DE4446504C1 - Preßwerkzeug zum radialen Verpressen von Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Preßwerkzeug zum radialen Verpressen von Werkstücken nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1

Preßwerkzeuge der vorstehenden Gattung sind bekannt, und zwar sowohl kraftbetriebene Preßwerkzeuge als auch manuell betätigbare Preßwerkzeuge (z. B. DE-PS 27 09 946).

Die DE-PS 21 36 782 und die GB-OS 2 205 373 offenbaren hydraulisch angetriebene Preßwerkzeuge. Die zuletzt genannte Druckschrift zeigt und beschreibt auch die beispielhafte Herstellung einer Leitungsverbindung durch radiales Verpressen unter Einschluß eines elastomeren Dichtungsrings. Von diesen Leitungsverbindern ist eine Vielzahl unterschiedlicher Ausführungsformen im Handel. Die Erfindung beschränkt sich nicht auf eine bestimmte Ausführungsform derartiger Leitungsverbinder, die auch als Fittinge bezeichnet werden können.

Die DE-PS 27 09 946 offenbart ein gattungsgemäßes Preßwerkzeug mit einem elektromotorischen Antrieb. Schließlich offenbart die FR-OS 2 528 750 ein mittels Zangenhebeln von Hand angetriebenes Preßwerkzeug vergleichbarer Ausführung.

Der Erfindungsgegenstand ist nicht auf eine bestimmte Antriebsart und auf eine bestimmte Ausführungsform von Leitungsverbindern beschränkt, sondern vielmehr universell einsetzbar.

Die herzustellenden Leitungsverbindungen haben notwendigerweise unterschiedliche Nennweiten (NW), und zwar liegen die gängigen Größen zwischen NW 16 und NW 32.

Um mit einem derartigen Preßwerkzeug Leitungsverbindungen mit einer unterschiedlichen Nennweite herstellen zu können, ist es bereits bekannt, die Preßbacken mit auswechselbaren Backeneinsätzen zu versehen. Sowohl die bereits zitierte GB-OS 2 205 373 als auch die FR-OS 2 528 750 offenbaren auswechselbare Backeneinsätze, die gegen solche mit unterschiedlich gestalteten Preßflächen ausgewechselt werden können. Die Herstellung von Preßbacken mit auswechselbaren Backeneinsätzen erfordert jedoch ein hohes Maß an Präzision und ist infolgedessen teuer.

Es ist auch bereits bekannt, die vorstehend beschriebenen Preßwerkzeuge als ganzes auswechselbar zu gestalten, also einschließlich etwa vorhandener Backeneinsätze, wodurch der zu treibende Herstellaufwand der Preßbacken außerordentlich kostspielig wird (Firmenschrift Holger Clasen, Hamburg, "Hydraulikwerkzeuge", eingegangen 19.09.1989). Für die Herstellung jeder der Preßbackenpaare wird dabei ein eigenes, kompliziertes Gieß- oder Schmiedewerkzeug (Gesenk) benötigt.

Durch das DE-GM 93 07 957 ist auch bereits ein Preßwerkzeug mit einem Scherengelenk zum axialen Verpressen von Leitungsverbindungen durch Aufschieben von Schiebehülsen bekannt, bei dem auf zwei Grundkörper von Backen mittels T-förmiger Schwalbenschwanzverbindungen Wechselelemente mit U-förmigen Ausnehmungen aufschiebbar sind. Durch die Schwalbenschwanzverbindungen werden jedoch die Backen erheblich verlängert, so daß ungünstig lange Hebelarme für die Kraftübertragung gebildet werden.

Durch das DE-GM 93 07 956 ist es auch bereits bekannt, das Antriebsprinzip nach dem DE-GM 93 07 957 durch ein Scherengelenk und die T-förmigen Schwalbenschwanzverbindungen für Wechselelemente auf Preßwerkzeuge zu übertragen, die zum radialen Verpressen von Leitungsverbindungen dienen. Die ungünstige Verlängerung der Hebelarme ist jedoch auch hierbei vorhanden.

