DE4331255C2 - Vorrichtung zur Halterung von Werkstücken mittels einer Spannzange - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Halterung von Werkstücken, insbesondere von flexiblen Werkstücken, vorzugsweise von Dichtmanschetten für Absperrarmaturen, mittels einer Spannzange, die aus einer Vielzahl von Spannarmen besteht.

Aus der DE 38 02 003 A1 ist ein Spannfutter zum Einspannen der mit Außengewinde versehenen Enden von Gewindeschäften bekannt, wobei das Spannfutter einen Spanneinsatz mit einer Vielzahl von Spannarmen aufweist, die als zwei­ armige Hebel ausgebildet sind.

Ausgehend von dem eingangs bezeichneten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung der angegebenen Art zu schaffen, mittels derer das Spannen von Werkstücken, insbesondere von flexiblen Werkstücken, vorzugsweise von Dichtmanschetten für Absperrarmaturen, in einfacher Weise und mit hoher Präzision und Sicherheit durchzuführen ist, wobei die Vorrichtung zudem geeignet sein soll, ein entsprechendes Werkstück zu positionieren und anschließend freizugeben.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß die Spannarme an einem Nabenteil mit ihrem einen Ende schwenkbar gehaltert sind und in gleicher Richtung vom Nabenteil abragen, und daß eine Schubhülse vorgesehen ist, die vom nabenseitigen Ende der Spannarme her auf die Spannarme aufschiebbar ist, wobei mit zunehmendem Aufschubweg die Spannarme zunehmend in die Spannlage zwangsverschwenkbar sind und zwar aus einer Freigabelage, in welcher die Spannarme divergierend zueinander gerichtet sind, in die Spannlage, in welcher die Spannarme im wesentlichen parallel zueinander gerichtet verlaufen.

Durch diese Ausbildung ist es möglich, beispielsweise ein gummielastisches Teil wie eine Dichtmanschette in einfacher Weise zu spannen und zu positionieren und auch wieder freizugeben, wozu zunächst die Freigabelage eingestellt wird, in welcher die Schubhülse zum nabenseitigen Ende der Spannarme hin verschoben ist, so daß die Spannarme in die Freigabelage verschwenken können. In dieser Position ist das entsprechende zu spannende Werkstück, beispielsweise eine Dichtmanschette zwischen die aufgeschwenkten Enden der Spannarme einzusetzen. Durch Verschieben der Schubhülse in Richtung zum freien Ende der Spannarme hin, werden diese in die Spannlage aufeinander zu verschwenkt, so daß das zwischen den Spannarmen befindliche Werkstück sicher eingeklemmt und eingespannt gehalten ist. In dieser Spannlage kann das Werkstück mit der entsprechenden Vorrichtung manuell oder maschinell entsprechend positioniert werden, bis das Werkstück die gewünschte Lage erreicht hat. Anschließend kann die Spannvorrichtung in geschlossener Lage von dem Werkstück abgezogen werden, sofern es sich um ein gummielastisches Werkstück, beispielsweise eine Dichtmanschette handelt, oder aber die Spannvorrichtung kann auch geöffnet werden, indem die Schubhülse zum nabenseitigen Ende der Spannarme verschoben wird, so daß diese in die Freigabelage verschwenken können.

Um die Spannarme in einfacher Weise an der Nabe schwenkbeweglich haltern zu können, ist vorgesehen, daß das Nabenteil eine kreisförmige Scheibe aufweist, die randseitig eine umlaufende Ringwulst besitzt, daß die Spannarme an ihrem nabenseitigen Ende die Scheibe samt Ringwulst umgreifende Abwinklungen aufweisen, die im Übergang zum Spannarm entsprechend der Form der Ringwulst gerundet sind, und daß auf dem Nabenmittelteil ein Spannelement gehaltert ist, mittels dessen die Abwinklungen der Spannarme zur diesen zugewandten Seite der kreisförmigen Scheibe hin vorgespannt gehalten sind, so daß die Spannarme bei zur Nabe hin verschobener Schubhülse aufgespreizt gehalten sind und bei zu den freien Spannarmenden hin verschobener Schubhülse unter Vorspannung des Spannelementes in die Spannlage gedrängt sind.

