DE4408469C2 - Haltevorrichtung für ein rohrförmiges Werkstück - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Halten eines rohrförmigen Werkstücks während eines Bearbeitungsvorgangs.

Beispielsweise bei der Beschichtung eines rohrförmigen Werkstückes ist es wichtig, daß es außen möglichst vollständig beschichtet wird. Dazu sollte die Halte- oder Transportvorrichtung für das Werkstück nicht mit einem Greifmechanismus außen auf der Oberfläche angesetzt werden, da ansonsten an den von dem Greifmechanismus bedeckten Stellen kein Material aufgetragen würde. In diesen Fällen müßte unter Umständen in einem nachfolgenden Arbeitsschritt der Greifmechanismus erneut - und zwar leicht versetzt - angebracht werden, damit anschließend die noch freien Stellen beschichtet werden.

Aus dem DE-GM 89 04 201 ist eine Montagevorrichtung für Kraftfahrzeug-Scheibenkupplungen bekannt. Sie weist zwei in Längsrichtung hintereinander angeordnete und gegeneinander verschiebbare Spannköpfe auf. Diese haben jeweils eine rotationssymmetrisch von der Außenkante zur Mittelachse geneigte, auf den benachbarten Spannkopf zulaufendende Seitenwand. Auf jeder dieser beiden Seitenwände ist jeweils eine frei bewegliche Spannhülse gelagert, die aus vier Zylindersektoren besteht. In Längsrichtung weisen die Zylindersektoren jeweils mehrere Axialrippen auf, zwischen denen Axialnuten verlaufen. Die Axialnuten sind auf ihren Außenflächen jeweils mit U-förmigen Vertiefungen versehen, die zusammen eine Umfangsnut zur Aufnahme eines aus Gummi bestehenden O-Ringes bilden.

Jeder O-Ring hält jeweils die vier Zylindersektoren der zugehörigen Spannhülse zusammen. Die O-Ringe schaffen keinen gasdichten Verschluß, da sie nicht bis auf den Grund der Axialnuten reichen.

Beim Einsatz der Montagevorrichtung werden die Spreizhülsen in die Nabe der jeweiligen Kupplungsscheibe eingeführt.

Über ein Gewinde werden die Spannköpfe gegeneinander geschoben, wodurch sich die Spreizhülsen gegen die Nabe der Kupplungsscheibe drücken. Die Kupplungsscheibe wird dabei senkrecht zur Längsachse der Montagevorrichtung ausgerichtet.

Die EP 0 209 756 B1 betrifft die (lösbare) Verbindung zweier Rohre eines Surfboard-Mastes. Das Ende des einen Rohres ragt teleskopartig ins Innere des anderen Rohres hinein. Beide Rohre sind miteinander verschraubt. Dazu ist an dem einen Rohr, dem Innenrohr, - mit einem kleinen Abstand zu seinem Ende - ein ringförmiges Element mit einem Außengewinde befestigt. Als Gegenstück weist das andere Rohr eine Hülse auf, an deren Ende ein Innengewinde angeordnet ist. Außen auf dem Innenrohr ist in dem Bereich zwischen dem ringförmigen Element (mit dem Außengewinde) und dem Ende des Innenrohres, das in das andere Rohr eintaucht, frei beweglich ein Ring aus elastischem Material vorhanden. Wenn die Rohre miteinander verschraubt sind, drückt eine konisch zur Längsachse zulaufende Innenfläche der Hülse den Ring gegen die Außenwand des Innenrohres. Dadurch wird an der Verbindungsstelle besonders wirkungsvoll das Eindringen von Wasser in die Rohre verhindert.

Die GB 22 41 995 A betrifft eine Vorrichtung zum vorübergehenden Befestigen eines Rohres über einem anderen, als Haltevorrichtung dienenden Rohr. Im Innern des letztgenannten Rohres ist ein Spannkopf vorhanden, der zu einer Seite kegelstumpfförmig zur Mittelachse ausgebildet ist. An dieser Seite wirkt er mit einem elastischen ringförmigen Gegenelement zusammen. Beim Spannen der Haltevorrichtung drückt der Spannkopf das Gegenelement derart auseinander, daß es umlaufend die Innenwand des (zu haltenden) äußeren Rohres berührt. Die Verformung des Gegenelementes dient dem Halten des äußeren Rohres, ein gasdichter Verschluß wird nicht erwähnt.

