DE102020123783A1

DE102020123783A1 - Vorrichtung zum zerspanenden Bearbeiten

Info

Publication number: DE102020123783A1
Application number: DE102020123783.9A
Authority: DE
Inventors: Roland Kolb
Original assignee: Maschb Kolb GmbH; Maschinenbau Kolb GmbH
Current assignee: Maschb Kolb GmbH; Maschinenbau Kolb GmbH
Priority date: 2020-09-11
Filing date: 2020-09-11
Publication date: 2022-03-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100) zum zerspanenden Bearbeiten von zumindest im Wesentlichen zylindrischen Innenwandungen von Werkstücken, insbesondere von Rohren, mittels einer Drehbewegung um eine Drehachse (R), wobei die Vorrichtung (100) Folgendes aufweist:mindestens zwei Spankörper (110a, 110b, 110c) zum spanenden Abtragen von Material des Werkstücks, undeinen Trägerkörper (120) zum Tragen der mindestens zwei Spankörper (110a, 110b, 110c),wobei der Trägerkörper (120) eine Einstelleinrichtung (121) zum simultanen Bewegen der mindestens zwei Spankörper (110a, 110b, 110c) in Richtung zu oder in Richtung weg von der Drehachse (R) aufweist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum zerspanenden Bearbeiten von zumindest im Wesentlichen zylindrischen Innenwandungen von Werkstücken, insbesondere von Rohren, mittels einer Drehbewegung um eine Drehachse.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Zerspanungsvorrichtungen zum Innenbearbeiten, insbesondere Innenschleifen von Rohren bekannt. Beispielsweise werden diese zum Verschleifen von Graten, zum Herstellen eines Oberflächenschliffs, zum Polieren der Rohrinnenseite, zum Entfernen von Schweißnähten oder Schweißnahtüberständen und zum Entgraten der Innenseite von Rohrenden verwendet.
Bekannte Zerspanungsvorrichtungen weisen üblicherweise einen Schleifkopf auf, der in dem Rohr rotiert. Zum Erreichen eines guten Resultats ist der Schleifkopf in seiner Abmessung möglichst genau an das Rohr angepasst. Dies birgt allerdings den Nachteil, dass die Zerspanungsvorrichtung entsprechend nur für Rohre eines bestimmten Durchmessers gut geeignet ist. So müssen für Rohre mit unterschiedlichen Durchmessern auch unterschiedliche Zerspanungsvorrichtungen bereitgestellt werden oder schlechtere Resultate akzeptiert werden.
Ausgehend hiervon sind im Stand der Technik Versuche dahingehend unternommen worden, universellere Zerpanungsvorrichtungen zur Verfügung zu stellen. Beispielsweise besteht eine Lösung darin, dass der Schleifkopf der Zerspanungsvorrichtung besonders einfach austauschbar ausgebildet ist. So können Schleifköpfe in verschiedenen Durchmessern für Rohre mit verschiedenen Durchmessern bereitgestellt werden.
Allerdings haben derartige universelle Zerspanungsvorrichtungen immer noch den Nachteil, dass für unterschiedliche Rohrdurchmesser nach wie vor unterschiedlich dimensionierte Schleifköpfe bereitgestellt werden müssen. Hierdurch entstehen Kosten in der Beschaffung, Lagerung und beim Austauschen der Schleifköpfe. Daher wäre es wünschenswert, eine Zerspanungsvorrichtung bereitzustellen, die universell für verschiedene Rohrinnendurchmesser verwendet werden kann, ohne dass deren Schleifkopf ausgetauscht werden muss.
Ausgehend von dem oben aufgeführten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum zerspanenden Bearbeiten von zumindest im Wesentlichen zylindrischen Innenwandungen von Werkstücken zur Verfügung zu stellen, die die Probleme und Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Systeme behebt und entsprechende Vorteile gegenüber diesen hat. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine universelle Vorrichtung zum zerspanenden Bearbeiten anzugeben, die eine Bearbeitung von Rohren mit unterschiedlichen Innendurchmessern erlaubt, ohne den Schleifkopf bzw. Schleifkörper auszutauschen und Abstriche hinsichtlich des Arbeitsresultats in Kauf nehmen zu müssen.
Darstellung der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind insbesondere in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Lösung liegt darin, eine Vorrichtung zum zerspanenden Bearbeiten von zumindest im Wesentlichen zylindrischen Innenwandungen von Werkstücken, insbesondere von Rohren, mittels einer Drehbewegung um eine Drehachse anzugeben, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist: mindestens zwei Spankörper zum spanenden Abtragen von Material des Werkstücks, und einen Trägerkörper zum Tragen der mindestens zwei Spankörper, wobei der Trägerkörper eine Einstelleinrichtung zum simultanen Bewegen der mindestens zwei Spankörper in Richtung zu oder in Richtung weg von der Drehachse aufweist.
