EP2879823A1 - Rohrendenbearbeitungsmaschine mit einer zentriervorrichtung zum zentrieren eines rohrförmigen werkstücks relativ zu einer drehachse - Google Patents

Rohrendenbearbeitungsmaschine mit einer zentriervorrichtung zum zentrieren eines rohrförmigen werkstücks relativ zu einer drehachse

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Publication number
EP2879823A1
EP2879823A1 EP13748279.0A EP13748279A EP2879823A1 EP 2879823 A1 EP2879823 A1 EP 2879823A1 EP 13748279 A EP13748279 A EP 13748279A EP 2879823 A1 EP2879823 A1 EP 2879823A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
clamping
pipe end
rotation
tubular workpiece
housing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13748279.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Karl-Josef Esser
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SMS Group GmbH
Original Assignee
SMS Meer GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by SMS Meer GmbH filed Critical SMS Meer GmbH
Publication of EP2879823A1 publication Critical patent/EP2879823A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B23B25/06—Measuring, gauging, or adjusting equipment on turning-machines for setting-on, feeding, controlling, or monitoring the cutting tools or work
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B2/00—Friction-grip releasable fastenings
    • F16B2/02—Clamps, i.e. with gripping action effected by positive means other than the inherent resistance to deformation of the material of the fastening
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    • F16B2/10—Clamps, i.e. with gripping action effected by positive means other than the inherent resistance to deformation of the material of the fastening external, i.e. with contracting action using pivoting jaws
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    • Y10T82/25—Lathe
    • Y10T82/2593—Work rest
    • Y10T82/2597—Center rest

Definitions

  • Pipe end processing machine with a centering device for centering a tubular workpiece relative to a rotation axis
  • the invention relates to a pipe end processing machine, which is associated with at least one centering device for centering a rotating either at a rotating tool head or rotating in the machine chuck rotating when fixed tubular workpiece relative to a running in the machine center axis of rotation of the pipe end processing machine.
  • a machine tool spindle may be formed as a hollow cylinder, wherein the tube is inserted through the spindle into the processing region of the pipe end processing machine.
  • a chuck on the machine that must grasp and clamp the tubular workpiece before the machining operation can be performed.
  • the tubular workpiece can then be machined on its outer and inner circumference and on its front side, i. the pipe end is subjected to a machining process.
  • the processing is carried out, for example, by bringing tools to the tubular workpiece, wherein several tools of a turret can be kept. It is generally possible that the tubular workpiece rotates and the tools are stationary; Likewise, the tools can also rotate and machine the stationary, tubular workpiece.
  • the prior art refers to DE 10 2004004498 A1.
  • the feed movements between the tubular workpiece and the tools are numerically controlled in a known manner. For this purpose, it is necessary that in the case of a resting during machining tubular workpiece, this is first brought into a defined position to the machine before the tool feed is activated and the machining of the pipe end can be done by the respective rotating tool. The same applies if the tubular workpiece rotates and the stationary tool is moved up to the pipe.
  • the problem is that the centric clamping of the tubular workpiece is sometimes difficult. Positional deviations from the center of rotation, i. from the axis of rotation or center of the machine tool, cause corresponding inaccuracies in production and insufficient qualities.
  • DE 10 2009 053 678 discloses a centering device which can be temporarily connected to the chuck of the pipe end processing machine via support and guide shoes and is supported against it.
  • This preferably has in a spectacle-like housing two spaced parallel to each other centering or guide rods, which dive in the process of centering on the chuck according to the travel in their associated support and guide shoes and the centering exactly to the center of rotation or center of rotation axis and thus position exactly concentric to the pipe to be clamped.
  • the connection or coupling and the release or uncoupling of the centering device to or from the chuck requires an increased amount of time, whereby the cycle time during the machining process for each individual tubular workpiece undesirably lengthened.
  • the invention is therefore an object of the invention to provide a Rohrendenbearbeitungs- machine of the aforementioned type, in which in quick and easy catfish precise centering of the tubular workpiece is possible, which can then be stretched exactly in the pipe end machining centering and balancing.
  • the at least one centering device has an open towards the axis of rotation clamping housing with circumferentially distributed at least three mechanically dependent on each other automatically adjusting to the respective diameter of the workpiece to be machined means for contacting the tubular workpiece on the outer circumference and the centric Clamping of the workpiece is formed.
  • a centering for machining a stationary, fixed workpiece for centering in the field of threading, ie immediately adjacent to the rotating tool head, provided a centering in which the clamping housing pivotally formed on a pivot arm and swiveled over this with its open side in the axis of rotation of the pipe end processing machine or can be swung out of this.
  • the clamping means are jointly radially closed or closed by pivoting the clamping housing, so that the tubular workpiece is exactly centered to the center of rotation or rotational axis of the pipe end machining machine, wherein the clamping means are mutually coupled motion dependent and are made with equal angular changes to the workpiece.
  • the clamping means of the centering device are radially opened or ascended by an opposite to the clamping operation pivoting of the clamping housing;
  • the swivel arm with clamping housing can then be swung out with already opened clamping means in a short time from the processing area of the machine, preferably by means of a Kolben- Zylinderelnheit, and thus this area for machining or tapping with rotating tool head free.
  • the means for centric clamping of the stationary tubular workpiece according to the invention as a forceps-like clamping arms formed with provided on the inner surfaces of their open ends at the free ends bearing surfaces.
  • the means for centric clamping and concentricity guidance of a rotating tubular workpiece are designed as clamping arms with provided at their free ends at the open ends, freely rotatable centering rollers.
