Technisches Gebiet
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pressmaschine, insbesondere eine handgeführte
Pressmaschine, zum Verpressen von Werkstücken, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer
Pressmaschine.
Stand der Technik
[0002] Im Stand der Technik sind Verfahren zum Verpressen von Werkstücken, beispielsweise
von rohrförmigen Werkstücken, insbesondere Rohre in der Installationstechnik, bekannt.
In einem bekannten Verfahren werden zwei Rohre mittels eines Pressfittings unlösbar
miteinander verbunden. Hierzu werden die Rohre in Öffnungen eines Pressfittings eingeführt,
der zur Abdichtung mit den Rohren Polymerdichtungen aufweist. Nach dem Einführen der
zu verbindenden Rohre wird der Pressfitting mittels einer geeigneten Pressmaschine
verpresst, also so plastisch verformt, dass die eigesteckten Rohre nicht mehr herausgezogen
werden können und die Dichtungen sicher abdichten.
[0003] Das Verpressen wird mit einer handgeführten und motorbetriebenen Pressmaschine durchgeführt,
das austauschbare Werkzeuge, wie beispielsweise Pressbacken mit unterschiedlichen
Größen und Geometrien aufweisen kann. Daneben sind Pressmaschinen auch für andere
Aufgaben bekannt. Beispielsweise werden Pressmaschinen zum Pressen, Crimpen oder Schneiden
von Werkstücken, zum Beispiel in der Elektroindustrie beim Verbinden von Kabelschuhen
an Kabel, verwendet.
[0004] Bei einer handgeführten Pressmaschine werden die Pressbacken zum Verpressen um den
Pressfitting herum angeordnet. Zum Schließen der Pressbacken betätigt ein Anwender
einen Betriebstaster und setzt dadurch eine elektrisch betriebene Hydraulikpumpe in
betrieb. Diese erzeugt einen Druck in einer Hydraulikflüssigkeit, die auf einen Arbeitskolben
wirkt. Der Arbeitskolben erzeugt eine hohe Presskraft, die mittels einer Presszange
auf die Oberfläche des Pressfittings ausgeübt wird, so dass dieser radial zusammengedrückt
wird und sich dabei plastisch verformt. Durch die plastische Verformung des Pressfittings
werden die Werkstücke, beispielsweise Pressfitting und Rohr, sicher miteinander verbunden.
Hierbei können auch die innenliegenden Rohre eine plastische Verformung erfahren.
[0005] Der Pressvorgang wird bei Pressmaschinen des Standes der Technik in der Regel dadurch
beendet, dass sich bei Erreichen eines bestimmten Maximaldrucks ein Überdruckventil
öffnet, sich der Hydraulikdruck abbaut und der Arbeitskolben in seine Ausgangsstellung
zurückfährt. Durch den festgelegten Maximaldruck stellt man sicher, dass eine geeignet
hohe Presskraft auf das Werkstück ausgeübt wurde, um eine ausreichende Verpressung
zu gewährleisten. Bei Erreichen des Endes des Pressvorgangs kann der Bediener den
Betriebstaster loslassen und den Elektromotor der Hydraulikpumpe abschalten. Eine
solche manuelle Steuerung der Hydraulikpumpe durch den Bediener kann einen unnötigen
Verbrauch an elektrischer Energie bedeuten und erfordert, dass der Bediener den Betriebstaster
bis zum Ende des Pressvorgangs gedrückt hält. Wenn der Bediener den Betriebstaster
vor Ende des Pressvorgangs loslässt, ist nicht sichergestellt, dass bereits eine ausreichende
Verpressung der Werkstücke erfolgt ist.
[0006] Aus der Druckschrift
EP 2 501 523 B1 ist ein handgeführtes Pressgerät zum Verpressen eines Pressfittings in der Installationstechnik
und zum Verpressen von Kabelschuhen bekannt. Zur Erzeugung der erforderlichen hohen
Presskräfte ist das Presswerkzeug mit einer elektrohydraulischen Umwandlungseinrichtung
verbunden. Als Antriebsmotor wird ein bürstenloser Elektromotor verwendet. Sobald
die erforderliche Presskraft erreicht ist, öffnet ein Überdruckventil wodurch die
Motordrehzahl sprunghaft ansteigt. Dieser Anstieg der Motordrehzahl wird von einer
Steuerung des Pressgeräts erkannt und daraufhin der Elektromotor abgeschaltet. Ein
solches Pressgerät erfordert daher eine aufwendige Überwachung und Auswertung der
Motordrehzahl.
