DE19730053C1 - Vorrichtung zum Aufweiten der Enden rohrförmiger Werkstücke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufweiten der Enden rohrförmiger Werkstücke, insbesondere Rohrenden, mit einem Gehäuse mit einem Griffrohr und einem Handhebel, einem in einer Bohrung des Gehäuses axial reziprozierbaren Spreizdorn mit einem zylindrischen Teil und einem konischen Teil, wobei der zylindrische Teil in der Bohrung des Gehäuses gelagert ist und wobei der konische Teil in einen auswechselbaren Aufweitkopf mit in radialer Richtung des Spreizdorns reziprozierbaren Segmenten hineinragt.

Bei aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen der obigen Art erfolgt die Übertragung der vom Anwender aufzubringenden Handkräfte über Handhebel zum Teil auf Kurvenscheiben, die den Spreizdorn bewegen, der letztlich die Segmente des Aufweitkopfes durch die Axialbewegung seines konischen Endes eine Radialbewegung ausführen läßt, wodurch in verformbaren Rohrenden eine Verformung des Rohres bewirkt wird. Diese Kurvenscheiben, die auf die am konischen Ende des Spreizdorns entgegengesetzte Stirnfläche drücken, bieten den Vorteil, die Handkräfte des Anwenders dem Kraftbedarfsverlauf in etwa anzupassen. Der Nachteil dieser Konstruktion ist allerdings, daß hohe Reibungsverluste auftreten und ein nur relativ geringer Axialweg des Spreizdorns zu erreichen ist. Dieser geringe Axialhub des Spreizdorns bedingt einen großen Konuswinkel des Spreizdorns, um die erforderliche Radialbewegung der Aufweitsegmente zu erreichen. Dies ergibt den Nachteil, daß bei axial längeren Verformungen von Rohrenden entweder die Unterstützungslänge der Aufweitsegmente durch den Spreizdorn nicht ausreicht und es dadurch zu unzulässig hohen Beanspruchungen der Spreizsegmente kommt oder aber daß es nicht zu axialparallelen Aufweitungen kommt.

Diese Nachteile versucht die im Gebrauchsmuster DE 75 08 327 U1 beschriebene Konstruktion dadurch zu eliminieren, daß die Schwenkachse des beweglichen Hebels auf verschiedene Positionen verlagert werden kann. Wie alle derartigen Konstruktionen mit Kurvenscheibe ist eine Federrückstellkonstruktion für den Spreizdorn erforderlich, Durch diese Rückstellkräfte gestaltet sich das Arbeiten mit einer solchen Expanderzange für den Arbeiter recht schwierig. Die Rückstellfedern drücken den Achsbolzen jeweils in die am weitesten entfernte Ausbuchtung hinein, was der Anwender durch entsprechende schwierige Manipulation verhindern muß. Weiterhin ist es bei dieser Konstruktion nicht möglich, den Kegelwinkel des Spreizdorns niedrig zu wählen, da die Federrückstellkräfte bei Selbsthemmung nicht mehr zum Zurückziehen des Spreizdorns ausreichen.

Derartige Nachteile vermeidet die in der Patentschrift DE 42 00 020 C1 beschriebene Expanderzange. Durch diese Konstruktion mit der parallel zur Längsachse des Spreizdorns in diesen eingearbeiteten Zahnstange wird ein ausreichend großer Hub des Spreizdorns erreicht, um relativ kleine Konuswinkel des Dorns anzuwenden. Außerdem wird durch die kraftschlüssige Verbindung des beweglichen Handgriffs über das angeformte Ritzel mit der Zahnstange des Dorns ein Zwangsrückhub des Dorns erreicht, so daß die bei Kurvenscheiben erforderliche Federrückstellkonstruktion entfällt. Auch bei Selbsthemmung zwischen Dorn und Segmenten ist es somit möglich, mittels Handkraft am Handhebel den Dorn aus den gespreizten Segmenten des Aufweitkopfes herauszuziehen.

