(57)【要約】      （修正有）【課題】耐用年数もしくは寿命が著しく延長される拡張装置および特にシステムの拡開マンドレルを提供する。【解決手段】拡開ジョー１５がユニオンキャップ１４内に拡開マンドレル１０拡開マンドレル１０の軸方向運動によって半径方向に移動可能にガイドされており、滑り面が硬質材料からなる、摩耗を現象させる被覆層を備えている中空体の拡管装置の、拡開マンドレルのすくなくとも拡開ジョーに作用する部分が硬質材料からなる被覆層を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管端部（１７ａ）を含む中空体のための拡張装置であって、ベースボディ（１）が設けられており、該ベースボディ（１）に、先細りにされた移動可能な拡開マンドレル（１０，２０）を軸方向にガイドするための孔（１１）が配置されており、さらに、拡張ヘッド（１３）が設けられており、該拡張ヘッド（１３）が、セクタ状の拡開ジョー（１５）を備えたユニオンキャップ（１４）を有していて、ベースボディ（１）に解離可能に結合されており、拡開ジョー（１５）が、ユニオンキャップ（１４）内に拡開マンドレル（１０，２０）の軸方向運動によって半径方向に移動可能にガイドされており、滑り面が、硬質材料から成る、摩耗を減少させる被覆層を備えている形式のものにおいて、拡開マンドレル（１０，２０）の、少なくとも拡開ジョー（１５）に作用する部分が、硬質材料から成る被覆層（１８）を備えていることを特徴とする、中空体のための拡張装置。
【請求項２】
硬質材料が、窒化チタン（ＴｉＮ）から成っている、請求項１記載の拡張装置。
【請求項３】
拡開マンドレル（１０，２０）のコーティングされた表面が円錐面である、請求項１記載の拡張装置。
【請求項４】
拡開マンドレル（２０）が、ベースボディ（１）の孔（１１）内に支承された駆動ロッド（２２）に交換可能に固定されている、請求項１記載の拡張装置。
【請求項５】
拡開ジョー（１５）の内側の表面が、１つの円錐面のセクタとして形成されていて、同じく硬質材料でコーティングされている、請求項１記載の拡張装置。
【請求項６】
硬質材料が、窒化チタン（ＴｉＮ）から成っている、請求項５記載の拡張装置。
【請求項７】
拡開ジョー（１５）の外側の表面が、１つの円筒面のセクタとして形成されていて、同じく硬質材料で被覆されている、請求項１記載の拡張装置。
【請求項８】
硬質材料が、窒化チタン（ＴｉＮ）から成っている、請求項７記載の拡張装置。
【請求項９】
被覆層（１８）が、物理気相成長（ＰＶＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）および物理化学気相成長（ＰＣＶＤ）のグループに基づく方法によって製作されている、請求項１記載の拡張装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管端部を含む中空体のための拡張装置であって、ベースボディが設けられており、該ベースボディに、先細りにされた移動可能な拡開マンドレルを軸方向にガイドするための孔が配置されており、さらに、拡張ヘッドが設けられており、該拡張ヘッドが、セクタ状の拡開ジョーを備えたユニオンキャップを有していて、ベースボディに解離可能に結合されており、拡開ジョーが、ユニオンキャップ内に拡開マンドレルの軸方向運動によって半径方向に移動可能にガイドされており、滑り面が、硬質材料から成る、摩耗を減少させる被覆層を備えている形式のものに関する。
【背景技術】
【０００２】
この場合、詳細説明で詳しく説明した極めて複雑な空間形状・摩擦状況に基づき、特にシステムの拡開マンドレルが、不均一に分配された高い負荷を受ける。この負荷は、装置の、自体見込まれた高い耐用年数を著しく短縮する。
【０００３】
冒頭で述べた形式のトング状の拡張装置は、１９７０年以来、アメリカ合衆国特許第３５５０４２４号明細書によって公知である。当該刊行物は、手持ち式道具に著しく大きな内的な力が生ぜしめられ、この力を克服するために、手による力を減少させる目的でハンドレバーに対して多段駆動装置を使用したいという問題に携わっている。しかし、これによって、システム内在の力と摩耗結果とは減少させられない。この摩耗結果は、大部分、鋼に対する鋼の摩擦によって生ぜしめられている。ほぼ同じ時期以来、このような道具は大量に世界的に市場にも出回っている。
