EP1369188B1 - Handwerkzeug in Form einer Zange zum Aufweiten von Hohlkörpern - Google Patents

Handwerkzeug in Form einer Zange zum Aufweiten von Hohlkörpern Download PDF

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EP1369188B1
EP1369188B1 EP02012383A EP02012383A EP1369188B1 EP 1369188 B1 EP1369188 B1 EP 1369188B1 EP 02012383 A EP02012383 A EP 02012383A EP 02012383 A EP02012383 A EP 02012383A EP 1369188 B1 EP1369188 B1 EP 1369188B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
hand
hand lever
tool according
hand tool
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP02012383A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1369188A1 (de
Inventor
Ewald Wagner
Manfred Waltersdorf
Michael Judis
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Rothenberger AG
Original Assignee
Rothenberger AG
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Filing date
Publication date
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Application filed by Rothenberger AG filed Critical Rothenberger AG
Priority to DE50200161T priority patent/DE50200161D1/de
Priority to EP02012383A priority patent/EP1369188B1/de
Priority to ES02012383T priority patent/ES2211842T3/es
Priority to DE20209473U priority patent/DE20209473U1/de
Priority to US10/234,738 priority patent/US6672128B2/en
Priority to CNA021315868A priority patent/CN1465451A/zh
Priority to JP2003162772A priority patent/JP2004009142A/ja
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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 a hand tool in the form of pliers for expanding of hollow bodies according to the preamble of patent claim 1.
  • the principle of pliers Realize and must therefore also be called expander pliers be proceeded so that the movable hand lever against the Hand-held, approximately radially protruding hand lever on a circular path is pivoted through an angle of approximately 90 degrees so that the Retract the jaws of the expansion head completely and with them Bake in the hollow body to be expanded, usually a pipe end, can be inserted.
  • the movable hand lever almost parallel to the axis of the expanding or expanding mandrel that the jaws drives in the radial direction, and aligned the tube.
  • the actuation forces increase when expanding or expanding metal pipes to the parallel position, starting from almost zero, progressive on.
  • a higher power requirement i.e. in an ergonomic way unfavorable area.
  • a must for plastic pipes more widening takes place since most plastics are inclined have to shrink.
  • the expander pliers should be universal for everyone Materials and material pairings and - by changing the expansion head against other standardized expansion heads - also for different pipe diameters can be used.
  • Expander pliers are also known, in which the movable hand lever is stored directly in the housing and via a cam or a Curve acts on the expanding mandrel, possibly with the interposition of a Role.
  • Such devices are known from EP 0 417 674 B1 but not enough stroke of the expanding mandrel for expansion of plastic pipes.
  • the movable hand lever has therefore already broken at the transition point of the pinion sector and hand lever when the operator after poor maintenance through regular lubrication the largest applicable expansion head for expanding non-softer Has used pipe materials. It is a predominantly Device used on construction sites and for repair purposes, in which maintenance is often neglected and operating errors occur can.
  • the invention is therefore based on the object of a hand tool Specify the type described above, the same function as the device according to DE 42 00 020 C1 and the corresponding EP 0 619 153 B1 requires significantly lower actuation forces noticeably lower weight and greater security against overload of the drive system and against a risk of breakage.
  • the task is fully solved, in particular requires the device with the same function as the device after the DE 42 00 020 C1 and the corresponding EP 0 619 153 B1 clearly lower actuation forces due to the friction pairing steel / light metal only around 12% of the original value.
  • the energy saving makes is particularly noticeable when an expansion step or step by step by adding the expander jaws in the pipe end, for example through expander jaws, the work surfaces of which are cone sector surfaces or as step surfaces with decreasing diameters are trained. It will also have a noticeably lower weight of just reached about 50% of the original value, and due to the essential reduced operating forces also significantly less fatigue the operator and greater security against overload of the drive system and against the risk of breakage. The efficiency is over 80%.
  • the expansion head is light replaceable.
  • the expanding mandrel is on the opposite of the tooth mesh Large side supported and not stressed on bending. There is no edge pressure at the end of the guide, there is no Tear off the lubricating film and wear is reduced.
  • the gear ratio does not change. Expanding mandrels with larger sizes can be used Pitch angles are used relative to the system axis, so that a greater expansion is possible per working stroke. This will make it Device more universal, also for expanding plastic pipes larger Diameter, greater wall thickness and greater resistance to deformation used.
  • the guidance of the movable hand lever on one Circular path becomes much better without excessive storage precision, and only one pivot axis or one hinge pin is required. Standard expansion heads on the market can be used, if necessary with the interposition of an adapter.
  • light metals is e.g. in "RöMPP CHEMIE LEXIKON", 9. Edition, 1995, volume H-L, defined on page 2479. As technically important Al, Mg, and Ti are given; also alloys of light metals are considered “light metals”.
  • an expander 1 is shown, the one Housing 2 with an integral, housing-fixed first Hand lever 3 has.
  • the housing 2 are also two bearing holes 4 arranged, of which only the front is visible and that of a shaft 5 of a pinion sector 6 consisting of steel is penetrated, which is integrally formed on a second, movable hand lever 7 ( Figure 3).
  • the hand levers 3 and 7 are in their end position, i.e. in the greatest possible approximation.
  • the movable hand lever 7 is made together with the molded pinion sector 6 made of forged steel.
  • the free ends of the hand levers 3 and 7 are identical when pushed on Handle sleeves 8 and 9 made of an impact-resistant plastic.
  • the Outer sides 8a and 9a of the grip sleeves 8 and 9 run in the direction of them free ends converging, which increases the ergonomics of the expander pliers 1 is promoted when hand levers 3 and 7 are in the furthest open position after their movement around the shaft 5 in the direction of Arrows 8b and 9b are on a circular path, which in Figure 3, partially dashed, is shown.
  • the convergence of hand levers 3 and 7 in the closed end position is indicated by an arched or saber-shaped, Mirror-symmetrical course brought about, as shown in Figure 1.
