EP0619153A1 - Expander tool for hollow workpieces - Google Patents

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EP0619153A1
EP0619153A1 EP93105592A EP93105592A EP0619153A1 EP 0619153 A1 EP0619153 A1 EP 0619153A1 EP 93105592 A EP93105592 A EP 93105592A EP 93105592 A EP93105592 A EP 93105592A EP 0619153 A1 EP0619153 A1 EP 0619153A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
hand lever
expanding mandrel
expanding
tool
expansion
Prior art date
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Granted
Application number
EP93105592A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP0619153B1 (en
Inventor
Ewald Wagner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rothenberger Werkzeuge AG
Original Assignee
Rothenberger Werkzeugemaschinen GmbH
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Filing date
Publication date
Priority to DE4200020A priority Critical patent/DE4200020C1/en
Application filed by Rothenberger Werkzeugemaschinen GmbH filed Critical Rothenberger Werkzeugemaschinen GmbH
Priority to EP93105592A priority patent/EP0619153B1/en
Priority to ES93105592T priority patent/ES2110535T3/en
Priority to AT93105592T priority patent/ATE160103T1/en
Priority to DK93105592T priority patent/DK0619153T3/en
Publication of EP0619153A1 publication Critical patent/EP0619153A1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D41/00—Application of procedures in order to alter the diameter of tube ends
    • B21D41/02—Enlarging
    • B21D41/026—Enlarging by means of mandrels

Definitions

  • the invention relates to an expanding tool for hollow, in particular hollow cylindrical, workpieces according to the preamble of patent claim 1.
  • the starting point of the invention is such a tool according to DE-A-39 30 710 A1.
  • Such expanding tools are also referred to as expanders or - because of the two hand levers - as expander pliers.
  • the ratio of the stroke of the expanding mandrel to the radial path of the expanding jaws is determined by the opening angle of the expanding mandrel end.
  • Such expanders include entire sets of expander heads with radially movable expansion jaws of different outside diameters, which have to be exchangeable quickly for the purpose of expanding pipes of different diameters. There is also a requirement that the expander heads are compatible with existing expanders and vice versa.
  • a sleeve designed as a toothed rack between the expanding mandrel and the tool base body, into which sleeve the expanding mandrel is detachably inserted by means of a locking mechanism.
  • a partially flying bearing initially reduces the guiding accuracy of the expanding mandrel.
  • dead corners are formed for the accumulation of dirt, the diameter (in the area of the expanding mandrel bearing) and the weight of the expander are increased.
  • the weight and volume of the expansion heads increase because each of them has an expanding mandrel.
  • the tube With the one hand lever, the tube must first be clamped against an axial displacement between two jaws with semi-cylindrical recesses, then the expanding mandrel must be pressed against and into the tube end with the second hand lever.
  • the two hand levers must therefore be operated independently of one another in time, so that one cannot absorb the reaction force of the other, e.g. with pliers.
  • both measures require the entire strength of the operator.
  • the hand levers can be actuated in two different swivel planes, which are at a distance from one another and both are also laterally outside the longitudinal axis of the toothed rack, so that for this reason alone the device cannot be operated "freely".
  • the problem of enlarging a radial path of expansion jaws did not arise in the absence of an expansion head with individually movable expansion jaws.
  • a generic expander is known from DE-A-39 30 710 A1, in which the expanding mandrel is driven in one direction by a cam with a predetermined curve and force profile via a roller. To bring about a forced retraction in the other direction, a pull tab with a dead gear is provided between the hand lever and the expanding mandrel.
  • This design results in a noticeable increase in the size of the main body of the tool, an increase in the number of components and thus an increase in weight and in an increase in the number of machining operations and the volume of material to be machined.
  • Another expander is known from DE-C-40 17 404 C1, in which the roller mounted in the inner end of the expanding mandrel is guided between two control cams, which delimit an arcuate slot, so that a forced movement of the expanding mandrel is also brought about in both directions.
  • the invention is therefore based on the object of specifying an expansion tool of the type described in the introduction, in which expansion heads with a conventional opening angle of their interacting sliding surfaces with the end of the expanding mandrel can be used, in which the stroke of the expanding mandrel and the opening travel of the expanding jaws are increased, and in addition there is a forced withdrawal.
  • expansion heads with conventional opening angles of their sliding surfaces interacting with the expanding mandrel end can be connected. This increases the stroke of the expanding mandrel and the opening path of the expanding jaws. In addition, there is a forced retraction of the expanding mandrel when the hand lever moves in the opposite direction, and the maximum actuation forces can be reduced. Finally, the dimensions and weight of the expander are significantly smaller, and the machining volume and the number of parts are also significantly reduced.
  • the expanding mandrel which is subjected to pressure when expanding, remains permanently in the basic tool body and is guided directly in this and over a very long length of its cylindrical part.
  • the expander heads have a correspondingly reduced weight and volume.
  • the effective lever length is increased.
  • an expanding tool 1 for expanding the ends of hollow cylindrical workpieces is shown, the tool body 2 made of forged steel with a first, rigidly attached, also made of steel hand lever 3, a bore 4, and one in this axially displaceably mounted, from the bore with an outer tapered end 5a protruding expanding mandrel 5.
  • the opposite end of the expanding mandrel 5 is designed as a toothed rack 6 which runs parallel to the axis A-A of the expanding mandrel 5 and the bore 4, i.e. whose profile center plane extends at least in the immediate vicinity of the axis A-A and parallel to it.
  • the expanding mandrel 5 is formed from a cylindrical pin, so that its side facing away from the toothing is designed as a cylindrical surface 7 which is slidably guided in the bore 4.
  • the tool base body 2 is shaped approximately as a cuboid with rounded corners and edges and, including the molded hand lever 3, is mirror-symmetrical to a plane through the axis AA (plane of the drawing) and is provided by milling with a slot-shaped recess 8 opening into the bore 4, which of parallel wall surfaces is limited, of which only the rear wall surface 8a is visible in Figure 3.
  • the tool base body 2 has the appearance and function of a bearing block for the movable hand lever 10 at this point. It can be seen that the toothing of the toothed rack 6 is accessible from the recess 8.
  • a gear further toothing 9 which is concentric with a pivot pin 11 and forms a rack with the rack 6, i.e. is complementary to their interlocking.
  • the pivot pin 11 is mounted on both sides of the recess 8 in the tool body 2.
  • the toothing 9 is larger than a quadrant of a complete gear, and the pivot axis S is at a distance of 12 mm from the axis A-A, which results in the required stroke H of the expanding mandrel 5 for a given pivot angle of the hand lever 10 of somewhat more than 90 °.
  • the gear quadrant extends from approximately 3 o'clock to 7.30 a.m. (90 ° to 225 °).
  • the expanding mandrel 5 cooperates with its end 5a with an expansion head 12 which consists of six to eight sector-shaped expanding jaws 12a which are individually movable radially to the axis A-A and surround the expanding mandrel end 5a.
  • the expansion head 12 is only shown very schematically, since entire sets of such interchangeable expansion heads are standardized accessories.
  • the concentric toothing 9 is connected in one piece to the movable hand lever 10, which is also made of forged steel and is shown individually in FIG. 2.
  • the movable hand lever 10 is L-shaped with a shorter leg 10a and a longer leg 10b (dash-dotted line in each case).
  • the end of the shorter leg 10a is provided with the concentric toothing 9 in the drawn position of the gear quadrant and with a bore 13 for receiving the pivot pin 11 mounted on both sides of the recess 8 in the tool base body 2, and the longer leg 10b with the handle end 10c engages over the blunt one Expanding mandrel end 5b.
  • the end of the movable hand lever 10 mounted in the tool base body 2, including the concentric toothing 9, is essentially designed as a plate-shaped component.
  • the longer leg 10b of the movable hand lever 10 has a stop 10d, with which the hand lever 10 is supported on the tool base body 2 at the end of the expansion movement according to FIG. 3 with at least approximately parallel alignment of the two hand levers 3, 10 with respect to one another.
  • the expanding tool 1 has a stroke H of the expanding mandrel 5 of at least 15 mm, preferably of at least 18 mm, with an opening angle of the expanding mandrel end 5a of 18 ° and an actuation angle of the movable hand lever of 90 ° (arrow 14 in FIG. 3).
  • Both hand levers 3 and 10 lie in the same plane of symmetry as the axis AA of the expanding mandrel 5. Since the swivel axis S runs perpendicular to this plane of symmetry, the swivel path of the hand lever 10 (arrow 14) also lies in this plane of symmetry, so that the device can be tilted and can be operated like a pair of pliers without clamping or any other fixed attachment.

