DE2253525B2 - Ringförmige Einspannvorrichtung - Google Patents
Ringförmige EinspannvorrichtungInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft eine ringförmige Einspannvorrichtung zum gegenseitigen Ausrichten und Umspannen
der Enden zweier stirnseitig aneinanderzufügender Hohlkörper-Werkstücke, insbesondere miteinander zu
verschweißender Rohrschüsse und Kesselboden, mit in Umfangsrichtung wirkenden Stellmitteln zum Verändern
der Abmessungen wenigstens einer an einem Werkstück angreifenden Spannfläche, unter Verwendung
eines einseitig aufgeteilten, in sich elastisch aufweitbaren und zusammenziehbaren Spannringes, an
dessen Enden die Stellmittel angreifen.
Einspannvorrichtungen dieser Art können grundsätzlich maschinenfest angeordnet und gehalten sein.
Vor allem bei Verarbeitung leichterer Werkstücke können sie von der Spannvorrichtung vollständig getragen
werden. In aller Regel ist jedoch die Einspannvorrichtung beweglich und muß auf ein maschinenfest angeordnetes
Rohr od. dgl. aufgespannt werden. Diese Spannvorrichtung richtet sich dann an einer Einspannfläche
und einer Stirn- oder Schulterfläche des ersten <>5
Werkstückes aus und bildet entsprechende Ausrichtflächen für das zweite Werkstück. Einspannvorrichtungen
dieser Art müssen also in der Regel von Hand bewegt
525
werden können und damit leicht zu handhaben sein, sollen sich schnell in und außer Wirkstellung bringen
lassen und dürfen keine bleibenden Verformungen der Werkstücke bewirken.
Bekannt ist durch die US-PS 28 46 968 eine Einspannvorrichtung
mit zwei schwenkbar aneinander gelagerten Ringhälften. Der verfügbare Schwenkweg ist
dabei so groß, daß sich die Ringhälften frei auf die äußeren Rohrflächen aufschwenken und auch wieder von
diesen abschwenken lassen. Dort ist allerdings das Gesamtgewicht noch verhältnismäßig groß. Vor allem
aber sind die beiden Ringhälften im wesentlichen starr ausgeführt. Die Spannkräfte werden daher nicht gleichmäßig
am Umfang verteilt, sondern an einzelnen Stellen durch gesonderte Druckstücke punktförmig ausgeübt,
was ein Verformen der Werkstücke beim Spannvorgang und ferner bleibende Beschädigungen an den
Einspannstellen zur Folge hat.
Um unterschiedliche Durchmesser erfassen zu können, hat man nach der DT-OS 16 27 488 bei einem dreiteiligen
Spannring die Druckstücke schon an langen, radial verstellbaren Schäften angebracht. Dadurch und
durch die zu einer annähernden Vergleichmäßigung der Anlage benötigte große Anzahl Druckstücke wird die
gesamte Vorrichtung jedoch so schwet und unhandlich, daß sie nur stationär auf fester und dazu noch einstellbarer
Lagerung angebracht werden kann.
Die DT-OS 19 41 070 zeigt als Spannmittel eine Kette, zwischen deren Enden eine in Umfangsrichtung wirkende
Spannvorrichtung angebracht ist. Die Kettenglieder können sich dabei unmittelbar an den Umfang
eines Werkstückes anlegen und wenigstens an einem anderen Werkstück durch radial einstellbare Schrauben
abstützen. Die Kette schmiegt sich dann zwar mit vergleichmäßigten Anlagekräften an den Umfang des
Werkstückes an. Eine Korrektur der Werkstückform läßt sich auf diese Weise jedoch nicht erreichen, und
die Spannkräfte werden wiederum an einzelnen Druckstellen übertragen, was zu unregelmäßigen Verformungen
führt.
Eine gleichförmig glatte Anlage läßt sich zwar erzielen,
wenn man nach DT-OS 18 09 962 oder DT-PS 5 02 661 ein dünnes schmiegsames Metallband verwendet.
