EP1230998A2 - Verfahren zum automatischen Steuern von elektro-hydraulischen Handwerkzeugen und Anordnung hierfür - Google Patents
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- EP1230998A2 EP1230998A2 EP02000190A EP02000190A EP1230998A2 EP 1230998 A2 EP1230998 A2 EP 1230998A2 EP 02000190 A EP02000190 A EP 02000190A EP 02000190 A EP02000190 A EP 02000190A EP 1230998 A2 EP1230998 A2 EP 1230998A2
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- B25B27/00—Hand tools, specially adapted for fitting together or separating parts or objects whether or not involving some deformation, not otherwise provided for
- B25B27/02—Hand tools, specially adapted for fitting together or separating parts or objects whether or not involving some deformation, not otherwise provided for for connecting objects by press fit or detaching same
- B25B27/10—Hand tools, specially adapted for fitting together or separating parts or objects whether or not involving some deformation, not otherwise provided for for connecting objects by press fit or detaching same inserting fittings into hoses
Definitions
- the invention relates to a method for the automatic control of electro-hydraulic hand tools according to the generic term of Claim 1 and an arrangement here for according to the preamble of Claim 3.
- DE 21 36 782 C2 is a pneumatically or hydraulically driven Hand tool with a working piston and a press head known for making pipe connections.
- the working piston will after each pressing process by a return spring in the starting position led back.
- the generation and control of pressure medium is not Part of the hand tool and also not described.
- US-A-2 254 613 describes a hydraulic press with a hand pump, known with a working piston and a press head, in which the working piston also after each pressing process by its return spring is returned to the starting position.
- the return movement is carried out automatically by a bypass in the end arranged and pilot operated pressure relief valve that has a cone tip and has a downstream larger valve plate, which after the opening the cone tip takes effect. This will get the valve on Hysteresis behavior, i.e., even with decreasing pressure, the Hydraulic fluid kept open.
- the hand press also has one Emergency release button. An electrical or electronic control of the Hydraulic system is neither intended nor because of the hand pump possible.
- DE 195 35 691 C1 from the same applicant is an electro-hydraulic one Hand tool known that also a piston owns and is intended for attaching a press head. there the working piston is also replaced after each pressing process Return spring returned to the starting position. The return movement takes place until. End automatically by means of a bypass Valve system. An electrical or electronic control of the Hydraulic system is not provided. Rather, there is a hydraulic-mechanical Locking of the operating switch until termination of the pressing process. A press head for this is in DE 44 46 504 C1 described.
- JP 11198058 A makes it purely electrical powered tool for making beads known the course monitor the motor current by a current sensor. At the exceeding a specified value for the motor current is a Microcomputer started with a timer. When exceeding two seconds and a smaller increase in the motor current lights up an LED to indicate to the operator that the pressing process is finished. Neither is monitoring the response of one (not disclosed) pressure relief valve by current measurement still discloses the automatic engine shutdown after falling below a saved lower current value.
- the invention is based on the object of a hand tool of the genus described above, in which the Pump motor at least essentially due to the pressure curve in the Hydraulic system is controlled.
- the task at hand is fully met solved, in particular a hand tool of the type described Specified genus in which the pump motor at least essentially is controlled by the pressure curve in the hydraulic system.
- the Invention is based on the consideration that the motor current of the pump motor a sufficiently accurate or proportional representation of the pressure curve in the hydraulic system and thus the development of forces during the work process and that this property after conversion of the motor current in electrical or electronic signals for control and monitoring the work process by a microprocessor with data storage and storage locations for predeterminable and possibly changeable setpoints and Operating parameters can be used.
- the signal evaluation can be done in Connection with stored time-dependent signals and process parameters be further developed. Further advantages are in the detailed description specified.
- Figure 1 is a drive cylinder 1 with a one-sided working piston 2 shown, which is acted upon by a return spring 3 and has a piston rod 4.
- This piston rod can e.g. with spreading rollers for an exchangeable press head, not shown here be provided, as for the radial pressing of pipe couplings is used.
- the hand tool has a pump 5 which is in a delivery line 6 is arranged between a tank 7 and the drive cylinder 1, and a return line 8 provided as a bypass, which connects the drive cylinder 1 connects to the tank 7 and in the a pilot-operated pressure relief valve 9 is arranged with hysteresis.
