Die Erfindung betrifft ein Spannmittel, insbesondere für eine
spanabhebende Bearbeitungsmaschine, bestehend aus einem Futterkörper mit mehreren
umfangsverteilten Spannelementen und umfangsverteilten Zentrierelementen, welche
über Steuerungselemente beweglich innerhalb des Futterkörpers gelagert
sind.
Gattungsgemäße Spannmittel sind zur spanabhebenden Bearbeitung
bekannt und werden beispielweise für Drehbänke benötigt. Die Spannmittel
dienen hierbei dazu, das zu bearbeitende Werkstück aufzunehmen und ohne Verformung
sicher zu halten, während eine spanabhebende Bearbeitung erfolgt. Hierzu reicht
es im Normalfall aus, wenn ein solches Spannmittel innerhalb eines Futterkörpers
mit mehreren umfangsverteilten Spannelementen ausgestattet ist. Wenn aber beispielweise
Rohre bearbeitet werden sollen, ist nicht sichergestellt, dass diese vollständig
axial symmetrisch ausgebildet sind, sodass die Gefahr besteht, dass mit einzelnen
Spannelementen zwar der Rohrkörper gehalten wird, jedoch nicht zentrisch zur
Achse der Maschine gelagert ist, sodass bei der weiteren Bearbeitung die Axialsymmetrie
und zentrische Lagerung des Rohrs und insbesondere die zentrische Anordnung der
vorgenommenen Bearbeitung nicht in dem erforderlichen Maße gewährleistet
ist. Aus diesem Grund werden Zentrierelemente verwendet, die vor einem Eingriff
der Spannelemente zunächst das zu bearbeitende Werkstück entlang einer
Drehachse zentrieren, bevor die Spannelemente das Werkstück in dieser Position
fixieren und für die weitere Bearbeitung festhalten.
Vorzugsweise wird ein solches Spannmittel dann eingesetzt, wenn unrunde
Rohre oder ungerade Stangen eingespannt werden sollen, um beispielweise eine Abdrehung
vorzunehmen oder ein Gewinde zu schneiden. Durch die unrunde oder ungerade Lagerung
der Werkstücke entspricht beispielweise die Lage des Spanndurchmessers nicht
der Lage des zu bearbeitenden Zylinders beziehungsweise Gewindeabschnitts, weil
bei einer Ungeradheit die Achse des Werkstücks beziehungsweise die Achse der
Spannstelle nicht zentrisch angeordnet ist. Im Bereich des zu bearbeitenden Werkstückes
ist demzufolge eine Zentrierung erforderlich. Durch die Zentrierung wird erreicht,
dass die Spindelachse der Drehmaschine mit der Bearbeitungsachse des zu bearbeitenden
Werkstücks übereinstimmt. Hierbei müssen die Spannbacken in der Lage
sein, Lage- und Formabweichungen an der Spannstelle zu überbrücken, ohne
eine Verformung des zu bearbeitenden Werkstücks zu verursachen.
Aus dem Stand der Technik sind Spanneinrichtungen bekannt, bei denen
drei schräge Bolzen aus dem Futterkörper nach vorne gefahren werden und
das Werkstück zunächst zentrieren. Der Antrieb dieser Zentrierbolzen erfolgt
nach dem Stand der Technik mit Druckzylindern, die zum Erreichen der Zentrierung
einzeln angesteuert werden. Die hydraulisch angetriebenen Zentrierbolzen weisen
jedoch das Problem auf, das kein notwendiger Gleichlauf erzielt werden kann, sodass
ihre Zentrierung nicht ausreichend ist. Des Weiteren sind Lösungen bekannt,
bei denen diese ungleichen Bewegung nachträglich durch mechanische Glieder
synchronisiert werden, die zum Beispiel aus einer Zahnstange an den Bolzen und einem
Zahnrad bestehen und eine Synchronisierung hervorrufen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannmittel
zu schaffen, welches die bekannten Nachteile bei den Lösungen aus dem Stand
der Technik beseitigt und darüber hinaus eine sorgfältige Zentrierung
der zu bearbeitenden Werkstücke sowie die Erzielung einer ausreichenden Spannkraft
ermöglicht.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Aufgabe vorgesehen,
dass die Zentrierelemente über ein axial bewegliches Steuerelement beaufschlagbar
sind, wobei das Steuerelement und die Zentrierelemente über eine Mitnahmeeinrichtung
miteinander verbunden sind. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
Gegenüber dem Stand der Technik werden die Zentrierelemente bei
dem erfindungsgemäßen Spannmittel über ein einzelnes Steuerelement
beaufschlagt, wobei eine Kopplung zwischen Zentrierelement und Steuerelement durch
Mitnahmeeinrichtungen erfolgt. Die Zentrierelemente und Mitnahmeeinrichtungen sind
hierbei umfangsverteilt angeordnet und werden durch das zentrale Steuerelement beaufschlagt,
wobei die Zentrierelemente jeweils eine exakt gleiche Wegstrecke zurücklegen
und somit eine sehr genaue Zentrierung des Werkstücks ermöglichen. Bei
dieser Zentrieraufgabe muss gegebenenfalls das Werkstück, das normaler Weise
waagerecht angeordnet ist, auf die Mitte der Bearbeitungsachse, also der Spindelachse
der Drehmaschine angehoben werden, sodass entsprechende Reaktionskräfte auf
die Mitnahmeeinrichtungen entstehen. Das Steuerelement selbst besteht aus einem
beweglichen Zylindergehäuse, welches auf einer ortsfest gehaltenen Kolbenstange
geführt ist. Hierdurch wird erreicht, dass eine gleichmäßige Krafteinwirkung
auf die Mitnahmeeinrichtungen ausgeübt wird, die wiederum mit den Zentrierelementen
verbunden sind. Das Steuerelement beziehungsweise das Zylindergehäuse weisen
ferner eine radiale Ausnehmung auf, die vorzugsweise auf der koaxial außen
liegenden Radialfläche ausgebildet ist und in welche die Mitnahmeeinrichtungen
der Zentrierelemente aufgenommen sind. Die Mitnehmereinrichtung ist hierbei innerhalb
der wenigstens einen Ausnehmung radial beweglich und gleitend geführt
und überträgt die Kraft des Steuerelements auf die Zentrierelemente. Die
Zentrierelemente selbst sind unter einem Winkel zur Symmetrieachse der Drehbank
angeordnet und werden somit mit Hilfe des Steuerelements und der Mitnehmereinrichtung
entlang eines Kegelmantels in eine zentrische Position aufeinander zu bewegt, sodass
das zu bearbeitende Werkstück, soweit eine unsymmetrische Lagerung vorliegt,
im zu bearbeitenden Abschnitt zentriert wird. Hierbei kann es auch sein, dass das
Werkstück, welches beispielweise endseitig außermittig zunächst angeordnet
ist, durch die Zentrierelemente in eine zentrische Position gedrückt wird.
Zu diesem Zweck besitzen die Zentrierelemente Aufnahmebacken, die an dem Werkstück
direkt zur Anlage gebracht werden oder über Andruckrollen an dem Werkstück
anliegen.