Die Vorrichtung zum zerspanenden Bearbeiten kann zum Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide, wie zum Drehen, Fräsen oder Bohren, oder zum Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide, wie zum Schleifen oder Honen, ausgebildet sein. Unter den Begriff „Schleifen“ fällt auch das Polieren. Im Betrieb wird die Vorrichtung um die Drehachse gedreht. Besonders bevorzugt handelt es sich bei der Vorrichtung zum zerspanenden Bearbeiten um einen Rohrinnenschleifer, der zum Schleifen von Innenwänden von Rohren ausgebildet ist.
Mittels der Einstelleinrichtung kann die Spanbahn eingestellt werden, auf der die Spankörper verlaufen. Die Spanbahn wird allgemein durch die radial am weitesten von der Drehachse entfernten Bereiche der Spankörper festgelegt. Die Spanbahn ist zumindest im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet. Werden die Spankörper mittels der Einstelleinrichtung in Richtung zu der Drehachse bewegt, verkleinert sich die Spanbahn. Werden die Spankörper in Richtung weg von der Drehachse bewegt, vergrößert sich die Spanbahn. So kann die Spanbahn an den Durchmesser der zu bearbeitenden zylindrischen Innenwandung angepasst werden.
Da die Einstelleinrichtung ein simultanes und homogenes Bewegen der Spankörper erlaubt, reicht ein Betätigen der Einstelleinrichtung aus, um alle Spankörper gleichzeitig und gleichmäßig einzustellen. Die Spankörper müssen also nicht einzeln eingestellt werden. So kann auch gewährleistet werden, dass die eingestellte Spanbahn die richtige Form aufweist und beispielsweise nicht einer der Spankörper zu weit verstellt worden ist. Mittels der Einstelleinrichtung kann die Vorrichtung insgesamt einfach auf unterschiedliche Innendurchmesser der Rohre angepasst werden.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum zerspanenden Bearbeiten wird die Aufgabe in zufriedenstellender Weise gelöst. Insbesondere wird eine universelle Vorrichtung zum zerspanenden Bearbeiten bereitgestellt, die eine Bearbeitung von Rohren mit unterschiedlichen Innendurchmessern erlaubt, ohne den Schleifkopf bzw. Schleifkörper auszutauschen und Abstriche hinsichtlich des Arbeitsresultats in Kauf nehmen zu müssen.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Einstelleinrichtung zum Bewegen zwischen und Beibehalten von einer ersten Endposition und einer zweiten Endposition ausgebildet, wobei in der ersten Endposition die Spankörper beim Drehen der Vorrichtung um die Drehachse entlang einer ersten Spanbahn und in der zweiten Endposition entlang einer zweiten Spanbahn verlaufen, und wobei die zweite Spanbahn einen größeren Durchmesser als die erste Spanbahn aufweist.
Beispielsweise kann die erste Spanbahn einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als 50mm, vorzugsweise kleiner ist als 48mm, und die zweite Spanbahn einen Durchmesser aufweisen, der größer ist als 70mm, vorzugsweise größer ist als 73mm.
Eine vorteilhafte Weiterentwicklung dieser Ausführungsform sieht vor, dass die Einstelleinrichtung zum Bewegen zwischen und Beibehalten von einer Vielzahl von Zwischenpositionen zwischen der ersten Endposition und der zweiten Endposition ausgebildet ist, wobei in den Zwischenpositionen die Spankörper beim Drehen der Vorrichtung um die Drehachse entlang weiterer Spanbahnen verlaufen, und wobei die weiteren Spanbahnen kleinere Durchmesser als die zweite Spanbahn und größere Durchmesser als die erste Spanbahn aufweisen.
Es ist somit möglich, eine Vielzahl von verschiedenen Durchmessern einzustellen. Vorzugsweise sind die Durchmesser fließend einstellbar. So können sämtliche Durchmesser zwischen dem Durchmesser der ersten Spanbahn und dem Durchmesser der zweiten Spanbahn vorgegeben werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind drei Spankörper im Abstand von 120° zueinander angeordnet.
Bei drei Spankörpern berühren im Querschnitt gesehen auch drei Punkte der Vorrichtung die Innenwandung. Hierdurch kann eine besonders gute Kraftverteilung und symmetrischer Rundlauf der Vorrichtung erreicht werden. Selbstverständlich wären allerdings auch mehr Spankörper denkbar.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass die Spankörper als zylindrische Schleifkörper ausgebildet sind, wobei zumindest im Wesentlichen die gesamte Mantelfläche der Spankörper als Schleifoberfläche ausgebildet ist.
Die zylindrischen Schleifkörper erstrecken sich in eine Axialrichtung, die parallel zu der Drehachse ausgerichtet ist. Da die Spankörper zylindrisch ausgebildet sind, kann also eine lange zu bearbeitende Fläche in Axialrichtung gesehen bearbeitet werden, ohne die Spankörper axial weiter in das Werkstück fahren zu müssen. Beim Bearbeiten des Werkstücks wird nicht die gesamte Mantelfläche des Spankörpers in Umfangsrichtung als Bearbeitungsfläche benötigt. Je nach Größe der Spankörper wird beispielsweise etwa 1/6 der Umfangsfläche als tatsächliche Bearbeitungsfläche benötigt. Dabei werden je nach eingestellter Größe der Spanbahn unterschiedliche Bereiche der tatsächlichen Arbeitsfläche benötigt. Die Schleifoberfläche selbst kann gekörnt oder mittels Lamellen ausgebildet sein.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung weist die Einstelleinrichtung einen Einstellkörper und eine Übertragungseinrichtung auf, wobei der Einstellkörper dazu ausgebildet ist, zum Verstellen der Spankörper um eine Rotationsachse gedreht zu werden, die koaxial zu der Drehachse ausgerichtet ist, und wobei die Übertragungseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Bewegung des Einstellkörpers zum Bewirken der simultanen Bewegung der Spankörper auf die Spankörper zu übertragen.