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Abstract

An expander tool (1) for hollow work pieces has a tool main body (2) with a first hand lever (3), a hole (4), an expansion mandrel (5) which can be displaced axially in the latter and projects with an outward-tapering end (5a) into an exchangeable expansion head (12) with radially moveable expansion jaws (12a), and a second hand lever (10), which can be pivoted about a pivoting axis (S) in a recess (8) in the tool main body (2). When the lever is operated, the expansion mandrel (5) is moved in both directions relative to the main body. To increase the opening travel of the expansion jaws while retaining the opening angle of the end (5a) of the expansion mandrel unaltered, the following measures are taken: a) at its other end (5b), the end opposite the hand levers (3, 10), the expansion mandrel (5) is designed as a rack (6) and, on the remainder of its circumference, has a cylindrical surface (7) which is supported in the hole (4), and b) at its end supported in the recess (8) in the tool main body (2), the moveable hand lever (10) is connected to a toothing (9) concentric with the pivoting axis (S) and engaging in the rack. <IMAGE>

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.

Ausgangspunkt der Erfindung ist ein derartiges Werkzeug nach Der DE-A-39 30 710 A1.The starting point of the invention is such a tool according to DE-A-39 30 710 A1.

Derartige Aufweitewerkzeuge werden auch als Expander oder - wegen der beiden Handhebel - als Expanderzangen bezeichnet. Das Verhältnis von Hub des Spreizdorns zu Radialweg der Spreizbacken liegt hierbei durch den Öffnungswinkel des Spreizdornendes fest. Zu derartigen Expandern gehören ganze Sätze von Expanderköpfen mit radial beweglichen Spreizbacken unterschiedlichen Außendurchmessers, die zum Zwecke der Expansion von Rohren unterschiedlichen Durchmessers rasch auswechselbar sein müssen. Außerdem besteht die Forderung, daß die Expanderköpfe mit bereits vorhandenen Expandern kompatibel sind und umgekehrt.Such expanding tools are also referred to as expanders or - because of the two hand levers - as expander pliers. The ratio of the stroke of the expanding mandrel to the radial path of the expanding jaws is determined by the opening angle of the expanding mandrel end. Such expanders include entire sets of expander heads with radially movable expansion jaws of different outside diameters, which have to be exchangeable quickly for the purpose of expanding pipes of different diameters. There is also a requirement that the expander heads are compatible with existing expanders and vice versa.

