CN106471262B - 液压系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液压驱动装置(1),包括工作缸(2)及以机械方式与所述工作缸(2)连接的行程缸(3)。所述工作缸(2)和所述行程缸(3)分别包括上缸室和下缸室(21,22,31,32)并且所述工作缸和行程缸(2,3)的全部四个所述缸室(21,22,31,32)在闭合并且被液压流体(F)填充并且被施加预应力的压力回路(4)中以适当的方式相连。具有第一和第二压力管接头(51,52)的液压机(5)被布置于所述压力回路(4)中,用以在所述液压驱动装置(1)运行(B)期间于所述工作缸和行程缸(2,3)的各个所述缸室(21,22,31,32)之间循环输送所述液压流体(F)。至少一个第一换向阀和一个第二换向阀(6,7)被这样布置于所述压力回路(4)中,即当其分别处于适合于所述液压驱动装置(1)的不同运行阶段的切换位置(61,62,71,72,73)时,搭配适当运行的液压机(5)一起,使所述工作缸和行程缸(2,3)能够在一个或另一个活塞运动方向(R1,R2)上共同运动,为此优选仅将所述第一和第二换向阀(6,7)布置于所述压力回路(4)中。一种液压驱动装置(1)需最少数目的组件、降低安装复杂程度、提高能量效率、能以紧凑的方式构建并且能以足以应变的方式运行。

Description

液压系统
技术领域
本发明涉及一种具有以机械方式耦合的工作缸和行程缸的液压驱动装置、具有这种驱动装置的压力机、折弯机或冲压机以及这种驱动装置的运行方法。
背景技术
具有液压驱动装置的系统用于各种目的,例如用于压力机、折弯机或冲压机。在这类应用中,一方面,活塞或与其连接的刀具(挤压、折弯)需在低速下产生大作用力(动力冲程),另一方面,活塞或与其连接的刀具(刀具接近/离开待处理的部件)需在小作用力下产生高度(快速冲程)。对此,通常使用两个分开的缸(用于以小作用力快速运动的行程缸以及用于以大作用力慢速运动的工作缸),其各有一个促动器,促动器如今采用连续阀或变量泵的形式。这种促动器需要高压源或者开式罐来为液压驱动装置提供液压流体。因分别将一个促动器固定分配给行程和工作缸,故所需组件数、安装复杂程度及投入费用都相当可观。此外,能量效率不高,特别是在部分负荷区域内以及使用连续阀的情况下。
具有行程缸和工作缸的液压驱动装置在现有技术中为人们所熟知的。这种液压驱动装置在例如JP-H06 39285 U中公开,其具有两个以机械方式耦合的缸体、两个2位2通换向阀以及一个液压泵,它们在液压回路中彼此相连。
EP 2 480 405 B1公开了一种具有行程和工作缸的液压驱动装置,其具有变速泵,作为闭合液压回路中的促动器,蓄压器经由阀连接至所述液压回路。两个缸彼此独立地采用差动缸样式。然而对此还期望有更加紧凑的实施方案。在上述文献所公开的布置中,行程缸在执行动力冲程时并不作为额外施力的组件,因而动力冲程中产生作用的动力须单独由工作缸施加,这就降低了驱动装置的效率。与之相反,在执行快速冲程时,刀具的速度仅由其重力决定。因此,快速冲程中无法达到比通过刀具重力产生的速度更快的速度。有鉴于此,这种液压驱动装置仅能在有限的程度内以应变的方式运行。
因此就希望能有一种液压驱动装置,其仅需最少数目的组件、降低安装复杂程度、提高能量效率、能以紧凑的方式构建并且能以足以应变的方式运行。
发明内容
本发明的目的是,提供一种液压驱动装置,其仅需最少数目的组件、降低安装复杂程度、提高能量效率、能以紧凑的方式构建并且能以足以应变的方式运行。
本发明通过一种液压驱动装置解决上述目的,其包括工作缸及以机械方式与工作缸连接的行程缸,其中,工作缸和行程缸分别包括上缸室和下缸室并且工作缸和行程缸的全部四个缸室在闭合并且被液压流体填充并且被施加预应力的压力回路中以适当的方式相连,具有第一和第二压力管接头的液压机被布置于该压力回路中,用以在液压驱动装置运行期间于所述工作缸和行程缸的各个缸室之间循环输送液压流体,并且其中,至少有一个第一换向阀和一个第二换向阀被这样布置于压力回路中,即当其分别处于适合于液压驱动装置不同运行阶段的切换位置时,搭配适当运行的液压机一起,使工作缸和行程缸能够在一个或另一个活塞运动方向上共同运动,为此优选仅将第一和第二换向阀布置于该压力回路中。
在此,术语“工作缸”是指设计用于执行产生力的运动过程的缸体,即使得活塞杆在低速下大力运动。而术语“行程缸”是指设计用于在施加小作用力的情况下实现快速运动过程的缸体。在根据本发明的布置中,工作缸与行程缸以机械方式相连。在此情形下,工作缸并不主动促进快速运动过程,而是作为被动组件随所述行程缸协动。而与之相反,行程缸在产生力的运动(大力、低速)中会主动协助工作缸,具体方式是,在行程缸中也会在活塞杆运动方向上产生力。由此,根据本发明的液压驱动装置能够在相应机器进行挤压、折弯或冲压的过程时帮助机器执行产生力的运动。
行程缸和工作缸分别具有两个缸室,这两个缸室通过活塞以相应的活塞面分成上下缸室。在此情形下,在产生力的运动中(下行动力冲程)借助于液压机输入液压流体的缸室称作上缸室。相应地,各缸体的另一个缸室称作下缸室,其中在产生力的运动中(上行动力冲程)借助于液压机输出液压流体。
在本发明中,活塞杆方向表示活塞杆能够运动的两个方向。据此,活塞杆方向借由活塞杆以及缸体的取向来预设。
术语“液压流体”在本文中是指适合在液压系统中传递机械能的任何流体。适宜的液压流体具有良好的润滑性能、高度的耐久性以及润湿力和胶黏力。此外,这些液压流体与密封圈具有相容性且不含树脂和酸,并且对动态及运动粘度的温度影响小、压缩性低且发泡少。适宜的液压流体例如有矿油(也称作液压油)或者不易燃的液体,诸如HFA、HFB、HFC或HFD。在本文中,循环输送液压流体是指使液压流体通过所述压力回路的压力管路从一个气缸室移送(输送)到另一个气缸室中。