[0007] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Pressmaschine bereitzustellen,
welche die oben genannten Nachteile überwindet und eine einfache und wirkungsvolle
Steuerung aufweist. Weiterhin soll ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer
Pressmaschine bereitgestellt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
[0008] Die oben genannten Probleme werden erfindungsgemäß durch eine Pressmaschine gemäß
Anspruch 1 und einem Verfahren zum Betreiben einer Pressmaschine gemäß Anspruch 11
gelöst.
[0009] Insbesondere werden die oben genannten Probleme gelöst durch eine Pressmaschine zum
Verpressen von Werkstücken, aufweisend eine Hydraulikpumpe, zum Fördern einer Hydraulikflüssigkeit;
einen Elektromotor, zum Antreiben der Hydraulikpumpe; einen Arbeitskolben, der mit
einem Ausgang der Hydraulikpumpe in hydraulischer Verbindung steht; ein Überdruckventil,
welches mit dem Ausgang der Hydraulikpumpe in hydraulischer Verbindung steht und welches
bei einem bestimmten voreingestellten Überdruck der Hydraulikflüssigkeit öffnet; eine
elektronische Steuerung zum Ansteuern des Elektromotors; und einen Sensor, der den
Zustand des Überdruckventils überwacht und ein elektrisches Signal, das den Zustand
des Überdruckventils beschreibt, an die elektronische Steuerung ausgibt.
[0010] Durch die Überwachung des Zustands des Überdruckventils durch den Sensor, erkennt
die elektronische Steuerung den Zustand des Überdruckventils, etwa ob dieses geschlossen
oder geöffnet ist und kann die Pressmaschine entsprechend steuern. Insbesondere kann
damit der Pressvorgang automatisch bis zum Ende durchgeführt werden, indem die Steuerung
den Elektromotor so lange betreibt, bis das Überdruckventil auslöst und dann den Elektromotor
anhält. Hierdurch wird sichergestellt, dass der notwendige Pressdruck erreicht wird
und es wird elektrische Energie eingespart, da der Elektromotor nur so lange wie notwendig
betrieben wird. Dies ist insbesondere bei akkubetriebenen Pressgeräten vorteilhaft.
Daneben kann erkannt werden, ob bei einer manuellen Steuerung der Pressmaschine durch
den Benutzer, der notwendige Pressdruck erreicht wurde oder nicht.
[0011] Bevorzugt weist das Überdruckventil einen beweglichen Ventilkolben auf, der mittels
einer Feder gegen einen Ventilsitz vorgespannt ist. Ein federvorgespanntes Überdruckventil
ist besonders zuverlässig im Betrieb und erlaubt es durch Einstellen der Vorspannung
der Feder einen gewünschten Auslösedruck einzustellen.
[0012] Bevorzugt weist der Sensor einen Magnetsensor auf, der durch einen Magneten an dem
Überdruckventil beeinflusst wird. Eine magnetische Betätigung des Sensors ist besonders
zuverlässig und einfach zu realisieren. Hierzu muss lediglich ein Magnet an einem
beweglichen Teil des Überdruckventils, etwa dem Ventilkolben, angebracht werden. Der
dann sich mit dem Ventilkolben bewegende Magnet wirkt über sein Magnetfeld auf den
Magnetsensor ein, ohne dass hierfür ein mechanischer oder elektrischer Kontakt notwendig
ist. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Detektion und insgesamt der Pressmaschine.
Auch kann der Hallsensor selbst ein Magnet beinhalten, wobei dann die Erkennung durch
die Änderung des Magnetfeldes erfolgt, z.B. durch die Bewegung eines ferro-magnetisch
ausgebildeten Kolbens
[0013] Bevorzugt weist der Magnetsensor einen Hallsensor auf. Der Magnetsensor kann einen
Hallsensor aufweisen, der ein Magnetfeld sehr zuverlässig detektieren kann. Hierbei
ist das Ausgangsignal abhängig von der Größe des Magnetfeldes, so dass der Abstand
zwischen Magnet und Hallsensor kontinuierlich erfasst werden kann. Damit ist eine
besonders genaue und zuverlässige Detektion des Zustands des Überdruckventils möglich,
da sowohl der geschlossene als auch der geöffnete Zustand des Überdruckventils durch
ein eindeutiges elektrisches Signal erfasst werden kann.
[0014] Bevorzugt weist der Magnetsensor einen Reedkontakt auf. Ein Reedkontakt ist eine
besonders kostengünstige Art eines Magnetsensors.
