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Die Erfindung betrifft ein handgeführtes Pressgerät zum Verbinden von zwei Werkstücken. Insbesondere ist das erfindungsgemäße Pressgerät zum Verbinden eines Rohrs mit einem Pressfitting durch Verpressen geeignet. Ferner betrifft die Erfindung handgeführte Presswerkzeuge zum Verpressen von Kabelschuhen.
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Derartige handgeführte Pressgeräte weisen ein Presswerkzeug mit mehreren Pressbacken auf. Die Pressbacken umschließen bei einem Presswerkzeug für Rohrverbindungen das über das Rohr gesteckte Pressfitting. Durch Schließen der Pressbacken erfolgt ein Verformen bzw. Verpressen des Pressfittings und des Rohrs. Bei Presswerkzeugen für Kabelschuhe werden diese durch Schließen von Pressbacken verpresst, wobei der Kabelschuh zwischen mindestens zwei Pressbacken angeordnet ist. Eine der Pressbacken kann hierbei feststehend sein. Zur Erzeugung der erforderlichen hohen Presskräfte ist das Presswerkzeug mit einer üblicherweise elektrohydraulischen oder elektromechanischem Umwandlungseinrichtung verbunden. Die Umwandlungseinrichtung wird in der Regel über einen Elektromotor unter Zwischenschaltung eines Getriebes angetrieben. Eine hydraulische Umwandlungseinrichtung weist eine Hydraulikpumpe auf, bei der es sich üblicherweise um eine Kolbenpumpe oder eine Zahnradpumpe handelt. Die Pumpe wird von einem Bürstenmotor angetrieben. Die eingesetzten Pumpen, durch die ein hohes Drehmoment erzeugt werden muss, verlangen bauartbedingt eine relativ geringe Antriebsdrehzahl von üblicherweise 2.000 bis 5.000 Umdrehungen pro Minute. Da der Bürstenmotor jedoch mit erheblich höheren Drehzahlen betrieben wird, ist zwischen dem Motor und der Pumpe ein Untersetzungsgetriebe angeordnet. Bei einer hydraulischen Umwandlungseinrichtung wird durch das von der Pumpe geförderte Hydraulikmedium ein Arbeitskolben verschoben. Der Arbeitskolben ist mit den Pressbacken verbunden, so dass über den Arbeitskolben hohe Presskräfte auf die Pressbacken übertragen werden können. Sobald die eingestellte bzw. vorgegebene maximale Presskraft erreicht ist, wird die zur Betätigung des Arbeitskolbens vorgesehene Druckkammer durch ein üblicherweise als Nadelventil ausgebildetes Ventil geöffnet, so dass eine schlagartige Druckreduzierung in der Druckkammer erfolgt. Die Druckreduzierung führt zu einer Drehzahlerhöhung der Pumpe, die über einen Drehzahlsensor detektiert wird und zu einem automatischen Abschalten des Elektromotors führt. Über eine Rückstellfeder erfolgt sodann ein Zurückdrücken des Arbeitskolbens und somit ein Öffnen der Pressbacken.
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Derartige handgeführte Pressgeräte müssen in regelmäßigen Intervallen gewartet werden. Untersuchungen haben gezeigt, dass das das Wartungsintervall bestimmende Bauteil der Bürstenmotor ist. Aufgrund des häufigen Anfahrens unter Last sowie aufgrund des Vorsehens von Stoppfunktionen, bei denen über die Bürste ein Kurzschluss erzeugt wird, sind die Bürsten des Bürstenmotors sehr starkem Verschleiß ausgesetzt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein handgeführtes Pressgerät zu schaffen, bei dem längere Wartungsintervalle realisiert sind.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.