Aus der DE 33 467 850 A1 ist eine Verbindungsvorrichtung für ein Endoskop bekannt. Dort sind verschiedene O-Ringe erwähnt, die im montierten Zustand in geeignete Aussparungen gedrückt werden und dadurch einen gasdichten Verschluß bilden. Es handelt sich nicht um eine Haltevorrichtung, die ein Werkstück während eines Bearbeitungsvorgangs hält.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Haltevorrichtung für ein rohrförmiges Werkstück zu schaffen, mit Hilfe derer das Werkstück besonders einfach gehoben, gesenkt, transportiert, eingespannt und wieder abgezogen werden kann, ohne daß die Haltevorrichtung das Werkstück außen umgreift.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Haltevorrichtung nach Anspruch 1.

Besonders vorteilhaft ist der dichtende Abschluß im Innern des Werkstücks durch das gasdichte Material. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß beim senkrechten Eintauchen des rohrförmigen Werkstücks in eine Flüssigkeit durch das eingetauchte, unverschlossene Ende des Werkstückes keine Flüssigkeit ins Innere eindringt. Die günstige Lage des gasdichten Materials zwischen den benachbarten Spannköpfen garantiert einen festen Sitz des Materials. Zusätzlich ist durch die erfindungsgemäße Haltevorrichtung bei jeder Bestückung mit einem rohrförmigen Werkstück stets die gleiche Positionierung gewährleistet, denn beim Spannen der Spannkörper wird das Werkstück durch das elastische Material in die richtige Position gezogen (beispielsweise gegen einen Anschlag), selbst wenn das Werkstück zunächst in einer leichten Schieflage auf die Spannköpfe gesetzt wurde.

Außerdem ist das Aufstecken und Abziehen eines Werkstücks sehr leicht und schnell möglich; dadurch ergeben sich Kostenvorteile, wenn in der Produktion im Verlaufe eines Verfahrensschrittes die zu bearbeitenden Werkstücke nacheinander in die Haltevorrichtung eingespannt werden müssen.

Durch die Nachgiebigkeit des elastischen Materials ist sichergestellt, daß die Haltevorrichtung auch bei Werkstücken mit leicht abweichendem Innendurchmesser benutzbar ist, da durch das Zusammenziehen der Spannköpfe das Material sich an die Innenwand des Werkstücks fest anlegt.

Als Werkstoff für die Spannkörper eignen sich nach Anspruch 14 beispielsweise Aluminium, Edelstahl oder PTFE, welches mit einem Anteil von 25 Gew.-% Glasmehl durchsetzt ist, weil diese Werkstoffe lösemittelbeständig sind.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand zweier Zeichnungen, aus denen sich weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben, näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung, die für Werkstücke mit zwei unterschiedlichen Innendurchmessern geeignet ist,

Fig. 3 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung mit einem Schnitt durch die zur Bewegung des einen Halterungskörpers dienenden Mitnehmerstange.

Fig. 1 zeigt im Schnitt eine Halterungsvorrichtung (1) für ein rohrförmiges Werkstück (2). Bei dem Werkstück (2) handelt es sich um ein Aluminiumrohr, das als Träger (Substrat) für ein elektrofotografisches Aufzeichnungsmaterial (auf der Basis von organischem, fotoleitendem Material) genutzt werden soll. Zur Beschichtung des Werkstücks (2) wird es im Verlaufe der Herstellung in verschiedene Flüssigkeiten senkrecht eingetaucht.

Das Werkstück (2) wird von zwei nebeneinander längs einer gemeinsamen Achse angeordneten, zueinander verschiebbaren Spannköpfen (3, 4) gehalten. Die Spannköpfe (3, 4) sind mit einem größeren Aufbau verbunden, der nicht im einzelnen dargestellt ist und der die Bewegung des auf die Spannköpfe (3, 4) aufgezogenen Werkstücks (2) zum Eintauchen in die Flüssigkeit erst ermöglicht.

