TWI404593B

TWI404593B - 重量補償裝置

Info

Publication number: TWI404593B
Application number: TW096125527A
Authority: TW
Inventors: Wilfried Ing-Grad Stroh
Original assignee: Ross Europa Gmbh
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2013-08-11
Also published as: TW200806420A; DE602006006173D1; EP1880797A1; EP1880797B1; ATE427805T1

Description

重量補償裝置

本發明係關於一種重量補償裝置。

機械加工應用情形中的工具通常其尺寸與重量相當大。因此，為了促進這類工具的移動時之更大的精確度、速度與加速度，所以，最好能夠補償此工具的重量。

GB986879提出一種重量補償裝置，其中，工具係藉由一個與大型壓力容器形成流體相通的氣動式活塞/汽缸裝置所支撐。此裝置背後的原理係依賴於以下的事實：對於一定溫系統來說，PV＝常數，其中P與V分別代表此系統的壓力與總體積。因此，假如此壓力容器的體積顯著地大於活塞所移動的體積的話，則在V與P中就具有很小的變化。因此，施加於此活塞上的補償力仍然大約保持固定。

然而，需要一個大壓力的容器以提供近似固定的補償力，而且，大壓力容器無法被定位成非常接近此工具，且需要顯著的管道系統。這樣的管道系統會產生很大的壓力損耗，且降低此系統的反應時間。因此，在高速應用情形中，這類系統的使用會受到很大的限制。

除了上述缺點之外，GB986879所揭示的裝置也必須遵守許多與大壓力容器的使用安全有關之規定。US6540459藉由使用一個補償工具重量的彈簧而防止此問題發生。然而，並不能調整彈簧所施加的力量，致使此重量補償裝置適用於僅能支撐住一個其所構成的裝置之重量。它無法被輕易改變而支撐住不同重量的裝置。而且，彈簧所施加的力量會被迫在一固定範圍內產生明顯變化，因而損及此工具的精確度、速度與加速度。本發明的不同形態試圖解決這些問題。

根據本發明的第一型態，設有一種重量補償裝置，用以補償一個移動構件的重量，此裝置包含：第一活塞，其連接至該移動構件且可滑動式地容納於第一汽缸內，第一壓力空間係被界定於第一活塞與第一汽缸的汽缸頭之間；第二活塞，其可滑動式地容納於第二汽缸內，第二壓力空間係被界定於第二活塞與第二汽缸的汽缸頭之間，該第一與第二壓力空間是處於流體相通；以及第二活塞可以藉由移動構件而移動，以對應於第一活塞的位移，第二活塞的位移受到一個彈性元件施加於第二活塞的力量所抵抗。

此彈性元件可以是一彈簧。當此移動構件與一垂直零件在一方向上移動時，第一壓力空間會改變體積。如此導致第二活塞在第二汽缸內的移動，此移動會受到此彈簧的抵抗。由於第二活塞能夠移動，所以在第一與第二壓力空間內的壓力會比假如第二壓力空間的體積是固定的情形時變化得更少。因此，在第一活塞上的力量會變化得較小，且移動構件的重量在其移動的整個範圍內均會受到補償。

本發明的重量補償裝置可以被用來支撐CNC機器內的一個線性馬達所帶動的工具。在這樣的應用情形中，相較於使用習知重量補償裝置的機器工具來說，可以增加工具臂的操作速度及其最大加速度。例如，藉由習知的重量補償裝置，工具臂的移動速度可以從1m/s開始增加，而藉由本發明的裝置則可以增加至超過3m/s。同樣地，也可以增加工具臂的最大加速度，因為比起習知的重量補償裝置來說，在工具臂的整個移動範圍內，此工具臂的重量受到更正確的補償。要知道的是，本發明的重量補償裝置可以被用來補償任何移動構件的重量。例如，移動構件可以補償機器工具或工具臂以外的工件。

此裝置可以另外包含一彈簧力調整器，用以調整彈簧施加到第二活塞的力量，以便更加正確地補償移動構件的重量。例如，移動構件可以包含一鑽床頭，其具有一馬達、一夾頭，以及一鑽頭。假如此鑽頭與一個不同重量的銑頭交換時，則可以使用此彈簧力調整器來調整彈簧所施加的力量，以補償重量上的變化。

