DE20119820U1

DE20119820U1 - Vorrichtung zum Trennen und Endenbearbeiten von nichtdrehenden, gespannten und rohrförmigen Werkstücken und/oder zum Befestigen von Verbindungselementen an nichtdrehenden und gespannten Werkstücken

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Publication number: DE20119820U1
Application number: DE20119820U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Unitube Technology De GmbH
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2002-03-14
Anticipated expiration: 2011-12-01

Description

Beschreibung

Vorrichtung zum Trennen und Endenbearbeiten von nichtdrehenden, gespannten und rohrförmigen Werkstücken und/oder zum Befestigen von Verbindungselementen an nichtdrehenden und gespannten Werkstücken

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zum Trennen und Endenbearbeiten von nichtdrehenden, gespannten und rohrförmigen Werkstücken und/oder zum Befestigen von Verbindungselementen an nichtdrehenden und gespannten Werkstücken mit einem drehendem und angetriebenem Werkzeugträger an einem Gestell mit mehreren angetriebenen und gegenüber der Symmetrieachse des Werkzeugträgers verfahrbaren Bauteilen zur lösbaren Befestigung wenigstens eines Werkzeugs, eines Körpers, einer Befestigungseinrichtung und/oder einer Spanneinrichtung.

Eine Bearbeitung von nichtdrehenden Werkstücken mit drehenden Werkzeugen ist unter anderem durch die Druckschrift DE 32 37 587 Al (Vorrichtung zur Herstellung von Gewindeanschlüssen an Großrohren) bekannt, wobei eine Bewegung der Werkzeuge über eine sich mitdrehende und verschiebbar angeordnete doppelseitig verzahnte Antriebsstange erfolgt. Daran angekoppelte Stirnzahnräder, die gleichzeitig in an Werkzeugböcken angeordnete Zahnstangen eingreifen, dienen einer Bewegung der Werkzeugböcke. Mit dieser Lösung sind die Werkzeugböcke nur gleichzeitig bewegbar, eine voneinander unabhängige Bewegung ist nicht möglich. Eine Bewegung der Werkzeuge zum Werkstück erfolgt in der DE 33 41 479 Al (Vorrichtung zum Plandrehen) über eine Vorrichtung mit einem Drehkopf mit mehreren Werkzeugen. Diese können über eine Schaltkupplung gegenüber dem Werkstück verfahren werden. Die Bewegungen sowohl der Arbeitswelle als auch der Werkzeugbauteile sind direkt miteinander verkoppelt, so dass eine unabhängige Bewegung der Werkzeugbauteile nicht möglich ist. In der Druckschrift DE 199 21 919 C2 (Multifunktionale Vorrichtungen zur Bearbeitung des Endbereichs von Werkstücken durch Drehen mit mindestens einem umlaufenden Werkzeug und stehendem Werkstück) können die Werkzeuge unabhängig von der Drehbewegung des Werkzeugträgers bewegt werden.

Das Werkstück befindet sich dabei jeweils in einer Spanneinrichtung, die gleichzeitig dessen Position zu den Werkzeugen bestimmt. Damit erfolgt die Bearbeitung der Werkstücke entsprechend der Position des Werkstückes in der Spanneinrichtung. Toleranzen oder Deformationen der Werkstücke können bei einer Bearbeitung mit derartigen Vorrichtungen nicht automatisch berücksichtigt werden.

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, den Endenbereich eines nichtdrehenden, gespannten und rohrförmigen Werkstückes positionsgenau zu bearbeiten und/oder mit einem Verbindungselement zu versehen.

Dieses Problem wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, den Endenbereich eines nichtdrehenden, gespannten und rohrförmigen Werkstückes positionsgenau zu bearbeiten und/oder mit einem Verbindungselement zu versehen. Die Position des Werkstückes wird vor der Durchführung des Arbeitsverfahrens bestimmt. Das erfolgt über eine bewegbare Messeinrichtung für die Position des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes, das sich vor dem Werkstückende vor der Durchführung der Arbeitsverfahren befindet. Nach der Messung der Position wird diese Messeinrichtung aus der Bearbeitungszone des Endenbereiches des Werkstückes entfernt. Dabei wird sichergestellt, dass die Bearbeitung des Werkstückes erfolgen kann. Die Messeinrichtung wird dabei so von der Bearbeitungszone entfernt, dass Werkstückteile in Form von Spänen oder zur Bearbeitung notwendige Stoffe wie z.B. Kühlmittel diese Messeinrichtung nicht erreichen können. Die Bearbeitung des Endenbereiches erfolgt vorteilhafterweise in einem abgeschlossenem Raum. Die Messeinrichtung wird während der Durchführung der Arbeitsverfahren außerhalb des Raumes platziert. Die Arbeitsverfahren sind unter anderem das Plandrehen, das Abdrehen, das Gewindeschneiden und das Aufschrauben eines Verbindungselementes. Dazu sind die mit Antrieben verkoppelten Bauteile des Werkzeugträgers mit den entsprechenden Werkzeugen in Form z.B. von Drehmeiseln, Gewin-