  • the clamping housing is designed according to an advantageous proposal of the invention as a roller centering device and pivotally mounted on a stationary base frame arranged.
  • the number of rollers used for centering, provided at a distance parallel to each other, depends also here on the length of the pipe to be machined.
  • a preferred embodiment of the invention provides three clamping arms designed as coupling arms, on the one hand on a first and second fixed housing axis of rotation, which thus represent the housing points of the pivot arm or the Base frame are arranged, wherein store two clamping arms on the first axis of rotation, and on the other hand are connected via pivot bearings with the pivotable clamping housing.
  • the equipped with the clamping housing and provided for pivoting the clamping housing piston / cylinder unit swivel arm is in turn via a piston / cylinder unit 1 which is hinged to the frame of Rohrendenbearbeitungs- machine, pivotable. Furthermore, an adjustable stop for positioning the clamping housing with respect to the axis of rotation or machine center of the Rohrendenbearbeitungs- machine is provided on the pivot arm according to the invention.
  • the control of the swivel arm and its position detection is implemented in the preferably numerical control of the pipe end processing machine.
  • the three thus coupling gear members gleichschreibrichden clamping arms together form a collet.
  • the clamping arms When loading the clamping housing cylinder for centric clamping the clamping arms are hired over the two axes of rotation of the pivot arm radially against the tubular workpiece, wherein the clamping arms perform equally large changes in angle about the two axes of rotation.
  • a parallelogram generated by the clamping arm mounted solely on the housing-fixed, second axis of rotation and one (the lower) of the two clamping arms mounted on the first housing-fixed axis of rotation generates is, synchronous movements and equal angular changes of these clamping arms.
  • the tubular workpiece is independently of the pipe diameter each time with high accuracy to the axis of rotation of the pipe end machining machine clamped centric.
  • FIG. 1 is a perspective view as a detail of a pipe end processing machine for machining a tubular workpiece, the front machine area with a rotating tool head and an upstream, swing-in and centering device and a subsequent subsequent clamping unit.
  • 2 shows in a perspective partial view of FIG. 1 the tool head having the machining tools and the clamping arms arranged like a pliers for centering the tubular workpiece on a pivoting arm of the centering device;
  • FIG. 3 shows in detail the centering device, wherein the swivel arm is shown pivoted into the processing line of the pipe end processing machine with the clamping arms arranged like a jaw on a divisible spanner housing;
  • Fig. 4 as a detail of the centering device, wherein the pivot arm is shown pivoted out with the clamping arms on the pivotable clamping housing arranged clamping arms from the processing line of the pipe end processing machine;
  • Figure 5 as a detail of the swivel arm of the centering device with set to a maximum centering pipe diameter clamping arms.
  • FIG. 6 shows a detail of the swivel arm of the centering device with clamping arms adjusted to a minimum pipe diameter to be centered
  • Fig. 7 as a schematic detail for concentricity guidance in the processing of a rotating tube of a pipe end processing machine, not shown and or downstream centering device with a three clamping arms having, pivotable clamping housing, which is designed as an L-shaped, arranged in a stationary base frame support frame the rollers provided with clamping arms are shown in different delivery positions.
  • Fig. 1 shows a pipe end processing machine 1, which has a hollow
  • Main spindle 3 has a equipped with machining tools 4 tool head 2; Spindle 3 and tool head 4 rotate about an axis of rotation D corresponding to the machine center.
  • the drive not shown, is located in the rear machine area 6, and in the front machine area 7 the tool head 2 is assigned a centering device 8 and then a clamping unit 9. This has, depending on the length of the workpiece 5, a plurality of chucks 9a, 9b or the like.
  • the pivoting arm 11 is connected via a movably mounted piston / cylinder unit 12 with the gallows-shaped stator 10 and to pivot in the axis of rotation D or swinging out of the axis of rotation D a pivot point 11 * at the projecting end of the stator 10 pivotally (see, for this purpose, Figs. 3 and 4).
  • the pivot arm 11 has a clamping housing 13 with three clamping arms 14, 15, 16 arranged therein, which are formed on the inner surfaces of their free ends 17 with defined contact surfaces 18 for contacting the outer circumference of the tubular workpiece 5.
  • the three clamping arms 14, 15, 16 are on the one hand provided on pivot bearings 19 in the clamping housing 13, on the other hand, two of the clamping arms 14, 16 on a common housing-fixed axis of rotation 20 and the third clamping arm 15 is mounted on a further housing-fixed axis of rotation 21 of the pivot arm 11.
  • the housing-fixed axes of rotation 20, 21 can be formed as housing points by inserted into holes in the housing of the pivot arm 11 bolts.
  • the tensioning housing 13 with the clamping arms 14, 15, 16 forming a three-arm collet 22 is connected to the pivot arm 11 via a piston rod 23. arranged cylinder 24 according to arrow 25 (see Figures 5 and 6) in the pivot arm 11 pivotally.
  • the pivot arm 11 thus carries on its two housing-fixed axes of rotation 20, 21, the clamping housing 13 with the three-arm collet 22 for centrally clamping the tubular workpiece 5 by means of the centering device 8 before the workpiece 5 is fixed or held with the clamping unit 9 in position.
  • a coupling gear 26 is achieved, wherein the pivotable clamping housing 13 is the coupling and the articulated so and fixed to the housing connected to the pivot arm 11 clamping arms 14, 15, 16 form the coupling gear members.
  • the machining tools 4 rotate and machine the stationary, tubular workpiece 5.
