CN103807229B - 液压驱动装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开液压驱动装置及系统。液压驱动装置包括液压泵、蓄能器以及控制单元，其中，液压泵从储液器将液压流体泵入液压输出线路；蓄能器通过蓄能线路连接到液压输出线路，蓄能线路中设置流量控制装置；控制单元根据运行条件控制流量控制装置调整通过蓄能线路的液压流体的流量。液压驱动系统中，液压输出线路连接到一个或多个液压致动器。从而，本发明的液压驱动装置及系统能够根据运行条件来实时地调整通过蓄能线路的液压流体的流量及压力，提高工作效率，节约能耗，并可改善压力精度。

Description

液压驱动装置及系统

技术领域

本发明涉及液压驱动技术领域，尤其涉及液压驱动装置及系统。

背景技术

在机械设备中为实现预定动作，经常需要用到液压驱动装置。例如，在注塑成型机上，在完成合模后，需要将加热熔融的塑料注射到模具的型腔中。然后，需要保压以保持注射用的液压致动器的位置一段时间，等待被注塑的零件在型腔中冷却成形后再开模取出零件，然后再合模进行下一次注射。因此，在注塑成型机中需要实现注射、合模及开模等动作，这些动作均可使用液压驱动装置来实现。但是，每种动作对于需要的液压流量和压力有不同的要求。例如，为生产壁厚小的塑料制品，如果长度与壁厚之比太大（例如超过400：1），当熔融的塑料射入型腔时，则有可能塑料还未充满型腔就已经由于通过模具散热冷却而固化，因此形成塑料制品成型缺陷。为解决此问题，目前，一种解决方案就是缩短注射时间，在注射时需要相当大流量的液压流体短时间填充到液压致动器中。

中国实用新型专利公告第CN 202151895 U号公开一种射出机蓄压式伺服节能驱动装置，包含一驱动控制装置、一电动机单元、一液压泵、一蓄压器及一压力开关；该驱动控制装置包含变频器和控制器；该电动机单元包含伺服马达以及连接于该伺服马达的轴心的旋转感测组件；射出机各阶段动作所需的马达转速规定值储存于该控制器，该旋转感测组件感测该伺服马达的转速产生实测值返馈该控制器，该控制器将实测值和规定值进行比对运算，产生控制该变频器的指令信号，变频器依据该指令信号输出特定的频率予该伺服马达，据以改变该伺服马达的转速，以驱动液压泵以特定的流速和压力输出液压油至该蓄压器储存，在射出机进行射出成型和保压等复合动作时，以该蓄压器来提供作动所需的流量或流量补偿，供给复合动作所需的稳定液压。

中国实用新型专利公告第CN 202114897 U号公开一种液压注塑机用具有缓冲功能的高速注射回路，属于液压注塑机设备领域。包括注射液压缸、液压泵和电机，所述注射液压缸的注射腔与液压泵之间通过两条管路连接，一条管路顺序联接第一换向阀和第三换向阀，另一条管路顺序联接单向节流调速阀、第二换向阀、蓄能器和单向阀，单向节流调速阀两端并联顺序阀；注射液压缸另一端顺序联接第四换向阀和过滤器。

然而，在现有的液压系统中，只要液压系统的压力大于蓄能器，液压油则会进入蓄能器，即使在需要驱动液压致动器（例如，液压缸或者液压马达）时，液压油仍然会注入到蓄能器中，因此，可能将原本需要用于液压致动器的部分液压油存入蓄能器中，造成液压致动器反应变慢，难以达到预期的要求。

因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的技术问题。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是避免蓄能器妨碍液压致动器的动作。

为解决上述技术问题，本发明提供一种液压驱动装置，其包括：

液压泵，其从储液器将液压流体泵入液压输出线路；

蓄能器，其通过蓄能线路连接到所述液压输出线路，所述蓄能线路中设置流量控制装置；及

控制单元，其根据运行条件控制所述流量控制装置调整通过蓄能线路的液压流体的流量。

在上述的液压驱动装置中，可选地，在所述液压输出线路中还安装第一压力传感器，所述第一压力传感器侦测所述液压输出线路中液压流体的压力从而产生第一压力反馈，并且所述第一压力反馈被输入到所述控制单元，所述运行条件包括所述第一压力反馈。

