DE19525309C2 - Spannvorrichtung für Drehmaschinen - Google Patents

Description

Zur Bearbeitung von Werkstücken mit annähernd rundem Querschnitt wie z. B. der Endenbearbeitung von Kunststoffrohren durch Drehen oder Fräsen, wird das Werkstück durch ein Drehfutter gespannt. Solche Drehfutter sind in vielen Ausführungen bekannt, bei denen die Spannkraft über mechanische Glieder erzeugt und übertragen wird, die Bestandteile des drehenden Teils des Futters sind. Zur Erzeugung von Gleichlauf zwischen den Spannbacken werden ebenso mitdrehende, vorzugsweise mechanische Gleichlaufeinrichtungen verwendet. Wenn die Spannkraft nicht von Hand bei stillstehendem Futter aufgebracht und mechanisch auf das Futter übertragen wird, finden hydraulische oder pneumatische Zylinder Anwendung, die innerhalb des Futterkörpers angeordnet sind.

Aus der DE-PS 18 40 609 ist ein derartiges Drehfutter bekannt, bei dem die Spannbacken mit einer aus einer verfahrbaren Druckrolle bestehenden Verstelleinrichtung vorpositioniert werden.

Aufgrund des Platzbedarfs für die beschriebenen Elemente für die Krafterzeugung, Kraftübertragung und Gleichlaufsteuerung, sowie für eine spielarme, verschleißbeständige und steife Führung der Spannbacken, sind diese Drehfutter groß und schwer und das Verhältnis von Außendurchmesser zu Durchlaß ist relativ groß. Besonders bei der Bearbeitung von großen Rohren, zumal bei kleiner Wandstärke und geringer Dichte, wirkt sich das Mißverhältnis zwischen dem Gewicht des Drehfutters und dem des Werkstückes ungünstig aus. Das gilt im besonderen Maße, wenn die träge Masse des Futters häufig und stark beschleunigt werden muß.

Ein weiterer Nachteil üblicher Ausführungen ist die mit großer Reibung behaftete Übertragung der Spannkraft, was eine schlechte Dosierbarkeit und Reproduzierbarkeit der Spannkräfte zur Folge hat.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Spannvorrichtung für Drehmaschinen mit geringen Abmessungen und einem im Verhältnis zum Außendurchmesser großen Durchlaß bei gleichzeitig hoher Steifigkeit, geringem Spiel der Spannbacken, großer Verschleißbeständigkeit der Führungen und gutem Gleichlauf der Spannbacken sowie einer feinfühligen und reproduzierbaren Dosierbarkeit der Spannkraft.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Spannvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Der Spannvorgang erfolgt bei stehender Spannvorrichtung, wobei für den Spannvorgang der drehende Teil der Spannvorrichtung entsprechend der Backenteilung passend zur Verstelleinrichtung positioniert wird, wozu geeignete Positioniereinrichtungen am dem Drehantrieb der Spannvorrichtung vorgesehen sind.

Die Klemmkräfte können vorteilhaft pneumatisch oder hydraulisch erzeugt werden, indem eine Klemmscheibe den Kolben oder die Membrane eines Pneumatik- bzw. Hydraulikzylinders bildet. In diesem Falle wird die Klemmung durch Federkraft gelöst. Auch eine Klemmung durch Federkraft ist möglich, die Klemmung wird dann zum Lösen der Spannbacken pneumatisch, hydraulisch oder mechanisch aufgehoben. Ebenfalls ist eine erfindungsgemäße Ausführung mit mechanischer Erzeugung und Übertragung der Klemmkraft möglich. Erfindungsgemäß werden die Spannbacken durch die Klemmscheiben axial geführt, indem bei gelöster Klemmung nur ein geringes Spiel zwischen Klemmsegment und Klemmscheiben zugelassen wird. Dazu sind mechanische Anschläge vorgesehen, die die Bewegung der Klemmscheiben zueinander auf einen kleinen Hub begrenzen. Die Erzeugung der Spannkräfte kann durch pneumatische, hydraulische oder mechanische Einrichtungen wie Gewindespindeln, Exzenter oder Hebel sowie eine Kombination dieser Elemente erfolgen.

Eine Gleichlaufsteuerung läßt sich vorteilhaft durch ein mechanisches Getriebe mit Umlenkhebeln und Exzenterrollen realisieren. Auch die Verwendung mechanisch oder elektronisch gekoppelter Spindeltriebe ist bei dem erfindungsgemäßen Aufbau der Spannvorrichtung möglich.

