CN104712616A - 内循环高速液压系统、液压平台及液压平台组件 - Google Patents

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Abstract

一种内循环高速液压系统、其组成的液压平台及液压平台组件，内循环高速液压系统包括：液压缸组件，具有高压油缸、液压柱塞以及壳体，在所述高压油缸的顶部/底部设有轴向孔，还设置有径向油孔，径向油孔与所述轴向孔相交，壳体包围高压油缸，该内循环油腔能通过径向油孔与轴向孔相通，进而连通至液压柱塞顶部/底部的腔体，在壳体的上部设置有压缩空气入口，液压柱塞的下端连接至动作元件；加压阀组件，包括加压伺服电机和加压柱塞，加压柱塞能由加压伺服电机驱动而在设置于高压油缸顶部/底部的轴向孔内上下移动。本发明能够精确控制平台上、下止点加压的停留时间并根据需要调整该停留时间的长短。实现了高品质的烫印加工。

Description

内循环高速液压系统、液压平台及液压平台组件
技术领域
本发明总的涉及一种用在烫印工艺中的液压系统、液压平台以及液压平台组件，更具体地说，涉及一种内循环高速液压平台系统，其以内循环的方式高速地进行液压动作，并还涉及包含该内循环高速液压平台系统的内循环高速液压平台以及内循环高速液压平台组件。
背景技术
在包装印刷产品的烫印工艺中，要求平压平烫金机的烫印平台，无论车速高低，其对纸张的加压时间不变；并可根据待烫产品的要求不同，设定适应的加压时间；以获得高品质的烫印画面。目前，以机械曲轴和摆杆传动结构所组成的机械式动台，因其固有结构的原因，平台上止点加压的停留时间，随车速的变化而变化。从而使印刷品的画面质量难以保证。而采用传统液压伺服系统组成的液压平台，其液压系统基本上由液压泵、液压缸、伺服阀、蓄能系统及管路等组成。此类传统的液压系统的构件众多，结构复杂，因此维护成本很高，同时还存在效率低和噪声大的缺陷。目前现有的液压伺服系统还不能使液压动作同时满足高速度、高压力和高精度这三方面的需求，因此有进一步改进的余地。
因此，本领域需要对烫印工艺中的动台系统进行改进，能够精确控制平台上、下止点加压的停留时间并根据需要调整该停留时间的长短，并使液压动作同时满足高速度、高压力和高精度这三方面的需求。
发明内容
针对上述缺陷，本发明的目的在于，通过将伺服电机技术与内循环加压技术结合来提供一种结构简单、高效、高精度的内循环高速液压内循环高速液压系统、包含该内循环高速液压平台系统的内循环高速液压平台以及内循环高速液压平台组件。
基于本发明的目的，本发明首先提供一种内循环高速液压系统，包括：液压缸组件，该液压缸组件具有高压油缸、液压柱塞以及壳体，在高压油缸的顶部设置有一个轴向孔，该轴向孔与液压柱塞顶部的腔体相通，在高压油缸的靠近顶部的位置还设置有至少一个径向油孔，这些径向油孔与轴向孔相交，液压柱塞在高压油缸内作往复运动，壳体包围高压油缸并在其外侧形成密封的内循环油腔，该内循环油腔能通过至少一个径向油孔与轴向孔相通，进而连通至液压柱塞顶部的腔体，在壳体的上部设置有压缩空气入口，液压柱塞的下端连接至动作元件；以及加压阀组件，该加压阀组件包括加压伺服电机和加压柱塞，该加压柱塞能由该加压伺服电机驱动而在设置于高压油缸顶部的该轴向孔内上下移动。
较佳地，该动作元件是动平台的动台板。
较佳地，该液压系统还包括动台板升降组件，该该动台板升降组件连接至动台板，并包括：升降伺服电机和升降机构，该升降机构可由升降伺服电机驱动而使得动台板按预设的升降曲线作升降运动。
使用该升降机构，可以精确地控制动台板的行程和停留位置。
较佳地，升降机构包括：升降滚珠丝杆和与升降滚珠丝杆啮合而移动的升降螺母，升降滚珠丝杆连接至升降伺服电机，而升降螺母则连接至动台板。
较佳地，在加压伺服电机和加压柱塞之间设置有驱动机构。
较佳地，驱动机构包括：加压滚珠丝杆和与加压滚珠丝杆啮合而移动的加压螺母，加压滚珠丝杆连接至加压伺服电机，加压螺母连接至加压柱塞。
较佳地，加压柱塞由直线伺服电机直接驱动。
本发明还提供一种内循环高速液压平台，包括：上固定平台，上固定平台上连接有至少一个前述内循环高速液压系统，和动台板升降组件；动台板升降组件，动台板升降组件连接至动作元件，并包括升降伺服电机和升降机构，升降机构可由升降伺服电机驱动而使得动作元件作升降运动；以及控制系统，该控制系统用于控制以上各组成部分适时动作并控制各内循环高速液压系统的伺服电机同步运行。
较佳地，升降机构包括：升降滚珠丝杆和与升降滚珠丝杆啮合而移动的升降螺母，升降滚珠丝杆连接至升降伺服电机，而升降螺母则连接至动台板。