Durch die CH-PS 657 559 ist es bereits bekannt, die beiden einzeln auswechselbaren Preßbacken einer Preßzange, die zum radialen Verpressen von Verbindungen wie Kabelschuhen mit Zündkabeln dient, mit in Reihen angeordneten unterschiedlich großen Formausnehmungen zu versehen, wobei die jeweils kleinsten Formausnehmungen den größten Abstand vom Zangengelenk haben. Die Preßbacken haben eine komplizierte Form, und große Preßkräfte sind mit einer solchen Zange nicht zu erzeugen, zumal Kabelschuhe aus dünnwandigem Blech bestehen und geschlitzt sind. Wegen der Reihenanordnung der Formausnehmungen nimmt die Preßkraft in Richtung auf die kleinsten Formausnehmungen stark ab.

Durch das DE-GM 82 36 244 ist eine ähnliche Preßzange bekannt, bei der die mehrfach vorhandenen Formausnehmungen und die Zangenhebel einteilig ausgebildet sind. Die Kraftverhältnisse sind jedoch ähnlich.

Die US-PS 4 751 862 offenbart eine Preßzange mit einem Antrieb nach Art eines Bolzenschneiders, bei der die Formausnehmungen einteilig mit den Preßbacken ausgebildet sind. Für Werkstücke mit unterschiedlichen Abmessungen müßten die Preßbacken insgesamt ausgetauscht werden.

Über die Ausbildung der jeweils anderen Preßbacken werden jedoch keine Angaben gemacht.

Die üblichen gattungsgemäßen Preßwerkzeuge mit einteiligen Preßbacken besitzen daher keine auswechselbaren Backeneinsätze, so daß die Bedienungsperson mehrere Preßwerkzeuge mit sich führen muß, die mit einer bestimmten Antriebseinheit paarungsfähig sind. Die übliche Bauweise ist dabei die, daß das Zangenmaul in größtmöglicher Nähe einer Linie liegt, die die beiden Gelenkzapfen für die Preßbacken miteinander verbindet. Diese Bauweise mag bei Zangenmäulern großen Durchmessers noch sehr vorteilhaft sein, weil hierdurch ein relativ günstiges Übersetzungsverhältnis zwischen den beiden Hebelarmen gebildet wird, jedoch entstehen bei Preßwerkzeugen mit kleinen Zangenmäulern, die für das Verpressen von Leitungsverbindern mit kleiner Nennweite bestimmt sind, ungünstig große Übersetzungsverhältnisse, durch die die Leitungsverbindung beim Verpressen auch überlastet werden kann. Außerdem erhält dadurch das Preßwerkzeug ein verhältnismäßig stumpfwinkliges Arbeitsende, so daß der Einsatz unter beengten Raumverhältnissen schwierig wird. Schließlich werden für die Herstellung der bekannten Preßbacken aber auch entsprechend teure Formwerkzeuge benötigt, seien es Schmiedegesenke, seien es Gießformen. Jede Preßbacke herkömmlicher Bauart benötigt daher für jeweils eine Nennweite ein eigenes Formwerkzeug, so daß für die Herstellung der Preßwerkzeuge hohe Investitionskosten in Kauf genommen werden müssen.

Von besonderer Bedeutung ist jedoch, daß für den Stand der Technik, wie er in Fig. 7, unten, dargestellt ist, ein besonderes Formwerkzeug benötigt wird, um eine Preßbacke mit dieser Kontur herstellen zu können. Analoge Überlegungen gelten natürlich auch für den Fall, daß man die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 4, 5 und 6 nach den Konstruktionsrichtlinien des Standes der Technik herstellen würde.

Folgt man der Lehre des Standes der Technik, der sich auf Backeneinsätze bezieht, so könnte hierbei lediglich von einer Ausführungsform gemäß Fig. 3 ausgegangen werden, d. h. Preßbackeneinsätze verhindern die Vergrößerung des Abstandes D2, D3 und D4 gegenüber dem Abstand D1.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Preßwerkzeuge der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, die mittels eines einfach gestalteten Formwerkzeuges herstellbar sind und zumindest in gewissem Umfange eine Kompensation übermäßig großer Preßkräfte bei kleinen Nennweiten bewirken.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs beschriebenen Preßwerkzeug erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1.

