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Title:
HYDRAULIC PRESSING TOOL AND A METHOD FOR CONTROLLING A HYDRAULIC PRESSING TOOL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/055901
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a hydraulic pressing tool which is particularly suitable for pressing pipe fittings, and which has a hydraulic pump (26) connected to an electric motor. With the aid of the hydraulic pump (26), hydraulic fluid is pumped from a tank (48) into a piston chamber (20) to operate the hydraulic piston (16). The pressure prevailing in the piston chamber (20) is determined by means of a pressure sensor (34). When a pressure limit is reached, a solenoid valve (36) is opened by the control device (12) such that the hydraulic fluid flows back out of the piston chamber (12), through the channels (40, 56), and into a reservoir (38).

Inventors:
BUNGTER MARTIN (DE)
Application Number:
PCT/EP2011/068725
Publication Date:
May 03, 2012
Filing Date:
October 26, 2011
Export Citation:
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Assignee:
NOVOPRESS GMBH (DE)
BUNGTER MARTIN (DE)
International Classes:
B25B27/10; B21D39/04
Foreign References:
EP0941813A11999-09-15
EP1244187A12002-09-25
EP0676835A21995-10-11
DE102008028957A12009-12-24
DE202004000215U12004-04-01
Attorney, Agent or Firm:
VON KREISLER SELTING WERNER (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Hydraulik-Presswerkzeug, insbesondere zur Verpressung von Rohrfittings, mit einer von einem Elektromotor ( 10) angetriebenen Hydraulikpumpe ( 14), einer mit dem Elektromotor (10) verbundenen Steuereinrichtung (12), einem Hydraulikkolben (16) zur Betätigung des Werkzeugs durch Zufuhr von Hydraulikfluid mittels der Hydraulikpumpe ( 14) aus einem Reservoir (28) in einen Kolbenraum (20), und einer in einem Rücklauf (40, 56) zwischen Kolbenraum (20) und

Reservoir (28) angeordneten Ventileinrichtung (34, 36), die bei Erreichen eines Grenzdrucks den Rücklauf (40, 56) öffnet, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung einen Drucksensor (34) und ein Magnetventil (36) aufweist, das in Abhängigkeit eines von dem Drucksensor (34) an die Steuereinrichtung (12) übermittelten Drucksignals geschaltet wird.

2. Hydraulik-Presswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hagnetventil (36) einer Magnetspule (42) aufweist, die zum Öffnen oder Schließen des Magnetventils (36) bestromt wird.

3. Hydraulik-Presswerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (42) auf einen Ventilteller (38) einwirkt.

4. Hydraulik-Presswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil (36) ein das bestromte Magnetventil (36) geschlossen oder offen haltendes Federelement (46) aufweist.

5. HydrauÜk-Presswerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (46) derart ausgebildet ist, dass es als mechanische Überlastsicherung bei Überschreiten eines Maximaldrucks das Magnetventil (36) öffnet.

6. Hydraulik-Presswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (34, 36) mit einer insbesondere mechanischen Not-Öffnungseinrichtung (48, 50) verbunden ist.

7. Hydraulik-Presswerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Not-Öffnungseinrichtung (48, 50) ein mit dem Ventilteller (38) verbundenes Betätigungselements, insbesondere eine Betätigungsstange (48) zum mechanischen Öffnen des Magnetventils (36) aufweist.

8. Verfahren zum Steuern eines Hydraulik-Presswerkzeugs nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem mittels des Drucksensors (34) der im Kolbenraum (50) herrschende Druck ermittelt und an die Steuereinrichtung (12) übermittelt wird, und das Magnetventil (36) von der Steuereinrichtung (12) bei Erreichen des Grenzdrucks geöffnet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem durch die Steuereinrichtung (12) der Elektromotor (10) bei Erreichen des Grenzdrucks oder des Maximaldrucks oder bei Betätigen der Not-Öffnungseinrichtung (48, 50) abgeschaltet wird. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei welchem der Grenzdruck und/oder der Maximaldruck einsteilbar ist, so dass unterschiedliche Presskräfte realisierbar sind.

Description:
Hvdrauiik-Presswerkzeuq sowie Verfahren zum Steuern eines

Hydraulik-Presswerkzeugg

Die Erfindung betrifft ein Hydraulik-Presswerkzeug sowie ein Verfahren zum Steuern eines Hydraulik-Presswerkzeugs.

