DE19924695A1 - Expander tool for plastic- or plastic-covered metal pipe ends, has true cylindrical working surfaces when its sectors are drawn together, produced by grinding - Google Patents
Expander tool for plastic- or plastic-covered metal pipe ends, has true cylindrical working surfaces when its sectors are drawn together, produced by grindingInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Expansionswerkzeug für Hohlkörper, insbeson dere für Rohre aus Kunststoff und mit Kunststoffen überzogenen Metallen, mit einem Satz von sektorförmigen Expansionsbacken, die durch Zerlegen eines Rotationskörpers mittels diametraler Trennschnitte erzeugt und auf ihren Außenseiten von sektorförmigen Zylinderflächen begrenzt sind, und die zum Durchführen eines Expansionsvorganges zwischen einer eingezo genen Stellung und einer ausgeschobenen Stellung bewegbar sind.The invention relates to an expansion tool for hollow bodies, in particular for pipes made of plastic and metals coated with plastic, with a set of sector-shaped expansion jaws that can be disassembled of a rotating body by means of diametrical separating cuts and on their outer sides are delimited by sector-shaped cylindrical surfaces, and which are used to carry out an expansion process between one gene position and an extended position are movable.
Derartige Expansionswerkzeuge sind durch die DE 40 17 404 A1 und die ihr entsprechenden EP 0 417 674 B1 bekannt. Ein besonderer Expansions kopf hierfür ist in der DE 42 02 348 C1 und der ihr entsprechenden EP 0 619 152 B1 beschrieben. Auf diese Schriften wird zur Stützung des Offenbarungsgehalts der vorliegenden Anmeldung ausdrücklich bezug genommen.Such expansion tools are known from DE 40 17 404 A1 and its corresponding EP 0 417 674 B1. A special expansion The head for this is in DE 42 02 348 C1 and the corresponding one EP 0 619 152 B1. These writings are used to support the Disclosure content of the present application expressly related taken.
Die DE 44 46 506 A1 und die ihr entsprechende EP 0 718 057 befassen sich mit dem Problem, Materialschädigungen bei empfindlichen Hohlkör pern wie Kunststoffrohren dadurch zu vermeiden, daß man die Längskan ten der Expansionsbacken beiderseits der Trennfugen abrundet oder anfast bzw. bricht. Obwohl dies bereits zu einer beträchtlichen Verringe rung der Probleme geführt hat, läßt diese Lösung für bestimmte Werk stoffe und Werkstoffkombinationen wie Kunststoff-Metall-Verbundrohre noch zu wünschen übrig, weil die Kantenpressungen beiderseits der Trennfugen zwar vermindert, nicht aber ausreichend beseitigt wurden.DE 44 46 506 A1 and its corresponding EP 0 718 057 deal deals with the problem of material damage to sensitive hollow bodies pern like plastic pipes to avoid that the longitudinal channel round the expansion jaws on both sides of the parting lines or almost or breaks. Although this already leads to a considerable reduction problem has led to this solution for certain works substances and material combinations such as plastic-metal composite pipes still to be desired because the edge pressures on both sides of the Parting lines have been reduced, but not sufficiently eliminated.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Expansionswerkzeug der eingangs beschriebenen Gattung dahingehend zu verbessern, daß die Kantenpressungen noch weiter vermindert bzw. die Expansionskräfte auf größere Flächen verteilt werden und das Fließen des Werkstoffs oder der Werkstoffe besser als bisher auf den Umfang der Hohlkörper verteilt wird.The invention is therefore based on the object of an expansion tool to improve the genus described above in that the Edge pressures are further reduced or the expansion forces are increased larger areas are distributed and the flow of the material or Materials is distributed better than before on the circumference of the hollow body.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs angegebenen Expansionswerkzeug erfindungsgemäß dadurch, daß die sektorförmigen Zylinderflächen sich in der eingezogenen Stellung in einer gemeinsamen Zylinderfläche befinden und die Arbeitsflächen für den Expansionsvorgang darstellen.The solution to the problem is the one specified at the beginning Expansion tool according to the invention in that the sector-shaped Cylinder surfaces are in a common position in the retracted position Cylinder surface and the work surfaces for the expansion process represent.
