Die Erfindung betrifft ein Preßwerkzeug, insbesondere zum Verbinden von rohrförmigen Werkstücken, mit bogenförmigen Preßbacken, die an Schwenkhebeln sitzen und über diese derart relativ zueinander beweglich sind, daß sie zum Aufsetzen auf das Werkstück öffenbar sind und daß sich alle Preßbacken zum Preßende hin zu einem geschlossenen Pressenraum ergänzen, wobei die Schwenkhebel über eine Antriebseinrichtung zwecks Bewegung der beweglichen Preßbacken in Preßrichtung verschwenkbar sind.
Zur Verbindung von Rohrenden werden Kupplungshülsen verwendet, die plastisch verformbar sind und aus Metall, vorzugsweise aus Stahl bestehen. Ihr Innendurchmesser ist um so viel größer als der Außendurchmesser der zu verbindenden Rohrenden, daß sie bei radialer Zusammenpressung bis zum Anliegen an der Mantelfläche der Rohrenden bleibend verformt werden. Nach der
DE-PS 1 187 870 können solche Kupplungshülsen an ihrer Innenseite in der Nähe jedes Endes zusätzlich eine Ringnut aufweisen, in die ein elastischer Dichtungsring eingelegt ist.
Das radiale Zusammenpressen geschieht mittels Preßwerkzeugen, wie sie beispielsweise aus der DE-PS 21 36 782 bekannt sind. Dieses Preßwerkzeug weist zwei jeweils zweiarmig ausgebildete Klemmbacken auf, von denen wenigstens einer schwenkbar an dem Preßwerkzeug gelagert ist. Die Preßbacken weisen Kreisbogenabschnitte bildende Preßflächen mit gleichen Radien auf, die einen Preßraum einschließen. Statt als Kreisbogenabschnitte können die Preßflächen auch konturiert sein, um beispielsweise einen mehreckigen oder ovalen Preßraum zu bilden.
Die dem Preßraum entfernt liegenden Arme der Preßbacken können gegen die Wirkung einer Feder gespreizt werden mit der Folge, daß die Preßbacken im Bereich des Preßraums gegeneinander bewegt werden. Das Spreizen geschieht mittels nebeneinander angeordneter und aneinander anliegender Druckrollen, die gemeinsam mittels einer Antriebeseinrichtung in Form eines Arbeitszylinders zwischen die Arme gefahren werden und auf diese Weise die Preßbacken verschwenken.
Eine Weiterentwicklung dieses Preßwerkzeuges stellt das Preßwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dar und ist in der DE-OS 34 23 283 beschrieben. Bei diesem Preßwerkzeug sind zwei Preßbacken vorgesehen, die jeweils an einem Antriebshebel schwenkbar gelagert sind, welche wiederum schwenkbar an dem Preßwerkzeug geführt sind. Die Antriebshebel weisen gegenüberliegende Arme auf, die mittels von einem Arbeitszylinder in den Zwischenraum einfahrbaren Druckrollen gespreizt werden können und auf diese Weise die Preßbacken aufeinanderzu bewegen. Die Preßbacken sind dabei zusätzlich in Kulissen derart geführt, daß sie beim Verschwenken der Antriebshebel in Öffnungsrichtung um ihre Anlenkpunkte an den Antriebshebeln aufgeschwenkt werden, so daß zwischen den Stirnseiten der Preßbacken eine weite, maulartige Öffnung entsteht, die die Aufnahme der zu verbindenden Rohrenden bzw. einer Kupplungshülse erleichtert.
Beim Verschwenken der Antriebshebel in umgekehrter Richtung werden die Klemmbacken wieder so verschwenkt, daß die Mittelsenkrechten auf ihre Bogenabschnitte in etwa ineinanderfallen und die Klemmbacken beim weiteren Verschwenken der Antriebshebel parallel gegeneinander verschoben werden. Während des Preßvorgangs werden die Klemmbacken weiter gegeneinander bewegt, bis sie am Preßende eine Kreisfläche einschließen und dabei die Rohrenden bzw. die Kupplungshülse entsprechend unter Durchmesserverringerung verformt haben.