在此情形下,液压流体在闭合的压力回路中被循环输送。术语“闭合”是指在液压驱动装置中不存在用来补油的向周围空气敞开的油罐。闭合压力回路是由多个压力管路组成的系统,压力管路在工作中不会缺乏液压流体,除非泄漏。压力回路由不同的压力管路构成,这些压力管路使液压机与所述缸体连接。在此情形下,压力回路能够包括这样的压力管路,其分成多条分支管路或者包括接合点,在该接合点处多条压力管路合并成一条继续延续的压力管路。据此,根据本发明的液压驱动装置能够在闭合的压力回路中运行,而无需连接向周围空气敞开的油罐或补偿储油器。在此情形下,压力回路被施加预应力,也就是说,其保持在调高的恒压下。对液压流体施加预应力提高了流体的压缩模量。由此提高系统的固有频率,从而改进动态特性。另外,通过施加预应力避免泵受损于空化效应。液压机如果采用未施加预应力的液压流体运行,会使这些流体在进入压力回路开始运动之前首先被消除应力或者首先被压缩。因而,未施加预应力的压力回路以延时的液压运动开展工作,由此在液压机输送的过程中,因液压流体中发生压缩和消除应力而损失驱动能。根据本发明的液压驱动装置中的预加压力优选为至少0.5MPa(5bar)。该预加应力能够通过例如压力源来保持恒定,压力源经由止回阀与压力回路连接。止回阀使得压力源仅补偿泄漏。鉴于液压驱动装置或压力回路具有绝佳的密封以及流体不会发生压缩,该压力源对于液压驱动装置的运行而言并非必要。
在此情形下,变速液压机整合于压力回路中,具体方式是,将其两个压力管接头(第一和第二压力管接头)与压力回路的压力管路连接。
液压驱动装置的运行是指随液压驱动装置运动的组件的整体运动循环。当缸体及活塞杆在历经上下死点之后达到相同的位置时,完成运动循环。活塞杆静止下来并随即掉转其运动方向的点称作死点。在此情形下,运行循环分成液压驱动装置的不同运行阶段。在“下行快速冲程”运行阶段中,液压驱动装置以高速及小作用力伸出活塞杆,在“下行动力冲程”运行阶段中,在低速及大作用力下在相同的方向上继续运动。到达死点后,发生“消力”运行阶段,直至液压驱动装置消除应力并且能够掉转运动方向。随后,能够发生“上行动力冲程”运行阶段。在该运行阶段中,活塞杆以低速及大作用力运动,其中,运动及作用力的方向掉转。在“上行快速冲程”运行阶段中,活塞杆以高速及小作用力运动,直至上死点。在此,能够紧接着发生“下行快速冲程”运行阶段或者“停机”运行阶段,在后一种阶段中液压驱动装置进入休止状态。
根据本发明的液压驱动装置配有最少数目的组件、降低安装复杂性、提高能量效率、能以紧凑的方式构建并且能以足以应变的方式运行。特别地,该液压驱动装置仅需单独一个促动器(液压机),便不仅能供应行程缸,而且也能供应工作缸。
在一种实施方式中,第一换向阀被布置于压力回路的第一压力管路中,第一压力管路使工作缸的两个缸室相连并且在第一切换位置中使液压流体双向流通,从而使两个缸室发生短接。通过带第一换向阀的第一压力管路,能够使工作缸的缸室发生短接,从而能够例如使工作缸在快速冲程期间不对行程缸的行进产生反压。通过使工作缸的缸室发生短接,使这两个缸室中存在大致相等的压力,因此在工作缸中就不存在由液压流体作用于活塞面的相关作用力。在此情形下,第一压力管路能够包括到其他压力管路中的支路。所述换向阀能够是任何适当的具有至少两个切换位置的换向阀。在一种优选的实施方式中,第一换向阀是一种2位2通换向阀并且被这样设计,即其应在另一个第二切换位置中在两个方向上锁止第一压力管路。通过这样的另一个切换位置,在工作缸处能够产生力,例如在上行动力冲程或下行动力冲程期间。
在另一种实施方式中,第一换向阀是连续阀。由此实现在运行阶段之间轻松换向。此外,第二换向阀也能够是连续阀。
在另一种实施方式中,液压机的第一压力管接头经由压力回路的第二和第三压力管路与工作缸和行程缸各自的上缸室连接,其中,第二换向阀被布置于通向工作缸的上缸室的第二压力管接头中。液压机在一个或另一个方向上向压力回路输送液压流体。就此而言,液压机具有两个接头,即第一和第二压力管接头。在此情形下,第二压力管路能够直接连入工作缸的上缸室,或者在一种实施方式中连入第一压力管路并借此经由第一压力管路与工作缸的上缸室连接。因此,液压机能够经由其第一压力管接头将液压流体输送到两个缸的上缸室中,借此在这两个缸中为下行动力冲程产生压力并以此产生力,或者根据第二换向阀所处的切换位置,将液压流体仅输送到行程缸的上缸室中,用于快速冲程。第二换向阀能够是任何适当的具有至少三个切换位置的换向阀。在一种优选的实施方式中,第二换向阀是具有三个不同切换位置的3位2通换向阀。
在另一种实施方式中,第二换向阀的切换位置中的第一切换位置使液压流体双向流通,从而使两个上缸室发生短接,同时第二换向阀的切换位置中的第二切换位置是止回阀位置,其中,流体在行程缸的上缸室方向上的流通被锁止并且能够使流体掉转方向,并且第二换向阀的切换位置中的第三切换位置在两个方向上锁止第二压力管路。第二换向阀的第一切换位置能实现例如在完成下行动力冲程之后消力,因为该切换位置能使液压流体在液压机相应运行时从两个上缸室流出并借此消除作用于活塞面的力。第二换向阀的第二切换位置能实现例如在快速冲程期间通过从行程缸的上缸室向工作缸开放的旁路传递压力(短接)而达成压力平衡,具体方式是,止回位置在超过最低压力时打开工作缸方向上的第二换向阀。这一过程同样发生在例如下行动力冲程期间,其中液压泵将液压流体压入(输入)第二和第三压力通路中。在此情形下,用于下行动力冲程的压力远超止回阀位置的锁止压力,从而使第二换向阀也在下行动力冲程期间打开前往工作缸的上缸室的第二压力管路。在此情形下,第二压力管路能够直接连入工作缸的上缸室,或者在一种实施方式中连入第一压力管路并借此经由第一压力管路与工作缸的上缸室连接。
