EP0417674B1

EP0417674B1 - Expander tool for hollow workpieces

Info

Publication number: EP0417674B1
Application number: EP90117329A
Authority: EP
Inventors: Karl-Heinz Velte
Original assignee: Rothenberger Werkzeugemaschinen GmbH
Current assignee: Rothenberger Werkzeugemaschinen GmbH
Priority date: 1989-09-14
Filing date: 1990-09-08
Publication date: 1993-12-01
Anticipated expiration: 2010-09-08
Also published as: DK0417674T3; ATE97840T1; JPH03174928A; JP3171845B2; US5046349A; CA2024394A1; ES2047223T3; DE59003679D1; EP0417674A1

Abstract

An expansion tool (1) for pipes with a basic tool body (2) includes two hand levers (3, 12), one of which (12) operates an expanding mandrel (5) with a free rotating cylinder (19) through a control mechanism (10). By activating the lever, the expanding mandrel emerges from the basic body (2) sliding at a preset stroke against a set (15) of radially moving expanding wedges (16). In order to allow the enforced withdrawal of the expanding mandrel (5) with reduced operating forces and a specific force distribution, the cylinder (19) is journaled on a cylinder pin (19a). The expanding mandrel is connected to the movable hand lever (12) through a retraction device (20). In one form of construction with a cam shaped control mechanism (10), the retraction device (29) consists of a tension member with working points on the cylinder (19) and on the hand lever (12). In another form of construction the control mechanism has a slot running in a curve around its swivel axis, in which slot the cylinder is guided in both directions of the movement of the expanding mandrel.

Description

Die Erfindung betrifft ein Aufweitewerkzeug für hohle, insbesondere hohlzylindrische Werkstücke nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an expanding tool for hollow, in particular hollow cylindrical workpieces according to the preamble of patent claim 1.

Derartige Aufweitewerkzeuge werden auch als "Expander" bezeichnet. Sie werden wie eine Zange bedient, d.h. dem schwenkbaren Handhebel ist ein zweiter, gleichlanger Handhebel zugeordnet, der starr mit dem Grundkörper verbunden ist. Expander dienen bevorzugt zum Aufweiten von Rohrleitungsenden um ein solches Maß, daß in den aufgeweiteten Bereich ein zweites, nicht aufgeweitetes Rohrende eingeführt und mit dem ersten Rohrende verlötet werden kann. Der Einsatz erfolgt sowohl auf Baustellen als auch in Werkstätten.Expanding tools of this type are also referred to as “expanders”. They are operated like tongs, i.e. the pivotable hand lever is assigned a second hand lever of the same length, which is rigidly connected to the base body. Expanders are preferably used to widen pipe ends to such an extent that a second, unexpanded pipe end can be inserted into the expanded area and soldered to the first pipe end. It is used both on construction sites and in workshops.

Die Betätigungskräfte werden dabei durch die Übersetzungsverhältnisse im Antriebssystem des Spreizdorns, durch Reibungsverhältnisse zwischen sämtlichen beweglichen Teilen und - nicht zuletzt - durch das Fließverhalten des Werkstoffs der aufzuweitenden Werkstücke bestimmt. In Frage kommen hierbei Kunststoffrohre, dünnwandige Rohre aus Weichstahl, vornehmlich aber Kupferrohre, und zwar sowohl solche, die weichgeglüht sind, als auch sogenannte "harte" Kupferrohre. Der Einsatz erfolgt dabei vornehmlich im Rohrleitungsbau und dort wiederum im Sanitär- und Installationsbereich.The actuating forces are determined by the gear ratios in the drive system of the expanding mandrel, by friction between all moving parts and - last but not least - by the flow behavior of the material of the workpieces to be expanded certainly. Plastic pipes, thin-walled pipes made of mild steel, but primarily copper pipes, come into question here, both those that are soft-annealed and so-called “hard” copper pipes. It is primarily used in pipeline construction and there in turn in the sanitary and installation area.

Im Hinblick auf die ergonomischen Verhältnisse ist auch zu berücksichtigen, daß der Schwenkwinkel der beiden Handhebel zueinander unter Berücksichtigung der Übersetzungsverhältnisse etwas mehr als 90 Grad beträgt. Da hierbei der eigentliche Krafthub verhältnismäßig früh einsetzt, haben die beiden Handhebel zu Beginn des Krafthubes eine verhältnismäßig ungünstige Stellung zueinander. Da der Grundkörper in der Regel nirgends abgestützt werden kann, können die wirksamen Betätigungskräfte immer nur parallel zur Achse des Spreizdorns verlaufen; alle anderen Reaktionskräfte müssen zusätzlich von der Bedienungsperson aufgefangen werden. Es ist zu Beginn des Krafthubes also beispielsweise nicht möglich, den in Bezug auf den starr angebrachten Handhebel etwa senkrecht stehenden beweglichen Handhebel in rein tangentialer Richtung zu belasten (dann würde die Bedienungsperson den Werkzeuggrundkörper an sich heranziehen), sondern es müssen rein achsparallele Kräfte aufgebracht werden. Dies äußert sich mechanisch so, daß hierdurch die wirksame Länge der in diesem Augenblick unter einem Winkel von etwa 90 Grad zueinander verlaufenden Handhebel drastisch verkürzt wird. Die Verhältnisse bessern sich zwar mit zunehmender Annäherung der Handhebel aneinander, was die zunehmenden Verformungskräfte beim Aufweitevorgang in gewissem Umfange kompensiert, aber je nach der gewählten Antriebsart auch dazu führen kann, daß die Betätigungskräfte gegen Ende des Krafthubes drastisch absinken, so daß die Bedienungsperson überhaupt kein "Gefühl" mehr dafür hat, welche Kräfte und Reaktionskräfte im Innern des Antriebssystems freigesetzt werden.With regard to the ergonomic conditions, it should also be borne in mind that the swivel angle of the two hand levers relative to one another, taking into account the transmission ratios, is somewhat more than 90 degrees. Since the actual power stroke starts relatively early, the two hand levers have a relatively unfavorable position to each other at the beginning of the power stroke. Since the base body can generally not be supported anywhere, the effective actuating forces can only ever run parallel to the axis of the expanding mandrel; all other reaction forces must also be absorbed by the operator. At the beginning of the power stroke, for example, it is not possible to load the movable hand lever, which is approximately vertical in relation to the rigidly attached hand lever, in a purely tangential direction (then the operator would pull the main body of the tool against him), but purely axially parallel forces must be applied . This manifests itself mechanically in such a way that the effective length of the hand levers which are at an angle of approximately 90 degrees to one another at the moment is drastically shortened. The conditions improve as the hand levers approach each other, which increases the increasing deformation forces to a certain extent during the expansion process compensated, but depending on the type of drive selected, can also result in the actuation forces dropping drastically towards the end of the power stroke, so that the operator no longer has any "feeling" at all which forces and reaction forces are released inside the drive system.

Im Zuge der historischen Entwicklung derartiger zangenähnlicher Expander sind folgende Antriebssysteme entstanden:In the course of the historical development of such forceps-like expanders, the following drive systems have emerged:

Bei dem Expander nach der GB-A-866 994 (Rast) wirkt ein exzentrisch gelagerter Nocken unmittelbar auf die abgeschrägte Rückseite des Spreizdorns ein. Hierdurch entstehen in Bezug auf die Nockenkurve tangentiale Kraftkomponenten, in Bezug auf den Spreizdorn radiale Kraftkomponenten, die den Spreizdorn gegen seine Lagerung pressen und hierdurch mit zunehmenden Verformungskräften des Werkstücks auch eine zunehmende Schwergängigkeit erzeugen. Der Spreizdorn ist gewissermaßen die Bremsbacke für den Nocken, so daß die Betätigungskräfte beim Aufweiten progressiv ansteigen. Ein weiterer Nachteil dieses Antriebssystems besteht darin, daß der Spreizdorn nicht zurückgezogen werden kann. Da die Spreizbacken mit ihrer Rückstellfeder gegenüber dem Spreizdorn im Bereich der Selbsthemmung arbeiten, können auch die Spreizbacken mit ihren Steuerflächen, die als Kegelsektoren aufgefaßt werden können, kein Zurückschieben des Spreizdorns herbeiführen. Bei schrumpfenden Werkstücken wie beispielsweise beim Aufweiten oder Expandieren von Plastikrohren läßt sich daher ein solcher Expander nicht ohne weiteres mehr aus dem Rohr lösen.In the case of the expander according to GB-A-866 994 (Rast), an eccentrically mounted cam acts directly on the bevelled back of the expanding mandrel. This creates tangential force components in relation to the cam curve, radial force components in relation to the expanding mandrel, which press the expanding mandrel against its bearing and thereby also produce increasing stiffness with increasing deformation forces of the workpiece. The expanding mandrel is, so to speak, the brake shoe for the cam, so that the actuating forces increase progressively as it expands. Another disadvantage of this drive system is that the expanding mandrel cannot be withdrawn. Since the expanding jaws work with their return spring relative to the expanding mandrel in the area of self-locking, the expanding jaws with their control surfaces, which can be regarded as conical sectors, cannot bring the expanding mandrel back. With shrinking workpieces such as when expanding or expanding Such an expander can therefore no longer be easily removed from the tube of plastic tubes.

