DE69102175T2

DE69102175T2 - Rohraufweitvorrichtung.

Info

Publication number: DE69102175T2
Application number: DE69102175T
Authority: DE
Inventors: Yoshikaru Ikenaka; Tsuyoshi Ohashi; Katsushi Takeoka
Original assignee: Inoue MTP KK; Rex Industries Co Ltd
Current assignee: Inoac Corp; Rex Industries Co Ltd
Priority date: 1990-03-15
Filing date: 1991-03-15
Publication date: 1994-10-27
Anticipated expiration: 2011-03-16
Also published as: KR930009928B1; JPH03268827A; EP0448304A2; HK1000659A1; EP0448304B1; ES2054440T3; DE69102175D1; KR910016425A; US5090226A; EP0448304A3; JP2834264B2

Description

Rohraufweitvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aufweitwerkzeug zum zunehmenden Aufweiten des vorderen Endes eines Rohres in eine konische Form.
Beim Verbinden, beispielsweise beim Verschweißen oder Verlöten eines Rohres mit einem anderen Rohr oder einer Rohrkupplung ist es erforderlich, ein Ende des Rohres oder der Rohrkupplung, das bzw. die mit dem Rohr verbunden werden soll, ausgehend von der Innenwand desselben bzw. derselben zu einer konischen Form aufzuweiten, um einen ausreichenden Verbindungs-Oberflächenbereich zu schaffen. Zu diesem Zweck kann eine Aufweitvorrichtung verwendet werden.
Zum Aufweiten eines Rohrendes zu einer konischen Form (beispielsweise einer 45º-Aufweitung) wurde, wie dies in Fig. 12 bis 15 der Zeichnungen gezeigt ist, ein einfaches von Hand zu betätigendes Aufweitwerkzeug verwendet, welches einen Werkzeugkörper 1 umfaßt, der eine drehbare Welle 7 mit einem Handgriff 3 an ihrem oberen Ende besitzt, wie dies in Fig. 12 gezeigt ist. Die drehbare Welle 7 ist in das obere Ende des Werkzeugkörpers eingeschraubt. Die drehbare Welle 7 ist an ihrem unteren Ende mit einem exzentrischen Konus 5 versehen, wie dies in Fig. 13 und 14 gezeigt ist. Beim Aufweiten wird der exzentrische Konus 5 gegen das Ende des Rohres P gedrückt, und dann wird der Handgriff 3 von Hand von einer Bedienungsperson gedreht, um den exzentrischen Konus 5 zu drehen, während der exzentrische Konus 5 nach unten gegen das Rohrende gedrückt wird, um letzteres dadurch zu einer konischen Gestalt aufzuweiten. Auf diese Weise wird das Rohrende ausgehend von seiner Innenwand zu einer konischen Form aufgeweitet, welche dem exzentrischen Konus 5 entspricht.
Wie in Fig. 13 und 14 zu sehen ist, ist eine Drehachse X des exzentrischen Konus 5, um die dieser sich dreht, bezüglich der Achse X der drehbaren Welle 7 geneigt bzw. exzentrisch. Das Zentrum der Drehbewegung des exzentrischen Konus 5 an seinem vorderen Ende < an der Spitze des Konus) ist jedoch feststehend und liegt stets auf der Achse der drehbaren Welle 7, so daß das Rohrende allmählich und gleichmäßig aufgeweitet werden kann. Es ist zu beachten, daß zwischen den in Fig. 13 und 14 gezeigten Positionen des exzentrischen Konus 5 eine Phasendifferenz von 180º vorliegt.
In Fig. 13 und 14 bezeichnet das Bezugszeichen 9 eine Halteplatte, welche das Rohr P haltert und welche ein Feld bzw. eine Anordnung von Öffnungen 6 aufweist, in die das zu halternde Rohr P eingesetzt wird. Obwohl bei der in Fig. 13 und 14 gezeigten Anordnung sechs verschiedene Durchmesser für die Öffnungen 6 vorgesehen sind (es sind lediglich drei von ihnen gezeigt), in welche Rohre mit sechs (verschiedenen) Außendurchmessern selektiv eingesetzt und darin gehaltert werden können, könnte in der Halteplatte 9 im Prinzip nur eine Öffnung 6 ausgebildet werden. Die Öffnungen 6 sind am einlaßseitigen Ende derselben zu einer konischen Form abgeschrägt bzw. trichterförmig ausgebildet, welche der konischen Mantelfläche des exzentrischen Konus 5 entspricht.
Die Halteplatte 9 ist in zwei Plattenelemente 9a und 9b (Fig. 12) geteilt bzw. aufgespalten, von denen jedes halbkreisförmige Aussparungen aufweist, die im kombinierten Zustand die Öffnungen 6 definieren. Das Rohr P wird zuerst in die zugeordnete Öffnung 6 eingepaßt und dann durch die Halteplatte 9 fest darin gehalten, wenn ein mit einem Gewinde versehener Handgriff 8, der an dem Werkzeugkörper 1 befestigt ist, angezogen wird.
Bei einem bekannten manuell betätigten Aufweitwerkzeug der vorstehend beschriebenen Art muß die Bedienungsperson den Handgriff 3 von Hand mit einer großen Betätigungskraft drehen, was jedoch mühsam und unbequem ist. Speziell beim Aufweiten eines Endes eines vorhandenen Rohres, welches längs einer Decke eines Hauses läuft, ist die Bedienungsperson gezwungen zu arbeiten, während sie nach oben schaut, was häufig körperlich nicht akzeptabel ist.
Außerdem hängt die Präzision der Aufweitung wegen der manuellen Betätigung in hohem Maße von der Geschicklichkeit der Bedienungsperson ab, woraus sich ein Verlust an Zuverlässigkeit ergibt.
