DE2844475C2

DE2844475C2 - Radialpresse für Werkstücke mit zylindrischer Außenfläche

Info

Publication number: DE2844475C2
Application number: DE2844475A
Authority: DE
Inventors: Peter Ing.(grad.) 6380 Bad Homburg Schröck
Original assignee: Individual
Current assignee: Uniflex Hydraulik GmbH
Priority date: 1978-10-12
Filing date: 1978-10-12
Publication date: 1983-09-29
Also published as: DE2844475A1; GB2033281A; GB2033281B; US4306442A

Description

ein Paar von komplementären Steuerflächen im Eingriff, wobei zudem auch noch die Oberdeckung der komplementären Steuerflächen mit kleinem Steigungswinkel zu Beginn des Krafthubes sehr gering ist, so daß eine hohe Flächenbelastung die Folge ist Dabei werden die Preßbacken in ihren Parallelführungen mit hohen Kippmomenten beaufschlagt, weil der flächig auf die Preßbacken einwirkenden¹ Reaktionskraft des Werkstücks anfänglich nur eine einseitige Belastung der Preßbacken durch den Dnickring gegenübersteht

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Radialpresse der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, bei der die Radialkräfte des Druckrings gegenüber den Preßbacken auf deren axiale Ausdehnung verteilt werden, so daß ein Verkanten der Preßbacken weitgehend vermieden wird.
• Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei der eingangs beschriebenen Radialpresse erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Das erfindungsgemäße Konstruktionsprinzip hat unter Beibehaltung eines großen radialen Hubs der Preßbacken durch Aufteilung in einen Leerhub und in einen Krafthub den zusätzlichen Vorteil, daß der Kraftangriffspunkt der aufeinander einwirkenden Steuerflächen mit größerem Steigungswinkel während des Leerhubes näher zur Mitte der axialen Ausdehnung der Preßbacken hin versetzt liegt so daß die Preßbacken weitgehend verkantungsfrei bewegt werden. Nach Beendigung des Leerhubes kommen dann jeweils zwei Paare von Steuerflächen mit kleinem Steigungswinkel zur Einwirkung, deren axiale Ausdehnung in der Summe nahezu der gesamten axialen Ausdehnung der Preßbacken entspricht Auch hierdurch läßt sich ein Verkanten der Preßbacken selbst dann weitgehend vermeiden, wenn die zu verpressende Schlaucharmatur beispielsweise durch einen Bedienungsfehler nicht mit ihrer gesamten Länge in die Preßbacken eingelegt worden ist

Zum Verständnis dieses Vorgangs sei ausgeführt daß der Erfindungsgegenstand bevorzugt zur Herstellung von Hochdruck-Schlauchleitungen mit Anschlußarmaturen dient, die bis zu einem Innendruck von 1000 bar und darüber beständig sein müssen. Dabei werden in der Praxis Hülsen mit einem Außendurchmesser von 8 cm, einem Innendurchmesser von 4 cm jimd einer Länge von 8 bis 10 cm mit Schlauch und Nippel verpreßt. Bei Verringerung des Durchmessers einer derartigen Hülse mit einer Wanddicke von etwa 2 cm um 10 bis 15 mm wirken erhebliche Reaktionskräfte auf die Preßbacken ein. Diese Reaktionskräfte werden durch die erfindungsgemäße Lösung sicher aufgefangen, wobei sich der Erfindungsgegenstand auch noch durch eine kurze Baulänge auszeichnet.

Dabei ist der axttle Abstand der jeweils miteinander in Berührung stehenden Steuerflächen von wesentlicher Bedeutung. Es werden nämlich nicht nur die Kräfte auf zwei Bereiche verteilt, sondern die Preßbacken werden auch weitgehend von Kippmomenten befreit. Dies hat eine hohe Standzeit der Vorrichtung zur Folge. Die Verteilung der Radialkräfte auf zwei Bereiche führt durch die Verkürzung der Baulänge der gesamten Vorrichtung zu dem weiteren Vorteil, daß auch Werkstücke mit komplizierter Formgebung gepreßt werden können.