Bei einer Weiterentwicklung dieses Antriebsprinzips nach der GB-A-1 485 098 (Rothenberger) wurde zwar der Kraftbedarf für die axiale Verschiebung des Spreizdorns dadurch verringert, daß man den Kurvenverlauf des Nockens flacher ausgebildet und den vollen Hub des Spreizdorns dadurch erreicht hat, daß man den Nocken mehrfach betätigt und ihn nach jedem Hub nachgesetzt hat. Zu diesem Zwecke war die Nockenachse in zwei Kulissen mit axial gestaffelten Kulissenausnehmungen versetzbar. Die Kraftersparnis durch das geänderte Übersetzungsverhältnis und die damit verbundene Verlängerung des Betätigungsweges war jedoch sehr begrenzt, denn die Bremswirkung des Spreizdorns auf die Nockenfläche blieb praktisch unverändert. Mit diesem bekannten System war ein Zwangsrückzug des Spreizdorns schlechterdings unmöglich, weil weder der Handhebel noch der Nocken wegen der Kulissenführung auf Zug beansprucht werden konnten. Eine zwischen dem Spreizdorn und dem Werkzeuggrundkörper angeordnete Druckfeder konnte allenfalls eine gewisse Rastwirkung in der Kulissenführung erzeugen, nicht aber einen Zwangsrückzug des Spreizdorns.In a further development of this drive principle according to GB-A-1 485 098 (Rothenberger), the power requirement for the axial displacement of the expanding mandrel was reduced by making the curve of the cam flatter and achieving the full stroke of the expanding mandrel by actuated the cam several times and added it after each stroke. For this purpose, the cam axis could be moved in two sets with axially staggered set recesses. However, the saving in power due to the changed transmission ratio and the associated extension of the actuation path was very limited, since the braking effect of the expanding mandrel on the cam surface remained practically unchanged. With this known system, forced retraction of the expanding mandrel was absolutely impossible because neither the hand lever nor the cam could be subjected to tension due to the link guide. A compression spring arranged between the expanding mandrel and the tool base body could at best produce a certain locking effect in the link guide, but not a forced retraction of the expanding mandrel.

Durch die DE-C-37 32 628 und die EP-A-0 309 699 ist ein Expander nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, bei dem zwar durch ein Zugglied zwischen dem Spreizdorn und dem Handhebel ein Zwangsrückzug des Spreizdorns und damit eine Rückkehr der Spreizbacken in die Ausgangslage ermöglicht wurde, bei dem jedoch die hohen Antriebskräfte die gleichen blieben wie bei dem Expander nach der GB-A-866 994.From DE-C-37 32 628 and EP-A-0 309 699 an expander is known according to the preamble of claim 1, in which a pulling member between the expanding mandrel and the hand lever causes a forced retraction of the expanding mandrel and thus a return of the Spreading jaws in the starting position was made possible, but in which the high driving forces remained the same as with the expander according to GB-A-866 994.

Bei dem Antriebssystem nach der US-A-4 425 783 werden zwar die Reibungskräfte zwischen dem Nocken und dem Spreizdorn einerseits und dem Spreizdorn und seiner Führung (Bohrung) andererseits weitgehend eliminiert, ohne jedoch die Mittel für eine Zwangsrückführung des Spreizdorns zu schaffen. Dies geschieht dadurch, daß zwischen dem Spreizdorn und dem Nocken ein schwenkbares hammerförmiges Druckglied angeordnet ist und daß der Nocken und die auf ihm abrollende Oberfläche des Druckgliedes einen solchen Kurvenverlauf besitzen, daß die Achse des Spreizdorns stets die gemeinsame Berührungslinie von Nocken und Druckglied schneidet. Um dabei stets von der gleichen Ausgangsposition des Druckgliedes ausgehen zu können, besitzt dieses eine Rückstellfeder. Wenn jedoch der Krafthub unterbrochen wird, dann fällt das Druckglied unter der Wirkung der Rückstellfeder zurück, und die zuvor vorhandene Korrelation zwischen Nocken und Druckglied ist nicht mehr gegeben. Dieses bekannte System erzeugt jedoch wegen der komplizierten Lagerung von Nocken und Handhebel Reibungskräfte an einer anderen Stelle, nämlich auf dem Umfang zweier relativ großer Kreisscheiben, mit denen Handhebel und Nocken im Werkzeuggrundkörper gelagert sind. In diesem Falle wirkt der Werkzeuggrundkörper gegenüber den besagten Kreisscheiben unter dem Einfluß der axialen Betätigungskräfte als Bremseinrichtung.In the drive system according to US-A-4 425 783, the frictional forces between the cam and the expanding mandrel on the one hand and the expanding mandrel and its guidance (bore) on the other hand are largely eliminated, but without creating the means for a forced return of the expanding mandrel. This is done in that a pivotable hammer-shaped pressure member is arranged between the expanding mandrel and the cam and that the cam and the surface of the pressure member rolling on it have such a curve that the axis of the expanding mandrel always intersects the common line of contact of the cam and the pressure member. In order to always be able to start from the same starting position of the pressure element, it has a return spring. However, if the power stroke is interrupted, the pressure member falls back under the action of the return spring, and the previously existing correlation between the cam and the pressure member no longer exists. However, due to the complicated mounting of the cam and hand lever, this known system generates frictional forces at another point, namely on the circumference of two relatively large circular disks with which the hand lever and cam are mounted in the tool base body. In this case, the tool body acts as a braking device with respect to the said circular disks under the influence of the axial actuation forces.

Durch die EP-A-0 252 868 ist ein Antriebssystem bekannt, bei dem geringe Antriebskräfte mit einem Zwangsrückzug des Spreizdorns gepaart sind. Dies geschieht dadurch, daß zwischen einem Handhebel, der keinen Nocken aufweist, und dem Spreizdorn ein Kniehebel angeordnet ist. Hierbei wird einerseits durch die Schrägstellung des Kniehebels zu Beginn des Arbeitshubes gegenüber dem Expander nach der US-PS 4 425 783 wieder der Nachteil erkauft, daß auf den Spreizdorn Querkraftkomponenten einwirken, die die Reibung zwischen dem Spreizdorn und seiner Lagerung (Bohrung) erhöhen, andererseits hat jedoch ein Kniehebelantrieb die Eigenart, daß die durch ihn erzeugten Abtriebskräfte beim Erreichen der gestreckten Lage aller Gelenke des Kniehebelsystems gegen Unendlich gehen, wenn die angetriebenen Teile an einen Anschlag anstoßen. Werden nämlich Toleranzen unterschritten, insbesondere Toleranzen in den Zubehörteilen, zu denen regelmäßig mehrere Sätze von Spreizbacken unterschiedlichen Durchmessers gehören, so kann eine Überlastung erfolgen, ohne daß dies der Bedienungsperson durch eine entsprechende Steigerung der Betätigungskräfte auffällt. Die Erfahrung hat gezeigt, daß bei der Verwendung eines Kniehebelantriebs für einen Expander der Kraftbedarf am Ende des Arbeitshubes praktisch zu Null wird, d.h. die Handhebel lassen sich nahezu kräftefrei aneinanderlegen. Die Bedienungsperson hat infolgedessen jedes "Gefühl" für den Aufweitevorgang verloren. Üblicherweise werden Kniehebelpressen zur Vermeidung einer Überlastung im Bereich der gestreckten Lage aller drei Kniehebelgelenke mit Überlastkupplungen versehen, um eine Zerstörung des Systems zu vermeiden. Der Einbau solcher Überlastkupplungen verbietet sich jedoch aus Platz- und Gewichtsgründen bei Handwerkzeugen.A drive system is known from EP-A-0 252 868 in which low drive forces are paired with a forced retraction of the expanding mandrel. This is done in that a toggle lever is arranged between a hand lever, which has no cam, and the expanding mandrel. On the one hand, the disadvantage of the inclined position of the toggle lever at the beginning of the working stroke compared to the expander according to US Pat. No. 4,425,783 is that shear force components act on the expanding mandrel, which increase the friction between the expanding mandrel and its mounting (bore), and on the other hand However, a toggle lever drive has the peculiarity that the output forces generated by it go to infinity when the extended position of all joints of the toggle lever system is reached when the driven parts strike a stop. If tolerances are undershot, in particular tolerances in the accessories, which regularly include several sets of expanding jaws of different diameters, overloading can occur without the operator noticing this through a corresponding increase in the actuating forces. Experience has shown that when a toggle lever drive is used for an expander, the power requirement at the end of the working stroke is practically zero, ie the hand levers can be placed against one another almost without force. As a result, the operator has lost any "feeling" for the expansion process. To avoid overloading in the stretched position of all three toggle joints, toggle presses are usually provided with overload couplings in order to avoid destruction of the system. The installation of such Overload clutches, however, are prohibited for hand tools due to space and weight reasons.

