WO2006056256A2 - Hydraulikaggregat sowie verfahren zur bereitstellung einer unter druck stehenden hydraulikflüssigkeit - Google Patents

Hydraulikaggregat sowie verfahren zur bereitstellung einer unter druck stehenden hydraulikflüssigkeit Download PDF

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WO2006056256A2
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Gerd Hartrampf
Christian Böhner
Klaus Dehlke
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Richard Bergner Verbindungstechnik Gmbh & Co Kg
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    • F15B1/26—Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/265—Supply reservoir or sump assemblies with pressurised main reservoir

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic unit and a method for providing a pressurized hydraulic fluid.
  • Hydraulic power units are used in various technical fields.
  • the hydraulic unit is also used in a machining tool, which must perform an axial movement with high force in a machining operation.
  • a machining tool is, for example, a press or punch in which a hole is stamped out or a stamped element punched by means of an axially displaceable punch.
  • the hydraulic unit also serves, in particular in the area of riveting technology, for connection to a setting device for setting a rivet, in particular a blind rivet.
  • a setting device for setting a rivet in particular a blind rivet.
  • this is inserted into a bore of two components to be connected with its rivet sleeve in advance from one side until its setting head comes to rest on the upper component.
  • a rivet mandrel is arranged, which is pulled in the axial direction by means of the setting device.
  • the rivet sleeve deforms and forms a closing head, so that the components to be connected between the closing head and setting head are clamped.
  • a certain tensile force is exceeded, the mandrel breaks off and the setting operation of the blind rivet is completed.
  • the invention has for its object to specify a compact hydraulic unit, which can be used in particular in combination with an industrial robot.
  • the invention is further based on the object of specifying a method for providing a pressurized hydraulic fluid.
  • a hydraulic unit for providing a pressurized hydraulic fluid at an outlet of the unit, which is an electric motor and at least one operated via the electric motor and in particular Having trained as a piston pump pump to generate pressure.
  • a storage space with a variable compensation volume is provided, in which the hydraulic fluid is stored gas-free.
  • the invention is based on the consideration that due to the problem of the leadership of the hydraulic lines on the robot along an immediate arrangement of the hydraulic unit on the robot, in particular on the robot hand, so that no hydraulic lines is guided over a movable robot axis, is advantageous.
  • this raises the problem that in a conventional Hydraulikaggre ⁇ gat due to the acceleration air or gas would get into the hydraulic fluid, so that a secure and defined hydraulic actuation of a machining tool, such as a blind rivet setting head, would not be possible.
  • the hydraulic unit proposed here is therefore arranged, in particular, on machine parts which are accelerated during operation. These are, in particular, the robot hand of an industrial robot, crane or gripper devices, motor vehicles, in particular trucks, and, for example, fairground rides for amusement parks. In an industrial robot, accelerations of, for example, 20 times the gravitational acceleration and more may occur.
  • the mobile hydraulic unit is able to carry out such high accelerations without impairing its functionality.
  • the hydraulic fluid in the storage space on an overpressure over an ambient pressure.
  • This overpressure is preferably in the range of a few 10 5 Pa, in particular between 3 and 50 ⁇ 10 5 Pa.
  • a compensation wall of the storage space in the manner of a piston is arranged displaceably and sealed to a stationary housing wall of the storage space.
  • the preferred embodiment as a piston also has the advantage of a simple construction.
  • the pressure generating unit is therefore designed in the manner of a piston accumulator.
  • the compensation wall is designed, for example, as an elastic membrane.
  • the compensation wall can expediently be acted upon by a counterforce or a counterpressure.
  • a pressure chamber is provided on the outside facing away from the storage space, to which a pressure line can be connected.
  • the generation of the counterforce therefore takes place in particular in a pneumatic or hydraulic manner.
  • the advantage of a pneumatic or hydraulic pressure application lies in the simple controllability of the level of the backpressure.
  • the pressure unit for generating the counter-pressure is therefore designed in the manner of a media converter in the case of pneumatic pressure generation, ie converts pneumatic pressure into hydraulic pressure.
  • the printing unit is designed such that a pressure gain is achieved.
  • a safety spring is additionally provided in a preferred embodiment for generating the backpressure.
  • a securing spring is generally understood to mean an elastic element which exerts a fixed elastic restoring force.
  • a spring element in the actual sense for example a compression spring, is used in this case.
  • this is provided instead of the pressure chamber.
  • the electric motor and the pump are arranged in a housing of the unit, and the interior surrounded by the housing forms the storage space, ie is filled with hydraulic fluid.
  • the electric motor and the pump are therefore arranged in the hydraulic fluid, in particular hydraulic oil.
  • the housing is hermetically sealed to the outside. Due to this configuration, a separate Ausretesbe ⁇ container is not required. Furthermore, no supply lines from expansion tank to a suction side of the pump are required.
  • the housing is preferably closed by a particular frontal functional block, in which several hydraulic components are integrated.
  • hydraulic components are, for example, hydraulic lines and valves.
  • the functional block therefore forms a cover of the housing and thus of the unit. Due to the integration of the hydraulic components in the cover, no separate space requirement for these components is required and the aggregate as a whole can be constructed very compactly.
  • the functional block is designed to control and guide the hydraulic fluid provided at the outlet.
  • a multiplicity of lines and also hydraulic control elements, such as valves, are arranged in the functional block.
  • the function block is therefore used, for example, to block or release the hydraulic fluid generated and pressurized by the pump.
  • the pressure side of the pump is connected via a line to the function block. All other hydraulic components downstream of the pump on the pressure side are integrated in the function block.
  • the arrangement of all hydraulic functional elements within the functional block, the structure of the remaining Aggre ⁇ gats is kept relatively simple and robust.
  • At least two pumps are provided on the one hand to provide a low-pressure substream and on the other hand to provide a high-pressure substream of the hydraulic fluid. So there is a two-stage hydraulic unit provided. This has the advantage that, depending on the particular application, different pressure stages are provided with a low expenditure of energy. Thus, different printing requirements are operated in a simple manner energy-saving. Especially in a Blindnietsetzvorgang at the beginning of the setting process, no high pressure to be provided.
  • the at least two different pumps are actuated together by the electric motor. Therefore, a plurality of hydraulic partial flows of different pressures and / or different delivery rates are generated via the single and identical electric motor, so that the most different pressure requirements can be met with only one electric motor and thus very space-saving. par- This is particularly advantageous in the case of two-stage or multi-stage machining operations in which different pressure requirements are set within one work process. For example, long axial strokes must be performed at low pressure and short axial strokes at high pressure, such as in a blind rivet setting process.
  • the pumps are actuated together via an eccentric shaft of the electric motor and therefore angeord ⁇ net in an annular manner around the eccentric shaft.
  • the pumps are therefore operated directly without the interposition of a transmission from the electric motor.
  • a plurality of pumps for generating the low-pressure and multiple pumps for generating the high-pressure partial flow are expediently provided, preferably alternately one pump for the high-pressure partial flow and one for the low-pressure partial flow being adjacent to one another ,
  • a valve arrangement for controlling the at least two partial flows, which is designed such that in each case only a partial flow is provided at the outlet of the hydraulic unit.
  • the valve arrangement is in particular designed in such a way that, as a function of the current pressure requirement, automatic switching between the partial flows takes place.
  • valve arrangement is in this case integrated in particular in the function block.
  • the valve arrangement has a pressure switching valve which automatically switches off the low pressure partial flow when a presettable pressure of the hydraulic fluid provided at the outlet is exceeded.
  • valve arrangement is furthermore preferably designed such that in each case one of the partial flows can be switched without pressure. It is therefore especially provided that in operation in each case one of the partial flows is depressurized.
  • the electric motor therefore only needs one Partial pressure build up and therefore can be less powerful and compact forms kept ⁇ .
  • the electric motor is controllable and in particular adjustable.
