EP0590188B1

EP0590188B1 - Pressing tool

Info

Publication number: EP0590188B1
Application number: EP19920116718
Authority: EP
Inventors: Erich Büchele
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1992-09-30
Publication date: 1994-12-14
Anticipated expiration: 2012-09-30
Also published as: EP0590188A1; DE59200993D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Preßwerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a press tool according to the preamble of claim 1.

Zur Herstellung von Sicken an Rohren finden oft Druckwerkzeuge Verwendung, bei denen die Sicke durch Rollieren erzeugt wird. Hierbei ist im Inneren des Rohrs eine erste Rolle angeordnet, welche eine der Innenform der Sicke entsprechende Erhöhung aufweist. In Höhe dieser Erhöhung ist an der Außenseite des Rohres eine weitere Rolle vorgesehen, die eine der Außenform der Sicke entsprechende Vertiefung aufweist. Mindestens eine dieser Rollen ist angetrieben und nimmt auf diese Weise durch Reibung das Rohr und ggf. die jeweils andere Rolle mit. Diese Art der Sickenherstellung bereitet keine Schwierigkeiten, so lange das Material des Rohrs gut verformbar ist. Handelt es sich jedoch bei dem Material des Rohrs um ein schwer verformbares Material, wie beispielsweise Edelstahl, bereitet diese Sickenherstellung große Schwierigkeiten. Oft ist es erforderlich, das Rohr im Bereich der Sicke zu erhitzen, um eine größere Verformbarkeit zu erhalten.Printing tools in which the bead is produced by rolling are often used to produce beads on pipes. Here, a first roller is arranged in the interior of the tube, which has an increase corresponding to the inner shape of the bead. At the level of this increase, a further roller is provided on the outside of the tube, which has a depression corresponding to the outer shape of the bead. At least one of these rollers is driven and in this way takes the pipe and possibly the other roller with it by friction. This type of bead production presents no difficulties as long as the material of the tube is easily deformable. However, if the material of the tube is a material that is difficult to deform, such as stainless steel, this bead production is very difficult. It is often necessary to heat the tube in the area of the bead in order to obtain greater ductility.

Ein anderes bekanntes Verfahren zum Herstellen einer Außensicke an einem Rohr verwendet ein Preßwerkzeug. Ein derartiges Preßwerkzeug ist Gegenstand des DE-GM 91 02 285 desselben Anmelders und in Figur 4 dieser Anmeldung dargestellt. Dieses Preßwerkzeug weist eine teilbare zylindrische Außenform 1 auf, die mit einer umlaufenden sickenartigen Vertiefung 2 versehen ist. Innerhalb dieser Außenform 1 befinden sich acht Preßkörper 5, welche kreissegmentartig ausgebildet sind und jeweils in Höhe der Vertiefung 2 eine der Innenform der Sicke 3 entsprechende Erhebung 6 aufweisen. Bei den Preßkörpern 5 handelt es sich um Zylindersegmente, deren zylindrischer Teil auf einem Radius liegt, der dem Innenradius des zu bearbeitenden Rohres 4 entspricht. In dem Preßwerkzeug ist mittig eine Stange 8 angeordnet, welche an ihrem Ende einen Stützkörper 10 lagert, der mittels einer Mutter 11 auf einen Gewindebolzen 9 am Ende der Stange 8 gesichert ist. Innenseitig weisen die Preßkörper 5 schräg verlaufende Flächen 15 auf, welche sich zu einem achteckigen Hohlkegelstumpf ergänzen. Auf der Stange 8 ist ein axial verschiebbarer 16 Dorn angeordnet, der acht Schrägflächen 17 aufweist, welche die gleiche Neigung haben, wie die Schrägflächen 15 der Preßkörper 5.Another known method for producing an outer bead on a pipe uses a pressing tool. Such a pressing tool is the subject of DE-GM 91 02 285 by the same applicant and shown in Figure 4 of this application. This pressing tool has a divisible cylindrical outer shape 1, which is provided with a circumferential bead-like recess 2. Within this outer shape 1 there are eight pressing bodies 5, which are designed like a segment of a circle and each have an elevation 6 corresponding to the inner shape of the bead 3 at the level of the depression 2. The pressed bodies 5 are cylinder segments, the cylindrical part of which lies on a radius which corresponds to the inner radius of the pipe 4 to be machined. A rod 8 is arranged in the center of the pressing tool and has a support body 10 at its end, which is secured by means of a nut 11 to a threaded bolt 9 at the end of the rod 8. On the inside, the pressing bodies 5 have obliquely extending surfaces 15 which form one Add octagonal hollow truncated cone. An axially displaceable mandrel 16 is arranged on the rod 8 and has eight inclined surfaces 17 which have the same inclination as the inclined surfaces 15 of the pressing body 5.

