DE19730036A1 - Drehbare Schlauchkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine drehbare Schlauch­ kupplung nach Oberbegriff von Anspruch 1.

Eine solche drehbare Schlauchkupplung findet Anwendung beispielsweise in einer Spritzkabine als Schlauchanschluß für einen robotergesteuerten Mischkopf. Bei Drehbewegungen des Mischkopfes wird der Anschlußbereich des Schlauchs durch Tor­ sionsspannungen stark beansprucht. Um hier Abhilfe zu schaf­ fen, kann ein tordierbarer Schlauch verwendet werden. Bei den genannten Anwendungsbereichen ist aber eine hochdruckfeste Ausführung des Schlauchs erforderlich. Ein solcher Schlauch weist daher eine zusätzliche Ummantelung in Form einer ge­ flochtenen Stahlarmierung auf. Er ist daher torsionsstarr, so daß zu seiner Torsion große Torsionsmomente erforderlich sind. Dadurch wird zum einen die Schlauchkupplung stark bean­ sprucht, zum anderen die Drehbewegung des Mischkopfes ge­ hemmt.

Zur Lösung dieses Problems ist es in einigen speziellen Anwendungsfällen bekannt, die Schlauchkupplung in einem Ge­ häuse drehbar zu lagern. Bei Hochdruck-Anwendungen, insbeson­ dere bei Drücken höher als 5 bar, ist eine Kombination aus Dichtung und Lagerung erforderlich. Dazu ist es bekannt, ein in eine Hülse eingezogenes zylindrisches Hohlrohr gehäusesei­ tig zu vernieten. Dieses Zylinderhohlrohr bildet ein Innen­ teil mit einem außenseitigen Kragen als Auflage für das Schlauchende oder für eine Flachdichtung. Die Innenseite des Kragens bildet gleichzeitig die Laufbahn für die Wälzkörper eines ersten Wälzlagers, mittels dessen das Innenteil gegen­ über der Hülse gelagert ist. Die Lagerung des Innenteils ist druckseitig einer Gehäusedichtung angeordnet, mit der die Hülse gegen den Betriebsdruck abgedichtet ist. Die Dichtung ist ein Viton-O-Ring. Luftseitig dieser Gehäusedichtung sitzt ein zweites Wälzlager, welches die Hülse am Gehäuse lagert. Zwischen dem ersten Wälzlager und dem Viton-O-Ring befindet sich ein Ringspalt, wodurch die reibschlüssige Berührung der Innenwand der Hülse mit der Außenwand des Innenteiles vermie­ den wird. Es sind insgesamt zwei Wälzlager vorhanden, so daß das Innenteil gegenüber dem Gehäuse und die Hülse gegenüber dem Innenteil und dem Gehäuse drehbar sein soll. Der Schlauch ist auf ein Außengewinde der Hülse mit einer Muffe aufge­ schraubt. Die Schlauchmündung ist entweder gegen eine Flach­ dichtung zwischen der Hülse und der Schlauchmündung oder ge­ gen die Stirnseite der Hülse direkt abgestützt.

Hieraus ergibt sich jedoch folgendes Problem: Es bedarf einer zusätzlichen Abdichtung mittels einer Flachdichtung zwischen der Schlauchmündung und der Hülse. Dadurch werden jedoch gleichzeitig unter Maßgabe der Anpreßkraft der Flach­ dichtung Schlauch, Hülse und Innenteil reibschlüssig aneinan­ der festgesetzt. Dadurch wird die Drehbewegung der Schlauch­ kupplung praktisch blockiert und bei erzwungener Drehbewegung die Flachdichtung so stark beansprucht, daß diese in kurzen Intervallen ausgewechselt werden muß. Bei Verzicht auf die Flachdichtung wird das erste Wälzlager mit dem Schlauchför­ dermedium geflutet, was zu Verunreinigungen des Lagers und zu Verklebung führt. Daraus resultiert eine Schwergängigkeit bzw. die vollständige Blockierung des Lagers. Eine solche Schlauchkupplung wird bei Druckbeaufschlagung, insbesondere mit Drücken größer als 5 bar, derart in der Drehbarkeit ge­ hemmt, daß dann der angeschlossene Schlauch durch Torsion stark beansprucht wird, um der aufgeprägten Drehbewegung zu folgen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine drehbare Schlauchkupplung der eingangs genannten Art so aus­ zubilden, daß sie praktisch unabhängig von der Druckbeauf­ schlagung mit üblichen Betriebsdrücken, auch bei Verdrehwin­ keln im Gradbereich, leichtgängig drehbar und trotzdem dauer­ haft dicht ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Eine solche Schlauchkupplung hat eine hohe Funktionssi­ cherheit trotz zeitlich sich ändernder Axial- oder Radialla­ sten, und zwar unabhängig von jeglichen Betriebsdrücken. Dies ist von besonderer Bedeutung für den Einsatz an ferngesteuer­ ten Mischköpfen. Diese führen in praktisch stochastischen Zeiträumen blitzartige Bewegungen im Millimeter- bzw. Winkel­ sekundenbereich aus. Diesen kleinen Bewegungen muß die Schlauchkupplung ohne wesentliche Losbrechmomente folgen, ebenso wie den Mischkopfbewegungen im Zentimeter- bis Meter­ bereich bzw. im Bereich einiger Winkelgrade bis zu mehreren Umdrehungen. Hierfür ist es wesentlich, daß eine erfindungs­ gemäße Schlauchkupplung lediglich geringe Losbrechmomente hat. Dieser Vorteil ergibt sich daraus, daß die Wälzkörper und die Wälzkörperbahnen aller Wälzlager über eine Dichtungs­ fuge gegenüber dem unter Betriebsdruck stehenden Schlauchför­ dermedium abgeschirmt sind. Dadurch bedingt sind die Wälzkör­ per nicht mit dem Schlauchfördermedium unter dessen hydrosta­ tischem Druck beaufschlagt. Die Dichtungsfuge ist derart aus­ gebildet, daß sie zum einen die Dichtigkeit auch bei höheren Betriebsdrücken gewährleistet und trotzdem die Drehung der Schlauchkupplung zuläßt. Die Schlauchkupplung ist vorzugswei­ se mit nur geringem Reibschluß im Bereich der Dichtungsfuge ausgebildet. Es kann auch ein dichtendes Material mit gerin­ ger Reibung eine oder beide Fugenwände bilden. In jedem Fall ist die Länge der Dichtungsfuge unter Berücksichtigung des Fugenspaltes dem Betriebsdruck so angepaßt, daß der Betriebs­ druck über die Länge der Dichtungsfuge bis zum ersten Wälzla­ ger abgedrosselt wird.