  • the electric motor is in this case only in case of need, so if there is a pressure request, started.
  • the pressure is therefore generated energy-saving without a pressure accumulator only when needed.
  • the electric motor is preferably regulated to a constant speed.
  • This provides a constant flow of hydraulic fluid.
  • the electric motor is regulated to a constant torque, so that a certain pressure, for example, a limited maximum pressure is generated and maintained.
  • the torque control is particularly advantageous in the case of an O-way stroke, that is to say when, for example, during the setting process of a blind rivet, a setting or forming force must be maintained without or with virtually no movement of the blind rivet.
  • the electric motor is expediently designed, in particular, as a servomotor.
  • the object is further achieved according to the invention by a method for providing a pressurized hydraulic fluid according to claim 20.
  • the advantages and preferred embodiments stated with regard to the hydraulic unit are to be applied correspondingly to the method.
  • the hydraulic unit described here is characterized on the one hand by its mobility, that is to say the hydraulic unit can be moved and accelerated very quickly without impairing its functional capability and is therefore able to function, in particular, also independently of position.
  • the hydraulic unit is particularly suitable for being arranged on an industrial robot and is there, in particular, a part of an exchangeable robot hand.
  • the hydraulic unit described here is characterized on the other hand by its very compact design while generating very high pressures.
  • the hydraulic unit has an approximately cylindrical housing, which has a length of only about 30-40 cm with a diameter of about 12 cm.
  • the hydraulic unit is provided for providing, in particular, the two partial pressure streams, the low-pressure substream being provided, for example, for about 200 ⁇ 10 5 Pa and the high-pressure partial stream preferably for 500 ⁇ 10 5 Pa.
  • a mobile hydraulic unit is created, which allows two hydraulic streams with 100 to 300 bar and 300 to 700 bar pressure.
  • the total volume of Hydraulik ⁇ liquid within the hydraulic unit is in this case preferably only about 500 ml.
  • the hydraulic unit is therefore characterized by a high power density with low energy consumption. Since no pressure relief valves are provided and the hydraulic unit is operated in the shutdown, so only if there is actually a pressure requirement, only small energy losses occur and the necessary energy use is low. This allows the use of a ver ⁇ comparatively low-power and compact electric motor.
  • Fig. 3 is a view of the rear end side of the hydraulic unit and Fig. 4 is a hydraulic plan of the hydraulic unit.
  • the hydraulic unit 2 shown in FIGS. 1 to 3 has a generally cylindrical housing 4, the interior of which forms a storage space 5 for the hydraulic fluid and is hermetically sealed.
  • the housing 4 is closed on its left front side by a control or functional block 6 designed in the manner of a housing cover.
  • the hydraulic unit 2 has a compensation block 8, which closes the housing 4 at the rear end side.
  • a pressure generating block 10 is arranged between these two blocks 6,8 .
  • the individual housing components of the hydraulic unit 2 are - as shown in the figure - fastened together by screw.
  • each sealing elements 12 are provided so that a hermetic seal of the entire réelle ⁇ space 5 is achieved with respect to the environment.
  • the pressure generating block 10 is essentially formed by a lower oil electric motor 14 designed as an alternating current servomotor and a plurality of pumps 16 designed as piston pumps.
  • the electric motor 14 has a stator 14A with a stator winding and a rotor 14B with a permanent magnet.
  • an eccentric shaft 18 is provided at the end, whose axis is arranged offset radially to the rotor axis 20.
  • the pumps 16 which are arranged annularly around the eccentric shaft 18 are actuated alternately.
  • the piston of the respective piston pump 16 is actuated for sucking and discharging the hydraulic oil via the eccentric shaft 18.
  • a bearing 22 is arranged between the rotating in operation eccentric shaft 18 and the fixed pump 16.
  • Each of the pumps 16 is followed by a pressure line 24 on the pressure side, which leads to the function block 6.
  • the pressure line 24 is in this case formed by a channel incorporated into the housing wall.
  • the suction side of the pumps 16 is in each case connected to the inner space 5, in which the hydraulic oil is located.
  • a total of annularly arranged wherein alternately adjacent pumps 16 supply for the Erzeu ⁇ two different pressures are provided, namely a low pressure of approximately 200 x 10 -5 Pa, and a high pressure in the amount of about 500 x 10 ⁇ 5 Pa.
  • the trained as solid metal lid function block 6 has a thickness d, which is for example about 10% of the total length I of the hydraulic unit 2.
  • a plurality of channels for forming Hydrauliklei ⁇ lines 28 and holes 30 are introduced for the arrangement of hydraulic valves, so that the functional block forms a valve block.
  • the arrangement of the individual hydraulic lines 28 and of the bores 30 and of the valves results in particular also from the end view according to FIG. 2, from which the hydraulic lines 28 and the bores 30 are shown by dashed lines.
  • a plurality of bores 30 and thus hydraulic valves are provided.
  • a directional seat valve 32A and a pressure switching valve 32B can be seen in FIG.
  • a further refill or Nach ⁇ filling valve 32C is provided, via which the storage space 5 can be filled.
  • a vent valve 32 D is further arranged.
  • Another opening 34 which is open only when filling with the hydraulic fluid, is used to equalize the pressure during filling.
  • All hydraulic controls are therefore integrated in the function block 6.
  • the hydraulic oil provided at an output 36A, B (see Fig. 4) is controlled via the function block 6, that is, via the function block 6, the hydraulic pressure at the output 36A, B is controlled.
  • a hydraulic line can be connected directly at the outlet 36 and connected to a corresponding hydraulic input on a processing line.
  • Tool for example, a blind rivet setting tool 38 (see Fig. 4) connect.
  • the mode of operation of the functional block 6 and the meaning of the individual valves are in particular also given in the description of the hydraulic diagram according to FIG. 4.
  • the compensation block 8 comprises an annular or cylindrical housing wall formed by the housing 4, which forms a cylinder 40 which is open to the interior.
  • a piston 42 forming a balance wall is arranged with an accurate fit.
  • the piston 42 is sealed to the inner wall of the cylinder 40 by sealing elements 12 and arranged displaceably in the longitudinal direction relative to the cylinder 40.
  • the piston 42 is designed as a hollow piston, which, as seen in the cross-section of the cylinder 40 extends stepwise.
  • the cavity of the piston 42 forms a pressure chamber 44, which can be acted upon by a presettable pressure via a pneumatic connection 46 (see FIG.
  • the pressure chamber 54 is bounded on the back by a fixed end wall 48 of the housing.
  • a locking spring 50 designed as a compression spring is supported, which exerts a compressive force on the piston 42.
  • the illustrated embodiment is a pressure booster and media wall ler created.
  • the interior 5 is completely filled with a hydraulic fluid, in particular hydraulic oil, so that the electric motor 14 and with it the pumps 16 are mounted in the hydraulic oil.
  • a hydraulic fluid in particular hydraulic oil
  • the vent valve 32 D is a complete vent, so that the entire inner space 5 is free of gas and air.
  • the electric motor 14 is started as needed. That is, the hydraulic pressure is generated only when there is actually a need, so if the blind rivet is already introduced into the Blindnietloch and the setting process begins by pulling the rivet mandrel. It no pressure vessel is provided.
  • the eccentric shaft 18 is set in rotational motion, so that alternately and circumferentially the individual Pum ⁇ pen 16 are actuated, each promoting a predefined amount of hydraulic fluid in the pressure line 24 and thus to the function block 6.
  • the volume of the interior 5 can be varied in order to avoid the formation of gas bubbles in the hydraulic fluid.
  • the volume of the interior 5 therefore forms a Ausretes ⁇ volume and the interior 5 forms a storage space.
  • To vary the volume of the piston 42 moves automatically within the cylinder 40 according to the respective aktu ⁇ ellen requirements.