在另一种实施方式中,液压机的第二压力管接头经由压力回路的第四和第五压力管路与工作缸和行程缸的下缸室连接,而其间不接入换向阀。一旦液压机经由第一压力管接头将液压流体输送到第二和第三压力管路中,便须经由液压机中的另一(第二)压力管接头补充液压流体。对此,第二压力管接头与两个缸的下缸室连接,而其间不接入换向阀。在输送到下缸室的过程中,行程缸和工作缸相对起反作用。于是,液压流体经由第一压力管接头补入液压机中,其中,第一和第二换向阀具有相对适当的切换位置。
在一种实施方式中,工作缸以及行程缸均是以各自环面作为活塞面的双杆缸。双杆缸(或者也称双动缸)在活塞面的两侧具有活塞杆。流入一个腔室内的流体的体积相当于从另一个腔室流出的流体的体积。因此,闭合的液压驱动装置中的体积流量平衡完全得到补偿。
在另一种实施方式中,工作缸和行程缸以共同的活塞杆被布置成串列缸。在串列缸的情形下,两个缸彼此相连,使得工作缸的活塞杆贯穿行程缸的底部并且同样作为行程缸的活塞杆而发生作用或者直接与行程缸的活塞杆连接。以此达成特别小的结构深度。通过换向阀的适当切换位置,还能够在下行动力冲程及上行动力冲程期间实现活塞面的耦合,从而在动力冲程中由液压机产生液压流体压力的同时获得比活塞杆未耦合时更大的作用力,例如布置有分开的差压活塞的情况,特别是例如与环形腔室相对的行程缸的活塞室并不连接至压力回路的情况。
在另一种实施方式中,行程缸的活塞面小于工作缸的活塞面。由此,可以在快速冲程期间令活塞杆达到特别快的速度。在此情形下,优选地,工作缸的活塞面比行程缸的活塞面至少大100%,特别优选地,至少大300%,更加优选地,至少大500%。
在另一种实施方式中,液压机仅包括单独一个泵以及以机械方式与该泵耦合、用以驱动该泵的马达,其中,马达可变速并且/或者泵是变量泵。在仅有一个泵的情况下,液压驱动装置仅包括单独一个促动器(泵),由此避免不必要的更多个组件。优选地,马达是电动机。特别优选地,马达是变速电动机并且泵是定量泵。由于泵驱动装置的转速可变,因此能够大幅提高液压驱动装置的能量效率。采用液压机的上述实施方案,驱动力还能得到分散。
本发明还涉及包括根据本发明的液压驱动装置的压力机、折弯机或冲压机。
本发明还涉及使根据本发明的液压驱动装置运行的方法,该液压驱动装置包括以机械方式耦合的工作缸和行程缸,工作缸和行程缸各自具有上缸室和下缸室,其中,工作缸和行程缸的全部四个缸室在闭合并且被液压流体填充并且被施加预应力的压力回路中以适当的方式相连,并且具有第一和第二压力管接头的液压机被布置于压力回路中,用以在液压驱动装置运行期间于工作缸和行程缸的各个缸室之间循环输送液压流体,运行方法包括以下步骤:
-借助于液压机以及第一和第二换向阀,使液压驱动装置在快速冲程中上行或下行运行,其中,第一换向阀被布置于压力回路的第一压力管路中并且使其处于第一切换位置,该位置使工作缸的两个缸室发生短接,从而使液压流体双向流通,其中,使第二换向阀处于止回阀位置,从而使流体在行程缸的上缸室方向上的流通被锁止,并且其中,液压机输送液体,使活塞杆在下缸室方向上运动并且在上缸室方向上运动;
-使液压驱动装置在动力冲程中运行,其中,使第一换向阀处于第二切换位置,该位置在两个方向上锁止第一压力管路,其中,第二换向阀停留在快速冲程的止回阀位置,并且其中,液压机在上缸室或下缸室方向上输送液压流体;
-在动力冲程之后,使液压驱动装置消除应力,其中,第一换向阀停留在动力冲程的切换位置,其中,使第二换向阀处于第一切换位置,该位置使液压流体双向流通,从而使两个上缸室发生短接,并且其中,液压机在下缸室或上缸室方向上输送液压流体。
根据本发明的方法的特别优势在于,在快速冲程中,在不转换阀的情况下也能改变运动方向。转换运动方向,便足以转换液压机的输送方向。
在一种实施方式中,该方法包括另一步骤,即使液压驱动装置处于停机状态,其中,使第一和第二换向阀处于切换位置,该位置在两个方向上锁止相应压力管路,并且其中,液压机不输送液压流体。
在一种实施方式中,该方法包括另一步骤:借助于以机械方式耦合的电动机,使液压机变速运行。
附图说明
下面在具体实施方式中说明本发明的这些及其他方面。
图1示出根据本发明的液压驱动装置的示意图;
图2详细示出(a)第一换向阀及(b)第二换向阀的切换位置的示意图;
图3示出换向阀在(a)快速冲程、(b)动力冲程、(c)消力及(d)停机时的切换位置;
图4示出根据本发明的方法的实施方式。
附图标记列表
1 液压驱动装置
2 工作缸
21 工作缸的上缸室
22 工作缸的下缸室
23 工作缸的活塞面(环面)
3 行程缸
31 行程缸的上缸室
32 行程缸的下缸室
33 行程缸的活塞面(环面)
4 压力回路
41 压力回路的第一压力管路
42 压力回路的第二压力管路
43 压力回路的第三压力管路
44 压力回路的第四压力管路
45 压力回路的第五压力管路
5 液压机
51 液压机到压力回路的第一压力管接头
52 液压机到压力回路的第二压力管接头
53 液压机的泵
54 液压机的马达
6 第一换向阀
61 第一换向阀的第一切换位置
62 第一换向阀的第二切换位置
7 第二换向阀
71 第二换向阀的第一切换位置
72 第二换向阀的第二切换位置
73 第二换向阀的第三切换位置
8 工作缸和行程缸的共同活塞杆
9 液压驱动装置的驱动控制单元
BE 液压驱动装置在“快速冲程”运行阶段中的运行
BH 液压驱动装置在“停止位置”运行阶段中的运行
BK 液压驱动装置在“动力冲程”运行阶段中的运行
