[0001] Die Erfindung betrifft ein Aufweitewerkzeug für hohle, insbesondere hohlzylindrische,
Werkstücke mit einem Werkzeuggrundkörper, mit einem axial verschiebbaren, ein verjüngtes
Ende aufweisenden Spreizdorn, mit einer den Spreizdorn konzentrisch umgebenden Halteeinrichtung
für einen auswechselbaren Expansionskopf, mit einem Antrieb, durch den der Spreizdorn
um einen vorgegebenen Hub gegen den Expansionskopf verschiebbar ist, der aus einer
auf die Halteeinrichtung aufsetzbaren Überwurfkappe und aus einem Satz von radial
in dieser beweglich geführten Spreizbacken besteht, wobei die Halteeinrichtung mittels
eines Gewindefortsatzes in Richtung der Achse (A-A) des Spreizdorns längsverstellbar
im Werkzeuggrundkörper gelagert ist und einen Ringflansch als Anschlag für den Expansionskopf
aufweist, und wobei eine Arretiervorrichtung vorhanden ist, die auf die Verstellbewegung
der Halteeinrichtung gegenüber dem Werkzeuggrundkörper einwirkt.
[0002] Durch die DE-OS 38 26 187 ein Aufweitewerkzeug bekannt, bei dem die Halteeinrichtung
für die Expansionsköpfe einstückig mit dem Grundkörper und als dessen Gewindefortsatz
ausgebildet ist. Um bei dem einen Ausführungsbeispiel eine axiale Voreinstellung der
Expansionsköpfe vornehmen zu können, ist auf dem entsprechend verlängerten Gewindefortsatz
des Grundkörpers ein Anschlagring angeordnet, der durch einen Indexstift festgelegt
werden kann. Da hierbei jedoch die als Backenhaltering bezeichnete Überwurfkappe mit
ihrer inneren Kreisringfläche unterschiedliche Abstände von der unteren Stirnfläche
des Gewindefortsatzes einnehmen kann, muß zur Gewährleistung eines definierten Führungsspalts
für die Flanschsektoren der einzelnen Spreizbacken ein Adapterring in den Backenhaltering
eingeschraubt werden, der durch einen Kerbstift gegen Verdrehen gesichert ist.
[0003] Die Verwendung eines Adapterrings ist jedoch auf Backenhalteringe mit entsprechend
großen Durchmessern beschränkt, die ihrerseits nicht ohne Adapterring auf den Gewindefortsatz
aufgeschraubt werden können, für den sich auf dem Markt wegen des Nachhol- und Ersatzbedarfs
an Expansionsköpfen ein Standardmaß durchgesetzt hat. Die minimalen Durchmesser der
aufzuweitenden Rohrleitungen liegen daher wegen der Durchmesser-Vergrößerung durch
den Adapterring bei etwa 28 mm. Die bekannte Lösung ist daher für die Masse aller
Anwendungsfälle im Sanitärbereich für Wohngebäude nicht einsetzbar, bei denen die
Rohrdurchmesser deutlich unterhalb 28 mm liegen.
[0004] Durch das DE-GM 88 07 784.5 ist ein Aufweitewerkzeug der eingangs beschriebenen Gattung
bekannt, bei dem die Arretiervorrichtung aus einer radial im Werkzeuggrundkörper gelagerten
Madenschraube besteht, die gegen das gewindefreie Ende der Halteeinrichtung verspannbar
ist.
[0005] Damit wird zwar eine Justierung ermöglicht, jedoch ist die Madenschraube verschleißempfindlich
und ermöglicht auch kein reproduzierbares Wiederauffinden einer einmal als brauchbar
erkannten Einstellung. Notwendigerweise liegt auch der Angriffspunkt der Madenschraube
an der Halteeinrichtung auf einem relativ kleinen Durchmesser, so daß die Halteeinrichtung
beim Aufschrauben des einen sehr viel größeren Durchmesser aufweisenden Expansionskopfes
ungewollt und unbemerkt verstellt werden kann (Hebelwirkung). Schließlich erzeugt
die Madenschraube an ihrem Angriffspunkt einen Abdruck. d.h. eine Verformung, in die
die Madenschraube auch dann wieder eingreift, wenn eine geringfügig andere Einstellung
erwünscht ist.
