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Die Erfindung betrifft eine Pressvorrichtung zum radialen Verpressen von Werkstücken, insbesondere von Rohren bzw. von Fittings für Rohre.
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Pressvorrichtungen zum radialen Verpressen von Rohren sind in zahlreichen Ausführungsformen bekannt. Beispielsweise ist aus der
EP 628 362 B1 ein Presswerkzeug bekannt, bei dem das Werkstück von einem geschlossenen Rahmen umgeben wird. Durch einen Pressstempel kann Druck auf zwei bewegliche Pressbacken innerhalb des Rahmens ausgeübt werden, so dass diese durch Gleiten entlang V-förmiger Führungsflächen in spiegelbildlicher Bewegung in Richtung des Mittelpunkts des Werkstücks gedrückt werden.
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Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, eine alternative Ausführungsform einer Pressvorrichtung bereitzustellen, welche insbesondere auch bei der Bearbeitung von großen Werkstück-Durchmessern für den Benutzer gut handhabbar sein soll.
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Diese Aufgabe wird durch eine Pressvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Die erfindungsgemäße Pressvorrichtung dient dem radialen Verpressen von Werkstücken, insbesondere von Rohren bzw. von Fittings auf miteinander zu verbindenden Rohren. Die im Prinzip beliebig geformten Werkstücke sollen dabei eine zentrale Region aufweisen, zu der die von außen auf das Werkstück wirkenden Presskräfte gerichtet sind. In diesem Sinne stellt die genannte Region einen ”Mittelpunkt” dar, in Bezug auf welchen der ”radiale” Verlauf des Verpressens zu verstehen ist. Die Pressvorrichtung enthält die folgenden Komponenten:
- – Einen um das Werkstück legbaren Rahmen, welcher das Werkstück teilweise oder vorzugsweise vollständig umschließen kann.
- – Mindestens eine beweglich innerhalb des genannten Rahmens angeordnete Pressbacke, die zur Unterscheidung von optionalen weiteren Pressbacken im Folgenden als ”primäre Pressbacke” bezeichnet wird. Unter einer ”Pressbacke” ist dabei im Rahmen der vorliegenden Anmeldung allgemein ein Bauteil zu verstehen, das während des Pressvorganges mit einem Werkstück in Kontakt kommt und Presskraft auf das Werkstück überträgt. Typischerweise sind Pressbacken an der Kontaktfläche zu einem Werkstück in bestimmter Weise konturiert, um dem Werkstück eine entsprechende Kontur aufzuprägen.
- – Mindestens einen Kolben, welcher in einem mit dem Rahmen gekoppelten Zylinder derart beweglich gelagert ist, dass er unter der Einwirkung eines Hydraulikfluids Druck auf die primäre Pressbacke ausüben kann. Die Ausübung des Druckes kann dabei unmittelbar durch Kontakt des Kolbens mit der primären Pressbacke erfolgen, oder auch mittelbar unter Zwischenschaltung weiterer Komponenten/Bauteile zwischen Kolben und primärer Pressbacke. Des Weiteren soll die Ausübung des Druckes so geschehen, dass die primäre Pressbacke hierdurch in Pressrichtung bewegt wird, d. h. radial einwärts in Bezug auf das Werkstück.
Es sei darauf hingewiesen, dass keine Einschränkungen hinsichtlich der Ausbildung von ”Kolben” und ”Zylinder” bestehen. So können beide neben einem bevorzugten kreisförmigen Querschnitt auch andere Querschnittsgeometrien aufweisen. Wichtig ist nur, dass der Zylinder ein Arbeitsvolumen bereitstellt, das durch ein Hydraulikfluid gefüllt werden kann und das an einer Seite durch den Kolben begrenzt wird. Ein Druck im Hydraulikfluid kann auf diese Weise auf den Kolben übertragen werden und ihn in Bewegung setzen.