Derartige Spannbänder können vornehmlich dann eingesetzt werden, wenn formgetreue, steife Werkstükke
einzuspannen sind. Vor allem geschweißte Rohrschüsse haben aber in der Regel langrunden Querschnitt
und können durch flexible Spannbänder keine Rückverformung erfahren. Unter zu großer Spannung
ergeben sich Quetschfalten oder Wellen bei unkontrollierbarer Gesamtverformung eines Werkstückes. Die
Enden zweier zusammenzufügender Werkstücke können zudem leicht aneinander oder an zwischengeschalteten
Abstandsteilen verhaken.
Bei einer Schweißvorrichtung zum Schweißen von Längsnähten an zylindrischen Rohren, die innen und
außen an Laufrädern abgestützt sind, hat man nach der GB-PS 9 55 725 auch schon mehrgliedrige ringförmige
Einspannvorrichtungen verwendet, die zwei gegenüberliegende sichelförmige Bügel aufweisen, die jeweils
in der Mitte eine Stützrolle tragen. Dort dient die Sichelform einer besseren Aussteifung der Bügel, da das
größte Biegemoment im Bereich der Rollenlagerung auftritt.
Schließlich ist es durch die GB-PS 10 52 287 bei einer Spannvorrichtung zurr Spannen und Biegen eines Bleches
um einen Metalldorn bekannt, die Enden einer Spannkette an Druckmittelzylinder anzuschließen, die
an den Enden eines sichelförmigen Trägers angebracht sind. Durch das Festziehen der Kette gegen den Innendorn
kann dabei das Blech zum Anbringen einer Längsnaht exakt in die Kreisform gebracht werden. Beim
Verschweißen von Rohrschüssen oder Kesselboden ist aber die Verwendung von Innendornen meist nicht
möglich.
Die Erfindung geht aus von einem als schmiegsames Spannband ausgebildeten Spannring und hat zur Aufgabe,
diese bekannte Vorrichtung mit möglichst geringern Aufwand derart weiterzubilden, daß wenigstens
eine begrenzte Formkorrektur der Werkstücke erreicht wird. Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß
der Spannring in an sich bekannter Weise sichelförmig ausgebildet
Ein erfindungsgemäß ausgebildeter Spannring ist an seinem Mittelteil verhältnismäßig steif rnd formstabil
und kann zu seinen Enden hin durch die angesetzten
Stellmittel ständig weiter werdend ausgelenkt werden. Daher schmiegt er sich zwar jeder Werkstückform in
ähnlicher Weise gleichmäßig an wie dünne Bänder oder Ketten, übt aber auf von der vorgesehenen Form
abweichende Vorsprünge größeren Druck aus als an den anderen Umfangsstellen. Bei einer vorgegebenen
Kreisform wird also auf die beiden Enden eines langrunden Teiles verstärkter Druck ausgeübt und dadurch
wenigstens teilweise eine Rückverformung auf die Kreisform hin bewirkt. Der Kraftangriff erfolgt nicht
an einzelnen Druckstellen, sondern bedingt durch die elastische Verformbarkeit und die nahezu geschlossene
durchgehende Innenfläche mit verhältnismäßig geringer spezifischer Flächenbelastung, die von Stellen
größten Druckes in Umfangsrichtung kontinuierlich abnimmt. Da der Druckverlauf »geglättet« ist, werden
keine zusätzlichen, insbesondere keine unregelmäßigen Verformungen aufgebracht, örtliche Überbeanspruchungen
und mögliche plastische Verformungen sind auf diese Weise ebenso vermieden wie die Gefahr einer
Oberflächenbeschädigung. Der Spannring kann in Achsenrichtung hinreichende Formsteifigkeit haben und
hat doch so geringes Gewicht, daß er sich selbst bei großen Durchmessern leicht handhaben läßt.
Es ist nicht notwendig, die Ringquerschnitte mathematisch exakt zu bestimmen, um an allen Umfangsstellen
vollständig gleiche Rückverformungskräfte aufbringen zu können. Hinreichende Genauigkeit ergibt sich
schon dann, wenn Innen- und Außenfläche des entlasteten Spannringes durch exzentrisch zueinander liegende
rotationssymmetrische Flächen, wie Zylinderflächen, begrenzt sind. Die Herstellung des Spannringes wird
auf diese Weise wesentlich erleichtert, und eine innere Zylinderfläche bleibt auch beim Aufweiten oder Zusammendrücken
noch in großer Annäherung zylindrisch.