[0015] Bevorzugt weist der Magnetsensor einen induktiven Sensor auf. Bei der Verwendung
eines induktiven Sensors kann bevorzugt die Änderung eines Magnetfeldes erfasst werden.
Hierbei induziert bevorzugt der sich bewegende Magnet an dem Überdruckventil eine
Spannung ein einen induktiven Sensor, beispielsweise in eine Spule. Diese Spannung
kann von der Steuerung detektiert werden.
[0016] Bevorzugt weist der Ventilkolben einen Dauermagnet auf. Durch einen Dauermagnet am
Ventilkolben kann der Zustand des Überdruckventils besonders einfach detektiert werden.
Der Dauermagnet bewegt sich beim Öffnen oder Schließen des Überdruckventils zusammen
mit dem Ventilkolben, wodurch sich das vom Dauermagnet erzeugte Magnetfeld in Bezug
zu einem feststehenden Magnetsensor ändert. Dieses Magnetfeld oder die Änderung des
Magnetfeldes kann durch den Magnetsensor detektiert werden.
[0017] Bevorzugt kann der Ventilkolben auch einen invers angeordneten Magnet, beispielsweise
ein Dauermagnet, enthalten, der in Kombination mit einem weiteren Magnetsensor, die
Sicherheit der Signalisierung erhöht. Hierbei kann beispielsweise durch den ersten
Magnetsensor die offene Stellung des Ventilkolbens aktiv detektiert werden und durch
den zweiten Magnetsensor die geschlossene Stellung des Ventilkolbens aktiv detektiert
werden. Damit liegen an der Steuerung für beide Zustände des Überdruckventils genau
definierte Signale an und die Ansteuerung der Pressmaschine wird unempfindlich gegenüber
von außen einwirkende Magnetfelder.
[0018] Bevorzugt kann der sowohl der normal angeordnete Magnet als auch der invers angeordnete
Magnet auch ein Elektromagnet sein, der erst nach dem Starten des Pressvorgangs ein
Magnetfeld erzeugt. Damit kann die Steuerung die Signale der Magnetsensoren schon
im Ruhezustand auswerten und mit denen nach dem Starten vergleichen. Dadurch ist es
möglich, Störsignale durch von außen einwirkende Magnetfelder zu erkennen und herauszufiltern.
[0019] Bevorzugt weist der Sensor einen optischen Sensor auf. Der Zustand des Überdruckventils
kann auch optisch detektiert werden. Hierbei wird ein optischer Sensor eingesetzt,
der bevorzugt auf die Veränderung des Lichteinfalls aufgrund einer mechanischen Bewegung
des Ventilkolbens reagiert. Beispielsweise könnte am Ventilkolben eine Blende angebracht
sein, die in den Zwischenraum einer Gabellichtschranke eintritt, wenn sich der Ventilkolben
verschiebt.
[0020] Bevorzugt weist der Sensor einen elektrischen Schalter auf. Ein elektrischer Schalter
ist eine besonders kostengünstige Art eines Sensors. Beispielsweise kann der elektrische
Schalter so angeordnet sein, dass der Ventilkolben bei seiner Verschiebung unmittelbar
auf den elektrischen Schalter einwirkt.
[0021] Bevorzugt weist der Sensor einen kapazitiven Sensor auf. Die Überwachung des Zustands
des Überdruckventils kann auch auf kapazitivem Wege erfolgen. Hierzu kann ein kapazitiver
Sensor gebildet werden, beispielsweise indem der Ventilkolben einen beweglichen Teil
und eine feststehende Elektrode einen feststehenden Teil eines kapazitiven Sensors
bildet. Dann kann über die Bestimmung der elektrischen Kapazität zwischen Ventilkolben
und Elektrode der Abstand zwischen Ventilkolben und Elektrode und damit der Schaltzustand
des Überdruckventils bestimmt werden.
[0022] Bevorzugt ist der Elektromotor ein bürstenloser Gleichstrommotor. Ein solcher bürstenloser
Gleichstrommotor kann sehr genau geregelt werden und ist sehr wartungsarm bei gleichzeitig
hoher Leistung.
