CN112930445B - 液压系统 - Google Patents

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Abstract

液压系统具备：筒的内部被活塞分隔为第一压力室与第二压力室的缸；通过第一给排管路与第一压力室连接的第一双向旋转泵；通过第二给排管路与第二压力室连接，且与第一双向旋转泵能传递转矩地连结的第二双向旋转泵；中继管路，中继管路以将从第一双向旋转泵与第二双向旋转泵的一方排出的工作液引导至另一方的形式连接第一双向旋转泵与第二双向旋转泵；驱动第一双向旋转泵或第二双向旋转泵的电动马达；第一双向旋转泵与第二双向旋转泵的至少一方是每转的吐出容量能任意变更的可变容量型的泵。

Description

液压系统
技术领域
本发明涉及包含缸的液压系统。
背景技术
例如，冲压机械等上安装的液压系统中，有些包括可动型等使移动物沿铅垂方向移动的单杆缸和与该缸以形成闭回路的形式连接的双向旋转泵。双向旋转泵通常由伺服马达驱动。
例如，专利文献1中公开了图5所示那样安装在冲压机械上的液压系统100。该液压系统100包括单杆缸110，该单杆缸110配置为杆112从两端闭塞的筒111向下突出。即，通过杆112的伸长使移动物（可动型）160下降，通过杆112的缩短使移动物160上升。
缸110的杆侧室113通过第一给排管路120与双向旋转泵140连接，缸110的头侧室114通过第二给排管路130与双向旋转泵140连接。第一给排管路120上设置有背压阀（Counterbalance valve）121。此外，第一给排管路120上以绕过背压阀121的形式连接有旁通管路122，该旁通管路122上设置有速度切换阀123。
移动物160的下降速度通过速度切换阀123在较快的接近速度与较慢的加工速度之间切换。即，冲压时通过背压阀121对杆的伸长施加反作用力。
现有技术文献：
专利文献：
专利文献1：日本特许第4402830号公报。
发明内容
发明要解决的问题：
如图5所示液压系统100那样，在冲压时通过背压阀对杆的伸长施加反作用力的结构中，能稳定地控制缸的速度、行程或推力（以下简称为缸的速度等）。然而，该结构中，会因工作液通过背压阀而产生能量损失。另外，背压阀有时也会用于对杆的缩短施加反作用力。
或者，背压阀无论是在与图5相反地杆从筒向上突出的情况下，还是在单杆缸的轴方向为水平的情况下，为了稳定控制缸的速度等有时会用于对杆的伸长或缩短施加反作用力。这种结构也会因为工作液通过背压阀而产生能量损失。此外，背压阀为了稳定控制双杆缸的速度等，有时也会用于对杆相对于筒的相对移动施加反作用力。
因此，本发明的目的在于提供一种能不使用背压阀而稳定地控制缸的速度等的液压系统。
解决问题的手段：
为解决上述问题，本发明的液压系统，其特征在于，具备：筒的内部被活塞分隔为第一压力室与第二压力室的缸；通过第一给排管路与所述第一压力室连接的第一双向旋转泵；通过第二给排管路与所述第二压力室连接，且与所述第一双向旋转泵能传递转矩地连结的第二双向旋转泵；中继管路，所述中继管路以将从所述第一双向旋转泵与所述第二双向旋转泵的一方排出的工作液引导至另一方的形式连接所述第一双向旋转泵与所述第二双向旋转泵；以及驱动所述第一双向旋转泵或所述第二双向旋转泵的电动马达；所述第一双向旋转泵与所述第二双向旋转泵的至少一方是每转的吐出容量能任意变更的可变容量型的泵。
