DE29905029U1 - Vorrichtung zum Verpressen eines Verbindungselements - Google Patents

Description

Reinhard Schäfer
Gunderslachstr. 14
64646 Heppenheim

Vorrichtung zum Verpressen eines Verbindungselements

Die Neuerung bezieht sich auf eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 3.

Um Schläuche, die aus flexiblen Materialien gefertigt sind, mit Rohren zu verbinden, werden üblicherweise sog. Verpreßhülsen verwendet, die im Bereich der Verbindungsstelle positioniert werden und mittels eines geeigneten Verpreßwerkzeugs derart umgeformt werden, daß Schlauch und Rohr unlösbar miteinander verbunden sind. Verbindungen zwischen Rohren und Schläuchen werden u.a. in der Fahrzeugindustrie, etwa bei Bremsleitungen, eingesetzt.

Damit eine haltbare Verbindung erzielt wird, werden zum Verpressen der Verpreßhülse Formstempel verwendet, die den Innendurchmesser der Verpreßhülse in ausgewählten Bereichen nahezu auf den Außendurchmesser des Rohres reduzieren. Da hierdurch der flexible Schlauch zwischen Rohr und Verpreßhülse eingeklemmt wird, ist es nachfolgend ausgeschlossen, daß sich die Verbindung wieder löst.

Neben dem Erfordernis, daß eine Verbindung zwischen Schlauch und Rohr haltbar sein muß, hat die Verbindung auch eine weitere Anforderung zu erfüllen: Sie muß stets so abgestimmt sein, daß der Innendurchmesser des Rohres auch im Bereich der Verbindung unverändert ist. Dies ist von ausschlaggebender Bedeutung, da bereits geringe Änderungen im Durchmesser gravierende Änderungen in der Durchflußmenge nach sich ziehen. Daher muß dafür Sorge getragen werden, daß die Verpressung an dem Außendurchmesser des Rohres endet. Da bekannt gewordene Verpreßwerkzeuge die Formstempel stets mit einer konstanten Druckkraft beaufschlagen, sind, um diese weitere Anforderung erfüllen zu können, die Fertigungstoleranzen der einzelnen Verbindungsteile,

insbesondere der Rohre, sehr gering zu halten. Geringe Fertigungstoleranzen bedeuten jedoch zwangsläufig hohe Fertigungskosten - ein Umstand der bei Massenartikeln, wie sie die Verbindungsteile zweifellos darstellen, wenig wünschenswert ist. '.

Mit bekannten Preßwerkzeugen sind lediglich positionsabhängige Verpressungen möglich. Die Anpassung bekannter Verpreßwerkzeuge an sich ändernde Fertigungstoleranzen der Verbindungsteile ließ sich bislang nur dadurch erreichen, daß die Schubelemente oder Stempel durch mechanische Änderungen auf die jeweils zur Verwendung kommenden Verbindungsteile eingestellt wurden. Derartige Anpassungen sind nur durch zeit- und kostenintensive Aus- und Einbaumaßnahmen mit entsprechenden mechanischen Änderungen am Preßwerkzeug möglich, weshalb es ihnen in erheblichem Maße an Praktikabilität mangelt.

Eine hydraulische Presse ist aus der US-PS 4,345,453 bekannt geworden. Über acht sternförmig angeordnete Arbeitszylinder werden Klemmelemente, die an den Kolbenstangen der Arbeitszylinder angebracht sind, radial bezüglich der mittig angeordneten, zu verpressenden Teile bewegt. Hierzu ist jedem Arbeitszylinder ein hydraulisches Steuerventil zugeordnet, über welches der Zu- und Abfluß der hydraulischen Flüssigkeit zum bzw. vom Arbeitszylinder gesteuert wird. Die Steuerung der Ventile erfolgt mittels gekrümmter oder abgeschrägter Kurvenscheiben, die im wesentlichen tangential zu den zu betätigenden Ventilen angeordnet sind. Über jeweils einen an den Ventilen vorgesehenen Mitläufer stehen die Kurvenscheiben in ständigem Kontakt zu den Ventilen. Werden die miteinander verbundenen Kurvenscheiben hin- und hergedreht, so betätigen sie automatisch die Steuerventile und die Stempeleinheiten führen die gewünschte Verpressung aus.