destrehlern und Spannbacken versehen. Die Messeinrichtung ist mit einer Steuereinrichtung zusammengeschaltet, die weiterhin mit den Antrieben verbunden ist. Damit ergibt sich der Vorteil, dass die Bearbeitung positionsgenau zum Endenbereich des Werkstückes erfolgt. Toleranzen in der Position, insbesondere durch Toleranzen der wenigstens einen Spannvorrichtung und/oder Verformungen des Endenbereiches des Werkstückes selbst hervorgerufen, fuhren dabei nicht zu Toleranzen in der Geometrie des bearbeiteten Endenbereiches des Werkstückes. Insbesondere ein eingebrachtes Gewinde ist weitestgehend symmetrisch einbringbar, so dass ein optimales Verbindungsteil vorhanden ist. Bei einem Aufschrauben von Verbindungselementen werden die Gewindebereiche des Endenbereiches des Werkstückes und der des Verbindungselementes weitestgehend nicht deformiert, so dass eine dichte kraftschlüssige Verbindung hergestellt werden kann. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich damit vorteilhafterweise für die Endenbearbeitung von Groß- und/oder Langrohren, die zu einer Rohrleitung über Muffen miteinander verbindbar sind. Der Vorteil besteht weiterhin darin, dass auch diese Muffen mit dieser Vorrichtung auf jeweils ein Endenbereich aufschraubbar sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis 18 angegeben.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich durch die Maßnahme der Weiterbildung des Schutzanspruchs 2, wobei die Steuereinrichtung mit den Antrieben der verfahrbaren Bauteilen so verbunden ist, dass wenigstens eines dieser Bauteile zum weitestgehenden Ausgleichen von Unwuchten verfahren wird.

Günstige bewegbare Messeinrichtungen für die Position des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes sind nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 3 optische Bildaufnahmesysteme für wenigstens einen Bereich mindestens der Kontur des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes. Das sind insbesondere bekannte digitale Kameras oder zeilen- oder flächenförmig angeordnete Festkörperbildsensoren, die digitale Daten entsprechend des aufgenommenen Bildes liefern. Diese Daten können in der damit verbundenen Steuereinrichtung so weiterverarbeitet werden, dass die Bauteile entsprechend dieser Daten bewegt werden. In

einer weiteren Ausfuhrungsform können diese Daten auch über eine Sender- und Empfangseinrichtung drahtlos zur Steuereinheit übertragen werden. Die Übertragung erfolgt dabei vorteilhafterweise mit elektromagnetischer Strahlung.

Die Weiterbildung des Schutzanspruchs 4 fuhrt zu einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei sowohl die Position des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes als auch die Position des Werkzeugträgers bestimmt werden. Die Messungen der Positionen des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes und des Werkzeugträgers erfolgt dabei unabhängig der Position der bewegbaren Messeinrichtung zwischen diesen. Die Position ist ansonsten der Bezugspunkt für die Position des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes. Toleranzen beim Wiedererreichen dieses Bezugspunktes ergeben keinen Messfehler bei der Messung der Position des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes.

Die bewegbare Messeinrichtung ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 5 wenigstens ein optisches Bildaufnahmesystem für wenigstens einen Bereich mindestens der Kontur des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes oder des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes und des Werkzeugträgers. Aus der Position der bewegbaren Messeinrichtung und der Kontur kann dabei der Mittelpunkt des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes oder des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes und des Werkzeugträgers ermittelt werden.

Die Bilddaten werden nach der Weiterbildung des Patenanspruchs 6 so aufbereitet, dass der Mittelpunkt des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes bestimmt wird. Dieser Mittelpunkt ist der Bezugspunkt für die Positionen der Bauteile des Werkzeuträgers mit den Werkzeugen. Damit ist eine einfache Möglichkeit vorhanden, diese Bauteile entsprechend der Position des Endenbereiches des nichtdrehenden und gespannten Werkstücks zu positionieren und nachfolgend entsprechend der durchzuführenden Arbeitsverfahren oder zum Ausgleichen von Unwuchten zu verfahren.

Die bewegbaren Bauteile auf dem Werkzeugträger nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 7 sind mit einem Antrieb vorteilhaft erweise verkoppelt. Damit ist ein Bauteil mit einem Werkzeug bei drehendem Werkzeugträger jederzeit unabhängig bewegbar. Die Anordnung

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mehrerer Bauteile mit jeweils einem Werkzeug auf dem Werkzeugträger führt dazu, dass diese sowohl unabhängig voneinander als auch unabhängig gegenüber dem Werkstück verfahrbar sind. Gleichzeitig kann die Bewegung des Werkzeugs gegenüber dem Werkstück gestoppt werden. Die Bauteile sind z.B. als Schlitten ausgeführt.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Bauteil auch ein Antriebsmechanismus für ein Werkzeug sein kann. Damit kann auch ein Arbeitsverfahren mit einem rotierenden Werkzeug in die Bearbeitungstechnologie des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes integriert werden. Das sind z.B. Fräs-, Schleif- und Sägeverfahren, die sich insbesondere vorteilhafterweise auch durch die kleinen erzielbaren Spänegeometrien auszeichnen. Derartige Späne werden durch die Eigenbewegung des Werkzeugs vom Werkstück weg transportiert. Alle Bewegungen werden über die programmierbare Steuereinrichtung entsprechend der Bearbeitungstechnologie beeinflusst.

Die Stromversorgung der Antriebe, Antriebsmechanismen und der programmierbaren Steuereinrichtung erfolgt vorteilhafterweise über ein Schleifkontaktsystem zwischen dem Gestell und dem Werkzeugträger.

Die Weiterbildung des Schutzanspruchs 8 fuhrt zu bewegbaren Bauteilen auf dem Werkzeugträger, die über mechanische Verbindungen zwischen den bewegbaren Bauteilen des rotierenden Werkzeugträgers und den feststehenden Antrieben fur die Bauteile am Gestell verfahren werden. Die Bauteile mit den Werkzeugen können unabhängig sowohl von der Bewegung des Werkzeugträgers als auch unabhängig voneinander und gegenüber dem nichtdrehenden und gespannten Werkstück bewegt werden. Gleichzeitig können die Bewegungen der Bauteile unabhängig voneinander auch gestoppt werden.

Ein weiterer besonderer Vorteil besteht darin, dass die Bewegungen sowohl des Werkzeugträgers als auch des Werkzeugs bei verkoppeltem Getriebe unabhängig voneinander erfolgt, so dass eine kontinuierliche Bearbeitung des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes erfolgen kann.