Um ein Rohr 4 mit einer Sicke 3 zu versehen, wird dieses Rohr 4 in die Außenform 1 eingesetzt und der Dorn 16 in den Bereich der Preßkörper 5 bewegt, wodurch die Preßkörper 5 radial nach außen gespreizt werden. Hierbei wird am Rohr 4 die Außensicke 3 angeformt. Daraufhin wird der Dorn 16 zurückgezogen, die Preßkörper 5 ziehen sich unter Druck einer umlaufenden Wendelfeder 18 zusammen und geben das Rohr 4 frei, welches dann nach Öffnen der Außenform 1 abgezogen werden kann.In order to provide a tube 4 with a bead 3, this tube 4 is inserted into the outer mold 1 and the mandrel 16 is moved into the area of the pressing body 5, whereby the pressing body 5 is spread radially outwards. Here, the outer bead 3 is formed on the tube 4. Thereupon, the mandrel 16 is withdrawn, the pressing bodies 5 contract under the pressure of an encircling helical spring 18 and release the tube 4, which can then be removed after opening the outer mold 1.

Das beschriebene Preßwerkzeug eignet sich gut für kurze Rohrstücke mit großem Innendurchmesser. Sie ist jedoch sowohl für lange Rohre als auch für Rohre mit kleinem Durchmesser und relativ dicker Wandung ungeeignet. Für lange Rohre eignet sie sich nicht, weil der Stützkörper 10 sich an einem Vorsprung der Außenform 1 abstützt, welche über den Zuführspalt für das Rohr reicht. Dadurch kann nur ein kurzes Rohrstück in das Preßwerkzeug gebracht werden, ein längeres Rohr kann nicht über das Preßwerkzeug hinausstehen. Für Rohre mit geringem Innendurchmesser eignet sich das Preßwerkzeug ebenfalls nicht, weil der Dorn 16 infolge der Durchführung der Stange 8, eine zentrale Längsbohrung aufweisen muß. Um den hohen Drücken standzuhalten, darf die verbleibende Manteldicke des Dorns, insbesondere im Bereich seiner Spitze, nicht zu gering werden. Der Mantel des Dorns 16 muß vielmehr überall mindestens so dick sein, daß er auch bei hoher Druckbelastung nicht verbogen wird und die in ihm geführte Stange 8 berührt. Da der Dorn sich innerhalb des zu bearbeitenden Rohrs befindet, ergibt sich daraus eine untere Schranke für dessen Innendurchmesser.The described pressing tool is well suited for short pipe sections with a large inner diameter. However, it is unsuitable both for long tubes and for tubes with a small diameter and relatively thick wall. It is not suitable for long pipes because the support body 10 is supported on a projection of the outer shape 1, which extends over the feed gap for the pipe. As a result, only a short piece of pipe can be brought into the press tool; a longer pipe cannot protrude beyond the press tool. The press tool is also not suitable for pipes with a small inner diameter, because the mandrel 16 must have a central longitudinal bore as a result of the passage of the rod 8. In order to withstand the high pressures, the remaining shell thickness of the mandrel, especially in the area of its tip, must not become too small. The jacket of the mandrel 16 must rather be at least everywhere so thick that it is not bent even at high pressure loads and touches the rod 8 guided in it. Since the mandrel is located inside the pipe to be machined, this results in a lower limit for its inside diameter.

