DE2541414A1 - Werkzeug zum anfasen von einem ende eines rohres - Google Patents
Werkzeug zum anfasen von einem ende eines rohresInfo
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Description
8585Stemmons Freeway,
Firma GARDNER-DENVER COMPANY ,/DALLAS, Texas 75247 (USA)
Werkzeug zum Anfasen von einem Ende eines Rohres
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Anfasen von einem Ende eines Rohres. Hierdurch sollen Rohrenden für Schweißvorgänge vorbereitet
werden.
In großen stationären Dampfkesselsiederohranlagen entstehen oft
überhitzte Stellen (hot spots)im Rohr. Statt eines Austauschens des gesamten Rohres hat es sich als wünschenswert herausgestellt,
den schadhaften Rohrabschnitt herauszuschneiden und an seiner Stelle einen neuen Rohrabschnitt einzusetzen. Um den neuen Abschnitt
mit dem alten Abschnitt zu verschweißen, müssen beide Abschnitte angefast werden, um den Schweißvorgang zu vereinfachen.
Bestehende Rohranfasmaschinen haben im allgemeinen einen sperrigen
sowie schweren Aufbau und können nicht bequem in engen Bereichen im Kessel benutzt werden.
Die Erfindung besteht in der Schaffung eines verbesserten Werkzeugs
der genannten Art, das sich auch in vielen anderen Industriezweigen, wie beispielsweise beim Schiffbau, in Nuklearanlagen
usw., anwenden läßt.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird ein Werkzeug der genannten Art vorgeschlagen, das sich erfindungsgemäß auszeichnet durch
einen Werkzeugkopf mit einer Vielzahl von sich radial erstreckenden Schneidarmen, die mit dem Ende des anzufäsenden Rohres in
Eingriff bringbare Schneidkanten haben, wobei der Werkzeugkopf Führungsmittel aufweist, um den Werkzeugkopf für eine Drehung und
eine axiale Bewegung in bezug auf das Rohr zu zentrieren, und durch mit dem Werkzeugkopf verbundene Antriebsmittel zum Drehen
und axialen Bewegen des Werkzeugkopfes in Richtung zum Rohrende, wodurch die Schneidkanten am Ende des Rohres eine Fase bilden.
Das Werkzeug zum Zubereiten von Rohrenden weist einen leichten sowie kompakten Aufbau auf, so daß es für ein Arbeiten in engen Bereichen
tragbar ist. Außerdem kann ein schnelles und genaues Anfasen von Rohrenden als Vorbereitung für einen Schweißvorgang durchgeführt
werden.
Der drehbare Werkzeugkopf ist mit der Antriebswelle eines Winkelantriebsgliedes
verbunden, das von einem Luftmotor angetrieben wird. Der Werkzeugkopf hat eine Vielzahl von sich radial erstrekkenden
Armen, die mit geneigten Schneidkanten ausgebildet sind. Beim Drehen des Werkzeugkopfes und beim axialen Vorbewegen desselben
in bezug auf das Rohr dienen die Schneidkanten zum Anfasen oder Abschrägen des Rohrendes als Vorbereitung für einen Schweißvorgang.
Die Führungsmittel dienen zum Drehen des Werkzeugkopfes um die Rohrachse. Bei einer Aus führungs form sind die die Schneidglieder
trafenden Arme radial einstellbar, um Rohre unterschiedlicher Größen anfasen zu können. Bei einer anderen Ausführungsform ist zumindest eines der Schneidglieder bis zu einer Position
schaltbar, in der die Schneidkante desselben rechtwinklig zur Rohrachse verläuft, um die Stirnfläche des Rohres zu beschneiden.
Bei einer weiteren Aus führungs form des Werkzeugs sind die Führungsmittel des Werkzeugkopfes innerhalb des Rohrendes völlig
festgelegt, und sie bilden eine Führungsbohrung, längs derer der Werkzeugkopf genau geführt wird, um die Enden von schwer zu
schneidenden Rohren aus Edelstahl öder dergleichen anzufasen.