根据上述结构，第二双向旋转泵与第一双向旋转泵能传递转矩地连结，因此通过电动马达驱动第一双向旋转泵和第二双向旋转泵的其中之一，就能驱动它们两者。并且，第一双向旋转泵与第二双向旋转泵的至少一方是每转的吐出容量能任意变更的可变容量型的泵，因此即使第一双向旋转泵与第二双向旋转泵的转速比一定，也能适当地设定第一双向旋转泵与第二双向旋转泵的吐出容量比。藉此，能不使用背压阀而在缸为单杆缸的情况下对杆的伸长或缩短、在缸为双杆缸的情况下对杆相对于筒的相对移动施加反作用力。其结果是能稳定控制缸的速度等。
此外，第二双向旋转泵与第一双向旋转泵能传递转矩地连结可发挥特別的效果。例如，在缸使移动物沿铅垂方向移动的情况下，能在移动物下降时通过第一双向旋转泵与第二双向旋转泵的一方（从缸排出的工作液所流入的一方）将移动物的势能以旋转转矩的形式回收。或者，在缸使移动物沿水平方向移动的情况下，也能将第一双向旋转泵与第二双向旋转泵的一方的驱动力以用于产生相对杆的伸长或缩短的反作用力的转矩的形式回收。因此，无论移动物的移动方向如何，都能协助第一双向旋转泵与第二双向旋转泵的另一方的驱动。
也可以是所述第一双向旋转泵与所述第二双向旋转泵的一方是每转的吐出容量能任意变更的可变容量型的泵；所述第一双向旋转泵与所述第二双向旋转泵的另一方是每转的吐出容量无法变更的固定容量型的泵或是每转的吐出容量选择性切换为第一固定值和第二固定值之一的可变容量型的泵。根据该结构，与第一双向旋转泵和第二双向旋转泵双方是可变容量型的泵的情况相比，能降低成本。
或者，也可以是所述第一双向旋转泵与所述第二双向旋转泵双方是每转的吐出容量能任意变更的可变容量型的泵。根据该结构，与第一双向旋转泵和第二双向旋转泵的一方是固定容量型的泵或吐出容量切换式的可变容量型的泵的情况相比，能进行更灵活的流量控制。
也可以是所述第一双向旋转泵包括缸侧端口（连接处为缸的泵端口）和比该缸侧端口大径的反缸侧端口（连接处不是缸的泵端口）；所述第二双向旋转泵包括缸侧端口和比该缸侧端口大径的反缸侧端口。根据该结构，在第一双向旋转泵及第二双向旋转泵各自之中，和与缸侧端口连通的通路相比，与反缸侧端口连通的泵内的通路仅承受低压力，因此不需要耐高压力的强度，能确保通路面积较大。因此，能将工作液通过通路时产生的压力损失抑制为较小。
例如，所述缸可以是双杆缸，也可以是单杆缸。
也可以是上述液压系统还包括：连接所述中继管路与储罐的导入管路；逆止阀，所述逆止阀设置于所述导入管路，允许从所述储罐向所述中继管路的流动而禁止其反向的流动；连接所述中继管路与储罐的导出管路；导出阀，所述导出阀设置于所述导出管路，在所述中继管路的压力高于设定值时允许从所述中继管路向所述储罐的流动。根据该结构，能防止第一双向旋转泵或第二双向旋转泵的吸入流量不足以及中继管路的压力过高。
发明效果：
根据本发明，能不使用背压阀而稳定地控制缸的速度等。
附图说明
图1是本发明第一实施形态的液压系统的概略结构图；
图2是第一实施形态的变形例的液压系统的概略结构图；
图3是第一实施形态的其他变形例的液压系统的概略结构图；
图4是本发明第二实施形态的液压系统的概略结构图；
图5是以往的液压系统的概略结构图。
具体实施方式
（第一实施形态）
图1示出本发明第一实施形态的液压系统1A。该液压系统1A例如安装于冲压机械等。液压系统1A使用的工作液典型地为油，但也可以是水等。
液压系统1A包括缸5。本实施形态中，缸5是使移动物10沿铅垂方向移动的单杆缸5。缸5的轴方向无需与铅垂方向完全平行，也可以是相对铅垂方向略微（例如，相对于铅垂方向的角度在10度以下）倾斜。或者，缸5的轴方向也可以为水平方向或斜方向。
此外，液压系统1A包括与缸5以形成闭回路的形式连接的第一双向旋转泵3及第二双向旋转泵4。该闭回路通过导入管路64及导出管路66与储罐60连接。