BS 液压驱动装置在“消除应力”运行阶段中的运行
F 液压流体
R1,R2 活塞运动方向(下/上或进/出)。
具体实施方式
图1示出根据本发明的液压驱动装置1的示意图。液压驱动装置1包括工作缸2和行程缸3,它们分别具有上缸室21,31以及下缸室22,32,其中缸体2,3被布置成分别具有环面23,33的双杆缸并且以共同的活塞杆8在活塞运动方向R1,R2上被布置成串列缸。在该实施方式中,行程缸3的活塞面33小于工作缸2的活塞面23,以此在每时间单位由液压机5输送同等体积的情况下,在快速冲程中实现更快的速度。例如,行程缸3的环面33约为120cm2并且工作缸2的环面23约为700cm2。采用这些环面,可以在例如压力回路4中的压力为30MPa(300巴)的情况下,在动力冲程中能够获得2500kN的压紧力。当然,在该实施方式中,各缸体2,3的环面23,33在上缸室和下缸室中具有相等的面积。此外,在液压驱动装置中,工作缸和行程缸2,3的全部四个缸室21,22,31,32在闭合并且被液压流体F填充并且被施加预应力的压力回路4中相连,该压力回路具有压力管路41,42,43,44,45,并且具有第一和第二压力管接头51,52的变速液压机5被布置于压力回路4中,用以在液压驱动装置1运行期间于工作缸和行程缸2,3的各个缸室21,22,31,32之间循环输送液压流体F(双箭头,表示两个可能的输送方向)。在该实施方式中,液压机5仅包括单独一个泵53以及以机械方式与泵53耦合、对泵53进行变速驱动的电动机54。通过泵53与电动机54之间的双线条来表示机械耦合。泵53具有例如1300L/min的排量。此外,第一换向阀6以及第二换向阀7被这样布置于压力回路4中,即当其分别处于适合于液压驱动装置1不同运行阶段的切换位置(参见图2)时,搭配适当运行的泵驱动装置5一起,使工作缸和行程缸2,3能够在一个或另一个活塞运动方向R1,R2上共同运动。为此,第一压力管路经由布置于第一压力管路41中的第一换向阀6连接工作缸的上缸室21与下缸室22。在上述环面的情况下,第一压力管路41以及第一换向阀应具有例如4000L/min以上的通过量。工作缸和行程缸2,3的下缸室22与32经由压力管路45和44相连,而在这两个连接中并未布置可切换的换向阀。行程缸3的上缸室31与下缸室32经由第三和第四压力管路43和44相连,其中,液压机5经由其压力管接头51,52接入其间。此外,第三压力管路43经由第二压力管路42与第一压力管路41这样连接,即在第三压力管路43与工作缸2的上缸室21之间,将第二换向阀7布置于第二压力管路42中。第二换向阀7与第一换向阀相比可能具有较小的通过量,例如,700L/min以上。反之,通过具有第二换向阀7的第二压力管路42以及具有布置于其间的第一换向阀6的第一压力管路41,实现第三压力管路43与工作缸2的下缸室22的连接。通过在缸体2,3中引导活塞面23,33,活塞杆8能够只在方向R1,R2上运动。在该实施方式中,除第一和第二换向阀6,7之外,液压驱动装置1不再需要任何其他阀来运行,从而根据本发明的液压驱动装置1只需采用最少数目的组件即可运行。压力管路41,42,43,44,45在压力回路4中部分分岔或者部分汇合。通过各处的黑点标记出分岔点(汇合点)。仅是交叉而并非在该处相连通的压力管路就并未绘出这样的黑点,参见在换向阀6与7之间交叉的压力管路42和44。
在图2中详细示出(a)第一换向阀及(b)第二换向阀的可能的切换位置的示意图。在该实施方式中,第一换向阀6示为2位2通换向阀并且在第一切换位置61中使液压流体F能够双向流通。反之,其在第二切换位置62中在两个方向上锁止流通。在该实施方式中,第二换向阀7是具有三个不同切换位置71,72,73的3位2通换向阀7。在第一切换位置71中,第二换向阀7使液压流体F能够双向流通,在第二切换位置72中,第二换向阀7包括止回阀位置,其中流体在一个方向(图中为行程缸3的上缸室31方向)上的流通被锁止,并且在第三切换位置73中,第二换向阀7在两个方向上锁止流通。
图3示出换向阀6,7在(a)快速冲程、(b)动力冲程、(c)消力及(d)停机时的切换位置,作为补充还可参见图2。清楚起见,在图中省略压力回路4中的压力管路的具体附图标记。在下文中所提及的压力管路的附图标记41,42,43,44,45参阅图1。
在图3a的快速冲程BE中(活塞杆8在方向R1上向下运动或者活塞杆8在方向R2上向上运动,参见图1),第一换向阀6处于第一切换位置61(液压流体F在压力管路41中双向流通)。与此同时,工作缸2的两个缸室21,22相连并借此通过液压流体F的双向流通实现两个缸室21,22的短接。因此,液压流体并不对工作缸的活塞面造成任何作用力,从而该工作缸主动地随行程缸同步运行。在此,第二换向阀7在第二切换位置72中处于止回阀位置,其中流体在行程缸3的上缸室31方向上的流通被锁止,同时流体在工作缸2方向上的流通可以处在高于阈压的压力下,并且在行程缸3本身处于高压时,工作缸2的缸室21,22之间通过由第一换向阀6打开的压力管路41而取得压力平衡。在此情形下,液压机5在快速冲程BE中经由压力管路44和43从行程缸3的下缸室32向下(R1)输送液压流体F到行程缸3的上缸室31中,同时在快速冲程BE中经由压力管路43和44从行程缸3的上缸室31向上(R2)输送液压流体F到行程缸3的下缸室32中。借由换向阀6,7的切换位置61,72,工作缸2中的缸室21,22之间始终存在压力平衡,而不取决于液压机5向何方向及以何功率输送液压流体F。