  • the pivot arm 11 of the centering device 8 is moved by means of the pistons - / Cylinder unit 12 pivoted into the axis of rotation D, wherein the open clamping arms 14, 5, 16, the tubular workpiece 5 engage around with air (see Fig .. 2).
  • clamping housing 13 with the collet 22 forming clamping arms 14, 15, 16 are positioned exactly centered to the axis of rotation D and the center axis of the pipe end processing machine 1.
  • the clamping housing 13 is pivoted by means of the cylinder 24 and the piston rod 23 in the direction of Verschwenkungspfeils 25 to the right, which then the coupling mechanism 26 with the clamping arms 14, 15, 16 - as described above - initiates a rotational movement with parallelogram 27 of the radii R1 and the tubular workpiece 5 over the clamping points 28, 29, 30 of the contact surfaces 18 of the clamping arms 14, 15, 16 is tensioned centrally.
  • the pivoting arm Uder centering device 8 is then pivoted by actuation of the piston / cylinder unit 12 from the rotation axis D in its shown in Fig. 4 Ausser obviouslyslage and thus the processing of the tubular workpiece 5 released by the then rotating, machining tools 4.
  • a clamping housing 130 designed as a roller centering device 35 for concentricity guidance of the tubular workpiece 5, 5 'is shown for machining a workpiece 5, 5' rotating while the tools are stationary.
  • the here approximately L-shaped clamping housing 130 is pivotable- pivoting arrow 25 - arranged in a stationary base frame 110; Depending on the length of the tubular workpiece 5, 5 'a plurality of such roller centering devices 35 are provided at a parallel distance from each other.
  • the clamping housing 130 also has three clamping arms 140, 150, 160 acting as coupling transmission members. These are in turn arranged on the one hand via pivot bearings 19 in the clamping housing 130, on the other hand, the two clamping arms 140 and 160 mounted on a common fixed housing axis of rotation 20 and the clamping arm 150 independently on a further housing-fixed axis of rotation 21 of the stationary base frame 110.
  • the clamping arms 140, 150, 160 are provided at their free ends with freely rotatable centering rollers 32.
  • the operating principle of the translational movement of the clamping housing 130 by actuating a piston rod 33 provided with a pivot point 36 on the stationary base frame 110 and hinged with its piston rod 33 on the clamping housing 130 cylinder 34 and the rotational movement of the clamping arms 140, 150, 160 with parallelogram 27 is identical with the movement to the centering device 8 with the clamping arms 14, 15, 16 and the local coupling mechanism 26 described above.
  • the tubular workpiece 5 is clamped exactly centric to the axis of rotation D before the actual processing by means of the centering rollers 32.
  • the various angular positions of the centering rollers 32 shown schematically in FIG. 7 show a centric clamping operation from a large to a small diameter of the tubular workpiece 5 or 5 * .

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rohrendenbearbeitungsmaschine (1), der zumindest eine Zentriervorrichtung (8; 35) zum Zentrieren eines entweder bei rotierendem Werkzeugkopf (4) stillstehenden oder bei Festlegung im Maschinenspannfutter (9) rotierenden rohrförmigen Werkstücks (5, 5') relativ zu einer in Maschinenmitte verlaufenden Drehachse (D) der Rohrendenbearbeitungsmaschine zugeordnet ist. Eine in schneller und einfacher Weise präzise Zentrierung des rohrförmigen Werkstücks (5, 5') wird dadurch erreicht, dass die Zentriervorrichtung (8; 35) ein zur Drehachse (D) hin offenes Spanngehäuse (13; 130) aufweist, das mit umfangsverteilt mindestens drei sich mechanisch abhängig voneinander auf den jeweiligen Durchmesser des zu bearbeitenden Werkstücks (5, 5') einstellenden Mitteln (14, 15, 16; 140, 150, 160) zum Kontaktieren des rohrförmigen Werkstücks am Außenumfang und zum zentrischen Spannen des rohrförmigen Werkstücks (5, 5') ausgebildet ist.

Description

Rohrendenbearbeitungsmaschine mit einer Zentriervorrichtung zum Zentrieren eines rohrförmigen Werkstücks relativ zu einer Drehachse
Die Erfindung betrifft eine Rohrendenbearbeitungsmaschine, der zumindest eine Zentriervorrichtung zum Zentrieren eines entweder bei rotierendem Werkzeugkopf stillstehenden oder bei Festlegung im Maschinenspannfutter rotierenden rohrförmigen Werkstücks relativ zu einer in Maschinenmitte verlaufenden Drehachse der Rohrendenbearbeitungsmaschine zugeordnet ist.
Im Stand der Technik sind Werkzeugmaschinen bzw. Rohrendenbearbeitungs- maschinen bekannt, auf denen rohrförmige Werkstücke bearbeitet werden. Hierfür kann eine Werkzeugmaschinen-Spindel hohlzylindrisch ausgebildet sein, wobei das Rohr durch die Spindel hindurch in den Bearbeitungsbereich der Rohrendenbearbeitungsmaschine eingeschoben wird. An der Maschine befindet sich ein Spannfutter, das das rohrförmige Werkstück greifen und spannen muss, bevor der spanende Bearbeitungsvorgang erfolgen kann.
Das rohrförmige Werkstück kann dann an seinem Außen- und Innenumfang sowie an seiner Stirnseite bearbeitet werden, d.h. das Rohrende wird einer spanenden Bearbeitung unterzogen. Hierunter sind generell beliebige Androhungen zu verstehen und insbesondere auch die Einbringung von Innen- und Außengewinden sowie Anfasungen.
