Pneumohydraulischer Druckübersetzer

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen pneumohydraulischen Druckübersetzer. Insbesondere betrifft die Erfindung einen pneumohydraulischen Druckübersetzer, welcher als Handgerät ausgebildet ist und eine Press- oder Ziehvorrichtung, insbesondere ein Niet-, Stanz- oder Crimpgerät antreibt.

Hintergrund der Erfindung

Zum Erzeugen von hohen Press- und Zugkräften sind pneumohydraulische Druckübersetzer bekannt. Insbesondere sind Druckübersetzer bekannt, welche oszillierend eine hydraulische Pumpe mit einem Saug- und einem Druckventil antreiben und so ein hydraulisches Werkzeug antreiben. Ein derartiges Gerät kann kompakt ausgebildet sein und dennoch sehr hohe Kräfte erzeugen.

Die Patentschrift EP 3 360 648 Bl (Erfinder Klaus Reitzig) zeigt einen derartigen pneumohydraulischen Druckübersetzer. Zur Erhöhung der Leistung umfasst dieser Druckübersetzer einen Tandemkolben. Ein pneumohydraulischer Druckübersetzer ist ferner aus der Offenlegungsschrift DD 70 011 Al bekannt.

Insbesondere wenn ein derartiger Druckübersetzer für ein modulares System mit verschiedenen Werkzeugaufsätzen verwendet wird, ist es nötig, den Maximaldruck des Druckübersetzers einzustellen. Der eingestellte Maximaldruck ist proportional zur Press- oder Zugkraft des Werkzeugs. So muss beispielsweise bei einem Nietwerkzeug je nach verwendetem Niet und vorhandener Blechpaarung die Zug- oder Presskraft auf einen bestimmten Wert eingestellt werden.

Bei dem in vorstehend genannter Patentschrift beschriebenem Druckübersetzer erfolgt dies mittels eines pneumatischen Druckreglers. Dabei wird auf der Pneumatikseite des Druckübersetzers der anliegende Pneumatikdruck eingestellt. Der Pneumatikdruck ist proportional zum Hydraulikdruck. So entspricht der Hydraulikdruck dem Pneumatikdruck mal dem Übersetzungsverhältnis des Druckübersetzers. Das Übersetzungsverhältnis ist die wirksame Kolbenfläche des oder der Pneumatikkolben gegenüber der wirksamen Kolbenfläche des Hydraulikkolbens.

Daher kann über eine Reduzierung des Pneumatikdrucks der Hydraulikdruck und damit die maximale Press- oder Zugkraft proportional eingestellt werden. Ein pneumatischer Druckreduzierer ist insbesondere als Upstream-Druckbegrenzer ausgebildet. Bei einem derartigen Druckbegrenzer sinkt aber der Volumenstrom an Druckluft, wenn sich der ausgangsseitige Druck dem eingestellten Maximaldruck nähert.

Es hat sich gezeigt, dass dies die Leistung des pneumohydraulischen Druckübersetzers senkt. Insbesondere arbeitet das Werkzeug gegen Ende des Arbeitsvorgangs langsamer. Dabei kann sich insbesondere auch die Oszillationsfrequenz der hydraulischen Pumpe verringern.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Leistung eines Druckübersetzers, welcher insbesondere als Antrieb für hydraulisch betätigte Werkzeuge verwendet wird, weiter zu steigern.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung wird bereits durch einen pneumohydraulischen Druckübersetzer nach einem der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind dem Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung sowie den Zeichnungen zu entnehmen.

Die Erfindung betrifft einen pneumohydraulischen Druckübersetzer. Dieser ist insbesondere Teil eines Zug- oder Presswerkzeugs, insbesondere eines Nietwerkzeugs, Stanzwerkzeugs, Crimp- oder Schneidwerkzeugs. Zum Verbinden mit einer Werkzeugapplikation kann der Druckübersetzer eine Schnellkupplung umfassen. Der Druckübersetzer kann als Handgerät, aber auch als stationäres Gerät ausgebildet sein.