【０００４】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第３８２６１８７号明細書によって、１９９０年以来、このような拡張装置のさらなる発展の経過において、トグルレバー駆動装置と、調節可能なアダプタリングとを備えた、同じく冒頭で述べた形式の拡幅工具が公知である。アダプタリングによって、確かに軸方向の誤差の影響を補償することが可能となるが、しかし、拡開マンドレルと拡開ジョーとの間の領域における力経過と、これに関連した摩耗とには、このことは影響を与えず、摩耗減少させる表面コーティングは開示されていない。
【０００５】
「ＲＯＥＭＰＰ  ＣＨＥＭＩＥ  ＬＥＸＩＫＯＮ（Ｇｅｏｒｇ  Ｔｈｉｅｍｅ出版  Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ  ＮｅｗＹｏｒｋ、１９９５年、第Ｔ−Ｚ巻、第４６３１／４６３２頁、見出し語「窒化チタン」）」によって、この材料を薄膜の層のために使用し、しかも、精密機械軸受け、転がり軸受け、切断工具およびこれに類するものにおける摩耗に対する防護、液状の金属のための反応容器のライニングおよび時計ハウジングと装飾品とのコーティングのために使用することが知られている。最後に記載した事例では、恐らくコーティングの金色の輝きが重要となるはずである。拡張装置の臨界的な部分の間の複雑な力・摩擦状況での使用は説明されない。
【０００６】
ドイツ連邦共和国特許出願公告第１０３４３８６９号明細書によって、管状の中空形材に対する規定されていない長さの拡幅ランスのための起立装置が公知である。この場合、ハイドロリック液、いわゆる「流体」が拡幅ランスを拡張させる。この拡幅ランスは鉛直にチャック・クランプ装置に保持されている。このチャック・クランプ装置は、有利には一体に、導入載着体を備えた圧力分配ブロックの上方に配置されている。導入載着体は貫通孔を有している。この貫通孔の上側の端部は第１の円錐面によって拡幅されている。この第１の円錐面は刺込み補助部を形成している。拡開ランスの下側の端部には、二重円錐体がユニオンナットによって保持されている。この場合、下側の円錐体部分は第２の円錐面と協働する。この第２の円錐面も同じく圧力分配ブロック内に配置されている。したがって、この圧力分配ブロックは中空の２つの円錐面を有している。凸状の円錐面と凹状の円錐面との全組合せは、定置の機器の内部の液体密な高圧接続部しか形成していない。高い耐圧性および耐摩耗性を提供するために、圧力分配ブロックが、たとえば窒化チタンから成る硬質の表面コーティング層を備えていてよいことが記載されている。しかし、面プレスから縁プレスまたは線プレスへの移行が接触面で行われず、また、窒化チタンコーティングの領域で接触する面も拡開過程に関与しておらず、耐圧性のシール部しか形成していない。手持ち式工具に対して、このような装置は設けられてもいないし、適切でもない。
【０００７】
ドイツ連邦共和国特許第２６５４１０２号明細書によって、交換可能な拡張ヘッドにおいて、この拡張ヘッドのスリーブと、ねじりキャップと、拡張ジョーとに、摩擦を生ぜしめる箇所で、摩耗を減少させる滑動性のコーティング、たとえば硬質クロムを設けることが公知である。しかし、この推奨は、一緒に納入される種々異なる複数の拡張ヘッドに対して設けられたしばしば高価なベース道具において、特に適宜にコーティングされた拡張ジョーが、ベース道具の、防護されない拡開マンドレルに滑り作用接続される場合に、しばしば高い摩耗も生ぜしめられることを考慮していない。摩擦対偶の一方の構成部材の保護被覆層は、特に防護されていない構成部材がその細長いジオメトリに基づき特に危険にさらされている場合に、常にこの構成部材の負担になる。
【０００８】
