DE19814474C1 - Radialpreßwerkzeug für die Verformung rotationssymmetrischer Werkstücke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Radialpreßwerkzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Unter "rotationssymmetrisch" sind Werkstückformen mit Kreisquerschnitten und Querschnitte regelmäßiger Polygone zu verstehen, wie sie beispielsweise in Sechs- oder Achtkantprofilen zu finden sind. Die Werkstückaußenflächen können dabei in Achsrichtung geradlinig, konisch, bombiert (tonnenförmig) oder abgestuft verlaufen. Derartigen Werkstückoberflächen kann durch entsprechende Ausbildung der Preßbacken Rechnung getragen werden. Ein spezielles Anwendungsgebiet, für das der Erfindungsgegenstand besonders geeignet ist, ist die Verbindung von aus Metall bestehenden Schlaucharmaturen mit flexiblen Schlauchleitungen. Die Schlauchleitung besteht im wesentlichen aus einem Schlauchstück über dessen Enden Preßhülsen geschoben werden. In die Bohrungen der Enden werden Nippel gesteckt, welche mit ihren Anschlußstücken z. B. mit Innen- oder Außengewinden, Flanschplatten, Krümmern oder dergleichen aus dem Schlauchende hervorragen. Die Innenteile, die Nippel, stützen die Schlauchwände während des Preßvorganges von innen ab. Bei den Außenteilen, den Preßhülsen, werden deren Manteldurchmesser von den Preßbacken bis zum angestrebten Preßdurchmesser unter zum Teil sehr hoher radialer Krafteinwirkung verkleinert. Dabei müssen die Preßvorgänge in der Klein- und Großserienfertigung mit hoher Maß- und Wiederholungsgenauigkeit erfolgen, da es sich bei Schlauchleitungen sehr oft um sicherheitsrelevante Bauteile handelt, deren Ausfall und Versagen immense Kosten, Umweltschäden und nicht zuletzt Menschenleben kosten kann.

An Radialpreßwerkzeuge bzw. Radialpressen für derartige Anwendungsfälle sind außerordentlich hohe Anforderungen zu stellen, die teilweise zu einander diametral entgegenstehenden Detaillösungen führen:

• 1. Extrem hohe Schließ- und Preßkräfte,
• 2. in sich geschlossenes Kräftesystem,
• 3. exakte geometrische Führung aller Preßbacken,
• 4. großer linearer Verschiebeweg der Preßbacken,
• 5. synchrone Bewegung aller Preßbacken über den gesamten Verschiebeweg,
• 6. Verschleißfestigkeit, d. h.
  • 1. 6.1. geringe Verschiebewege zwischen den inneren Gleitflächen,
  • 2. 6.2. geringe innere Flächenpressungen
• 7. leichte Auswechselbarkeit der Preßbackensätze,
• 8. großer Öffnungsweg der Preßbacken zum Einführen komplex geformter Werkstücke,
• 9. Freiräume vor und hinter dem Pressenmaul, d. h. extrem geringe Bautiefe.

Bekannt sind Radialpressen mit axial wirkenden Druckmittelantrieben und axial verschiebbaren Steuerkörpern mit auf dem Umfang geschlossenen Kegelstumpf- oder Pyramidenstumpfflächen, die die Axialbewegung des Antriebs in Radialbewegungen der Preßbacken umsetzen. Die Herstellung von hohlen Pyramidenstumpfflächen ist extrem aufwendig (DE 36 11 253 C2). Der Antrieb versperrt außerdem den Freiraum hinter den Preßbacken und erzwingt eine erheblich Bautiefe, die ein Mehrfaches der Bautiefe des eigentlichen Preßwerkzeugs beträgt.

Bei einer solchen Radialpresse nach der DE 22 14 339 C3 kann der Öffnungsweg der Preßbacken durch manuelles Verstellen eines ringförmigen Steuerkörpers verändert werden, der innen eine Kegelstumpffläche besitzt. Dies ist umständlich und zeitaufwendig.

Bei einer solchen Radialpresse nach der DE 28 44 475 C2 wird ein größerer Öffnungweg der Preßbacken durch einen Steuerkörper bewirkt, der innen zwei stufenförmig abgesetzte Kegelstumpfflächen besitzt. Dies erfordert eine besonders große axiale Bautiefe und einen großen Herstellaufwand.

Bei allen Radialpressen mit hohlen Kegelstumpiflächen als Steuerflächen und äußeren Steuerflächen der Preßbacken, die als Sektoren einer Kegelstumpifläche ausgebildet sind, erfolgt eine flächige Berührung nur in einer einzigen Stellung; in allen anderen Stellungen, die beim Preßvorgang mit voller Preßkraft durchlaufen werden, erfolgt nur eine Berührung entlang einer oder zweier Linien, so daß hohe Flächenpressungen und hoher Verschleiß die Folge sind.