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Das erfindungsgemäße handgeführte Pressgerät zum Verbinden eines Rohrs mit einem Pressfitting durch Verpressen weist ein Presswerkzeug mit mehreren Pressbacken auf. Das Presswerkzeug wird über einen Elektromotor unter Zwischenschaltung einer Umwandlungseinrichtung angetrieben. Bei der Umwandlungseinrichtung handelt es sich insbesondere um eine elektrohydraulische oder elektromechanische Umwandlungseinrichtung. Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem Elektromotor um einen bürstenlosen Elektromotor. Ein bürstenloser Elektromotor hat gegenüber den in bekannten Presswerkzeugen verwendeten Bürstenmotor den erheblichen Vorteil, dass keine verschleißanfälligen Bürsten vorgesehen sind. Durch das Verwenden eines bürstenlosen Elektromotors können die aufgrund der starken Belastungen mit hohem Verschleiß belasteten Bürsten entfallen. Hierdurch ist es möglich, die Wartungszyklen deutlich zu verlängern. Die Anzahl der zwischen zwei Wartungen durchführbaren Verpressungen kann insbesondere mindestens verdoppelt oder gar verdreifacht werden.
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Ferner hat das erfindungsgemäße Verwenden eines bürstenlosen Elektromotors den Vorteil, dass die Wartungskosten reduziert werden, da ein Austausch der Bürsten oder des gesamten Bürstenmotors nicht erforderlich ist.
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Bei dem Elektromotor handelt es sich um einen Außen- oder Innenläufer-Motor. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Elektromotor um einen bürstenlosen Außenläufermotor. Außenläufermotoren haben gegenüber bürstenlosen Innenläufermotoren den Vorteil, dass diese langsamer drehen und ein höheres Drehmoment bei gleicher Gesamtabmessung aufweisen. Beispielsweise weist ein siebenpoliger Außenläufermotor einen Stator mit zwölf Nuten auf, wobei jede zweite Nut bewickelt ist. Hieraus folgt, dass sich das Feld beim Wechseln der Phase um 60° dreht. Die den Stator umgebende Glocke bzw. der Außenläufer weist in diesem Beispiel vierzehn Magnete bzw. sieben Polpaare auf, die über 360° verteilt angeordnet sind. Beim Wechsel der Phase bewegt sich der Außenläufer siebenmal langsamer als das Feld, so dass sich der Außenläufer bei einer Bewegung des Feldes um 60° lediglich um 8,57° dreht. Hierdurch ist bei einem Außenläufer eine geringe Drehzahl realisiert.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der bürstenlose Elektromotor unmittelbar mit der Umwandeleinrichtung verbunden. Ein beim Verwenden von Bürstenmotoren zwingend erforderliches Untersetzungsgetriebe kann in dieser bevorzugten erfindungsgemäßen Weiterbildung entfallen. Beim Vorsehen einer elektrohydraulischen Umwandlungseinrichtung ist es somit besonders bevorzugt, dass die Abtriebswelle des Elektromotors unmittelbar mit der Hydraulikpumpe, d. h. mit der Antriebswelle der Hydraulikpumpe verbunden ist. Aufgrund des in dieser Ausführungsform möglichen Verzichts auf das Getriebe können die Kosten reduziert werden. Insbesondere kann jedoch der erforderliche Bauraum erheblich reduziert werden. Ein besonderer Vorteil der Verwendung des bürstenlosen Motors unter Weglassung oder starker Vereinfachung eines Untersetzungsgetriebes besteht darin, dass der Wirkungsgrad erheblich verbessert werden kann. Insbesondere aufgrund der in dem Getriebe auftretenden Reibung treten Verluste auf, die durch eine starke Vereinfachung oder sogar durch das vollständige Weglassen des Getriebes stark reduziert werden können. Durch ein Weglassen des Getriebes, was bei Verwenden eines bürstenlosen Motors möglich ist, kann eine Steigerung des Wirkungsgrades von insbesondere über 20% und besonders bevorzugt über 25% erzielt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Betriebsdauer bei Verwendung desselben Akkus erheblich verlängert werden kann oder, bei gleicher Betriebsdauer, ein kleinerer und damit leichterer Akku eingesetzt werden kann. Ein weiterer Vorteil der Vereinfachung oder Weglassung des Getriebes liegt darin, dass eine erheblich geringere Geräuschentwicklung erfolgt. Auch sind die auftretenden Vibrationen sowie die hervorgerufene Erwärmung geringer.