この場合、このような道具がすでに１９６０年代の半ば以来、すなわち、約４０年以来、市場に出回っていることに注意しなければならない。この場合、可視の部分（以下、外部から見ることができて負荷されるねじりキャップもしくはスリーブ）は、特に手の接触および職人の工具ポケット内のまたは工具ボックス内の別の工具との接触に対する防護に相俟った視覚的な理由から、すでに常にクロムめっきされていた。当時、管接続部は、まだ主にねじ込みソケットとねじ切りとによって製作された。しかし、拡張技術は、近年、極めて非常に著しく普及した。決して見ることのできない部分または滅多に見ることのできない部分、たとえば拡開マンドレルと、絶対的に隠された内側ガイドとは、これによって影響されないままである。発明者の功績は、このことが、拡張技術の増加する普及にとって邪魔となる障害物であることを発見したことである。新たな解決手段の経済的な成果は、発明者が正しいと認めた。
【特許文献１】アメリカ合衆国特許第３５５０４２４号明細書
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許出願公開第３８２６１８７号明細書
【特許文献３】ドイツ連邦共和国特許出願公告第１０３４３８６９号明細書
【特許文献４】ドイツ連邦共和国特許第２６５４１０２号明細書
【非特許文献１】「ＲＯＥＭＰＰ  ＣＨＥＭＩＥ  ＬＥＸＩＫＯＮ（Ｇｅｏｒｇ  Ｔｈｉｅｍｅ出版  Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ  ＮｅｗＹｏｒｋ、１９９５年、第Ｔ−Ｚ巻、第４６３１／４６３２頁、見出し語「窒化チタン」）」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の拡張装置を改良して、詳細説明で詳しく説明した極めて複雑な空間形状・摩擦状況にもかかわらず、拡張装置および特にシステムの拡開マンドレルの耐用年数もしくは寿命が著しく延長されるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題を解決するために本発明の構成では、拡開マンドレルの、少なくとも拡開ジョーに作用する部分が、硬質材料から成る被覆層を備えているようにした。
【発明の効果】
【００１１】
これによって、前記課題が完全に解決され、特に詳細説明で詳しく説明した極めて複雑な空間形状・摩擦状況にもかかわらず、拡張装置および特にシステムの拡開マンドレルの耐用年数もしくは寿命が著しく延長される、冒頭で述べた形式の拡張装置が提供される。
【００１２】
この場合、本発明の別の構成：すなわち、
＊  硬質材料が、窒化チタン（ＴｉＮ）から成っている；
＊  拡開マンドレルのコーティングされた表面が円錐面である；
＊  拡開マンドレルが、ベースボディの孔内に支承された駆動ロッドに交換可能に固定されている；
＊  拡開ジョーの内側の表面が、１つの円錐面のセクタとして形成されていて、同じく硬質材料でコーティングされている；
＊  被覆層が、物理気相成長（ＰＶＤ）、化学気相成長（ＣＶＤ）および物理化学気相成長（ＰＣＶＤ）のグループに基づく方法によって製作されている；
は、個々にも、組み合わせても特に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。
【００１４】
図１には、ベースボディ１が示してある。このベースボディ１はガイドハウジングを形成している。ベースボディ１には、半径方向のレベルで突出して、第１のハンドレバー２が剛性的に固定されている。両部分１，２は一体に形成されていてもよい。ベースボディ１は、一体成形されて、突出した２つのフォーク部分３を有している。両フォーク部分のうち、後方のフォーク部分３しか図示していない。このフォーク部分３は軸ピン４によって貫通されている。この軸ピン４の軸線はシステム軸線Ａ−Ａに垂直に交差している。軸ピン４には、両フォーク部分３の間で第２のハンドレバー５が旋回可能に支承されている。この第２のハンドレバー５は両フォーク部分３の間にギャップ状の固有の切欠き５ａを有している。両ハンドレバー２，５の間にはストッパ６が配置されている。このストッパ６は、ねじ山付きピン６ａと、ローレット目６ｃを備えたユニオンナット６ｂとから成っている。ストッパ６の固定は、選択的に、剛性的にハンドレバー５，２で行われてもよいし、ベースボディ１で行われてもよい。