Durch diese Anordnung ist es möglich, die Spannarme lediglich lagerichtig dem Nabenteil zuzuordnen, wobei der gerundete Bereich im Übergang zwischen der Abwinkelung und dem Spannarm in Eingriff mit der Ringwulst gebracht wird, wobei ferner durch das Spannelement die Abwinklungen gegen die kreisförmige Scheibe gedrängt werden, so daß die Elemente miteinander verbunden sind. Vorzugsweise ist dabei die Anordnung der Ringwulst so vorgenommen, daß diese von der kreisförmigen Scheibe in Richtung auf das den freien Spannarmenden abgewandte Ende der Nabe vorspringend abragt, während der entsprechende gerundete Bereich im Übergang zwischen der Abwinkelung und den Spannarmen durch eine gerundete Nut an der Innenfläche der Abwinkelung nahe des Übergangsbereiches zum Spannarm gebildet ist, so daß sowohl die Verschwenkmöglichkeit sichergestellt ist, als auch eine Zwangsarretierung der Teile aneinander erfolgt, wenn diese durch das Spannelement vorgespannt gehalten sind.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß das Spannelement eine auf der Nabe angeordnete und koaxial diese umfassende Schraubendruckfeder ist, die sich unter Zwischenlage von Ringscheiben an den Abwinkelungen der Spannarme und an einem nabenfesten Widerlager abstützt.

Diese Ausbildung des Spannelementes erlaubt einerseits eine einfache Montage und stellt andererseits die gewünschte Funktion des Spannelementes sicher. Das nabenfeste Widerlager kann dabei beispielsweise durch einen Sprengring gebildet sein, der in eine Nut am Ende der Nabe eingesetzt ist.

Um eine exakte Führung der Spannarme über den gesamten Schwenkweg zu erreichen und damit ein exaktes Spannen und Ausrichten der Spannarme sicherzustellen, wird vorgeschlagen, daß vom Nabenteil gleichgerichtet zu den abragenden Spannarmen und koaxial zum Nabenteil abragend eine Führungshülse angeordnet ist, die nach radial außen offene Führungsschlitze für die Spannarme aufweist, in welchen die im Querschnitt etwa rechteckigen Spannarme über den gesamten Schwenkweg geführt sind.

Durch diese Ausbildung ist sichergestellt, daß die Spannarme über den gesamten Schwenkweg sicher geführt sind, da die sich etwa über ein Viertel der Länge der Spannarme erstreckende Führungshülse mit ihren Führungsschlitzen die Spannarme während der gesamten Schwenkbewegung aus der Freigabelage in die Spannlage zwangsführt.

Bevorzugt ist ferner vorgesehen, daß das Nabenteil samt Führungshülse, Spannelement und Spannarmen an einem Vorrichtungsgestell axial verschiebbar gehaltert ist und die Schubhülse ebenfalls an dem Vorrichtungsgestell verschieblich gehaltert ist, wobei diese Elemente mittels eines Stelltriebes relativ zueinander und zum Vorrichtungsgestell verschiebbar sind.

Mittels des Stelltriebes kann die Spannvorrichtung automatisch betätigt werden, beispielsweise durch einen pneumatischen, hydraulischen oder auch elektromotorischen Stelltrieb.

Ferner ist bevorzugt vorgesehen, daß die Spannarme nahe ihrer freien Enden zum von den Spannarmen umgebenen Spannraum hin abragende Finger oder dergleichen Halteelemente aufweisen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt, und zwar anhand einer Einzugsvorrichtung für Dichtmanschetten für Absperrschieber.

In Fig. 1 ist die Vorrichtung in einer Position gezeigt, in welcher die in Spannlage befindliche Vorrichtung durch den Durchgangskanal 1 einer Absperrarmatur 2, insbesondere eines Absperrschiebers, gesteckt ist.

In der Zeichnungsfigur 2 ist eine Positionierung der Teile gezeigt, in welcher die Vorrichtung sich in der Freigabelage befindet.

In Zeichnungsfigur 3 ist die Vorrichtung bei in Spannlage befindlichen Spannarmen gezeigt;

in Fig. 4 rechts ist die Vorrichtung in einer Position gezeigt, in welcher die Dichtmanschette 3 in Sollage der Absperrarmatur 2 zugeführt ist, während in Fig. 4 links eine Position gezeigt ist, in welcher die Vorrichtung von der Dichtmanschette 3 abgezogen wird.