Durch die DE-A-28 07 988 A1 ist ein Expander mit Zahnstangenantrieb bekannt, bei dem die Arbeitsfläche des Spreizdorns derart umgekehrt angeordnet ist, daß sein Durchmesser in Richtung auf den Expansionskopf zunimmt, so daß der Spreizdorn beim Expandieren auf Zug beansprucht werden muß. Dadurch muß zusammen mit dem Expansionskopf auch der Spreizdorn ausgewechselt werden. Die Zugbeanspruchung des Spreizdorns hat weiterhin zur Folge, daß die Zahnstange und das Ritzel auf der den Handhebeln zugekehrten Seite des Spreizdorns angeordnet sein müssen, wodurch sich bei sonst gleichen Abmessungen die wirksame Hebellänge verkürzt. Um das Auswechseln der besagten Baugruppe zu ermöglichen, befindet sich zwischen dem Spreizdorn und dem Werkzeuggrundkörper eine als Zahnstange ausgebildete Hülse, in die der Spreizdorn mittels eines Verriegelungsmechanismus lösbar eingesetzt ist. Durch eine teilweise fliegende Lagerung nimmt zunächst einmal die Führungsgenauigkeit des Spreizdorns ab. Außerdem werden tote Ecken für die Ansammlung von Schmutz gebildet, der Durchmesser (im Bereich der Spreizdornlagerung) und das Gewicht des Expanders vergrößert. Außerdem steigen Gewicht und Volumen der Expansionsköpfe, da zu jedem von diesen ein Spreizdorn gehört.From DE-A-28 07 988 A1 an expander with rack and pinion drive is known, in which the working surface of the expanding mandrel is arranged in such a way that its diameter increases in the direction of the expansion head, so that the expanding mandrel must be subjected to tension when expanding. This means that the expanding mandrel must also be replaced together with the expansion head. The tensile stress on the expanding mandrel also has the consequence that the toothed rack and the pinion must be arranged on the side of the expanding mandrel facing the hand levers, which shortens the effective lever length while maintaining the same dimensions. In order to make it possible to replace said assembly, there is a sleeve designed as a toothed rack between the expanding mandrel and the tool base body, into which sleeve the expanding mandrel is detachably inserted by means of a locking mechanism. A partially flying bearing initially reduces the guiding accuracy of the expanding mandrel. In addition, dead corners are formed for the accumulation of dirt, the diameter (in the area of the expanding mandrel bearing) and the weight of the expander are increased. In addition, the weight and volume of the expansion heads increase because each of them has an expanding mandrel.

Ein weiteres, gleichfalls gattungsfremdes Gerät mit Zahnstangenantrieb ist ein vor Jahren unter der Bezeichnung "Batitub No. 1" (von der Fa. Bati-Sanit, Frankreich) vertriebenes Gerät, bei dem starre Aufweitedorne aus einem einteiligen Zylinder mit starker Anfasung mittels einer Zahnstange axial in Rohrenden eingepreßt wurden. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um ein zangenartiges Handwerkzeug: Das relativ schwere Gerät muß ortsfest angebracht, beispielsweise in einen Schraubstock eingespannt werden, um zwei gegenüber einer Grundplatte unabhängig voneinander schwenkbare Handhebel bedienen zu können.Another, likewise generic device with rack drive is a device sold years ago under the name "Batitub No. 1" (by Bati-Sanit, France), in which rigid expanding mandrels consist of a one-piece cylinder with strong chamfering axially using a rack were pressed into pipe ends. However, this is not a plier-like hand tool: the relatively heavy device must be fixed in place, for example clamped in a vice, in order to be able to operate two hand levers that can be pivoted independently of one another relative to a base plate.

Mit dem einen Handhebel muß zunächst das Rohr gegen eine axiale Verschiebung zwischen zwei Backen mit halbzylindrischen Ausnehmungen eingeklemmt gehalten werden, alsdann muß mit dem zweiten Handhebel der Aufweitedorn gegen und in das Rohrende gepreßt werden. Die beiden Handhebel müssen also zeitlich unabhängig voneiander bedient werden, so daß der eine nicht die Reaktionskraft des anderen aufnehmen kann, wie z.B. bei einer Zange. Trotz einer nicht ausreichenden Aufweitung erfordern beide Maßnahmen die ganze Kraft der Bedienungsperson. Die Handhebel sind in zwei unterschiedlichen Schwenkebenen betätigbar, die einen Abstand voneinander haben und beide auch noch seitlich außerhalb der Längsachse der Zahnstange liegen, so daß das Gerät schon aus diesem Grunde nicht "frei Hand" betrieben werden kann. Das Problem der Vergrößerung eines radialen Weges von Spreizbacken stellte sich hierbei in Ermangelung eines Expansionskopfes mit einzeln beweglichen Spreizbacken nicht.With the one hand lever, the tube must first be clamped against an axial displacement between two jaws with semi-cylindrical recesses, then the expanding mandrel must be pressed against and into the tube end with the second hand lever. The two hand levers must therefore be operated independently of one another in time, so that one cannot absorb the reaction force of the other, e.g. with pliers. Despite an insufficient expansion, both measures require the entire strength of the operator. The hand levers can be actuated in two different swivel planes, which are at a distance from one another and both are also laterally outside the longitudinal axis of the toothed rack, so that for this reason alone the device cannot be operated "freely". The problem of enlarging a radial path of expansion jaws did not arise in the absence of an expansion head with individually movable expansion jaws.