[0006] Die genaue und zuverlässige Voreinstellung der Expansionsköpfe bzw. des Expansionsweges
ist aus vier Gründen erwünscht:
1. Zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen aller Teile des Grundgeräts,
2. zum Ausgleich von Maßabweichungen zwischen Grundgeräten und Expansionsköpfen verschiedener
Herstelldaten, Hersteller und Anbieter,
3. zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen (Durchmesser und Wandstärke) der Werkstücke
(Rohre), und/oder
4. zum Einstellen des sogenannten Kapillarspalts zwischen einem aufgeweiteten und
einem darin eingesetzten nicht aufgeweiteten Rohrende bei der Herstellung einer Löt-
oder Klebverbindung im Rohrleitungsbau (sog. Kapillarspaltoptimierung: sichere Löt-
oder Klebverbindung bei minimalem Löt- oder Klebmittelverbrauch).
[0007] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Aufweitewerkzeug der eingangs
beschriebenen Gattung anzugeben, bei dem eine besonders einfache, zuverlässige und
reproduzierbare Voreinstellung des Expansionskopfes möglich ist.
[0008] Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen Aufweitewerkzeug
erfindungsgemäß dadurch, daß die Haltevorrichtung im Ringflansch auf einem zur Achse
(A-A) konzentrischen Kreis Indexbohrungen für einen Indexstift besitzt, der im Werkzeuggrundkörper
gelagert ist.
[0009] Beim Erfindungsgegenstand ist eine reproduzierbare Voreinstellung möglich, insbesondere
dann, wenn die Indexbohrungen z.B. alphanumerisch gekennzeichnet sind. Es ist dann
möglich, einer jeden Rohrwandstärke eine bestimmte Kennziffer zuzuordnen, desgleichen
jedem der verwenbaren Expansionsköpfe, die untereinander wiederum unterschiedliche
Toleranzlagen aufweisen, z.B. beim Nachkauf von zusätzlichen Expansionsköpfen. Die
Arretierung mittels eines Indexstiftes erfolgt robust, zuverlässig und auf einem relativ
großen Durchmesser, so daß das auf die Halteeinrichtung beim Wecshsel der Expansionsköpfe
aufgebrachte Drehmoment nicht zu einer unbemerkten und ungewollten Verstellung führen
kann. Außerdem erfolgt keine Materialverformung an der Eingriffsstelle der Arretiervorrichtung
in die Halteeinrichtung. Der große Durchmesser erlaubt außerdem eine feinteilige Indexierung.
[0010] Vorzugsweise ist dabei der Indexstift als Stufenzylinder mit einer ersten und einer
zweiten Zylinderfläche ausgebildet, die unter Bildung einer Ringschulter koaxial zueinander
angeordnet sind und mit denen der Indexstift in komplementären koaxialen Bohrungen
im Werkzeuggrundkörper gelagert ist, wobei zwischen dem Grund der Bohrung größeren
Durchmessers und der Ringschulter eine vorgespannten Druckfeder angeordnet ist und
wobei der Indexstift mit der Zylinderfläche größeren Durchmessers in die Indexbohrung
der als Rotaionskörper ausgebildeten Haltevorrichtung Rotationskörpers eingreift.
[0011] Aus Platzersparnisgründen ragt dabei der Indexstift mit der Zylinderfläche kleineren
Durchmessers aus dem Werkzeuggrundkörper heraus und trägt am Ende dieser Zylinderfläche
eine Schiebetaste.
[0012] Auch die Antriebsmittel können dabei beliebig gewählt werden. So kann der Spreizdorn
durch einen Hydraulikkolben betätigt werden.
