EP1077115B1

EP1077115B1 - Handhabbares Arbeitsgerät, insbesondere Pressgerät

Info

Publication number: EP1077115B1
Application number: EP00113619A
Authority: EP
Original assignee: Novopress GmbH Pressen und Presswerkzeuge and Co KG
Current assignee: Novopress GmbH Pressen und Presswerkzeuge and Co KG
Priority date: 1999-08-17
Filing date: 2000-06-28
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2020-06-28
Also published as: DE19938968A1; US6369560B1; EP1077115A2; DE50010146D1; CA2316035A1; EP1077115A3

Description

Die Erfindung betrifft ein handhabbares Arbeitsgerät, insbesondere Preßgerät, mit einem Werkzeug, insbesondere einem Preßwerkzeug, einem Elektromotor für den Antrieb des Werkzeugs, einer insbesondere wiederaufladbaren Batterie für die Energieversorgung des Elektromotors sowie mit einer Steuereinrichtung, die ein Spannungsvergleichsglied aufweist, das einen Spannungsvergleich zwischen der aktuellen Batteriespannung und einer Grenzspannung vornimmt, wobei die Steuereinrichtung ein Aufmerksamkeitszeichen erzeugt und/oder die Aktivierung des Elektromotors im Sinne einer Schonung der Batterie einschränkt, wenn beim Spannungsvergleich die aktuelle Batteriespannung gleich der Grenzspannung ist oder unter dieser liegt.

Solche handhabbaren Arbeitsgeräte sind für Montagezwecke oder auch für Bearbeitungszwecke bekannt, z.B. in Form eines gattungsgemäßen Preßgeräts nach der EP-A-0 627 273. Sie bestehen im wesentlichen aus einem Werkzeug und einem Elektromotor für den Antrieb des Werkzeugs. Zum Verbinden von Rohren werden Preßgeräte verwendet, mittels denen ein Preßfitting, das zwecks Herstellung der Rohrverbindung über die Rohrenden geschoben ist, radial zusammengepreßt wird. Auch zur Montage von Kabelschuhen an Kabelenden werden handhabbare Preßgeräte grundsätzlich gleicher Bauart verwendet, wie dies beispielsweise aus der EP-A 0 676 835 zu ersehen ist. Der Elektromotor muß nicht direkt auf das Werkzeug einwirken. Seine Energie kann auch in einen Hydraulikantrieb umgewandelt werden, der dann auf das Werkzeug einwirkt.

Wie die EP-A-0 676 835 ferner zeigt, kann die Energieversorgung des Elektromotors auch über eine austauschbare und auch wiederaufladbare Batterie (Akkumulator) erfolgen, so daß das Arbeitsgerät auch dort einsetzbar ist, wo keine elektrische Stromversorgung besteht. Bei solchen batteriegetriebenen Geräten ist es wichtig zu wissen, ob der in der Batterie noch zur Verfügung stehende Energieinhalt ausreicht, um einen weiteren Arbeitsgang, bei einem Preßwerkzeug einen weiteren Preßzyklus, durchzuführen. Bei modernen Batterien auf Basis Nickel-Cadmium oder Nickel-Metall-Hydrid ist der Restenergieinhalt kaum zu beobachten, da diese Batterien eine Kennlinie mit nahezu konstantem Spannungsverlauf über längere Zeit haben, wobei die Spannung erst zum Ende hin relativ steil abfällt. Dies kann dazu führen, daß ein Arbeitszyklus noch völlig normal abläuft, während der darauffolgende Arbeitszyklus nicht mehr zu Ende geführt werden kann, weil die Batterie entladen ist.

In der EP-A-0 676 835 ist vorgeschlagen, das Arbeitsgerät - in diesem Fall ein Kabelschuhpreßgerät - mit einer Spannungsmeßeinrichtung zur Erfassung der jeweiligen Batteriespannung und einem Spannungsvergleichsglied mit wenigstens einem Speicher für wenigstens eine Grenzspannung zu versehen. Das Spannungsvergleichsglied wird vor Einschalten des Elektromotors aktiviert und nimmt einen Spannungsvergleich zwischen der aktuellen Batteriespannung und der Grenzspannung vor. Stellt sich bei dem Spannungsvergleich heraus, daß die aktuelle Batteriespannung gleich der Grenzspannung ist oder unter dieser liegt, wird der Elektromotor nicht gestartet. Gleichzeitig erfolgt eine optische Anzeige. Die EP-A-0 676 835 enthält keine Angaben darüber, wie die Batteriespannung gemessen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Arbeitsgerät der eingangs genannten Art so auszubilden, daß Arbeitszyklen nur noch dann gestartet werden, wenn für den jeweiligen Arbeitszyklus noch hinreichend Batteriekapazität vorhanden ist.

Diese Aufgabe wir erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuereinrichtung ein Intervallglied mit wenigstens einem eingespeicherten Intervall aufweist und daß ein Lastglied vorhanden ist, über das die Batterie mit einem Lastzyklus beaufschlagbar ist, der einen Spannungsverlauf mit sich ändernder Batteriespannung erzeugt, wobei das Intervallglied mit oder nach Einschalten des Lastgliedes wenigstens einmal aktiviert wird und der Spannungsvergleich innerhalb des Intervalls vorgenommen wird.