Der Dichtungsfuge kommt demnach die Funktion einer Dros­ selstrecke zu, die an ihrem druckseitigen Ende mit Betriebs­ druck beaufschlagt ist. Die Abdichtung erfolgt daher über die vollständige Abdrosselung des Betriebsdrucks. Um eine klemm­ freie Drehbewegung der Schlauchkupplung in der Dichtungsfuge zu gewährleisten, wird vorgeschlagen, dort eine Passung H7-f6 oder gleichwirkend zu wählen. Größere Toleranzfelder können bei Schlauchfördermedien höherer Viskositäten auch in Be­ tracht kommen.

Die Wälzkörper sind daher durch die Abdichtung nicht mit dem Schlauchfördermedium und nicht mit dessen hydrostatischem Druck beaufschlagt. Dies schafft eine Dauerbeweglichkeit der Schlauchkupplung, da insbesondere die Wälzkörperbewegung nicht durch das Zusetzen oder Eintrocknen des Schlauchförder­ mediums gehemmt wird. Eine solche Schlauchkupplung ist und bleibt auf Dauer unter Beaufschlagung mit üblichen Betriebs­ drücken, insbesondere auch Drücken über 5 bar, mit zwei Fin­ gern drehbar.

Durch die Dichtungsfuge ist auch ein Luftabschluß gege­ ben, so daß das Schlauchfördermedium nicht mit der Umgebungs­ luft in Kontakt kommen kann. Auch bei längerem Nichtgebrauch der mit dem Schlauchfördermedium gefüllten Schlauchkupplung bleibt diese daher drehbar, da das Schlauchfördermedium, bei­ spielsweise Lack mit einer Härterkomponente, unter Luftab­ schluß nicht aushärtet. Daher entsteht auch kein zusätzlicher Reibschluß durch gehärtetes Schlauchfördermedium, welches die Schlauchkupplung verklebt.

Eine solche Schlauchkupplung ist daher bereits ohne zu­ sätzliche Dichtmittel mittels der Dichtungsfuge sicher abge­ dichtet. Diese wirkt nämlich bereits als Dichtung. Daher ent­ fällt insbesondere die Hemmung der Drehbewegung durch reib­ schlüssige Paarungen aus Dichtmitteln. Insbesondere stehen die an der Dichtwirkung beteiligten Flächenpaarungen nicht unter dem Einfluß des die Reibungskraft vergrößernden Be­ triebsdruckes. Die Dichtungen sind insbesondere mit gegenüber dem Schlauchfördermedium inertem Fett eingesetzt. Dadurch kommen luftseitig der ersten Dichtungen gelegene Kupplungsab­ schnitte nicht mit dem Schlauchfördermedium in Kontakt. Da­ durch ist ein Luftabschluß gewährleistet, so daß ein Ver­ cracken oder Auskristallisieren verhindert wird.

Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben.

Um eine möglichst effiziente Abdichtung zu erreichen, wird vorgeschlagen, daß die Dichtungsfuge druckseitig der Wälzkörper und der Wälzkörperbahnen aller Wälzlager angeord­ net ist. Die Dichtungsfuge ist vorzugsweise vollständig druckseitig der Wälzkörper und der Wälzkörperbahnen aller Wälzlager angeordnet. Dann wird die gesamte Länge des Ring­ spalts zur Drosselung bzw. Abdichtung genutzt. Daraus ergibt sich auch bei kurzer Baulänge der Schlauchkupplung deren gute Dichtigkeit.

Es ist von Vorteil, wenn die Dichtungsfuge zwischen einem zapfenartig im Gehäuse sitzenden Ende der Schlauchkupplung und einer korrespondierenden Bohrung im Gehäuse gebildet wird. Das Wälzlager sitzt dann am gehäuseauswärtigen Ende des Zapfens. In einer bevorzugten Ausgestaltung trägt der zapfen auch die unmittelbar zugehörige Wälzkörperbahn. Das einge­ steckte Ende der Schlauchkupplung erfüllt eine Doppelfunk­ tion: es bewirkt zum einen die Abdichtung gegen den Betriebs­ druck, zum anderen bietet es eine zusätzliche Gleitlagerung für die drehbare Schlauchkupplung. Das Ende der Schlauchkupp­ lung bildet nämlich mit der Gehäusewandung den ringförmigen Drosselspalt, der zugleich als Gleitlager zwischen Gehäuse und dem Zapfen der Schlauchkupplung dient. Durch diese Ausge­ staltung wird eine Abdichtung bei gleichzeitig gleichmäßigem und hemmungsfreiem Rundlauf der Wälzkörper erreicht. Es wird insbesondere ein Verkanten der Schlauchkupplung vermieden.

Eine 2-Ebenen-Lagerung ergibt sich daraus, daß das zapfenar­ tig im Gehäuse sitzende Ende der Schlauchkupplung radial gleitgelagert ist und daß gehäuseauswärts noch das Wälzlager sitzt. Dadurch wird die Schlauchkupplung radial stabilisiert und die ungehinderte freie Drehbewegung bei hervorragender Dichtwirkung ermöglicht.

