmendem Verschleiß ansteigt. Ferner führt ein wiederholter Verriegelungseingriff zwischen dem zylindrischen Flächenabschnitt 28 des Nockens 26 und den Verriegelungsflächen 27 an den Werkzeugköpfen zu Verschleiß, der mit der Zeit die Verriegelungskraft, mit der die Werkzeugköpfe gehalten werden, nachteilig beeinflußt. Dies kann eine unerwünschte periodische Anordnung von Beilagen oder eine andere Einstellung oder sogar einen möglichen Austausch der Teile erforderlich machen.
• Erfindungsgemäß ist eine flexible Membran 32 zwischen jedem Nocken 26 und den Verriegelungsflächen 27 angeordnet.
• Die flexible Membran kann ohne weiteres gegen eine Bewegung in Richtung der Achse des Nockens 26 fixiert werden, und die Membran vermeidet einen direkten Verschleißkontakt zwischen dem Nocken und den Verriegelungsflächen, wenn sich der Nocken zwischen seiner entriegelten und verriegelten Position bewegt. Die Membran läßt somit nur einen indirekten Eingriff zwischen dem Nocken und den Verriegelungsflächen zu, so daß der Nocken 26 mit einer Fläche der Membran in Eingriff tritt und die entgegengesetzte Fläche desselben in Eingriff mit den Verriegelungsflächen 27 preßt. Ferner kann die Membran 32 so konstruiert sein, daß sie den Nocken 26 im wesentlichen umgibt, so daß die relativ beweglichen Kontaktflächen zwischen dem Nocken und der Membran geschmiert werden können, um den Verschleiß zu reduzieren. Jegliche Axialbewegung des Nockens aufgrund des Fehlens einer axialen Halterung in den Lagern führt dazu, daß der Nocken entlang der Fläche der Membran, mit der er in direktem Eingriff steht, gleitet. Die feste Position der Membran hält jedoch einen sicheren Verriegelungseingriff mit den Verriegelungsflächen 27 an den Werkzeugköpfen 17 aufrecht.
• Wie die Figuren 3 und 4 zeigen, umfaßt die flexible Membran 32 eine kontinuierliche Lage aus irgendeinem geeigneten zähen und flexiblen Material, wie beispielsweise rostfreiem Stahl, die hergestellt sein kann, um den Nocken zu überlagern, und in geeigneter Weise gebogen ist, um auch dessen gegenüberliegende Seiten zu umfassen. Somit umfaßt die Membran eine allgemein horizontal angeordnete Eingriffsfläche 33, die direkt zwischen dem Nocken 26 und den Verriegelungsflächen 27 angeordnet ist, und integrale seitliche Randflächen 34, die um die Ränder der Nockenlager 31 gewunden und daran mit geeigneten beabstandeten Befestigungselementen 35 befestigt werden können. Die Nockenlager 31 sind starr an einem der oberen oder unteren Kastenträger 20 oder 21 befestigt, wie vorstehend angedeutet. Auf diese Weise ist die Membran 32 gegen jegliche Axialbewegung des Nockens 26 fixiert. Da kein direkter Gleitkontakt zwischen dem Nocken und den Verriegelungsflächen 27 existiert, kann die Seite der Eingriffsfläche 33 der Membran 32, die mit den Verriegelungsflächen 27 in Kontakt steht, mit einer Fläche 36 mit hoher Reibung versehen sein, um den Verriegelungseingriff zu erhöhen. Die Membran 32 ist vorzugsweise so dimensioniert und befestigt, daß sie einen Kontakt mit der axialen ebenen Stelle 30 am Nocken 26 aufrechterhält, wenn dieser sich in der entriegelten Position befindet. Da die Membran 32 im wesentlichen den Nocken und die Nockenlager 31 umgibt, können sämtliche der verschiedenen darin befindlichen Gleitlagerflächen auf geeignete Weise geschmiert werden, und das Schmiermittel ist gegen ein Entweichen und eine mögliche Verunreinigung der Lage 10 gesichert.
• Bei einer Variante des Drehnockens 26 kann die äußere Nockenfläche nicht kreisförmig ausgebildet und mit einer kontinuierlichen Nockenfläche versehen sein, die für einen glatten Übergang von einem entriegelten Abschnitt mit kleinerem Radius zu einem verriegelten Abschnitt mit größerem Radius sorgt. Bei dieser Variante kann der Nocken so betätigt werden, daß er sich in einer Richtung dreht oder vor und zurück dreht, wie bei der dargestellten Ausführungsform.
