CN1177697A - 连接工件的方法以及所用的压制器械 - Google Patents

Abstract

在一种用来连接工件,特别是压装配件(24)和管子(23)的方法中压制器械(1)以它的至少两个压爪(21,22)放在工件(23,24)的连接部位处,然后通过驱动装置(7、50)在工件(23、24)产生塑性变形的情况下使压爪(21、22)移动至终止位置,压爪(21、22)上的功率至迟在这个位置结束。本发明这样控制所述装置(7、50)的功率,使压爪(21、22)直到压制终止具有比没有功率控制时小的动能。其次本发明涉及一种实现此方法的压制器械。

Description

连接工件的方法以及所用的压制器械

本发明涉及一种连接工件，特别是压装配件和管子的方法，其中压制器械以它的至少两个压爪在张开位置放在工件的连接部位上，然后借助于压爪驱动装置使压爪在工件塑性变形的情况下相向移动直至到达压制终止位置，压爪上所施加的功率至迟在这个位置终止。此外本发明涉及一种连接这种工件的压制器械，它至少带两个压爪和一个用来使压爪由张开位置向压制终止位置运动的压爪驱动装置，以及一个用来控制压爪驱动装置的控制装置，其中压制器械做成这样，至迟在到达压制终止位置时终止压爪上施加的功率。

已知为了管连接采用套状压装配件，为了形成管连接它插在管子端头上，然后径向压在一起，其中不管是压装配件还是管子都产生塑性变形。例如由DE-C-1187870、EP-B-0361630和EP-A-0 582 543已知这种管连接和所属的压装配件。

压制借助于压制器械进行，就像例如在DE-C-2136782、DE-A-3423283、EP-A-0451806、EP-B-0 361 630和DE-U-29604276.5中不同的结构形式中得知的那样。压制器械有一个压爪单元，至少带两个有时更多的压爪，它们在压制过程中径向向内运动，以形成基本上封闭的压制空腔。对于这个运动设有一个压爪驱动装置，例如电机或液压油缸或两者相组合的形式。

在已知的压制器械中压爪驱动装置始终克服一个一定的、保持不变的最终力运动，为此设置最终力限定装置，例如在液压油缸时是一个过压阀，在旋转驱动时是一个扭矩联轴器或者在电机的时候是一个过载断路器。为了在任何情况下都能进行完整的压制，最终力调整得比较高。因此最终值限定装置的不精确性会对实际上可以达到的最终力产生极大的影响，因为最终力限定装置不是直接从压爪驱动装置出发测量力，而是测量仅仅表示实际驱动力的一部分的转换量。高的最终力引起压爪支承点的磨损，并且所有受到压爪驱动装置作用力的零件必须相应地确定(增大)尺寸。

当压爪驱动装置调准到适合于各自和它相连的压爪单元(因此也适合于待压制工件)时，就会出现上述问题。但是通常对于压制不同直径的许多压爪单元中的一组压爪采用一定的压爪驱动装置。为此压爪驱动装置很容易从当时的压爪单元上拆下来，并可以接上另一个压爪单元。为了使压爪驱动装置可以用于一组压爪的所有压爪单元，这样地设计压爪驱动装置以及最终力限定装置，使得压爪驱动装置以及通过它可以产生的最终力即使对于用最大的压爪单元的压制也是足够了。

自然在这种压制装置中已经出现上述问题。压爪单元越小并因此所要作的变形功也越小，这个问题就越严重。因此到那时使压爪驱动装置关断的最终力远远大于实际上所需要的力。这使得对于小直径工件的压爪单元必须大大地增大尺寸，也就是说它比所需要的更贵更重，并经受大的磨损，但是因为给每个压爪单元设置一个相应的压爪驱动装置费用较高—更不必说运输问题了—不得不采用这种方法。

在上述压制器械中压爪驱动装置作用在一个带扩张滚子的冲头上，它在压制过程中向压爪单元高速运动。此时扩张滚子在两个镜像对称设置的回转杠杆之间移动，并通过在回转杠杆上的面对面的扩张表面施加作用力使它们相互张开。在回转杠杆的自由端上装着压爪，由于回转杠杆的张开压爪收拢在一起。