Um das Erfordernis der Passung zwischen Zapfen und Ge­ häusebohrung zu vermeiden, wird vorgeschlagen, daß elastische Dichtringe als zusätzliche Dichtmittel vorgesehen sind, die druckseitig der Wälzkörper und Wälzkörperbahnen aller Wälzla­ ger sitzen. Die druckseitig der Wälzkörper und Wälzkörperbah­ nen aller Wälzlager sitzenden elastischen Dichtringe über­ brücken eventuelle Passungstoleranzen im Sinne des Drossel­ spalts entweder in der Dichtungsfuge oder in Verbindung mit einem separaten Dichtungssitz, z. B. einem U-Ring. Die elasti­ schen Dichtringe können dabei druck- oder luftseitig der Dichtungsfuge sitzen. Sie können aber auch die Dichtungsfuge unmittelbar bilden, indem sie eine einseitige Abdichtung an der Zapfenwand oder an der Innenwand der Gehäusebohrung be­ wirken. Dabei stehen die Dichtungsringe vorzugsweise unter Vorspannung, die die dichtende Anpreßkraft bewirkt. Wenn die elastischen Dichtringe in radialer Richtung angepreßt sind, wird durch die radiale Anpreßkraft die Dichtung bewirkt. Dabei ist es von Vorteil, wenn die elastischen Dichtringe in radialer Richtung an ihrer Innen- und Außenseite abgestützt sind. Dann bewirken die Dichtringe die Abdichtung zwischen den Abstützstellen, insbesondere auch unabhängig von der Druckbeaufschlagung. Hierzu ist von Vorteil, wenn die die Dichtwirkung hervorrufende Anpreßkraft der elastischen Dicht­ ringe ausschließlich durch die Differenz zwischen dem Sitz­ durchmesser und dem zugehörigen Durchmesser der unbelasteten Dichtringe bestimmt ist. Dabei ist besonders bevorzugt, wenn die radial angepreßten Dichtringe praktisch ausschließlich in axialer Richtung druckbeaufschlagt sind. Dann ist die Abdich­ tung vollständig unabhängig von der Druckbeaufschlagung. Da­ durch bedingt bleibt eine solche Schlauchkupplung auch bei sehr geringen Drücken bis hin zu Normaldruck dicht. Wenn die auf die Dichtringe ausgeübte Druckkraft senkrecht zu der An­ preßkraft ist, wird die Druckkraft nicht zur Abdichtung benö­ tigt. Die Schlauchkupplung kann dann derart ausgebildet wer­ den, daß der hydrostatische Druck des Schlauchfördermediums praktisch keinerlei Auswirkungen auf diejenige Reibungskraft hat, die für das Widerstandsdrehmoment der Schlauchkupplung ausschlaggebend ist. Dies kann vorliegend dadurch bewirkt werden, daß die Dichtringe in axialer Richtung lediglich ent­ weder am Gehäuse oder an der Schlauchkupplung anliegen.

In besonders bevorzugter Ausgestaltung wird vorgeschla­ gen, daß die Dichtringe in einer an zumindest einer Radial­ seite offenen Ringkammer sitzen. Die Ringkammer kann ein se­ parates Bauteile oder eine ringförmige Ausnehmung des Gehäuses oder des eingesteckten Endes der Schlauchkupplung sein. Die Ringkammer bildet einen Dichtungssitz, welcher bezüglich des axialen Bewegungsspiels indifferent ist. Sie erlaubt daher axiale Verschiebungen zwischen der Schlauchkupplung und dem Gehäuse. Die Ringkammer kann gehäusefest oder fest bezüglich der Schlauchkupplung sein. Dazu ist diese als ringförmige Ausnehmung des Gehäuses oder des eingesteckten Endes der Schlauchkupplung ausgebildet. Wenn sie ein separates Bauteil ist, kann sie an einer Wand des Ringspaltes mit Übergangspas­ sung oder einer Passung mit gleichwirkender Dichtfunktion sitzen. Dann bildet sie an der Berührungsfläche mit der Wand zumindest einen Teil der Dichtungsfuge. Sie kann an der Wand einer Gehäusebohrung oder auf dem eingesteckten Ende der Schlauchkupplung sitzen. Dann ist sie vorzugsweise als gleit­ fähige Ringkammer ausgebildet. Eine gleitfähige Ringkammer hat den Vorteil, daß sie eine Drehbewegung der Schlauchkupp­ lung unter Abgleiten mit nur geringer Reibungskraft erlaubt. Dazu besteht die Ringkammer vorzugsweise aus einem Material, welches bei niedrigem Gleitreibungskoeffizienten die Herstel­ lung glatter Oberflächen ermöglicht. Zumindest die gleitenden Oberflächen sind dazu feinbearbeitet. Die Ringkammer besteht z. B. aus Polytetrafluorethylen. Sie ist U-Ring-förmig ausge­ bildet. Dabei bildet der Querschenkel den Innenumfang des U-Ringes. Die Seitenschenkel halten den Dichtungsring axial in dem U-Ring. Der U-Ring bildet dann eine 3-Seiten-Kammerung für seinen Dichtring, in welcher dieser vorzugsweise axial unverschieblich sitzt. Die Ringkammer kann axial unbeweglich sein. Sie kann aber auch axial beweglich sein und, je nach Einbauart, auf dem Zapfen oder in der Gehäusebohrung gleiten. Dann kann es sogar zugelassen werden, daß bei Druckbeauf­ schlagung eine Seitenwand des U-Ringes durch den Druckunter­ schied gegen einen Teil der Schlauchkupplung oder des Gehäu­ ses gepreßt wird. Da der U-Ring aus einem gleitfähigen Mate­ rial besteht, wird dadurch die Drehbewegung der Schlauchkupp­ lung praktisch nicht gehemmt.

Zur Verbesserung der Dichtigkeit wird vorgeschlagen, daß zwei in axialer Richtung benachbarte Dichtringe vorgesehen sind. Bei gleicher Axialerstreckung ergibt sich daraus gegen­ über lediglich einem Dichtring eine erhöhte Steifigkeit der Schlauchkupplung infolge einer insgesamt höheren, elastischen Rückstellkraft der angepreßten Dichtringe. Diese sitzen be­ vorzugt jeweils in einer Ringkammer wie oben beschrieben.

