DE2527280B2 - Vorrichtung zur zentrischen Drehmitnahme eines zylindrischen Werkstücks - Google Patents

Description

Diese bekannte Vorrichtung hat erhebliche Nachteile, denn das vorstehend genannte Merkmal a) hat zur Folge, daß in der axialen Verbindung zwischen Spannbacken-Betätigungsglied und Spannbackenträger der Kraftfluß über die Spannbacken läuft und diese an ihren Gelenken dsriurch stark beansprucht werden und vermutlich zum Klemmen oder Fressen neigen. Das Merkmal b) der bekannten Vorrichtung hat zur Folge, daß diese Vorrichtung einen großen Durchmesser und damit auch ein hohes Gewicht bat, was besonders bei häufig wechselnden Baustellen stört, und daß zudem der Zugriff der Spannbacken beim Eingriff sehr hart ist, während eigentlich ein relativ weicher Eingriff er wünscht wäre.

Andere Bauformen von Vorrichtungen zur Drehmitnahme eines zylindrischen Werkstücks sind bekannt aus den US-PSen 32 70 592,35 99 261 und 36 62 414. Bei US 32 70 592 dienen viir Betätigung der

Spannbacken Hebel, die an den Spannbacken befestigt

sind und sich von diesen radial nach außen erstrecken, so daß sich ein außerordentlich voluminöser und schwerer

Aufbau ergibt. Bei US 35 99 261 ist nur ein Antrieb in einer einzigen Drehrichtung möglich. Wird ein Antrieb in der Gegenrichtung gewünscht, so müssen die Spannkörper

herausgenommen und umgekehrt wieder eingesetzt werden, was naturgemäß äußerst zeitraubend ist.

Bei US 36 62 414 sind zum Verdrehen der Spannbak-

ken ebenfalls Hebel an diesen befestigt, die zur

Verdrehung der Spannbacken entsprechend betätigt

werden, so daß sich auch hier ein sehr voluminöser und schwerer Aufbau ergibt.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, eine

Vorrichtung zur zentrischen Drehmitnahme eines zylindrischen Werkstücks in beiden Drehrichtungen zu schaffen, welche einen kompakten und dabei mechanisch robusten Aufbau hat und welche eine sichere Drehmitnahme ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Durch die drehfeste Verbindung des Spannbackenträgers mit der Hohlwelle entfallen die eingangs beschriebenen Schwierigkeiten mit der Übertragung axialer Kräfte und dem hierbei entstehenden Kraftfluß. Man erreicht ferner durch die Verwendung zweier getrennter Anlenkglieder pro Spannbacken zwei wesentliche Vorteile: Der Durchmesser einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann —

ohne Verschlechterung der Funktion — kleiner sein als bei den bekannten Vorrichtungen, d, h. man erhält einen kompakten, gewichtssparenden Aufbau. Und zusätzlich ergibt sich beim Einspannen eines Werkstücks der gewünschte »weiche« Eingriff und damit eine besonders sichere Übertragung des Drehmoments auf das Werkstück.

Vorrichtungen nach der Erfindung finden bevorzugt Anwendung zum Rollen oder Schneiden von Außengewinden auf das Ende von Rohren oder Stangen, zum Abtrennen solcher Rohre oder Stangen, oder zum Schneiden von Innengewinden in Rohre.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ein in der Zeichnung dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend beschrieben. Rs zeigt

Fig. 1 eine teilweise im Axialschnitt gezeigte, schematische Darstellung einer Vorrichtung, die mit zwei erfindungsgemäßen Spannvorrichtungen ausgestattet ist,

Fi g. 2 einen Schnitt, gesehen längj der Linie H-II der F i g. 3, welcher die Einzelheiten einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung zeigt, die nach vorne durch einen Deckel 9 abgeschlossen ist,

F i g. 3 eine Draufsicht auf die Spannvorrichtung nach F i g. 2, wobei der Deckel 9 nicht dargestellt ist, und

Fig.4 bis 6 Darstellungen analog derjenigen nach F i g. 3, welche andere Arbeitssiellungen der Spannvorrichtung nach den F i g. 1 bis 3 zeigen; in den F i g. 4 und 6 ist der Deutlichkeit halber jeweils nur ein Spannbakken samt zugehörigen Teilen dargestellt.