In Fig. 5 bis 7 sind Einzelheiten der Vorrichtung in unterschiedlichen Ansichten, teilweise geschnitten gezeigt.

Die Vorrichtung zur Halterung eines Werkstückes, im Ausführungsbeispiel einer gummielastischen Dicht­ manschette 31 besteht im wesentlichen aus einer Spannzange, die eine Vielzahl von Spannarmen 4, beispielsweise 36 solcher Spannarme 4, aufweist. Die Spannarme 4 sind im Querschnitt etwa rechteckig. Sie können gerundete Randkanten 5 bzw. 6 aufweisen. Die Spannarme 4 sind an einem Nabenteil 7 mit ihrem einen Ende schwenkbar gehaltert, wobei sie alle in gleicher Richtung vom Nabenteil 7 (in den Zeichnungsfiguren 1 bis 4 nach oben) abragen.

Ferner ist eine Schubhülse 8 vorgesehen, die vom nabenseitigen Ende der Spannarme 4 her auf die Spannarme 4 aufschiebbar ist, wobei mit zunehmendem Aufschubweg die Spannarme 4 zunehmend in die Spannlage zwangsverschwenkt werden, und zwar aus einer Freigabelage, wie sie beispielsweise in Fig. 2 gezeigt ist, in welcher die Spannarme divergierend zueinander gerichtet sind, in eine Spannlage, die beispielsweise in Fig. 4 gezeigt ist, in welcher die Spannarme 4 im wesentlichen parallel zueinander gerichtet verlaufen.

Das Nabenteil 7 ist einstückig mit einer kreisförmigen Scheibe 9 ausgebildet, die randseitig eine umlaufende Ringwulst 10 besitzt. Diese Ringwulst ragt nicht radial von der kreisförmigen Scheibe 9 ab, sondern die Ringwulst ragt quasi von der Randkante der Scheibe 9 zum Ende der Nabe 7 hin ab, also rechtwinklig zur Scheibe 9. Die nach radial außen gerichtete Randkante 11 der Scheibe 9 ist im Winkel von etwa 45° geschrägt.

Die Spannarme 4 weisen an ihrem nabenseitigen Ende jeweils die Scheibe 9 samt Ringwulst 10 umgreifende Abwinkelungen 12 auf, die im Übergang zum Spannarm 4 entsprechend der Form der Ringwulst gerundet sind. Die Rundung ist mit 13 bezeichnet. Diese Rundung ist durch eine gerundete Nut gebildet, die in der Abwinkelung 12 innenliegend ausgebildet ist und zwar im Übergangsbereich zu dem eigentlichen Spannarm 4. Die Bemessung der Abwinkelung 12 ist so getroffen, daß diese bei geöffneter Spannvorrichtung mit ihrem Ende am Umfang der Nabe 7 als Anschlagbegrenzung anliegt, wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, während der Innenbereich 14 jedes Spannarmes 4 in der Schließlage der Vorrichtung, beispielsweise gemäß Fig. 1 an der Schrägflanke 11 der Scheibe 9 als Anschlagbegrenzung anliegt.

Hierdurch sind die beiden möglichen Extremlagen der Spannarme definiert. Auf dem Mittelteil der Nabe 7 ist ein Spannelement 15 gehaltert, mittels dessen die Abwinkelungen 12 der Spannarme 4 zur den Abwinkelungen 12 zugewandten Seite der kreisförmigen Scheibe 9 hin vorgespannt gehalten sind, so daß die Spannarme 4 bei zur Nabe 7 hin verschobener Schubhülse 8 aufgespreizt sind, wie aus Fig. 2 ersichtlich, und bei zu den freien Spannarmenden hin verschobener Schubhülse 8 unter Vorspannung des Spannelementes 15 in die Spannlage gedrängt sind, wie beispielsweise aus Fig. 1 ersichtlich ist. Durch die entsprechende Anordnung und Ausbildung der Ringwulst 10 und der Nut 13 ist gewährleistet, daß die Abwinkelungen 12 nicht nach außen wandern können, sondern in der in den Zeichnungen dargestellten Sollage während der Verschwenkung und in den beiden möglichen Extremlagen gehalten sind.