Ausgehend vom Stand der Technik nach der DE-GM 91 02 285 stellt sich daher die Aufgabe, das Preßwerkzeug so weiterzubilden, daß es sowohl für lange Rohre als auch für dickwandige Rohre mit geringem Innendurchmesser geeignet ist.Starting from the prior art according to DE-GM 91 02 285, the task therefore arises to further develop the pressing tool so that it is suitable both for long tubes and for thick-walled tubes with a small inside diameter.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.This object is achieved by the features of claim 1. Advantageous refinements can be found in the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und im Vergleich zum Stand der Technik näher erläutert. Darin bezeichnen gleiche Bezugszahlen einander entsprechende Teile. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht des Preßwerkzeugs mit einem Rohr;
Fig. 2 einen Ausschnitt aus Figur 1;
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie A - B in Figur 2;
Fig. 4 eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines Preßwerkzeugs nach dem oben beschriebenen Stand der Technik.

An embodiment of the invention is explained below with reference to the drawings and in comparison to the prior art. The same reference numerals designate parts that correspond to one another. Show it:

Figure 1 is a partially sectioned side view of the press tool with a tube.
2 shows a detail from FIG. 1;
3 shows a section along the line A - B in FIG. 2;
Fig. 4 is a partially sectioned side view of a press tool according to the prior art described above.

Das Preßwerkzeug 30 weist eine teilbare zylindrische Außenform 1 auf, die mit einer umlaufenden sickenartigen Vertiefung 2 versehen ist, deren Form der Außenform einer Außensicke 3 entspricht, welche an einem kreiszylindrischen Rohr 4 anzuformen ist. Diese Außenform 1 stützt sich am Gestell des Preßwerkzeugs 30 ab. Der Innendurchmesser des zylindrischen Bereichs der Außenform 1 entspricht dem Außendurchmesser des Rohrs 4.The pressing tool 30 has a separable cylindrical outer shape 1, which is provided with a circumferential bead-like recess 2, the shape of which corresponds to the outer shape of an outer bead 3, which is to be formed on a circular cylindrical tube 4. This outer shape 1 is supported on the frame of the pressing tool 30. The inner diameter of the cylindrical region of the outer shape 1 corresponds to the outer diameter of the tube 4.

Innerhalb der Außenform 1 sind, was am besten aus Figur 3 ersichtlich ist, acht kreissegmentartig ausgebildete Preßkörper 5 angeordnet, welche jeweils in Höhe der Vertiefung 2 eine der Innenform der Sicke 3 entsprechende Erhebung 6 aufweisen. Bei den Preßkörpern 5 handelt es sich um Zylindersegmente, deren Außenradius dem Innenradius des Rohres 4 entspricht. Innenseitig weisen die Preßkörper 5 Schrägflächen 15 auf, wobei sich die Schrägflächen 15 sämtlicher Preßkörper 5 zu einem achteckigen Hohlkegelstumpf ergänzen. Die Preßkörper 5 sind an mindestens einer Stelle von einer Wendelfeder 18 umschlungen, welche in Nuten auf der äußeren Oberfläche der Preßkörper 5 angeordnet ist. An der der Basis des durch die Schrägflächen 15 der Preßkörper 5 gebildeteten Hohlkegelstumpfs zugewandten Seite weisen die Preßkörper 5 radial nach außen stehende Vorsprünge 31 auf, welche in unmittelbarem Kontakt mit einem umlaufenden Stützkörper 32 der Außenform 1 stehen.Arranged within the outer mold 1, as can best be seen from FIG. 3, are eight pressing bodies 5 in the form of a segment of a circle, each of which has an elevation 6 corresponding to the inner shape of the bead 3 at the level of the recess 2. The pressed bodies 5 are cylinder segments, the outer radius of which corresponds to the inner radius of the tube 4. On the inside, the pressing bodies 5 have inclined surfaces 15, the inclined surfaces 15 of all pressing bodies 5 complementing one another to form an octagonal hollow truncated cone. The compression body 5 is wrapped around at least one point by a helical spring 18 which is arranged in grooves on the outer surface of the compression body 5. At the base of the through the sloping surfaces 15 of the side of the hollow body facing the truncated cone 5, the pressed bodies 5 have projections 31 which protrude radially outward and which are in direct contact with a circumferential support body 32 of the outer mold 1.