Der Druckübersetzer umfasst zumindest einen Pneumatikkolben, welcher mit einer hydraulischen Pumpe gekoppelt ist. Der Druckübersetzer arbeitet insbesondere oszillierend. Hierfür kann die hydraulische Pumpe ein Saug- und ein Druckventil umfassen. Bei jedem Arbeitshub des Pneumatikkolbens pumpt ein Hydraulikkolben, welcher mit dem Pneumatikkolben gekoppelt ist, Hydraulikfluid. Wenn der Kolbengriff zurückgesetzt wird, wird über ein Säugventil Hydraulikfluid in den Arbeitsraum des Hydraulikkolbens gezogen, welches beim nächsten Arbeitshub in Richtung Werkzeugapplikation gepumpt wird. Bei dem Druckübersetzer ist der hydraulische Ausgangsdruck begrenzbar. Dies kann beispielsweise über ein Stellorgan, z.B. ein Einstellrad, erfolgen. Hierüber kann, wie eingangs beschrieben, die Druck- oder Zugkraft der mit dem Druckübersetzer verbundenen Werkzeugapplikation über einen Regler eingestellt werden. Gemäß der Erfindung ist der Regler mit einem hydraulischen Pilotsteuerventil gekoppelt, über das beim Erreichen eines eingestellten Maximaldrucks die Luftzufuhr zum Pneumatikkolben unterbrochen wird.

Gemäß der Erfindung wird also nicht allein auf der Pneumatikseite der anliegende Pneumatikdruck eingestellt. Es ist vielmehr vorgesehen, dass über den Regler der Auslösedruck eines Hydraulikventils eingestellt werden kann. Das Hydraulikventil ist seinerseits mit einem pneumatischen Steuerventil gekoppelt, welches beim Erreichen des eingestellten Maximaldrucks die Luftzufuhr zum Pneumatikkolben unterbricht.

Ein eingangsseitiges Pneumatikventil, insbesondere ein Hauptventil, kann so während des gesamten Arbeitsvorgangs vollständig geöffnet bleiben. Über eine pneumatische Steuerleitung, welche mit dem Pilotsteuerventil gekoppelt ist, wird die Luftzufuhr zum Pneumatikkolben unterbrochen, wenn der Maximaldruck erreicht ist.

So kann das Werkzeug bis zum Ende des Arbeitsvorgangs mit voller Leistung arbeiten. Insbesondere kann auch die Frequenz der hydraulischen Pumpe im Wesentlichen konstant bleiben.

Das Hauptventil kann zum Beispiel als 5/2- oder 5/3 -Wegeventil ausgebildet sein.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist insbesondere vorgesehen, dass das Hauptventil derart ausgebildet ist, dass es beim Drücken auf einen Auslöser zwei Stufen gibt.

In einer ersten Stufe wird zunächst der Hydraulikbereich mit Pneumatikdruck beaufschlagt, ohne dass die hydraulische Pumpe arbeitet.

Diese erste Stufe lässt sich so als Schnellvorschub nutzen, wobei der Arbeitskolben der Werkzeugapplikation entsprechend des Druckes der anliegenden Druckluft vorgeschoben wird.

Sodann wird in einer zweiten Schaltstufe die Luftzufuhr zum Pneumatikkolben geöffnet und damit die pneumohydraulische Pumpe in Gang gesetzt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung betrifft diese einen pneumohydraulischen Druckübersetzer, insbesondere wie dieser vorstehend beschrieben wurde.

Dieser umfasst einen Pneumatikkolben, der mit einer hydraulischen Pumpe gekoppelt ist. Die hydraulische Pumpe fördert beim Vorsetzen des Pneumatikkolbens Hydraulikfluid.

Insbesondere arbeitet die hydraulische Pumpe wie vorstehend beschrieben oszillierend und umfasst ein Druck- und ein Säugventil.

Weiter ist der zumindest eine Pneumatikkolben über ein Steuerventil mittels Pneumatikdruck rücksetzbar. Der Pneumatikkolben wird also nicht mittels einer Feder, sondern mittels Druckluft zurückgesetzt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass das Steuerventil einen Stößel umfasst, welcher vom Pneumatikkolben betätigt wird und sodann einen Kanal öffnet, über den Druckluft zum Rücksetzen des Pneumatikkolbens in den Arbeitsraum strömt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Druckübersetzer einen Tandemkolben mit einem ersten und einem zweiten Kolben. In einem Arbeitstakt werden erster und zweiter Kolben durch Einleitung von Druckluft vorgesetzt. Insbesondere wird die Druckluft in den Arbeitsraum des zweiten Kolbens eingeleitet und durch einen Kanal geführt, der ersten und zweiten Kolben miteinander verbindet.

