DE1627398C3 - Vorrichtung zur Bearbeitung von Rohren und dgl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Rohren u.dgL, wie zum Gewindeschneiden, Entgraten oder Abtrennen, mit einem gegenüber einer Werkstückspanneinrichtung an einer Führung axial verschiebbar gelagerten Werkzeugkopf, wobei die an einer Seite des Werkzeugkopfes liegende Werkstückspanneinrichtung in axialem Abstand voneinander auf einer mit dem Antriebsmotor verbundenen Hohlwelle angeordnet zwei Spannvorrichtungen mit jeweils mehreren schwenkbar an einem Träger gelagerten Spannbacken aufweist, deren gekrümmte Spannflächen exzentrisch zu ihrer Schwenkachse liegen und die mit einer an der Hohlwelle angreifenden, gegen die Reibungskraft einer Bandbremse bewegbaren Betätigungseinrichtung verbunden sind.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (USA-Patentschrift 3 270592) ist eine gemeinsame Betätigungseinrichtung für beide Spannvorrichtungen vorgesehen, wobei über diese Betätigungseinrichtung auch das Antriebsdrehmoment vom Antriebsmotor auf die Spannvorrichtungen und damit auf das Werkstück übertragen wird. Ein durch ein Zahnrad gebildeter Betätigungsteil der Betätigungseinrichtung ist jeweils über einen Kniehebel mit einer zur Achse der Spannvorrichtungen achsparallelen Welle verbunden, wobei die Wellen bis zu beiden Spannvorrichtungen reichen und auf den beiden Enden jeder Welle zwei Spannbakken beider Spannvorrichtungen angeordnet sind. Wird der Betätigungsteil gedreht, so überführt er zunächst die Spannbacken bis zur Anlage am Werkstück, wonach der Betätigungsteil gegenüber den Spannbacken festgesetzt ist, so daß er über die Wellen den Träger und somit die Spannvorrichtungen mitnimmt; damit der Träger bei der gegenüber ihm vorangehend stattfindenden Relativbewegung des Betätigungsteiles festgehalten wird, ist eine Reibungsbremse vorgesehen.

Bei Außerachtlassung der elastischen Verformungen innerhalb der Vorrichtung gemäß dieser bekannten Ausbildung durch auftretende Belastungen werden die beiden Spannvorrichtungen durch die Betätigungseinrichtung synchron geschlossen.. Der Betätigungsteil ist jedoch näher bei der bearbeitiingsseitigen Spannvorrichtung als bei der anderen Spannvorrichtung mit den Wellen verbunden, weshalb die Kraftübertragung vom Betätigungsteil auf die beiden Spannvorrichtungen unterschiedlich wirkt Die längeren Abschnitte der Wellen zwischen dem Betätigungsteil und der entsprechenden Spannvorrichtung können nämlich bei gleicher Belastung um einen größeren Winkelbetrag um ihre Achsen durch Torsion verformt werden als die kürzeren, mit der anderen Spannvorrichtung verbundenen Wellenabschnitte. Deshalb herrschen im Bereich der beiden

λο Spannvorrichtungen zumindest insofern unterschiedliche Spannverhältnisse, als die eigentliche Spannung des Werkstückes und die Übertragung des Drehmomentes vom Antriebsmotor durch die näher beim Betätigungsteil befindliche Spannvorrichtung erfolgt, während im

as Bereich der anderen Spannvorrichtung allenfalls eine lose Anlage der Spannbacken am Werkstück stattfindet.

Beim Spannen eines Werkstückes sind aber auch zumindest dessen zulässige Toleranzbereiche bezüglich seiner Abmessungen von Bedeutung, da sich die Spannflächen der Spannbacken radial zum Werkstück von der spielfreien Anlage an diesem bis zur vollständigen Spannung nur um äußerst geringe Beträge von häufig weit weniger als Vio mm bewegen und diese Beträge in der Praxis häufig kleiner als die zulässigen Toleranzunlerschiede von Rohren und anderen Werkstücken sind. Da bei der bekannten Ausbildung die beiden Spannvorrichtungen infolge der formschlüssigen Verbindung ihrer Spannbacken durch die Wellen wie eine einzige Spannvorrichtung wirken sollen, kann sich diese Vorrichtung nicht Toleranzunterschieden oder Biegeverformungen des jeweiligen Werkstückes anpassen, sondern es ist zu erwarten, daß auch aus diesem Grund nur eine einzige Spannvorrichtung wirksam ist