  • the operation of the setting tool 38 via the hydraulic unit 2 is apparent from the hydraulic plan of FIG. 4.
  • the compensation block 8 is shown on the right-hand side of the image, and subsequently the pressure-generating block 10 and, in turn, the function block 6 are shown thereon.
  • the setting tool 38 is charged with the pressurized hydraulic oil.
  • the pumps 16 are arranged, in which case three of the pumps 16 for forming a high-pressure partial flow 54 and three further Pum ⁇ pen 16 for forming a low-pressure partial flow 56 are summarized. From the hydraulic plan several check valves 58 are to be taken, which allow the flow of hydraulic oil only in the direction of the arrow. Furthermore, the already mentioned for Fig. 1 pressure switching valve 32B 1 two controllable directional seat valves 33A, B and two safety valves 60A, B are arranged.
  • the electric motor 14 is turned on, so that a hydraulic pressure is provided both in the high-pressure partial flow 54 and in the low-pressure partial flow 56.
  • the high-pressure partial flow 54 is guided via the safety valves 6OA as well as via the directional seat valves 33A, which are shown on the right-hand half of the figure.
  • the directional seat valve 33A is in this case activated in such a way that the flow for the high-pressure substream 54 is opened as long as a flow is predetermined at the outlets 36A.B. rer pressure is not exceeded.
  • the directional seat valve 33A is open, the high-pressure partial flow 54 immediately opens into the interior of the housing 5, so that high pressure can not be built up at the rear and the partial flow 54 is switched without pressure.
  • the low pressure partial stream 56 is supplied to the setting tool 38 via the check valve 58 and via the supply line 52A.
  • This has an axially movable Kol ⁇ benelement 62, which moves by the application of the low pressure partial flow 54 at the beginning of the setting process to the right.
  • this first phase of the setting process comparatively long paths are covered at only low pressures.
  • the blind rivet is aligned in the blind rivet hole and a first forming.
  • the directional seat valve 33A is activated and closed, so that in the ms range the high pressure at the output 36A to the supply line 52A builds up successively.
  • the pressure switching valve 32B is now designed such that it automatically switches at ei ⁇ nem predetermined pressure, for example at a pressure of 80 bar, so that the low pressure partial flow 54 is released to the interior 5 and thus switched off without pressure ge.
  • the pressure supply now takes place via the high-pressure partial flow 54. Via the check valve 58 in the high-pressure partial flow 54, this is provided at the outlet 36 to the supply line 52A.
  • the further directional seat valve 33B which is connected to the second supply line 52B via the second output 36B, is in the state shown in FIG. That is, the supply line 52B is connected via the directional seat valve 33B with the interior 5 in the manner of a return line verbun ⁇ the.
  • the high-pressure partial flow 54 is switched back to pressure by switching the directional seat valve 33A. Due to the pressure drop caused thereby, the pressure switching valve 32B automatically switches back to the low-pressure partial flow 56.
  • the directional seat valve 33B is switched so that, as shown, the pumps 16 provide sub-streams 54,56, in particular the low-pressure partial flow 54 now rests both on the right side of the piston member 62 as well as on the left side. Due to the selected larger cross-sectional area on the right side of the Kol ⁇ benelements 62 this is pushed back to the left back to the starting position.
  • the high-pressure partial flow 54 is also connected to the housing interior 5 via the safety valves 6OA.
  • This safety valve 6OA switches, for example when exceeding a pressure of 400 x 10 -5 Pa.
  • the safety valve 6OB shown on the left is provided to secure the pressure prevailing in the interior 5. This safety valve 6OB switches, for example, when a pressure of 25 ⁇ 10 5 Pa is exceeded.
  • Electric motor 46 Pneumatic connection A Stator 48 End wall B Rotor 50 Safety spring

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Abstract

Das Hydraulikaggregat (2) dient zur Bereitstellung einer unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit an einem Ausgang (36. 36A, B) und weist einen Elektromotor (14) sowie eine über diesen betriebene Pumpe (16) zur Druckerzeugung auf. Für die von der Pumpe (16) angesaugte Hydraulikflüssigkeit ist ein Speicherraum (5) mit einem variierbaren Ausgleichsvolumen vorgesehen, in dem die Hydraulikflüssigkeit gasfrei bevorratet ist. Die Hydraulikflüssigkeit weist hierbei insbesondere einen Überdruck auf, um sicher und zuverlässig die Gasfreiheit der Hydraulikflüssigkeit zu gewährleisten. Durch diese Ausgestaltung ist das Hydraulikaggregat (2) auch bei hohen Beschleunigungswerten zuverlässig und betriebssicher einsetzbar. Das Hydraulikaggregat (2) dient insbesondere zur Anordnung an einem Industrieroboter.

Description

Beschreibung
Hydraulikaggregat sowie Verfahren zur Bereitstellung einer unter Druck stehen¬ den Hydraulikflüssigkeit
Die Erfindung betrifft ein Hydraulikaggregat sowie ein Verfahren zur Bereitstellung einer unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit.
Hydraulikaggregate werden in den verschiedensten technischen Bereichen eingesetzt. Insbesondere wird das Hydraulikaggregat auch bei einem Bearbeitungswerkzeug ein- gesetzt, welches eine axiale Bewegung mit hoher Kraft bei einem Bearbeitungsvorgang ausführen muss. Ein solches Bearbeitungswerkzeug ist beispielsweise eine Presse o- der Stanze, bei der mit Hilfe eines axial verschieblichen Stempels ein Loch ausgestanzt oder ein Stanzelement eingestanzt wird.
Das Hydraulikaggregat dient insbesondere auch im Bereich der Niettechnologie zum Anschluss an ein Setzgerät zum Setzen eines Niets, insbesondere eines Blindniets. Bei einem Blindniet wird dieser in eine Bohrung von zwei zu verbindenden Bauteilen mit seiner Niethülse voraus von einer Seite eingeführt, bis sein Setzkopf auf dem oberen Bauteil zum Aufliegen kommt. In der Niethülse ist ein Nietdorn angeordnet, welcher in Axialrichtung mit Hilfe des Setzgeräts gezogen wird. Dabei verformt sich die Niethülse und bildet einen Schließkopf aus, so dass die zu verbindenden Bauteile zwischen Schließkopf und Setzkopf geklemmt sind. Bei Überschreiten einer bestimmten Zugkraft reißt der Dorn ab und der Setzvorgang des Blindniets ist abgeschlossen. Beim Setz¬ vorgang erfolgt ein kontinuierlicher Druckaufbau. Zunächst werden hierbei bei geringen Drücken vergleichsweise lange Axialhübe zurückgelegt. Zum Ende des Setzvorgangs bis zum Abreißen des Nietdorns müssen hohe Verformungskräfte und damit hohe Drü¬ cke bereitgestellt werden bei vergleichsweise geringen Axialhüben. Um möglichst kurze Taktraten zu erzielen, muss daher das Hydraulikaggregat in der Lage sein, sowohl sehr schnell weite Axialwege auszuführen, also auch sehr hohe Kräfte aufzubringen.
Im Zuge einer Prozessautomatisierung, insbesondere beispielsweise in der Auto¬ mobilindustrie, gehen die Bestrebungen zu einem vollautomatisierten und überwachten Blindniet-Setzvorgang mit Hilfe eines Industrieroboters. Hierbei besteht jedoch das Problem, dass Hydraulikleitungen vom ortsfesten Hydraulikaggregat zum Roboter und an dessen Roboterarmen entlang zu einem an der Roboterhand befestigten Niet- Setzgerät geführt werden müssen. Die Führung der Hydraulikleitungen gestaltet sich hierbei schwierig. Insbesondere in beengten Arbeitsraum-Situationen, beispielsweise in Karosseriebauteilen eines Kraftfahrzeugs, besteht zusätzlich das Problem, dass dem Roboter nur sehr wenig Raum zur Verfügung steht und die Gefahr des Scheuems der Hydraulikleitungen an scharfkantigen Bauteilen besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kompaktes Hydraulikaggregat anzuge- ben, das sich insbesondere in Kombination mit einem Industrieroboter einsetzen lässt. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bereitstellung einer unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit anzugeben.