在上述的液压驱动装置中，可选地，所述液压驱动装置还包括驱动所述液压泵的电动机，并且所述控制单元还根据所述运行条件控制所述电动机的运转。

在上述的液压驱动装置中，可选地，所述电动机还设有速度传感器，所述速度传感器侦测所述电动机的运转速度而产生速度反馈，所述速度反馈被输入到所述控制单元，所述运行条件包括所述速度反馈。

在上述的液压驱动装置中，可选地，在所述蓄能线路中于所述蓄能器与流量控制装置之间的位置还安装第二压力传感器，所述第二压力传感器侦测所述蓄能线路中液压流体的压力从而产生第二压力反馈，并且所述第二压力反馈被输入到所述控制单元，所述运行条件包括所述第二压力反馈。

在上述的液压驱动装置中，可选地，在对所述电动机进行制动期间，当所述第一压力反馈大于所述第二压力反馈时，所述控制单元控制所述流量控制装置不截止。

在上述的液压驱动装置中，可选地，所述控制单元接收致动命令，所述运行条件包括所述致动命令。

在上述的液压驱动装置中，可选地，所述控制单元包括变频器及控制器，所述控制器与所述变频器分开制造或者所述控制器集成在所述变频器中。

在上述的液压驱动装置中，可选地，所述液压泵为定量泵或者变量泵。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种液压驱动系统，其包括前述液压驱动装置及一个或者多个液压致动器，所述液压输出线路连接到所述一个或多个液压致动器。

本发明的液压驱动装置及系统通过在蓄能线路中增设流量控制装置，从而，能够有效控制蓄能器吸收能源或释放能源的时间点，尤其是将制动时的能源有效回收至蓄能器中，在注射需要短时大能源时将能源释放，对系统进行补充，缩短注射时间，提高工作效率；同时可实时调整蓄能器的压力，使能源回收实时可调，且在保压时根据需要将蓄能器接入系统，增加系统压缩容积，从而改善保压精度。因此，本发明的液压驱动装置及系统可以根据运行条件来实时地调整通过蓄能线路的液压流体的流量，提高压力精度，节约能源。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其他方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，除非另外指出，附图仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程，不必要依比例绘制。

附图说明

结合附图参阅以下具体实施方式的详细说明，将更加充分地理解本发明，附图中同样的参考附图标记始终指代视图中同样的元件。其中：

图1显示根据本发明一种具体实施方式的液压驱动装置的示意图；及

图2显示根据本发明一种具体实施方式的液压驱动系统的液压致动器的局部示意图。

具体实施方式

为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本发明要求保护的主题，下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。

图1显示根据本发明一种具体实施方式的液压驱动装置的示意图，如图1所示，根据本发明一种具体实施方式的液压驱动装置100包括液压泵1、蓄能器3以及控制单元5。其中，液压泵1从储液器7将液压流体泵入用于连接到需要驱动的液压致动器的液压输出线路2。蓄能器3通过蓄能线路30连接到液压输出线路2，蓄能线路30中设置流量控制装置32，流量控制装置32可以是系统、阀或其他装置。控制单元5根据运行条件控制流量控制装置32调整通过蓄能线路30的液压流体的流量。从而，本发明的液压驱动装置100能够根据运行条件来实时地调整通过蓄能线路30的液压流体的流量及压力。控制单元5接收致动命令50，致动命令50可以来自操作人员或者其他控制装置。运行条件包括致动命令50、速度反馈40、第一压力反馈60及第二压力反馈35。

在一种可选的具体实施方式中，液压泵1可以为定量泵。定量泵结构简单，容易实现，结合本发明的控制，仍可实现多种液压致动器的驱动。或者，在另一种可选的具体实施方式中，液压泵1也可以为变量泵。变量泵可以提供丰富的液压流体的流量，因此可以实现丰富的功能。可选地，控制单元5包括变频器及控制器。控制器与变频器可以分开制造。例如，可采用从市场上可以采购到的通用的控制器与变频器结合运用，这种方案比较容易实现，尤其适合于小批量的生产。或者，控制器也可以集成在变频器中。例如，在大批量生产的情况下，若将控制器集成在变频器中，虽然可能增加开发成本，但是在大批量的分摊作用下控制单元5成本增加不高，在有的合理设计下还可能降低成本，同时客户可受益于提高工作效率，能源节约带来的巨大收益。

