CN1989349A - 带有压力转换器的压力介质汽缸 - Google Patents

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Abstract

对于很多应用来说压力介质汽缸必须达到高的调节力，为此这样的汽缸的动态性能经常受制于大的活塞横截面和汽缸体积和/或压力介质在非常高的压力下被输送。本发明示出一种压力介质汽缸，其具有较短的反应时间，高的调节力和较小的结构尺寸，这通过下面的方式实现，即在压力介质汽缸(1)中设置有两个汽缸(5、8)，所述两个汽缸可以互相独立地控制。

Description

带有压力转换器的压力介质汽缸
技术领域
本发明涉及一种带有压力转换器的压力介质汽缸，其中在所述压力介质汽缸中设置有两个互相分开的汽缸，其中每个汽缸设置有各一个活塞并且第一汽缸的活塞具有活塞杆，所述活塞杆与为了提高压力的第二汽缸有效地连接，本发明还涉及这样的汽缸作为在辊架中的调节汽缸的应用，以及用于驱动和调节这样压力介质汽缸的方法。
背景技术
对于特殊的应用例如在辊架中，压力介质汽缸必须能够施加较高的力和/或能够精确地调节到位置。为此，压力介质汽缸例如液压缸可以设有大横截面的活塞，和/或压力介质汽缸必须被供应在高压下的压力介质。在第一种情况下，压力介质汽缸变得非常大，并且在第二种情况下，压力介质系统的操作包括高的费用。此外，在大汽缸的情况下，大量的液压介质必须被移动，从而这样汽缸的动态性能受损，也就是说用于执行调节汽缸运动的时间受到损失。
DE 36 30 725A已经公开了一种压力转换器，以便将在液压供应管线中的压力增加到液压汽缸中。但是在这里，压力转换器气动地运行，因此必需两个不同的供应介质以及与之连接的设备。但是上述的问题通过这样的压力转换器仍不能够解决。
WO 02/053920 A2示出了一种液压的或者液压气动的压力转换器，该压力转换器将低压汽缸和工作汽缸组合到一个外壳中。但是在这样的压力转换器中，两个活塞不能互相独立地驱动。仅可以驱动低压汽缸，该低压汽缸将运动传递到工作活塞。但是这也限制工作汽缸的运动范围，或者又需要大的容量和尺寸，从而动态性能受损。此外，用于工作汽缸的压力介质不从外面供应，而是封闭在压力转换器中，这可能导致泄漏的问题并且必须经常再添加压力介质。
发明内容
因此本发明的目的在于提供一种液压缸，该液压缸具有紧凑的结构，产生高的调节力并且具有高的动态性能。
该目的通过本发明以如下的方式实现，即液压缸能够互相独立地被驱动。由于两个液压缸能够互相独立地被驱动，所以通过相对小的汽缸体积和因此通过小的整个尺寸可以实现大范围的运动。一个汽缸例如能够被粗略地预定位并且第二汽缸在高压下和高动态性能下用于精确的定位。因此这些措施基本上可以减小整个汽缸的尺寸，可以设计以长行程型的压力介质汽缸，例如用于集成到辊架，并且很大程度地节省重量和制造成本。
由于两个汽缸能够互相独立地被驱动，这样的压力介质汽缸也能够在特别柔性和简单的方式下操作和驱动，通过如下方式即一个汽缸用于粗定位并且第二汽缸用于在高压下和地响应时间下的精确定位。
特别有利地是，压力介质汽缸也配备有位置测量系统，通过该系统能够检测两个汽缸活塞中至少一个的位置，由于这样检测的实际的活塞的位置能够直接用于调节或者控制。
附图说明
在下面参考示例性的、图解的且非限制性的图1和2描述本发明，其中：
图1示出根据本发明的压力介质汽缸的剖面图；以及
图2示出带有根据本发明的压力介质汽缸的辊架的示意图。
具体实施方式
根据图1的压力介质汽缸，在这里为液压缸1具有外壳2，在外壳中设置有两个汽缸，一个是压力转换汽缸5和另一个调节汽缸8。两个汽缸5、8在它们中分别设有一个活塞，即压力转换活塞3和调节活塞6。汽缸5、8和相关的活塞3、6的准确的结构构造在这里省略了，由于这样的汽缸已经被熟知并且能够设计成为多种不同可能的形式。
压力转换汽缸5和调节汽缸8在这种情况下液压地互相分离并且总是通过用于液压流体的特有的供应管线9、11和特有的排出管线10、12互相独立地被驱动。
调节活塞6具有调节活塞杆7，该活塞杆能够穿过液压缸1的外壳2被向外引导并且例如能够用作任意的操纵机构或者与操纵机构连接。调节活塞6具有压力转换活塞杆4的横截面大小的凹陷15，如在图1中所示，以便例如在发生故障时避免在压力转换活塞杆4和调节活塞6之间的接触并且避免活塞的损坏。