Der für den Spannring verwendete Werkstoff muß einerseits zugfest und andererseits hinreichend elastisch
sein, um das Aufspreizen zu ermöglichen. Er soll andererseits aber auch der besseren Handhabung wegen,
möglichst geringes Gewicht haben. Vorzugsweise besteht der Spannring aus Leichtmetall oder Kunststoff
und ist auf seiner Außen- oder Innenseite mit einem Band aus hochfestem Werkstoff, wie Walzstahl, armiert.
Das biegsame Metallband wird auf diese Weise ausgesteift, ermöglicht aber größere Spannkräfte und
bei geringerer Reibungsabhängigkeit eine bessere 6S
Kraftverteilung. Bei Werkstücken aus empfindlichem Werkstoff wird zudem die Oberfläche durch an der inneren
SDannfläche des Spannringes vorgesehenen Kunststoff geschont.
Sofem die zu verbindenden Werkstücke im Anschlußbereich
gleichen Angriffsdurchmesser haben, wird am Spannring in der Regel eine für beide Teile
durchgehende Spannfläche vorgesehen. Es können natürlich zwei axial gestaffelte Spannflächen mit unterschiedlichem
Durchmesser vorhanden sein, wenn am Werkstückdurchmesser Unterschiede vorliegen oder
die Werkstücke unterschiedlich fest umspannt werden sollen. Spannringe können bei übergroßen Abmessungen
innen angebracht sein, in der Regel sind sie jedoch außen vorgesehen. Sie müssen ebenso wie die Werkstück-Anschlußflächen
nicht kreisrund sein, sondern können beispielsweise langrunde oder elliptische Form
haben, soweit diese Form noch ein Verspannen in Umfangsrichtung zuläßt.
Es wird bevorzugt, die innenliegende Spannfläche des Spannringes gegenüber der zu erfassenden Außenfläche
wenigstens eines Werkstückes mit Untermaß auszuführen. Der Ring muß also etwas von Hand aufgeweitet
werden, bevor er aufgeschoben werden kann, haftet dann aber unter leichter Vorspannkraft, bis das
zweite Werkstück eingebracht ist und eine ordentliche Verspannung erfolgen kann.
Die zwischen den freien Ringenden angreifenden Stellmittel können durch ein vorzugsweise doppeltwirkendes
Strömungsmittel-Zylinderaggregat, beispielsweise durch einen Druckluftzylinder gebildet werden.
In der Zeichnung, welche die Erfindung beispielsweise
wiedergibt, zeigt
F i g. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung,
F i g. 2 einen Schnitt durch diese Spannvorrichtung nach der Linie 11-11 in F i g. 1,
F i g. 3 einen Längsschnitt durch ein an die Enden eines Spannringes angeschlossenes Stellzylinderaggregat
und
F i g. 4 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform eines Spannringes.
Der allgemein mit 1 bezeichnete Spannring hat im wesentlichen Rechteckquerschnitt; seine zylindrische
Außenfläche 2 mit einem Durchmesser dl und eine Innenfläche 3 mit Durchmesser cö sind zylindrisch ausgebildet,
wobei sich an die Innenfläche ein Einführkonus 4 anschließt. Die Mittelpunkte bzw. Achsen Ml und Mi
der Flächen 2 und 3 sind um die Exzentrizität e zueinander versetzt, und der Ring ist an der dünnsten Stelle
5 aufgeschlitzt, hat also Sichelform.
An den freien Ringenden 6 sind in Lageraugen 7 Anschlußbolzen 8, 9 gelagert. Auf dem Anschlußbolzen
sitzt das freie Ende einer Kolbenstange 10, die durch den Anschlußbolzen 9 hindurchgeführt ist. Der zugehörige
Kolben Il sitzt in einem Druckluft-Stellzylinder 12, dessen beide Zylinderräume 13,14 über Leitungen 13a,
14a an ein Steuergerät 15 angeschlossen sind, das sie über ein Schaltventil 16 wahlweise mit einem Drucklufteinlaß
17 oder einem Luftauslaßstutzen 18 verbindet. Der Stellzylinder stützt sich über einen Einsatz 19
"in Anschlußbolzen 9 ab.