在另一實施例中，彈性元件可以是一流體。例如，彈性元件可以是容納於一壓力放大器的第二壓力空間中之壓縮空氣。

根據本發明第二型態，設有一重量補償裝置，用以補償一移動構件的重量，此裝置包含：一活塞，其連接至該移動構件且可滑動式地容納於一汽缸內；一壓力空間，係被界定於該活塞與該汽缸的汽缸頭之間；以及多數個壓力容室，這些壓力容室係與該壓力空間流體相通。

多數個壓力室可以提供與單一大壓力容器相同的總體積，但是，它們卻可以被安裝得更加接近第一汽缸，而且，比起一個大壓力容器來說，會受到較不嚴格的規定所約束。

為了更加清楚地了解本發明，且顯示本發明是如何發揮功效的，以下，將參考附圖以範例方式說明本發明。

本發明係關於一種重量補償裝置，這類的裝置在工件或工具的重量很大之機械加工應用情形中是很常見的。當與一垂直零件在一方向上移動時，最好能夠補償工具或工件的重量，以產生更大的準確度、速度與加速度。除了能允許此重物以更高的速度與加速度進行移動之外，還能產生細微的調整，且提供增進的公差。

參考第一圖，根據本發明第一實施例的重量補償裝置包含第一汽缸1，係被放置在兩個第二累積器汽缸2、3之間。這些汽缸1、2、3藉由一歧管(manifold)而彼此相連。在圖1所示的實施例中，兩個第二汽缸2、3被連接到此歧管上。然而，可以將任何數量的第二汽缸2、3連接至此歧管上。

一活塞桿13係被放置於第一汽缸1內，且通過第一汽缸1的汽缸頭5。在此活塞桿13的一端上，設有一螺紋部160，用以將此活塞桿13固定至一個欲被補償的重物(未顯示)上，例如：機器工具與工具載具。

套筒軸承9及第一與第二低摩擦密封件10、11被放置於第一汽缸頭5與活塞桿13之間。此外，將一個用於潤滑此活塞桿13的環狀通道12放置在此第一汽缸頭5內。兩個連接通道(未顯示)通過此第一汽缸頭5而開啟到此環狀通道12內。其中一連接通道提供一條可供潤滑劑輸送至環狀通道12的通道，同時另一連接通道提供一條可以從環狀通道12移除潤滑劑的通道。

將一固定板60安裝至第一汽缸頭5之側邊上且在汽缸1的對面，此固定板60固持住一煞車組件4，假如此系統故障且汽缸1內的壓力損失的話，此煞車組件係用以阻擋活塞桿13及欲補償的重物的下降。較佳地，固定板60係藉由穿過此固定板60的螺栓(未顯示)而裝附至第一汽缸頭5，且剎車組件4係藉由穿過第二固定板60的螺栓(未顯示)而安裝於歧管上。活塞桿13穿過此煞車組件4中的一孔洞63。

歧管是由第一汽缸頭5及第一與第二凸緣44與45所構成。較佳地，藉由穿過第一與第二凸緣44與45且旋入第一汽缸頭5內的螺栓(未顯示)，使得第一與第二凸緣44與45被安裝於第一汽缸頭5的相反兩側上。第一與第二環密封件48與49可以分別在第一汽缸頭5以及第一與第二凸緣44與45之間產生密封。

第一活塞19係以可滑動的方式容納於第一汽缸1內，此第一活塞19與活塞桿13係以同心方式放置於第一汽缸1內。一個低摩擦密封件21被設置於第一活塞19上，且維持住第一活塞19與第一汽缸1的第一汽缸管25之間的密封。在一較佳實施例中，第一活塞19亦設有一個與低摩擦密封件21串連安裝的低摩擦密封件22。

第一壓力空間S1係界定於第一活塞19、第一汽缸管25及第一汽缸頭5之間。第一與第二通道46與47分別延伸通過此第一與第二凸緣44與45。藉由第一汽缸頭5中的第一與第二開口6與7以及一通道8，使得第一與第二通道46與47是與第一汽缸1的第一壓力空間S1形成流體相通。

一孔洞26被設置成使其中心通過第一活塞且容納活塞桿13。一螺帽30卡合住此活塞桿13的一螺紋部29，以便將第一活塞19固定至此活塞桿13。

遠離歧管的第一活塞19之表面20是圓錐狀。被放置在第一汽缸管25上方的是一個具有尾端插塞31形式的汽缸頭，此插塞被裝附至一潤滑劑噴灑裝置33、填充元件32以及噴嘴出口34。