Das primäre Ziel der Erfindung besteht darin, eine einfache motorisch angetriebene Aufweitvorrichtung anzugeben, mit der die oben erwähnten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden können.
Zur Lösung der vorstehend angegebenen Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine motorisch angetriebene Aufweitvorrichtung angegeben, bei der ein drehbarer exzentrischer Konus mit einer Spitze, die einen festen Drehungsmittelpunkt definiert, im rotierenden Zustand gegen ein Ende eines auf zuweitenden Rohres gedrückt wird, um das Ende des Rohres zu einer konischen Form auf zuspreizen, wobei die Vorrichtung umfaßt: einen Grundkörper, in den ein Motor eingebaut ist, der eine Abtriebswelle besitzt, der mit einer Antriebsquelle zu verbinden ist, wobei der Grundkörper mit einem Innengewindeteil versehen ist; eine drehbare Antriebswelle, welche mit der Abtriebswelle des Motors verbunden ist, um sich relativ dazu in axialer Richtung zu bewegen, wobei der exzentrische Konus starr an der drehbaren Antriebswelle befestigt ist;
ein Antriebsspindelelement, welches mit der drehbaren Antriebswelle verbunden ist und in (Gewinde-)Eingriff mit dem Innengewindeteil des Grundkörpers steht, um sich zu drehen und um sich in axialer Richtung desselben zu bewegen;
eine Freilauf-Drehübertragungseinrichtung zwischen der drehbaren Antriebswelle und dem Antriebsspindelelement zum Übertragen der Drehung der drehbaren Antriebswelle auf das Antriebsspindelelement in nur einer Richtung;
und eine elastische Einrichtung zwischen dem Antriebsspindelelement und der drehbaren Antriebswelle zum ständigen Vorspannen der drehbaren Antriebswelle in einer vorgegebenen axialen Richtung.
Vorzugsweise ist der Motor unterhalb der drehbaren Antriebswelle angeordnet, so daß die Abtriebswelle des Motors im wesentlichen parallel zu der drehbaren Antriebswelle verläuft. Weiterhin ist vorzugsweise zwischen der drehbaren Antriebswelle und dem Antriebsspindelelement ein Kupplungselement vorgesehen, um die Verbindung zwischen diesen Elementen über die Freilauf-Drehübertragungseinrichtung selektiv in Abhängigkeit von der Axialbewegung des Antriebsspindelelements zu trennen.
Es ist möglich, einen Rohrhalter vorzusehen, welcher lösbar an dem Körper der Vorrichtung befestigt sein kann, um ein auf zuweitendes Rohr lösbar zu haltern. Vorzugsweise ist eine Positionierplatte vorgesehen, welche drehbar an einer der geteilten Platten (der durch Teilung des Rohrhalters erhaltenen Platten) montiert ist, um die axiale Position eines aufzuweitenden Rohres in dem Rohrhalter zu begrenzen.
Der exzentrische Konus selbst ist ähnlich demjenigen gemäß dem in Fig. 13 und 14 gezeigten Stand der Technik. Die Drehachse des exzentrischen Konus ist bezüglich der Achse der drehbaren Antriebswelle geneigt; die Spitze des Konus, welche einen festen Drehungsmittelpunkt definiert, ist jedoch unbeweglich auf der Achse der drehbaren Antriebswelle angeordnet.
Der exzentrische Konus wird von dem Motor mit einer durch das Reduziergetriebe verringerten vorgegebenen Drehzahl angetrieben. Beim Aufweiten, nämlich bei sich drehender drehbarer Antriebswelle wird deren Drehbewegung auf die Antriebsspindel übertragen, so daß letztere sich mit Hilfe eines Zuführ-Schraubenmechanismus in axialer Richtung bewegt, welcher durch das Innengewinde und das Außengewinde an dem Körper bzw. dem Antriebsspindelelement gebildet wird. Die axiale Bewegung der Antriebsspindel wird auf die drehbare Antriebswelle und folglich über die elastischen Mittel auf den exzentrischen Konus übertragen, so daß sich der exzentrische Konus in derselben axialen Richtung bewegt. Als Folge davon wird der exzentrische Konus kräftig gegen das Ende des aufzuweitenden Rohres gedrückt, während er sich dreht, um das Rohrende zu einer konischen Form aufzuweiten.
Bei Beendigung des Aufweitvorganges kann sich der exzentrische Konus nicht mehr in axialer Richtung bewegen, so daß er in dem Rohrende leer läuft. Demzufolge bewirkt eine weitere Drehung des Rotors, daß die Antriebsspindel sich weiter in axialer Richtung bewegt, während sie die Vorspanneinrichtungen zusammendrückt, so daß die Verbindung zwischen der drehbaren Antriebswelle und der Antriebsspindel unterbrochen wird, was zu einer Nulloperation der Freilauf-Drehübertragungseinrichtung führt. Der Leerlauf des exzentrischen Konus nach Beendigung des Aufweitens verhindert, daß das Werkzeug, d.h. der exzentrische Konus aufgrund einer Überlastung beschädigt oder zerstört wird, und trägt außerdem zur Produktion eines gleichmäßig und präzise aufgeweiteten Endes des Rohres bei.