Um zu erreichen, daß die Arbeitszylinder während des Verpressens exakt denselben Hub haben, ist jedem Ventil eine Einstellschraube zugeordnet. Mittels dieser Einstellschraube kann der Abstand zwischen Ventil und Mitläufer derart variiert werden, daß die Kurvenscheibe jeweils nach einem definierten Drehweg das ihr zugeordnete Ventil betätigt.

Der Nachteil der in Verbindung mit einem Verpreßwerkzeug bekannt gewordenen hydraulischen Ventile ist insbesondere darin zu sehen, daß an die Abdichtung der Leitungsteile sehr hohe Anforderungen zu stellen sind. Darüber hinaus sind hydraulische Steuerventile sehr teuer und beanspruchen relativ viel Platz.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung vorzuschlagen, die es erlaubt, Fertigungstoleranzen von zu verpressenden Verbindungsteilen auf einfache Art und Weise auszugleichen.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß es sich bei dem Druckelement um einen flexiblen Festkörper handelt, dem ein Einstellmechanismus zugeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, die Druckkraft jedes einzelnen Formstempels optimal auf die jeweiligen Abmessungen der Verbindungsteile abzustimmen; Übermaße der Verbindungsteile lassen sich mit Hilfe der elastischen Druckelemente kompensieren. Da der Hub einer jeden Stempeleinheit definiert einstellbar ist, läßt sich durch die neuerungsgemäße Lösung eine gleichmäßige Verpressung und damit eine innige Verbindung bzw. optimale Maßhaltigkeit zwischen Rohr und Schlauch erzielen, was sich natürlich in einem Höchstmaß an Dichtigkeit der Verbindung niederschlägt. Die gleichmäßige Verpressung wirkt darüber hinaus vorteilhaft auf das Auge eines Betrachters.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem elastischen Material um Polyurethan. Als Einstellmechanismus wird bevorzugt eine Schraube verwendet. Durch einfaches Drehen an der Schraube läßt sich die Position des elastischen Festkörpers und damit der Hub eines jeden Formstempels in einem Bereich ändern, der es ermöglicht, die Fertigungstoleranzen der Verbindungsteile auszugleichen. Diese Fertigungstoleranzen liegen im Normalfall übrigens in der Größenordnung von 0.01 bis 0.1 mm.

Auf das elastische Druckelement, das wie bereits gesagt vorzugsweise aus Polyurethan gefertigt ist, wirkt ein relativ hoher Druck von bis zu 1000 bar. Um das infolge dieses hohen Drucks sich ergebende Dichtungsproblem zu lösen, sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der neuerungsgemäßen Vorrichtung folgendes vor: In Richtung der Druckkraft gesehen ist vor dem elastischen Material eine Dichtung angeordnet. Als billige und optimale Lösung wird eine Dichtung aus Polyamid (PA) vorgeschlagen, die auf der dem elastischen Material zugewandten Seite eine konkave Krümmung aufweist.

Als alternative Lösung wird anstelle des elastischen Festkörpers als flexibles Druckelement eine einstellbare Feder eingesetzt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der neuerungsgemäßen Vorrichtung weist jede Stempeleinheit einen Formstempel, eine Kraftumlenkeinheit und einen Schubstempel auf, wobei es sich bei der Kraftumlenkeinheit um einen

Walzenkniehebel oder um schräge Ebenen handelt. Vorteil der Kraftumlenkung ist die Erhöhung der Druckkraft gegenüber einer Vorrichtung, bei der die Druckkraft direkt auf die Formstempel übertragen wird. Mit einem Walzenkniehebel bzw. mit schrägen Ebenen läßt sich auf kleinstem Raum ein Maximum an Kraft erzielen.