【００１５】
切欠き５ａ自体は軸ピン７によって貫通されている。この軸ピン７は、軸ピン４を中心としたハンドレバー５の運動時に旋回可能である。軸ピン７は切欠き５ａの内部にトグルレバー８を支持している。このトグルレバー８は、システム軸線Ａ−Ａに垂直に交差する別の軸ピン９を介して拡開マンドレル１０に作用している。軸ピン４，７，９は互いに平行に延びている。拡開マンドレル１０は３つの区分、つまり、軸ピン９が支承された脚部を備えた同じくフォーク状の区分１０ａと、円筒状の区分１０ｂと、以下に説明する拡開運動を生ぜしめる円錐形の区分１０ｃとを有している。拡開マンドレル１０は、ベースボディ１の、システム軸線Ａ−Ａに対して同軸的な孔１１内にガイドされている。トグルレバーは、拡張だけでなく、拡開マンドレルの強制引戻しのためにも働く。この拡開マンドレルには、拡開ジョーが拡開マンドレルに対して横方向に従動する。
【００１６】
ベースボディ１は、固有の雄ねじ山１ａ（図２参照）に、システム軸線Ａ−Ａに対して同軸的に、雄ねじ山１２ａとローレット目１２ｂとを備えたアダプタリング１２を有している。ベースボディ１もしくはアダプタ１２を越えて、拡開マンドレル１０の円錐形の区分１０ｃが、トグルレバー８の作用下で軸方向に可動に突出している。ストッパ６は、軸ピン４，７，９が、延長された位置に到達し得ることを阻止する。この位置では、力が周知のようにほぼ無限になる。
【００１７】
ベースボディ１には、交換可能に拡張ヘッド１３を螺合することができる。この拡張ヘッド１３は、ユニオンキャップ１４と、セクタ状の同一の拡開ジョー１５のセットとを有している。これらの拡開ジョー１５はユニオンキャップ１４内に半径方向でガイドされている。例として６つの拡開ジョー１５である。これらの拡開ジョー１５の外面は、拡開された位置で、直径「Ｄ」を備えた円筒面をとっている。この場合、拡開ジョーの間には、半径方向のギャップ１６が開放される。直径「Ｄ」は、管１７の、拡幅されたかもしくは拡張された管端部１７ａの内径を規定している（図３参照）。ベースボディにより小さな拡張ヘッド１３を装着することが考えられる場合には、アダプタ１２が省略されてよい。次いで、拡張ヘッド１３が直接ベースボディ１のねじ山にねじ被せられる。
【００１８】
拡開ジョー１５は内側にセクタ状の円錐面を有している。これらの円錐面は、互いに完全に規定されたただ１つの位置でしか共通の円錐面もしく包絡面をとらない。根底は、たとえば切削加工または精密鋳造による素材の製作プロセスにある。この素材は、のちに、所望される材料損失下で直径方向にかつ軸線平行にソーイングされる。これによって、上述した半径方向のギャップ１６が形成される。さらに、拡張ヘッド１３と、ベースボディ１へのねじ被せの深さとは誤差を被る。
【００１９】
しかし、拡開マンドレル１０はただ１つの円錐面しか有していない。これによって、拡張時には、拡開マンドレル１０の表面で、無限の値を備えた線・縁プレスを伴う位置が通走されなければならない。さらに、管１７の拡張時には付加的に滑り運動が生ぜしめられる。この滑り運動は、力を増加しながら行われる。なぜならば、拡張される材料が流動時に材料特性により硬化されるからである。このことは、相応に高い摩耗を拡開マンドレル１０に結果的に生ぜしめる。
【００２０】
この場合、図２および図３の概観から明らかであるように、拡開マンドレル１０の自由端部と拡開ジョーとにおける力・摩擦状況は特に臨界的である。そこには、より大きな力と同時に最小の接触面または接触線が生ぜしめられる。ここでは、さらに、拡開ジョーによって支持されない変形力が、管１７と管端部１７ａとの間の移行領域１７ｂから一箇所に加えられる。
【００２１】
しかし、これによって、公知の拡開マンドレルはより頻繁に交換されなければならない。このことは、一体の拡開マンドレル１０の場合に道具の複雑な分解および再組付けを結果的に生ぜしめる。
【００２２】
詳細説明の前述した部分は公知先行技術に合致している。いま、ここで、本発明の説明を始める。
【００２３】