In einem Arbeitstakt arbeiten so beide Kolben parallel und treiben die hydraulische Pumpe an. Der Tandemkolben ist dagegen durch Einleiten von Druckluft in den Arbeitsraum nur des ersten Kolbens rücksetzbar.

Beim Rücksetzen des Kolbens arbeitet die hydraulische Pumpe nicht. Es genügt daher, Druckluft in den Arbeitsraum nur eines Kolbens einzuleiten. Dies erleichtert, das Gerät mit einer einfachen Konstruktion bereitzustellen.

Vorzugsweise ist zwischen dem Arbeitsraum des ersten Kolbens und dem Arbeitsraum des zweiten Kolbens ein pneumatisches Steuermodul angeordnet.

Es ist insbesondere vorgesehen, dass das pneumatische Steuermodul Kanäle umfasst, über die abwechselnd Druckluft in den Arbeitsraum des ersten Kolbens und in den Arbeitsraum des zweiten Kolbens geführt werden kann.

Einmal dient die Druckluft dabei dem Vorschub zum Antrieb der hydraulischen Pumpe, insbesondere durch beide Kolben bei einem Arbeitstakt.

Andererseits dient das Führen der Druckluft in den anderen Arbeitsraum dem Rücksetzen.

Das Steuermodul kann insbesondere jeweils ein in den Arbeitsraum eines Kolbens führendes Steuerventil umfassen.

Das Steuerventil kann insbesondere ein Stößel umfassen, welcher durch den jeweiligen Kolben betätigt wird.

Über die Steuerventile kann jeweils am Ende des Arbeits- und Rücksetztaktes die Druckluftzufuhr derart umgekehrt werden, dass die Druckluft nunmehr in den jeweils anderen Arbeitsraum strömt.

Ein derartiges System ist selbststabilisierend und arbeitet mit einer bauartbedingt vorgegebenen Frequenz. Diese Frequenz kann insbesondere zwischen 10 Hz und 30 Hz liegen. Es versteht sich, dass die Frequenz unter anderem von den bewegten Massen, der Größe der Arbeitsräume sowie den wirksamen Flächen der beteiligten Kolben abhängt. Das Umschalten der Druckluftzufuhr in die Arbeitsräume kann über ein Wegeventil, insbesondere ein 5/2-Wegeventil erfolgen. Das Wegeventil kann über Steuerventile geschaltet werden.

Insbesondere kann das Wegeventil einen Schieber umfassen, der jeweils über ein Steuerventil ein Schieber betätigt wird und so die Druckluftzufuhr von einem Arbeitsraum auf den anderen Arbeitsraum umschaltet. Vorzugsweise wird über den Schieber auch ein Abluftkanal jeweils geöffnet bzw. geschlossen. Beim Umschalten des Schieber wird also jeweils die Druckluftzufuhr für einen Arbeitsraum geöffnet und für den anderen verschlossen, entsprechend umgekehrt wird ein Abluftkanal für einen Arbeitsraum verschlossen und für den anderen geöffnet.

Es ist insbesondere vorgesehen, dass eine zentrale Druckluftleitung zu dem Schieber führt und vom Schieber abwechselnd mit den Arbeitsräumen verbunden wird.

Steuerventile betätigt können den Schieber beispielsweise mechanisch betätigen.

Vorzugsweise betätigen die Steuerventile den Schieber aber pneumatisch. Eine derartige pneumatische Betätigung ist verschleißarm und zuverlässig.

Die Steuerventile können insbesondere als 2/2 oder 3/2-Wegeventile ausgebildet sein, welche jeweils über den sich im Arbeitsraum bewegenden Kolben betätigt werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Der Gegenstand der Erfindung soll im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels bezugnehmend auf die Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 13 näher erläutert werden.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Druckübersetzers.

Fig. 2 ist ein mittiger Längsschnitt.

Fig. 3 zeigt den Druckübersetzer mit ausgeblendetem Gehäuse.

Fig. 4 ist ein pneumatisches Ersatzschaltbild.