Durch das DE-U 88 07 784 und die WO 88/00503 ist ein Aufweitewerkzeug mit einer frei drehbaren Rolle zwischen dem Spreizdorn und dem Steuerkörper bekannt, wobei jedoch wiederum keine Rückzugsvorrichtung für den Spreizdorn vorhanden ist. Die frei drehbare Rolle wird dabei durch einen Wälzkörper gebildet, dessen Zylinderfläche, die sogenannte Lauffläche für den Steuerkörper, in einer quer zur Achse des Spreizdorns verlaufenden komplementären Ausnehmung gelagert ist. Dadurch wird aber die Reibung zwischen dem Nocken und dem Spreizdorn nicht oder nur unwesentlich vermindert, denn der Wälzkörper gleitet in seiner Ausnehmung mit der Zylinderfläche, d.h. mit dem gleichen Durchmesser, auf dem auch die Nockenoberfläche abrollt. Dadurch werden die Reibungs- oder Bremskräfte lediglich an eine andere Stelle verlagert, oder der Nocken gleitet bereits bei einer leichten Schwergängigkeit des Wälzkörpers auf dessen stillstehender Oberfläche. Man nennt ein solches mechanisches System auch "indifferent". An den Kräfteverhältnissen, insbesondere an den Reibungs- und Querkräften, ändert sich hierdurch nichts.From DE-U 88 07 784 and WO 88/00503 an expanding tool with a freely rotatable roller between the expanding mandrel and the control body is known, but again there is no retraction device for the expanding mandrel. The freely rotatable roller is formed by a rolling body, the cylindrical surface of which, the so-called running surface for the control body, is mounted in a complementary recess running transversely to the axis of the expanding mandrel. As a result, however, the friction between the cam and the expanding mandrel is not or only insignificantly reduced, because the rolling element slides in its recess with the cylinder surface, i.e. with the same diameter on which the cam surface also rolls. As a result, the frictional or braking forces are simply shifted to another location, or the cam slides on the stationary surface of the rolling element even when it is slightly stiff. Such a mechanical system is also called "indifferent". This does not change the balance of forces, especially the frictional and transverse forces.

Durch die GB-A-2 098 529 ist ein gattungsfremdes Gerät, nämlich ein Bördelgerät bekannt, bei dem zum kugel- oder kegelförmigen Aufweiten eines Rohrendes ein starrer Stempel in das Rohr eingepreßt wird. Wegen der dabei auftretenden hohen Axialkräfte besitzt die Vorrichtung eine Art Klemmzange für das Rohr, die durch einen ersten Handhebel betätigt und während des Bördelns geschlossen gehalten werden muß. Ein zweiter Handhebel wirkt auf eine Kulisse ein, durch die der Stempel in beiden Richtungen bewegt werden kann. Allerdings benötigt ein Bördelvorgang nur einen relativ geringen Hub, und ein axiales Einschieben eines zweiten Rohres ist nicht möglich. Beide Handhebel erfordern einen unterschiedlichen Kraftbedarf, müssen zu unterschiedlichen Zeiten und in zwei senkrecht zueinander stehenden Ebenen verschwenkt werden, so daß das Gerät nicht wie eine Zange bedient werden kann: Es muß vielmehr mittels eines quaderförmigen Gehäusefortsatzes in einen Schraubstock eingespannt werden und ist daher ein stationäres Gerät.GB-A-2 098 529 discloses a device of a different type, namely a flanging device, in which a rigid punch is pressed into the pipe for the spherical or conical expansion of a pipe end. Because of the high axial forces that occur, the device has a kind of clamp for the pipe, which must be operated by a first hand lever and kept closed during the flanging. A second hand lever acts on a backdrop through which the stamp can be moved in both directions. However, a flaring process only requires a relatively small stroke, and an axial insertion of a second tube is not possible. Both hand levers require different forces, have to be pivoted at different times and in two mutually perpendicular planes, so that the device cannot be operated like a pair of pliers: Instead, it has to be clamped into a vice by means of a cuboid housing extension and is therefore a stationary one Device.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Aufweitewerkzeug der eingangs beschriebenen Gattung, also ein solches mit einem Steuerkörper im Antriebssystem, anzugeben, bei dem Reibungskräfte im System auf ein Minimum reduziert werden, ein Zwangsrückzug des Spreizdorns erfolgt, die Betätigungskräfte über den gesamten Arbeitshub weitgehend konstant bleiben, so daß die Bedienungsperson ein "Gefühl" für den ordnungsgemäßen Ablauf des Aufweitevorgangs hat und bei dem eine Überlastung auch bei ungünstiger Toleranzlage nicht eintreten kann.The invention has for its object to provide an expansion tool of the type described above, i.e. one with a control body in the drive system, in which frictional forces in the system are reduced to a minimum, the mandrel is forced to retract, the actuating forces are largely constant over the entire working stroke remain so that the operator has a "feeling" for the proper course of the expansion process and in which an overload cannot occur even with an unfavorable tolerance.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen Aufweitewerkzeug erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1.In the expansion tool described at the outset, the object is achieved according to the invention by the features in the characterizing part of patent claim 1.

Die Rolle ist dabei stets einsatzbereit, und sie verliert im Gegensatz zum Expander nach der US-A-4 425 783 auch dann nicht ihre Wirkung, wenn der Expansionshub unterbrochen werden sollte. Auch benötigt eine Rolle keine Rückstellfeder.The roll is always ready for use and, unlike the expander according to US-A-4 425 783, it does not lose its effectiveness even if the expansion stroke is interrupted. A roller also does not require a return spring.

Die Reibungskräfte werden dabei auf ein Minimum reduziert, und zwar gegenüber der US-A-4 424 783 dadurch, daß die Gelenkzapfen und damit die Lagerstellen einen relativ kleinen Durchmesser haben, und weiterhin dadurch, daß die Berührungslinie zwischen der Nockenfläche und der Zylinderfläche der Rolle immer auf oder mindestens in unmittelbarer Nähe der Achse des Spreizdorns liegt.The frictional forces are reduced to a minimum, compared to US-A-4 424 783 by the fact that the pivot pins and thus the bearing points have a relatively small diameter, and also by the fact that the line of contact between the cam surface and the cylindrical surface of the roller always lies on or at least in the immediate vicinity of the axis of the expanding mandrel.