Wie bereits mehrfach erwähnt, erfolgt die Verbindung der beiden Teile - Rohr und Schlauch - mittels einer Verpressung der Verpreßhülse in der zentral angeordneten Öffnung der neuerungsgemäßen Vorrichtung. Ist die neuerungsgemäße Vorrichtung einteilig ausgestaltet, bedeutet dies, daß die Positionierung der Verbindungsteile in der Öffnung, insbesondere bei langen Rohren, sehr zeitaufwendig ist, da das Rohr von oben bzw. von unten durch die Öffnung gezogen werden muß. Da umständliche Fertigungsverfahren zwangsläufig die Fertigungskosten in die Höhe treiben, schlägt eine vorteilhafte Ausgestaltung der neuerungsgemäßen Vorrichtung folgende Lösung vor. Die Vorrichtung besteht aus zwei im wesentlichen übereinstimmenden Teileinheiten, wobei die Stempeleinheiten beider Teileinheiten spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind. Weiterhin ist ein Verschiebemechanismus vorgesehen, über den die beiden Teileinheiten in eine erste Position (Positionierstellung), in der die Verpreßhülse mit den beiden zu verbindenden Elementen in die zentrale Öffnung eingebracht wird, und einer zweiten Position (Verpreßstellung), in der die Verpressung erfolgt, verschoben werden. Der Vorteil des Auseinanderfahrens der beiden Teileinheiten der neuerungsgemäßen Verpreßvorrichtung besteht darin, daß die Verbindungsteile durch den zwischen den beiden Einzelteilen bildbaren Spalt in der zentralen Öffnung positioniert werden können.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der neuerungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, daß die Stempeleinheiten in einer ersten Platte (Stempelführungsplatte) angeordnet sind, die lösbar mit einer zweiten Platte (Stempeldeckplatte) verbunden ist.

Desweiteren ist die neuerungsgemäße Vorrichtung derart ausgestaltet, daß sie auf einfache Weise in eine hydraulische oder mechanische zangenartige Presse integriert werden kann.

Die Neuerung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1: eine Darstellung einer Ausführungsform einer Preßverbindung,

Fig. 2: eine Seitenansicht einer vorteilhaften Ausgestaltung der neuerungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3: einen Querschnitt gemäß der Kennzeichnung Ill-Ill in Fig. 2 und Fig. 4: einen Querschnitt gemäß der Kennzeichnung IV-IV in Fig. 3.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer Preßverbindung dargestellt. Ein flexibler Schlauch 3 und ein zylindrisches starres Rohr 4 werden über eine Verpreßhülse innig miteinander verbunden. Durch die Verpressung ist der Innendurchmesser der Verpreßhülse 2 in ausgewählten Bereichen nahezu auf den Außendurchmesser des Rohres 4 reduziert, wodurch der Schlauch 3 zwischen den verpreßten Bereichen der Verpreßhülse 2 und dem Rohr 4 unlösbar eingeklemmt ist. Im dargestellten Fall handelt es sich bei der Verpreßhülse 2 um eine sog. achtfach verpreßte Hülse 2, d.h., sie wurde von acht Formstempeln 8 in die gewünschte Form gepreßt.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht einer vorteilhaften Ausgestaltung der neuerungsgemäßen Vorrichtung 1. In Fig. 2 ist ein Schnitt gemäß der Kennzeichnung Ill-Ill in Fig. 2 dargestellt. Die Vorrichtung 1 besteht aus zwei im wesentlichen gleich aufgebauten, spiegelsymmetrischen Teileinheiten 23. In jeder Teileinheit 23 sind vier Stempeleinheiten 8, 10, 11 vorgesehen, die jeweils aus einem Formstempel 8, einer Kraftumlenkeinheit 11 und einem Schubstempel 10 bestehen. Da abgesehen von der Länge der Schubstempel 10 im mittleren Bereich und in den Seitenbereichen der Aufbau der Stempeleinheiten 8, 10, 11 derselbe ist, sind die Bezugszeichen lediglich an einer Stempeleinheit 8, 10, 11 angebracht.