较佳地，控制系统包括控制器以及对应于至少一个内循环高速液压系统的各加压伺服电机的驱动器和对应于升降伺服电机的驱动器，其中控制器配置成：向对应于升降伺服电机的驱动器发出使其运行的指令，从而驱动液压柱塞向下运动，液压柱塞又带动动作元件向下运动；当动作元件向下运动终止时，控制器接受到来自升降伺服电机的驱动器的到位信号，并向各加压伺服电机的各驱动器发送指令使各加压伺服电机同步运行以同步驱动各加压柱塞同步进入各高压油腔并密封各径向油孔；向各加压伺服电机的各驱动器发送指令使各加压伺服电机同步反向运行以同步驱动各加压柱塞同步向上退出各高压油腔；以及向升降伺服电机的驱动器发送指令使其驱动液压柱塞反向运动，液压柱塞又带动动作元件向上运动。
较佳地，控制各加压伺服电机同步运行包括并行控制、主从控制、交叉耦合控制、虚拟总轴控制、偏差耦合控制中的一种。
较佳地，控制器是PLC或运动控制器。
本发明还提供一种内循环高速液压平台组件，包括：前述内循环高速液压平台；动台板，动作元件连接至动台板；下固定平台，当动作元件的往复运动至下止点时，动台板零速接触并压紧下固定平台；连接结构，所述连接结构连接并固定所述上固定平台与所述下固定平台；下固定平台，当动作元件的往复运动至下止点时，动台板零速接触并压紧下固定平台；各液压缸组件的壳体固定连接到上固定平台，而高压油腔的缸体容纳在形成于上固定平台中的通孔内并固定到所述上固定平台。
较佳地，连接结构包括右墙板和左墙板，右墙板和左墙板连接在上固定平台与下固定平台之间。
本发明还提供另一种内循环高速液压平台，包括：
下固定平台，该下固定平台上连接有：
至少一个内循环高速液压系统，该至少一个内循环高速液压系统包括：
液压缸组件，该液压缸组件具有高压油缸、液压柱塞以及壳体，在高压油缸的底部设置有一个轴向孔，该轴向孔与液压柱塞底部的腔体相通，在高压油缸的靠近底部的位置还设置有至少一个径向油孔，这些径向油孔与轴向孔相交，液压柱塞在高压油缸内作往复运动，壳体包围高压油缸并在其外侧形成密封的内循环油腔，该内循环油腔能通过至少一个径向油孔与轴向孔相通，进而连通至液压柱塞底部的腔体，在壳体的上部设置有压缩空气入口，液压柱塞的上端连接至动作元件；以及
加压阀组件，该加压阀组件包括加压伺服电机和加压柱塞，加压柱塞能由加压伺服电机驱动而在设置于高压油缸底部的轴向孔内上下移动；
动台板升降组件，该动台板升降组件连接至动作元件并包括升降伺服电机和升降机构，升降机构可由升降伺服电机驱动而使得动作元件作升降运动；以及
控制系统，该控制系统用于控制以上各组成部分适时动作并控制各内循环高速液压系统的伺服电机同步运行。
较佳地，升降机构包括：升降滚珠丝杆和与升降滚珠丝杆啮合而移动的升降螺母，升降滚珠丝杆连接至升降伺服电机，而升降螺母则连接至动台板。
较佳地，控制系统包括控制器以及对应于至少一个内循环高速液压系统的各加压伺服电机的驱动器和对应于升降伺服电机的驱动器，其中控制器配置成：向对应于升降伺服电机的驱动器发出使其运行的指令，从而驱动液压柱塞向上运动，液压柱塞又带动动作元件向上运动；当动作元件向上运动终止时，控制器接受到来自升降伺服电机的驱动器的到位信号，并向各加压伺服电机的各驱动器发送指令使各加压伺服电机同步运行以同步驱动各加压柱塞同步进入各高压油腔并密封各径向油孔；向各加压伺服电机的各驱动器发送指令使各加压伺服电机同步反向运行以同步驱动各加压柱塞同步向下退出各高压油腔；以及向升降伺服电机的驱动器发送指令使其驱动液压柱塞反向运动，液压柱塞又带动动作元件向下运动。
较佳地，控制各加压伺服电机同步运行包括并行控制、主从控制、交叉耦合控制、虚拟总轴控制、偏差耦合控制中的一种。
较佳地，控制器是PLC或运动控制器。
本发明还提供另一种内循环高速液压平台组件，包括：上述内循环高速液压平台；动台板，动作元件连接至动台板；连接结构，连接结构连接并固定下固定平台与上固定平台；上固定平台，当动作元件的往复运动至下止点时，动台板零速接触并压紧上固定平台；各液压缸组件的壳体固定连接到下固定平台，而加压阀组件穿过形成于下固定平台中的通孔内并固定到下固定平台。
较佳地，连接结构包括右墙板和左墙板，右墙板和左墙板连接在下固定平台与上固定平台之间。
本发明的内循环高速液压系统是将伺服电机技术与内循环加压技术结合。借助本发明的液压系统，可省去传统液压系统中的液压泵、伺服阀、蓄能系统及全部液压管路。由于本发明的系统没有传统技术中所有管路及伺服阀，所以其液压损失极小，运行效率远高于现有技术。
此外，借助本发明的内循环高速液压平台，实现了液压油的内循环及加压，其零部件数量仅为传统动台的三分之一，可实现8000张∕小时的高速度烫印加工，及±0.01mm的重复精度，且能够精确控制平台上、下止点加压的停留时间并根据需要调整该停留时间的长短。实现了高品质的烫印加工。同时本发明的内循环高速液压平台在其它需要高速度、高压力、高精度的加压设备上也有着非常广泛的用途。
本发明的内循环高速液压平台组件结构紧凑、总体高度降低、便于运输。
附图说明
本发明的其它特征和优点通过以下结合附图描述将变得更加清楚，附图中：