Weitere Merkmale ergeben sich aus den Patentansprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 - in einer Seitenansicht ein erfindungsgemäßes Werkzeug,
und zwar in einer zum Anfasen eines Rohrendes betriebsbereiten
Position, - 3 -
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-3- 254 U14
Figur 2 - eine radiale Teilschnittansicht zum Darstellen der Position
des Werkzeugkopfes und eines der Schneidglieder desselben nach Beenden des Rohranfasvorgangs,
Figuren
und 4 - Querschnitte entlang den Linien 3-3 und 4-4 aus Figur Figur 5 - einen radialen Teilquerschnitt, der demjenigen aus Figur
2 mit dem Unterschied ähnelt, daß ein Schneidglied zum Bilden einer sogenannten J-Fase am Rohrende vorgesehen
ist,
Figur 6 - in einer Seitenansicht eine weitere Ausführungsforra
nach der vorliegenden Erfindung, wobei der Werkzeugkopf teilweise längs der Linie 6-6 aus Figur 7 geschnitten
ist,
Figur 7 - einen Querschnitt längs der Linie 7-7 aus Figur 6,
Figur 8 - einen radialen Teilschnitt zum Darstellen eines der Schneideinsätze, der zu einer Position geschaltet ist,
um den Steg bzw. Endbereich des angefasten Rohres so zu beschneiden, daß die Schneidfläche in einer zur
Rohrachse rechtwinklig verlaufenden Ebene liegt.
Figur 9 - An einer Seitenansicht eine andere Ausführungsform, die
insbesondere für eine Verwendung in Verbindung mit schwer zu schneidenden Rohren aus Edelstahl oder dergleichen
bestimmt ist,
Figur Io - einen Querschnitt längs der Linie lo-lo aus Figur 9,
Figur 11 - einen wesentlich vergrößerten radialen Querschnitt zum Darstellen der Lagebeziehung von zwei Sätzen bzw. Gruppen
von Schneideinsätzen, die in der Ausführungsform aus Figur 9 benutzt werden,
Figur 12 - einen Querschnitt längs der Linie 12-12 aus Figur 9 und Figur 13 - einen Figur 12 ähnelnden Querschnitt zur Darstellung einer Abwandlung.
Figur 12 - einen Querschnitt längs der Linie 12-12 aus Figur 9 und Figur 13 - einen Figur 12 ähnelnden Querschnitt zur Darstellung einer Abwandlung.
Gemäß einer in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung weist ein leichtes, kompaktes und tragbares Werkzeug
1 einen von Hand gehaltenen Luftmotor 2 mit einer Drucklufteinlaßmündung 3 und einem Druckhebel 4 zum Betätigen eines Luftsteuerventils
in dem Luftmotor 2 auf. Ein Winkelantriebsglied 5
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~4~ 254HH
ist mit dem Luftmotor 2 verbunden, und ein Werkzeugkopf 6 ist auf eine Antriebswelle 7 des Winkelantriebsgliedes 5 aufgeschraubt.
Mit dem Werkzeügkopf 6 ist eine Führungseinrichtung 8 verschraubt,
die drehbar gehaltene Scheiben 9 aufweist, deren Durchmesser im wesentlichen dem Innendurchmesser des abzuschrägenden Rohres T
entspricht.