缸5包括：两端被头盖及杆盖闭塞的筒55；将筒55的内部分隔为头盖侧的第一压力室51与杆盖侧的第二压力室52的活塞56；以及从活塞56贯穿杆盖地延伸的杆57。即，本实施形态中，第一压力室51为头侧室，第二压力室52为杆侧室。并且，杆57的梢端上安装有移动物10。
本实施形态中，缸5配置为杆57从筒55向下突出。即，第一压力室51位于上侧，第二压力室52位于下侧，第二压力室被杆57及移动物10的自重加压。不过，也可以是缸5配置为杆57从筒55向上突出，第二压力室52位于上侧，第一压力室51位于下侧。
第一双向旋转泵3包含由该泵的旋转方向切换是吸入端口还是吐出端口的缸侧端口31及反缸侧端口32。缸侧端口31通过第一给排管路61与缸5的第一压力室51连接。缸侧端口31设计为耐高压，反缸侧端口32保持为低压。因此，反缸侧端口32比缸侧端口31大径。
第二双向旋转泵4包括由该泵的旋转方向切换是吸入端口还是吐出端口的缸侧端口41及反缸侧端口42。缸侧端口41通过第二给排管路62与缸5的第二压力室52连接。缸侧端口41设计为耐高压，反缸侧端口42保持为低压。因此，反缸侧端口42比缸侧端口41大径。
第二双向旋转泵4的反缸侧端口42通过中继管路63与第一双向旋转泵3的反缸侧端口32连接。藉此，从第一双向旋转泵3与第二双向旋转泵4的一方排出的工作液通过中继管路63导入另一方。
上述的导入管路64及导出管路66连接中继管路63与储罐60。导入管路64上设置有逆止阀65，导出管路66上设置有导出阀67。逆止阀65允许从储罐60向中继管路63的流动而禁止其反向的流动。
导出阀67在中继管路63的压力高于设定值（例如，0.1～2MPa）时允许从中继管路63向储罐60的流动，除此以外的情况禁止中继管路63与储罐60之间的流动。本实施形态中，导出阀67是设定了略高的开启压的逆止阀，导出阀67也可以是溢流阀。
第一双向旋转泵3与第二双向旋转泵4能传递转矩地连结。本实施形态中，第一双向旋转泵3与第二双向旋转泵4在同轴上配置。例如，第一双向旋转泵3的旋转轴与第二双向旋转泵4的旋转轴通过联轴器等直接连结。
不过，也可以是第一双向旋转泵3的旋转轴与第二双向旋转泵4的旋转轴之间设置多个齿轮，使第一双向旋转泵3与第二双向旋转泵4并联配置。此时，也可以是第一双向旋转泵3的转速与第二双向旋转泵4的转速不同。
本实施形态中，第一双向旋转泵3是每转的吐出容量能任意变更的可变容量型的泵（斜板泵或斜轴泵），第二双向旋转泵4是每转的吐出容量无法变更的固定容量型的泵。规定第一双向旋转泵3的吐出容量的倾转角由调节器35调节。例如，调节器35在第一双向旋转泵3是斜板泵的情况下，可以是以电气方式变更与第一双向旋转泵3的斜板连结的伺服活塞上作用的油压，也可以是与第一双向旋转泵3的斜板连结的电动执行器。
另外，第二双向旋转泵4如图2所示，可以是每转的吐出容量选择性切换为第一固定值q1和比第一固定值q1大的第二固定值q2之一的可变容量型的泵（斜板泵或斜轴泵）。根据该结构，能使缸5的速度切换为低速或高速。此时，规定第二双向旋转泵4的吐出容量的倾转角由调节器45调节。例如，调节器45在第二双向旋转泵4是斜板泵的情况下，可以是以电气方式变更与第二双向旋转泵4的斜板连结的伺服活塞上作用的油压，也可以是与第二双向旋转泵4的斜板连结的电动执行器。
回到图1，本实施形态中，第一双向旋转泵3由电动马达2驱动。例如，第一双向旋转泵3的旋转轴与电动马达2的旋转轴通过联轴器等直接连结。不过，也可以是第二双向旋转泵4的旋转轴与电动马达2的旋转轴连结，第二双向旋转泵4由电动马达2驱动。作为电动马达2理想是使用伺服马达，但也可以使用一般的马达。