Derartige Axial-Radial-Pressen können daher hier außer Betracht bleiben. Große Öffnungswege bei geringer Bautiefe können durch sogenannte "geteilte Preßwerkzeuge" mit zwei Preßbackensätzen erreicht werden, die beiderseits einer Trennfuge angeordnet sind. Solche Systeme sind in folgenden Schriften offenbart:

US-A-2 921 618
US-A-3 455 140
US-A-3 731 518
US-A-4 785 656 (= EP 0 263 614 B1)

Soweit hierbei jedoch die Verschiebung der Preßbacken durch ebene Steuerflächen erfolgt, die paarweise V-förmig angeordnet sind und auf gruppenweise radial angeordnete Preßbacken einwirken, ergibt sich folgendes Problem: Die der Trennfuge nächstliegenden Preßbacken werden wegen ihrer stumpfen Winkelstellung zur Antriebsrichtung stets stärker und mit geringeren radialen Kraftkomponenten verschoben als die dazwischen liegenden Preßbacken, deren Längsmittenachsen stets spitzere Winkel zur Antriebsrichtung aufweisen als die der Trennfuge nächstliegenden Preßbacken. Die Folge sind ungleichmäßige Verschiebewege und Verschiebegeschwindigkeiten der einzelnen Preßbacken sowie unterschiedliche Querkräfte, die zu unterschiedlichen Reibungsverlusten in den Preßbackenführungen und damit zu unterschiedlichem Verschleiß führen.

Will man damit runde Pressungen erzeugen, so müssen die Preßflächen der Preßbacken vor dem Preßvorgang in einer ovalen bzw. elliptischen Lage angeordnet werden, wodurch sich unterschiedliche Verformungswege und Verformungen ergeben: Selbst ein ursprünglich korrekt geformtes Werkstück wird zunächst elliptisch verformt, um dann endgültig rund gepreßt zu werden - vorausgesetzt, daß alle anderen Preßparameter stimmen. Dadurch scheidet eine synchrone Bewegung aus, die eine der Grundvoraussetzungen für eine ordnungsgemäße Verpressung ist.

Armaturen von Hochdruck-Schlauchleitung lassen keine asymmetrischen Verformungswege und keine asynchronen Verformungsgeschwindigkeiten zu, da die Verbindungen sonst - mit den bekannten Folgen - undicht werden.

Toleranzen im Werkstückdurchmesser und/oder die Verarbeitung von Werkstücken mit abgestuften Normdurchmessern können dann nicht ausgeglichen werden, bzw. es muß für jeden Durchmesser ein angepaßter Preßbackensatz eingesetzt werden, was den Umfang der Betriebsmittel und den Zeitaufwand für den Wechselvorgang erhöht.

Daran ändert auch die gattungsgemäße Lösung nach der US-A-3 731 518 nichts, bei der die beiden V-förmigen Steuerflächen im Bereich ihrer Scheitel abgerundet sind, also im Schnitt etwa die Form je einer Parabel haben. Nachrechnungen haben ergeben, daß bei einem Preßhub von 10 mm bereits eine Unrundheit von 1,58 mm, also von rund 16% auftritt, was bei den heutigen Anforderungen und Prüfvorschriften absolut unzulässig ist.

Die Probleme verschärfen sich mit abnehmender Zahl von Preßbacken, so daß auch Preßwerkzeuge mit weniger als acht Preßbacken außer Betracht bleiben können.

Zu den vorstehend genannten Schriften sowie zu weiterem Stand der Technik werden ergänzend folgende Ausführungen gemacht:

Bei dem durch die US-A- 2 921 618 bekannten Radialpreßwerkzeug können nicht die erforderlichen hohen Preßkräfte der einzelnen Preßbacken (bis zu 40 Mp) übertragen werden, da deren Gleitflächen ballig bzw. rund sind. Im weiteren würden diejenigen Preßbacken, die sich im stumpfen Winkel zur Pressenachse befinden, sehr hohen Querkräften ausgesetzt. Diese beiden Nachteile lassen durch hohen Verschleiß der Gleitflächen das Preßwerkzeug alsbald maßungenau werden. Diese Konstruktion läßt sich nur für sehr leichte und kleine Schlauchleitungen oder andere Preßteile anwenden, deren Einsatzgebiet eine untergeordnete Bedeutung hat.

Die Radialpreßwerkzeuge nach der US-A-4 785 656 und der EP 0 263 614 B1, sind zwar teilbar und bieten fast uneingeschränkte Möglichkeiten hinsichtlich einer komplexen Anschlußformenvielfalt der zu verarbeitenden Schlauchleitungen, haben aber andererseits den gleichen großen Nachteil wie die US-A-2 921 618, indem die Gleitflächen der Preßbacken rund ausgeführt sind. Es lassen sich damit nicht die meist sehr hohen Preßkräfte übertragen, die zum Verformen von Hülsen selbst einfacher Hydraulikschlauchleitungen erforderlich sind. Durch die nicht flächenhaften Eingriffsverhältnisse tritt auch hier ein schneller Verschleiß auf. Diese Konstruktion ist daher ebenfalls nur für untergeordnete Preßarbeiten geeignet.

Auch die US-A-3 455 140 zeigt ein teilbares Radialpreßwerkzeug. Hier haben die Preßbacken im Gegensatz zu den eingangs erwähnten Systemen flächenhafte Steuerflächen sämtlicher am Preßvorgang beteiligter Pressenteile. Nachteilig ist dagegen, daß nur sechs statt acht Preßbacken zum Einsatz kommen und daß die Preßbacken in Preßrichtung nicht geführt werden. Vielmehr wird versucht, sie mit Druckfedern zu zentrieren, was nicht gelingen kann. Die Folge davon sind ungleich breite Preßstege zwischen den Preßbacken, die sich auf dem Außenmantel der gepreßten Schlauchhülse abzeichnen (Spalten zwischen den Preßbacken). Solche gepreßten Schlauchleitungen sind unsicher, weil infolge der ungleichen Preßstege, die bereits gepreßten Schlauchhülsen dort reißen.