压力转换活塞3与压力转换活塞杆4连接，该压力转换活塞杆被外壳2的构成在压力转换汽缸5和调节汽缸8之间的分离壁的部分引导并且穿过所述部分被引导并且因此有效地与调节汽缸8相连或者与调节汽缸8的液压流体体积相连。压力转换活塞3和压力转换活塞杆4在这里如此确定尺寸，使得压力转换活塞杆4在压力转换活塞3的最上面的位置中不会沉浸在调节汽缸的空间中。因此以压力转换活塞3和压力转换活塞杆4的横截面的比例转换活塞侧的压力，即放大活塞侧的压力，因此这样放大的压力在活塞侧作用在调节活塞6上。
调节活塞6此外与测量传感器杆13连接，该测量传感器杆在这里通过压力转换活塞杆4、压力转换活塞3以及液压缸1的外壳引导并且该测量传感器杆连接于合适的位移测量系统14中，例如众所周知的电子系统或光学系统。但是显而易见的是，也可以设有不同于这里所述的任何其他的位移测量系统或者任何其他的位移测量装置。位移测量系统14例如能够连接到液压缸的调节器和/或由液压缸1操纵的诸如辊架的辊的设备的调节器，例如作为实际值的传感器。
根据本发明的液压缸1的功能通过例子在下面说明。两个活塞3、6在活塞侧，即在供应管线9、11处与例如290bar的低压的液压系统连接。因此两个汽缸能够通过相同的液压系统供应。在两个汽缸5、8中，恒定的减小的压力例如大约50bar的压力存在于活塞杆侧，即在排出管线10、12处。如众所周知，汽缸5、8的驱动可以借助于设置在供应管线9、11和/或排出管线10、12的已知的伺服阀进行驱动。
作为第一步，通过调节汽缸8的伺服阀，调节活塞6和调节活塞杆7一起移动到预定的位置。该位置经过测量传感器杆13传递到位移测量系统14，其中所述测量传感器杆固定地连接于测量活塞6并且通过压力转换活塞3的引导。位移测量系统14可以连接到合适的调节器。在调节活塞6定位的时间点，压力转换活塞3位于它的最上面的位置并且非活动的。在由于调节汽缸8的驱动调节活塞6和由此调节活塞杆7的定位之后，该调节汽缸8的液压供应管线11例如通过能够关闭的阀从液压系统中分开，并且液压缸1的调节功能然后通过压力转换汽缸5经它的伺服阀承担。
由于根据本发明的压力转换活塞3和调节活塞6的布置，其直径与压力转换活塞的直径成特定比例的压力转换活塞杆4然后刺入调节活塞6的汽缸空间，因此在那里建立乘以压力转换活塞横截面相对于压力转换活塞杆横截面的比例的液压压力。在这种情况下，压力转换器的调节位移乘以相同的比例。因此由于压力转换汽缸5的驱动，调节活塞6能够通过所乘的压力驱动和移动。因此，借助于根据本发明的液压缸1，可以通过相当小的压力和小尺寸的液压系统，以x倍液压系统的压力作用到调节活塞6上。在该例子中，转换比例是大约1-4，也就是说压力转换器的290bar的活塞压力在调节汽缸8中将产生1160bar的压力。
这样的液压缸特别有利地作为在辊架中的调节汽缸28，如在图2中示意性地示出。这里辊架20由两个工作辊22和两个支撑辊21以及在两个工作辊22之间经过的滚动带23。
这样的布置是众所周知的并且不必在这里详细地说明。在辊架20上设置有根据本发明的液压缸1，该液压缸的调节汽缸7驱动这里仅示意性表示的调节装置24。调节单元25接收来自位移测量系统14的测量数据并且驱动液压缸1。调节单元25同样可以控制其他的设备部分并且也可以接收来自其他传感器26的测量数据，如在图2中所示。同样控制单元25可以连接到上级调节器27，例如设备调节器。
现在如上所述，液压缸1通过调节单元25，根据输入和在压力转换汽缸5经过足够反应时间的控制下，调整所有由不同轧制力产生的辊距的变化。为此，要求的测量值能够通过传感器26检测并且供应到控制单元25。根据经验，在辊架20中的位移必须被调整到1和5mm之间的等级。在滚动带23从辊架23中流出之后，压力转换活塞3立即再次移动到最上面的位置，并且调节被再次传输到液压缸1的调节汽缸8。通过液压缸的重新定位开始下一个循环。
但是显而易见也可以想到，可以同时驱动两个汽缸5、8，也就是说同时以液压流体加载它们，如果具体的应用这样要求的话。
由于两个汽缸5、8小的体积，液压缸1还具有足够高的响应时间，同时能够达到非常高的压力。
同时，由于两个汽缸5、8可以互相独立地驱动，所以液压缸1的调节性能没有受损。因此这样的压力介质汽缸1适合应用于在较小的位置需要中要求较大力的地方，除了辊架之外例如没有限制的锻压机或立辊轧机。
根据本发明的压力介质汽缸在上面以液压缸1的例子描述，但是当然也可以使用任何其他合适的压力介质例如用于气动汽缸的空气或者气体，其中在没有任何功能限制的情况下可以进行较小的结构改变。