Die Bearbeitung erfolgt beispielsweise durch Heranführen von Werkzeugen an das rohrförmige Werkstück, wobei mehrere Werkzeuge von einem Revolverkopf gehalten werden können. Dabei ist es generell möglich, dass sich das rohrförmige Werkstück dreht und die Werkzeuge stillstehen; genauso können auch die Werkzeuge rotieren und das stillstehende, rohrförmige Werkstück bearbeiten. Zum Stand der Technik wird auf die DE 10 2004004498 A1 hingewiesen.
Die Zustellbewegungen zwischen dem rohrförmigen Werkstück und den Werkzeugen werden dabei in bekannter Weise numerisch gesteuert. Hierfür ist es erforderlich, dass im Falle eines während der spanenden Bearbeitung ruhenden rohrförmigen Werkstücks zunächst dieses in eine definierte Lage zur Maschine gebracht wird, bevor der Werkzeugvorschub aktiviert wird und die Bearbeitung des Rohrendes durch das jeweilige rotierende Werkzeug erfolgen kann. Analoges gilt, wenn das rohrförmige Werkstück rotiert und das stehende Werkzeug an das Rohr herangefahren wird.
Problematisch ist dabei, dass das zentrische Spannen des rohrförmigen Werkstücks mitunter schwierig ist. Lageabweichungen vom Drehzentrum, d.h. von der Drehachse bzw. Mitte der Werkzeugmaschine, bedingen entsprechende Ferti- gungsungenauigkeiten und ungenügende Qualitäten.
Um diesen Nachteilen entgegenzuwirken, ist durch die DE 10 2009 053 678 eine temporär mit dem Einspannfutter der Rohrendenbearbeitungsmaschine über Stütz- und Führungsschuhe verbindbare und sich gegen diese abstützende Zentriervorrichtung bekannt geworden. Diese weist bevorzugt in einem brillenartigen Gehäuse zwei im Abstand parallel zueinander verlaufende Zentrier- bzw. Führungsstangen auf, die beim Verfahren der Zentriervorrichtung auf das Einspannfutter zu entsprechend dem Verfahrweg in die ihnen zugeordneten Stütz- und Führungsschuhe eintauchen und die Zentriervorrichtung exakt zur Drehmitte bzw. Drehmittenachse und damit genau konzentrisch zum einzuspannenden Rohr positionieren. Allerdings bedingt das Verbinden bzw. Ankuppeln und das Lösen bzw. Abkuppeln der Zentriervorrichtung an das bzw. von dem Einspannfutter einen erhöhten Zeitaufwand, wodurch sich die Zykluszeit beim Bearbeitungsvorgang für jedes einzelne rohrförmige Werkstück unerwünscht verlängert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rohrendenbearbeitungs- maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der in schneller und einfacher Welse eine präzise Zentrierung des rohrförmigen Werkstücks möglich ist, welches dann exakt in der Rohrendenbearbeitungsmaschine zentrisch und ausgleichend gespannt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die mindestens eine Zentriervorrichtung ein zur Drehachse hin offenes Spanngehäuse aufweist, das mit umfangsverteilt mindestens drei sich mechanisch abhängig voneinander selbsttätig auf den jeweiligen Durchmesser des zu bearbeitenden Werkstücks einstellenden Mitteln zum Kontaktieren des rohrförmigen Werkstückes am Außenumfang und zum zentrischen Spannen des Werkstücks ausgebildet ist.
Zur Bearbeitung eines stillstehenden, festgelegten Werkstücks wird zu dessen Zentrierung im Bereich der Gewindebearbeitung, d. h. unmittelbar benachbart zum rotierenden Werkzeugkopf, erfindungsgemäß eine Zentriervorrichtung vorgesehen, bei der das Spanngehäuse schwenkbeweglich an einem Schwenkarm ausgebildet und über diesen mit seiner offenen Seite in die Drehachse der Rohrendenbearbeitungsmaschine einschwenkbar bzw. aus dieser herausschwenkbar ist. Zum zentrierten, lagegenauen Einspannen des rohrförmigen Werkstücks in beispielsweise einer in der Werkstücktransportstrecke angeordneten Spanneinheit, die je nach Länge des zugeförderten Werkstücks mehrere voneinander parallel beabstandete Spannfutter oder dergleichen aufweisen kann, wird bei zunächst geöffneter Spanneinheit der Schwenkarm mit dem Spanngehäuse und den sich in geöffneter Position befindlichen Spannmitteln unter oder über das in der Rohrendenbearbeitungsmaschine ruhende, rohrförmlge Werkstück geschwenkt.
Anschließend werden die Spannmittel durch Verschwenken des Spanngehäuses gemeinsam radial geschlossen bzw. zugefahren, so dass das rohrförmige Werkstück exakt zur Drehmitte bzw. Drehmittenachse der Rohrendenbearbeitungsmaschine zentrisch gespannt wird, wobei die Spannmittel voneinander bewegungsabhängig gekoppelt sind und mit gleichen Winkeländerungen an das Werkstück angestellt werden.
Wenn danach die Spannfutter der Maschinenspanneinheit das Rohr zur sich anschließenden, spanenden Bearbeitung übernommen haben, d.h. ausgleichend gespannt und durch die Spannmittel des Spanngehäuses mit genauer zentrischer Rohrpositionierung, werden die Spannmittel der Zentriervorrichtung durch eine zum Spannvorgang entgegengesetzte Verschwenkung des Spanngehäuses radial geöffnet bzw. aufgefahren; der Schwenkarm mit Spanngehäuse kann dann mit schon geöffneten Spannmitteln in kurzer Zeit aus dem Bearbeitungsbereich der Maschine herausgeschwenkt werden, vorzugsweise mittels einer Kolben- Zylinderelnheit, und gibt damit diesen Bereich für die Bearbeitung bzw. das Gewindeschneiden mit rotierendem Werkzeugkopf frei.