Als Teil dieses Aufbaus ist lediglich ein Anschlag zu sehen, gegen den das dem Aufbau zugewandte Ende des Werkstückes (2) geschoben ist. Auf diese Weise ist die richtige, feste und genaue Positionierung des Werkstücks (2) gewährleistet.

An ihren einander zugewandten Seiten sind die Spannköpfe (3, 4) jeweils kegelstumpfförmig ausgestaltet. Durch diese Formgebung wird zwischen den Spannköpfen (3, 4) an ihrem Randbereich eine umlaufende Rille mit zwei schrägen, nach innen spitz zulaufenden Seitenwänden (5) gebildet. In dieser Rille liegt ein O-Ring (6) aus elastischem, gasdichtem, haltbarem und lösemittelbeständigem Material. Da Fig. 1 die Haltevorrichtung (1) mit einem gerade eingespannten Werkstück (2) zeigt, liegt der O-Ring (6) gleichzeitig an den beiden Seitenwänden (5) und an der Innenwand des rohrförmigen Werkstücks (2) an. Durch diese Anordnung ist eine absolute Luftabdichtung an der Einspannstelle im Innern des Werkstücks (2) gewährleistet. Beim Aufspannen des Werkstücks (2) zieht der O-Ring (6) das Werkstück (2) gegen den Anschlag, so daß selbst dann die richtige Positionierung des Werkstücks (2) gesichert ist, wenn es in leichter Schieflage über die Spannköpfe (3, 4) gelegt wurde.

Der Spannkopf (4) läßt sich mittels einer nicht dargestellten, durch den Spannkopf (3) hindurchgeführten Mitnehmerstange bewegen, die diesen Spannkopf (4) mit einem nicht dargestellten Antrieb verbindet, der an der dem Werkstück (2) abgewandten Seite montiert ist.

Fig. 2 zeigt eine etwas anders ausgeführte Haltevorrichtung (1′) mit drei längs einer gemeinsamen Achse der Größe nach hintereinander angeordneten Spannköpfen (7, 8, 9) mit unterschiedlichem Durchmesser. Die Spannköpfe (7, 8, 9) berühren sich in der dargestellten Position der Haltevorrichtung (1) unmittelbar, und zwar derart, daß der kleinste Spannkopf (9) dasjenige Ende der Haltevorrichtung (1′) bildet, das beim Einspannen in das Werkstück (2) gefahren wird. An ihren jeweils zugewandten Seiten weisen die Spannköpfe (7, 8, 9) umlaufende schmale Seitenwände (5) auf, die vom Außenrand zu der gemeinsamen Achse hin geneigt sind, wobei durch gegenüberliegende Seitenwände (5) eine V-förmige, umlaufende Rille gebildet wird. In beiden dargestellen Rillen zwischen den Spannköpfen (7, 8, 9) befinden sich O-Ringe (6). Die beiden O-Ringe (6) haben unterschiedlichen Durchmesser. Die O-Ringe (6) liegen jeweils gleichzeitig an den Seitenwänden (5) der benachbarten Spannköpfe (7, 8, 9) und an der Innenwand des zugehörigen Werkstücks (11, 12). Dem jeweiligen Durchmesser des Spannkopfes (7, 8, 9) entsprechend wird das kleinere Werkstück (12) über den kleinsten Spannkopf (9) und über den kleineren O-Ring (6) gespannt. Das größere Werkstück (11) wird über den größeren O-Ring (6) gezogen.

Mit dieser einen Haltevorrichtung (1′) lassen sich zwei Werkstücke (11, 12) unterschiedlichen Durchmessers nacheinander aufspannen, ohne daß dazu umständlich Spannköpfe (7, 8, 9) gewechselt werden müßten. Beim Aufspannen des Werkstücks (11 oder 12) zieht über die Kraft einer Druckfeder (10a) eine Mitnehmerstange (10), die durch alle Spannköpfe (7, 8, 9) hindurchgeführt ist und an ihrem Ende eine Mutter aufweist, mittels der vorstehenden Mutter die Spannköpfe (7, 8, 9) zusammen, bis der O-Ring (6) dicht an der Innenwand des Werkstücks (11 oder 12) anliegt. Die Mitnehmerstange (10) ist an der dem Werkstück (2) abgewandten Seite durch eine Bohrung einer Edelstahl-Palette (10b) geführt und auf der anderen Seite der Edelstahl-Palette (10b) von der Druckfeder (10a), die als Spiralfeder ausgeführt ist, umgeben. Diese Druckfeder (10a) stützt sich an der Edelstahl-Palette (10b) und an einem an das Ende der Mitnehmerstange geschraubten Haltelement (10c) ab. Das Haltelement (10c) hat einen größeren Durchmesser als die Mitnehmerstange (10) und bietet deshalb einen Anschlag für die Druckfeder (10a).