Es ist dabei gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung besonders vorteilhaft, zi'm Führen der Preßbacken an dem axialen Widerlager radiale Schwalbenschwanzführungen vorzusehen. Diese Maßnahme begünstigt die Unterbringung einer größeren Anzahl von Preßbacken auf einem vorgegebenen Umfang. Weiterhin wird durch die Schwalbenschwanzführungen die Möglichkeit geschaffen, zwischen den einzelnen Preßbacken Rückstellfedern vorauseilen, die bei Druckabbau in der Hydraulikflüssigkeit eine Zwangsrückführung der Preßbacken ermöglichen. Beim Stand der Technik werden die Preßbacken in schachtartigen Führungen mit ίο prismatischem Querschnitt geführt, der dem Querschnitt der Preßbacken entspricht Derartige Fühlungen bedingen einen entsprechend groß bemessenen Abstand der einzelnen Preßbacken voneinander und verhindern den Einsatz von solchen Rückstellfedern, so daß die Preßbacken von Hand in ihre Ausgangsstellung zurückgeschoben werden müssen. Die Anbringung von Schwalbenschwanzführungen ist eine weitere Maßnahme zur Vermeidung der weiter oben beschriebenen Kippmomente.

Anders vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus de-c übrigen Unteransprüchen, die zum Teil auf Bekanntes zurückgreifen, wie z. B. auf die Ausbildung des Druckrings als Ringkolben, der von einem ringförmigen Zylinder umgeben ist, an dem das axiale Widerlager in Schließrichtung des DruckrJigs befestigt ist (US-PS 40 14 202), die Führung des Druckrings an dem Zylinder über axiale Führungsbolzen (US-PS 17 82 219) und die Möglichkeit, als Druckmittelantrieb einen Kolbenantrieb einzusetzen, mit dessen Kolben der Druckring und mit dessen Zylinder das Widerlager jeweils über Distanzstücke verbunden sind (US-PS 33 35 594).

Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes und deren Wirkungsweise werden nachfolgend anhand der Fig. I bis 3 näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Axialschnitt durch eine Radialpresse, bei der der Druckring gleichzeitig als Hohlkolben ausgebildet ist, entlang der Linie I-1 in F i g. 2,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Radialpresse nach F i g. 1 entlang der Linie IJ-II und

F i g. 3 einen Axialschnitt durch eine Radialpresse, bei der die Funktionen von Druckring und Antriebskolben getrennt sind.

In F i g. 1 ist ein Zylinder 1 dargestellt, der aus einem Zylindermantel 2 und einem radialen Flansch 3 besteht Auf der dem Flansch 3 gegenüberliegenden Stirnfläche 4 ist ein Widerlager 5 in Form einer etwa quadratischen Platte befestigt

Im Innern des Zylinders 1 befindet sich ein rotationssymmetrischer Druckring 6, dessen Außenfläche aus zwei Zylinderflächen 7 und 8 unterschiedlichen Durchmessers besteht, zwischen denen eine Kreisringfläche 9 angeordnet ist, welche die eigentliche Wirkiiäi-he eines Ringkolbens darstellt, der von dem Druckring 6 gebildet wird. Der innerhalb des Zylindsrs 1 gebildete Zyiinderraum 10 wird nach außen hin durch zwei Ringdichtungen 11 und 12 abgedichtet. Der Zyiinderraum 10 ist über eine Bohrung 13 und eine Hydraulikleitung· 14 mit einem Druckmittelantrieb 15 verbunden.

Der Druckring 6 ist auf seiner Außenseite mit einem radialen Flansch 16 versehen, der aus Montagegründen natürlich vom Druckring 6 getrennt ausgeführt ist. Durch den Flansch 16 sind Führungsbolzen 17 hindurchgeführt, die im Flansch 3 befestigt sind. Eine Gleitbewegung des Flansches 16 auf den Führungsbolzen 17 wird durch je eine Buchse 18 im Flansch 16 begünstigt. Zwischen dem Widerlager 5 und dem

Flansch 16 befinden sich an allen vier Ecken Druckfedern 19, die auf Führungsstiften 20 geführt sind. Die Druckfedern 19 halten den Druckring 6 in drucklosem Zustand der Hydraulikflüssigkeit in der in der unteren Hälfte von F i g. 1 dargestellten Position.