Das Spannelement 15 besteht aus einer auf der Nabe 7 angeordneten und koaxial zu dieser ausgerichteten Schraubendruckfeder 16, die sich unter Zwischenlage von Ringscheiben 17 bzw. 18 an den Abwinkelungen 12 der Spannarme 4 und an einem nabenfesten Widerlager 19 abstützt, welches durch einen in einer Nut der Nabe 7 angeordneten Sprengring gebildet ist.

Vom Nabenteil 7 ist gleichgerichtet zu den abragenden Spannarmen 4 und koaxial zum Nabenteil 7 abragend eine Führungshülse 20 angeordnet und am Nabenteil 7 mittels einer Schraube 21 befestigt, die nach radial außen offene Führungsschlitze 22 aufweist. Diese Führungsschlitze 22 entsprechen in ihrer Anzahl der Anzahl der Spannarme 4. Die Breite der Führungsschlitze 22 ist der Breite der Spannarme 4 angepaßt, wobei die Tiefe der Führungsschlitze 22 so bemessen ist, daß die Spannarme 4 über ihren gesamten Schwenkweg in den Führungsschlitzen 22 geführt sind. Die Spannarme 4 weisen nahe ihrer freien Enden zum von den Spannarmen 4 umgebenen Spannraum hin abragende Finger oder dergleichen Halteelemente 23 auf. Die Funktion der Vorrichtung ist anhand des Ausführungsbeispieles nachstehend näher erläutert. Mittels der gezeigten Vorrichtung kann eine ringförmige Dichtmanschette 3 mit nach radial außen abragenden Dichtschenkeln 24,25 lagerichtig gefaßt und zum Zwecke des Einbaues in die Absperrarmatur 2 dieser lagerichtig zugeführt und dort positioniert und abgelegt werden.

Die Absperrarmatur 2 ist an einem Vorrichtungsgestell 26 eingespannt und festgehalten. An dem Vorrichtungsgestell ist ferner die Nabe 7 samt der daran befestigten Teile und Spannarme 4 verschieblich (in den Zeichnungsfiguren 1 bis 4 von oben nach unten bzw. unten nach oben ) gehaltert.

In Zeichnungsfigur 1 ist eine Position gezeigt, in der die Schubhülse 8 relativ zu den Spannarmen 4 zu deren freiem Ende hin verschoben ist, wobei hierdurch die Spannarme 4 eingeschwenkt sind. Der Außendurchmesser der Schubhülse 8 ist dabei gering kleiner als der Durchlaßkanal 1 durch die Absperrarmatur 2, so daß die Vorrichtung mit der Schubhülse 8 in diesen Durchgangskanal 1 der Absperrarmatur eingeschoben werden kann. Die Vorrichtung wird bis zu einer Position in den Durchgangskanal 1 der Absperrarmatur 2 eingeschoben, die in Fig. 2 ersichtlich ist. In dieser Position wird die Schubhülse 8 gemäß Zeichnungsfigur 2 nach unten verschoben, wozu die Schubhülse 8 über pneumatische, hydraulische oder sonstige Stellelemente maschinell verstellbar ist. Unter der Wirkung des Spannelementes 15, welches auf die Abwinkelungen 12 einwirkt, werden die Spannarme 4 nach radial außen verschwenkt, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. In dieser Position kann die Dichtmanschette 3 in den von den Spannarmen 4 begrenzten Raum eingesetzt werden, wobei der Dichtflansch 25 der Manschette 3 von den Halteelementen 23 übergriffen wird. Anschließend wird die Nabe 7 samt Spannarmen 4 aus der Position gemäß Fig. 2 nach unten verschoben, was wiederum durch entsprechende pneumatische, hydraulische oder sonstige Stellelemente erfolgen kann, die am Vorrichtungsgestell 26 gehaltert sind. Auf diese Weise werden die Spannarme 4 in die Spannlage überführt, die beispielsweise in Fig. 3 gezeigt ist. Die Nabe 7 samt Spannarmen 4 wird aus der Position gemäß Fig. 2 weiter bis in die Position gemäß Fig. 4 linke Seite verschoben, wobei der Dichtflansch 24 sich in der entsprechenden Ausnehmung 27 der Absperrarmatur 2 anlegen und abstützen kann. Die Vorrichtung wird samt Spannarmen 4 weiter in Zeichnungsrichtung nach unten verschoben, wobei durch die Halteelemente 23 der untere Dichtflansch 25 der Dichtmanschette 3 elastisch verformt wird, in eine Form, die in Fig. 4 links dargestellt ist. Nach weiterer Verschiebung der Vorrichtung, insbesondere der Spannarme 4 in eine Position, die in Fig. 4 rechts gezeigt ist, geben die Halteelemente 23 den Dichtflansch 25 frei und der Dichtflansch 25 springt unter der ihm eigenen Federelastizität in die entsprechende Ausnehmung 28 der Absperrarmatur 2. Gleichzeitig kann die Schubhülse 8 weiter in Zeichnungsfigur 4 nach unten verfahren werden, wie aus Fig. 4 rechte Abbildung ersichtlich. Es kann damit in sehr einfacher Weise eine ringförmige Dichtmanschette 3 relativ zu der entsprechenden Absperr­ armatur 2 positioniert und in diese eingesetzt werden, ohne daß es dabei zu Beschädigungen der Dichtmanschette 3 kommt.