液压驱动装置100还包括驱动液压泵1的电动机4，并且控制单元5还根据运行条件控制电动机4的运转。电动机4还设有速度传感器（未图示），速度传感器侦测电动机4的运转速度而产生速度反馈40，速度反馈40被输入到控制单元5。

如图1所示，在液压输出线路2中还安装第一压力传感器6，第一压力传感器6侦测液压输出线路2中液压流体的压力从而产生第一压力反馈60，并且第一压力反馈60被输入到控制单元5，运行条件包括第一压力反馈60。可选地，在蓄能线路30中于蓄能器3与流量控制装置32之间的位置还安装第二压力传感器34，第二压力传感器34侦测蓄能线路30中液压流体的压力从而产生第二压力反馈35，并且第二压力反馈35被输入到控制单元5，运行条件包括第二压力反馈35。在可选的具体实施方式中，第一压力传感器6安装在液压输出线路2的蓄能线路30与液压泵1之间，也就是说，第一压力传感器6安装在蓄能线路30与液压输出线路2连接位置的上游。

在有的情况下，控制单元5可以根据第一压力反馈60判断液压输出线路2中的压力情况，从而决定控制策略。在有的情况下，控制单元5可以根据第二压力反馈35判断蓄能线路30及蓄能器3中的压力情况，从而决定控制策略。还在有的情况下，控制单元5可以结合根据第一压力反馈30及第二压力反馈35，决定控制策略。例如，在有的工况下不需要使用蓄能器3，则控制流量控制装置32截止。这种情况下，控制单元5可以只根据第一压力反馈60而不考虑第二压力反馈35决定控制策略。又例如，在电动机4制动期间，由于电动机4及液压泵1本身的惯性，液压泵1仍然继续运转一段时间。此时，如果第一压力反馈60大于第二压力反馈35，则控制单元5控制流量控制装置32不截止。从而，液压流体经过蓄能线路30及流量控制装置32进入蓄能器3。蓄能器3储存有一定压力的液压流体，回收能源，获得节约能源的效果。随着液压泵1的速度逐渐减小，泵送的液压流体的量逐渐减少，第一压力反馈60反馈的压力逐渐降低，如果第一压力反馈60不大于第二压力反馈35，则控制单元5可控制流量控制装置32截止。最终电动机4停止转动，实现完全制动。

本发明的液压驱动装置100能够满足不同的需求。例如，在一种液压驱动系统中（未标号），可将液压驱动装置100连接一个或多个液压致动器，多个液压致动器还可以是多种不同的液压致动器，多种不同的液压致动器能够提供多种不同的动作。例如，当将液压驱动装置100运用到注塑成型设备上时，将能进行快速动作的液压致动器用于注射，将其他合适的液压致动器用于开合模具，还可用于顶出完成注塑的零件，甚至还有些液压致动器用于模具中的活块的动作等等。图2显示根据本发明一种具体实施方式的液压驱动系统的液压致动器的局部示意图。如图2所示，液压输出线路2连接到多个液压致动器21、22、23，在图2中仅示出三个液压致动器21、22、23，然而，图2中所示的液压致动器的数目仅是为了方便说明而被示意性示出，其并不用于对本发明的液压驱动系统的限制，本发明的液压驱动系统所包含的液压致动器的数目并不限于三个，还可以是其他数目。实际上，例如，对于仅需要提供单一动作的简单的液压驱动系统，则可以仅设置一个液压致动器，而对于需要提供多种动作的复杂液压驱动系统，则本发明的液压驱动系统可以根据实际应用需求而设置任意多个液压致动器，以提供多种不同的动作。