Die als Spannfläche wirkende Innenfläche 3 hat etwas Untermaß gegenüber der zu erfassenden Werkstückfläche.
Da in der Mittelstellung des Schaltventils 16 beide Zylinderräume 13 und 14 mit der Außenluft
verbunden sind, läßt sich der Ring von Hand so aufweiten, daß er über das Werkstück geschoben werden
kann. Um dieses Aufweiten zu erleichtern, besteht der Ring hier aus hochelastischem, aber noch hinreichend
in sich formsteifem Werksioff wie Duraluminium.
Wird der Raum 14 an Druckluft geschaltet, dann wird der Kolben 11 relativ zum Stellzylinder 12 nach
■links in F i g. 3 bewegt, die Anschlußbolzen 8 und 9 werden auseinandergedrückt und dadurch der Ring
aufgeweitet. Nimmt man die Druckluft weg, so wirkt der Ring selbst als Rückstellfeder und bringt die Teile
wieder in die gezeichnete Ausgangsstellung. Druckluft auf den Raum 13 zieht die Ringenden 6 zum Spannvorgang
zusammen.
Symmetrisch zu den Ringenden sind unter 120° Winkelabstand
am Ringumfang verteilt außen drei weitere Druckluftzylinder 20 angeordnet, an deren Kolbenstangen
in nicht weiter gezeigter Weise als flache Blätter mit etwa 3 bis 6 mm Dicke ausgebildete Justieranschläge
21 angebracht sind, die in einer gemeinsamen Radialebene liegen und entsprechend den Doppelpfeilen 22
zwischen der mit vollen Linien gezeichneten Wirkstellung und eine Rückzugsstellung bewegt werden können,
in der sie außen hinter der Innenfläche bzw. Spannfläche 3 liegen. Wenigstens bei den Zylindern 20
kann eine Verstellung durch Federn bewirkt werden. Als betriebssicherer hat sich jedoch die auch hier gezeigte
Ausführung mit doppeltwirkenden Zylindern erwiesen. Dabei sind die innenliegenden Zylinderräume
durch Schläuche 23, die außenliegenden durch Schläuche 24 verbunden, die in Zwischenabständen über Bänder,
Klammern od. dgl. 25 aneinander und gegebenenfalls an der Ringaußenfläche festgelegt sind. Beide
Schläuche sind wiederum an das Steuergerät 15 angeschlossen und lassen sich durch ein Ventil 26 derart
steuern, daß alle Justieranschläge 21 gleichzeitig ein- und ausgefahren werden können.
Nach F i g. 2 ist der Spannring 1 mit dem vornliegenden Einführkonus 4 über das Ende eines Rohrschusses
27 geschoben, der in einer geeigneten Druckpresse gehalten ist Ein aufzusetzender Behälterboden 28 hat
etwa den gleichen Außendurchmesser wie der Rohrschtiß 27, besitzt jedoch eine Randsicke 29 derart, daß
er mit dieser Randsicke in den Innendurchmesser d/des
Rohrschusses eingeschoben werden kann.
Der Behälterboden 28 wird zunächst soweit gegen die ausgefahrenen Anschläge 21 eingebracht, daß die
Stirnseiten 30, 31 des Rohrschusses und des Behälterbodens von beiden Seiten gleichmäßig an allen drei Anschlägen
anliegen und beide Werkstücke in der gemeinsamen Spannfläche 3 ungefähr zentriert sind. Diese
Zentrierung wird weiter verbessert durch anschließendes Zusammenziehen des Spannringes durch den
Stellzylinder 12. Wenn dann die Justieranschläge 21 zurückgefahren
werden, so kann der Behälterboden durch Druck in Richtung der gemeinsamen Achse entsprechend
Pfeil 32 praktisch gleichmäßig in den maschinenfest gehaltenen Rohrschuß 27 eingepreßt werden.
Der Spannring kann anschließend nach Aufweiten frei abgezogen werden, und die bereits unter Reibungsschluß
zusammengehaltenen Werkstücke lassen sich jetzt in der üblichen Weise verschweißen.
Wenn allerdings Rohrschuß und Boden aneinanderstoßen, so müssen sie in der Einspannung zunächst geheftet
werden. Der Spannring sollte zu diesem Zweck am Umfang verteilte Durchbrechungen aufweisen,
durch welche hindurch die Heftpunkte gelegt werden können. Es versteht sich, daß die Leitungen 23, 24 dann
so gelegt werden müssen, daß sie den Heftvorgang nicht behindern können.
