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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Betätigung eines Bauteils,
insbesondere zur Verstellung einer an einem Pressengehäuse verschwenkbar
angelenkten Pressentür, bestehend aus einem Zylinder und einem in diesen
eingesetzten, zumindest einseitig von einem Druckmittel beaufschlagbaren
Stellkolben, von denen der Zylinder oder die Kolbenstange des Stellkolbens ortsfest
abgestützt und die Kolbenstange oder der Zylinder an dem verstellbaren Bauteil
angelenkt sind.
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Derartige Betätigungsvorrichtungen werden vielfach bei Pressen eingesetzt, mittels
denen Abfallmaterialien, wie z. B. Kartonagen, zu Ballen gepresst werden und die
dem Pressengehäuse durch eine mittels der Betätigungsvorrichtung zu öffnenden
Pressentür zu entnehmen sind. Durch die Pressvorgänge werden aber auf die
Pressentür erhebliche Druckkräfte ausgeübt, die über den eingesperrten Druck in
dem Zylinder abzustützen sind. Da jedoch, bedingt durch eine mitunter
unvermeidbare Leckage der Betriebsdruck in dem Zylinder über einen längeren
Zeitraum nicht aufrecht erhalten werden kann, ein auch nur geringfügiges Öffnen der
Pressentür aber verhindert werden muß, da dadurch die Presse zwangsläufig
abgeschaltet wird, werden die Pressentüren, insbesondere bei großen Pressen
vielfach durch ein zusätzliches Gestänge und Haken gesichert. Diese zusätzlichen
Bauteile erfordern nicht nur Bauaufwand und Bauraum, auch sind diese
Verriegelungen nahezu ausschließlich von Hand herzustellen bzw. zu lösen, so daß
Pressvorgänge schwerlich zu automatisieren sind. Vor allem aber ist von Nachteil,
daß beim Verriegeln und beim Entriegeln der Pressentür die Unfallgefahr für das
Bedienungspersonal sehr hoch ist, da durch das Gestänge und/oder insbesondere
die sich oftmals unkontrolliert selbsttätig öffnende Pressentür Personen, die sich in
deren Schwenkbereich befinden, gefährdet sind. Eine störungsfreie optimale
Betriebsweise ist bei den mit gesonderten Verriegelungen versehenen Pressen
demnach nicht gegeben.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Betätigungsvorrichtung der eingangs
genannten Gattung in der Weise auszubilden, daß mittels dieser eine formschlüssige
Verbindung zwischen dem zu verstellenden Bauteil, somit der Pressentür, und einem
ortsfesten Bauteil, bei einer Presse demnach mit dem Pressengehäuse, geschaffen
wird, so daß durch Leckage oder einem auf andere Weise bedingten Druckabfall in
dem Zylinder die Pressentür durch die auf diese ausgeübten Druckkräfte nicht
ungewollt, sondern nur gezielt zu öffnen ist und somit durch diese das
Bedienungspersonal nicht gefährdet werden kann. Der dazu erforderliche
Bauaufwand soll gering gehalten werden, auch soll kein zusätzlicher Bauraum zur
Unterbringung von Bauteilen benötigt werden, vielmehr sollen die zur Verriegelung
vorgesehenen Bauteile unmittelbar mit in dem Zylinder untergebracht werden
können; dennoch soll eine äußerst zuverlässige störungsfreie Betriebsweise über
einen langen Zeitraum gewährleistet sein.
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Gemäß der Erfindung wird dies bei einer Vorrichtung zur Betätigung eines Bauteils
der vorgenannten Art dadurch erreicht, daß dem Stellkolben ein Steuerkolben
zugeordnet ist, der in einer in den Stellkolben eingearbeiteten Ausnehmung
entgegen der Kraft einer Feder axial verschiebbar eingesetzt ist und beidseits
dessen miteinander kommunizierende Ausgleichskammern vorgesehen sind, daß die
Außenmantelfläche des Steuerkolbens als Steuerkurve ausgebildet ist, daß der
Stellkolben ein oder mehrere Sperrglieder trägt, die zur formschlüssigen Verbindung
des Stellkolbens mit dem Zylinder mittels der Steuerkurve teilweise in eine in die
Wandung des Zylinders eingearbeitete umlaufende Freisparung einführbar sind, und
daß der Steuerkolben auf der dem Stellkolben abgewandten Seite ein vorzugsweise
zentrisches Ansatzstück aufweist, das in Sperrstellung des Stellkolbens in eine in
dem Zylinder vorgesehene Ausnehmung eingreift und zur gesteuerten Entriegelung
des Stellkolbens von Druckmittel beaufschlagbar ist.