图1示出根据本发明第一实施例的内循环高速液压平台的立体图，其中为了清楚起见，省略了将内循环高速液压平台固定到烫印机的支承结构、控制系统、动台板和下固定平台；
图2是第一实施例中的内循环高速液压系统的静态剖视图；
图3是第一实施例的内循环高速液压系统在加压状态时的剖视图；
图4是第一实施例的内循环高速液压系统在开始卸压状态时的剖视图；
图5-7是根据本发明包括4个内循环高速液压系统的内循环高速液压平台处于各运行状态的剖视图。
图8是根据本发明第二实施例的内循环高速液压平台的立体图，其中为了清楚起见，省略了将内循环高速液压平台固定到烫印机的支承结构、控制系统、动台板和上固定平台；以及
图9-11是根据本发明第二实施例的内循环高速液压平台处于各运行状态的剖视图。
具体实施方式
图1示出根据本发明一实施例的内循环高速液压平台的立体图。该内循环高速液压平台主要包括：上固定平台13、动台板升降组件、安装到上固定平台13的多个（例如2个、3个、5个等，在该实施例中具体是4个）内循环高速液压系统、以及控制系统（未示出）。其中动台板升降组件用于推动动台板16朝向下固定平台17移动并以零速度与下固定平台17接触（参见图2）。内循环高速液压系统用于在推动动台板16朝向下固定平台17移动时完成液压系统充液并在动台板16与下固定平台17接触后对下固定平台17施加压力。控制系统用于按照动作要求，向各部件发出相应的指令并接受处理相关的反馈信息，以保证内循环高速液压动台高速度、高压力、高精度的可靠工作。
在该实施例中，内循环高速液压平台包括4个相同的内循环高速液压系统。但应理解，本发明并不限于此4个内循环高速液压系统，而是可包括诸如2个、3个等任何合适的数量。这4个内循环高速液压系统具有相同的结构和运行过程。在此参照图2-4仅对其中一个进行详细描述。
图2示出了根据本发明第一实施例中的内循环高速液压系统和动台板升降组件的静止状态。该内循环高速液压系统包括液压缸组件和加压阀组件。
液压缸组件包括：高压油缸11、液压柱塞15以及壳体6。在高压油缸11的顶部设置有一个轴向孔，该轴向孔与液压柱塞15顶部上方的腔体相通。在高压油缸11的靠近顶部的位置还设置有至少一个径向油孔12，这些径向油孔12与所述轴向孔相交。液压柱塞15在高压油缸11内作往复运动，液压柱塞15的下端可连接至动作元件，在该较佳实施例中，动作元件是一个动台板16。壳体6包围高压油缸11并在其外侧形成密封的内循环油腔，该内循环油腔可通过前述的至少一个径向油孔12与轴向孔相通，进而可连通至液压柱塞15的顶部。另外，在壳体6的上部设置有压缩空气入口7，用于引入压缩空气。
加压阀组件设置在液压缸组件的上方，该加压阀组件包括：加压伺服电机5和加压柱塞10。加压柱塞10可由加压伺服电机5驱动而在设置于高压油缸11顶部的轴向孔内上下移动。在该实施例中，在加压伺服电机5和加压柱塞10之间可设置有驱动机构，该驱动机构包括：加压滚珠丝杆8和与加压滚珠丝杆8啮合而移动的加压螺母9。加压滚珠丝杆8连接至加压伺服电机5并支承在轴承上旋转，加压螺母9连接至加压柱塞10。
应该理解的是，如果需要，可采用由直线伺服电机5直接驱动加压柱塞10的方式。
加压阀组件的作用如下。由加压伺服电机5，根据接收控制系统发来的指令，使加压柱塞10适时关闭液压缸组件上的至少一个径向油孔12中的液压油，继而使加压柱塞10进入液压柱塞15的顶部的高压油腔22。当加压柱塞10继续向下移动时，将会压缩液压柱塞15顶部的低压液压油21，从而使密封腔内的压强增高，该压强最高可达400kg／cm2，在液压柱塞15上产生巨大的推力。只要控制加压柱塞10向液压柱塞15顶部的移动距离，即可控制液压柱塞15所产生的推力和高精度的位置，例如可达到±0.01mm的位置重复精度。
图2中还示出动台板升降组件。该动台板升降组件连接至前述动台板16，动台板升降组件包括：升降伺服电机20和升降机构。升降机构可由升降伺服电机20驱动而使得动台板16按预设的升降曲线作升降运动。在该实施例中，升降机构包括：升降滚珠丝杆18和与升降滚珠丝杆18啮合而移动的升降螺母19。升降滚珠丝杆18连接至升降伺服电机20，而升降螺母19则连接至动台板16。
该动台板升降组件能够让动台板16快速、高精度的零速度接近并压紧固定平台，同时拉动固定于动台板16上的液压柱塞15，使其上部的高压油缸11充液或向外泄出液压油。
以下将结合图2－4来描述根据本发明较佳实施例的液压系统的动作过程。
在图2中，液压系统处于静止状态。在此状态下，低压压缩空气从压缩空气入口7进入内循环油腔，使液压油21沿油流方向A，经过各径向油孔12进入液压柱塞15的顶部，从而使液压柱塞15产生向下的低压推力。此时，动台板升降组件受到伺服电机20所产生的原点静止时的静转矩的制约，从而对动台板16，进而对液压柱塞15加以约束，于是停留在如图2所示的静止状态。此状态为本发明的液压系统的“原点状态”。