Der Werkzeugkopf 6 trägt radial einstellbare Schneidarme Io, von
denen jeder einen Schaltbaren Einsatz 11 beispielsweise aus einem Karbidmaterial trägt. Jeder Einsatz 11 hat eine Vielzahl von
Schneidkanten, so daß er beim Stumpfwerden einer Schneidkante zur
nächsten Position weitergeschaltet werden kann, um eine neue schar· fe Schneidkante zu bilden. Im vorliegenden Fall sind die Einsätze
11 beispielsweise als dreieckig dargestellt, um drei Schneidkanten
zur Verfügung zu stellen. Selbstverständlich können die Einsätze 11 in bekannter Weise auch eine quadratische Form zum Bilden
von vier Schneidkanten haben. Für das erwähnte radiale Einstellen sind die Arme Io überlappt und geschlitzt. Schraubmittel
12 greifen durch einen Arm 13 und eine Hülse 14, um die ABme Io
in eingestellter Position zusammenzuklemmen, wobei der Arm 13 durch die Schraubmittel 12 und durch den aufrechten Vorsprung in
den Werkzeugkopfschlitz mit dem Werkzeugkopf 6 verkeilt ist. Ein Gewinderohr 15 nimmt einen Schraubteil der Führungseinrichtung 8
und einen Schraubbolzenteil des Arms oder Bügels 13 auf. Darüberhinaus
ist es. kevorzugt, daß jeder Arm Io mit einem Führungsteil
16 Versehen ist, das sich in unmittelbarer Nähe mit dem Außendurchmesser bzw. dem Umfang des Rohrs T befindet. Wenn die Arme
Io auf unterschiedlich große Rohre T eingestellt werden, ist es offensichtlich, daß auch verschieden große Scheiben 9 ersetzt
werden.
Wenn das Werkzeug 1 gemäß Figur 1 angeordnet ist und der Ventilbetätigungshebel
4 niedergedrückt wird, ist es ersichtlich, daß der Werkzeugkopf 6 um die Achse des Rohres T gedreht wird. Wenn das
Werkzeug 1 gemäß Figu» 1 nach unten bewegt wird, erfolfcteeine Führung
desselben durch die Scheiben 9 und die Führungsteile 16, wonach die Schneidkanten der Einsätze 11 mit der Stirnseite des
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~5~ 254HU
Rohres T in Eingriff treten, um dieses gemäß Figur 2 abzuschrägen.
Wenn das Ausbilden einer gewölbten Abschrägung 17 erwünscht ist, das heißt eine sogenannte J-Vorbehandlung des Rohrendes, kann ein
kreisförmiger bzw. runder Schneideinsatz 18 angewendet werden. Wenn sich die Schneidkante des Einsatzes 18 aus Figur 5 um dessen
gesamten Umfang erstreckt, kann ein neuer scharfer Schneidkantenabschnitt
zur Verfügung gestellt werden, indem eine Schraube 19 gelöst und der Einsatz 18 etwas gedreht werden. Die vorliegend
angewendeten Einsätze 11 und 18 sind gewöhnlich Wegwerfschneidglieder,
da sie nach dem Stumpfwerden aller Kanten weggeworfen und
auf relativ preiswerte Weise durch neue Einsätze ersetzt werden können.
Bei der in den Figuren 6, 7 und 8 dargestellten Ausführungsform des Werkzeugs können der Luftmotor 2 und das Winkelantriebsglied
5 von derselben Art wie in Figur 1 sein. Jedoch ist der auf die Antriebswelle 7 des Winkelantriebsgliedes 5 aufgeschraubte Werkzeugkopf
2ο etwas abgewandelt, um drei unter gleichem Abstand angeordnete
Schneidglieder 21 zu bilden. Die die Schneidglieder tragenden Arme 2 3 sind einstückig mit dem Werkzeugkopf 2o ausgebildet,
und die Einstellung bezüglich des Führens auf dem Umfang des Rohres T wird durch Schrauben 24 in den nach unten weisenden
Teilen der Arme 23 bewirkt. Die Führung am Innendurchmesser bzw. Innenumfang des Rohres T ergibt sich durch die Führungseinrichtung
8 unter Verwendung von Scheiben 9 mit einem dem Innendurchmesser des Rohres T entsprechenden Durchmesser. Das Führungsglied bzw.
die Führungseinrichtung 8 hat einen einstückigen Schraubteil, der in den Werkzeugkopf 2o eingeschraubt wird, und die Hinweiszahl
bezeichnet ein rohrförmiges Abstandsglied.