■ Im übrigen ist es aus Fertigungsgründen in der Praxis nicht möglich, die beiden, jeweils beiden Spannvorrichtungen zugehörigen Spannbacken mit der zugehörigen Welle so zu verbinden, daß sie in Längsrichtung dieser Welle gesehen genau miteinander fluchten, da Fertigungstoleranzen in Kauf genommen werden müssen, die häufig zumindest bis in den Bereich der genannten Toleranzunterschiede des Werkstückes reichen. Je nach dem, wie diese Fertigungstoleranzen der Vorrichtung ausfallen, ergibt sich eine mehr oder weniger gleichmäßige Spannung im Bereich beider Spannvorrichtungen, ohne daß diese beeinflußt werden kann, so daß völlig unbestimmte Verhältnisse herrschen. Beispielsweise können die Fertigungstoleranzen so ausfallen, daß das Werkstück nur im Bereich der von der Bearbeitungszone weiter entfernt liegenden Spannvorrichtung richtig gespannt wird, so daß dann der Abstand zwischen der Spannstelle und der Bearbeitungszone so groß ist, daß das Werkstück durch die bei der • Bearbeitung auftretenden Kräfte einer starken, bis in den plastischen Bereich reichenden Torsionsverformung ausgesetzt sein kann.

Außer durch die bezüglich beider Spannvorrichtungen unterschiedlichen Torsionsverformungen können

die die Spannbacken verbindenden Wellen bei der Übertragung des Drehmomentes vom Betätigungsglied auf die Hohlwelle auch Biegeverformungen un'erworr fen sein, welche zu Lageveränderungen der Spannbakken, zu einem Klemmen der Wellen in ihren Lagern und somit zu noch unbestimmteren Verhältnissen führen. Aus diesen Gründen ist die bekannte Vorrichtung auch dann zum Spannen eines Werkstückes an zwei im Abstand voneinander liegenden Stellen ungeeignet, wenn dieses Werkstück bezüglich der Toleranzunterschiede seines Außendurchmessers über seine Länge eine extrem hohe Präzision hat. Wegen der beschriebenen Wirkung dieser Vorrichtung wird das Werkstück in aller Regel nämlich nur im Bereich einer Spannvorrichtung gespannt, während es in die andere Spannvorrichtung mit mehr oder weniger großem Spiel eingreift, so daß es bei der Rotationsbewegung in dieser Spannvorrichtung um das vorhandene Bewegungsspiel schlagen und somit ebenso wie die Vorrichtung stark beschädigt werden kann. so

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Rohren u. dgl. so auszubilden, daß eine gleich gute Spannung des Werkstückes im Bereich beider Spannvorrichtungen gewährleistet ist. -

Dies wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß für die Spannbacken jeder der beiden Spannvorrichtungen eine gesonderte Betätigungseinrichtung vorgesehen ist Dadurch können beide Spannvorrichtungen unabhängig voneinander derart betätigt werden, daß sie in der gewünschten Weise an der jeweils zugehörigen Stelle des Werkstückes spielfrei spannend anliegen, so daß an beiden Stellen des Werkstückes eine gleich gute Spannung ermöglicht wird.

Eine einfache gesonderte Betätigung beider Spannvorrichtungen bis zur spielfreien, spannenden Anlage der Spannbacken an dem Werkstück ist auf einfache Weise z. B. dadurch zu erreichen, daß die Betätigungseinrichtung jeder der beiden Spannvorrichtungen mit einer Reibungsbremse in Form einer Bandbremse verbunden ist

Zweckmäßig ist die Hohlwelle über ein Schneckengetriebe mit dem Antriebsmotor verbunden, so daß ein sicherer Antrieb gewährleistet ist.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert Es sind dargestellt in

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Seitenansicht und teilweise im Schnitt,

F i g. 2 ein Querschnitt durch die Vorrichtung im wesentlichen nach der Linie 11-11 in F i g. 1.

Wie die F i g. 1 und 2 zeigen, weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung ein Vorrichtungsgestell 1 auf, das auf vier lösbar eingesteckten, abgespreizt verlaufenden Rohrbeinen 2 steht und mit einer vorzugsweise als Gußkörper ausgeführten Konsole 3 versehen ist.

Die Konsole 3 ist an einer Seite als Lagergehäuse 4 für zwei als Spannfutter ausgeführte Spannvorrichtungen 5,6 einer Spanneinrichtung ausgebildet, die koaxial zueinander an beiden Stirnseiten des Lagergehäuses 4 liegen. An der anderen Seite weist die Konsole 3 eine sich parallel zur Achsrichtung der Spannvorrichtungen 5,6 erstreckende Führung 7 für Werkzeugköpfe 8,9,10 in Form eines Gewindeschneidkopfes sowie einer an dessen einer Seite liegenden Rohrabschneidvorrichtung und einer an der anderen Seite liegenden Entgratvorrichtung 10 auf.

