用于压机的液压式泵-阀装置的制作方法

本发明涉及一种用于压制管状工件的压机，特别是手持式的压机，以及一种用于操作压机的方法。

背景技术：

在现有技术中已知多种连接管状的工件的方法。例如，可以将管件相互焊接在一起。此外已知的是，将小管件的端部插接在大管件的端部中，然后将两个管件端部相互压制在一起。

在其它的情况下，这种压制是借助于(压)配合件进行的。为此，可以使用压机，例如管件压机，将管件与压配合件连接。这样的配合件可以例如被构造为管道配合件，其可以用作管道的连接件。待连接的管件端部被插入到配合件中，然后将配合件与管件端部压制在一起。配合件可以由不同的材料制成，例如铜、铝、塑料、复合材料和/或(不锈)钢。

这样的压制通常是使用马达驱动的手持式压机(压制工具)来进行。通常采用电动驱动和/或液压驱动。压机可以具有可更换的工具，例如具有不同尺寸和几何形状的压爪。(管件)压机可以例如包括由铜或钢制成的压爪。压机还可以包括诸如压钳(presszange)这样的具有压爪的、可更换的工具头。此外，已知的还有用于其他任务的压机，例如在电气工业中使用的例如用于压制、卷边或切割工件的压机。特别地，可以在压机上布置特定于任务的工具头和/或特定于任务的压爪，以便相应地加工工件。

在手持式压机中，用于压制的压爪被布置在压配合件的周围。当压爪闭合时，有力被施加在压配合件的表面上，使得压配合件被压缩并因此发生塑性变形，从而使工件彼此牢固地连接。在此，位于内部的管件也可能会发生塑性变形。在切割和/或卷边期间，同样是将相应的压爪布置在工件的周围，并在压爪闭合时将力施加到工件上，以实现对工件的切割或卷边。

在现有技术的压机中，通常是通过在达到特定的最大压力时打开过压阀来终止压制进程。通过这种规定好的最大压力，能够确保在工件上施加适当高的挤压力，以实现充分的压制。为了产生所需的高挤压力，通常将压机连接到电动液压转换装置。该转换装置包括用于驱动压爪的工作缸。该工作缸液压地连接到由驱动器驱动的压力缸。驱动器通常包括电动机。如果压力缸被驱动，则液压油被压入工作缸中。一旦达到所需要的挤压力，便会打开过压阀，并且液压油可以回流到无压力的储液器中，并且工作缸可以返回。过压阀的打开会导致电机电流突然下降。这通过压机的控制器来识别并随后关停电动机。

在已知的压机中，打开过压阀会导致另一阀门(下文中称为换向阀)被打开，因此液压油能够从压力缸回流到无压力的储液器中。因此，压力缸也可以返回。在工作缸和压力缸返回之后，换向阀关闭，即，液压油现在只能从压力缸流入到工作缸中，并且压机已经为新的压制周期做好准备。

因此，一种已知的压机包括电动液压转换装置，该转换装置包括至少一个工作缸(具有活塞)、压力缸(具有活塞)、驱动器以及过压阀和换向阀。特别地，提供过压阀和可控的换向阀会导致已知的压机的结构复杂并且尺寸较大。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供一种具有低复杂度和小结构尺寸的压机。通过小的结构尺寸，可以更加广泛地使用压机。特别是小的压机将允许在狭窄的安装空间中通过压制实现管件连接。

本发明的目的通过一种要求保护的压机以及通过一种用于操作该压机的方法来实现。

特别地，本发明的目的通过一种压机来实现，该压机具有：驱动器；用于提供液压流体的储液器；用于将压机与压爪机构联接的联接接口；和液压式泵-阀装置。压机可以特别是管件压机，并且被设计用于可靠地压制管件和/或配合件。同样，压机可以是切割机、卷边机或类似的机器。

联接接口可以与压爪机构联接为，使得压机能够驱动压爪机构的压爪。在此，可以将联接接口构造为能够更换压爪机构，以便能够将不同的压爪机构与压机联接。同样，联接接口也可以被设计为固定地接收压爪机构，使得不容易更换压爪机构。例如，用于压制配合件的压机可以具有联接接口，该联接接口使得压爪机构能够被更换。同样地，压机，特别是使用在电气领域中例如用于切割线缆的压机，可以具有用于固定地接收压爪机构的联接接口。