Bevorzugt wird vorgeschlagen, daß ein radiales Wälzlager vorgesehen ist. Ein radiales Wälzlager ist auch in axialer Richtung belastbar. Dieses ist vorzugsweise ein radiales Ril­ lenkugellager. Es ist dabei zu beachten, daß das Radiallager zur Aufnahme von mindestens denjenigen Axialkräften dimensio­ niert ist, deren Größe sich aus dem Produkt aus dem Betriebs­ druck und der senkrecht zur Drehachse liegenden Flächenkompo­ nente der druckbeaufschlagten Stirnfläche des gehäuseseitigen Endes der Schlauchkupplung zuzüglich der vom Schlauch auf die Schlauchkupplung maximal ausübbaren Axialkräfte ergibt. Dies entspricht denjenigen Kräften, welche unter Betriebsdruck und unter den zu berücksichtigenden extremen Betriebsbedingungen auf die Schlauchkupplung ausgeübt werden. Bei derartiger Di­ mensionierung des radialen Wälzlagers werden die Druckkräfte vollständig von diesem aufgefangen. Ein solches Lager ist prinzipiell stets überdimensioniert. Es ist vorzugsweise nach DIN-Baureihe gefertigt. Dies ist im Hinblick auf die Quali­ tätssicherung und Gewährleistung von Vorteil.

Wenn das Rillenkugellager als Schulterkugellager ausge­ bildet ist, wird eine gute axiale und radiale Kraftaufnahme gewährleistet. Außerdem wird der unter Druck stehende Nippel automatisch zentriert.

Eine erfindungsgemäße Schlauchkupplung ist schon dann einfach drehbar, wenn lediglich ein Satz Wälzkörper vorgese­ hen ist. Besonders in Verbindung mit der zapfenartigen Lage­ rung des gehäuseseitigen Endes der Schlauchkupplung ist die freie Drehbarkeit gewährleistet. Zudem ist - entsprechend einer Fest-Los-Lagerung - lediglich die Abrollbedingung des einen Satzes von Wälzkörpern zu erfüllen, wobei die Dich­ tungsfuge die Funktion einer zweiten Lagerstelle hat. Diese Fest-Los-Lagerung wird insbesondere bei Beaufschlagung mit hohen Drücken stets beibehalten. Hierzu wird vorgeschlagen, daß das Wälzlager derart mit axialer Lagerluft ausgebildet ist, daß die Abrollbedingung für die Wälzkörper sowohl bei überwiegender Druckbeaufschlagung als auch bei überwiegender Zugbeaufschlagung der Schlauchkupplung stets erfüllt ist. Durch die axiale Lagerluft wird also die Relativbewegung zwi­ schen den Wälzkörpern und den Wälzkörperbahnen im Kontakt­ punkt vermieden. Dies gewährleistet die praktisch verschleiß­ freie Drehbarkeit der gesamten Schlauchkupplung.

Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen darge­ stellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Spritzkabine mit einem Lackierroboter als möglichen Anwendungsfall,

Fig. 2 eine Detailansicht des Schlauchanschlußteils aus der Fig. 1 mit einer erfindungsgemäßen Schlauchkupplung,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Schlauchkupplung mit Dichtungsfuge,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein anderes Ausfüh­ rungsbeispiel mit zusätzlichen Dichtmitteln in der Dichtungsfuge,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausfüh­ rungsbeispiel mit zwei Dichtringen in Ringkam­ mern

Fig. 6a eine Draufsicht auf das Kopfteil des Schlauch­ anschlußteils aus Fig. 2,

Fig. 6b eine Detailansicht der Fig. 6a mit herausge­ nommenen Teilen.

Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in allen Figuren stets die­ selben, konstruktiven Merkmale. Sofern im folgenden nichts anderes gesagt ist, gilt die folgende Beschreibung stets für alle Figuren.

Fig. 1 zeigt eine Spritzkabine 101 mit einem Roboter 102 als möglichen Anwendungsfall für die vorliegende Erfindung. Der Roboter 102 besteht aus einem Roboterarm 103 aus zwei Segmenten 103.1, 103.2. Das erste Segment 103.1 ist über ein Fußteil 104 fest mit dem Boden der Spritzkabine 101 veran­ kert. Das Fußteil 104 ermöglicht die Drehung des gesamten Ro­ boterarms 103 in die Drehrichtungen 105. Am 1. Segment 103.1 ist das 2. Segment 103.2 über das Drehgelenk 107 beweglich angekoppelt. Ein Sprühkopf 138, der im Betrieb einen Sprüh­ strahl 137 erzeugt, sitzt an dem freien Ende des 2. Segments 103.2. Der Roboterarm hat die Drehgelenke 106, 107, eine Dreh-Schwenklagerung 108 für den Sprühkopf 138 sowie eine Dreh­ plattform zwischen Fußteil 104 und einem Gelenkflansch, so daß dieser insgesamt um 5 Achsen drehbar ist.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel hat der Roboter 102 drei Zuleitungen 111, 112, 113, davon eine Zuleitung 111 für VE(vollentsalztes)-Wasser, eine Zuleitung 112 für Härter und eine Zuleitung 113 für Farbe. Diese Zuleitung 113 wird von einem Farbwechsler 130 mit Pneumatikzylindern 131 zur Steue­ rung des Zuflusses gespeist. Der Farbwechsler 130 befindet sich im Inneren der Spritzkabine 101. Die einzelnen Pneuma­ tikzylinder 131 des Farbwechslers 130 werden über eine Schottplatte 129 mit Farbleitungen 115, 117, 119, 121, 123 beauf­ schlagt. Beispielhaft sind hier alternativ verschiedene Zu­ führeinrichtungen für die Farbe gezeigt: Die Farbleitungen 115, 117, 119, 121, 123 werden von einer 1. Dosieranlage 114, einer 2. Dosieranlage 116, einem Materialdruckgefäß 118, einer Pumpe 120 sowie von einem Farbversorgungslager über eine Ringleitung 122 und über ein federbelastetes Ventil 124 gespeist. Die Ringleitung 122 dient der Rückführung nicht be­ nötigter Farbmengen in das Farbversorgungslager. Zu Reini­ gungszwecken ist zusätzlich eine Reinigungsmittelleitung 126 sowie eine Druckluftleitung 128 vorhanden, die mit einem Rei­ nigungsmitteltank 125 bzw. mit einer Druckluftquelle 127 ver­ bunden ist. Der Farbwechsler 130 verbindet alternativ jede einzelne der Zuführeinrichtungen mit der Zuleitung 113, wel­ che das jeweilige Medium (z. B. die Farbe) einem Schlauchan­ schlußteil 110 zuführt.