Die auf das Hydraulikaggregat bezogene Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Danach ist ein Hydraulikaggregat zur Be¬ reitstellung einer unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit an einem Ausgang des Aggregats vorgesehen, welches einen Elektromotor sowie zumindest eine über den Elektromotor betriebene und insbesondere als Kolbenpumpe ausgebildete Pumpe zur Druckerzeugung aufweist. Für die von der Pumpe angesaugte Hydraulikflüssigkeit ist hierbei ein Speicherraum mit einem variierbaren Ausgleichsvolumen vorgesehen, in dem die Hydraulikflüssigkeit gasfrei bevorratet ist.
Die Erfindung geht hierbei von der Überlegung aus, dass aufgrund der Problematik der Führung der Hydraulikleitungen am Roboter entlang eine unmittelbare Anordnung des Hydraulikaggregats am Roboter, insbesondere an der Roboterhand, so dass keine Hydraulikleitungen über eine bewegliche Roboterachse geführt wird, von Vorteil ist. Dies wirft allerdings das Problem auf, dass bei einem herkömmlichen Hydraulikaggre¬ gat aufgrund der Beschleunigung Luft oder Gas in die Hydraulikflüssigkeit gelangen würde, so dass eine sichere und definierte hydraulische Betätigung eines Bearbei- tungswerkzeugs, beispielsweise eines Blindniet-Setzkopfes, nicht möglich wäre.
Durch die Anordnung des Speicherraums mit dem variierbaren Ausgleichsvolumen, in dem die Hydraulikflüssigkeit gasfrei angeordnet ist, wird das Eindringen von Luft in die Hydraulikflüssigkeit und das Aufschäumen derselben vermieden. Die beim Arbeitsvor¬ gang des Bearbeitungswerkzeugs auftretende Änderung eines Hydraulikvolumens des Bearbeitungswerkzeugs führt zu einer Veränderung des Ausgleichsvolumens des Spei¬ cherraums. Im Unterschied zu herkömmlichen Hydraulikaggregaten wird hier also zum Volumenausgleich im Ausgleichsvolumen keine Luft verwendet. Bei dem hier vorge¬ schlagenen Hydraulikaggregat führen daher schnelle Bewegungen und insbesondere abrupte Beschleunigungen, beispielsweise Richtungsänderungen, nicht zu einem Auf¬ schäumen der Hydraulikflüssigkeit.
Das hier vorgeschlagene Hydraulikaggregat wird daher insbesondere an Maschinen¬ teilen angeordnet, die beim Betrieb beschleunigt werden. Dies sind insbesondere die Roboterhand eines Industrieroboters, Kran- oder Greifereinrichtungen, Kraftfahrzeuge, insbesondere Lastkraftfahrzeuge sowie beispielsweise Schausteller-Fahrgeräte für Vergnügungsparks. Bei einem Industrieroboter können hierbei Beschleunigungen von beispielsweise dem 20-fachen der Erdbeschleunigung und mehr auftreten. Das mobile Hydraulikaggregat ist in der Lage, derart hohe Beschleunigungen auszuführen, ohne dass seine Funktionsfähigkeit beeinträchtigt ist.
Zweckdienlicherweise weist hierbei die Hydraulikflüssigkeit im Speicherraum einen U- berdruck gegenüber einem Umgebungsdruck auf. Hierdurch wird ein Aufschäumen si¬ cher vermieden. Vorzugsweise liegt dieser Überdruck im Bereich von einigen 105 Pa, insbesondere zwischen 3 und 50 x 105 Pa.
Zur Ausbildung des variierbaren Ausgleichsvolumens ist gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung eine Ausgleichswand des Speicherraums nach Art eines Kolbens ver¬ schieblich und abgedichtet zu einer feststehenden Gehäusewand des Speicherraums angeordnet. Durch diese Ausbildung mit der mechanisch insbesondere steifen Aus¬ gleichswand ist ein sehr robuster Aufbau erreicht. Die bevorzugte Ausgestaltung als ein Kolben hat zudem den Vorteil eines einfachen Aufbaus. Die Druckerzeugungseinheit ist daher nach Art eines Kolbenspeicherraums ausgebildet. Alternativ zur mechanisch steifen Ausgestaltung ist die Ausgleichswand beispielsweise als elastische Membran ausgebildet. - A -
Zur Erzeugung des Überdrucks im Speicherraum ist hierbei die Ausgleichswand zweck¬ dienlicherweise mit einer Gegenkraft oder einem Gegendruck beaufschlagbar. Vorteil¬ hafterweise ist hierzu an der dem Speicherraum abgewandten Außenseite ein Druck¬ raum vorgesehen, an den eine Druckleitung anschließbar ist. Die Erzeugung der Ge- genkraft erfolgt daher insbesondere auf pneumatische oder auch auf hydraulische Art. Prinzipiell ist auch eine mechanische Aufbringung des Gegendrucks beispielsweise mittels eines Federelements möglich. Der Vorteil einer pneumatischen oder hydrauli¬ schen Druckbeaufschlagung liegt demgegenüber in der einfachen Steuerbarkeit der Höhe des Gegendrucks. Die Druckeinheit zur Erzeugung des Gegendrucks ist im Falle einer pneumatischen Druckerzeugung daher nach Art eines Medienwandlers ausgebil¬ det, wandelt also Pneumatikdruck in Hydraulikdruck um. Bevorzugt ist hierbei die Druckeinheit derart ausgebildet, dass eine Druckverstärkung erreicht ist.
Um insbesondere einen sicheren Betrieb insbesondere beispielsweise bei einer Unter- brechung der Pneumatikleitung zur Erzeugung des Gegendrucks zu gewährleisten, ist in einer bevorzugten Ausführung zur Erzeugung des Gegendrucks zusätzlich eine Si¬ cherungsfeder vorgesehen. Unter Sicherungsfeder wird hierbei allgemein ein elasti¬ sches Element verstanden, welches eine feste elastische Rückstellkraft ausübt. Vor¬ zugsweise wird hierbei ein Federelement im eigentlichen Sinne, beispielsweise eine Druckfeder eingesetzt. Alternativ zu der zusätzlichen Anordnung des Federelements wird dieses an Stelle des Druckraums vorgesehen.
Um einen möglichst kompakten Aufbau des Hydraulikaggregats zu erzielen sind in ei¬ nem Gehäuse des Aggregats der Elektromotor sowie die Pumpe angeordnet und der vom Gehäuse umgebene Innenraum bildet den Speicherraum, ist also mit Hydraulik¬ flüssigkeit angefüllt. Der Elektromotor und die Pumpe sind daher in der Hydraulikflüs¬ sigkeit, insbesondere Hydrauliköl, angeordnet. Das Gehäuse ist insgesamt hermetisch nach außen abgedichtet. Durch diese Ausgestaltung ist ein separater Ausgleichsbe¬ hälter nicht erforderlich. Weiterhin sind keine Zuleitungen von Ausgleichsbehälter zu einer Ansaugseite der Pumpe erforderlich.
Im Hinblick auf einen möglichst kompakten Aufbau ist weiterhin das Gehäuse vor¬ zugsweise von einem insbesondere stirnseitigen Funktionsblock verschlossen, in dem mehrere Hydraulikkomponenten integriert sind. Derartige Hydraulikkomponenten sind beispielsweise Hydraulikleitungen und Ventile. Der Funktionsblock bildet daher einen Deckel des Gehäuses und damit des Aggregats. Durch die Integration der Hydraulik¬ komponenten in den Deckel ist kein separater Platzbedarf für diese Komponenten er- forderlich und das Aggregat insgesamt kann sehr kompakt aufgebaut werden.