例如，通过至少一个联接螺栓和/或联接辊进行联接。压爪机构还包括压爪，其中至少一个压爪可以是可更换的。压爪机构的至少一个压爪被设计为可运动的。因此，压爪可以被闭合和打开，即，彼此分开。在彼此分开的状态下，管状的工件，例如配合件，例如可以布置在压爪之间。在压爪闭合时，工件发生塑性变形。特别地，可以针对不同的任务(例如压制、卷边或切割)配置不同的压爪机构和/或压爪，并且在形状和材料方面有所不同。例如，使用与压制(不锈)钢配合件时不同的压爪/压爪机构来压制铜配合件。通过更换压爪/压爪机构，压机可以适应不同的工件，特别是配合件。同样地，可以根据待加工工件的几何形状来调整压爪/压爪机构。

压机的液压式泵-阀装置具有压力缸，压力活塞可运动地安装在该压力缸中，在此，压力活塞可借助于驱动器来驱动。特别地，驱动器可以是转动驱动器并且包括传动元件，该传动元件将驱动器的转动运动转换成线性运动。液压式泵-阀装置还包括工作缸，工作活塞可运动地安装在该工作缸中，以便从第一位置运动到第二位置。工作缸与压力缸流体地连接，从而可以借助于压力活塞将液压流体从压力缸推动到工作缸中。因此，可以在工作活塞上施加挤压压力，并由于该压力使工作活塞能够运动到第二位置。

在此，可以将液压式泵-阀装置的缸或活塞选择为，能够获得所期望的传动比。可能的液压流体是根据iso6743/4或根据din51524的液压油。也可以使用其它的液压流体。

在第一位置上，压爪通常是打开的，并且工作活塞至少部分地缩回。如果活塞沿着第二位置的方向离开第一位置，则张开的压爪开始闭合。在到达第二位置时，压爪通常是闭合的。工作活塞至少部分地伸出，并且在工作缸中已经达到预定义的最大挤压压力。因此，当压爪机构与压机联接并且有合适的工件容纳在压爪机构中时，在工作活塞从第一位置运动到第二位置的过程中，工件会发生塑性变形。为此，将工作活塞与联接接口联接，并将联接接口设置为，当压爪机构与联接接口联接时，将挤压力从工作活塞传递到压爪机构上。借助于工作活塞，存在于工作缸中的挤压压力被转换为挤压力，该挤压力被传递到压爪机构或压爪上。

压机的液压式泵-阀装置还包括过压阀元件，该过压阀元件被设计为，在达到预定义的最大压力时打开从工作缸至储液器的第一流体通道，并保持该第一流体通道打开直至工作活塞返回到第一位置。由此，压机准备好进行新的压制，即，在关闭第一流体通道之后，工作活塞可以再次从第一位置沿着第二位置的方向运动。

第一流体通道的打开和保持打开允许省略换向阀，而换向阀在已知的压机中是必需的。由此有可能建立一个更小更轻的压机。此外，还降低了安装成本以及液压系统的复杂性。

特别地，液压式泵-阀装置可以集成在壳体部分中，并将以下功能统一在一集成组件中：将挤压压力施加在工作活塞上；通过打开第一流体通道并使液压流体从工作活塞回流到储液器中来中断施压。由此简化了液压系统的复杂性和压机的组装。

此外，液压式泵-阀装置具有第一阀元件，该第一阀元件布置在储液器与压力缸之间，并且被设计用于阻止液压流体从压力缸回流到储液器中。由此可以确保液压流体从压力缸被输送到工作缸中，以便以期望的方式驱动工作活塞，并且不会回流到储液器中。第一阀元件可以特别是被构造为止回阀。

此外，液压式泵-阀装置具有第二阀元件，该第二阀元件布置在工作缸与压力缸之间，并且被设计用于阻止液压流体从工作缸回流到压力缸中。第二阀元件可以特别是被构造为止回阀。这样可以确保在液压流体从工作缸回流到储液器中时发生定义的回流。由此使得压力缸特别是被填充以来自储液器的液压流体。通常，来自储液器的液压流体要比来自工作缸的液压流体冷，从而避免了压机的过热。