Ein Planetenradgetriebe, wobei der Steg über ein innen und außen verzahntes Stirnrad mit der Welle in der Halterung für den Werkzeugträger verbunden ist, stellt die einfachste Möglichkeit einer Überlagerung von zwei Bewegungen dar. Die erste Bewegung ist die Rotation der Halterung mit dem Werkzeugträger und die zweite die Rotation der Welle, die zur Bewegung des

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Bauteils genutzt wird. Damit ist die Welle unabhängig der Bewegung der Halterung bewegbar. Gleichzeitig ist das Getriebe sehr schmal, so dass durch eine Ergänzung weiterer derartiger Getriebeteile leicht mehrere Wellen unabhängig voneinander von außen mit minimalen Platzbedarf antreibbar sind.

Eine Halterung mit innliegenden Wellen fuhrt weiterhin dazu, dass Werkzeugträger mit unterschiedlicher Anzahl von Bauteilen montiert werden können. In Abwandlung und Weiterbildung nach dem Schutzanspruch 9 ist eine Vorrichtung gegeben, wobei mehrere Werkzeuge gleichzeitig und weitere Werkzeuge unabhängig bewegbar sind. Derartige Werkzeugträger sind für mehrere Bearbeitungen des Werkstücks geeignet. Umrüstzeiten fur die einzelnen Bearbeitungsschritte werden minimiert oder vollständig eingespart.

Ein zweites Getrieberad mit den innen angeordneten Planetenrädern und der gleichzeitigen Verkopplung dieses zweiten Getrieberades mit der Halterung nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 10 fuhrt zu einer Synchronisation der Bewegungen zwischen dem ersten Getrieberad und der Halterung einschließlich des Werkzeugträgers. Damit bewegt sich auch das innen und außen verzahnte Stirnrad mit der Bewegung der Halterung. Nur deren relative Geschwindigkeitsänderung im positiven oder negativen Sinn fuhrt zu einer Bewegung der innliegenden Welle. Der Verschleiß während dieser Relativbewegungen zwischen dem innen und außen verzahnten Stirnrad und der Halterung wird minimiert. Eine parallele und feste Anordnung der Achsen des Zentralrades, des zweiten Getrieberades und einer Hohlwelle für das Getriebe führt dazu, dass Stirnräder eingesetzt werden können, so dass in axialer Richtung ein minimaler Platzbedarf gegeben ist.

Wenigstens ein Gleitring am innen und außen verzahnten Stirnrad nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 11 gewährleistet gleichzeitig die rotationssymmetrische und stabile Position dessen gegenüber der Halterung.

Eine formschlüssige und lösbare Verbindung zwischen der Welle in der Halterung und des Kegelrad-, Schrauben- oder Schneckengetriebes im Werkzeugträger zur Bewegung des Bauteils nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 12 erleichtert das Wechseln der Werkzeug-

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träger. Umrüstzeiten und daraus resultierende Standzeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden minimiert.

Die Ausgestaltung der Vorrichtung nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 13 sichert eine kleine kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Weiterhin ist ein sehr einfacher und multifunktionaler Aufbau gegeben.

Eine günstige Ausgestaltung der Steuereinrichtung ist nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 14 eine speicherprogrammierte oder numerische Steuereinrichtung für die Durchfuhrung des wenigstens einen Arbeitsverfahrens. Über diese Steuereinrichtung können die Bauteile entsprechend der tatsächlichen Position des Endenbereiches des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes und nachfolgend entsprechend der Durchführung der Arbeitsverfahren positioniert und verfahren werden. Die Daten werden zum Einen drahtlos über elektromagnetische Strahlung oder zum Anderen über elektrische Leitungen übertragen. Die drahtlose Übertragung basiert auf einer Sender- und einer Empfängereinrichtung für diese elektromagnetische Strahlung. Ein derartige Realisierung ist besonders für Steuereinrichtungen auf dem Werkzeugträger vorteilhaft, wobei keine drahtbehaftete elektrische Verbindungen notwendig sind.

Mit der Weiterbildung des Schutzanspruchs 15 werden die Bauteile auf dem Werkzeugträger entsprechend der tatsächlichen Position des Endenbereiches des nichtdrehenden und gespannten Werkstücks und entsprechend der Durchführung der Arbeitsverfahren zur Bearbeitung des Endenbereiches dieses Werkstückes angesteuert.

Die Ausrüstung der bewegbaren Messeinrichtung für die Position des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes mit einer elektromagnetische Strahlung aussendenden Strahlungsquelle nach der Weiterbildung des Schutzanspruchs 16 fuhrt zu einer von den Umgebungsbedingungen unabhängigen Möglichkeit, das Ende oder ein Bereich des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes aufzunehmen. Gleichzeitig ist es weiterhin vorteilhafterweise möglich, günstige Wellenlängen für die Bildaufnahme einzusetzen, so dass konturscharfe Bilder erzielt werden. Derartige Bilder lassen sich schnell und mit relativ geringem Aufwand fehlerfrei in Bilddaten wandeln.

Das gleiche gilt für die Weiterbildung des Schutzanspruchs 17, wobei in Ergänzung der Aufnahme des Endes oder eines Bereiches des Endes des Werkstückes auch der Werkzeugträger oder ein Bereich des Werkzeugträgers aufgenommen wird.