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Die beschriebene Pressvorrichtung hat den Vorteil, dass die – typischerweise sehr hohen – Presskräfte über ein Hydraulikfluid übertragen werden können, da sie erst an der Pressvorrichtung selbst in eine mechanische Bewegung von Pressbacken umgewandelt werden. Im Gegensatz zu bekannten Pressverfahren ist es somit nicht erforderlich, eine vergleichsweise schwere Presszange an die Vorrichtung heranzuführen und mit dieser mechanisch zu koppeln. Dies erleichtert die Handhabung der Vorrichtung erheblich.
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Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der mindestens eine Kolben und der zugehörige Zylinder in einem separaten Kolbenträger angeordnet, welcher reversibel mit dem Rahmen koppelbar ist. Bei Benutzung der Pressvorrichtung kann daher zunächst der Rahmen an das Werkstück angelegt werden. Nachdem dies geschehen ist, kann dann der Kolbenträger mit dem Rahmen gekoppelt werden, so dass anschließend durch Druckzufuhr über das Hydraulikfluid der Pressvorgang erfolgen kann. Nach Abschluss des Verpressens kann der Kolbenträger wieder vom Rahmen gelöst und der Rahmen vom Werkstück entfernt werden. Durch die Unterbringung von Kolben und Zylinder in einem separaten Kolbenträger kann bei dieser Ausführungsform das Gewicht minimiert werden, welches beim Anlegen des Rahmens an ein Werkstück zu handhaben ist.
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Bei einer alternativen Ausführungsform der Pressvorrichtung sind der Kolben und der Zylinder in den Rahmen integriert. Auf diese Weise kann eine sehr kompakte Pressvorrichtung realisiert werden, bei der das Gesamtgewicht von Rahmen und Kolben minimal ist.
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Die Pressvorrichtung enthält vorzugsweise eine Schnellkupplung zur Ankopplung einer Hydraulikzuleitung an den Zylinder. Dadurch wird es möglich, die in der Regel schweren Einrichtungen zur Erzeugung eines ausreichend hohen hydraulischen Druckes von der Pressvorrichtung zu entkoppeln, um Letztere möglichst ungehindert an ein Werkstück anlegen zu können. Nach der Positionierung der Pressvorrichtung am Werkstück kann dann über die Schnellkupplung rasch und unkompliziert eine Hydraulikzuleitung angeschlossen werden, um die Energie für den Pressvorgang zuzuführen. Am Ende des Pressvorganges kann die Hydraulikzuleitung ebenso leicht wieder von der Schnellkupplung abgetrennt und die Pressvorrichtung vom Werkstück entfernt werden.
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Für die Anordnung der primären Pressbacke gibt es verschiedene Möglichkeiten. Insbesondere kann sie innerhalb des Rahmens so angeordnet sein, dass sie vom Kolben nur in Radialrichtung in Bezug auf den (ungefähren) Mittelpunkt des Rahmens (entsprechend der zentralen Region eines im Rahmen befindlichen Werkstückes) verschoben wird. Vorteilhaft hieran ist, dass der Kolben sowie die primäre Pressbacke nur eine einfache, gleichgerichtete Linearbewegung ausführen müssen.
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Der Rahmen der Pressvorrichtung kann optional einstückig sein. Vorteilhafterweise besteht der Rahmen jedoch aus mehreren Teilen, die fest oder gelenkig miteinander verbunden sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform besteht ein mehrteiliger Rahmen der vorgenannten Art aus zwei Querbügeln und zwei Seitenbügeln. Vorzugsweise bilden diese vier Bügel dabei ein Parallelogramm, in dem sich Querbügel einerseits und Seitenbügel andererseits gegenüberliegen. Vorteilhaft an einem derartigen Rahmen ist, dass er durch seinen Aufbau einen symmetrischen Kraftangriff am Werkstück ermöglicht.
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Bei einer anderen Ausführungsform eines mehrteiligen Rahmens ist als ein Teil des Rahmens ein Querbügel vorgesehen, welcher an einem Ende schwenkbar gelagert und am gegenüberliegenden Ende lösbar mit dem nächsten Rahmenteil verbunden ist. Nach Lösen der genannten Verbindung kann der Rahmen dann durch Schwenken des Querbügels geöffnet werden. So wird es möglich, ein Werkstück wie z. B. ein langes Rohr in den Rahmen einzuführen. Nach Einführung des Werkstückes kann der Rahmen um das Werkstück herum geschlossen werden, indem der Querbügel mit dem nächsten Rahmenteil wieder verbunden wird.