[0023] Die oben genannten Probleme werden weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben
einer Pressmaschine zum Verpressen eines Werkstücks, aufweisend die folgenden Schritte:
- 1. Antreiben einer Hydraulikpumpe mittels eines Elektromotors;
- 2. Fördern einer Hydraulikflüssigkeit mittels der Hydraulikpumpe;
- 3. Öffnen eines Überdruckventils, welches mit dem Ausgang der Hydraulikpumpe in hydraulischer
Verbindung steht, bei einem bestimmten voreingestellten Überdruck der Hydraulikflüssigkeit;
- 4. Überwachen des Zustands des Überdruckventils mittels eines Sensors;
- 5. Ausgeben eines elektrischen Signals an eine elektronische Steuerung, wobei das
Signal den Zustand des Überdruckventils beschreibt; und
- 6. Ansteuern des Elektromotors durch die elektronische Steuerung basierend auf dem
Signal.
[0024] Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die elektronische Steuerung ebenfalls den
Zustand des Überdruckventils überwachen, und feststellen ob dieses geschlossen oder
geöffnet ist und kann die Pressmaschine entsprechend steuern. Insbesondere kann damit
der Pressvorgang automatisch bis zum Ende durchgeführt werden, indem die Steuerung
den Elektromotor so lange betreibt, bis das Überdruckventil auslöst und dann den Elektromotor
anhält. Hierdurch wird sichergestellt, dass der notwendige Pressdruck erreicht wird.
Zudem wird elektrische Energie eingespart, da der Elektromotor von der Steuerung nur
so lange wie notwendig betrieben wird. Bevorzugt weist das Verfahren den Schritt des
Bestimmens des Abstands zwischen einem beweglichen Teil des Überdruckventils und einem
bezüglich der Pressmaschine feststehenden Teils durch den Sensor auf. Über den Abstand
eines Teils Überdruckventils, insbesondere des Ventilkolbens, und einem bezüglich
der Pressmaschine feststehenden Teils kann der Zustand des Überdruckventils besonders
einfach und zuverlässig ermittelt werden.
[0025] Bevorzugt erfolgt der Schritt des Bestimmens des Abstands:
- a. optisch, wobei der Sensor ein optischer Sensor umfasst;
- b. magnetisch, wobei der Sensor einen Magnetsensor umfasst;
- c. magnetisch, wobei der Sensor einen Hallsensor umfasst;
- d. magnetisch, wobei der Sensor einen Reedkontakt umfasst;
- e. induktiv, wobei der Sensor einen induktiven Sensor umfasst;
- f. elektro-mechanisch, wobei der Sensor einen elektrischen Schalter umfasst; und/oder
- g. kapazitiv, wobei der Sensor einen kapazitiven Sensor umfasst.
[0026] Bevorzugt kann der Sensor sowohl den geschlossenen als auch den offenen Zustand des
Überdruckventils detektieren. Damit erhöht sich die Zuverlässigkeit der Steuerung,
da dann auch der Ausfall des Sensors oder eine Störung der Verbindung zwischen Sensor
und Steuerung erkannt werden kann. Zudem können dadurch Störeinflüsse von externen
Magnetfeldern erkannt und herausgefiltert werden.
[0027] Bevorzugt können anstelle eines einzelnen Sensors, zu diesem Zweck auch zwei oder
mehr Sensoren verwendet werden.
[0028] Bevorzugt kann der Sensor kontinuierlich den Abstand zwischen dem beweglichen Teil
des Überdruckventils und dem bezüglich der Pressmaschine feststehenden Teils detektieren.
Eine kontinuierliche Bestimmung des Abstands ermöglicht eine kontinuierliche Einstellung
der Detektionsschwelle für die Zustände des Überdruckventils auf elektronischem Wege.
Hierdurch sind keine mechanischen Einstellungen am Sensor notwendig.
Kurze Beschreibung der Figuren
[0029] Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand
der beigefügten Figuren dargestellt. Dabei zeigt:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Pressmaschine in der Form
eines hydraulisches Handpressgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung;
- Fig. 2A
- eine Schnittansicht eines Teils der Pressmaschine mit geschlossenem Überdruckventil;
und
- Fig. 2B
- die Schnittansicht nach Fig. 2A mit geöffnetem Überdruckventil.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
[0030] Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug
auf die beigefügten Figuren im Detail beschrieben.