参见图3，被低压压缩空气所推动的液压油21，经径向油孔12进入液压柱塞15的顶部。此时，升降伺服电机20根据控制系统发出的指令而转动，使升降滚珠丝杆18带动升降螺母19，进而推动与液压柱塞15相固定的动台板16以预设的下降曲线向下朝向下固定平台17移动，无冲击地接近并压紧到下固定平台17。这样就完成了“低压充液”的动作。随后，加压伺服电机5启动，驱动加压滚珠丝杆8旋转，使加压螺母9推动加压柱塞10，向图中向下方向移动。在加压柱塞10的移动过程中，其首先会将进入液压柱塞15顶部的径向油孔12关闭，从而在液压柱塞15顶部的上方形成了一个密闭的“高压油缸”。当加压柱塞10继续向下移动时，密闭的高压油缸内的液压油被压缩，从而使该高压油缸内产生很高的压强（例如400kg/cm2），进而使液压柱塞15产生很大的推力。只要改变加压伺服电机5的转动角度，就能改变加压柱塞10的移动位置，相应也改变液压柱塞的推力或位置。
参见图4，当动台板16需要上升回归到图2中的静止状态时，加压伺服电机5驱动加压滚珠丝杆8反转，于是加压螺母9会带动加压柱塞10向上移动。当加压柱塞10移动至使径向油孔12开始暴露的位置时，前述“高压油缸”内的高压油，开始沿油流方向B，向内循环油腔泄油。
此时，升降伺服电机20反转，带动动台板16和液压柱塞15一起向上移动，并使液压油21经径向油12完全泄出。这样就完成了一个行程的全部动作，回归至图2中的状态，并等待下一次动作指令的到来。
图5-7是根据本发明第一实施例的四个内循环高速液压系统（仅示出两个，两外两个在图中被遮挡）构成的内循环高速液压平台处于各运行状态的剖视图。
除了内循环高速液压平台之外，图5-7中还示出了下固定平台17、右墙板14、左墙板14A，其中上固定平台13、下固定平台17、右墙板14、左墙板14A共同组成平台支承系统，该支承系统用于将内循环高速液压平台固定地安装到其所应用的设备，诸如烫印机等。其中右墙板14和左墙板14A垂向连接在上固定平台13与下固定平台17之间，从而将上固定平台13与下固定平台17的相对位置固定，并形成容纳高压油腔22的壳体和动台板16并允许动台板16在其中往复运动的空间。此外，液压缸组件的各壳体6通过螺栓、铆钉等固定连接到上固定平台13，而高压油腔22的缸体容纳在形成于上固定平台13中的通孔内并同样也固定到上固定平台13。当然，应理解液压缸组件的各壳体6或高压油腔22的缸体也可与上固定平台13一体形成。通过以上述方式连接的内循环高速液压平台和支承系统，形成了作为整体的内循环高速液压平台组件。这样形成的内循环高速液压平台组件结构紧凑，降低了组件的总体高度，便于运输。
此外，图5-7中示出了内循环高速液压平台的控制系统。参照图5，本发明的控制系统包括控制器1以及对应于动台板升降组件的伺服电机20的驱动器3以及对应于各液压缸组件的伺服电机5的各驱动器（图中仅示出两个，即2和4）。该控制系统用于按照动作要求，向各液压缸组件的加压阀组件的伺服电机5、动台板升降组件的伺服电机20以及其它执行元件发出相应的指令并从其接收处理相关的反馈信息，从而保证内循环高速液压动台的高速度，高压力，高精度的可靠工作。
接下来参照图5-7描述内循环高速液压平台在控制系统控制下的运行过程。
图5中示出各部件在平台开始下行时的状态：动台板16开始下压时，控制器1按照预设的动作程序，向驱动器3发出驱动伺服电机20旋转的驱动指令，并带动升降滚珠丝杆18旋转，从而使升降螺母19按照控制器1预设的加减速曲线，使动台板16零速接近并压紧下固定平台17，即达到图6所示的状态。随着动台板16的下行，压缩空气经各内循环高速液压系统的压缩空气入口7，压缩液压油21，使其经各油孔12快速进入高压油缸11内，从而完成平台下行充液行程。
参照图6，当升降伺服电机20达到零速时，由驱动器3向控制器1发出到位信号，同时控制器1向驱动器2、4发出各加压伺服电机5的同步旋转指令。此时，各加压伺服电机5同步运行并分别带动各加压滚珠丝杠3，从而带动各加压螺母9做线性移动并推动各加压柱塞10，首先封住各油孔12，同时压缩各高压油缸11中的液压油，使其产生高的压强。应理解，使各加压伺服电机5同步运行的方法可采用本领域公知的任何方法，诸如并行控制、主从控制、交叉耦合控制、虚拟总轴控制、偏差耦合控制等。
参照图7，当图6所示的全部动作完成后，控制器1首先向驱动器2、4发出旋转指令，此时各加压伺服电机5同样按照控制器1预设的升降曲线旋转，并分别带动各加压滚珠丝杆8，从而驱动各加压螺母9以带动各加压柱塞10作向上的线性移动。当其移动到并停止在图7所示的位置时，控制器1即向驱动器3发出升降伺服电机20旋转的指令。此时，该升降伺服电机20带动升降滚珠丝杆18，从而使升降螺母19带动动台板16和液压柱塞15向上移动。此时，高压油缸11内的液压油21，经各油孔12泄回内循环油腔内。此时完成了平台上下行行程的全部动作。