Grundgedanke der Erfindung ist es folglich, die Batterie mit einem Lastzyklus zu beaufschlagen, der einen Spannungsverlauf mit sich ändernder Batteriespannung erzeugt und dann innerhalb zumindest eines Intervalls mit einem charakteristischen Spannungsverlauf den Spannungsvergleich vorzunehmen. Bleibt die Spannung innerhalb des Intervalls unterhalb einer Grenzspannung, erfolgt ein Aufmerksamkeitszeichen, beispielsweise ein elektrischer oder akustischer Alarm und/oder es wird die Aktivierung des Elektromotors begrenzt oder der Elektromotor sofort gesperrt, so daß keine vollständige Entladung der Batterie erfolgt.

Das Lastglied kann der Elektromotor selbst sein, d.h. in diesem Fall wird der Elektromotor eingeschaltet, und innerhalb wenigstens eines Intervalls mit einem charakteristischen Spannungsverlauf wird der Spannungsvergleich vorgenommen. Statt dessen kann das Lastglied auch ein verstellbarer Widerstand in Form eines Potentiometers sein, mit dem der Lastzyklus erzeugt wird. Diese Version ist dann zweckmäßig, wenn die Batterie von dem Arbeitsgerät getrennt und nur über ein Kabel mit ihm verbunden ist. In diesem Fall kann der Ladezustand der Batterie unabhängig vom Arbeitsgerät und damit auch ohne Verbindung zu diesem überprüft werden, wenn die entsprechende Schaltung in dem Gehäuse für die Batterie angeordnet wird. Beide Schaltungsarten können jedoch auch miteinander kombiniert werden, indem der Widerstand elektrisch parallel zu dem Elektromotor angeordnet wird und über einen Wechselschalter wahlweise der widerstand oder der Elektromotor als Lastglied zugeschaltet wird.

In besonders zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung ist vorgeschlagen, daß das Spannungsvergleichsglied als analoger Komparator ausgebildet ist, an dem einerseits die Batteriespannung und anderseits die Grenzspannung anliegen. Die Grenzspannung kann dabei von einer Hilfsbatterie erzeugt werden. Der Komparator schaltet logisch um, wenn die aktuelle Batteriespannung die Grenzspannung entweder über- oder unterschreitet. Die vorbeschriebene Schaltung benötigt keine Strommessung bzw. strommessungsbestimmenden Teile und zeichnet sich deshalb durch Einfachheit aus. Im Fall, daß das Lastglied der Elektromotor selbst ist, wird die Batterie nicht durch den Spannungsvergleich belastet.

Das Intervallglied ist vorzugsweise als Zeitglied ausgebildet. Statt dessen kann das Intervall auch auf andere Weise festgelegt werden, beispielsweise durch Erfassung einer bestimmten Anzahl von Umdrehungen des Elektromotors oder dergleichen.

Sofern das Spannungsvergleichsglied nach dem Einschalten des Lastgliedes einen Spannungsvergleich durchführt, wird das Intervallglied erst aktiviert, wenn festgestellt wird, daß die aktuelle Batteriespannung eine zweite Grenzspannung erreicht oder unter schreitet. Dabei sind die erste und die zweite Grenzspannung vorzugsweise gleich.

Das Lastglied sollte eine Anlaufphase mit einem Spannungsabfall und anschließender Spannungserholung erzeugen, wie dies in den meisten Fällen, insbesondere bei Preßgeräten der Fall ist, wenn der Elektromotor das Lastglied ist. Der Spannungsabfall entsteht dabei durch die hohe Stromaufnahme, die dadurch bedingt ist, daß die von dem Elektromotor angetriebenen Teile auf dessen Leerlaufdrehzahl beschleunigt werden müssen. In diesem Fall sollte das Intervallglied derart aktiviert werden, daß der Intervall innerhalb der Anlaufphase liegt.

Sofern der Intervall innerhalb einer sehr ausgeprägten Phase einer Spannungsänderung liegt wie beispielsweise innerhalb der vorbeschriebenen Anlaufphase, reicht die Aktivierung eines Intervalls aus, um eine sichere Aussage über den Ladungszustand der Batterie zu erhalten und Gegenmaßnahmen zu treffen, sollte die Gefahr bestehen, daß die Batterieladung für den aktuellen oder zukünftigen Lastzyklus nicht mehr ausreicht. Insoweit kann jedoch eine Verbesserung dadurch erreicht werden, daß das Intervallglied innerhalb des Lastzyklus in Abständen mehrfach aktiviert wird, wobei es zweckmäßig ist, auch hier das Intervallglied nur in Bereichen des Lastzyklus zu aktivieren, wo ein Spannungsabfall und eine anschließende Spannungserholung stattfinden. Alternativ dazu kann jedoch vorgesehen sein, daß die Intervalle zumindest über einen Teil des Lastzyklus, vorzugsweise über den gesamten Lastzyklus, unmittelbar aneinander angrenzen, so daß ein kontinuierlicher Spannungsvergleich im oben genannte Sinne stattfindet. Beide Versionen sind insbesondere dann sinnvoll, wenn den Intervallen verschiedene Grenzspannungen zugeordnet sind, so daß der Spannungsverlauf auch bei stark schwankenden Spannungen verfolgt und ausgewertet werden kann. Soweit ein Komparator für das Spannungsvergleichsglied verwendet wird, kann vorgesehen sein, daß an den Komparator verschiedene Grenzspannungen anliegen, die wechselweise zugeschaltet werden. Es kann jedoch auch ein Verstellglied vorhanden sein, über das sich die gelieferte Grenzspannung für jeden Intervall verschieden einstellen läßt. Es versteht sich, daß dies durch eine entsprechende Schaltung vor oder mit Beginn des Intervalls geschieht.