Fig. 5 ist ein Querschnitt im Bereich des Schiebers der Kolbensteuerung.

Fig. 6 ist ein Längsschnitt im Bereich des Schiebers der Kolbensteuerung.

Fig. 7 ist ein Längsschnitt im Bereich der Steuerventile der Kolbensteuerung.

Fig. 8 ist ein Längsschnitt des Tandemkolbens.

Fig. 9 und Fig. 10 sind schematische Darstellungen der Kolbensteuerung.

Fig. 11 ist ein Querschnitt, anhand dessen das Umschalten der Abluft erläutert wird.

Fig. 12 ist ein Ersatzschaltbild der pneumatischen Kolbensteuerung.

Fig. 13 zeigt schematisch das Verhältnis von Volumenstrom zu Druck gemäß einem bekannten Druckübersetzer. Fig. 14 zeigt schematisch das Verhältnis von Volumenstrom zu Druck bei dem erfindungsgemäßen Druckübersetzer.

Fig. 15 ist ein Längsschnitt einer beispielhaften Werkzeugapplikation.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines Druckübersetzers 1.

Der Druckübersetzer 1 ist als tragbares Handgerät ausgebildet und umfasst ein Gehäuse 2 mit einem Griffstück 10, an welchem der Druckübersetzer hochgehoben werden kann und welches einen Auslöser 11 zum Einleiten eines Arbeitsvorgangs umfasst.

Vorne umfasst das Gehäuse 2 eine hydraulische Schnellkupplung 20. Die hydraulische Schnellkupplung 20 dient dem Anschluss einer Werkzeugapplikation (siehe Fig. 15). Weiter ist an dem Gehäuse 2 ein Stellorgan 201 angeordnet. Das Stellorgan 201 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Drehrad ausgebildet und dient als Regler dem Einstellen des maximalen Arbeitsdrucks. Über das Stellorgan 201 kann die Zug- oder Presskraft der Werkzeugapplikation eingestellt werden. Diese ist proportional zum vom Druckübersetzer 1 erzeugten Hydraulikdruck.

Fig. 2 ist ein mittiger Längsschnitt des Druckübersetzers 1.

Der Auslöser 11 am Griff 10 betätigt über ein Gestänge 12 den Stift 101 eines Hauptventils 100, um einen Arbeitsvorgang auszulösen.

Die Schnellkupplung 20 umfasst Kugeln 22 als Eingriffelemente zum Festhalten der W erkzeugapplikati on .

Die Kugeln 22 ragen im verriegelten Zustand durch die Öffnungen eines Käfigs 23.

Über einen federnd gelagerten und axial verschiebbaren Sperrring 21 kann die Schnellkupplung 20 geöffnet werden.

Weiter umfasst die Schnellkupplung 20 ein selbstschließendes Hydraulikventil 24.

Bei diesem Ausführungsbeispiel erfolgt die Einleitung eines Arbeitsvorgangs zweistufig. Dies wird über das vorzugsweise als 5/3 -Wegeventil ausgebildete Hauptventil 100 gesteuert. Betätigt der Benutzer den Auslöser 11 in einer ersten Stufe, schiebt sich ein Stift 101 des Hauptventils 100 derart nach unten, dass zunächst die Steuerleitung 106 für einen Schnellvorschub geöffnet wird. Die Steuerleitung 106 setzt eine mit Hydraulikfluid gefüllte Membran 30 unter Pneumatikdruck.

Im Hydraulikbereich, insbesondere an der Schnellkupplung, liegt nunmehr ein Druck an, der dem Druck der Druckluft entspricht, mit der der Druckübersetzer 1 am Pneumatikanschluss 3 verbunden ist. Die Werkzeugapplikation kann so in Position gefahren werden, ohne einen Arbeitsvorgang auszulösen.

Drückt der Benutzer den Auslöser 11 in die zweite Stufe, so wird über den Ventilkörper 102 das Hauptventil 100 derart betätigt, dass Druckluft vom Eingang 105 über den Ausgang 104 zur Kolbensteuerung 500 strömt.

Der hier dargestellte Druckübersetzer 1 umfasst einen Tandemkolben 40 mit zwei Arbeitsräumen 41a, 41b, welche durch die Kolbensteuerung 500 voneinander getrennt sind. Die Kolben 42a, 42b sind über einen Verbindungskanal 43 miteinander gekoppelt.

