DE4104205C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Aufweitewerkzeug für hohle, insbesondere hohlzylindrische, Werkstücke nach dem Ober­ begriff des Patenanspruchs 1.

Durch die DE 38 26 187 A1 ein Aufweitewerkzeug bekannt, bei dem die Halteeinrichtung für die Expansionsköpfe ein­ stückig mit dem Grundkörper und als dessen Gewindefortsatz ausgebildet ist. Um bei dem einen Ausführungsbeispiel eine axiale Voreinstellung der Expansionsköpfe vornehmen zu können, ist auf dem entsprechend verlängerten Gewindefort­ satz des Grundkörpers ein Anschlagring angeordnet, der durch einen Indexstift festgelegt werden kann. Da hierbei jedoch die als Backenhaltering bezeichnete Überwurfkappe mit ihrer inneren Kreisringfläche unterschiedliche Abstän­ de von der unteren Stirnfläche des Gewindefortsatzes ein­ nehmen kann, muß zur Gewährleistung eines definierten Füh­ rungsspalts für die Flanschsektoren der einzelnen Spreiz­ backen ein Adapterring in den Backenhaltering einge­ schraubt werden, der durch einen Kerbstift gegen Verdrehen gesichert ist.

Die Verwendung eines Adapterrings ist jedoch auf Backen­ halteringe mit entsprechend großen Durchmessern be­ schränkt, die ihrerseits nicht ohne Adapterring auf den Gewindefortsatz aufgeschraubt werden können, für den sich auf dem Markt wegen des Nachhol- und Ersatzbedarfs an Expansionsköpfen ein Standardmaß durchgesetzt hat. Die minimalen Durchmesser der aufzuweitenden Rohrleitungen liegen daher wegen der Durchmesser-Vergrößerung durch den Adapterring bei etwa 28 mm. Die bekannte Lösung ist daher für die Masse aller Anwendungsfälle im Sanitärbereich für Wohngebäude nicht einsetzbar, bei denen die Rohrdurchmes­ ser deutlich unterhalb 28 mm liegen.

Durch das DE-GM 88 07 784.5 ist ein Aufweitewerkzeug der eingangs beschriebenen Gattung bekannt, bei dem die Arre­ tiervorrichtung aus einer radial im Werkzeuggrundkörper gelagerten Madenschraube besteht, die gegen das gewinde­ freie Ende der Halteeinrichtung verspannbar ist. Damit wird zwar eine Justierung ermöglicht, jedoch ist die Madenschraube verschleißempfindlich und ermöglicht auch kein reproduzierbares Wiederauffinden einer einmal als brauchbar erkannten Einstellung. Notwendigerweise liegt auch der Angriffspunkt der Madenschraube an der Halte­ einrichtung auf einem relativ kleinen Durchmesser, so daß die Halteeinrichtung beim Aufschrauben des einen sehr viel größeren Durchmesser aufweisenden Expansionskopfes unge­ wollt und unbemerkt verstellt werden kann (Hebelwirkung).

Die genaue und zuverlässige Voreinstellung der Expansions­ köpfe bzw. des Expansionsweges ist aus vier Gründen er­ wünscht:

• 1. Zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen aller Teile des Grundgeräts,
• 2. zum Ausgleich von Maßabweichungen zwischen Grundgeräten und Expansionsköpfen verschiedener Herstelldaten, Her­ steller und Anbieter,
• 3. zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen (Durchmesser und Wandstärke) der Werkstücke (Rohre), und/oder
• 4. zum Einstellen des sogenannten Kapillarspalts zwischen einem aufgeweiteten und einem darin eingesetzten nicht aufgeweiteten Rohrende bei der Herstellung einer Löt­ verbindung im Rohrleitungsbau (sog. Kapillarspalt- Optimierung: sichere Lötverbindung bei minimalem Löt­ mittelverbrauch).

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Auf­ weitewerkzeug der eingangs beschriebenen Gattung anzuge­ ben, bei dem eine besonders einfache, zuverlässige und reproduzierbare Voreinstellung des Expansionskopfes mög­ lich ist.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen Aufweitewerkzeug erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1.