Die Druckkraft auf die einzelnen Formstempel 8 wird von einer nicht gesondert in den Figuren dargestellten hydraulischen oder mechanischen Presse aufgebracht. Die Druckkraft wirkt auf die parallel zu den Seitenführungen 21 angeordneten Schubstempel 10 und wird über die Walzenkniehebel 11 auf die zentral angeordnete Öffnung 18 umgelenkt. Die Kraftumlenkung durch den Walzenkniehebel 11 hat - ebenso wie die Umlenkung mittels schräger Ebenen- den Vorteil, daß auf kleinstem Raum ein Maximum an Kraft von den Schubstempeln 10 auf die Formstempel 8 und damit auf die Verpreßhülse 2 übertragen werden kann. Die Rückstellfedern 12 dienen dazu, daß die Walzenkniehebel 11 in ihre Ausgangsstellung zurückkehren, sobald keine Druckkraft mehr auf die Stempeleinheiten 8,

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10, 11 einwirkt. Die Rückstellfedern 9 dienen dazu, die Formstempel 8 in die Ausgangsposition zurückzuführen, sobald die Stempeleinheit 8, 10, 11 nicht mehr mit Druck beaufschlagt wird.

Ein wesentliches Merkmal der neuerungsgemäßen Vorrichtung 1 besteht darin, daß der Verpreßweg (Hub) einer jeden einzelnen Stempeleinheit 8, 10, 11 individuell einstellbar ist. Hierzu dient gemäß der gezeigten Ausführungsform der elastische Festkörper 14, über den die Druckkraft der Presse auf die Stempeleinheit 8, 10, 11 übertragen wird. Dieser elastische Festkörper 14, der vorzugsweise aus Polyurethan besteht, nimmt ein definiertes Volumen ein. Wird die Einstellschraube 15 in den Volumenbereich des elastischen Materials 14 hineingedreht, so wird die entsprechende Stempeleinheit in Richtung der Öffnung 18 bewegt, in der die zu verpressenden Teile positioniert sind - der Hub der Stempeleinheit 8, 10, 11 wird verkleinert. Wird die Einstellschraube 15 aus dem Volumen, dem der elastische Festkörper angeordnet ist, herausgedreht, so wird die entsprechende Stempeleinheit von der Öffnung 18 fortbewegt - der Hub der Stempeleinheit 8, 10, 11 vergrößert sich.
Derselbe Effekt läßt sich übrigens auch mit einer einstellbaren Feder erreichen.

Der Aufbau des zuvor beschriebenen Einstellmechanismus' für die auf die Verpreßhülse 2 übertragene Druckkraft ist explizit in Fig. 4 dargestellt. Fig. 4 zeigt einen Querschnitt gemäß der Kennzeichnung IV-IV in Fig. 3. Das Volumen des elastischen Materials 14 wird in Richtung der Wirkung der Druckkraft durch eine speziell ausgestaltete Dichtung 16 begrenzt. Die Dichtung 16 besteht aus PA (Polyamid) und ist auf der dem elastischen Material 14 zugewandten Seite konkav gekrümmt. Es hat sich gezeigt, daß infolge der relativ hohen Drücke von bis zu 1000 bar bei der Verwendung von Polyurethan als elastisches Material 14 Dichtungsprobleme auftreten, die sich durch die spezielle Ausgestaltung der Dichtung 16 wirksam beseitigen lassen.

Wie bereits zuvor erwähnt, ist die neuerungsgemäße Vorrichtung 1 aus zwei im wesentlichen spiegelsymmetrisch gestalteten Teileinheiten 23 aufgebaut, die auf einen vorgegebenen Abstand auseinandergefahren werden können. Über den in der ersten Position (Positionierstellung) zwischen den beiden Teileinheiten 23 gebildeten Spalt (diese Positionierstellung ist in den Figuren Fig. 2 und Fig. 3 übrigens dargestellt) können die miteinander zu verbindenden Teile - Rohr 4, Schlauch 3, Verpreßhülse 2 - von der Seite her in die zentrale Öffnung 18 eingeführt werden. Das Einbringen der Verbindungsteile in die zentrale Öffnung

von der Seite her ist wesentlich einfacher als die Rohre 4 von unten oder oben durch die zentrale Öffnung 18 einzuführen und in die korrekte Position zu bringen.

