DE4207764A1 - Hydraulik-werkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Hydraulik-Werkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Herkömmliche Hydraulik-Werkzeuge sind derart ausgebildet, daß der tragbare Teil das Werkzeug und den das Werkzeug an­ treibenden Arbeitszylinder beinhaltet, jedoch die Einrich­ tung zur Erzeugung des Hydraulikdrucks separat ausgebildet ist und die Zuleitung des Hydraulikfluids über Druckschläu­ che erfolgt. Da relativ hohe Drücke von bis zu 1200 bar an­ gewendet werden, sind einerseits stabile Zuleitungen not­ wendig, denen die notwendige Flexibilität fehlt, die bei der freien Bewegbarkeit des Hydraulik-Werkzeuges notwendig wäre. Andererseits ergeben sich aber auch durch zahlreiche Anschlüsse und Übergänge im Hydraulik-Kreislauf Dichtungs­ probleme.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Hydraulik-Werk­ zeug zu schaffen, das einfach aufgebaut ist, leicht zu handhaben ist und bei dem bei hohen Drücken nur geringe Verluste auftreten.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die Integration sämtlicher den Hydraulik-Kreislauf bildenden Elemente in der tragbaren Baueinheit ist es mög­ lich, die Verluste im Hydraulik-Kreislauf sehr gering zu halten. Die kompakte, tragbare Baueinheit ist einfach zu bedienen und äußerst mobil. Zum Betrieb des Hydraulik-Werk­ zeuges ist lediglich ein Stromanschluß nötig. Die Flexibi­ lität störenden Hydraulik-Leitungen entfallen beim Gegen­ stand der vorliegenden Erfindung völlig.

Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Hydraulik-Hoch­ druckpumpe in Form einer Taumelscheiben-Axialkolbenpumpe ist es möglich, bei einfacher und kompakter Bauweise eine Pumpe mit hoher Leistung zu verwirklichen.

Weiter vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Beschreibung ei­ nes bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine tragbare Bau­ einheit für ein Hydraulik-Werkzeug gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen gegenüber Fig. 1 vergrößerten Teil- Querschnitt;

Fig. 3 einen Querschnitt der Steuereinrichtung entlang der Linie A-A in Fig. 2.

In Fig. 1 ist eine tragbare Baueinheit 4, ein sogenanntes integriertes hydraulisches Werkzeug dargestellt, bei der am vorderen bzw. linken Ende ein auswechselbares Werkzeug 8 angeordnet ist. Am hinteren bzw. rechten Ende der Bauein­ heit 4 befindet sich ein erster Handgriff 5 sowie der elek­ trische Anschluß 9 zur Zuführung von Strom. Die Baueinheit 4 hat im Ganzen gesehen eine längliche, zylindrische Form, auf deren Oberseite zwei Handgriffe 5 und 6 angeordnet sind. In der Nähe des hinteren Trage- bzw. Handgriffs 5 ist ein Schalter 7 vorgesehen, der zur Betätigung des Hydrau­ lik-Werkzeuges 8 dient. Der weiter vorne liegende zweite Handgriff 6 dient hauptsächlich zur Führung des Werkzeugs 8. Das Werkzeug 8 ist auswechselbar bzw. an verschiedene Einsatzzwecke anpaßbar und kann als Scher-, Spreiz-, Biege- oder Klemm-Werkzeug ausgeführt sein.

Innerhalb der zylindrischen Baueinheit 4 sind die wesentli­ chen Bauteile, ein Elektromotor 1, eine Hydraulik-Hoch­ druckpumpe 2 sowie der Arbeitszylinder 3 koaxial und hintereinander angeordnet.

Der Elektromotor 1 ist am hinteren (rechts in Fig. 1 und 2) Ende der Baueinheit 4 eingesetzt und kann ein Motor für Gleich-, Wechsel- oder Drehstrom sein. Die Stromzuführung erfolgt über den ebenfalls am hinteren Ende der Baueinheit 4 gelegenen elektrischen Anschluß 9.