Wenn der Motor unterhalb der drehbaren Antriebswelle derart angeordnet ist, daß die Abtriebswelle des Motors parallel zu der drehbaren Antriebswelle verläuft, kann die Aufweitvorrichtung kompakt und handlich ausgebildet werden.
Das Eingreifen und Öffnen der Freilauf-Drehübertragungseinrichtung wird durch das Kupplungselement bewirkt.
Das aufzuweitende Rohr kann unter Verwendung des Rohrhalters leicht an der Aufweitvorrichtung befestigt werden. Das Rohr kann bequem und definiert in einer vorgegebenen Position des Rohrhalters positioniert werden, indem man das Rohr in den Rohrhalter einsetzt, bis das Rohrende in Oberflächenkontakt mit der Seitenfläche der Positionierplatte gelangt, so daß das Positionieren des Rohres nicht von der Intuition der Bedienungsperson abhängig ist.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird nachstehend detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine motorisch angetriebene Aufweitvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Vorderseitenansicht des Aussehens einer motorisch angetriebenen Aufweitvorrichtung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist;
Fig. 3 eine Draufsicht auf das rechte Ende einer motorisch angetriebenen Aufweitvorrichtung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist;
Fig. 4A einen Längsschnitt eines Hauptteils einer motorisch angetriebenen Aufweitvorrichtung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist, dargestellt in einer Startposition;
Fig. 4B einen Querschnitt längs der Linie 4B-4B in Fig. 4A;
Fig. 5A eine der Darstellung gemäß Fig. 4A ähnliche Ansicht, jedoch in einer Position für das Beendigen des Aufweitens;
Fig. 5B einen Querschnitt längs der Linie 5B-5B in Fig. 5A;
Fig. 6A eine der Ansicht gemäß Fig. 4A ähnliche Ansicht, jedoch in einer Leerlaufposition nach Beendigung des Aufweitens;
Fig. 6B einen Querschnitt längs der Linie 6B-6B in Fig. 6A;
Fig. 7A eine der Ansicht gemäß Fig. 4A ähnliche Ansicht, jedoch in einer Leerlaufposition beim Umschalten (der Drehrichtung);
Fig. 7B einen Querschnitt längs der Linie 7B-7B in Fig. 7A;
Fig. 8A bis 8C Querschnitte längs der Linien 8A-8A, 8B-8B bzw. 8C-8C in Fig. 1;
Fig. 9A und 9B Ansichten der rechten Seite eines in Fig. 1 gezeigten Halters, der in einer offenen bzw. einer geschlossenen Position einer Positionierplatte desselben dargestellt ist;
Fig. 10 eine vergrößerte Ansicht der Positionierplatte, die in Fig. 9A und 9B gezeigt ist;
Fig. 11 eine perspektivische Teilansicht eines in Fig. 1 gezeigten Mutterelements;
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht eines bekannten, von Hand betätigbaren Aufweitwerkzeugs;
Fig. 13 und 14 erläuternde Darstellungen eines exzentrischen Konus, der in verschiedenen Rotationsphasen dargestellt ist, um zu erläutern, wie ein Rohrende aufgeweitet wird; und
Fig. 15 eine schematische Ansicht eines Rohres vor und nach dem Aufweiten desselben.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Fig. 1, 2 und 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer motorisch angetriebenen Aufweitvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die Aufweitvorrichtung besitzt einen pistolenförmigen Körper 11 mit einem Griffteil 13, der an seinem unteren Ende mit einer Batterieaufnahme 14 versehen ist, von der eine Batterie B (ein Akku) aufgenommen wird. Die Batterie B ist mit einem in den Körper 11 eingebauten Motor (M) mittels einer Leitung 15 über einen Antriebsschalter 17 verbunden. Wenn das obere Ende und das untere Ende des Antriebsschalters 17, der einem Abzug einer Pistole entspricht, nach unten (nach hinten) gezogen werden, wird der Motor M zu einem Linkslauf (L) bzw. einem Rechtslauf (R) angetrieben, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Der Antriebsschalter 17 wird automatisch in die Betriebsstellung AUS geschaltet, wenn die auf ihn einwirkende Betätigungskraft endet. Die Batterie B kann aus der Batterieaufnahme 14 zum Auswechseln herausgenommen werden, indem eine Bodenabdeckung 19 geöffnet wird, die am unteren Ende des Körpers 11 (des Gehäuses) vorgesehen ist.
Der Motor M ist in dem Körper 11 oberhalb des Griffteils 13 angeordnet. Der Motor M besitzt eine Abtriebswelle 21, die über ein Reduziergetriebe 23 mit einer Drehantriebswelle 27 verbunden ist. Das Getriebe 23 ist aus einem Getriebezug aufgebaut, der eine gewisse Anzahl von Zahnrädern W1, W2, W3 usw. umfaßt, die mittels entsprechender Lager drehbar gehaltert sind. Die drehbare Antriebswelle 27 besitzt eine ringförmige Nabe 31, welche mit Hilfe eines Keils 29 mit dem ausgangsseitigen Zahnrad W3 der Reduziergetriebeanordnung 23 verbunden ist, so daß die Drehzahl des Motors M reduziert und auf die drehbare Ausgangswelle 27 übertragen wird. Die drehbare Nabe 31 wird mit der drehbaren Antriebswelle 27 mit Hilfe eines eingeschlagenen Zapfens 33 einstückig verbunden.