Gegenüber dem DE-U-88 07 784 und der WO 88/00503 werden die Reibungskräfte dadurch reduziert, daß die Rollenachse einen gegenüber der Zylinderfläche der Rolle abgesetzten, deutlich kleineren Durchmesser aufweist, so daß bei gleichen auf den Spreizdorn axial einwirkenden Druckkräften ein deutlich geringeres Gegen-Drehmoment bzw. Bremsmoment erzeugt wird. Es wirken mithin keine oder zumindest keine merklichen Querkräfte auf den Spreizdorn ein.Compared to DE-U-88 07 784 and WO 88/00503, the frictional forces are reduced by the fact that the roller axis has a significantly smaller diameter compared to the cylindrical surface of the roller, so that with the same compressive forces acting axially on the expanding mandrel, a significantly smaller one Counter torque or braking torque is generated. There are therefore no or at least no noticeable transverse forces on the expanding mandrel.

Weiterhin läßt sich die Rückzugseinrichtung für den Zwangsrückzug des Spreizdorns leicht in das Antriebs-System integrieren. Außerdem verhindert die Rückzugseinrichtung auf einfachste Weise ein Verdrehen des Spreizdorns gegenüber dem Nocken, ohne daß hierfür eine besondere Führung des Spreizdorns im Werkzeuggrundkörper erforderlich würde.Furthermore, the retraction device for the forced retraction of the expanding mandrel can be easily integrated into the drive system. In addition, the retraction device prevents rotation of the expanding mandrel relative to the cam in the simplest way, without this requiring a special guidance of the expanding mandrel in the tool base body.

Bei einem entsprechenden Verlauf der Steuerkurve relativ zur Achse läßt sich außerdem ohne weiteres erreichen, daß die Betätigungskraft über nahezu den gesamten Schwenkwinkel des Handhebels, zumindest aber über den letzten Teil des Schwenkbereichs weitgehend konstant bleibt, so daß die Bedienungsperson das Gefühl hat, daß der Aufweitevorgang auch weiterhin zu Ende geführt wird. Schließlich ist auch eine Überlastung der Bauteile des gesamten Aufweitewerkzeuges ausgeschlossen, da sich nämlich ein Anstoßen von beweglichen Teilen an ortsfesten Teilen sofort als Zunahme der Betätigungskraft äußert, so daß der Bedienungsperson das Gefühl vermittelt wird: Der Aufweitevorgang ist beendet.With a corresponding course of the control curve relative to the axis, it can also be easily achieved that the actuating force remains largely constant over almost the entire pivoting angle of the hand lever, or at least over the last part of the pivoting range, so that the operator has the feeling that the expansion process continues to be completed. Finally, overloading of the components of the entire expanding tool is also excluded, since an impact of moving parts on stationary parts immediately manifests itself as an increase in the actuating force, so that the operator is given the feeling that the expanding process has ended.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist bei sonst gleicher Rollenlagerung dadurch gekennzeichnet, daß

der Steuerkörper einen bogenförmig um seine Schwenkachse verlaufenden Schlitz aufweist, dessen beide Enden nach Maßgabe des Hubes des Spreizdorns unterschiedliche Abstände von der besagten Schwenkachse aufweisen und dessen lichte Weite dem Durchmesser der Rolle entspricht, und in dem die Rolle in beiden Bewegungsrichtungen des Spreizdorns geführt ist, und daß
der Steuerkörper mindestens teilweise zwischen den beiden Seitenwangen des Spreizdorns geführt ist, indem die Dicke des Steuerkörpers mindestens stellenweise dem lichten Abstand der Seitenwangen entspricht.

An advantageous embodiment of the subject matter of the invention is characterized in that the roller bearing is otherwise the same in that

the control body has a slot running in an arc around its pivot axis, the two ends of which, depending on the stroke of the expanding mandrel, have different distances from said pivot axis and the inside width corresponds to the diameter of the roller, and in which the roller is guided in both directions of movement of the expanding mandrel, and that
the control body is at least partially guided between the two side cheeks of the expanding mandrel by at least the thickness of the control body in places corresponds to the clear distance between the side cheeks.

Dadurch wird bei robuster Ausführung erreicht, daß die der Schwenkachse des Steuerkörpers näherliegende Kurvenfläche des Schlitzes (bzw. das diese Kurvenfläche tragende bügelförmige Teil des Steuerkörpers) die Rolle hintergreifen kann, so daß ein Antrieb des Spreizdorns in beiden axialen Richtungen möglich ist, also auch ein Zwangsrückzug.This ensures in a robust design that the curved surface of the slot closer to the pivot axis of the control body (or the bow-shaped part of the control body carrying this curved surface) can engage behind the roller, so that a drive of the expanding mandrel is possible in both axial directions, that is to say also one Forced withdrawal.

Der Steuerkörper, der als Stanzteil aus einer Stahlplatte oder einteilig mit dem Handhebel als Schmiedeteil herstellbar ist und nur geringer Nachbearbeitung an den Oberflächen des Schlitzes bedarf, ist zugleich ein zusätzliches Führungselement des Spreizdorns und sichert diesen auch gegen eine Verdrehung.The control body, which can be produced as a stamped part from a steel plate or in one piece with the hand lever as a forged part and only requires minor finishing on the surfaces of the slot, is also an additional guide element of the expanding mandrel and also secures it against rotation.

Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn die Enden des bogenförmigen Schlitzes Anschläge für die Begrenzung des Schwenkwinkels des schwenkbaren Handhebels bilden, der Bogenwinkel des Schlitzes also definiert begrenzt ist. Dadurch wird zweierlei erreicht: Einmal begrenzt der eine Anschlag die Annäherung der Handhebel bis auf einen Mindestabstand, der eine Fingerquetschung verhindert, zum andern wird auch die Betätigungskraft der Handhebel am Ende des Aufweitevorgangs definiert.It is particularly advantageous if the ends of the arcuate slot form stops for limiting the pivoting angle of the pivotable hand lever, so that the arc angle of the slot is limited in a defined manner. This achieves two things: Firstly, one stop limits the approach of the hand levers to a minimum distance that prevents pinching, and secondly, the actuating force of the hand levers is defined at the end of the expansion process.

Es ist besonders einfach, dem bogenförmigen Schlitz in Bezug auf die Schwenkachse des Steuerkörpers und die Rolle einen solchen Verlauf zu geben, daß die Betätigungskraft am beweglichen Handhebel mindestens über die letzten 20 Grad des Schwenkwinkels des Handhebels im wesentlichen konstant bleibt.It is particularly simple to give the arcuate slot with respect to the pivot axis of the control body and the roller such a course that the actuating force on the movable hand lever at least over the last 20 degrees of the pivot angle of the hand lever remains substantially constant.

Es ist dabei im Hinblick auf die Montage bei der Herstellung, die Baugröße, das Gewicht und die Verwindungssteifigkeit des beweglichen Handhebels gegenüber dem Werkzeuggrundkörper besonders vorteilhaft, wenn der Steuerkörper das eine Ende des schwenkbaren Handhebels bildet und ein Auge für die Hindurchführung eines Gelenkzapfens aufweist, der einen Spalt im Grundkörper durchsetzt und in diesem seitlich außerhalb des Spreizdorns auf der den Handhebeln gegenüberliegenden Seite beiderseits des Spalts im Grundkörper gelagert ist.It is particularly advantageous with regard to the assembly during manufacture, the size, the weight and the torsional rigidity of the movable hand lever relative to the tool base body if the control body forms one end of the pivotable hand lever and has an eye for the passage of a pivot pin which penetrates a gap in the base body and is mounted in this laterally outside the expanding mandrel on the side opposite the hand levers on both sides of the gap in the base body.

Materialkosten und Gewicht können dabei weiterhin positiv beeinflußt werden, wenn der Steuerkörper als plattenförmiges Bauteil ausgeführt und in einen parallelwandigen Schlitz des beweglichen Handhebels eingesetzt ist. Dies ermöglicht beispielsweise eine Konstruktion, bei der der Werkzeuggrundkörper und die beiden Handhebel aus einer Leichtmetall-Legierung bestehen, der Steuerkörper aber aus Stahl besteht.Material costs and weight can still be positively influenced if the control body is designed as a plate-shaped component and is inserted into a parallel-walled slot in the movable hand lever. This allows, for example, a construction in which the tool body and the two hand levers are made of a light metal alloy, but the control body is made of steel.