Durch die DE-A-39 30 710 A1 ist ein gattungsgemäßer Expander bekannt, bei dem der Spreizdorn in der einen Richtung durch einen Nocken mit vorgegebenem Kurven- und Kräfteverlauf über eine Rolle angetrieben wird. Zur Herbeiführung eines Zwangsrückzugs in der anderen Richtung ist zwischen dem Handhebel und dem Spreizdorn eine Zuglasche mit totem Gang vorgesehen. Diese Bauweise hat eine merkliche Vergrößerung des Werkzeuggrundkörpers, eine Vergrößerung der Zahl der Bauteile und damit eine Gewichtserhöhung und eine Vergrößerung der Zahl der Bearbeitungsvorgänge und des zu zerspanenden Materialvolumens zur Folge.A generic expander is known from DE-A-39 30 710 A1, in which the expanding mandrel is driven in one direction by a cam with a predetermined curve and force profile via a roller. To bring about a forced retraction in the other direction, a pull tab with a dead gear is provided between the hand lever and the expanding mandrel. This design results in a noticeable increase in the size of the main body of the tool, an increase in the number of components and thus an increase in weight and in an increase in the number of machining operations and the volume of material to be machined.

Durch die DE-C-40 17 404 C1 ist ein weiterer Expander bekannt, bei dem die im inneren Ende des Spreizdorns gelagerte Rolle zwischen zwei Steuerkurven geführt ist, die einen bogenförmigen Schlitz begrenzen, so daß gleichfalls eine Zwangsbewegung des Spreizdorns in beiden Richtungen herbeigeführt wird.Another expander is known from DE-C-40 17 404 C1, in which the roller mounted in the inner end of the expanding mandrel is guided between two control cams, which delimit an arcuate slot, so that a forced movement of the expanding mandrel is also brought about in both directions.

Den beiden zuletzt genannten Expandern ist es jedoch gemeinsam, daß der Hub des Spreizdorns durch den Verlauf der Steuerkurven von Nocken bzw. Schlitz begrenzt ist. Damit ist auch der radiale Weg der durch den Spreidorn unter Kraftumlenkung angetriebenen Spreizbacken der auswechselbaren Expansionsköpfe begrenzt.It is common to the two last-mentioned expanders that the stroke of the expanding mandrel is limited by the course of the control cams of the cam or slot. This also limits the radial path of the expanding jaws of the exchangeable expansion heads driven by the spreader mandrel under force deflection.

Nun hat es sich als erforderlich herausgestellt, den radialen Expansionsweg der Spreizbacken (Durchmesservergrößerung gegenüber der Ausgangsstellung) zu vergrößern, und zwar u.a. aus drei wesentlichen Gründen:

  • 1. Beim Aufweiten von Kunststoffrohren (z.B. für Fußbodenheizungen) erfolgt nach dem Herausnehmen der Spreizbacken aus dem gerade aufgeweiteten Kunststoffrohr ein Schrumpfen des Rohres, so daß der Aufweitevorgang mit einem Übermaß erfolgen muß.
  • 2. Die Wandstärken der aufzuweitenden Rohre aus Metall nehmen zu, insbesondere bei größeren Nenndurchmessern. Die verwendeten Kunststoffrohre haben ohnehin bereits eine größere Wandstärke als vergleichbare Metallrohre.
  • 3. Die Spreizbacken müssen in zurückgezogener Stellung kräftefrei in das Rohr einführbar sein.
It has now been found necessary to increase the radial expansion path of the expanding jaws (diameter increase compared to the starting position), for three main reasons:
  • 1. When expanding plastic pipes (eg for underfloor heating), after the expansion jaws have been removed from the just expanded plastic pipe, the pipe shrinks, so that the expansion process must take place with an oversize.
  • 2. The wall thicknesses of the metal pipes to be expanded increase, in particular with larger nominal diameters. The plastic pipes used already have a greater wall thickness than comparable metal pipes.
  • 3. In the retracted position, the expanding jaws must be able to be inserted into the tube without force.

Hierbei ist zu berücksichtigen, daß die Aufweitung eines Rohrendes in der Regel zu dem Zweck erfolgt, ein anderes, nicht aufgeweitetes Rohrende kräftefrei in das aufgeweitete Rohrende einzuführen und die Überlappungsstelle dicht zu verbinden, sei es durch Löten, Kleben oder Schweißen.It must be taken into account here that the widening of a pipe end is usually carried out for the purpose of inserting another, not widened pipe end into the widened pipe end without force and to connect the overlap point tightly, be it by soldering, gluing or welding.

Es liegt auf der Hand, daß hierbei die Wandstärke eine Rolle im Hinblick auf den notwendigen Öffnungsweg der Spreizbacken spielt.It is obvious that the wall thickness plays a role with regard to the necessary opening of the expanding jaws.

Eine Vergrößerung des Öffnungswinkels des verjüngten, z.B. kegelförmigen Endes des Spreizdornes zur Vergrößerung des Öffnungsweges der Spreizbacken bei gegebenem Hub des Spreizdornes verbietet sich, weil sich mittlerweile Standardmaße für die Expansionsköpfe durchgesetzt haben, so daß durch eine solche Maßnahme die Kompatibilität von Expandern und bereits vorhandenen Expansionsköpfen gefährdet wäre. Außerdem würde der Kraftbedarf dadurch größer.An increase in the opening angle of the tapered, e.g. conical end of the expanding mandrel to increase the opening path of the expanding jaws for a given stroke of the expanding mandrel is out of the question because standard dimensions for the expansion heads have now become established, so that such a measure would jeopardize the compatibility of expanders and existing expansion heads. It would also increase the power requirement.

Der maximale Schwenkwinkel der Handhebel zur Vergrößerung des Spreizdorn-Hubes kann gleichfalls nicht vergrößert werden, weil dadurch die Handhabung des Expanders, der wie eine Zange bedient wird, erheblich erschwert würde.The maximum swivel angle of the hand levers to increase the expanding mandrel stroke cannot be increased either, because this would make handling of the expander, which is operated like a pair of pliers, considerably more difficult.