如上所述，本实施形态的液压系统1A中，第二双向旋转泵4与第一双向旋转泵3能传递转矩地连结，因此电动马达2驱动第一双向旋转泵3时，也驱动第二双向旋转泵4。并且，第一双向旋转泵3是每转的吐出容量能任意变更的可变容量型的泵，因此即使第一双向旋转泵3与第二双向旋转泵4的转速比为一定，也能根据缸5的第一压力室51与第二压力室52的面积差来适当设定第一双向旋转泵3与第二双向旋转泵4的吐出容量比。此外，第一双向旋转泵3是可变容量型的泵，因此尽管受到两个给排管路61、62的压缩性等的影响，也能更适当地控制给排管路61、62各自的压力。藉此，能不使用背压阀而对缸5的伸长施加反作用力。其结果是能稳定地控制缸5的速度等。
此外，本实施形态中，能在移动物10下降时通过第二双向旋转泵4将移动物10的势能以旋转转矩的形式回收。而且，第二双向旋转泵4与第一双向旋转泵3能传递转矩地连结，因此能由移动物10的势能协助第一双向旋转泵3的驱动。因此，抑制了移动物10的势能变为热量而耗散，节省了能量。又，减少了工作液的发热量，因此难以发生工作液为油时的工作液的劣化。
另外，在缸5使移动物10沿水平方向移动时也能获得上述能协助第一双向旋转泵3的驱动这一效果。其原因是能将第一双向旋转泵3的驱动力以用于产生相对杆57的伸长的反作用力的转矩的形式回收。
然而，图5所示的以往的液压系统100中，即使双向旋转泵140的两端口不同时，也存在高压的情况，因此需要使用特殊的泵作为双向旋转泵140，成本较高。
相对于此，本实施形态中，第一双向旋转泵3及第二双向旋转泵4的反缸侧端口32、42总是保持低压。因此，能使用一般的泵作为第一双向旋转泵3及第二双向旋转泵4。这种使用一般的两个泵的情况相比于使用特殊的泵与背压阀的液压系统100能降低成本。
尤其是，如本实施形态那样第一双向旋转泵3及第二双向旋转泵4各自的反缸侧端口（32或42）比缸侧端口（31或41）大径，则和与缸侧端口连通的通路相比，与反缸侧端口连通的各泵内的通路仅承受低压力，因此无需耐高压力的强度，能确保通路面积较大。因此，能将工作液通过通路时产生的压力损失抑制为较小。
此外，本实施形态中，采用了设置有逆止阀65的导入管路64及设置有导出阀67的导出管路66，因此能防止第一双向旋转泵3或第二双向旋转泵4的吸入流量不足以及中继管路63的压力过高。
＜变形例＞
如图3所示，也可以是第二双向旋转泵4为每转的吐出容量能任意变更的可变容量型的泵，第一双向旋转泵3为每转的吐出容量无法变更的固定容量型的泵。或者，在第二双向旋转泵4为每转的吐出容量能任意变更的可变容量型的泵的情况下，第一双向旋转泵3也可以是每转的吐出容量选择性切换为第一固定值q1和第二固定值q2之一的可变容量型的泵。
或者，也可以是第一双向旋转泵3与第二双向旋转泵4双方为每转的吐出容量能任意变更的可变容量型的泵。根据该结构，与第一双向旋转泵3与第二双向旋转泵4的一方为固定容量型的泵或吐出容量切换式的可变容量型的泵的情况相比，能更进行更灵活的流量控制。不过，若如图1或图3所示的第一双向旋转泵3与第二双向旋转泵4的一方为固定容量型的泵或吐出容量切换式的可变容量型的泵，则与第一双向旋转泵3和第二双向旋转泵4双方为每转的吐出容量能任意变更的可变容量型的泵的情况相比，能降低成本成本。
（第二实施形态）
图4示出了本发明第二实施形态的液压系统1B。另外，本实施形态中，对与第一实施形态相同的结构要素标以同一符号并省略重复的说明。
本实施形态的液压系统1B中，采用了多个（图例中为两个）缸5，它们是双杆缸。即，各缸5的筒55的两端被两个杆盖闭塞，两个杆57分别贯穿这些杆盖。
又，本实施形态中，所有的杆57是固定的，所有的缸5的筒55彼此通过可动台15连结。并且，该可动台15的上表面及下表面安装有移动物10。