Die drehbare Nabe 31 ist an ihrer außen liegenden Mantelfläche mit einer in axialer Richtung verlaufenden axialen Nut 35 versehen, so daß ein Klinkenhebel 39, welcher einen in einer Richtung wirksamen Drehübertragungsmechanismus bildet, drehbar bzw. schwenkbar mit Hilfe eines Schwenkzapfens 37 in der axialen Nut 35 gehaltert ist. Der Klinkenhebel 39 ist an seinem hinteren Ende mittels einer Vorspannfeder 41, die gemäß Fig. 1 zwischen der Nabe 31 und dem hinteren Ende (dem linken Ende in Fig. 1) des Klinkenhebels 39 angeordnet ist, ständig nach oben vorgespannt. Der Klinkenhebel 39 ist also mit Hilfe der Feder 41 ständig derart vorgespannt, daß er in Fig. 1 die Tendenz für eine Schwenkbewegung im Uhrzeigersinn hat. Der Klinkenhebel 39 ist an seinem vorderen Ende (dem rechten Ende in Fig. 1) mit einer Klaue bzw. Klinke 43 versehen, die nachstehend diskutiert werden wird.
Der Motor M ist unterhalb der drehbaren Ausgangswelle 27 angeordnet, so daß die Abtriebswelle 21 des Motors M im wesentlichen parallel zur Achse der drehbaren Ausgangswelle 27 verläuft. Dies macht es möglich, eine kompakte und handliche pistolenförmige Aufweitvorrichtung zu realisieren.
Die drehbare Ausgangswelle 27 ist an ihrem vorderen Ende mit einem exzentrischen Konus 47 versehen, der nach außen über den Körper 11 vorsteht. Der exzentrische Konus 47 selbst ist derselbe wie derjenige in Fig. 12 und 13, so daß seine Drehachse Y (d.h. seine Symmetrieachse) schräg bzw. exzentrisch zu der Achse X der drehbaren Ausgangswelle 27 verläuft. Die Drehachse Y beschreibt folglich bei Drehung des exzentrischen Konus 47 eine konische Erzeugende.
Auf die drehbare Ausgangswelle 27 ist eine ringförmige (hohle) Transportschraubenwelle 49 aufgepaßt, welche bezüglich der drehbaren Ausgangswelle 27 drehbar und in axialer Richtung beweglich ist. Die Transportschraubenwelle 49 ist an ihrer außen liegenden Mantelfläche mit einem Gewindeteil (einem Außengewinde) 49a versehen, welcher gewindemäßig in Eingriff mit einer Gewindebohrung (Innengewinde) 51 eines Mutterelements 53 steht, welches einstückig mit dem Körper 11 ausgebildet ist. Die Transportschraubenwelle (bewegliches Element) 49 und das Mutterelement (unbewegliches Element) 53 bilden also einen Transportschraubenmechanismus, in welchem sich die Transportschraubenwelle 49, wenn sie sich dreht, in axialer Richtung bezüglich des unbeweglichen Mutterelements 53 bewegt.
Die drehbare Ausgangswelle 27 ist an ihrem vorderen Ende mit einem Teilstück 28 größeren Durchmessers versehen. Zwischen dem Teilstück 28 größeren Durchmessers und der Transportschraubenwelle 49 ist eine erste Feder 55 vorgesehen, die den exzentrischen Konus 47 in Fig. 1 ständig nach rechts vorspannt. Andererseits ist im hinteren Ende der Transportschraubenwelle 49 und zwischen dem hinteren Ende der Transportschraubenwelle 49 und der Nabe 31 eine zweite Feder 59 vorgesehen, welche schwächer ist als die erste Feder 55, um beide Teile mit einer solchen Vorspannung zu beaufschlagen, daß sie die Tendenz haben, sich voneinander weg zu bewegen.
Die Transportschraubenwelle 49 ist an ihrem hinteren Ende mit einem flanschartigen Vorsprung 61 versehen, der seinerseits an seinem äußeren Umfang mit einer in axialer Richtung verlaufenden Klinkennut 62 versehen ist (Fig. 4B), in die die Klinke 32 eingreifen kann. Die Eingriffsposition der Klinke 43 bezüglich der axialen Klinkennut 62 variiert also in Übereinstimmung mit der axialen Verlagerung der Transportschraubenwelle 49.
Die Klinke 43 hat eine Querschnittsform, die sich wie in Fig. 8A, 8B und 8C gezeigt in ihrer axialen Richtung ändert. Von vorne gesehen (von der an dem exzentrischen Konus 47 benachbarten Seite aus) besitzt die Klinke 43 nämlich eine erste schräge Bodenfläche 43a, deren Breite nach rechts allmählich abnimmt (Fig. 8A), eine im wesentlichen V-förmige Bodenfläche 43b (Fig. 8B) und eine zweite schräge Bodenfläche 43c, um die Breite der Klinke 43 nach links allmählich zu verringern (Fig. 8C), wobei die Flächen in der genannten Reihenfolge aufeinanderfolgen. Der Neigungswinkel der ersten schrägen Bodenfläche 43A, der V- förmigen Bodenfläche 43B und der zweiten schrägen Bodenfläche 43C beträgt beispielsweise etwa 18º.
Am vorderen Ende des einstückig mit dem Körper 11 ausgebildeten Mutterelements 53 ist ein Rohrhalter 71 lösbar befestigt, welcher zur Befestigung der Aufweitvorrichtung an einem auf zuweitenden Rohr P geeignet ist. Der Rohrhalter 71 ist in Fig. 9A, 9B und 10 detailliert gezeigt.