Für bestimmte Anwendungen kann auch eine Kombination unterschiedlicher Spanneinrichtungen vorteilhaft sein. So ist für das verspannungsarme Spannen verformungsempfindlicher unrunder dünnwandiger Rohre eine Ausführung vorteilhaft, bei der z. B. drei Backen durch mechanisch oder elektrisch gekoppelte Spanneinrichtungen mit Gleichlauf eine Zentrierung erfolgt und anschließend weitere 3 oder 6 Backen pneumatisch mit gleicher Kraft an jeder Backe und ohne Gleichlaufkopplung auf das Rohr gedrückt werden und eine große Spannkraft bei geringer Verformung des Rohres erzeugen. Nach dem Aufbringen der Spannkräfte werden alle Backen gemeinsam zwischen den Klemmscheiben eingespannt und durch Reibung in ihrer Position gehalten.

Die erfindungsgemäße Trennung der Spann- und Gleichlaufeinrichtung von der Klemmeinrichtung und die Anordnung der Spann- und Gleichlaufeinrichtung auf dem nicht drehenden Teil der Spannvorrichtung gestattet große Freizügigkeit bei der Wahl der Spanneinrichtung und der Gleichlaufsteuerung. Die Übertragung der Spannkräfte durch direkte Krafteinwirkung auf die Spannbacken vermeidet Schwankungen der Spannkraft aufgrund veränderlicher Reibbeiwerte und ermöglicht zusammen mit einer zentrischen Krafteinleitung eine exakte Dosierung der Spannkräfte. Die Vermeidung von Reibung durch zentrische Krafteinleitung reduziert außerdem Verschleiß der Backenführungen während des Spannhubes.

Das spielfreie Klemmen der Backen und deren große Auflageflächen an den Klemmscheiben verleihen der Spannvorrichtung eine große Genauigkeit und Steifigkeit.

Fig. 1 zeigt in einem Halbschnitt ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung für Drehmaschinen mit pneumatischer Klemmkrafterzeugung und Exzentern für die Erzeugung der Spannkraft. Die Spannbacke 1 ist zwischen einer festen Klemmscheibe 2 und einer beweglichen Klemmscheibe 3 angeordnet. Die bewegliche Klemmscheibe 3 ist auf Distanzelementen 4 durch Gummilager 5 axial beweglich gelagert und bildet, durch Dichtelemente 6 gegen eine äußere Scheibe 7 abgedichtet, eine Membrane eines Pneumatikzylinders mit ringförmiger Kolbenfläche 8. Die Kolbenfläche 8 wird durch die Kanäle 9 über eine Drehdurchführung 10 und ein Ventil 11 mit einer schaltbaren Druckquelle P verbunden. Die äußere Scheibe 7 ist durch die Distanzelemente 4 und die Schraube 12 fest mit der feststehenden Klemmscheibe 2 verbunden und bildet damit einen Anschlag beim Lösen der Klemmscheibe 3. Zum Lösen der Klemmscheibe 3 wird die Kolbenfläche 8 druckentlastet und die Klemmscheibe 3 durch die Federkraft der Gummielemente 5 gegen die Kraft der elastischen Dichtungen 6 zurückgeschoben. Die Gummielemente 5 haben zusätzlich die Funktion, die bewegliche Klemmscheibe 3 gegen die Distanzelemente 4 abzudichten. Zum Spannen werden die Spannbacken 1 durch die auf der Exzenterwelle 13 gelagerten Rollen 14 in Richtung Werkstück bewegt. Die Exzenterwellen 13 sind in dem Gehäuse 15 gelagert, an dem ebenfalls über die feststehende Klemmscheibe 2 der drehende Teil der Spannvorrichtung durch eine Kugeldrehverbindung 17 drehbar gelagert ist.

Die Rückstellung der Spannbacken erfolgt bei gelöster Klemmung durch die Druckfeder 16.

Zur Anpassung der Spannvorrichtung an die Form und Größe des Werkstückes sind an den Spannbacken 1 Aufsatzbacken 18 befestigt.

Fig. 2 zeigt für das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 die Anordnung der Spann- und Gleichlaufeinrichtungen.