Die Vorrichtung ist nicht nur zur Montage derartiger ringförmiger Dichtmanschetten geeignet, sondern es sind auch andere Werkstücke oder Bauteile mit der Vorrichtung spannbar und positionierbar.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Halterung von Werkstücken, insbesondere von flexiblen Werkstücken, vorzugsweise von Dichtmanschetten für Absperrarmaturen, mittels einer Spannzange, die aus einer Vielzahl von Spannarmen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannarme (4) an einem Nabenteil (7) mit ihrem einen Ende schwenkbar gehaltert sind und in gleicher Richtung vom Nabenteil (7) abragen, und daß eine Schubhülse (8) vorgesehen ist, die vom nabenseitigen Ende der Spannarme (4) her auf die Spannarme (4) aufschiebbar ist, wobei mit zunehmendem Aufschubweg die Spannarme (4) zunehmend in die Spannlage zwangsverschwenkbar sind und zwar aus einer Freigabelage, in welcher die Spannarme (4) divergierend zueinander gerichtet sind, in die Spannlage, in welcher die Spannarme (4) im wesentlichen parallel zueinander gerichtet verlaufen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nabenteil (7) eine kreisförmige Scheibe (9) aufweist, die randseitig eine umlaufende Ringwulst (10) besitzt, daß die Spannarme (4) an ihrem nabenseitigen Ende die Scheibe (9) samt Ringwulst (10) umgreifende Abwinkelungen (12) aufweisen, die im Übergang zum Spannarm (4) entsprechend der Form der Ringwulst (10) gerundet sind, und daß auf dem Nabenmittelteil ein Spannelement (15) gehaltert ist, mittels dessen die Abwinklungen (12) der Spannarme (4) zur diesen zugewandten Seite der kreisförmigen Scheibe (9) hin vorgespannt gehalten sind, so daß die Spannarme (4) bei zur Nabe (7) verschobener Schubhülse (8) aufgespreizt gehalten sind und bei zu den freien Spannarmenden hin verschobener Schubhülse (8) unter Vorspannung des Spannelementes (15) in die Spannlage gedrängt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannelement (15) eine auf der Nabe (7) angeordnete und koaxial diese umfassende Schraubendruckfeder (16) ist, die sich unter Zwischenlage von Ringscheiben (17, 18) an den Abwinklungen (12) der Spannarme (4) und an einem nabenfesten Widerlager (19) abstützt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vom Nabenteil (7) gleichgerichtet zu den abragenden Spannarmen (4) und koaxial zum Nabenteil (7) abragend eine Führungshülse (20) angeordnet ist, die nach radial außen offene Führungsschlitze (22) für die Spannarme (4) aufweist, in welchen die im Querschnitt etwa rechteckigen Spannarme (4) über den gesamten Schwenkweg geführt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Nabenteil (7) samt Führungshülse (20), Spannelement (15) und Spannarmen (4) an einem Vorrichtungsgestell (26) axial verschiebbar gehaltert ist und die Schubhülse (8) ebenfalls an dem Vorrichtungsgestell (26) verschieblich gehaltert ist, wobei diese Elemente mittels eines Stelltriebes relativ zueinander und zum Vorrichtungsgestell (26) verschiebbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannarme (4) nahe ihrer freien Enden zum von den Spannarmen (4) umgebenen Spannraum hin abragende Finger oder dergleichen Halteelemente (23) aufweisen.