[0013] Eine besonders vorteilhafte Anwendung ergibt sich jedoch bei den an sich bekannten
"Expanderzangen" mit zwei in Schließstellung senkrecht zur Achse des Spreizdorns ausgerichteten
Handhebeln. Hierbei besitzt der Werkzeuggrundkörper einen ersten, starr angebrachten
Handhebel , und im Werkzeuggrundkörper ist in einem Spalt zwischen zwei Lagerböcken
ein schwenkbarer Steuerkörper gelagert, der auf den Spreizdorn einwirkt und mit einem
zweiten, schwenkbaren Handhebel verbundenen ist. Zum Schutze der Schiebetaste ist
diese zweckmäßig in dem Spalt zwischen den Lagerböcken geführt, und sie ragt auf der
den Handhebeln abgekehrten Seite aus dem Spalt heraus.
[0014] Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Figuren
1 und 2 näher erläutert.
[0015] Es zeigen:
- Figur 1
- einen teilweisen Axialschnitt durch ein Aufweitewerkzeug im Bereich des Werkzeuggrundkörpers
und des Spreizdorns mit dem Expansionskopf und
- Figur 2
- einen Ausschnitt aus Figur 1 in vergrößertem Maßstab.
[0016] In Figur 1 ist ein Aufweitewerkzeug 1 für die Enden hohlzylindrischer Werkstücke
(Rohre) dargestellt, das einen aus Metall bestehenden Werkzeuggrundkörper 2 mit einem
ersten, einteilig angeformten Handhebel 3, eine Gewindebohrung 4, und eine in dieser
axial verstellbar gelagerte Halteeinrichtung 5 für einen Expansionskopf 6 besitzt.
[0017] Die Halteeinrichtung 5 besteht aus einem Rotationskörper 7 mit einem ersten Fortsatz
8 mit einem Außengewinde 8a, das weitgehend in die Gewindebohrung 4 eingechraubt ist.
Diese Gewindeverbindung dient zu der besagten axialen Verstellung. Ferner besitzt
der Rotatiuonskörper 7 einen zweiten Fortsatz 9 mit einem Außengewinde 9a zur Halterung
des Expansionskopfes 6. Zwischen dem ersten und dem zweiten Fortsatz befindet sich
ein einteilig angeformter Anschlag 10, der als Ringflansch 11 ausgebildet ist. Der
Rotationskörper 7 ist von einer axialen Bohrung 12 durchsetzt in der ein Spreizdorn
13 gelagert ist, der ein kegelstumpfförmig verjüngtes Ende 13a aufweist, das bei seiner
Längsverschiebung die Expansion der Spreizbacken bewirkt.
[0018] Am äußeren Ende des zweiten Fortsatzes 9 befindet sich eine radiale Stirnfläche 9b
für die radiale Führung der sektorförmigen Spreizbacken 14, von denen sechs als ein
Satz im Kreis um die Achse A-A angeordnet sind. Für die beschriebene Führung besitzen
die Spreizbacken 14 je einen Flanschsektor 14a, der mittels je eines Niets 15 radial
verschiebbar an einer Überwurfkappe 16 gehalten ist. Eine die Flanschsektoren umgebende
Ringfeder 14b hält die Spreizbacken 14 in Richtung auf die Achse A-A vorgespannt zusammen.
Die Überwurfkappe 16 besitzt ein Innengewinde 16a und einen Ringflansch 16b mit einer
Kreisringfläche 16c, auf der die Flanschsektoren 14a gleiten können. Mit ihrem Rand
16d stößt die Überwurfkappe 16 an den Anschlag 10 bzw. den Ringflansch 11 an, wobei
der axiale Abstand des Randes 16d von der Kreisringfläche 16c einerseits und der Abstand
der Stirnfläche 9a vom Ringflansch 11 andererseits so gewählt sind, daß zwischen der
Stirnfläche 9a und der Kreisringfläche 16c ein von planparallelen Flächen begrenzter
Spalt vorhanden ist, in dem die Flanschsektoren 14a mit ausreichendem Spiel gleiten.
[0019] Aus der Bohrung 12 ragt das verjüngte Ende 13a des Spreizdorns 13 hervor und taucht
koaxial in den Satz von Spreizbacken 14 ein. In dem gegenüberliegenden, gleichfalls
aus dem Werkzeuggrundkörper 2 herausragenden Ende des Spreizdorns 13 ist mittels einer
zylindrischen Rollenachse 17 eine frei drehbare Rolle 18 gelagert, deren Drehachse
senkrecht zur Dornachse A-A steht, die auch die Systemachse ist.
