SE500967C2 - Förfarande för drivning av ett hydrauliskt arbetsverktyg och anordning för genomförande av förfarandet - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 500 967 2 att hydraulaggregatet skall kunna vara väl portabelt, men därvid kommer tiden för en arbetscykel att bli förhållande- vis lång.

Det är i sig känt från exempelvis US-2 392 471, US-2 641 106, US-3 375 658, US-4 096 727 att i en hydraul- krets utnyttja en hydraulackumulator som laddas av pumpen, varvid ackumulatorn vid tömning ger ett relativt stort volymflöde vilket erbjuder en snabb fyllning av en arbets- cylinder till arbetsläge. Men ackumulatorns tryck faller kraftigt så att ackumulatortrycket blir lågt då arbets- cylindern intagit arbetsläge. Vidare är det olämpligt ur bland annat viktsynpunkt att utforma ackumulatorn med sådan volym och med sådan trycktålighet att arbetscylindern kan trycksättas från ackumulatorn med ett önskat tryck (exem- pelvis 250 bar).

Det är faktiskt olämpligt att utforma ackumulatorn så att denna vid tömning utnyttjas till att påverka arbets- cylindern med det önskade arbetstrycket för verktyget.

Ett ändamål med uppfinningen är därför att anvisa ett agg- regat som trots högt pumptryck och högt arbetstryck för verktygets hydraulcylinder kan utformas med en hydraul- ackumulator med relativt lågt laddningstryck och med rela- tivt ringa volym, samtidigt som pumpen har relativt låg flödeskapacitet och låg motoreffekt. Ändamålet med upp- finningen inkluderar att anvisa ett drivningsförfarande för ett sådant aggregat. Ändamålet uppnås med ett aggregat som har de särdrag vilka framgår av det bilagda självständiga apparatkravet, och även med ett förfarande i enlighet med det bilagda själv- ständiga förfarandekravet.

Utföringsformer av det uppfinningen framgår av de bilagda 10 15 20 25 30 35 536 967 osjälvständiga patentkraven.

I grunden innebär uppfinningen att hydraulkretsen inbe- griper en ackumulator som är dimensionerad för ett tryck som är högst lika med och gärna är något lägre än pumpens maximala arbetstryck och som med fördel kan vara dimen- sionerad för ett väsentligt lägre tryck än pumpens maximala arbetstryck. Ackumulatorn tjänar till att vid utlös- ning medge en förhållandevis snabb fyllning av verktyget så att verktyget drives mot ett läge vari det ingriper med ar- betsstycket. Naturligtvis faller ackumulatortrycket snabbt i samband med ackumulatortömningen, men syftet är primärt att erbjuda en snabb drivning av verktyget mot aktivt läge, dvs. ingrepp med arbetsstycket. Ackumulatorn töms via en backventil, och hydraulpumpen kan aktiveras i samband med tömningen av hydraulackumulatorn eller omedelbart efter denna tömning, varvid pumptrycket avskärmas från ackumu- latorn och enbart verkar mot verktyget. Genom att verk- tyget är väsentligen fyllt med hydraulfluid och står i ingrep med arbetsstycket, behöver pumpen väsentligen en- dast arbeta för att stegra trycket och inte för att vätske- fylla verktygets hydraulcylinder för förskjutning av verk- tygets rörliga del till kontakt med arbetsstycket.

Så snart pumpen ansatt sitt maximala arbetstryck, eller etablerat en i förväg bestämd hög trycknivå mot verktyget, avskärmas verktyget från pumpen och bringas pumpen att fylla ackumulatorn medan verktyget tömmes för att öppnas och medge insättning av ett nytt arbetsstycke i verktyget.

Ackumulatorns maximala trycknivå kan vara lika med pumpens maximala trycknivå men kan även vara anordnad på en något, företrädesvis väsentligt lägre trycknivå, i syfte att reducera kostnaden för ackumulatorn som sådan. Ackumulatorn kan vara skyddad mot övertryck med hjälp av en tryckav- lastningsventil till tank. 10 15 20 25 30 35 500 967 4 En utföringsform av uppfinningen kommer i det följande att beskrivas i exempelform med hänvisning till den bilagda ritningen.