Hydraulik-Presswerkzeuge weisen eine von einem Elektromotor angetriebene Hydraulikpumpe auf. Zum Erzeugen einer Presskraft wird von der Hydraulikpumpe Hydraulikfluid aus einem Reservoir in einen Kolbenraum gefördert. In dem Kolbenraum ist ein Hydraulikkolben angeordnet, durch den die Presskraft auf das Werkzeug, üblicherweise mittelbar über eine Werkzeugaufnahme, übertragen wird. Zum Abschluss des Pressvorgangs ist es bekannt, in einem Rücklauf, durch den das Hydraulikfluid aus dem Kolbenraum in das Reservoir zurückgeführt werden kann, ein Druckbegrenzungsventil vorzusehen. Hierbei handelt es sich um federbelastete Ventile, die bei Überschreiten eines Grenzdrucks öffnen. Bei Erreichen des Grenzdrucks und einer somit abgeschlossenen Verpressung öffnet das mechanische Druckbegrenzungsventil somit automatisch. Da hierdurch der Druck in dem Koibenraum schlagartig abnimmt, kann beispielsweise eine Drehzahlerhöhung des Elektromotors detektiert und sodann ein Abschalten des Elektromotors erfolgen.

Ggf. kann zusätzlich zu dem Vorsehen eines Druckbegrenzungsventils für die Presskraft in dem Rücklauf ein Steuerventil vorgesehen sein. Hierbei ist das Druckbegrenzungsventil, wie bei einem handgeführten Pressgerät gemäß DE 20 2004 000 215 beschrieben, im Hydraulikkolben und ein Steuerventil im Gehäuse angeordnet. Bei dem Ventil handelt es sich um ein strömungsgesteuertes Ventil.

Sowohl Druckbegrenzungsventile als auch Steuerventile weisen den Nachteil auf, dass sie empfindlich gegen Verschmutzungen, beispielsweise durch Abriebpartikel im Hydrauliköl, sind. Insofern werden an die Genauigkeit dieser Bauteile hohe Anforderungen gestellt. Dies führt zu hohen Fertigungskosten. Ferner weisen mechanische Druckbegrenzungsventile den Nachteil auf, dass der Grenzdruck, bei dem das Druckbegrenzungsventil öffnet, über die gesamte Lebensdauer nur schwer konstant gehalten werden kann. Dies liegt in Ermüdungen der in dem Druckbegrenzungsventil vorhandenen Spiralfeder sowie im Verschleiß begründet. Es ist daher erforderlich, Presswerkzeuge bezogen auf den Grenzdruck, bei dem das Druckbegrenzungsventil öffnet, regelmäßig zu prüfen. Dies erfolgt beispielsweise über gesonderte Prüfvorrichtungen, durch die die vom Presswerkzeug erzeugte Maximalkraft geprüft wird. Da Abweichungen der Presskraft nach oben eine Überlastung des Werkzeugs und Abweichungen der Presskraft nach unten mögliche Fehlverpressungen zur Folge haben, ist eine aufwendige regelmäßige Wartung des Presswerkzeugs erforderlich. Ferner unterliegen Druckbegrenzungsventile über ihre gesamte Lebensdauer weiteren Störfaktoren, wie schwankenden Temperaturen, Verschleiß und Verschmutzung.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hydraulik-Presswerkzeug sowie ein Verfahren zum Steuern eines Hydraulik-Presswerkzeugs zu schaffen, bei dem mit hoher Zuverlässigkeit über eine lange Zeitspanne konstante Presskräfte gewährleistet werden können.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch ein Hydraulik- Presswerkzeug gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Steuern eines Hydrauiik-Presswerkzeugs gemäß Anspruch 8. Das erfindungsgemäße Hydraulik-Presswerkzeug, das insbesondere zur Verbindung von Rohren mitteis zu Verpressenden Rohrfittings geeignet ist, weist eine von einem Elektromotor angetriebene Hydraulikpumpe auf. Der Elektromotor ist mit einer Steuereinrichtung verbunden. Zur Betätigung des Werkzeugs bzw. einer Werkzeugaufnahme wird ein Hydraulikkolben mit Druck beaufschlagt. Hierzu pumpt die Hydraulikpumpe ein Hydraulikfluid aus einem Reservoir in einen Kolbenraum. Nach Erreichen eines Grenzdrucks in dem Kolbenraum, wird ein Rücklauf, durch den Hydraulikfluid aus dem Kolbenraum in das Reservoir zurückströmen kann, von einer Ventileinrichtung geöffnet. Durch das Öffnen der Ventileinrichtung in dem Rücklauf kann der Hydraulikkolben wieder in seine Ausgangsstellung zurück bewegt werden. Dies erfolgt beispielsweise über eine Feder, die den Hydraulikkoiben in seine Ausgangsstellung zurückdrückt und hierbei das Hydrauliköl in das Reservoir fördert. Erfindungsgemäß weist die Ventiieinrichtung einen Drucksensor sowie ein Magnetventil auf. Mit Hilfe des Drucksensors wird der in dem Kolbenraum herrschende Hydraulikdruck insbesondere kontinuierlich gemessen und der gemessene Druck an die Steuereinrichtung übermittelt bzw. von der Steuereinrichtung am Drucksensor abgefragt. Bei Erreichen des Vorgegebenen Grenzdrucks schaltet die Steuereinrichtung das Magnetventil, um den Rücklauf zu öffnen. Gleichzeitig kann die Steuereinrichtung auch den Elektromotor ausschalten, oder auch zum Heraussaugen des Fluids aus dem Kolbenraum die vorhandene oder eine weitere Hydraulikpumpe entsprechend ansteuern.