Eine besonders langlebige Ausführung wird bei einem Aufweitewerkzeug, bei dem der Werkzeuggrundkörper in an sich bekannter Weise ein zum Spreizdorn konzentrisches Gewinde aufweist, auf das der Satz von Spreizbacken mittels einer Gewindehülse aufschraubbar ist, dann geschaffen, wenn das Gewinde auf der Außenfläche eines Ansatzteils angeordnet ist, das mittels eines hohlzylindrischen Fortsatzes mit dem Werkzeuggrundkörper verbunden ist, und wenn die durchgehende Bohrung von Ansatzteil und Fortsatz die axiale Führung für den Spreizdorn ist.A particularly long-lasting design is created in a widening tool in which the basic tool body has, in a manner known per se, a thread which is concentric with the expanding mandrel and onto which the set of expanding jaws can be screwed by means of a threaded sleeve if the thread is arranged on the outer surface of an attachment part , which by means of a hollow cylindrical extension with the tool body is connected, and if the continuous bore of the extension and extension is the axial guide for the expanding mandrel.

Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes werden nachstehend anhand der Figuren 1 bis 5 näher erläutert.Two exemplary embodiments of the subject matter of the invention are explained in more detail below with reference to FIGS. 1 to 5.

Es zeigen:

Figur 1: eine Seitenansicht wesentlicher Teile der Aufweitevorrichtung bei Beendigung eines Aufweitevorgangs. d.h. mit maximal zusammengeführten Handhebeln, zusammen mit einer perspektivischen Darstellung eines abgeschraubten Satzes von Spreizbacken,
Figur 2: eine Seitenansicht des Gegenstandes von Figur 1, jedoch vor Beginn eines Aufweitevorgangs, d.h. mit maximal auseinander geschwenkten Handhebeln,
Figur 3: das obere Ende des Spreizdorns mit Rolle, gegenüber Figur 7 um 90 Grad gedreht und in vergrößertem Maßstab,
Figur 4: eine Draufsicht auf wesentliche Teile eines zweiten Ausführungsbeispiels mit einem in einen Handhebel aus Leichtmetall eingesetzten Steuerkörper aus Stahl, und
Figur 5: ein Diagramm mit einer vergleichsweisen Darstellung der Betätigungskräfte beim Stande der Technik und beim Erfindungsgegenstand,

Show it:

Figure 1: a side view of essential parts of the expansion device at the end of an expansion process. ie with maximally merged hand levers, together with a perspective view of a unscrewed set of expanding jaws,
Figure 2: 2 shows a side view of the object from FIG. 1, but before the start of an expansion process, ie with the hand levers pivoted as far apart as possible,
Figure 3: the upper end of the expanding mandrel with roller, rotated by 90 degrees with respect to FIG. 7 and on an enlarged scale,
Figure 4: a plan view of essential parts of a second embodiment with a control body made of steel used in a hand lever made of light metal, and
Figure 5: 2 shows a diagram with a comparative representation of the actuation forces in the prior art and in the subject of the invention,

In den Figuren 1 und 2 ist ein Aufweitewerkzeug 101 dargestellt, das einen aus Stahl bestehenden Werkzeuggrundkörper 102 mit einem ersten, starr angebrachten, gleichfalls aus Stahl bestehenden Handhebel 103, eine Bohrung 104, und einen in dieser axial verschiebbar gelagerten, aus der Bohrung mit einem äußeren verjüngten Ende 105a herausragenden Spreizdorn 105 besitzt. In dem gegenüberliegenden, gleichfalls aus dem Werkzeuggrundkörper 102 herausragenden Ende des Spreizdorns 105 ist mittels einer zylindrischen Rollenachse 106 eine frei drehbare Rolle 107 gelagert, deren Drehachse senkrecht zur Dornachse steht.In Figures 1 and 2, an expanding tool 101 is shown, the tool body 102 made of steel with a first, rigidly attached, also made of steel hand lever 103, a bore 104, and an axially displaceably mounted therein, from the bore with a outer tapered end 105a has protruding expanding mandrel 105. In the opposite end of the expanding mandrel 105, which also protrudes from the tool base body 102, a freely rotatable roller 107 is mounted by means of a cylindrical roller axis 106, the axis of rotation of which is perpendicular to the mandrel axis.

Der Werkzeuggrundkörper 102 besitzt ein Führungsteil 102a, in dem der Spreizdorn gelagert ist und das in etwa als Quader mit abgerundeten Ecken und Kanten geformt ist. Der Spreizdorn 105 ragt mit der Rolle 107 nach oben aus dem Führungsteil 102a heraus. Zwischen dem Führungsteil 102a und dem starr und einstückig angeformten Handhebel 103, der einen T-förmigen Querschnitt mit unten liegendem Flansch 103a besitzt, befindet sich ein Übergangsstück 102b mit entsprechend schrägen Wandflächen, durch das Stufen und Sprünge vermieden werden (die Anordnung entspricht in etwa derjenigen nach Figur 4). Führungsteil 102a und Übergangsstück 102b besitzen eine nach oben offene, strichpunktiert dargestellte spaltförmige Ausnehmung 102c, in die der nachfolgend näher beschriebene Steuerkörper 109 eintauchen kann (Figur 1).The tool body 102 has a guide part 102a, in which the expanding mandrel is mounted and which is shaped approximately as a cuboid with rounded corners and edges. The expanding mandrel 105 protrudes with the roller 107 upward out of the guide part 102a. Between the guide part 102a and the rigidly and integrally molded hand lever 103, which has a T-shaped cross section with the flange 103a at the bottom, there is a transition piece 102b with correspondingly sloping wall surfaces, by means of which steps and jumps are avoided (the arrangement roughly corresponds to that according to Figure 4). The guide part 102a and the transition piece 102b have a broken line, shown open at the top gap-shaped recess 102c into which the control body 109 described in more detail below can dip (FIG. 1).

Gleichfalls im Werkzeuggrundkörper 102 ist mittels eines Gelenkzapfens 108 der auf die Rolle 107 einwirkende schwenkbare Steuerkörper 109 gelagert, der mit einem zweiten, schwenkbaren Handhebel 110 einstückig verbunden ist, der gleichfalls einen T-förmigen Querschnitt aufweist, wobei der Flansch 110b diesmal oben liegt.Likewise in the tool base body 102, the pivotable control body 109 acting on the roller 107 is mounted by means of a pivot pin 108, which is connected in one piece to a second, pivotable hand lever 110, which likewise has a T-shaped cross section, the flange 110b being located at the top this time.

Steuerkörper 109 und der Steg 110c haben die gleiche Dicke. Durch den Steuerkörper 109 ist der Spreizdorn 105 bei Hebelbetätigung im Uhrzeigersinne in die Stellung gemäß Figur 1 um einen vorgegebenen Hub aus dem Grundkörper heraus gegen einen mit dem Grundkörper verbindbaren Satz von radial beweglich in einer Gewindehülse 112 geführten Spreizbacken 111 verschiebbar. Die Gewindehülse 112 ist zusammen mit den Spreizbacken 111 auf ein Gegengewinde 112a aufschraubbar, das konzentrisch zum Spreizdorn 105 an der Unterseite des Führungsteils 102a angeordnet ist. Die auch als Spreizkopf bezeichneten Teile 111 und 112 und ihre Arbeitsweise sind Stand der Technik, so daß sich ein näheres Eingehen hierauf erübrigt.Control body 109 and web 110c have the same thickness. By the control body 109, the expanding mandrel 105 can be moved clockwise into the position according to FIG. 1 by a predetermined stroke out of the base body against a set of radially movable jaws 111 in a threaded sleeve 112 that can be connected to the base body. The threaded sleeve 112 can be screwed together with the expanding jaws 111 onto a counter thread 112a which is arranged concentrically with the expanding mandrel 105 on the underside of the guide part 102a. The parts 111 and 112, which are also referred to as expansion heads, and their mode of operation are state of the art, so that there is no need to go into them in detail.

Die Angaben "oben" und "unten" beziehen sich auf die in den Figuren dargestellte Lage.The information "above" and "below" refer to the position shown in the figures.