[0031] Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines hydraulisches Handpressgerät 10 mit hydraulischer
Kraftübertragungseinheit. Bei diesem hydraulischen Handpressgerät treibt ein Elektromotor
20 über ein Getriebe 22 einen daran angeschlossenen Exzenter 24 an. Bevorzugt ist
der Elektromotor 20 ein bürstenloser Gleichstrommotor, der von einer Steuerung 40
mit entsprechend moduliertem Strom aus einem Akku oder einer kabelgebundenen Stromversorgung
(nicht dargestellt) versorgt wird. Ein handelsüblicher Gleichstrommotor 20 mit Kommutator
kann ebenfalls verwendet werden. Das Getriebe 22 reduziert die Drehzahl des Elektromotors
20 und erhöht das Drehmoment zur Betätigung einer Hydraulikpumpe 27. Der an das Getriebe
angeschlossene Exzenter 24 wandelt die Drehbewegung der Ausgangswelle des Getriebes
22 in eine eindimensionale oszillierende Bewegung um, um die Hydraulikpumpe 27, die
als Kolbenpumpe ausgebildet ist, anzutreiben.
[0032] Die Hydraulikpumpe 27 pumpt aufgrund ihrer Bewegung eine Hydraulikflüssigkeit 70
aus einem Reservoir in einen Arbeitszylinder 25, wodurch der Hydraulikdruck im Arbeitszylinder
25 ansteigt. Der steigende Hydraulikdruck drückt einen im Zylinder 25 beweglich geführten
Arbeitskolben 28 in der Darstellung der Fig. 1 nach links, in Richtung des Befestigungsbereichs
für austauschbare Pressbacken 30 (nicht im Detail dargestellt). Durch die Verwendung
eines großen Kolbendurchmessers kann der Arbeitskolben 28 einen sehr hohen Druck auf
die Pressbacken übertragen.
[0033] Der Arbeitskolben 28 ist mechanisch mit Rollen 29 verbunden, welche sich mit der
Bewegung des Arbeitskolben 28 mitbewegen. Die Rollen 29 bewegen sich in üblicher Weise
zwischen geneigte Enden von Pressbacken 30, die somit geschlossen werden und das Werkstück
mit hoher Kraft plastisch verformen können. Im Betrieb überträgt sich dadurch der
Hydraulikdruck direkt proportional auf das angeschlossenen Pressbacken 30, und erzeugt
eine dem Hydraulikdruck direkt proportionale Presskraft auf das Werkstück.
[0034] Zum Starten des Pressvorgangs kann der Benutzer einen Betriebstaster 41 betätigen,
der elektrisch mit der Steuerung 40 verbunden ist. Die Steuerung 40 erkennt die Betätigung
des Betriebstasters 40 und steuert daraufhin den Elektromotor 20 geeignet an, so dass
dieser die Hydraulikpumpe 27 über den Exzenter 24 antreibt. Die Hydraulikpumpe 27
pumpt ausgangsseitig die Hydraulikflüssigkeit in den Arbeitszylinder 25 um den Arbeitskolben
zu bewegen.
[0035] Durch den beim Verpressen steigenden Hydraulikdruck P und die damit steigende Presskraft
auf das Werkstück bzw. den Fitting, wird das Werkstück verpresst und plastisch verformt.
[0036] Am Ende des Pressvorgangs ist der Hydraulikdruck auf einen vorbestimmten maximalen
Druck angestiegen, bei dem eine sichere Verpressung der Werkstücke gewährleistet ist.
Ist der vorbestimmte Druck erreicht öffnet ein Überdruckventil 50, wodurch sich der
Hydraulikdruck im Arbeitszylinder 25 abbaut und der Arbeitskolben 28 aufgrund einer
Federvorspannung in seine Ausgangsstellung zurückfährt.
[0037] Das Öffnen des Überdruckventils 50 bei Erreichen des vorbestimmten Drucks wird durch
einen Sensor 60 detektiert, der signaltechnisch mit der Steuerung 40 verbunden ist.
Der Steuerung 40 wird somit das Öffnen des Überdruckventils 50 signalisiert, so dass
sie den Elektromotor 20 stoppen kann.
[0038] Details des Überdruckventils 50 und eines beispielhaften Sensors 60 sind in den Figuren
2A und 2B dargestellt. Fig. 2A zeigt das Überdruckventil 50 in seinem geschlossenen
Zustand. Das Überdruckventil 50 umfasst einen beweglichen Ventilkolben 52, der mittels
einer Feder 56, hier einer Spiralfeder, gegen einen Ventilsitz 51 vorgespannt ist.
Die Vorspannung der Feder 56 kann über eine Einstellschraube 58 eingestellt werden,
um damit den voreingestellten Druck P
v einzustellen, bei dem das Überdruckventil 50 am Ende des Pressvorgangs öffnen soll.