Ritningen omfattar väsentligen ett hydraulschema för ett uppfinningsenligt aggregat.

Med hänvisning till ritningsfiguren kan man se en reservoar R och en ledning 1 som leder från reservoaren R till en slang 5 som i sin tur ansluter till ett verktyg C. I exemp- let består verktyget C av ett handtag 60 som är bildat av en arbetscylinder 61 vilken innehåller en kolv 62 med en kolvstång 63. En returfjäder 66 påverkar kolven 62 i rikt- ning mot att tömma den mellan kolven 62 och cylindern 61 definierade hydraulkammaren. Ett mothåll 65 är förbundet med handtaget 60, varvid ett arbetsstycke kan utsättas för klämkrafter mellan mothållet 65 och kolvstången 63 resp. en därpå monterad klämback 64.

En elmotor 18 är drivningskopplad till en hydraulpump 19 i ledningen 1. Backventiler 10 och 11 är anordnade i ledning- en 1 på vardera sidan om pumpen 19. En hydraulisk ackumula- tor 22 är ansluten till ledningen 1 medströms pumpen 19, via två parallella ledningar 2, 3. Den ena ledningen 2 innehåller en backventil 21 som förhindrar flöde i riktning från ledningen 1 mot ackumulatorn 22, och den andra led- ningen 3 innehåller en backventil 31 som blockerar flöde från ackumulatorn 22 till ledningen 1. Backventilen 31 är emellertid inte enbart styrd av tryckskillnaden mellan led- ningen 1 och ackumulatorn 22, utan är även styrd av ett pilottryck från ledningen 1 nedströms avstängningsventilen 12. Trycket i ledningen 1 avkännes med en tryckgivare 14.

Ett pilottryck härledes från ledningen 1 vid dess utlopps- ände och ledes via en pilotledning 90 till backventilen 31 för att hålla ventilen 31 stängd när trycket vid trycksen- sorn 14 är lika med trycket i ledningen 1 på pumpens 19 ut- 10 15 20 25 30 35 500 967 5 sida fastän ackumulatorn 22 håller ett lägre tryck än led- ningen 1.

På ritningsfiguren kan man närmare se en returledning 4 som är ansluten till ledningen nedströms avstängningsventilen 12 och som utmynnar i reservoaren R. Ledningen 4 innehåller en ventil 15 i formen av en normalt öppen magnetventil.

Vidare finns en tryckbegränsningsventil 16 ansluten till ledningen 1 på pumpens 19 trycksida för att dränera hydraulfluid till reservoaren R om trycket i ledningen 1 överstiger ett bestämt gränsvärde. En tryckgivare 13 är an- sluten till ledningen 1 mellan pumpen 19 och avstängnings- ventilen 12.

En elektrisk ackumulator 17 är ansluten till motorn 18 via en omkopplare 40. Omkopplaren 40 är styrd från en mikro- processor 70.

Verktyget C inbegriper en manövreringsomkopplare CB som via en signalkabel 50 är ansluten till mikroprocessorn 70.

Verktyget C är vidare försett med en ljudsignalgivare CS och en ljussignalgivare CL. Mikroprocessorn avkänner och övervakar hydraulackumulatorkretsens trycknivå via tryck- givaren 13 som är anordnad att vid ett i förväg bestämt tryck indikera att ackumulatorns 22 laddning är klar genom att ackumulatorn 22 har erhållit ett visst tryck. Vidare avkänner mikroprocessorn trycket vid ledningens 1 utgång, ventilens 15 omkopplingstillstånd samt ventilens 12 om- kopplingstillstånd. Mikroprocessorn 70 är anordnad att övervaka elackumulatorns 17 batterispänning och hydraul- kretsens temperatur.