Die Mittel zum zentrischen Spannen des ruhenden rohrförmigen Werkstücks sind erfindungsgemäß als zangenartige Spannarme mit an den Innenflächen ihrer an den offenen Seiten freien Enden vorgesehenen Anlageflächen ausgebildet.
Demgegenüber sind die Mittel zum zentrischen Spannen und zur Rundlaufführung eines rotierenden rohrförmigen Werkstücks als Spannarme mit an ihren an den offenen Seiten freien Enden vorgesehenen, frei drehbaren Zentrierrollen ausgebildet. Das Spanngehäuse ist dabei nach einem vorteilhaften Vorschlag der Erfindung als Rollen-Zentriervorrichtung ausgebildet und schwenkbeweglich auf einem ortsfesten Grundgestell angeordnet. Die Anzahl der zum Einsatz kommenden Rollen-Zentriervorrichtungen, im Abstand parallel voneinander vorgesehen, hängt auch hier von der Länge des zu bearbeitenden Rohres ab.
Zum Einstellen, d.h. Lösen oder Spannen bzw. Schließen und Öffnen, der Spann- arme mechanisch abhängig voneinander sieht eine bevorzugte Ausführung der Erfindung drei als Koppelgetriebe ausgebildete Spannarme vor, die einerseits auf einer ersten und zweiten gehäusefesten Drehachse, die somit die Gehäusepunkte darstellen, des Schwenkarms bzw. des Grundgestells angeordnet sind, wobei auf der ersten Drehachse zwei Spannarme lagern, und andererseits über Drehlager mit dem schwenkbeweglichen Spanngehäuse verbunden sind.
Der mit dem Spanngehäuse und der zum Verschwenken des Spanngehäuses vorgesehenen Kolben-/Zylindereinheit bestückte Schwenkarm ist seinerseits über eine Kolben-/Zylindereinheit1 die am Rahmen der Rohrendenbearbeitungs- maschine angelenkt ist, verschwenkbar. Ferner ist an dem Schwenkarm erfindungsgemäß ein einstellbarer Anschlag zur Positionierung des Spanngehäuses in Bezug auf die Drehachse bzw. Maschinenmitte der Rohrendenbearbeitungs- maschine vorgesehen. Die Steuerung des Schwenkarms sowie dessen Positions- erfasssung ist in die vorzugsweise numerische Steuerung der Rohrendenbearbei- tungsmaschine implementiert.
Die drei somit Koppelgetriebeglieder gleichzusetzenden Spannarme bilden im Zusammenspiel eine Spannzange. Bei Beaufschlagung des Spanngehäusezylinders zum zentrischen Spannen werden die Spannarme über die beiden Drehachsen des Schwenkarms radial gegen das rohrförmige Werkstück angestellt, wobei die Spannarme gleich große Winkeländerungen um die beiden Drehachsen vollziehen. Hierbei erzeugt ein Parallelogramm, das von dem allein auf der gehäusefesten, zweiten Drehachse gelagerten Spannarm und einem (dem unteren) der beiden auf der ersten gehäusefesten Drehachse gelagerten Spannarme gebildet wird, synchrone Bewegungen und gleiche Winkeländerungen dieser Spannarme. Durch die Führungsfunktion des Parallelogramms erfolgt eine gleiche, allerdings gegenläufige Winkeländerung des anderen (oberen) Spannarms der beiden auf der ersten gehäusefesten Drehachse gelagerten Spannarme. Die Spannzange schließt sich zum exakten zentrischen Spannen des Rohres auf Maschinenmitte.
Durch das Koppelgetriebe mit Parallelogramm-Führungsfunktion wird erreicht, dass beim Ausfahren der Kolbenstange des Zylinders das Verschwenken des Spanngehäuses eine Drehbewegung der Spannarme um die Drehachsen des Schwenkarms in Richtung des rohrförmigen Werkstücks sowie beim Einfahren der Kolbenstange das entgegengesetzte Verschwenken des Spanngehäuses eine Drehbewegung der Spannarme weg vom rohrförmigen Werkstück bewirkt.