  • the transition from the housing 2 to the hand lever 3 is made by a wedge-shaped Intermediate piece 10, the side flanks 10c of which also extend in the direction taper to the free end of the lever ( Figure 2) to gain weight save up.
  • the transition from pinion sector 6 to hand lever 7 takes place through a wedge-shaped intermediate piece 11.
  • the width of the intermediate piece 11 (in Direction perpendicular to the plane of the drawing) is at least 80% of the axial length of the pinion sector 6.
  • the intermediate piece 11 is laterally (parallel to the drawing plane) bounded by plane-parallel surfaces.
  • the hand lever 3 fixed to the housing has two flanges 3a and 3b which pass through a continuous web 3c are connected to each other. This will the weight is reduced without the moment of resistance of the hand lever 3 to affect.
  • the movable hand lever 7 made of steel has two flanges 7a and 7b, which are interconnected by two narrow webs 7c are connected. Both sides of these webs 7c are thereby openings 7d, 7e and 7g formed.
  • the width of the flanges 3a and 3b or 7a and 7b of the hand lever 3 and 7 is significantly smaller than the width of the Intermediate pieces 10 and 11, the width being perpendicular to the plane of the drawing is measured.
  • the end edges 10a and 11a are aligned with the free ends of the hand levers 3 and 7, is the decrease in the bending moments in the direction of the lever ends worn and the weight further reduced without increasing the strength reduce.
  • the end edges 10a and 11a run perpendicular to the plane of the drawing and to the system axis A-A.
  • the weight saving through lightweight construction is one of the decisive ones Criteria of the device. Instead of a light metal or one Light metal alloy can easily be an impact-resistant plastic kick, which may be reinforced by fiber inlays. Especially with that Steel existing second hand lever 7 is part of the for Flexural strength of unnecessary metal is avoided as far as possible.
  • FIG. 4 shows, the same reference numerals are used in and a plane of symmetry E-E is shown, in which the pivot plane of the movable hand lever 7, the outer sides of the flanges 3a and 7a and the outer sides 8a and 9a of the “pushed-on” grip sleeves 8 and 9 well rounded.
  • the width "B1" of the flanges 3a and 3b and 7a and 7b is less than the width of the intermediate pieces 10 and 11, and the width "B2" of the webs 3c and 7c is again significantly smaller than the width "B1".
  • the sections of the hand levers provided with the webs 3c and 7c 3 and 7 have inner sides 3f and 7f, which are in line with those above described end edges 10a and 11a of the intermediate pieces 10 and 11th cross at least essentially flush.
  • FIG. 3 shows, the basic device, consisting of the housing 2, with the expanding mandrel 17 and the hand levers 3 and 7, in a known manner Way, an expansion head 12 screwed out of a screw cap 13 and a set of expander jaws 14, which in the direction of two arrows through the axially movable, conical expanding mandrel 17 are radially displaceable, and by means of which a pipe end either in one or more operations can be expanded.
  • the Expander jaws in the most spread position. The reverse movement is done by swiveling the hand lever 7.
  • Such Expansion heads 12 are known, however, so that there is another No need to go into that.
  • FIG. 3 also shows the same reference numerals in some cases primarily the internal structure of the expander pliers 1 according to FIGS. 1 and 2 with an adapter 15 with an external thread 15a to which the Expansion head 12 is screwed on, which is only indicated very schematically here is.
  • the housing 2 has an internal thread 2a, into which the adapter 15 is screwed.
  • the housing 2 has inside a cylindrical bore 16 as a precise guide for a high-strength Steel existing rack 18, the only one at the top linear row of teeth, with the system axis A-A through the tooth flanks runs.
  • the pinion sector 6 already described engages in the rack 18 of the hand lever 7, which by the shaft 5 of the pinion sector 6 between the bearing bores 4 ( Figure 1) is stored and guided.
  • Figures 1 and 3 further show that the intermediate pieces 10 and 11th have convexly curved outer sides 10b and 11b that extend up to the End edges 10a and 11a run, which in turn are perpendicular to the system axis A-A run and at least essentially flush with the Cross the inner sides 3f and 7f of the hand levers 3 and 7.
  • the adapter 15 has an inner bore 15 b which is in line with the bore 16 of the housing 2 is aligned, but with respect to the rack 18 has a slightly larger radial clearance to overdetermine the Avoid holes 15b and 16 when using other adapters 15 become. Furthermore, the adapter 15 has a further inner bore 15c, in which the upper, cylindrical end 17a of the expanding mandrel 17 is guided. Beyond the cylindrical end 17a, the expanding mandrel 17 has one Threaded pin 17b in a corresponding concentric counter thread is screwed into the lower end of the rack 18.
  • the expanding mandrel 17 is designed as a cone (or truncated cone) exchangeable by means of the threaded connection 17b / 18.
  • a suitably chosen adapter 15 can be an expanding mandrel 17 with a larger one or smaller base diameter (at 17a) or with larger or smaller opening angle can be used, depending on the needs the expansion process and the inner and outer geometric Forming the expansion head 12, especially that with the expanding mandrel 17 mating inner sliding surfaces of the expansion head 12.
  • FIG. 3 also shows that an adjusting screw 19 is arranged in the housing 2 through which the swivel angle in the closing clearance of the hand lever 3 and 7 can be changed and thus also the maximum expansion diameter via the power path via the toothed gear 6/18 and the Expanding mandrel 17 is adjustable.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Gripping Jigs, Holding Jigs, And Positioning Jigs (AREA)
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  • Walking Sticks, Umbrellas, And Fans (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Handwerkzeug in Form einer Zange zum Aufweiten von Hohlkörpern nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei der Bedienung derartiger Handwerkzeuge, die das Prinzip von Zangen verwirklichen und daher auch als Expanderzangen bezeichnet werden, muß so vorgegangen werden, daß der bewegliche Handhebel gegenüber dem gehäusefesten, etwa radial abstehenden Handhebel auf einer Kreisbahn um einen Winkel von etwa 90 Grad verschwenkt wird, damit sich die Backen des Expansionskopfes vollständig zurückziehen und damit diese Backen in den aufzuweitenden Hohlkörper, in der Regel ein Rohrende, eingeschoben werden können. Hierbei ist der bewegliche Handhebel nahezu parallel zur Achse des Aufweite- oder Spreizdorns, der die Backen in radialer Richtung antreibt, und des Rohres ausgerichtet.
