CN102356241A - 液压致动器设备和纤维幅材机的幅材卷和/或卷取轴的处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压致动器设备(10)，包括液压致动器(12，15，55，56)和用以控制流向和/或流出液压致动器的液压介质的流动的控制装置(14)。液压致动器设备(10)包括连接到从液压致动器排出的液压介质的蓄能器单元(26，27)。本发明还涉及用于纤维幅材机幅材卷和/或卷取轴的液压处理设备，其包括由液压致动器设备(10)驱动的至少一个机器元件(1.10)。

Description

液压致动器设备和纤维幅材机的幅材卷和/或卷取轴的处理设备

技术领域

本发明的目的是根据权利要求1的前序部分所述的液压致动器设备，包括液压致动器和用于控制流向和/或流出液压致动器的液压介质的流动的控制装置。

本发明的另一个目的是根据权利要求8的前序部分所述的用于纤维幅材机的幅材卷和/或卷取轴的处理设备，其包括由该液压致动器设备驱动的至少一个机器元件。

背景技术

纤维幅材是利用纤维幅材机的各种装备以多种不同的方式处理的。纤维幅材机及其装备要求高操作精度，并且它们的体积庞大。因此，所用的动力供给设备必须非常精确，但同时功率要求可以非常高。特别在处理幅材卷和卷取轴(鼓，tambour)时所要求的功率就可能相当高。因此，通常在纤维幅材机及其各种装置中使用液压致动器作为动力供给装备。

通常，与纤维幅材机关联地使用所谓开放的系统，在该系统中，在致动器(致动)之后，液压介质被传送回一容器。根据该系统，液压介质被泵送到较高压力，并以受控的方式馈给到致动器。在该致动器中，该液压介质起作用，并以低压状态返回到该容器。在类似这样的系统中，在液压介质从液压致动器返回的同时其压力减小，相当多的能量转化成热量而被浪费。

发明内容

特别地，本发明的目的是通过提供能耗比先前更低的液压致动器，来提升本领域现有技术的水平。

本发明的一个特别的目的是提供一种用于纤维幅材机的机器卷和/或卷取轴的液压处理系统，其处理能耗比先前更低。

该液压致动器设备包括至少一个液压致动器和用以控制流向和/或流出液压致动器的液压介质的流动的控制装置。该液压致动器设备包括以压力操作的蓄能器单元，该蓄能器单元连接到从液压致动器排出的液压介质。本发明的特征在于，蓄能器单元经由数字液压阀装置连接为与液压介质关联。这样，从液压致动器排出和/或返回容器的液压介质中所包含的能量可被回收以备后用。

液压致动器设备优选为包括连接到处于控制单元与液压致动器之间的液压介质的蓄能器单元。

根据本发明的一个实施例的液压致动器是双向操作的装置，控制单元经由第一液压介质管道和第二液压介质管道连接到液压致动器的第一侧和第二侧的液压介质连接部，以控制液压介质选择性地沿第一方向或第二方向流动，并且蓄能器单元被设置为与第一液压介质管道和第二液压介质管道关联。此处的双向操作的液压致动器意指能够例如线性地或转动地在两个不同的方向上产生作用的致动器。

根据本发明的另一实施例，液压致动器是单功能致动器，控制装置经由液压介质管道连接到液压介质连接部，以控制液压介质选择性地沿第一方向或第二方向流动。根据本发明，蓄能器连接到液压致动器的液压介质管道。

根据本发明的一个实施例的液压致动器设备包括多个液压致动器，每个液压致动器具有连接到该蓄能器单元的、单独可控的连接部。

蓄能器单元优选地为已经被设置成可选择性地连接为与液压介质相关联。由此，蓄能器单元设有控制元件，经由该控制元件，使液压介质管道可选择性地连接到蓄能器单元。优选地，蓄能器单元经由阀装置被连接为与液压介质单元关联。

根据一个优选实施例，蓄能器单元是以压力操作的。由此，蓄能器单元包括至少一个蓄压器。该蓄压器的操作可基于例如压缩弹簧或压缩气体的使用。在此情况下，有利的是每个蓄压器经由其本身的阀装置连接为与液压介质关联。

