DE2816163A1

DE2816163A1 - Selbstzentrierendes spannfutter

Info

Publication number: DE2816163A1
Application number: DE19782816163
Authority: DE
Inventors: Werner Becker
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1978-04-14
Filing date: 1978-04-14
Publication date: 1979-10-25
Also published as: NL7902186A; JPS54140276A; GB2018638B; GB2018638A

Description

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Selbstzentrierendes Spannfutter

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein selbstzentrierendes, drehbares Spannfutter, insbesondere zum Spannen von Rohren, mit einem drehbaren Grundkörper, an dem über Spindeln verschiebbare Spannbacken gelagert sind, sowie mit einem auf dem Grundkörper drehbar gelagerten, antreibbaren Spannzahnkranz, der mit den Spindeln in Wirkverbindung steht.

Mit diesem Oberbegriff wird auf einen Stand der Technik Bezug genommen, wie er beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung P 27 51 147 bekannt geworden ist. Das darin vorgeschlagene'Spannfutter weist in einem Drehfutterkörper geführte Spindeln auf, die mit Ritzeln versehen sind. Diese Ritzel greifen in eine : Kegelverzahnung eines auf dem Grundkörper drehbar gelagerten und antreibbaren Spann-Zahnkranzes. Ferner weist dieser Spannzahnkranz eine weitere Verzahnung für ein motorisch angetriebenes Antriebszahnrad auf. Die Spindeln selbst weisen Trapezgewinde auf, die mit entsprechenden Gegengewinden in der zugehörigen Spannbacke kämmen, welche radial verschiebbar im Grundkörper gelagert ist. Dabei erfolgt eine Abstützung der Spindel innerhalb des Grundkörpers durch einen Spindelhaltebolzen, der so dimensioniert sein muß,

daß er die gesamte Spannkraft übertragen kann.

Von Nachteil bei diesem bekannten Spannfutter ist die komplizierte Ausbildung des antreibbaren Spannzahnkranzes mit. den beiden unterschiedlichen Verzahnungen. Dies ist insbesonde:, _ dann ungünstig, wenn derartige Spannfutter zum Spannen von Rohren mit Durchmessern im Bereich von 1200 - 2000 mm verwendet werden sollen. Insbesondere bei dem Spannen dieser Großrohre ist es auf Grund der vorgesehenen zweifachen Verzahnung am drehbaren Spann zahnkranz und der"dadurch vorgegebenen Übersetzungsverhältnisse sowie im Hinblick auf das große Gewicht der Rohre und entsprechend großer Spannkräfte, notwendig einen Motor zum Antreiben des Spannzahnkranzes vorzusehen,

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welcher ein großes Drehmoment aufweist. Im Prinzip ist dies bei dem derzeitigen Stand der Technik auf dem Gebiet der Elektromotoren kein besonderes Problem. Es ist jedoch, zu berücksichtigen, daß nach dem Spannen und vor Einleitung der Drehbewegung des Spannfutters die mechanische Verbindung zwischen Spannmotor und Spannzahnkranz gelöst werden muß Dies könnte beispielsweise durch Ausrücken des Antriebsritzels des Motors erfolgen. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß es günstiger ist, eine entsprechende Kupplung zwischen Antriebsritzel und Motorwellenausgangsachse vorzusehen. Im Hinblick auf das genannte notwendige große Drehmoment ist jedoch eine entsprechend starke Kupplung vorzusehen, was in bezug . auf die Herstellkosten und die räumliche Ausbildung von Nachteil ist.

Darüber hinaus muß bei den eingangs genannten bekannten Spannfutter die gesamte Spannkraft und somit auch das Rohrgewicht von dem Spindelhaltebolzen aufgefangen werden. Dies erfordert eine entsprechende große Dimensionierung.· Zum anderen treten mit zunehmendem Rohrdurchmesser und damit mit zunehmendem Gewicht große Reibungskräfte zwischen Spindel und Spindelhalter auf, die den Wirkungsgrad negativ beeinflussen. Ein weiterer Nachteil des bekannten Spannfutters besteht darin, daß die Spindel frei zugänglich ist, so daß vom Rohr abfallende Späne, Rostteile oder sonstige Verschmutzungen in den Bereich der Spindelführung fallen können und dort zu einer Verschlechterung der

Rexbungsverhältnxsse und damit der Gängigkeit der Spindel führen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die obengenannten Nachteile bei einem Spannfutter der eingangs genannten Art zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß das selbstzentrierende, drehbare Spannfutter der eingangs genannten Art einen Zahnkranz mit einer Verzahnung aufweist,

in der sowohl das Antriebsritzel zum Drehen des Spannzahnkranzes als auch die Antriebsritzel· zum Drehen der Spindeln kämmen.