Der Tandemkolben 40 treibt einen Hydraulikkolben 301 der hydraulischen Pumpe 300 an.

Das Übersetzungsverhältnis der wirksamen Kolbenfläche des Hydraulikkolbens 301 zu den Pneumatikkolben 42a, 42b beträgt vorzugsweise über 100, insbesondere zwischen 120 und 200. So können entsprechend hohe Hydraulikdrücke erzeugt werden.

Gleichzeitig wird unter anderem durch die Membran 30 ein großes Volumen an Hydraulikfluid, insbesondere von über 50 cm ³ , vorzugsweise von 80 bis 500 cm ³ bereitgestellt.

Die hydraulische Pumpe 300 ist in diesem Ausführungsbeispiel einstufig ausgebildet.

Die hydraulische Pumpe 300 umfasst ein Druckventil 302 sowie ein Säugventil 303. Beim Vorschieben des Hydraulikkolbens 301 öffnet sich das Druckventil 302 und fördert Hydraulikfluid in Richtung Werkzeugapplikation.

Beim Rücksetzen des Hydraulikkolbens 301 verschließt das Druckventil 302 den Kanal. Gleichzeitig strömt Hydraulikfluid über das Säugventil 303 in den Arbeitsraum des Hydraulikkolbens 301 nach. Dieses wird beim nächsten Arbeitshub nach vorne gefördert. Der hier dargestellte Druckübersetzer 1 ist zum Zweihandbetrieb ausgestaltet und umfasst hierfür einen Hebel 403, welchen der Benutzer umlegen muss, um einen Arbeitsvorgang einzuleiten. Nach dem Ende eines Arbeitsvorgangs öffnet sich ein Entlastungsventil 400, welches einen Bypass öffnet, der erst durch Umlegen des Hebels 403, welcher als Exzenterhebel ausgebildet ist, wieder verschlossen werden kann.

Das Entlastungsventil umfasst die Feder 402, an welcher sich der Federkörper 400 abstützt, welcher auf einem Kolben 404 aufliegt. Der Kolben 404 ist seinerseits mit dem Hebel 403 gekoppelt und kann über den Exzenter entgegen der Federkraft bewegt werden.

Wie bereits vorstehend ausgeführt, wird über das Stellorgan 201 der Maximal druck eingestellt.

Zum Einstellen des Arbeitsdrucks dient das Pilotsteuerventil 200.

Das Pilotsteuerventil 200 umfasst einen Stift 202, welcher in den Hydraulikbereich ragt. In diesem Ausführungsbeispiel teilen sich Entlastungsventil 400 und Pilotsteuerventil 200 einen gemeinsamen Kanal. Dies vereinfacht die Fertigung des Werkzeugs. Pilotsteuerventil

200 und Entlastungsventil 400 sind aber ansonsten in ihrer Funktion unabhängig.

Der Stift 202 ist mit einem Sockel 203 verbunden, welcher Teil eines pneumatischen Steuerventils ist. Der Sockel 203 stützt sich auf der Feder 204 ab. Durch Drehen am Stellorgan 201 kann die Vorspannung der Feder 204 verändert werden und so eingestellt werden, ab welchem Hydraulikdruck der Stift 202 den Sockel 203 in Richtung des Stellorgans

201 drückt und so das Pilotsteuerventil 200 schließt.

In diesem Ausführungsbeispiel wird das Pilotsteuerventil 200 zum Beenden des Arbeitsvorgangs verschlossen. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist es aber auch möglich, dass ein Pilotsteuerventil geöffnet wird.

Wie im Folgenden noch ausführlich dargestellt wird, ist das Pilotsteuerventil 200 über eine Pneumatikleitung mit dem Hauptventil 100 gekoppelt. Löst das Pilotsteuerventil 200 aus, so beendet das Hauptventil 100 die Druckluftzufuhr zur Kolbensteuerung 500 und beendet damit den Arbeitsvorgang.

Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung des Druckübersetzers 1 mit ausgeblendeten Gehäusekomponenten.

Dargestellt sind das Pilotsteuerventil 200 und das Entlastungsventil 400, welche sich einen gemeinsamen Hydraulikkanal teilen.