Die bereits zitierte US-A-3 731 518 befaßt sich mit dem gleichen Problem. Auch hier sind die für sehr hohe Preßkräfte erforderlichen Flächeneingriffsverhältnisse ungenügend gelöst. Die innenliegenden, d. h. der Pressenachse am nächsten liegenden Preßbacken tragen abgerundete Gleitflächen, die im Radius nicht mit dem Radius der Gegengleitfläche übereinstimmen können, weil sie sich während des Preßvorganges konzentrisch bewegen, während sich deren Gegensteuerfläche parallel bewegt. Der weitaus größere Nachteil ist in den ungünstigen Eingriffswinkeln der außenliegenden Preßbacken zu sehen. Hier müssen die Preßkräfte des Antriebes bis zur Preßfläche der Preßbacken um etwa 67,5 Grad umgelenkt werden. Dies bedeutet wiederum, daß erhebliche resultierende Gegenkräfte den Zentrierring, in dem die Preßbacken geführt und gehalten sind, belasten. Hohe Reibungsverluste sind die Folge im Verbund mit einem schlechteren Wirkungsgrad. Bei der Annahme, daß einzelne Preßbacken bis zu 40 Mp Druckkraft aufbringen müssen, sind bei diesen Umlenkwinkeln die resultierenden Gegenkräfte ebenso hoch anzusetzen. Aufgrund dessen ist dieses Radialpreßwerkzeug nicht für hohe Preßkräfte geeignet.

Die EP 0 451 417 A2 zeigt ein teilbares Radialpreßwerkzeug mit acht Preßbacken. Die Preßbacken tragen an ihren äußeren Enden Rollen, die die Preßkräfte übertragen. Angesichts der bekannt hohen Preßbackenkräfte von bis zu 40 Mp beim Verpressen von Armaturenanschlüssen für Hydraulikschlauchleitungen ist eine Übertragung dieser Kräfte durch Rollen nicht möglich. Dieses Radialpreßwerkzeug eignet sich daher nur für leichte Preßarbeiten, z. B. für Schlauchleitungen im Niederdruckbereich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Preßwerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 anzugeben, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und sämtliche eingangs angegebenen Forderungen gleichzeitig erfüllt.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem Preßwerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1.

Dadurch werden zunächst einmal sämtliche eingangs angegebenen Forderungen gleichzeitig erfüllt. Einige Gesichtspunkte der Vorteile werden wie folgt ergänzt:

Durch die Druckstücke ist es gelungen, zusätzliche Steuerflächen einzurichten. Durch geeignete Wahl der Winkel der Druckstücke gegenüber den Gegengleitflächen der Steuerkörper ist es gewährleistet, daß synchron mit den Steuerkörpern auch die Druckstücke bei der Schließ- und Preßbewegung konzentrisch vorwärtsfahren. Die gedachten Linien der Steuerflächen bilden somit ein sich während des Preßvorgangs kontinuierlich verkleinerndes Viereck. Auf diese Weise gelingt es, acht im Kreis gleichmäßig verteilte, konzentrisch angeordnete Preßbacken zu einer radial wirkenden Preßbewegung zu zwingen, obwohl zwischen beiden Preßwerkzeughälften nur eine parallele Verschiebung stattfindet.

Die seitlichen Keilwinkel bei jedem der acht Preßbacken liegen einheitlich bei 22,5 Grad und gewährleisten einen gleichmäßigen Kräftefluß und somit eine hohe Maßgenauigkeit während der gesamten Standzeit. Der seitliche Verschiebeweg der Preßbacken gegenüber den Gegengleitflächen beträgt nur einen Bruchteil des Preßbackenweges, wodurch der Verschleiß gering ist. Während des Preßvorganges, bei dem Preßbackenschubkräfte je nach Größe des zu pressenden Schlauchleitungsanschlusses ein einer Größenordnung von bis zu 40 Mp keine Seltenheit sind, wirken resultierende Kräfte auch auf die Führungskörper. Bei dem erfindungsgemäßen Gegenstand heben sich die Seitenkräfte der Preßbacken auf, welche zu den Seiten hin wirken. Es bleiben nur Komponenten übrig, welche durch Gleitreibung innerhalb der Führungsnuten auf die Aufnahmesegmente in Preßrichtung wirken.

Durch die Verwendung von zwei Druckstücken pro Preßwerkzeughälfte ist dieses mittig geteilt. So entstehen zwei spiegelbildlich gegenüberstehende Preßwerkzeughälften, die beliebig weit voneinander entfernt werden können. Erst deren Zusammentreffen vereint sie zu einem radial funktionierenden Preßwerkzeug. Hierdurch entsteht zum einen der Vorteil, daß durch den sich zwischen den Preßbackenhälften befindlichen Freiraum kompliziert geformte Schlauchleitungsenden, z. B. solche mit großen Flanschen oder große Rohrbogen eingelegt und verpreßt werden können. Zum anderen brauchen die Preßbacken nur einen verhältnismäßig geringen Weg, um den Preßweg zu fahren. Hierdurch kann das Preßwerkzeug verhältnismäßig klein und kompakt gestaltet werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der Detailbeschreibung.