请结合参阅图2所示，这些液压致动器21、22、23分别通过阀单元210、220、230控制动作。致动命令50可以提供给多个液压致动器21、22、23中的一个或者多个致动或保压。设定第一液压致动器21用于注射，第二液压致动器22及第三液压致动器23分别用于开合模或用于顶出完成注塑成型的塑料零件。作为举例，在一种具体实施方式中，在注射时，要求第一液压致动器21注射动作快，因此第一液压致动器21致动时需要短时大流量的液压流体，一般将电动机4指令调整到最大的转速，但受制于系统的最大转速限制及系统响应，因此注射总体时间也受到限制。然而此时，如果使流量控制装置32不截止，可以将蓄能器3中存储的有压力的液压流体补充到液压输出线路2中，可以加快系统响应，从而缩短注射时间，提高了工作效率。而在保压时，由于液压驱动系统中通常存在一定的泄漏，液压泵1还需要继续运转提供液压流体补充泄漏的液压流体。但是，在某些情况下，第一液压致动器21、管路及阀块的容积较小，如果没有蓄能器3，通过液压泵1泵送的液压流体流量的很小波动都可能引起液压输出线路2及第一液压致动器21中的压力发生大幅度的波动，从而压力精度差。根据本发明的具体实施方式，可以实时调整进入蓄能器3的压力，并控制蓄能器3与液压输出线路2连通，增加了压缩容积，从而减小液压输出线路2及第一液压致动器21中的压力波动，达到较好的压力精度。同时，通过控制流量控制装置32可实时控制蓄能压力及蓄能器3连入液压输出线路2的时间点，在制动时蓄能器3可以储存液压流体进行蓄能，为后面的工作提供能源储备。

在液压驱动装置100的某些工况下对于液压致动器的精度及速度的要求不高或者已经满足要求，因此，此时不需要用到蓄能器3。例如，在控制第二液压致动器22或23进行致动时，控制单元5控制流量控制装置32截止，从而，蓄能器3不与液压输出线路2连通。

根据本发明的液压驱动装置100通过在蓄能线路30中增设流量控制装置32，由控制单元5根据运行条件来实时地调整通过蓄能线路30的液压流体的流量，可以提供多种液压致动动作的需要，提高压力精度，并且节约能源。

以上具体实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.液压驱动装置（100），其特征在于，其包括：

液压泵（1），其从储液器（7）将液压流体泵入液压输出线路（2）；

蓄能器（3），其通过蓄能线路（30）连接到所述液压输出线路（2），所述蓄能线路（30）中设置流量控制装置（32）；

控制单元（5），其根据运行条件控制所述流量控制装置（32）调整通过蓄能线路（30）的液压流体的流量，其中调整通过蓄能线路的液压流体的流量包括实时调整进入所述蓄能器的压力、以及控制所述蓄能器与所述液压输出线路连通；及

驱动所述液压泵（1）的电动机（4），所述电动机（4）还设有速度传感器，所述速度传感器侦测所述电动机（4）的运转速度而产生速度反馈（40），所述速度反馈（40）被输入到所述控制单元（5），所述运行条件包括所述速度反馈（40）。

2.根据权利要求1所述的液压驱动装置（100），其中，在所述液压输出线路（2）中还安装第一压力传感器（6），所述第一压力传感器（6）侦测所述液压输出线路（2）中液压流体的压力从而产生第一压力反馈（60），并且所述第一压力反馈（60）被输入到所述控制单元（5），所述运行条件包括所述第一压力反馈（60）。

3.根据权利要求2所述的液压驱动装置（100），其中所述控制单元（5）还根据所述运行条件控制所述电动机（4）的运转。

4.根据权利要求3所述的液压驱动装置（100），其中，在所述蓄能线路（30）中于所述蓄能器（3）与流量控制装置（32）之间的位置还安装第二压力传感器（34），所述第二压力传感器（34）侦测所述蓄能线路（30）中液压流体的压力从而产生第二压力反馈（35），并且所述第二压力反馈（35）被输入到所述控制单元（5），所述运行条件包括所述第二压力反馈（35）。

5.根据权利要求4所述的液压驱动装置（100），其中，在对所述电动机（4）进行制动期间，当所述第一压力反馈（60）大于所述第二压力反馈（35）时，所述控制单元（5）控制所述流量控制装置（32）不截止。

6.根据权利要求1所述的液压驱动装置（100），其中，所述控制单元（5）接收致动命令（50），所述运行条件包括所述致动命令（50）。

7.根据权利要求1所述的液压驱动装置（100），其中，所述控制单元（5）包括变频器及控制器，所述控制器与所述变频器分开制造或者所述控制器集成在所述变频器中。

8.根据权利要求1所述的液压驱动装置（100），其中，所述液压泵（1）为定量泵或者变量泵。

9.液压驱动系统，其特征在于，其包括根据权利要求1至8中任一项所述的液压驱动装置（100）及一个或者多个液压致动器（21、22、23），所述液压输出线路（2）连接到所述一个或多个液压致动器（21、22、23）。