Beim Erfindungsgegenstand ist eine reproduzierbare Vorein­ stellung möglich, insbesondere dann, wenn die Indexbohrun­ gen z. B. alphanumerisch gekennzeichnet sind. Es ist dann möglich, einer jeden Rohrwandstärke eine bestimmte Kenn­ ziffer zuzuordnen, desgleichen jedem der verwendbaren Expansionsköpfe, die untereinander wiederum unterschied­ liche Toleranzlagen aufweisen, z. B. beim Nachkauf von zusätzlichen Expansionsköpfen. Die Arretierung mittels eines Indexstiftes erfolgt robust, zuverlässig und auf einem relativ großen Durchmesser, so daß das auf die Halteeinrichtung beim Wechsel der Expansionsköpfe aufgebrachte Drehmoment nicht zu einer unbemerkten und ungewollten Verstellung führen kann. Außerdem erfolgt keine Materialverformung an der Eingriffsstelle der Arre­ tiervorrichtung in die Halteeinrichtung. Der große Durch­ messer erlaubt außerdem eine feinteilige Indexierung.

Vorzugsweise ist dabei der Indexstift als Stufenzylinder mit einer ersten und einer zweiten Zylinderfläche ausge­ bildet, die unter Bildung einer Ringschulter koaxial zueinander angeordnet sind und mit denen der Indexstift in komplementären koaxialen Bohrungen im Werkzeuggrundkörper gelagert ist, wobei zwischen dem Grund der Bohrung größe­ ren Durchmessers und der Ringschulter eine vorgespannte Druckfeder angeordnet ist und wobei der Indexstift mit der Zylinderfläche größeren Durchmessers in die Indexbohrung des Ringflansches eingreift.

Aus Platzersparnisgründen ragt dabei der Indexstift mit der Zylinderfläche kleineren Durchmessers aus dem Werkzeuggrundkörper heraus und trägt am Ende dieser Zylinderfläche eine Schiebetaste.

Auch die Antriebsmittel können dabei beliebig gewählt werden. So kann der Spreizdorn beispielsweise durch einen Hydraulikkolben betätigt werden.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung ergibt sich jedoch bei den an sich bekannten "Expanderzangen" mit zwei in Schließstellung senkrecht zur Achse des Spreizdorns aus­ gerichteten Handhebeln. Hierbei besitzt der Werkzeuggrund­ körper einen ersten, starr angebrachten Handhebel, und im Werkzeuggrundkörper ist in einem Spalt zwischen zwei Lagerböcken ein schwenkbarer Steuerkörper gelagert, der auf den Spreizdorn einwirkt und mit einem zweiten, schwenkbaren Handhebel verbundenen ist. Zum Schutze der Schiebetaste ist diese zweckmäßig in dem Spalt zwischen den Lagerböcken geführt, und sie ragt auf der den Hand­ hebeln abgekehrten Seite aus dem Spalt heraus.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen teilweisen Axialschnitt durch ein Aufweitewerkzeug im Bereich des Werkzeuggrundkörpers und des Spreizdorns mit dem Expansionskopf und

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

In Fig. 1 ist ein Aufweitewerkzeug 1 für die Enden hohlzylindrischer Werkstücke (Rohre) dargestellt, das einen aus Metall bestehenden Werkzeuggrundkörper 2 mit einem ersten, einteilig angeformten Handhebel 3, eine Gewindebohrung 4, und eine in dieser axial verstellbar ge­ lagerte Halteeinrichtung 5 für einen Expansionskopf 6 besitzt.

Die Halteeinrichtung 5 besteht aus einem Rotationskörper 7 mit einem ersten Fortsatz 8 mit einem Außengewinde 8a, das weitgehend in die Gewindebohrung 4 eingechraubt ist. Diese Gewindeverbindung dient zu der besagten axialen Verstel­ lung. Ferner besitzt der Rotationskörper 7 einen zweiten Fortsatz 9 mit einem Außengewinde 9a zur Halterung des Expansionskopfes 6. Zwischen dem ersten und dem zweiten Fortsatz 8 bzw. 9 befindet sich ein einteilig angeformter Anschlag 10, der als Ringflansch 11 ausgebildet ist. Der Rotations­ körper 7 ist von einer axialen Bohrung 12 durchsetzt in der ein Spreizdorn 13 gelagert ist, der ein kegelstumpf­ förmig verjüngtes Ende 13a aufweist, das bei seiner Längsverschiebung die Expansion der Spreizbacken 14 bewirkt.

Am äußeren Ende des zweiten Fortsatzes 9 befindet sich eine radiale Stirnfläche 9b für die radiale Führung der sektorförmigen Spreizbacken 14, von denen sechs als ein Satz im Kreis um die Achse A-A angeordnet sind. Für die beschriebene Führung besitzen die Spreizbacken 14 je einen Flanschsektor 14a, der mittels je eines Niets 15 radial verschiebbar an einer Überwurfkappe 16 gehalten ist. Eine die Flanschsektoren 14a umgebende Ringfeder 14b hält die Spreizbacken 14 in Richtung auf die Achse A-A vorgespannt zusammen. Die Überwurfkappe 16 besitzt ein Innengewinde 16a und einen Ringflansch 16b mit einer Kreisringfläche 16c, auf der die Flanschsektoren 14a gleiten können.