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Vorzugsweise ist die Abtriebswelle des Elektromotors derart angeordnet, dass sie zur Antriebswelle der Hydraulikpumpe koaxial ist. Hierdurch kann eine einfache Verbindung der Wellen bei geringem Bauraum realisiert werden.
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Ein besonderer Vorteil des Einsatzes eines bürstenlosen Elektromotors zum Betreiben des Pressgerätes besteht darin, dass durch einen bürstenlosen Elektromotor bzw. die Steuereinrichtung des bürstenlosen Elektromotors Zusatzfunktionen auf einfache Weise realisiert werden können.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt über eine mit dem Elektromotor verbundene oder in diesen integrierte Steuereinrichtung nicht nur die Steuerung der Drehzahl, die erforderlich ist, um ein gewünschtes Drehmoment bzw. eine gewünschte Presskraft zu erzeugen, sondern auch ein Bestimmen der aktuellen Drehzahl. Beispielsweise kann durch die in die Wicklungen induzierte Spannung ein Rückschluss auf die Motordrehzahl erfolgen. Hierdurch ist es möglich, auf einfache Weise zu detektieren, dass sich die Motordrehzahl erhöht. Ein sprunghafter Anstieg der Motordrehzahl erfolgt beim Öffnen des Druckventils, d. h. sobald die geforderte Presskraft erreicht ist. Dieser Drehzahlanstieg des Motors kann auf einfache Weise über die Steuereinrichtung bestimmt werden und zum Abschalten des Elektromotors genutzt werden. Der bei bekannten Pressgeräten erforderliche Drehzahlsensor, der zur Bestimmung des Drehzahlanstiegs beim Öffnen des Ventils zwingend notwendig ist, kann durch die erfindungsgemäße Verwendung eines bürstenlosen Elektromotors entfallen. Hierdurch können die Herstellungskosten reduziert werden. Insbesondere weist dies den Vorteil auf, dass ein für die Funktion des Pressgeräts wichtiges Bauteil durch die Steuereinrichtung des Motors ersetzt ist und hierdurch eine erheblich zuverlässigere Drehzahlbestimmung erfolgt. Ein Ausfallen des Drehzahlsensors, der zu einem erheblichen Beschädigen des Presswerkzeugs führen kann, kann nicht mehr auftreten.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt unmittelbar über die Parameter des bürstenlosen Elektromotors eine Bestimmung bzw. Berechnung des Motordrehmoments und/oder der von den Pressbacken erzeugten Presskraft. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, bei Erreichen der gewünschten bzw. eingestellten Presskraft automatisch ein Abschalten des Elektromotors zu realisieren. Insbesondere kann ggf. das die Druckkammer bei herkömmlichen Pressgeräten öffnende Ventil entfallen oder zumindest stark vereinfacht werden. Das Ventil, das bei bekannten Pressgeräten bei Erreichen der Presskraft geöffnet wird, kann bei dieser bevorzugten Ausführungsform zumindest derart vereinfacht werden, dass es sich nur noch um ein Notfallventil handelt, durch das ein Beschädigen des Pressgeräts beim Ausfall der Steuereinrichtung vermieden ist.
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Ein weiterer Vorteil des Verwendens eines bürstenlosen Elektromotors, insbesondere in Verbindung mit der bereits vorhandenen oder mit dem Elektromotor verbundenen Steuereinrichtung, besteht darin, dass bei Erreichen der eingestellten Presskraft oder bei Auftreten von Fehlern ein Abbremsen des Motors durch entsprechende Steuerbefehle bzw. durch Software erfolgen kann. Der bei Bürstenmotoren auftretende hohe Verschleiß, der beim Bremsen des Motors über den erzeugten Kurzschluss erfolgt, kann somit vermieden werden.
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Ein weiterer Vorteil des Verwendens eines bürstenlosen Elektromotors besteht darin, dass eine sensorlose Kommutierung möglich ist. Das Vorsehen störanfälliger Drehzahlgeber zur Presskraftüberwachung bzw. zur Ablaufsteuerung ist daher nicht mehr notwendig.