Der Nachteil dieser Konstruktion gegenüber der Lösung mit der Kurvenscheibe, z. B. gemäß Gebrauchsmuster DE 75 08 327 U1, besteht in der Hauptsache darin, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen Winkelbewegung der Handhebel und Axialbewegung des Spreizdorns über den gesamten Weg gleichbleibend ist. Der Kraftbedarf beim Aufweiten von Rohrenden oder Eindrücken sonstiger Verformungen ist normalerweise jedoch so, daß bei zunehmender Verformung auch ein höherer Kraftbedarf erforderlich ist. Dies bedeutet, daß der Anwender bei der Konstruktion nach Patentschrift DE 42 00 020 C1 immer mehr Kraft anwenden muß, je weiter er die Handhebel schließt.

Den Verlauf des Kraftbedarfs bei Verwendung einer solchen Konstruktion zeigt die unterbrochene Linie in dem nachfolgenden Diagramm, vgl. Fig. 1. Hier ist deutlich zu sehen, daß der Kraftbedarf an den Handhebeln nahezu linear ansteigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Aufweiten rohrförmiger Werkstücke zu schaffen, bei der der Kraftbedarf an den Handhebeln über einen weiten Winkelbereich nahezu konstant ist.

Für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Gehäuse ein bezüglich der Achse des Dorns geneigt angeordnetes, als Zahnstange ausgebildetes Zahnsegment aufweist, die mit einem Zahnkranz des Handhebels kämmt, der um eine in dem zylindrischen Teil des Spreizdorns gelagerte Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, wobei die Zahnstange in einer Ebene angeordnet ist, die senkrecht zur Schwenkachse verläuft.

Alternativ wird diese Aufgabe für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der zylindrische Teil des Spreizdorns ein bezüglich der Achse des Spreizdorns geneigt angeordnetes, als Zahnstange ausgebildetes Zahnsegment aufweist, die mit einem Zahnkranz des Handhebels kämmt, der um eine in dem Gehäuse gelagerte Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, wobei die Zahnstange in einer Ebene angeordnet ist, die senkrecht zur Schwenkachse verläuft.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt die Kraftübertragung des Handhebels auf den Spreizdorn über die zur Axialrichtung des Spreizdorns geneigt angeordnete Zahnstange, wobei der Modul- und der Teilkreisdurchmesser eines mit dem Handhebel starr verbundenen Zahnkranzes dem Verlauf der Zahnstange angepaßt sind.

Dabei ist die Achse des Handhebels im zylindrischen Teil des Dorns gelagert, wobei sie beim Verschwenken die Axialbewegung des Dorns mitmacht, und die Zahnstange ist dabei vorzugsweise kurvenförmig ausgebildet, wobei der Zahnkranz dieser Form entsprechend ausgebildet ist. Die Zahnstange ist dabei starr am Gehäuse angeordnet und bezogen auf das Gelenk dem Handhebel entgegengesetzt angebracht.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorzugsweise eine der im Gehäuse befindlichen Zahnstange gegenüberliegende Führung zum Führen des Zahnkranzes vorgesehen.

Der Handhebel weist vorzugsweise Anschlagflächen auf, die derart ausgebildet sind, daß einerseits im zusammengedrückten Zustand die Griffrohre annähernd parallel zueinander ausgerichtet sind und dabei einen definierten Abstand zueinander haben, und andererseits im gespreizten Zustand einen Winkel von annähernd 90° einnehmen.