Der Druckring 6 besitzt eine Innenfläche, die sich aus Steuerflächen 21 und 22 mit kleinem Steigungswinkel »/?« und aus Steuerflächen 23 und 24 mit größerem Steigungswinkel »α« zusammensetzt. Die Steuerfläche 23 befindet sich an der Stirnseite 25 des Druckrings 6, während sich die Steuerfläche 24 etwa in der Mitte zwischen den Steuerflächen 21 und 22 befindet, so daß die Mantellinien der Steuerflächen 21 und 22 etwa gleiche Länge aufweisen.

Mit den Steuerflächen 21 bis 24 wirken, auf den Umfang gleichmäßig verteilt, acht Preßbacken 26 zusammen, deren Außenflächen sich aus komplementären Steuerflächen 27 und 28 mit größerem Steigungswinke! TocLv. und Steuerflächen 29 und 30 mit kleinem Steigungswinkel»/?« zusammensetzen. Die Steuerfläche 27 befindet sich an der Stirnseite 31 der Preßbacken 26, während sich die Steuerfläche 28 etwa in der Mitte zwischen den Steuerflächen 29 und 30 befindet. Die Preßbacken 26 sind aus einem entsprechend geformten Ring durch Heraustrennen von Zwischenräumen 32 solcher Abmessungen hergestellt, daß ein ausreichend nahes Zusammenrücken der Preßbacken 26 gemäß F i g. 2 ermöglicht wird.

Die Preßbacken 26 sind gemäß F i g. 1 über radiale Schwalbenschwanzführungen 33 an dem Widerlager 5 befestigt, die aus T-förmigen Ausnehmungen 34 sowie aus komplementären T-förmigen Kulissensteinen 35 bestehen, die mit dem Widerlager 5 verschraubt sind. Die Achse der Radialpresse, die auch mit der Achse der kommen gleichzeitig die Steuerflächen 23 und 28 sowie die Steuerflächen 24 und 27 mit größerem Steigungswinkel »«« zur Einwirkung. Als Folge davon bewegen sich die Preßbacken 26 praktisch kräftefrei mit hoher s Geschwindigkeit einwärts, wobei der Hub des Druckrings 6 nur dem axialen Abstand zwischen der Innenkante und der Außenkante der Steuerfläche 23 bzw. 24 entspricht. Im Anschluß daran kommen die Steuerflächen 21 und 22 des Druckrings 6 mit kleinem Steigungswinkel »ß« zum Zusammenwirken mit den komplementären Steuerflächen 29 und 30, wie dies in der oberen Hälfte von F i g. 1 dargestellt ist. Mit Beginn der Berührung dieser Flächen oder kurz danach entsteht der eigentli ehe Krafthub, d. h. es wird ein relativ großer Weg des Druckrings 6 benötigt, um die Preßbacken 26 um ein entsprechendes Maß radial einwärts zu bewegen. Die Endstellung von Druckring 6 und Preßbacken 26 ist in acT oberen Hälfte der Fig. J und 2 dargesieüi. Es ist insbesondere aus Fig.2 ersichtlich, daß die Stirnseiten 38 der Backenaufsätze 37 hierbei einen praktisch geschlossenen Zylinder einschließen, der den Endabmessungen des nicht dargestellten Werkstücks entspricht. Die Zwischenräume 32 zwischen den einzelnen Preßbacken 26 sind hierbei auf einen schmalen Spalt verringert.