Ein weiteres Merkmal der Ausführungsform aus Figuren 6-8 besteht
darin, daß einer der Arme 2 3 eine Schneidgliedtasche 25 aufweist, damit der Schneideinsatz 21 weitergeschaltet werden kann und eine
seiner Schneidkanten in einer senkrecht zur Rohrachse verlaufenden Ebene liegt, wodurch ein Bereich oder Steg 26 am abgeschrägten
Ende des Rohrs T bis zu einer vorbestimmten radialen Breite ab-
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~6' 254HH
gedreht werden kann. Um ein schnelles Wechseln des einen Schneideinsatzes
21 von seiner Abschrägungsschneidposition zu seiner Stegdrehposition zu erleichtern, wird er durch eine Feder 27 belastet.
Dadurch kann der Einsatz 21 gemäß Figur 7 aus einer Abschrägungsschneidgliedtasche
in dem einen Arm 23 nach unten bewegt und bis zu einem Sitz in der Tasche 25 gemäß Figur 8 weitergeschaltet
werden.
Ein Werkzeugkopf 3o gemäß Figuren 9-13 ist besonders zweckmäßig beim Abschrägen von schwer zu schneidenden Rohren, beispielsweise
aus Edelstahl, die zum Einreißen neigen. In einigen Fällen verhärten bestimmte Edelstahle während des Schneidvorgangs. Um eine
frische Schneidkante sicherzustellen, werden gemäß dem Ausführungsbeispiel aus Figuren 9-13 zwei Paare von Schneidgliedern 31
und 32 verwendet, wobei ein Schneidgliedpaar 31 gemäß den gestrichelten Linien in Figur 11 unter 3o° und das andere Schneidgliedpaar
32 gemäß den durchgezogenen Linien in Figur 11 unter 45 eingestellt sind. In einem bestimmten Beispiel erfolgt der Schneidvorgang
des einen Schneidpaares 31 etwa o,38 mm (o,ol5 Zoll) vor dem anderen Schneidpaar 32, was teilweise durch einen Versatz 34
von 4,75 mm (o,lS7 Zoll) für das eine Schneidpaar 31 und durch einen Versatz 35 von 3,18 mm (o,125 Zoll) für das andere Schneidpaar
32 erreicht wird.
Darüberhinaus führt der Werkzeugkopf 3o aus Figuren 9-13 zu einem genauen FührungsVorgang während der axialen Zufuhrbewegung, um
sicherzustellen, daß die Schneidglieder 31 und 32 einem richtigen kreisförmigen Pfad folgen, der koaxial zum Rohr T liegt. Zu diesem
Zweck weist eine Welle 36 des Werkzeugkopfes 3o einen engen Verschiebungssitz
in der Bohrung eines Führungsgliedes 37 auf. Das letztere enthält Nockenoberflächen 38, die RohrgreifSegmente 39
bis zu einem festen Eingriff mit dem Innendurchmesser bzw. -umfang des Rohrs T radial nach außen drücken, was am besten aus Figur
12 ersichtlich ist. Vorzugsweise ist die äußere Oberfläche eines jeden Segments durch Rändeln oder dergleichen aufgerauht.
Die Segmente 39 sind radial zwischen durch Schrauben 41 miteinander
verbundenen Ringen 4o bewegbar und von Löchern durchsetzt,
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— *7 —
254HH
die lose über die Schäfte der Schrauben 41 greifen. Der Werkzeugkopf
3o weist ebenfalls nach unten geführte Führungsteile 42 in unmittelbarer Nähe des Umfangs des Rohres T auf. Gemäß Figur 13
hat ein Führungsglied 5o Nockenoberflächen 51, die Greifsegmente
52 um Schrauben 53 drehen, um längs der Berührungsbereiche 54 ein festes Erfassen bzw. Ergreifen im Rohr T zu erzielen.