Ein sehr großer Vorteil ist darin zu sehen, daß mit je einen Handgriff die Preßwerkzeughälften aus den Steuerkörpern entnommen und gegen andere ausgetauscht werden können. Hierbei müssen nur die Indexbolzen betätigt werden.

Bei bekannten Maschinen muß jeder einzelne Preßbacken aus dem Preßwerkzeug entnommen und ein anderer dafür eingesetzt werden. Dabei ist größte Aufmerksamkeit erforderlich, damit Preßbacken unterschiedlicher Preßdurchmesser nicht vertauscht werden. Statt acht Preßbacken brauchen hier nur zwei Teile, die beiden Preßbackenhälften, ausgetauscht zu werden. In der Praxis ist das Austauschen von Preßbacken erforderlich, weil ein Preßbackensatz nur einen bestimmten Preßdurchmesserbereich abdeckt. Im Bereich darunter oder darüber muß der jeweils dafür geeignete Preßbackensatz eingelegt werden.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes und seine Funktion werden nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 8 näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines Radialpreßwerkzeugs in Richtung der Pressenachse A in vollständig geöffnetem Zustand,

Fig. 2 das Radialpreßwerkzeug nach Fig. 1 am Ende des Schließvorgangs der Preßwerkzeughälften unmittelbar vor Beginn des Preßvorgangs,

Fig. 3 das Radialpreßwerkzeug nach Fig. 1 am Ende des Preßvorgangs

Fig. 4 den rechten oberen Quadranten von Fig. 2 in vergrößertem Maßstab zur Erläuterung der geometrischen und kinematischen Zusammenhänge,

Fig. 5 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines der beiden halbringförmigen Führungskörper mit einer Preßbacke,

Fig. 6 die beiden halbringförmigen Führungskörper mit den acht Preßbacken kurz vor Beendigung des Schließvorgangs,

Fig. 7 einen Schnitt durch das Radialpreßwerkzeugs in vollständig geöffnetem Zustand entlang der Linie VII-VII in Fig. 1 in verkleinertem Maßstab, und

Fig. 8 einen achsparallelen Schnitt durch eine der Zapfenbefestigungen für die beiden halbringförmigen Führungskörper in den Steuerkörpern.

In Fig. 1 ist ein Radialpreßwerkzeug RP mit einer Pressenachse A bzw. A' und acht hierzu radialen und untereinander identischen Preßbacken 8a, 8b für die Verformung rotationssymmetrischer Werkstücke W gezeigt. Die Preßbacken müssen nicht einteilig ausgebildet sein; sie können mehrteilig ausgeführt sein und beispielsweise aus je einem Grundbacken und einem Aufsatzbacken bestehen, der die später erwähnte Preßfläche 24 enthält.

Im dargestellten Fall ist das Werkstück W die aus Stahl bestehende Hülse oder Muffe einer Schlaucharmatur, die mit einem Hochdruckschlauch für Drücke bis zu 1000 bar verpreßt werden soll. Im - nicht besonders gezeigten - Schlauch befindet sich ein Rohrstück, das fest mit einer Flanschplatte F großer radialer Ausdehnung verbunden ist, die das hier zu lösende Problem geschaffen hat.

Das Radialpreßwerkzeug RP besitzt zwei beiderseits einer Trennfuge T angeordnete und relativ zueinander bewegliche Preßwerkzeughälften 1 und 2, von denen jede einen Steuerkörper 3 und 4 und einen zumindest im wesentlichen halbringförmigen Führungskörper 5 und 6 mit je vier in Radialführungen 7 (siehe Fig. 5) angeordneten Preßbacken 8a, 8b aufweist. Von diesen sind jeweils zwei äußere Preßbacken 8a der Trennfuge T benachbart, und die beiden anderen, inneren Preßbacken 8b sind zwischen den äußeren Preßbacken 8a angeordnet.

In Fig. 1 sind die beiden Preßwerkzeughälften 1 und 2 so weit auseinandergefahren, daß die Flanschplatte F mühelos hindurchgeschoben werden kann und das Werkstück W sich mit seiner Achse - zunächst frei schwebend - in der Pressenachse A befindet. Die beiden Achsen A' der Preßwerkzeughälften 1 und 2 haben hierbei einen entsprechenden Abstand D.

Die Steuerkörper 3 und 4 besitzen an ihren Innenseiten Steuerflächen 9a und 9b, die gemeinsam alle Preßbacken 8a und 8b umgeben. Durch diese Steuerflächen 9a und 9b sind in zusammengefahrener Stellung der Führungskörper 5 und 6 (Fig. 2 und 3) radiale Bewegungen der Preßbacken 8a und 8b herbeiführbar, wobei die Mittenachsen MA aller Preßbacken 8a und 8b untereinander gleiche Winkelabstände von 45 Grad einschließen (Fig. 4).

Die beiden Preßwerkzeughälften 1 und 2 sind durch zwei Parallelführungen 10 für die Steuerkörper 3 und 4 miteinander verbunden, in denen die Führungskörper 5 und 6 mit den Preßbacken 8a und 8b auswechselbar befestigt sind. Es sind insgesamt acht Steuerflächen 9a und 9b vorgesehen, von denen die vier äußeren Steuerflächen 9a paarweise der Trennfuge T benachbart und die vier anderen, inneren Steuerflächen 9b paarweise zwischen den äußeren Steuerflächen 9a angeordnet sind.