• Bei einer gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in den Figuren 5-7 gezeigt ist, ist der längliche Drehnocken 26 durch eine längliche Verriegelungsstange 40 ersetzt, die zur Durchführung einer Hin- und Herbewegung in Verriegelungseingriff mit den Verriegelungsflächen 27 an den Werkzeugköpfen 17 oder aus diesem heraus gelagert ist. Wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform ist eine flexible Membran 41, die im wesentlichen mit der Membran 32 identisch ist, zwischen der Verriegelungsstange 40 und den Verriegelungsflächen 27 angeordnet. Bei einer bevorzugten Konstruktion wird die Verriegelungsstange elastisch in ihre verriegelte Position vorgespannt und umfaßt separate Einrichtungen zur Überwindung der Verriegelungsvorspannung und zur Bewegung der Verriegelungsstange in eine entriegelte Position.
• Bei der Verriegelungsvorrichtung der Figuren 5 bis 7 umfaßt die Verriegelungsstange 40 den Anker 42 eines Solenoides. Der Anker 42 ist über eine Reihe von Montagebolzen 44, die über die Länge des Ankers beabstandet sind, an einer Basisplatte 43 befestigt, um eine relative Hin- und Herbewegung hierzu in seine Verriegelungsstellungen oder aus seinen Verriegelungsstellungen durchzuführen. An der Befestigungsstelle eines jeden Montagebolzens 44 ist der Anker 42 mit einer äußeren Gegenbohrung 45 und einer axial ausgerichteten inneren Gegenbohrung 46 versehen, die über ein Durchgangsbolzenloch 47 miteinander verbunden sind. Jeder Montagebolzen 44 steht mit einer geeigneten Gewindebohrung 48 in der Basisplatte 43 in Schraubeingriff, wobei eine Reihe von Tellerfedern 50 durch den Bolzenkopf 51 in der äußeren Gegenbohrung 45 und eine große Schraubenfeder 52 in der inneren Gegenbohrung 46 im komprimierten Zustand gehalten wird. Die kombinierte Kraft sämtlicher Schraubenfedern 52, die den Montagebolzen 44 zugeordnet sind, welche über die Gesamtlänge des Ankers beabstandet sind, reicht aus, um die Vorspannung der Tellerfederreihen 50 zu überwinden und den Verriegelungsstangenanker in seine verriegelte Position in Eingriff mit den Verriegelungsflächen 27 an den Werkzeugköpfen zu pressen (wobei die flexible Membran 41 direkt dazwischen angeordnet ist). Somit ist das System derart ausgebildet, daß der Anker normalerweise in seine verriegelte Position vorgespannt ist und durch Betätigung des Solenoides zur Überwindung der Vorspannung der Schraubenfedern 52 in seine entriegelte Position bewegt werden kann. Eine Solenoiddrahtspule 53 ist in einem Paar von Spulenmontageelementen 54 gehalten, von denen sich eines auf jeder Seite des Ankers befindet, um die Spule so zu lagern, daß sie den Anker in bekannter Weise umgibt. Jedes Spulenmontageelement 54 ist mit einer Reihe von Bolzen 55 an der Basisplatte 43 befestigt. Die flexible Membran ist so konstruiert und angeordnet, daß sie das Solenoid in einer Weise, die der Nockenausführungsform der Figuren 1 bis 4 entspricht, im wesentlichen umgibt. Somit umfaßt die Membran 41 eine horizontal angeordnete Eingriffsfläche 56 und ein integrales Paar von gegenüberliegenden seitlichen Randflächene 57, über die die Membran an den Spulenmontageelementen 54 mit geeigneten beabstandeten Befestigungselementen 58 fixiert ist. Die Basisplatte 43 umfaßt integrale seitlich verlaufende Montageflansche 60, über die die gesamte Verriegelungsstangeneinheit an einem der oberen oder unteren Kastenträger 20 oder 21 befestigt werden kann.