在下行动力冲程BK中(图3b),液压机5通过第一管接头51向工作缸和行程缸2,3的上缸室21,31方向上的压力管路42,43中输送液压流体F。对此,第二换向阀还处于止回阀位置72,该位置使正因液压机5的排量而处于高压下的液压流体F流进工作缸2方向上的压力管路42,43中。第一换向阀6正处于第二切换位置62,该位置在两个方向上锁止第一压力管路41,从而使流过处于第二切换位置72的第二换向阀7的液压流体F仅能到达上缸室21,用以对活塞面23产生压力。与此同时,经由连接至行程缸3的下缸室32的第四压力管路44以及连接至工作缸2的下缸室22的第五压力管路45,从下缸室22,32流出的液压流体F经由液压机5的第二管接头52被泵出并且继续被输送到上缸室21,31中。通过两个缸体2和3的上下缸室之间的这种压力差,自然能以比快速冲程中更小的速度,产生使活塞杆8运动的大作用力,因为现在必须要循环输送大量的液压流体。在动力冲程BK中,工作缸2与行程缸3共同作用于活塞杆8,因此二者均主动参与到动力冲程BK中,这使得液压驱动装置1高效运行。在此特别有利之处在于,根据本文提出的布置及换向阀6,7的构造,只通过将换向阀6切换至在两个方向上锁止第一压力管路41的位置便能实现从快速冲程到动力冲程的转换。由此,尤其能够实现无卡顿的转向过程,这是因为只有一个换向阀需被切换,而无需数个不同的换向阀,这数个换向阀视情况会具有不同的切换时间即不同的结构尺寸,便会导致切换过程中出现相应的冲突或卡顿。
在动力冲程结束之后,液压驱动装置需通过消除应力的运行阶段BS重新被消除应力,随后才能使活塞杆向另一个方向运动。对此,第一换向阀6停留在第二切换位置62,该位置在两个方向上锁止第一压力管路41,同时使第二换向阀7切换至第一切换位置71,在该位置,第二换向阀7使液压流体能够通过第二压力管路42双向流通,从而经由从上缸室21,31到下缸室22,32的输送方向,能够在上下缸室之间消除压差。在此情形下,液压流体F从行程缸3的上缸室31经由压力管路43和44被输送到下缸室32中。同时,液压流体F从工作缸2的上缸室21经由第一压力管路41并且经由第二换向阀7在打开状态下的第二压力管路42通过第五压力管路45被输送到下缸室22中。
在对液压驱动装置消除应力之后,能够在处于如图3a所示的切换位置以及在液压流体F通过液压机5从行程缸的上缸室31向下缸室32的对应输送方向上流动时,进行上行快速冲程BE。
反之,在上行快速冲程BE之后,采用液压驱动装置1驱动的机器停留在停止位置BH(停止位置或停机状态运行阶段),这样第一换向阀6就停留在第二切换位置62并且第二换向阀被切换至第三切换位置73,在该位置,第二换向阀在两个方向上锁止第二压力管路42。此外,在停止位置BH中,液压机5在任一方向上均不输送任何液压流体F,从而使压力回路4中的液压流体F停止流动并且借由活塞杆8的预加压力保持在其位置上。
图4示出根据本发明使如图1所示的根据本发明的液压驱动装置运行的方法的一种实施方式,该方法包括以下步骤:借助于液压机5以及第一和第二换向阀6,7,使液压驱动装置1在快速冲程BE中上行或下行运行,其中,第一换向阀6被布置于压力回路4的第一压力管路41中并且使其处于第一切换位置61,该位置使工作缸2的两个缸室21,22发生短接,从而使液压流体F双向流通,其中,使第二换向阀7处于止回阀位置72,从而使流体在行程缸3的上缸室31方向上的流通被锁止,但第三压力管路43中的液压流体F通过第二压力管路42流入第一压力管路41,并且其中,液压机5输送液压流体F,使活塞杆8在下缸室22,32方向上运动R1并且在上缸室21,31方向上运动R2;以及使液压驱动装置1在动力下行冲程BK中运行,其中,使第一换向阀6处于第二切换位置62,该位置在两个方向上锁止第一压力管路41,其中,第二换向阀7停留在快速冲程的止回阀位置72,并且其中,液压机5在上缸室21,31方向上输送液压流体F;以及在动力下行冲程BK之后使液压驱动装置1消除应力BS,其中,第一换向阀6停留在动力下行冲程的切换位置62,其中,使第二换向阀7处于第一切换位置71,该位置使液压流体F双向流通,从而使两个上缸室21,31发生短接,并且其中,液压机5在下缸室22,32方向上输送液压流体F。此后,在该实施方式中,在两个换向阀6,7处于如图3a中所示并在上文所述的切换位置时并且液压机5在相应的输送方向上时输送流体时,上行快速冲程BE转换成下行快速冲程,并且重新执行消除应力BS,但与下行动力冲程BK之后的消除应力BS相比,液压机的输送方向相反。之后,一方面能够重新历经上述运行阶段(快速下行冲程BE、动力下行冲程BK、消除应力BS、快速上行冲程BE及消除应力BS等),另一方面能够过渡到停止位置BH,在停止位置上,第一和第二换向阀6,7处于切换位置62和73。在此情形下,能够以适当方式调节、控制和/或切换各切换位置以及使液压机5在液压流体F的两个输送方向中的一个方向上开展工作或者使液压机5不输送液压流体。优选地,通过液压驱动装置1的驱动控制单元9设定切换位置并且相应控制液压机。在驱动控制单元9中,能够以硬件或软件方式保存相应的控制。能够自动或手动进行驱动控制的启动(起动)。在替选的实施方式中,手动设定或者能够手动设定各运行阶段。
图中所示的实施方式仅表示本发明的示例,而不应当理解为构成限制。本领域技术人员能够想到的替选实施方式同样属于本发明的保护范围。

Claims (47)