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Durch die Erfindung wird somit vorteilhaft es nur noch notwendig, den Spannzahnkranzmit einer Verzahnung zu versehen, was insbesondere bei Spannfuttern für Rohre mit großen Durchmessern (bis zu 2000 mm Rohrdurchmesser) im Hinblick auf die Herstellung, Wartung und Funktionsgenauigkeit von wesentlicher Bedeutung ist.

Die Verzahnung des Zahnkranzes ist dabei vorteilhaft als· Stirnradverzahnung ausgebildet, so daß insbesondere als Antriebsritzel die in dem Zahnranz kämmen einfach herstellbare Stirnradzahnräder verwendet werden können. Im Hinblick darauf, daß nunmehr im Spannzahnkranz sowohl das Antriebsritzel des Motors, als auch die Antriebsritzel für die Spindeln kämmen, können''Übersetzungsverhältnisse gewählt werden, so daß ein kleineres Spannantriebsmotor-iDrehmoment ausreichend ist.

Hierzu wird in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, daß das Spindelantriebsritzel mit einer Schneckenwelle eines Schneckenradgetriebes mechanisch fest verbunden ist, dessen Schneckenrad ebenfalls mechanisch fest mit der Spindel verbunden ist. Durch die Anwendung des Schneckenradgetriebes bei

dem das Schneckenrad vorzugsweise in einem Schneckenradgehäuse in Drucklagern (Kegelrollenlager) gelagert ist, wird zum einen die obengenannte für das Drehmoment vorteilhafte Dimensionierung der Übersetzungsverhältnisse mit günstig unterstützt. Zum anderen wird nunmehr die über die Spannbacken auf die Spindeln wirkende Spannkraft und Haltekraft für die Rohre nicht mehr über Spindelführungsbolzen, sondern über die genannten Drucklager zu dem Spannfutterkörper geleitet. Damit wird eine Spindelantriebseinheit geschaffen, die günstige Reibungswerte aufweist, so daß auch bei Rohren mit großen Durchmessern und entsprechend großer Haltekraft ein einwandfreies Spannen und haltender Rohre ermöglicht wird. Die hierzu erforderliche vom Antriebsmotor aufzubringende Kraftist im Hinblick auf die günstigen Reibungsverhältnisse kleiner als bei den eingangs beschriebenen bekannten Futtern.

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Bevorzugt weist die Spindel eine Laufmutter auf, die mit einer, in einer Führung im Grundkörper radial verschiebbaren Grundbacke mechanisch fest verbunden ist. Dabei weist die Grundbacke vorteilhaft eine Mittenbohrung auf, in welche die Spindel bei vom Rohr weg-bewegter Spannbacke hineinragt. Das Ende der Bohrung ist bevorzugt derart ausgebildet, daß keinerlei Verschmutzungen durch vom Rohr herabfallende Rostteile o.dgl. in die Mittenbohrung und damit in den Bereich der Spindel fallen können. Bevorzugt ist hierzu, entweder die Grundbacke mit einer Sacklochbohrung ausgestattet, deren Ende eine kleine öffnung zum Entweichen der Luft aufweist. Eine andere Möglichkeit besteht vorteilhaft darin, die Bohrung als Durchgangsbohrung auszubilden,und das Ende mit einem Schmutzsieb zu verschließen.

Der nachfolgenden Beschreibung wird anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnungen sowie unter Hinweis auf weitere vorteilhafte Merkmale ein nach der Erfindung ausgebildetes Spannfutter näher erläutert.