- the interpretation and Adjustment of the pressure relief valve 9 (spring / valve surface) must in any case be such that the valve does not reach the predetermined maximum Press force opens (safety of the press connection).
- the dependencies are et al the following: 1. On the deformation resistance (depending on the pipe material, Pipe pairing and pipe diameter) and 2. of the hydraulic fluid in connection with flow cross sections, viscosity and temperature.
- the pressure relief valve 9 is designed in the direction that with the hand tool e.g. by exchanging the press head pipe connections with different diameters (e.g. from 16 to 54 mm Diameter) can be produced, the interpretation of the largest possible diameter of the pipe connection in addition one Security surcharge corresponds. In all cases, the pressure increases at the end of a pressing process in that the press jaws of the press head meet each other. This is also the case with press heads for tube diameters at the bottom of the range above. the Pressure relief valve 9 is still an emergency release lever, not shown here assigned, with which the valve can be opened by hand at any time.
- Check valves 10 and 11 are provided on both sides of the pump 5.
- the hydraulic part of the arrangement is e.g. in US-A-2,254,613 described, but in connection with a hand pump.
- the pump 5 is powered by an electric pump motor 12 driven, in its supply line 13 as a semiconductor switch (e.g. MOS) trained circuit breaker 14 is arranged, through which the pump motor 12 depending on current and time by a Microprocessor 15 is controlled.
- a current sensor 16 is arranged, the output the microprocessor 15 via a line 17 for comparison with at least a stored setpoint for the motor current is applied.
- the associated output of the microprocessor 15 is the circuit breaker 14 connected via a line 18.
- the Electronic control is based on two principles, namely a) current dependent and b) time dependent.
- the current sensor 16 detects the Current consumption "i" of the motor and thereby the pressing force "K".
- the pressing force is approximately proportional to the current consumption.
- the current draw is also roughly proportional to the hydraulic pressure "P" (see also Figure 2).
- the microprocessor has a data memory designed as an EEPROM 19 with at least one memory location for a setpoint for the Motor current and with at least two additional storage locations for one minimum and a maximum duty cycle of the pump motor 12 assigned.
- the operating programs and are also in this data memory Setpoints for pressures and time values are stored, which is based on the following Figure 2 is explained in more detail.
- the arrangement also has a power source 20, which acts as a power supply, Mains connection, but is preferably designed as an accumulator. Between this current source 20 for the motor current and the microprocessor 15 is a voltage sensor 21 for measuring the voltage the current source 20 is arranged, and the voltage sensor 21 is closed Control purposes the microprocessor 15 connected via a line 22.
- the control serves among other things the state of charge of the battery or Mains voltage so that malfunctions are switched off. Becomes for example a comparison value for stored in the data memory 19 the voltage falls below, then the pump motor is immediately again turned off because the capacity is no longer for proper Pressing process is sufficient.
- the microprocessor 15 is an analog-to-digital converter 24 assigned to which the outputs of the current sensor 16 and Voltage sensor 21 are connected.
- the microprocessor 15 has four switches 25 connected in parallel activated for position-independent operation of the hand tool, e.g. for operation with the right or left hand and / or for the Operation of the device in different spatial positions due to confined spaces Space can be limited when working.
- a signal device 26 for the respective Operating state of the hand tool connected which preferably is designed as a multi-color display, for example as a two-color LED with the primary colors red and yellow, which when mixed into one lead orange signal, which is explained in more detail below.
- the microprocessor 15 also has internal data storage for the Operating history of the hand tool and an interface 27 for the Querying the saved operating history via an infrared transmitter 28.
- the data storage designed as counters are with each work process incremented.
- a total counter counts all work processes since the manufacture of the device.
- a maintenance counter ensures compliance with the necessary maintenance cycles. Does this counter e.g. 10,000 operations registered, the signaling device 26 flashes after each work process "yellow" five times to indicate to the operator that an inspection is due. This state remains until the maintenance counter by a handheld terminal via the interface 27 back to zero is set.