Das Einstellen der Spanbahn der Spankörper erfolgt somit mittels Drehen des Einstellkörpers, insbesondere um eine später eingeführte zentrale Welle herum. Hierdurch ist ein komfortables Einstellen bzw. Verstellen der Spankörper möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform ist die Übertragungseinrichtung als Planetenmechanismus mit einem zentralen Sonnenrad und mindesten zwei Planetenkörpern ausgebildet, wobei die Planetenkörper jeweils einem der Spankörper zugeordnet sind, wobei das zentrale Sonnenrad koaxial zu der Drehachse angeordnet ist und wobei der Einstellkörper relativ zu dem zentralen Sonnenrad drehbar ausgebildet ist.
Beim Verdrehen des Einstellkörpers relativ zu dem Sonnenrad führt dies zu einer Abwalzbewegung der Planetenkörper. Hierzu steht das verzahnt ausgebildete zentrale Sonnenrad in Eingriff mit den Planetenkörpern, die bereichsweise verzahnt ausgebildet sind. Je nach einstellbaren Spanbahnen sind bei den Planetenkörpern beispielsweise weniger als 300°, vorzugsweise weniger als 270°, besonders bevorzugt weniger als 180° verzahnt ausgebildet.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dieser Ausführungsform sind die Planetenkörper hebelförmig ausgebildet, und dazu ausgebildet, den zugeordneten Spankörper beim Drehen des Sonnenrads in einer Schwenkbewegung von der Drehachse weg oder zu der Drehachse hin zu bewegen.
Ein erstes Ende der hebelförmigen Planetenkörper ist somit mit dem Sonnenrad in Eingriff und ein zweites Ende ist mit dem Spankörper verbunden. Bei der Schwenkbewegung von der Drehachse weg werden die Spankörper nach außen bewegt. Bei der Schwenkbewegung zu der Drehachse hin werden die Spankörper nach innen bewegt. Die Spankörper führen also beim Verstellen der Spanbahn keine rein radiale Bewegung, sondern eine kombinierte Bewegung in Radialrichtung und Umfangsrichtung aus. Durch diese Schwenkbewegung verändert sich der Bereich der Mantelfläche, der als tatsächliche Arbeitsfläche außen angeordnet ist. Hierdurch lässt sich Verschleiß vermindern.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Planetenkörper drehbar an einem gemeinsamen Planetenträger gelagert, wobei der Planetenträger ein Teil des Einstellkörpers ist.
Um die Schwenkbewegung zu ermöglichen, müssen die Planetenkörper drehbar gelagert sein. Der Planetenträger kann hierzu beispielsweise Bolzen aufweisen, die als Wellen für die Planetenkörper dienen. Dass der Planetenträger Teil des Einstellkörpers ist, bedeutet, dass der Planetenträger ebenfalls drehbar zu dem zentralen Sonnenrad ausgebildet ist. Da der Planetenträger gleichzeitig als Teil des Einstellkörpers ausgebildet ist, kann die Anzahl der Bauteile reduziert werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht weiterhin vor, dass die Übertragungseinrichtung mit zwei Planetenmechanismen ausgebildet ist, wobei die Planetenkörper des einen Planetenmechanismus jeweils mit einem axialen Ende des zugeordneten Spankörpers und die Planetenkörper des anderen Planetenmechanismus jeweils mit dem anderen axialen Ende des zugeordneten Spankörpers verbunden sind.
Hierdurch wird ein zuverlässiges und stabiles Bewegen der Spankörper ermöglicht. Der Mechanismus neigt so weniger zum Verklemmen bzw. Verdrehen. In diesem Fall sind auch zwei Planetenträger ausgebildet, wobei diese beispielsweise mittels Verbindungsstreben verbunden ausgebildet sein können.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weisen die Spankörper eine mehrkantige, vorzugsweise sechskantige, Nabe auf, wobei jeder Spankörper mittels einer entsprechend mehrkantigen Welle gelagert ausgebildet ist.
Die Naben sind also als Innensechskant ausgebildet, wobei Naben und Wellen komplementär ausgebildet sind. Selbstverständlich wäre auch eine andere mehrkantige Ausbildung möglich. Die Ausführung als Sechskant-Mitnahmeprofil hat allerdings den Vorteil, dass die Spankörper bei Verschleiß um 60° gedreht werden können und mit einem bisher unbenutzten Spanflächenbereich wieder an den Trägerkörper angebracht werden können.