Um die Bewegung des Steuerelements in Axialrichtung zu ermöglichen
weist dieses eine Ausnehmung auf, welche vorzugsweise auf der innenliegenden Radialfläche
angeordnet und als abzudichtender Druckraum ausgebildet ist, wobei der Druckraum
zusätzlich durch einen Dichtring unterteilt ist. Die beiden hierdurch entstehenden
Druckräume können jeweils getrennt mit einem Druckmittel beaufschlagt
werden, sodass der eine Druckraum dazu verwendet werden kann, um das Steuerelement
axial in eine nach vorne gedrückte Position verfahren zu können, während
der weitere Druckraum dazu verwendet wird, das Steuerelement in die ursprüngliche
Position zurückzufahren. Hierbei ist der Dichtring, welcher den vorhandenen
Druckraum in zwei Teildruckräume unterteilt, mit dem Steuerelement verbunden.
Die Mitnahmeeinrichtung selbst ist mit einer Führungsstange des Zentrierelements
verbunden, vorzugsweise verschraubt und ermöglicht somit die Kraftübertragung
von der Mitnahmeeinrichtung auf die Führungsstange des Zentrierelementes und
damit wird die notwendige Anpresskraft der Aufnahmebacken auf das Werkstück
erreicht. Die Mitnahmeeinrichtung besteht bei einer bevorzugten Lösung aus
einer Kolbenscheibe mit einem Schrägbolzen, welcher in die Ausnehmung des Zylindergehäuses
des Steuerelements hineinragt, wobei die einzelnen Mitnehmereinrichtungen untereinander
nicht synchronisiert sind.
Durch die aufgezeigte erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe
ist vielmehr sichergestellt, dass die Zentrierelemente jeweils eine gleiche Wegstrecke
zurücklegen und hierbei über die Mitnehmereinrichtung und das Steuerelement
angetrieben werden, sodass die gewünschte exakte Zentrierposition des Werkstücks
erreicht wird. Um auch unter Last eine synchrone Bewegung zu erreichen kann das
Steuerelement mit einem Führungsbolzen zusätzlich verbunden sein, welcher
axial beweglich in einem in eine Ausnehmung aufgenommen Führungsrohr hin und
her gleitet. Das Führungsrohr ist hierbei mit dem Futterkörper verbunden,
insbesondere eingepasst und verschraubt, sodass eine sichere Führung gewährleistet
ist. Der besondere Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass das Führungsverhältnis
wesentlich vergrößert ist, und zwar die Führungslänge gegenüber
dem Führungsdurchmesser, sodass ein Stick-Slip-Effekt des Zylindergehäuses
verhindert wird. Bei der aufgezeigten Lösung wird sogar erreicht, das mit zunehmender
Bewegung des Steuerelements die Führungsfläche ansteigt.
Das Steuerelement und ebenso die Spannelemente werden innerhalb des
Futterkörpers durch ein Druckmedium beaufschlagt, welches beispielweise aus
Hydrauliköl oder Druckluft oder anderen verwendbaren Medien bestehen kann.
Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass das Spannmittel mit einer ausreichenden
Menge des Druckmediums versehen wird und sodann durch entsprechende Rückschlagventile
innerhalb des Futterkörpers unter Beibehaltung des erzeugten Drucks verbleibt.
Zu diesem Zweck ist eine Injektoreinheit vorgesehen, welche zum Spannen eines zu
bearbeitenden Werkstücks an den Futterkörper herangefahren wird und über
entsprechende Druckmittelanschlüsse verfügt, um zunächst verschiedene
Steuerfunktionen unabhängig voneinander auszuführen. Mit Hilfe des Druckmediums
wird zunächst die Zentrierung des zu bearbeitenden Werkstücks vorgenommen
und nach dem dies erfolgt ist, anschließend eine Einspannung mit Hilfe der
Spannelemente durchgeführt. Danach werden die Zentrierungselemente zurückgefahren
und das Werkstück ausschließlich über die Spannelemente zur weiteren
Bearbeitung gehalten. Hierbei wurde durch die vorherige Zentrierung sichergestellt,
dass die Spannelemente das zu bearbeitende Werkstück in einer zentrischen Position
halten. Nach der erfolgten Spannung des Werkstücks wird die Injektoreinheit
zurückgezogen und über ein Hauptrückschlagventil der Druck des Druckmediums
innerhalb des Futterkörpers aufrecht erhalten, und zwar solange bis die Bearbeitung
des Werkstücks beendet wird. Zum Ausspannen wird die Injektoreinheit nach der
erfolgten Bearbeitung wieder an den Futterkörper herangefahren und die Spannelemente
geöffnet. Die Zuführung des Druckmediums kann daher nur im Stillstand
der Maschine mit der Injektoreinheit erfolgen, wobei die Injektoreinheit beispielweise
über eine radial bewegliche Druckmittelkupplung verfügt und das Druckmedium,
beispielweise Hydrauliköl mit dem entsprechenden Druck von bis zu 200 Bar in
den Futterkörper hineinpresst. Besonders wichtig sind hierbei die Rückschlagventile,
die nach Erreichen des erforderlichen Druckes das Druckmedium innerhalb des Futterkörpers
halten und somit mögliche Druckmittelverluste verhindern.
Aufgrund der großen Durchmesser solcher Spannmittel sind normalerweise
große Durchmesser für die Druckmittelzuführung erforderlich. Praktisch ist
dies jedoch wegen der hohen Leckölraten und Reibleistungsverluste jedoch nicht
sinnvoll. Deshalb sind in einem Spannmittel für den vorgenannten Zweck die
Kraft erzeugenden Elemente in Form von Spannzylindern direkt in das Spannzeug eingebettet,
wobei die Spannkräfte durch die Zuführung des Druckmediums erzielt werden.
Die erfindungsgemäßen Spannmittel eignen sich besonders
für die Bearbeitung von Rohren, beispielweise um endseitig ein Gewinde zu schneiden.
Die verwendeten Rohre entstehen in der Regel aufgrund eines Walzprozesses und sind
daher nicht gerade oder rund ausgebildet, sodass sichergestellt werden muss, dass
zum Schneiden eines Gewindes beispielweise einer exakter Rundlauf gewährleistet
ist, um eine Fleckigkeit des geschnittenen Gewindes zu vermeiden und die Genauigkeit
der zentrischen Gewindelänge zu erreichen. Aus diesem Grunde erfolgt eine vorherige
Zentrierung des zu bearbeitenden Rohrs an der zu bearbeitenden Stelle vor der Spannebene.
Beim Spannen muss dann das Rohr in dieser Position exakt fixiert werden und zur
Übertragung der Drehmomente und Kräfte der Maschine festgehalten werden.
Dabei liegen die Spannbacken an der unregelmäßigen Geometrie des Rohraußendurchmessers
an und bauen die erforderliche Spannkraft auf. Hierbei müssen die Spannbacken
demzufolge in der Lage sein, eine Unrundheit und Exzentrizität, eventuell auch
eine Kegelligkeit des Werkstücks, auszugleichen. Nach diesem Spannvorgang werden
die Zentrierelemente zurückgefahren und geben den Platz für die Bearbeitung
des Rohrs, beispielweise zum Gewinde schneiden, frei. Das Werkstück darf aus
der durch die Zentrierebene vorgegebenen Lage, durch seine Massenkräfte und
durch die auftretenden Zerspannungskräfte nicht versetzt werden. Es muss also
seine Lage in jedem Fall, während des Bearbeitungsprozesses beibehalten.