特别地，第一和/或第二阀元件可以包括球式止回阀或盘式止回阀。球式止回阀包括流体通道，该流体通道可通过球形元件封闭。该球形元件通常借助于弹簧元件被压在阀座上，并沿着一个方向封闭流体通道。在盘式止回阀中，使用平坦的板(盘元件)作为密封体，而不是球形元件。

优选地，在压力缸与工作缸之间和/或在工作缸与储液器之间不布置诸如液压软管或液压螺栓连接这样的液压管路连接。优选地，连接压力缸与工作缸或工作缸与储液器的流体通道被构造为集成在壳体部分中。通过省略液压管路连接，可以实现紧凑的结构和不太复杂的液压系统。

特别地，将泵-阀装置的压力缸、工作缸和过压阀元件构造在共同的壳体中。引导流体的腔体例如可以由工件铣削而成，或者壳体是利用增材方法(例如3d打印或金属烧结方法)制成。壳体也可以是铸造壳体。这允许进一步减小尺寸。

过压阀元件可以具有锁止件，该锁止件被设置为，在过压阀元件到达打开位置时将过压阀元件固定在打开位置。因此，锁止件是用于在成功打开过压阀元件之后使第一流体通道保持打开。相应地，锁止件可以被解锁，即释放过压阀元件，从而关闭过压阀元件或第一流体通道。

工作活塞可以与锁止件联接为，当工作活塞已经到达预定义的位置、特别是第一位置时，锁止件释放过压阀元件，从而使过压阀元件关闭。该联接可以是机械的。例如，返回的工作活塞借助于致动元件来解锁锁止件。该预定义的位置可以是可调的，例如通过调节螺栓。因此，第一流体通道的关闭可以根据工作活塞的位置以简单的方式进行。这确保了工作活塞在第一流体通道关闭且新的压制周期开始之前处于该预定义的位置上。该联接也可以通过检测工作活塞的位置的传感器来实现。然后，压机的控制器可响应于所检测出的工作活塞的位置而输出信号用以关闭过压阀元件。

特别地，工作缸可以与锁止件联接为，当工作缸中的压力低于预定义的最小挤压压力并且工作活塞返回第一位置时，锁止件释放过压阀元件，从而使过压阀元件关闭。用于识别是否低于最小挤压压力的压力监测特别是可以通过传感器来实现。工作缸与锁止件之间的联接可以包括电组件(例如控制装置)。如果检测到相应的压力下降，则控制装置可以输出用于关闭过压阀元件的信号。为了确保工作活塞返回到第一位置，用于关闭过压阀元件的信号可以延时地输出。

锁止件可以是机械锁止件、特别是锁止销和/或磁性锁止件。同样地，锁止件可以是电子的、气动的或者液压的锁止件。机械锁止件允许第一流体通道保持打开却在保持打开时不继续供应能量。例如，锁止件在过压阀元件的打开位置上与互补锁止件锁止在一起，以保持第一流体通道打开。同样，过压阀元件也可以相反地构成。即，过压阀元件的初始位置是打开位置，而锁止件在关闭位置锁止。磁性锁止件可以包括永磁体和/或电磁体，从而可以通过相应地提供电能来控制过压阀元件的打开或保持打开。电子锁止件可以例如包括伺服电机。压机还可以包括调节器件，该调节器件被设计用于调整预定义的最大挤压压力和/或预定义的最小挤压压力。调节器件可以包括硬件和/或软件以及机械组件。例如，可以将用于最大挤压压力和/或最小挤压压力的相应压力阈值存储在压机的控制器的软件中。这些压力阈值可以根据待压制的各个工件加以调整，以避免工件由于过高的挤压力而损坏。同样，调节器件也可以机械地改变过压阀元件的打开压力。例如，过压阀元件的保持弹簧可以通过该调节元件被或强或弱地预紧，以调节最大挤压压力。其他的调节器件同样是可行的。

压机还可以包括控制装置和至少一个传感器，其中，传感器优选地被设计用于监视工作缸中的挤压压力，并且其中，控制装置至少控制过压阀元件的打开。由此可以确保不超过最大允许挤压压力。