Ausgehend von dieser - ergonomisch ungünstigen und ermüdenden - Stellung müssen beide Handhebel bis auf eine Winkelstellung von nahezu Null unter entsprechendem Kraftaufwand zusammen gedrückt werden, um den Aufweitevorgang durchzuführen. Bei einer stufenweisen Aufweitung muß dieser Vorgang mehrfach wiederholt werden. Dabei ist das Ende eines jeden Handhebels von den Fingern je einer Hand umschlossen, und die Annäherung der Hebelenden in ihre Parallelstellung darf nur so weit erfolgen, daß eine Quetschung der Finger ausgeschlossen ist.
Beim Aufweiten bzw. Expandieren von Metallrohren steigen die Betätigungskräfte bis zur Parallelstellung, von nahezu Null ausgehend, progressiv an. Beim Aufweiten von Kunststoffrohren oder mit Kunststoff beschichteten dünnwandigen Metallrohren entsteht bereits zu Beginn des Aufweitevorgangs ein höherer Kraftbedarf, d.h., ausgerechnet in einem ergonomisch ungünstigen Bereich. Außerdem muß bei Kunststoffrohren eine stärkere Aufweitung erfolgen, da die meisten Kunststoffe eine Neigung zum Schrumpfen haben. Die Expanderzangen sollen aber universell für alle Werkstoffe und Werkstoffpaarungen und - durch Auswechseln des Expansionskopfes gegen andere standartisierte Expansionsköpfe - auch für unterschiedliche Rohrdurchmesser verwendbar sein.
Durch die EP 0 397 570 B1 und die entsprechende DE 690 10 980 T2 ist ein Aufweitewerkzeug für Rohrenden aus geglühtem Kupfer bekannt, bei dem der bewegliche Handhebel nicht im Gehäuse, sondern mittels eines ersten Gelenkbolzens direkt im Ende des Spreizdornes gelagert ist. Mit dem Gehäuse ist dieser Handhebel durch eine Lasche bzw. einen Schwingarm verbunden, der durch einen zweiten Gelenkbolzen mit dem Handhebel und durch einen dritten Gelenkbolzen mit dem Gehäuse verbunden ist. Dadurch sollen laut Aufgabenstellung nur zu seiner Achse parallele Kräfte auf den Spreizdorn ausgeübt werden.
Diese Aufgabe kann aber mit den angegebenen Mitteln nicht gelöst werden, denn bereits Figur 2 zeigt, daß die Lasche gegen Ende der Schwenkbewegung schiefwinklig zur Dornachse verläuft und daß der Handhebel durch den ersten Gelenkbolzen den Spreizdorn quer zu seiner Achse belastet, und dies gerade im Augenblick des höchsten Kraftbefarfs. Grund: Die Achsen der Gelenkbolzen liegen auf den Ecken eines Dreiecks, so daß hier Kräfteparallelogramme zu berücksichtigen sind. Dies gilt im übrigen auch für die Ausgangsstellung nach Figur 1. Besonders ungünstig ist hierbei, daß der im Gehäuse geführte Spreizdorn in bezug auf den ersten Gelenkbolzen besonders weit aus der Führung herausragt, und zwar gerade an einer Stelle, an der die Führung besonders kurz ist, weil das Gehäuse dort einen Ausschnitt für die Lasche bzw. den Schwingarm aufweist. Dadurch werden nicht nur bereits beim Beginn der Hebelbewegung beträchtliche Biegekräfte auf den relativ dünnen Spreizdorn ausgeübt, sondern dieser übt seinerseits eine erhebliche Kantenpressung auf seine Führung aus. Kantenpressungen, also Linienberührungen, führen aber nicht nur zu erheblichem Verschleiß, sondern auch zu einem erhöhten Kraftbedarf, weil ein etwa vorhandener Schmierfilm unter solchen Bedingungen abreißt. Auch sorgt die fliegende Dreipunktlagerung, spielabhängig, nicht für eine genaue Führung des Handhebels auf einer Kreisbahn. Bei der auf dem Markt befindlichen Ausführungsform bestehen das Gehäuse und beide Handhebel aus einem Leichtmetall, so daß das Gerät ein geringes Gewicht hat. Dies ist aber nicht das einzige Beurteilungskriterium für die Bewertung des bekannten Geräts.
Bekannt sind auch Expanderzangen, bei denen der bewegliche Handhebel unmittelbar im Gehäuse gelagert ist und über einen Nocken oder eine Kurve auf den Spreizdorn einwirkt, ggf. unter Zwischenschaltung einer Rolle. Solche Geräte sind durch die EP 0 417 674 B1 bekannt, verfügen aber über keinen ausreichenden Hub des Spreizdorns für das Aufweiten von Kunststoffrohren.
Abhilfe bezüglich des erforderlichen Hubes des Spreizdorns schaffen hier die sogenannten Zahnstangen-Expander, bei denen der Spreizdorn am inneren Ende als Zahnstange ausgebildet ist und durch einen Ritzelsektor angetrieben wird, der sich am Ende des beweglichen Handhebels befindet, der mittels einer Ritzelwelle unmittelbar im Gehäuse gelagert ist. Durch Wahl des Teilkreisdurchmessers der Ritzelverzahnung hat man es in der Hand, die übersetzung und den Hub zu beeinflussen. Zwar werden auch hierbei je nach dem Flankenwinkel der Verzahnung Querkräfte auf den Spreizdorn ausgeübt, jedoch werden diese im Innern der Führung bzw. des Gehäuses ohne Kantenpressung am Führungsende aufgefangen und können durch einen entsprechenden Führungsdurchmesser und Schmierung in der Wirkung begrenzt werden.