Da die Wellen mehrkantig, also nicht rotationssymmetrisch ausgebildet sind, kann ferner ein ungewünschtes Mitdrehen der Spankörper während des Betriebs verhindert werden. Hierzu weist der Teil des Trägerkörpers, der den Spankörper trägt, beispielsweise der Planetenkörper, eine zu der Welle komplementäre mehrkantige Ausnehmung auf. Diese Ausnehmung wirkt dann formschlüssig einem Verdrehen des Spankörpers relativ zu dem Planetenkörper entgegen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass jede mehrkantige Welle jeweils einen der Planetenkörper des einen Planetenmechanismus und einen der Planetenkörper des anderen Planetenmechanismus miteinander verbindet. Hierbei reicht es aus, wenn die Kraftübertragung zum Bewegen der Spankörper nach innen bzw. außen lediglich über einen der Planetenmechanismen übertragen wird.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Trägerkörper eine Verspanneinrichtung auf, mittels derer die Einstelleinrichtung derart verspannbar ist, dass ein Bewegen der mindestens zwei Spankörper in Richtung zu oder in Richtung weg von der Drehachse verhindert wird.
Insbesondere wird die Einstelleinrichtung axial verspannt. Beispielsweise kann die Verspanneinrichtung eine Spannmutter und ein Spannblech aufweisen. Die Spannmutter dient als Betätigungselement der Verspanneinrichtung. Das Spannblech weist vorzugsweise die gleiche Form wie der Planetenträger auf.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht eine zentrale Welle vor, die koaxial zu der Drehachse verläuft und auf der das Sonnenrad drehfest angeordnet ist.
Wenn die Einstelleinrichtung verspannt ist, ist auch die Einstelleinrichtung drehfest an der zentralen Welle angeordnet. Wenn die Einstelleinrichtung freigegeben ist, ist die Einstelleinrichtung relativ zu der zentralen Welle drehbar, um ein Einstellen d.h. ein Verändern der Spanbahn zu ermöglichen.
Vorzugsweise verläuft die zentrale Welle durch die gesamte Vorrichtung hindurch. Die zentrale Welle kann ein Gewinde zum Eingriff für die Spannmutter aufweisen. Im Betrieb wird die zentrale Welle gedreht, um so die Spankörper mitzudrehen und Material abzutragen.
Bei einer besonders bedienerfreundlichen Ausgestaltung weist die Vorrichtung ein Zentrierrad zum Zentrieren der Vorrichtung innerhalb des Werkstücks auf.
Das Zentrierrad vereinfacht das Einführen der Vorrichtung in das Werkstück. Vorzugsweise ist das Zentrierrad an der zentralen Welle, insbesondere drehbar zu der zentralen Welle, angeordnet. Je nach zu bearbeitendem Durchmesser d.h. Spanbahn können Zentrierräder mit verschiedenen Durchmessern angeordnet werden. So wird das Zentrierrad in seiner Größe passend zu dem zu bearbeitenden Werkstück ausgewählt und an der Vorrichtung angebracht.
Sämtliche der vorab beschriebenen Vorteile können bei einem Innenschleifer für Rohre besonders gut genutzt werden.
Figurenliste
Weitere Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Figuren. Es zeigen:

1 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum zerspanenden Bearbeiten,
2 die in der 1 dargestellte Vorrichtung in einer veranschaulichenden Explosionsdarstellung,
3 eine vereinfachte Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Spankörpern in einer zweiten Endposition, und
4 eine vereinfachte Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Spankörpern in einer ersten Endposition.

Wege zur Ausführung der Erfindung
Ähnliche Elemente sind in den Figuren allgemein mit gleichen oder ähnlichen Bezugsziffern versehen.
Die 1 zeigt eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 zum zerspanenden Bearbeiten von zumindest im Wesentlichen zylindrischen Innenwandungen von Werkstücken, Insbesondere handelt es sich bei der Vorrichtung 100 um einen Rohrinnenschleifer.
Die Vorrichtung 100 weist drei Spankörper 110a, 110b, 110c auf, wobei die Spankörper 110a, 110b, 110c als Schleifkörper ausgebildet sind. Die Spankörper 110a, 110b, 110c sind zylindrisch ausgebildet, wobei die Mantelfläche 111a, 111b, 111c als Spanfläche bzw. als Schleiffläche ausgebildet ist.
Die Spankörper 110a, 110b, 110c sind an einem Trägerkörper 120 angeordnet. Der Trägerkörper 120 verbindet die Spankörper 110a, 110b, 110c mit einer zentralen Welle 130. Die zentrale Welle 130 ist um eine Drehachse R drehbar. Beim Bearbeiten der Innenwandung des zu bearbeitenden Werkstücks, beispielsweise Rohrs, wird die zentrale Welle 130 rotiert, wobei sich dann die Spankörper 110a, 110b, 110c mitdrehen.
Der Trägerkörper 120 weist eine Einstelleinrichtung 121 auf, mittels derer die Spanbahn, hier die Schleifbahn, variiert werden kann.