尽管参照包括4个内循环高速液压系统的内循环高速液压平台的第一实施例描述了本发明，但本发明并不限于包括4个内循环高速液压系统，而是可包括1个以上任何数量的内循环高速液压系统。
应理解，这里的控制器可以实施为本领域公知的控制器，诸如PLC、运动控制器等。
本发明中的关于“上”、“下”的描述并不意味着限制附图中各部件在使用时的方向。本领域的技术人员会理解，以上系统经改动也可倒置使用，如下文将描述的本发明的第二实施例。
图8示出根据本发明第二实施例的内循环高速液压平台的立体图。该内循环高速液压平台主要包括：下固定平台13'、动台板升降组件、安装到上固定平台13'的多个（例如2个、3个、5个等，在该实施例中具体是4个）内循环高速液压系统、以及控制系统（未示出）。其中动台板升降组件用于推动动台板16朝向上固定平台17'移动并以零速度与上固定平台17'接触（参见图9）。内循环高速液压系统用于在推动动台板16朝向上固定平台17'移动时完成液压系统充液并在动台板16与上固定平台17'接触后对上固定平台17'施加压力。控制系统用于按照动作要求，向各部件发出相应的指令并接受处理相关的反馈信息，以保证内循环高速液压动台高速度、高压力、高精度的可靠工作。
图9-11是根据本发明第一实施例的四个内循环高速液压系统（仅示出两个，两外两个在图中被遮挡）构成的内循环高速液压平台处于各运行状态的剖视图。
在该实施例中，内循环高速液压平台包括4个相同的内循环高速液压系统。但应理解，本发明并不限于此4个内循环高速液压系统，而是可包括诸如2个、3个等任何合适的数量。这4个内循环高速液压系统具有与第一实施例类似的结构和运行过程。在此参照图9仅对其中一个进行详细描述。
以图9左侧所示的液压缸组件为例，其包括：高压油缸11、液压柱塞15以及壳体6。在高压油缸11的底部设置有一个轴向孔，该轴向孔与液压柱塞15底部下方的腔体相通。在高压油缸11的靠近底部的位置还设置有至少一个径向油孔12，这些径向油孔12与所述轴向孔相交。液压柱塞15在高压油缸11内作往复运动，液压柱塞15的上端可连接至动作元件，在该较佳实施例中，动作元件是一个动台板16。壳体6包围高压油缸11并在其外侧形成密封的内循环油腔，该内循环油腔可通过前述的至少一个径向油孔12与轴向孔相通，进而可连通至液压柱塞15的底部。另外，在壳体6的上部设置有压缩空气入口7，用于引入压缩空气。
加压阀组件设置在液压缸组件的下方，该加压阀组件包括：加压伺服电机5和加压柱塞10。加压柱塞10可由加压伺服电机5驱动而在设置于高压油缸11底部的轴向孔内上下移动。在该实施例中，在加压伺服电机5和加压柱塞10之间可设置有驱动机构，该驱动机构包括：加压滚珠丝杆8和与加压滚珠丝杆8啮合而移动的加压螺母9。加压滚珠丝杆8连接至加压伺服电机5并支承在轴承上旋转，加压螺母9连接至加压柱塞10。
应该理解的是，如果需要，可采用由直线伺服电机5直接驱动加压柱塞10的方式。
加压阀组件的作用如下。由加压伺服电机5，根据接收控制系统发来的指令，使加压柱塞10适时关闭液压缸组件上的至少一个径向油孔12中的液压油，继而使加压柱塞10进入液压柱塞15的底部的高压油腔22。当加压柱塞10继续向上移动时，将会压缩液压柱塞15底部的低压液压油21，从而使密封腔内的压强增高，该压强最高可达400kg／cm2，在液压柱塞15上产生巨大的推力。只要控制加压柱塞10向液压柱塞15顶部的移动距离，即可控制液压柱塞15所产生的推力和高精度的位置，例如可达到±0.01mm的位置重复精度。
图9中还示出动台板升降组件。该动台板升降组件连接至前述动台板16，动台板升降组件包括：升降伺服电机20和升降机构。升降机构可由升降伺服电机20驱动而使得动台板16按预设的升降曲线作升降运动。在该实施例中，升降机构包括：升降滚珠丝杆18和与升降滚珠丝杆18啮合而移动的升降螺母19。升降滚珠丝杆18连接至升降伺服电机20，而升降螺母19则连接至动台板16。
该动台板升降组件能够让动台板16快速、高精度的零速度接近并压紧固定平台，同时拉动固定于动台板16上的液压柱塞15，使其上部的高压油缸11充液或向外泄出液压油。
以下将结合图9－11来描述根据本发明较佳实施例的液压系统的动作过程。
在图9中，液压系统处于静止状态。在此状态下，低压压缩空气从压缩空气入口7进入内循环油腔，使液压油21经过各径向油孔12进入液压柱塞15的底部，从而使液压柱塞15产生向上的低压推力。此时，动台板升降组件受到伺服电机20所产生的原点静止时的静转矩的制约，从而对动台板16，进而对液压柱塞15加以约束，于是停留在如图9所示的静止状态。此状态为本发明的液压系统的“原点状态”。