F i g. 1 zeigt eine Antriebsvorrichtung zur Drehung von zylindrischen Werkstücken, z. B. von Rohren oder Rundstäben. Eine solche Antriebsvorrichtung kann z. B. mit einem (nicht dargestellten) Werkzeug zusammenwirken und zum Gewindeschneiden oder Gewinderollen auf den Enden von Rohren dienen.

Die Vorrichtung nach F i g. 1 weist ein ortsfestes Gestell oder Gehäuse B, zwei automatische Spannvorrichtungen 4 1 und A 2 und einen Antriebsmotor auf, welch letzterer dazu dient, über die beiden Spannvorrichtungen das zu bearbeitende Werkstück in der einen oder der anderen Drehrichtung in Umdrehung um seine Längsachse zu versetzen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Motor ein reversibler Elektromotor M, dessen Welle eir Ritzel 1 trägt, das seinerseits mit einem Zahnrad 2 kämmt, das drehfest mit einer zylindrischen Hohlwelle 3 verbunden ist, in deren Inneres koaxial das zu bearbeitende Werkstück eingeführt wird, z. B. ein Rohr T. Die Welle 3 ist drehbar in zwei Lagern B1 im Gehäuse Sgelagert.

Die beiden Spannvorrichtungen A 1 und A 2 sind hier identisch ausgebildet, und die F i g. 2 und 3 zeigen eine von ihr, nämlich die linke Spannvorrichtung A I, im Detail.

Jede Spannvorrichtung weist die erwähnte Hohlwelle 3 auf, an deren einem Ende ein Spannbackenträger koaxial befestigt ist Letzterer weist eine kreisringförmige Platte 7 und eine zu ihr parallele vordere Deckelplatte 9 auf.

Zwischen den Platten 7 und 9 sind mehrere Spannbacken 8 verschiebbar angeordnet und liegen gegen die Platte 7 an; beim dargestellten Ausführungsbeispiel haben die drei Spannbacken voneinander jeweils einen Abstand von 120°.

Die Spannbacken 8 sind jeweils etwa dreieckförmig ausgebildet und haben eine Spitze Sd, von der zwei gezahnte Flächen Sb und 8c ausgehen, welche - zueinander etwa symmetrisch sind; je nach der gewählten Drehrichtung kommt die eine oder die andere dieser beiden Flächen in Berührung mit dem einzuspannenden Werkstück T Wie Fig.4 klar zeigt,

sind die Einspannzähne dieser beiden Flächen Sb und 8c sägezahnförmig ausgebildet und in Richtung zur Spitze Sd geneigt Ferner weisen die Spannbacken 8 jeweils eine dritte Fläche Sg auf, auf der — in der Nähe der zugeordneten Fläche Sb bzw. Sc — zwei Ausnehmungen

ίο 8e bzw. 8/ausgebildet sind, deren Zweck im folgenden erläutert wird. Mit jedem Spannbacken 8 ist ein zur Betätigung dieses Spannbackens dienender Stift oder Bolzen Sa fest verbunden, der in bevorzugter Weise parallel zur Drehachse der Vorrichtung verläuft In einer im folgenden ausführlich beschriebenen Weise sind die Spannbacken 8 relativ zu und parallel zu den

Platten 7 und 9 verschiebbar, um ein zu bearbeitendes Werkstück ^einspannen zu können. Jedem Spannbacken 8 entsprechen zwei getrennte