Das Schlauchanschlußteil 110 ist außen an dem 2. Segment 103.2 des Roboterarms 103 befestigt. Es besteht aus einem Rückenteil 140, in welches die Zuleitungen 111, 112, 113 mün­ den, und aus einem Kopfteil 141. Dieses trägt die Schlauch­ kupplung 1, mittels derer der Schlauch 5 an dem Schlauchan­ schlußteil 110 angeschlossen ist. In dem gezeigten Beispiel ist lediglich eine Schlauchkupplung 1 und ein dazugehöriger Schlauch 5 vorhanden. Es können auch mehrere Schlauchkupplun­ gen 1 vorgesehen sein. Hierauf wird unten noch ausführlicher eingegangen. Der Schlauch 5 ist durch ein Durchgangsloch 142 in das Innere des 2. Segmentes 103.2 bis zu dem Sprühkopf 138 geführt.

In Fig. 2 ist eine Detailansicht des Schlauchanschluß­ teils 110 aus Fig. 1 dargestellt. Dieses ist auf dem Segment 103.2 des Roboterarms 103 angebracht. In dessen Rückenteil 140 münden die Zuleitungen 111, 112, 113. Diese sind mittels starrer Schlauchkupplungen 132 angeschlossen. Ein Schlauch­ fördermedium 4 wird - hier exemplarisch dargestellt - von einer starren Schlauchkupplung 132 über eine Innenleitung 133 der drehbaren Schlauchkupplung 1 zugeführt. Diese sitzt in dem Gehäuse 6 des Kopfteiles 141 des Schlauchanschlußteils 110, welches mittels Drehlagers 134 um die Längsachse 143 des Schlauchanschlußteils 110 bezüglich des Roboterarmsegments 103.2 drehbar ist. Das Drehlager 134 ist mit einem Lagergehäuse 139 umgeben und wird in axialer Richtung durch den Seegering 135 begrenzt. Zur Befestigung an dem Roboter 102 ist das Lagergehäuse 139 starr an dem 2. Segment 103.2 angebracht. Durch das Drehlager 134 wird erreicht, daß das am Roboter 102 ankommende Schlauchpaket 111, 112, 113, welches nicht über drehbare Schlauchkupplungen angeschlossen ist, bezüglich des Roboters 102 drehbar ist. Daher folgt das Schlauchanschlußteil 110 den Drehbewegungen und leitet dies an die drehbaren Schlauchkupplungen 1 weiter. Den Abschluß des Kopfteils bildet ein Befestigungsring 28, der mit Schrauben 136 an dem Gehäuse 6 befestigt ist.

Fig. 3 zeigt eine drehbare Schlauchkupplung 1 entlang der Drehachse 9 längsgeschnitten. Die Schlauchkupplung 1 ist als in dem Gehäuse 6 gelagerter Schlauchnippel 2 ausgebildet. Sie hat einen Anschlußstutzen 8 mit Ringausnehmungen 3, wel­ che die Dichtigkeit der Schlauch-Anschlußstutzen-Verbindung verbessern. Der Schlauch 5 ist dichtend auf den Anschlußstut­ zen 8 aufgesteckt oder - hier nicht gezeigt - mittels einer Schlauchmuffe auf ein Gewinde der Schlauchkupplung aufge­ schraubt. Dadurch ist der Schlauch 5, der das Schlauchförder­ medium 4 enthält, fest an das Gehäuse 6 angeschlossen.

Der das Schlauchende 7 tragende Anschlußstutzen 8 der Schlauchkupplung 1 ist mittels in axialer Richtung 10 belast­ baren Wälzlagers 11 relativ zum Gehäuse 6 drehbar gelagert. Die Schlauchkupplung sitzt in einer Anschlußöffnung 29 eines Befestigungsringes 28, der in der Fig. 1 nur teilweise ge­ zeigt ist. Der Befestigungsring 28 ist beispielsweise mit Schrauben 136 (siehe Fig. 2) an dem Gehäuse 6 festgeschraubt. Der Befestigungsring 28 setzt einen Lagerring 30 in einer Ausnehmung des Gehäuses 6 fest, so daß zwischen Betestigungs­ ring 28 und Lagerring 30 Laufbahnen für Wälzkörper 13 gebil­ det werden.

Der Schlauchnippel 2 steckt in einer zylindrischen Boh­ rung des Gehäuses 6. Er bildet mit der zylindrischen Wandung der Bohrung einen Ringspalt 12. Der Schlauchnippel 2 der Schlauchkupplung 1 ist über den Ringspalt 12 vom Gehäuse 6 getrennt, welcher als eng bemessene Dichtungsfuge ausgebildet ist. Ein Ende 15 der Schlauchkupplung 1 ist im Gehäuse 6 der­ art gelagert, daß ein dichtender Ringspalt 12 entsteht. Der Ringspalt 12 erstreckt sich in axialer Richtung 10. Zum Zwec­ ke der Gleitfähigkeit und der gleichzeitigen Abdichtung kön­ nen die den Ringspalt 12 bildenden Flächen mit einem gleitfä­ higen und dichtenden Material beschichtet sein, beispielswei­ se mit Polytetrafluorethylen. Die Dichtungsfuge erlaubt die einfache Verdrehung des gehäuseseitigen Endes 15 der Schlauchkupplung 1 und bietet trotzdem eine Abdichtung gegen den Betriebsdruck des Schlauchfördermediums 4. Die Wälzkörper 13 und die Wälzkörperbahnen 14.1, 14.2 aller Wälzlager 11 sind über den dicht enden Ringspalt 12 gegenüber dem unter Be­ triebsdruck stehenden Schlauchfördermedium 4 druckfrei und leckageunzugänglich abgeschirmt.