Die Rollenachse 106 ist im Durchmesser merklich kleiner als die Rolle 107 bzw. deren Lauffläche 107a, die beim Aufweitevorgang auf einer ersten Steuerkurve 113 des Steuerkörpers 109 abrollt. Mittels der Rollenachse 106 ist die Rolle 107 in und zwischen zwei nach innen von parallelen Wänden begrenzten Seitenwangen 105b und 105c des Dorns 105 gelagert, d.h. in einem Spalt (Figur 3). Die Zylinderfläche der Rolle 107 berührt aber nicht Oberflächenteile des Spreizdorns 105: Die Abstützung der Rolle 107 im Spreizdorn erfolgt ausschließlich über die Rollenachse 106.The roller axis 106 is noticeably smaller in diameter than the roller 107 or its running surface 107a, which rolls on a first control curve 113 of the control body 109 during the expansion process. By means of the roller axis 106, the roller 107 is mounted in and between two side cheeks 105b and 105c of the mandrel 105 which are delimited inward by parallel walls, i.e. in a gap (Figure 3). However, the cylindrical surface of the roller 107 does not touch surface parts of the expanding mandrel 105: the roller 107 is supported in the expanding mandrel exclusively via the roller axis 106.

Der Steuerkörper 109 besitzt einen von einer zur anderen Seite durchgehenden, bogenförmig um die Schwenkachse 108 verlaufenden Schlitz 114, der auf einer Seite durch die erste Steuerkurve 113 und auf der gegenüberliegenden Seite durch eine zweite Steuerkurve 115 begrenzt ist. Die lichte Weite des Schlitzes 114 entspricht an jeder Stelle dem Durchmesser der Rolle 107 (zuzüglich eines geringen Spiels), so daß die Rolle 107 im Schlitz 114 eingeschlossen und in beiden Bewegungsrichtungen des Spreizdorns zwangsgeführt ist, wobei die Steuerkurve 113 den Aufweitevorgang und die die Rolle 107 hintergreifende Steuerkurve 115 den Zwangsrückzug bewirkt. Die Rückzugseinrichtung 126 wird durch einen die Steuerkurve 115 tragenden Teil des Steuerkörpers 109 gebildet.The control body 109 has a slot 114 which extends from one side to the other and runs in an arc around the pivot axis 108 and is delimited on one side by the first control cam 113 and on the opposite side by a second control cam 115. The clear width of the slot 114 corresponds at every point to the diameter of the roller 107 (plus a small amount of play), so that the roller 107 is enclosed in the slot 114 and positively guided in both directions of movement of the expanding mandrel, the control curve 113 the expanding process and the roller 107 engaging control curve 115 causes the forced retraction. The retraction device 126 is formed by a part of the control body 109 which carries the control curve 115.

Beide Handhebel 103 und 110 besitzen an ihren hier nicht dargestellten Enden Handgriffe, so daß sich die beiden Handhebel in Bezug auf den Werkzeuggrundkörper 102 wie eine Zange betätigen lassen. Figur 1 zeigt die beiden Handhebel 103 und 110 in ihrer einander am meisten angenäherten Stellung. Es ist jedoch erkennbar, daß sich der zweite Handhebel 110 aus der gezeichneten Stellung entgegen dem Uhrzeigersinn um einen Schwenkwinkel von mehr als 90 Grad, d.h. über die Achse A-A hinaus verschwenken läßt. Die Steuerkurve 113 hat dabei in Bezug auf den Gelenkzapfen 108 eine solche geometrische Form, daß dem Fließverhalten des Werkstücks und dem Verlauf der Betätigungskräfte in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Handhebels 110 optimal Rechnung getragen wird, und daß dabei insbesondere die Betätigungskraft am Handhebel 110 über die letzten 20 Grad des Schwenkwinkels des Handhebels im wesentlichen konstant ist. Ein solcher Kräfteverlauf ist in Figur 5 durch die mittlere Kurve dargestellt.Both hand levers 103 and 110 have handles at their ends (not shown here), so that the two hand levers can be actuated like pliers with respect to the tool base body 102. Figure 1 shows the two Hand levers 103 and 110 in their most approximated positions. However, it can be seen that the second hand lever 110 can be pivoted counterclockwise from the position shown by a pivoting angle of more than 90 degrees, ie beyond the axis AA. The control curve 113 has a geometric shape with respect to the pivot pin 108 that the flow behavior of the workpiece and the course of the actuating forces are optimally taken into account as a function of the angular position of the hand lever 110, and that in particular the actuating force on the hand lever 110 via the last 20 degrees of the pivot angle of the hand lever is substantially constant. Such a course of forces is shown in FIG. 5 by the middle curve.

Der Steuerkörper 109 paßt im Bereich beider Steuerkurven 113 und 115 mit geringem Spiel in den Spalt zwischen den Seitenwangen 105b und 105c des Spreizdorns 105, so daß dieser auch gegen ein Verdrehen zwischen den beiden Seitenwangen geführt ist (Figur 3).The control body 109 fits in the area of both control curves 113 and 115 with little play in the gap between the side cheeks 105b and 105c of the expanding mandrel 105, so that it is also guided against rotation between the two side cheeks (FIG. 3).

Die beiden halbzylindrisch-konkav geformten Enden 116 und 117 des bogenförmigen Schlitzes 114 sind durch die Steuerkurven 113 bzw. 115 miteinander verbunden, und ihre Krümmungsmittelpunkte, die in den beiden möglichen Endstellungen alternativ mit der Achse der Rolle 107 zusammenfallen, haben nach Maßgabe des Hubes des Spreizdorns 5 unterschiedliche Abstände von der Schwenkachse 108. Der Kurvenverlauf ist monoton, d.h. keine Stellung des Spreizdorns wird beim Schwenken des Steuerkörpers in einer Richtung zweimal durchlaufen.The two semicylindrical-concave ends 116 and 117 of the arcuate slot 114 are connected to one another by the control cams 113 and 115, respectively, and their centers of curvature, which alternatively coincide with the axis of the roller 107 in the two possible end positions, have, according to the stroke of the Expanding mandrel 5 different distances from the pivot axis 108. The course of the curve is monotonous, ie no position of the expanding mandrel is passed through twice when the control body is pivoted in one direction.

Die Enden 116 und 117 bilden Anschläge für die Begrenzung des Schwenkwinkels des schwenkbaren Handhebels 110, wobei der eine Anschlag (Ende 116) die Annäherung der Handhebel bis auf einen Mindestabstand begrenzt, der eine Fingerquetschung verhindert (Figur 1). Der andere Anschlag (Ende 117) begrenzt die Öffnungsbewegung der Handhebel gemäß Figur 2.The ends 116 and 117 form stops for limiting the pivoting angle of the pivotable hand lever 110, the one stop (end 116) limiting the approach of the hand levers to a minimum distance that prevents pinching (FIG. 1). The other stop (end 117) limits the opening movement of the hand levers according to FIG. 2.

Der bogenförmige Schlitz 114 hat in Bezug auf die Schwenkachse 108 des Steuerkörpers 109 und die Rolle 107 einen solchen Verlauf, daß die Betätigungskraft am beweglichen Handhebel 110 über die letzten 20 Grad des Schwenkwinkels des Handhebels im wesentlichen konstant ist.The arcuate slot 114 has a course with respect to the pivot axis 108 of the control body 109 and the roller 107 such that the actuating force on the movable hand lever 110 is essentially constant over the last 20 degrees of the pivot angle of the hand lever.

Der Steuerkörper 109 bildet das eine Ende des aus Schmiedestahl bestehenden schwenkbaren Handhebels 110 und besitzt ein Auge 118 für die Lagerung auf dem Gelenkzapfen 108. Dieser durchsetzt einen Spalt 119 im Grundkörper 102 und ist in diesem seitlich außerhalb des Spreizdorns 105 auf der den Handhebeln 103 und 110 gegenüberliegenden Seite beiderseits des Spalts 119 im Grundkörper 102 gelagert. Um keine Behinderung zwischen dem Auge 118 und dem Spreizdorn 105 eintreten zu lassen, ist letzterer in Verlängerung des Spaltes zwischen den Seitenwangen 105b und 105c auf einer Seite mit einer eingefrästen Nut 120 versehen. Es ist auch erkennbar, daß der Gelenkzapfen 108 nahe am Gegengewinde 112a liegt.The control body 109 forms one end of the pivotable hand lever 110 made of forged steel and has an eye 118 for mounting on the pivot pin 108. This passes through a gap 119 in the base body 102 and is laterally outside of the expanding mandrel 105 on the hand levers 103 and 110 opposite side mounted on both sides of the gap 119 in the base body 102. In order to prevent any interference between the eye 118 and the expanding mandrel 105, the latter is provided with a milled groove 120 on one side as an extension of the gap between the side cheeks 105b and 105c. It can also be seen that the pivot pin 108 is close to the counter thread 112a.