Das Überdruckventil 50 ist mit dem Ausgang der Hydraulikpumpe 27 hydraulisch verbunden
und erfährt daher der Hydraulikdruck, der auf den Arbeitszylinder 25 wirkt. Bei einem
Druck P
1 < P
v ist das Überdruckventil 50 geschlossen, wobei der Ventilkolben 52 mit dem Ventilsitz
51 abdichtet.
[0039] Bei einem Hydraulikdruck von P
2 >= P
v, wie in Fig. 2B dargestellt, öffnet das Überdruckventil 50, indem der Ventilkolben
52 entgegen der Kraft der Feder 56 nach rechts verschoben wird. Hierbei kann Hydraulikflüssigkeit
70 aus dem Ringspalt zwischen Ventilkolben 52 und Ventilsitz 51 austreten, wie durch
das Bezugszeichen 72 dargestellt. Hierdurch sinkt der Druck auf der Ausgangsseite
der Hydraulikpumpe 27 bzw. der auf den Arbeitszylinder 25 wirkende Druck und der Arbeitskolben
28 kann sich in seine Ausgangsposition zurückbewegen.
[0040] In der schematisch dargestellten Ausführungsform weist der Ventilkolben 52 eine Staudruckfläche
57 auf, die bewirkt, dass das Überdruckventil 50
offen bleibt, wenn Hydraulikflüssigkeit 72 aus dem Ringspalt zwischen Ventilkolben
52 und Ventilsitz 51 austritt. Damit kann sich der Druck im Arbeitszylinder 25 soweit
abbauen, und die Hydraulikflüssigkeit 70 soweit austreten, dass sich der Arbeitskolben
28 in seine Ausgangsposition zurückbewegen kann.
[0041] In einer alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt) weist der Ventilkolben
52 keine Staudruckfläche 57 auf und wird das Überdruckventil 50 wieder schließen,
sobald genügend Druck hierzu abgebaut ist. Eine Entleerung des Arbeitszylinders 25
kann dann durch ein separates Hydraulikventil (nicht dargestellt) erfolgen, welches
von der Steuerung 40 beispielsweise elektrisch angesteuert werden kann.
[0042] Daneben ist es in einer weiteren alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt)
möglich, dass der Ventilkolben 52 keine Staudruckfläche 57 aufweist, und die Steuerung
40 den Ventilkolben 52 kontrolliert in seiner offenen Stellung hält, beispielsweise
auf elektro-magnetischem Weg.
[0043] Daneben ist es in einer weiteren alternativen Ausführungsform (nicht dargestellt)
möglich, dass der Ventilkolben 52 keine Staudruckfläche 57 aufweist, jedoch in seiner
offenen Stellung mechanisch einrastet. Die Rastung kann dann wieder aufgehoben werden,
wenn der Arbeitskolben 28 sich in seine Ausgangsposition zurückbewegt hat.
[0044] Der Zustand des Überdruckventils 50 kann durch einen Sensor 60 überwacht werden.
Insbesondere gibt der Sensor 60 ein elektrisches Signal an die Steuerung 40 aus, wenn
das Überdruckventil 50 nach Erreichen des voreingestellten Drucks P
v öffnet. Daneben kann der Sensor 60 auch ein anderes Signal ausgeben, wenn das Überdruckventil
50 geschlossen ist. Es ist auch möglich, dass der Sensor 60 ein entsprechendes Signal
ausgibt, wenn das Überdruckventil 50 vom geschlossenen zum geöffneten Zustand wechselt,
oder vom geöffneten zum geschlossenen Zustand.
[0045] In der bevorzugten Ausführungsform besteht der Sensor 60 aus einem magnetischen Sensor,
der an einem feststehenden Gehäusebauteil 62 angebracht ist und elektrisch mit der
Steuerung 40 verbunden ist. Der Sensor 60 reagiert auf ein Magnetfeld 55, das von
einem Permanentmagnet 54 erzeugt wird, der an einem Ende des Ventilkolbens 52, angeordnet
ist. Das Magnetfeld 55 zwischen Permanentmagnet 54 und Sensor 60 ändert sich, wenn
sich der Ventilkolben 52 beim Öffnen oder Schließen des Überdruckventils 50 bewegt.
Hierbei ändert sich der Abstand zwischen dem Permanentmagnet 54 und Sensor 60 von
einer Länge L
1 im geschlossenen Zustand auf eine geringere Länge L
2 im geöffneten Zustand des Überdruckventils 50.