1.一种液压驱动装置(1),包括工作缸(2)及以机械方式与所述工作缸(2)连接的行程缸(3),其中,所述工作缸(2)和所述行程缸(3)分别包括上缸室(21,31)和下缸室(22,32)并且所述工作缸(2)和行程缸(3)的全部四个所述缸室(21,22,31,32)在闭合并且被液压流体(F)填充并且被施加预应力的压力回路(4)中以一种方式相连,具有第一压力管接头(51)和第二压力管接头(52)的变速液压机(5)被布置于所述压力回路(4)中,用以在所述液压驱动装置(1)运行期间于所述工作缸(2)和行程缸(3)的各个所述缸室(21,22,31,32)之间循环输送所述液压流体(F),并且其中,液压机(5)的第一压力管接头(51)经由所述压力回路(4)的第二压力管路(42)和第三压力管路(43)与工作缸(2)和行程缸(3)各自的上缸室(21,31)连接,至少一个第一换向阀(6)和一个第二换向阀(7),其中第二换向阀(7)具有至少三个不同的切换位置,至少一个第一换向阀(6)和一个第二换向阀(7)被这样布置于所述压力回路(4)中,即当其分别处于适合于所述液压驱动装置(1)的不同运行阶段的切换位置(61,62,71,72,73)时,连同运行的液压机(5)一起,使所述工作缸(2)和行程缸(3)能够在一个活塞运动方向(R1)或另一个活塞运动方向(R2)上共同运动,为此仅将所述第一换向阀(6)和第二换向阀(7)布置于所述压力回路(4)中,所述第二换向阀(7)被布置于所述工作缸(2)的所述上缸室(21)的所述第二压力管路(42)中;所述第二换向阀(7)的所述切换位置中的第一切换位置(71)使所述液压流体(F)双向流通,从而使两个所述上缸室(21,31)发生短接,所述第二换向阀(7)的所述切换位置中的第二切换位置(72)是止回阀位置,其中,流体在所述行程缸(3)的所述上缸室(31)方向上的流通被锁止并且能够使流体在反方向上流动,并且所述第二换向阀(7)的所述切换位置中的第三切换位置(73)在两个方向上锁止所述第二压力管路(42)。
2.根据权利要求1所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述第一换向阀(6)被布置于所述压力回路(4)的所述第一压力管路(41)中,所述第一压力管路使所述工作缸(2)的两个所述缸室(21,22)相连并且在第四切换位置(61)中使所述液压流体(F)双向流通,从而使所述两个缸室(21,22)发生短接。
3.根据权利要求2所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述第一换向阀(6)是2位2通换向阀并且被这样设计,即其在一个第五切换位置(62)中在两个方向上锁止所述第一压力管路(41)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述第二换向阀(7)是3位2通换向阀。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)的第二压力管接头(52)经由所述压力回路(4)的第四压力管路(44)和第五压力管路(45)与所述工作缸(2)和行程缸(3)的所述下缸室(22,32)连接,而不具有接入其间的换向阀。
6.根据权利要求4所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)的所述第二压力管接头(52)经由所述压力回路(4)的第四压力管路(44)和第五压力管路(45)与所述工作缸(2)和行程缸(3)的所述下缸室(22,32)连接,而不具有接入其间的换向阀。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述工作缸(2)以及所述行程缸(3)均是以各自的环面作为活塞面的双杆缸。
8.根据权利要求4所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述工作缸(2)以及所述行程缸(3)均是以各自的环面作为活塞面的双杆缸。
9.根据权利要求5所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述工作缸(2)以及所述行程缸(3)均是以各自的环面作为活塞面的双杆缸。
10.根据权利要求6所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述工作缸(2)以及所述行程缸(3)均是以各自的环面作为活塞面的双杆缸。
11.根据权利要求7所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述工作缸(2)和所述行程缸(3)以共同的活塞杆(8)被布置成串列缸。
12.根据权利要求8所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述工作缸(2)和所述行程缸(3)以共同的活塞杆(8)被布置成串列缸。
13.根据权利要求9所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述工作缸(2)和所述行程缸(3)以共同的活塞杆(8)被布置成串列缸。
14.根据权利要求10所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述工作缸(2)和所述行程缸(3)以共同的活塞杆(8)被布置成串列缸。
15.根据权利要求7所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述行程缸(3)的所述活塞面小于所述工作缸(2)的所述活塞面。
16.根据权利要求8所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述行程缸(3)的所述活塞面小于所述工作缸(2)的所述活塞面。
17.根据权利要求9所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述行程缸(3)的所述活塞面小于所述工作缸(2)的所述活塞面。