Das Radialpreßwerkzeug RP kann mit einem entsprechenden externen und nicht gezeigten Antrieb, der in Richtung der Parallelführungen 10 arbeitet, eigenständig verwendet werden, es kann aber auch in herkömmlich Pressen mit einem Pressengestell und einem Antrieb eingesetzt werden.

Von Bedeutung ist dabei, daß sowohl die Steuerflächen 9a und 9b der Steuerkörper 3 und 4 als auch die äußeren Enden der Preßbacken 8a und 8b als ebene Gleitflächen ausgebildet sind, wobei die Gleitflächen G der Preßbacken 8a und 8b senkrecht zu deren Mittenachsen MA stehen (siehe Fig. 5 und 6).

Der Kern der Erfindung besteht darin, daß in den Preßwerkzeughälften 1 und 2 zwischen den äußeren Steuerflächen 9a der Steuerkörper 3 und 4 und den Gleitflächen G der äußeren Preßbacken 8a vier keilförmige Druckstücke 11 und 12 angeordnet sind, die paarweise zusammenwirkende Stoßflächen 13 aufweisen. Weiterhin besitzen die Druckstücke 11 und 12 äußere ebene Gleitflächen 14, die mit den äußeren Steuerflächen 9a der Steuerkörper 3 und 4 flächig zusammenwirken, und innere Gleitflächen 15, die mit den Gleitflächen G der äußeren Preßbacken 8a flächig zusammenwirken.

Wie aus einer Zusammenschau der Fig. 1 bis 4 hervorgeht, sind die Anstellwinkel α und β (Fig. 4) der Gleitflächen 14 und 15 der Druckstücke 11 und 12 zur Trennfuge T so gewählt, daß beim Auseinanderfahren der Preßwerkzeughälften 1 und 2 aus der voll geschlossenen Stellung (Fig. 3) sich zunächst die einander berührenden Druckstücke 11 und 12 um ein begrenztes Maß radial nach außen in Richtung der Stoßflächen 13 bewegen (Doppelpfeil 30 in Fig. 4) und hierbei die äußeren Preßbacken 8a absolut synchron und verkantungsfrei mit den inneren Preßbacken 8b zurückfahren lassen (Doppelpfeile 31 in Fig. 4) und beim weiteren Auseinanderfahren der Preßwerkzeughälften 1 und 2 aus der in Fig. 2 gezeigten Stellung unter Abheben der Stoßflächen 13 der Bewegung der Preßwerkzeughälften 1 und 2 in die in Fig. 1 gezeigte voll geöffnete Stellung folgen (Doppelpfeil 32 in Fig. 4).

Wie gleichfalls aus einer Zusammenschau der Fig. 1 bis 4 hervorgeht, werden umgekehrt beim Zusammenfahren der Preßwerkzeughälften 1 und 2 aus der voll geöffneten Stellung gemäß Fig. 1 zunächst die Druckstücke 11 und 12 in Bewegungsrichtung der Preßwerkzeughälften 1 und 2 gemeinsam mit diesen bis zum Zusammentreffen der Stoßflächen 13 (Fig. 2) verfahren, wodurch die Druckstücke 11 und 12 jeweils eine neue Bewegungseinheit in Form eines zur Trennfuge spiegelsymmetrischen Doppelkeils bilden. Anschließend wird beim Preßvorgang aus der in Fig. 2 gezeigten Stellung in die in Fig. 3 gezeigte Stellung durch weiteres vertikales Zusammenfahren der Preßwerkzeughälften 1 und 2 und durch gleichzeitiges, gegeneinander gerichtetes horizontales Verfahren der beiden Bewegungseinheiten bzw. Druckstückkombinationen 11/12 in Richtung auf die Pressenachse A die äußeren Preßbacken 8a absolut synchron mit den inneren Preßbacken 8b radial einwärts verschoben.

Dabei "wachsen" die vier Druckstücke 11 und 12 gewissermaßen vorübergehend zu den beiden besagten Druckstückkombinationen 11/12 zusammen, wobei eine Zentrierung dadurch erfolgt, daß die Druckstücke 11 und 12 in ihren Stoßflächen 13 Zentriermittel 16 und 17 aufweisen. 16 ist dabei ein Indexzapfen und 17 eine komplementäre Indexbohrung (Fig. 1).

Diese Vorgänge werden anhand von Fig. 4 näher verdeutlicht, in der eines der Druckstücke 11 der Übersichtlichkeit halber schraffiert dargestellt ist, ohne geschnitten zu sein:

Die Steuerflächen 9b und 9a verlaufen - ausgehend von einer durch beide Preßwerkzeughälften 1 und 2 gelegten, zu den Parallelführungen 10 parallelen Symmetrieebene S-S - gegenüber einer zu dieser senkrecht stehenden ersten Bezugsebene B1 in der Nähe der Symmetrieebene S-S unter einem Winkel von 22,5 Grad und in der Nähe der Trennfuge T unter einem Winkel von 45 Grad zu dieser Bezugsebene B1. Die inneren Gleitflächen 15 der Druckstücke 11 und 12 stehen zu einer zweiten Bezugsebene B2, die parallel zu der besagten Symmetrieebene S-S verläuft, unter einem Winkel von 22,5 Grad.