[0046] Der Sensor 60 kann ein induktiver Sensor mit einer Induktionsspule aufweisen, die
bei einer Veränderung des Magnetfeldes 55 eine induzierte Spannung erzeugt, die ausgewertet
werden kann. Beispielsweise kann die Steuerung 40 die induzierte Spannung integrieren,
um eine relative Änderung des Signals zu detektieren. Diese integrierte Spannung wird
dann vom der Steuerung mit einem Schwellwert verglichen, der für die Öffnung des Überdruckventils
50 charakteristisch ist.
[0047] Der Sensor 60 kann auch einen Hallsensor aufweisen, der auf die Veränderungen des
Magnetfeldes reagiert. Auch hier kann eine Auswertung der Sensorsignale auf die oben
beschriebene Weise erfolgen.
[0048] Alternativ kann der Sensor 60 einen Reedkontakt aufweisen, der bei einer bestimmten
Stärke des Magnetfeldes 55, also ab einem bestimmten Abstand zwischen Permanentmagnet
54 und Sensor 60 einen elektrischen Kontakt öffnet oder schließt. Dieses Schalten
des Reedkontaktes kann durch die Steuerung 40 erkannt werden.
[0049] Alternativ kann der Sensor 60 auch einen optischen Sensor (nicht dargestellt) aufweisen,
der die Veränderung einer optischen Eigenschaft, beispielsweise eine Veränderung einer
Lichtstärke erfasst. Beispielsweise könnte am Ventilkolben 52 eine Blende angebracht
sein, die in den Zwischenraum einer Gabellichtschranke eintritt, wenn sich der Ventilkolben
52 beim Öffnen des Überdruckventils 50 verschiebt.
[0050] Alternativ kann der Sensor 60 auch einen elektrischen Schalter (nicht dargestellt)
aufweisen, der durch den Ventilkolben 52 auf mechanische Weise betätigt wird. Beispielsweise
kann der elektrische Schalter so angeordnet sein, dass der Ventilkolben 52 bei seiner
Verschiebung unmittelbar auf den elektrischen Schalter einwirkt und diesen schaltet.
[0051] Alternativ kann der Sensor 60 einen kapazitiven Sensor aufweisen (nicht dargestellt).
Hiermit kann die Überwachung des Zustands des Überdruckventils 50 kann auch auf kapazitivem
Wege erfolgen. Die Steuerung 40 misst dann die veränderliche elektrische Kapazität
eines kapazitiven Sensors, der beispielsweise aus dem Ventilkolben 52 als beweglichen
Teil und einer mit dem Gehäuse verbundenen Elektrode als einen feststehenden Teil
gebildet wird. Dann kann über die Bestimmung der elektrischen Kapazität zwischen Ventilkolben
und Elektrode der Abstand zwischen Ventilkolben 52 und Elektrode und damit der Schaltzustand
des Überdruckventils 50 bestimmt werden.
[0052] Basierend auf dem Signal des jeweiligen Sensors 60 steuert die Steuerung 40 den Pressvorgang
der Pressmaschine 10. Wenn der notwendige Pressdruck erreicht ist und das Überdruckventil
bei Erreichen des voreingestellten Drucks P
v öffnet, kann die Steuerung 40 unmittelbar oder nach Ablauf einer bestimmten Nachlaufzeit
die Bewegung des Elektromotors 20 stoppen. Hierdurch wird der Elektromotor 20 automatisch
bei Ende des Pressvorgangs durch die Steuerung 40 abgeschaltet, ohne dass der Benutzer
hierzu tätig werden müsste. Dies erhöht einerseits die Benutzerfreundlichkeit der
Pressmaschine 10 und vermindert den Energieverbrauch. Weiterhin kann dadurch die Steuerung
40 den Pressvorgang vollautomatisch bis zu seinem erfolgreichen Abschluss steuern.