Sobald der Druck im Druckmittelantrieb 15 abgebaut wird_v kehrt der Druckring 6 unter der Wirkung der Druckfedern 19 in die in Fig. 1, untere Hälfte, dargestellte Position zurück, und die Preßbacken 26 folgen dieser Stellung unter dei Wirkung der Rückstellfedern 36. Durch die erfindungsgemäße Formgebung der Innenfläche des Druckrings 6 sowie der Außenflächen dei Preßbacken 26 erfolgt eine ideale Anpassung

zylindrischen Außenfläche des nicht dargestellten 35 der Steigungswinkel »α« ind »/?« dieser Flächen an den

Werkstücks übereinstimmt, ist mit A-A bezeichnet. Aus F i g. 1 ist zu erkennen, daß die axiale Baulänge in Richtung A -A außerordentlich klein ist

In Fig.2 sind noch folgende Einzelheiten zu erkennen: Zwischen jeweils benachbarten Preßbacken 26 befinden sich ais Druckfedern ausgebildete Rückstellfedern 36, durch welche die Preßbacken 26 soweit radial nach außen bewegt werden, wie dies die Stellung des Druckringes 6 erlaubt Auf die einzelnen Preßbak- Kraftbedarf der Preßbacken 26. Dies äußerst sich bei einer grafischen Darstellung der radialen Preßkraft über dem Hub des Druckrings 6 in der Weise, daß eine abgeknickte Kennlinie entsteht.

Der Erfindungsgegenstand ist nicht auf die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Ausführungsform beschränkt, bei der Druckring und Hydraulikkolben identisch sind, und die sich durch eine in axialer Richtung besonders gedrängte Bauweise auszeichnet Es ist ohne weiteres

ken 26 sind noch strichpunktiert dargestellte Backenauf- 45 möglich, einen außenliegenden Kolbenantrieb vorzuse-

sätze 37 aufgesetzt, die auswechselbar sind und der Größe sowie der Form des Werkstücks angepaßt sind. Es ist jedoch möglich, Preßbacken 26 und Backenaufsätze 37 aus einem Stück herzustellen.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß den F i g. 1 und 2 ist folgende:

Zunächst befindet sich der Druckring 6 in der jeweils in der unteren Hälfte der Figuren dargestellten Position, und zwar unter der Wirkung der Druckfedern 19 im hen und Kolben und/oder Zylinder über Distanzstücke wie ein Gestänge oder eine Druckhülse mit dem Druckring zu verbinden.

Eine derartige Variante ist in F i g. 3 dargestellt Der dort dargestellte Druckring 6a hat auf seiner Innenseite die gleiche geometrische Gestalt wie der Druckring 6 in den F i g. 1 und 2; er kann infolgedessen auch mit den gleichen Preßbacken 26 wie in den vorangegangenen Figuren bestückt werden. Die einzelnen Steuerflächen

Anschlag an dem Flansch 3. Die Preßbacken 26 befinden 55 von Druckring 6a und Preßbacken 26 wurden daher der sich dabei in ihrer maximalen Außenstellung, in der auch Übersichtlichkeit halber nicht noch einmal mit Bezugsdie Zwischenräume 32 zwischen den einzelnen Preßbak- zeichen versehen. Der wesentliche Unterschied gegenken 26 unter der Wirkung der Rückstellfeldern 36 eine über der zuerst dargestellten Ausführungsform besteht maximale Breite haben. In dieser Stellung kann ein darin, daß der Druckring 6a nicht als Hohlkolben Druckschlauch mit einer Armatur komplizierter Gestalt eo ausgebildet ist Vielmehr sind das Widerlager 5a und der

Druckring 6a über Distanzstücke 39 und 40 mit einem Kolbenantrieb 41 verbunden, der aus einem Zylinder 42 und einem Kolben 43 besteht Der Zylinder 42 besitzt einen Außenflansch 44, der über die als Zuganker Sobald nunmehr vom Druckmittelantrieb 15 ein in der 65 wirkenden Distanzstücke 40 mit dem Widerlager 5a Bohrung 13 anstehender Druck erzeugt wird, wirkt verbunden ist Der Kolben 43 steht über eine dieser auch auf die Kreisringfläche 9 ein und beginnt, Kolbenstange 45 mit einer Flanschplatte 46 in den Druckring 6 nach links zu verschieben. Hierbei Verbindung, die ihrerseits über die als Druckstangen

einwandfrei in den zylindrischen Raum zwischen den Backenaufsätzen 37 eingeführt werden, der etwa die Hüllfläche der Stirnseiten 38 der Backenaufsätze 37 bildet

wirkenden Distanzstücke 39 mit dem Druckring 6a j

verbunden ist. ^

Der Erfindungsgegenstand ist nicht nur für die ·!