Um die verbesserte Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen aufzuzeigen, wird im folgenden Bezug genommen auf die Fig. 1 der Zeichnung. Die unterbrochene Kurve zeigt darin über einen Verformungsbereich von 0% bis 100% der Handhebel den Aufwand der an den Handhebeln einer Aufweitzange anzuwendenden Kraft an, bei der die Verzahnung parallel zur Längsachse des Spreizdorns verläuft. Der Kurvenverlauf zeigt über einen weiten Bereich einen linearen Zusammenhang zwischen dem Kraftaufwand und dem Grad der Verformung. Die durchgezogene Linie in dem Diagramm der Fig. 1 zeigt in der durchgehenden Kurve den relativ konstanten bzw. vom Grad der Verformung abhängigen Kraftbedarfsverlauf bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dieser günstige Kraftbedarfsverlauf wird bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung quintessentiell dadurch erreicht, daß die Zahnstange, die in den Zahnkranz des beweglichen Handhebels eingreift, nicht parallel zur Längsachse des Spreizdorns ausgebildet wird, sondern dazu geneigt ausgebildet ist.

Durch die im spitzen Winkel zur Längsachse des Spreizdorns geneigte Zahnstange ergibt sich je nach Öffnungswinkel des beweglichen Handhebels ein verändertes Übersetzungsverhältnis, nachdem der am Ende des beweglichen Handhebels angebrachte Zahnkranz nicht mehr konzentrisch zum Gelenk des Handhebels angeordnet ist.

Je nach Aufgabe, ob Kunststoffrohre, Stahl- oder Kupferrohre verformt werden sollen, kann der Neigungswinkel der Zahnstange, und somit die Übersetzungsveränderung, gewählt werden.

Durch dieses sich der entsprechend der Position des Spreizdorns ändernde Übersetzungsverhältnis erreicht man bei weit geöffneten Handhebeln eine schnelle Bewegung des Spreizdorns bei geringem Übersetzungsverhältnis, bei weiter geschlossenem Handhebel eine zunehmend höhere Übersetzung bei geringerer Geschwindigkeit des Spreizdorns in Axialrichtung. Der Kraftbedarfsverlauf an den Handhebeln ist somit am Anfang von Aufweitvorgängen höher als bei herkömmlichen Geräten mit zur Längsachse des Spreizdorns parallel liegenden Zahnstangen, nimmt dann aber bei zunehmender Verformung kaum noch zu. Dadurch kann viel besser gewährleistet werden, daß eine Verformung von Rohrenden wirklich bis in die gewünschte Endlage vorgenommen wird.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Figuren der Zeichnung erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm, in dem der Kraftaufwand zum Betätigen der Griffrohre über verschiedene Verformungsbereiche bei unterschiedlichen Vorrichtungen dargestellt ist,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Bei der in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das üblicherweise aus Feinguß hergestellte Gehäuse 1 mit dem fertig angegossenen als Zahnstange 2 ausgebildeten Zahnsegment eine Zunge 7 auf, auf die ein entsprechendes Griffrohr 8 geschoben und befestigt ist. Ein entsprechendes Griffrohr 8' ist analog auf die dafür vorgesehene Zunge 9 des beweglichen Handhebels 4 mit den exzentrischen Zahnkränzen 5 befestigt. Das Griffrohr 8 des Gehäuses 1 und das Griffrohr 8' des Handhebels 4 sind als getrennte, rohrförmige Elemente 8, 8' ausgebildet sind, die auf entsprechende Zungen 7, 9 am Gehäuse 1 bzw. am Handhebel 4 aufschiebbar und befestigbar sind. Die lösbare Verbindung zwischen Gehäuse 1 und Griffrohr 8 einerseits und Handhebel 4 und Griffrohr 8' andererseits bietet den Vorteil, daß die Griffrohrlänge einem notwendigen Kraftbedarf entsprechend gewählt werden kann. In Längsrichtung des Gehäuses 1 befindet sich die Führungsbohrung 11 für den Spreizdorn 3, die ebenfalls fertiggegossen sein kann.