Zweckdienlicherweise ist der Funktionsblock zur Steuerung und zur Führung der am Ausgang bereitgestellten Hydraulikflüssigkeit ausgebildet. Hierzu sind im Funktions¬ block eine Vielzahl von Leitungen und auch hydraulischen Steuerelementen, wie Ven- tilen, angeordnet. Der Funktionsblock dient daher beispielsweise zum Sperren oder Freigeben der von der Pumpe erzeugten und unter Druck stehenden Hydraulikflüssig¬ keit.
Vorzugsweise ist die Druckseite der Pumpe über eine Leitung mit dem Funktionsblock verbunden. Alle weiteren der Pumpe druckseitig nachgeschalteten Hydraulikkompo¬ nenten sind im Funktionsblock integriert. Durch die Anordnung sämtlicher hydraulischer Funktionselemente innerhalb des Funktionsblocks ist der Aufbau des restlichen Aggre¬ gats vergleichsweise einfach und robust gehalten.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung sind zumindest zwei Pumpen ei¬ nerseits zur Bereitstellung eines Niederdruck-Teilstroms sowie andererseits eines Hochdruck-Teilstroms der Hydraulikflüssigkeit vorgesehen. Es ist also ein zweistufiges Hydraulikaggregat vorgesehen. Dies hat den Vorteil, dass in Abhängigkeit des jeweili¬ gen Anwendungsfalls unterschiedliche Druckstufen mit geringem Energieaufwand be- reitgestellt werden. Somit werden unterschiedliche Druckanforderungen in einfacher Weise energiesparend bedient. Insbesondere bei einem Blindnietsetzvorgang braucht zu Beginn des Setzvorgangs kein hoher Druck bereitgestellt zu werden.
Zweckdienlicherweise werden die zumindest zwei unterschiedlichen Pumpen gemein- sam vom Elektromotor betätigt. Es werden daher mehrere Hydraulik-Teilströme unter¬ schiedlicher Drücke und / oder unterschiedlicher Fördermengen über ein- und densel¬ ben Elektromotor erzeugt, so dass mit nur einem Elektromotor und damit sehr Platz sparend die unterschiedlichsten Druckanforderungen erfüllt werden können. Insbeson- dere bei zwei- oder mehrstufigen Bearbeitungsvorgängen, bei denen innerhalb eines Arbeitsvorgangs unterschiedliche Druckanforderungen gestellt werden, ist diese Aus¬ gestaltung von besonderem Vorteil. Beispielsweise müssen lange axiale Hübe bei nur geringem Druck sowie kurze Axialhübe bei hohem Druck ausgeführt werden, wie bei- spielsweise bei einem Blindniet-Setzvorgang.
Zweckdienlicherweise sind hierbei die Pumpen gemeinsam über eine Exzenterwelle des Elektromotors betätigt und daher in etwa ringförmig um die Exzenterwelle angeord¬ net. Die Pumpen werden daher unmittelbar ohne Zwischenschaltung eines Getriebes vom Elektromotor betätigt. Bei der Bereitstellung von zwei Hydraulik-Teilströmen sind hierbei zweckdienlicherweise mehrere Pumpen für die Erzeugung des Niederdruck- sowie mehrere Pumpen zur Erzeugung des Hochdruck-Teilstroms vorgesehen, wobei bevorzugt abwechselnd eine Pumpe für den Hochdruck-Teilstrom und eine für den Niederdruck-Teilstrom einander benachbart sind.
Vorzugsweise ist weiterhin eine Ventilanordnung zur Steuerung der zumindest zwei Teilströme vorgesehen, die derart ausgebildet ist, dass jeweils nur ein Teilstrom am Ausgang des Hydraulikaggregats bereitgestellt ist. Hierdurch sind keine externen Steu¬ erventile außerhalb des Aggregats zum Umschalten von dem einen Teilstrom auf den anderen Teilstrom notwendig, so dass insgesamt ein kompakter Aufbau erreicht wird. Die Ventilanordnung ist hierbei insbesondere derart ausgebildet, dass in Abhängigkeit der aktuellen Druckanforderung eine automatische Umschaltung zwischen den Teil¬ strömen erfolgt.
Diese Ventilanordnung ist hierbei insbesondere im Funktionsblock integriert. Bevorzugt weist die Ventilanordnung ein Druckschaltventil auf, das bei Überschreiten eines vor¬ gebbaren Drucks der am Ausgangs bereitgestellten Hydraulikflüssigkeit den Nieder¬ druck-Teilstrom automatisch abschaltet.
Um notwendige Energie zur Erzeugung des Drucks möglichst gering zu halten ist die Ventilanordnung weiterhin bevorzugt derart ausgebildet, dass jeweils einer der Teil¬ ströme drucklos schaltbar ist. Es ist daher insbesondere vorgesehen, dass im Betrieb jeweils einer der Teilströme drucklos ist. Der Elektromotor braucht daher nur in einem Teilstrom Druck aufzubauen und kann daher leistungsschwächer und kompakt ausge¬ bildet sein.
Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist der Elektromotor steuerbar und insbe- sondere regelbar. Der Elektromotor wird hierbei nur im Bedarfsfall, wenn also eine Druckanforderung vorliegt, gestartet. Der Druck wird daher energiesparend ohne einen Druckspeicher nur im Bedarfsfall erzeugt.
Bevorzugt wird der Elektromotor hierbei auf eine konstante Drehzahl geregelt. Hier- durch wird ein konstanter Strom an Hydraulikflüssigkeit bereitgestellt. Insbesondere ergänzend hierzu wird der Elektromotor auf ein konstantes Drehmoment geregelt, so dass ein bestimmter Druck, beispielsweise ein begrenzter Maximaldruck erzeugt und gehalten wird. Die Drehmomentregelung ist insbesondere bei einem O-Weg-Hub von Vorteil, wenn also beispielsweise beim Setzvorgang eines Blindniets eine Setz- oder Umformkraft ohne oder nahezu ohne Bewegung des Blindniets aufrechterhalten wer¬ den muss.
Der Vorteil der Steuerung des Drucks über den Elektromotors ist insbesondere darin zu sehen, dass keine unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit bevorratet werden muss. Zwischen der Pumpe zur Erzeugung des Drucks in der Hydraulikflüssigkeit und dem Ausgang ist daher kein Druck-Speichervolumen vorgesehen. Die Erzeugung des Drucks erfolgt daher durch das Anfahren und die Steuerung des Elektromotors instan- tan, also ohne Puffer oder dergleichen. Über die Regelung des Elektromotors ist sehr schnell am Ausgang der Druck bereitgestellt.
Zweckdienlicherweise ist der Elektromotor insbesondere als ein Servomotor ausgebil¬ det.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Bereit- Stellung einer unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit gemäß Patentanspruch 20. Die im Hinblick auf das Hydraulikaggregat angeführten Vorteile und bevorzugten Aus¬ gestaltungen sind sinngemäß auch auf das Verfahren anzuwenden. Das hier beschriebene Hydraulikaggregat zeichnet sich zum einen durch seine Mobilität aus, das heißt, das Hydraulikaggregat kann ohne Beeinträchtigung seiner Funktionsfä¬ higkeit sehr schnell bewegt und beschleunigt werden und ist daher insbesondere auch lageunabhängig funktionsfähig. Durch diese Eigenschaft eignet sich das Hydraulikag- gregat insbesondere zur Anordnung an einem Industrieroboter und ist dort insbeson¬ dere ein Teil einer austauschbaren Roboterhand. Durch die Anordnung unmittelbar an der Roboterhand sind die Hydraulikleitungen zu dem Bearbeitungswerkzeug, beispiels¬ weise ein Setzwerkzeug, auf das notwendige Mindestmaß reduziert, so dass eine Be¬ schädigung derselben aufgrund der Bewegungen der Roboterarme nicht zu befürchten ist. Durch die kompakte Ausgestaltung sind darüber hinaus auch beengte Arbeitsräume zugänglich.