参见图10，被低压压缩空气所推动的液压油21，经径向油孔12进入液压柱塞15的底部。此时，升降伺服电机20根据控制系统发出的指令而转动，使升降滚珠丝杆18带动升降螺母19，进而推动与液压柱塞15相固定的动台板16以预设的下降曲线向上朝向上固定平台17'移动，无冲击地接近并压紧到下固定平台17'。这样就完成了“低压充液”的动作。随后，加压伺服电机5启动，驱动加压滚珠丝杆8旋转，使加压螺母9推动加压柱塞10，向图中向上方向移动。在加压柱塞10的移动过程中，其首先会将进入液压柱塞15底部的径向油孔12关闭，从而在液压柱塞15底部的下方形成了一个密闭的“高压油缸”。当加压柱塞10继续向上移动时，密闭的高压油缸内的液压油被压缩，从而使该高压油缸内产生很高的压强（例如400kg/cm2），进而使液压柱塞15产生很大的推力。只要改变加压伺服电机5的转动角度，就能改变加压柱塞10的移动位置，相应也改变液压柱塞的推力或位置。
参见图11，当动台板16需要下降回归到图9中的静止状态时，加压伺服电机5驱动加压滚珠丝杆8反转，于是加压螺母9会带动加压柱塞10向下移动。当加压柱塞10移动至使径向油孔12开始暴露的位置时，前述“高压油缸”内的高压油，开始向内循环油腔泄油。
此时，升降伺服电机20反转，带动动台板16和液压柱塞15一起向下移动，并使液压油21经径向油12完全泄出。这样就完成了一个行程的全部动作，回归至图9中的状态，并等待下一次动作指令的到来。
除了内循环高速液压平台之外，图9-11中还示出了上固定平台17'、右墙板14、左墙板14A，其中下固定平台13'、上固定平台17'、右墙板14、左墙板14A共同组成平台支承系统，该支承系统用于将内循环高速液压平台固定地安装到其所应用的设备，诸如烫印机等。其中右墙板14和左墙板14A垂向连接在下固定平台13'与上固定平台17'之间，从而将下固定平台13'与上固定平台17'的相对位置固定，并形成容纳高压油腔22的壳体和动台板16并允许动台板16在其中往复运动的空间。此外，液压缸组件的各壳体6通过螺栓、铆钉等固定连接到下固定平台13'，而加压阀组件穿过形成于下固定平台13'中的通孔内并同样也固定到下固定平台13'。当然，应理解液压缸组件的各壳体6或高压油腔22的缸体也可与下固定平台13'一体形成。通过以上述方式连接的内循环高速液压平台和支承系统，形成了作为整体的内循环高速液压平台组件。这样形成的内循环高速液压平台组件结构紧凑，降低了组件的总体高度，便于运输。
此外，图9-11中还示出了内循环高速液压平台的控制系统。参照图9，本发明的控制系统包括控制器1以及对应于动台板升降组件的伺服电机20的驱动器3以及对应于各液压缸组件的伺服电机5的各驱动器（图中仅示出两个，即2和4）。该控制系统用于按照动作要求，向各液压缸组件的加压阀组件的伺服电机5、动台板升降组件的伺服电机20以及其它执行元件发出相应的指令并从其接收处理相关的反馈信息，从而保证内循环高速液压动台的高速度，高压力，高精度的可靠工作。
接下来参照图9-11描述内循环高速液压平台在控制系统控制下的运行过程。
图9中示出各部件在平台开始上行时的状态：动台板16开始上压时，控制器1按照预设的动作程序，向驱动器3发出驱动伺服电机20旋转的驱动指令，并带动升降滚珠丝杆18旋转，从而使升降螺母19按照控制器1预设的加减速曲线，使动台板16零速接近并压紧上固定平台17'，即达到图10所示的状态。随着动台板16的上行，压缩空气经各内循环高速液压系统的压缩空气入口7，压缩液压油21，使其经各油孔12快速进入高压油缸11内，从而完成平台上行充液行程。
参照图10，当升降伺服电机20达到零速时，由驱动器3向控制器1发出到位信号，同时控制器1向驱动器2、4发出各加压伺服电机5的同步旋转指令。此时，各加压伺服电机5同步运行并分别带动各加压滚珠丝杠3，从而带动各加压螺母9做线性移动并推动各加压柱塞10，首先封住各油孔12，同时压缩各高压油缸11中的液压油，使其产生高的压强。应理解，使各加压伺服电机5同步运行的方法可采用本领域公知的任何方法，诸如并行控制、主从控制、交叉耦合控制、虚拟总轴控制、偏差耦合控制等。
参照图11，当图10所示的全部动作完成后，控制器1首先向驱动器2、4发出旋转指令，此时各加压伺服电机5同样按照控制器1预设的升降曲线旋转，并分别带动各加压滚珠丝杆8，从而驱动各加压螺母9以带动各加压柱塞10作向下的线性移动。当其移动到并停止在图11所示的位置时，控制器1即向驱动器3发出升降伺服电机20旋转的指令。此时，该升降伺服电机20带动升降滚珠丝杆18，从而使升降螺母19带动动台板16和液压柱塞15向下移动。此时，高压油缸11内的液压油21，经各油孔12泄回内循环油腔内。此时完成了平台下行行程的全部动作。
尽管参照包括4个内循环高速液压系统的内循环高速液压平台的第二实施例描述了本发明，但本发明并不限于包括4个内循环高速液压系统，而是可包括1个以上任何数量的内循环高速液压系统。
应理解，这里的控制器可以实施为本领域公知的控制器，诸如PLC、运动控制器等。
本发明中的关于“上”、“下”的描述并不意味着限制附图中各部件在使用时的方向。