Beim manuellen Aufbringen eines Werkstücks (11 oder 12) über einen der nachgiebigen O-Ringe (6) werden die unmittelbar benachbarten Spannköpfe (7, 8, 9) gegen den Druck der Druckfeder (10c) leicht auseinander bewegt. Beim Loslassen des Werkstücks (11 oder 12) zieht die Druckfeder (10c) die Spannköpfe (7, 8, 9) zusammen. Dabei drückt sich der O-Ring (6) fest auf die Innenwand des Werkstücks (11 oder 12).

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Haltevorrichtung (1′′) für ein rohrförmiges Werkstück (2). Ähnlich wie in Fig. 1 sind zwei Spannköpfe (12, 13) längs einer Achse (14) nebeneinander angeordnet. An ihren gegenüberliegenden Seiten weisen die beiden Spannköpfe (12, 13) außen jeweils eine umlaufende Seitenwand (5) auf, beide Seitenwände (5) sind von außen zur Achse hin leicht geneigt, so daß sie zusammen eine umlaufende V-förmige Rille bilden. In dieser Rille liegt gasdicht ein O-Ring (6), der die beiden Seitenwände (5) und die Innenwand des Werkstücks (2) berührt.

Eine Mitnehmerstange (15) ist längs der Achse (14) durch Bohrungen der beiden Spannköpfe (12, 13) hindurchgeführt. Damit der dem Werkstück (2) zugewandte Spannkopf (12) nicht von der Mitnehmerstange (15) herabfällt und beim Aufziehen des Werkstücks (2) zusammen mit der Bewegung der Mitnehmerstange (15) auf den O-Ring (6) eine Kraft ausübt, ist an das dem Werkstück (2) zugewandte Ende der Mitnehmerstange (15) ein Befestigungselement (16) angeschraubt, das einen größeren Durchmesser aufweist als die Mitnehmerstange (15). In einer Vertiefung des Spannkörpers (13), die in Höhe der Achse (14) dem gegenüberliegenden Spannkörper (12) zugewandt ist, ist die Mitnehmerstange (15) von einer Spiralfeder (18) umgeben. Ein Vorsprung (19) des anderen Spannkörpers (12) ragt in die Vertiefung hinein und berührt die Spiralfeder (18), die bei eingespanntem Werkstück (2) leicht zusammengedrückt ist.

Bei eingespanntem Werkstück (2, 11, 12) wirkt von einem nicht dargestellten Antrieb über die Mitnehmerstange (15) und das Befestigungselement (14) eine Vorspannung auf die O-Ringe (6), so daß sich die Werkstücke (2, 11, 12) selbst dann nicht von der Haltevorrichtung (1′′) lösen, wenn sie - eingespannt in die Haltevorrichtung (1, 1′, 1′′) - senkrecht in eine Flüssigkeit getaucht werden.

Claims (14)

1. Vorrichtung zum Halten eines rohrförmigen, eine im Querschnitt kreisförmige, durchgehende Öffnung aufweisenden Werkstücks (2, 11, 12) während eines Bearbeitungsvorgangs mit