在DE-A-43 21 249中所述的压制器械工作时则相反，也就是说在压制过程中冲头被拉向压爪驱动装置的方向。在压制过程开始时扩张滚子位于回转杆之间靠近它们回转轴的地方。扩张表面形成一个朝压爪驱动装置方向逐渐收缩的V形开口，在压制过程中在V形角缩小的情况下通过扩张滚子使开口扩展。当到达压制终止位置时扩张滚子移动到回转杠杆之间使扩张表面相互平行分布的一个区段上，使得不再有力传递到压爪上。在这个区段上有一个限位开关，它使电机自动关掉。

衣发明的目的在于：提供一种方法，使压制器械的运动部分受力较小，并在压制时产生较小的磨损。本发明的另一个目的在于：配置一种合适的压制器械。

关于这种方法，本发明的目的这样来解决，这样地控制压爪驱动装置的功率，使压爪至少在直到压制结束时具有比没有功率控制时小的动能。

这个建议是已经属于本发明的知识的基础，在完全的、也就是压爪驱动装置的功率未受控时在由它拖动的零件内，特别是压爪单元内产生相当大的动能，而且首先是在执行空程的第一阶段。要做的变形功越小，这个能量降低得越少。

随着按照本发明的动能的减小，作用在由压爪驱动装置拖动的零件上的最大作用力明显地下降，在理想的情况下正好等于工件变形时所需要的最大作用力。

最好是至迟在到达压制终止位置时关断压爪驱动装置。与降低动能有关的(在理想情况下压制终止时等于零)根据位置关断压爪驱动装置使得在关断压爪驱动装置后不再出现由于还存在的动能引起的、大的作用力。相应地压爪单元可以在小尺寸范围内做得比较轻，磨损也显著降低。

本发明的基本构想—这涉及到功率分布的类型—可以用各种不同的方法实现。例如可以设想，压爪从开始起就施加全功率，但是在到达压制终止位置以前关断压爪驱动装置。此后变形功可以由贮存在运动零件内的动能提供，其中这些能量直到压制终止位置时部分地或者全部消除。压爪驱动装置的关断可以这样地根据压制单元的大小来进行，要作的变形功越小，也就是说在通常情况下待压制的工件直径越小，做得越软，关断得越早。

此外作为一种选择方案，压爪在压制过程的执行空程的第一阶段用一个其功率这样地降低的功率分布图加载，使压爪至少在这个阶段结束时具有比没有功率限制时小的动能。这里功率分布最好是这样，压爪在第一阶段的动能不超过压制终止时的动能。这个建议的基础在于以下的观察，特别是在空程阶段如果产生了高的动能，那末在实际的压制阶段很难再下降或者下降得不够。如果在第一阶段通过降低压爪驱动装置的功率保持较小的动能，那末在压制阶段不会再导致动能的提高或者提高不多。对此可以附加地考虑，这样地设计功率分布，使通过在终止阶段压爪驱动装置的功率输出再次下降，使得一直到压制终止为止压爪的动能下降。

在上述功率分布时在到达压制终止位置前就已关断压爪的功率供给是有益的。使得剩余的变形功由贮存在运动零件之内的动能来提供。对此功率供给应该这样理想化地终止，使到达压制终止位置时动能正好等于零。

当然，如果功率分布无级地与当时要做的功相匹配，特别是根据本发明的目标在压制终止时具有尽可能小的动能，那末可以达到特别良好的情况。但是如果功率分布逐级变化，甚至如果只存在一级，例如以在第一阶段以降低的功率运行、在第二阶段以全功率对压爪加载的形式，那末已经达到较大的进步了。从第一阶段切换到第二阶段可以与当时的压爪单元相匹配，特别这样做是合适的，要做的变形功越小，也就是通常工件直径越小，它的材料越软，切换(时间)就越向压制终止推移。