Diese Lösung steht im Gegensatz zum Stande der Technik, bei dem die sektorförmigen Zylinderflächen sich in der ausgeschobenen Stellung in einer gemeinsamen Zylinderfläche befinden.This solution is in contrast to the prior art, in which the sector-shaped cylindrical surfaces in the extended position a common cylinder surface.
Mit dem Erfindungsgegenstand wird die gestellte Aufgabe in vollem Umfange gelöst, und insbesondere wird das Expansionswerkzeug dahin gehend verbessert, daß die Kantenpressungen noch weiter vermindert bzw. die Expansionskräfte auf größere Flächen verteilt werden und daß das Fließen des Werkstoffs oder der Werkstoffe durch Erhöhung der Gleiteigenschaften der Expansionsbacken besser als bisher auf den Umfang der Hohlkörper verteilt wird. Dieser Effekt wird in der Detailbe schreibung noch näher erläutert.With the subject of the invention, the task is fully Extensively solved, and in particular the expansion tool is gone going to improve that the edge pressures are further reduced or the expansion forces are distributed over larger areas and that the flow of the material or materials by increasing the Sliding properties of the expansion jaws better than before on the Circumference of the hollow body is distributed. This effect is in the detail spelling explained in more detail.
Zusätzliche Verbesserungen treten dann ein wenn - entweder einzeln oder
in Kombination -
Additional improvements will occur if - either individually or in combination -
- - sich an die sektorförmigen Zylinderflächen in Richtung auf die Enden der Expansionsbacken verjüngte Sektorflächen anschließen, und/oder wenn- on the sector-shaped cylindrical surfaces towards the ends the expansion jaws connect tapered sector areas, and / or if
- - die äußeren Kanten der Trennschnittflächen in Längsrichtung der Expansionsbacken abgerundet oder angefast sind.- The outer edges of the cut surfaces in the longitudinal direction of the Expansion jaws are rounded or chamfered.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines derartigen Expansionswerkzeuges, wobei ein Rotationskörper mittels diametraler Trennschnitte in einen Satz von sektorförmigen Expansionsbacken zerlegt wird.The invention also relates to a method for producing such Expansion tool, with a rotating body by means of diametrical Separation cuts broken down into a set of sector-shaped expansion jaws becomes.
Zur Lösung der gleichen Aufgabe werden erfindungsgemäß die Expan sionsbacken nach dem Zerlegen des Rotationskörpers in einer eingezo genen Stellung gespannt und die Expansionsbacken werden in dieser eingezogenen Stellung mit sektorförmigen Zylinderflächen versehen, die in einer gemeinsamen Zylinderfläche liegen und die Arbeitsflächen bilden.According to the invention, the expanders are used to achieve the same task sions jaws after disassembling the rotating body in a retracted position and the expansion jaws are in this retracted position provided with sector-shaped cylindrical surfaces in lie on a common cylinder surface and form the work surfaces.
Zusätzliche Verbesserungen treten dann ein wenn - entweder einzeln oder
in Kombination -
Additional improvements will occur if - either individually or in combination -
- - die Arbeitsflächen durch einen rotatorischen Schleifvorgang herge stellt werden,- The work surfaces by a rotary grinding process be put
- - der Rotationskörper mit einem angeformten Sockelteil versehen wird, von dem die Expansionsbacken abstehen, und wenn die Expansions backen beim Schleifen in ihrer eingezogenen Stellung mittels der Sockelteile gegen einen Spannring verspannt werden.The rotary body is provided with a molded-on base part, from which the expansion jaws protrude, and when the expansion bake during grinding in their retracted position using the Base parts are clamped against a clamping ring.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird - jeweils in Gegenüberstellung zum Stande der Technik - nachstehend anhand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert, wobei links jeweils der Stand der Technik und rechts jeweils der Erfindungsgegenstand dargestellt ist. An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is explained in more detail below, in each case in comparison with the prior art, with reference to FIGS. 1 to 4, wherein the prior art is shown on the left and the subject matter of the invention is shown on the right.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 Axialschnitte durch je einen Satz von Expansionsbacken ent lang der Linie I-I in Fig. 2, Fig. 1 axial sections each by a set of expansion jaws ent long the line II in Fig. 2,
Fig. 2 Radialschnitte durch je einen Satz von Expansionsbacken entlang der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 2 radial sections each by a set of expansion jaws along the line II-II in Fig. 1,
Fig. 3 einen Teil der Expansionsbacken in zusammengezogenem Zustand und Fig. 3 shows a part of the expansion jaws in the contracted state and
Fig. 4 einen Teil der Expansionsbacken in expandiertem Zustand. Fig. 4 shows a part of the expansion jaws in the expanded state.