根据本发明的一个优选实施例，蓄能器单元包括液压马达-发电机组合，在该液压马达-发电机组合中，液压介质的压力被转化成电能。电能可容易地用于其它装置，或者用于该液压设备本身，例如为液压介质加压。

压力控制的蓄能器单元是将根据本发明的实施例经由数字液压阀连接为与液压介质关联。这样，由于改善的控制流动的可能性，因此可以更有效地回收压能。

本发明的目的还借助用于幅材卷和/或卷取轴的液压处理设备来获得，该液压处理设备包括由液压致动器设备驱动的至少一个机器元件，该液压致动器设备包括至少一个由液压致动器和设置为引导流向和/或流出液压致动器的液压介质的流动的控制装置构成的设备，并且液压致动器设备包括以压力操作的蓄能器单元，该蓄能器单元连接成与液压致动器排放的液压介质连接。本发明的特征在于，用于幅材卷和/或卷取轴的液压处理设备包括由液压致动器设备驱动的至少一个机器元件，并且该机器元件被设置为借助于由机器元件的致动器充入(charge)的蓄能器单元中所包含的能量来操作。这样，仍包含在从液压致动器排出的和/或返回容器的液压介质中的能量可被回收以备后用。

根据本发明的一个实施例，幅材卷和/或卷取轴的处理设备包括由液压致动器设备驱动的至少一个机器元件，该机器元件被设置为在沿第一方向移动时，借助于由机器元件充入的蓄能器单元中所包含的能量而沿第二方向移动。换言之，在该设备中，在机器元件沿第一方向移动的同时，能量被充入储能器，并且充入的能量被排出，亦即被用以沿第二方向移动机器元件。

根据本发明的另一实施例，用于幅材卷和/或卷取轴的处理设备包括由液压致动器设备驱动的至少两个机器元件，并且这些机器元件之一被设置为借助于由第一机器元件的致动器充入的蓄能器单元中所包含的能量来操作。

在随附的权利要求书和对附图的描述中描述了本发明的其它实施例。

本文中所指的液压致动器设备指的是这样一种设备，其以适合的流体作为液压介质，例如液体(油、水、水与防冻剂的混合物)、液体和气体的乳状液、气体等。因此，液压介质意指适用于液压致动器设备的流体，例如液体(油、水、水与防冻剂的混合物)、液体和气体的乳状液、气体、液体与固体的混合物、以及气体与固体的混合物等等。

可在纤维幅材机的多个位置上应用根据本发明的方案。特别是在不断地执行卷的传递和下降/抬升运动以及清空卷取轴的机器卷处理过程中，通过使用根据本发明的方案可以显著地降低能耗。

液压设备利用相对轻小的装置产生大的功率和运动。其它的优点例如为：

-容易产生线性运动和旋转运动；

-容易控制功率、运动和速率；

-甚至可以在柔性管中传递功率、能量；

-液压介质几乎是不可压缩的，从而产生对运动的准确控制。

附图说明

以下参照随附的示意图来描述本发明及其操作，在附图中：

图1示出根据本发明的一个实施例的液压致动器设备，

图2示出根据本发明的另一实施例的液压致动器设备，

图3示出根据本发明的又一实施例的液压致动器设备，

图4示意性地示出储能器与根据本发明的一个实施例的液压设备的连接，以及

图5示意性地示出根据本发明的再一实施例的液压致动器设备。

具体实施方式

图1示意性地示出与纤维幅材机的幅材卷和/或卷取轴的处理设备关联的、根据本发明的液压致动器设备10。在图1的实施例中，纤维幅材机是用于卷绕所谓的用户卷1.14的分切复卷机的卷绕部1.10。这里，具有与卷绕部1.10的压卷杆1.12关联设置的液压致动器设备10，借助该液压致动器设备10，待卷绕的卷组可以被支撑及/或从一个方向加载。这里的卷绕部1.10是所谓的支承辊复卷机(carrier roll winder)，由部分幅材W卷成的卷组在支承辊1.16和带辊1.18的支撑下被卷绕。当然，这些带辊可以是另一个支承辊。