Unabhängig davon, ob nur ein Intervall oder mehrere Intervalle für den Spannungsvergleich aktiviert werden, ist nach der Erfindung des weiteren vorgesehen, daß die Grenzspannung(en) änderbar ist bzw. sind, beispielsweise um sie an geänderte Verhältnisse wie Temperatur oder Alterungszustand der beweglichen Teile des Arbeitsgerätes anzupassen. So kann eine Temperaturmeßeinrichtung vorgesehen sein, wobei die dem jeweiligen Intervall zugeordnete Grenzspannung innerhalb eines Auslegungstemperaturbereichs umso höher gesetzt wird und/oder die Länge des Intervalls bzw. der Intervalle verringert wird, je niedriger die Temperatur ist. Damit wird dem Umstand Rechnung getragen, daß der Energieinhalt einer Batterie bei niedrigen Betriebstemperaturen geringer ist als bei höheren Temperaturen. Zusätzlich sollte vorgesehen sein, daß die Grenzspannung(en) durch Einwirkung der Temperaturmeßeinrichtung erhöht wird bzw. werden, wenn die von der Temperaturmeßeinrichtung erfaßte Temperatur unter- oder oberhalb des Auslegungstemperaturbereichs liegt. Wenn die Grenzspannung(en) hoch genug liegt bzw. liegen, wird hierdurch verhindert, daß das Arbeitsgerät bei Temperaturen in Betrieb genommen werden kann, die für die Batterie schädlich sind. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Temperaturmeßeinrichtung direkt die Temperatur der Batterie mißt, da auf diese Weise auch schon die Aufheizung der Batterie nach dem Start des Elektromotors in dem Sinne berücksichtigt werden kann, daß die Grenzspannung(en) herabgesetzt wird bzw. werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß in einem Lastzyklus wenigstens eine aktuelle Batteriespannung gespeichert wird und in einem darauffolgenden Lastzyklus ein Vergleich zwischen der zuvor gespeicherten Batteriespannung und der aktuellen Batteriespannung in der gleichen Phase des Lastzyklus' durchgeführt wird, wobei ein höherer Grenzwert bzw. höhere Grenzwerte herangezogen wird bzw. werden und/oder die Länge des Intervalls bzw. der Intervalle verkürzt wird, wenn die aktuelle Batteriespannung höher ist als die gespeicherte. Auf diese Weise können "schleichende" Veränderungen insbesondere aufgrund von Alterungsprozessen berücksichtigt werden, so daß auch in diesen Fällen zuverlässig vermieden wird, daß das Arbeitsgerät in Betrieb genommen wird, wenn der Ladezustand der Batterie weitere Arbeitszyklen nicht mehr zuläßt. Vorzugsweise sollte der Vergleich in einer Phase gleichbleibender Lasterzeugung durch das Lastglied durchgeführt werden, da hier die schleichenden Veränderungen am besten feststellbar sind.

Nach der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das Werkzeug vom Elektromotor in die Ausgangslage zurückgestellt wird, wenn beim Spannungsvergleich die aktuelle Batteriespannung gleich der Grenzspannung ist oder unter dieser liegt. Auf diese Weise wird die Restladung der Batterie zum Erreichen der Ausgangsstellung und damit zum Lösen vom Werkstück benutzt. Eine solche Restenergienutzung ist auch dann gegeben, wenn eine optische oder akustische Anzeige erfolgt. Ferner sollte der Elektromotor sofort oder nach Zurückstellen des Werkzeuges in die Ausgangslage abgeschaltet, im letzteren Fall sogar gesperrt werden, wenn beim Spannungsvergleich die aktuelle Batteriespannung gleich der Grenzspannung ist oder unter dieser liegt.

Alternativ dazu kann vorgesehen sein, daß der Lastzyklus zu Ende gefahren wird, wenn beim Spannungsvergleich die aktuelle Batteriespannung gleich der Grenzspannung ist oder unter dieser liegt, und der Elektromotor gesperrt wird, bis die Batterie ausgetauscht ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, daß der Elektromotor erst nach einer begrenzten Anzahl von Lastzyklen gesperrt wird, bis die Batterie ausgetauscht ist.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher veranschaulicht. Es zeigen:

Figur 1: ein Preßgerät in der Frontansicht mit Preßfitting und Rohrende in der Offenstellung;
Figur 2: einen Querschnitt durch das Preßgerät gemäß Figur 1 in der Ebene A-A;
Figur 3: eine Schaltung zur Durchführung eines Spannungsvergleichs bei dem Preßgerät gemäß den Figuren 1 und 2;
Figur 4: eine Graphik mit dem Spannungsverlauf bei dem Preßgerät gemäß den Figuren 1 bis 3 bei ausreichendem Ladungszustand der Batterie;
Figur 5: eine Graphik mit dem Spannungsverlauf bei dem Preßgerät gemäß den Figuren 1 bis 3 bei einem nicht mehr ausreichenden Ladungszustand der Batterie;
Figur 6: eine Graphik mit einem anderen Spannungsverlauf eines Preßgerätes bei ausreichendem Ladungszustand der Batterie;
Figur 7: eine Graphik mit einem Spannungsverlauf bei diesem Preßgerät bei nicht mehr ausreichenden Ladungszustand der Batterie;
Figur 8: eine kombinierte Graphik mit einem Spannungs- und Stromverlauf bei nicht ausreichendem Ladungszustand der Batterie.

Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Preßgerät weist zwei T-förmige Lagerplatten 2, 3 auf, die - in der Frontansicht gemäß Figur 1 gesehen - genau hintereinander angeordnet sind. Im unteren Teil werden die Lagerplatten 2, 3 durch einen Verbindungsbolzen 4 durchsetzt. Auf diesem Verbindungsbolzen 4 sind von beiden Seiten Tragplatten 5, 6 aufgesetzt (die vordere ist in Figur 1 weggelassen), welche zum insgesamt mit 7 bezeichneten Antrieb gehören. Sie sind nur mit ihrem oberen Bereich dargestellt. An ihren unteren Enden ist ein Elektromotor angeordnet, der eine Spindel antreibt. Das obere Ende der Spindel ist mit einem obenseitig gabelförmig ausgebildeten Antriebskopf 8 versehen. Innerhalb des Antriebskopfs 8 sind nebeneinander zwei Antriebsrollen 9, 10 um eine horizontale Achse frei drehbar gelagert. Mit Hilfe des Elektromotors kann der Antriebskopf 8 vertikal hin- und herbewegt werden. Der Verbindungsbolzen 4 ist herausnehmbar ausgebildet, so daß der gesamte Antrieb 7 auf einfache Weise abgenommen werden kann.

Im oberen Bereich werden die Lagerplatten 2, 3 von im Abstand nebeneinander angeordneten Lagerbolzen 11, 12 durchsetzt. Auf jedem der Lagerbolzen 11, 12 ist ein Schwenkhebel 13, 14 zwischen den Lagerplatten 2, 3 gelagert. Die beiden Schwenkhebel 13, 14 sind spiegelsymmetrisch ausgebildet und bilden das Preßwerkzeug. Sie weisen von den Lagerbolzen 11, 12 nach unten gehende Antriebsarme 15, 16 und nach oben gehende Backenarme 17, 18 auf. Die Antriebsarme 15, 16 weisen Antriebsflächen 19, 20 auf, welche gegenüber der Horizontalen zunächst nur schwach geneigt sind und dann in einen steil nach oben gerichteten Bereich übergehen. In den einander gegenüberstehenden Seiten der Backenarme 17, 18 sind halbkreisförmige Ausnehmungen eingeformt, die die Kontur von Preßbakken 21, 22 bilden.

Die Figuren 1 und 2 zeigen das Preßgerät 1 in der Offenstellung, bei der der Antriebskopf 8 seine unterste Stellung einnimmt. In dieser Stellung liegt er nicht an den Antriebsarmen 15, 16 an. Das Preßgerät 1 ist an eine Rohrverbindung so angesetzt, daß es zwischen den Preßbakken 21, 22 liegt. Die Rohrverbindung weist einen Rohrendbereich 23 auf, über den ein Preßfitting 24 teilweise geschoben ist. Dies läßt sich insbesondere aus Figur 2 ersehen. Das Preßfitting 24 hat einen Zylinderabschnitt 25 mit einer als Anschlag für den Rohrendbereich 23 dienenden, mittig liegenden Einschnürung 26. An den freien Enden weist das Preßfitting 24 nach außen gewölbte Ringwülste 27, 28 auf, in die innenseitig jeweils ein elastomerer Dichtring 29, 30 eingelegt ist. Die Preßbacken 21, 22 liegen auf Höhe des in Figur 2 rechtsseitigen Ringwulstes 28.

Für den Preßvorgang wird der nicht dargestellte Elektromotor eingeschaltet, so daß der Antriebskopf nach oben ausfährt. Dabei fahren die Antriebsrollen 9, 10 im ersten Teil einer Leerlaufphase zunächst gegen die flach geneigten Abschnitten der Antriebsflächen 19, 20 zur Anlage. Bei weiterem Hochfahren werden die Antriebsarme 15, 16 auseinandergespreizt, was zur Folge hat, daß sich die Backenarme 17, 18 im zweiten Teil der Leerlaufphase einander annähern und die Preßbacken 21, 22 zur Anlage an dem Ringwulst 28 kommen. Mit dem weiteren Hochfahren des Antriebskopfs 8 beginnt der eigentliche Preßvorgang, bei dem der Ringwulst 28 und der sich unmittelbar anschließende Bereich des Zylinderabschnitts 25 radial nach innen plastisch verformt werden, wobei im letzten Preßstadium auch der Rohrendbereich 23 plastisch radial nach innen komprimiert wird. Dabei fahren die Antriebsrollen 9, 10 in den Bereich zwischen den Antriebsarmen 15, 16 ein, wo die Antriebsfläche 19, 20 nur noch in einem sehr spitzen Winkel zueinander stehen, also sehr steil geneigt sind.

Figur 3 zeigt die elektrische Schaltung des Preßgerätes 1. Dessen Elektromotor 31 ist in einem Hauptstromkreis 32 angeordnet, der bei 33 geerdet ist und der von einer wiederaufladbaren Batterie 34 (Akkumulator) mit einer bestimmten Spannung versorgt wird. In dem Hauptstromkreis 32 ist des weiteren ein Schalter 35 angeordnet, der über einen Einschaltknopf 36 betätigt wird. Der Einschaltknopf 36 dient dazu, den Elektromotor 31 ein- und auszuschalten. In Reihe zu diesem Schalter 35 ist ein zweiter Schalter 37 vorgesehen, der von einem Relais 38 gesteuert wird.

Zu der Schaltung gehört eine Spannungsvergleichseinrichtung 39 mit einem analogen Komparator 40. Der Komparator 40 hat zwei Eingänge 41, 42, wobei der erste Eingang 41 über eine Leitung 43 mit dem Hauptstromkreis 32 verbunden ist und dessen Spannung abgreift. An dem zweiten Eingang 42 liegt eine Grenzspannung an, welche von einer Hilfsbatterie 44 erzeugt wird. Im Komparator 40 werden die beiden Spannungen verglichen, wobei er seinen Ausgang 45 auf "logisch 0" setzt, wenn die Spannung an der Batterie 34 geringer ist als die Grenzspannung am zweiten Eingang 42, während er den Ausgang auf "logisch 1" setzt, wenn die Spannung am ersten Eingang 41 wieder größer ist als die Grenzspannung am zweiten Eingang 42.