In den linken Hälften der Fig. 1 bis 4 sind Expansionbacken 1 darge stellt, die durch drei diametrale Schnitte aus einem Rotationskörper entsprechender Raumform hergestellt wurden. Jeder der Expansions backen 1 hat dadurch die Form eines spitzwinkligen Sektors von 60°, eine Arbeitsfläche 2 und Flanschsektoren 3 und 4 die zur radial verschiebbaren Befestigung in einer hier nicht gezeigten Schraubkappe eines Grund gerätes dienen. Mit der Werkzeugachse "Aw" ist die Achse des Hohlkör pers identisch.In the left halves of FIGS. 1 to 4 expansion jaws 1 are Darge, which were made by three diametrical cuts from a rotating body corresponding spatial shape. Each of the expansion jaws 1 has the shape of an acute-angled sector of 60 °, a work surface 2 and flange sectors 3 and 4 which are used for radially displaceable fastening in a screw cap, not shown here, of a basic device. The axis of the hollow body is identical to the tool axis "Aw".
Zur Befestigung dienen Preßstifte, die in fluchtende, achsparallele Bohrun gen 5 und 6 eingepreßt werden. Die Umsetzung einer Axialbewegung eines angetriebenen Spreizdorns 7 in radiale Spreizbewegungen der Expan sionsbacken erfolgt durch zentrale sektorförmige Kegelflächen 8 (oder analoge Pyramidenflächen). Die Antriebsart ist von untergeordneter Bedeutung, sie kann mechanisch, elektromechanisch oder hydraulisch sein.Fixing pins are used, which are pressed into aligned, axially parallel holes 5 and 6 . The implementation of an axial movement of a driven expanding mandrel 7 in radial expanding movements of the expansion jaws is carried out by central sector-shaped conical surfaces 8 (or analog pyramid surfaces). The type of drive is of minor importance, it can be mechanical, electromechanical or hydraulic.
Zwischen den Arbeitsflächen 2 und den Flanschsektoren 3 befinden sich Sockelteile 9 mit Stirnflächen 10, die zum Anschlag der aufzuweitenden Hohlkörper 11 (Fig. 3 und 4) dienen. Die Arbeitsflächen 2 sind von Anfang an sektorfömige Zylinderflächen. Die durch Sägeblätter definierter Breite von beispielsweise 2 bis 4 mm erzeugten Trennschnitte erzeugen radiale bzw. diametrale Trennfugen 12, deren Weite beim Zusammen ziehen der Expansionsbacken bis auf den Wert Null verringert werden kann.Between the work surfaces 2 and the flange sectors 3 there are base parts 9 with end faces 10 , which serve to stop the hollow bodies 11 to be expanded ( FIGS. 3 and 4). The work surfaces 2 have been sector-shaped cylindrical surfaces from the beginning. The separating cuts produced by saw blades with a defined width of, for example, 2 to 4 mm produce radial or diametrical separating joints 12 , the width of which can be reduced to zero when the expansion jaws are pulled together.
