СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИМ ПРЕССОВЫМ ИНСТРУМЕНТОМ Российский патент 2016 года по МПК B25B27/00 B21D39/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу автоматического управления электрогидравлическим прессовым инструментом, в частности, для создания трубных соединений.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно использование электрогидравлических прессовых инструментов, которые выполнены с возможностью создания пластической деформации в фитингах, для создания трубных соединений посредством обжимного фитинга. Электрогидравлический прессовый инструмент, используемый для этой цели, содержит гидравлический поршень, расположенный в гидравлическом цилиндре. Для приведения в действие прессового инструмента, т.е., в частности, для смыкания прессующих щек, текучую среду закачивают из резервуара для текучей среды в гидравлический цилиндр посредством гидравлического цилиндра. В этом процессе гидравлический насос приводится в действие электрическим двигателем. Далее гидравлический цилиндр соединен с клапаном, например клапаном избыточного давления. Когда в гидравлическом цилиндре достигается предельное давление, указанный клапан избыточного давления, обычно являющийся механическим клапаном, автоматически открывается, позволяя текучей среде протекать обратно в резервуар. В последующем процессе прессования поршень отжимается обратно в базовое положение, например, пружиной, что вызывает транспортировку текучей среды обратно в резервуар. По окончании процесса прессования электродвигатель приходится выключать. Выключение электродвигателя может осуществлять пользователь, например, отпуская пусковую кнопку.

Известно, что для автоматического выключения электродвигателя измеряют частоту вращения электродвигателя. Когда клапан избыточного давления открыт, давление в гидравлическом цилиндре резко падает, побуждая повышение частоты вращения электродвигателя. Это увеличение частоты вращения можно обнаружить и использовать как сигнал выключения электродвигателя. В этом контексте измерение частоты вращения требует внешнего датчика.

Далее из ЕР 1230998 известен способ автоматического выключения электродвигателя, при котором измеряют потребление электрического тока электродвигателем. Когда клапан избыточного давления открыт, ток снижается. Посредством микропроцессора определяют падение тока ниже пороговой величины, и, если это заданное фиксированное пороговое значение тока больше не достигается, электродвигатель выключается. Этот способ, однако, имеет недостаток, заключающийся в том, что электрический ток, превалирующий в конце процесса прессования, т. е. при открытии клапана избыточного давления, зависит от внешних факторов. Электрический ток, превалирующий в конце процесса прессования, зависит, например, от состояния заряда аккумулятора, состояния двигателя (состояния угольных щеток, внутреннего сопротивления и пр.), температуры гидравлического масла и износа механических деталей всего прессующего приспособления. Результатом этого может быть то, что электрический ток во время срабатывания клапана избыточного давления может быть относительно высоким, поэтому записанная в память величина тока выключения будет достигнута только после длительного падения тока. Если электрический ток, превалирующий во время открывания клапана избыточного давления, меньше, чем величина тока выключения, возникает проблема, в результате которой выключения не происходит.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является создание способа автоматического управления прессовым инструментом, обладающего повышенной надежностью.

Эта задача решена посредством признаков пп. 1-4 формулы изобретения.

Электрогидравлический прессовый инструмент, посредством которого выполняют способ по настоящему изобретению, содержит гидравлический поршень для приведения в действие прессового инструмента, в частности для приведения в действие прессующих щек. Посредством гидравлического поршня прессующие щеки смещаются и поворачиваются так, чтобы можно было радиально прессовать обжимной фитинг. Разумеется, способ по настоящему изобретению применим также к другим прессовым инструментам, предназначенным, например, для обжимания кабельных муфт и пр. Гидравлический поршень расположен в гидравлическом цилиндре и для перемещения поршня в него посредством гидравлического насоса, приводимого в действие электродвигателем, закачивают текучую среду. Далее гидравлический цилиндр содержит клапан, например клапан избыточного давления, который открывается при достижении предельного давления, т.е. когда будет достигнуто требуемое усилие прессования. В случае, когда имеется клапан избыточного давления, этот клапан открывается в результате давления, возникающего в цилиндре. Таким образом, для приведения в действие прессового инструмента гидравлический поршень движется в гидравлическом цилиндре за счет подачи в него гидравлической текучей среды, осуществляемой электроприводным гидравлическим насосом. Затем при достижении предельного давления клапан, расположенный в гидравлическом цилиндре, открывается, чтобы текучая среда могла протекать обратно в резервуар, и одновременно гидравлический поршень можно толкать и, соответственно, втягивать обратно. Это возвратное движение поршня может выполняться механически, посредством пружины.