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Bei einer anderen Weiterbildung der Pressvorrichtung ist am Rahmen mindestens eine feststehende Pressbacke ausgebildet. Diese ist vorzugsweise diametral gegenüberliegend der primären Pressbacke angeordnet, so dass die bewegliche primäre Pressbacke sich beim Pressvorgang der feststehenden Pressbacke nähert.
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Ferner kann am Rahmen der Pressvorrichtung mindestens eine sekundäre Pressbacke beweglich gelagert sein. Vorzugsweise sind zwei oder mehr derartige bewegliche Pressbacken vorgesehen, die symmetrisch in Bezug auf ein einzusetzendes Werkstück angeordnet sind.
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Die vorstehend beschriebene Ausführungsform kann dadurch weitergebildet werden, dass die primäre Pressbacke kraftübertragend mit der sekundären Pressbacke in Kontakt steht. In diesem Fall kann ein kompakter Aufbau erzielt werden, da der Kolben der Pressvorrichtung nur auf die primäre Pressbacke einwirken muss, welche dann die Kraft in einer Kette an die sekundäre(n) Pressbacke(n) weiterleitet.
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Bei den vorgenannten Ausführungsformen kann optional die mindestens eine sekundäre Pressbacke mit der primären Pressbacke und/oder mit dem Rahmen über Wirkflächen derart in Kontakt stehen, dass die sekundäre Pressbacke bei einer Pressbewegung der primären Pressbacke radial einwärts in Bezug auf das bearbeitete Werkstück bewegt wird. Die vom Kolben ausgelöste Pressbewegung der primären Pressbacke überträgt sich in diesem Falle auf die bewegliche sekundäre Pressbacke, wobei über eine geeignete Formgebung der kraftübertragenden Wirkflächen eine gewünschte (d. h. radial einwärts gerichtete) Bewegung der sekundären Pressbacke erzeugt wird.
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Im vorstehenden Fall können insbesondere Wirkflächen an der sekundären Pressbacke, am Rahmen und an der primären Pressbacke vorgesehen sein, die symmetrisch in Bezug auf eine quer zur Bewegungsrichtung der primären Pressbacke verlaufende Achse sind.
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Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe der Figuren beispielhaft erläutert. Dabei zeigt:
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1–3 jeweils eine perspektivische Gesamtansicht einer ersten Pressvorrichtung mit separatem Kolbenträger;
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4 eine Aufsicht der ersten Pressvorrichtung;
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5 eine Seitenansicht der ersten Pressvorrichtung;
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6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI von 5;
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7 eine separate perspektivische Ansicht einer sekundären Pressbacke der ersten Pressvorrichtung;
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8 eine separate perspektivische Ansicht eines Seitenbügels der ersten Pressvorrichtung;
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9 eine separate perspektivische Ansicht des schwenkbaren Querbügels der ersten Pressvorrichtung;
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10 eine separate perspektivische Ansicht der primären Pressbacke der ersten Pressvorrichtung;
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11 eine separate perspektivische Ansicht des nicht-schwenkbaren Querbügels der ersten Pressvorrichtung;
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12–14 jeweils eine perspektivische Gesamtansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Pressvorrichtung mit integrierten Kolben;
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15 eine Aufsicht der zweiten Pressvorrichtung;
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16 eine Seitenansicht der zweiten Pressvorrichtung;
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17 einen Schnitt entlang der Linie XVII–XVII von 16;
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18 eine separate perspektivische Ansicht des nicht schwenkbaren Querbügels der zweiten Pressvorrichtung ohne Kolben;
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19 eine separate perspektivische Ansicht des nicht schwenkbaren Querbügels der zweiten Pressvorrichtung mit Kolben.
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In den 1 bis 11 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pressvorrichtung 100 für Werkstücke dargestellt, beispielsweise für das Verpressen von Fittings auf Rohren.