关于压制器械，设有一个用来实现上述方法的、带一个功率控制装置的控制装置，它产生这样一种压爪驱动装置的功率分布，使压爪至少直至压制终止时为止具有比没有功率控制时小的动能。根据功率控制装置结构的不同可以实现本发明方法的上述选择方案。若功率分布做成两级，功率控制装置可以做成这样，使第一阶段进入变形阶段之内，而且要做的变形功越小，进入越多。

在功率控制装置的结构设计时可以借鉴电机功率控制的常用的现有技术水平。其中特别考虑使用电子功率控制器。

在特别优先采用的结构中设有一个限位开关用以至迟在到达压制终止位置时关断压爪驱动装置。限位开关可以通过控制装置这样来控制，使在到达压制终止位置以前就关断压爪驱动装置，以便将还贮存在运动零件中的动能用来完成工件的剩余变形，以达到在到达压制终止位置时尽可能完全消耗掉动能的目的。

在特别优先采用的结构中限位开关具有一个用来感知压爪位置的接收器，它以这样的方式和控制装置相连，使得根据压爪的位置来控制功率控制装置。按照这个特征，直接测量压爪的位置并用于功率控制。如果接收器和一个用于功率控制装置的信号发生器相连，而且特别是如果接收器以及必要情况下信号发生器本身装在压爪上特别有利。它允许接收器和信号发生器始终这样地和当时的压爪单元相适应，使得达到完全最佳地和这个压爪单元相匹配的功率分布，而且根据压爪相互之间的实际位置。最好接收器和必要情况下信号发生器应该这样地装在两个相邻的压爪上，使它测量这个压爪相互之间的位置，最好在相互面对面的端面部分内。

例如这可以用这样的方法来实现，接收器总是具有一个可移动地支承的触头，它和一个挡块共同起作用，在压爪闭合时触头撞上挡块。在此触头可以装在一个压爪上，挡块装在一个相邻的压爪上。如果挡块在触头的运动方向做得可调也是有益的。

在图中根据一个实施例对本发明作进一步说明。它们表示：

图1，压制器械在张开位置连同压装配件和管子端部的正视图；

图2，通过按图1的压制器械A-A平面的横剖面；

图3，按图1和2的压制器械的压爪单元连同一个电接收器的正视图；

图4，按图1至3的压制器械的功率控制线路图；

图5至7，按图3的压爪单元的距离传感装置在不同位置的放大图。

图1和2中所示压制器械，具有一个压爪单元1a，带两个T形的、在按图1的正视图中看正好前后设置的支承板2、3。在支承板2、3的下面一部分穿过有一个连接螺钉4。在这个连接螺钉4上从两侧套上托板5、6(在图1中前托板5被取走)，它们属于其整体以7表示的压爪驱动装置。它仅仅用它的上面一部分来表示。

在托板5、6的下端固定一个这里没有详细画出来的驱动电机，它同样属于压爪驱动装置7。并作用在一根驱动杆上。驱动杆的上端配备一个上侧面做成叉形的驱动头8。在驱动头内部相互并排地支承两个可以绕一个水平轴自由旋转的驱动滚子9、10。借助于驱动电机驱动头可以垂直向上运动，然后重新向下退回。连接螺钉4做成可以取出，使得整个压爪驱动装置7可以方便地从压爪单元1a上取下。

在支承板2、3的上面部分有相互间隔一定距离的支承螺钉11、12穿过。在每个支承螺钉11、12上有一个回转杠杆13、14支承在两个支承板2、3之间。两个回转杠杆13、14做成镜像对称形状。它具有从支承螺钉11、12出发向下伸出的驱动臂15、16和向上伸出的压爪臂17、18。驱动臂15、16具有驱动面19、20，它从外向里看首先与水平方向倾斜成一个不明显的V形，然后过渡到一个向上伸出的陡峭的区域。在压爪臂17、18上相互面对面的侧面上做成半圆形的缺口，它形成压爪21、22的轮廓。