Vorteilhafte Strahlung ist Röntgenstrahlung, ultraviolette Strahlung, Lichtstrahlung oder infrarote Strahlung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen jeweils als prinzipielle Darstellungen:

Fig. 1 eine Vorrichtung zum Trennen und Endenbearbeiten von nichtdrehenden, gespannten und rohrförmigen Werkstücken und/oder zum Befestigen von Verbindungselementen an nichtdrehenden und gespannten Werkstücken mit einer bewegbaren Messeinrichtung für die Position des Endes des Werkstückes in einer Seitenansicht,

Fig. 2 eine bewegbare Messeinrichtung und das Ende eines Werkstückes in einer Vorderansicht,

Fig. 3 ein angetriebener Werkzeugträger, der einschließlich seiner Halterung mit einem bewegten Teil eines Antriebs direkt verbunden ist,

Fig. 4 ein angetriebener Werkzeugträger mit einer angetriebenen Hohlwelle und Getrieben zur Bewegung des Werkzeugträgers und der Schlitten auf dem Werkzeugträger und

Fig. 5 einen Werkzeugträger mit vier Geradführungen in einer Draufsicht.

Eine Vorrichtung zum Trennen und Endenbearbeiten von nichtdrehenden, gespannten und rohrförmigen Werkstücken 1 und/oder zum Befestigen von Verbindungselementen an nichtdrehenden und gespannten Werkstücken 1 besteht im Wesentlichen aus einem drehendem und angetriebenem Werkzeugträger 2 an einem Gestell. Der Werkzeugträger 2 besitzt mehrere angetriebene und gegenüber der Symmetrieachse des Werkzeugträgers 2 verfahrbaren Bauteilen 3 zur lösbaren Befestigung wenigstens eines Werkzeugs 4, eines Körpers, einer Befestigungseinrichtung und/oder einer Spanneinrichtung. Der Werkzeugträger 2 kann im Wesentlichen sowohl eine Kreisscheibe als auch ein Kreisring (Darstellung in der Fig. 4) sein. Das Werkstück 2 befindet sich in wenigstens einer Spannvorrichtung 5, die mit dem gespannten

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Werkstück 1 gegenüber dem Werkzeugträger 2 verfahrbar ist. Dabei wird wenigstens der zu bearbeitende Endenbereich des Werkstücks 1 gespannt. Die Position wenigstens des Endes des Werkstückes 1 wird durch die Spannvorrichtung 5 bestimmt. Toleranzen der Spannvorrichtung 5 und eventuell vorhandene Deformationen des Endes des Werkstückes 1 werden vor der Bearbeitung erfasst. Dazu wird zwischen Werkzeugträger 2 und Ende des Werkstückes 1 eine bewegbare Messeinrichtung 6 für die Position des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes 1 positioniert. Diese bewegbare Messeinrichtung 6 ist ein optisches Bildaufnahmesystem, insbesondere eine digitale Kamera. Diese besitzt den Vorteil, dass das aufgenommene Bild in äquivalente Bilddaten gewandelt wird. Die digitale Kamera nimmt dazu wenigstens einen Bereich der Kontur des Endes des Werkstückes 1 auf.

In einer Ausführungsform für die Bewegung der digitalen Kamera wird diese über eine Geradführung am Gestell und einem damit verkoppelten Schlitten zwischen den Positionen

- vor dem Ende des Werkstückes 1 und

- außerhalb der Bearbeitungszone auch außerhalb einer eventuell angebrachten Hülle verfahren. Dazu ist dieser Schlitten mit einem Antrieb verkoppelt oder der Schlitten ist der Antrieb selbst, der weiterhin mit einer Steuereinrichtung verbunden ist. Der Schlitten ist mit einem bekannten Positionsbestimmungssystem versehen, das mit der Steuereinrichtung zusammengeschaltet ist. Damit wird die Bewegung und die Position des optischen Bildaufnahmesystems gesteuert. Im einfachsten Fall besteht das Positionsbestimmungssystem aus zwei Endschaltern für die Positionen vor dem Ende des Werkstückes 1 und außerhalb der Bearbeitungszone.

In einer weiteren Ausfuhrungsform für die Bewegung der digitalen Kamera befindet sich diese an einem schwenkbaren Hebel 7, der mittels eines Schwenkmotors zwischen den Positionen

- vor dem Ende des Werkstückes 1 und

- außerhalb der Bearbeitungszone auch außerhalb einer eventuell angebrachten Hülle bewegt wird (Darstellungen in den Fig. 1 und 2). Der Schwenkmotor erzeugt dabei die Schwenkbewegung entweder als Flügelmotor direkt oder aus einer geradlinigen Kolbenbewegung mittels eines Getriebes in Zahnstangenbauweise mit einem in die Zahnstange eingreifenden Zahnrad, welches mit dem schwenkbaren Hebel verkoppelt ist.

In einer weiteren Ausfuhrungsform der bewegbaren Messeinrichtung 6 kann diese auch so ausgebildet sein, dass neben dem Ende des Werkstückes 1 auch wenigstens ein Bereich des

Werkzeugträgers 2 aufgenommen und in äquivalente Bilddaten gewandelt werden. Dazu werden entweder zwei optische Bildaufnahmesysteme oder ein drehbares optisches Bildaufnahmesystem platziert.

Das optische Bildaufnahmesystem übermittelt die Bilddaten an die Steuereinrichtung, die am Gestell oder auf dem Werkzeugträger angeordnet ist. In der ersten Variante erfolgt das über eine Datenleitung oder in der zweiten Variante über eine drahtlose Verbindung zwischen einer Sender- und einer Empfängereinrichtung mittels elektromagnetischer Strahlung. Die Sendereinrichtung ist dazu mit dem optischen Bildaufiiahmesystem und die Empfängereinrichtung ist mit der Steuereinrichtung verbunden.

Die Bilddaten werden in der Steuereinrichtung so verarbeitet, dass der Mittelpunkt des Endes des Werkstückes 1, wobei der Mittelpunkt des Werkzeugträgers 2 vorbestimmt ist, oder die Mittelpunkte des Endes des Werkstückes 1 und des Werkzeugträgers 2 ermittelt werden. Die Steuereinrichtung stellt vorteilhafterweise eine speicherprogrammierte oder numerische Steuereinrichtung in Form einer Datenverarbeitungseinrichtung wie z.B. ein Mikrorechner oder eine intelligente programmierbare Logik dar.