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Die Pressvorrichtung 100 umfasst einen mehrteiligen Rahmen, welcher einen im Wesentlichen kreisförmigen Arbeitsraum R zur Aufnahme eines (runden) Werkstückes umschließt. Der Rahmen besteht aus den nachfolgend aufgezählten Teilen:
- – Einem schwenkbaren ersten Querbügel 110. An seiner Innenseite weist dieser Querbügel 110 eine feststehende Presskontur 111 auf, die während des Pressvorganges mit dem Werkstück in Kontakt kommt. Der erste Querbügel 110 stellt somit gleichzeitig eine feststehende Pressbacke dar.
- – Zwei identisch geformten Seitenbügeln 120 und 120', welche spiegelbildlich mit den Enden des schwenkbaren Querbügels 110 verbunden sind. Ein erster Seitenbügel 120 ist dabei über einen lösbaren Verschluss V mit dem schwenkbaren Querbügel 110 gekoppelt, beispielsweise über einen in fluchtenden Bohrungen steckenden Bolzen. Der gegenüberliegende Seitenbügel 120' ist dagegen in einem Drehgelenk G mit dem schwenkbaren Querbügel 110 gekoppelt. Zum Werkstück hin haben die Seitenbügel 120, 120' jeweils eine Presskontur 121 bzw. 121'.
- – Einem zweiten Querbügel 150, welcher spiegelbildlich zum ersten, schwenkbaren Querbügel 110 mit den anderen Enden der beiden Seitenbügel 120, 120' in Verbindungspunkten 151 gekoppelt ist (z. B. über Bolzen B).
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An dem beschriebenen Rahmen sind weiterhin Pressbacken beweglich gelagert, und zwar:
- – Eine primäre Pressbacke 140, welche in radialer Richtung (y-Richtung in 4) verschiebebeweglich ist. Eine Sicherung und Führung der primären Pressbacke 140 wird dabei über Langlöcher 142 in der primären Pressbacke erreicht, in welche Stifte 122 des Seitenbügels 120 (bzw. 120') eingreifen. An der dem Werkstück zugewandten Seite hat die primäre Pressbacke eine Presskontur 141.
- – Zwei sich symmetrisch gegenüberliegende und beweglich an den Seitenbügeln 120 bzw. 120' gelagerte sekundäre Pressbacken 130 und 130'. Die Sicherung der sekundären Pressbacken erfolgt über Stifte 121 an den Seitenbügeln, die in Ausnehmungen 132 der sekundären Pressbacken eingreifen. Zum Werkstück hin haben die sekundären Pressbacken Presskonturen 131.
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Die sekundären Pressbacken 130, 130' haben an ihren Außenseiten Wirkflächen W2 und W3. Diese arbeiten mit entsprechenden Wirkflächen W1 am ersten Querbügel 110 bzw. W4 an der primären Pressbacke 140 derart zusammen, dass die sekundären Pressbacken 130, 130' radial nach innen geschoben werden (positive bzw. negative x-Richtung in 4), wenn sich die primäre Pressbacke 140 radial einwärts bewegt (positive y-Richtung in 4). Die Wirkflächen W1–W4 verlaufen unter einem Winkel von typischerweise ca. 35° bis 55° relativ zur Pressachse (y-Achse in 4). Ferner sind die Wirkflächen vorzugsweise symmetrisch zu den Hauptachsen der Pressvorrichtung 100 gelegen (x, y-Achse in 4).
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Zur Pressvorrichtung 100 gehört weiterhin ein Kolbenträger 160. In diesem sind zwei Zylinder Z1 und Z2 ausgebildet, in denen zwei Kolben K1 und K2 geführt sind (vgl. 6). Des Weiteren weist der Kolbenträger 160 eine Schnellkupplung 161 auf, an der eine Hydraulikzuleitung (nicht dargestellt) angeschlossen werden kann. Ein hierüber zugeführtes Hydraulikfluid, z. B. ein Hydrauliköl, kann sich dann über die Schnellkupplung 161 in die Zylinder Z1 und Z2 verteilen und einen Druck auf die Kolben K1 und K2 ausüben, durch welchen diese in y-Richtung verschoben werden.