Um das Verfahren der neuerungsgemäßen Vorrichtung 1 in die erste Position (Positionierstellung) und in die zweite Position (Verpreßstellung) näher zu erläutern, wird im folgenden zwischen einer Einheit „Werkzeuggrundkörper" und einer Einheit „Stempelkörper" unterschieden. Die Einheit „Werkzeuggrundkörper" umfaßt den Grundkörper 5, jeweils zwei Seitenführungen 21, vier Druckstücke 17, vier Dichtungen 16, vier elastische Druckelemente 14 und vier Einstellschrauben 15. Die Einheit „Stempelkörper" besteht aus einer Stempelführungsplatte 6, einer Stempeldeckplatte 7, vier Formstempeln 8, den Stempelrückstellfedern 9, den Walzenkniehebeln 11, den Rückstellfedern 12 für die Walzenkniehebel 11 und den Schubstempeln 10. Die Schraube 20, eine sog. Fangschraube, dient der Fixierung der beiden Einheiten „Stempelkörper" und „Werkzeuggrundkörper". Der „Stempelkörper" ist im „Werkzeuggrundkörper" präzise geführt und wird im geöffneten Zustand durch die Druckfedern 22 in die Grundstellung gedrückt, wobei die Schrauben 20 das Auseinanderfallen beider Einheiten verhindern. Der Mittenanschlag 19 verhindert das Wegschwimmen der beiden „Stempelkörper".

Wie bereits an vorhergehender Stelle gesagt, kann die neuerungsgemäße Vorrichtung 1 in hydraulischen oder mechanischen zangenartigen Pressen eingesetzt werden. Zur Befestigung dienen die Langlochbohrungen 24.

Das Verfahren zum Verpressen von Rohr 4, Schlauch 3 und Verpreßhülse 2 läuft folgendermaßen ab: In der Positionierstellung werden die miteinander zu verbindenden Teile 2, 3, 4 durch den Spalt zwischen den beiden Teileinheiten 23 in die zentrale Öffnung 18 eingebracht. Anschließend wird die Vorrichtung in die Verpreßstellung verfahren. Beim Schließen der Presse fahren die beiden Teileinheiten 23 zusammen und zentrieren die Verpreßhülse 2 in der zentralen Öffnung 18. Beim Weiterfahren beider Teileinheiten 23 werden dann die „Stempelkörper" durch den Mittenanschlag 19 in der Verpreßstellung gehalten. Der „Werkzeuggrundkörper" wird weitergefahren, bewegt sich also relativ zum „Stempelkörper" und überträgt die Kraft zum Umformen der Verpreßhülse 2 über das elastische Druckelement 14, die Dichtung 16, das Druckstück 17, den Schubstempel 10, den Walzenkniehebel 11 und den Formstempel 8 auf den entsprechenden Bereich der Verpreßhülse 2. Beendet wird das Verpressen durch das Auseinanderfahren der beiden Teileinheiten 23. Anschließend werden die

miteinander verpreßten Teile 2, 3, 4 durch den Spalt zwischen den beiden Teileinheiten 23 entnommen.

Aufgrund der geschilderten Funktionsweise wird klar, daß die zweiteilige Ausgestaltung der neuerungsgemäßen Vorrichtung 1 erhebliche Vorteile aufweist. Insbesondere ermöglicht sie, daß das Verpressen schnell und damit kostensparend erfolgen kann. Als neuerungsgemäße Lösung wird daher nicht nur die Kombination zwischen der aus zwei auseinanderfahrbaren Teileinheiten 23 bestehenden Vorrichtung 1 und der individuell einstellbaren Druckkraft eines Formstempels 8 angesehen. Vielmehr wird die neuerungsgemäße Lösung auch darin gesehen, daß die Vorrichtung 1 aus zwei Teileinheiten 23 besteht, und zwar unabhängig davon, ob jeder Formstempel 8 mit einer gewünschten Druckkraft beaufschlagbar ist oder nicht.