虽然以上结合较佳实施例对本发明进行了详细的描述，但应理解的是，熟悉本技术领域的普通技术人员应该可以在上述揭示内容的基础上作出各种等同的变型和改动而不偏离本发明的实质，因此，本发明的保护范围应由所附权利要求书来限定。

Claims (21)

1.一种内循环高速液压系统，包括：
液压缸组件，所述液压缸组件具有高压油缸（11）、液压柱塞（15）以及壳体（6），在所述高压油缸（11）的顶部设置有一个轴向孔，该轴向孔与所述液压柱塞（15）顶部的腔体相通，在所述高压油缸（11）的靠近顶部的位置还设置有至少一个径向油孔（12），这些径向油孔（12）与所述轴向孔相交，所述液压柱塞（15）在高压油缸（11）内作往复运动，所述壳体（6）包围高压油缸（11）并在其外侧形成密封的内循环油腔，该内循环油腔能通过所述至少一个径向油孔（12）与所述轴向孔相通，进而连通至所述液压柱塞（15）顶部的所述腔体，在所述壳体（6）的上部设置有压缩空气入口（7），所述液压柱塞（15）的下端连接至动作元件；以及
加压阀组件，所述加压阀组件包括加压伺服电机（5）和加压柱塞（10），所述加压柱塞（10）能由所述加压伺服电机（1）驱动而在设置于高压油缸（11）顶部的所述轴向孔内上下移动。
2.如权利要求1所述的内循环高速液压系统，其特征在于，所述动作元件是动平台的动台板（16）。
3.如权利要求2所述的内循环高速液压系统，其特征在于，所述液压系统还包括：动台板升降组件，所述动台板升降组件连接至所述动台板（16），并包括升降伺服电机（20）和升降机构，所述升降机构可由所述升降伺服电机（20）驱动而使得动台板（16）按预设的升降曲线作升降运动。
4.如权利要求3所述的内循环高速液压系统，其特征在于，所述升降机构包括：升降滚珠丝杆（18）和与升降滚珠丝杆（18）啮合而移动的升降螺母（19），所述升降滚珠丝杆（18）连接至升降伺服电机（20），而所述升降螺母（19）则连接至所述动台板（16）。
5.如权利要求1所述的内循环高速液压系统，其特征在于，在所述加压伺服电机（5）和所述加压柱塞（10）之间设置有驱动机构。
6.如权利要求5所述的内循环高速液压系统，其特征在于，所述驱动机构包括：加压滚珠丝杆（8）和与加压滚珠丝杆（8）啮合而移动的加压螺母（9），所述加压滚珠丝杆（8）连接至所述加压伺服电机（5），所述加压螺母（9）连接至所述加压柱塞（10）。
7.如权利要求1所述的内循环高速液压系统，其特征在于，所述加压柱塞（10）由直线伺服电机直接驱动。
8.一种内循环高速液压平台，包括：
上固定平台（13），所述上固定平台（13）上连接有至少一个如权利要求1-2中任一项所述的内循环高速液压系统，和动台板升降组件；
所述动台板升降组件，所述动台板升降组件连接至所述动作元件并包括升降伺服电机（6）和升降机构，所述升降机构可由所述升降伺服电机（6）驱动而使得所述动作元件作升降运动；以及
控制系统，所述控制系统用于控制以上各组成部分适时动作并控制各内循环高速液压系统的伺服电机（5）同步运行。
9.如权利要求8所述的内循环高速液压系统，其特征在于，所述升降机构包括：升降滚珠丝杆（18）和与升降滚珠丝杆（18）啮合而移动的升降螺母（19），所述升降滚珠丝杆（18）连接至升降伺服电机（20），而所述升降螺母（19）则连接至所述动台板（16）。
10.如权利要求8所述的内循环高速液压平台，其特征在于，所述控制系统包括控制器（1）以及对应于所述至少一个内循环高速液压系统的各所述加压伺服电机（5）的驱动器（2、4）和对应于所述升降伺服电机（20）的驱动器（3），
其中所述控制器（1）配置成：
向对应于所述升降伺服电机（20）的驱动器（3）发出使其运行的指令，从而驱动所述液压柱塞（15）向下运动，所述液压柱塞（15）又带动动作元件向下运动；
当所述动作元件向下运动终止时，所述控制器（1）接受到来自所述升降伺服电机（20）的驱动器（3）的到位信号，并向各所述加压伺服电机（5）的各驱动器（2、4）发送指令使各所述加压伺服电机（5）同步运行以同步驱动各加压柱塞（10）同步进入各所述高压油腔并密封各所述径向油孔（12）；
向各所述加压伺服电机（1）的各驱动器（2、4）发送指令使各所述加压伺服电机（1）同步反向运行以同步驱动各加压柱塞（10）同步向上退出各所述高压油腔；以及
向所述升降伺服电机（20）的驱动器（3）发送指令使其驱动所述液压柱塞（15）反向运动，所述液压柱塞（15）又带动动作元件向上运动。
11.如权利要求10所述的内循环高速液压平台，其特征在于，控制各所述加压伺服电机（5）同步运行包括并行控制、主从控制、交叉耦合控制、虚拟总轴控制、偏差耦合控制中的一种。
12.如权利要求10所述的内循环高速液压平台，其特征在于，所述控制器是PLC或运动控制器。
13.一种内循环高速液压平台组件，包括：
如权利要求8所述的内循环高速液压平台；