Ein solcher Zahnstangen-Expander ist durch die DE 28 07 988 B2 bekannt. Hierbei ist jedoch der Ritzelsektor auf der Seite des gehäusefesten Handhebels angeordnet, was zur Folge hat, daß der Spreizdorn an seinem freien Ende den größten Durchmesser hat und auf Zug beansprucht wird. Infolgedessen ist der Spreizdorn auswechselbar in einer zusätzlichen, außen verzahnten Hülse angeordnet und muß beim Wechsel des Expansionskopfes mit ausgewechselt werden. Die auf dem Markt befindlichen, standartisierten Spreizköpfe können hierfür nicht verwendet werden. Außerdem wird durch die Lage des Ritzelsektors entweder die Länge des beweglichen Handhebels verkürzt, oder das freie Ende des Handhebels steht bei gegebener Hebellänge weiter vom Gehäuse ab.
Durch die DE 42 00 020 C1 und die entsprechende EP 0 619 153 B1 ist ein gattungsgemäßer Zahnstangen-Expander bekannt, bei dem der Ritzelsektor auf der gegenüber liegenden Seite des gehäusefesten Handhebels angeordnet ist. Dadurch muß der bewegliche Handhebel das Gehäuse und die Führung mit dem Spreizdorn bis zum einstückig angeformten Ritzelsektor übergreifen, wodurch das Hebelverhältnis verbessert wird. Das Gehäuse, die beiden Handhebel und der Spreizdorn sind dabei aus hochfestem Stahl geschmiedet, so daß sich ein relativ schweres Gerät ergibt. Die Gleitpaarung Stahl/Stahl zwischen Spreizdorn und Gehäuse bzw. Führung führt trotz Schmierung zu einem erheblichen Kraftbedarf, die nicht nur die Bedienungsperson zusätzlich zum Gesamtgewicht frühzeitig ermüdet, sondern auch die Verzahnung und die Handhebel erheblich belastet. Es kam daher bereits zu Brüchen des beweglichen Handhebels an der übergangsstelle von Ritzelsektor und Handhebel, wenn die Bedienungsperson nach mangelhafter Wartung durch regelmäßige Schmierung den größten einsetzbaren Expanpansionskopf für das Aufweiten nicht-weicher Rohrwerkstoffe verwendet hat. Es handelt sich um ein überwiegend auf Baustellen und zu Reparaturzwecken verwendetes Gerät, bei dem häufig die Wartung vernachlässigt wird und Fehlbedienungen vorkommen können.
Man hat bereits versucht, zur Reduzierung des Gewichts das Gehäuse und den gehäusefesten Handhebel aus einem Leichtmetall herzustellen und einen Ritzelsektor aus Stahl mit einem beweglichen Handhebel aus einem Leichtmetall zu verbinden. Diese Verbindung hat sich jedoch nicht als dauerhaft fest erwiesen. Unter dem Begriff "Leichtmetall" sind außer Aluminium auch Leichtmetall-Legierungen zu verstehen, insbesondere hochfeste Aluminiumlegierungen mit mindestens 60 Gewichts-% Aluminiumanteil.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Handwerkzeug der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, das bei gleicher Funktion wie das Gerät nach der DE 42 00 020 C1 und der entsprechenden EP 0 619 153 B1 deutlich geringere Betätigungskräfte erfordert, ein merklich geringeres Gewicht und eine größere Sicherheit gegen Überlastung des Antriebssystems und gegen eine Bruchgefahr aufweist.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs angegebenen Handwerkzeug erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1.
Hierdurch wird die gestellte Aufgabe in vollem Umfange gelöst, insbesondere erfordert das Gerät bei gleicher Funktion wie das Gerät nach der DE 42 00 020 C1 und der entsprechenden EP 0 619 153 B1 deutlich geringere Betätigungskräfte, durch die Reibungspaarung Stahl/Leichtmetall nur rund 12 % des ursprünglichen Wertes. Die Kraftersparnis macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn eine Aufweitung stufen- oder schrittweise durch Nachsetzen der Expanderbacken im Rohrende erfolgt, zum Beispiel durch Expanderbacken, deren Arbeitsflächen als Kegelsektorflächen oder als Stufenflächen mit abnehmenden Durchmessern ausgebildet sind. Außerdem wird ein merklich geringeres Gewicht von nur etwa 50 % des ursprünglichen Wertes erreicht, und aufgrund der wesentlich verringerten Betätigungskräfte auch eine wesentlich geringere Ermüdung der Bedienungsperson und eine größere Sicherheit gegen überlastung des Antriebssystems und gegen eine Bruchgefahr. Der Wirkungsgrad beträgt über 80 %.
Gegenüber dem eingangs genannten übrigen Stand der Technik werden die folgenden weiteren Vorteile erreicht: Der Expansionskopf ist leicht auswechselbar. Der Spreizdorn wird auf der dem Zahneingriff gegenüberliegenden Seite großflächig abgestützt und nicht auf Biegung beansprucht. Es, entsteht am Ende der Führung keine Kantenpressung, es erfolgt kein Abriß des Schmierfilms, und der Verschleiß wird verringert. Das übersetzungsverhältnis ändert sich nicht. Es können Spreizdorne mit größerem Steigungswinkel gegenüber der Systemachse eingesetzt werden, so daß pro Arbeitshub eine stärkere Aufweitung möglich ist. Dadurch wird das Gerät universeller, auch für das Aufweiten von Kunststoffrohren größeren Durchmessers, größerer Wandstärke und größeren Verformungswiderstandes einsetzbar. Die Führung des beweglichen Handhebels auf einer Kreisbahn wird ohne übertriebene Präzision der Lagerung deutlich besser, und es wird auch nur eine Schwenkachse bzw. ein Gelenkbolzen benötigt. Auf dem Markt befindliche standartisierte Expansionsköpfe können verwendet werden, ggf. unter Zwischenschaltung eines Adapters.