这种结构在第一双向旋转泵3与第二双向旋转泵4的至少一方是每转的吐出容量能任意变更的可变容量型的泵时，与第一实施形态同样地即使第一双向旋转泵3与第二双向旋转泵4的转速比为一定（例如1：1以外的比），也能适当设定第一双向旋转泵3与第二双向旋转泵4的吐出容量比。此外，第一双向旋转泵3与第二双向旋转泵4的至少一方为可变容量型的泵，因此尽管受到两个给排管路61、62的压缩性等的影响，泵内部泄漏量因压力大小的不同而变化，也能更适当地控制给排管路61、62各自的压力。藉此，能不使用背压阀而对杆57相对于筒55的相对移动施加反作用力。其结果是能稳定地控制缸5的速度等。
另外，能在移动物10下降时通过第二双向旋转泵4将移动物10的势能以旋转转矩的形式回收，从而协助第一双向旋转泵3的驱动这一点上与第一实施形态相同。
（其他实施形态）
本发明不限于上述的实施形态，在不偏离本发明的要旨的范围内可进行多种变形。
符号说明：
1A、1B 液压系统
2 电动马达
3 第一双向旋转泵
4 第二双向旋转泵
5 缸
51 第一压力室
52 第二压力室
55 筒
56 活塞
60 储罐
61 第一给排管路
62 第二给排管路
63 中继管路
64 导入管路
65 逆止阀
66 导出管路
67 导出阀。

Claims (6)

1.一种液压系统，其特征在于，
具备：
筒的内部被活塞分隔为第一压力室与第二压力室的缸；
通过第一给排管路与所述第一压力室连接的第一双向旋转泵；
通过第二给排管路与所述第二压力室连接，且与所述第一双向旋转泵能传递转矩地连结的第二双向旋转泵；
中继管路，所述中继管路以将从所述第一双向旋转泵与所述第二双向旋转泵的一方排出的工作液引导至另一方的形式连接所述第一双向旋转泵与所述第二双向旋转泵；
驱动所述第一双向旋转泵或所述第二双向旋转泵的电动马达；
连接所述中继管路与储罐的导入管路；
逆止阀，所述逆止阀设置于所述导入管路，允许从所述储罐向所述中继管路的流动而禁止其反向的流动；
连接所述中继管路与储罐的导出管路；以及
导出阀，所述导出阀设置于所述导出管路，在所述中继管路的压力变得高于设定值时允许从所述中继管路向所述储罐的流动；
所述第一双向旋转泵与所述第二双向旋转泵的至少一方是每转的吐出容量能任意变更的可变容量型的泵。
2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，
所述第一双向旋转泵与所述第二双向旋转泵的一方是每转的吐出容量能任意变更的可变容量型的泵；
所述第一双向旋转泵与所述第二双向旋转泵的另一方是每转的吐出容量无法变更的固定容量型的泵或是每转的吐出容量选择性切换为第一固定值和第二固定值之一的可变容量型的泵。
3.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，
所述第一双向旋转泵与所述第二双向旋转泵双方是每转的吐出容量能任意变更的可变容量型的泵。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的液压系统，其特征在于，
所述第一双向旋转泵包括缸侧端口和比该缸侧端口大径的反缸侧端口；
所述第二双向旋转泵包括缸侧端口和比该缸侧端口大径的反缸侧端口。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的液压系统，其特征在于，
所述缸是双杆缸。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的液压系统，其特征在于，
所述缸是单杆缸。
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