Das dem Gelenkzapfen 108 zugekehrte Teil des Steuerkörpers 109 bildet wegen des Schlitzes 114, der auch als Kulisse bezeichnet werden kann, gewissermaßen einen Bügel, der die Steuerkurve 115 trägt. Um den vollen Querschnitt des Spreizdorns möglichst weitgehend zu erhalten, ist der Steuerkörper 109 seitlich des Auges 118 mit einer Ausnehmung 121 versehen (Figur 2), so daß sich die Unterkante des Steuerkörpers 109 in der Endstellung gemäß Figur 6 in dem besagten Spalt gewissermaßen um den Spreizdorn herumlegt.The part of the control body 109 which faces the pivot pin 108 forms because of the slot 114, which is also called Backdrop can be referred to as a bracket that carries the cam 115. In order to maintain the full cross-section of the expanding mandrel as much as possible, the control body 109 is provided with a recess 121 on the side of the eye 118 (FIG. 2), so that the lower edge of the control body 109 in the end position according to FIG Spreading mandrel laying around.

Es ist einigermaßen verblüffend, daß trotz des Querversatzes des Gelenkzapfens 108 gegenüber der Achse des Spreizdorns 105 keine störenden Querkräfte auf den Spreizdorn ausgeübt werden, die eine Schwergängigkeit des Spreizdorns in seiner Führung zur Folge haben könnten.It is somewhat surprising that, despite the transverse offset of the pivot pin 108 with respect to the axis of the expanding mandrel 105, no disturbing transverse forces are exerted on the expanding mandrel which could result in the expanding mandrel becoming stiff in its guidance.

Figur 4 zeigt ein anders ausgebildetes Aufweitewerkzeug 201. In diesem Fall ist der Steuerkörper 209 als plattenförmiges Bauteil - gleichfalls aus Stahl - ausgeführt und starr in einen parallelwandigen Schlitz 222 des beweglichen Handhebels 210a eingesetzt. Dieser Handhebel ist im Bereich des Spreizdorns 205 zu einem Gehäuse 223 ausgestaltet, das in Figur 4 den Werkzeuggrundkörper verdeckt und auch - in einer nicht gezeigten Seitenansicht - den Spreizdorn 205 und die Rolle einschließt und damit gleichfalls verdeckt. Der Werkzeuggrundkörper und die beiden Handhebel (von denen nur 210 sichtbar ist) bestehen in diesem Fall aus einer Leichtmetall-Legierung, so daß eine erhebliche Gewichtsverminderung eintritt.FIG. 4 shows a differently designed expansion tool 201. In this case, the control body 209 is designed as a plate-shaped component - likewise made of steel - and is rigidly inserted into a parallel-walled slot 222 in the movable hand lever 210a. This hand lever is configured in the region of the expanding mandrel 205 to form a housing 223, which in FIG. 4 hides the basic tool body and also — in a side view, not shown — includes the expanding mandrel 205 and the roller and thus also conceals it. In this case, the tool body and the two hand levers (only 210 of which are visible) are made of a light metal alloy, so that there is a considerable reduction in weight.

Das Gegengewinde 112a ist in diesem Fall auf der Außenfläche eines Ansatzteils 224 angeordnet, das mittels eines hohlzylindrischen Fortsatzes mit dem Werkzeuggrundkörper verbunden ist. Zur Erläuterung wird auf Figur 2 zurückgegriffen, in die dieser Fortsatz 125 gestrichelt eingezeichnet ist, um seine Geometrie und Lage zu charakterisieren. Ansatzteil 224 und Fortsatz 125, die einstückig ausgebildet sind und aus Stahl bestehen, haben eine durchgehende Bohrung, die die axiale Führung für den Spreizdorn 105 bzw. 205 bildet. Es versteht sich, daß bei einer Ausbildung des Werkzeuggrundkörpers aus Stahl auf das Einsetzen der Teile 224 und 125 verzichtet werden kann.The counter thread 112a is arranged in this case on the outer surface of an attachment part 224, which by means of a hollow cylindrical extension is connected to the tool body. For explanation, reference is made to FIG. 2, in which this extension 125 is drawn with a broken line in order to characterize its geometry and position. Extension piece 224 and extension 125, which are formed in one piece and are made of steel, have a continuous bore which forms the axial guide for the expanding mandrel 105 and 205, respectively. It goes without saying that the parts 224 and 125 can be dispensed with when the steel tool body is formed.

Von besonderer Bedeutung im Hinblick auf die kompakte Ausführung des Erfindungsgegenstandes ist auch die Lage des Gelenkzapfens 108 in einer Ebene unterhalb einer durch die Rollenachse 106 gelegten Ebene (beide Ebenen senkrecht zur Dornachse A-A gedacht), d.h. zwischen jeder möglichen Stellung der Rollenachse 106 und dem verjüngten Ende 105a des Spreizdorns 105. Dadurch wird eine Verlängerung des Werkzeuggrundkörpers 102 in Richtung der Achse A-A nach oben über das Ende des Spreizdorns hinaus überflüssig.Of particular importance with regard to the compact design of the subject matter of the invention is the position of the pivot pin 108 in a plane below a plane defined by the roller axis 106 (both planes perpendicular to the mandrel axis A-A), i.e. between any possible position of the roller axis 106 and the tapered end 105a of the expanding mandrel 105. This makes an elongation of the tool base body 102 in the direction of the axis A-A upward beyond the end of the expanding mandrel unnecessary.

Figur 5 zeigt ein Diagramm, bei dem auf der Abszisse die Durchmesserdifferenz Δ D bzw. der doppelte Aufweiteweg in Millimeter aufgetragen ist, auf der Ordinate hingegen - in dimensionslosen Einheiten - die Betätigungskraft zwischen den beiden Handhebeln 103 und 110. Auf der Ordinate wurden deswegen dimensionslose Einheiten gewählt, weil die Betätigungskraft natürlich abhängig ist von dem aufzuweitenden Durchmesser, der Wandstärke und den Verformungseigenschaften des Werkstücks. Der erste Millimeter des Weges der Durchmesservergrößerung der Spreizbacken erfolgt im sogenannten Leerhub. Hierbei sind nur die geringen Reibungskräfte im System zu überwinden. Das Werkstück wird alsdann zunächst bis zu einem Punkt P elastisch verformt; daran schließt sich eine plastische Verformung des Werkstoffs an, bis das Werkstück den Enddurchrmesser erreicht hat (gestrichelte Linie). Die geringe Rückfederung nach Entlastung des Werkstücks sei hier vernachlässigt.FIG. 5 shows a diagram in which the diameter difference .DELTA.D or the double expansion path in millimeters is plotted on the abscissa, whereas the actuation force between the two hand levers 103 and 110 is plotted on the ordinate - in dimensionless units Units selected because the actuating force is of course dependent on the diameter to be expanded, the wall thickness and the Deformation properties of the workpiece. The first millimeter of the path of increasing the diameter of the expanding jaws takes place in the so-called idle stroke. Only the low frictional forces in the system can be overcome. The workpiece is then first elastically deformed up to a point P; This is followed by a plastic deformation of the material until the workpiece has reached the final diameter (dashed line). The low springback after relieving the workpiece is neglected here.

Die obere Kurve C1 zeigt den Kräfteverlauf bei einem Aufweitewerkzeug, bei dem die Steuerkurve 113 auf dem inneren stumpfen Ende des Spreizdorns gleitet. Es ist deutlich erkennbar, daß der Kraftbedarf progressiv bis zu einem sehr hohen Endwert ansteigt.The upper curve C1 shows the course of forces in an expansion tool in which the control curve 113 slides on the inner blunt end of the expanding mandrel. It can be clearly seen that the power requirement increases progressively up to a very high final value.