Durch eine exakte geometrische Auslegung des Koppelgetriebes mit entsprechenden Radien und Winkelanordnungen der Spannarme um die beiden gehäusefesten Drehachsen des Schwenkarms wird das rohrförmige Werkstück unabhängig vom Rohrdurchmesser jeder Zeit mit hoher Genauigkeit zur Drehachse der Rohrendenbearbeitungsmaschine zentrisch gespannt.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargstellten Ausfuhrungsbeispielen der Erfindung. Es zeigen:
Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht als einen Ausschnitt einer Rohrendenbearbeitungsmaschine zur Bearbeitung eines rohrförmigen Werkstücks den vorderen Maschinenbereich mit rotierendem Werkzeugkopf und einer diesem vorgelagerten, ein- und ausschwenkbaren Zentriervorrichtung sowie einer sich danach anschließenden Spanneinheit; Fig. 2 in einer perspektivischen Teilansicht der Fig. 1 den die Bearbeitungswerkzeuge aufweisenden Werkzeugkopf und die zum zentrischen Spannen des rohrförmigen Werkstücks auf einem Schwenkarm der Zentriervorrichtung zangenartig angeordneten Spannarme;
Fig. 3 als Einzelheit die Zentriervorrichtung, wobei der Schwenkarm mit den zangenartig an einem verschenkbarenSpanngehäuse angeordneten Spannarmen in die Bearbeitungslinie der Rohrendenbearbeitungsmaschine eingeschwenkt dargestellt ist;
Fig. 4 als Einzelheit die Zentriervorrichtung, wobei der Schwenkarm mit den an dem verschwenkbaren Spanngehäuse zangenartig angeordneten Spannarmen aus der Bearbeitungslinie der Rohrendenbearbeitungsmaschine herausgeschwenkt dargestellt ist;
Fig. 5 als Einzelheit den Schwenkarm der Zentriervorrichtung mit auf einen maximal zu zentrierenden Rohrdurchmesser eingestellten Spannarmen;
Fig. 6 als Einzelheit den Schwenkarm der Zentriervorrichtung mit auf einen minimal zu zentrierenden Rohrdurchmesser eingestellten Spannarmen; und
Fig. 7 als schematische Einzelheit eine zur Rundlaufführung bei der Bearbeitung eines rotierenden Rohres einer nicht dargestellten Rohrendenbearbeitungsmaschine vor- und oder nachgeschaltete Zentriervorrichtung mit einem drei Spannarme aufweisenden, verschwenkbaren Spanngehäuse, das als L- förmiger, in einem ortsfesten Grundgestell angeordneter Trägerrahmen ausgebildet ist, wobei die mit Rollen versehenen Spannarme in verschiedenen Zustellpositionen dargestellt sind. Die Fig. 1 zeigt eine Rohrendenbearbeitungsmaschine 1 , die eine hohle
Hauptspindel 3 mit einem mit spanabhebenden Bearbeitungswerkzeugen 4 bestückten Werkzeugkopf 2 aufweist; Spindel 3 und Werkzeugkopf 4 rotieren um eine der Maschinenmitte entsprechenden Drehachse D. Der nicht dargestellte Antrieb befindet sich im hinteren Maschinenbereich 6, und im vorderen Maschinenbereich 7 sind dem Werkzeugkopf 2 eine Zentriervorrichtung 8 und sich dieser anschließend eine Spanneinheit 9 zugeordnet. Diese besitzt abhängig von der Länge des Werkstücks 5 mehrere Spannfutter 9a, 9b oder dergleichen.
Die Zentriervorrichtung 8 umfasst einen galgenförmigen Ständer 10 mit einem daran beweglich gelagerten Schwenkarm 11. Zum Einschwenken in die Drehachse D bzw. Ausschwenken aus der Drehachse D ist der Schwenkarm 11 über eine beweglich gelagerte Kolben-/Zylindereinheit 12 mit dem galgenförmigen Stander 10 verbunden und um einen Drehpunkt 11* am vorkragenden Ende des Ständers 10 verschwenkbar (vgl. hierzu die Fig. 3 und 4).
Der Schwenkarm 11 weist ein Spanngehäuse 13 mit drei darin angeordneten Spannarmen 14, 15, 16 auf, die an den Innenflächen ihrer freien Enden 17 mit definierten Anlageflächen 18 zur Kontaktierung des Außenumfangs des rohrförmi- gen Werkstücks 5 ausgebildet sind.
Die drei Spannarme 14, 15, 16 sind einerseits auf Drehlagern 19 in dem Spanngehäuse 13 vorgesehen, andererseits sind zwei der Spannarme 14, 16 auf einer gemeinsamen gehäusefesten Drehachse 20 und der dritte Spannarm 15 ist auf einer weiteren gehäusefesten Drehachse 21 des Schwenkarms 11 gelagert. Die gehäusefesten Drehachsen 20, 21 lassen sich als Gehäusepunkte durch in Bohrungen des Gehäuses des Schwenkarms 11 gesteckte Bolzen ausbilden.
Das Spanngehäuse 13 mit den eine dreiarmige Spannzange 22 bildenden Spannarmen 14, 15, 16 ist über eine Kolbenstange 23 eines am Schwenkarm 11 ange- ordneten Zylinders 24 gemäß Pfeil 25 (vgl. die Fig. 5 und 6) im Schwenkarm 11 verschwenkbar.
Der Schwenkarm 11 trägt somit über seine beiden gehäusefesten Drehachsen 20, 21 das Spanngehäuse 13 mit der dreiarmigen Spannzange 22 zum zentrischen Spannen des rohrförmigen Werkstücks 5 mittels der Zentriervorrichtung 8, bevor das Werkstück 5 mit der Spanneinheit 9 auf Position festgelegt bzw. gehalten wird.
Beim Ausfahren der Kolbenstange 23 des Zylinders 24 und der damit verbundenen Verschwenkung des Spanngehäuses 13 werden die mechanisch bewegungsabhängig miteinander verbundenen Spannarme 14, 15, 6 über die Drehachsen 20, 21 des Schwenkarms 11 zwangsweise verstellt und positioniert.
Es wird nämlich ein Koppelgetriebe 26 erreicht, wobei das verschwenkbare Spanngehäuse 13 die Koppel darstellt und die gelenkig damit und gehäusefest mit dem Schwenkarm 11 verbundenen Spannarme 14, 15, 16 die Koppelgetriebeglieder bilden.