Das hier beschriebene Hydraulikaggregat zeichnet sich zum anderen durch seinen sehr kompakten Aufbau bei gleichzeitiger Erzeugung von sehr hohen Drücken aus. Zweck- dienlicherweise weist das Hydraulikaggregat ein in etwa zylinderförmiges Gehäuse auf, welches eine Länge von lediglich etwa 30-40 cm bei einem Durchmesser von etwa 12 cm aufweist. Gleichzeitig ist das Hydraulikaggregat zur Bereitstellung insbesondere der zwei Druck-Teilströme vorgesehen, wobei der Niederdruck-Teilstrom beispielsweise für etwa 200 x 105 Pa und der Hochdruck-Teilstrom vorzugsweise für 500 x 105 Pa vorge- sehen ist. Bereits mit einem gesamten Bauraum von 3.000 bis 10.000 ccm ist daher ein mobiles Hydraulikaggregat geschaffen, welches zwei Hydraulik-Teilströme mit 100 bis 300 bar und 300 bis 700 bar Druck ermöglicht. Das gesamte Volumen der Hydraulik¬ flüssigkeit innerhalb des Hydraulikaggregats beträgt hierbei vorzugsweise lediglich etwa 500 ml. Das Hydraulikaggregat zeichnet sich daher durch eine hohe Leistungsdichte bei geringem Energieeinsatz aus. Da keinerlei Druckbegrenzungsventile vorgesehen sind und das Hydraulikaggregat im Abschaltbetrieb betrieben wird, also nur dann wenn tatsächlich eine Druckanforderung besteht, treten nur geringe Energieverluste auf und der notwendige Energieeinsatz ist gering. Dies erlaubt die Verwendung eines ver¬ gleichsweise leistungsschwachen und kompakten Elektromotors.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen Darstellungen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Hydraulikaggregat,
Fig. 2 eine Ansicht auf die als Funktionsblock ausgebildete vordere Stirnseite des Hydraulikaggregats,
Fig. 3 eine Ansicht auf die rückseitige Stirnseite des Hydraulikaggregats und Fig. 4 einen Hydraulikplan des Hydraulikaggregats.
In den Figuren sind gleich wirkende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Das in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Hydraulikaggregat 2 weist insgesamt ein im We- sentlichen zylindrisches Gehäuse 4 auf, dessen Innenraum einen Speicherraum 5 für die Hydraulikflüssigkeit bildet und hermetisch abgedichtet ist. Das Gehäuse 4 ist an seiner linken Stirnseite durch einen nach Art eines Gehäusedeckels ausgebildeten Steuer- oder Funktionsblock 6 verschlossen. An seiner dem Funktionsblock 6 gegenü¬ berliegenden rechten Stirnseite weist das Hydraulikaggregat 2 einen Ausgleichsblock 8 auf, welcher das Gehäuse 4 an der hinteren Stirnseite verschließt. Zwischen diesen beiden Blöcken 6,8 ist ein Druckerzeugungsblock 10 angeordnet. Die einzelnen Ge¬ häuse-Bauteile des Hydraulikaggregats 2 sind - wie aus der Figur ersichtlich - durch Schraubverbindungen miteinander befestigt. An den Trennebenen oder Trennstellen zweier Bauteile, die jeweils als metallische Bauteile ausgebildet sind, sind jeweils Dicht- elemente 12 vorgesehen, so dass eine hermetische Abdichtung des gesamten Innen¬ raums 5 gegenüber der Umgebung erzielt ist.
Der Druckerzeugungsblock 10 ist im Wesentlichen gebildet durch einen als Wechsel¬ strom-Servomotor ausgebildeten Unteröl-Elektromotor 14 sowie mehreren, als Kolben- pumpen ausgebildete Pumpen 16. Der Elektromotor 14 weist einen Stator 14A mit Statorwicklung sowie einen Rotor 14B mit Permanentmagnet auf. Am Rotor 14B ist endseitig eine Exzenterwelle 18 vorgesehen, deren Achse zu der Rotorachse 20 radial versetzt angeordnet ist. Über die Exzenterwelle 18 werden die ringförmig um die Ex¬ zenterwelle 18 angeordneten Pumpen 16 abwechselnd betätigt. Der Kolben der jeweili- gen Kolbenpumpe 16 wird zum Ansaugen und Ausstoßen des Hydrauliköls über die Exzenterwelle 18 betätigt. Zwischen der im Betrieb rotierenden Exzenterwelle 18 und den feststehenden Pumpen 16 ist ein Lager 22 angeordnet. An jede der Pumpen 16 schließt sich druckseitig eine Druckleitung 24 an, die zum Funktionsblock 6 führt. Die Druckleitung 24 ist hierbei durch einen in die Gehäusewand eingearbeiteten Kanal gebildet. Die Saugseite der Pumpen 16 ist jeweils mit dem In¬ nenraum 5 verbunden, in dem sich das Hydrauliköl befindet.
Um die Exzenterwelle 18 herum sind im Ausführungsbeispiel insgesamt sechs Pumpen 16 ringförmig angeordnet, wobei abwechselnd benachbarte Pumpen 16 für die Erzeu¬ gung zweier unterschiedlicher Drücke vorgesehen sind, nämlich eines Niederdrucks in Höhe von etwa 200 x 10'5 Pa sowie eines Hochdrucks in Höhe von etwa 500 x 10~5 Pa.
Der als massiver Metalldeckel ausgebildete Funktionsblock 6 weist eine Dicke d auf, die beispielsweise etwa 10% der Gesamtlänge I des Hydraulikaggregats 2 beträgt. In dem Funktionsblock 6 sind eine Vielzahl von Kanälen zur Ausbildung von Hydrauliklei¬ tungen 28 sowie Bohrungen 30 für die Anordnung von Hydraulikventilen eingebracht, so dass der Funktionsblock einen Ventilblock bildet.
Die Anordnung der einzelnen Hydraulikleitungen 28 sowie der Bohrungen 30 bzw. der Ventile ergibt sich insbesondere auch aus der Stirnansicht gemäß Fig. 2, aus der die Hydraulikleitungen 28 sowie die Bohrungen 30 durch gestrichelte Linien dargestellt sind. Wie hieraus zu erkennen ist, sind eine Vielzahl von Bohrungen 30 und damit Hyd¬ raulikventile vorgesehen. Von denen sind in der Fig. 1 ein Wegesitzventil 32A sowie ein Druckschaltventil 32B zu erkennen. An der Oberseite ist weiterhin ein Ein- oder Nach¬ füllventil 32C vorgesehen, über das der Speicherraum 5 befüllt werden kann. Stirnseitig ist weiterhin ein Entlüftungsventil 32D angeordnet. Eine weitere Öffnung 34, welche lediglich beim Befüllen mit der Hydraulikflüssigkeit offen ist, dient zum Druckausgleich beim Befüllen.
Sämtlich hydraulischen Steuerelemente sind daher im Funktionsblock 6 integriert. Über den Funktionsblock 6 wird das an einem Ausgang 36A, B (vgl. Fig. 4) bereitgestellte Hydrauliköl gesteuert, das heißt, über den Funktionsblock 6 wird der Hydraulikdruck am Ausgang 36A, B gesteuert. Es sind nachfolgend keine hydraulischen Steuerelemente mehr erforderlich. Vielmehr lässt sich direkt am Ausgang 36 eine Hydraulikleitung an¬ schließen und mit einem entsprechenden Hydraulikeingang an einem Bearbeitungs- Werkzeug, beispielsweise einem Blindniet-Setzwerkzeug 38 (vgl. Fig. 4), verbinden. Die Funktionsweise des Funktionsblocks 6 sowie die Bedeutung der einzelnen Ventile er¬ gibt sich insbesondere auch aus der Beschreibung des Hydraulikplans gemäß Fig. 4.