Der Ringspalt 12 ist druckseitig der Wälzkörperbahnen 14.1, 14.2 und der Wälzkörper 13 des Wälzlagers 11 angeordnet. Dadurch bedingt kann das Schlauchfördermedium 4 nicht bis in den Bereich des Wälzlagers 11 gelangen und dieses verschmut­ zen oder mit seinem hydrostatischen Druck beaufschlagen. Da­ durch wird die Gefahr vermieden, daß das Wälzlager 11 gehemmt wird, beispielsweise durch eingetrocknete Farbrückstände, falls das Schlauchfördermedium 4 Farbe oder Lack mit Härter oder VE-Wasser ist. Der Ringspalt 12 wird durch ein zapfenar­ tig im Gehäuse 6 sitzendes Ende 15 der Schlauchkupplung 1 ge­ bildet. Dadurch wird ein ringförmiger Drosselspalt erzeugt.

Dieser ist derart dimensioniert, daß er die Schlauchkupplung abdichtet. Dazu ist die Axialerstreckung sowie die Passung des Drosselspaltes entsprechend gewählt. Um eine besonders einfache Drehbewegung zu ermöglichen, ist das zapfenartig im Gehäuse 6 sitzende Ende 15 der Schlauchkupplung 1 in radialer Richtung 18 gleitgelagert. Zur besseren Gleitfähigkeit und zur Abdichtung kann eine Umfangsbeschichtung, beispielsweise aus Polytetrafluorethylen, vorgesehen sein.

Es ist ein radiales Wälzlager 11 vorhanden. Das radiale Wälzlager 11 ist in einer Axialebene 40 geteilt, wobei die gehäuseseitige Lagerlaufbahn (gehäuseseitiger Teil der Wälz­ körperbahn 14.2) von einem in das Gehäuse 6 eingesetzten La­ gerring 30 gebildet wird. Die andere Lagerlaufbahn (außensei­ tiger Teil der Wälzkörperbahn 14.1) sitzt an einem Anschraub­ flansch, der von einer Anzahl von Befestigungsringsegmenten 28 (s. u. Fig. 6) gebildet wird, die der Anzahl der am Gehäuse 6 vorgesehenen Schlauchkupplungen 1 entspricht.

Das radiale Wälzlager 11 ist im gezeigten Ausführungs­ beispiel als Rillenkugellager ausgebildet. Das Wälzlager 11 dient der Aufnahme jeglicher Axialkräfte 25. Die Wälzkörper­ bahnen 14.1, 14.2 werden durch einen bogenförmig ausgenommenen Innenbund 31 und durch Ausnehmungen des Befestigungsrings 28 und des Lagerrings 30 gebildet. Das radiale Wälzlager 11 ist zur Aufnahme von mindestens denjenigen Axialkräften 25 dimen­ sioniert, deren Größe sich aus dem Produkt aus Betriebsdruck und senkrecht zur Drehachse 9 liegenden Flächenkomponente der druckbeaufschlagten Stirnfläche 26 des gehäuseseitigen Endes 15 der Schlauchkupplung 1 zuzüglich der vom Schlauch 5 auf die Schlauchkupplung maximal ausübbaren Axialkräfte ergibt. Diese Axialkraft 25 treibt in dem gezeigten Ausführungsbei­ spiel die Schlauchkupplung nach außen. Sie wird von dem Wälz­ lager 11 aufgenommen.

Es ist lediglich ein Satz Wälzkörper 13 vorgesehen. Das Wälzlager 11 ist derart mit axialer Lagerluft 27 ausgebildet, daß die Abrollbedingung für die Wälzkörper 13 auch bei Druckbeaufschlagung der Schlauchkupplung 1 stets erfüllt ist. Bei Druckbeaufschlagung der Schlauchkupplung 1 rollen die Wälzkörper 13 im wesentlichen im Bereich der gezeigten Wälz­ körperbahnen 14.1, 14.2 ab. Die Geometrie der Ausnehmungen des Innenbundes und des Befestigungs- und Lagerringes ist derart ausgebildet, daß bei Druckbeaufschlagung die gegenüberliegen­ den Abrollstrecken entlang der Wälzkörperbahnen 14.1, 14.2 stets gleich sind. Bei Überwiegen der durch den hydrostati­ schen Druck des Schlauchfördermediums 4 bewirkten Kraft wird der Schlauchnippel 2 aus dem Gehäuse 6 herausgetrieben, und die Wälzkörper 13 rollen entlang der Wälzkörperbahnen 14.1 ab. Überwiegt dagegen eine äußere Kraft auf den Schlauchnip­ pel 2, die diesen in das Gehäuse 6 hineindrückt, so rollen die Wälzkörper 13 entlang der Wälzkörperbahnen 14.2 ab.

Fig. 4 zeigt eine Schlauchkupplung 1 mit zusätzlichem Dichtring 16. Dieser sitzt zwischen einer Ringausnehmung 33 der Schlauchkupplung 1 und einer korrespondierenden Ringaus­ nehmung 34 des Gehäuses 6 im Bereich des Ringspaltes 12. Der Dichtring 16 wirkt zusätzlich zu dem Ringspalt 12. Durch das Zusammenwirken von Dichtring 16 und Ringspalt 12 wird eine verbesserte Dichtwirkung erzielt.