Verbindung von Schlaucharmaturen mit Schlauchleitun- .(I

gen verwendbar, sondern beispielsweise auch für die 5 ^

Herstellung von sogenannten Seilkauschen. ?j

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Patentansprüche: Die Erfindung betrifft eine Radialpresse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

1. Radialpresse für Werkstücke mit zylindrischer Bei derartigen Radialpressen führen die Preßbacken Außenfläche, insbesondere zum Befestigen von aus einen radialen Hub aus, der durch den Steigungswinkel Hülse und Nippel bestehenden Armaturen an 5 der Steuerfläche des Druckrings zur Werkstückachse Schlauchleitungen durch mechanische Verformung sowie durch den axialen Hub des Druckrings bestimmt der Hülse gegenüber der zwischen Nippel und Hülse wird. Diese Größen sind jedoch nicht in beliebigem befindlichen Schlauchleitung, mit mehreren, im Kreis Maße veränderbar. Die notwendige Pi-jßkraft in um die Achse der Werkstückaußenfläche herum radialer Richtung wird durch die Verformungseigenangeordneten Preßbacken, die an einem axialen 10 schäften des Werkstücks vorgegeben. Ein sehr kleiner Widerlager geführt radial zu dieser Achse beweglich Steigungswinkel der Steuerflächen von Preßbacken und sind und deren Außenflächen gegenüber der Achse Druckring führt zwar wegen der dadurch bedingten geneigt ausgebildet sind und jeweils aus stirnseitig großen Übersetzung zu geringen Drücken in der beginnenden Steuerflächen größerer Steigung be- Hydraulikflüssigkeit, macht jedoch einen großen axialen stehen, die in axial anschließende Steuerflächen 15 Hub des Druckrings erforderlich. Bei gegebenem kleinerer Steigung übergehen sowie mit einem Kolbenquerschnitt des Druckmittelantriebs bedingt dies Druckring, der gegenüber den Preßbacken durch wiederum eine große Förderleistung des Pumpenaggreeinen Druckmittelantrieb axial verschiebbar ist und gats mit entsprechender Auslegung der Strömungsquerdessen Innenfläche im wesentlichen komplementär schnitte. Andernfalls würden die Taktzeiten unvertretzu des Steuerflächen der Prebacken ausgebildete 20 bar lang. Bei einem größeren Steigungswinkel der Steuerflächen aufweist, die bei Axialverschiebung Steuerflächen von Preßbacken und Druckring würde des Druckringes zum Schließen der Preßbacken mit zwar der radiale Hub der Preßbacken größer und der deren Steuerflächen nacheinander in Eingriff gelan- axiale Hub des Druckrings kleiner, jedoch macht das gen und die Preßbacken zuerst im schnellen Leerhub geänderte Übersetzungsverhältnis einen höheren und dann im langsamen Krafthub radial nach innen 25 Druck im hydraulischen System erforderlich,
bewegen, dadurch gekennzeichnet, daß Für bestimmte Anwendungsfälle, beispielsweise bei an der Innenfläche des Druckringes (6, 6a) und an der Verbindung von Schlaucharmaturen mit Hochden Außenflächen der Preßbacken (26) in Axialrich- druck-Schlauchleitungen ist ein großer radialer Hub der tung hintereinander jeweils zwei Steuerflächen (23, Preßbacken erforderlich, um beispielsweise Schlauchar-24 bzw. 27,28) größerer Steigung mit untereinander 30 maturen mit einem großen Durchmesser des Anschlußgleichem Steigungswinkel (<x) und zwei Steuerflä- flansches und/oder mit gekrümmtem Anschlußstutzen chen (21, 22 bzw. 29, 3<£ kleinerer Steigung mit in die Radialpresse einführen zu können. Einerseits ist untereinander gleichem Steigungswinkel (ß) vorge- hierdurch der notwendige radiale Hub der Preßbacken sehen sind, die zweite StK- Trfläche (24 bzw. 28) vorgegeben, andererseits bestimmen die notwendigen größerer Steigung jeweils zwischen den zwei 35 radialen Preßkräfte in Verbindung mit der Forderung Steuerflächen (21,22 bzw. 29,30) kleinerer Steigung nach einem möglichst geringen Maximaldruck im angeordnet ist und zumindest die zwei Steuerflächen hydraulischen System den Steigungswinkel der Steuer-(23,24 bzw. 27,28) größerer Steigung jeweils gleiche flächer, von Preßbacken und Drjrckring, der gegenüber axiale Länge haben. der Achse der Werkstück-Außenfläche möglichst klein