Hierzu weist die Einstelleinrichtung 121 einen Einstellkörper 122 und eine Übertragungseinrichtung 123 auf. Der Einstellkörper 122 dient als Betätigungselement und wird bei Betätigung um die Drehachse R gedreht. Hier weist der Einstellkörper 122 zwei Planetenträger 122a auf, die mittels Verbindungsstreben 122b verbunden sind. Der Einstellkörper 122 kann einteilig ausgebildet sein. Alternativ hierzu können die Planetenträger 122a und die Verbindungsstreben 122b jedoch auch Einzelbauteile sein, die miteinander verbunden sind.
Die Übertragungseinrichtung 123 dient dazu, die Drehbewegung des Einstellkörpers 122 in eine Bewegung der Spankörper bzw. Schleifkörper 1 10a, 1 10b, 110c nach außen bzw. nach innen zu übertragen. Der genaue Mechanismus wird mit Bezug auf die 2, 3 und 4 detaillierter erklärt. Obwohl der Mechanismus hier mit zwei Planetenträgern 122a beschrieben ist, würde auch ein einziger Planetenträger 122a ausreichen. Dann weist der Einstellkörper 122 entsprechend lediglich einen Planetenträger 122a auf.
Der Trägerkörper 120 weist ferner eine Verspanneinrichtung 126 auf, die dazu ausgebildet ist, die Drehbewegung des Einstellkörpers 122 zuzulassen oder zu verhindern. In einem festgespannten Zustand der Verspanneinrichtung 126 klemmt diese die Übertragungseinrichtung 123 fest, so dass ein Verstellen der Spankörper 110a, 110b, 110c nicht erfolgen kann. So befindet sich die Vorrichtung 100 auch in einem einsatzbereiten Zustand. Ist die Verspanneinrichtung 126 hingegen gelöst, kann die Übertragungseinrichtung 123 bewegt werden, so dass ein Verstellen der Spankörper 110a, 110b, 110c möglich ist.
Die in der 1 dargestellte Verspanneinrichtung 126 weist eine Spannmutter 126a, ein Spannblech 126b und eine Zwischenscheibe 126c auf. Die Spannmutter 126a ist mit der zentralen Welle 130 in Gewindeeingriff und dient als Betätigungselement der Verspanneinrichtung 126. Das bedeutet auch, dass die Betätigung der Verspanneinrichtung 126 ebenfalls als Drehung um die Drehachse R erfolgt. Die Zwischenscheibe 126c ist axial zwischen der Spannmutter 126a und dem Spannblech 126b angeordnet. Das Spannblech 126b weist die gleiche Form wie der Planetenträger 122a auf. Das Spannblech 126b kann auch als zweiter Teil des Planetenträgers 122a aufgefasst werden.
In der 1 ist nur die Verspanneinrichtung 126 auf der linken Seite der Vorrichtung 100 mit Bezugszeichen versehen. Wie allerdings zu erkennen, ist auch auf der rechten Seite eine entsprechende Verspanneinrichtung angeordnet. Diese ist insbesondere genauso aufgebaut wie die Verspanneinrichtung 126 auf der linken Seite.
Auf der rechten Seite ist ein Zentrierrad 140 auf der zentralen Welle 130 angeordnet. Das Zentrierrad 140 dient dazu, ein Einführen der Vorrichtung 100 in das Werkstück zu erleichtern. Vorzugsweise ist das Zentrierrad 140 drehbar auf der zentralen Welle 130 gelagert. Entsprechend ist die rechte Seite in der 1 die Einführseite und die linke Seite in der 1 die Antriebsseite der Vorrichtung 100. Je nach zu bearbeitendem Durchmesser d.h. Spanbahn können Zentrierräder 140 mit verschiedenen Durchmessern aufgesteckt werden. Daher sind die Zentrierräder 140 austauschbar ausgebildet.
Die 2 zeigt die in der 1 dargestellte Vorrichtung 100 in einer veranschaulichenden Explosionsdarstellung. Die meisten der in der 2 dargestellten Bauteile sind bereits in Bezug auf 1 beschrieben worden. Auf eine erneute Beschreibung der bereits bekannten Aspekte wird im Folgenden größtenteils verzichtet. Sämtliche bereits in Bezug auf 1 beschriebenen Aspekte bzw. Bauteile sind allerdings auf die 2 und auch die folgenden Figuren übertragbar.
In der Explosionsdarstellung ist die Übertragungseinrichtung 123 besser zu erkennen. Die Übertragungseinrichtung 123 ist als Planetenmechanismus ausgebildet. Genauer gesagt ist die Übertragungseinrichtung 123 mittels zwei Planetenmechanismen ausgebildet. Hierbei weist die Übertragungseinrichtung 123 auf der linken Seite ein zentrales Sonnenrad 124d und drei Planetenkörper 124a, 124b, 124c auf. Das zentrale Sonnenrad 124d ist drehfest mit der zentralen Welle 130 und drehbar zu dem Planetenträger 122a, allgemeiner zu dem Einstellkörper 122, ausgebildet.