Die Antriebswelle des Elektromotors 1 ist an die Hydraulik- Hochdruckpumpe 2 angeschlossen. Im vorliegenden Ausfüh­ rungsbeispiel wird die Hydraulik-Hochdruckpumpe 2 von einer Taumelscheiben-Axialkolbenpumpe gebildet, deren Taumel­ scheibe 18 direkt mit der Abtriebswelle des Elektromotors 1 in Wirkverbindung steht. In einer anderen (nicht dargestellten) Ausführungsform wäre auch eine Zahnradpumpe möglich, die durch den Elektromotor 1 angetrieben wird. In jeder Ausführungsform kann jedoch zwischen Elektromotor 1 und Hydraulik-Hochdruckpumpe 2 ein Getriebe (nicht darge­ stellt) vorgesehen werden, um eine Anpassung von Drehmoment und Drehzahl zu erreichen.

Der von der Hydraulik-Hochdruckpumpe 2 erzeugte Druck wird einem Sammelkanal 15 zugeleitet, der innerhalb einer Steuereinrichtung ausgebildet ist, die sich zwischen der Hydraulik-Hochdruckpumpe 2 und dem Arbeitszylinder 3 be­ findet. Mittels des Schalters 7 am hinteren Handgriff 5 ist einerseits der Elektromotor 1 über Schaltelemente 22 und 23 (Fig. 3) ansteuerbar, sowie andererseits über Steuerventile 27, 28 das Hydraulikfluid dem Arbeitszylinder 3 zugeführt bzw. abgeführt wird. Bei einer Verschiebung eines Arbeits­ kolbens 24 im Arbeitszylinder 3 wird schließlich das über eine Kraftübertragungseinrichtung 25 angetriebene Werkzeug 8 betätigt.

In der Mitte der Fig. 2 ist die Hydraulik-Hochdruckpumpe 2 in einer gegenüber Fig. 1 vergrößerten Abbildung darge­ stellt. Der Antrieb der Hydraulik-Hochdruckpumpe 2 erfolgt mittels der Taumelscheibe 18 mit konstantem Anstellwinkel, die die Kolben 14 in den Zylindern 10 hin und her bewegt. Die Taumelscheibe 18 wird ihrerseits über den Elektromotor 1 angetrieben, wobei zwischen Taumelscheibe 18 und Elektro­ motor 1 zu Lagerungszwecken ein Wälzlager, vorzugsweise ein Schrägkugellager 26 angeordnet ist. Die Kolben 14 bilden zusammen mit den Zylindern 10 am der Taumelscheibe abge­ wandten Ende Verdichtungskammern 11, deren Ausstoßöffnungen von Rückschlagventilen 12 verschließbar sind. Vorzugsweise sind die Zylinder 10 aus Hartmetall gefertigt; dies hat den Vorteil, daß bei den sehr hohen Drücken die Ausdehnung der Zylinderbohrungen relativ klein ist.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Kolben 14 bzw. Zylinder 10 dargestellt. Je nach Anforderungen können jedoch mehrere Kolben 14 auf einem Kreisumfang angeordnet werden. So werden für Höchstdrücke von 1200 bar bevorzugt zwei Kolben 14 mit einem jeweiligen Durchmesser von etwa 3 mm angeordnet, während bei niedrigeren Drücken von etwa 210 bar acht Kolben 14 mit einem jeweiligen Durchmesser von etwa 6 mm angeordnet werden.