Для выключения электродвигателя при достижении предельного давления для предотвращения дальнейшего нагнетания текучей среды в гидравлический цилиндр согласно настоящему изобретению обнаруживают падение напряжения при открывании клапана. Однако в результате простого падения напряжения электродвигатель выключен не будет, он выключается, когда ток упадет на заданную величину. Далее можно предусмотреть, чтобы электродвигатель выключался, только если падение тока возникло в течение заданного периода времени, при этом эти два предварительных условия можно скомбинировать.

Таким образом, согласно настоящему изобретению открытие клапана определяется по изменению тока, независимо от абсолютных значений. Преимуществом такого способа - существенного для настоящего изобретения - является то, что для выключения электродвигателя не имеет значения, при каком максимальном токе клапан открывается и остается открытым. Выключение электродвигателя, таким образом, происходит независимо от состояния гидравлической текучей среды, степени износа механизмов и т. д. Это является важным особенно потому, что выключение электродвигателя будет выполняться после заданного изменения тока и/или заданного периода времени. Таким образом, после открытия клапана ток не должен упасть до нижнего предельного значения, например до тока останова. Достаточно будет падения тока на заданную величину или падения тока на заданном периоде времени. В результате после открытия клапана электродвигатель всегда будет выключаться по четко определенному правилу, и, следовательно, нагнетание текучей среды в гидравлический цилиндр посредством электродвигателя, которое происходит после открывания клапана, будет уменьшено до минимума.

Благодаря настоящему изобретению связывание измеренного падения тока с изменением тока на заданную величину и/или падением тока на заданном интервале времени позволяет дополнительно избежать выключения электродвигателя при кратковременных незначительных падениях тока, которые могут быть обусловлены в процессе прессования. Такие кратковременные падения тока могут быть вызваны, например, изменением трения в процессе прессования.

Указанная заданная величина тока, предпочтительно хранящаяся в микропроцессоре, может быть абсолютной величиной. Предпочтительно определять эту величину как процентную долю тока, прикладываемого непосредственно перед открытием клапана. Предпочтительно величина тока является процентной долей максимального тока, который превалирует в процессе прессования. Предпочтительно в данном случае пиковый ток, возникающий непосредственно после включения прессового инструмента, не учитывается. Определение заданной величины тока как процентной доли от максимальной величины имеет преимущество, заключающееся в том, что при разных процессах прессования возникают разные максимальные токи, поэтому выключение электродвигателя всегда будет подстраиваться под конкретный процесс прессования. Предпочтительно эта процентная доля составляет от 2 до 20%, предпочтительно от 2 до 10% и наиболее предпочтительно от 2 до 5%.

Кроме того, указанный период времени может быть долей от длительности всего процесса прессования, выраженной в процентах. Эта доля предпочтительно составляет от 2 до 20%, более предпочтительно от 2 до 10% и наиболее предпочтительно от 2 до 5%.

Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения, изменение электрического тока определяют непосредственно устройством управления, которое управляет электродвигателем, при этом такое управляющее устройство содержит печатную плату и/или микропроцессор.

Согласно предпочтительному варианту способа по настоящему изобретению, который является независимым изобретением, процесс прессования полностью прекращается автоматически. Для этого согласно настоящему изобретению после приведения в действие прессового инструмента, например после выключения электродвигателя, измеряют минимальный ток. Этот минимальный ток появляется после возникновения на короткое время высокого пускового тока непосредственно после включения электродвигателя. На основе измеренного минимального тока определяют пусковой ток. Затем, после достижения этого пускового тока, выполняют автоматическую полную остановку процесса прессования. Это значит, что, когда будет достигнут пусковой ток, пользователь может отпустить кнопку включения и, тем не менее, процесс прессования прерван не будет. После достижения пускового тока прерывание процесса прессования будет возможно только путем приведения в действие предохранительного переключателя.