Aus den Mittelpunkten wird die Differenz festgestellt. Die Steuereinrichtung ist weiterhin mit den Antrieben der Bauteile 3 verbunden. Bei der Bearbeitung des Endenbereiches des Werkstückes 1 wird die Differenz berücksichtigt, so dass dieser Endenbereich entsprechend seiner tatsächlichen Lage zum Werkzeugträger 2 bearbeitet wird. Das Programm zur Bearbeitung wird dabei mittels der Datenverarbeitungseinrichtung als Steuereinrichtung so beeinflusst, dass diese Differenz bei den Bewegungen der Bauteile 3 in allen Arbeitsschritten berücksichtigt wird. Der neu errechnete Mittelpunkt stellt die Basis dar.

In einer weiteren Ausfuhrungsform können die Bilddaten weiterhin auch so ausgewertet werden, dass durch die Verschiebung des Mittelpunktes eventuell auftretende Unwuchten über die Bauteile 3 ausgeglichen werden können. Dazu werden die Bauteile 3 eingesetzt, die für den jeweils aktuellen Arbeitsgang nicht benötigt werden.

In einer weiteren Ausfuhrungsform weist die bewegbare Messeinrichtung 6 für die Position des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes 1 wenigstens eine elektromagnetische Strahlung aussendende Strahlungsquelle auf. Dabei fällt die elektromagnetische Strahlung zumindest auf einen Bereich des Endes des nichtdrehenden, gespannten und rohrförmigen Werkstückes 1 und/oder auf den Werkzeugträger 2. Die Empfindlichkeit des optischen BiId-

aufnahmesystems bestimmt dabei vorteilhafterweise die Wellenlänge der elektromagnetischen Strahlung. Das kann Röntgenstrahlung, ultraviolette Strahlung, Lichtstrahlung oder infrarote Strahlung sein.

Der Antrieb der Bauteile 3 des Werkzeugträgers 2 basiert auf zwei grundlegenden Ausführungsformen.

In einer ersten Ausfuhrungsform ist der angetriebene Werkzeugträger 2 einschließlich seiner Halterung 8 mit einem bewegten Teil eines Antriebs entweder direkt oder über ein Getriebe verbunden, wobei der Antrieb und/oder das Getriebe mit dem Gestell 9 verkoppelt sind (Darstellung in der Fig. 3).

Der Direktantrieb ist ein bürstenloser Elektromotor oder ein ringförmiger Elektromotor dessen Läufer 10 mit der Halterung 8 und dem Werkzeugträger 2, und dessen Stator 11 mit dem Gestell 9 fest verbunden sind. Zwischen dem Gestell 9 und der Halterung 8 einschließlich dem Werkzeugträger 2 befindet sich ein Wälzlager 12. Der Elektromotor ist ein Synchronmotor, wobei am Läufer 10 Magnete angeordnet sind und sich im Stator 11 eine Drehstromwicklung befindet. In dieser wird ein magnetisches Drehfeld erzeugt. Als Ansteuerung des Elektromotors kommt ein Frequenzumrichter zum Einsatz. Die Fig. 3 zeigt beispielsweise eine Vorrichtung mit einem ringförmigen Elektromotor, einem kreisringfbrmigen Werkzeugträger 2 einschließlich dessen Halterung 8 und dem Werkstück 1 in einer schematischen Schnittdarstellung. Durch den kreisringförmigen Werkzeugträger 2 und dem ringförmigen Elektromotor ist ein Hohlraum vorhanden, in dem auch das Werkstück 1 oder ein Teil davon verfahrbar ist. Der Werkzeugträger 2 weist mehrere Geradfuhrungen 13 auf, die strahlenförmig vom Mittelpunkt weg weisen. Die Winkel zwischen den Geradfuhrungen 13 betragen vorteilhafterweise 15° oder ein Vielfaches von 15°. In der Fig. 5 ist ein Werkzeugträger 2 mit vier Geradfuhrungen 13 in einer Draufsicht prinzipiell dargestellt. Die Geradfuhrungen 13 sind entweder als Gleitführungen oder als Wälzführungen ausgebildet. Jeweils wenigstens ein Bauteil 3 ist mit einer Geradführung 13 und jedes Bauteil 3 ist mit einem Antrieb als Linearantrieb verkoppelt. Der Antrieb ist vorteilhafterweise mit einem Positionsgeber verkoppelt, so dass die Position des Bauteils 3 erfassbar ist.

Weiterhin besitzt das Bauteil 3 entweder eine Haltekonstruktion zur lösbaren Befestigung eines Werkzeugs 4, z.B. ein Meisel, ein Flachgewindestrehler oder eine Spannbacke, oder ist mit

einem Antriebsmechanismus einschließlich einer Haltekonstruktion zur lösbaren Befestigung eines angetriebenen Werkzeuges verkoppelt. Dazu befindet sich am Antriebsmechanismus eine Haltekonstruktion für ein Werkzeug. In einer Variante befindet sich zwischen dem Antriebsmechanismus und der Haltekonstruktion eine Einrichtung zur Aufnahme von mechanischen Kräften, die ansonsten den Antriebsmechanismus zerstören könnten. Das sind insbesondere Getriebe mit integrierten flüssigen oder festen Dämpfungsmitteln oder Dämpfungseinrichtungen. Diese Einrichtung dient in einer weiteren Ausfuhrungsform weiterhin oder gleichzeitig der Änderung der Bewegungsrichtung entsprechend des verwendeten Werkzeugs. Derartige Werkzeuge sind unter anderem Rund- Gewindestrehler (zum Einbringen eines Gewindes), Wälzfräser (zum Einbringen eines Gewindes oder zur Oberflächenbearbeitung), Drehfräser (zur Oberflächenbearbeitung), Sägeblätter (zum Trennen), Werkzeuge zum Gewindewirbeln (zum Einbringen eines Gewindes), Schleifscheiben (zur Oberflächenbearbeitung, zum Trennen oder zum Einbringen eines Gewindes) oder Bürsten (zum Reinigen und Entzundern oder zur Oberflächenbearbeitung, z.B. Entgraten).