På ritningsfiguren har några element givits dubbla hänvis- ningsbeteckningar. Sålunda indikeras den normalt stängda magnetventilen 12 även med V1. Vidare betecknas den normalt öppna magnetventilen 15 med V2. Tryckgivaren 13 (som ger 10 15 20 25 30 35 500 967 6 utsignal när hydraulackumulatorns 22 laddning är klar, be- tecknas även med P1. Tryckgivaren 14 som ger utsignal när verktygets C arbetscykel är klar, betecknas även med P2.

Backventilen 21 i ledningen 2 betecknas även med CV. Den pilotstyrda backventilen 31 i ledningen 3 betecknas även POCV. Tryckbegränsningsventilen 16 betecknas även RV. Mik- roprocessorn 70 indikeras även med MC. Den laddningsbara elackumulatorn 70 indikeras även med EA och tryckackumu- latorn 22 indikeras även med HA.

Den på ritningsfiguren illustrerade portabla självständiga anläggningen innefattar i huvudsak verktyget C som är fritt rörligt anslutet via hydraulslangen 5 till ett hydrauliskt kraftaggregat vilket omfattar den hydraulkrets som illust- reras innanför den ram som definieras av streckpunktlinjen 80. Det hydrauliska kraftaggregatet styrs av en styrelek- tronik inbegripande mikroprocessorn 70.

Arbetssättet för anläggningen är följande.

En icke visad huvudströmbrytare slås till varvid en grön lampa (ej visad) tänds på basaggregatet 80. Elektroniken 70 kontrollerar aggregatets 80 status med avseende på batteri- spänning, och kontrollerar ackumulatorns 22 laddningstill- stånd. Om batterispänningen 17 är för låg kan en icke visad varningslampa tändas på basenheten och vidare kan en mot- svarande varningslampa ingående i ljussignalaggregatet CL på verktyget C tändas. Om ackumulatorkretsen inte har ett tryck motsvarande inställningen på P1, bringas motorn 18 och därigenom pumpen 19 att börja arbeta, varvid ackumula- torns 22 laddning avslutas (motorn 18 och pumpen 19 stannas) när det tryck som motsvarar inställningen på P1 har uppnåtts.

En ytterligare indikeringslampa exempelvis en grön indike- ringslampa ingående i anordningen CL på verktygets handtag 10_ 15 20 25 30 35 500 967 7 kan nu tändas och en motsvarande ljudsignal kan vara anord- nad att avges för att ge operatören en indikation på att aggregatet 80 är arbetsberett.

Elektroniken 70 hålles nu aktiverad under en tidsperiod av 10 minuter i avvaktan på att operatören skall påverka en manöverknapp CB på verktyget C. Har ingenting hänt på denna tid släcks samtliga indikeringar och intar anordningen s.k. "sleep mode" för att spara batteriets 17 energiinnehåll.

Basenheten 80 kan återstartas genom att huvudströmbrytaren slås från/till, eller genom att man på manöverhandtaget på- verkar återställningsknappen.

När manöverknappen CB aktiveras, startar arbetscykeln. V2 stängs varefter V1 öppnas. Ackumulatorn 22 töms till verk- tyget C via backventilen CV. För att etablera det vid P2 förinställda trycket, startas motorn 18 och pumpen 19 när trycket stiger i styrledningen X/90. Ackumulatorkretsen blockeras av CV och POCV. När trycket vid ledningens 1 utlopp motsvarar inställningen på givaren P2 stänger ven- tilen V1 varefter V2 öppnar och evakuerar oljan i C till tanken R. Verktygets returfjäder 66 understödjer hydraul- oljans evakuering. Arbetscykeln är nu avslutad.