Die Zufuhr des Hydraulikfluids zu den Zylindern 10 erfolgt über Zuflußöffnungen 13, die bei der Hin- und Herbewegung der Kolben 14 auf- und zugesteuert werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt die Auf- und Zusteuerung mit der Vorderkante des Kolbens 14. In einer anderen (nicht dargestellten) Ausführungsform kann die Auf- und Zusteue­ rung auch über die Kante einer radialen Bohrung im Kolben 14 erfolgen, die mit einer axialen, zentrischen Bohrung in Verbindung steht, die wiederum mit der Verdichtungskammer 11 in Verbindung steht.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Hydraulik-Hochdruck­ pumpe 2 beschrieben. In Fig. 1 und 2 befindet sich der un­ tere der beiden im Schnitt dargestellten Kolben 14 an sei­ nem vorderen Totpunkt, bei dem das zugehörige Rückschlag­ ventil 12 geöffnet ist und das Hydraulikfluid in den Sam­ melkanal 15 gepreßt wird. Bei der folgenden Rückwärtsbewe­ gung (in der Zeichnung nach rechts) des Kolbens 14 schließt sich das federbelastete Rückschlagventil 12, so daß sich in der sich volumenmäßig vergrößernden Verdichtungskammer 11 ein Unterdruck aufbaut. Nachdem die vordere Kante des Kol­ bens 14 die Zuflußöffnung 13 erreicht und aufsteuert, kann Hydraulikfluid in die Verdichtungskammer 11 einströmen. Der in Fig. 1 und 2 oben dargestellte Kolben 14 befindet sich am hinteren Totpunkt und hat die Zuflußöffnung 13 vollstän­ dig freigegeben. Bei der anschließenden Vorwärtsbewegung des Kolbens 14 wird die Zuflußöffnung 13 verschlossen und in der sich dann volumenmäßig verkleinernden Verdichtungs­ kammer 11 ein entsprechender Überdruck aufgebaut. Ab einem festgelegten Überdruck öffnet das Rückschlagventil 12, so daß der Pump-Kreislauf erneut beginnen kann.

Das von der Hydraulik-Hochdruckpumpe 2 geförderte Hydrau­ likfluid wird dem Sammelkanal 15 zugeleitet. Über die bei­ den Steuerventile 27 und 28 (Doppelventile) wird das Hydraulikfluid wahlweise über die Vorlaufbohrung 30 bzw. die Rücklaufbohrung 29 dem Arbeitszylinder 3 zugeführt bzw. abgeführt. Die Betätigung der beiden Steuerventile 27 und 28 erfolgt über eine Steuerwippe 31, die mit dem Schalter 7 (gestrichelt in Fig. 3) in Wirkverbindung steht. Die Steu­ erwippe 31 dient gleichzeitig zur Betätigung der Schaltele­ mente 22 und 23, die beide den Elektromotor 1 an- und ausschalten.

In einer anderen (nicht dargestellten) Ausführungsform ist anstatt des Ringspeichers 19 ein Kolbenspeicher oder ein Membranspeicher vorgesehen.

Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, dient der Ringspeicher 19 der Aufnahme des Hydraulikfluids, falls sich der Arbeitskolben 24 in seiner rechten Stellung befindet. Der federbelastete Ringkolben 20 bewegt sich nach hinten bzw. rechts in Fig. 1, falls sich der Arbeitskolben 24 nach links bewegt. Der Ringspeicher 19 umschließt den Arbeitszylinder 3, um eine möglichst kompakte Bauweise zu erreichen.

In Fig. 2 ist mit dem Bezugszeichen 21 ein Entlüftungsven­ til bezeichnet, welches bei der Füllung des Hydraulik- Kreislaufes mit Hydraulik-Öl über das Füllventil 17 (Fig. 3) der Entlüftung dient. Die Fluidräume des Hydraulik- Kreislaufes sind 100%ig mit Fluid gefüllt, so daß ein Kon­ takt mit Luft und ein damit verbundenes Aufschäumen vermie­ den wird.

Die Erfindung offenbart somit ein integriertes Hydraulik- Werkzeug, dessen Hydraulik-Kreislauf innerhalb einer trag­ baren Baueinheit aus Antriebsmotor (Elektro), Hydraulik- Hochdruckpumpe und Arbeitszylinder abgeschlossen ist. Nach außen ist lediglich ein Stromanschluß vorgesehen. Die Hydraulik-Hochdruckpumpe ist dabei vorzugsweise in Form ei­ ner Taumelscheiben-Axialkolbenpumpe ausgebildet, die bei kompakter Bauweise und geringen Verlusten sehr hohe Drücke erzeugen kann.