Anlenkgriader Tb 1 und Tb 2, die parallel zur Achse der Vorrichtung angeordnet sind und :·.. B. wie dargestellt die Form von Stiften oder Bolzen habet., und die jeweils an einem Ende in der Platte 7 und am anderen Ende in der Deckelplatte 9 befestigt sind, wie das F i g. 2, unten, klar zeigt Wie aus den F i g. 2 und 3 klar hervorgeht, liegen diese Anlenkglieder in der Nähe des Außenumfangs des Spannbackenträgers 7, 9. Je nach der gewählten Drehrichtung werden die Spannbacken 8 während und am Ende ihrer Verschiebung an dem einen oder dem anderen der zugeordneten beiden Anlenkglieder angelenkt und abgestützt, und zwar entweder über die Ausnehmung 8e am Anlenkglied Tb 1, oder über die Ausnehmung 8/am Anlenkglied Tb 2. Die Ausnehmungen sind dabei jeweils wie dargestellt so ausgebildet, daß sie der Form des zugeordneten Anlenkglieds angepaßt, also zu ihr komplementär, sind.

An den den Spannbacken 8 gegenüberliegenden Stellen ist die Platte 7 des Spannbackenträgers 7, 9 jeweils mit einer etwa V-förmigen Ausnehmung Ta versehen, die die Form eines französischen Zirkumflex-Akzents mit zwei gekrümmten Abschnitten hat. jeuer Abschnitt ist als Kreisbogen ausgebildet, wobei der Mittelpunkt des einen Kreisbogens die Anlenkstelle Tb 1 und der Mittelpunkt des anderen Kreisbogens die Anlenkstelle Tb2 ist. Die Spitze dieser Ausnehmung Ta hat von beiden Anlenkstellen Tb 1 und Tb 2 denselben Abstand.

Jede Spannvorrichtung A 1 und A 2 weist außerdem ein Spannbacken-Betätigungsglied 4 auf, das als

so ringförmige, schwimmend gelagerte Platte 4 ausgebildet und koaxial zur Hohlwelle 3 auf der von den Spannbacken 8 abgewandten Seite der Platte 7 und in Anlage gegen diese angeordnet ist Dieses Betätigungsflied 'S ist sowohl relativ zur Hohlwelle 3 wie zum ortsfesten Gehäuse B verdrehbar; seine Drehung relativ zum Gehäuse B kann aber gestoppt bzw verringert werden mittels einer Bremsvorrichtung 5, die am Gehäuse B mittels Befestigungsklauen 6 angeordnet ist und die einen Bremsbelag 5a aufweist, der zur Anlage gegen den Umfang des Betätigungsglieds 4 ausgebildet ist. Dieser Bremsbelag 5e ist mit einem ringförmigen Glied 5 fest verbunden, das man nach Art eines Spannrings mittels einer Vorrichtung 5b spannen oder lösen kann, um die Bremsvorrichtung zu betätigen oder zulüften.

Am Betätigungsglied 4 sind auf dessen der Platte 7 zugewandten Seite radiale Nuten Af vorgesehen, deren Zahl der Zahl der Spannbacken 8 entspricht. Jedem

dann ihren Zweck erfüllt hat, kann sie gelöst werden, doch ist dies nicht unbedingt erforderlich. Während der ganzen Zeit, während der die Spannbacken 8 das Werkstück Tfestgespannt halten, wirkt auf die Stifte 8a keine Kraft außer gegebenenfalls dem Moment, das erforderlich ist, um ein noch auf das Betätigungsglied 4 wirkendes Bremsmoment zu Oberwinden.