Erfindungsgemäß ist somit kein mechanisches Druckbegrenzungsventil erforderlich. Vielmehr erfolgt die Bestimmung bzw. Messung des Grenzdrucks durch einen Drucksensor. Derartige Drucksensoren sind über lange Zeiträume äußerst zuverlässig und unterliegen nur geringen Schwankungen. Ggf. in dem Magnetventil auftretender Verschleiß, beispielsweise am Ventilsitz und Ventilteller, sowie Verschmutzungen durch Abrieb und dergleichen beeinflussen die Funktionsfähigkeit des erfindungsgemäßen Hydraulik- Presswerkzeugs nicht, da der Grenzdruck durch den Drucksensor ermittelt wird und insofern nicht von mechanischen Eigenschaften eines Druckbegrenzungsventils abhängig ist.

Vorzugsweise weist das Magnetventil eine Magnetspule auf, die zum Öffnen oder Schließen des Magnetventils bestromt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Öffnen des Ventils durch Bestromen der Magnetspule. Ein derartiges Ventil ist somit in unbestromten Zustand geschlossen. Bei Erreichen des Grenzdrucks wird die Magnetspule durch die Steuereinrichtung entsprechend angesteuert bzw. unmittelbar von der Steuereinrichtung eine Bestromung der Magnetspule vorgenommen.

Ebenso ist es möglich, ein Magnetventil vorzusehen, das durch insbesondere stoßweises Bestromen der Magnetspule geschlossen gehalten wird. Ein Öffnen des Ventils erfolgt somit dadurch, dass die Stromzufuhr zu der Magnetspule von der Steuereinrichtung unterbrochen wird.

Vorzugsweise weist das Magnetventil ein Federelement, bei dem es sich beispielsweise um einen Elastomerkörper oder eine Spiralfeder handeln kann, auf. Durch das Federelement wird das Magnetventil in unbestromten Zustand je nach Ausführungsform geschlossen oder offen gehalten.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Magnetventil der Ventileinrichtung derart ausgebildet, das es als Überlastsicherung dient. Hierzu ist das Magnetventil, insbesondere das Federelement des Magnetventils derart ausgelegt, dass das Magnetventil bei Erreichen bzw. Überschreiten eines Maximaldrucks öffnet, unabhängig davon, ob die Magnetspule bestromt ist oder nicht. Durch diese Doppelfunktion des Magnetventils kann ein zusätzliches Sicherheitsventil entfallen, das ggf. erforderlich wäre, um ein redundantes System zu schaffen, durch das beispielsweise auch eine Überlastung vermieden ist, selbst wenn vom Drucksensor falsche Druckmessungen erfolgen. Bei einem Magnetventil, das beispielsweise in unbestromtem Zustand geschlossen ist, wird der Ventilteller durch das Federelement in geschlossenem Zustand gegen den Ventilsitz gedrückt. Das Federelement kann hierbei derart ausgelegt sein, dass es bei Überschreiten eines vorgegebenen Maximaldrucks zum Überwinden der Federkraft und somit zum Öffnen des Magnetventils kommt.

Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Ventileinrichtung zusätzlich mit einer insbesondere mechanisch ausgebildeten Not-Öffnungseinrichtung verbunden. Hierdurch ist sichergestellt, dass beispielsweise wenn ein Benutzer sich den Finger klemmt, über die Not- Öffnungseinrichtung der auf das Werkzeug wirkende Pressdruck unmittelbar reduziert wird. Die Not-Öffnungseinrichtung kann als elektrischer Schalter ausgebildet sein, so dass bei Betätigen des Schalters ein entsprechendes Steuern des Magnetventils durch Bestromen/Nicht-Bestromen der Magnetspule ausgelöst wird. Besonders bevorzugt ist es jedoch eine mechanische Not- Öffnungseinrichtung vorzusehen. Dies ist vorzugsweise derart realisiert, dass mit dem Ventilteiler ein Betätigungselement, wie eine Betätigungsstange verbunden ist. Durch Betätigen, d.h. insbesondere Verschieben der Betätigungsstange, erfolgt somit ein Verschieben des Ventiltellers und somit ein mechanisches Öffnen des Magnetventils. Das Magnetventil kann somit in einer bevorzugten erfindungsgemäßen Weiterbildung derart ausgebildet sein, dass es drei Funktionen aufweist, nämlich das Öffnen des Rücklaufes bei Erreichen des Grenzdrucks, die Funktion der Überlastsicherung sowie die Funktion der Not-Öffnung.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern eines Hydraulik- Presswerkzeugs, insbesondere eines Hydraulik-Presswerkzeugs wie vorstehend beschrieben. Bei einem erfändungsgemäßen Verfahren wird mittels des Drucksensors, der im Kolbenraum herrschende Druck ermittelt und an die Steuereinrichtung übermittelt bzw. von der Steuereinrichtung am Drucksensor abgefragt. Bei Erreichen eines Grenzdrucks erfolgt durch die Steuereinrichtung ein Öffnen des Magnetventils. Dies erfolgt beispielsweise wenn die Steuereinrichtung lediglich ein Signal erzeugt, das von dem Magnetventil entsprechend verarbeitet wird, oder dass je nach Ausgestaltung des Hagnetventils die Steuereinrichtung unmittelbar oder mittelbar ein Bestromen der Magnetspule oder ein Abschalten der Magnetspule bewirkt. Zusätzlich kann bei Erreichen des Grenzdrucks auch ein Abschalten des Elektromotors erfolgen. Dies kann auch dann erfolgen, wenn von einem Benutzer die Not- Öffnungseinrichtung betätigt wird, oder das Magnetventil in Folge des Erreichens eines Maximaldrucks in seiner Funktion als Überlastsicherung öffnet.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Hydraulik-Presswerkzeugs sowie des Verfahrens zum Steuern eines Hydraulik-Presswerkzeugs besteht darin, dass auf einfache Weise unterschiedliche Presskräfte realisiert werden können. Diese können beispielsweise über ein Display eingegeben werden. Ebenso ist es möglich, dass das Presswerkzeug der Steuereinrichtung eine Information über die erforderliche Presskraft übermittelt. Dies kann durch Vorsehen eines geeigneten Speicherchips im Presswerkzeug erfolgen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt eine schematische Prinzipskizze des erfindungswesentlichen Bereichs eines Hydraulik-Presswerkzeugs in teilweise geschnittener Ansicht.

Das erfindungsgemäße Hydraulik-Presswerkzeug weist einen Elektromotor 10 auf, der zur Steuerung mit einer Steuereinrichtung 12 verbunden ist. Mit Hilfe des Elektromotors 10 wird eine Hydraulikpumpe 14 angetrieben. Ferner weist das Hydraulik-Presswerkzeug einen Hydraulikkolben 16 auf, der in einem durch einen Zylinder 18 gebildeten Kolbenraum 20 verschiebbar ist. Mit dem in der Zeichnung linken nicht dargestellten Ende des Hydraulikkolbens 16 ist das Presswerkzeug bzw. eine Werkzeugaufnahme für das Presswerkzeug verbunden. Durch Verschieben des Hydraulikkolbens 16 in Richtung eines Pfeils 22 erfolgt ein Betätigen des Presswerkzeugs und somit beispielsweise ein Verpressen eines Pressfittings.

Die Hydraulikpumpe 14 ist über einen Zulauf 24 mit dem Kolbenraum 20 und über eine Leitung 26 mit einem Reservoir 28 verbunden. Um den Hydraulikkolben 16 in Richtung des Pfeils 22 zu verschieben, pumpt die Hydrauiikpumpe 14 Hydraulikfluid aus dem Reservoir 28 durch die Leitungen 24, 26 in den Koibenraum 20.