[0020] Der Werkzeuggrundkörper 2 besitzt ein Führungsteil 2a, das in etwa als Quader mit
äußeren abgerundeten Ecken und Kanten geformt ist. Der Spreizdorn 13 ragt mit der
Rolle 18 nach oben aus dem Führungsteil 2a heraus. Zwischen dem Führungsteil 2a und
dem starr und einstückig angeformten Handhebel 3, befindet sich ein Übergangsstück
2b mit entsprechend schrägen äußeren Wandflächen, durch das Stufen und Sprünge vermieden
werden. Diese Einzelheiten sind zeichnerisch nicht besonders dargestellt. Führungsteil
2a und Übergangsstück 2b besitzen eine nach oben offene spaltförmige Ausnehmung 2c,
in die der nachfolgend näher beschriebene Steuerkörper 19 eintauchen kann.
[0021] Gleichfalls im Werkzeuggrundkörper 2 ist mittels einer Schwenkachse 20 der auf die
Rolle 18 einwirkende Steuerkörper 19 gelagert, der mit einem zweiten, schwenkbaren
Handhebel 21 einstückig verbundenen ist.
[0022] Durch den Steuerkörper 19 ist der Spreizdorn 13 bei Hebelbetätigung im Uhrzeigersinne
in die Stellung gemäß Figur 1 um einen vorgegebenen Hub aus dem Rotationskörper 7
heraus gegen den mit der Halteinrichtung 5 verbundenen Expansionskopf 6 verschiebbar.
Die Wirkunsgweise des Expansionskopfes ist - für sich genommen - Stand der Technik,
so daß sich ein näheres Eingehen hierauf erübrigt.
[0023] Die Angaben "oben" und "unten" beziehen sich auf die in den Figuren dargestellte
Lage.
[0024] Der Steuerkörper 19 besitzt einen von einer zur anderen Seite durchgehenden, bogenförmig
um die Schwenkachse 20 verlaufenden Schlitz 22, der auf einer Seite durch eine erste
Steuerkurve 23 und auf der gegenüberliegenden Seite durch eine zweite Steuerkurve
24 begrenzt ist. Die lichte Weite des Schlitzes 22 entspricht an jeder Stelle dem
Durchmesser der Rolle 18 (zuzüglich eines geringen Spiels), so daß die Rolle 18 im
Schlitz 22 eingeschlossen und in beiden Bewegungsrichtungen des Spreizdorns zwangsgeführt
ist.
[0025] Die Rolle 18 läuft beim Aufweitevorgang auf der ersten Steuerkurve 23, beim Rückzug
des Spreizdorns 13 durch gegenläufige Hebelbewegung auf der Steuerkurve 24. Mittels
der Rollenachse 17 ist die Rolle 18 in und zwischen zwei nach innen von parallelen
Wänden begrenzten Seitenwangen 13b des Spreizdorns 13 gelagert. Von den Seitenwangen
ist nur die vordere sichtbar.
[0026] Die Steuerkurven 23 und 24 sind durch zwei halbzylindrisch-konkav geformte Endflächen
des bogenförmigen Schlitzes 22 miteinander verbunden, deren Krümmungsmittelpunkte,
die in den beiden möglichen Endstellungen alternativ mit der Achse der Rolle 18 zusammenfallen,
nach Maßgabe des Hubes der Spreizdorns 13 unterschiedliche Abstände von der Schwenkachse
20 haben. Der Kurvenverlauf ist monoton, d.h. keine Stellung des Spreizdorns wird
beim Schwenken des Steuerkörpers 19 in einer Richtung zweimal durchlaufen.
[0027] Die genannten halbzylindrischen Endflächen bilden Anschläge für die Begrenzung des
Schwenkwinkels des schwenkbaren Handhebels 21, wobei der eine Anschlag die Annäherung
der Handhebel bis auf einen Mindestabstand begrenzt, der eine Fingerquetschung verhindert.