Zur Zuführung einer großen Menge des Druckmittels ist hierzu
beispielweise vorgesehen, dass das Druckmittel über Verteilungskanäle
in das Futter gelangt, welche zumindest teilweise als Ringkanal ausgebildet sind.
Die Ringkanäle sind hierbei vorzugsweise in Radialflächen angeordnet,
wobei im Weiteren zur Kompensation der auftretenden Kräfte die Ringkanäle
in gegenüber liegenden Radialflächen, versetzt zueinander, angeordnet
sind. Durch die Anordnung der Ringkanäle in den Radialflächen wird sichergestellt,
dass die auftretenden hohen Druckkräfte durch den Futterkörper aufgefangen
werden. Es hat sich beispielweise gezeigt, das eine Anordnung der Ringkanäle
in Axialrichtung zu Kräften führt, die bei den heute üblichen Werkstückdurchmessern
in der Praxis nicht mehr beherrschbar sind oder so aufwendige Verschraubungen erforderlich
machen, dass ein wesentlich höherer Mehraufwand erforderlich ist. Während
hingegen über die Ringkanäle in Radialflächen die auftretenden Reaktionskräfte
von dem Futterkörper aufgenommen werden.
Um ein Versetzen des zu bearbeitenden Werkstücks innerhalb des
Spannmittels zu vermeiden ist in besonderer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
dass jedem Spannelement ein Sperrventil vorgeschaltet ist, welches den Druckraum
des Spannkolbens von einem Zuführungskanal trennt, sodass eine radiale Bewegung
des Spannelements infolge der ansonsten möglichen Druckmittelverteilung verhindert
wird und das Werkstück unverrückbar in der vorbestimmten Lage verbleibt.
Durch die Verwendung jeweils eines Sperrventils für ein Spannelement ist ferner
eine Synchronisierung der Spannelemente über einen Druckausgleich nicht gegeben,
sodass diese gegenseitig nicht beeinflusst werden können. Dies würde sich
beispielweise besonders nachteilig auswirken, wenn die Bearbeitung des Werkstückes
erfolgt und durch die entstehenden Schneidkräfte und Unwucht des Werkstückes
eine Verlagerung innerhalb des Spannmittels eintreten würde. Soweit eine Synchronisierung
der Spannmittel vorliegen würde, käme es gegebenenfalls dazu, das auf
ein einzelnes Spannmittel ein erhöhter Anpressdruck ausgeübt wird, wodurch
dieses gegebenenfalls nachgeben könnte und die übrigen Spannmittel durch
das Druckmedium aufgrund der vorhandenen Synchronisierung ebenfalls gegen das Werkstück
in gleicher Richtung drücken und das Werkstück versetzen würden.
Durch die fehlende Synchronisierung wird dieser Fehler jedoch vermieden.
Trotzdem kann es sein, dass für spezielle Anwendungsfälle
eine Synchronisierung der Spannelemente gewünscht wird. Aus diesem Grunde ist
vorgesehen, dass innerhalb des Futterkörpers eine Synchronisierungsscheibe
vorhanden ist, welche ein Kopplung der Spannelemente untereinander durch jeweils
einen den Spannelementen zugeordneten Synchronisierungsbolzen ermöglicht, wobei
die Synchronisierungsbolzen jeweils in dem Spannkolben des Spannelements aufgenommen
sind und in einen Durchbruch der Synchronisierungsscheibe hineinragen und somit
eine Synchronisierung der Spannelemente untereinander hervorrufen. Die Synchronisierungsbolzen
sind hierbei axial verstellbar, sodass diese axial verlagert werden können,
damit der Eingriff in die Synchronisierungsscheibe aufgehoben werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Fliehkraftkompensation
jeweils ein Druckkolben innerhalb des Futterkörpers vorgesehen ist, der über
ein Ausgleichgewicht verfügt, welches unmittelbar auf einen Kolben mit einer
kleineren Kolbenfläche einwirkt, wobei der Druckraum mit dem Druckraum des
zugehörigen Spannmittels kommunizierend verbunden ist. Infolge der hohen Umdrehungszahlen
des Spannmittels werden die Spannelemente aufgrund der vorherrschenden Fliehkräfte nach
außen gezogen, sodass die Spannkraft nachlassen würde. Um eine derartige
Fliehkraftkompensation herbei zu führen ist neben den Spannelementen ein Druckkolben
vorgesehen, der ebenfalls innerhalb des Futterkörpers radial beweglich gelagert
ist und über ein entsprechend dimensioniertes Ausgleichsgewicht verfügt.
Der Druckkolben besitzt eine relativ kleine Kolbenfläche, während demgegenüber
der Spannkolben des Spannmittels entsprechend größer dimensioniert ist,
sodass mit Hilfe des Ausgleichgewichts und des Druckkolbens eine Kompensation der
Fliehkräfte ermöglicht wird. Das Verhältnis der Fläche des Druckkolbens
für die Fliehkraftkompensation wird hierbei gegenüber der Fläche
des Spannkolbens so berechnet, dass eine teilweise oder vollständige Kompensation
der Fliehkräfte ermöglicht wird.
Durch die geringe Kompressibilität von beispielweise Hydrauliköl
wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass eine zusätzliche
Druckmittelkompensation über einen Druckmittelfederspeicher erfolgt, wobei
die jeweils untereinander verbundenen Druckmittelleitungen und Druckmittelkanäle,
insbesondere Ringkanäle, mit dem Druckmittelfederspeicher verbunden sind. Der
Druckmittelfederspeicher weist zumindest einen, vorzugsweise zwei, Druckräume
auf, die von dem gleichen Druckmedium beaufschlagt werden und jeweils ein Federpaket
zusammenpressen, welches im Falle eines geringen Druckabfalls innerhalb der Druckmittelkanäle
einen Druckausgleich durch die Federentspannung gewährleistet. Ein Druckausgleich
kann immer dann erforderlich sein, wenn beispielweise Leckageverluste an den Dichtungen
für die Zeit der Bearbeitung entstehen und können insofern durch den Druckmittelfederspeicher
ausgeglichen werden. Der Druckmittelfederspeicher wird ebenso wie die Spannelemente
und Zentrierelemente nach jeder Bearbeitung erneut über die Injektoreinheit
bis zum vorgegebenen Maximaldruck gefüllt.
Der Druckmittelfederspeicher weist im Weiteren eine nach außen
geführte Kolbenstange auf, welche beispielweise zum Auslösen eines Schalterelements
vorgesehen ist, um für den Fall eines unerwarteten Druckabfalls den Bearbeitungsvorgang
zu stoppen. Hierbei ist das Schaltelement unmittelbar der Kolbenstange zugeordnet
und kann ein elektrisches Signal erzeugen, welches zur Steuerung der Maschine verwendet
werden kann oder ein akustisches und/oder optisches Signal auslöst, wodurch
der Stillstand der Maschine veranlasst werden kann, um einen möglichen Spannkraftverlust
rechtzeitig zu signalisieren und die Bearbeitung einzustellen. Der Schalter ist
hierbei in einer bedämpften Schaltungsanordnung angeordnet, welche verhindert
das fehlerhafte Meldungen infolge eines Kabelbruchs auftreten können.