动台板（16），所述动作元件连接至所述动台板（16）；
连接结构，所述连接结构连接并固定所述上固定平台（13）与所述下固定平台（17）；
下固定平台（17），当所述动作元件的往复运动至下止点时，所述动台板（16）零速接触并压紧所述下固定平台（17）；
各所述液压缸组件的壳体（6）固定连接到所述上固定平台（13），而所述高压油腔（22）的缸体容纳在形成于所述上固定平台（13）中的通孔内并固定到所述上固定平台（13）。
14.如权利要求13所述的内循环高速液压平台组件，其特征在于，所述连接结构包括右墙板（14）和左墙板（14A），所述右墙板（14）和左墙板（14A）连接在所述上固定平台（13）与所述下固定平台（17）之间。
15.一种内循环高速液压平台，包括：
下固定平台（13'），所述下固定平台（13'）上连接有：
至少一个内循环高速液压系统，所述至少一个内循环高速液压系统包括：
液压缸组件，所述液压缸组件具有高压油缸（11）、液压柱塞（15）以及壳体（6），在所述高压油缸（11）的底部设置有一个轴向孔，该轴向孔与所述液压柱塞（15）底部的腔体相通，在所述高压油缸（11）的靠近底部的位置还设置有至少一个径向油孔（12），这些径向油孔（12）与所述轴向孔相交，所述液压柱塞（15）在高压油缸（11）内作往复运动，所述壳体（6）包围高压油缸（11）并在其外侧形成密封的内循环油腔，该内循环油腔能通过所述至少一个径向油孔（12）与所述轴向孔相通，进而连通至所述液压柱塞（15）底部的所述腔体，在所述壳体（6）的上部设置有压缩空气入口（7），所述液压柱塞（15）的上端连接至动作元件；以及
加压阀组件，所述加压阀组件包括加压伺服电机（5）和加压柱塞（10），所述加压柱塞（10）能由所述加压伺服电机（1）驱动而在设置于高压油缸（11）底部的所述轴向孔内上下移动；
动台板升降组件，所述动台板升降组件连接至所述动作元件并包括升降伺服电机（6）和升降机构，所述升降机构可由所述升降伺服电机（6）驱动而使得所述动作元件作升降运动；以及
控制系统，所述控制系统用于控制以上各组成部分适时动作并控制各内循环高速液压系统的伺服电机（5）同步运行。
16.如权利要求15所述的内循环高速液压系统，其特征在于，所述升降机构包括：升降滚珠丝杆（18）和与升降滚珠丝杆（18）啮合而移动的升降螺母（19），所述升降滚珠丝杆（18）连接至升降伺服电机（20），而所述升降螺母（19）则连接至所述动台板（16）。
17.如权利要求15所述的内循环高速液压平台，其特征在于，所述控制系统包括控制器（1）以及对应于所述至少一个内循环高速液压系统的各所述加压伺服电机（5）的驱动器（2、4）和对应于所述升降伺服电机（20）的驱动器（3），
其中所述控制器（1）配置成：
向对应于所述升降伺服电机（20）的驱动器（3）发出使其运行的指令，从而驱动所述液压柱塞（15）向上运动，所述液压柱塞（15）又带动动作元件向上运动；
当所述动作元件向上运动终止时，所述控制器（1）接受到来自所述升降伺服电机（20）的驱动器（3）的到位信号，并向各所述加压伺服电机（5）的各驱动器（2、4）发送指令使各所述加压伺服电机（5）同步运行以同步驱动各加压柱塞（10）同步进入各所述高压油腔并密封各所述径向油孔（12）；
向各所述加压伺服电机（1）的各驱动器（2、4）发送指令使各所述加压伺服电机（1）同步反向运行以同步驱动各加压柱塞（10）同步向下退出各所述高压油腔；以及
向所述升降伺服电机（20）的驱动器（3）发送指令使其驱动所述液压柱塞（15）反向运动，所述液压柱塞（15）又带动动作元件向下运动。
18.如权利要求15所述的内循环高速液压平台，其特征在于，控制各所述加压伺服电机（5）同步运行包括并行控制、主从控制、交叉耦合控制、虚拟总轴控制、偏差耦合控制中的一种。
19.如权利要求15所述的内循环高速液压平台，其特征在于，所述控制器是PLC或运动控制器。
20.一种内循环高速液压平台组件，包括：
如权利要求15所述的内循环高速液压平台；
动台板（16），所述动作元件连接至所述动台板（16）；
连接结构，所述连接结构连接并固定所述下固定平台（13'）与所述上固定平台（17'）；
上固定平台（17'），当所述动作元件的往复运动至下止点时，所述动台板（16）零速接触并压紧所述上固定平台（17'）；
各所述液压缸组件的壳体（6）固定连接到所述下固定平台（13'），而所述加压阀组件穿过形成于所述下固定平台（13'）中的通孔内并固定到所述下固定平台（13'）。
21.如权利要求20所述的内循环高速液压平台组件，其特征在于，所述连接结构包括右墙板（14）和左墙板（14A），所述右墙板（14）和左墙板（14A）连接在所述下固定平台（13'）与所述上固定平台（17'）之间。
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