Für die Herstellung der erfindungsgemäßen Backensätze wird daher nur ein einziges Formwerkzeug, beispielsweise eine Gießform benötigt, die lediglich an der Stelle, an der die eine Preßfläche des Zangenmauls gebildet wird, einen auswechselbaren Formeinsatz benötigt. Auf diese Weise lassen sich die Preßbacken preisgünstig als Präzisionsgußteile mit ein und demselben Grundwerkzeug herstellen, während die Formeinsätze für die Herstellung der Preßflächen des Zangenmauls kleinformatige Teile sind, die einfach herzustellen und leicht auszuwechseln sind.

Dabei wird dafür Sorge getragen, daß die Preßfläche mit abnehmendem Durchmesser stets in die Nähe des freien Endes der Preßbacke gelegt wird. Als freies Ende der Preßbacke wird dasjenige Ende bezeichnet, das dem Hebelarm mit der Steuerfläche abgekehrt ist. Da die Außenkontur der Preßbacke unverändert ist, vergrößert sich dadurch mit abnehmender Nennweite der Abstand der Preßfläche vom Gelenkzapfen, und damit vergrößert sich mit abnehmender Nennweite der eine Reaktionskraft erzeugende Hebelarm, so daß die Preßkräfte in gleichem Maße abnehmen, was insofern günstig ist, als auch der Kraftbedarf beim Verpressen kleinerer Nennweiten entsprechend geringer ist. Insbesondere entsteht hierdurch ein Arbeitsende des Preßwerkzeuges, das als außerordentlich schlank bezeichnet werden kann, so daß das erfindungsgemäße Preßwerkzeug auch in Raumecken und vor allem zwischen nahe beieinanderliegenden parallelen Leitungen eingesetzt werden kann.

Eine besonders vorteilhafte Konstruktionsvorschrift besagt, daß die von der die Gelenkzapfen verbindenden Linie am weitesten entfernten, zwischen den Preßflächen gebildeten Trennfugen, bei allen Backensätzen zumindest im wesentlichen gleich groß sind.

Im Hinblick auf die Spiegelsymmetrie der Preßbacken versteht es sich, daß im Grunde nur ein einziges Formwerkzeug benötigt wird, so daß die Vorratshaltung einer Vielzahl unterschiedlicher Preßwerkzeuge nicht sehr kostenintensiv ist.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes und seine Variationsmöglichkeiten werden nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 8 näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Draufsicht auf ein Preßwerkzeug für das Verpressen einer Leitungsverbindung mit dem größtmöglichen Durchmesser,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Gegenstand von Fig. 1 entlang der Linie II-II,

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Preßbacke für die Nennweite 32,

Fig. 4 eine analoge Draufsicht auf eine Preßbacke für die Nennweite 25,

Fig. 5 eine analoge Draufsicht auf eine Preßbacke für die Nennweite 18,

Fig. 6 eine analoge Draufsicht auf eine Preßbacke für die Nennweite 16,

Fig. 7 eine vergleichende Gegenüberstellung einer erfindungsgemäßen Preßbacke (oben) mit einer Preßbacke nach dem Stande der Technik (unten) und

Fig. 8 eine Innenansicht der Preßbacke nach Fig. 3 in Richtung des Pfeils III.

In Fig. 1 ist ein Preßwerkzeug 1 dargestellt, das einen Backensatz B1 mit einem Zangenmaul 2 besitzt. Die gesamte Anordnung ist spiegelsymmetrisch zu einer Symmetrieebene E-E getroffen. Zwei Trennfugen 3 und 4 des Zangenmauls liegen in dieser Symmetrieebene.