预定义的最大挤压压力可以选择为，使得压机能够通过压爪将至少8kn、优选至少10kn、更加优选至少19kn、更加优选至少24kn并且最优选至少32kn的挤压力施加到工件上。由此可以使不同材料的工件发生塑性变形。在其它的应用中，预定义的最大挤压压力可以选择为，使得压机能够通过压爪将至少60kn、优选至少108kn、更加优选至少120kn、更加优选至少130kn并且最优选至少150kn的挤压力施加在工件上。

压机的驱动器优选地包括电动机，可选地包括传动机构，并特别优选地包括偏心元件。电动机尤其适用于手持式压机，这是由于电动机可以借助于电池来运行。因此省略了去往压机的供应管路。传动机构可以特别是行星传动机构并且提供减速。借助于偏心轮，可以将转动运动转换为线性运动，从而驱动压力活塞。

本发明的目的还通过一种用于操作压机、特别是用于使管状工件变形的方法来实现。在此，压机是如前所述的压机。本领域技术人员能认识到，通过该方法可以实现前述的压机的全部优点。该方法至少包括以下方法步骤：

a)提供压机，

b)提供压爪机构，包括至少一个压爪(21a，21b)，

c)将压爪机构与压机的联接接口联接，

d)通过至少一个压爪抓住工件，

e)通过驱动器驱动压力活塞，以便借助于压力活塞将液压流体从压力缸推动到工作缸中，

f)在工作活塞上施加挤压压力，以将工作活塞运动到第二位置，

g)将挤压力从工作活塞传递到压爪机构上，以使所抓取的工件发生塑性变形，

h)在达到预定义的最大挤压压力时，借助于过压阀元件打开第一流体通道，

i)使第一流体通道保持打开，直至工作活塞返回到第一位置。

随后，可以重复步骤d)至i)，以执行新的压制周期。

附图说明

下面参照附图对本发明的优选的实施方式进行说明。其中：

图1示出了压机的一种实施方式的示意图；

图2示出了根据本发明的作为液压式手持设备的压机的一种实施方式的示意图；

图3示出了压机的一种实施方式的另一示意图。

其中，附图标记说明如下：

10压机

11手持部

12致动杆

20压爪机构

21a，21b压爪

30联接接口

32联接辊

34联接螺栓

40控制装置

42传感器

50电动机

52传动机构

54偏心元件

60泵-阀装置

61第一流体管路

62第二流体管路

63连接元件

64第一弹簧元件

65工作缸

66工作活塞

67压力缸

68压力活塞

69第二弹簧元件

70储液器

82过压阀元件

83锁止件

83′互补锁止件

84第一阀元件

86第二阀元件

具体实施方式

在图1中示出了根据本发明一种实施方式的压机10。在此，压机10包括手持部11，该手持部可由操作者或用户手持。压爪机构20可松脱地联接在手持部11上。压爪机构20包括两个压爪21a、21b，借助于该压爪可以抓取配合件(未示出)并使其塑性变形。为此，在手持部11中提供至少一个马达和液压系统(见图2)，它们通过联接接口30驱动压爪机构20并最终使至少一个压爪21a、21b运动，以使配合件变形。为了使配合件变形，操作者可以操作相应的致动杆12：通过相应地操作致动杆12，压爪21a、21b彼此分开以抓取配合件，然后被压缩以使配合件变形。

图2示出了根据本发明一种实施方式的压机10的示意性剖视图。压机10包括驱动器，该驱动器包括电动机50、传动机构52以及偏心元件54。电动机50由控制装置40控制。电动机50的驱动能量通过传动机构52(例如行星传动机构)减小并传递到偏心元件54上。偏心元件54进而驱动压力活塞(未示出)，该压力活塞被可运动地安装在压力缸67中。

压力活塞排挤液压流体，使液压流体从压力缸67进入到工作缸65中。在此，在液压流体上施加挤压压力，该挤压压力作用在工作缸中的工作活塞(未示出)上。工作活塞与联接接口30联接。为此，压机10可以包括连接元件63，该连接元件将工作活塞与联接接口30以可传递力的方式连接。

联接接口30用于接收压爪机构。例如，压爪机构可以如其在图1中所示的那样通过联接螺栓34与压机10联接。联接辊32还允许将挤压力或工作活塞的相对运动传递到压爪机构的至少一个可运动的压爪21a、21b上。