Die hydraulische Pumpe 300 umfasst vorne eine Hydraulikleitung 305, welche zur Schnellkupplung 20 führt. Weiter umfasst die hydraulische Pumpe 300 einen Deckel 304, welcher den Arbeitsraum des Kolbens 42b verschließt. Im Arbeitsraum des Kolbens 42b kann sich eine Membran 306 befinden, welche weiteres Hydraulikfluid bereitstellt.

Zwischen den beiden Kolben 42a, 42b des Tandemkolbens 40 befinden sich in der Kolbensteuerung (500 in Fig. 2) zwei Steuerventile 50a, 50b sowie ein als Schieber 504 ausgebildetes Wegeventil, welches abwechselnd Druckluft in die beiden Arbeitsräume strömen lässt.

Das Hauptventil 100 umfasst als Auslöser den Stift 101, einen Ventilkörper 102 sowie ein Ab schal tventil 103.

Im betätigten Zustand strömt Druckluft aus dem Ausgang 104 in Richtung Kolbensteuerung.

Fig. 4 ist ein pneumatisches Ersatzschaltbild, in dem die vom Hauptventil 100 kommenden und zum Hauptventil 100 führenden Leitungen dargestellt sind.

Das Hauptventil 101 ist über eine Steuerleitung 106 mit der Membran 30 gekoppelt. In einer ersten Stufe wird über die Steuerleitung 106 Druckluft in den Arbeitsraum der Membran 30 geleitet und damit der Hydraulikbereich mit dem Druck der anliegenden Druckluft beaufschlagt.

Weiter ist das Hauptventil 100 über die Steuerleitung 108 mit dem Entlastungsventil 400 gekoppelt.

Das Entlastungsventil 400 öffnet am Ende eines Arbeitsvorgangs einen Bypass, welcher wieder verschlossen werden muss, damit über das Hauptventil 100 Druckluft zur Kolbensteuerung fließen kann.

Über die Leitung 109 lässt das Hauptventil 100 Druckluft zur Kolbensteuerung 500 strömen, um einen Arbeitsvorgang durchzuführen.

Weiter ist ein Ab schal tventil 103, welches Teil des Hauptventils 100 ist, über die Steuerleitung 107 mit dem Pilotsteuerventil 200 gekoppelt.

In dem hier dargestellten Betriebszustand ist das Pilotsteuerventil 200 geöffnet und es strömt ständig Druckluft aus dem Pilotsteuerventil 200 aus.

Bei Erreichen des Maximaldrucks verschließt sich das Pilotsteuerventil 200, so dass sich in der Steuerleitung 107 Druck aufbaut, der das Ab schal tventil 103 aktiviert, so dass die Druckluftzufuhr über die Leitung 109 zur Kolbensteuerung 500 unterbrochen wird.

Fig. 5 ist ein Querschnitt der Kolbensteuerung 500. Die Kolbensteuerung 500 umfasst eine Platte, welche zwischen den Arbeitsräumen der beiden Kolben angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Leitung 109 teilweise als zentraler Kanal ausgebildet, welcher zum Arbeitsraum 503 eines Schiebers 504 führt. Die Leitung 109 führt dabei an dem Verbindungskanal 43 der beiden Kolben vorbei.

Die Steuerventile 50a und 50b bewegen den Schieber 504 abwechselnd nach links und rechts, über den links bzw. rechts abwechselnd Druckluft in den Arbeitsraum 503 des Schiebers 504 geleitet wird.

Der Schieber 504 umfasst die Abschnitte 504a, die dem öffnen bzw. Verschließen des jeweiligen Abluftkanals diesen. Diese könnten kreiszylinderförmig ausgebildet sein.

Die Abschnitte 504b dienen dem Öffnen bzw. Schließen des jeweils zum Arbeitsraum eines Kolbens führenden Kanals. Die Abschnitte 504b können hantelförmig ausgebildet sein. So kann ein Anschnitt 504b jeweils von Luft umströmt werden, ist aber randseitig gegenüber dem Arbeitsraum 503 des Schiebers 504 abgedichtet.

Fig. 6 ist ein mittiger Längsschnitt im Bereich des Schiebers 504.