Dieses Preßwerkzeug hat sich bewährt, wenn eine nicht zu große Durchmesserverkleinerung bzw. Einpreßtiefe gefordert wird. Bei größeren Einpreßtiefen, die dann erforderlich sind, wenn die Rohrverbindung höheren Innendrücken standhalten soll, ist es erforderlich, mehr als zwei Preßbacken vorzusehen, damit es zwischen den Stirnseiten der Preßbacken nicht zum Ausbilden von nach außen vorstehenden Stegen kommt, welche ein vollständiges Schließen der Preßbacken verhindern würden. Solche Preßwerkzeuge sind beispielsweise in der DE-OS 21 18 782, DE-OS 35 13 129, DE-AS 25 11 942 und DE-AS 19 07 956 beschrieben. Allen darin offenbarten Preßwerkzeugen ist gemeinsam, daß sämtliche Preßbacken beweglich und in radialer Richtung geführt sind. Dies bedingt aufwendige Führungen und Antriebseinrichtungen, wodurch die Preßwerkzeuge schwer und deshalb schlecht handhabbar und ferner auch teuer sind.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Preßwerkzeug der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß es trotz der Anordnung von mehr als zwei Preßbacken möglichst einfach und damit leicht handhabbar ausgebildet sowie kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine weitere Preßbacke vorgesehen ist, die als ein am Werkstück ansetzbares Widerlager ausgebildet ist und daß die übrigen Preßbacken derart geführt sind, daß sie sich beim Preßvorgang jeweils in Richtung auf den Mittelpunkt des Preßraumes im geschlossenen Zustand des Preßwerkzeuges bewegen. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Preßbacken derart beweglich zueinander geführt sind, daß ihre jeweils benachbart gegenüberliegenden Stirnflächen zu Preßbeginn gleiche Abstände haben.
Das Preßwerkzeug nach der Erfindung zeichnet sich durch einfachen Aufbau aus, da eine der Preßbacken als Widerlager ausgebildet ist und somit weder einer Führung noch einer Antriebseinrichtung bedarf. Dabei werden die übrigen Preßbacken so geführt und angetrieben, daß sie sich beim Preßvorgang in ganz bestimmten Richtungen bewegen, und zwar auf den Mittelpunkt des Preßraumes in geschlossenem Zustand des Preßwerkzeuges hin. Dies ist ganz wesentlich dafür, daß auf das Werkstück von allen Seiten gleiche Kräfte wirken.
In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Preßbacken in Umfangsrichtung gleichlange Kreisbogenabschnitte aufweisen, die Spalte zwischen den jeweils gegenüberliegenden Stirnseiten der Preßbacken also über den Umfang gleichmäßig verteilt sind.
Wenn drei Preßbacken vorgesehen sind, sollten die Bewegungsrichtungen der beiden beweglichen Preßbacken einen Winkel von 60° einschließen, der symmetrisch zur Mittelsenkrechten auf das Widerlager liegt und sich von diesem weggerichtet öffnet. Bei vier Preßbacken sollten die Bewegungsrichtungen der beiden dem Widerlager benachbarten Preßbacken beim Preßvorgang einen Winkel von 90° einschließen, der symmetrisch zur Mittelsenkrechten auf das Widerlager liegt und sich von diesem weggerichtet öffnet.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß das Widerlager als am freien Ende des Preßwerkzeuges befindlicher Widerlagerbügel ausgebildet ist, der auf einer Seite schwenkbar gelagert ist und der an der gegenüberliegenden Seite lösbar bzw. verriegelbar ist. Dieser Widerlagerbügel kann weggeschwenkt werden, wenn das Preßwerkzeug an die zu verbindenden Rohrenden bzw. an die Kupplungshülse angesetzt wird. Nach Zurückschwenken und Verriegeln können dann die beweglichen Preßbacken mittels der Antriebseinrichtung in Richtung auf das Widerlager bewegt werden.