Claims (15)

1.一种带有压力转换器的压力介质汽缸，优选地为液压或气动汽缸，其中在所述压力介质汽缸(1)中设置有两个互相分开的汽缸(5、8)，其中每个汽缸设置有各一个活塞(3、6)并且第一汽缸(5)的活塞(3)具有活塞杆(4)，所述活塞杆与为了提高压力的第二汽缸(8)有效地连接，其特征在于，汽缸(5、8)互相独立地控制。
2.如权利要求1所述的压力介质汽缸，其特征在于，每个汽缸(5、8)具有用于压力介质的特有的供应管线(9、11)和用于压力介质的特有的排出管线(10、12)。
3.如权利要求1或2所述的压力介质汽缸，其特征在于，第一活塞(3)的活塞杆(4)具有比第一活塞(3)更小的横截面。
4.如权利要求3所述的压力介质汽缸，其特征在于，第一活塞(3)的活塞杆(4)如此设置，使得所述活塞杆在压力介质汽缸(1)的外壳(2)中被引导。
5.如权利要求1-4中任一项所述的压力介质汽缸，其特征在于，第二活塞(6)具有输出到压力介质汽缸(1)外面的活塞杆(7)。
6.如权利要求1-5中任一项所述的压力介质汽缸，其特征在于，在压力介质汽缸(1)上设置有位移测量系统(14)，通过该位移测量系统两个活塞(3、6)的至少一个的运动可测量，优选地第二活塞(6)的位移可测量。
7.如权利要求6所述的压力介质汽缸，其特征在于，设有测量传感器杆(13)，其贯穿第一活塞(3)和第一活塞杆(4)并且在一端连接于第二活塞(6)或者第二活塞的活塞杆(7)且在另一端连接于位移测量系统(14)。
8.如权利要求1-7中任一项所述的压力介质汽缸用作辊架(20)的辊子(21)的调节汽缸(28)。
9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，第二活塞杆(7)有效地连接于辊子(21)或者辊架(20)的辊子(21)的支架。
10.一种用于操作如权利要求1-7中任一项所述的压力介质汽缸的方法，其特征在于，两个汽缸(5、8)互相独立地通过液压介质加载。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，首先通过打开和/或关闭第二汽缸(8)的压力介质供应管线(11)和/或压力介质排出管线(12)中的阀，第二汽缸(8)的第二活塞(7)运动到预定的位置，然后通过打开和/或关闭第一汽缸(5)的压力介质供应管线(9)和/或压力介质排出管线(10)中的阀移动第一汽缸(5)的第一活塞(3)，从而同时也移动第二活塞(6)。
12.用于调节如权利要求1-7中任一项所述的压力介质汽缸的方法，其特征在于，两个汽缸(5、8)通过压力介质互相独立地加载。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，第二汽缸(8)的第二活塞(6)的运动通过位移测量系统(14)检测并且在第二汽缸(8)的压力介质供应管线(11)和/或压力介质排出管线(12)中的阀这样被控制，使得第二活塞(6)运动到预定的位置并且接着第二活塞(6)的运动通过第一汽缸(5)的第一活塞(3)的运动被控制，第一活塞的运动通过第一汽缸(5)的压力供应管线(9)和/或压力排出管线(10)的阀被控制。
14.如权利要求10-13中任一项所述的方法，其特征在于，第一活塞(3)在第二活塞(6)的预先定位期间被固定。
15.如权利要求10-14中任一项所述的方法，其特征在于，第二汽缸(8)的压力介质供应管线(11)和/或压力介质排出管线(12)在第一活塞(3)的运动期间被关闭。
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