Der Ausgang 45 steht über eine Leitung 46 mit einem Zeitglied 47 in Verbindung, dem ein Speicher 48 und ein Relaistreiber 49 nachgeschaltet sind. Dessen Ausgang ist über eine Leitung 50 mit dem Relais 38 des zweiten Schalters 37 verbunden.

Parallel zu dem Elektromotor 31 ist ein Potentiometer 51 angeordnet. Über einen Wechselschalter 52 kann der Elektromotor 31 überbrückt werden, so daß mit Hilfe des Potentiometers 51 ein Lastzyklus im Hauptstromkreis 32 erzeugt werden kann.

Die Funktion der Schaltung soll anhand der Graphiken der Figuren 4 und 5 erläutert werden. In beiden Graphiken ist ein Spannungsverlauf 53, 54 über der Zeit t dargestellt, wobei sich der Spannungsverlauf 53 bei ausreichendem Ladungszustand der Batterie 34 und der Spannungsverlauf 54 bei nicht mehr ausreichendem Ladungszustand ergibt.

Ein verpreßvorgang mit Hilfe des Preßgerätes 1 wird durch Drücken des Einschaltknopfes 36 eingeleitet, wodurch der erste Schalter 35 geschlossen wird. Der zweite Schalter 37 befindet sich dann - entgegen der zeichnerischen Darstellung in Figur 3 - in geschlossenem Zustand und der Wechselschalter 52 ist entgegen der zeichnerischen Darstellung umgelegt, so daß durch die Betätigung des Einschaltknopfes 36 der Elektromotor 31 gestartet wird. Da in dieser Phase die beweglichen Teile des Elektromotors 31 sowie Antriebsspindel und Antriebskopf 8 beschleunigt werden müssen, steigt der Strom im Hauptstromkreis 32 stark an. Dies erzeugt einen deutlichen Spannungsabfall bis unterhalb der am zweiten Eingang 42 des Komparators 40 anliegenden Grenzspannung 55, die über den gesamten Preßzyklus konstant gehalten wird. Beim Unterschreiten der Grenzspannung 55 schaltet der Komparator 40 von "logisch 1" auf "logisch 0". Über die Leitung 46 wird das Zeitglied 47 aktiviert.

Das Zeitglied 47 läuft im Maximum über einen konstanten Zeitintervall t0. Sofern und sobald die am ersten Eingang 41 des Komparators 40 anliegende Spannung im Hauptstromkreis 32 während dieses Zeitintervalls t0 wieder über die Grenzspannung 55 ansteigt, wird der Ausgang 45 auf "logisch 1" gestellt. Dies hat zur Folge, daß das Zeitglied 47 wieder auf 0 gesetzt wird. Diese Situation ist in Figur 4 dargestellt. Es ist zu erkennen, daß sich die Spannung innerhalb des Zeitintervalls t0, und zwar nach einem Zeitraum tE soweit erholt, daß der Spannungsverlauf 53 wieder oberhalb der Grenzspannung 55 zu liegen kommt. Die Erholung der Spannung geht mit einem Abfall des Stroms einher, weil die oben genannten beweglichen Teile auf die Leerlaufdrehzahl des Elektromotors 31 beschleunigt sind und sich eine Leerlaufphase anschließt, bis die Antriebsrollen 9, 10 an den Antriebsarmen 15, 16 der Schwenkhebel 13, 14 zur Anlage kommen und die Schwenkhebel 13, 14 soweit verschwenkt haben, bis sie an dem Preßfitting 24 zur Anlage kommen. Dann beginnt der eigentliche Preßvorgang, wodurch wieder ein hoher Strombedarf entsteht, der die Spannung in dem Hauptstromkreis 32 wieder unterhalb der Grenzspannung 55 absinken läßt, wie die Graphik in Figur 4 zeigt. Durch diesen Spannungsabfall wird allerdings das Zeitglied 47 nicht erneut initiiert, obwohl sich am Ausgang 45 des Komparators 40 wieder ein anderer logischer Zustand ergibt.

In Figur 5 ist zu erkennen, daß sich die Spannung nach dem ersten Spannungsabfall aufgrund ungenügenden Ladezustandes nicht mehr ausreichend erholt. Innerhalb des Zeitintervalls t0 bleibt der Spannungslauf 54 unterhalb der Grenzspannung 45, so daß sich der logische Zustand am Ausgang 45 des Komparators 40 nicht ändert. Nach Ablauf des Zeitintervalls t0 triggert das Zeitglied 47 den Speicher 48, der den Relaistreiber 49 aktiviert und auf diese Weise das Relais 38 ansteuert. Hierdurch wird der zweite Schalter 37 geöffnet und damit der Elektromotor 31 abgeschaltet. Das Zeitintervall t0 ist dabei so kurz, daß die Abschaltung noch in der Hochlaufphase oder spätestens während der Leerlaufphase, in der die Preßbacken 21, 22 noch nicht an dem Preßfitting 24 zur Anlage gekommen sind, erfolgt. Die Graphik in Figur 5 gibt nach Ablauf des Zeitintervalls t0 einen Spannungsverlauf wieder, wie er sich ergeben würde, wenn der Elektromotor 31 nicht abgeschaltet, die Verpressung des Preßfittings 24 also durchgeführt würde.