Die Schwenkhebel können ortsfest am Preßwerkzeug gelagert sein, zumindest was die Betätigung der dem Widerlager benachbarten Preßbacken angeht. Dabei besteht in Analogie zu dem Preßwerkzeug nach der DE-OS 34 23 283 die Möglichkeit, die Preßbacken an Preßbackenträgern anzuordnen, die an den Schwenkhebeln verschwenkbar gelagert sind. Zur Steuerung der Bewegung der Preßbackenhalter kann eine Kulissenführung vorgesehen sein, wie sie ebenfalls schon der DE-AS 34 23 283 zu entnehmen ist.
Damit die stirnseitigen Abstände der Preßbacken zu Beginn des Preßvorgangs exakt gleich sind, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, daß zumindest ein Teil der Preßbacken in Preßbackenträgern relativ zu diesen bewegbar geführt ist, wobei entsprechende Führungseinrichtungen vorgesehen sind, die garantieren, daß die stirnseitigen Abstände der Preßbacken zu Beginn des Preßvorgangs gleich sind. Dabei können die Preßbacken im wesentlichen in Umfangsrichtung beweglich geführt sein. Als Führungseinrichtungen kommen Kulissenführungen aber auch eine gegen Anschläge gerichtete Federbeaufschlagung in Frage.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher veranschaulicht. Es zeigen:
In dem Werkzeuggehäuse (32) sind spiegelbildlich zur Längsachse (33) zwei Antriebshebel (34, 35) um sich senkrecht zur Zeichnungsebene erstreckende Schwenkbolzen (36, 37) verdrehbar gelagert. Die nach unten zeigenden Arme (38, 39) der Antriebshebel (34, 35) werden zum Verschwenken in den Richtungen der Pfeile E, F gespreizt, und zwar gegen die Wirkung einer hier nicht näher dargestellten, die Arme (38, 39) zusammenziehenden Feder. Zum Spreizen der Arme (38, 39) wird ein Druckrollenpaar verwendet, das mit Hilfe eines pneumatisch oder hydraulisch beaufschlagbaren Arbeitszylinders in den Zwischenraum zwischen die Arme (38, 39) einfahrbar ist. Eine solche Antriebseinrichtung ist an sich aus der DE-PS 21 36 782 und DE-OS 34 23 382 bekannt.
In den von den Schwenkbolzen (36, 37) nach oben sich erstreckenden Armen (40, 41) der Antriebshebel (34, 35) sind Preßbacken (42, 43) aufgenommen. Die Preßbacken (42, 43) weisen jeweils innenseitige Preßflächen (44, 45) auf, die jeweils sich über 120° erstreckende Kreisbogenabschnitte bilden. Beide Preßbacken (42, 43) sind an den Armen (40, 41) der Antriebshebel (34, 35) in den Umfangsrichtungen gemäß Doppelpfeilen G, H beweglich gelagert. Hiezu liegen sie mit ihren Außenseiten an entsprechenden kreisbogenförmigen Führungsflächen (46, 47) in den Armen (40, 41) an, welche koaxial zu den Kreisbogenabschnitten der jeweiligen Preßflächen (44, 45) verlaufen.
Die Preßbacken (42, 43) weisen seitlich nach außen vorstehende Nasen (48, 49) auf, und zwar zu beiden Seiten der Führungsflächen (46, 47). Die Nasen (48, 49) tragen Führungsvorsprünge (50, 51), die in Kulissen (52, 53) formschlüssig einfassen, welche in die Innenseiten des Werkzeuggehäuses (32) eingeformt sind. Auf diese Weise werden die Preßbacken (42, 43) bei einer Schwenkbewegung der Antriebshebel (34, 35) in den Umfangsrichtungen G, H zwangsgeführt.