Das Zangenmaul 2 wird zwischen zwei identisch ausgebildeten Preßbacken 5 und 6 gebildet, die spiegelsymmetrisch zur Symmetrieebene E-E angeordnet sind. Jede dieser Preßbacken 5 und 6 besitzt einen ersten Hebelarm 7 mit einer Preßfläche 8, die jeweils die Hälfte des Zangenmauls 2 bildet, und einen zweiten Hebelarm 9, der auf seiner Innenseite je eine Steuerfläche 10 trägt, die gegenüber der Symmetrieebene E-E eine schiefe Ebene bildet. Die beiden Steuerflächen 10 wirken mit einer Antriebseinrichtung 11 zusammen, von der nur die beiden Steuerrollen 12 gezeigt sind, die mittels eines nicht gezeigten hydraulischen Antriebes (oder eines anderen Antriebes) über den Hub H in die strichpunktiert dargestellten Positionen 12a verlagert werden können. Bezüglich des Zusammenwirkens der Preßbacken 5 und 6 und der Antriebseinrichtung 11 ist zu beachten, daß das Preßwerkzeug dadurch auf die zu verpressende Rohrleitung aufgesetzt wird, daß die Bedienungsperson von Hand die beiden Hebelarme 9 in Richtung der Pfeile 13 zusammendrückt. Hierbei wird das Zangenmaul 2 entsprechend weit geöffnet, und nach dem Loslassen verschwenkt eine Druckfeder 14 die beiden Preßbacken 5 und 6 so weit, wie dies der Anfangsdurchmesser des zu verpressenden Fittings erlaubt. In dieser Anfangsphase des Bearbeitungsvorganges haben die beiden Hebelarme 9 einen deutlich geringeren Abstand voneinander, als dies Fig. 1 zeigt. Durch den Vorschub der Steuerrollen 12 wird nunmehr das Zangenmaul 2 zum Schließen gebracht und der Preßvorgang durchgeführt, bis die Preßbacken 5 und 6 die Stellung gemäß Fig. 1 einnehmen.

Die Hebelarme 7 und 9 werden in bezug auf Gelenkzapfen 15 und 16 gebildet, die zwischen zwei T-förmigen Platten 17 gehalten werden, wie dies insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht. Die Sicherung erfolgt durch Unterlegscheiben 18 und Schrauben 19. Auf diesen Gelenkzapfen 15 und 16 sind die Preßbacken 5 und 6 durch Lagerausnehmungen 20 gehalten. Die Gelenkzapfen 15 und 16 sind durch eine ideelle Linie "L" miteinander verbunden, die auch das Verhältnis der Hebelarme in bezug auf den Angriff der Steuerrollen 12 einerseits und die Lage der Achsen des Zangenmauls 2 andererseits bestimmt.

Unter dem Begriff "Außenkonturen" werden sämtliche Oberflächen der Preßbacken 5 und 6 verstanden, mit Ausnahme jedenfalls derjenigen Oberflächenteile, die die Größe und Lage des Zangenmauls 2 bestimmen.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen jeweils die eine Hälfte eines Backensatzes B1, B2, B3 und B4, und es ist zu erkennen, daß sich die Abstände D1, D2, D3 und D4 mit abnehmender Nennweite vergrößern, d. h. die Abstände der Achsen A1, A2, A3 und A4 von der Linie L nehmen schrittweise zu. Dadurch vergrößern sich die durch die Abstände D1, D2, D3 und D4 bestimmten Hebelarme im Verhältnis zu dem jeweils anderen Hebelarm 9, dessen wirksame Länge durch die Angriffslinien der Steuerrollen 12 auf den Steuerflächen 10 bestimmt wird. Bei gegebenen Antriebskräften der Steuerrollen 12 auf die Steuerflächen 10 verkleinert sich mit zunehmendem Hebelarm gemäß den Abständen D1 bis D4 die jeweilige Preßkraft, d. h. die Preßkraft wird um so kleiner, je kleiner die Nennweite wird. Dadurch tritt der bereits beschriebene Kompensationseffekt ein, d. h. Fittinge kleinerer Nennweite, die einen geringeren Verformungswiderstand leisten, werden auch mit einer geringeren Preßkraft beaufschlagt als Fittinge entsprechend größerer Nennweite.

Durch die erfindungsgemäße Lösung ist aber auch der Schlankheitsgrad des Preßwerkzeuges deutlich besser, was aus der vergleichenden Gegenüberstellung gemäß Fig. 7 sprechend hervorgeht. Die obere Darstellung in Fig. 7 zeigt die gleiche Preßbacke wie Fig. 6. Eine Teilfläche 21 der Kontur dieser Preßbacke hat den Öffnungswinkel α₁, was hier anhand des Komplementärwinkels dargestellt ist. Mit einem solchen - erfindungsgemäßen - Preßwerkzeug lassen sich Rohrleitungen in Raumecken und solche Rohrleitungen erreichen, die in geringen Abständen zu weiteren Rohrleitungen verlegt sind.