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In bevorzugter Weiterbildung des Pressgeräts ist eine Einstelleinrichtung vorgesehen. Mit Hilfe der Einstelleinrichtung können beispielsweise über Tasten und ein Display Pressparameter auf einfache Weise eingegeben werden. Diese werden an die Steuereinrichtung des Elektromotors übertragen, so dass eine unmittelbare einfache Steuerung des Elektromotors und damit des gesamten Pressgerätes möglich ist. Je nach Ausgestaltung der Steuereinrichtung und der durch die Steuereinrichtung bestimmten Parameter ist es somit möglich, dass die gewünschte Presskraft lediglich über die Einstelleinrichtung eingegeben werden muss. Eine mechanische Veränderung, durch die beispielsweise der Druckpunkt, an dem das Ventil öffnet, variiert wird, ist nicht erforderlich. Insofern ist der Aufbau des Pressgeräts erheblich vereinfacht. Ferner entfallen mechanische Bauteile, die, insbesondere aufgrund der auftretenden hohen Kräfte, ggf. beschädigt werden oder zumindest wartungsintensiver sind.
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Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist es beispielsweise über die Einstelleinrichtung möglich, die Art des verwendeten Presswerkzeugs einzugeben. Dies hat den Vorteil, dass ein handgeführtes Pressgerät vorgesehen werden kann, bei dem das Presswerkzeug auswechselbar ist. Eine aufwändige Anpassung des Pressgeräts an das Presswerkzeug ist hierbei nicht mehr erforderlich. Es ist lediglich erforderlich, beispielsweise eine Kennziffer des Presswerkzeuges einzugeben. In besonders bevorzugter Weiterbildung erfolgt ein automatisches Erkennen der Art des Presswerkzeugs durch das Pressgerät. Dies kann durch eine Kennzeichnung des Presswerkzeugs erfolgen, die insbesondere automatisch von der Steuereinrichtung erfasst wird. Der Benutzer kann somit das Presswerkzeug auswechseln und muss nicht darauf achten, dass die entsprechenden Pressparameter angepasst werden. Hierdurch ist beispielsweise vermieden, dass die für ein bestimmtes Presswerkzeug maximal zulässige Presskraft überschritten wird.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mit der Steuereinrichtung des bürstenlosen Elektromotors eine Signalausgabeeinrichtung verbunden. Durch die Signalausgabeeinrichtung kann auf einfache Weise das Fertigstellen der Verpressung signalisiert werden. Auch das Auftreten von Störungen oder das Erfordernis, eine Wartung durchzuführen, kann durch die Signalausgabeeinrichtung signalisiert werden. Bei der Signalausgabeeinrichtung kann es sich um eine akustische und/oder taktile (Vibration) Signalausgabeeinrichtung handeln. Die insbesondere akustische Signalausgabe kann hierbei unmittelbar durch die Steuereinrichtung verwirklicht werden. Zusätzlich kann die Signalausgabeeinrichtung auch ein Display aufweisen.
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Erfindungsgemäß wird das handgeführte Pressgerät in bevorzugter Ausführungsform derart betrieben, dass die mit dem Elektromotor verbundene Steuereinrichtung, wie vorstehend beschrieben, zum Bestimmen der Drehzahl und/oder des Drehmoments und/oder anderer Pressparameter verwendet wird. Zusätzlich kann die Steuereinrichtung auch zum Steuern einer Signalausgabeeinrichtung verwendet werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines handgeführten Pressgeräts Zum Verbinden eines Rohrs mit einem Pressfitting durch Verpressen, und
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2 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines handgeführten Pressgeräts zum Verpressen von Kabelschuhen.
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Das handgeführte Pressgerät zum Verbinden von Rohren mittels eines Pressfittings durch Verpressen (1) weist einen bürstenlosen Elektromotor 10 auf, dessen Abtriebswelle 12 mit einem Exzenter 14 verbunden ist. Über den Exzenter 14 wird ein Pumpenkolben 16 betrieben. Ferner ist der bürstenlose Elektromotor 10 zur Energieversorgung mit einer nicht dargestellten aufladbaren Batterie, wie einem Akku oder einem Netzteil oder dem Netz, verbunden.