Fig. 5 zeigt in vergrößerter Ansicht einen Schnitt durch das gehäuseseitige Ende 15 einer Schlauchkupplung 1 mit zu­ sätzlichen Dichtmitteln. Als zusätzliche Dichtmittel sind zwei elastische Dichtringe 16, 17 vorhanden, die druckseitig der Wälzkörper 13 und Wälzkörperbahnen 14 des Wälzlagers 11 sitzen und in axialer Richtung 10 benachbart sind. Die Dich­ tungen sitzen in Ringkammern 22, 23 aus Polytetrafluorethylen, welche U-Ring-förmig ausgebildet sind. Die Querschenkel 24 bilden zusammen mit der Wandung des gehäuseseitigen Endes 15 der Schlauchkupplung 1 den dichtenden Ringspalt 12. Die ela­ stischen Dichtringe 16, 17 sind in radialer Richtung 18 ange­ preßt, wobei die die Dichtung bewirkende Anpreßkraft 19 der elastischen Dichtringe 16, 17 ausschließlich durch die Diffe­ renz zwischen dem Sitzdurchmesser 20 und dem zugehörigen Durchmesser 21 des unbelasteten Dichtringes 16, 17 bestimmt ist. Dadurch werden im wesentlichen die elastischen Dichtrin­ ge 16, 17 elastisch verformt.

Die Ringkammer 22 ist gleitend im Gehäuse 6 angeordnet. Daher ist der Dichtungssitz bezüglich eines axialen Bewe­ gungsspiels indifferent. Das axiale Bewegungsspiel ermöglicht die Erfüllung der Abrollbedingung des Wälzlagers 11. Dazu ist ein Spalt 32 mit axialer Komponente vorgesehen, der das axia­ le Bewegungsspiel des Schlauchnippels 2 gibt. Die radial an­ gepreßten Dichtringe 16, 17 werden praktisch ausschließlich in axialer Richtung 10 mit dem Betriebsdruck beaufschlagt. Daher steht in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die die Dichtung bewirkende Anpreßkraft 19 senkrecht auf der durch den Be­ triebsdruck bewirkten Kraft auf die Dichtringe 16, 17. Die Druckkraft wird daher insbesondere nicht zum Anpressen der Dichtringe 16, 17 benötigt. Die dichtende Anpreßkraft 19 ist vielmehr unabhängig von der Druckbeaufschlagung.

Als Schlauchfördermedium 4 kann auch ein Kühlmittel vor­ gesehen sein. Statt des Schlauches 5 kann auch ein Elektroka­ bel über die Schlauchkupplung 1 an eine Spannungsquelle - hier nicht gezeigt - angeschlossen sein. Dazu ist der An­ schlußstutzen 8 als Steckverbindung ausgebildet, die einen Stecker des Elektrokabels aufnimmt. Dann ist vorzugsweise ein elektrischer Schleifkontakt im Inneren des Gehäuses 6 vorge­ sehen, der auch bei Drehbewegung der Schlauchkupplung 1 den elektrischen Kontakt zwischen Elektrokabel und Spannungsquel­ le aufrecht erhält.

Fig. 6a zeigt eine Draufsicht auf das Kopfteil 141 des Schlauchanschlußteils 110. Auf dem Gehäuse 6 sitzt der An­ schraubflansch. Er besteht aus insgesamt 8 Befestigungsring­ segmenten 28. Die Anzahl der Befestigungsringsegmente 28 ent­ spricht der Anzahl der vorhandenen Schlauchkupplungen 1. Die Befestigungsringsegmente 28 sind mittels Schrauben 136 an dem Gehäuse 6 befestigt. In Fig. 6 ist auch die Schnittebene 35 gezeigt, entlang welcher die Schlauchkupplung in Fig. 3 ge­ schnitten ist.

Fig. 6b zeigt den Ausschnitt 36 aus Fig. 6a, wobei ein Befestigungsringsegment 28 herausgenommen ist. Die Schlauch­ kupplung 1 sowie die Schrauben 136 sind entfernt. Die Wälz­ körper 13 und deren Wälzkörperbahn 14.1 sind freigelegt. Die Wälzkörperbahn 14.1 wird durch eine Ausnehmung des Lagerrings 30 gebildet. An den Trennebenen der Befestigungsringsegmente 28 sind halbzylindrische Ausnehmungen 37. Diese bilden im Fall des zusammengesetzten Befestigungsrings Zylinderlöcher für die Schrauben 136. Die halbzylindrischen Ausnehmungen weisen an ihrer Oberseite eine Durchmesserstufe auf, auf der sich die Schrauben 136 abstützen. Sie werden in Gewindelöcher 38 eingeschraubt. Dadurch sitzen die einzelnen Befestigungs­ ringsegmente 28 im Montagefall verschiebungsfrei. Einzelne Elemente der Schlauchkupplung 1 können aufgrund der segment­ artigen Anordnung einfach ausgetauscht, gewartet oder gerei­ nigt werden. Dazu werden die zwei entsprechenden Schrauben 136 einfach gelöst. Die Schlauchkupplung 1, das Befestigungs­ ringsegment 28 sowie die Schrauben 136 können dann einfach he­ rausgenommen und ggf. ersetzt werden.