Um das zentrale Sonnenrad 124d herum sind die drei Planetenkörper 124a, 124b, 124c in gleichmäßigem Abstand angeordnet. Die Planetenkörper 124a, 124b, 124c sind an dem Planetenträger 122a drehbar gelagert. Hierzu sind Bolzen 127 angeordnet, die als Wellen der Planetenkörper 124a, 124b, 124c dienen und mit dem Planetenträger 122a verbunden sind.
Insbesondere sind die Planetenkörper 124a, 124b, 124c zwischen dem Planetenträger 122a und dem Spannblech 126b angeordnet. Dabei ist das Spannblech 126b ebenfalls mit den Bolzen 127 verbunden oder weist zumindest Bohrungen zur Aufnahme der Bolzen 127 auf.
Das zentrale Sonnenrad 124d weist eine Außenverzahnung auf, die mit einem Verzahnungsbereich der Planetenkörper 124a, 124b, 124c in Eingriff steht. So kann eine Abwalzbewegung der Planetenkörper 124a, 124b, 124c auf dem Sonnenrad 124d ermöglicht werden. Die Planetenkörper 124a, 124b, 124c sind zumindest im Wesentlichen hebelförmig ausgebildet, wobei der Verzahnungsbereich jeweils an einem Ende der Planetenkörper 124a, 124b, 124c ausgebildet ist. Wie in der 2 zu erkennen, ist an diesem einen Ende der Planetenkörper 124a, 124b, 124c auch eine Bohrung zur Lagerung der Planetenkörper 124a, 124b, 124c an den Bolzen 127 angeordnet. Das andere Ende der Planetenkörper 124a, 124b, 124c ist jeweils mit einem der Spankörper 110a, 110, 110c verbunden.
Zum Verstellen wird der Einstellkörper 122 relativ zu der zentralen Welle 130 und auch relativ zu dem mit der zentralen Welle 130 drehfest verbundenen Sonnenrad 124d gedreht. Dies führt dann zu einer Abwalzbewegung der Planetenkörper 124a, 124b, 124c, da sich der Planetenträger 122a relativ zu dem Sonnenrad 124d dreht. So können die Spankörper 110a, 110b, 110c abhängig von der Drehrichtung nach innen d.h. in Richtung der Drehachse R oder nach außen d.h. in Richtung weg von der Drehachse R geschwenkt werden.
Bei der 3 und der 4 werden die Spankörper 110a, 110b, 110c beim Drehen des Einstellkörpers 122 bzw. des Planetenträgers 122a im Uhrzeigersinn nach innen verstellt. Beim Drehen des Einstellkörpers 122 gegen den Uhrzeigersinn werden diese entsprechend nach außen verstellt.
Wie angedeutet, ist das zentrale Sonnenrad 124d beispielsweise mittels eines Sechskant-Mitnahmeprofils auf der zentralen Welle 130 in Richtung der Drehachse R gegen Verdrehen gesichert. Zum Verstellen wird die zentrale Welle 130 mit einem Werkzeug festgehalten und der Einstellkörper 122 durch Ansetzen eines speziellen Schlüssels auf zwei der drei Lagerpunkte der Planetenkörper 124a, 124b, 124c verstellt. Dabei werden durch Drehen des Schlüssels um die Drehachse R die Spankörper 110a, 110b, 110c nach außen bzw. nach innen gestellt. Die Planetenkörper 124a, 124b, 124c führen hierbei die Abwalzbewegung über das stehende zentrale Sonnenrad 124d aus.
In der 2 sind einzelne Teile des Planetenmechanismus auf der rechten Seite ebenfalls mit Bezugszeichen dargestellt. Insbesondere handelt es sich hierbei um das zentrale Sonnenrad 125d und die Planetenkörper 125a und 125b. Der dritte Planetenkörper, der dem Spankörper 110c zugeordnet ist, ist in 2 nicht erkennbar. Der Planetenmechanismus auf der rechten Seite ist wie der vorab ausführlich beschriebene Planetenmechanismus aufgebaut und wird daher nicht nochmal beschrieben.
Die Spankörper 110a, 110b, 110c sind also jeweils mittels Planetenkörper-Paaren, beispielsweise Planetenkörper 124a und 125a, getragen. Die zugehörigen Planetenkörper, hier 124a und 125a, sind an den axialen Enden der Spankörper 110a, 110b, 110c angeordnet.
In der 2 ist auch gut zu erkennen, wie die genaue Befestigung der Spankörper 110a, 110b, 110c an den zugeordneten Planetenkörpern 124a, 124b, 124c, 125a, 125b erfolgt. Die zylindrischen Spankörper 110a, 110b, 110c weisen jeweils eine Nabe auf (in 2 ist nur die Nabe 112a dargestellt). Die Nabe 112a ist als Innensechskant ausgebildet. Jedem Spankörper 110a, 110b, 110c ist ferner eine Welle 113a, 113b, 113c zugeordnet. Die Wellen 113a, 113b, 113c weisen eine zu den Naben 112a komplementäre Außenform auf. Entsprechend sind die Wellen 113a, 113b, 113c hier als Außensechskant ausgebildet. Grundsätzlich wäre auch eine andere Gestaltung der Naben 112a und Wellen 113a, 113b, 113c möglich. Die dargestellte Gestaltung hat allerdings den Vorteil, dass die Spankörper 110a, 110b, 110c bei Verschleiß um jeweils 60° gedreht werden können. Da die gesamte Mantelfläche 111a, 111b, 111c als Schleiffläche ausgebildet ist, kann so eine bisher nicht verschlissene Schleiffläche verwendet werden.