Der Rohrhalter 71 besitzt einen Halterkörper 73 und einen Halterring 75 (Fig. 1), der den Halterkörper 73 mit dem Mutterelement 53 des Werkzeugkörpers 11 verbindet. Der Halterring 75 ist an seiner vorderen und an seiner hinteren Stirnfläche jeweils mit mehreren flanschartig nach innen gerichteten Vorsprüngen 77 (hintere Seite) und 79 (vordere Seite) versehen. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel sind an jeder Stirnfläche des Halterringes 75 jeweils drei radial nach innen gerichtete Vorsprünge 77 (79) vorgesehen, die in einem vorgegebenen winkelmäßigen Abstand voneinander angeordnet sind.
Die hinteren Vorsprünge 77 sind in entsprechende Nuten 91 eingepaßt (Fig. 11), die in dem Mutterelement 53 ausgebildet sind. Jede der Nuten 91 besitzt einen in Umfangsrichtung verlaufenden Nutteil 91a, der sich vom Einlaß der Nut 91 in Umfangsrichtung erstreckt und welcher unter einem kleinen Neigungswinkel θ, wie in Fig. 11 gezeigt, zunehmend in Richtung auf das hintere Ende des Mutterelements 53 geneigt ist. Hinter den vorderen radialen Vorsprüngen 79 sind zugeordnete radiale Vorsprünge 80 des Halterkörpers 73 angeordnet, so daß die vorderen Stirnflächen der radialen Vorsprünge 80 in Oberflächenkontakt mit den hinteren Stirnf lächen der zugeordneten radialen Vorsprünge 79 gelangen.
Beim Zusammenbau wird der Halterkörper 73 dem Halterring 75 gegenüberliegend derart angeordnet, daß eine Phasen- bzw. Winkeldifferenz zwischen den Vorsprüngen 80 des Halterkörpers 73 und den Vorsprüngen 79 des Halterrings 75 vorhanden ist, so daß die Vorsprünge 80 in axialer Richtung gesehen zwischen den Vorsprüngen 79 angeordnet sind. Die Vorsprünge 80 des Halterkörpers 73 werden dann in axialer Richtung in den Halterring 75 bewegt; und anschließend werden der Halterkörper 73 und der Halterring 75 relativ zueinander über einen geeigneten Verlagerungswinkel verdreht, um die Vorsprünge 80 hinter die zugeordneten Vorsprünge 79 zu bringen, wodurch der Halterkörper 73 und der Halterring 75 einstückig miteinander verbunden werden.
In entsprechender Weise werden die hinteren Vorsprünge 77 des Halterringes 75 zunächst in die zugeordneten Nuten 91 des Mutterelements 53 eingepaßt und dann gedreht, so daß die Vorsprünge 77 in die in Umfangsrichtung schrägen Nutteile 91a der zugeordneten Nuten 90 und längs derselben bewegt werden.
Aufgrund der Neigung der Nutteile 91a wird der HaIterring 75 in axialer Richtung gegen das Mutterelement 53 bewegt, und folglich wird der Halterkörper 73 kräftig gegen das Mutterelement 53 gezogen, was zu einer festen Verbindung zwischen dem Mutterelement 53 und dem Rohrhalter 71 führt.
Der Halterkörper 73 umfaßt zwei "geteilte" Platten 95a und 95b, welche geöffnet und geschlossen" werden können, wie dies in Fig. 9A und 9B gezeigt ist. Die Platten 95a und 95b sind an ihrem einen Ende über einen Schwenkzapfen 93 miteinander verbunden, so daß sie relativ zueinander eine Schwenkbewegung ausführen können; an ihren gegenüberliegenden Enden sind die Platten 95a und 95b mit einer Befestigungsschraube 94 mit einem gerändelten Handgriff 98 zum Öffnen und Schließen versehen. Im einzelnen ist das Basisende der Befestigungsschraube 94 mittels eines Schwenkzapfens 99 schwenkbar mit der Platte 95b verbunden, so daß beim Schwenken der Befestigungsschraube 94 im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 9A in die mit gestrichelten Linien 94' eingezeichnete Position die andere Platte 95a von der Befestigungsschraube 94 frei ist. Folglich können die Platten 95a und 95b geöffnet werden, um das Rohr P in dem Halterkörper 73 des Rohrhalters 71 festzuklemmen. Nachdem das Rohr P in dem Halterkörper 73 festgeklemmt ist, wird der Befestigungsbolzen 94, welcher in die in Fig. 9A in ausgezogenen Linien eingezeichnete Position zurückgeführt ist, durch Drehen des Handgriffs 98 desselben festgelegt, um das Rohr P in dem Rohrhalter 71 fest und unbeweglich zu haltern.
Die Platten 95a und 95b haben halbkreisförmige Öffnungen 96a und 96b, welche eine kreisförmige Öffnung 96c definieren, die einen Durchmesser hat, der im wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Rohres P ist, wenn die Platten 95a und 95b geschlossen werden, so daß das Rohr P in die kreisförmige Öffnung 96c eingepaßt werden kann.
Vorzugsweise besitzt der Halterkörper 73 eine Positionierplatte 81 zum Positionieren des vorderen Endes des Rohres P, wie dies in Fig. 9A, 9B und 10 gezeigt ist. Die Positionierplatte 81 beschränkt die axiale Position des Rohres P. Das Rohr P wird nämlich so weit in die Öffnung 96c des Rohrhalters eingeführt, bis das Ende des auf zuweitenden Rohres P in Kontakt mit der Vorderseitenfläche (rechte Seitenfläche in Fig. 1) der Positionierplatte 81 gelangt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Die Positionierplatte 81 besitzt an ihrem einen Ende eine Zapfenöffnung 92, in die der Schwenkzapfen 93 der Platten 95a und 95b eingepaßt ist, so daß die Positionierplatte 81 um den Schwenkzapfen 93 zwischen einer Offenstellung bzw. einer unwirksamen Stellung (Fig. 9B) und einer Schließstellung bzw. einer Arbeitsstellung (Fig. 9A) drehbar bzw. schwenkbar ist. Die Positionierplatte 81 wird auf dem Halterkörper 73 auf der Seite desselben angeordnet, die dem Mutterelement 53 benachbart ist.