Die Wirkung beim Preßvorgang ist die, daß die vertikalen Verschieberichtungen der Steuerflächen 9b einerseits und der horizontalen Verschieberichtungen der Innenflächen 15 der Druckstückkombinationen 11/12 andererseits in Bezug auf die Längsmittenachsen MA aller Preßbacken identischen Winkel ∂ von 22,5 Grad einschließen, deren (geringe) untereinander identische Sinuskomponenten gegen jeweils eine der Innenflächen 7a der Radialführungen 7 wirken, während die (wesentlich größeren) und untereinander gleichfalls identischen Kosinuskomponenten in Richtung der Längsmittenachsen MA und damit in Preßrichtung verlaufen und somit als identische Preßkräfte wirken.

Die Druckstücke 11 und 12 bzw. Druckstückkombinationen 11/12 sind somit die Ursache für die Vergleichmäßigung der Preßkräfte und für die absolute Synchronisation der Preßbackenbewegungen. Daraus ergibt sich auch, daß sich innerhalb des Systems alle Kräfte bzw. Kraftkomponenten gegenseitig aufheben, so daß sich auch die halbringförmigen Führungskörper 5 und 6 gegenüber der Pressenachse A nicht bewegen und beim Preßvorgang selbstzentrierend im Ruhezustand sind, so daß an ihre Aufhängungen keine großen Anforderungen zu stellen sind.

Durch diese Selbstzentrierung wird die Preßgenauigkeit, auf die es bei Hochdruck-Schlauchverbindungen entscheidend ankommt, optimiert. Die gestrichelten bzw. strichpunktierten Linien zeigen den Zustand am Ende des Preßvorgangs; die Durchmesserverringerung hat das Maß "ΔW".

Darüber hinaus wurden die Gleit- bzw. Verschiebewege an den Gleitflächen minimiert, so daß auch der Verschleiß auf ein Mindestmaß gebracht wird.

In den einzelnen Figuren sind zwischen den Preßbacken 8a und 8b nicht bezifferte Druckfedern gezeigt, die zwar an sich bekannt sind, aber in Verbindung mit den Druckstücken 11 und 12 bzw. Druckstückkombinationen 11/12 auch gleiche Rückstellkräfte erzeugen.

Die Druckstücke 11 und 12 und die Raumlagen ihrer Gleitflächen 14 und 15 sind also die Voraussetzung für eine absolut synchrone Bewegung der Preßbacken 8a und 8b beim Preßvorgang und sogar darüber hinaus: Es kann nämlich erforderlich sein, für unterschiedliche Durchmesser der Werkstücke W aufgrund von Toleranzen und unterschiedlichen Normvorgaben die Preßwege bzw. Preßhübe und/oder deren Anfangs- und Endpunkte radial einwärts oder auswärts zu verlagern, ohne daß hierfür gleich die Führungskörper 5 und 6 mit ihren Preßbacken 8a und 8b ausgetauscht werden müßten. Es können vielmehr die gleichen Führungskörper 5 und 6 mit ihren Preßbacken 8a und 8b für eine ganze Gruppe von Nennabmessungen der Werkstücke W verwendet werden.

Gemäß Fig. 4 weisen die Druckstücke 11 und 12 gegenüber den Steuerkörpern 3 und 4 Anschläge 18 auf, die - unter Zwischenschaltung von Rückstellfedern 33 - mit Gegenanschlägen 19 zusammenwirken, und zwar derart, daß bei einer Öffnungsbewegung der Steuerkörper 3 und 4 nach einem Abheben der Stoßflächen 13 weitergehende Relativbewegungen zwischen den Druckstücken 11 und 12 und den Steuerkörpern 3 und 4 blockiert sind. Diese Stellung zeigen die Fig. 1 (links unten) und 4 (rechts). Diese Rückstellfedern 33 unterstützen die Wirkung der Übrigen Druckfedern zwischen den Preßbacken in synergistischer Weise.

Gemäß den Fig. 5 und 6 bestehen die halbringförmigen Führungskörper 5 und 6 aus jeweils fünf Keilstücken 20 und 21, von denen die beiden äußeren Keilstücke 20 Winkel von 22,5 Grad und die drei inneren Keilstücke 21 Winkel von 45 Grad einschließen. Diese Keilstücke 20 und 21 sind einstückig durch vier gegenüber den Keilstücken 20 und 21 im Querschnitt verkleinerte Verbindungsstücke 22 verbunden, die zwischen den Keilstücken 20 und 21 die parallelwandigen Radialführungen 7 für die Aufnahme der an ihren Enden komplementär geformten Preßbacken 8a und 8b bilden. In Fig. 5 ist nur eine solche innere Preßbacke 8b mit ihrer teilzylindrischen Preßfläche 24 gezeigt.

Gemäß Fig. 5 sind die Preßbacken 8a und 8b an ihren, den Preßflächen 24 abgekehrten Enden U-förmig mit parallelen Schenkeln 25 ausgebildet und mit ausreichendem Radialspiel rittlings auf die Verbindungsstücke 22 der Führungskörper 5 und 6 aufgesetzt. Die beiden Gleitflächen G liegen dadurch beiderseits der Verbindungsstücke 22.