Beim Benutzen des Werkzeugkopfes 3o aus Figur 9 werden die Welle 36 vom Werkzeugkopf 3o abgenommen und die Welle sowie der Nockenaufbau
in das Rohr T" eingesetzt. Das Nockenglied 37 (oder 5o) hat Abflachungen an seinem oberen Ende, wodurch es gedreht werden
kann, um die Segmente 39 (oder 52) bis zu einem Greifeingriff mit dem Rohr T zu spreizen, und zwar an einer vorbestimmten Tiefe innerhalb
desselben, wobei die Bohrung des Nockengliedes 37 (oder 5o) koaxial zur Rohrachse verläuft. Danach werden die Welle 36 in
den Werkzeugkopf 3o und dieser wiederum auf die Antriebswelle 7 des Winkelantriebsgliedes 5 geschraubt. Wenn der Werkzeugkopf 3o
eine Drehung ausführt und bis zum Rohr bewegt wird, folgen die Schneidkanten beider Sätze von Schneidgliedern 31 und 32 einem genau
kreisförmigen und koaxial zur Rohrachse verlaufenden Pfad, um eine Vibration zu vermeiden und ein schnelles sowie genaues Schnei
den der Rohrabschrägung sicherzustellen, und zwar insbesondere in Verbindung mit schwer zu schneidenden, aus Edelstahl hergestellten
Rohren. Es ist festzustellen, daß die Welle 36 beim Drehen und axialen Vorbewegen des Werkzeugkopfes 3o sich gleichermaßen dreht
und im Ftihrungsglied 37 (oder 5o) axial vorbewegt.
- Patentansprüche -
609831/0602 - β -
Claims (21)
- ■ö" 254HHPatentansprücheIJ Werkzeug zum Anfasen von einem Ende eines Rohres, gekennzeichnet durch einen Werkzeugkopf (6, 2o, 3o) mit einer Vielzahl von sich radial erstreckenden Schneidarmen (lo, 23), die mit dem Ende des anzufäsenden Rohres (T) in Eingriff bringbare Schneidkanten haben, wobei der Werkzeugkopf Führungsmittel (8, 16, 24, 37, 5o, 52) aufweist, um den Werkzeugkopf für eine Drehung und eine axiale Bewegung in bezug auf das Rohr zu zentrieren, und durch mit dem Werkzeugkopf verbundene Antriebsmittel (2, 5, 7) zum Drehen und axialen Bewegen des Werkzeugkopfes in Richtung zum Rohrende, wodurch die Schneidkanten am Ende des Rohres eine Fase bilden.
- 2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel (2, 5, 7) ein Winkelantriebsglied (5) mit einer ausgangsseitigen Welle (7) aufweisen, die am Werkzeugkopf (6, 2o, 3o) festgelegt ist.
- 3. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schneidkanten auf auswechselbaren Einsätzen (11, 18, 21, 31, 32) an den entsprechenden Schneidarmen (lo, 23) befinden.
- 4. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidarsäe (lo, 23) zum Anpassen an Rohre (T) unterschiedlicher Durchmesser radial einstellbar sind.
- 5. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Führungsmittel <8, 37, 5o, 52) im Endabschnitt des Rohres (T) befinden*
- 6. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel (8) eine axial vorstehende Welle an dem Werkzeugkopf (S, 2o) und unter Axialabstand angeordnete Scheiben (9) auf der Welle aufweisen, wobei der Durchmesser der letzteren im wesentlichen dem Innendurchmesser des Rohrs (T) entspricht.609831 /0602254HH
- 7. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel an den Schneidarmen (lo, 23) befindliche radial äußere Teile (16, 24, 42) enthalten, die sich axial über die Schneidkanten hinaus erstrecken und in unmittelbarer Nähe des Außendurchmessers bzw. des Umfangs des Rohrs (T) befinden.
- 8. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel (8) an den Armen (lo, 23) angeordnete radial äussere Teile (16, 24) aufweisen, die sich axial über die Schneidkanten hinaus erstrecken und deren Innendurchmesser im wesentlichen dem Außendurchmesser des Rohrs (T) entspricht.