Bezugszeichenliste
[0053]
- 10
- Pressgerät
- 20
- Elektromotor
- 22
- Getriebe
- 24
- Exzenter
- 25
- Arbeitszylinder
- 26
- hydraulisches System
- 27
- Kolbenpumpe
- 28
- Kolben
- 29
- Rollen
- 30
- Befestigungsbereich für austauschbares Werkzeug
- 40
- Steuerung
- 50
- Überdruckventil
- 51
- Ventilsitz
- 52
- Ventilkolben
- 54
- Permanentmagnet
- 55
- Magnetfeld
- 56
- Feder
- 57
- Staudruckfläche
- 58
- Einstellmutter
- 60
- Sensor
- 62
- feststehendes Teil/Gehäuseteil
- 70
- Hydraulikflüssigkeit
1. Pressmaschine (10) zum Verpressen von Werkstücken, aufweisend:
a. eine Hydraulikpumpe (27), zum Fördern einer Hydraulikflüssigkeit (70);
b. einen Elektromotor (20), zum Antreiben der Hydraulikpumpe (27);
c. einen Arbeitszylinder (25), der mit einem Ausgang der Hydraulikpumpe (27) in hydraulischer
Verbindung steht;
c. ein Überdruckventil (50), welches mit dem Ausgang der Hydraulikpumpe (27) in hydraulischer
Verbindung steht und welches bei einem bestimmten voreingestellten Druck (Pv) der Hydraulikflüssigkeit (70) öffnet;
d. eine elektronische Steuerung (40) zum Ansteuern des Elektromotors (20); und
e. einen Sensor (60), der den Zustand des Überdruckventils (50) überwacht und ein
Signal, das den Zustand des Überdruckventils (50) beschreibt, an die elektronische
Steuerung (40) ausgibt.
2. Pressmaschine nach Anspruch 1, wobei das Überdruckventil (50) einen beweglichen Ventilkolben
(52) aufweist, der mittels einer Feder (56) gegen einen Ventilsitz (51) vorgespannt
ist.
3. Pressmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Sensor (60) einen Magnetsensor
(60) aufweist, der durch einen Magneten (54) an dem Überdruckventil (50) beeinflusst
wird.
4. Pressmaschine nach Anspruch 3, wobei der Magnetsensor (60) einen Hallsensor aufweist.
5. Pressmaschine nach Anspruch 3, wobei der Magnetsensor (60) einen Reedkontakt aufweist.
6. Pressmaschine nach Anspruch 3, wobei der Magnetsensor (60) einen induktiven Sensor
aufweist.
7. Pressmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der Ventilkolben (52) einen
Dauermagnet (54) aufweist.
8. Pressmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Sensor (60) einen optischen
Sensor aufweist.
9. Pressmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Sensor (60) einen elektrischen
Schalter aufweist.
10. Pressmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Elektromotor (20) ein bürstenloser
Gleichstrommotor ist.
11. Verfahren zum Betreiben einer Pressmaschine (10) zum Verpressen eines Werkstücks,
aufweisend die folgenden Schritte:
1. Antreiben einer Hydraulikpumpe (27) mittels eines Elektromotors (20);
2. Fördern einer Hydraulikflüssigkeit (70) mittels der Hydraulikpumpe (27);
3. Öffnen eines Überdruckventils (50), welches mit dem Ausgang der Hydraulikpumpe
(27) in hydraulischer Verbindung steht, bei einem bestimmten voreingestellten Druck
(Pv) der Hydraulikflüssigkeit (70);
4. Überwachen des Zustands des Überdruckventils (50) mittels eines Sensors (60);
5. Ausgeben eines Signals an eine elektronische Steuerung (40), wobei das Signal den
Zustand des Überdruckventils (50) beschreibt; und
6. Ansteuern des Elektromotors (20) durch die elektronische Steuerung (40) basierend
auf dem Signal.
12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei aufweisend den Schritt des Bestimmens des Abstands
(L) zwischen einem beweglichen Teil (52) des Überdruckventils (50) und einem bezüglich
der Pressmaschine (10) feststehenden Teils (62) durch den Sensor (60).
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt des Bestimmens des Abstands (L) erfolgt:
a. optisch, wobei der Sensor (60) einen optischen Sensor umfasst;
b. magnetisch, wobei der Sensor (60) einen Magnetsensor umfasst;
c. magnetisch, wobei der Sensor (60) einen Hallsensor umfasst;
d. magnetisch, wobei der Sensor (60) einen Reedkontakt umfasst;
e. induktiv, wobei der Sensor (60) einen induktiven Sensor umfasst;
f. elektro-mechanisch, wobei der Sensor (60) einen elektrischen Schalter umfasst;
und/oder
g. kapazitiv, wobei der Sensor (60) einen kapazitiven Sensor umfasst.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Sensor (60) sowohl den geschlossenen
als auch den offenen Zustand des Überdruckventils (50) detektieren kann.
15. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Sensor (60) kontinuierlich den Abstand (L) zwischen
dem beweglichen Teil (52) des Überdruckventils (50) und dem bezüglich der Pressmaschine
(10) feststehenden Teils (62) detektieren kann.