Der Ausgleichsblock 8 umfasst eine durch das Gehäuse 4 gebildete, ringförmige oder zylindrische Gehäusewand, die einen zum Innenraum offenen Zylinder 40 ausbildet. In diesem Zylinder 40 ist ein eine Ausgleichswand bildender Kolben 42 passgenau ange¬ ordnet. Der Kolben 42 ist zu der Innenwandung des Zylinders 40 durch Dichtelemente 12 abgedichtet und in Längsrichtung relativ zum Zylinder 40 verschieblich angeordnet. Der Kolben 42 ist als Hohlkolben ausgebildet, der sich ebenso wie der Zylinder 40 im Querschnitt gesehen stufenförmig erweitert. Der Hohlraum des Kolbens 42 bildet einen Druckraum 44, der über einen Pneumatikanschluss 46 (vgl. Fig. 3) mit einem vorgebba¬ ren Druck beaufschlagbar ist. Der Druckraum 54 ist rückseitig durch eine ortsfeste Stirnwand 48 des Gehäuses begrenzt. An der Stirnwand 48 stützt sich eine als Druck- feder ausgebildete Sicherungsfeder 50 ab, die eine Druckkraft auf den Kolben 42 aus¬ übt. Durch die dargestellte Ausgestaltung ist ein Druckverstärker und Medien wand ler geschaffen.
Zum Betrieb des Hydraulikaggregats 2 wird der Innenraum 5 komplett mit einer Hyd- raulikflüssigkeit angefüllt, insbesondere Hydrauliköl, so dass der Elektromotor 14 und mit ihm die Pumpen 16 im Hydrauliköl gelagert sind. Über das Entlüftungsventil 32D erfolgt eine vollständig Entlüftung, so dass der gesamte Innenraum 5 gas- und luftfrei ist. Um dies sicher aufrechtzuerhalten, wird über den Druckausgleichsblock 10 durch Anlegen eines entsprechenden Pneumatikdrucks im Druckraum 44 ein Gegendruck von etwa 5 - 15 x 10"5 Pa erzeugt. Der gesamte Gehäuseinnenraum 5 steht daher unter einem Überdruck. Weiterhin ist eine hier nicht näher beschriebene Füllstandsüberwa¬ chung vorgesehen, so dass eine automatische Kontrolle der Hydraulikölmenge vorge¬ nommen wird.
Zur Bereitstellung der Hydraulikflüssigkeit an den Ausgängen 36A1B unter hohem Druck wird der Elektromotor 14 bedarfsweise gestartet. Das heißt, der Hydraulikdruck wird nur dann erzeugt, wenn tatsächlich Bedarf da ist, wenn also der Blindniet bereits in das Blindnietloch eingeführt ist und der Setzvorgang durch Ziehen am Nietdorn beginnt. Es ist kein Druckbehälter vorgesehen. Über den Elektromotor 14 wird die Exzenterwelle 18 in Drehbewegung versetzt, so dass abwechselnd und umlaufend die einzelnen Pum¬ pen 16 betätigt werden, die jeweils eine vordefinierte Menge an Hydraulikflüssigkeit in die Druckleitung 24 und damit zum Funktionsblock 6 fördern.
Da während des Betriebs die Hydraulikmengen im Innenraum 5 variiert, ist zur Vermei¬ dung der Entstehung von Gasbläschen in der Hydraulikflüssigkeit das Volumen des Innenraums 5 variierbar. Das Volumen des Innenraums 5 bildet daher ein Ausgleichs¬ volumen und der Innenraum 5 bildet einen Speicherraum. Zur Variation des Volumens verfährt der Kolben 42 innerhalb des Zylinders 40 entsprechend den jeweiligen aktu¬ ellen Anforderungen automatisch.
Der Betrieb des Setzwerkzeugs 38 über das Hydraulikaggregat 2 geht aus dem Hyd¬ raulikplan gemäß Fig. 4 hervor. In dieser Darstellung ist auf der rechten Bildhälfte der Ausgleichsblock 8, daran anschließend der Druckerzeugungsblock 10 sowie wiederum daran anschließend der Funktionsblock 6 dargestellt. Über zwei Ausgänge 36A, B und Versorgungsleitungen 52A,B wird das Setzwerkzeug 38 mit dem druckbehafteten Hyd- rauliköl beaufschlagt.
Im Druckerzeugungsblock 10 sind die Pumpen 16 angeordnet, wobei hierbei drei der Pumpen 16 zur Ausbildung eines Hochdruck-Teilstroms 54 und drei weiteren Pum¬ pen 16 zur Ausbildung eines Niederdruck-Teilstroms 56 zusammengefasst sind. Aus dem Hydraulikplan sind mehrere Rückschlagventile 58 zu entnehmen, die den Durch- fluss des Hydrauliköls jeweils nur in Pfeilrichtung erlauben. Weiterhin sind das zur Fig. 1 bereits erwähnte Druckschaltventil 32B1 zwei steuerbare Wegesitzventile 33A, B sowie zwei Sicherheitsventile 60A, B angeordnet.
Zum Starten des Nietvorgangs wird der Elektromotor 14 angeschaltet, so dass sowohl im Hochdruck-Teilstrom 54 als auch im Niederdruck-Teilstrom 56 ein Hydraulikdruck bereit gestellt wird. Der Hochdruck-Teilstrom 54 ist über das Sicherheitsventile 6OA so¬ wie über das Wegesitzventile 33A geführt, die auf der rechten Bildhälfte dargestellt sind. Das Wegesitzventil 33A ist hierbei derart angesteuert, dass der Durchfluss für den Hochdruck-Teilstrom 54 geöffnet ist, solange an den Ausgängen 36A.B ein vorgebba- rer Druck nicht überschritten wird. Bei geöffnetem Wegesitzventil 33A mündet der Hochdruck-Teilstrom 54 sofort in den Gehäuseinnenraum 5, so dass hochd rückseitig kein Druckaufbau erfolgen kann und der Teilstrom 54 drucklos geschalten ist. Der Nie¬ derdruck-Teilstrom 56 wird über das Rückschlagventil 58 und über die Versorgungslei- tung 52A dem Setzwerkzeug 38 zugeführt. Dieses weist ein axial verschiebliches Kol¬ benelement 62 auf, welches durch die Beaufschlagung mit dem Niederdruck-Teilstrom 54 zu Beginn des Setzvorgangs nach rechts verfährt. In dieser ersten Phase des Setz¬ vorgangs werden vergleichsweise lange Wege bei nur geringen Drücken zurückgelegt. In dieser Phase erfolgt ein Ausrichten des Blindniets im Blindnietloch und ein erstes Umformen.
Zu Beginn des eigentlichen Umformvorgangs des Blindniets beim Setzvorgang wird das Wegesitzventil 33A angesteuert und geschlossen, so dass sich im ms-Bereich der Hochdruck am Ausgang 36A zu der Versorgungsleitung 52A sukzessive aufbaut. Das Druckschaltventil 32B ist nunmehr derart ausgebildet, dass dieses automatisch bei ei¬ nem vorgegebenen Druck, beispielsweise bei einem Druck von 80 bar schaltet, so dass der Niederdruck-Teilstrom 54 zum Innenraum 5 freigeschaltet und damit drucklos ge¬ schaltet wird. Die Druckversorgung erfolgt nunmehr über den Hochdruck-Teilstrom 54. Über das Rückschlagventil 58 im Hochdruckteilstrom 54 wird dieser am Ausgang 36 zur Versorgungsleitung 52A bereitgestellt.