An der der Basis des durch die Schrägflächen 15 gebildeten Hohlkegelstumpfes zugewandten Seite befindet sich ein Dorn 16, welcher mit Hilfe einer Verschiebeeinheit 33 in den Hohlkegelstumpf einführbar ist. Der Dorn 16 weist acht Außenflächen 17 auf, welche in Eingriff mit den Schrägflächen 15 der Preßkörper 5 kommen und zur Horizontalen jeweils den gleichen Winkel wie diese aufweisen.On the side facing the base of the hollow truncated cone formed by the inclined surfaces 15 there is a mandrel 16 which can be inserted into the hollow truncated cone with the aid of a displacement unit 33. The mandrel 16 has eight outer surfaces 17 which come into engagement with the inclined surfaces 15 of the pressing bodies 5 and each have the same angle to the horizontal as these.

Das Preßwerkzeug 30 arbeitet wie folgt:
Befindet sich der Dorn 16 in seiner Stellung außerhalb des Bereichs der Preßkörper 5, wie es im rechten Teil der Figur 1 dargestellt ist, dann liegen jeweils zwei benachbarte Preßkörper 5 infolge der Wirkung der Wendelfeder 18 mit ihren Radialflächen 20 aneinander an, sind also radial in Richtung der Achse 13 zusammengeschoben. In dieser Stellung liegen die Außenkanten der Erhebungen 6 innerhalb eines Kreises, dessen Durchmesser etwas geringer ist als der Innendurchmesser des zu bearbeitenden Rohrs 4. Die Preßkörper 5 und die Außenform 1 bilden einen nach links offenen Einführspalt für das Rohr 4. Das Rohr 4 kann also von links in die Außenform 1 eingesetzt und über die acht Preßkörper 5 geschoben werden. Zweckmäßigerweise ist die Länge der Preßkörper 5 so bemessen, daß das Rohr 4 bis zum Anschlag an die Vorsprünge 31 geschoben werden kann, um später die Sicke 3 an der gewünschten Stelle zu erhalten.The pressing tool 30 works as follows:
If the mandrel 16 is in its position outside the area of the pressing body 5, as is shown in the right part of FIG. 1, then two adjacent pressing bodies 5 are in contact with one another with their radial surfaces 20 due to the action of the helical spring 18, that is to say they are radially inward Pushed together in the direction of the axis 13. In this position, the outer edges of the elevations 6 lie within a circle, the diameter of which is slightly smaller than the inner diameter of the pipe 4 to be machined. The pressing body 5 and the outer mold 1 form an insertion gap for the pipe 4 that is open to the left. The pipe 4 can therefore inserted into the outer mold 1 from the left and pushed over the eight pressing bodies 5. The length of the pressing body 5 is expediently dimensioned such that the tube 4 can be pushed as far as possible against the projections 31 in order later to obtain the bead 3 at the desired location.

Nachdem das Rohr 4 eingeschoben wurde, wird der Dorn 16 von der Verschiebeeinheit 33 in den Bereich des durch die Preßkörper 5 gebildeten Hohlkegelstumpfs gefahren. Dabei kommt jeweils eine Außenfläche des Dorns 16 in flächigen Kontakt mit der Schrägfläche 15 des entsprechenden Preßkörpers 5. Durch die Keilwirkung werden die Preßkörper 5 gegen die Wirkung der Schraubenfeder 18 radial nach außen gespreizt. Durch die achtflächige Gestaltung des Dorns 16 und dessen Wechselwirkung mit den Schrägflächen 15 der Preßkörper 5 werden die Preßkörper 5 hierbei radial nach außen zwangsgeführt. Die Erhebungen 6 der Preßkörper 5 greifen in die Vertiefungen 2 der Außenform 1 ein, wodurch am sich dazwischen befindenden Rohr 4 die Außensicke 3 angeformt wird.After the tube 4 has been inserted, the mandrel 16 is moved by the displacement unit 33 into the region of the hollow truncated cone formed by the pressing body 5. In this case, an outer surface of the mandrel 16 comes into surface contact with the inclined surface 15 of the corresponding pressing body 5. The pressing bodies 5 are spread radially outward against the action of the helical spring 18 due to the wedge effect. Due to the eight-faced design of the mandrel 16 and its interaction with the inclined surfaces 15 of the pressed body 5, the pressed body 5 are here forced radially outwards. The elevations 6 of the pressing body 5 engage in the recesses 2 of the outer mold 1, as a result of which the outer bead 3 is formed on the tube 4 located therebetween.