Mit ihrem Rand 16d stößt die Überwurfkappe 16 an den Anschlag 10 bzw. den Ringflansch 11 an, wobei der axiale Abstand des Randes 16d von der Kreisringfläche 16c einer­ seits und der Abstand der Stirnfläche 9b vom Ringflansch 11 andererseits so gewählt sind, daß zwischen der Stirn­ fläche 9b und der Kreisringfläche 16c ein von planparal­ lelen Flächen begrenzter Spalt vorhanden ist, in dem die Flanschsektoren 14a mit ausreichendem Spiel gleiten.

Aus der Bohrung 12 ragt das verjüngte Ende 13a des Spreiz­ dorns 13 hervor und taucht koaxial in den Satz von Spreiz­ backen 14 ein. In dem gegenüberliegenden, gleichfalls aus dem Werkzeuggrundkörper 2 herausragenden Ende des Spreiz­ dorns 13 ist mittels einer zylindrischen Rollenachse 17 eine frei drehbare Rolle 18 gelagert, deren Drehachse senkrecht zur Dornachse A-A steht, die auch die System­ achse ist.

Der Werkzeuggrundkörper 2 besitzt ein Führungsteil 2a, das in etwa als Quader mit äußeren abgerundeten Ecken und Kanten geformt ist. Der Spreizdorn 13 ragt mit der Rolle 18 nach oben aus dem Führungsteil 2a heraus. Zwischen dem Führungsteil 2a und dem starr und einstückig angeformten Handhebel 3, befindet sich ein Übergangsstück 2b mit entsprechend schrägen äußeren Wandflächen, durch das Stufen und Sprünge vermieden werden. Diese Einzelheiten sind zeichnerisch nicht besonders dargestellt. Führungs­ teil 2a und Übergangsstück 2b besitzen eine nach oben offene spaltförmige Ausnehmung 2c, in die der nachfolgend näher beschriebene Steuerkörper 19 eintauchen kann.

Gleichfalls im Werkzeuggrundkörper 2 ist mittels einer Schwenkachse 20 der auf die Rolle 18 einwirkende Steuer­ körper 19 gelagert, der mit einem zweiten, schwenkbaren Handhebel 21 einstückig verbunden ist.

Durch den Steuerkörper 19 ist der Spreizdorn 13 bei Hebel­ betätigung im Uhrzeigersinne in die Stellung gemäß Fig. 1 um einen vorgegebenen Hub aus dem Rotationskörper 7 heraus gegen den mit der Halteinrichtung 5 verbundenen Expan­ sionskopf 6 verschiebbar. Die Wirkunsgweise des Expan­ sionskopfes 6 ist - für sich genommen - Stand der Technik, so daß sich ein näheres Eingehen hierauf erübrigt.

Die Angaben "oben" und "unten" beziehen sich auf die in den Figuren dargestellte Lage.

Der Steuerkörper 19 besitzt einen von einer zur anderen Seite durchgehenden, bogenförmig um die Schwenkachse 20 verlaufenden Schlitz 22, der auf einer Seite durch eine erste Steuerkurve 23 und auf der gegenüberliegenden Seite durch eine zweite Steuerkurve 24 begrenzt ist. Die lichte Weite des Schlitzes 22 entspricht an jeder Stelle dem Durchmesser der Rolle 18 (zuzüglich eines geringen Spiels), so daß die Rolle 18 im Schlitz 22 eingeschlossen und in beiden Bewegungsrichtungen des Spreizdorns 13 zwangsgeführt ist.

Die Rolle 18 läuft beim Aufweitevorgang auf der ersten Steuerkurve 23, beim Rückzug des Spreizdorns 13 durch gegenläufige Hebelbewegung auf der Steuerkurve 24. Mittels der Rollenachse 17 ist die Rolle 18 in und zwischen zwei nach innen von parallelen Wänden begrenzten Seitenwangen 13b des Spreizdorns 13 gelagert. Von den Seitenwangen 13b ist nur die vordere sichtbar.