Fig. 3, links, erläutert nun die hierbei auftretende Problematik: Durch das Zusammenziehen der Trennfugen 12 entsteht auf dem Außenumfang der Expansionsbacken 1 eine Art Polygon mit scharfen Kanten 13, zwischen denen sich gewölbte Flächen 14 befinden, die den ursprünglichen Zylinderflächen entsprechen, die einen größeren Radius haben als die Innenfläche 15 des noch nicht aufgeweiteten Hohlkörpers 11. Dadurch entstehen sichelförmige Räume mit dem Scheitelmaß "A", so daß die Expansionsbacken 1 in diesem Bereich anfänglich nichts zum Aufweiten beitragen und im Bereich der Kanten 13 extrem hohe Flächenpressungen erzeugen, die wegen der hohen Reibungskräfte sogar ein Fließen des Werkgtoffs auf dem Gesamtumfang beeinträchtigen. Der größte Teil des Fließvorgangs konzentriert sich dabei auf die sich nur allmählich erweitern den Trennfugen 12. Der Gesamtvorgang führt daher bei Kunststoffrohren zu Weißbrüchen und bei beschichteten Metallrohren zu einer analogen Beschädigung des Kunststoffs und teilweise auch zu dessen Ablösen. Der in Fig. 4, links dargestellte Endzustand mit dem aufgeweiteten Hohlkör per 11 ist daher als idealisiert zu betrachten. Fig. 3, left, now explained the case occurring problems: Due to the contraction of the parting lines 12 is formed on the outer periphery of the expansion jaws 1 a kind of polygon having sharp edges 13, between which curved surfaces 14 are located corresponding to the original cylindrical surfaces having a have a larger radius than the inner surface 15 of the not yet expanded hollow body 11 . This creates crescent-shaped spaces with the apex dimension "A", so that the expansion jaws 1 initially do not contribute to widening in this area and produce extremely high surface pressures in the area of the edges 13 , which even impair the flow of the material on the entire circumference due to the high frictional forces. The major part of the flow process is concentrated on the parting lines 12 that are only gradually expanding. The entire process therefore leads to white fractures in the case of plastic pipes and, in the case of coated metal pipes, to analog damage to the plastic and in some cases also to its detachment. The final state shown in FIG. 4, on the left with the widened hollow body 11, can therefore be regarded as idealized.
Hier setzt nun die Erfindung ein: Das bisher beschriebene Herstellungs prinzip wird zumindest im wesentlichen beibehalten, wenn man von einem für den Schleifprozeß erforderlichen Aufmaß von wenigen Zehntel Milli metern einmal absieht. Die durch den Trennvorgang hergestellten Expan sionsbacken 1 werden bis zum Schließen der Trennfugen 12 zusammen gezogen und mit den Sockelteilen 9 in einen Spannring 16 eingesetzt, dessen axiale Abmessungen geringer sind als die der Sockelteile 9.This is where the invention comes in: The manufacturing principle described so far is at least essentially maintained if one neglects a dimension of a few tenths of a millimeter required for the grinding process. The expansion jaws 1 produced by the separation process are pulled together until the joints 12 close and inserted with the base parts 9 in a clamping ring 16 , the axial dimensions of which are smaller than that of the base parts 9 .
Durch den Spreizdorn 7 werden nun die Expansionsbacken 1 geringfügig radial nach außen verschoben, wobei sie sich mit den Sockelteilen 9 an den Spannring 16 anlegen. Nachfolgend werden die aus dem Spannring 16 herausragenden Außenseiten der Expansionsbacken 1 auf ein Maß abgeschliffen, das in Fig. 1 mit "Ø" bzw. R1 bezeichnet ist und das dem Innendurchmesser des aufzuweitenden Rohres zuzüglich einer Toleranz entspricht. In dieser Stellung lassen sich die Expansionsbacken 1 gerade eben in ein nicht aufgeweitetes Rohr 11 einschieben, wie dies in Fig. 3, rechts, dargestellt ist. Die auf Maß geschliffenen Arbeitsflächen 2 der Expansionsbacken 1 liegen jetzt praktisch flächig an der Innenfläche des Hohlkörpers 11 (Rohr) an.By means of the expanding mandrel 7 , the expansion jaws 1 are now displaced slightly radially outwards, with the base parts 9 resting against the clamping ring 16 . Subsequently, the outer sides of the expansion jaws 1 protruding from the clamping ring 16 are ground to a dimension which is denoted by “Ø” or R1 in FIG. 1 and which corresponds to the inner diameter of the pipe to be expanded plus a tolerance. In this position, the expansion jaws 1 can just be pushed into an unexpanded tube 11 , as shown in FIG. 3, right. The work surfaces 2 of the expansion jaws 1, which are ground to size, now lie practically flat against the inner surface of the hollow body 11 (tube).