Der Kolbenraum 20 ist über einen Leitungsansatz 30 mit einem Druckraum 32 verbunden, so dass in dem Druckraum 32 derselbe Druck wie in dem Kolbenraum 20 herrscht. Innerhalb des Druckraums 32 ist ein Drucksensor 34 angeordnet. Der Drucksensor 34 misst insbesondere kontinuierlich den in dem Druckraum 32 und somit den in dem Kolbenraum 20 herrschenden Druck und übermittelt ein entsprechendes Signa! an die Steuereinrichtung 12.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dem Drucksensor 34 gegenüberliegend ein Magnetventil 36 angeordnet. Ein Ventilteller 38 des Magnetventils 36 verschließt eine Öffnung eines Fluidkanals 40, der ebenfalls mit dem Kolbenraum 20 verbunden ist. Ferner weist das Magnetventil 36 eine Magnetspule 42 auf, die über eine Leitung 44 mit der Steuereinrichtung 12 verbunden ist. Des Weiteren weist das Magnetventil 36 eine Spiralfeder 46 auf, durch die der Ventilteller 38 in eine Geschlossen-Stellung gedrückt wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann durch Bestromen der Magnetspule 42 ein Öffnen des Magnetventils 36 erfolgen. Durch Bestromen der Magnetspule 42 wird der Ventilteller 38 in Richtung der Magnetspule 42, d.h. in der Figur nach unten, bewegt.

Des Weiteren ist der Ventilteller 38 mit einer Betätigungsstange 48 verbunden. Die Betätigungsstange 48 ist über ein Hebelelement 50 betätigbar. Durch Drücken auf ein Auslöseelement 52 des Hebels 50 erfolgt ein Verschwenken des Hebels 50 um einen am Gehäuse des Presswerkzeugs vorgesehenen Drehpunkt 54. Hierdurch wird die Betätigungsstange 48 nach außen bzw. in der Figur nach unten gezogen. Dies bewirkt entgegen der Kraft des

Federelements 46 ein Öffnen des Magnetventils, durch ein Bewegen des Ventiltellers 38 in Richtung der Magnetspule 42 bzw. in der Figur nach unten.

Zum Durchführen eines Pressvorgangs wird somit zunächst der Elektromotor 10 gestartet und mit Hilfe der Hydraulikpumpe 26 Hydraulikfluid über den Zulauf in den Kolbenraum 20 gepumpt. Bei Erreichen eines von dem Drucksensor 34 detektierten Grenzdrucks wird von der Steuereinrichtung 12 ein Signal erzeugt, durch das die Magnetspule 42 bestromt wird. Gleichzeitig kann der Elektromotor 10 abgeschaltet werden. Aufgrund des Bestromens der Magnetspule 42 wird der Ventilteller 38 angezogen und somit das Magnetventil 36 geöffnet. Das Hydraulikfluid kann somit aus dem Kolbenraum 20 durch den Kanal 40 sowie durch einen Rücklauf 56 in das Reservoir 28 strömen. Der Hydraulikkolben 16 wird durch eine nicht dargestellte Feder in seine Ausgangsstellung zurückgedrückt, wobei hierdurch das Hydraulikfluid in das Reservoir 28 gefördert wird.

In einer Notsituation, wenn beispielsweise ein Benutzer des Presswerkzeugs sich einen Finger klemmt, kann auf das Auslöseelement 52 in Richtung eines Pfeils 58 gedrückt werden, so dass die Betätigungsstange 48 in der Figur nach unten und ebenfalls das Ventil 36 durch Bewegen des Ventiltellers 38 geöffnet wird. Gleichzeitig kann, durch das Öffnen des Magnetventils 36 hervorgerufen, ein Abschalten des Elektromotors 10 erfolgen. Durch Öffnen des Magnetventils 36 mit Hilfe der Betätigungsstange erfolgt somit wiederum ein Zurückdrücken des Hydraulikfluids in das Reservoir 28.

Das Federelement 46 ist vorzugsweise derart ausgelegt, dass bei Erreichen oder Überschreiten eines Maximaldrucks in dem Kolbenraum 20, der über dem üblichen Grenzdruck liegt, ebenfalls ein Öffnen des Magnetventils 36 erfolgt. Die Öffnung erfolgt mechanisch unabhängig von der Bestromung der

Magnetspule 42 durch Zurückdrücken des Ventiltellers 38 entgegen der durch das Federeiement 46 aufgebrachten Federkraft. Hierdurch ist eine mechanische Überlastsicherung realisiert, die beispielsweise beim Versagen des Drucksensors 34 weiterhin ein Überlasten verhindert.