Soweit große Unterschiede hinsichtlich der Werkstückdurchmesser
vorliegen und eine Bearbeitung mit der gleichen Maschine und den gleichen Spannmitteln
erfolgen soll, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die
Zentrierelemente mit Aufnahmebacken versehen sind, die radial versetzbar gelagert
sind und über eine Verzahnung und Nutensteine radial positioniert werden können.
Hierdurch kann eine Einrichtung der Maschine auf Werkstücke mit einem geringeren
Außendurchmesser erfolgen, wobei insbesondere die Verzahnung rechteckförmig
ausgeführt ist, um eine eindeutige Definition der Koordinaten in x, y und z
Richtung zu gewährleisten. Durch die rechteckförmige Verzahnung wird hierbei
vermieden, dass ein möglicher Teilungsfehler einer Spitzverzahnung auf einem
Planlauffehler übertragen würde. Ferner ist vorgesehen, dass die Aufnahmebacken
zusätzlich mit Rollen ausgestattet sind, die unmittelbar auf dem Werkstück
zu liegen kommen und unnötige Reibstellen und Beschädigungen am Werkstück
vermeiden. Zusätzlich können die Rollen über eine Exzenteranordnung
eingestellt werden, um eine hohe Rundlaufgenauigkeit zu erreichen.
Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Figuren nochmals beschrieben.
Es zeigt
1 in einer perspektivischen Ansicht ein erfindungsgemäßes
Spannmittel,
2 in einer Draufsicht das Spannmittel gemäß
1,
3 eine geschnittene Ansicht des Spannmittels gemäß
1 durch eine Schnittachse entlang eines Zentrierelements
und eines Druckmittelfederspeichers,
4 eine geschnittene Seitenansicht des Spannmittels
gemäß 3 mit einem Synchronisierungselement,
welches innerhalb des Spannkolbens geführt ist,
5 in einer geschnittenen Seitenansicht das erfindungsgemäße
Spannmittel gemäß 1 mit einem Führungsrohr
und Führungsbolzen für das Steuerelement und
6 in einer geschnittenen Draufsicht und vergrößerten
Darstellung ein Spannelement mit Fliehkraftkompensation.
1 zeigt ein erfindungsgemäßes Spannmittel
1, bestehend aus einem Futterkörper 2 mit drei umfangsverteilten
Spannelementen 3 sowie drei umfangsverteilten Zentrierelementen
4. Ferner ist aus dieser Ansicht eine Injektoreinheit 5 erkennbar,
welche das Spannmittel 1 mit einem Druckmedium einerseits
versorgt und andererseits durch unterschiedliche Druckmittelzufuhr die Zentrierelemente
4 und Spannelemente 3 getrennt mit dem Druckmedium beaufschlagt.
Der Futterkörper 2 besteht aus einem Aufnahmeflansch
6, einem Zylinderflansch 7, einem Mittelstück 8
und einer Spannscheibe 9. Der Aufnahmeflansch 6 ist zur Aufnahme
des Spannmittels auf den dargestellten spannabhebenden Bearbeitungsmaschine, beispielweise
einer Drehbank vorgesehen. Der Zylinderflansch 7 dient zur Übertragung
und Verteilung des Druckmittels. Das Mittelstück 8 und die Spannscheibe
9 sind zur Aufnahme der Zentrierelemente 4, Spannelemente
3 sowie weiterer Einrichtungen zur Steuerung der Spann- 3 und
Zentrierelemente 4 vorgesehen.
Das erfindungsgemäße Spannmittel 1 ist im Wesentlichen
zur Bearbeitung von Rohren vorgesehen. Zur genauen Bearbeitung der Rohrenden ist
es erforderlich, dass mit Hilfe der Zentrierelemente 4 zunächst eine
Zentrierung der Rohre erfolgt, und zwar in der Weise, dass die Rohrachse mit der
Drehachse der Spannmittel 1 zur Deckung kommt. Die Spannelemente
3 dienen dazu, dass zu bearbeitende Werkstück, in diesem Fall das
Rohr, in dieser Position zu halten und für den Bearbeitungsvorgang fest einzuspannen.
Nach dem die Einspannung erfolgt ist, werden die Zentrierelemente 4 zurückgefahren,
sodass das Rohrende freigegeben wird und bearbeitet werden kann. Die Steuerung der
Spann- 3 und Zentrierelemente 4 erfolgt über ein Druckmedium,
welches durch die Injektoreinheit 5 zugeführt wird. Hierbei ist im
Wesentlichen vorgesehen, dass durch einen der vier dargestellten Druckmittelanschlüsse
10 das Druckmedium in das Spannmittel gelangt, und zwar zunächst,
um die Zentrierelemente 4 zu beaufschlagen, welche sich, da sie schräg
zur Symmetrieachse des Spannmittels 1 gelagert sind, aufeinander zufahrend
zur Drehachse bewegen bis eine Anlage an das nicht dargestellte Werkstück erfolgt.
Das in 3 und 4 dargestellte
Werkstück wird hierbei zentriert, sodass anschließend ein Spannen mit
Hilfe der Spannelemente 3 erfolgen kann. Die Spannelemente 3 werden
ebenfalls mit einem Druckmittel über einen der Druckmittelanschlüsse
10 versorgt und bewegen sich aufgrund ihrer Anordnung in der Spannscheibe
9 ausschließlich in radialer Richtung bis es zur Anlage an dem Werkstück
kommt und durch entsprechenden Druckaufbau eine Spannung erfolgt. Danach werden
die Zentrierelemente 4 durch entsprechende Druckbeaufschlagung eines hier
nicht erkennbaren Steuerelements zurückgefahren, sodass der Bearbeitungsvorgang
gestartet werden kann. Die Versorgung des Spannmittels 1 über die
Injektoreinheit 5 erfolgt hierbei im Stillstand des Spannmittels
1. Nach dem das zu bearbeitende Werkstück eingespannt ist, wird die
Injektoreinheit 5 von dem Spannmittel 1 getrennt, sodass eine
Rotation des Spannmittels 1 ermöglicht wird. Mit der Trennung der
Injektoreinheit 5 von dem Spannmittel 1 wird gleichzeitig über
ein Hauptrückschlagventil, welches aus 2 erkennbar
ist, der aufgebaute Druck innerhalb des Spannmittel 1 für den Bearbeitungszeitraum
aufrecht erhalten. Zu diesem Zweck wird das Spannmittel 1 regelrecht mit
dem Druckmedium aufgepumpt, wobei der Druck durch weitere Sperrventile für
den Bearbeitungszeitraum aufrecht erhalten wird und eventuelle Leckageverluste ausgeglichen
werden.