Eine weitere Preßbacke wird von einem Widerlager (54) gebildet, das ortsfest innerhalb des Werkzeuggehäuses (32) angeordnet ist und obenseitig eine Preßfläche (55) aufweist, welche als sich über 120° erstreckender Kreisbogenabschnitt ausgebildet ist. Der Kreisbogenabschnitt hat denselben Radius wie diejenigen der übrigen Preßflächen (44, 45).
Für den Gebrauch des Preßwerkzeuges (31) werden zunächst die Arme (38, 39) der Antriebshebel (34, 35) von Hand zusammengedrückt, also entgegen den Pfeilen E, F. Hierdurch öffnen sich die Arme (40, 41) maulartig und geben zwischen den Stirnseiten der Preßbacken (42, 43) einen Raum frei, so daß das Preßwerkzeug (31) über eine Kupplungshülse (56) quer zu deren Längsachse geschoben werden kann. Nach Anlage der Kupplungshülse (56) an der Preßfläche (55) des Widerlagers (54) können die Preßbacken (42, 43) geschlossen werden. Dies geschieht durch Spreizen der unteren Arme (38, 39) des Antriebshebels (34, 35) mit Hilfe der nicht näher dargestellten Antriebseinrichtung. Die Preßbacken (42, 43) kommen dann an dem Mantel der Kupplungshülse (56) zur Anlage. Da die Radien der Preßflächen (44, 45, 55) um die vorgesehene Einpreßtiefe kleiner sind als der Radius der Kupplungshülse (56) vor dem Verpressen, liegen die Preßflächen (44, 45, 55) nur mit ihren äußeren Querkanten auf dem Umfang der Kupplungshülse (56) an. Damit zwischen den Stirnseiten der Preßbacken (42, 43) und des Widerlagers (54) gleich große Spalte (57, 58, 59) entstehen, sind die Kulissen (52, 53) derart geformt, daß die Preßbacken (42, 43) in Umfangsrichtung gegenüber den Armen (40, 41) der Antriebshebel (34, 45) entsprechend verschoben sind, d.h. die linke Preßbacke (42) im Uhrzeigersinn und die rechte Preßbacke (43) gegen den Uhrzeigersinn. Die Radien der Kreisbogenabschnitte der Preßflächen (44, 45, 55) gehen dabei von Mittelpunkten aus, die in den Spitzen eines gleichseitigen Dreieckes liegen.
Durch weitere Druckbeaufschlagung der Antriebseinrichtung werden die unteren Arme (38, 39) der Antriebshebel (34, 35) zusätzlich gespreizt. Dies hat zur Folge, daß die Preßbacken (42, 43) weiter nach innen bewegt werden, wobei die beiden Bewegungsrichtungen im wesentlichen einen Winkel von 60° einschließen, der symmetrisch zur Längsachse (33) liegt und sich vom Widerlager (54) weg öffnet. Dies beruht darauf, daß die Schwenkbolzen (36, 37) jeweils auf Geraden liegen, die vom Mittelpunkt des Kreisbogenabschnittes des Widerlagers (54) ausgehen und einen Winkel einschließen, der doppelt so groß ist, wie der von den Bewegungsrichtungen der Preßbacken (42, 43) eingeschlossene Winkel, nämlich 120°. Da sich beim Preßvorgang der obere Spalt (57) zwischen den Stirnflächen der Preßbacken (42, 43) schneller verkleinern würde als die Spalte zwischen den Preßbacken (42, 43) und dem Widerlager, (54) biegen die Kulissen (52, 53) nach innen derart nach unten ab, daß die Preßbacken (42, 43) relativ zu den Armen (40, 41) in Umfangsrichtung verschoben werden, und zwar die linke Preßbacke (42) entgegen dem Uhrzeigersinn und die rechte Preßbacke (43) im Uhrzeigersinn. Dabei ist die Führung in den Kulissen (52, 53) derart, daß die Spalte (57, 58, 59) während des gesamten Preßvorgangs gleich bleiben, bis die Stirnseiten der Preßbacken (42, 43) und des Widerlagers (54) am Preßende zur Anlage kommen. Dabei wird die Kupplungshülse (56) radial gestaucht und in ihrem Durchmesser um die gewünschte Einpreßtiefe verringert.