压机10还包括泵-阀装置60。该泵-阀装置包括压力缸67以及工作缸65。工作缸65中的压力例如通过传感器42来监测。控制装置40采集传感器42的传感器数据，并可以在达到最大压力时打开压机10的过压阀元件82并使其保持打开，因此液压流体可以从工作缸65回流到储液器70中。

为了将工作活塞从第二位置驱动回到第一位置，压机10优选地包括第一弹簧元件64，其在本发明中被构造为压力弹簧。第一弹簧元件64将工作活塞从压爪21a、21b被闭合的第二位置驱动回到第一位置。在该位置上，压爪21a、21b至少部分地张开。在工作活塞67从第二位置运动回第一位置时，液压流体从工作缸65回流到储液器(这里未示出)中。

压机10还包括第二弹簧元件69，当压力活塞没有被驱动器驱动并且过压阀元件打开时，该第二弹簧元件将压力活塞推入其起始位置上。在压力活塞的起始位置上，压力缸至少部分地填充以液压流体。因此，当压力活塞处于起始位置时，压机准备进行(新的)压制周期。

图3以示意图示出了泵-阀装置60。该泵-阀装置60与提供液压流体的储液器70联接。此外，泵-阀装置60还通过压力活塞68与电动机50联接。该联接可以通过其它的驱动元件来实现，例如偏心元件54和/或传动机构52。在图3中简化地示出了该联接。可能的传动机构或偏心元件未被示出。

泵-阀装置60包括第一和第二流体管路61、62，其中，第一流体管路61将储液器70与工作缸65流体连接。第二流体管路62使工作缸与压力缸相互流体联接。这些流体管路优选地集成构造在壳体元件中，因此泵-阀装置60的各个组件之间不再需要有液压管路连接。由此避免了潜在的泄漏点并且实现了简单、节省空间的结构。通过这种集成结构，特别是可以在泵-阀装置60中获得高的工作压力，从而相应紧凑的压机能够提供非常高的挤压力。

压力活塞68被可运动地安装在压力缸67中，在此，可以通过电动机50驱动压力活塞68。在初始位置(起始位置)上，压力缸68被填充以液压流体。如果压力活塞68被驱动，其将迫使液压流体沿着工作缸65的方向离开压力缸67。为了能够将压力缸68推回到其起始位置，在压力缸67中设置了压力弹簧69。

工作缸65包括被滑动地安装的工作活塞66。工作活塞66在第一位置上至少部分地缩回。如果工作缸65被加载挤压压力，则工作活塞66可以从第一位置移出并进入到第二位置。如上所述地，挤压压力的加载是通过压力活塞68实现的。在工作活塞66从第一位置运动到第二位置的过程中，与压机10相联接的压爪机构闭合，以使工件塑性变形。

为了使工作活塞66从第二位置运动回到第一位置，打开工作缸65与储液器70之间的第一流体管路61。为此，打开过压阀元件82。随后，第一弹簧元件64可以将工作活塞66推回到第一位置。

特别地，当工作缸65中达到预设的最大挤压压力时，过压阀元件82被打开并且随后保持打开状态，使得液压流体能够从工作缸65回流到储液器70中。

过压阀元件82的保持打开是通过锁止件83实现的，该锁止件可以与补偿锁止件83′锁止。在图3中示出了机械式的锁止件83。同样，锁止件83还可以是磁性的锁止件。例如，锁止件可以包括永磁体，其与包括电磁体的补偿锁止件83′锁止。也可以使用其它的锁止件或互补锁止件83′来使过压阀元件82保持打开。

为了确保第二流体管路62中的液压流体仅从储液器70沿着压力缸67的方向流动到工作缸65，不但可以在压力缸67与储液器70之间，而且还可以在工作缸65与压力缸67之间，构造第一和第二阀元件84、86，它们防止液压流体沿着储液器70的方向回流。因此，预先给出泵-阀装置60中的液压流体的限定的流动方向。流体在压制周期中从储液器70流到压力缸67中。流体从那里被推入到工作缸65中，并且可以在打开过压阀元件82之后返回到储液器70中，以再次提供给压力缸67。

特别地，第一和/或第二阀元件84、86可以被构造为止回阀。通过借助于过压阀82使第一流体管路61保持打开，工作活塞66可以返回到第一位置。在到达第一位置后，过压阀元件82可以被再次关闭。在关闭过压阀元件82之后，压机准备好进行下一个压制周期。