Bezugszeichenliste

1 erfindungsgemäße Vorrichtung

2 Verpreßhülse

3 Schlauch

4 Rohr

5 Grundkörper

6 erste Platte (Stempelführungsplatte)

7 zweite Platte (Stempeldeckplatte)

8 Formstempel

9 Stempelrückstellfeder

10 Schubstempel

11 Walzenkniehebel

12 Rückstellfeder

13 flexibles Druckelement

14 elastisches Material

15 Einstellschraube

16 Dichtung

17 Druckstück

18 zentrale Öffnung

19 Mittenanschlag

20 Schraube

21 Seitenführung

22 Druckfeder

23 Teileinheit

24 Bohrung

Claims (8)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Verpressen eines Verbindungselements (Verpreßhülse) für rohrförmige bzw. schlauchförmige Teile, die vorzugsweise aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind, wobei die Vorrichtung eine zentrale Öffnung aufweist, wobei sternförmig um die zentrale Öffnung mehrere Stempeleinheiten angeordnet sind, die eine in der zentralen Öffnung positionierte Verpreßhülse zur Verbindung der beiden rohrförmigen bzw. schlauchförmigen Teile mit Druckkraft beaufschlagen, und wobei jeder Stempeleinheit ein Druckelement zugeordnet ist, mit dem der Verpreßweg einer jeden Stempeleinheit definiert einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet,

daß es sich bei dem flexiblen Druckelement (13) um einen elastischen Festkörper (14) handelt, dem ein Einstellmechanismus (15) zugeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß eine Dichtung (16) vorgesehen ist, die - in Richtung der Druckkraft gesehen vor dem elastischen Material (14) angeordnet ist.

3. Vorrichtung zum Verpressen eines Verbindungselements (Verpreßhülse) für rohrförmige bzw. schlauchförmige Teile, die vorzugsweise aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sind, wobei die Vorrichtung eine zentrale Öffnung aufweist, wobei sternförmig um die zentrale Öffnung mehrere Stempeleinheiten angeordnet sind, die eine in der zentralen Öffnung positionierte Verpreßhülse zur Verbindung der beiden rohrförmigen bzw. schlauchförmigen Teile mit Druckkraft beaufschlagen, und wobei jeder Stempeleinheit ein Druckelement zugeordnet ist, mit dem der Verpreßweg einer jeden Stempeleinheit definiert einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet,

daß es sich bei dem flexiblen Druckelement (13) um eine einstellbare Feder handelt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß jede Stempeleinheit einen Formstempel (8), eine Kraftumlenkeinheit (11) und einen Schubstempel (10) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Kraftumlenkeinheit um einen Walzenkniehebel (11) oder um schräge Ebenen handelt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) aus zwei im wesentlichen übereinstimmenden Teileinheiten (23) besteht, daß die Stempeleinheiten (8, 10, 11) beider Teileinheiten (23) klappsymmetrisch zueinander angeordnet sind und daß ein Verschiebemechanismus vorgesehen ist, über den die beiden Teileinheiten (23) in eine erste Position (Positionierposition), in der die Verpreßhülse (2) mit den beiden zu verbindenden Elementen (3, 4) in die zentrale Öffnung (18) eingebracht wird, und einer zweiten Position (Verpreßposition), in der die Verpressung erfolgt, verschoben werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempeleinheiten (8, 10, 11) in einer ersten Platte (Stempelführungsplatte (6)) angeordnet sind, die lösbar mit einer zweiten Platte (Stempeldeckplatte (7)) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Befestigungsmittel vorgesehen sind, über die die Vorrichtung in einer hydraulischen oder mechanischen zangenartigen Presse integriert wird.