DE19730054C1

DE19730054C1 - Expansionswerkzeug zum Verformen rohrförmiger Werkstückenden

Info

Publication number: DE19730054C1
Application number: DE1997130054
Authority: DE
Inventors: Eckhard Wolter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-07-14
Filing date: 1997-07-14
Publication date: 1999-03-18
Anticipated expiration: 2017-07-15

Description

Die Erfindung betrifft einen Expansionskopf mit einem Gehäuse zum Aufschrauben auf handelsübliche Expanderzangen, insbesondere zum Zweck des Aufweitens rohrförmiger Werkstücke, wobei das Gehäuse eine Mehrzahl radial beweglich gelagerter, axial jedoch fixierter Aufweitsegmente aufweist, deren Gesamtheit durch einen axial reziprozierbar gelagerten konischen Dorn aufweitbar ist.

Expansionsköpfe zum Aufweiten rohrförmiger Werkstücke sind beispielsweise aus den Druckschriften DE 88 07 561 U1 oder DE 75 37 291 U1 bekannt. Derartige Expansionsköpfe weisen im allgemeinen ein mit einem Gewinde versehenes Gehäuse auf, in dem eine Mehrzahl von in axialer Richtung feststehender, in radialer Richtung jedoch verschiebbar gelagerter Segmente vorgesehen ist, wobei das Gehäuse auf im Stand der Technik bekannte und kommerziell beziehbare Expanderzangen aufschraubbar ist, die ein entsprechendes Gegengewinde aufweisen. Mittels einer derartigen Expanderzange oder mittels im Stand der Technik ebenfalls bekannter geeigneter Hydraulikzylinder ist ein konischer Dorn in die von den Segmenten gebildete Konushülse schiebbar, wodurch eine Radialbewegung der Segmente und somit eine effektive Durchmesservergrößerung des Kopfes erreicht wird. Diese Durchmesservergrößerung verursacht die erwünschte Verformung eines über die Segmente geschobenen rohrförmigen Körpers.

Um die beim Hineinschieben des konischen Dorns auftretenden Axialkräfte aufzunehmen, müssen die Segmente an einer Flanschfläche des Gehäuses anliegen. Nach Beendigung des Aufweitvorgangs wird der konische Dorn wieder zurückgezogen, so daß die Segmente sich wieder radial nach innen bewegen können. Beim Zurückziehen des konischen Dorns müssen Axialbewegungen der einzelnen Segmente vermieden werden. In der Druckschrift DE 75 37 291 U1 wird beschrieben, daß dies durch entsprechende Nuten in den einzelnen Segmenten erreicht wird, in welche ein flanschförmiger Bund des Gehäuses hineingreift.

Das Zusammenziehen der Segmente wird dadurch erreicht, daß ein ringförmig um die Segmente angebrachtes Federelement sich zusammenzieht. Sofern, wie in obiger Druckschrift beschrieben, ein runder konischer Dorn Verwendung findet, müssen die einzelnen Segmente derartig geführt werden, daß die beim Aufweiten entstehenden Schlitze zwischen den einzelnen Segmenten sich möglichst gleichbleibend vergrößern. Es ist nämlich unerwünscht, daß mehrere Segmente beim Aufweiten zusammenliegen und dadurch andere Schlitze zu groß werden.

In der Ausführung gemäß Druckschrift DE 75 37 291 U1 wird diese Führung dadurch erreicht, daß im Flansch des Gehäuses radiale Ausnehmungen angebracht sind, in denen die axial in jedem Aufweitsegment befindlichen Stifte geführt werden.

Auf solche Führungen kann verzichtet werden wenn der Aufweitdorn nicht rundkonisch ausgeführt wird, sondern pyramidenförmig, also mit entsprechenden Flächen versehen ist. Die Innenform der Segmente muß dann selbstverständlich entsprechend angepaßt werden, also dem Dorn entsprechende Schrägflächen aufweisen.

Die Druckschrift DE 88 07 561 U1 beschreibt eine Konstruktion, bei der die Führungsnut, die die axiale Bewegung der Arbeitssegmente verhindert, nicht in dieselben eingebracht ist, sondern in das Gehäuse selbst. In der beschriebenen Ausführung wird die rückwärtige Führungsfläche gegen das Axialverschieben als getrenntes Teil in das eigentliche Gehäuse eingeschraubt, was bei der Einzelteilfertigung teuer ist, jedoch eine gute Montagemöglichkeit bietet.

Eine andere auf dem Markt befindliche Ausführung hat die Führungsnut von innen heraus in das einteilige Gehäuse eingestochen, was bei der Montage der Einzelsegmente zu Schwierigkeiten führt. Außerdem müssen dabei die Abmessungen der Einzelsegmente so gewählt werden, daß durch Zusammenschieben der bereits montierten Segmente auch das letzte Segment eingeführt werden kann. Daraus geht hervor, daß beim Gebrauch auch die Möglichkeit des Verlierens einzelner Segmente besteht, was zu großen Schäden führen kann, falls dies nicht rechtzeitig bemerkt wird.