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Über ein Steuerventil 18 wird das Hydraulikfluid einer Kammer 20 zugeführt. Durch Pumpen des Hydraulikfluids in die Kammer 20 erfolgt ein Bewegen eines Arbeitskolbens 22 in der Zeichnung nach links. Das in der Figur linke Ende des Arbeitskolbens 22 ist mit den Pressbacken 24 des Presswerkzeugs 26 verbunden. Durch Erhöhen des Drucks in der Kammer 20 und ein hierdurch hervorgerufenes Verschieben des Arbeitskolbens 22 nach links erfolgt somit ein Schließen der Pressbacken 24. Die Pressbacken 24 umschließen das nicht dargestellte Rohr sowie das das Rohr umgebende Pressfitting, die in einer Ausnehmung 25 angeordnet sind.
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Das dargestellte Pressgerät weist somit drei Hauptbestandteile, das Presswerkzeug 26, eine Umwandeleinrichtung 28 sowie den Elektromotor 10 auf.
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Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein Nadelventil 30 vorgesehen, das bei Erreichen der Presskraft die Kammer 20 öffnet, so dass der Druck in der Kammer schlagartig abnimmt. Aufgrund dieser Druckabnahme in der Kammer 20 erhöht sich die Motordrehzahl signifikant. Diese Drehzahlerhöhung wird über eine Steuereinrichtung 32, die mit dem bürstenlosen Elektromotor 10 verbunden ist, detektiert und führt zum Abschalten des Elektromotors 10. Sobald der Elektromotor 10 abgeschaltet ist, wird der Arbeitskolben 22 durch die Feder 34 wieder in seine, in 1 dargestellten Ausgangsstellung zurückgedrückt.
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Ferner kann die Steuereinrichtung 32 mit einer, insbesondere an dem nicht dargestellten Gehäuse des Pressgeräts vorgesehenen Einstelleinrichtung 34 verbunden sein. Über die Einstelleinrichtung 34, die beispielsweise ein Display 36 sowie Eingabetasten 38 aufweist, können Pumpenparameter, Presskräfte etc. vorgewählt werden. Ferner kann der erfindungsgemäß vorgesehene bürstenlose Elektromotor als Signalausgabeeinrichtung genutzt werden. Hierbei kann es sich um eine akustische Signalausgabe, eine taktile Signalausgabe, wie das Erzeugen von Vibrationen, oder auch um eine optische Signalausgabe über ein Display handeln. Selbstverständlich kann auch das bereits vorhandene Display 36 der Einstelleinrichtung zur Signalausgabe genutzt werden.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines Pressgeräts handelt es sich um ein Pressgerät für Kabelschuhe (2). Das in 2 schematisch dargestellte Pressgerät für Kabelschuhe ist in einer nicht geschnittenen Seitenansicht dargestellt, wobei die Funktionsweise derjenigen des anhand 1 beschriebenen Presswerkzeugs entspricht. Insbesondere ist erfindungsgemäß ebenfalls ein bürstenloser Elektromotor 10 vorgesehen, der ebenfalls mit einem Exzenter verbunden ist. Innerhalb eines Gehäuses 41 sind somit dieselben Bauteile, wie anhand 1 ersichtlich, angeordnet. Lediglich das zur Aufnahme der Pressbacken vorgesehene, im Wesentlichen zylindrische Zwischenteil 42 (1) entfällt. Stattdessen sind mit dem Arbeitskolben 22 (1) Pressbacken 44 (2) verbunden. Die Pressbacken 44 sind innerhalb eines Pressbackenkopfes 46 angeordnet. Der Pressbackenkopf 46 weist eine Öffnung 48 auf, in die der verpressende Kabelschuh eingeführt wird.
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Im Übrigen entspricht der Aufbau des in 2 dargestellten Presswerkzeuges, insbesondere hinsichtlich der Ausgestaltung des Antriebs für die Pressbacken, dem anhand 1 beschriebenen Presswerkzeug.