Der andere Anschlag begrenzt die Öffnungsbewegung des Handhebels.
[0028] Der Steuerkörper 19 bildet das eine Ende des schwenkbaren Handhebels 21 und besitzt
ein Auge 25 für die Lagerung auf der Schwenkachse 20. Diese durchsetzt einen Spalt
26 im Grundkörper 2 und ist in diesem seitlich außerhalb des Spreizdorns 13 auf der
den Handhebeln 3 und 21 gegenüberliegenden Seite beiderseits des Spalts 26 im Grundkörper
2 gelagert. Die den Spalt 26 begrenzenden Seitenwände des Grundkörpers, von denen
nur die hintere sichtbar ist, können auch als Lagerböcke für die Schwenkachse 20 bezeichnet
werden. Die Seitenwangen dienen mittels in ihnen angebrachter teilzylindrischer (nicht
sichtbarer) Ausnehmungen auch als zusätzliche Führungen für den Spreizdorn 13.
[0029] Der Rotationskörper 7 besitzt zwischen dem Ringflansch 11 und dem ersten Fortsatz
9 eine zur Achse A-A radiale Stirnfläche 27, in der auf einem zur Achse A-A konzentrischen
Kreis Indexbohrungen 28 angeordnet sind, von denen nur die in der Schnittebene liegende
sichtbar ist. In diese greift ein Indexstift 29 ein, der im Werkzeuggrundkörper 2
gelagert ist. Indexbohrungen 28 und Indexstift 29 bilden zusammen eine Arretiervorrichtung
30, deren Einzelheiten deutlicher anhand von Fig. 2 zu erkennen sind.
[0030] Der Indexstift 29 ist als Stufenzylinder ausgebildet und besitzt eine erste und eine
zweite Zylinderfläche 29a bzw. 29b, die unter Bildung einer Ringschulter 29c koaxial
zueinander angeordnet sind. Die Achse des Indexstiftes verläuft parallel zur Achse
A-A. Mit den Zylinderflächen ist der Indexstift in komplementären axialen Bohrungen
31 und 32 des Grundkörpers 2 gelagert. Zwischen dem Grund der Bohrung 31 größeren
Durchmessers und der Ringschulter 29c befindet sich eine vorgespannte Druckfeder 33,
die den Indexstift 29 mit der Zylinderfläche 29a größeren Durchmessers in der jeweiligen,
vorgewählten Indexbohrung 28 hält.
[0031] Der Indexstift ragt mit der Zylinderfläche 29b kleineren Durchmessers nach oben aus
dem Werkzeuggrundkörper 2 heraus und trägt am Ende dieser Zylinderfläche 29b eine
Schiebetaste 34. Diese Schiebetaste ist mit geringem Spiel und gegen Verdrehen gesichert
in dem oben beschrieben Spalt 26 geführt und ragt auf der den Handhebeln 3 und 21
abgekehrten Seite aus dem Spalt 26 heraus.
[0032] Die Wirkungsweise des Geräts ist folgende: Zunächst wird bei eingerastetem Indexstift
29 ein Expansionskopf 6 auf das Außengewinde 9a aufgeschraubt und mit dem Rand 16d
von Hand, d.h. ohne Werkzeug, gegen den Ringflansch 11 festgezogen. Sodann wird im
Leerhub überprüft, ob die Handhebel sich kräftefrei annähern lassen. Ist dies nicht
der Fall, so wird der Indexstift 29 mittels der Schiebetaste 34 angehoben und der
Rotationskörper 7 zusammen mit dem Expansionskopf um ein geringes Maß aus dem Grundkörper
2 herausgedreht, wozu in der Regel eine Drehung um 30 bis 90 Grad genügt, d.h. um
den Abstand von zwei bis vier Indexbohrungen.