Aus der DE 42 02 348 C1 ist ein Expansionskopf der eingangs genannten Art bekannt. Bei diesem bekannten Expansionskopf sind die Aufweitsegmente über Führungsstifte in längsaxialer Richtung des Kopfes reziprozierbar gelagert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Expansionskopf zu schaffen, bei dem sichergestellt ist, daß die beim Aufweiten der Segmente entstehenden Zwischenräume zwischen den einzelnen Segmenten jeweils annähernd gleich sind.

Für einen Aufweitkopf der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jedes Aufweitsegment mit einem bezüglich der Mittellinie des Expansionskopfes in axialer Richtung feststehenden, in radialer Richtung des Gehäuses reziprozierbar gelagerten Stift versehen ist, der in einer entsprechenden Aussparung in dem Gehäuse gelagert ist und mit seiner Längsachse radial zur Mittellinie angeordnet ist.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Aufweitkopf sind die in den Einzelsegmenten des Aufweitkopfes befindlichen Führungsstifte vorzugsweise in Radialrichtung angeordnet. Diese radial angeordneten Stifte ragen in entsprechende Führungsbohrungen des Gehäusemantels, wodurch verhindert wird, daß bei dem Aufweitvorgang, in dem der konische Dorn in Axialrichtung verschoben wird, unterschiedlich breite Schlitze zwischen den einzelnen Segmenten entstehen. Bei einer radial reziprozierenden Bewegung der Segmente werden diese zwangsweise entlang der radialen Stifte verschoben. Die Stifte sind so dimensioniert und die Bohrungen im Gehäuse so angeordnet, daß beim Vorschieben des konischen Dorns die Axialkräfte über die Flanschflächen der Einzelsegmente auf das Gehäuse abgegeben werden. Alternativ können die Stifte so robust ausgebildet und dimensioniert sein, daß die beim axialen Reziprozieren des konischen Dorns durch Reibung an den Segmenten auftretenden Axialkräfte über die Radialstifte auf das Gehäuse ableitbar sind. Eine die Segmente in Axialrichtung begrenzende Flanschfläche des Gehäuses wird dadurch entbehrlich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufweitkopfes sind die Aussparungen nach außen offen, wodurch sichergestellt ist, daß die Stifte von außen sichtbar angeordnet sind.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufweitkopfes ist um den äußeren Umfang der Aufweitsegmente ein Federdraht oder Gummiring gelegt, der bewirkt, daß auf die Aufweitsegmente eine radiale Kraft in Richtung auf die Mittelachse des Aufweitkopfes wirkt.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufweitkopfes ist vorgesehen, daß die Aufweitsegmente an ihrer jeweils der Mittelachse des Gehäuses gegenüberliegenden Seite Schrägflächen aufweisen, die zusammen mit den Schrägflächen der übrigen Aufweitsegmente entweder einen Hohlkegel oder einen Hohlkonus bilden.

Um bei dem erfindungsgemäßen Aufweitkopf die Reibung so gering wie möglich zu halten, kann die Flanschfläche im Gehäuse mit einer Gleitbeschichtung, insbesondere PTFE versehen sein. Diese Gleitbeschichtung bewirkt eine wesentliche Kraftminderung beim Aufweiten, was sehr wichtig ist, da die meisten Aufweitgeräte mittels Handhebeln betätigt werden.

Der weitere Vorteil dieser Gleitbeschichtung besteht darin, daß sich die Einzelsegmente beim Zurückziehen des Dorns sehr leicht wieder lösen und durch die um die Einzelsegmente herumgelegte Feder leicht zurückgezogen und in ihre Ausgangsstellung gebracht werden können. In Axialrichtung zum dickeren Ende des konischen Dorns gerichtete Kräfte werden durch die radial angeordneten Stifte auf das Gehäuse übertragen. Es ist also nicht mehr erforderlich, eine zweite Flanschfläche von hinten auf die Segmente wirken zu lassen, wodurch das Gehäuse leicht zu fertigen ist bzw. sogar rohrschlüssig ausgebildet sein kann.

Durch das Fehlen dieser zweiten Flanschfläche ist eine einwandfreie Zugänglichkeit zu den Einzelsegmenten gewährleistet, was die Pflege, also die Reinigung und das Wiedereinfetten der Segmente sehr erleichtert.

Die Radialstifte werden vorzugsweise so lang gewählt, daß es nicht möglich ist, ein einzelnes Segment aus seinem Lager zu nehmen. Wird ein Radialstift eines Einzelsegments in Richtung aus der Gehäusebohrung herausgedrückt, so grenzen die seitlichen Flächen dieses Einzelsegments bei Überschreiten eines vorgegebenen Punktes an die benachbarten Segmente an. Auf diese Weise ist ein Verlieren einzelner Segmente sicher verhindert.