18.根据权利要求10所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述行程缸(3)的所述活塞面小于所述工作缸(2)的所述活塞面。
19.根据权利要求11所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述行程缸(3)的所述活塞面小于所述工作缸(2)的所述活塞面。
20.根据权利要求12所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述行程缸(3)的所述活塞面小于所述工作缸(2)的所述活塞面。
21.根据权利要求13所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述行程缸(3)的所述活塞面小于所述工作缸(2)的所述活塞面。
22.根据权利要求14所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述行程缸(3)的所述活塞面小于所述工作缸(2)的所述活塞面。
23.根据权利要求1至3中任一项所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)仅包括单独一台泵(53)以及以机械方式与所述泵(53)耦合、用以驱动所述泵(53)的马达(54),其中,所述马达(54)可变速并且/或者所述泵(53)是变量泵。
24.根据权利要求4所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)仅包括单独一台泵(53)以及以机械方式与所述泵(53)耦合、用以驱动所述泵(53)的马达(54),其中,所述马达(54)可变速并且/或者所述泵(53)是变量泵。
25.根据权利要求5所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)仅包括单独一台泵(53)以及以机械方式与所述泵(53)耦合、用以驱动所述泵(53)的马达(54),其中,所述马达(54)可变速并且/或者所述泵(53)是变量泵。
26.根据权利要求6所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)仅包括单独一台泵(53)以及以机械方式与所述泵(53)耦合、用以驱动所述泵(53)的马达(54),其中,所述马达(54)可变速并且/或者所述泵(53)是变量泵。
27.根据权利要求7所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)仅包括单独一台泵(53)以及以机械方式与所述泵(53)耦合、用以驱动所述泵(53)的马达(54),其中,所述马达(54)可变速并且/或者所述泵(53)是变量泵。
28.根据权利要求8所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)仅包括单独一台泵(53)以及以机械方式与所述泵(53)耦合、用以驱动所述泵(53)的马达(54),其中,所述马达(54)可变速并且/或者所述泵(53)是变量泵。
29.根据权利要求9所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)仅包括单独一台泵(53)以及以机械方式与所述泵(53)耦合、用以驱动所述泵(53)的马达(54),其中,所述马达(54)可变速并且/或者所述泵(53)是变量泵。
30.根据权利要求10所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)仅包括单独一台泵(53)以及以机械方式与所述泵(53)耦合、用以驱动所述泵(53)的马达(54),其中,所述马达(54)可变速并且/或者所述泵(53)是变量泵。
31.根据权利要求11所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)仅包括单独一台泵(53)以及以机械方式与所述泵(53)耦合、用以驱动所述泵(53)的马达(54),其中,所述马达(54)可变速并且/或者所述泵(53)是变量泵。
32.根据权利要求12所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)仅包括单独一台泵(53)以及以机械方式与所述泵(53)耦合、用以驱动所述泵(53)的马达(54),其中,所述马达(54)可变速并且/或者所述泵(53)是变量泵。
33.根据权利要求13所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)仅包括单独一台泵(53)以及以机械方式与所述泵(53)耦合、用以驱动所述泵(53)的马达(54),其中,所述马达(54)可变速并且/或者所述泵(53)是变量泵。
34.根据权利要求14所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)仅包括单独一台泵(53)以及以机械方式与所述泵(53)耦合、用以驱动所述泵(53)的马达(54),其中,所述马达(54)可变速并且/或者所述泵(53)是变量泵。
35.根据权利要求15所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)仅包括单独一台泵(53)以及以机械方式与所述泵(53)耦合、用以驱动所述泵(53)的马达(54),其中,所述马达(54)可变速并且/或者所述泵(53)是变量泵。