- about the infrared transmitter 28 can also by means of the handheld terminal all values stored in the data memories are read out and edited become. This affects not only the meter readings, but also the saved ones Parameters that adjust the entire device mechanics, enable including the motor and the power storage to the electronics. After charging the device, it works fully automatically.
- FIG. 2 now shows curve representations of the current profiles "i" of various operating states over time "t".
- the pump motor is switched on via the power switch 14 at time t1.
- a corresponding starting current i anl immediately arises , which drops rapidly to an idling current i empty , which is represented by the curve section K1.
- the time period ⁇ t between t1 and t2 is stored as a blocking time and is, for example, 400 ms. If the switch is pressed for less than ⁇ t, the motor is switched off again immediately to prevent accidental operations from initiating a work process.
- switches 25 are blocked; she can be released.
- Another Locking time of a similar duration can be prevented from the electronics the starting current peak is recorded and saved.
- the voltage of the accumulator (as current source 20) is measured.
- a five red flashing of the signaling device 26 is a sign that the accumulator is discharged.
- the engine idling current i empty is also measured and stored once. This value is used to detect the actuation of the EMERGENCY release lever (not shown).
- the engine is switched off again, and the signaling device 26 shows an erroneous flashing of orange five times Operation, for example that a machine defect is present or no work tool, e.g. a press head, was used, or that the EMERGENCY release lever was actuated immediately after starting.
- Figure 2 shows the following: If the pump motor open after opening of the pressure relief valve 9 continue beyond t5, the pressure drops Motor current continues according to the dashed curve section K4 from, but only relatively slowly, which depends on the delivery rate of the pump 5 and is dependent on the flow resistance. By switching off the Motor at time t5, however, the motor current drops accordingly Curve section K5 steeply, and the working piston 2 is now under the Effect of the return spring 3 automatically much faster in its Starting position pushed back, the displaced amount of oil in the tank 7 is conveyed back and then the valve again closes.
- a time t max is stored in the data memory 19 at which the device switches off completely, for example after 10 to 15 seconds.
- the points in time or time segments ⁇ t (limited by t1 and t2) and t max are mainly to be stored in memory locations.
- the times t3, t4 and t5 result from the course of the pressure curve in FIG. 2, and this curve can be longer or shorter in the direction of the abscissa, depending on the deformation properties of the workpiece, for example a pipe connection, and the flow resistance in the hydraulic system the viscosity of the hydraulic fluid, which in turn depends on the temperature, etc.
- the point in time t3 can only be preferably determined, since it is the point in time for an emergency triggering.
- the time t4 arises from the response of the (adjustable) pressure relief valve 9 at maximum pressure, represented by the upper limit current value i max , and the time t5 arises when the value falls below a preset, stored limit current value i stop , which is necessarily less than the upper limit current value i max at Response of the valve.
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Abstract
Description
- das Einleiten des Arbeitsvorganges durch eine gespeicherte Sperrzeit verzögert wird und wenn die gesamte Einschaltdauer des Motorstromes durch einen gespeicherten Maximalzeitwert begrenzt wird.
- zwischen einer Stromquelle für den Motorstrom ein Spannungssensor für die Messung der Spannung der Stromquelle angeordnet ist und wenn der Spannungssensor dem Mikroprozessor aufgeschaltet ist,
- zwischen dem Spannungssensor und dem Mikroprozessor ein Spannungsregler für die Betriebsspannung des Mikroprozessors angeordnet ist,
- dem Mikroprozessor ein Analog-Digital-Wandler zugeordnet ist, dem die Ausgänge des Stromsensors und des Spannungssensors aufgeschaltet sind,
- dem Mikroprozessor in Parallelschaltung mindestens zwei Schalter für die lageunabhängige Bedienung des Handwerkzeugs aufgeschaltet sind,
- die Schalter nach Ablauf der Sperrzeit blockierbar sind,
- dem Mikroprozessor eine Signaleinrichtung für die Anzeige des Betriebszustandes des Handwerkzeugs zugeordnet ist,
- die Signaleinrichtung als blinkende Mehrfach-Farbanzeige ausgebildet ist,
- dem Mikroprozessor mindestens ein Datenspeicher für die Betriebshistorie des Handwerkzeugs zugeordnet ist,
- dem Mikroprozessor eine Schnittstelle für die Abfrage der Betriebshistorie zugeordnet ist,
- dem Mikroprozessor mindestens ein Wartungszähler für die Speicherung und Anzeige von Wartungsintervallen und Inspektionsfälligkeiten des Handwerkzeugs zugeordnet ist,
- der Schnittstelle ein Infrarot-Übertrager zugeordnet ist, und/oder, wenn
- im Datenspeicher eine maximale Leerlaufzeit für den Pumpenmotor und ein Minimalwert für den Motorstrom abgelegt sind, und wenn die Anordnung so getroffen ist, daß der Pumpenmotor wieder ausgeschaltet wird, wenn der Minimalwert für den Motorstrom nicht innerhalb der Leerlaufzeit überschritten wird.