Die Steuerkurven 23 und 24 sind durch zwei halbzylin­ drisch-konkav geformte Endflächen des bogenförmigen Schlitzes 22 miteinander verbunden, deren Krümmungs­ mittelpunkte, die in den beiden möglichen Endstellungen alternativ mit der Achse der Rolle 18 zusammenfallen, nach Maßgabe des Hubes der Spreizdorns 13 unterschiedliche Abstände von der Schwenkachse 20 haben. Der Kurvenverlauf ist monoton, d. h. keine Stellung des Spreizdorns 13 wird beim Schwenken des Steuerkörpers 19 in einer Richtung zweimal durchlaufen.

Die genannten halbzylindrischen Endflächen bilden Anschlä­ ge für die Begrenzung des Schwenkwinkels des schwenkbaren Handhebels 21, wobei der eine Anschlag die Annäherung der Handhebel 3, 21 bis auf einen Mindestabstand begrenzt, der eine Fingerquetschung verhindert. Der andere Anschlag begrenzt die Öffnungsbewegung des Handhebels 21.

Der Steuerkörper 19 bildet das eine Ende des schwenkbaren Handhebels 21 und besitzt ein Auge 25 für die Lagerung auf der Schwenkachse 20. Diese durchsetzt einen Spalt 26 im Grundkörper 2 und ist in diesem seitlich außerhalb des Spreizdorns 13 auf der den Handhebeln 3 und 21 gegenüber­ liegenden Seite beiderseits des Spalts 26 im Grundkörper 2 gelagert. Die den Spalt 26 begrenzenden Seitenwände des Grundkörpers 2, von denen nur die hintere sichtbar ist, kön­ nen auch als Lagerböcke für die Schwenkachse 20 bezeichnet werden. Die Seitenwangen dienen mittels in ihnen ange­ brachter teilzylindrischer (nicht sichtbarer) Ausnehmungen auch als zusätzliche Führungen für den Spreizdorn 13.

Der Rotationskörper 7 besitzt zwischen dem Ringflansch 11 und dem ersten Fortsatz 8 eine zur Achse A-A radiale Stirnfläche 27, in der auf einem zur Achse A-A konzentri­ schen Kreis Indexbohrungen 28 angeordnet sind, von denen nur die in der Schnittebene liegende sichtbar ist. In diese greift ein Indexstift 29 ein, der im Werkzeuggrund­ körper 2 gelagert ist. Indexbohrungen 28 und Indexstift 29 bilden zusammen eine Arretiervorrichtung 30, deren Einzel­ heiten deutlicher anhand von Fig. 2 zu erkennen sind.

Der Indexstift 29 ist als Stufenzylinder ausgebildet und besitzt eine erste und eine zweite Zylinderfläche 29a bzw. 29b, die unter Bildung einer Ringschulter 29c koaxial zueinander angeordnet sind. Die Achse des Indexstiftes 29 verläuft parallel zur Achse A-A. Mit den Zylinderflächen 29a, 29b ist der Indexstift in komplementären axialen Bohrungen 31 und 32 des Grundkörpers 2 gelagert. Zwischen dem Grund der Bohrung 31 größeren Durchmessers und der Ringschulter 29c befindet sich eine vorgespannte Druckfeder 33, die den Indexstift 29 mit der Zylinderfläche 29a größeren Durchmessers in der jeweiligen, vorgewählten Indexbohrung 28 hält.

Der Indexstift 29 ragt mit der Zylinderfläche 29b kleineren Durchmessers nach oben aus dem Werkzeuggrundkörper 2 heraus und trägt am Ende dieser Zylinderfläche 29b eine Schiebetaste 34. Diese Schiebetaste 34 ist mit geringem Spiel und gegen Verdrehen gesichert in dem oben beschriebenen Spalt 26 geführt und ragt auf der den Handhebeln 3 und 21 abgekehrten Seite aus dem Spalt 26 heraus.

Die Wirkungsweise des Geräts ist folgende: Zunächst wird bei eingerastetem Indexstift 29 ein Expansionskopf 6 auf das Außengewinde 9a aufgeschraubt und mit dem Rand 16d von Hand, d. h. ohne Werkzeug, gegen den Ringflansch 11 festge­ zogen. Sodann wird im Leerhub überprüft, ob die Handhebel 3, 21 sich kräftefrei annähern lassen. Ist dies nicht der Fall, so wird der Indexstift 29 mittels der Schiebetaste 34 angehoben und der Rotationskörper 7 zusammen mit dem Expansionskopf 6 um ein geringes Maß aus dem Grundkörper 2 herausgedreht, wozu in der Regel eine Drehung um 30 bis 90 Grad genügt, d. h. um den Abstand von zwei bis vier Index­ bohrungen 28.