Die Steuereinrichtung auf dem Werkzeugträger 2 dient weiterhin der Steuerung der Bewegungen und das Positionieren der Bauteile 3 und/oder des Antriebsmechanismusses. Das erfolgt über eine Software, die vor der Bearbeitung implementiert wird. Ein Speicher wird dabei entweder vor der Bearbeitung beschrieben oder ein externer Speicher wird lösbar verkoppelt. Während der Bearbeitung verbleibt dieser Speicher bei der Steuereinrichtung. Zwischen der bewegten Halterung 8 mit dem Werkzeugträger 2 und einem feststehenden Bestandteil des Gestells 9 befindet sich ein Schleifkontaktsystem 14 zur Übertragung elektrischer Energie von einer elektrischen Energiequelle zu dem bewegten Werkzeugträger 2. Das ist wenigstens eine Feder, die auf einer kreisringförmigen Leiterbahn bewegt wird. Umgekehrt kann auch die Leiterbahn sich gegenüber der Feder bewegen. Sowohl die Feder als auch die Leiterbahn bestehen aus einem elektrisch leitenden Material mit einer hohen Verschleißfestigkeit. Die Anzahl der Federn richtet sich nach den elektrischen Bedingungen für die Stromversorgung der Antriebe, Antriebsmechanismen und der Steuereinrichtung. Vorteilhafterweise befinden sich dazu auf dem Werkzeugträger 2 entsprechende Netzteile. Das Starten der Vorrichtung erfolgt berührungslos über elektromagnetische Strahlung zwischen einem Sender am Gestell 9 und einem Empfänger auf dem Werkzeugträger 2.

In einer zweiten Ausführungsform ist die angetriebene Halterung 8 für den Werkzeugträger 2 eine Hohlwelle (Darstellung in der Fig. 4). Die Bauteile 3 sind als Schlitten mit Befestigungseinrichtungen für je mindestens ein Werkzeug 4 ausgebildet. Die Anzahl der Schlitten sind dabei zwei, drei, fünf, ein mehrfaches von zwei oder drei. In dieser Ausführungsform wird anhand eines kreisringförmigen Werkzeugträgers 2 mit vier Schlitten der Aufbau näher erläutert.

Die Hohlwelle ist mit einem Gestell drehbar verbunden. Der Antrieb der Hohlwelle erfolgt als Außenrandpaar eines Zahnradgetriebes. Dazu besitzt die Hohlwelle einen umlaufenden Zahnkranz 15 in dem ein Stirnrad 16 eingreift. Die Welle dieses Stirnrades 16 ist über wenigstens einen Zahnriemen 17 mit einem Antrieb 18 für die Hohlwelle verbunden (Darstellung in der Fig. 4). Dieser Antrieb 18 ist an dem Gestell befestigt. Die Welle ist auch in entgegengesetzter Richtung anordenbar, so dass die Antriebswellen der Antriebe 18, 19 in einer Ebene angeordnet sind.

Im Körper der Hohlwelle sind in radialer Richtung vier Wellen als Schlittenantriebswellen 20 nebeneinander drehbar gelagert. In der Hohlwelle sind auch zwei, drei, fünf, ein mehrfaches von zwei oder drei Schlittenantriebswellen 20 integrierbar. Das erste Ende jeder Schlittenantriebswelle 20 endet an einem Ende der Hohlwelle, während die anderen in der Hohlwelle jeweils mit einem Stirnzahnrad 21 so versehen sind, dass die Verzahnungen von außen zugänglich sind. Die Schlittenantriebswellen 20 besitzen eine unterschiedliche Länge, so dass die Stirnzahnräder 21 der Schlittenantriebswellen 20 in Richtung der Mittellinie der Hohlwelle nebeneinander angeordnet sind. In der Fig. 4 ist nur eine Schlittenantriebswelle 20 dargestellt. In die Verzahnung der Stirnzahnräder 21 der Schlittenantriebswellen 20 greift jeweils ein innen und außen verzahntes Stirnrad 22 ein. Diese sind weiterhin auf dem Umfang der Hohlwelle so angeordnet, dass diese gegenüber der Hohlwelle radial verschiebbar sind. Dazu befinden sich zwischen den innen und außen verzahnten Stirnrädern 22 und der Oberfläche der Hohlwelle Gleitringe insbesondere aus einer Kupferlegierung. Die innen und außen verzahnten Stirnräder 22 weisen im Querschnitt eine T-Form auf. Der vertikale Teil des T wird dabei jeweils von zwei Gleitringen eingeschlossen. Dadurch ist eine feste Position der innen und außen verzahnten Stirnräder 22 gegenüber der Hohlwelle gegeben.