- Figur 1
- ein Schaltbild einer Anordnung zum Steuern von elektro-hydraulischen Handwerkzeugen zum Herstellen von Rohrverbindungen durch plastische Verformung von Rohrwerkstoffen,
- Figur 2
- Kurvendarstellungen der Stromverläufe bei verschiedenen Betriebszuständen über der Zeit.
- 1
- Antriebszylinder
- 2
- Arbeitskolben
- 3
- Rückstellfeder
- 4
- Kolbenstange
- 5
- Pumpe
- 6
- Förderleitung
- 7
- Tank
- 8
- Rückströmleitung
- 9
- überdruckventil
- 10
- Rückschlagventil
- 11
- Rückschlagventil
- 12
- Pumpenmotor
- 13
- Versorgungsleitung
- 14
- Leistungsschalter
- 15
- Mikroprozessor
- 16
- Stromsensor
- 17
- Leitung
- 18
- Leitung
- 19
- Datenspeicher
- 20
- Stromquelle
- 21
- Spannungssensor
- 22
- Leitung
- 23
- Spannungsregler
- 24
- Analog-Digital-Wandler
- 25
- Schalter
- 26
- Signaleinrichtung
- 27
- Schnittstelle
- 28
- Infrarot-Übertrager
- i
- Stromaufnahme
- imax, istop
- Grenzstromwerte
- ianl
- Anlaufstrom
- ileer
- Leerlaufstrom
- t1, t2, t3, t4, t5, tmax
- Zeitpunkte
- Δt
- Zeitdauer, Sperrzeit
- K
- Preßkraft
- K1, K2, K3, K4, K5, K6
- Kurvenabschnitte
- P
- hydraulischer Druck
Claims (15)
- Verfahren zum automatischen Steuern von elektro-hydraulischen Handwerkzeugen, insbesondere beim Herstellen von Rohrverbindungen durch plastische Verformung von Rohrwerkstoffen, wobei das Handwerkzeug einen Antriebszylinder (1) mit einem einseitig wirkenden Arbeitskolben (2) aufweist, der bei Druckentlastung von einer Rückstellfeder (3) in seine Ausgangsstellung zurückgeschoben wird, sowie für den Antrieb des Antriebszylinders (1) eine aus einem Tank (7) gespeiste Pumpe (5) und für den Rückfluß der Hydraulikflüssigkeit zu dem Tank (7) eine Rückströmleitung (8) aufweist, in der ein vorgesteuertes überdruckventil (9) mit Hysteresewirkung angeordnet ist, wobei die Pumpe (5) durch einen elektrischen Pumpenmotor (12) angetrieben wird, in dessen Versorgungsleitung (13) ein Leistungsschalter (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenmotor (12) derart stromabhängig durch einen Mikroprozessor (15) angesteuert wird, daß die Stromaufnahme des Pumpenmotors (12) und der Stromabfall nach dem öffnen des überdruckventils (9) vom Mikroprozessor (15) erfaßt werden und daß der Motorstrom nach Unterschreiten eines gespeicherten Stromwertes (istop) durch den Leistungsschalter (14) unterbrochen wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einleiten des Arbeitsvorganges durch eine gespeicherte Sperrzeit (Δt) verzögert wird und daß die gesamte Einschaltdauer des Motorstromes durch einen gespeicherten Maximalzeitwert (tmax) begrenzt wird.