Bezüglich der enormen Kraftersparnis für die Bedienungsperson und der Auswirkungen auf das Antriebssystem des Geräts muß man sich den folgenden synergistischen Effekt vor Augen halten: Durch die geringen Betätigungskräfte werden auch die inneren Flächenbelastungen und die Reibungskräfte verringert, wodurch die Betätigungskräfte abnehmen und so fort. Dieser Vorteil begünstigt die Betätigung des Geräts in allen möglichen Raumlagen, in über-Kopf-Lage, mit ausgestreckten Armen etc.
An die Stelle von Leichtmetall oder einer Leichtmetall-Legierung kann auch ein schlagfester Kunststoff für das Gehäuse und den gehäusefesten Handhebel verwendet werden, ggf. verstärkt durch Fasereinlagen, der gleichfalls ein "Leichtwerkstoff" ist und hinsichtlich der Reibungspaarung zwischen dem Spreizdorn und dem Gehäuse den gleichen Vorteil einer stark verringerten Gleitreibung aufweist.
Der Begriff "Leichtmetalle" ist z.B. in "RöMPP CHEMIE LEXIKON", 9. Auflage, 1995, Band H-L, auf Seite 2479 definiert. Als technisch wichtig werden Al, Mg, und Ti angegeben; auch Legierungen von Leichtmetallen gelten als "Leichtmetalle".
Es ist im Zuge weiterer Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes besonders vorteilhaft, wenn - entweder einzeln oder in Kombination - :
  • der mit dem Ritzelsektor aus Stahl bestehende zweite Handhebel zwei Flansche besitzt, zwischen denen sich auf mindestens einem Teil seiner Länge mindestens eine öffnung, ein Durchbruch oder eine Ausnehmung befindet,
  • der zweite Handhebel mindestens drei öffnungen besitzt, zwischen denen sich in Längsrichtung mindestens zwei Stege befinden,
  • der zweite Handhebel zwischen dem Ritzelsektor und dem durch die öffnungen durchbrochenen Teilabschnitt ein keilförmiges, das Gehäuse übergreifendes, Zwischenstück besitzt, an dessen verjüngtes Ende der durchbrochene Teilabschnitt angeformt ist,
  • die Breite der Flansche geringer ist als die Breite des zugehörigen Zwischenstücks,
  • die Breite des mindestens einen Steges wiederum geringer ist als die Breite der Flansche,
  • der mit dem Gehäuse aus einem Leichtwerkstoff bestehende erste Handhebel zwei Flansche besitzt zwischen denen sich auf mindestens einem Teil seiner Länge mindestens ein Steg befindet,
  • der erste Handhebel zwischen dem Gehäuse und dem Hebelende ein keilförmiges, vom Gehäuse ausgehendes, Zwischenstück besitzt, an dessen verjüngtes Ende der restliche Teilabschnitt angeformt ist,
  • die Breite der Flansche des ersten Handhebels geringer ist als die Breite des zugehörigen Zwischenstücks,
  • die Breite des mindestens einen Steges des ersten Handhebels wiederum geringer ist als die Breite der Flansche,
  • die jeweils äußeren Flansche der Handhebel auf ihren Außenseiten im Querschnitt abgerundet und an den Enden der Handhebel mit aufgeschobenen Griffhülsen aus einem Kunststoff versehen sind, deren Außenseiten in geschlossener Stellung der Handhebel, von der Systemachse aus gesehen, konvergent verlaufen,
  • die Handhebel gegeneinander säbelförmig gekrümmt ausgebildet sind,
  • die Außenseiten der Zwischenstücke konvex gekrümmt bis zu Endkanten verlaufen, die rechtwinklig zur Systemachse verlaufen und sich zumindest im wesentlichen bündig mit den Innenseiten der Handhebel kreuzen,
  • das Gehäuse im Querschnitt zur Systemachse oval ausgebildet ist,
  • der Spreizdorn auswechselbar an der Zahnstange angeordnet ist,
  • zwischen dem Gehäuse und dem Expansionskopf ein auswechselbarer Adapter angeordnet ist, der eine Innenbohrung besitzt, in die das obere Ende des Spreizdorns, durch die Innenbohrung geführt, zurückziehbar ist, und/oder, wenn
  • im Gehäuse eine Stellschraube angeordnet ist, durch die der Schwenkwinkel des beweglichen zweiten Handhebels gegenüber dem Gehäuse und damit der radiale Expansionsweg der Expanderbacken einstellbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes und seine Wirkungsweise werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1
eine Seitenansicht einer kompletten Expanderzange,
Figur 2
eine Draufsicht auf die Expanderzange nach Figur 1,
Figur 3
einen teilweisen Axialschnitt entlang der Achse A-A durch das Gehäuse mit Spreizdorn, Ritzelsektor und Expansionskopf und
Figur 4
einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Figur 1 in vergrößertem Maßstab.
In den Figuren 1 und 2 ist eine Expanderzange 1 dargestellt, die ein Gehäuse 2 mit einem einstückig angeformten, gehäusefesten ersten Handhebel 3 besitzt. In dem Gehäuse 2 sind außerdem zwei Lagerbohrungen 4 angeordnet, von denen nur die vordere sichtbar ist und die von einer Welle 5 eines aus Stahl bestehenden Ritzelsektors 6 durchsetzt sind, das einstückig an einen zweiten, beweglichen Handhebel 7 angeformt ist (Figur 3). Die Handhebel 3 und 7 sind in ihrer Endstellung, d.h., in der größtmöglichen Annäherung, dargestellt.