Gemäß den Fig. 6, 7 und 8 besitzen die halbringförmigen Führungskörper 5, 6 im Bereich der durch beide Preßwerkzeughälften 1 und 2 gelegten, zu den Parallelführungen 10 parallelen Symmetrieebene S-S taillierte Haltezapfen 26, die in radiale Bohrungen 27 in den Steuerkörpern 3 und 4 eingesetzt und dort durch federbelastete Verriegelungsbolzen 28 gehalten sind, die gegen eine vorgespannte Feder 29 verschiebbar in achsparallele Bohrungen 3a in den Steuerkörpern 3 und 4 eingesetzt sind. Die Verriegelungsbolzen 28 greifen bei gedehnter Feder 29 in eine Ringnut 26a der Haltezapfen 26 ein, entriegeln jedoch bei zusammengedrückter Feder 29 (Kraft in Richtung des Pfeils 29a) mittels einer eigenen Ringnut 28a den Haltezapfen 26.

Die Haltezapfen 26 sind in den radialen Bohrungen 27 der Steuerkörper 3 und 4 um ein Maß verschiebbar, das mindestens dem Preßweg der Preßbacken 8a und 8b entspricht.

In Fig. 7 ist noch gestrichelt dargestellt, in welcher Raumlage das Werkstück W, eine Preßhülse einer Armatur mit einer Flanschplatte F für einen Hochdruckschlauch 34, in der Pressenachse A-A liegt, bevor die Preßwerkzeughälften 1 und 2 zusammengefahren werden.

In den Fig. 1 bis 4 sind Parallelführungen 10 gezeigt, die die Steuerkörper 3 und 4 auf dem gesamten Wege führen, der sich aus einem sehr großen Leerhub und aus einem Krafthub (während des eigentlichen Preßvorgangs) zusammensetzt. Während des Preßvorgangs ist eine Parallelführung unerläßlich. Während des Leerhubes ist es jedoch möglich, die Führung auf dem weiten Öffnungs- und Schließweg durch andere Mittel zu ersetzen, beispielsweise durch ein Gelenk, dessen Achse von der Pressenachse A beabstandet ist und parallel zu dieser verläuft, durch zwei analoge Gelenke, oder dadurch, daß man die oberen Steuerkörper von einer der dann verkürzten Parallelführungen 10 abhebt und um die Achse der jeweils anderen Parallelführung 10 seitlich ausschwenkt, wodurch sich ein außerordentlich weit geöffnetes Pressenmaul ergibt.

Bezugszeichenliste

1

Preßwerkzeughälfte

2

Preßwerkzeughälfte

3

Steuerkörper

3

aBohrung

4

Steuerkörper

5

Führungskörper

6

Führungskörper

7

Radialführungen

7

aInnenflächen

8

a,

8

bPreßbacken

9

a,

9

bSteuerflächen

10

Parallelführungen

11

Druckstücke

12

Druckstücke

13

Stoßflächen

14

äußere Gleitflächen

15

innere Gleitflächen

16

Indexzapfen

17

Indexbohrung

18

Anschläge

19

Gegenanschläge

20

äußere Keilstücke

21

innere Keilstücke

22

Verbindungsstücke

24

Preßfläche

25

Schenkel

26

Haltezapfen

26

aRingnut

27

Bohrungen

28

Verriegelungsbolzen

28

aRingnut

29

Feder

29

aPfeil

28

aRingnut

30

Doppelpfeil

31

Doppelpfeil

32

Doppelpfeil

33

Rückstellfedern

34

Hochdruckschlauch
A, A-APressenachse
A'Werkzeughälften-Achsen
B1, B2Bezugsebene
DAbstand
FFlanschplatte
GGleitflächen (der Preßbacken)
MAMittenachsen
RPRadialpreßwerkzeug
S-SSymmetrieebene
TTrennfuge
WWerkstück

Claims (8)

1. Radialpresswerkzeug mit einer Pressenachse (A) und acht hierzu radialen Preßbacken (8a, 8b) für die Verformung rotationssymmetrischer Werkstücke (W), insbesondere zum Verpressen von Schlaucharmaturen mit Hochdruckschläuchen, mit

• a) zwei beiderseits einer Trennfuge (T) angeordneten und relativ zueinander beweglichen Preßwerkzeughälften (1, 2), von denen jede einen Steuerkörper (3, 4) und einen zumindest im wesentlichen halbringförmigen Führungskörper (5, 6) mit vier in Radialführungen (7) angeordneten Preßbacken (8a, 8b) aufweist, von denen zwei äußere Preßbacken (8a) der Trennfuge (T) benachbart und die beiden anderen Preßbacken (8b) zwischen den äußeren Preßbacken (8a) angeordnet sind, und
• b) mit Steuerflächen (9a, 9b), die alle Preßbacken (8a, 9a) umgebend an den Innenseiten der Steuerkörper (3, 4) angeordnet sind und durch die in zusammengefahrener Stellung der Führungskörper (5, 6) radiale Bewegungen der Preßbacken (8a, 8b) herbeiführbar sind, wobei die Mittenachsen (MA) aller Preßbacken (8a, 8b) untereinander Winkelabstände von 45 Grad einschließen,