- Θ. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkanten (18) konvex gewölbt sind, um eine konkav gewölbte Fase bzw. Abrundung (17) am Rohr (T) zu bilden.
- 10. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Schneidkanten (21) auf dem Werkzeugkopf (2o) entsprechend positionierbar ist, um sich rechtwinklig zur Achse des Rohres (T) zu erstrecken und um so das angefaste Rohrende zu beschneiden.
- 11. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schneidkanten auf schaltbaren vieleckigen Schneideinsätzen (U, 21, 31, 32) befinden, um nach dem Weiterschalten von einer Position zur anderen neue scharfe Schneidkanten zur Verfügung zu stellen.
- 12. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidarme (23) einstückig mit dem Werkzeugkopf (2o) ausgebildet sind und daß die Führungsmittel an den Armen befindliche sowie sich axial erstreckende Abschnitte mit darin bis weitgehend zum Durchmesser des Rohres (T) radial einstellbaren Schraubmitteln (24) aufweisen.
- 13. Werkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugkopf (2o) einen axial vorstehenden Wellenteil auf-609831/0602 -io-- IO -weist, der sich koaxial im Rohr (T) erstreckt und der mit unter Axialabstand angeordneten Scheiben (9) ausgebildet ist, deren Durchmesser im wesentlichen dem Innendurchmesser des Rohrs entspricht.
- 14. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsmittel eine zentrale, axial vorstehende Welle (36) an dem Werkzeugkopf (3o) und ein Führungsglied (37, 5o) mit einer mittigen Bohrung aufweisen, in der die Welle drehbar und axial verschiebbar ist, wobei das Führungsglied Nocken- bzw. Kurvenkörpermittel (38, 51) und radial nach außen bewegbare Rohrgreifglieder (39, 52) enthält, die von den Nockenmitteln in einen Reibeingriff mit dem Rohr (T) gebracht werden.
- 15. Werkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schneidkanten (31, 32) unter unterschiedlichen Winkeln in bezug auf die Rohrachse erstrecken, um am Rohr (T) eine Fase mit einer Vielzahl von Winkeln zu bilden.
- 16. Werkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine sich unter einem kleineren Winkel erstreckende Schneidkante(31) axial und in Umfangsrichtung vor einer sich unter einem größeren Winkel erstreckenden Schneidkante (32) angeordnet ist, und zwar in bezug auf die Richtungen der Drehung und der axialen Bewegung des Werkzeugkopfes (3o).
- 17. Werkzeug nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch ein Paar (31) von diametral gegenüberliegenden Schneidkanten, die unter einem kleineren Winkel angeordnet sind, und durch ein Paar(32) von diametral gegenüberliegenden Schneidkanten, die unter einem größeren Winkel angeordnet sind und sich in umfangsrichtung zwischen dem erstgenannten Paar von Schneidkanten befinden.
- 18. Werkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsglied (37, 5o) auf sich ein Baar von axial gehaltenen Ringen (4o) aufweist und daß die Rohrgreifglieder (39, 52)609831/0602 -ii-' 1X " 254HUzwischen den Ringen durch die Nockenmittel (38, 51) bei einer Drehung des Führungsgliedes radial nach außen bewegbar sind.
- 19. Werkzeug nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß dieRinge (4o) Schraubmittel (41, 53) aufweisen, die sich durch Löcher in den entsprechenden Rohrgreifgliedern (39, 52) erstrecken.
- 20. Werkzeug nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher bzw. öffnungen die Schraubmittel (41, 53) mit Abstand umfassen, um eine solche radiale Auswärtsbewegung der Rohrgreifglieder (39, 52) zuzulassen.
- 21. Werkzeug nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenmittel (38, 51) wirksam sind, um die Rohrgreifglieder (39, 52) auf den Schraubmitteln (41, 53) in einen Reibungseingriff mit dem Rohr (T) zu bringen.609 8 31/0602ι "·Leerseite
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