Das Gehäuse 2 und der angeformte Handhebel 3 bestehen aus einem geschmiedeten Leichtmetall, z.B. einer harten Aluminium-Legierung mit einer Dichte von etwa D = 2,7. Der bewegliche Handhebel 7 besteht zusammen mit dem angeformten Ritzelsektor 6 aus geschmiedetem Stahl. Die freien Enden der Handhebel 3 und 7 sind mit aufgeschobenen identischen Griffhülsen 8 und 9 aus einem schlagfesten Kunststoff versehen. Die Außenseiten 8a und 9a der Griffhülsen 8 und 9 verlaufen in Richtung ihrer freien Enden konvergent, wodurch die Ergonomie der Expanderzange 1 gefördert wird, wenn die Handhebel 3 und 7 sich in der am weitesten geöffneten Stellung nach ihrer Bewegung um die Welle 5 in Richtung der Pfeile 8b und 9b auf einer Kreisbahn befinden, was in Figur 3, teilweise gestrichelt, dargestellt ist. Die Konvergenz der Handhebel 3 und 7 in der geschlossenen Endstellung wird durch einen bogen- oder säbelförmigen, spiegelsymmetrischen Verlauf herbeigeführt, wie in Figur 1 gezeigt.
Der übergang vom Gehäuse 2 zum Handhebel 3 erfolgt durch ein keilförmiges Zwischenstück 10, dessen Seitenflanken 10c sich auch in Richtung auf das freie Hebelende verjüngen (Figur 2), um an Gewicht zu sparen. Der übergang vom Ritzelsektor 6 zum Handhebel 7 erfolgt durch ein keilförmiges Zwischenstück 11. Die Breite des Zwischenstücks 11 (in Richtung senkrecht zur Zeichenebene) beträgt mindestens 80 % der axialen Länge des Ritzelsektors 6. Das Zwischenstück 11 ist seitlich (parallel zur Zeichenebene) von planparallelen Flächen begrenzt.
Der gehäusefeste Handhebel 3 besitzt zwei Flansche 3a und 3b, die durch einen durchgehenden Steg 3c miteinander verbunden sind. Dadurch wird das Gewicht reduziert, ohne das Widerstandsmoment des Handhebels 3 zu beeinträchtigen. Der aus Stahl bestehende bewegliche Handhebel 7 besitzt zwei Flansche 7a und 7b, die durch zwei schmale Stege 7c miteinander verbunden sind. Beiderseits dieser Stege 7c werden dadurch öffnungen 7d, 7e und 7g gebildet. Die Breite der Flansche 3a und 3b bzw. 7a und 7b der Handhebel 3 und 7 ist deutlich geringer als die Breite der Zwischenstücke 10 und 11, wobei die Breite senkrecht zur Zeichenebene gemessen ist. Durch die fachwerkartige Ausbildung des Handhebels 7 jenseits des Zwischenstücks 11 wird das Gewicht reduziert, ohne das Widerstandsmoment des Handhebels 7 zu beeinträchtigen. Die Anzahl der Stege 7c und damit die Anzahl der Öffnungen 7d, 7e und 7g kann erforderlichenfalls verändert werden.
Durch die Keilform der Zwischenstücke 10 und 11, deren Endkanten 10a und 11a auf die freien Enden der Handhebel 3 und 7 ausgerichtet sind, wird der Abnahme der Biegemomente in Richtung der Hebelenden Rechnung getragen und das Gewicht weiter verringert, ohne die Festigkeit zu verringern. Die Endkanten 10a und 11a verlaufen senkrecht zur Zeichenebene und zur Systemachse A-A.
Die Gewichtsersparnis durch Leichtbau ist eines der entscheidenden Kriterien des Geräts. An die Stelle eines Leichtmetalls oder einer Leichtmetall-Legierung kann ohne weiteres ein schlagfester Kunststoff treten, der ggf. durch Fasereinlagen verstärkt ist. Speziell bei dem aus Stahl bestehenden zweiten Handhebel 7 wird auf einen Teil des für die Biegefestigkeit nicht benötigten Metalls soweit wie möglich verzichtet.
Stahl wird für den zweiten Handhebel nur aus dem Grund verwendet, weil dieser Handhebel einstückig mit dem Ritzelsektor 6 gefertigt ist.
Wie Figur 4 zeigt, in der gleiche Bezugszeichen verwendet werden und eine Symmetrieebene E-E gezeigt ist, in der auch die Schwenkebene des beweglichen Handhebels 7 liegt, sind die Außenseiten der Flansche 3a und 7a und die Außenseiten 8a und 9a der "aufgeschobenen" Griffhülsen 8 und 9 gut abgerundet. Die Breite "B1" der Flansche 3a und 3b sowie 7a und 7b ist geringer als die Breite der Zwischenstücke 10 und 11, und die Breite "B2" der Stege 3c und 7c ist nochmals deutlich geringer als die Breite "B1". Die mit den Stegen 3c und 7c versehenen Teilabschnitte der Handhebel 3 und 7 besitzen Innenseiten 3f und 7f, die sich mit den weiter oben beschriebenen Endkanten 10a und 11a der Zwischenstücke 10 und 11 zumindest im wesentlichen bündig kreuzen.
Wie Figur 3 zeigt, ist auf das Grundgerät, bestehend aus dem Gehäuse 2 mit dem Spreizdorn 17 und den Handhebeln 3 und 7, in an sich bekannter Weise ein Expansionskopf 12 aufgeschraubt, der aus einer Schraubkappe 13 und einem Satz von Expanderbacken 14 besteht, die in Richtung der beiden Pfeile durch den axial beweglichen, kegelförmigen Spreizdorn 17 radial verschiebbar sind, und mittels welcher ein Rohrende entweder in einem oder mehreren Arbeitsgängen aufgeweitet werden kann. In der Stellung nach Figur 1 und Figur 3 (ausgezogene Linien) befinden sich die Expanderbacken in der am weitesten gespreizten Stellung. Die Umkehrbewegung erfolgt durch Aufwärtsschwenken des Handhebels 7. Solche Expansionsköpfe 12 sind jedoch bekannt, so daß sich ein weiteres Eingehen hierauf erübrigt.