Die untere Darstellung in Fig. 7 zeigt eine Preßbacke 22 nach dem Stande der Technik, d. h. in diesem Fall ist ein Zangenmaul 23 für die Nennweite 16 in einem ähnlich geringen Abstand von der Lagerausnehmung 20 angeordnet, wie dies bei der Preßbacke nach Fig. 3 der Fall ist, die allerdings für die Nennweite 32 ausgelegt ist, also für die doppelte Nennweite. Dadurch hat eine Teilfläche 24 der gesamten Kontur einen deutlich größeren Öffnungswinkel α₂ gegenüber der Symmetrieebene E, was auch hier anhand des Komplementärwinkels dargestellt ist. Mit anderen Worten: Der Öffnungswinkel des sogenannten Arbeitsendes dieses Preßwerkzeugs ist deutlich stumpfer als bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach Fig. 7, oben. Die erfindungsgemäße Abstandsdifferenz "X", also das Vorrücken der Zangenmaulachse A4 gegenüber dem Stand der Technik, ist also bei zunehmend kleiner werdenden Nennweiten deutlich größer, wodurch die verbesserte Handhabung und der beschriebene Kompensationseffekt gebildet werden.

Aus Fig. 8 geht noch ergänzend hervor, daß die Preßfläche 8 des Zangenmauls 2 mit Rippen 25 versehen ist, die eine besondere und teilweise vorgeschriebene Profilierung des zu verpressenden Fittings erzeugen. Diese Einzelheiten sind jedoch Stand der Technik, so daß sich ein näheres Eingehen hierauf erübrigt. Eine zylindrische Ausnehmung 26 dient zur Aufnahme der in Fig. 1 gezeigten Druckfeder 14. Eine sektorförmige Ausnehmung 27 schafft die Voraussetzung dafür, daß die beiden Hebelarme 9 so weit von Hand zusammengedrückt werden können, daß die Ausnehmungen 27 einen Befestigungsbolzen 28 umgreifen, mit dem das in Fig. 1 gezeigte Preßwerkzeug auswechselbar an einem Grundgerät befestigt werden kann, zu dem die Antriebseinrichtung 11 gehört (Fig. 1).

Claims (2)

1. Preßwerkzeug zum radialen Verpressen von Werkstücken, insbesondere von Fittingen und Rohrleitungen, mit jeweils zwei einen Backensatz (B1, B2, B3, B4) bildenden doppelarmigen Preßbacken (5, 6), die in spiegelsymmetrischer Anordnung mittels Lagerausnehmungen (20) auf Gelenkzapfen (15, 16) gelagert sind und deren einer Hebelarm (7) je eine Preßfläche (8) aufweist, wobei die Preßflächen beider Hebelarme ein Zangenmaul (2) bilden, und deren anderer Hebelarm (9) je eine Steuerfläche (10) aufweist, die mit einer Antriebseinrichtung (11) für das Schließen des Zangenmauls (2) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren zum Auswechseln vorgesehenen Backensätzen (B1, B2, B3, B4) mit Zangenmäulern (2) unterschiedlicher Abmessungen die Hebelarme (9) mit den Steuerflächen (10) und die Hebelarme (7) mit den Preßflächen (8) identische Außenkonturen und eine zu den Steuerflächen (10) identische Lage der Lagerausnehmungen (20) aufweisen und daß die Achsen (A1, A2, A3, A4) der Zangenmäuler (2) mit abnehmender Größe der Zangenmäuler einen zunehmenden Abstand (D1, D2, D3, D4) von einer die Gelenkzapfen (15, 16) verbindenden Linie (L) aufweisen.

2. Preßwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der die Gelenkzapfen (15, 16) verbindenden Linie (L) am weitesten entfernten zwischen den Preßflächen (8) gebildeten Trennfugen (3), bei allen Backensätzen (B1, B2, B3, B4) zumindest im wesentlichen gleich groß sind.