在图1的实施例中，用作卸载或加载卷组的动力装置的液压致动器设备10包括至少一个液压致动器12，例如液压缸。与液压缸12关联的是控制装置14，如方向控制阀14，其还公知为伺服阀、模拟阀、数字阀组或相应的装置，借助这些装置可控制流向液压致动器的液压介质的流动。控制装置14连接到液压设备16，在该图中已经示意性示出了该液压设备16包括容器18、液压介质的回流管道20、液压介质的馈给管道22和与液压供给管道关联的升压泵24。该液压设备已被设置成用以产生供给到馈给管道的、处于工作压力的液压介质，并接收在致动器中使用的液压介质，以将其加压并再度传送回供给管道。

液压致动器设备10包括至少一个蓄能器单元26，该蓄能器单元连接成与流向或流出液压致动器12的液压介质管道关联。在图1的示例中，当使用支承辊复卷机时，围绕每个卷的卷绕芯部形成卷组1.14，使得这些卷的直径增大，并且它们推挤压卷杆1.12远离压辊1.16、1.18。然后，通过液压致动器的液压介质连接部12.1(即液压缸的第一侧)排放的液压介质的压力也可以借助液压缸的活塞的运动来升高。在图1的实施例中，用于液压介质连接部12.1的液压介质管道28上设置的蓄能器单元26包括用作储能器的蓄压器26.1。蓄压器可选择性地连接为与液压介质关联。为实现上述目的，蓄能器单元26包括控制构件26.2，液压介质管道经由控制构件26.2而可选择性地连接到蓄压器26.1。控制构件26.2还优选为对致动器12与例如可调节流阀装置之类的控制装置14之间的流动连接起作用。在图1的实施例中，还具有与液压致动器12(即液压缸)的液压介质连接部12.2的第二侧关联的蓄能器单元27，该蓄能器单元以相同的方式工作，因此不再予以详细描述。

通过实施根据图1的设备，使得当使用支承辊复卷机时，围绕每个卷的绕芯形成卷组1.14，使得卷组的直径增大，并且这些卷推挤压卷杆1.12远离支承辊1.16、1.18。同时，随着卷的增大，液压介质从液压缸的第一侧的液压介质连接部12.1排放出。现在，液压介质被引导至与液压致动器排放的液压介质关联地设置的蓄能器单元26，使得至少一部分由压卷杆1.12的运动引起的液压介质的压力升高被储存在蓄能器单元26中(这里是蓄压器26.1)。当再一次将压卷杆朝向支承辊1.16、1.18向下驱动时，蓄能器单元26中储存的压力被卸载到液压致动器以对其进行驱动。该方法优选地还包括控制由压卷杆1.12的压力辊向幅材卷施加的力，使得施加到幅材卷的力维持在预定的值或范围。

根据本发明的优选实施例，虽然将压卷杆向下驱动，但是在液压缸的第二侧处的压力介质连接部12.2的可用的最终过剩压力被引导以使其储存在与该压力介质连接部连接的第二蓄能器单元27。这一过程优选为在已将绕满的用户卷从复卷机移走并且压卷杆下降到新的卷绕芯部上时的设定改变期间内完成。第二蓄能器单元中的压力以相同的方式被用来驱动液压致动器12，以移动压卷杆远离支承辊1.16、1.18。因此，在图1的实施例中，从液压致动器沿一个方向的操作中储存的能量可被用于同一致动器沿另一方向的操作。

该设备优选地还包括控制单元30，以引导控制装置14和控制构件26.2、27.2的操作，使得当连接时，由液压设备16产生的加压液压介质的耗用量最小。

图2示出本发明的另一实施例，其中液压致动器设备10与纤维幅材分切复卷机的卷绕部1.10关联地设置。与图1中的元件相同的元件由与图1相同的附图标记表示。在本实施例中，与图1的实施例相比的差异之处在于储能器26的结构及其与液压设备的连接。并且这里，与图1的实施例中类似的是，与压卷杆1.12关联的液压致动器12包括控制装置14，借助该控制装置14可调节流向液压致动器的液压介质的流动。还是在本实施例中，该液压致动器设备的蓄能器单元26连接到从液压致动器12延伸出/延伸到液压致动器12的液压介质管道28。图2的蓄能器单元26包括多个彼此并联连接的蓄压器26.1。每个蓄压器通过其本身的阀装置26.3选择性地连接到液压介质。这些阀装置优选为数字液压阀。该储能器优选包括具有不同属性、至少不同的储存能力的蓄压器。于是，当使用储能器时，具有适合于液压介质在储存液压介质管道中主要的压力的蓄压能力的储能器的一个或多个蓄压器可被用于储存或排放液压致动器中使用的液压介质。