Figur 3 zeigt weiterhin unter Verwendung teilweise gleicher Bezugszeichen vornehmlich den inneren Aufbau der Expanderzange 1 nach den Figuren 1 und 2 mit einem Adapter 15 mit einem Außengewinde 15a, auf das der Expansionskopf 12 aufgeschraubt ist, der hier nur sehr schematisch angedeutet ist. Zu diesem Zweck besitzt das Gehäuse 2 ein Innengewinde 2a, in das der Adapter 15 eingeschraubt ist. Das Gehäuse 2 besitzt im Innern eine zylindrische Bohrung 16 als paßgenaue Führung für eine aus hochfestem Stahl bestehende Zahnstange 18, die nur am oberen Ende eine lineare Zahnreihe trägt, wobei die Systemachse A-A durch die Zahnflanken verläuft. In die Zahnstange 18 greift der bereits beschrieben Ritzelsektor 6 des Handhebels 7 ein, der durch die Welle 5 des Ritzelsektors 6 zwischen den Lagerbohrungen 4 (Figur 1) gelagert und geführt ist.
Die Figuren 1 und 3 zeigen weiterhin, daß die Zwischenstücke 10 und 11 konvex gekrümmte Außenseiten 10b und 11 b besitzen, die bis zu den Endkanten 10a und 11a verlaufen, die ihrerseits rechtwinklig zur Systemachse A-A verlaufen und sich zumindest im wesentlichen bündig mit den Innenseiten 3f und 7f der Handhebel 3 und 7 kreuzen.
Wird der Handhebel 7 in die gestrichelt dargestellte Position 7' verschwenkt, so wird das obere Ende der Zahnstange 18 um einen Hub "H" in die gestrichelt dargestellte Position verschoben. Es ist dabei von Bedeutung, daß der Zahneingriff immer innerhalb des oberen Endes der Bohrung 16 verbleibt, so daß die Führung nicht auf Kantenpressung belastet wird. Die durch den Zahneingriff und den Flankenwinkel erzeugten Querkräfte stützen sich immer auf der dem Ritzelsektor 6 gegenüber liegenden Seite der Bohrung 16 ab. Die Reibungskräfte sind jedoch durch die Werkstoffpaarung Stahl/Leichtmetall und durch die Vermeidung einer Kantenpressung extrem gering. Durch Zusammenführen der Handhebel 7 und 3 erfolgt der Aufweitevorgang, und die Teile werden in die in Figur 3 ausgezogen gezeichneten Positionen zurückgeführt.
Der Adapter 15 besitzt eine Innenbohrung 15b, die mit der Bohrung 16 des Gehäuses 2 fluchtet, jedoch gegenüber der Zahnstange 18 ein geringfügig größeres Radialspiel aufweist, um eine überbestimmung der Bohrungen 15b und 16 zu vermeiden, wenn andere Adapter 15 verwendet werden. Weiterhin besitzt der Adapter 15 eine weitere Innenbohrung 15c, in der das obere, zylindrische Ende 17a das Spreizdornes 17 geführt ist. Jenseits des zylindrischen Endes 17a besitzt der Spreizdorn 17 einen Gewindezapfen 17b, der in ein entsprechendes konzentrisches Gegengewinde im unteren Ende der Zahnstange 18 eingeschraubt ist. Durch die Wahl von Adapter 15 und Spreizdorn 17 lassen sich unterschiedliche Auweitevorgänge erzielen.
Der Spreizdorn 17 ist als Kegel (oder Kegelstumpf) ausgebildet und mittels der Gewindeverbindung 17b/18 auswechselbar. Dadurch und durch einen passend gewählten Adapter 15 kann ein Spreizdorn 17 mit größerem oder kleinerem Basisdurchmesser (bei 17a) oder mit größerem oder kleinerem öffnungswinkel eingesetzt werden, je nach den Bedürfnissen des Aufweitevorgangs und den inneren und äußeren geometrischen Formen des Expansionskopfes 12, insbesondere der mit dem Spreizdorn 17 paarungsfähigen inneren Gleitflächen des Expansionskopfes 12.
Es ist möglich, auch den Handhebel 3 analog dem Handhebel 7 mit Stegen und öffnungen auszubilden. Da der Handhebel 3 jedoch aus einem Leichtmetall besteht, ist eine weitere Gewichtsverminderung jedoch von untergeordneter Bedeutung. Die Figur 2 zeigt noch, daß das Gehäuse 2 - im Querschnitt zur Achse A-A gesehen - im wesentlich flach oder oval ausgebildet ist, um eine weitere Gewichtsersparnis zu bewirken.
Die Figur 3 zeigt noch, daß im Gehäuse 2 eine Einstellschraube 19 angeordnet ist, durch die der Schwenkwinkel in Schließlichtung der Handhebel 3 und 7 verändert werden kann und damit auch der maximale Aufweitedurchmesser über den Kräfteweg über das Zahngetriebe 6/18 und den Spreizdorn 17 einstellbar ist.