Auch der Versuch, einen Kompromiß für Kraftbedarf, Öffnungsweg und Expansionshub durch einen Stufenexpander mit in Kulissen nachsetzbarer Schwenkachse für den beweglichen Handhebel nach der GB-C-1 485 098 zu finden, hat wegen der Schwierigkeiten bei der Handhabung und wegen des Fehlens eines Zwangsrückzuges des Spreizdornes nicht zu einem dauerhaften Erfolg geführt.The attempt to find a compromise for power requirements, opening travel and expansion stroke by means of a step expander with adjustable pivot axis for the movable hand lever according to GB-C-1 485 098 has difficulties due to handling and the lack of a forced retraction of the Expanding mandrel did not lead to lasting success.

Der Versuch, den Hub des Spreizdorns bei gegebenem Öffnungswinkel des Spreizdornendes durch eine Vergrößerung der Steilheit der Steuerkurven zu vergrößern, scheiterte an den dadurch bedingten erhöhten Betätigungs- und Querkräften, die additiv zu einer Schwergängigkeit des Spreizdornes in seiner Lagerung (Bohrung) führen.The attempt to increase the stroke of the expanding mandrel for a given opening angle of the expanding mandrel end by increasing the steepness of the control cams failed due to the resulting increased actuation and transverse forces, which additively lead to the stiffness of the expanding mandrel in its bearing (bore).

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Aufweitewerkzeug der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei dem Expansionsköpfe mit konventionellem Öffnungswinkel ihrer mit dem Spreizdornende zusammenwirken Gleitflächen verwendet werden können, bei dem der Hub des Spreizdorns und der Öffnungsweg der Spreizbacken vergrößert ist, und bei dem außerdem ein Zwangsrückzug erfolgt.The invention is therefore based on the object of specifying an expansion tool of the type described in the introduction, in which expansion heads with a conventional opening angle of their interacting sliding surfaces with the end of the expanding mandrel can be used, in which the stroke of the expanding mandrel and the opening travel of the expanding jaws are increased, and in addition there is a forced withdrawal.

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

Mit dem Erfindungsgegenstand können Expansionsköpfe mit konventionellem Öffnungswinkel ihrer mit dem Spreizdornende zusammenwirken Gleitflächen verbunden werden. Der Hub des Spreizdorns und der Öffnungsweg der Spreizbacken sind dadurch vergrößert. Außerdem erfolgt ein Zwangsrückzug des Spreizdorns bei entgegengesetzter Bewegung des Handhebels und das Maximum der Betätigungskräfte läßt sich verringern. Schließlich sind die Abmessungen und das Gewicht des Expanders deutlich kleiner, und auch das Zerspanungsvolumen sowie die Zahl der Teile werden deutlich verringert.With the subject matter of the invention, expansion heads with conventional opening angles of their sliding surfaces interacting with the expanding mandrel end can be connected. This increases the stroke of the expanding mandrel and the opening path of the expanding jaws. In addition, there is a forced retraction of the expanding mandrel when the hand lever moves in the opposite direction, and the maximum actuation forces can be reduced. Finally, the dimensions and weight of the expander are significantly smaller, and the machining volume and the number of parts are also significantly reduced.

Gegenüber der DE-A-28 07 988 A1 treten folgende weitere Vorteile auf: Der beim Expandieren auf Druck beanspruchte Spreizdorn verbleibt ständig im Werkzeuggrundkörper und ist unmittelbar in diesem und auf einer sehr großen Länge seines zylindrischen Teils geführt. Die Expanderköpfe haben ein ensprechend vermindertes Gewicht und Volumen. Die wirksame Hebellänge ist vergrößert.Compared to DE-A-28 07 988 A1, the following additional advantages occur: The expanding mandrel, which is subjected to pressure when expanding, remains permanently in the basic tool body and is guided directly in this and over a very long length of its cylindrical part. The expander heads have a correspondingly reduced weight and volume. The effective lever length is increased.

Besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung liegen dann vor, wenn entweder einzeln und/oder in Kombination folgende Merkmale angewandt werden:

  • der bewegliche Handhebel ist L-förmig mit einem kürzeren und einem längeren Schenkel ausgebildet, derart, daß das Ende des kürzeren Schenkels mit der konzentrischen Verzahnung versehen ist und daß der längere, ein Griffende aufweisende Schenkel das stumpfe Spzreizdornende übergreift,
  • das im Werkzeuggrundkörper gelagerte Ende des beweglichen Handhebels ist einschließlich der konzentrischen Verzahnung im wesentlichen als plattenförmiges Bauteil ausgeführt,
  • der längere Schenkel des beweglichen Handhebels weist einen Anschlag auf, mit dem sich der Handhebel am Ende der Aufweitebewegung bei wenigstens angenähert paralleler Ausrichtung beider Handhebel zueinander auf dem Werkzeuggrundkörper abstützt.
  • das Aufweitewerkzeug besitzt einen Hub des Spreizdorns von mindestens 15 mm, vorzugsweise von mindestens 18 mm, bei einem Öffnungswinkel des Spreizdornendes von 18° und einem Betätigungswinkel des beweglichen Handhebels von 90°.
Particularly advantageous developments of the invention exist when the following features are used either individually and / or in combination:
  • the movable hand lever is L-shaped with a shorter and a longer leg, such that the end of the shorter leg is provided with the concentric toothing and that the longer leg, which has a handle end, engages over the blunt spreader mandrel end,
  • the end of the movable hand lever mounted in the tool body, including the concentric toothing, is essentially designed as a plate-shaped component,
  • the longer leg of the movable hand lever has a stop with which the hand lever is supported on the tool base body at the end of the expansion movement with at least approximately parallel alignment of the two hand levers to one another.
  • the expanding tool has a stroke of the expanding mandrel of at least 15 mm, preferably of at least 18 mm, with an opening angle of the expanding mandrel end of 18 ° and an actuation angle of the movable hand lever of 90 °.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert.An embodiment of the subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 1 to 3.