dadurch gekennzeichnet, daß

• a) insgesamt acht Steuerflächen (9a, 9b) vorgesehen sind, von denen vier äußere Steuerflächen (9a) der Trennfuge (T) benachbart und die vier anderen Steuerflächen (9b) zwischen den äußeren Steuerflächen (9a) angeordnet sind,
• b) sowohl die Steuerflächen (9a, 9b) der Steuerkörper (3, 4) als auch die äußeren Enden der Preßbacken (8a, 8b) als ebene Gleitflächen ausgebildet sind, wobei die Gleitflächen (G) der Preßbacken (8a, 8b) senkrecht zu deren Mittenachsen (MA) stehen, und daß
• c) in den Preßwerkzeughälften (1, 2) zwischen den äußeren Steuerflächen (9a) der Steuerkörper (3, 4) und den Gleitflächen der äußeren Preßbacken (8a) vier keilförmige Druckstücke (11, 12) angeordnet sind, die paarweise zusammenwirkende Stoßflächen (13) aufweisen, sowie äußere ebene Gleitflächen (14), die mit den äußeren Steuerflächen (9a) der Steuerkörper (3, 4) flächig zusammenwirken, und innere Gleitflächen (15), die mit den Gleitflächen (G) der äußeren Preßbacken (8a) flächig zusammenwirken, wobei die Anstellwinkel (a, β) der Gleitflächen (14, 15) der Druckstücke (11, 12) zur Trennfuge (T) so gewählt sind, daß
  • 1. beim Auseinanderfahren der Preßwerkzeughälften (1, 2) aus der voll geschlossenen Stellung sich zunächst die einander berührenden Druckstücke (11, 12) um ein begrenztes Maß radial nach außen bewegen und hierbei die äußeren Preßbacken (8a) synchron mit den inneren Preßbacken (8b) zurückfahren lassen und beim weiteren Auseinanderfahren der Preßwerkzeughälften (1, 2) unter Abheben der Stoßflächen (13) der Bewegung der Preßwerkzeughälften (1, 2) folgen, und daß
  • 2. beim Zusammenfahren der Preßwerkzeughälften (1, 2) aus der voll geöffneten Stellung zunächst die Druckstücke (11, 12) in Bewegungsrichtung der Preßwerkzeughälften (1, 2) mit diesen bis zum Zusammentreffen der Stoßflächen (13) verfahren werden und anschließend durch weiteres Zusammenfahren der Preßwerkzeughälften (1, 2) beim Preßvorgang in Richtung auf die Pressenachse (A) verschoben werden und hierbei die äußeren Preßbacken (8a) synchron mit den inneren Preßbacken (8b) radial einwärts verschieben.

2. Radialpreßwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstücke (11, 12) in ihren Stoßflächen (13) Zentriermittel (16, 17) aufweisen.

3. Radialpreßwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerflächen (9b, 9a), ausgehend von einer Scheitellinie zwischen zwei inneren Steuerflächen (9b) in Bezug auf eine zur Trennfuge (T) parallelen Bezugsebene (B1) in der Nähe dieser Scheitellinie unter einem Winkel von 22,5 Grad und in der Nähe der Trennfuge (T) unter einem Winkel von 45 Grad verlaufen, und daß die inneren Gleitflächen (15) der Druckstücke (11, 12) zur Trennfuge (T) unter einem Winkel von 67,5 Grad stehen.

4. Radialpreßwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstücke (11, 12) gegenüber den Steuerkörpern (3, 4) Anschläge (18) aufweisen, die mit Gegenanschlägen (19) zusammenwirken, derart, daß bei einer Öffnungsbewegung der Steuerkörper (3, 4) nach einem Abheben der Stoßflächen (13) weitergehende Relativbewegungen zwischen den Druckstücken (11, 12) und den Steuerkörpern (3, 4) blockiert sind.

5. Radialpreßwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die halbringförmigen Führungskörper (5, 6)

• a) aus jeweils fünf Keilstücken (20, 21) bestehen, von denen die beiden äußeren Keilstücke (20) Winkel von 22,5 Grad und die drei inneren Keilstücke (21) Winkel von 45 Grad einschließen, und
• b) aus vier gegenüber den Keilstücken (20, 21) im Querschnitt verkleinerten Verbindungsstücken (22) bestehen, die zwischen den Keilstücken (20, 21) parallelwandige Radialführungen (7) für die Aufnahme von an ihren Enden komplementär geformten Preßbacken (8a, 8b) bilden.

6. Radialpreßwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßbacken (8a, 8b) an ihren, den Preßflächen (24) abgekehrten Enden U-förmig mit parallelen Schenkeln (25) ausgebildet und rittlings auf die Verbindungsstücke (22) der Führungskörper (5, 6) aufgesetzt sind.

7. Radialpreßwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die halbringförmigen Führungskörper (5, 6) im Bereich einer durch beide Preßwerkzeughälften (1, 2) gelegten, zu den Parallelführungen (10) parallelen Symmetrieebene (S-S) taillierte Haltezapfen (26) besitzen, die in radiale Bohrungen (27) in den Steuerkörpern (3, 4) eingesetzt und dort durch federbelastete Verriegelungsbolzen (28) gehalten sind, die gegen eine vorgespannte Feder (29) verschiebbar in achsparallele Bohrungen (30) in den Steuerkörpern (3, 4) eingesetzt sind, bei gedehnter Feder (29) in eine Ringnut (31) der Haltezapfen (26) eingreifen, bei zusammengedrückter Feder (29) mittels einer eigenen Ringnut (32) den Haltezapfen (26) entriegeln.

8. Radialpreßwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltezapfen (26) in den radialen Bohrungen (27) der Steuerkörper (3, 4) um ein Maß verschiebbar sind, das mindestens dem Preßweg der Preßbacken (8a, 8b) entspricht.