Von den Zentrierelementen 4 ist in dieser Darstellung jeweils
nur der Verzahnungskopf 11 und die Zentrierbacke 12 erkennbar,
die jeweils über eine Andruckrolle 13 verfügt, die zur Anlage
an das Werkstück gedacht ist und verhindern soll, dass Schleifspuren oder eine
Beschädigung des Werkstücks eintritt. Die Zentrierbacken 12 werden
über Bohrungen 14 und Schraubbolzen 15 mit dem Verzahnungskopf
11 verschraubt, wobei die Möglichkeit besteht, in Abhängigkeit
des jeweiligen Durchmessers des zu bearbeitenden Werkstücks, die einzelnen
Zentrierbacken 12 in Radialrichtung versetzt zu montieren, sodass unterschiedlich
große Durchmesser mit dem gleichen Spannmittel 1 bearbeitet werden
können. Der Verzahnungskopf 11 mit der Zentrierbacke 12 bewegt
sich während des Zentriervorgangs aus dem Spannmittel 1 heraus, und
zwar entlang einer Achse, die schräg zur Spannmittelachse ausgerichtet ist,
sodass die drei beabstandeten Zentrierbacken 12 mit Andruckrollen
13 aufeinander zufahren, bis es zur Anlage an das Werkstück kommt.
Die Besonderheit dieser erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass
die Zentrierbacken 12 durch ein gemeinsames Steuerelement, welches beispielweise
aus 3 ersichtlich ist, beaufschlagt werden und somit
gemeinsam den Zentriermittelpunkt des Spannmittels 1 anfahren, ohne dass
eine zusätzliche Synchronisierung vorliegt.
Von den Spannelementen 3 ist der Spannkolben 33
aus den 2 und 3 ersichtlich,
der endseitig mit einer zur Mitte ausgerichteten Spannbacke 17 versehen
ist. Die Spannbacken 17 bestehen im Ausführungsbeispiel aus einem
Ringsegment, welches mittig mit dem Spannkolben 33 über ein Schraubbolzen
18 verschraubt ist und weisen jeweils vier Spanneinsätze
19 auf, die unmittelbar auf der Oberfläche des Werkstücks zu
liegen kommen. Die Form der Spannbacken 17 wurde hierbei bereits der Geometrie
des zu bearbeitenden Werkstücks angepasst. Ein Austausch der Spannbacken
17 gegen andere Ausführungen ist ohne Weiteres möglich und kann
deshalb nur als Ausführungsbeispiel angesehen werden.
Über Schraubbolzen 20, welche in Bohrungen
21 aufgenommen sind, ist die Spannscheibe 9 mit dem Mittelstück
verschraubt, wobei mehrere Schraubbolzen 20 umfangsverteilt
über die Fläche der Spannscheibe 9 angeordnet sind. Des Weiteren
sind aus dieser Ansicht Einsätze 22 ersichtlich, hinter denen beispielweise
die Zentrierbolzen der Spannkolben angeordnet sind oder Einsätze
23, hinter denen beispielweise Teile für die Druckübertragung
angeordnet sind sowie eine Ausnehmung 24, welche zur Aufnahme der Teile
für die Druckanzeige vorgesehen ist. Weitere Einsätze 25 sind
zur Aufnahme der Federdruckspeicher vorgesehen, während ein Einsatz
26 die Aufnahmebohrung der Spannelemente 3 verschließt beziehungsweise
fest mit dem Spannelement verbunden ist. Ein Einsatzkopf 28 verdeckt ein
Führungsrohr für das Steuerelement. Ferner sind in der Nähe der Injektoreinheit
5 an dieser sowie den Aufnahmeflansch 6 und Zylinderflansch
7 Schaltelemente 27 angeschlossen.
2 zeigt das Spannmittel 1 gemäß
1 in einer teilweise geschnittenen Draufsicht, aus
der die Lage der drei umfangsverteilten Spannelemente 3 sowie Zentrierelemente
4 ersichtlich ist. In dieser Darstellung ist das zu bearbeitende Werkstück,
in diesem Fall ein Rohr 30 mit Hilfe der Spannbacken 17 und Spanneinsätze
19 eingespannt. Die Zentrierelemente 4 befinden sich in der in
das Spannmittel 1 eingefahrenen Position, sodass kein Kontakt zu dem Rohr
30 besteht. Von den Zentrierelementen 4 ist in dieser Ansicht
jeweils die Zentrierbacke 12 mit Andruckrolle 13 ersichtlich,
während ein Spannelement 3 zusätzlich in einer Schnittdarstellung
eingezeichnet ist. Aus der nicht geschnittenen Darstellung der Spannelemente
3 ist erkennbar, dass diese in einem Durchbruch 31 aufgenommen
sind, der durch den Einsatz 26 nach dem Einbau der Spannelemente
3 verschlossen wird. Jedes Spannelement 3 besteht aus einer Kolbenbuchse
32 und einem Spannkolben 33, wobei ein radial außen liegender
Druckraum 34 vorhanden ist, der mit dem Druckmittel versorgt wird. Hierbei
ist jedem Spannelement 3 ein Rückschlagventil 35 zugeordnet,
welches über Verbindungskanäle 36, 37 und Versorgungskanäle
38 Druckmittel zuführt und den Druckraum 34 von dem Versorgungskanal
38 abkoppelt. Solange die Injektoreinheit 5 auf dem Spannmittel
1 aufgesetzt ist, erfolgt zunächst die Zentrierung des Werkstücks
und anschließend eine Druckbeaufschlagung für die Spannelemente
3, wobei nach Erreichen des vorgesehenen Enddrucks und Abkoppeln der Injektoreinheit
5 der Druck innerhalb des Spannmittels 1 gespeichert ist und zusätzlich
ein Rückfluss des Druckmittels aus dem Druckraum der Spannkolben
33 eines jeden Spannelementes 3 in den Versorgungskanal
38 durch das Rückschlagventil 35 verhindert wird. Hierdurch
wird erreicht, dass jedes Spannelement 3 eine autake Einheit darstellt
und keine gegenseitige Beeinflussung durch eine Druckänderung während
des Bearbeitungsvorgangs gegenüber den anderen Spannelementen 3 eintritt.
Somit sind sämtliche Spannelemente 3 nicht miteinander synchronisiert.
Für den Fall, dass eine Synchronisation ausnahmsweise gewünscht
wird, besteht die Möglichkeit durch jeweils einen axial verschiebbaren Synchronisierungsbolzen
und über eine nicht dargestellte Synchronisierungsscheibe eine Verbindung der
Spannelemente 3 untereinander herzustellen. Um die Synchronisierung jederzeit
aufzuheben ist vorgesehen, dass der Synchronisierungsbolzen 39 in axialer
Richtung soweit zurückgedreht werden kann, dass der Eingriff in die Synchronisierungsscheibe
unterbrochen wird. Um die Synchronisierungsbolzen 39 zu verstellen, muss
gegebenenfalls der Einsatz 22 entfernt werden, sodann die Verstellung vorgenommen
werden, bevor der Einsatz 22 wieder mit der Spannscheibe 9 verschraubt
wird.
Zur Durchführung der Zentrierung und des Spannens verfügt
die Injektoreinheit 5 über insgesamt vier Druckmittelanschlüsse
10, wobei der hier dargestellte Anschluss K1 zur Druckbeaufschlagung der
Zentrierelemente 4 vorgesehen ist, während K2 zur Druckbeaufschlagung
des Steuermittels zum Zurückfahren der Zentrierungselemente 4 und
K4 zur Beaufschlagung der Spannelemente 3 vorgesehen ist, während
Druckmittelanschluss K3 zur Zurückführung der Spannelemente, also zum
Entspannen, vorgesehen ist.