图2的储能器26与多于一个的液压致动器12、15关联。在图2中，另一个液压致动器15连接到支承辊复卷机1.10的芯锁定部1.19，在卷绕期间卷组的端部借助芯锁定部1.19而被支撑。在根据图2的实施例中，根据本发明的优选实施例，其过程是，优选地当使用支承辊复卷机时，卷组1.14围绕每个卷绕芯部而形成，从而卷组的直径在卷绕期间增大，且这些卷推挤压卷杆1.12远离支承辊1.16、1.18。当卷增大时，液压介质在液压缸的第一侧经由液压介质连接部12.1排出。根据该实施例，液压介质被引向设置成与管道28中的从该液压致动器排出的液压介质关联的蓄能器单元26的至少一个蓄压器26.1，使得由压卷杆1.12的运动引起的液压介质的压力升高的至少一部分被储存在储能器26的蓄压器26.1中。当蓄压器部分或完全充入时，蓄压器与液压介质管道28的连接断开，并且如果卷绕尚未完成，则开启与蓄能器单元26的另一蓄压器26.1的连接。或者，液压介质可同时被供给到几个蓄压器26.1中。由于蓄压器可能具有不同的特性，因此可选择蓄压器而使得蓄压器的充压或充压容量与实际的需求相对应。

当卷绕继续进行时，亦即当卷的直径增大时，上述的芯锁定部借助第二液压致动器15而同样被移动，这种移动取决于卷组的中心的运动。根据另一实施例，利用压卷杆1.12造成的液压介质压力升高来以上述的方式移动(芯锁定部的)第二液压致动器。根据本发明的另一实施例，在进行卷绕的同时，压辊朝向支承辊下降的期间储存的能量被引导为用以借助液压致动器移动芯锁定部。由此，在向下驱动压卷杆的同时，将能量回收到蓄能器单元。在后续的较晚的卷绕进行的同时，利用储存的能量借助液压致动器来移动芯锁定部，芯锁定部的移动基本上跟随着卷的中心的位置。

根据本发明的另一实施例，当一个蓄压器被充入来自第一致动器12的压力介质的同时，压力介质从早先已充入由第一致动器12排出的压力介质的另一蓄压器排放到另一致动器15。

图3示出本发明的又一实施例，其中液压致动器设备10与纤维幅材分切复卷机的卷绕部1.10关联地设置。与图1中的元件相同的元件由与图1中相同的附图标记表示。在图3的实施例中，储能器26、27是以与图1不同的方式实施的。这里，储能器26、27包括一个包含液压马达31和发电机32的设备，其中从液压致动器12流出的液压介质是经由液压马达取得的，该液压马达由此为一发电机工作以产生电能。电能可被以公知方式储存以及/或者例如用来驱动泵24。因此，按这种方式以电能形式从液压介质回收能量的可能性极大。

根据本发明的实施例，储能器26、27包括一个包含液压马达31和液压泵和/或发电机32的设备。

图4是用于将用作储能器的蓄压器连接到液压设备的本发明的实施例的更详细的说明。根据本发明的液压致动器设备的蓄压器26.1经由包括至少两个并联联接的开关阀的阀装置26.4连接到管道28。该图的实施例示出了五个这样的阀。每个阀可在由控制阀30独立地引导下开启和关闭。这种设备也可称为数字液压阀装置。这种阀装置允许在液压介质管道的压力下将液压介质传递到蓄压器26.1以备后用。图4还示出这样一个实施例，其中至少两个平行的开/关阀具有不同的横截面流动直径，由此进一步改善了阀装置的性能(特别是从可控性的方面而言)。有利地，图4中所示的这种数字液压阀还应用于这样的蓄能器单元，该蓄能器单元包括几个图2所示的蓄压器，使得蓄压器26.1(每个单独的蓄压器选择性地连接为与液压介质接触)的每个阀装置26.3是数字液压阀。