Der beim Einfahren des Dorns 16 bei den Preßkörpern 5 entstehende Axialdruck wird über die Vorsprünge 31 und den Stützkörper 32 auf die gestellfeste Außenform 1 übertragen. Durch diese Art der Abstützung ergibt sich im Vergleich zum Stand der Technik nach Figur 4 der Vorteil, daß der Dorn 16 nicht hohl ausgebildet werden muß, wodurch sich auch eine Apparatur für geringe Rohrinnendurchmesser bauen läßt.The axial pressure which arises when the mandrel 16 is retracted in the pressing bodies 5 is transmitted to the outer shape 1 fixed to the frame via the projections 31 and the supporting body 32. This type of support has the advantage over the prior art according to FIG. 4 that the mandrel 16 does not have to be hollow, which means that an apparatus can also be built for small pipe inner diameters.

Obwohl die Preßkörper 5 durch den achteckigen Dorn 16 radial zwangsgeführt sind, kann zwischen den Vorsprüngen 31 und dem Stützkörper 32 der Außenform 1 eine zusätzliche radiale Führung in Form von Nuten und Federn vorgesehen sein.Although the pressing bodies 5 are radially positively guided by the octagonal mandrel 16, an additional radial guide in the form of grooves and tongues can be provided between the projections 31 and the supporting body 32 of the outer mold 1.

Da im auseinandergespreizten Zustand der Preßkörper 5 zwischen den einzelnen Preßkörpern 5 Lücken 21 bestehen, was am besten aus Figur 3 ersichtlich ist, wird der Dorn 16 nach einem ersten Bearbeitungsschritt aus den Preßkörpern 5 gefahren, das Rohr 4 um einen kleinen Winkel gedreht und sodann der Dorn 16 von neuem in die Preßkörper 5 gefahren. Es entsteht somit eine muldenfreie Sicke 3. Alternativ hierzu kann anstelle des Rohrs 4 auch die Preßkörperanordnung, z.B. über die Radialführung 31, 32 gedreht werden, wobei dann jedoch der Dorn 16 entsprechend mitzudrehen ist.Since there are gaps 21 between the individual compacts 5 in the spread-apart state, which can best be seen in FIG. 3, the mandrel 16 is moved out of the compacts 5 after a first machining step, the tube 4 is rotated by a small angle and then the Mandrel 16 moved into the compact 5 again. A trough-free bead 3 is thus created. Alternatively, instead of the tube 4, the pressing body arrangement, e.g. can be rotated via the radial guide 31, 32, but then the mandrel 16 must be rotated accordingly.

In einer alternativen Ausführungsform kann der Dorn kreiskegelförmig ausgebildet sein, also keine einzelnen Außenflächen 17 aufweisen. In diesem Fall müssen auch die Innenseiten der Preßkörper 5 der Form des Dorns angepaßt, also konkav ausgebildet sein. Die Anordnung weist zwar den Nachteil auf, daß die Preßkörper 5 vom Dorn 16 nicht mehr zwangsgeführt sind, jedoch muß bei der vorerwähnten Drehung der Preßkörper vor einem zweiten Bearbeitungsschritt der Dorn wegen der herrschenden Zylindersymmetrie nicht mehr mitgedreht werden.In an alternative embodiment, the mandrel can be designed in the shape of a circular cone, ie it can have no individual outer surfaces 17. In this case, the inside of the pressing body 5 must also be adapted to the shape of the mandrel, that is to say it must be concave. Although the arrangement has the disadvantage that the pressing bodies 5 are no longer positively guided by the mandrel 16, the mandrel no longer has to be rotated during the aforementioned rotation of the pressing bodies before a second machining step because of the prevailing cylindrical symmetry.