Alsdann wird eine Probeaufweitung vorgenommen, und der Kapillarspalt für eine Rohrpaarung wird vermessen. Je nach dem, ob der Kapillarspalt zu klein oder zu groß ist, kann er durch gemeinsame Drehung von Rotationskörper 7 und Expansionkopf 6 in der einen oder anderen Drehrichtung verkleinert oder vergrößert werden. Das Gerät ist dann für beliebig viele folgende Arbeitsvorgänge bereit, und der Indexstift 29 verhindert eine ungewollte Verstellung.

Durch eine Skala mit Richtungsanzeige ("größer"/"kleiner") kann der Einstellvorgang erleichtert werden.

Es ist alternativ möglich, den Gewindefortsatz 8 nicht an der Halteeinrichtung 5, sondern am Grundkörper 2 anzuord­ nen, so daß er nach unten absteht, und die Halteeinrich­ tung 5 mit einer entsprechenden Geindebohrung analog der Gewindebohrung 4, nur in umgekehrter Richtung, zu verse­ hen. Auch in diesem Fall ist der Durchmesser des Verstell­ gewindes 4/8a deutlich kleiner als der Durchmesser des Außengewindes 9a für das Aufsetzen der Expansionköpfe 6, und die Halteeinrichtung 5 ist kein Adapter in einem jeden Expansionskopf 6, sondern ein dem Grundgerät ständig zugeord­ netes Teil.

Claims (5)

1. Aufweitewerkzeug (1) für hohle, insbesondere hohlzylin­ drische, Werkstücke mit einem Werkzeuggrundkörper (2), mit einem axial verschiebbaren, ein verjüngtes Ende (13a) aufweisenden Spreizdorn (13), mit einer den Spreizdorn (13) konzentrisch umgebenden Halteeinrichtung (5) für einen auswechselbaren Expansionskopf (6), mit einem Antrieb, durch den der Spreizdorn (13) um einen vorge­ gebenen Hub gegen den Expansionskopf (6) verschiebbar ist, der aus einer auf die Halteeinrichtung (5) aufsetzbaren Überwurfkappe (16) und aus einem Satz von radial in dieser beweglich geführten Spreizbacken (14) besteht, wobei die Halteeinrichtung (5) mittels eines Gewinde­ fortsatzes (8) in Richtung der Achse (A-A) des Spreiz­ dorns (13) längsverstellbar im Werkzeuggrundkörper (2) gelagert ist und einen Ringflansch (11) als Anschlag (10) für den Expansionskopf (6) aufweist, und wobei eine Arretiervorrichtung (30) vorhanden ist, die auf die Verstellbewegung der Halteeinrichtung (5) gegenüber dem Werkzeuggrundkörper (2) einwirkt, dadurch gekennzeich­ net, daß die Haltevorrichtung (5) im Ringflansch (11) auf einem zur Achse (A-A) konzentrischen Kreis Indexbohrungen (28) für einen Indexstift (29) besitzt, der im Werkzeuggrundkörper (2) gelagert ist.

2. Aufweitewerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Achsen von Indexbohrungen (28) und Index­ stift (29) parallel zur Achse (A-A) des Spreizdorns (13) verlaufen.

3. Aufweitewerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Indexstift (29) als Stufenzylinder mit einer ersten (29a) und einer zweiten Zylinderfläche (29b) ausgebildet ist, die unter Bildung einer Ring­ schulter (29c) koaxial zueinander angeordnet sind und mit denen der Indexstift (29) in komplementären koaxialen Bohrungen (31, 32) im Werkzeuggrundkörper (2) gelagert ist, daß zwischen dem Grund der Bohrung (31) größeren Durchmessers und der Ringschulter (29c) eine vorge­ spannte Druckfeder (33) angeordnet ist und daß der Indexstift (29) mit der Zylinderfläche (29a) größeren Durchmessers in die Indexbohrung (28) des Ringflansches (11) eingreift.

4. Aufweitewerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Indexstift (29) mit der Zylinderfläche (29b) kleineren Durchmessers aus dem Werkzeuggrundkör­ per (2) herausragt und am Ende dieser Zylinderfläche (29b) eine Schiebetaste (34) trägt.

5. Aufweitewerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schiebetaste (34) gegen Verdrehen gesi­ chert in einem Spalt (26) zwischen zwei Lagerböcken des Werkzeuggrundkörpers (2) geführt ist und aus dem Spalt (26) herausragt.