Die Positionierplatte 81 ist so geformt, daß sie die kreisrunde Öffnung 96c überdeckt, welche durch die halbkreisförmigen Öffnungen 96a und 96b definiert ist, und zwar so, daß sie den halbkreisförmigen Bereich nicht überschreitet, d.h. so, daß sie in ihrer Schließstellung (Arbeitsstellung> , die in Fig. 9A gezeigt ist, den Mittelpunkt der kreisförmigen Öffnung 96c nicht überdeckt. Folglich kann die Spitze des exzentrischen Konus 47 in das Innere des Rohres P eintreten, welches in der Öffnung 96c der Halterplatten 95a und 95b gehaltert wird, ohne dabei durch die Positionierplatte 81 gestört zu werden, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist.
Da sich der exzentrische Konus 47 beim Aufweiten nach vorn bewegt, während er exzentrisch rotiert, wie dies oben erwähnt wurde, tritt der exzentrische Konus 47 allmählich in den Innendurchmesser des Rohres P ein, während er bei jeder Umdrehung gegen die Positionierplatte 81 stößt. Die Positionierplatte 81 vibriert bzw. rattert also während der Drehung des exzentrischen Konus 47. Es ist zu beachten, daß die Positionierplatte 81 dann, wenn sie ausreichend groß ist, um die Mitte der kreisrunden Öffnung 96c zu überdecken, in störenden Kontakt mit der Spitze des exzentrischen Konus 47 gelangt, so daß letzterer nicht in das Rohr P eindringen kann. Es sollte anerkannt werden, daß dann, wenn sich die Spitze des exzentrlschen Konus 47, wenn dieser sich exzentrisch dreht, erst einmal die Positionierplatte 81 passiert hat, der exzentrische Konus 47 im Verlauf seiner Drehbewegung die Positionierplatte 81 zur Seite drücken kann.
Die Arbeitsweise der motorisch angetriebenen Aufweitvorrichtung mit dem oben beschriebenen konstruktiven Aufbau ist wie folgt:
Fig. 4A und 4B zeigen die Aufweitvorrichtung in einer Startposition. In diesem Zustand ist derjenige Teil der Klinke 43, welcher einen im wesentlichen V-förmig abgeschrägten Boden 43b (Fig. 8B) aufweist, in die axiale Nut 62 der Transportschraubenwelle 49 eingepaßt, wie dies in Fig. 4B gezeigt ist. Wenn der Motor M über den Antriebsschalter 17 angetrieben wird, dann werden die drehbare Antriebswelle 27 und dementsprechend der exzentrische Konus 47 über das Reduziergetriebe 23, den Keil 29 und die Nabe 31 angetrieben. Wenn der einstückig mit der drehbaren Antriebswelle 27 verbundene Klinkenhebel 39 beispielsweise in Fig. 4B im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, dann wird die Transportschraubenwelle 49 zu einer Drehbewegung im gleichen Drehsinn angetrieben, und zwar über den in einer Drehrichtung wirksamen Drehantriebsmechanismus, der durch die Klinke 43 und die axiale Nut 62 gebildet wird. Gleichzeitig kommt die Klinkenantriebsklinke 43, die ein Antriebselement darstellt, an ihrer linken Seitenfläche in Kontakt mit der linken Seitenwand der Axialnut 62, wie dies in Fig. 5B gezeigt ist. Folglich bewegt sich die Transportschraubenwelle (männliches Gewinde) 49, welche zusammen mit der Gewindebohrung (weibliches Gewinde) 51 des Mutterelementes den Transportschraubenmechanismus bildet, in axialer Richtung in Fig. 1 nach rechts, wobei das männliche Gewinde bzw. Außengewinde in das weibliche Gewinde bzw. Innengewinde eingreift. Die axiale Bewegung der Transportschraubenwelle 49 nach rechts wird über die erste Feder 55 auf die drehbare Antriebswelle 27 und den exzentrischen Konus 47 übertragen. Folglich bewegt sich der exzentrische Konus 47, während er sich dreht, in axialer Richtung und wird dabei kräftig gegen das vordere Ende des Rohres P gedrückt, um dadurch das Rohrende zu einer konischen Form (Fig. 5A und 5B) auf zuweiten.