Bezugszeichenliste

1

Schlauchkupplung

2

Schlauchnippel

3

Ringausnehmung

4

Schlauchfördermedium

5

Schlauch

6

Gehäuse

7

Schlauchende

8

Anschlußstutzen

9

Drehachse

10

axiale Richtung

11

Wälzlagerung

12

Ringspalt

13

Wälzkörper

14.1

Wälzkörperbahnen

14.2

Wälzkörperbahnen

15

gehäuseseitiges Ende der Schlauchkupplung

16

Dichtring

17

Dichtring

18

radiale Richtung

19

Anpreßkraft

20

Sitzdurchmesser

21

Durchmesser des unbelasteten Dichtrings

22

Ringkammer

23

Ringkammer

24

Querschenkel

25

Axialkraft

26

Stirnfläche

27

axiale Lagerluft

28

Befestigungsringsegment

29

Anschlußöffnung

30

Lagerring

31

Innenbund

32

Spalt mit axialer Komponente

33

Ringausnehmung der Schlauchkupplung

34

Ringausnehmung des Gehäuses

35

Schnittebene

36

Ausschnitt

37

halbzylindrische Ausnehmung

38

Gewindeloch

40

Axialebene

101

Spritzkabine

102

Roboter

103

Roboterarm

103.1

1. Segment

103.2

2. Segment

104

Fußteil

105

Drehrichtungen

106

1. Drehgelenk

107

2. Drehgelenk

108

Dreh-Schwenklagerung

110

Schlauchanschlußteil

111

Zuleitung VE-Wasser

112

Zuleitung Härter

113

Zuleitung Farbe

114

1. Dosieranlage

115

1. Farbleitung

116

2. Dosieranlage

117

2. Farbleitung

118

Materialdruckgefäß

119

3. Farbleitung

120

Pumpe

121

4. Farbleitung

122

Ringleitung

123

5. Farbleitung

124

federbelastetes Ventil

125

Reinigungsmitteltank

126

Reinigungsmittelleitung

127

Druckluftquelle

128

Druckluftleitung

129

Schottplatte

130

Farbwechsler

131

Pneumatikzylinder

132

starre Schlauchkupplung

133

Innenleitung

134

Drehlager

135

Seegering

136

Schraube

137

Sprühstrahl

138

Sprühkopf

139

Lagergehäuse

140

Rückenteil

141

Kopfteil

142

Durchgangsloch

143

Längsachse

Claims (17)

1. Drehbare Schlauchkupplung (1) zum Festanschluß eines mit einem Schlauchfördermedium (4) druckbeaufschlagten Schlauchs, (5) an ein Gehäuse (6), wobei der das Schlauchende (7) tragende Anschlußstutzen (8) der Schlauchkupplung (1) mittels zumindest eines in axialer Richtung (10) belastbaren Wälzlagers (11) relativ zum Gehäuse (6) drehbar gelagert und über einen Ringspalt (12) vom Gehäuse (6) getrennt ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ringspalt (12) als eng bemessene Dichtungsfuge ausgebildet ist und daß die Wälzkörper (13) und die Wälzkörperbahnen (14) aller Wälzlager (11) über die Dichtungsfuge gegenüber dem unter Betriebsdruck stehenden Schlauchfördermedium (4) druckfrei und leckage­ unzugänglich abgeschirmt sind.

2. Schlauchkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dichtungsfuge druckseitig der Wälz­ körper (13) und der Wälzkörperbahnen (14) aller Wälzla­ ger (11) angeordnet ist.

3. Schlauchkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dichtungsfuge zwischen einem zapfenartig im Gehäuse (6) sitzenden Ende (15) der Schlauchkupplung (1) und einer korrespondierenden Boh­ rung im Gehäuse (6) gebildet wird.

4. Schlauchkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das zapfenartig im Gehäuse (6) sitzende Ende (15) der Schlauchkupplung (1) radial gleitgelagert ist.

5. Schlauchkupplung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Dichtungsfuge elastische Dichtringe (16, 17) als zusätzliche Dichtmittel vorgese­ hen sind, die druckseitig der Wälzkörper (13) und Wälz­ körperbahnen (14) aller Wälzlager (11) sitzen.

6. Schlauchkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elastischen Dichtringe (16, 17) in ra­ dialer Richtung (18) zwischen Gehäuse (6) und Schlauch­ kupplung (1) angepreßt sind.

7. Schlauchkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die die Dichtung bewirkende Anpreßkraft der elastischen Dichtringe (16, 17) ausschließlich durch die Differenz zwischen dem Sitzdurchmesser (20) und dem zugehörigen Durchmesser (21) des unbelasteten Dichtrings (16, 17) bestimmt ist.

8. Schlauchkupplung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die radial angepreßten Dichtringe (16, 17) praktisch ausschließlich in axialer Richtung (10) druck­ beaufschlagt sind.

9. Schlauchkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die radial angepreßten Dichtringe (16, 17) in einer an zumindest einer Radialseite (24) offenen Ringkammer (22, 23) sitzen.

10. Schlauchkupplung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ringkammer (22, 23) aus Polytetra­ fluorethylen besteht.

11. Schlauchkupplung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ringkammer (22, 23) U-Ring-förmig ausgebildet ist.

12. Schlauchkupplung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwei in axialer Richtung (10) benach­ barte Dichtringe (16, 17) vorgesehen sind.

13. Schlauchkupplung nach Anspruch 1 bis 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein radiales Wälzlager (11) vorgese­ hen ist.

14. Schlauchkupplung nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das radiale Wälzlager (11) in einer Axialebene (40) geteilt ist, wobei die gehäuseseitige Lagerlaufbahn von einem in das Gehäuse (6) eingesetzten Lagerring (30) gebildet wird und wobei die andere Lager­ laufbahn an einem Anschraubflansch sitzt, der von einer Anzahl von Befestigungsringsegmenten (28) gebildet wird, die der Anzahl der am Gehäuse (6) vorgesehenen Schlauch­ kupplungen (1) entspricht.

15. Schlauchkupplung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das radiale Wälzlager (11) zur Aufnahme von mindestens denjenigen Axialkräften (25) di­ mensioniert ist, deren Größe sich aus dem Produkt aus Betriebsdruck und senkrecht zur Drehachse (9) liegenden Flächenkomponente der druckbeaufschlagten Stirnfläche (26) des gehäuseseitigen Endes (15) der Schlauchkupplung (1) zuzüglich der vom Schlauch (5) auf die Schlauchkupp­ lung (1) maximal ausübbaren Axialkräfte ergibt.

16. Schlauchkupplung nach Anspruch 1 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß lediglich ein Satz Wälzkörper (13) vorgesehen ist.

17. Schlauchkupplung nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Wälzlager (11) derart mit axialer La­ gerluft (27) ausgebildet ist, daß die Abrollbedingung für die Wälzkörper (13) auch bei Druckbeaufschlagung der Schlauchkupplung (1) stets erfüllt ist.