[0033] Alsdann wird eine Probeaufweitung vorgenommen, und der Kapillarspalt für eine Rohrpaarung
wird vermessen. Je nach dem, ob der Kapillarspalt zu klein oder zu groß ist, kann
er durch gemeinsame Drehung von Rotationskörper 7 und Expansionkopf 6 in der einen
oder anderen Drehrichtung verkleinert oder vergrößert werden. Das Gerät ist dann für
beliebig viele folgende Arbeitsvorgänge bereit, und der Indexstift verhindert eine
ungewollte Verstellung.
[0034] Durch eine Skala mit Richtungsanzeige ("größer"/"kleiner") kann der Einstellvorgang
erleichtert werden.
[0035] Es ist alternativ möglich, den Gewindefortsatz 8 nicht an der Halteeinrichtung 5,
sondern am Grundkörper 2 anzuordnen, so daß er nach unten absteht, und die Halteeinrichtung
5 mit einer entsprechenden Geindebohrung analog der Gewindebohrung 4, nur in umgekehrter
Richtung, zu versehen. Auch in diesem Fall ist der Durchmesser des Verstellgewindes
4/8a deutlich kleiner als der Durchmesser des Außengewindes 9a für das Aufsetzen der
Expansionköpfe, und die Halteeinrichtung ist kein Adapter in einem jeden Expansionskopf
sondern ein dem Grundgerät ständig zugeordnetes Teil.
1. Aufweitewerkzeug (1) für hohle, insbesondere hohlzylindrische, Werkstücke mit einem
Werkzeuggrundkörper (2), mit einem axial verschiebbaren, ein verjüngtes Ende (13a)
aufweisenden Spreizdorn (13), mit einer den Spreizdorn konzentrisch umgebenden Halteeinrichtung
(5) für einen auswechselbaren Expansionskopf (6), mit einem Antrieb, durch den der
Spreizdorn (13) um einen vorgegebenen Hub gegen den Expansionskopf verschiebbar ist,
der aus einer auf die Halteeinrichtung (5) aufsetzbaren Überwurfkappe (16) und aus
einem Satz von radial in dieser beweglich geführten Spreizbacken (14) besteht, wobei
die Halteeinrichtung (5) mittels eines Gewindefortsatzes (8) in Richtung der Achse
(A-A) des Spreizdorns (13) längsverstellbar im Werkzeuggrundkörper (2) gelagert ist
und einen Ringflansch (11) als Anschlag (10) für den Expansionskopf aufweist, und
wobei eine Arretiervorrichtung (30) vorhanden ist, die auf die Verstellbewegung der
Halteeinrichtung (5) gegenüber dem Werkzeuggrundkörper (2) einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (5) im Ringflansch (11) auf einem zur Achse (A-A) konzentrischen
Kreis Indexbohrungen (28) für einen Indexstift (29) besitzt, der im Werkzeuggrundkörper
(2) gelagert ist.
2. Aufweitewerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen von Indexbohrungen (28) und Indexstift (29) parallel zur Achse (A-A)
des Spreizdorns (13) verlaufen.
3. Aufweitewerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Indexstift (29) als Stufenzylinder mit einer ersten (29a) und einer zweiten
Zylinderfläche (29b) ausgebildet ist, die unter Bildung einer Ringschulter (29c) koaxial
zueinander angeordnet sind und mit denen der Indexstift in komplementären koaxialen
Bohrungen (31, 32) im Werkzeuggrundkörper (2) gelagert ist, daß zwischen dem Grund
der Bohrung (31) größeren Durchmessers und der Ringschulter (29c) eine vorgespannte
Druckfeder (33) angeordnet ist und daß der Indexstift (29) mit der Zylinderfläche
(29a) größeren Durchmessers in die Indexbohrung (28) des Ringflansches (11) eingreift.
4. Aufweitewerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Indexstift (29) mit der Zylinderfläche (29b) kleineren Durchmessers aus
dem Werkzeuggrundkörper (2) herausragt und am Ende dieser Zylinderfläche eine Schiebetaste
(34) trägt.
5. Aufweitewerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebetaste (34) gegen Verdrehen gesichert in einem Spalt (26) zwischen
zwei Lagerböcken des Werkzeuggrundkörpers (2) geführt ist und aus dem Spalt (26) herausragt.