Die Vorrichtung enthält einen in einer Bohrung 11 des Gehäuses 1 axial reziprozierbaren Spreizdorn 3 mit einem zylindrischen Teil und einem konischen Teil 3', wobei der zylindrische Teil in einer Bohrung 11 des Gehäuses 1 gelagert ist und wobei der konische Teil 3' in einen auswechselbaren Aufweitkopf 10 mit in radialer Richtung des Spreizdorns 3 reziprozierbaren Segmenten 21 hineinragt.

An dem dem konischen Ende 3' des Spreizdorns 3 zugewandten Ende des Gehäuses 1 befindet sich ein Kupplungsgewinde 12 für den im aufgeschraubten Zustand dargestellten Aufweitkopf 10. Dieses Kupplungsgewinde 12 wird so gewählt, daß es kompatibel zu auf dem Markt befindlichen Aufweitköpfen ist. Selbstverständlich kann auch ein Bajonettverschluß verwendet werden, wobei entweder die Zapfen oder die Ausnehmungen desselben am Gehäuse angeformt sein könnten.

Bei dem in der Fig. 2 dargestellten geschlossenen Zustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein Endanschlag 14 des beweglichen Handhebels 4 durch die Anlage der Fläche des Handhebels 4 auf der korrespondierenden Fläche des Gehäuses 1 gebildet, so daß zur Verhinderung eines Verletzungsrisikos ein völliges Schließen der Griffrohre 8, 8' verhindert ist. In geöffnetem Zustand schlägt die entgegengesetzte Fläche des Handhebels 4 auf die korrespondierende, am Ende der Zahnstange 2 befindliche Fläche 15. Der Handhebel 4 weist Anschlagflächen 13, 14 auf, die derart ausgebildet sind, daß einerseits im zusammengedrückten Zustand der Handhebel 4 bzw, des Griffrohres 8' und das Griffrohre 8 annähernd parallel zueinander stehen und andererseits im gespreizten Zustand einen Winkel von bis annähernd 90° einnehmbar ist. Somit ist gewährleistet, daß der Spreizdorn 3 nicht unbeabsichtigt aus dem Gehäuse 1 herausgezogen werden kann, da die Verzahnung in der jeweiligen Endposition des Handhebels 4 noch im Eingriff ist.

Das Gehäuse 1 weist eine bezüglich der Achse des Spreizdorns 3 geneigt angeordnete Zahnstange 2 auf, die mit einem Zahnkranz 5 des Handhebels 4 kämmt, wobei der Handhebel 4 um eine in dem zylindrischen Teil des Spreizdorns 3 gelagerte Schwenkachse 6 schwenkbar gelagert ist. Ein Verschwenken des Handhebels 4 in Richtung auf das Griffrohr 8 zu bewirkt eine Bewegung des Spreizdorns 3 in axialer Richtung und anschließend einen Druck des konischen Teils 3' des Spreizdorns 3 auf die Segmente 21 des Spreizkopfes 10, was ein Spreizen der einzelnen Segmente 21 zur Folge hat.

Aus wirtschaftlichen Gründen empfiehlt es sich, sowohl das Gehäuse 1 als auch den beweglichen Handhebel 4 nach dem Wachsauschmelzverfahren herzustellen. Hierbei können alle Funktionsflächen einschließlich der Verzahnung fertiggegossen werden. Lediglich das Kupplungsgewinde 12 für die handelsüblichen Aufweitköpfe 10 muß spanabhebend angebracht werden.