Die Fig.5 und 6 zeigen Darstellungen analog den F i g. 3 und 4, aber für die umgekehrte Drehrichtung F 2, also die Drehung im Uhrzeigersinn. Die Spannbacken 8 befinden sich dann in der Ausgangsstellung gemäß Fig.5, in der sich die Stifte 8a der Spannbacken 8 jeweils im Anschlag gegen die anderen Enden der etwa V-förmigen Ausnehmungen 7a befinden, wobei die Ausnehmungen Sf der Spannbacken 8 jeweils im Eingriff mit dem zugeordneten Anlenkglied Tb 2 stehen. Im Betrieb dreht der Motor M die Welle 3 und den Spannback^nfägpr 7. Q in der in F i β. 6 mit FT. bezeichneten Richtung. Der gekrümmte Abschnitt der Ausnehmung 7a, dessen Mittelpunkt das Anlenkglied Tb 2 ist, verschiebt sich dann relativ zum Stift 8a und erteilt letzterem eine Radialbewegung. Gleichzeitig bewirkt das in die Ausnehmung Bf eingreifende Anlenkglied Tb 2 eine Verschwenkung dieses Spannbakkens 8 um seinen Stift 8a solange, bis die gezahnte Fläche 86 des Spannbackens 8 in Anlage gegen das Werkstück Γ kommt In der Endstellung gemäß Fig. 6 ist das Werkstück T durch die Spannbacken 8 eingespannt und festgehalten, und die Anlenkglieder 76 2 werden zu Abstützgliedern, welche die Einspann-Reaktionskräfte aufnehmen.

Die Spitze der Ausnehmungen 7a entspricht einer Zwischenstellung der Spannbacken 8, aus der je nach Wunsch ein Übergang von der einen Drehrichtung zur anderen möglich ist.

Ein sehr wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen reversiblen Spannvorrichtung ergibt sich daraus, daß für jeden Spannbacken 8 zwei getrennte Anlenkglieder Tb 1 und Tb2 vorhanden sind, und nicht nur ein einziges Anlenkglied wie bei einigen bekannten reversiblen Spannvorrichtungen. Diese beiden Anlenkglieder können relativ nahe bei der Drehachse der Vorrichtung angeordnet werden, so daß die Abmessungen der Spannbacken 8 und der gesamte Platzbedarf der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung bezogen auf einen vorgegebenen Werkstückdurchmesser klein sind. Im Gegensatz dazu sind bei den bekannten reversiblen Vorrichtungen, bei denen nur eine einzige Anlenkstelle pro Spannbacken vorgesehen ist, die Abmessungen der Spannbacken und der Platzbedarf der Spannvorrichtung, bezogen auf denselben vorgegebenen Werkstückdurchmesser, wesentlich größer, da das einzige Anlenkglied dort notwendigerweise in einem wesentlich größeren Abstand von der Achse der Spannvorrichtung angeordnet werden muß, um eine »Umkehrbarkeit« überhaupt zu ermöglichen.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung liegt in der Einfachheit und sinnfälligen Bedienung der automatischen Betätigungsvorrichtung für die Spannbacken. Auch die Möglichkeit, mittels eines einzigen Antriebsmotor M gleichzeitig zwei Spannvorrichtungen A 1 und A 2 betätigen zu können, die trotzdem voneinander unabhängig bleiben, stellt einen weiteren Vorteil der Erfindung dar. Dies ermöglicht es, ein Werkstück mit evtl. örtlichen Durchmesserunterschieden an zwei voneinander getrennten Stellen perfekt einspannen zu können.

Selbstverständlich ist die beschriebene Ausführungs-Spannbacken 8 entsprechen also eine Ausnehmung 7a, eine Radialnut Af, und zwei Anlenkglieder Tb 1 und Tb 2. Wie die F i g. 2 und 3 zeigen, erstrecken sich die zur Betätigung dienenden Stifte 8a der Spannbacken 8 jeweils durch die zugeordneten etwa V-förmigen Ausnehmungen 7a der Platte 7 und in die entsprechenden Radialnuten Af des Betätigungsglieds 4. Die Größe der Ausnehmung 7a und der Radialnut Af ist jeweils geringfügig größer gewählt als der Durchmesser des Stifts 8a, um eine ungehinderte Verschiebung dieses Stifts zu ermöglichen.