Es zeigen:

Fig. 1
eine Seitenansicht eines Aufweitewerkzeugs bei Beendigung eines Aufweitevorgangs, d.h. mit maximal zusammengeführten Handhebeln
Fig. 2
eine Seitenansicht des beweglichen Handhebels nach Figur 1, und
Fig. 3
einen axialen Teilschnitt durch den Werkzeuggrundkörper nach Figur 1 in vergrößertem Maßstab.
Show it:
Fig. 1
a side view of an expansion tool at the end of an expansion process, ie with maximally merged hand levers
Fig. 2
a side view of the movable hand lever of Figure 1, and
Fig. 3
an axial partial section through the tool body according to Figure 1 on an enlarged scale.

In den Figuren 1 und 3 ist ein Aufweitewerkzeug 1 für das Aufweiten der Enden hohlzylindrischer Werkstücke (Rohre) dargestellt, das einen aus geschmiedetem Stahl bestehenden Werkzeuggrundkörper 2 mit einem ersten, starr angebrachten, gleichfalls aus Stahl bestehenden Handhebel 3, eine Bohrung 4, und einen in dieser axial verschiebbar gelagerten, aus der Bohrung mit einem äußeren verjüngten Ende 5a herausragenden Spreizdorn 5 besitzt. Das gegenüberliegende Ende des Spreizdorns 5 ist als Zahnstange 6 ausgebildet, die parallel zur Achse A-A von Spreizdorn 5 und Bohrung 4 verläuft, d.h., deren Profilmittenebene zumindest in unmittelbarer Nähe der Achse A-A und parallel zu dieser verläuft.In Figures 1 and 3, an expanding tool 1 for expanding the ends of hollow cylindrical workpieces (pipes) is shown, the tool body 2 made of forged steel with a first, rigidly attached, also made of steel hand lever 3, a bore 4, and one in this axially displaceably mounted, from the bore with an outer tapered end 5a protruding expanding mandrel 5. The opposite end of the expanding mandrel 5 is designed as a toothed rack 6 which runs parallel to the axis A-A of the expanding mandrel 5 and the bore 4, i.e. whose profile center plane extends at least in the immediate vicinity of the axis A-A and parallel to it.

Der Spreizdorn 5 ist aus einem zylindrischen Zapfen gebildet, so daß seine der Verzahnung abgekehrte Seite als Zylinderfläche 7 ausgebildet ist, die in der Bohrung 4 gleitend geführt ist.The expanding mandrel 5 is formed from a cylindrical pin, so that its side facing away from the toothing is designed as a cylindrical surface 7 which is slidably guided in the bore 4.

Der Werkzeuggrundkörper 2 ist in etwa als Quader mit abgerundeten Ecken und Kanten geformt und einschließlich des angeformten Handhebels 3 zu einer durch die Achse A-A gelegten Ebene (Zeichenebene) spiegelsymmetrisch ausgeführt und durch Fräsen mit einer in die Bohrung 4 mündenden schlitzförmigen Ausnehmung 8 versehen, die von parallelen Wandflächen begrenzt ist, von denen in Figur 3 nur die hintere Wandfläche 8a sichtbar ist. Dadurch hat der Werkzeuggrundkörper 2 an dieser Stelle das Aussehen und die Funktion eines Lagerbocks für den beweglichen Handhebel 10. Es ist zu erkennen, daß die Verzahnung der Zahnstange 6 von der Ausnehmung 8 her zugänglich ist.The tool base body 2 is shaped approximately as a cuboid with rounded corners and edges and, including the molded hand lever 3, is mirror-symmetrical to a plane through the axis AA (plane of the drawing) and is provided by milling with a slot-shaped recess 8 opening into the bore 4, which of parallel wall surfaces is limited, of which only the rear wall surface 8a is visible in Figure 3. As a result, the tool base body 2 has the appearance and function of a bearing block for the movable hand lever 10 at this point. It can be seen that the toothing of the toothed rack 6 is accessible from the recess 8.

In der Ausnehmung 8 ist eine als Teil eines Zahnrades ausgebildete weitere Verzahnung 9 untergebracht, die konzentrisch zu einem Schwenkzapfen 11 verläuft und mit der Zahnstange 6 einen Zahntrieb bildet, d.h. zu deren Verzahnung komplementär ist. Der Schwenkzapfen 11 ist beiderseits der Ausnehmung 8 im Werkzeuggrundkörper 2 gelagert. Die Verzahnung 9 ist größer als ein Quadrant eines vollständigen Zahnrades, und die Schwenkachse S hat einen Abstand von 12 mm von der Achse A-A, woraus sich bei gegebenem Schwenkwinkel des Handhebels 10 von etwas mehr als 90° der geforderte Hub H des Spreizdorns 5 ergibt. Wenn sich der bewegliche Handhebel 10 in der 3-Uhr-Stellung befindet (oder 90°), dann erstreckt sich der Verzahnungsquadrant von etwa 3 Uhr bis 7.30 Uhr (90° bis 225°).In the recess 8 is formed as part of a gear further toothing 9 which is concentric with a pivot pin 11 and forms a rack with the rack 6, i.e. is complementary to their interlocking. The pivot pin 11 is mounted on both sides of the recess 8 in the tool body 2. The toothing 9 is larger than a quadrant of a complete gear, and the pivot axis S is at a distance of 12 mm from the axis A-A, which results in the required stroke H of the expanding mandrel 5 for a given pivot angle of the hand lever 10 of somewhat more than 90 °. When the movable hand lever 10 is in the 3 o'clock position (or 90 °), the gear quadrant extends from approximately 3 o'clock to 7.30 a.m. (90 ° to 225 °).