Bei der abgewandelten Ausführung nach F i g. 4 besteht
der Spannring Γ aus einem hinreichend festen und formsteifen Kunststoff, der möglichst leicht sein
sollte. Es kommen also Nylon, Perlon u. dgl. Werkstoffe in Frage Auf der Innenseite, in der Spannfläche 3 ist
dabei ein Stahlband 33 mit möglichst glatter Innenfläche eingelagert. Das Stahlband kann etwa eine Dicke
von 3 mm haben, so daß das gesamte Gewicht des Ringes auch bei großem Spanndurchmesser in Grenzen
bleibt, aber trotzdem können verhältnismäßig große Spannkräfte übertragen werden, und die glatte Innenfläche
erlaubt ein gleichmäßiges Anschmiegen am Umfang des Werkstückes. Wenigstens die Spannstellen,
also die Anschlußbolzen 8 bzw. 9 oder die Laschen 7. sollten mit dem Stahlband verbunden sein. Auch die
Druckluftzylinder 20 und andere Geräteteile könnten am Stahlband festgelegt werden. Das Stahlband muß
aber nicht auf der ganzen Umfangsfläche fest mit dem Spannringkörper Γ verbunden sein. Wenn kein Umspritzen
möglich ist, genügt mitunter eine Verbindung auch an wenigen Einzelstellen.
Die Befestigung der einzelnen Geräteteile am Metallband ist einfacher, wenn dieses Band außenliegend
angebracht ist. Dabei wirkt der innenliegende Kunststoffteil als in begrenztem Umfang nachgiebige:
Spannfutter, das eine besondere Schonung der Werkstoffoberfläche bewirkt
Claims (6)
1. Ringförmige Einspannvorrichtung zum gegenseitigen Ausrichten und Umspannen der Enden
zweier stirnseitig aneinanderzufügender Hohlkörper-Werkstücke, insbesondere miteinander zu verschweißender
Rohrschüsse und Kesselboden, mit in Umfangsrichtung wirkenden Stellmitteln zum Verändern
der Abmessungen wenigstem einer an einem Werkstück angreifenden Spannfläche, unter
Verwendung eines einseitig aufgeteilten, in sich elastisch aufweilbaren und zusammenziehbaren
Spannringes, an dessen Enden die Stellmittel angreifen, dadurch gekennzeichnet, daß der
Spannring (1) in an sich bekannter Weise sichelförmig ausgebildet ist.
2. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Innen- und Außenfläche (3, 2)
des entlasteten Spannringes durch exzentrisch zueinander liegende rotationssymmetrische Flächen,
insbesondere Zylinderflächen, gebildet sind.
3. Einspannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannring (1, V)
aus Leichtmetall oder Kunststoff besteht und auf seiner Außen- oder Innenseite mil einem Band (33)
aus hochfestem Werkstoff, insbesondere Walzstahi, armiert ist.
4. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die innenliegende
Spannfläche (3) des Spannringes (1) gegenüber der zu erfassenden Außenfläche wenigstens
eines Werkstückes Untermaß hat.
5. Einspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwisehen
den freien Ringenden angreifenden Stellmittel durch ein vorzugsweise doppeltwirkendes Strömungsmittel-Zylinderaggregat
(10,12) gebildet sind.
6. Einspannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderaggregat (10, 12)
durch einen Druckluftzylinder gebildet ist.
Priority Applications (1)
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DE19722253525 DE2253525C3 (de) | 1972-11-02 | 1972-11-02 | Ringförmige Einspannvorrichtung |
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DE2253525A1 DE2253525A1 (de) | 1974-05-16 |
DE2253525B2 true DE2253525B2 (de) | 1975-05-22 |
DE2253525C3 DE2253525C3 (de) | 1976-01-02 |
Family
ID=5860584
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19722253525 Expired DE2253525C3 (de) | 1972-11-02 | 1972-11-02 | Ringförmige Einspannvorrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE2253525C3 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1972
- 1972-11-02 DE DE19722253525 patent/DE2253525C3/de not_active Expired
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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