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Die Steuerkurve des Steuerkolbens kann hierbei in einfacher Ausgestaltung durch
eine gegenüber der Außenmantelfläche des Stellkolbens abgesetzte zylindrische
Sperrfläche, eine sich an diese in Richtung des Ansatzstückes anschließende
Kegelmantelfläche und eine sich an diese anschließende zylindrische Anlagefläche
gebildet sein, und als Sperrglieder können eine oder mehrere Kugeln vorgesehen
werden, die in einem in dem Stellkolben eingearbeiteten, durch radial gerichtete
Bohrungen gebildeten Lochkranz gehalten sind. Die Kugeln sollten einen
Durchmesser aufweisen, der durch die Wandstärke des Stellkolbens im Bereich des
Lochkranzes und der Differenz zwischen den Radien der zylindrischen
Führungsfläche und der Anlagefläche bestimmt ist. Die in den Zylinder eingearbeitete
Freisparung sollte des weiteren im Querschnitt in Form eines Kreisabschnittes
ausgebildet sein, deren Tiefe sich durch die Differenz zwischen den Radien der
Führungsfläche und der Anlagefläche des Steuerkolbens ergibt.
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Angebracht ist es ferner, die Sperrglieder derart in den Bohrungen des Stellkolbens
einzusetzen, daß deren Mittelpunkt jeweils innerhalb der Wandstärke des
Stellkolbens, vorzugsweise nahe dessen Außenmantelfläche, liegt, so daß die
Sperrglieder bei gelöster Verriegelung aus der Freisparung herausgedrückt werden
können.
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Wird eine Vorrichtung zur Betätigung eines Bauteils gemäß der Erfindung
ausgebildet, so ist sichergestellt, daß bei in die Freisparung des Zylinders
eingreifender und an dem Steuerkolben abgestützter Sperrgliedern der Stellkolben
formschlüssig mit dem Stellkolben gekoppelt ist. Bei Anwendung der Vorrichtung bei
einer Presse ist somit die Pressentür fest mit dem Pressengehäuse verbunden, so
daß diese auch durch hohe Presskräfte und unabhängig von Leckageverlusten in
den Druckräumen des Zylinders selbsttätig nicht geöffnet wird. Durch den
Steuerkolben, auf den in diesem Betriebszustand eine Druckfeder einwirkt, werden
nämlich die Sperrglieder in der in den Zylinder eingearbeiteten Freisparung arretiert,
der Stellkolben ist somit über die Sperrglieder an dem Zylinder unverrückbar
abgestützt. Erst durch eine gesteuerte Beaufschlagung des Steuerkolbens mit
Druckmittel kann die Verriegelung gelöst und das an der Kolbenstange des
Stellkolbens angelenkte Bauteil kann verstellt werden.
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Der Bauaufwand, mittels dem die höchst zuverlässige und störungsfrei arbeitende
formschlüssige Verbindung zwischen dem Stellkolben und dem Zylinder zu
bewerkstelligen ist, ist gering, da dazu lediglich der in eine Ausnehmung des
Stellkolbens eingesetzte Steuerkolben mit Feder sowie die in dem Stellkolben
gehaltenen und in die Freisparung des Zylinders einführbaren Sperrglieder
erforderlich sind. Auch wird für diese Bauteile kein zusätzlicher Bauraum benötigt,
diese können vielmehr unmittelbar in dem Stellkolben bzw. dem Zylinder
untergebracht werden.