Für das Entfernen des Preßwerkzeuges (31) von der Kupplungshülse (56) werden die unteren Arme (38, 39) des Antriebshebels (34, 35) wieder zusammengeschoben, so daß sich die oberen Arme (40, 41) maulartig öffnen. Das Preßwerkzeug (31) kann dann von der Kupplungshülse (56) abgezogen werden.
In den Figuren (3) und (4) ist ein Preßwerkzeug (61) - ebenfalls nur teilweise - dargestellt, wobei dieses Preßwerkzeug (61) große Ähnlichkeit mit dem in den Figuren (1) und (2) dargestellten Preßwerkzeug (31) hat. Es weist ein innen hohles Werkzeuggehäuse (62) auf, das sich nach unten hin für die Aufnahme eines Antriebes und zum Zweck der Handhabung verlängert, was hier nicht näher dargestellt ist.
In dem Werkzeuggehäuse (62) sind spiegelbildlich zur Längsachse (63) zwei Antriebshebel (64, 65) um sich senkrecht zur Zeichnungsebene erstreckende Schwenkbolzen (66, 67) verdrehbar gelagert. Die nach unten zeigenden Arme (68, 69) der Antriebshebel (64, 65) werden zum Verschwenken in den Richtungen der Pfeile I, J gespreizt, und zwar gegen die Wirkung einer hier nicht näher dargestellten, die unteren Arme (68, 69) zusammenziehenden Feder. Zum Spreizen der Arme (68, 69) wird ein Druckrollenpaar verwendet, wie dies schon zu dem Preßwerkzeug (31) in den Figuren (1) und (2) beschrieben ist.
In den von den Schwenkbolzen (66, 67) nach oben sich erstreckenden Armen (70̸, 71) der Antriebshebel (64, 65) sind Preßbacken (72, 73) aufgenommen. Sie weisen jeweils innenseitige Preßflächen (74, 75) auf, die jeweils sich über 120̸° erstreckende Kreisabschnitte bilden. Beide Preßbacken (72, 73) sind an den oberen Armen (70̸, 71) der Antriebshebel (64, 65) in den Umfangsrichtungen gemäß den Doppelpfeilen K, L beweglich gelagert. Hierzu liegen Sie mit Ihren Außenseiten an entsprechenden, kreisbogenförmigen Führungsflächen (76, 77) in den Armen (70̸, 71) an, welche koaxial zu den Kreisbogenabschnitten der jeweiligen Preßflächen (74, 75) verlaufen.
Die Preßbacken (72, 73) weisen an ihren äußeren Umfängen Einkerbungen (78, 79) auf, in die in den oberen Armen (70̸, 71) axial verschieblich gelagerte Stifte (80, 81) einfassen. Diese Stifte (80, 81) sind über Druckfedern (82, 83) in Richtung auf die Einkerbungen (78, 79) federbeaufschlagt. Die Stifte (80, 81) und die Einkerbungen (78, 79) sind dabei so angeordnet, daß die Stifte (80, 81) bestrebt sind, die Preßbacken (72, 73) in Umfangsrichtung gegeneinander zu bewegen, also die linke Preßbacke (74) im Uhrzeigersinn und die rechte Preßbacke (73) gegen den Uhrzeigersinn. Hier nicht näher dargestellte Anschläge sorgen dafür, daß die Preßbacken (72, 73) über ein gewisses Maximalmaß hinaus nicht weiter in diesen beiden Richtungen bewegt werden können. Selbstverständlich ist die Führung der Preßbacken (72, 73) so beschaffen, daß diese nicht aus den Aufnahmen der Arme (70, 71) nach innen fallen, d.h. es ist eine entsprechende Zwangsführung vorgesehen.