Es veranschaulicht

Fig.1 das Spannfutter nach der Erfindung in Seitenansicht,

Fig.2 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig.1

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Das selbstzentrierende, drehbare Spannfutter insbesondere zum Spannen von Rohren ist in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnet. Das Spannfutter 10 weist einen Spannfutterhalter 11 auf, der einen drehbaren Grundkörper 12 enthält. An dem Grundkörper . sind über Spindeln 13 verschiebbare Grundspannbacken 28 gelagert. Ferner ist auf dem Grundkörper 12 ein Spannzahnkranz 15 drehbar (über Kugel 16)gelagert. Nach der Erfindung weist der Zahnkranz 15 Verzahnung 17 auf,

in die sowohl ein Antriebsritzel 18 eines mit 19 bezeichneten Antriebsmotors zum Drehen des Zahnkranzes kämmt, als auch diejenigen Antriebsritzel 20 eingreifen, die zum Drehen der Spindel 13 dienen. Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, ist dabei der Motor 19 fest mit dem Spannfutterhalter 11 verbunden und unter Zwischenschaltung einer Kupplung 21 mit dem Antriebsritzel 18 mechanisch gekoppelt. Das Spindelantrxebsritzel 20 ist_;

mit einer Schneckenwelle 22 eines Schneckenradgetrxebes 23 mechanisch fest verbunden. Das zum Schneckenradgetriebe 23 zugehörige Schneckenrad 14 ist fest mit der Spindel 13 verbunden und über Drucklager 24 auch entgegen der Spannrichtung 25 im Gehäuse 26 des Schneckenradgetrxebes 23 gestützt. Die Spindel 13 weist eine Laufmutter 27 auf, die mechanisch fest in einer Grundbacke 28 gehalten ist. Die Grundbacke 28 ist in einer Führung 29 im Grundkörper in Pfeilrichtung 25 axial zum spannenden Rohr 30 verschiebbar. Dabei ist, wie Fig.2 zeigt, die Führung sowie der Querschnitt 31 der Grundbacke 28 Doppel-T-förmig ausgebildet. Die Grundbacke 28 weist ferner eine Mittenbohrung 32 auf, deren Ende 33 verschlossen ist. Lediglich zur Luftentweichung ist eine Luftöffnung 34 vorgesehen. Dadurch wird vorteilhaft erreicht, daß keinerlei Verschmutzungen in den Bereich der Spindel 13 gelangen können. Die Mittenbohrung dient dabei

. zur Aufnahme der Spindel bei vom Rohr 30 wegbewegterSpannbacke.

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Wie ferner aus der Fig.1 hervorgeht, können an die Grundbacken Aufsatzbacken 35 befestigt werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil,"wenn mit einer Einrichtung, die für das Spannen von Rohren mit großen Durchmessern (2000 mm Durchmesser),Rohre kleineren Durchmessers (200 mm Durchmesser) gespannt werden sollen. Die Aufsatzbacken sind dabei bevorzugt über Führungen 36 (s.Fig.2) und Schrauben 37 sowie gegebenenfalls Keile 38 mit der Grundbacke mechanisch verbunden. Wie aus Fig.1 ferner hervorgeht, können auch mehrere Aufsatzbacken verwendet werden, in diesem Fall ist die zweite Aufsatzbacke mit 39 bezeichnet.

An dem Grundkörper 12 ist ein

Zahnkranz 40 befestigt, der über Kugel 41 drehbar auf dem Spannfutterhalter 11 gelagert ist. In dem Zahnkranz 40, welcher !eine Verzahnung 40 aufweist, .- greift ein Antriebsritzel 42 eines Antriebsmotores 43 ein, durch welchen das Spannfutter und das darin eingespannte Rohr gedreht wird. Der Motor 43 ist mit dem Spannfutterhalter 11 mechanisch fest verbunden .