图1和2表示压制器械1在张开位置，在这个位置驱动头8占据它的最低位置，在这里它没有靠在驱动臂15、16上。压制器械1这样地放在管连接上，使管连接处于压爪21、22之间。管连接具有一个管子端部区域23，压装配件24部分地插在它上面。这特别可以从图2中看到，这里管子端部区域23和压装配件24轴向剖开表示。压装配件24具有一个带一个用作管子端部区域23止挡的、处于中间的收缩部位26的圆柱形区段25。在自由端上压装配件24具有向外卷起的环状凸起27、28，在它的内侧分别放一个弹性体密封圈29、30。压爪21、22位于图2中右侧的环状凸起28的高度上。

对于压制过程压爪驱动装置7的驱动电机接通，使驱动杆连带装在它上面的驱动头8快速向上运动。这时驱动滚子首先与驱动表面19、20的平缓倾斜的部分相接触。当继续向上运动时驱动臂15、16相互张开，这促使压爪臂17、18相互靠拢，执行完空程运动，直至压爪21、22与环状凸起28接触。随着驱动头8的继续上升然后开始压制过程本身，这时环状凸起28和圆柱形部分25的直接接触区径向向内塑性变形。在压制的最后阶段管子端部区域23也径向向内塑性变形。这时驱动滚子9、10(可由图3和4可见)进入驱动臂15、16之间的一个区域，这里驱动表面19、20形成一个非常尖的夹角，也就是相互非常陡峭地倾斜。如果上端面31，32和下端面33、34到达一个确定的压制终止位置，压制过程便结束，这时上端面和下端面要么是相互贴合，要么是还相距一个确定的很小距离。

图3中仅仅表示压制器械1的压爪单元1a，而且是在几乎闭合的位置。压爪驱动装置7被取下。在压爪21、22下面一对端面33、34的高度上(附加于图1的描述)装有一个总体以35表示的距离传感器，用它可以测量端面33、34之间的距离。距离传感器35具有一个止挡螺钉36，它拧在一个固定在压爪臂17上的支座37内。通过支座37螺孔内的螺纹可以这样地轴向调整止挡螺钉36，使它略微突出于端面33伸入在那里存在的间隙。一旦找到(合适的)位置便可以通过锁紧螺帽38固定。

在止挡螺钉36的对面右侧的压爪臂18上装有一个按涡流原理工作的距离传感器装置39。它具有一个导向壳体40。在导向壳体40的下部装入水平地并排的、相互间隔一定距离的第一传感器41和第二传感器42。两个传感器41、42都按涡流原理工作。在导向壳体40内一个测量销轴43可沿纵向，也就是水平方向移动。它朝对面的端面33的方向突出于导向壳体40。在导向壳体40背向端面33的一侧装有压力弹簧44，它使测量销轴43朝止挡螺钉36的方向运动。压力弹簧44封闭在两个支承体45、46之间，其中左侧的支承体45与测量销轴43相连，并和它一起移动，而右侧的支承体46位置固定地保持在导向壳体40之内。

测量销轴43由非金属材料，也就是塑性制成。在中间部位它包了一个金属套47，它在两端形成套筒棱边48、49。

图4中表示一个做成电机的作为压爪驱动装置7一部分的驱动马达50的示意控制线路图。通过导线51、52它可以和电网相连。在电网上电缆51上有一个功率减小装置53，它通过相位角控制以电子方式限止驱动电机50的功率。功率减小装置53通过一个具有分路开关55的并联导线54跨接，在并联导线54的分叉点前面有一个通断开关56。不管是跨接开关55还是通断开关56都与一个这里没有具体画出来的控制装置相连。这个控制装置又和传感器41、42相连。

在压制过程开始时压制器械1处于图1所示的张开位置。在这个位置测量销轴43沿朝向止挡螺钉36的方向压缩到伸出导向壳体40最远的地方。如图5所示金属套47处于左侧的第一传感器41的区域，但是还没有在右侧的第二传感器42的区域。因此仅仅在第一传感器中出现振荡回路阻尼。控制装置将这种状态作出相应的判断并发出信号，使跨接开关55取断开位置，而通断开关56闭合。通过另一个这里没有具体画出来的、可以从外面操作的手动开关可以启动驱动电机50。这使得压爪21、22并拢，而且首先以减小的功率，因此明显地慢于以全功率加载时。