Om ackumulatorkretsen inte har ett tryck motsvarande in- ställningen på tryckavgivaren P1, startar motor 18 och pump 19 återigen. Laddningen av ackumulatorn 22 avslutas (motorn 18 och pumpen 19 stannas) när det tryck som motsvarar in- ställningen på Pl har uppnåtts. Anordningens ljud och ljus- signaler kan nu aktiveras för att markera att anordningen är klar för att genomföra nästa arbetscykel. Övervakning av batteriets 17 spänning, ackumulatorkretsens trycknivå samt hydraulkretsens temperatur sker kontinu- erligt. Anordningen är mikroprocessorstyrd via en åtta bitars RISC microcontroller. Avlastningsventilen RV tjänar 10 15 20 25 30 35 500 967 8 endast som skydd mot övertryck i hydraulkretsen.

V1 och V2 är sätesventiler som till sin typ ger god tät- ningsverkan. Det är uppenbart för fackmannen att ventiler- na V1, V2 kan ersättas med en 3/2 ventil.

Ackumulatorn 22 kan säkras med en avlastningsventil mot- svarande ventilen RV/16 som vanligen leder till tank och som hindrar att ackumulatorn trycksättes över sin övre tryckgräns, om denna tryckgräns är lägre än pumpens maxi- mala tryck.

En fördel med uppfinningen är att man kan använda en liten okomplicerad pump som är utformad för ett relativt högt tryck och ett relativt litet flöde och att man ändå kan etablera en snabb primärfyllning av verktygets arbets- cylinder med hjälp av en ackumulator som endast behöver vara utformad med hänsyn till volymbehovet vid verktyget och som vid tömningens slutskede endast behöver erbjuda ett relativt lågt tryck i verktyget, vilket tryck är\tillräck- ligt för att driva verktyget mot slutet läge, varefter verktygets arbetstryck slutligen etableras med pumpen på kort tid tack vare verktygets förfyllning från ackumula- torn. En ytterligare fördel ligger i att hydraulkretsen är uppbyggd så att ackumulatorn kan laddas medan verktyget tömmes till tank (öppnas). En ytterligare fördel ligger i att ackumulatorn kan väljas för en maximal trycknivå som är lägre än pumpens arbetstryck, dvs. lägre än pumpens maxi- mala tryck.

En ytterligare fördel är att hydraulackumulatorn tömmes till verktyget via en första backventil och laddas från pumpen via en styrbar andra backventil som styres till stängt läge under (direkt) inverkan av ett hydraultryck (pilottryck) som erfares vid verktygets matningsslang.

Claims (5)

10 15 20 25 30 35 500 967 PÄTENTKRAV.

1. Förfarande för drivning av ett hydrauliskt arbetsverk- tyg (C) med ett självständigt portabelt hydraulaggregat (80) som innefattar en hydraulkrets (1) med en pump (19), en kraftkälla (17) och en av kraftkällan drivbar motor (18) för drivning av pumpen (19), och styrdon (40) för motorn (18), varvid pumpen (19) är anordnad att alstra en i förväg bestämd första trycknivå (P2) för motsvarande trycksättning kännetecknat av att en till hydraul- kretsen (1) ansluten hydraulackumulator (22) laddas till en av verktyget (C), andra hydraultrycknivå (Pl) vilken högst är lika med den första trycknivån (P2) som kan alstras av pumpen (19), att den laddade ackumulatorn (22) tömmes till verktyget för initial aktivering därav, varvid ackumulatorn är anordnad att i tömt tillstånd hålla en trycknivå som är avsevärt lägre än den första trycknivån, att pumpen (18) bringas att, efter ackumulatorns tömning, verka mot det från acku- mulatorn (22) fyllda verktyget medan ackumulatorn avskärmas från pumpen för etablering av verktygets arbetstryck som motsvarar den första trycknivån (P2), varefter verktyget (C) avskärmas från pumpen (19) och tömmes till tank (R), och att pumpen (19) såsom avskärmad från verktyget (C) bringas att ladda ackumulatorn (22) till den andra tryck- nivån.