Die beiden Spannvorrichtungen 5, 6 sind gleich ausgebildet, wobei jede Spannvorrichtung 5 bzw. 6 eine Trommel 11 aufweist, die an ihrer vom Lagergehäuse 4 abgewandten Stirnseite mit einem scheibenförmigen und durch Schrauben 13 gehaltenen Deckel 12 verschlossen ist Die Trommel 11 bildet mit dem Deckel 12 ein im wesentlichen allseits geschlossenes Gehäuse, an dessen Stirnseiten Durchtrittsöffnungen für das zu bearbeitende Werkstück 25 vorgesehen sind. Die Trommel 11 ist mit einem hülsenförmigen Ansatz 14 versehen, der in das Lagergehäuse 4 geführt und an einer in diesem gelagerten Hohlwelle 15 mit Schrauben 16 befestigt ist.

In der Trommel 11 sind drei gleichmäßig über den Umfang verteilte Spannbacken 17 angeordnet die nach Art einarmiger Hebel ausgebildet und um parallel zur Trommel 11 liegende Achsen schwenkbar sind. Jede Spannbacke 17 weist zu diesem Zweck einen zapfenartigen Ansatz 18 auf, der in einer im Querschnitt halbkreisförmigen Lagerschale 19 an der Innenseite der Trommel 11 abgestützt ist Die Lagerschalen 19 sind an vorspringenden bzw. verstärkten Bereichen der Innenfläche der Trommel 11 vorgesehen. An beiden Stirnseiten des zylindrischen Lagerzapfens 18 jeder Spannbakke 17 ist ein vorspringender stiftförmiger Zentrieransatz 21 vorgesehen, wobei diese Zentrieransätze 21 in einer entsprechenden Zentrierausnehmung 22 am Dekkel 12 der Trommel 11 und/oder an der diesem gegenüberliegenden Seite mit Spiel derart gelagert sind, daß sich der Zapfenansatz 18 jeder Spannbacke 17 ganzflächig in der ihm zugeordneten Lagerschale 19 abstützen kann. An der dem Zapfenansatz 18 gegenüberliegenden Seite ist jede Spannbacke 17 mit einer zu deren Schwenkachse exzentrisch liegenden gekrümmten Spannfläche 23 versehen, die durch eine sägezahnförmige Verzahnung 24 gebildet sein kann. Liegen die Spannbacken 17 mit ihren Spannflächen 23 am Umfang des in die Spannvorrichtungen 5, 6 eingeschobenen Werkstückes 25 an und wird dieses Werkstück in der einen Drehrichtung Pfeil 26 belastet, so werden die Spannbacken 17 mit zunehmendem Drehmoment stärker gegen den Umfang des Werkstückes 25 gepreßt so daß das Werkstück 25 sicher gehalten wird, wobei sich die Spannbacken 17 in den Lagerschalen 19 abstützen. Ist die vorgesehene Belastungsrichtung des Werkstükkes 25 entgegen Pfeilrichtung 26 gerichtet, so brauchen die Spannbacken 17 lediglich nach Lösen des Deckels 12 der Trommel 11 aus den Lagerschalen 19 herausgehoben und umgekehrt wieder eingesetzt werden, so daß dann der gleiche Effekt bei der zur Pfeilrichtung 26 entgegengesetzt gerichteten Belastung des Werkstükkes 25 eintritt.

Die ganz innerhalb der am Umfang geschlossen ausgebildeten Trommel 11 angeordneten Spannbacken 17 weisen an beiden Seitenflächen jeweils eine radial zur Schwenkachse der betreffenden Spannbacke 17 verlaufende langrunde, nutartige Aussparung 27 auf, die zwischen der Spannfläche 23 und dem Zapfenansatz 18 der zugeordneten Spannbacken liegt In die jeweils vom Deckel 12 abgekehrte Aussparung 27 jeder Spannbakke 17 greift ein Stift 28 einer koaxial zur Trommel 11 in dieser liegenden Betätigungsscheibe 29 einer Betätigungseinrichtung mit Spiel ein. Die drei den Spannbakken 17 zugeordneten Stifte 28 sind gleichmäßig über den Umfang der Betätigungsscheibe 29 verteilt vorgesehen. Die Betätigungsscheibe 29 liegt unmittelbar an den vom Deckel 12 abgewandten Seitenflächen der Spannbacken 17 an und ist an einer Bremsscheibe 30