从某一位置开始止挡螺钉36与测量销轴43相接触，使它从它的静止位置起克服压力弹簧44压入导向壳体40。图5表示这个运动的开始，其中止挡螺钉36的作用通过箭头P形象地表示。测量销轴43的移动导致金属套47以它的右侧套筒棱边49进入第二传感器42的工作区，并在那里发挥振荡回路阻尼作用(图6)。这产生一个给控制装置的输入信号，并在那里形成一个使跨接开关55闭合的输出信号。这导致用于压爪21、22相互相向继续运动的驱动电机50发出它的全部功率。

在压爪21、22预定的压制终止位置区域得到由图7可以看出的测量销轴43的位置。在这个位置金属套47现在起移出了第一传感器41的影响区，使得那里的阻尼消除。这产生一个信号，使通断开关56断开。从而终止驱动电机50的能源输入。

驱动电机50的上述功率控制具有这样的优点，由它所拖动的压制器械1的零件，特别是带驱动滚子9、10的驱动头8和回转杠杆13、14在压制过程开始时，因此首先在克服空程时以一个比没有通过功率减小装置53减小功率时小得多的速度运动。因此这些运动零件仅仅贮存相应减小的动能。它不应该高于在本身压制过程中也就是在压装配件24和管子端部区域23的变形阶段产生的动能。这又使得在驱动电机50通过通断开关56断开时仅仅还存在很小的残余动能。

从带功率减小的第一阶段切换到不带减小的第二阶段可以和压爪单元1a当时的结构相匹配。匹配可以这样进行，使由驱动电机50拖动的质量越小，同时由压装配件24和管子端部区域23组成的组件越软，在压制过程中切换得就越迟。通常打算用相关的压爪单元1a压制的压装配件24的直径越小，要拖动的质量就越小。在必须做大变形功的、用来压制较大直径的大压爪单元1a时，金属套47的位置和/或传感器41、42的间距和/或金属套47的长度做成这样，使金属套47尽可能早地以右侧的套筒棱边49到达第二传感器42的影响区。在用于压制较小直径的小压爪单元1a时相应地采取相反的措施。此外通过金属套47的结构和传感器41、42的设置也可以确定在压爪21、22到达压制终止位置以前就关断驱动电机50，使得由残余动能使压爪21、22闭合直到压制终止位置。

由上所述可以看出，每个压爪单元1a可以用简单的方法配备一个独特地相匹配的间距传感器35，它在压爪驱动装置7与当时的压爪单元1a连接时供给一个相应地匹配的驱动电机50的功率分布，以达到由驱动电机50拖动的质量直到压制终止为止建立尽可能小的动能的目的。这降低特别是压爪单元1a的负荷力，使它的尺寸可以做得比较小，并受到较小的磨损。

Claims (25)

1.连接工件，特别是压装配件(24)和管子(23)的方法，其中压制器械(1)以其在张开位置的至少两个压爪(21，22)放在工件(23、24)的连接部位上，然后借助于一个压爪驱动装置(7、50)使压爪(21，22)在工件发生塑性变形的情况下相互相对移动到一个压制终止位置，压爪上施加的作用力至迟在这个位置终结，其特征在于：压爪驱动装置(7、50)的功率这样来控制，使得压爪(21，22)至少直到压制结束为止比没有功率控制时具有更小的动能。

2.按权利要求1的方法，

其特征在于：至迟在到达压制终止位置时关断压爪驱动装置(7、50)。

3.按权利要求1或2的方法，

其特征在于：在压制过程执行空行程的第一阶段中压爪(21、22)以这样一种功率分布加载，使功率降低，压爪(21，22)至少在这个阶段结束时具有比不降低功率时更小的动能。