Claims (18)

1. Hydraulik-Werkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß ein Elektromotor (1) zum Antrieb einer Hydraulik-Hochdruck­ pumpe (2) und ein Arbeitszylinder (3) eine tragbare Baueinheit (4) mit einem in sich abgeschlossenen Hy­ draulik-Kreislauf bilden.

2. Hydraulik-Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Arbeitszylinder (3) das auswechsel­ bare Werkzeug antreibt, das als Scher-, Spreiz-, Biege- oder Klemm-Werkzeug (8) vorgesehen ist.

3. Hydraulik-Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Elektromotor (1) und der Hydraulik-Hochdruckpumpe (2) ein Getriebe angeord­ net ist.

4. Hydraulik-Werkzeug nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (1), die Hochdruck-Hydraulikpumpe (2) sowie der Ar­ beitszylinder (3) koaxial hintereinander in einem zy­ linderförmigen Gehäuse angeordnet sind.

5. Hydraulik-Werkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse zwei Handgriffe (5, 6) auf­ weist, von denen der eine Handgriff (6) zur Führung des Werkzeuges und der andere Handgriff (5) als Tragegriff vorgesehen ist.

6. Hydraulik-Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an einem Handgriff (5, 6) ein Schalter (7) vorgesehen ist, der zur Betätigung des Werkzeuges (8) dient.

7. Hydraulik-Werkzeug nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stromanschluß (9) in Form einer elektrischen Zuleitung an der tragba­ ren Baueinheit (4) vorgesehen ist.

8. Hydraulik-Werkzeug nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulik- Hochdruckpumpe (2) mittels einer Taumelscheibe (18) mit unveränderlichem Anstellwinkel vom Elektromotor (1) angetrieben ist.

9. Hydraulik-Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschlossene Hydrau­ lik-Kreislauf einen den Arbeitszylinder (3) umschließ­ enden Ringspeicher (19) aufweist, dessen Volumen gegen einen federvorgespannten Ringkolben (20) veränderbar ist.

10. Hydraulik-Werkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß an Stelle des Ringspeichers (19) ein Kol­ benspeicher oder Membranspeicher für das Hydraulikfluid vorgesehen ist.

11. Hydraulik-Werkzeug nach einem der vorangehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulik- Kreislauf eine Steuereinrichtung aufweist, die den von der Hydraulik-Hochdruckpumpe (2) erzeugten Druck in Ab­ hängigkeit von der Stellung des Schalters (7) an den Arbeitszylinder (3) weiterleitet.

12. Hydraulik-Werkzeug nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuereinrichtung Rückschlagven­ tile, ein Überdruckventil (16) und ein Füllventil (17) umfaßt.

13. Hydraulik-Hochdruckpumpe, insbesondere für ein Hydraulik-Werkzeug nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, in Form einer Taumelscheiben-Axialkolbenpumpe, de­ ren Zylinder (10) jeweils eine Verdichtungskammer (11) bilden, deren Ausstoßöffnung durch ein federbelastetes Rückschlagventil (12) von außerhalb des Zylinders (10) verschließbar ist, und deren Zuflußöffnung (13) radial in den Zylinder (10) mündet und vom Kolben (14) auf- und zugesteuert wird.

14. Hydraulik-Hochdruckpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß alle Ausstoßöffnungen mit einem Sammelkanal (15) für das Hydraulikfluid verbunden sind, der über die Steuereinrichtung an den Arbeitszylinder (3) angeschlossen ist.

15. Hydraulik-Hochdruckpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß vorzugsweise zwischen zwei und acht Kolben (14) gleichmäßig auf einem Kreisumfang angeord­ net sind.

16. Hydraulik-Hochdruckpumpe nach Anspruch 13 mit zwei Kolben (14), dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben­ durchmesser etwa 3 mm beträgt.

17. Hydraulik-Hochdruckpumpe nach Anspruch 13 mit acht Kolben (14), dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben­ durchmesser etwa 8 mm beträgt.

18. Hydraulik-Hochdruckpumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (10) aus Hartmetall bestehen.