2. Radialpresse nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 40 sein sollte. Die gestellten Forderungen führen zu zeichnet, daß die Steuerflächen (21 bis 24 und 27 bis konstruktiven Lösungen, die sich diametral gegenüber-30) Kegelflächen sind. stehen.

3. Radialpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Durch die US-PS 33 35 594 und die US-PS 40 14 202 gekennzeichnet, daß zum Führen der Preßbacken sind Radialpressen bekannt, deren axial beweglicher (26) an dem axialen Widerlager (5) radiale 45 Druckring zwei Steuerflächen in Form von Kegelflä-Schwalbenschwanzführungen (33) dienen. chen mit unterschiedlichem Steigungswinkel der Man-

4. Radialpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, tellinien besitzt, und deren radial bewegliche Preßbakdadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (6) als ken an ihren radial äußeren Enden gleichfalls zwei Ringkolben ausgebildet und von einem ringförmigem entsprechende Steuerflächen aufweisen, die Ausschnitte Zylinder (1) umgeben ist, an dem das axiale 50 aus jeweils zwei zugeordneten Kegelflächen mit im Widerlager (5) in Schließrichtung des Druckringes gleichen Maße unterschiedlichem Steigungswinkel der. (6) befestigt ist. Mantellinien darstellen. Dabei kommen gemäß der

_f,

5. Radialpresse nach Anspruch 4, dadurch gekenn- US-PS 40 14 202 beim Betrieb zuerst die Steuerflächen

W zeichnet, daß der Druckring (6) über axiale mit größerem Steigungswinkel und anschließend die

Führungsbolzen (17) an dem Zylinder (1) geführt ist. 55 Steuerflächen mit kleinem Steigungswinkel zum Ein-

6. Radialpresse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, satz. Hierdurch wird die Schließbewegung der Preßbak-

dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmittelantrieb ken in einen Leerhub und einen Krafthub unterteilt.

. ein Kolbenantrieb (41) vorgesehen ist, mit dessen Beim Leerhub führen die Preßbacken einen großen, nur

ti Kolben (43) der Druckring (6a) und mit dessen durch die Rückstellfedern belasteten radialen Hub bei

!:·': Zylinder (42) das Widerlager (5ä) jev< !'s über se geringem Hub des Druckringes aus, so daß das

ä Distanzstücke (39 bzw. 40) verbunden sind. Fördervolumen der Hydraulikflüssigkeit und damit die

: j

7. Radialpresse nach einem der vorhergehenden Taktzeit der Radialpresse gering sein können. Beim

'■; Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der größe- Krafthub erfolgt die eigentliche Verformung des

'■' re Steigungswinkel (α) zwischen 70 und 80 Gra-<, Werkstücks mittels eines geringen radialen Hubes der

';! vorzugsweise etwa 75 Grad, und der kleinere 65 Preßbacketi bei großem axialen Hub des Druckrings, so

f;^: Steigungswinkel (ß) zwischen .5 und 15 Grad, daß eine schwächere Auslegung des gesamten hydrauli-

& vorzugsweise etwa 10 Grad, beträgt. sehen Systems möglich ist.

$ Bei den bekannten Lösungen ist jedoch jeweils nur