4.按权利要求3的方法，

其特征在于：压爪驱动装置(7、50)的功率分布做成这样，使在第一阶段压爪(21，22)的动能不超过压制结束时的动能。

5.按权利要求1至4之任一项的的方法，

其特征在于：压爪驱动装置(7、50)的功率这样分布，使得直到压制结束压爪(21，22)的动能下降。

6.按权利要求1至5之任一项的方法，

其特征在于：在压爪(21，22)上施加的功率在到达压制终止位置以前已经中断。

7.按权利要求1至6之任一项的方法，

其特征在于：功率分布无级地与当时所要作的功相匹配。

8.按权利要求1至6之任一项的方法，

其特征在于：功率分布有级地变化。

9.连接工件，特别是压装配件(24)和管子(23)的压制器械，至少带两个压爪(21，22)和一个用来使压爪(21，22)由张开位置向压制终止位置运动的压爪驱动装置(7、50)，以及一个用来控制压爪驱动装置(7、50)的控制装置，其中压制器械(1)做成这样，使压爪(21，22)上施加的功率至迟在到达压制终止位置时终止，

其特征在于：控制装置具有一个功率控制装置(35，53)，它使压爪驱动装置(7、50)产生这样一种功率分布，使压爪(21，22)至少直到压制终止为止具有比没有功率控制更小的动能。

10.按权利要求9的压制器械，

其特征在于：功率控制装置(35、53)在克服空程的压制过程的第一阶段形成功率降低的功率分布，使压爪(21，22)至少在这个阶段的末尾具有比没有降低功率时更小的动能。

11.按权利要求10的压制器械，

其特征在于：功率控制装置(35、53)产生这样一种功率分布，使得在第一阶段压爪(21，22)的动能不超过压制结束时的动能。

12.按权利要求9至11之任一项的压制器械，

其特征在于：功率控制装置(35、53)这样地做成两级，使得压爪驱动装置(7、50)的功率只在第一阶段降低。

13.按权利要求9至12之任一项的压制器械，

其特征在于：功率控制装置(35、53)做成这样，使得第一阶段便进入变形范围。

14.按权利要求9至13之任一项的压制器械，

其特征在于：功率控制装置产生这样一种功率分布，使得直到压制结束压爪(21，22)的动能下降。

15.按权利要求9至14之任一项的压制器械，

其特征在于：至迟在到达压制终止位置时设置一个限位开关(56)，以关断压爪驱动装置(7、50)。

16.按权利要求15的压制器械，

其特征在于：控制装置这样地控制限位关开(56)，使得在到达压制终止位置以前便关断压爪驱动装置(7、50)。

17.按权利要求15或16的压制器械，

其特征在于：限位开关(56)与感知压爪(21，22)位置的接收器(35)相连，它以这样的方式和控制装置相连，使得功率控制装置(53)根据压爪(21，22)的位置进行控制。

18.按权利要求17的压制器械，

其特征在于：接收器(35)配备一个用于功率控制装置(53)的信号发生器(39)。

19.按权利要求17或18的压制器械，

其特征在于：接收器(35)这样地装在一个压爪(21，22)上，使它感知这个压爪(21)相对于相邻压爪(22)的位置。

20.按权利要求17至19之任一项的压制器械，

其特征在于：接收器(35)和必要情况下信号发生器(39)装在压爪(21，22)上。

21.按权利要求17至20之任一项的压制器械，

其特征在于：接收器(35)这样地装在两个相邻的压爪(21，22)上，使它感知一个压爪(21，22)相对于另一个的位置。

22.按权利要求17至21之任一项的压制器械，

其特征在于：接收器(35)装在两个相邻压爪(21，22)相对的端面(33，34)区域内。

23.按权利要求17至22之任一项的压制器械，

其特征在于：接收器(35)总是具有一个可运动地支承的触头(43)，它和一个挡块(36)共同起作用，在压爪(21，22)闭合时触头(45)撞上挡块。

24.按权利要求23的压制器械，

其特征在于：触头(43)装在一个压爪(22)上，而挡块(36)装在相邻的压爪(21)上。

25.按权利要求23或24的压制器械，

其特征在于：挡块(36)在触头(43)的运动方向可调。

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