3 zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht in der
oberen Hälfte ein Zentrierelemente 4 und in der unteren Hälfte
ein Spannelement 3 sowie ein Druckmittelfederspeicher 40. Beide
Teilfiguren zeigen nochmals den prinzipiellen Aufbau des Spannmittels
1, und zwar mit Aufnahmeflansch 6, Zylinderflansch 7,
Mittelstück 8 und Spannscheibe 9, wobei zusätzlich die
Montage an einer Maschine 41 angedeutet ist. Aus dieser Ansicht wird erkennbar,
dass der Aufnahmeflansch 6 über Schraubbolzen 42 unmittelbar
mit Teilen der Maschine 41 verschraubt ist, während der Aufnahmeflansch
6 über weitere Schraubbolzen 43 mit dem Zylinderflansch
7 verschraubt ist und dieser wiederum über Schraubbolzen
44 mit dem Mittelstück 8. Letztendlich ist die Spannscheibe
9 über weitere umfangsverteilte Schraubbolzen 45 (1)
mit dem Mittelstück 8 verschraubt.
Aus der oberen Teilfigur ist ersichtlich, dass das Zentrierelement
4 aus einer schräg zur Längsmittelachse des Spannmittels
1 angeordneten Führungsstange 46 und einer Führungsbuchse
47 besteht. Über einen Mitnehmer 48, welcher endseitig mit
der Führungsstange 46 verschraubt ist, erfolgt die Kraftübertragung
auf die Führungsstange 46. Die Kraft zum Herausdrücken der Führungsstange
46 wird hierbei über ein Zylindergehäuse 49 des Steuerelementes
erzeugt, welches entlang einer axialen Kolbenstange 50 verfahrbar ist.
Das Zylindergehäuse 49 weist eine Ausnehmung 51 auf, die
radial nach außen angeordnet ist und zur Aufnahme eines Mitnehmerzapfens
52 vorgesehen ist. Hierbei wurde die Anordnung so gewählt, dass der
radial ausgerichtete Mitnehmerzapfen 52 in der Ausnehmung 51 radial
verschieblich gleiten kann, um den sich ändernden Abstand zwischen Zylindergehäuse
49 und Mitnehmer 48 zu berücksichtigen. Sämtliche Zentrierelemente
4 sind ähnlich aufgebaut und werden somit gemeinsam von dem Zylindergehäuse
49 beaufschlagt, wobei die Bewegung des Zylindergehäuses
49 durch das Druckmedium über die Kanäle K1 und K2 ermöglicht
wird. Zu diesem Zweck ist die Kolbenstange 50 mit einer Ausnehmung
51 versehen, die einen Druckraum bildet. Zusätzlich ist der Druckraum
durch einen Dichtungsring 54 unterteilt, der fest mit dem Zylindergehäuse
49 verbunden ist. Beide Druckräume können unabhängig voneinander
mit Druckmedien beaufschlagt werden, und zwar über den Kanal K1 zum Verfahren
des Zylindergehäuses 49 in der Zeichenebene nach rechts, während
der Kanal K2 zum Verfahren des Zylindergehäuses 49 in der Zeichenebene
in Richtung links vorgesehen ist. Somit können über die Kanäle K1
und K2 die Zentrierelemente 4 verfahren werden, wobei die jeweiligen Zentrierbacken
12 mit ihren Andruckrollen 13 an dem Werkstück, im vorliegenden
Fall an dem Rohr 30, zu liegen kommen und dieses durch Druckerhöhung
zentrieren. Die Zentrierbacken 12 sind hierbei in zwei Positionen dargestellt,
einerseits in der eingefahrenen Position ohne Anlage an dem Rohr 30 und
andererseits in der ausgefahrenen Position mit Anlage der Andruckrolle
13 auf der Außenfläche des Rohres 30. Das Rohr selbst
ragt nur insoweit aus dem Spannmittel 1 heraus als eine spätere Bearbeitung,
beispielweise zum Schneiden eines Gewinde mit Hilfe eines Schneidstahls
55, erforderlich ist. Bevor jedoch die Bearbeitung erfolgt muss nach erfolgter
Zentrierung des Rohrs 30 zunächst eine Spannung durchgeführt
werden, wie sie in der unteren Figurenhälfte dargestellt ist. Das hier gezeigte
Spannelement 3, bestehend aus Kolbenbuchse 32 und Spannkolben
33 wird ebenfalls durch das verwendete Druckmedium beaufschlagt, und zwar
zum Spannen über den aus 2 erkennbaren Kanal K4
und zum Entspannen über den Kanal K3. Zum Spannen wird der Druckraum
56 demzufolge mit Druckmittel beaufschlagt, sodass der Spannkolben in Richtung
auf das Rohr 30 verfährt, während zum Entspannen der Druckraum
57 beaufschlagt wird. Das Spannelement 3 wird hierbei mit einem
Druck von bis zu 200 Bar beaufschlagt, damit die Spannbacken 17 mit ihren
Spanneinsätzen 19 auf der Oberfläche des Rohrs 30 zu
liegen kommen und dieses sicher während der Bearbeitung halten.
Des Weiteren ist aus der unteren Figurenhälfte ein Druckmittelfederspeicher
40 erkennbar, der während des Spannens des Spannkolben 33
beaufschlagt wird, sodass ein Federpaket 58 ebenfalls mit dem Druckmittel
beaufschlagt und demzufolge zusammengepresst werden. Das Federpaket 58
ist hierbei in zwei Stellungen dargestellt. Nach Entfernen der hier nicht dargestellten
Injektoreinheit wird infolge des eingebauten Hauptrückschlagventils und eines
weiteren Rückschlagventils, welches dem Spannelement 3 zugeordnet
ist, der Druck innerhalb der Verbindungskanäle und des Druckraums
56 sowie eines Druckraums 59 der Druckmittelfederspeicher
40 aufrecht erhalten. Sollte es aufgrund einer Leckage in den vorhandenen
Dichtungen während des Bearbeitungsprozesses zu einem geringen Verlust des
Druckmediums kommen, kann somit das Federpaket 58 den vorhandenen Druckverlust
ausgleichen, wobei über eine Kolbenstange 60 zusätzlich ein Schaltelement
61 beaufschlagt wird, welches bei Überschreiten eines vorgegebenen
Druckabfalls ein elektrisches Signal erzeugt oder ein optisches und/oder akustisches
Signal auslöst. Erwähnenswert ist, dass die Zentrierelemente
4 sowie Spannelemente 3 jeweils als kompakte Einheiten vorgesehen
sind, welche in die Spannscheibe 9 in entsprechende Bohrungen eingesetzt
und mit der Spannscheibe 9 verschraubt werden, sodass bei einer Beschädigung
eine leichte Austauschmöglichkeit besteht. Gleiches gilt für den Druckmittelfederspeicher,
der ebenfalls radial von außen in eine vorhandene Bohrung 76 eingesetzt
wird.