2. Portabelt självständigt hydraulaggregat (80) för ett hydrauliskt verktyg (C) som via en slang (5) är anslutbart till aggregatet (80), varvid aggregatet innefattar en hydraulkrets (1) med en pump (19), en kraftkälla (17) och en av kraftkällan drivbar motor (18) för drivning av pumpen (19) och styrdon (70) för motorn (18), varvid pumpen (19) är anordnad att alstra en i förväg bestämd första trycknivå (P2) som kan transmitteras till verktyget (C), känneteck- nat av att hydraulkretsen (1) innefattar medel (31, P2, X) för att ladda hydraulackumulatorn (22) till en maximal 10 15 20 25 30 35 5Û0 967 10 andra trycknivå (P1) som högst är lika med den första trycknivån (P2), och att medlen (31, P2, X) innefattar organ (31) för att avskärma hydraulackumulatorn (22) från pumptrycket när pumpens (19) tryck överskrider hydraul- ackumulatorns i förväg bestämda maximala trycknivå (P1), och att första reglerorgan (V1, 21) är anordnade att vid aggregatets aktivering för trycksättning av verktyget först medge den laddade ackumulatorn (22) att anslutas till verktyget (C) för primär aktivering därav och att andra reglerorgan (12, 14, 90) är anordnade att bringa pumpen (19) att ladda ackumulatorn (22) till den andra trycknivån medan verktyget är avskärmat från pumpen.

3. Aggregat enligt krav 2, kännetecknat av att skärm- ningsorganet (31) är styrt av hydraulkretsens (1) utgångs- tryck.

4. Aggregat enligt krav 2 eller 3, kännetecknat av organ (CB, V1, 2, 21) för tömning av ackumulatorn (22) till verk- tyget (C), organ (MC, P2) för aktivering av pumpen efter tömningen av ackumulatorn, för stegring av hydraultrycket i verktyget (C) till den i förväg bestämda första trycknivån (P2), organ (66, V2) för hydraultömning av verktyget (C) till tank (R), organ (MC, P1, V1) för laddning av ackumu- latorn (22) till den andra trycknivån (P1) genom drivning av pumpen medan verktyget (C) är hydraultryckavlastat och avskärmat från pumpen (19), och organ (P2, X, 31, 3, 2, 21) för avskärmning av ackumulatorn (22) från pumpen (19) när pumpen verkar mot verktyget (C).

5. Aggregat enligt något av kraven 2 - 4, kännetecknat av att kretsen (1) innefattar en hydraulledning (1) vilken sträcker sig från pumpen till verktyget och vilken inne- håller en avstängningsventil (V1), att en tryckgivare (P2) är ansluten till ledningen (1) mellan avstängningsventilen (V1) och verktyget (C), att en returledning (4) som inne- 10 15 20 25 500 967 11 fattar en avstängningsventil (15) och som leder till tank (R), är ansluten till ledningen (1) mellan avstängnings- ventilen (12) och verktyget (C), att den hydrauliska acku- mulatorn (22) är ansluten via två parallella ledningar (2, 39 till ledningen (1) mellan pumpen (19) och avstängnings- ventilen (12), att den ena ackumulatorledningen (2) inne- håller en första backventil (21) som öppnar för flöde i riktning mot ledningen (1), och den andra ackumulatorled- ningen (3) innehåller en andra backventil (31) som är an- ordnad att öppna för flöde i riktning från ledningen (1) mot ackumulatorn (22), och att den andra backventilen (31) är anordnad att drivas mot stängt läge av trycket i led- ningen (1) mellan avstängningsventilen (12) och verktyget (C) så att ackumulatorn (22) hålles avskärmad från pumpen när pumpens tryck överstiger den andra trycknivån, och att en andra tryckgivare (P1) är ansluten till ledningen (1) mellan avstängningsventilen (V1) och pumpen (19) för att medan pumpen (19) av avstängningsventilen (V1) hâlles av- skärmad från verktyget (C) medge avbrytning av ackumula- torns (22) laddning då den andra tryckgivaren avkänner den andra trycknivån (P1).