Außerdem kann mittels der rotationsunsymmetrischen Ausbildung der Wellen 113a, 113b, 113c ein Verdrehen der Spankörper 110a, 110b, 110c während des Schleifvorgangs verhindert werden. Dies wird im Folgenden anhand des Spankörpers 110a erklärt, wobei dieser Aspekt auch für die anderen Spankörper 110b und 110c gilt. Zumindest einer der Planetenkörpern 124a oder 125a (hier der Planetenkörper 125a) weist anstelle einer runden Bohrung eine passende sechskantige Ausnehmung auf. Diese Ausnehmung kann formschlüssig das Verdrehen des Spankörpers 110a verhindern.
Die Wellen 113a, 113b, 113c sind jeweils mittels Befestigungseinrichtungen 114 an den entsprechenden Planetenkörper-Paaren 124a und 125a, usw. befestigt. Hier erfolgt die Befestigung mittels Muttern und Unterlegscheiben.
Die 3 und die 4 zeigen vereinfachte Schnittansichten der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 mit Spankörpern 110a, 110b, 110c in verschiedenen Positionen. Hierbei sind die Spannbleche 126b nicht dargestellt, um eine bessere Sicht auf die Übertragungseinrichtung 123 zu gewähren.
Die 3 zeigt die Vorrichtung 100 mit den Spankörpern 110a, 110b, 110c in einer zweiten Endposition, in der die Spankörper 110a, 110b, 110c maximal entfernt von der Drehachse R angeordnet sind. Beim Drehen der Vorrichtung 100 im Betrieb um die Drehachse R kann daher eine große Spanbahn B2 erreicht werden. Die Spanbahn wird allgemein durch die radial am weitesten von der Drehachse R entfernten Bereiche der Mantelflächen 111a, 111b, 111c festgelegt.
Wird der Planetenträger 122a der gezeigten Vorrichtung 100 im Uhrzeigersinn um die Drehachse R relativ zu dem zentralen Sonnenrad 124d gedreht, kommt es zu einer Abwalzbewegung der Planetenkörper 124a, 124b, 124c auf dem zentralen Sonnenrad 124d. So werden dann die Spankörper 110a, 110b, 110c in einer Schwenkbewegung in Richtung der Drehachse R bewegt, so dass also eine kleinere Spanbahn eingestellt werden kann.
Bewegt man den Planetenträger 122a weiter, wird die in der 4 gezeigte erste Endposition erreicht, bei der die Spankörper 110a, 110b, 110c minimal entfernt von der Drehachse R angeordnet sind. Hier verlaufen die am weitesten entfernten Bereiche der Mantelflächen 111a, 111b, 111c auf einer kleinen Spanbahn B1. Da sich die Spankörper 110a, 110b, 110c beim Einstellen in einer Schwenkbewegung bewegen, sind die am weitesten außen liegenden Bereiche der Mantelfläche 111a, 111b, 111c in 4 nicht die gleichen Bereiche wie in 3. Hierdurch kann Verschleiß reduziert werden.
Bezugszeichenliste

100: Vorrichtung
110a, 110b,: Spankörper
111a, 111b,: Mantelfläche (der Spankörper)
112a: Nabe
113a, 113b,: Welle
114: Befestigungseinrichtung
120: Trägerkörper
121: Einstelleinrichtung
122: Einstellkörper
122a: Planetenträger
122b: Verbindungsstrebe
123: Übertragungseinrichtung
124a, 124b,: Planetenkörper
124d: zentrales Sonnenrad
125a, 125b: Planetenkörper
125d: zentrales Sonnenrad
126: Verspanneinrichtung
126a: Spannmutter
126b: Spannblech
126c: Zwischenscheibe
127: Bolzen
130: zentrale Welle
140: Zentrierrad
R: Drehachse
B1: erste Spanbahn
B2: zweite Spanbahn

Claims

Vorrichtung (100) zum zerspanenden Bearbeiten von zumindest im Wesentlichen zylindrischen Innenwandungen von Werkstücken, insbesondere von Rohren, mittels einer Drehbewegung um eine Drehachse (R), wobei die Vorrichtung (100) Folgendes aufweist: mindestens zwei Spankörper (110a, 110b, 110c) zum spanenden Abtragen von Material des Werkstücks, und einen Trägerkörper (120) zum Tragen der mindestens zwei Spankörper (110a, 110b, 110c), wobei der Trägerkörper (120) eine Einstelleinrichtung (121) zum simultanen Bewegen der mindestens zwei Spankörper (110a, 110b, 110c) in Richtung zu oder in Richtung weg von der Drehachse (R) aufweist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Einstelleinrichtung (121) zum Bewegen zwischen und Beibehalten von einer ersten Endposition und einer zweiten Endposition ausgebildet ist, wobei in der ersten Endposition die Spankörper (110a, 110b, 110c) beim Drehen der Vorrichtung (100) um die Drehachse (R) entlang einer ersten Spanbahn (B1) und in der zweiten Endposition entlang einer zweiten Spanbahn (B2) verlaufen, und wobei die zweite Spanbahn (B2) einen größeren Durchmesser als die erste Spanbahn (B1) aufweist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 2, wobei die Einstelleinrichtung (121) zum Bewegen zwischen und Beibehalten von einer Vielzahl von Zwischenpositionen zwischen der ersten Endposition und der zweiten Endposition ausgebildet ist, wobei in den Zwischenpositionen die Spankörper (110a, 110b, 1 10c) beim Drehen der Vorrichtung (100) um die Drehachse (R) entlang weiterer Spanbahnen verlaufen, und wobei die weiteren Spanbahnen kleinere Durchmesser als die zweite Spanbahn (B2) und größere Durchmesser als die erste Spanbahn (B1) aufweisen.