Ferner ist aus der unteren Darstellung ein Führungsrohr
62 und ein Führungsbolzen 63 ersichtlich. Der Führungsbolzen
63 ist unmittelbar mit dem Zylindergehäuse 49 verbunden und
dient zur Vergrößerung der Führungsfläche in dem der Führungsbolzen
63 bei der Bewegung des Zylindergehäuses 49 in das Führungsrohr
62 gleitet, sodass während eines Druckaufbaus durch das Druckmedium
gleichzeitig die Führungsfläche für das Zylindergehäuse
49 vergrößert wird. Das Führungsrohr 62 ist hierbei
in einer Ausnehmung 64 aufgenommen, die in der Stirnfläche
65 der Spannscheibe 9 eingearbeitet ist. Das Führungsrohr
62 und der Führungsbolzen 63 sind hierbei gegenüber
der Position der Zentrierelemente 4 und Spannelemente 3 versetzt
angeordnet, sodass die Bewegung der Spannelemente 3 nicht beeinträchtigt
wird.
4 zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht das erfindungsgemäße
Spannmittel 1, wobei die Figur weitestgehend der 3
entspricht. Zusätzlich ist in der unteren Hälfte eine Synchronisierungsscheibe
66 sowie eine Synchronisierungseinheit 67 dargestellt, welche
quer zur Bewegungsrichtung des Spannkolbens 33 angeordnet ist und durch
diesen hindurch mit einem Synchronisierkopf 68 in eine korrespondierende
Ausnehmung 64 der Synchronisierungsscheibe 66 eindrehbar ausgebildet
ist. Die geschnittene Darstellung zeigt in der oberen Hälfte die Position,
in der der Synchronisierungskopf 68 soweit zurückgedreht ist, dass
kein Eingriff in die Synchronisierungsscheibe 66 erfolgt, während
die untere Hälfte den Eingriff des Synchronisierungskopf 68 in die
Synchronisierungsscheibe 66 darstellt. In besonderen Fällen,
in denen eine Synchronisierung der Spannelemente 3, wie bereits vorher
beschrieben gewünscht wird, besteht die Möglichkeit durch Entfernen eines
Einsatzes 22 eine Verstellung des Synchronisierungskopfs 68 vorzunehmen
und anschließend den Einsatze 22 wieder mit der Spannscheibe
9 zu verschrauben. Die Verstellung erfolgt während der Maschineneinrichtung
im Stillstand, wobei gleichzeitig sichergestellt ist, dass der Spannkolben
33 des Spannelementes 3 auch nach erfolgter Synchronisierung innerhalb
der Kolbenbuchse radial beweglich gelagert ist.
5 zeigt in einer geschnittenen Detailansicht eine obere
Ecke des Spannmittels 1 mit Zylinderflansch 7, Mittelstück
8 und Spannscheibe 9. In der Spannscheibe 9 ist eine
Ausnehmung 64 eingearbeitet, in die ein Führungsrohr 62 eingeschraubt
ist, von dem der Einsatzkopf 28 bereits aus 1
erkennbar ist. Das Führungsrohr 62 dient zusammen mit einem Führungsbolzen
63, welcher unmittelbar mit dem Zylindergehäuse 49 verbunden
ist, und zwar über einen Schraubbolzen 69, zur Vergrößerung
der Führungsfläche des Zylindergehäuses 49 bei Druckbeaufschlagung
zur Bewegung der Zentrierelemente 4. Gleichzeitig mit der Bewegung des
Zylindergehäuses 49 in Richtung auf die Stirnfläche
65 des Spannmittels 1 wird die Führungsfläche durch
das Eintauchen des Führungsbolzen 63 in das Führungsrohr
62 kontinuierlich vergrößert, damit die während der Zentrierung
auftretenden Kräfte sicher in das Futtergehäuse eingeleitet werden. Des
Weiteren ist aus dieser Ansicht ein Spannelement 3 mit Spannbacken
17 und Spanneinsatz 19 erkennbar, die umfangsversetzt und versetzt
zur Führungseinrichtung angeordnet ist. Ferner ist aus dieser Figur ersichtlich,
wie die Anordnung der Versorgungskanäle 38 erfolgt. Die Versorgungskanäle
38 sind vorzugsweise in einer Ausnehmung der jeweiligen Einzelteile des
Spannmittels 1 angeordnet, im vorliegenden Fall beispielweise im Mittelstück
8 und der Spannscheibe 9, wobei einzelne Versorgungskanäle
38 axial gegeneinander versetzt angeordnet und über Dichtungen
77 abgedichtet sind. Der besondere Vorteil einer solchen Anordnung besteht
darin, dass, soweit die Versorgungskanäle 38 in einer Radialfläche
angeordnet sind, entstehende Kräfte infolge einer Druckmittelbeaufschlagung
von bis zu 200 Bar durch das Futtergehäuse unmittelbar aufgenommen werden und
somit keine aufwändigen Verschraubungen zwischen dem Mittelstück
8 und der Spannscheibe 9 erforderlich sind. Gleiches gilt für
den Aufnahmeflansch 6 und den Zylinderflansch 7 soweit Versorgungskanäle
vorgesehen sind.
6 zeigt in einer geschnittenen Darstellung ein Spannelement
3, welches mit einem Einsatz 26 in die Axialfläche der Spannscheibe
9 eingesetzt ist. Ferner ist das aus 2 bekannte
Rückschlagventil 35 dargestellt, welches zwischen einem Versorgungskanal
38 und den Verbindungskanälen 36, 37 für den
Druckraum 34 des Spannkolbens 33 vorgesehen ist. Aus dieser Darstellung
ist ein weiteres Detail des Spannmittels 1 ersichtlich, und zwar eine Fliehkraftkompensationseinheit
70, die aus einem Kolben 71 und aus einem Ausgleichsgewicht
72 besteht. Ein Druckraum 73 steht hierbei kommunizierend in Verbindung
mit dem Druckraum 34 des Spannkolbens 33 des Spannelementes
3. Der Druckraum 73 und die Größe des Kolbens
71 ist unter Berücksichtigung des Ausgleichsgewichtes 72
auf die Kolbenfläche des Spannelementes 3 insoweit abgestimmt, dass
infolge der auftretenden Fliehkräfte eine Kompensation durch einen Druckausgleich
des Druckmediums durchgeführt wird. Jedem Spannelement 3 ist eine
solche Fliegkraftkompensationseinheit 70 zugeordnet, wobei durch das Rückschlagventil
35 sichergestellt ist, dass die weiteren Spannelemente 3 unbeeinflusst
bleiben. Die Fliehkraftkompensationseinheit 70 ist hierbei in einer Bohrung
74 aufgenommen und mittels Schraubbolzen 75 in die Axialfläche,
durch Dichtmittel gegenüber den Kontaktflächen abgedichtet, eingeschraubt,
sodass lediglich der Einsatzkopf 29 in der Axialfläche der Spannscheibe
9 zu sehen ist.