Durch die geometrische Auslegung des Koppelgetriebes 26 mit den Radien R0, R1 und R2 und die Winkelanordnung der Spannarme 14, 15, 16 um die beiden gehäusefesten Drehachsen 20, 21 kann bei der über die Kolbenstange 23 und das Spanngehäuse 13 eingeleiteten Bewegung sowohl ein rohrförmiges Werkstück 5 mit einem großen Durchmesser (vgl. hierzu Fig. 5) als auch ein rohrförmiges Werkstück 5' mit einem geringeren Durchmesser (vgl. hierzu Fig. 6) mit hoher Genauigkeit zentrisch gespannt werden.
Bei der Drehbewegung der Spannarme 14, 15, 16 erfolgt stets eine gleiche, genaue Winkeländerung der Schwenkarme 14, 15, 16 um die Drehachsen 20, 21. Dies wird durch eine Parallelogrammführung 27 erreicht, die mit den Spannarmen 14 und 15 für deren Spannstellen 28, 29 am Außenumfang des rohrförmigen Werkstücks 5 synchrone [Bewegungen und gleiche Winkeländerungen um die Drehachsen 20 und 21 erzeugt. Durch die Führungsfunktion des Parallelogramms 27 erfolgt eine gleiche Winkeländerung des Spannarms 16 für dessen Spannstelle 30 gegenläufig um die Drehachse 20. Für den im Ausführungsbeispiel oberen Spannarm 16 der beiden auf der gemeinsamen gehäusefesten Drehachse 20 vorgesehenen Spannarme 14, 16 kann hierbei ein Bewegungs-Freiheitsgrad durch Ausbildung als beispielsweise Schieber ermöglicht werden, wie in den Fig. 5 und 6 durch Doppelpfeil schematisch angedeutet.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Rohrendenbearbeitungsmaschine 1 rotieren die spanabhebenden Bearbeitungswerkzeuge 4 und bearbeiten das stillstehende, rohrför- mige Werkstück 5. Zur Vorbereitung dieses Bearbeitungsvorgangs wird nach dem Zuführen des rohrförmigen Werkstücks 5 in die Rohrendenbearbeitungsmaschine 1 der Schwenkarm 11 der Zentriervorrichtung 8 mittels der Kolben- /Zylindereinheit 12 in die Drehachse D eingeschwenkt, wobei die geöffneten Spannarme 14, 5, 16 das rohrförmige Werkstück 5 mit Luft umgreifen (vgl. Fig. 2).
Über einen am Schwenkarm 11 vorgesehenen, einstellbaren Anschlag 31 kann das Spanngehäuse 13 mit den die Spannzange 22 bildenden Spannarmen 14, 15, 16 exakt mittig zu der Drehachse D bzw. der Mittenachse der Rohrendenbearbeitungsmaschine 1 positioniert werden.
Anschließend wird das Spanngehäuse 13 mittels des Zylinders 24 und der Kolbenstange 23 in Richtung des Verschwenkungspfeils 25 nach rechts verschwenkt, wodurch dann das Koppelgetriebe 26 mit den Spannarmen 14, 15, 16 - wie vorstehend beschrieben - eine rotatorische Bewegung mit Parallelogrammführung 27 der Radien R1 einleitet und das rohrförmige Werkstück 5 über die Spannstellen 28, 29, 30 der Anlageflächen 18 der Spannarme 14, 15, 16 zentrisch gespannt wird.
Danach erfolgt die Spannung des rohrförmigen Werkstücks 5 durch die Spanneinheit 9 der Rohrendenbearbeitungsmaschine , wobei die vorher von der Spannzange 22 der Zentriervorrichtung 8 vorgenommene Rohrpositionierung exakt übernommen wird.
Durch eine Rückbewegung der Kolbenstange 23 und dem damit verbundenen, entgegengesetzten Verschwenken des Spanngehäuses 13 erfolgt nunmehr über die gleichzeitig eingeleitete, rotatorische Bewegung des Koppelgetriebes 26 ein Öffnen der Spannarme 14, 15, 16 bis in ihre Ausgangslage (vgl. hierzu Fig. 3).
Der Schwenkarm Uder Zentriervorrichtung 8 wird anschließend durch Betätigung der Kolben-/Zylindereinheit 12 aus der Drehachse D in seine in Fig. 4 dargestellte Ausserbetriebslage geschwenkt und somit die Bearbeitung des rohrförmigen Werkstücks 5 durch die dann rotierenden, spanabhebenden Bearbeitungswerkzeuge 4 freigegeben.
In Fig. 7 ist zur Bearbeitung eines bei stillstehenden Werkzeugen rotierenden Werkstücks 5, 5' ein als Rollen-Zentriervorrichtung 35 zur Rundlaufführung des rohrförmigen Werkstücks 5, 5' ausgebildetes Spanngehäuse 130 dargestellt. Das hier annähernd L-förmige Spanngehäuse 130 ist verschwenkbar- Verschwen- kungspfeil 25 - in einem ortsfesten Grundgestell 110 angeordnet; abhängig von der Länge des rohrförmigen Werkstücks 5, 5' sind im parallelen Abstand voneinander mehrere solcher Rollen-Zentriervorrichtungen 35 vorgesehen.
Das Spanngehäuse 130 weist ebenfalls drei als Koppelgetriebeglieder wirkende Spannarme 140, 150, 160 auf. Diese sind wiederum einerseits über Drehlager 19 in dem Spanngehäuse 130 angeordnet, andererseits sind die beiden Spannarme 140 und 160 auf einer gemeinsamen gehäusefesten Drehachse 20 und der Spannarm 150 eigenständig auf einer weiteren gehäusefesten Drehachse 21 des ortsfesten Grundgestells 110 gelagert.
Die Spannarme 140, 150, 160 sind an ihren freien Enden mit frei drehbaren Zentrierrollen 32 versehen.