Während des Setzvorgangs befindet sich das weitere Wegesitzventil 33B, welches ü- ber den zweiten Ausgang 36B mit der zweiten Versorgungsleitung 52B verbunden ist, in dem in der Fig. 4 gezeigten Zustand. Das heißt die Versorgungsleitung 52B ist über das Wegesitzventil 33B mit dem Innenraum 5 nach Art einer Rücklaufleitung verbun¬ den.
Nach Beendigung des Setzvorgangs, also nach Abreißen des Nietdorns, wird der Hochdruck-Teilstrom 54 durch Schalten des Wegesitzventils 33A wieder drucklos ge¬ schalten. Durch den hierdurch bedingten Druckabfall schaltet das Druckschaltventil 32B automatisch wieder den Niederdruck-Teilstrom 56 zu.
Für die nach dem Setzvorgang erforderliche Rückstellbewegung, wird das Wegesitz¬ ventil 33B geschalten, so dass - wie dargestellt - die von den Pumpen 16 bereitge- stellten Teilsströme 54,56, insbesondere der Niederdruck-Teilstrom 54 nunmehr sowohl an der rechten Seite des Kolbenelements 62 genauso wie an der linken Seite anliegt. Aufgrund der gewählten größeren Querschnittsfläche auf der rechten Seite des Kol¬ benelements 62 wird dieses nach links wieder in die Ausgangsposition zurückgescho- ben.
Zu Zwecken der Absicherung ist der Hochdruck-Teilstrom 54 zudem über das Sicher¬ heitsventile 6OA mit dem Gehäuseinnenraum 5 verbunden. Dieses Sicherheitsventil 6OA schaltet beispielsweise bei Überschreiten eines Drucks von 400 x 10'5 Pa. Das links dargestellte Sicherheitsventil 6OB ist zur Absicherung des im Innenraum 5 herr¬ schenden Drucks vorgesehen. Dieses Sicherheitsventil 6OB schaltet beispielsweise bei Überschreiten eines Drucks von 25 x 105 Pa.
Bezugszeichenliste
Hydraulikaggregat 32D Entlüftungsventil
Gehäuse 34 Öffnung
Innenraum 36, 36A, B Ausgang
Funktionsblock 38 Setzwerkzeug
Ausgleichsblock 40 Zylinder
Druckerzeugungsblock 42 Kolben
Dichtelement 44 Druckraum
Elektromotor 46 Pneumatikanschluss A Stator 48 Stirnwand B Rotor 50 Sicherungsfeder
Pumpe 52A Versorgungsleitung
Exzenterwelle 52B Versorgungsleitung
Rotorachse 54 Hochdruck-Teilstrom
Kugellager 56 Niederdruck-Teilstrom
Druckleitung 58 Rückschlagventil
Saugleitung 60A.B Sicherheitsventil
Hydraulikleitung 62 Kolbenelement
Bohrung A1B Wegesitzventil d Dicke B Druckschaltventil I Gesamtlänge C Nachfüllventil

Claims

Ansprüche
1. Hydraulikaggregat (2) zur Bereitstellung einer unter Druck stehenden Hydrau¬ likflüssigkeit an einem Ausgang (36, 36A, 36B) mit einem Elektromotor (14) und s mit zumindest einer über den Elektromotor (14) betriebenen Pumpe (16) zur
Druckerzeugung, wobei für die von der Pumpe (16) angesaugte Hydraulik¬ flüssigkeit ein Speicherraum (5) mit einem variierbaren Ausgleichsvolumen vor¬ gesehen ist, in dem die Hydraulikflüssigkeit gasfrei eingeschlossen ist.
o 2. Hydraulikaggregat (2) nach Anspruch 1 , bei dem die Hydraulikflüssigkeit im Speicherraum (5) einen Überdruck aufweist.
3. Hydraulikaggregat (2) nach Anspruch 2, bei dem der Überdruck etwa im Bereich von einigen 105 Pa, insbesondere zwi- sehen 3 und 50*105 Pa liegt.
4. Hydraulikaggregat (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Ausgleichswand (42) des Speicherraums (5) nach Art eines Kol¬ bens verschieblich und abgedichtet zu einer feststehenden Gehäusewand (40) des Speicherraums (5) angeordnet ist.
5. Hydraulikaggregat (2) nach Anspruch 4, bei der die Ausgleichswand (42) mit einer Gegenkraft beaufschlagbar ist.
6. Hydraulikaggregat (2) nach Anspruch 6, bei dem an der dem Speicherraum (5) abgewandten Außenseite der Aus¬ gleichswand ein Druckraum (44) mit einem Anschluss (46) für ein Druckmedium vorgesehen ist.
7. Hydraulikaggregat (2) nach Anspruch 5 oder 6, bei dem zur Erzeugung der Gegenkraft ein Federelement, insbesondere eine Si¬ cherungsfeder (50) vorgesehen ist.
8. Hydraulikaggregat (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ein Gehäuse (4) aufweist, in dessen Innenraum (5) der Elektromotor (14) und die Pumpe (16) angeordnet sind und der Innenraum den mit der Hy¬ draulikflüssigkeit angefüllten Speicherraum (5) bildet.
9. Hydraulikaggregat (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Gehäuse (4) von einem den Ausgang (36A, 36B) aufweisenden Funktionsblock (6) verschlossen ist, in dem mehrere Hydraulikkomponenten (28,30) integriert sind.
10. Hydraulikaggregat (2) nach Anspruch 9, bei dem der Funktionsblock (6) zur Steuerung und zur Führung der am Ausgang (36A, 36B) bereitgestellten Hydraulikflüssigkeit ausgebildet ist.
11. Hydraulikaggregat (2) nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Pumpe (16) mit dem Funktionsblock (6) über eine Leitung (24) ver¬ bunden ist und alle weiteren der Pumpe (16) nachgeschalteten Hydraulik¬ komponenten (28,30) im Funktionsblock (6) integriert sind.
12. Hydraulikaggregat (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zumindest zwei Pumpen (16) zur Bereitstellung eines Niederdruck- Teilstroms (56) sowie eines Hockdruck-Teilstroms (54) vorgesehen sind.
13. Hydraulikaggregat (2) nach Anspruch 12, bei dem die Pumpen (16), gemeinsam vom Elektromotor (14) betätigt sind.
14. Hydraulikaggregat (2) nach Anspruch 12 oder 13, bei dem eine Ventilanordnung (33A.B, 58,60A1B) vorgesehen ist, die derart aus¬ gebildet ist, dass jeweils nur ein Teilstrom (54,56) am Ausgang (36, 36A, 36B) bereitgestellt ist.
15. Hydraulikaggregat (2) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem die Ventilanordnung (33A,B> 58,60A1B) derart ausgebildet ist, dass je¬ weils einer der Teilströme (54,56) drucklos schaltbar ist.
16. Hydraulikaggregat (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Elektromotor (14) steuerbar ist, derart, dass ein vorgegebener Ver¬ lauf des Drucks der Hydraulikflüssigkeit am Ausgang (36, 36A, 36B) einstellbar ist.
17. Hydraulikaggregat (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Elektromotor ein Servomotor ist.
18. Hydraulikaggregat (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das mit einem Bearbeitungswerkzeug, insbesondere ein Nietsetzgerät (38), ver¬ bunden ist.
19. Anordnung des Hydraulikaggregats (2) nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che an einem Maschinenteil, das im Betrieb Beschleunigungen ausgesetzt ist.
20. Verfahren zur Bereitstellung einer unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit mit Hilfe eines Hydraulikaggregats (2), bei dem eine Pumpe (16) von einem Elektromotor (14) zur Druckerzeugung an¬ getrieben wird und die Hydraulikflüssigkeit der Pumpe (16) aus einem Speicher¬ raum (5) mit einem variierbaren Ausgleichsvolumen zugeführt wird, wobei die Hydraulikflüssigkeit im Ausgleichsvolumen (5) gasfrei bevorratet wird.
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