Die Grenzspannung 55 ist so hoch gesetzt, daß die Abschaltung des Elektromotors 31 aufgrund des Spannungsverlaufs 54 schon dann erfolgt, wenn die Batterie 34 noch eine Restenergie bereitstellt. Diese Restenergie kann dazu benutzt werden, optische oder akustische Signalgaben zu erzeugen und den Elektromotor 31 in die Ausgangslage zurückzustellen. Außerdem kann durch eine entsprechende Schaltung bewirkt werden, daß ein erneutes Starten des Elektromotors 31 erst möglich ist, wenn die Batterie 34 durch eine neue ersetzt ist.

In den Figuren 6 und 7 sind weitere mögliche Spannungsverläufe 56, 57 über der Zeit t dargestellt, wobei auch hier eine konstante Grenzspannung 58 angelegt wird. In beiden Fällen ist charakteristisch wieder ein Spannungsabfall aufgrund der Beschleunigung der zu bewegenden Teile auf die Leerlaufdrehzahl des Elektromotors 31 mit anschließender Spannungserholung und die Spannungserholung und damit das Überschreiten der Grenzspannung 58 innerhalb des Zeitintervalls t0, d.h. der Zeitraum tE zwischen Absinken der Spannung unter die Grenzspannung 58 und anschließendem Überschreiten der Grenzspannung 58 ist kleiner als der vorgegebene Zeitintervall t0. Wie schon oben im einzelnen beschrieben, wird hierdurch das Zeitglied 47 wieder zurückgestellt, und der Elektromotor 31 läuft weiter.

Im Unterschied zu den in den Figuren 4 und 5 dargestellten Verhältnissen wird jedoch die Schaltung in Figur 3 nicht deaktiviert. Dies hat zur Folge, daß bei dem erneuten Unterschreiten der Grenzspannung 58 und damit der Änderung des Zustandes am Ausgang 45 von "logisch 1" zu "logisch 0" das Zeitglied 47 gestartet wird. Bei dem Spannungsverlauf 53 gemäß Figur 6 erfolgt das Unterschreiten der Grenzspannung 58 in einer späten Phase und nimmt nur einen kurzen Zeitraum tE in Anspruch, bis die Spannung wieder über die Grenzspannung 58 ansteigt. Dies geschieht zu Beginn des eigentlichen Preßvorgangs. Der Zeitraum tE ist kürzer als der Zeitintervall t0, was zur Folge hat, daß das Zeitglied 47 wieder zurückgestellt wird.

Figur 7 zeigt den Spannungsverlauf 57 bei nicht mehr ausreichender Ladung der Batterie 34. Dies wird schon deutlich an dem wesentlich stärkeren Spannunsabfall nach Starten des Elektromotors 31, auch wenn hier noch die Erholung bis über die Grenzspannung 58 innerhalb des Zeitintervalls t0 geschieht, also noch kein Abschalten des Elektromotors 31 bewirkt wird. Der dann wieder einsetzende Spannungsabfall geschieht wesentlich früher als bei dem Spannungsverlauf 56 und er dauert während des gesamten Zeitintervalls t0 an. In diesem Fall ist die Schaltung gemäß Figur 3 jedoch so modifiziert, daß der zweite Schalter 37 noch nicht geöffnet wird, sondern der Preßvorgang zu Ende geführt wird, da der Ladungszustand der Batterie 34, wie der Spannungsverlauf 57 im ersten Zeitintervall t0 zeigt, besser ist als im Fall gemäß Figur 5. Erst nach Beendigung der Verpressung und Abschalten des Elektromotors 31 über den ersten Schalter 35 erfolgt die Öffnung des zweiten Schalters 37 und damit eine Sperrung, die erst aufgehoben wird, wenn die Batterie 34 durch eine neue ersetzt wird.

In Figur 8 ist im oberen Teil die Spannung U und im unteren Teil der Strom I über die Zeit t aufgetragen. Dabei ergeben sich der Spannungsverlauf 59 und der Stromverlauf 60. In den oberen Teil von Figur 8 ist zusätzlich eine Grenzspannung 61 eingetragen, die im Unterschied zu den Grenzspannungen 55, 58 in den Figuren 4 bis 7 zwar zunächst konstant ist, dann jedoch um eine Stufe niedriger gesetzt und dann um zwei Stufen wieder hochgesetzt wird, so daß sie am Ende höher ist als am Anfang. Die Grenzspannung 61 ist also veränderbar, was durch eine entsprechende Schaltung im Bereich der Hilfsbatterie 44 zeitabhängig und automatisch durchgeführt wird.

Eine zusätzliche Änderung ergibt sich dadurch, daß der gesamte Zeitablauf in einzelne, jeweils gleiche Zeitsegmente aufgeteilt ist, was durch die vertikalen Linien angezeigt wird. Innerhalb eines Zeitsegments wird überprüft, ob die Spannung gemäß dem Spannungsverlauf 59 die Grenzspannung 61 unterschreitet. Ist dies der Fall, wird gleichzeitig geprüft, ob die Grenzspannung 61 innerhalb desselben Zeitsegments nach oben wieder überschritten wird oder nicht. Im ersteren Fall liegt eine ausreichende Ladung der Batterie 34 vor, und der zweite Schalter 37 bleibt offen. Im letzteren Fall stehen mehrere Möglichkeiten offen. So kann der zweite Schalter 37 sofort geöffnet und damit der Elektromotor 31 ausgeschaltet werden, so daß eine Verpressung erst gar nicht begonnen wird. Mit Hilfe noch vorhandener Restenergie der Batterie 34 kann der Elektromotor 31 zurückgefahren werden. Beides kommt insbesondere dann in Frage, wenn die nicht ausreichende Spannungserholung innerhalb der ersten Zeitsegmente und hier innerhalb des ersten Zeitsegments festgestellt wird und somit die Gefahr einer unvollständigen Verpressung und/oder einer Beschädigung der Batterie 34 besteht. Wird eine mangelnde Spannungserholung erst in späteren Zeitsegmenten festgestellt, kann durch eine entsprechende Schaltung auch vorgesehen werden, daß die Verpressung noch zu Ende geführt und erst dann der Elektromotor 31 für weitere Preßzyklen gesperrt wird.