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei drei Spankörper (110a, 110b, 110c) im Abstand von 120° zueinander angeordnet sind.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Spankörper (110a, 110b, 110c) als zylindrische Schleifkörper ausgebildet sind, und wobei zumindest im Wesentlichen die gesamte Mantelfläche (111a, 111b, 111c) der Spankörper (110a, 110b, 110c) als Schleifoberfläche ausgebildet ist.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Einstelleinrichtung (121) einen Einstellkörper (122) und eine Übertragungseinrichtung (123) aufweist, und wobei der Einstellkörper (122) dazu ausgebildet ist, zum Verstellen der Spankörper (110a, 110b, 110c) um eine Rotationsachse gedreht zu werden, die koaxial zu der Drehachse (R) ausgerichtet ist, und wobei die Übertragungseinrichtung (123) dazu ausgebildet ist, die Bewegung des Einstellkörpers (122) zum Bewirken der simultanen Bewegung der Spankörper (110a, 110b, 110c) auf die Spankörper (110a, 110b, 110c) zu übertragen.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 6, wobei die Übertragungseinrichtung (123) als Planetenmechanismus mit einem zentralen Sonnenrad (124d) und mindesten zwei Planetenkörpern (124a, 124b, 124c) ausgebildet ist, wobei die Planetenkörper (124a, 124b, 124c) jeweils einem der Spankörper (110a, 110b, 110c) zugeordnet sind, wobei das zentrale Sonnenrad (124d) koaxial zu der Drehachse (R) angeordnet ist, und wobei der Einstellkörper (122) relativ zu dem zentralen Sonnenrad (124d) drehbar ausgebildet ist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 7, wobei die Planetenkörper (124a, 124b, 124c) hebelförmig ausgebildet sind, und dazu ausgebildet sind, den zugeordneten Spankörper (110a, 110b, 110c) beim Drehen des Sonnenrads (124d) in einer Schwenkbewegung von der Drehachse (R) weg oder zu der Drehachse (R) hin zu bewegen.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Planetenkörper (124a, 124b, 124c) drehbar an einem gemeinsamen Planetenträger (122a) gelagert sind, und wobei der Planetenträger (122a) ein Teil des Einstellkörpers (122) ist.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Übertragungseinrichtung (123) mit zwei Planetenmechanismen ausgebildet ist, und wobei die Planetenkörper (124a, 124b, 124c) des einen Planetenmechanismus jeweils mit einem axialen Ende des zugeordneten Spankörpers (110a, 110b, 110c) und die Planetenkörper (125a, 125b) des anderen Planetenmechanismus jeweils mit dem anderen axialen Ende des zugeordneten Spankörpers (110a, 110b, 110c) verbunden sind.
Vorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Spankörper (110a, 110b, 110c) eine mehrkantige, vorzugsweise sechskantige, Nabe (112a, 112b, 112c) aufweisen und jeder Spankörper (110a, 1 10, 110c) mittels einer entsprechend mehrkantigen Welle (113a, 113b, 113c) gelagert ausgebildet ist.
Vorrichtung (100) nach Anspruch 10 und 11, wobei jede mehrkantige Welle (113a, 113b, 113c) jeweils einen der Planetenkörper (124a, 124b, 124c) des einen Planetenmechanismus und einen der Planetenkörper (125a, 125b) des anderen Planetenmechanismus miteinander verbindet.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei der Trägerkörper (120) eine Verspanneinrichtung (126) aufweist, mittels derer die Einstelleinrichtung (121) derart verspannbar ist, dass ein Bewegen der mindestens zwei Spankörper (110a, 110b, 110c) in Richtung zu oder in Richtung weg von der Drehachse (R) verhindert wird.
Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei die Vorrichtung (100) eine zentrale Welle (130) aufweist, die koaxial zu der Drehachse (R) verläuft und auf der das zentrale Sonnenrad (124d) drehfest angeordnet ist.
Vorrichtung (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Vorrichtung (100) ein Zentrierrad (140) zum Zentrieren der Vorrichtung (100) innerhalb des Werkstücks aufweist.