图5示出本发明的又一实施例。该图例如表示了位于纤维幅材机的复卷机50与后处理装置的退卷机51之间的传递轨道52，机器卷53可沿该传递轨道52以受控的方式从复卷机传递到退卷机。通常，传递轨道沿稍微偏离水平的方向设置，由此使重力引起机器卷在轨道上向下滚动。为了以受控的方式引导机器卷的运动，待传递的机器卷由传递装置54引导。该传递装置包括液压致动器55，借助该液压致动器55，可以控制受其引导的传递装置54和机器卷53在该轨道上的运动。该轨道沿从复卷机向退卷机的方向稍微向下倾斜，使得机器卷从复卷机到退卷机的传递主要是需减慢运动，以便抵抗重力的作用。液压致动器55是根据本发明的液压致动器设备10的一部分，该液压致动器设备包括连接到从液压致动器排放的液压介质的蓄能器单元26。然后，在传递重达100t的机器卷时所需的运动减速过程中，可借助蓄能器单元储存由致动器产生的液压介质的高压。通过使用早先储存的压力，可使传递装置从退卷机返回卷纸机。由于传递装置空着返回或者具有空的卷取轴，在回程时消耗的能量比传递满卷时储存的能量要少，则多余的能量可用于纤维幅材机的其它液压致动器。该实施例是在处理幅材卷/卷绕芯部期间，在利用重力工作(做功)的同时，换言之是当从一个水平高度移动到更低高度、且以此方式储存的能量被用于纤维幅材机的其它液压致动器时，与纤维幅材机的一部分关联地储存液压介质的能量的方法的示例。

根据一个实施例，用作液压致动器的卷止动件56与轨道52关联，该致动器包括液压介质泵(例如缸)，该液压介质泵是本发明的液压致动器设备10的一部分，该液压致动器设备包括连接到从液压致动器排放的液压介质的蓄能器单元26。当机器卷运行或者被允许克服止动件56而向下滚动时，致动操作转变为液压介质的压力，该压力储存在蓄能器单元26中以供该设备的另一液压致动器12使用。

图6示出根据本发明的一个实施例的幅材卷处理设备。图6中的元件的附图标记与其它图中相同元件的附图标记相同。该图示出了纤维幅材分切复卷机的卷绕部1.10、支承辊卷绕机和与其关联的用于处理幅材卷的转动装置1.20，以及在移走卷1.14的阶段示出的止动件1.21。卷绕部1.10包括移卷装置1.22，利用移卷装置1.22将卷组推过带辊1.18或者支承辊的顶点到达转动装置1.20。转动装置由与之连接的液压致动器60引导着绕其铰接点1.23转动。铰接点1.23和液压致动器与转动装置关联地设置，使得在卷组的转动运动期间，液压致动器在运动持续的大部分时间内向转动装置施加抵抗重力的力。然后，由重力做的功可被储存到与液压致动器60关联地设置的至少一个蓄能器单元26，如已在图2示出的，该过程的发生与压卷杆的使用相关联。在图6中，转动装置的接收卷组的位置被以虚线示出，而释放卷组的位置被以实线示出。与分切复卷机关联的还有卷运输机65，卷从转动装置1.20被释放到卷运输机65上，使得卷能够从转动装置滚动到该运输机，并在该运输机上被止动件1.21停止。该止动件是被作为具有特定结构的示例而在此示出，并且显然可用不同的技术方案来获得相同的功能。这里，该止动件包括从铰接点1.24延伸的两个杆件1.25、1.26，其中一个杆件1.25与卷运输机关联地设置，使得将到达的卷会碰撞该止动件而使其绕铰接点1.24转动。该实施例中的另一杠杆1.26连接到液压致动器62，由此使以上提到的转动又导致第二杠杆1.26运动，从而也使液压致动器运动。在卷组的动作停止期间，液压致动器向止动件施加用于接收卷组的力。然后，由动能做的功可被按图2已示出的与压卷杆的使用相关联地发生的方式相同的方式储存到与致动器60关联地设置的至少一个蓄能器单元26。以此方式回收的能量可被用于纤维幅材的液压致动器。在图6中，以虚线示出处于接收卷组的时刻的止动件，并以实线示出当卷已被停止后，卷组搁置在输送机上的时刻的止动件。