Eine erfindungsgemäße Spannvorrichtung arbeitet wie folgt:

Es sei angenommen, daß eine Drehrichtung im Gegenuhrzeigersinn, bezogen auf die Fig.3 und 4, gewählt wurde. Die Spannbacken 8 befinden sich dann in ihrer in F i g. 3 dargestellten Ausgangsstellung, in der sich die Stifte 8a der Spannbacken 8 jeweils im Anschlag gegen das eine Ende der zugeordneten Ausnehmungen

Μ 7a befinden, wobei die Ausnehmungen 8e der Spannbacken 8 jeweils mit dem zugehörigen Anlenkglied Tb 1 im Eingriff stehen. Wenn nun die Bremsvorrichtung 5, 5a, 5b betätigt wird, kann man annehmen, daß das Betätigungsglied 4 relativ zum Gehäuse B unbeweglich ist, da es durch die Bremsbeläge 5a festgojpannt wird.

Nach dem Einführen des Werkstücks Tin das Innere der Hohlwelle 3, wie das in F i g. 1 mit strichpunktierten Linien dargestellt ist, schaltet man den Motor Win der

JO gewünschten Drehrichtung ein. Die Hohlwelle 3 und der Spannbackenträgtr 7, 9 drehen sich dann in Richtung des Pfeiles F1 der F i g. 4, also im Gegenzeigersinn.

Da das Betätigungsglied 4 und damit auch dessen Radialnuten Af vorübergehend festgebremst sind.

werden während dieser Zeit auch die Stifte 8a festgehalten und können sich in den Nuten 4/"jeweils nur radial verschieben.

Hingegen dreht sich der mit der Hohlwelle 3 fest verbundene Spannbackenträger 7, 9 relativ zu den — festgehaltenen — Stiften 8a, und derjenige gekrümmte Abschnitt der Ausnehmung 7a, dessen Mittelpunkt das Anlenkglied Tb 1 ist, verschiebt sich dann jeweils relativ zum zugeordneten Stift 8a und erteilt letzterem eine Radialbewegung, deren größte Amplitude konstruktionsbedingt kleiner ist als die radiale Länge der Nut Af. Gleichzeitig läßt das in die Ausnehmung 8e eingreifende Anlenkglied Tb 1 den Spannbacken 8 infolge der Radialbewegung des Stifts 8a in Richtung zum einzuspannenden Werkstück T schwenken, und zwar

so solange, bis die gezahnte Seite 8c dieses Spannbackens 8 in Anlage gegen das Werkstück T kommt Die verschiedenen Teile der Spannvorrichtung befinden sich dann in der relativen Endstellung gemäß F i g. 4.

Wenn die Schwenkbewegung des Spannbackens 8 jetzt durch das Werkstück T angehalten wird, bewirkt der Spannbacken 8 das Einspannen und Festhalten dieses Werkstücks T, und das Anlenkglied Tb 1 wird zur Abstützung, die die Reaktionskraft zur Einspannkraft aufnimmt

Von diesem Augenblick an sind der Spannbacken 8 und das Werkstück Γ mit dem Spannbackenhalter 7,9 und der Hohlwelle 3 drehfest verbunden. Infolgedessen treiben die Stifte Sa über die Radialnuten Af das Betätigungsglied 4 drehend an, welches deshalb durch die (entsprechend ausgebildete) Bremse 4 nicht mehr länger festgehalten werden kann und anfängt, sich entgegen der Wirkung der Bremse 5, 5a, 5b mit der Drehzahl der Hohlwelle 3 zu drehen. Da die Bremse 5

form nur eines von vhlen möglichen Beispielen, das in vielfältiger Weise abgewandelt und ergänzt werden kann, insbesondere durch Substitution von technischen Äquivalenten oder von kinematischen Umkehrungen. So könnte z. B. die Zahl der Spannglieder größer oder kleiner sein als drei. Die Hohlwelle 3 braucht nicht