36.根据权利要求16所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)仅包括单独一台泵(53)以及以机械方式与所述泵(53)耦合、用以驱动所述泵(53)的马达(54),其中,所述马达(54)可变速并且/或者所述泵(53)是变量泵。
37.根据权利要求17所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)仅包括单独一台泵(53)以及以机械方式与所述泵(53)耦合、用以驱动所述泵(53)的马达(54),其中,所述马达(54)可变速并且/或者所述泵(53)是变量泵。
38.根据权利要求18所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)仅包括单独一台泵(53)以及以机械方式与所述泵(53)耦合、用以驱动所述泵(53)的马达(54),其中,所述马达(54)可变速并且/或者所述泵(53)是变量泵。
39.根据权利要求19所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)仅包括单独一台泵(53)以及以机械方式与所述泵(53)耦合、用以驱动所述泵(53)的马达(54),其中,所述马达(54)可变速并且/或者所述泵(53)是变量泵。
40.根据权利要求20所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)仅包括单独一台泵(53)以及以机械方式与所述泵(53)耦合、用以驱动所述泵(53)的马达(54),其中,所述马达(54)可变速并且/或者所述泵(53)是变量泵。
41.根据权利要求21所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)仅包括单独一台泵(53)以及以机械方式与所述泵(53)耦合、用以驱动所述泵(53)的马达(54),其中,所述马达(54)可变速并且/或者所述泵(53)是变量泵。
42.根据权利要求22所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)仅包括单独一台泵(53)以及以机械方式与所述泵(53)耦合、用以驱动所述泵(53)的马达(54),其中,所述马达(54)可变速并且/或者所述泵(53)是变量泵。
43.根据权利要求23所述的液压驱动装置(1),
其特征在于,
所述液压机(5)仅包括单独一台泵(53)以及以机械方式与所述泵(53)耦合、用以驱动所述泵(53)的马达(54),其中,所述马达(54)可变速并且/或者所述泵(53)是变量泵。
44.一种包括根据权利要求1至43中任一项所述的液压驱动装置(1)的压力机或折弯机。
45.一种使根据权利要求1至43中任一项所述的液压驱动装置(1)运行的方法,所述液压驱动装置包括以机械方式耦合的所述工作缸(2)和行程缸(3),所述工作缸和行程缸各自具有所述上缸室(21,31)和下缸室(22,32),其中,所述工作缸(2)和行程缸(3)的全部四个所述缸室(21,22,31,32)在闭合并且被所述液压流体(F)填充且被施加预应力的压力回路(4)中以一种方式相连,并且具有所述第一压力管接头(51)和第二压力管接头(52)的所述液压机(5)被布置于所述压力回路(4)中,用以在所述液压驱动装置(1)运行期间于所述工作缸(2)和行程缸(3)的各个所述缸室(21,22,31,32)之间循环输送所述液压流体(F),所述方法包括以下步骤:
-借助于所述液压机(5)以及所述第一换向阀(6)和第二换向阀(7),使所述液压驱动装置(1)在快速冲程(BE)中上行或下行运行,其中,所述第一换向阀(6)被布置于所述压力回路(4)的所述第一压力管路(41)中并且使其处于第四切换位置(61),所述第四切换位置使所述工作缸(2)的两个所述缸室(21,22)发生短接,从而使所述液压流体(F)双向流通,其中,使所述第二换向阀(7)处于第二切换位置(72),从而使流体在所述行程缸(3)的上缸室(31)方向上的流通被锁止,并且其中,所述液压机(5)输送所述液压流体(F),使所述活塞杆(8)在所述下缸室(22,32)方向上运动(R1)并且在所述上缸室(21,31)方向上运动(R2);
-使所述液压驱动装置(1)在动力冲程(BK)中运行,其中,使所述第一换向阀(6)处于第五切换位置(62),所述第五切换位置在两个方向上锁止所述第一压力管路(41),其中,所述第二换向阀(7)停留在所述快速冲程的第二切换位置(72),并且其中,所述液压机(5)在所述上缸室(21,31)方向上输送所述液压流体(F);
-在所述动力冲程之后,使所述液压驱动装置(1)消除应力(BS),其中,所述第一换向阀(6)停留在所述动力冲程的第五切换位置(62),其中,使所述第二换向阀(7)处于第一切换位置(71),所述第一切换位置使所述液压流体(F)双向流通,从而使所述两个上缸室(21,31)发生短接,并且其中,所述液压机(5)在所述下缸室(22,32)方向上输送所述液压流体(F)。
46.根据权利要求45所述的方法,包括另一步骤:使所述液压驱动装置(1)处于停机状态(BH),其中,使所述第一换向阀(6)和第二换向阀(7)分别处于第五切换位置(62)和第三切换位置(73),所述切换位置在两个方向上锁止相应的压力管路(41,42),并且其中,所述液压机(5)不输送所述液压流体(F)。
47.根据权利要求45或46中任一项所述的方法,包括另一步骤:借助于以机械方式耦合的电动机(54),使所述液压机(5)变速工作。
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