• - mindestens zwei entlang einer Mittelachse (14) zueinander verschiebbar hintereinander angeordneten Spannköpfen (3, 4, 7, 8, 9, 12, 13) zum Greifen des Werkstücks (2) an seiner Innenwand, wobei
• - die Spannköpfe (3, 4, 7, 8, 9, 12, 13) jeweils verfügen über:
• - eine kreisförmige, parallel zur Innenwand des Werkstücks (2, 11, 12) verlaufende Außenkante und
• - eine rotationssymmetrisch von der Außenkante zur Mittelachse (14) geneigte, auf einen benachbarten Spannkopf (3, 4, 7, 8, 9, 12, 13) zulaufende Seitenwand (5), angeordnet an den einander zugewandten Seiten benachbarter Spannköpfe (3, 4, 7, 8, 9, 12, 13), und mit
• - nachgiebigem gasdichtem Material, welches zwischen zwei benachbarten Spannköpfen (3, 4, 7, 8, 9, 12, 13) derart vorgesehen ist, daß es
• - dann, wenn die benachbarten Spannköpfe (3, 4, 7, 8, 9, 12, 13) fest gegeneinander verspannt werden, sowohl die Innenwand des Werkstücks (2, 11, 12) als auch zumindest zwei einander zugewandte Seitenwände (5) berührt.

2. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei benachbarte Spannköpfe (3, 4, 7, 8, 9, 12, 13) an ihren einander gegenüberliegenden Seiten kegelstumpfförmig ausgestaltet sind.

3. Haltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gasdichte Material ein O-Ring (6) ist.

4. Haltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwischen zwei paarweise zusammengehörigen Spannköpfen (3, 4, 7, 8, 9, 12, 13) eine Druckfeder (18) angeordnet ist.

5. Haltevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (18) zwischen benachbarten Seiten der Spannköpfe (3, 4, 7, 8, 9, 12, 13) angeordnet ist und daß die Druckfeder (18) bei eingespanntem Werkstück (2, 11, 12) beide Seiten unter mechanischer Spannung berührt.

6. Haltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Spannköpfe (3, 4, 7, 8, 9, 12, 13) mit unterschiedlichem Durchmesser längs einer gemeinsamen Mittelachse (14), nach ihrem Durchmesser geordnet, hintereinander beweglich und fest einstellbar angeordnet sind, wobei der Spannkopf (3, 4, 7, 8, 9, 12, 13) mit dem kleinsten Durchmesser in Richtung eines für das Aufziehen des Werkstücks (2) von außen zugänglichen Endes der Haltevorrichtung (1, 1′, 1′′) angeordnet ist und zumindest zwischen einigen benachbarten Spannköpfen (3, 4, 8, 9, 12, 13) in einer umlaufenden Vertiefung jeweils ein gasdichtes Material eingefügt ist, wobei die Materialien unterschiedlichen Außendurchmesser zur Aufnahme unterschiedlich großer Werkstücke (2, 11, 12) haben.

7. Haltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das rohrförmige Werkstück (2, 11, 12) ein Aluminiumrohr ist.

8. Haltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannköpfe (3, 4, 7, 8, 9) zumindest teilweise mittels eines pneumatischen Antriebs bewegbar sind.

9. Haltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannköpfe (3, 4, 7, 8, 9) zumindest teilweise mittels eines motorischen Antriebs bewegbar sind.

10. Haltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (1, 1′, 1′′) beim Beschichten einer Aluminiumtrommel bei der Herstellung eines organischen Photoleiters verwendet wird.

11. Haltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannköpfe (3, 4, 7, 8, 9, 12, 13) beweglich auf einer Mitnehmerstange (10, 15) angeordnet sind und daß an der Mitnehmerstange (15) an dem dem Werkstück (11, 12) zugewandten ende ein die Mitnehmerstange (15, 15) in ihrem Durchmesser überragendes Befestigungselement (16) angebracht ist.

12. Haltevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerstange (10) unter der Kraft einer Druckfeder (10a) die Spannköpfe (7, 8, 9) zusammenzieht.

13. Haltevorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmerstange (15) innen hohl ist und verschließbare Gasdurchflußöffnungen aufweist, so daß unter Umgehung des gasdichten Materials ein steuerbarer Gasfluß von dem Innenraum des aufgespannten Werkstücks (2, 11, 12) zu dem dem Antrieb zugewandten Außenbereich möglich ist.

14. Haltevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannköpfe (3, 4, 7, 8, 9, 12, 13) aus Aluminium, Edelstahl oder mit Glasmehl vermischtem PTFE bestehen.