• Die Verriegelungsstange 40, die den Anker 42 des Solenoides umfaßt, kann nicht in angemessener Weise an einer Längsbewegung (in einer Richtung, die der Axialbewegung des Nockens 26 der vorher beschriebenen Ausführungsform entspricht) gehindert werden. Mit Hilfe der flexiblen Membran 41, die zwischen der Verriegelungsstange 40 und den Verriegelungsflächen 27 an den Werkzeugköpfen in der verriegelten Position der Figur 6 angeordnet ist, kann sich jedoch die Verriegelungsstange in Längsrichtung entlang der Innenfläche der flexiblen Membran bewegen. Die Membran bewegt sich jedoch nicht hiermit und bleibt verriegelt und stationär.
• Die Außenseite des Eingriffsflächenabschnittes 56 der Membran 41 kann in entsprechender Weise mit einer Fläche 61 hoher Reibung versehen sein, um den Verriegelungskontakt mit den Verriegelungsflächen 27 an den Werkzeugköpfen zu verbessern. Ein wichtiger Vorteil dieser Verriegelungskonstruktion gegenüber der des Drehnockens der Figuren 1 bis 4 besteht darin, daß keine Gleitbewegung zwischen der Verriegelungsstange und der flexiblen Membran vorhanden und somit kein Verschleiß oder keine Notwendigkeit zum Schniieren der Eingriffsflächen vorhanden ist. Das Solenoid ist derart konstruiert, daß der durch die Spule 53 fließende Betätigungsstrom bewirkt, daß sich der Anker 42 gegen die Vorspannung der Schraubenfedern 52 in Richtung auf die Basisplatte 43 und aus dem Eingriff mit den Werkzeugköpfen heraus bewegt. Die Tellerfedern 50 dämpfen die Kraft der Schraubenfedern 52, wenn das Solenoid deaktiviert und die Verriegelungsstange in ihre verriegelte Position zurückgeführt wird. Die zur Aufrechterhaltung einer Vielzahl von Werkzeugköpfen in der verriegelten Position erforderlichen Kräfte sind offensichtlich beträchtlich. Ohne die dazwischen angeordneten Tellerfederreihen 50 würde die Rückzugskraft der Schraubenfedern 52 die Montagebolzen zerbrechen oder die Verriegelungsvorrichtung in anderer Weise beschädigen.
• Die Verriegelungsvorrichtung der hier beschriebenen zwei Ausführungsformen kann in einer identischen Konstruktion für jede der vier Verriegelungen verwendet werden, die bei einer typischen Schlitz-Einkerb-Maschine erforderlich sind. Für die Drehbetätigung der nockenbetätigten Verriegelungsvorrichtung der Figuren 1 bis 4 können Betätigungseinheiten Verwendung finden, die mit denen der vorstehend genannten US-PS 46 27 214 identisch sind. Ein weiterer Vorteil der Verriegelungsvorrichtungen der Figuren 5 bis 7 besteht darin, daß das elektrisch betätigte Solenoid kein mechanisches Betätigungsgestänge benötigt, wie dies in dieser Veröffentlichung beschrieben ist und zusammen mit der Drehnocken-Ausführungsform Verwendung findet. Die flexiblen Membranen 32 und 41 der beiden offenbarten Ausführungsformen bilden relativ einfache, jedoch extrem wirksame Einrichtungen, um auf absolute Weise eine Bewegung der Werkzeugköpfe wegen einer Axialbewegung des Verriegelungselementes, wenn die Köpfe einmal in ihrer Position verriegelt worden sind, auszuschließen. Darüber hinaus wird bei beiden Ausführungsformen ein Verschleiß zwischen den Verriegelungsflächen an den Werkzeugköpfen und den damit in Eingriff tretenden Verriegelungselementen ausgeschlossen. Bei der Drehnocken-Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der noch ein relativer Gleitkontakt zwischen dem Nocken und einer Fläche der flexiblen Membran auftritt, können die Eingriffsflächen auf geeignete Weise geschmiert werden, um den Verschleiß wesentlich zu reduzieren. Bei beiden Ausführungsformen enthält die im wesentlichen auf kontinuierliche Weise umschließende Membran Schmiermittel oder andere Verunreinigungen, die mit den beweglichen Verriegelungselementen einhergehen, und verhindert den Auftritt derselben.