拡開マンドレル１０の円錐形の区分１０ｃはその表面に、硬質材料、有利には窒化チタン（ＴｉＮ）から成る、太い線によって強調した被覆層１８を備えている。これによって、拡張装置の寿命が数倍に延長される。このことは、修理が使用箇所で一般的に不可能である限り特に有利である。
【００２４】
いま、図２には、これまでの符号を続けて使用して、道具のさらなる詳細が示してある。したがって、拡開マンドレルのコーティングが拡開マンドレル１０の円筒状の区分１０ｂに延びていてもよいことが示してある。このことは、トグルレバー８によって拡開マンドレルガイドに加えられる横方向力の摩耗影響に抗して作用することもできるという別の利点を有している。さらに、拡開ジョーがリベット１９によってユニオンキャップ内にガイドされていることが図示してある。拡開ジョーの半径方向運動への拡開マンドレルの軸方向運動の変換は矢印によって示してある。
【００２５】
図３には、すでに詳しく上述したように、図２に示した装置によって拡幅されたかもしくは拡張された管端部１７ａの軸方向断面図が示してある。この管端部には、拡幅されていない管１７が押し込まれ、そこにろう接されるようになっている。拡径時には、管１７の内面が、全周の増加のため、拡開ジョー１５の外面で滑動する。したがって、この外面および場合により拡開ジョーの内面も前記硬質材料被覆層を備えていることが付加的に有利である。
【００２６】
図４には、図２に類似の軸方向断面図が示してあるものの、拡開マンドレル２０が、適宜に耐摩耗性にコーティングされた円錐部分から成っているという違いがある。この円錐部分は螺合部２１によってハウジング側の駆動ロッド２２に交換可能にねじ込まれている。さらに、ベースボディ１には、螺合部２４によって、円筒状の切欠き２３ａを備えた移行片２３がねじ込まれている。切欠き２３ａ内には、拡開マンドレル２０の端部を引き戻すことができる。この構成は、駆動ロッド２２の相応の形成時に、コーティングされていない拡開マンドレルを、本発明によりコーティングされた拡開マンドレル２０に交換することができるという付加的な利点を有している。これによって、追補的な組換えも可能となる。
【００２７】
拡開マンドレル２０は、図１および図２に類似の形式でトグルレバー（図示せず）またはピニオンとラックとの組合せまたはカムによって駆動することができる。しかし、電気機械的なまたはエレクトロハイドロリック式の駆動装置を設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】エキスパンダトングの第１の実施例の駆動側の端部の部分的な軸方向断面図および分解図である。
【図２】図１に示した部分を拡大した完全な軸方向の断面図である。
【図３】図２に示した装置によって拡幅されたかもしくは拡張された管端部の軸方向断面図である。
【図４】図２に類似の第２の実施例の断面図であるものの、ハウジング側の駆動ロッドに対して交換可能なコーティングされた拡開マンドレルを備えている。
【符号の説明】
【００２９】
１  ベースボディ、  １ａ  雄ねじ山、  ２  ハンドレバー、  ３  フォーク部分、  ４  軸ピン、  ５  ハンドレバー、  ５ａ  切欠き、  ６  ストッパ、  ６ａ  ねじ山付きピン、  ６ｂ  ユニオンナット、  ６ｃ  ローレット目、  ７  軸ピン、  ８  トグルレバー、  ９  軸ピン、  １０  拡開マンドレル、  １０ａ  フォーク状の区分、  １０ｂ  円筒状の区分、  １０ｃ  円錐形の区分、  １１  孔、  １２  アダプタリング、  １２ａ  雄ねじ山、  １２ｂ  ローレット目、  １３  拡張ヘッド、  １４  ユニオンキャップ、  １５  拡開ジョー、  １６  ギャップ、  １７  管、  １７ａ  管端部、  １７ｂ  移行領域、  １８  被覆層、  １９  リベット、  ２０  拡開マンドレル、  ２１  螺合部、  ２２  駆動ロッド、  ２３  移行片、  ２３ａ  切欠き、  ２４  螺合部、  Ａ−Ａ  システム軸線、  Ｄ  直径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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