Der Spreizdorn 5 wirkt mit seinem Ende 5a mit einem Expansionskopf 12 zusammen, der aus sechs bis acht sektorförmigen und einzeln radial zur Achse A-A beweglich geführten und das Spreizdornende 5a umgebenden Spreizbacken 12a besteht. Der Expansionskopf 12 ist nur sehr schematisch dargestellt ist, da ganze Sätze derartiger auswechselbarer Expansionsköpfe standardisierte Zubehörteile sind.The expanding mandrel 5 cooperates with its end 5a with an expansion head 12 which consists of six to eight sector-shaped expanding jaws 12a which are individually movable radially to the axis A-A and surround the expanding mandrel end 5a. The expansion head 12 is only shown very schematically, since entire sets of such interchangeable expansion heads are standardized accessories.

Die konzentrische Verzahnung 9 ist einstückig mit dem gleichfalls aus Schmiedestahl bestehenden beweglichen Handhebel 10 verbunden, der einzeln in Figur 2 dargestellt ist. Der bewegliche Handhebel 10 ist L-förmig mit einem kürzeren Schenkel 10a und einem längeren Schenkel 10b ausgebildet (jeweils strichpunktierte Linie). Das Ende des kürzeren Schenkels 10a ist mit der konzentrischen Verzahnung 9 in der gezeichneten Lage des Zahnradquadranten und mit einer Bohrung 13 für die Aufnahme des beiderseits der Ausnehmung 8 im Werkzeuggrundkörper 2 gelagerten Schwenkzapfens 11 versehen, und der längere Schenkel 10b mit Griffende 10c übergreift das stumpfe Spreizdornende 5b.The concentric toothing 9 is connected in one piece to the movable hand lever 10, which is also made of forged steel and is shown individually in FIG. 2. The movable hand lever 10 is L-shaped with a shorter leg 10a and a longer leg 10b (dash-dotted line in each case). The end of the shorter leg 10a is provided with the concentric toothing 9 in the drawn position of the gear quadrant and with a bore 13 for receiving the pivot pin 11 mounted on both sides of the recess 8 in the tool base body 2, and the longer leg 10b with the handle end 10c engages over the blunt one Expanding mandrel end 5b.

Das im Werkzeuggrundkörper 2 gelagerte Ende des beweglichen Handhebels 10 ist einschließlich der konzentrischen Verzahnung 9 im wesentlichen als plattenförmiges Bauteil ausgeführt.The end of the movable hand lever 10 mounted in the tool base body 2, including the concentric toothing 9, is essentially designed as a plate-shaped component.

Der längere Schenkel 10b des beweglichen Handhebels 10 weist einen Anschlag 10d auf, mit dem sich der Handhebel 10 am Ende der Aufweitebewegung gemäß Figur 3 bei wenigstens angenähert paralleler Ausrichtung beider Handhebel 3, 10 zueinander auf dem Werkzeuggrundkörper 2 abstützt.The longer leg 10b of the movable hand lever 10 has a stop 10d, with which the hand lever 10 is supported on the tool base body 2 at the end of the expansion movement according to FIG. 3 with at least approximately parallel alignment of the two hand levers 3, 10 with respect to one another.

Das Aufweitewerkzeug 1 besitzt einen Hub H des Spreizdorns 5 von mindestens 15 mm, vorzugsweise von mindestens 18 mm bei einem Öffnungswinkel des Spreizdornendes 5a von 18° und einem Betätigungswinkel des beweglichen Handhebels von 90° (Pfeil 14 in Figur 3).The expanding tool 1 has a stroke H of the expanding mandrel 5 of at least 15 mm, preferably of at least 18 mm, with an opening angle of the expanding mandrel end 5a of 18 ° and an actuation angle of the movable hand lever of 90 ° (arrow 14 in FIG. 3).

Beide Handhebel 3 und 10 liegen in der gleichen Symmetrieebene wie die Achse A-A des Spreizdorns 5. Da die Schwenkachse S senkrecht zu dieser Symmetrieebene verläuft, liegt auch der Schwenkweg des Handhebels 10 (Pfeil 14) in dieser Symmetrieebene, so daß sich das Gerät ohne Verkantung und ohne Einspannung oder eine andere ortsfeste Anbringung wie eine Zange betätigen läßt.Both hand levers 3 and 10 lie in the same plane of symmetry as the axis AA of the expanding mandrel 5. Since the swivel axis S runs perpendicular to this plane of symmetry, the swivel path of the hand lever 10 (arrow 14) also lies in this plane of symmetry, so that the device can be tilted and can be operated like a pair of pliers without clamping or any other fixed attachment.