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Während eines Pressvorganges ist der Kolbenträger 160 fest im zweiten Querbügel 150 angeordnet, der zu diesem Zweck einen entsprechenden Hohlraum aufweist. Des Weiteren haben sowohl der Kolbenträger 160 als auch der zweite Querbügel 150 fluchtende Querbohrungen 162 bzw. 152, durch die ein Bolzen (nicht dargestellt) geführt werden kann, um den Kolbenträger 160 fest im zweiten Querbügel 150 zu verankern. Alternativ könnten zu diesem Zweck auch andere Mechanismen vorgesehen sein, beispielsweise eine Bajonettverriegelung oder die Schraubbefestigung eines Kolbenträgers im zweiten Querbügel 150. Wenn der Kolbenträger am zweiten Querbügel 150 befestigt ist, drücken die Kolben K1 und K2 bei einer Ausfahrbewegung auf die primäre Pressbacke 140 und bewegen diese radial in Richtung des Werkstückes. Wie oben beschrieben werden durch diese Bewegung auch die sekundären Pressbacken 130, 130' radial einwärts geschoben, wodurch sich insgesamt eine gleichmäßig von allen Seiten radial einwärts wirkende Presskraft auf das Werkstück ergibt.
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In der Praxis werden in der Regel verschiedene Anforderungen an die von einer Rohrpressverbindung auszuhaltenden Überdrucke gestellt. Je höher die Anforderungen sind, desto höher ist typischerweise auch die beim Verpressen aufzuwendende Presskraft. Es kann daher vorteilhaft sein, die Pressvorrichtung 100 je nach gewünschter Presskraft in verschiedenen stark (stabil) ausgelegten Ausführungsformen herzustellen. Vorzugsweise sind in diesem Falle die Kolbenträger 160 und die Rahmenteile 150 verschieden ausgelegter Ausführungsformen inkompatibel, damit nicht versehentlich ein leichterer Rahmen mit einem starken Kolbenträger gekoppelt wird oder umgekehrt.
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In den 12 bis 19 ist eine zweite Ausführungsform einer Pressvorrichtung 200 dargestellt, bei der im Gegensatz zur ersten Pressvorrichtung 100 die Hydraulikkolben im Rahmen integriert sind. Identische oder ähnliche Komponenten wie bei der ersten Pressvorrichtung 100 tragen in den 12 bis 19 korrespondierende, um 100 erhöhte Bezugszeichen und werden im Folgenden nicht mehr im Detail neu erläutert. Zu den identisch wie bei der ersten Pressvorrichtung ausgebildeten Komponenten gehören insbesondere:
- – ein erster, schwenkbarer Querbügel 210;
- – zwei Seitenbügel 220 und 220';
- – an den Seitenbügeln beweglich gelagerte sekundäre Pressbacken 230, 230';
- – eine an den Seitenbügeln verschiebebeweglich gelagerte primäre Pressbacke 240.
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Anders als bei der ersten Pressvorrichtung ausgestaltet ist dagegen der zweite Querbügel 250. In diesem ist nicht ein Hohlraum zur Aufnahme eines Kolbenträgers ausgebildet, sondern Zylinder und Kolben sind unmittelbar in diesen Querbügel integriert. Wie aus den 18 und 19 erkennbar ist, sind in der dargestellten Ausführungsform drei Kolben K1, K2 und K3 vorgesehen, die in entsprechenden Zylindern Z1, Z2 und Z3 geführt sind. Diese Zylinder sind unmittelbar im Material des zweiten Querbügels 250 ausgebildet. Des Weiteren ist eine Schnellkupplung 261 für einen Hydraulikzufuhrschlauch unmittelbar am zweiten Querbügel 250 angeordnet. Über diese Schnellkupplung kann Hydraulikfluid in die Arbeitsvolumina der Zylinder Z1–Z3 geleitet werden.
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Ein Vorteil der zweiten Pressvorrichtung 200 mit den integrierten Kolben ist, dass sie sehr kompakt und platzsparend ausgebildet sein kann, weil auf doppelte Wandungen, Ankopplungsmechanismen und dergleichen verzichtet werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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