Die Außenform 1 kann zweigeteilt ausgeführt sein. Mindestens je ein Ende ist entweder fest mit der Maschine verbunden oder stützt sich in Stoßrichtung des Dorns 16 gegen deren Gestell ab, beispielsweise über die äußere Ringschulter 23.The outer shape 1 can be made in two parts. At least one end is either permanently connected to the machine or is supported in the direction of impact of the mandrel 16 against its frame, for example via the outer annular shoulder 23.

Claims

A press tool (30) for producing an outer bead (3) running round a pipe (4), where the press tool exhibits a divided outer mould (1) which is fixed to the frame and has a circumferential depression (2) the depth of which is at least equal to the height of the bead (3), a number of segmental press bodies (5) being arranged inside this outer mould (1), which exhibit respectively at the level of the depression (2) an elevation (6) corresponding with the inner shape of the bead (3) and on the inside an oblique face (15), the oblique faces (15) forming together a hollow truncated cone and the press bodies (5) being able to be shifted by means of an axially shiftable conical mandrel (16) from a starting position in which the elevations (6) lie inside a circle the diameter of which is at most equal to the inner diameter of the pipe (4), into an active position in which the mandrel (16) in running into the hollow truncated cone spreads the press bodies (5) against the outer mould (1). characterized in that the press bodies (5) at that end of the hollow truncated cone at which the mandrel is run in exhibit projections (31) radially outwards, which bear axially against the outer mould (1) and are guided to be able to shift radially, the sides of the press bodies (5) opposite the end at which the mandrel is run in forming together with the outer mould (1) an annular gap for introducing the pipe (4).
A press tool as in Claim 1, characterized in that the circumferential depression (2) exhibits a shape corresponding with the outer shape of the bead (3).
A press tool as in Claim 1 or 2, characterized in that the outer mould (1) is made cylindrical and exhibits an inner diameter essentially equal to the outer diameter of the pipe (4).
A press tool as in one of the preceding Claims, characterized in that the press bodies (5) are segments of a cylinder the outer diameter of which corresponds essentially with the inner diameter of the pipe (4).
A press tool as in one of the preceding Claims, characterized in that the mandrel (16) is made solid.
A press tool as in one of the preceding Claims, characterized in that the oblique faces (15) on the press bodies (5) are plane faces and the conical mandrel (16) exhibits faces (17) corresponding with these faces (15).
A press tool as in one of the preceding Claims, characterized in that the outer mould (1) is made in two parts.
A press tool as in one of the preceding Claims, characterized in that the press bodies (5) are surrounded by at least one spring (18) which forces the press bodies (5) into their starting position.
A press tool as in one of the preceding Claims, characterized in that the projections (31) from the press bodies (5) bear via a supporting body (32) against the outer mould (1).
A press tool as in Claim 9, characterized in that the supporting body (32) exhibits guide grooves/tongues running radially, in which tongues/grooves on the projections (31) from the press bodies (5) engage for the purpose of radial guidance.
A press tool as in Claim 10, characterized in that via the tongue-and-groove arrangement, by turning the supporting body (32) the press bodies (5) after a first and before a second step of machining may be turned through an angle the value of which amounts to about 180° divided by the number of press bodies (5).
A press tool as in one of the Claims 1 to 10, characterized in that mechanisms are available by which after a first and before a second step of machining the pipe (4) may he turned through an angle the value of which amounts to about 180° divided by the number of press bodies (5).
A press tool as in one of the preceding Claims, characterized in that the mandrel (16) is supported from the frame on a guide and may be introduced into the hollow truncated cone by means of a displacement unit (33).