Claims (5)

Aufweitewerkzeug (1) für hohle, insbesondere hohlzylindrische, Werkstücke mit einem Werkzeuggrundkörper (2) mit einem ersten, daran starr angebrachten Handhebel (3), mit einer Bohrung (4), einem in dieser axial verschiebbar gelagerten Spreizdorn (5), der aus der Bohrung mit einem nach außen hin verjüngten Ende (5a) in einen gegenüber dem Spreizdorn auswechselbaren Expansionskopf (12) mit radial beweglichen Spreizbacken (12a) hineinragt, und mit einem zweiten Handhebel (10), der in einer Ausnehmung (8) des Werkzeuggrundkörpers (2) um eine Schwenkachse (S) schwenkbar gelagert und mit dem Spreizdorn (5) antriebsmäßig derart verbundenen ist, daß der Spreizdorn (5) bei Betätigung des zweiten Handhebels (10) zwischen einer etwa rechtwinkligen und einer wenigstens angenähert parallelen Lage beider Handhebel (3, 10) zueinander in beiden Richtungen um einen vorgegebenen Hub gegenüber dem Werkzeuggrundkörper (2) beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß a) der Spreizdorn (5) an seinem dem verjüngten Ende (5a) abgekehrten Ende (5b) auf der einen, dem starr angebrachten Handhebel (3) gegenüberliegenden Seite mit einer geradlinigen Verzahnung versehen ist und dadurch als zur Bohrungsachse (A-A) parallele Zahnstange (6) ausgebildet und auf der der Verzahnung abgekehrten Seite mit einer Zylinderfläche (7) versehen ist, die in der axialen Bohrung (4) des Werkzeuggrundkörpers (2) geführt ist, und daß b) der bewegliche Handhebel (10) an seinem in der Ausnehmung (8) des Werkzeuggrundkörpers (2) auf der dem starr angebrachten Handhebel (3) abgekehrten Seite des Spreizdorns (5) gelagerten Ende mit einer zur Schwenkachse (S) konzentrischen und zur Zahnstange (6) komplementären, in die Zahnstange (6) eingreifenden Verzahnung (9) verbunden ist. Expanding tool (1) for hollow, in particular hollow cylindrical, workpieces with a basic tool body (2) with a first hand lever (3) rigidly attached to it, with a bore (4), an expanding mandrel (5) which is axially displaceably mounted therein and which extends from the Bore with an outwardly tapered end (5a) protrudes into an expansion head (12) with radially movable expansion jaws (12a) that can be exchanged with respect to the expanding mandrel, and with a second hand lever (10) which is located in a recess (8) in the tool base body (2 ) pivotally mounted about a pivot axis (S) and connected to the expanding mandrel (5) in such a way that when the second hand lever (10) is actuated, the expanding mandrel (5) between an approximately rectangular and an at least approximately parallel position of the two hand levers (3, 10) relative to one another in both directions by a predetermined stroke relative to the tool base body (2), characterized in that a) the expanding mandrel (5) is provided with a straight toothing at its end (5b) facing away from the tapered end (5a) on the one side opposite the rigidly attached hand lever (3) and thereby as a toothed rack parallel to the bore axis (AA) ( 6) and on the side facing away from the toothing is provided with a cylindrical surface (7) which is guided in the axial bore (4) of the tool base body (2), and that b) the movable hand lever (10) at its end in the recess (8) of the tool body (2) on the side of the expanding mandrel (5) facing away from the rigidly attached hand lever (5) is concentric with one end to the pivot axis (S) and to the rack (6) complementary toothing (9) engaging in the rack (6). Aufweitewerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Handhebel (10) L-förmig mit einem kürzeren (10a) und einem längeren Schenkel (10b) ausgebildet ist, derart, daß das Ende des kürzeren Schenkels (10a) mit der konzentrischen Verzahnung (9) versehen ist und daß der längere, ein Griffende (10c) aufweisende Schenkel (10b) das stumpfe Spreizdornende (5b) übergreift.Expanding tool according to claim 1, characterized in that the movable hand lever (10) is L-shaped with a shorter (10a) and a longer leg (10b), such that the end of the shorter leg (10a) with the concentric toothing ( 9) and that the longer leg (10b), which has a handle end (10c), engages over the blunt expanding mandrel end (5b). Aufweitewerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das im Werkzeuggrundkörper (2) gelagerte Ende des beweglichen Handhebels (10) einschließlich der konzentrischen Verzahnung (9) im wesentlichen als plattenförmiges Bauteil ausgeführt und in der seitlich durch parallele Wände begrenzten Ausnehmung (8) gelagert ist.Widening tool according to claim 1, characterized in that the end of the movable hand lever (10), including the concentric toothing (9), which is mounted in the basic tool body (2) is essentially designed as a plate-shaped component and is mounted in the recess (8) laterally delimited by parallel walls . Aufweitewerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der längere Schenkel (10b) des beweglichen Handhebels (10) einen Anschlag (10d) aufweist, mit dem sich der Handhebel (10) am Ende der Aufweitebewegung bei wenigstens angenähert paralleler Ausrichtung beider Handhebel (3, 10) zueinander auf dem Werkzeuggrundkörper (2) abstützt.Widening tool according to claim 1, characterized in that the longer leg (10b) of the movable hand lever (10) has a stop (10d) with which the hand lever (10) at the end of the widening movement with at least approximately parallel alignment of both hand levers (3, 10) supported on the tool base body (2). Aufweitewerkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Hub des Spreizdorns (5) von mindestens 15 mm, vorzugsweise von mindestens 18 mm, bei einem Öffnungswinkel des Spreizdornendes (5a) von 18° und einem Betätigungswinkel des beweglichen Handhebels (10) von 90°.Expanding tool according to claim 1, characterized by a stroke of the expanding mandrel (5) of at least 15 mm, preferably of at least 18 mm, with an opening angle of the expanding mandrel end (5a) of 18 ° and an actuation angle of the movable hand lever (10) of 90 °.
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