- Anordnung zum automatischen Steuern von elektro-hydraulischen Handwerkzeugen, insbesondere zum Herstellen von Rohrverbindungen durch plastische Verformung von Rohrwerkstoffen, mit einem Antriebszylinder (1) mit einem einseitig wirkenden Arbeitskolben (2), der von einer Rückstellfeder (3) beaufschlagt ist und eine Kolbenstange (4) aufweist, mit einer Pumpe (5), die in einer Förderleitung (6) zwischen einem Tank (7) und dem Antriebszylinder (1) angeordnet ist, mit einer Rückströmleitung (8), die den Antriebszylinder (1) mit dem Tank (7) verbindet und in der ein vorgesteuertes überdruckventil (9) mit Hysteresewirkung angeordnet ist, und mit einem elektrischen Pumpenmotor (12), in dessen Versorgungsleitung (13) ein Leistungsschalter (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenmotor (5) stromabhängig durch einen Mikroprozessor (15) ansteuerbar ist, dem mindestens ein manuell betätigbarer Schalter (25) zugeordnet ist, wobeia) in der elektrischen Versorgungsleitung (13) des Pumpenmotors (12) ein Stromsensor (16) angeordnet ist, dessen Ausgang dem Mikroprozessor (15) zwecks Vergleich mit mindestens einem gespeicherten Sollwert für den Motorstrom aufgeschaltet ist,b) der Ausgang des Mikroprozessors (15) dem Leistungsschalter (14) in der Versorgungsleitung (13) aufgeschaltet ist, und wobeic) dem Mikroprozessor (15) mindestens ein Datenspeicher (19) zugeordnet ist, in dem Speicherplätze angeordnet sind, und zwar:c1) für eine Zeitdauer Δt als Sperrzeit für eine eventuelle Fehlbedienung,c2) für eine maximale Zeitdauer tmax für die Abschaltung bei einer Fehlfunktion des Geräts nach Betätigung des mindestens einen Schalters (25) sowiec3) für mindestens einen Grenzstromwert (istop) für die Abschaltung des Motorstroms, welcher Grenzstromwert (istop) niedriger ist als ein Grenzstromwert (imax) beim öffnen des überdruckventils.
- Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Stromquelle (20) für den Motorstrom ein Spannungssensor (21) für die Messung der Spannung der Stromquelle (20) angeordnet ist und daß der Spannungssensor (21) dem Mikroprozessor (15) aufgeschaltet ist.
- Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Spannungssensor (21) und dem Mikroprozessor (15) ein Spannungsregler (23) für die Betriebsspannung des Mikroprozessors (15) angeordnet ist.
- Anordnung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mikroprozessor (15) ein Analog-Digital-Wandler (24) zugeordnet ist, dem die Ausgänge des Stromsensors (16) und des Spannungssensors (21) aufgeschaltet sind.
- Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mikroprozessor (15) in Parallelschaltung mindestens zwei Schalter (25) für die lageunabhängige Bedienung des Handwerkzeugs aufgeschaltet sind.
- Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (25) nach Ablauf der Sperrzeit (Δt) blockierbar sind.
- Anordnung nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis , dadurch gekennzeichnet, daß dem Mikroprozessor (15) eine Signaleinrichtung (26) für die Anzeige des Betriebszustandes des Handwerkzeugs zugeordnet ist.
- Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleinrichtung (26) als blinkende Mehrfach-Farbanzeige ausgebildet ist.
- Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mikroprozessor (15) mindestens ein Datenspeicher für die Betriebshistorie des Handwerkzeugs zugeordnet ist.
- Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mikroprozessor (15) mindestens ein Wartungszähler für die Speicherung und Anzeige von Wartungsintervallen und Inspektionsfälligkeiten des Handwerkzeugs zugeordnet ist.
- Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Mikroprozessor (15) eine Schnittstelle (27) für die Abfrage der Betriebshistorie zugeordnet ist.
- Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittstelle (27) ein Infrarot-Übertrager (28) zugeordnet ist.
- Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Datenspeicher (15) eine maximale Leerlaufzeit für den Pumpenmotor (12) und ein Minimalwert für den Motorstrom abgelegt sind, und daß die Anordnung so getroffen ist, daß der Pumpenmotor (12) wieder ausgeschaltet wird, wenn der Minimalwert für den Motorstrom nicht innerhalb der Leerlaufzeit überschritten wird.
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