Bei Beendigung des Aufweitens kann sich der exzentrische Konus 47 nicht mehr länger in axialer Richtung bewegen, so daß er sich in dem aufgeweiteten Rohrende, während er damit in Kontakt steht, im Leerlauf dreht. Aufgrund des weiteren Drehens des Motors M fährt die Transportschraubenwelle 49 fort, sich weiter in axialer Richtung zu bewegen, während sie die erste Feder 55 zusammenpreßt, so daß der vordere Teil der Rastklinke 43 des Klinkenhebels 39 mit seinem ersten schrägen Boden 43a (Fig. 8A) in die axiale Nut 62 gelangt. Infolge dessen schwenkt die Klinke 43 (43a) im Leerlauf, während sie über die Kante der axialen Nut 62 läuft, und zwar bei jeder Umdrehung derselben, und zwar im Hinblick auf die Neigungsrichtung der Klinke 43/43a, wie dies in Fig. 6A und 6B gezeigt ist. Der Klinkenhebel 39 dreht sich also im Leerlauf, so daß seine Drehbewegung nicht auf die Transportschraubenwelle 49 übertragen werden kann. Somit ist die Antriebsverbindung zwischen der drehbaren Antriebswelle 27 und der Transportschraubenwelle 49 unterbrochen, so daß der Betrieb (der Übertragungsfaktor) des in einer Richtung wirksamen Drehübertragungsmechanismus zu Null wird. Der Zweck des Leerlaufens des Konus 47 nach Beendigung des Aufweitens besteht darin zu vermeiden, daß das Werkzeug (der exzentrische Konus) aufgrund einer Überlastung beschädigt oder zerstört wird, welche andernfalls erzeugt würde, um auf diese Weise eine gleichmäßig und exakt aufgeweitete Endfläche des Rohres P zu erhalten.
Es ist zu beachten, daß der Klinkenhebel 39 jedes Mal, wenn die Klinke 43 (43a) über die Kante der axialen Nut 62 hinwegläuft (wiederholt) eine Schwenkbewegung ausführt.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich wird, bildet die axiale Nut 62 der Transportschraubenwelle 49 eine Kupplung, welche den in einer Richtung wirksamen Drehübertragungsmechanismus selektiv öffnet, d.h. welche die drehbare Antriebswelle selektiv von der Transportschraubenwelle trennt, und zwar in Abhängigkeit von der axialen Position der Transportschraubenwelle 49 (der Axialnut 62).
Nach Beendigung des Aufweitens wird die Drehrichtung des Motors M mit Hilfe des Antriebsschalters 17 umgekehrt. Dies hat zur Folge, daß die Aufweitvorrichtung im Prinzip entgegengesetzt zu der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise bei Vorwärtsdrehung des Motors M arbeitet. Bei der Rückwärtsdrehung kommt jedoch die Klinke an ihrer rechten Endfläche in Kontakt mit der rechten Wandf läche der Axialnut 62 im Gegensatz zur Arbeitsweise bei Vorwärtsdrehung. Folglich wird die Drehung des Klinkenhebels 39 (und demzufolge der drehbaren Antriebswelle 27) auf die Transportschraubenwelle 49 übertragen. Beim Umschalten der Drehrichtung überträgt also die Klinke 43 die Drehbewegung auf die Transportschraubenwelle 49.
Als Ergebnis wird die Transportschraubenwelle 49 in axialer Richtung nach links in Fig. 1 bewegt. Es ist zu beachten, daß die axiale Bewegung der Transportschraubenwelle 49 nur so lange stattfindet, bis für die zusammengepreßte erste Feder 55 deren freier Ausgangszustand wieder vollständig hergestellt ist. Folglich wird die Klinke in die in 4B gezeigte Ausgangsposition zurückgeführt, in der der V-förmige Boden 43b in der axialen Nut 62 angeordnet ist.
In diesem Betriebszustand wird die axiale Bewegung der Transportschraubenwelle 49 nach links durch die zweite Feder 59 auf die Nabe 31 und die drehbare Antriebswelle 27 übertragen. Folglich gelangt das linke Ende der drehbaren Antriebswelle 27 in Kontakt mit der Zahnradwelle 25 des ausgangsseitigen Zahnrads W3 des Reduziergetriebes 23, so daß keine weitere axiale Bewegung der drehbaren Antriebswelle 27 mehr auftreten kann und sich folglich anschließend lediglich die Transportschraubenwelle 49 in axialer Richtung nach links bewegt, während sie die zweite Feder 59 zusammenpreßt. Folglich gelangt derjenige Teil der Klinke 43, der die hintere schräge Bodenfläche 43c (Fig. 8C) aufweist, in die axiale Nut 62. In diesem Zustand tritt ein Leerlauf der Klinke 43 (43c) auf, während sie bei jeder Umdrehung über die Kante der axialen Nut 62 hinwegläuft, und zwar im Hinblick auf die Neigungsrichtung des Bodens der Klinke 43, wie dies ähnlich wie in Fig. 6A und 6B in Fig. 7A und 7B gezeigt ist.
Im einzelnen ergibt sich ein Leerlauf der Klinke 39, so daß die Drehbewegung derselben nicht mehr auf die Transportschraubenwelle übertragen werden kann. Dies bedeutet, daß die funktionelle Verbindung zwischen der drehbaren Antriebswelle 27 und der Transportschraubenwelle 49 unterbrochen wird. Selbst wenn der Motor M weiterläuft, ergibt sich folglich ein Leerlauf der drehbaren Antriebswelle, um zu verhindern, daß das Werkzeug durch Überlastung zerbrochen oder beschädigt wird.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich wird, kann gemäß der Erfindung eine einfache Aufweitvorrichtung mit eingebautem Motor realisiert werden.
Weiterhin kann der Mechanismus, der bei Beendigung des Aufweitens und beim Zurückziehen des exzentrischen Konus ein Leerlaufen des Werkzeugs (des exzentrischen Konus) bewirkt, gemäß der Erfindung verhindern, daß das Werkzeug aufgrund einer Überlastung beschädigt oder zerstört wird.
Mit Hilfe der Aufweitvorrichtung gemäß vorliegender Erfindung kann eine gleichmäßig aufgeweitete Oberfläche mit einem guten Aussehen erhalten werden, und zwar unabhängig von der Geschicklichkeit der Bedienungsperson.