Eine weitere Preßbacke wird von einem Widerlager (84) gebildet, das ortsfest innerhalb des Werkzeuggehäuses (62) angeordnet ist und obenseitig eine Preßfläche (85) aufweist, welche sich als über 120° erstreckender Kreisbogenabschnitte ausgebildet ist. Der Kreisbogenabschnitt hat den selben Radius wie diejenigen der übrigen Preßflächen (74, 75).
Für den Gebrauch des Preßwerkzeuges (61) werden zunächst die unteren Arme (68, 69) der Antriebshebel (64, 65) von Hand zusammengedrückt, also entgegen den Pfeilen I, J. Hierdurch öffnen sich die oberen Arme (70, 71) maulartig und geben zwischen den Stirnseiten der Preßbacken (72, 73) einen Raum frei, so daß das Preßwerkzeug (61) über eine Kupplungshülse (86) quer zu deren Längsachse geschoben werden kann. Nach Anlage der Kupplungshülse (86) an der Preßfläche (85) des Widerlagers (84) können die Preßbacken (72, 73) durch Spreizen der unteren Arme (68, 69) mit Hilfe der hier nicht näher dargestellten Antriebseinrichtung geschlossen werden. Die Preßbacken (72, 73) kommen dann an dem Mantel der Kupplungshülse (86) zur Anlage. Da die Radien der Preßflächen (74, 75, 85) um die vorgesehene Einpreßtiefe kleiner sind als der Radius der Kupplungshülse (86) vor dem Verpressen, liegen die Preßflächen (74, 75, 85) nur mit ihren äußeren Querkanten auf dem Umfang der Kupplungshülse (86) an.
Damit zwischen den Stirnseiten der Preßbacken (72, 73) und des Widerlagers (84) gleichgroße Spalte (87, 88, 89) entstehen, sind die Anschläge für die Begrenzung der Bewegung der Preßbacken (72, 73) in Umfangsrichtung entsprechend angeordnet. Die Radien der Kreisbogenabschnitte der Preßflächen (74, 75, 85) gehen dabei von Mittelpunkten aus, die in den Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks liegen.
Durch weitere Druckbeaufschlagung der Antriebseinrichtung werden die unteren Arme (68, 69) der Antriebshebel (64, 65) zusätzlich gespreizt. Dies hat zur Folge, daß die Preßbacken (72, 73) weiter nach innen bewegt werden, wobei die beiden Bewegungrichtungen im wesentlichen einen Winkel von 60̸° einschließen, der symmetrisch zur Längsachse (63) liegt und sich vom Widerlager (84) weg öffnet. Auch hier beruht dies darauf, daß die Schwenkbolzen (66, 67) jeweils auf Geraden liegen, die vom Mittelpunkt des Kreisbogenabschnittes des Widerlagers (84) ausgehen und einen Winkel von 120̸° einschließen.
Beim Preßvorgang verschieben sich die Preßbacken (72, 73) relativ zu den oberen Armen (70̸, 71) selbstätig in Umfangsrichtung, und zwar die linke Preßbacke (72) entgegen dem Uhrzeigersinn und die rechte Preßbacke (73) im Uhrzeigersinn. Es hat sich gezeigt, daß die Spalte (87, 88, 89) auch bei dieser Ausführungsform trotz der nicht exakten Führung während des gesamten Preßvorgangs im wesentlichen gleich bleiben, bis die Stirnseiten der Preßbacken (72, 73) und des Widerlagers (84) am Preßende zur Anlage kommen, wie dies in Figur (4) zu sehen ist. Dabei wird die Kupplungshülse (86) radial gestaucht und in ihrem Durchmesser um die gewünschte Einpreßtiefe verringert.