einer Bandbremse 44 befestigt, die außerhalb der Trommel 11 auf deren hülsenförmigen Ansatz 14 drehbar und gegen axiales Verschieben gesichert gelagert ist. Zu diesem Zweck weist die Bremsscheibe 30 durch schlitzartige, teilkreisförmige Aussparungen 32 in der Trommelstirnseite hindurchgreifende Stollen 31 auf, gegen deren Stirnflächen die Betätigungsscheibe 29 mit Schrauben 33 festgezogen ist. Die Bremsscheibe 30 liegt in einer im wesentlichen ihr entsprechenden Aussparung 34 an der Stirnseite des Lagergehäuses 4, so daß sie geschützt untergebracht ist Am Umfang der Bremsscheibe 30 liegt ein mit einem entsprechenden Belag versehenes Bremsband 35 an, das durch einen in dem Lagergehäuse 4 gehaltenen Bolzen 36 verdrehgesichert ist und dessen beide Enden durch eine tangential zur Scheibe 30 verlaufende, am Lagergehäuse 4 gehaltene Schraube 37 derart spannbar sind, daß die Reibung, mit welcher das Bremsband 35 an der Bremsscheibe 30 anliegt, eingestellt werden kann.

Werden die Spannvorrichtungen 5,6 gegenüber dem Lagergehäuse 4 in eine Drehbewegung entgegen Pfeilrichtung 26 versetzt, so dreht sich die durch das Bremsband 35 gebremste Betätigungsscheibe 29 zunächst nicht mit, derart, daß die Bolzen 28 eine Relativbewegung zur Trommel 11 ausführen. Durch diese Relativbewegung werden die Spannbacken 17 auf das Werkstück 25 zu bewegt, bis sie an dessen Umfang anliegen. Sobald die Spannbacken 17 mit ihren Spannflächen 23 am Umfang des Werkstückes 25 anliegen, wird die Betätigungsscheibe 29 entgegen der Kraft der Bandbremse 44 in Drehrichtung mitgenommen, wobei sich die Spannbacken 17 mit zunehmendem Drehmoment — wie oben beschrieben — fester gegen die Umfangsfläehe des Werkstückes 25 drücken. Die Spannflächen 23 der Spannbacken 17 liegen dabei jeweils derart an der Umfangsfläche des Werkstückes 25 an, daß eine Art Kniehebel gebildet ist, dessen Kniegelenk durch die Abstützstelle 38 gebildet ist.

Da die Spannbacken 17 der beiden Spannvorrichtungen 5, 6 unabhängig voneinander bewegbar sind, wird das durch beide Spannvorrichtungen 5, 6 geführte Werkstück an zwei Stellen sicher gehalten.
Die an ihren beiden Enden über Wälzlager gelagerte Hohlwelle 15 weist innerhalb des Lagergehäuses 4 einen scheibenringförmigen Flansch 39 auf, an dessen einer Seite ein Schneckenrad 40 festgeschraubt ist. Mit dem Schneckenrad 40 kämmt eine um eine lotrechte Achse an dem 'Lagergehäuse 4 drehbar gelagerte Schnecke 41, die über eine elastische Steckkupplung 42 mit einem unterhalb ihr liegenden, an der einen Seite der Konsole 3 angeflanschten Elektromotor 43 antriebsverbunden ist. Durch den Antriebsmotor 43 werden die Spannvorrichtungen 5, 6 in der beschriebenen Weise in Drehbewegung versetzt.

Es ist auch denkbar, statt der Spanneinrichtung den Gewindeschneidkopf drehbar zu lagern und mit dem Antrieb zu verbinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Bearbeiten von Rohren u. dgl., wie zum Gewindeschneiden, Entgraten oder Abtrennen, mit einem gegenüber einer Werkstückspanneinrichtung an einer Führung axial verschiebbar gelagerten Werkzeugkopf, wobei die an einer Seite des Werkzeugkopfes liegende Werkstückspanneinrichtung in axialem Abstand voneinander auf einer mit dem Antriebsmotor verbundenen Hohlwelle angeordnet zwei Spannvorrichtungen mit jeweils mehreren schwenkbar an einem Träger gelagerten Spannbacken aufweist, deren gekrümmte Spannflächen exzentrisch zu ihrer Schwenkachse liegen und die mit einer an der Hohlwelle angreifenden, gegen die Reibungskraft einer Bandbremse bewegbaren Betätigungseinrichtung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß für die Spannbacken (17) jeder der beiden Spannvorrichtungen. (5, 6) eine gesonderte Betätigungseinrichtung (20) vorgesehen ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung (20) jeder der beiden Spannvorrichtungen (5,6) mit einer Reibungsbremse in Form einer Bandbremse (44) verbunden ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (15) über ein Schnekkengetriebe mit dem Antriebsmotor (43) verbunden ist