Пусковой ток может быть больше, чем минимальный ток, на заданную фиксированную величину, которая предпочтительно хранится в электронных схемах электродвигателя. Предпочтительно, однако, пусковой ток превышает минимальный ток не на фиксированную, заданную величину, а на заданную процентную долю. Эта процентная доля предпочтительно составляет от 2 до 20%, более предпочтительно от 2 до 10% и наиболее предпочтительно от 2 до 5%.

После того как такой процесс прессования будет запущен, пользователь может отпустить пусковую кнопку, не прерывая тем самым процесс прессования. Преимуществом этого является то, что пользователь, например, не может кратковременно отпустить кнопку до окончания процесса прессования и, тем самым, преждевременно прервать этот процесс. Прерывание процесса прессования, таким образом, возможно только приведением в действие предохранительного переключателя. Поскольку это прерывание процесса прессования происходит вполне намеренно, пользователь будет предупрежден о том, что процесс прошел неправильно. Указанный предохранительный переключатель содержит, например, ручной разблокирующий клапан или управляет клапаном, расположенным в цилиндре.

Особо предпочтительной является комбинация двух вышеописанных способов, поскольку она позволяет очень надежно управлять электрогидравлическим прессовым инструментом.

Вместо определения величин электрического тока и изменений электрического тока можно выполнять вышеописанные способы на основе величин напряжения и изменений напряжения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее следует более подробное описание изобретения со ссылками на приложенные чертежи, на которых:

фиг. 1 - схематичное сечение электрогидравлического прессового инструмента для осуществления способа по настоящему изобретению;

фиг. 2 - диаграмма, представляющая электрический ток во времени в процессе прессования.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Прессовой инструмент содержит гидравлический поршень 10, расположенный в цилиндре 12. Гидравлический поршень 10 соединен с прессовыми щечками или с другими, не показанными инструментами прессового инструмента. Посредством гидравлического насоса 14 гидравлическая текучая среда подается по трубопроводам 18, 20 из резервуара 16 в камеру 22 поршня. Благодаря этому поршень 10 смещается в направлении, показанном стрелкой 24, для приведения в действие прессового инструмента.

Гидравлический насос 14 приводится в действие электрическим двигателем 26, который электрической линией 28 соединен с устройством управления 30.

При достижении в камере 22 поршня предельного движения клапан 32 избыточного давления, который в показанном варианте является механическим, открывается. В результате гидравлическая текучая среда может вытекать обратно из камеры 22 поршня в резервуар 16 по трубопроводу 34. Посредством пружины, не показано, гидравлический поршень 10 возвращается в базовое положение.

Непосредственно после открывания клапана 32 избыточного давления электрический двигатель 26 выключается способом по настоящему изобретению.

Из диаграммы по фиг. 2, представляющей изменение электрического тока во времени, видно, что в момент t_on приводится в действие пусковой переключатель прессового инструмента. Это приводит к кратковременному резкому увеличению тока до величины I_on. Непосредственно после включения прессового инструмента пусковой ток I_on вновь падает так, что в момент t_start устройство 30 может определить, что процесс прессования начался. В указанном предпочтительном варианте способа управления по настоящему изобретению, который является независимым изобретением, такое определение означает, что даже если пользователь отпустит пусковой переключатель, процесс прессования не будет прерван, пока не будет достигнуто предельное давление и не откроется клапан избыточного давления. Согласно особенно предпочтительному варианту в этом процессе определяются не моменты времени, а электрические токи. В частности, после включения электродвигателя будет измерен минимальный ток I_min. На основе минимального тока I_min определяют стартовый ток I_start. Это предпочтительно выполняется путем расчета в устройстве управления. Предпочтительно стартовый ток I_start определяется как минимальный ток I_min, увеличенный на определенный процент. Таким образом, стартовый ток I_start равен, например, 110% минимального тока I_min. Когда процесс прессования приведет к увеличению нагрузки, возникнет, по существу, постоянное увеличение тока вплоть до величины I_limit. Предельный ток I_limit соответствует предельному давлению, при котором открывается клапан 32 избыточного давления. Открытие клапана 32 избыточного давления непосредственно влияет на падение напряжения в момент t_limit. Это падение напряжения на электродвигателе 26 обнаруживается устройством 30 управления. В случае изменения тока на заданную величину ΔI электродвигатель автоматически выключается. В результате ток прекращает уменьшаться во времени, как показано на диаграмме, а непосредственно падает до 0.