Das Gehäuse der Kolbensteuerung 500 umfasst den Kanal 505a, welcher in den Arbeitsraum 41a des Kolbens 42a führt sowie den Kanal 505b, welcher in den Arbeitsraum des Kolbens 42b führt. Abwechselnd wird über den Schieber 504 Druckluft in einen der Arbeitsräume 41a, 41b geleitet.

Fig. 7 ist ein Längsschnitt im Bereich der Steuerventile.

Die Steuerventile 50a, 50b werden abwechselnd von den Kolben 42a, 42b betätigt, indem der Kolben 42a, 42b jeweils auf einen Stößel 51 des Steuerventils 50a, 50b trifft.

In dieser Darstellung befinden sich die Kolben 42a, 42b gerade am Ende eines Rücksetzvorgangs.

Das Steuerventil 50a ist betätigt. In dieser CAD-Darstellung überschneidet sich aber der Stößel 51 mit dem Kolben 42b und ist fälschlicherweise in der geschlossenen Stellung dargestellt.

Fig. 8 ist ein mittiger Längsschnitt des Tandemkolbens 40.

Der Tandemkolben umfasst den Verbindungskanal 43, über den die Arbeitsräume der Kolben miteinander verbunden werden.

Über einen Eingang 44, welcher beispielsweise mehrere Bohrungen umfassen kann, kann Luft in den Verbindungskanal 43 strömen und am Ausgang 45 in den Arbeitsraum des Kolbens 42 strömen. Bei einem Arbeitsvorgang werden also beide Kolben 42a, 42b in dieselbe Richtung bewegt.

Bezugnehmend auf Fig. 9 und Fig. 10 soll anhand einer schematischen Darstellung die Kolbensteuerung näher erläutert werden.

In dieser Darstellung befinden sich die Kolben 42a, 42b kurz vor Ende eines Rücksetztaktes. Der Schieber 504 befindet sich in einer Stellung, in welcher Druckluft lediglich in den Arbeitsraum 41a geleitet wird. So wird der Kolben 42a und damit auch der Kolben 42b zurückgesetzt.

Sobald der Kolben 42b auf den Stößel 51 drückt, öffnet sich das Steuerventil 50b und der Schieber 500b bewegt sich in die mit einem Pfeil gekennzeichnete Richtung.

Fig. 10 zeigt nunmehr, wie sich der Schieber 504 in die Position bewegt wird, in welcher nunmehr Druckluft in den Arbeitsraum 41b des Kolbens 42b strömt.

In diesem Arbeitstakt kann Druckluft aus dem Arbeitsraum 41b über den Eingang 44 durch den Verbindungskanal 43 fließen und über einen Ausgang in den Arbeitsraum 41a des Kolbens 42a strömen.

Bei einem Arbeitstakt werden mithin beide Arbeitsräume 41a, 41b mit Druckluft beaufschlagt.

Dargestellt ist hier die Position der Kolben 42a, 42b kurz vor Ende eines Arbeitsvorgangs. Der Kolben 42a befindet sich vor dem Stößel 51 des Steuerventils 50a. Bewegt sich der Kolben 42 noch weiter nach vorne, so wird das Steuerventil 52a geöffnet und der Schieber 504 bewegt sich druckluftgesteuert zurück in die in Fig. 9 dargestellte Position, um einen Rücksetztakt einzuleiten.

Fig. 11 ist ein weiterer Querschnitt im Bereich des Schiebers 504. Der vom ersten Arbeitsraum führende Kanal 506b für die Abluft ist durch den Abschnitt 504a des Schiebers 504 verschlossen.

Wird der Schieber 504 über ein Steuerventil in die in dieser Darstellung rechte Stellung verschoben, so wird der Kanal 506b geöffnet und der Kanal 506a vom zweiten Arbeitsraum verschlossen.

Die Abluft wird über Kanäle im Gehäuse ausgeleitet, und zwar vorzugsweise über einen Expansionsschalldämpfer.

Fig. 12 ist ein Ersatzschaltbild der Kolbensteuerung. Die zentrale Druckluftversorgung ist bis zum Wegeventil bzw. Schieber 504 durchgeschleift.

Über das Wegeventil wird abwechselnd Druckluft in den vorderen uns hinteren Arbeitsraum geleitet, gleichzeitig wird der Arbeitsraum jeweils in umgekehrter Reihenfolge geöffnet und verschlossen.