Im gezeigten Fall findet im ersten Zeitsegment der charakteristische Spannungsabfall statt. Die Spannungserholung und damit das Wiederüberschreiten der Grenzspannung 61 fällt mit dem Ende des ersten Zeitsegments zusammen, so daß hier noch von einem ausreichenden Ladezustand ausgegangen und der Elektromotor 31 nicht abgeschaltet wird. Im fünften Zeitsegment wird die Grenzspannung 61 wieder unterschritten. Die anschließende Erholung ist jedoch so schwach, daß die Grenzspannung 61 nicht wieder erreicht wird. Auch im nächsten, sechsten Zeitsegment liegt die Spannung noch unterhalb der Grenzspannung 61, obwohl sie hier stark abgesenkt ist. Sie wird innerhalb dieses Zeitsegments nur kurz überschritten. Danach erfolgt ein weiterer Spannungsabfall bei hochgesetzter Grenzspannung 61, so daß auch hier ein nicht ausreichender Ladungszustand festgestellt wird. Im letzten und achten Zeitsegment steigt die Spannung wieder über die Grenzspannung 61. Da an den Enden der drei vorausgehenden Zeitsegmente die Spannung jeweils unterhalb der Grenzspannung 61 lag, bleibt es bei der Feststellung einer zumindest für den nächsten Preßzyklus nicht ausreichenden Ladung der Batterie 34, und der Elektromotor 31 wird durch Öffnen des zweiten Schalters 37 spätestens nach Beendigung des vorliegenden Preßzyklus gesperrt.

Die Überprüfung des Ladezustandes der Batterie 34 kann auch ohne Einschaltung des Elektromotors 31 geschehen. Hierzu wird der Wechselschalter 52 in die gezeigte Stellung gebracht, so daß der Stromfluß über das Potentiometer 51 geht. Mit Hilfe diese Potentiometers 51 kann ein Strom- und damit auch ein Spannungsverlauf erzeugt werden, wie er bei einer echten Verpressung vorkommt. Dabei reicht es für die Überprüfung des Ladezustandes aus, wenn die durch das Potentiometer 51 aufgeprägte Last nur bis zur Leerlaufphase nachgebildet wird, also lediglich ein charakteristischer Spannungsabfall mit anschließender Erholung erzeugt wird. Die Schaltung gemäß Figur 3 funktioniert dann genauso wie im Zusammenhang mit Figur 4 dargestellt, d.h. es wird überprüft, ob innerhalb des Zeitintervalls t0 die unter die Grenzspannung 55 abgefallene Spannung im Wege der Erholung wieder die Grenzspannung 55 überschreitet oder nicht. Insoweit wird auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 4 Bezug genommen.

Mit Hilfe des Potentiometers 51 läßt sich die Überprüfung des Ladezustandes der Batterie 34 vor Einschalten des Elektromotors 31 durchführen, um sicherzustellen, daß die nachfolgende Verpressung durchgeführt werden kann. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Überprüfung während der Verpressung durchzuführen, wenn in der Schaltung gemäß Figur 3 der Elektromotor 31 herausgenommen und in einem besonderen Stromkreis angeordnet wird. Eine derart gegenüber Figur 3 modifizierte Schaltung ist dann eine reine Prüfschaltung zur Feststellung des Ladezustandes der Batterie 34.

Sofern die Batterie 34 vom Preßgerät 1 getrennt werden kann, weil sie nur über eine Leitung mit dem Preßgerät 1 verbunden ist, kann die Prüfschaltung im Gehäuse der Batterie 34 untergebracht werden, so daß die Eignung der Batterie 34 für die Vornahme von Preßzyklen schon vor Verbindung mit dem Preßgerät 1 durchgeführt werden kann. Eine entsprechende Anzeige dient dann der Information über den Ladezustand. Nach dem Verbinden mit dem eigentlichen Preßgerät 1 können bei Feststellung eines ungenügenden Ladezustandes die schon oben im einzelnen beschriebenen Maßnahmen getroffen werden, d.h. entweder die Sperrung des Elektromotors 31, wenn der ungenügende Ladezustand schon vor dessen Einschalten festgestellt wird, oder die Abschaltung während des Preßvorgangs oder ein Beendigen des Preßvorgangs und anschließendes Sperren des Elektromotors 31, wenn die Feststellung des ungenügenden Ladezustandes während der Verpressung erfolgt und die Grenzspannung und das Zeitintervall t0 so eingestellt sind, daß bei dieser Feststellung noch hinreichende Restenergie für die Vollendung des Preßzyklus vorhanden ist. Eine optische oder akustische Anzeige informiert die Bedienungsperson darüber, daß ein weiterer Preßzyklus nicht mehr gestartet werden sollte oder kann.

Die Grenzspannung und der Zeitintervall t0 sollten an das angepaßt werden, was als Folge der Feststellung des ungenügenden Ladezustandes geschaltet wird. Sofern der Preßzyklus dann noch zu Ende geführt werden soll, sollte die Grenzspannung höher und/oder der Zeitintervall t0 kleiner sein als in dem Fall, in dem der Elektromotor 31 sofort gesperrt wird.