Zum Spannen eines Rohres wird nach Einführung des Rohres in den Spannfutterhalter 11 zunächst der Motor 19 betätigt und bei eingekuppelter Kupplung 21 über das Antriebsritzel 2 0 der Spannzähnkranz geiht.^Durch die Drehung des Zahnrades werden die Antriebsritzel 18 gleichzeitig gleichmäßig gedreht und über die vorgesehene Schneckenwelle das Schneckenrad und damit die Spindeln 13.Durch die Drehung der Spindel 13 wird die Laufmutter 27 in Spannrichtung 25 und damit die Grundbacke 28 mit den gegebenenfalls aufgesetzten Aufsat zbacken 35 und 39 gegen das zu spannende Rohr '30 bewegt.Nach dem Spannen des Rohres, welches vorzugsweise von vier gleichmäßig (90°) um das Rohr und entsprechend im Grundkörper gelagerten Grundbacken gespannt wird, wird die Kupplung 21 geöffnet, so daß nunmehr das Antriebsritzel 18 keine feste mechanische Verbindung mehr mit . dem Antriebsmotor 19 hat.

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Durch Betätigung des Antriebsmotors 43 kann nunmehr das Spannfutter mit dem eingespannten Rohr beliebig gedreht werden.

Zum Lösen der Spannbacken vom Rohr findet der beschriebene Vorgang in umgekehrter Reihenfolge statt. Um ein Herausdrehen in Pfeilrichtung 25 der Spannbacken bei nicht eingespannten Rohren zu vermeiden, wird bevorzugt eine mechanische Sperre zwischen Spannbacke und Grundkörper vorgesehen oder über elektrische Endschalter der Spannmotor abgeschaltet.

Beim oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind, wie erwähnt, bevorzugt vier Spannbacken vorgesehen, die Erfindung ist selbstverständlich auch bei Backenspannfutter anwendbar, die eine andere Spannbackenzahl aufweisen. In jedem Fall wird durch den Zahnkranz 15 eine gleichmäßige Bewegung aller Spannbacken erreicht und damit eine selbstzentrierende Wirkung des Spannfutters, wie dies insbesondere für Rohre vorteilhaft ist.

Darüber hinaus kann insbesondere bei Futter für kleinere Durchmesser auch der Motor 43 sowie die Verzahnung am Zahnkranz 40 weggelassen werden. In diesem Fall dient der Motor 19 sowohl zum Spannen als auch zum Drehen, wobei gegebenenfalls unterschiedliche Motor-Drehmomente verwendet werden.

Die bei der obengenannten bevorzugten Ausführungsform verwendeten Bauteile können selbstverständlxch durch äquivalente Bauelemente ersetzt werden, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

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Claims

MESSER GRIESHEIM GMBH MG 1127

Kennwort: Großrohr-Spannfutter EM 880

Erfinder: Becker, Ordner: XVIII

Be/Hi Ffm, 07.04.1978

Bezeichnung: Selbstzentrierendes Spannfutter

Ansprüche

( 1. jSelbstzentrierendes, drehbares Spannfutter, insbesondere —zum Spannen von Rohren, mit einem drehbaren Grundkörper, an dem über Spindeln verschiebbare Spannbacken gelagert sind, sowie mit einem auf dem Grundkörper drehbar gelagerten, antreibbaren Spannzahnkranz, der mit den Spindeln in Wirkverbindung steht,

dadurch gekennzeichnet, daß der Spannzahnkranz (15) eine Verzahnung' (17) aufweist, in der sowohl das Antriebsritzel (18) zum Drehen des Zahnkranzes (15) als auch die Antriebsritzel (20) zum Drehen der Spindeln (13) kämmen.

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Rljtt ^ zur.i S'.hre,ben vom MG 1127
2. Spannfutter nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Spindelantriebsritzel (20) mit einer Schneckenwelle (22) eines Schneckenradgetriebes (23) mechanisch fest verbunden ist, dessen Schneckenrad (14) mechanisch fest mit der Spindel (13) verbunden ist.
3. Spannfutter nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (13) eine Laufmutter (27) aufweist, die mit einer in einer Führung (29) im Grundkörper (12) axial verschiebbaren Grundbacke (28) mechanisch fest verbunden ist.
4. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Grundbacke (28) Aufsatzbacken (35,39) befestigbar sind.
5. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Grundkörper (12) ein auf einem Spannfutterhalter (11) drehbar gelagerter Zahnkranz (40) befestigt ist, in dessen Verzahnung ein Antriebsritzel (42) zum Drehen des Spannfutters (10) eingreift.

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