Das erfindungsgemäße Spannmittel 1 ist vorzugsweise
für die Bearbeitung von Rohren 30 vorgesehen, und zwar von Rohren
30 die aufgrund des Fertigungsverfahrens unrund oder ungerade ausgebildet
sind, sodass bei einer abschließenden Bearbeitung an den jeweiligen Kopfenden
eine vorherige Zentrierung des Rohres 30 erfolgen muss, bevor das Rohr
30 durch die Spannmittel 1 eingespannt wird. Zu diesem Zweck sind
mehrere umfangsverteilte Zentrierelemente 4 vorgesehen, welche eine Zentrierung
in der Art vornehmen, dass die Rohrmittelachse mit der Drehachse zur Deckung gebracht
wird und sodann kann mit Hilfe von Spannelementen 3 eine Einspannung des
Rohres 30 vorgenommen werden. Zur weiteren Bearbeitung werden die Zentrierelemente
4 in ihre ursprüngliche Position zurückgefahren und nach Beendigung
des Bearbeitungsvorgangs wird durch Entspannen der Spannelemente 3 das
Rohr 30 gelöst. Die Zentrierung und Spannung des Rohres
30 erfolgt hierbei im Stillstand der Maschine beziehungsweise des Spannmittels
1, sodass eine Injektoreinheit 5 an das Spannmittel
1 herangefahren werden kann und über Druckmittelkanäle K1 bis
K4 eine Betätigung der Spannelemente 3 und Zentrierelemente
4 erfolgen kann.
Die Besonderheit des Spannmittels 1 besteht darin, dass zur
Beaufschlagung der Zentrierelemente 4 ein einzelnes Steuerelement verwendet
wird, welches in Form einer feststehenden Kolbenstange 50 und eines axial
beweglichen Zylindergehäuses 49 vorliegt und über einen Mitnehmer
die Zentrierung vornimmt. Eine weitere Besonderheit des Spannmittels 1
besteht darin, dass die Spannelemente 3 unabhängig
voneinander arbeiten und dies wird beispielweise dadurch sichergestellt, dass die
Verbindung zwischen dem Druckraum der Spannelemente 3 und eines Versorgungskanals
38 durch ein Rückschlagventil 35 aufgehoben wird. Hierdurch
wird gleichzeitig sichergestellt, dass sämtliche Spannelemente 3 nicht
synchronisiert sind. Soweit eine Synchronisierung erforderlich ist, sieht das Spannmittel
1 eine Synchronisierungseinheit vor, bestehend aus einer Synchronisierungsscheibe
66 und jeweils einem Synchronisierungskopf 68, wobei aufgrund
einer axialen Verstellbarkeit des Synchronisierungskopfes 68 diese Synchronisierung
ein- und ausgeschaltet werden kann. Als weitere Besonderheit des Spannmittels
1 ist vorgesehen, dass mit Hilfe einer Fliehkraftkompensation gearbeitet
wird, wobei ein Kolben 71 und ein Ausgleichsgewicht 72 auf einen
Druckraum 73 einwirken, der kommunizierend mit dem Druckraum
34 des Spannkolbens 33 des Spannelementes 3 verbunden
ist. Die Fläche des Kolbens 71 ist hierbei so bemessen, dass unter
Berücksichtigung des Ausgleichgewichtes 72 eine vollständige
Kompensation gewährleistet ist.
Eine weitere Besonderheit der vorliegenden Erfindung besteht darin,
dass die Versorgungskanäle beziehungsweise Verbindungskanäle
36, 37 und Versorgungskanal 38 für das Druckmedium
in den Radialflächen angeordnet sind und somit unter Berücksichtigung
eines Spannmitteldruckes von bis zu 200 Bar die auftretenden Kräfte von dem
Futterkörper 2 aufnehmbar sind und somit auf aufwändige Verschraubungen,
soweit beispielweise derartige Verbindungskanäle in den Axialflächen angeordnet
sind, verzichtet werden kann. Letztendlich wird der Erfindungsgedanke durch das
Steuerelement bestimmt, welches zentral sämtliche Zentrierelemente
4 beaufschlagt und zu diesem Zweck ist unter anderem vorgesehen, dass umfangsverteilte
Führungsbolzen 63 mit dem Zylindergehäuse 49 des Steuerelementes
verbunden sind, welche innerhalb eines Führungsrohrs 62 aufgenommen
sind, sodass infolge einer Axialbewegung nicht nur eine gleiche Führungsfläche
vorliegt, sondern mit zunehmendem Druckaufbau und Axialverschiebung des Zylindergehäuses
49 die Führungsfläche ansteigt. Das gesamte Spannmittel
1 zeichnet sich hierbei dadurch aus, dass sämtliche beweglichen Elemente
in vorteilhafter Weise von außen in den Futterkörper 2 eingeschraubt
werden können und somit eine Montage und Demontage wesentlich erleichtert wird
und im Falle eines Defektes eines Einzelelementes ein sofortiger Austausch vorgenommen
werden kann.
- 1
- Spannmittel
- 2
- Futterkörper
- 3
- Spannelement
- 4
- Zentrierelement
- 5
- Injektoreinheit
- 6
- Aufnahmeflansch
- 7
- Zylinderflansch
- 8
- Mittelstück
- 9
- Spannscheibe
- 10
- Druckmittelanschluss
- 11
- Verzahnungskopf
- 12
- Zentrierbacke
- 13
- Andruckrolle
- 14
- Bohrung
- 15
- Schraubbolzen
- 17
- Spannbacke
- 18
- Schraubbolzen
- 19
- Spanneinsatz
- 20
- Schraubbolzen
- 21
- Bohrung
- 22
- Einsatz
- 23
- Einsatz
- 24
- Ausnehmung
- 25
- Einsatz
- 26
- Einsatz
- 27
- Schaltelement
- 28
- Einsatzkopf
- 29
- Einsatzkopf
- 30
- Rohr
- 31
- Durchbruch
- 32
- Kolbenbuchse
- 33
- Spannkolben
- 34
- Druckraum
- 35
- Rückschlagventil
- 36
- Verbindungskanal
- 37
- Verbindungskanal
- 38
- Versorgungskanal
- 39
- Synchronisierungsbolzen
- 40
- Druckmittelfederspeicher
- 41
- Maschine
- 42
- Schraubbolzen
- 43
- Schraubbolzen
- 44
- Schraubbolzen
- 45
- Schraubbolzen
- 46
- Führungsstange
- 47
- Führungsbuchse
- 48
- Mitnehmer
- 49
- Zylindergehäuse
- 50
- Kolbenstange
- 51
- Ausnehmung
- 52
- Mitnehmerzapfen
- 53
- Druckraum
- 54
- Dichtungsring
- 55
- Schneidstahl
- 56
- Druckraum
- 57
- Druckraum
- 58
- Federpaket
- 59
- Druckraum
- 60
- Kolbenstange
- 61
- Schaltelement
- 62
- Führungsrohr
- 63
- Führungsbolzen
- 64
- Ausnehmung
- 65
- Stirnfläche
- 66
- Synchronisierungsscheibe
- 67
- Synchronisierungseinheit
- 68
- Synchronisierungskopf
- 69
- Schraubbolzen
- 70
- Fliehkraftkompensationseinheit
- 71
- Kolben
- 72
- Ausgleichsgewicht
- 73
- Druckraum
- 74
- Bohrung
- 75
- Schraubbolzen
- 76
- Bohrung
- 77
- Dichtung