作为对图6所示的止动件配置的替代方案，止动件本身可以是气动操作的，由此使得在停止动作中，优选地借助用以实现相应目的的转换器(例如活塞装置)将传递给气体压力的卷组的动能转化为液压设备压力。

必须理解的是，以上仅举出了本发明的一些最优选的实施例。因此，显而易见的是，本发明不局限于以上所披露的实施例，而是可在随附的权利要求书限定的保护范围内以多种方式更改。如果期望如此、并且如果存在这样的技术可能性的话，结合不同实施例描述的特征可被与其它实施例相结合使用，并且/或者所描述的特征可在本发明的基本理念的框架下进行各种组合。

Claims (10)

1.一种液压致动器设备(10)，包括液压致动器(12，15，55，56)和用以控制流向和/或流出所述液压致动器的液压介质的流动的控制装置(14)，所述液压致动器设备(10)包括压力操作的蓄能器单元(26，27)，该蓄能器单元连接到从所述液压致动器排出的液压介质，其特征在于，所述蓄能器单元借助数字液压阀装置(26.4)连接为与液压介质关联。

2.根据权利要求1所述的液压致动器设备，其特征在于，所述液压致动器设备包括连接到处于所述控制装置(14)与所述液压致动器(12，15，55，56)之间的液压介质的蓄能器单元(26，27)。

3.根据权利要求1所述的液压致动器设备，其特征在于，所述液压致动器(12，15，55)是双向操作的致动器，并且所述控制装置经由第一和第二液压介质管道(28)连接到所述液压致动器的第一侧和第二侧的液压介质连接部(12.1，12.2)，以控制液压介质选择性地沿第一方向或第二方向流动，并且所述蓄能器单元(26，27)已被设置为与所述第一和第二液压介质管道(28)关联。

4.根据权利要求1或2所述的液压致动器设备，其特征在于，所述液压致动器设备(10)包括若干个液压致动器(12，15，55，56)。

5.根据权利要求1或2所述的液压致动器设备，其特征在于，所述蓄能器单元已被设置成选择性地连接(26.2，27.2)为与所述液压介质相关联。

6.根据权利要求1所述的液压致动器设备，其特征在于，所述蓄能器单元(26，27)包括至少一个蓄压器(26.1)。

7.根据权利要求1所述的液压致动器设备，其特征在于，所述蓄能器单元(26，27)包括液压马达-发电机(31，32)，用以将所述液压介质的压力转化为电能。

8.一种纤维幅材机的幅材卷和/或卷取轴的处理设备，包括由液压致动器设备(10)驱动的至少一个机器元件(1.10)，所述液压致动器设备(10)包括液压致动器(12，15，55，56)和控制流向和/或流出所述液压致动器的液压介质的流动的控制装置(14)，并且所述液压致动器设备(10)包括压力操作的蓄能器单元(26，27)，该蓄能器单元连接到从所述液压致动器排出的液压介质，其特征在于，所述纤维幅材机的幅材卷和/或卷取轴的处理设备包括由液压致动器设备驱动的至少一个机器元件(1.12)，并且所述机器元件(1.12)被设置为借助由所述机器元件(1.12)的致动器(12)充入的所述蓄能器单元中所包含的能量而被驱动。

9.根据权利要求8所述的纤维幅材机幅材卷和/或卷取轴的处理设备，其特征在于，所述纤维幅材机幅材卷和/或卷取轴的处理设备包括由所述液压致动器设备驱动的至少一个机器元件(1.12)，并且所述机器元件(1.12)设置为在沿第一方向移动时，借助于由所述机器元件(1.12)的致动器(12)充满的所述蓄能器单元中所包含的能量而沿第二方向移动。

10.根据权利要求8所述的纤维幅材机幅材卷和/或卷取轴的处理设备，其特征在于，所述纤维幅材机的幅材卷和/或卷取轴的处理设备包括由所述液压致动器设备驱动的至少两个机器元件(1.12；1.19)，并且所述机器元件的其中之一(1.19)设置为借助于由所述机器元件(1.12)的致动器(12)充入的所述蓄能器单元中的能量而被驱动。

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