Вместо измерения заданной величины ΔI тока или дополнительно к этому в течение периода времени Δt можно определять уменьшение тока от предельного тока I_limit, по которому определяется момент t_limit. Это приводит к выключению электродвигателя 26 в момент t_stop и затем, в отличие от показанного на фиг. 2, ток непосредственно падает до 0.

В частности, два предварительных условия для выключения электродвигателя 26 можно связать друг с другом. Например, можно предусмотреть, что для выключения электродвигателя должны выполняться оба предварительных условия или только одно из двух предварительных условий.

Соответствующее управление можно осуществлять на основе изменений напряжения.

Изобретение относится к автоматическому управлению электрогидравлическим прессовым инструментом, в частности, для создания трубных соединений. Технический результат - повышение надежности прессового инструмента. Способ включает этапы, на которых перемещают гидравлический поршень, закачивая текучую среду в гидравлический цилиндр посредством гидравлического насоса, приводимого в действие электродвигателем. Открывают клапан, соединенный с гидравлическим цилиндром, при достижении предельного значения давления текучей среды в гидравлическом цилиндре и определяют падение тока электродвигателя. При этом выключают электродвигатель при падении тока на заданную величину и/или его уменьшении в течение заданного периода времени после достижения током предельного значения. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ автоматического управления электрогидравлическим прессовым инструментом для создания трубных соединений, включающий этапы, на которых:
перемещают гидравлический поршень для приведения в действие прессового инструмента, закачивая текучую среду в гидравлический цилиндр посредством гидравлического насоса, приводимого в действие электродвигателем,
открывают клапан, соединенный с гидравлическим цилиндром, при достижении предельного значения давления текучей среды в гидравлическом цилиндре,
определяют падение тока электродвигателя,
выключают электродвигатель при падении тока на заданную величину и/или его уменьшении в течение заданного периода времени после достижения током предельного значения, при этом заданную величину падения тока устанавливают от 2 до 20% от величины предельного тока электродвигателя, а заданный период времени устанавливают от 2 до 20% от длительности прессования.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что заданную величину падения тока устанавливают от 2 до 10%, предпочтительно от 2 до 5% от величины предельного тока электродвигателя.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, заданный период времени устанавливают от 2 до 10%, предпочтительно от 2 до 5% от длительности прессования.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что падение тока определяют с помощью устройства управления электродвигателем.

5. Способ автоматического управления электрогидравлическим прессовым инструментом для создания трубных соединений, включающий этапы, на которых:
перемещают гидравлический поршень для приведения в действие прессового инструмента, закачивая текучую среду в гидравлический цилиндр посредством гидравлического насоса, приводимого в действие электродвигателем,
открывают клапан, соединенный с гидравлическим цилиндром, при достижении предельного значения давления текучей среды в гидравлическом цилиндре,
измеряют стартовый ток электродвигателя в зависимости от значения минимального тока, определенного после включения электродвигателя, и
автоматически останавливают прессование при достижении током электродвигателя значения, равного значению стартового тока.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что устанавливают стартовый ток на 2 до 20% выше значения минимального тока.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что устанавливают стартовый ток на 2 до 10%, предпочтительно на 2 до 5% выше значения минимального тока.

8. Способ по любому из пп. 5-7, отличающийся тем, что процесс прессования прерывают только приведением в действие предохранительного переключателя.

9. Способ по п. 5, отличающийся тем, что после прекращения процесса прессования электродвигатель (26) выключают при падении тока на заданную величину и/или уменьшении в течение заданного периода времени после достижения предельного тока, при этом заданная величина падения тока составляет от 2 до 20%, а заданный период времени составляет от 2 до 20% от длительности прессования.