Claims

Handhabbares Arbeitsgerät, insbesondere Preßgerät (1), mit einem Werkzeug, insbesondere einem Preßwerkzeug (13, 14), einem Elektromotor (31) für den Antrieb des Werkzeuges (13, 14), einer insbesondere wiederaufladbaren Batterie (34) für die Energieversorgung des Elektromotors (31) sowie mit einer Steuereinrichtung, die ein Spannungsvergleichsglied (39) aufweist, das einen Spannungsvergleich zwischen einer aktuellen Batteriespannung und einer Grenzspannung (55, 58, 61) vornimmt, wobei die Steuereinrichtung ein Aufmerksamkeitszeichen erzeugt und/oder den Antrieb des Elektromotors (31) im Sinne einer Schonung der Batterie (34) einschränkt, wenn beim Spannungsvergleich die aktuelle Batteriespannung gleich der Grenzspannung (55, 58, 61) ist oder unter dieser liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ein Intervallglied (47) mit wenigstens einem eingespeicherten Intervall (t0) aufweist und daß ein Lastglied (31, 51) vorhanden ist, über das die Batterie (34) mit einem Lastzyklus beaufschlagbar ist, der einen Spannungsverlauf (53, 54, 56, 57, 59) mit sich ändernder Batteriespannung erzeugt, wobei das Intervallglied (47) mit oder nach Einschalten des Lastglieds (31, 51) wenigstens einmal aktiviert wird und der Spannungsvergleich innerhalb des Intervalls (t0) vorgenommen wird.
Arbeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lastglied der Elektromotor (31) ist.
Arbeitsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lastglied ein verstellbarer Widerstand (51) ist.
Arbeitsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (51) elektrisch parallel zu dem Elektromotor (31) angeordnet ist und über einen Wechselschalter (52) wahlweise der Widerstand (51) oder der Elektromotor (31) als Lastglied zuschaltbar ist.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsvergleichsglied (39) einen Komparator (40) aufweist, an dem einerseits die Batteriespannung und andererseits die Grenzspannung (55, 58, 61) anliegen.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Intervallglied als Zeitglied (47) ausgebildet ist.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsvergleichsglied (39) nach dem Einschalten des Lastgliedes (31, 51) einen Spannungsvergleich durchführt und das Intervallglied (47) erst aktiviert wird, wenn festgestellt wird, daß die aktuelle Batteriespannung eine zweite Grenzspannung (55, 58, 61) erreicht oder unterschreitet.
Arbeitsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Grenzspannung (55, 58, 61) gleich sind.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Lastglied (31, 51) eine Anlaufphase mit einem Spannungsabfall und anschließender Spannungserholung erzeugt und das Intervallglied (47) derart aktiviert wird, daß der Intervall (t0) innerhalb der Anlaufphase liegt.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Intervallglied (47) innerhalb des Lastzyklus mehrfach aktiviert wird.
Arbeitsgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Intervallglied (47) nur in Bereichen des Lastzyklus aktiviert wird, wo ein Spannungsabfall und eine anschließende Spannungserholung stattfinden.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Intervalle zumindest über einen Teil des Lastzyklus unmittelbar aneinander grenzen.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß den Intervallen verschiedene Grenzspannungen (61) zugeordnet sind.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzspannung(en) veränderbar ist bzw. sind.
Arbeitsgerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperaturmeßeinrichtung vorhanden ist, wobei die dem jeweiligen Intervall (t0) zugeordnete Grenzspannung innerhalb eines Auslegungstemperaturbereichs umso höher gesetzt wird, je niedriger die Temperatur ist.
Arbeitsgerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzspannung(en) durch Einwirkung der Temperaturmeßeinrichtung erhöht wird bzw. werden, und/oder die Länge des Intervalls (t0) bzw. der Intervalle verkürzt werden, wenn die von der Temperaturmeßeinrichtung erfaßte Temperatur unter oder oberhalb des Auslegungstemperaturbereichs liegt.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperaturmeßeinrichtung die Temperatur der Batterie (34) mißt.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Lastzyklus wenigstens eine aktuelle Batteriespannung gespeichert wird und in einem darauffolgenden Lastzyklus ein Vergleich zwischen der zuvor gespeicherten Batteriespannung und der aktuellen Batteriespannung in der gleichen Phase des Lastzyklus durchgeführt wird, wobei eine höhere Grenzspannung bzw. höhere Grenzspannungen herangezogen wird bzw. werden und/oder die Länge des Intervalls (t0) bzw. der Intervalle verkürzt wird, wenn die aktuelle Batteriespannung höher ist als die gespeicherte.
Arbeitsgerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich in einer Phase gleichbleibender Lasterzeugung durch das Lastglied (31, 51) durchgeführt wird.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (13, 14) vom Elektromotor (31) in die Ausgangslage zurückgestellt wird, wenn beim Spannungsvergleich die aktuelle Batteriespannung gleich der Grenzspannung (55, 58, 61) ist oder unter dieser liegt.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (31) sofort oder nach Zurückstellen des Werkzeugs (13, 14) in die Ausgangslage abgeschaltet wird, wenn beim Spannungsvergleich die aktuelle Batteriespannung gleich der Grenzspannung (55, 58, 61) ist oder unter dieser liegt.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Lastzyklus zu Ende gefahren wird, wenn beim Spannungsvergleich die aktuelle Batteriespannung gleich der Grenzspannung ist oder unter dieser liegt, und der Elektromotor (31) gesperrt wird, bis die Batterie (34) ausgetauscht ist.
Arbeitsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (31) nach einer begrenzten Anzahl von Lastzyklen gesperrt wird, bis die Batterie (34) ausgetauscht ist.