Die Steuerventile 50a, 50b sind als 3/2-Wegeventile ausgebildet und dienen dem Umschalten des Schiebers 504. Immer wenn ein Kolben 42a, 42b auf ein Steuerventil 50a, 50a aufsetzt, wird Druckluft in den Arbeitsraum des Schiebers (503 in Fig. 5) geleitet. Diese Druckluft wird so eingeleitet, dass der Schieber 504 jeweils umschaltet, also nach rechts oder links setzt. Fig. 13 zeigt schematisch das Verhältnis des Volumenstroms q im Verhältnis zum Pneumatikdruck p im Pneumatikbereich, wie es beim einem Druckerzeuger gemäß eingangs genanntem Stand der Technik vorhanden ist.

Bei einem Upstream-Regler nimmt der Volumenstrom q mit zunehmendem Druck p im Pneumatikbereich ab. Es versteht sich, dass die Abnahme nicht wie hier dargestellt linear erfolgen muss.

Die unter der Kurve liegende Fläche ist die hydraulische Leistung bei einem Arbeitsvorgang. Wie in Fig. 14 dargestellt, ändert sich der Volumenstrom q gemäß der Erfindung aber bis zum Erreichen des Maximaldrucks theoretisch nicht.

Vielmehr wird der Volumenstrom q über das Pilotsteuerventil beim Erreichen eines Maximal drucks auf Null gesetzt.

Es hat sich gezeigt, dass so die hydraulische Leistung in etwa verdoppelt werden konnte. Fig. 15 ist ein Längsschnitt einer beispielhaften Werkzeugapplikation 60. Die Werkzeugapplikation 60 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Blindnietadapter ausgebildet. Die Werkzeugapplikation 60 umfasst eine Schnellkupplung 61, über die sie mit dem Druckerzeuger koppelbar ist.

In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Werkzeugapplikation 60 eine Zugvorrichtung 62 zum Ziehen von Blindnieten.

Der erfindungsgemäße Druckerzeuger kann aber auch mit anderen Werkzeugapplikationen, beispielsweise mit Nietbügeln, Spreiz- und Crimpvorrichtungen etc. gekoppelt sein. Aufgrund der hohen hydraulischen Leistung ist es ferner denkbar, den Druckübersetzer beispielsweise auch zum Hydroforming zu verwenden.

Bezugszeichenliste

1 Druckübersetzer

2 Gehäuse

3 Pneumatikanschluss

10 Griffstück

11 Auslöser

12 Gestänge

20 Schnellkupplung

21 Sperrring

22 Kugel

23 Käfig

24 selbstschließendes Ventil

30 Membran

40 Tandemkolben

41a Arbeitsraum

41b Arbeitsraum

42a Kolben

42b Kolben

43 Verbindungskanal

44 Eingang

45 Ausgang

50a Steuerventil

50b Steuerventil

51 Stößel

60 Werkzeugapplikation

61 Schnellkupplung

62 Zugvorrichtung

100 Hauptventil

101 Stift

102 Ventilkörper

103 Ab schal tventil

104 Ausgang

105 Eingang

106 Steuerleitung (Schnellvorschub) 107 Steuerleitung (Pilotsteuerventil)

108 Steuerleitung (Entlastungsventil)

109 Leitung (zur Kolbensteuerung)

200 Pilotsteuerventil nebst Regelung

201 Stellorgan

202 Stift

203 Sockel/Pneumatikventil

204 Feder

300 hydraulische Pumpe

301 Hydraulikkolben

302 Druckventil

303 Säugventil

304 Deckel

305 Hydraulikleitung

306 Membran

400 Entlastungsventil

401 Ventilkörper

402 Feder

403 Hebel

404 Kolben

500 Kolbensteuerung

503 Arbeitsraum (Schieber)

504 Schieber

504a Abschnitt (öffnen/schließen Abluft)

504b Abschnitt (öffnen/schließen Druckluft)

505a Kanal zum ersten Arbeitsraum (Druckluft)

505b Kanal zum zweiten Arbeitsraum (Druckluft)

506a Kanal vom ersten Arbeitsraum (Abluft)

506b Kanal vom zweiten Arbeitsraum (Abluft)