Die Spannbacken 1 werden durch die Exzenter 14 verschoben. An den Exzenterwellen 13 sind Verbindungsstangen 19 und Winkelhebel 20 befestigt, die durch Gestänge 21 miteinander verbunden sind, wodurch ein Gleichlauf der Exzenter 14 erreicht wird. Der Antrieb des Getriebes erfolgt durch Zylinder 22.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Spannmechanismus. Drei Spannbacken werden durch Spindeltriebe mit elektrischem Antrieb 23 und elektronischer Gleichlaufsteuerung bewegt. Drei Spannbacken werden durch Pneumatikzylinder 24 betätigt.

Claims (7)

1. Spannvorrichtung für Drehmaschinen mit radial beweglichen Spannbacken und mit einer Verstelleinrichtung, die nicht mit dem Spannfutter umläuft und mit der die Spannbacken auf den Spanndurchmesser verstellbar sind, wobei die Verstelleinrichtung Elemente aufweist, die gegen den Außenumfang der Spannbacken verfahrbar sind, und mit einer Spanneinrichtung, mit der die Spannbacken auf dem Spanndurchmesser festzuklemmen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung aus einer Klemmeinrichtung besteht, mit der die Spannbacken (1) auf dem jeweiligen Spanndurchmesser zwischen zwei ringförmigen Klemmscheiben (2, 3) kraftschlüssig festspannbar sind, wobei die erste Klemmscheibe (2) fest mit dem Spannfutter verbunden ist und die zweite Klemmscheibe (3) axial beweglich dazu angeordnet ist und mit einer pneumatisch, hydraulisch oder durch Federn erzeugten Klemmkraft beaufschlagbar ist, die gegen die erste Klemmscheibe (2) gerichtet ist, und daß die Spannbacken bei gelöster Klemmeinrichtung mit jeweils mindestens einer Druckfeder nach radial außen rückstellbar sind.

2. Spannvorrichtung für Drehmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmkraft pneumatisch oder hydraulisch erzeugt wird, indem eine ringförmige Klemmscheibe (3) einerseits die Klemm- und Reibfläche für die Klemmbackensegmente bildet, andererseits den Kolben oder die Membrane eines Pneumatik- oder Hydraulikzylinders bildet, indem sie an den äußeren Rändern gegen eine außenliegende und über Distanzelemente (4) fest mit einer Gegenscheibe (2) verbundenen äußeren Scheibe (7) mit elastischen oder gleitenden Dichtelementen (6, 5) abgedichtet ist und Kanäle (9) vorhanden sind, die den zwischen beweglicher Klemmscheibe und äußerer Scheibe durch die Abdichtung entstandenen Raum über eine Drehdurchführung (10) von außen mit einer schaltbaren Druckquelle (P) verbinden.

3. Spannvorrichtung für Drehmaschinen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axial bewegliche Scheibe (3) auf den Distanzelementen (4) mit zugeordneten gummielastischen Elementen (5) gelagert ist, die den Druckraum (8) abdichten, die Scheibe (3) radial zentrieren und eine Rückstellkraft in Richtung Lösen der Klemmung erzeugen.

4. Spannvorrichtung für Drehmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Verstelleinrichtung befestigten Bewegungsmechanismen aus Exzentern (14) bestehen, die über Winkelhebel (20), Gestänge (21) und Verbindungsstangen (19) gelenkig miteinander verbunden sind, so daß ein Gleichlauf der Exzenter erzeugt wird, und Antriebselemente (22) für die Bewegung der Exzenter vorgesehen sind.

5. Spannvorrichtung für Drehmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannkraft durch direkte Einwirkung von Hydraulik- oder Pneumatikzylindern auf die Spannbacken erzeugt wird.

6. Spannvorrichtung für Drehmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche Mechanismen (23, 24) für das Spannen vorgesehen sind und ein Teil der Spannmechanismen (23) mit einer Gleichlaufeinrichtung ausgestattet ist, der andere Teil der Spannmechanismen (24) in jeder zugeordneten Spannbacke die gleiche Kraft erzeugt.

7. Spanneinrichtung für Drehmaschinen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Gleichlaufeinrichtung ausgestatteten Mechanismen (23) zur Spannkrafterzeugung durch mechanische Gewindespindeln mit elektromotorischem Antrieb gebildet werden und ein Gleichlauf durch elektronische Gleichlaufsteuerung erzeugt wird.