Bezugszeichenliste:
1
Expanderzange
2
Gehäuse
2a
Innengewinde
3
Handhebel
3a
Flansch
3b
Flansch
3c
Steg
3f
Innenseite
4
Lagerbohrungen
5
Welle
6
Ritzelsektor
7
Handhebel
7'
Position
7a
Flansch
7b
Flansch
7c
Steg
7d
öffnung
7e
öffnung
7f
Innenseite
7g
Öffnung
8
Griffhülse
8a
Außenseite
8b
Pfeil
9
Griffhülse
9a
Außenseite
9b
Pfeil
10
Zwischenstück
10a
Endkante
10b
Außenseite
10c
Seitenflanken
11
Zwischenstück
11 a
End kante
11 b
Außenseite
12
Expansionskopf
13
Schraubkappe
14
Expanderbacken
15
Adapter
15a
Außengewinde
15b
Innenbohrung
15c
Innenbohrung
16
Bohrung, Führung
17
Spreizdorn
17a
Ende
17b
Gewindezapfen
18
Zahnstange
19
Einstellschraube
A-A
Systemachse
"B1"
Breite
"B2"
Breite
"E-E"
Symmetrie- und Schwenkebene
"H"
Hub

Claims (17)

  1. Handwerkzeug zum Aufweiten von Hohlkörpern, insbesondere von Rohrenden, enthaltend ein Gehäuse (2) mit einem seitlich abstehenden gehäusefesten ersten Handhebel (3), mit einem zweiten Handhebel (7), der aus Stahl besteht und der auf der dem ersten Handhebel (3) abgekehrten Seite über eine Welle (5) schwenkbar mit dem Gehäuse (2) verbundenen ist und der einen die Welle (5) teilweise umgebenden Ritzelsektor (6) trägt und derart über das Gehäuse (2) hinweggeführt ist, daß der erste Handhebel (3) und der zweite Handhebel (7) eine Zange bilden, wobei im Gehäuse (2) eine durchgehende Bohrung (16) zur Führung einer aus Stahl bestehenden Zahnstange (18) angeordnet ist, deren eines Ende innerhalb der Bohrung (16) derart mit dem Ritzelsektor (6) zusammenwirkt, daß ein Spreizdorn (17) durch eine Schließbewegung der beiden Handhebel (3, 7) verschiebbar ist, und wobei das Gehäuse Mittel aufweist, durch die ein Expansionskopf (12) mit radial beweglichen Expanderbacken (14) koaxial auf das nach außen verjüngte Ende des Spreizdornes (17) aufsetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) mit der Bohrung (16) und der gehäusefeste erste Handhebel (3) aus einem Leichtwerkstoff aus der Gruppe Kunststoffe und Leichtmetalle bestehen und daß das Gehäuse (2) zusammen mit der Zahnstange (18) eine reibungsarme Gleitpaarung Leichtwerkstoff/Stahl bildet.
  2. Handwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Ritzelsektor (6) aus Stahl bestehende zweite Handhebel (7) zwei Flansche (7a, 7b) besitzt, zwischen denen sich auf mindestens einem Teil seiner Länge mindestens eine öffnung (7d, 7e, 7g) befindet.
  3. Handwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Handhebel (7) mindestens drei öffnungen (7d, 7e, 7g) besitzt, zwischen denen sich in Längsrichtung mindestens zwei Stege (7c) befinden.
  4. Handwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Handhebel (7) zwischen dem Ritzelsektor (6) und dem durchbrochenen Teilabschnitt ein keilförmiges, das Gehäuse (2) übergreifendes, Zwischenstück (11 ) besitzt, an dessen verjüngtes Ende der durchbrochene Teilabschnitt angeformt ist.
  5. Handwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite "B1" der Flansche (7a, 7b) geringer ist als die Breite des zugehörigen Zwischenstücks (11).
  6. Handwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite "B2" des mindestens einen Steges (7c) wiederum geringer ist als die Breite "B1" der Flansche (7a, 7b).
  7. Handwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Gehäuse (2) aus einem Leichtwerkstoff bestehende erste Handhebel (3) zwei Flansche (3a, 3b) besitzt zwischen denen sich auf mindestens einem Teil seiner Länge mindestens ein Steg (3c) befindet.
  8. Handwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Handhebel (3) zwischen dem Gehäuse (2) und dem Hebelende ein keilförmiges, vom Gehäuse (2) ausgehendes, Zwischenstück (10) besitzt, an dessen verjüngtes Ende der restliche Teilabschnitt angeformt ist.
  9. Handwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite "B1" der Flansche (3a, 3b) des ersten Handhebels (3) geringer ist als die Breite des zugehörigen Zwischenstücks (11).
  10. Handwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite "B2" des mindestens einen Steges (3c) des ersten Handhebels (3) wiederum geringer ist als die Breite "B1" der Flansche (3a, 3b).
  11. Handwerkzeug nach den Ansprüchen 2 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils äußeren Flansche (3a, 7a) der Handhebel (3, 7) auf ihren Außenseiten im Querschnitt abgerundet und an den Enden der Handhebel (3, 7) mit aufgeschobenen Griffhülsen (8, 9) aus einem Kunststoff versehen sind, deren Außenseiten (8a, 9a) in geschlossener Stellung der Handhebel (3, 7), von der Systemachse (A-A) aus gesehen, konvergent verlaufen.
  12. Handwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhebel (3, 7) säbelförmig gekrümmt ausgebildet sind.
  13. Handwerkzeug nach den Ansprüchen 4 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseiten (10b, 11 b) der Zwischenstücke (10, 11) konvex gekrümmt bis zu Endkanten (10a, 11a) verlaufen, die rechtwinklig zur Systemachse (A-A) verlaufen und sich zumindest im wesentlichen bündig mit den Innenseiten (3f, 7f) der Handhebel (3, 7) kreuzen.
  14. Handwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) im Querschnitt zur Systemachse (A-A) oval ausgebildet ist.
  15. Handwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spreizdorn (17) auswechselbar an der Zahnstange (18) angeordnet ist.
  16. Handwerkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (2) und dem Expansionskopf (12) ein auswechselbarer Adapter (15) angeordnet ist, der eine Innenbohrung (15c) besitzt, in die das obere Ende (17a) des Spreizdorns (17), durch die Innenbohrung (15c) geführt, zurückziehbar ist.
  17. Handwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (2) eine Stellschraube (19) angeordnet ist, durch die der Schwenkwinkel des beweglichen zweiten Handhebels (7) gegenüber dem Gehäuse (2) und damit der radiale Expansionsweg der Expanderbacken (14) einstellbar ist.
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