Die innen und außen verzahnten Stirnräder 22 sind über jeweils ein Planetenradgetriebe zum einen mit dem umlaufenden Zahnkranz 15 der Hohlwelle und zum anderen mit jeweils einem

Antrieb 19 verbunden. Die Planetenradgetriebe sind gegenüber der drehbaren Hohlwelle fest an dem Gestell angeordnet. Der Steg 23 jedes Planetenradgetriebes ist als ein erstes Getrieberad als Stirnzahnrad ausgebildet, dass in das jeweilige innen und außen verzahnte Stirnrad 22 eingreift. Die Planetenräder 24 der Planetenradgetriebe befinden sich jeweils in einem innenverzahnten Zahnrad 25 als zweites Getrieberad. In der Fig. 4 sind das Stirnrad 16 und das zweite Getrieberad der Übersichtlichkeit wegen nebeneinander dargestellt. Tatsächlich befinden sich beide in einer Ebene. Diese innenverzahnten Zahnräder 25 weisen weiterhin eine Außenverzahnung so auf, dass diese in den Zahnkranz 15 der Hohlwelle eingreifen. Die Wellen 26 der Zentralräder 27 der Planetenradgetriebe sind über jeweils mindestens einen Zahnriemen 28 mit je einem Antrieb 19 für die Schlitten mit den damit lösbar befestigten Werkzeugen 4 verbunden. Die Wellen 26 der Zentralräder 27 sind drehbar im Gestell angeordnet und die Antriebe sind an dem Gestell befestigt. Die Fig. 4 zeigt schematisch prinzipiell den Aufbau des Getriebes der Vorrichtung.

An dem Ende der Hohlwelle mit den ersten Enden der Schlittenantriebswellen 20 ist der kreisringfbrmige Werkzeugträger 2 lösbar befestigt. Die Innendurchmesser der Hohlwelle und des kreisringfbrmigen Werkzeugträgers 2 besitzen vorteilhafterweise die gleichen Abmessungen. In dem Körper und in der Oberfläche der kreisförmigen Stirnfläche des kreisringfbrmigen Werkzeugträgers 2 befinden sich vier Geradfuhrungen 13 als Gleitfuhrungen zur Aufnahme von Schlitten, auf denen lösbar jeweils mindestens ein Werkzeug 4 befestigt ist. Die Gleitfuhrungen schließen einen Winkel von 90° gegeneinander ein. Die Fig. 5 zeigt einen derartig ausgebildeten kreisringförmigen Werkzeugträger 2. Im Körper des kreisringfbrmigen Werkzeugträgers 2 sind je Schlitten eine Gewindespindel drehbar gelagert. Die Gewindespindeln und die Schlitten sind so ausgestaltet, dass ein bekannter Schraub- oder Kugelgewindetrieb realisiert ist. Die Gewindespindeln sind weiterhin jeweils über mindestens ein Schneckengetriebe 29 und eine lösbare und formschlüssige Kupplung mit der Schlittenantriebswelle 20 in der Hohlwelle verbunden. Damit sind die Schlitten und die Werkzeuge 4 unabhängig der Drehbewegung der Hohlwelle in Richtung zur Mitte des kreisringfbrmigen Werkzeugträgers 2 oder von dieser weg bewegbar.

An einer Hohlwelle mit zwei, drei, fünf, einem mehrfachen von zwei oder drei Schlittenantriebswellen 20 sind kreisringfbrmige Werkzeugträger 2 mit einer unterschiedlichen Anzahl von Schlitten anbringbar. Die Positionen der Schlittenantriebswellen 20 gegenüber den Wellen

der Schneckengetriebe 29 im kreisringförmigen Werkzeugträger 2 sind dabei gleich zu gestalten.

Damit kann z.B. an eine Hohlwelle mit sechs Schlittenantriebswellen 20 auch ein kreisringförmiger Werkzeugträger 2 mit drei Schlitten montiert werden.

Claims

1. Vorrichtung zum Trennen und Endenbearbeiten von nichtdrehenden, gespannten und rohrförmigen Werkstücken und/oder zum Befestigen von Verbindungselementen an nichtdrehenden und gespannten Werkstücken mit einem drehendem und angetriebenem Werkzeugträger an einem Gestell mit mehreren angetriebenen und gegenüber der Symmetrieachse des Werkzeugträgers verfahrbaren Bauteilen zur lösbaren Befestigung wenigstens eines Werkzeugs, eines Körpers, einer Befestigungseinrichtung und/oder einer Spanneinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine bewegbare Messeinrichtung (6) für die Position des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes (1) vor dem Werkstückende vor der Durchführung der Arbeitsverfahren befindet, dass die bewegbare Messeinrichtung (6) mit einer Steuereinrichtung zusammengeschaltet ist, dass die Steuereinrichtung mit den Antrieben der verfahrbaren Bauteile (3) so verbunden ist, dass diese Bauteile (3) entsprechend der Position des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes (1) und der vorgegebenen Arbeitsverfahren bewegt werden.

2. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung mit den Antrieben der verfahrbaren Bauteile (3) so verbunden ist, dass wenigstens einer dieser Bauteile (3) zum weitestgehenden Ausgleichen von Unwuchten verfahren wird.

3. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Messeinrichtung (6) für die Position des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes (1) ein optisches Bildaufnahmesystem für wenigstens einen Bereich mindestens der Kontur des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes (1) ist und dass sich diese bewegbare Messeinrichtung (6) jeweils vor der Bearbeitung auf einer Position gegenüber der Position des Werkzeugträgers (2) befindet.

4. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich wenigstens eine bewegbare Messeinrichtung (6) sowohl für die Position des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes (1) als auch für die Position des Werkzeugträgers (2) zwischen dem Werkstückende und dem Werkzeugträger (2) vor der Durchführung der Arbeitsverfahren befindet.

5. Vorrichtung nach einem der Schutzansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Messeinrichtung (6) wenigstens ein optisches Bildaufnahmesystem für wenigstens einen Bereich mindestens der Kontur des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes (1) oder des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes (1) und des Werkzeugträgers (2) ist.

6. Vorrichtung nach einem der Schutzansprüche 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus den Bilddaten des optischen Bildaufnahmesystems des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes (1) einen Mittelpunkt und eine die Differenz zwischen den Mittelpunkten des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes (1) und des Werkzeugträgers (2) ermittelnde und den Positionen der Bauteile (3) zuordnende Einrichtung ein Bestandteil der Steuereinrichtung ist.

7. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (2) mehrere in Richtung zu dessen sowohl Außenkante als auch Mittelpunkt bewegbare Bauteile (3) aufweist, dass das Bauteil (3) mit einem Antrieb verkoppelt ist, dass der Antrieb und/oder ein Antriebsmechanismus für ein Werkzeug (4) mit mindestens einer programmierbaren Steuereinrichtung auf dem Werkzeugträger (2) verkoppelt sind und dass sich zwischen dem Gestell (9) und dem Werkzeugträger (2) ein der Übertragung elektrischer Energie von einer elektrischen Energiequelle für die Antriebe und der programmierbaren Steuereinrichtung dienendes Schleitkontaktsystem (14) befindet.

8. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (2) zwei, drei, fünf, ein mehrfaches von zwei oder ein mehrfaches von drei mit den Bauteilen (3) verkoppelten Schlitten besitzt, dass in der Halterung des Werkzeugträgers (2) drehbar gelagerte Schlittenantriebswellen (20) jeweils über Planetenradgetriebe mit einer Halterung (8) für den Werkzeugträger (2) verbunden sind, dass jeder Schlitten über ein Schubgelenk und mindestens ein Kegelrad-, Schrauben- oder Schneckengetriebe mit einer oder mehreren der Schlittenantriebswellen (20) verbunden ist, dass der Steg (23) des Planetenradgetriebes ein mit der jeweiligen Schlittenantriebswelle (20) in der Halterung über ein innen und außen verzahntes Stirnrad (22) verbundenes erstes Getrieberad ist, dass die innen und außen verzahnten Stirnräder (22) gegenüber dem Umfang der Halterung (8) radial gleitend verschiebbar angeordnet sind und dass jedes Zentralrad (27) des Planetenradgetriebes mit einem Antrieb (19) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (2) drei, fünf, ein mehrfaches von zwei oder ein mehrfaches von drei Schlitten besitzt, dass mehrere Schlittenantriebswellen (20) in der Halterung (8) vorhanden sind, dass mehrere Schlittenantriebswellen (20) über ein erstes Planetenradgetriebe mit der Halterung (8) verbunden sind, dass der Steg (23) des ersten Planetenradgetriebes ein mit den Schlittenantriebswellen (20) über ein erstes innen und außen verzahntes Stirnrad (22) verbundenes erstes Getrieberad ist, dass mindestens eine Schlittenantriebswelle (20) über ein zweites Planetenradgetriebe mit der Halterung (8) verbunden ist, dass der Steg (23) des zweiten Planetenradgetriebes ein mit der Schlittenantriebswelle (20) über ein zweites innen und außen verzahntes Stirnrad (22) verbundenes weiteres erstes Getrieberad ist, dass die innen und außen verzahnten Stirnräder (22) gegenüber der Halterung (8) gleitend verschiebbar angeordnet sind und dass die Zentralräder des ersten und zweiten Planetenradgetriebes mit jeweils einem Antrieb (19) verbunden sind.

10. Vorrichtung nach Schutzanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Planetenräder (24) des Planetenradgetriebes in einem mit der Halterung (8) verbundenem zweiten Getrieberad befinden, dass die Achsen des Zentralrades (27), des zweiten Getrieberades und der Halterung (8) parallel und fest positioniert zueinander angeordnet sind und dass das zweite Getrieberad gleichzeitig das Antriebsrad der Halterung (8) ist.

11. Vorrichtung nach Schutzanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das innen und außen verzahnte Stirnrad (22) über mindestens einen Gleitring gegenüber der Halterung (8) positioniert ist.

12. Vorrichtung nach einem der Schutzansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verbindung zwischen der Schlittenantriebswelle (20) und des Kegelrad-, Schrauben- oder Schneckengetriebes des Werkzeugträgers (2) an der Stirnfläche gegenüber den Bauteilen (3) befindet und dass die Verbindung formschlüssig und lösbar ist.

13. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugträger (2) mit einem ringförmigen Elektromotor insbesondere einem bürstenlosen Ringmotor direkt oder über ein Getriebe verkoppelt ist.

14. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung eine speicherprogrammierte oder numerische Steuereinrichtung für die Durchführung des wenigstens einen Arbeitsverfahrens ist und dass zwischen der Steuereinrichtung und der Messeinrichtung eine drahtlose Verbindung oder eine Verbindung über wenigstens einen Leiter vorhanden ist.

15. Vorrichtung nach den Schutzansprüchen 1 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung eine die Daten des jeweiligen Arbeitsverfahrens und die Daten der Position des Endes des Werkstückes (1) und/oder des Werkzeugträgers (2) miteinander so verarbeitende Steuereinrichtung ist, dass die Daten des jeweiligen Arbeitsverfahrens entsprechend der Position des Endes des Werkstückes (1) und/oder des Werkzeugträgers (2) so beeinflusst werden, dass die Antriebe für die Bauteile (3) entsprechend der Durchführung der Arbeitsverfahren mit der jeweiligen Position des Werkstückes (1) und/oder des Werkzeugträgers (2) angesteuert werden.

16. Vorrichtung nach Schutzanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Messeinrichtung (6) für die Position des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes (1) eine elektromagnetische Strahlung aussendende Strahlungsquelle so aufweist, dass die elektromagnetische Strahlung zumindest auf einen Bereich des Endes des nichtdrehenden, gespannten und rohrförmigen Werkstückes (1) fällt.

17. Vorrichtung nach den Schutzansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine bewegbare Messeinrichtung (6) sowohl für die Position des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes (1) als auch für die Position des Werkzeugträgers (2) mindestens eine elektromagnetische Strahlung aussendende Strahlungsquelle so aufweist, dass die elektromagnetische Strahlung zumindest auf einen Bereich des Endes des nichtdrehenden und gespannten Werkstückes (1) und/oder zumindest auf einen Bereich des Endes des Werkzeugträgers (2) fällt.