Claims (14)

1. Verriegelungsvorrichtung zum lösbaren Verriegeln eines Betätigungsmechanismus in einer ausgewählten Position aus einer Vielzahl von Positionen auf einer Lagerbahn (15, 18), entlang der der Mechanismus in einer linearen Bahn verschiebbar ist, mit einer Verriegelungsfläche (27) am Mechanismus, einem starren länglichen Verriegelungselement (26, 40), das parallel zu der linearen Bahn angeordnet ist, sich etwa über die gleiche Länge wie diese erstreckt und benachbart zur Verriegelungsfläche (27) in jeder ausgewählten Position des Mechanismus vorgesehen ist, wobei das Verriegelungselement (26, 40) zwischen einer entriegelten Position im Abstand von der Verriegelungsfläche und einer verriegelten Position in Eingriff mit der Verriegelungsfläche bewegbar ist, und Einrichtungen (31, 52) zum Bewegen des Verriegelungselementes (26, 40) zwischen der entriegelten und verriegelten Position, gekennzeichnet durch eine flexible Membran (32, 41), die zwischen der Verriegelungsfläche (27) und dem Verriegelungselement (26, 40) angeordnet ist, gegen eine Bewegung in Richtung der linearen Bahn fixiert ist und eine Biegebewegung quer zu der Bahn in direkten Verriegelungseingriff mit der Verriegelungsfläche (27) in der verriegelten Position des Verriegelungselementes in Abhängigkeit von einem direkten Eingriff durch das Verriegelungselement durchführen kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Membran (32, 41) das Verriegelungselement (26, 40) im wesentlichen umgibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Membran (32, 41) in der entriegelten Position in direktem Eingriff mit dem Verriegelungselement (26, 40) steht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (26, 40) einen länglichen Nocken (26) umfaßt, der sich etwa über die gleiche Strecke wie die lineare Bahn erstreckt, drehbar um eine Achse parallel zur linearen Bahn gelagert ist und erste und zweite Außenflächenabschnitte (28, 30) aufweist, die mit verschiedenen radialen Abständen von der Achse angeordnet sind und sich in Abhängigkeit von den Bewegungseinrichtungen (31, 52) drehen können, um die entriegelte und verriegelte Position vorzusehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der längliche Nocken (26) einen allgemein zylindrischen Querschnitt besitzt und eine zylindrische Außenfläche (28) umfaßt die durch eine axial verlaufende ebene Stelle (30) unterbrochen ist, und daß die ebene Stelle (30) den ersten Außenflächenabschnitt und die zylindrische Fläche (28) den zweiten Außenflächenabschnitt umfaßt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Lagereinrichtungen (31) zum drehbaren Lagern des Nockens (26) zum Drehen und zum Lagern der flexiblen Membran (32) in ihrer festen Position.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (32) den Nocken (26) im wesentlichen umgibt und in der entriegelten Position damit in Eingriff gehalten wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungselement (40) umfaßt eine starre längliche Verriegelungsstange (40), die sich etwa über die gleiche Strecke wie die lineare Bahn erstreckt und zur Durchführung einer Hin- und Herbewegung in einer Richtung normal zu der linearen Bahn gelagert ist;

wobei die Bewegungseinrichtungen (52) elastische Einrichtungen zum Vorspannen der Verriegelungsstange (40) in die verriegelte Position umfassen; und Einrichtungen zum Überwinden der Vorspannung der elastischen Einrichtungen und zum Bewegen der Verriegelungsstange (40) in die entriegelte position.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinrichtungen (52) des weiteren umfassen:

eine starre Lagerbasis, die gegen eine Bewegung in Richtung der linearen Bahn fixiert ist;

Einrichtungen zum Verbinden der Verriegelungsstange (40) mit der Lagerbasis, wobei die elastischen Einrichtungen dazwischen angeordnet sind; und

Einrichtungen zum Befestigen der flexiblen Membran (41) an der Lagerbasis.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (41) die Verriegelungsstange (40) im wesentlichen umgibt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsstange (40) in der verriegelten und entriegelten Position in direktem Eingriff mit der flexiblen Membran (41) steht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinrichtungen (52) eine Solenoidvorrichtung umfassen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungsstange (40) den Anker der Solenoidvorrichtung umfaßt und die elastischen Einrichtungen eine Vielzahl von Schraubenfedern (52) aufweisen, die zwischen der Verriegelungsstange (40) und der Lagerbasis angeordnet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Betätigung der Solenoidvorrichtung die Verriegelungsstange (40) gegen die Vorspannung der Schraubenfedern (52) in die entriegelte Position bewegt wird.