Das Wirkprinzip der translatorischen Bewegung des Spanngehäuses 130 durch Betätigung einer Kolbenstange 33 eines mit einem Drehpunkt 36 am ortsfesten Grundgestell 110 vorgesehenen und mit seiner Kolbenstange 33 am Spanngehäuse 130 angelenkten Zylinders 34 und der rotatorischen Bewegung der Spannarme 140, 150, 160 mit Parallelogrammführung 27 ist identisch mit dem zu der Zentriervorrichtung 8 mit den Spannarmen 14, 15, 16 und dem dortigen Koppelgetriebe 26 zuvor beschriebenen Bewegungsablauf.
Das rohrförmige Werkstück 5 wird vor der eigentlichen Bearbeitung mittels der Zentrierrollen 32 exakt zentrisch zur Drehachse D gespannt. Die schematisch in Fig. 7 dargestellten, verschiedenen Winkelstellungen der Zentrierrollen 32 zeigen einen zentrischen Spannvorgang von einem großen bis zu einem geringen Durchmesser des rohrförmigen Werkstücks 5 bzw. 5*. Durch Strichelung bzw. Strichpunktierung sind die sich beim Verschwenken des Spanngehäuses 130 zum Spannen eines Werkstücks 5* mit geringem Rohrdurchmesser in ihrer Lage einschließlich Parallelogrammführung 27 verändernden Drehlager 19 angedeutet, wobei das Drehlager 19 des im Ausführungsbeispiel oberen Spannarms 160 der beiden gemeinsam um die gehäusefeste Drehachse 20 verstellbaren Spannarme 140, 160 einen als Doppelpfell schematisch eingezeichneten Bewegungs- Freiheitsgrad erhält, z.B. ebenfalls als Schieber oder als ein in einem Langloch vorgesehener Kulissenstein ausgeführt. Während der folgenden, spanabhebenden Bearbeitung des sich drehenden rohr- förmigen Werkstücks 5 wird durch die Zentrierrollen 32 eine exakte und in Bezug auf die Drehachse D zentrische Rundlaufführung für das rohrförmige Werkstück 5 bzw. 5' bereitgestellt.

Claims

Patentansprüche
Rohrendenbearbeitungsmaschine (1 ), der zumindest eine Zentriervorrichtung (8; 35) zum Zentrieren eines entweder bei rotierendem Werkzeugkopf (4) stillstehenden oder bei Festlegung im Maschinenspannfutter (9) rotierenden rohrförmigen Werkstücks (5, 5') relativ zu einer in Maschinenmitte verlaufenden Drehachse (D) der Rohrendenbearbeitungsmaschine zugeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zentriervorrichtung (8; 35) ein zur Drehachse (D) hin offenes Spanngehäuse (13; 130) aufweist, das mit umfangsverteilt mindestens drei sich mechanisch abhängig voneinander auf den jeweiligen Durchmesser des zu bearbeitenden Werkstücks (5, 5') einstellenden Mitteln (14, 15, 16; 140, 150, 160) zum Kontaktieren des rohrförmigen Werkstücks am Außenumfang und zum zentrischen Spannen des rohrförmigen Werkstücks (5, 5') ausgebildet ist. Rohrendenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Spanngehäuse (13) schwenkbeweglich an einem Schwenkarm (11 ) ausgebildet und über diesen mit seiner offenen Seite in die Drehachse (D) der Rohrendenbearbeitungsmaschine (1 ) einschwenkbar bzw. aus dieser herausschwenkbar ist. Rohrendenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Spanngehäuse (130) zur Führung eines drehenden rohrförmigen Werkstücks (5, 5') als Rollen-Zentriervorrichtung (35) ausgebildet und schwenkbeweglich auf einem ortsfesten Grundgestell (110) angeordnet ist. Rohrendenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Mittel als Spannarme (14, 15, 16) mit an den Innenflächen ihrer an den offenen Seiten freien Enden (17) vorgesehenen Anlageflächen (18) ausgebildet sind.
Rohrendenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
das die Mittel als Spannarme (140, 150, 160) mit an ihren an den offenen Seiten freien Enden vorgesehenen, frei drehbaren Zentrierrollen (32) ausgebildet sind.
Rohrendenbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch,
drei als Koppelgetriebe (26) ausgebildete Spannarme (14, 15, 16; 140, 50, 160), die einerseits auf einer ersten und einer zweiten gehäusefesten Drehachse (20, 21) des Schwenkarms (11) bzw. des Grundgestells (110) angeordnet sind, wobei auf der ersten Drehachse (20) zwei Spannarme (14, 16 bzw. 140, 160) lagern, und andererseits über Drehlager (19) mit dem schwenkbeweglichen Spanngehäuse (13; 130) verbunden sind.
Rohrendenbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass das Spanngehäuse (13; 130) über eine Kolbenstange (23; 33) eines im Schwenkarm (11) bzw. im Grundgestell (110) drehbeweglich angeordneten Zylinders (24; 34) verschwenkbar ist. Rohrendenbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 4 und 6. 7.
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schwenkarm (11) einschließlich Spanngehäuse (13) mittels einer Kolben- Zylindereinheit (12) ein- und ausschwenkbar ist. Rohrendenbearbeltungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 , 2 oder 4 und 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass an dem Schwenkarm (11) ein einstellbarer Anschlag (31) zur Positionierung des Spanngehäuses (13) in Bezug auf die Drehachse (D) der Rohrendenbearbeltungsmaschine (1) vorgesehen ist.
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