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Des weiteren ist von Vorteil, daß die Vorrichtung durch Druckmittelzufuhr zu lösen
ist, eine Automatisierung der Betätigung des zu verstellenden Bauteils ist demnach
ohne weiteres möglich. Und da das Bedienungspersonal zum Lösen der
Verriegelung nicht unmittelbar im Bereich der Pressentür tätig sein muß, das Öffnen
der Pressentür vielmehr ferngesteuert vorgenommen werden kann, ist auch keine
Unfallgefahr mehr gegeben. Mit Hilfe der vorschlagsgemäß ausgebildeten
Betätigungsvorrichtung wird demnach die Sicherheit im Bereich der Pressentür
erhöht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer gemäß der Erfindung
ausgebildeten Vorrichtung zur Betätigung eines Bauteils dargestellt, das nachfolgend
im einzelnen erläutert ist. Hierbei zeigt:
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Fig. 1 die Anordnung der Betätigungsvorrichtung an einem Pressengehäuse
und einer Pressentür einer Presse, in Draufsicht,
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Fig. 2 die verriegelte Betätigungsvorrichtung nach Fig. 1, in einem aixalen
Schnitt und in einer vergrößerten Darstellung,
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Fig. 3 die Betätigungsvorrichtung nach Fig. 2 in entriegelter Betriebsstellung,
und
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Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 2.
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Die in den Fig. 2 und 3 im einzelnen dargestellte Vorrichtung 1 dient, wie dies der
Fig. 1 zu entnehmen ist, zur Betätigung eines Bauteils, in dem gezeigten
Ausführungsbeispiel zur Betätigung der an einem Pressengehäuse 2 verschwenkbar
angelenkten Pressentür 3, und besteht aus einem Zylinder 4 und einem in diesem
eingesetzten mit dem Zylinder 4 in einer Endstellung formschlüssig koppelbaren
Stellkolben 5, dessen Kolbenstange 6 mittels eines Gelenkbolzens 9 mit der
Pressentür 3 gelenkig verbunden ist. Zum vollständigen Öffnen der Pressentür 3 ist
die Verbindung mit dem Gelenkbolzen 9 zu lösen. Der Zylinder 4 ist dagegen mittels
eines Flansches 7 und eines in diesem gehaltenen Gelenkbolzens 8 an dem
Pressengehäuse 2 abgestützt.
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Der Zylinder 4 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Rohrstück 11
und einem dieses übergreifenden topfartig gestalteten Abschlussdeckel 12
zusammengesetzt, an dem ein Anschlußstück 15 für ein zuzuführendes Druckmittel
angebracht ist. Auch das Rohrstück 11 weist am gegenüberliegenden Ende ein
Anschlußstück 16 auf. Durch den Stellkolben 5 ist der Zylinder 2 in zwei mittels einer
Dichtung 18 voneinander getrennten Druckräume 13 und 14 unterteilt, denen das
Druckmittel wechselweise über die Anschlußstücke 15 bzw. 16 zuführbar ist. Mit Hilfe
eines in das Rohrstück 11 eingeschraubten Verschlußstückes 17 und in dieses
eingesetzter Dichtungen 19 und 19' sind sowohl die Durchführung der in den
Stellkolben 5 eingeschraubten Kolbenstange 6 als auch der Spalt zwischen dem
Rohrstück 12 und dem Verschlußstück 17 abgedichtet.
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Zur formschlüssigen Koppelung des Stellkolbens 5 mit dem Zylinder 4 bzw. dem
Abschlussdeckel 12 sind ein Steuerkolben 21 sowie mehrere Sperrglieder 31
vorgesehen, die durch den Steuerkolben 21 in Sperrstellung bringbar und in dieser
Lage durch diesen fixierbar sind. Der Steuerkolben 21, der in einer stirnseitig in den
Stellkolben 5 zentrisch eingearbeiteten Ausnehmung 20 verschiebbar eingesetzt ist,
ist dazu mit einer Steuerkurve 23 versehen, und in den Abschlussdeckel 12 ist eine
umlaufende Freisparung 33 eingearbeitet, in die die als Kugeln 32 ausgebildeten
Sperrglieder 31 mit Hilfe der Steuerkurve 23 einführbar sind.