geschlossen zu sein, sondern kann auch Durchbrechungen aufweisen, die eine Beobachtung des Werkstücks T ermöglichen. Die dargestellte Ausführungsform stellt aber eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur zentrischen Drehmitnahme eines zylindrischen Werkstücks, wie Rohr zum Gewindeschneiden oder dergleichen, mit einer reversierbar angetriebenen Hohlwelle, an der mindestens eine Spannvorrichtung mit einem Spannbackenträger und mehreren an diesen über Anlenkgüeder drehbar gelenkten Spannbacken vorgesehen ist, welch letztere zwei zueinander etwa symmetrische, gezahnte Flächen aufweisen, ferner mit einem relativ zum Spannbackenträger verdrehbaren Spannbacken-Betätigungsglied, und mit einer Bremsvorrichtung zum Erzeugen einer Drehwinkelverschiebung zwischen Spannbackenträger und Spannbacken-Betätigungsglied, um je nach Drehung der Hohlwelle die Spannbacken gemeinsam in Richtung auf das Werkstück oder von diesem weg zu verdrehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannbackenträger (7, 9) drehfest mit der reversierbar angetriebenen Hohlwelle (3) verbunden ist, daß der Spannbackenträger (7, 9) für jeden Spannbacken (8) eine aus zwei etwa V-förmig zueinander verlaufenden Abschnitte gebildete Ausnehmung (7a) aufweist, in der ein Bolzen (8a) des betreffenden Spannbackens (β) verschiebbar geführt ist, daß am Spannbackenträger (7,9) pro Spannbakken (8) zwei getrennte Anlenkglieder (761, 7 b 2) vorgesehen sind, und daß je nach der gewählten Drehrichtunt; (Fl, F2) ein Spannbacken (8) jeweils am Ende einer Verdrehung an dem einen oder dem anderen seiner beiten Ani.nkglieder (761, 7b 2) abstützbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruv ι 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spannbacken (8) eine an die beiden gezahnten Flächen (8b, 8c) angrenzende dritte Fläche (8g) mit zwei Ausnehmungen (8e, 8/) aufweist, von denen je nach der gewählten Drehrichtung die eine oder die andere an dem zugeordneten, als Bolzen ausgebildeten Anlenkglied (7b \,7b2)des Spannbackenträgers (7,9) abstützbar ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte der im Spannbackenträger (7, 9) vorgesehenen, etwa V-förmigen Ausnehmung (7a) jeweils kreisbogenförmig gekrümmt ausgebildet sind, und daß ihre Kreismittelpunkte mit der einen bzw. mit der anderen Mittelachse der beiden Anlenkglieder (7b 1, 7 b 2) zusammenfallen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kreisbogen der Ausnehmung (7 h) in der Draufsicht etwa die Form eines französichen Zirkumflex-Akzents bilden.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (8a) der Spannbacken außer in der zugeordneten Ausnehmung (7a) des Spannbackenträgers (7, 9) jeweils auch in einer zugeordneten, radial verlaufenden Ausnehmung (4/) des Spannbacken-Betätigungsglieds (4) geführt sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannbackenträger zwei miteinander starr verbundene Platten (7,9) aufweist, und daß die Spannbacken (8) zwischen diesen beiden Platten (7,9) geführt sind.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist bekannt aus der US-PS 29 85 458. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind am Spannbackenträger Drehzapfen starr befestigt, auf denen die Spannbacken jeweils drehbar und gegen axiale Verschiebung gesichert angeordnet sind. Ferner hat das — mit einer Antriebs-Hohlwelle fest verbundene — Spannbacken-Betätigungsglied radial nuch innen ίο ragende Vorsprünge, die mit radialen Schlitzen versehen sind und die eine Doppelfunktion haben:

a) Diese Vorsprünge müssen die Spannbacken und über diese auch den Spannbackenträger axial am Spannbacken-Betätigungsglied festhalten.

b) Die radialen Schlitze dienen zum Eingriff mit den äußeren Enden der Spannbacken und verdrehen die Spannbacken, wenn durch eine Reibungsbremse eine Relativbewegung zwischen Spannbacken-Betätigungsglied und Spannbackenträger erzeugt

wird.