Durch diese Anordnung der Stifte ist eine rasche und einfache automatische Montage des Expanderkopfes ermöglicht. Das Gehäuse des Expanderkopfes wird in eine entsprechende Vorrichtung gelegt, die Einzelsegmente, zumeist sind es sechs Stück, werden eingelegt und mittels eines entsprechenden Dorns, der ihre Position fixiert, gespreizt. Die Radialstifte werden anschließend durch die Gehäusebohrungen von außen her mechanisch eingepreßt, was insbesondere hydraulisch kontrolliert erfolgen kann, um zu gewährleisten, daß ein Preßsitz in dem jeweiligen Einzelsegment gewährleistet ist. Die Einzelsegmente sind dann axial fixiert aber radial auf genau vorgeschriebener Bahn reziprozierbar gelagert montiert.

Der erfindungsgemäße Expansionskopf wird im folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist.

Darin zeigen:

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Expansionskopfes in einer Seitenansicht von schräg hinten;

Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Expansionskopfes in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht;

Fig. 3 den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Expansionskopf in einer Ansicht von hinten;

Fig. 4 den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Expansionskopf in einer Ansicht von vorne.

Bei der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Expansionskopfes 10 sind sechs Aufweitsegmente 11 innerhalb eines Gehäuses 12 so beweglich gelagert, daß sie bezüglich der Mittellinie 17 des Expansionskopfes 10 in axialer Richtung feststehend, in radialer Richtung jedoch reziprozierbar sind. In dem Gehäuse 12 ist eine Manschette 15 mit Innengewinde 16 vorgesehen, mit der das Gehäuse 12 an eine nicht dargestellte Vorrichtung schraubbar ist, die einen konischen Dorn aufweist, der in Richtung der Mittelachse 17 des Expansionskopfes 10 auf den durch entsprechende innenflächen 111 der Aufweitsegmente 11 ausgebildeten Hohlkegel des Expansionskopfes 10 bewegbar ist, um eine Expansion der Aufweitsegmente 11 zu bewirken.

Das Gehäuse 12 des Expansionskopfes 10 weist sechs Bohrungen 13 auf, in denen je ein Radialstift 14 reziprozierbar gelagert ist, der in je einem Aufweitsegment 11 verankert ist. Um den äußeren Umfang der Aufweitsegmente 11 ist ein Federdraht 18 gelegt, der bewirkt, daß sich die Aufweitsegmente 18 bei Zurückziehen eines entsprechenden, nicht dargestellten Dorns aus dem erfindungsgemäßen Expansionskopf 10 wieder zusammenziehen, wobei die einzelnen Aufweitsegmente 11 wiederum durch die in den Bohrungen 13 angeordneten Stifte 14 geführt werden. Das Gehäuse 12 weist an einem Ende einen Flansch auf, der bewirkt, daß die beim axialen Reziprozieren des konischen Dorns durch Reibung an den Segmenten 11 auftretenden Axialkräfte über die Radialstifte 14 auf das Gehäuse 12 ableitbar sind. Beim Zurückziehen werden die Axialkräfte über die Radialstifte 14 auf das Gehäuse 12 abgeleitet.

Claims

1. Expansionskopf (10) mit einem Gehäuse (12) zum Aufschrauben auf Expanderzangen, insbesondere zum Zweck des Aufweitens rohrförmiger Werkstücke, wobei das Gehäuse (12) eine Mehrzahl radial beweglich gelagerter, axial jedoch fixierter Aufweitsegmente (11) aufweist, deren Gesamtheit durch einen axial reziprozierbar gelagerten konischen Dorn aufweitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Aufweitsegment (11) mit einem bezüglich der Mittellinie (17) des Expansionskopfes (10) in axialer Richtung feststehenden, in radialer Richtung des Gehäuses (12) reziprozierbar gelagerten Stift (14) versehen ist, der in einer entsprechenden Aussparung (13) in dem Gehäuse (12) gelagert ist und mit seiner Längsachse radial zur Mittellinie (17) angeordnet ist.

2. Expansionskopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparungen (13) nach außen offen sind und dadurch die Stifte (14) von außen sichtbar angeordnet sind.

3. Expansionskopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Aufweitsegmente (11) aufnehmende Flanschfläche des Gehäuses (12) mit einer Gleitbeschichtung versehen ist.

4. Expansionskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufweitsegmente (11) an ihrer jeweils der Mittellinie (17) des Gehäuses (12) gegenüberliegenden Seite Schrägflächen (111) aufweisen, die zusammen mit den Schrägflächen (111) der übrigen Aufweitsegmente (11) einen Hohlkonus bilden.

5. Expansionskopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß um den äußeren Umfang der Aufweitsegmente (11) ein Federdraht (18) oder Gummiring gelegt ist, der bewirkt, daß auf die Aufweitsegmente (11) eine radiale Kraft in Richtung auf die Mittellinie (17) des Expansionskopfes (10) wirkt.