Bei dem in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aufweiten rohrförmiger Werkstücke bezeichnen gleiche Bezugszeichen die entsprechenden, in Fig. 2 bezeichneten Bauteile. Anstelle einer mit dem Gehäuse 1 verbundenen als Zahnstange ausgebildeten Zahnsegments 2 weist diese Vorrichtung eine in den zylindrischen Teil des Spreizdorn 3 eingearbeitete, bezüglich der Achse des Spreizdorns 3 geneigt angeordnete Zahnstange 2 auf, die mit einem Zahnkranz 5 des Handhebels 4 kämmt, der um eine in dem Gehäuse 1 gelagerte Schwenkachse 6 schwenkbar gelagert ist, wobei ein Verschwenken des Handhebels 4 bzw. des Griffrohres 8' in Richtung auf das Griffrohr 8 zu eine Bewegung des Spreizdorns 3 in axialer Richtung auf einen in der Figur nicht dargestellten Kopf 10 mit Segmenten 21 zu zur Folge hat, wobei anschließend entsprechend der Darstellung der Fig. 2 ein Druck des konischen Teils 3' des Spreizdorns 3 auf die Segmente 21 des Spreizkopfes 10 bewirkt wird, der dann ein Spreizen der einzelnen Segmente 21 zur Folge hat.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Aufweiten der Enden rohrförmiger Werkstücke, insbesondere Rohrenden, mit einem Gehäuse (1) mit einem Griffrohr (8) und einem Handhebel (4), einem in einer Bohrung (11) des Gehäuses (1) axial reziprozierbaren Spreizdorn (3) mit einem zylindrischen Teil und einem konischen Teil (3'), wobei der zylindrische Teil in der Bohrung (11) des Gehäuses (1) gelagert ist und wobei der konische Teil (3') in einen auswechselbaren Aufweitkopf (10) mit in radialer Richtung des Spreizdorns (3) reziprozierbaren Segmenten (21) hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) ein bezüglich der Achse des Spreizdorns (3) geneigt angeordnetes, als Zahnstange ausgebildetes Zahnsegment (2) aufweist, die mit einem Zahnkranz (5) des Handhebels (4) kämmt, der um eine in dem zylindrischen Teil des Spreizdorns (3) gelagerte Schwenkachse (6) schwenkbar gelagert ist, wobei die Zahnstange in einer Ebene angeordnet ist, die senkrecht zur Schwenkachse (6) verläuft.

2. Vorrichtung zum Aufweiten der Enden rohrförmiger Werkstücke, insbesondere Rohrenden, mit einem Gehäuse (1) mit einem Griffrohr (8) und einem Handhebel (4), einem in einer Bohrung (11) des Gehäuses (1) axial reziprozierbaren Spreizdorn (3) mit einem zylindrischen Teil und einem konischen Teil (3'), wobei der zylindrische Teil in der Bohrung (11) des Gehäuses (1) gelagert ist und wobei der konische Teil (3') in einen auswechselbaren Aufweitkopf (10) mit in radialer Richtung des Spreizdorns (3) reziprozierbaren Segmenten (21) hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Teil des Spreizdorns (3) ein bezüglich der Achse des Spreizdorns (3) geneigt angeordnetes, als Zahnstange ausgebildetes Zahnsegment (2) aufweist, die mit einem Zahnkranz (5) des Handhebels (4) kämmt, der um eine in dem Gehäuse (1) gelagerte Schwenkachse (6) schwenkbar gelagert ist, wobei die Zahnstange in einer Ebene angeordnet ist, die senkrecht zur Schwenkachse (6) verläuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (6) des Handhebels (4) mit dem zylindrischen Teil des Spreizdorns (3) verbunden ist und bei einem Verschwenken des Handhebels (4) eine Axialbewegung des Spreizdorns (3) bewirkt.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnsegment (2) als gebogenes Kranzsegment ausgebildet ist und dem Zahnkranz (5) des Handhebels (4) angepaßt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der Zahnstange an dem dem konischen Teil des Spreizdorns (3) gegenüberliegenden Ende des Gehäuses (1) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) eine seitliche Führung zum Führen des Zahnkranzes (5) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Handhebel (4) Anschlagflächen (13, 14) aufweist, die derart ausgebildet sind, daß einerseits im zusammengedrückten Zustand der Handhebel (4) und das Griffrohre (8) annähernd parallel zueinander, und andererseits im gespreizten Zustand einen Winkel von annähernd 90° einnehmen.