Claims

1. Aufweitvorrichtung, bei der im Betrieb ein drehbarer exzentrischer Konus (47) mit einer Spitze, die einen festen Drehungsmittelpunkt definiert, im rotierenden Zustand gegen ein Ende eines aufzuweitenden Rohres (P) gedrückt wird, um das Ende des Rohres zu einer konischen Form aufzuspreizen, gekennzeichnet durch:

einen Motor (M) mit einer Abtriebswelle, die in dem Grundkörper (11) der Vorrichtung montiert ist und der mit einer Antriebswelle zu verbinden ist, wobei der Grundkörper mit einem Innengewindeteil (51) versehen ist;

eine drehbare Antriebswelle (27), weiche durch die Abtriebswelle des Motors antreibbar, jedoch in axialer Richtung derselben beweglich ist, wobei der exzentrische Konus (47) starr an der drehbaren Antriebswelle (27) gesichert ist;

ein Antriebsspindelelement (49), welches mit der drehbaren Antriebswelle (27) verbunden ist und in (Gewinde-)Eingriff mit dem Innengewindeteil (51) des Grundkörpers (11) steht, um sich zu drehen und um sich in axialer Richtung desselben zu bewegen;

eine Freilauf-Übertragungseinrichtung (39, 43, 62) zwischen der drehbaren Antriebswelle und dem Antriebsspindelelement zum Übertragen der Drehung der drehbaren Antriebswelle auf das Antriebsspindelelement in nur einer Richtung;

und eine elastische Einrichtung (55) zwischen dem Antriebsspindelelement und der drehbaren Antriebswelle zum ständigen Vor spannen der drehbaren Antriebswelle in einer vorgegebenen axialen Richtung.

2. Motorisch angetriebene Aufweitvorrichtung nach Anspruch 1, welche ferner zwischen der Abtriebswelle des Motors (M) und der drehbaren Antriebswelle Einrichtungen (23) zur Drehzahlreduzierung und zur Drehmomenterhohung umfaßt.

3. Motorisch angetriebene Aufweitvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Freilaufeinrichtung einen Klinkenhebel (39) umfaßt, der schwenkbar an der drehbaren Antriebswelle angelenkt ist und eine Klinkenklaue (43) aufweist, sowie eine axiale Klinkennut (62), die derart in der Antriebsspindel ausgebildet ist, daß die Klinkenklaue in Eingriff mit der axialen Klinkennut gebracht werden kann.

4. Motorisch angetriebene Aufweitvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Klinkenklaue eine Bodenfläche aufweist, die in Abhängigkeit von der axialen Position der Klinkenklaue unterschiedliche Formen besitzt.

5. Motorisch angetriebene Aufweitvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Klinkenklaue zwei schräge Bodenflächenbereiche aufweist, die in entgegengesetzten Richtungen geneigt sind, sowie einen im wesentlichen V-förmigen Bodenflächenzwischenbereich zwischen den beiden schrägen Bodenflächenbereichen.

6. Motorisch angetriebene Aufweitvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche ferner ein Kupplungselement umfaßt, welches zwischen der drehbaren Antriebswelle und dem Antriebsspindelelement angeordnet ist, um die zwischen diesen Teilen über die Freilauf-Drehübertragungseinrichtung bestehende Verbindung selektiv in Abhängigkeit von der axialen Bewegung des Antriebsspindelelementes zu trennen.

7. Motorisch angetriebene Aufweitvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Vorspanneinrichtung eine erste Feder (55) zwischen der drehbaren Antriebswelle und dem Antriebsspindelelement umfaßt um den exzentrischen Konus, der an einem Ende der drehbaren Antriebswelle befestigt ist, ständig in einer Richtung vorzuspannen.

8. Motorisch angetriebene Aufweitvorrichtung nach Anspruch 7, welche ferner eine zweite Feder (59) umfaßt, die zwischen der drehbaren Antriebswelle und dem Antriebsspindelelement angeordnet ist, um an diesen Teilen Vorspannungen in entgegengesetzter Richtung zu erzeugen, wobei die zweite Feder (59) schwächer ist als die erste Feder (55).

9. Motorisch angetriebene Aufweitvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche ferner einen Rohrhalter (71) umfaßt, der lösbar an dem Grundkörper der Vorrichtung befestigbar ist, um das auf zuweitende Rohr lösbar zu haltern.

10. Motorisch angetriebene Aufweitvorrichtung nach Anspruch 9, bei der der Rohrhalter einen Halterkörper und einen Halterring umfaßt, welcher den Halterkörper lösbar an dem Motorelement haltert.

11. Motorisch angetriebene Aufweitvorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Halterkörper ein Paar von geteilten Platten (95a, 95b) umfaßt, von denen jede eine halbkreisförmige Öffnung besitzt, die, wenn sie kombiniert werden, eine runde Öffnung (95c) definieren, in der ein aufzuweitendes Rohr gehaltert werden kann.

12. Motorisch angetriebene Aufweitvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, welche ferner eine Positionierplatte (81) umfaßt, die drehbar an einer der geteilten Platten befestigt ist, um die axiale Position des auf zuweitenden Rohres in dem Rohrhalter zu begrenzen.

13. Motorisch angetriebene Aufweitvorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Positionierplatte (81) in einer zur Achse des auf zuweitenden Rohres senkrechten Ebene liegt und lediglich einen Teil der durch die geteilten Platten definierten runden Öffnung abdeckt, um deren Mitte freizulassen.

14. Motorisch angetriebene Aufweitvorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der der Grundkörper pistolenförmig ausgebildet ist, bei der der Motor (M) unterhalb der Antriebswelle (27) angeordnet ist und die (die Vorrichtung) einen Schalter (17) umfaßt, welcher dem Abzug einer Pistole entspricht und welcher zum Einschalten des Motors (M) betätigbar ist.