Die untere Kurve C2 zeigt den Kräfteverlauf bei einem Kniehebelexpander, und es ist deutlich erkennbar, daß der Kraftbedarf nach Überschreitung eines Maximums drastisch bis auf einen sehr geringen Wert abfällt. Dieser Rückgang der Betätigungskraft geht jedoch keineswegs mit einer Reduzierung der Kräfte im System einher. Das Gegenteil ist vielmehr der Fall: Da die gestreckte Lage der Gelenkstellen des Kniehebelsystems im Bereich der gestrichelten Linie erreicht wird, steigen die Kräfte notwendigerweise bis auf den Wert Unendlich, eine entsprechende Gegenkraft vorausgesetzt, die beispielsweise auch durch eine zu enge Toleranz ungewollt auftreten kann.The lower curve C2 shows the force curve in the case of a toggle lever expander, and it can be clearly seen that the force requirement drops drastically to a very low value after a maximum has been exceeded. However, this decrease in operating force is in no way accompanied by a reduction in the forces in the system. On the contrary, the opposite is the case: Since the stretched position of the articulation points of the toggle lever system is reached in the area of the dashed line, the forces necessarily increase to the value infinity, provided a corresponding counterforce is provided, which can also occur unintentionally due to a too narrow tolerance, for example.

Die mittlere Kurve C3 beschreibt den Kräfteverlauf beim erfindungsgemäßen Antriebssystem, und es ist deutlich erkennbar, daß die Betätigungskraft zumindest im letzten Teil des Aufweiteweges des Werkstücks im wesentlichen konstant bleibt. Berühren sich hierbei irgendwelche Teile innerhalb des Antriebssystems, so erfolgt ein abrupter Kraftanstieg in Richtung des Kurvenabschnitts C4, d.h. der Bedienungsperson wird sofort signalisiert, daß an dieser Stelle keine weitere Aufweitung mehr möglich ist.The middle curve C3 describes the course of forces in the drive system according to the invention, and it is clear recognizable that the actuating force remains essentially constant at least in the last part of the expansion path of the workpiece. If any parts touch within the drive system, there is an abrupt increase in force in the direction of curve section C4, ie the operator is immediately signaled that no further expansion is possible at this point.

Es ist natürlich möglich, auch dem Steuerkörper bzw. der Steuerkurve 113 einen solchen Verlauf zu geben, daß die Betätigungskraft gegen Ende des Aufweitevorgangs drastisch abfällt. Dies wäre beispielsweise dann der Fall, wenn die Steuerkurve 113 in dem Teilabschnitt, der zu allerletzt zum Einsatz kommt, nahezu tangential zu einem Radius verläuft, der durch die Rollenachse 106 verläuft. Dies ist aber nicht der Sinn der Anordnung. Es ist aber umgekehrt unmöglich, den Kräftebedarf nach einem Antriebssystem gemäß der Kurve C1 abzusenken oder den Kräftebedarf bei einem Kniehebel-System gemäß der Kurve C2 entsprechend anzuheben. Ein Kniehebel-System hat nun einmal die unvermeidbare Eigenschaft, daß die Abtriebskräfte beim Eintritt aller Gelenkachsen in die gestreckte Lage gegen Unendlich gehen, während die Antriebskräfte gleichzeitig praktisch zu Null werden. Die Beeinflußbarkeit der Betätigungskräfte ist auch der Hauptgrund dafür gewesen, daß sich der bekannte Nockenantrieb des Spreizdorns über mehrere Jahrzehnte auf dem Markt bewährt hat.It is of course possible to also give the control body or the control cam 113 such a course that the actuating force drops drastically towards the end of the expansion process. This would be the case, for example, if the control curve 113 runs almost tangentially to a radius that runs through the roller axis 106 in the subsection that is ultimately used. But this is not the point of the arrangement. Conversely, it is impossible to lower the power requirement for a drive system according to curve C1 or to increase the power requirement for a toggle lever system according to curve C2. A toggle lever system has the inevitable property that the output forces go towards infinity when all joint axes enter the extended position, while the drive forces become practically zero at the same time. The fact that the actuating forces can be influenced has also been the main reason that the known cam drive of the expanding mandrel has proven itself on the market for several decades.

Claims

Expander tool (101, 201) for hollow workpieces, in particular hollow cylindrical ones, comprising a tool base body (102, 202) having a first hand lever (103) and a bore (104), a therein axially displaceably mounted expanding mandrel (105, 205) which protrudes from the bore with an external narrowed end (105a), a pivotable control body (109, 209), which is also mounted in the tool base and acts on the expanding mandrel and which has a perpendicular axis (hinge pin 108) to the bore axis and is connected to a second pivotable hand lever (110, 210), by means of which the expanding mandrel is displaceable, on operation of the lever by a specified lift, from the base towards a set of radially guided movable expanding jaws (111) Zhich are connected to the base, in which respect the two hand levers (103, 110, 210) are pivotable towards one another in pincer fashion, and the expanding mandrel (105, 205) has at its internal end two lateral cheeks (105b, 105b) and a slot therein-between, which is engaged by a retracting device for the expanding mandrel (105, 205) which effectively connects the expanding mandrel (105, 205) with the second hand lever (110, 210), characterised in that
a) in the slot is arranged a roller (107), which is freely rotatable relative to the expanding mandrel and which comprises a cylinder surface (107a) and a therefrom offset coaxial roller axis (106) which is mounted in the lateral cheeks (105, 105c) without the cylinder surface (107a) itself being supported in the expanding mandrel; and that

b) the control body (109) is arranged as a gate guide, and the retracting device (126) is arranged as a part of the control body which reaches behind the roller (107).
Expander tool according to claim 1, characte rised in that
a) the control body (109) comprises a slot (114) which extends arc-shaped around its pivot axis (hinge pin 108), its two ends (116, 117) presenting, in dependence of the lift of the expanding mandrel (105), different distances from said pivot axis (hinge pin 108) and the clearance of which corresponds with the diameter of the roller (107), and wherein the roller (107) is guided in both movement directions of the expanding mandrel (105); and that

b) the control body (109) is at least partially guided between the two lateral cheeks (105b, 105c) of the expanding mandrel (105) in that the thickness of the control body (109) corresponds at least in parts with the clearance of the lateral cheeks (105b, 105c).
Expander tool according to claim 2, characte rised in that the ends (116, 117) of the arc-shaped slot (114) have stops for defining the pivot angle of the pivotable hand lever (110, 110a).
Expander tool according to claim 2, characte rised in that the arc-shaped slot (114) extends relative to the pivot axis (108) of the control body (109) and the roller (107) in such a manner that the operational force on the movable hand lever (110, 110a) is substantially constant at least over the last 20 degrees of the pivot angle of the hand lever.
Expander tool according to claim 1, characte rised in that the roller end (105d) of the expanding mandrel (105) protrudes from the base body (102).
Expander tool according to claim 1, characte rised in that the control body (109) forms the one end of the pivotable hand lever (110, 110a) and has an eye (118) for passing through of a hinge pin (108), which passes through a gap (119) in the base body (102) and which is mounted laterally therein outside the expanding mandrel (105) on the side opposite the hand levers (103, 110, 210) on both sides of the gap (119) in the base body (102).
Expander tool according to claim 1, characte rised in that the pivot axis (108) is arranged in a first plane which extends between a second plane in which the roller axis (106) extends in any possible position and the narrowed end (105a) of the expanding mandrel (105), in which respect the two said planes extend radially to the axis A-A respectively.
Expander tool according to claim 1, characte rised in that the control body (209) is arranged as a plateshaped component and inserted into a parallel-walled slot (222) of the movable hand lever (210).
Expander tool according to claim 1, characte rised in that the base body of the tool (102, 202) and the two hand levers (103, 110, 210) are made of a light-metal alloy, and the control body (109, 209) is made of steel.
Expander tool according to claim 9, wherein the base body of the tool (102, 202) comprises a concentric counter-thread relative to the expanding mandrel (105, 205), onto which the set of expanding cheeks (111) is screwed by means of a threaded bushing (112), characterised in that the counter-thread (112a) is arranged on the external surface of a receiving element (124, 224) which is connected to the base body of the tool (102, 202) by means of a hollow cylindrical extension (125), and that the continuous bore of receiving element (124, 224) and extension (125) is the axial guide for the expanding mandrel (105, 205).