Die Problemlösung wird anhand von Fig. 4, rechts, verdeutlicht: Die Arbeitsflächen 2 drücken jetzt gleichmäßig und ohne übermäßige Kanten pressung auf die Innenfläche des Hohlkörpers 11 und weiten diesen unter weitgehend gleichmäßigem Fließen auf dem gesamten Umfang bis zur ausgeschobenen Stellung "R2" auf das vorgegebene Endmaß auf, wobei eine geringfügige Unrundheit entsteht, die jedoch für den Gebrauchs zweck des Hohlkörpers 11 (bei Rohren die Herstellung einer Muffenver bindung) in den meisten Fällen nicht von Nachteil ist, da sie auch nur wenige Zehntel Millimeter beträgt. Soll diese Unrundheit beseitigt werden, so genügt es, die Expansionsbacken 1 wieder zusammenzuziehen, das Expansionswerkzeug um den halben Öffnungswinkel der Expansions backen, also um 30°, zu verdrehen und einen neuen Aufweitevorgang durchzuführen, wodurch ein praktisch runder Hohlkörper 11 nach Fig. 4, rechts, entsteht. Hierbei werden die Unterschiede zum Stande der Technik sichtbar, nämlich die zu den Längskanten der Expansionsbacken 1 in Umfangsrichtung hinführenden, halbsichelförmigen Zwickel mit dem radialen Abstandsmaß "B". Hierbei werden jede scharfkantige Pressung und eine Behinderung des Gleitens und damit eines Schädigung des Hohlkörpers 11 vermieden.The problem solution is illustrated with the aid of Fig. 4, right: The work surfaces 2 now press evenly and without excessive edge pressure on the inner surface of the hollow body 11 and expand this with largely uniform flow over the entire circumference to the extended position "R2" on the predetermined gauge block, with a slight out-of-roundness arises, which, however, is not a disadvantage for the purpose of use of the hollow body 11 (in the case of pipes, the production of a socket connection), since it is also only a few tenths of a millimeter. If this out-of-roundness is to be eliminated, it suffices to pull the expansion jaws 1 together again, to bake the expansion tool by half the opening angle of the expansion, that is to say by 30 °, and to carry out a new expansion process, as a result of which a practically round hollow body 11 according to FIG. 4 right, arises. Here the differences from the prior art become visible, namely the semi-crescent-shaped gusset with the radial distance dimension "B" leading to the longitudinal edges of the expansion jaws 1 in the circumferential direction. Here, any sharp-edged pressing and an obstacle to sliding and thus damage to the hollow body 11 are avoided.
Fig. 1 zeigt noch in gestrichelten Linien eine Variante, bei der sich an die sektorförmigen Zylinderflächen in Richtung auf die Enden der Expansions backen 1 verjüngte Sektorflächen 17 anschließen. Fig. 1 is still in dashed lines a variant in which baking of the sector-shaped cylinder surfaces in the direction of the ends of the expansion sector 1 tapered surfaces 17 connect.
11
Expansionbacken
Expansion jaws
22nd
Arbeitsflächen
Work surfaces
33rd
Flanschsektoren
Flange sectors
44th
Flanschsektoren
Flange sectors
55
Bohrungen
Holes
66
Bohrungen
Holes
77
Spreizdorn
Expanding mandrel
88th
Kegelflächen
Conical surfaces
99
Sockelteile
Base parts
1010th
Stirnflächen
End faces
1111
Hohlkörper (Rohr)
Hollow body (tube)
1212th
Trennfugen
Parting lines
1313
Kanten
edge
1414
Flächen
Surfaces
1515
Innenfläche
Inner surface
1616
Spannring
Tension ring
1717th
verjüngte Sektorflächen
"A" Scheitelmaß
"Aw" Werkzeugachse
"B" Abstandsmaß
"R1" eingezogene Stellung
"R2" ausgeschobene Stellung
tapered sector areas
"A" crown dimension
"Aw" tool axis
"B" distance measure
"R1" retracted position
"R2" extended position
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