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Die Steuerkurve 23 des entgegen der Kraft einer Druckfeder 22 verschiebbaren
Steuerkolbens 21 besteht aus einer zylindrischen gegenüber dessen
Außenmantelfläche geringfügig abgesetzten Sperrfläche 24, einer sich an diese in
Richtung des Druckraumes 13 anschließenden Kegelmantelfläche 25 und einer
ebenfalls zylinderischen Anlagefläche 26. Die mit der Sperrfläche 24 und der
Anlagefläche 26 zusammenwirkenden Kugeln 32 sind in einem aus radial gerichteten
Bohrungen 28 bestehenden Lochkranz 27, der in den Stellkolben 4 im Bereich der
Steuerkurve 23 eingearbeitet ist, gehalten.
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In der in Fig. 2 gezeigten Betriebsstellung der Vorrichtung 1 greifen die Kugeln 32 in
eine im Querschnitt in Form eines Kreisabschnittes gestaltete Freisparung 33 ein und
liegen an der Sperrfläche 24 des Steuerkolbens 23 an, so daß der Stellkolben 5 über
die Kugeln 32 starr mit dem Abschlußdeckel 12 und somit mit dem Zylinder 4
verbunden ist. Die an der Kolbenstange 6 angelenkte Pressentür kann in dieser
Endlage des Stellkolbens 5 nicht, und zwar auch nicht geringfügig, geöffnet werden.
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Wird jedoch in den Druckraum 13 des Zylinders 12 Druckmittel eingeführt und somit
ein Druck aufgebaut, der zunächst auf die Stirnfläche eines an dem Steuerkolben 21
angeformten Ansatzstückes 29, das in eine in dem Abschlußdeckel 12 vorgesehene
Ausnehmung 30 eingreift, einwirkt, so wird der Steuerkolben 21 entgegen der Kraft
der Druckfeder 22 nach links verschoben. Das in einer Ausgleichskammer 34, die
zwischen dem Stellkolben 5 und dem Steuerkolben 21 vorgesehen ist, sich
befindende Druckmittel wird dabei über Kanäle 36 in eine weitere durch den
Stellkolben 5, den Steuerkolben 21 und den Abschlußdeckel 12 begrenzte
Ausgleichskammer 35 verdrängt, so daß eine Verstellbewegung des Steuerkolbens 5
möglich ist.
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Durch die Verschiebung des Stellkolbens 5 wird den Kugeln 32, da sich nunmehr die
abgesetzte Anlagefläche 26 der Steuerkurve 23 radial innerhalb des Lochkranzes 27
befindet, ein Freiraum geschaffen, so daß die Kugeln 32 bei einer Axialverschiebung
des Stellkolbens 5 nach links durch die Abweiskraft der Freisparung 33 nach innen
verschoben werden und nicht mehr über die Außenmantelfäche des Stellkolbens 5
überstehen. Durch die in dem Druckraum 13, der, sobald das Einsatzstück 29 nicht
mehr in die Ausnehmung 30 eintaucht, mit der Ausgleichskammer 35 verbunden ist,
so daß nicht nur der Steuerkolben 21, sondern auch der Stellkolben 5 vom
Druckmittel beaufschlagt wird und der Druckraum 13 somit vergrößert ist, aufgebaute
Druckkraft kann somit der Stellkolben 5 gegebenenfalls bis zur Anlage an dem
Einsatzstück 17 axial verschoben und die mit der Kolbenstange 6 verbundene
Pressentür 3 kann geöffnet werden.
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Der Durchmesser der Kugeln 32 ist durch die Wandstärke des Stellkolbens 5 im
Bereich des Lochkranzes 27 sowie der Differenz zwischen den Radien der
Sperrfläche 24 und der Anlagefläche 26 bestimmt, die Tiefe der Freisparung 33
entspricht ebenfalls mindestens etwa der Differenz zwischen den Radien dieser
Flächen. Um eine störungsfreie Betriebsweise zu gewährleisten, ist es aber
angezeigt, Toleranzen vorzugeben.