第一汽缸頭5、第一汽缸管25及尾端插塞31係與螺紋桿(未顯示)固持在一起。

可以改變潤滑劑噴灑裝置33的種類與位置。在所顯示的實施例中，潤滑劑噴灑裝置33是一種空氣/油的噴灑裝置，且此潤滑劑噴灑裝置33的出口34被設置成與第一活塞19同心。

第二累積器汽缸2、3係被安裝於歧管上，且被放置在第一汽缸1的相反兩側上。第二汽缸2、3在結構與操作上均相等，所以，在以下的實施例中僅描述第二汽缸2而已。

第二汽缸2包含一壓力容器66、一第二汽缸管76及一彈簧導引管152，這些部位均沿著第二汽缸2的縱軸而尾端對尾端地固定在一起。第二汽缸管76被密封至歧管的凸緣44，且第二汽缸管76的內部是藉由一連接器46a而與凸緣44中的第一通道46及壓力容器66的內部形成流體相通。在其相反端上，藉由一中間凸緣104a而使第二汽缸管76被連接至彈簧導引管152。

第二活塞82係以可滑動方式容納於第二汽缸2的第二汽缸管76內。以串連方式安裝第二活塞82附近的第一低摩擦浮動環密封件84以及第二低摩擦浮動環密封件85，可維持第二活塞82與第二汽缸管76之間的密封。在彈簧汽缸管152的側邊上之第二活塞82的表面是圓錐狀，以便能夠促進潤滑劑在第二活塞82周圍的分佈。

一推桿96係連接於第二活塞82，正對著第二活塞82的推桿96之一端係穿過中間凸緣104a內的一中心孔110。在此中間凸緣104a、第二活塞82與第二汽缸管76之間界定出一通風空間126，且透過一條中間凸緣104a內的通道而通風至大氣。一固定體積的第二壓力空間S2a係界定於壓力容器66、連接器46a與第一通道46之間，而一可變體積的第二壓力空間S2b係由第二活塞82、第二汽缸管76與連接器46a所界定。此固定體積的第二壓力空間S2a與可變體積的第二壓力空間S2b一起界定出一個第二壓力空間S2。

放置在彈簧導引管152內的是一彈簧停止件130，此彈簧停止件130係連接至推桿96的一端。而且，放置在彈簧導引管152內的是一彈簧132，其一端被連接至此彈簧停止件130。位於中間凸緣104a上方的是一個由柔軟材質製成的阻尼元件106，其能夠緩衝彈簧停止件130對於中間凸緣104a上的衝擊。

在所示的實施例中，每個第二汽缸2僅設置一條彈簧132。可根據欲平衡的重量以及所需的流體壓力而定，最好可以使用多條彈簧。

正對著彈簧停止件130的彈簧132之尾端係緊貼著第二汽缸2的一尾端插塞158。含有中間凸緣104a、導引管152與尾端插塞158的此完成組件，係藉由一些桿子(未顯示)而固持在一起，且以可拆卸的方式固定在一起。

以下，將說明第一圖所示的重量補償裝置之操作。一般為工具或工件的一重物係透過活塞桿13的螺紋部160而被裝附至此重量補償裝置上。當藉由諸如來自動力夾具或機械手臂的一股施加外力使得此重物可與一垂直零件在一方向上一起移動時，活塞桿13與第一活塞19會滑入第一汽缸管25內。

第一汽缸1的第一壓力空間S1是透過歧管而與第二汽缸2、3的第二壓力空間S2形成流體相通。因此，當第一活塞19移動得更加接近第一汽缸頭5時，第一壓力空間S1內的流體會受到擠壓。在使用固定體積壓力空間的系統中，壓力的增加可能會導致經由第一活塞19與活塞桿13所傳送的補償力之增加。在習知的重量補償裝置中，藉由確保第一活塞19所位移的體積相對於系統總體積來說很小，使得大型壓力容器可減緩此增加，因此，壓力的增加相當小。然而，使用大型容室可能會如上述般不實用。

本發明使用較小的壓力容器66，但是提供具有變化體積的壓力空間S2b之第二壓力空間S2。壓力空間S2b的變化體積能抵銷較小尺寸的壓力容器之降低效率。當此系統中的壓力增加時，每個第二活塞82被強迫回去對抗彈簧132的動作，藉此增加可用體積且減少壓力的增加。如此有助於抵銷具有較小壓力容器66的效果。

雖然彈簧132的壓縮可能暗示必須增加作用於第二活塞82上的壓力(這一點在此情形中確實如此)，此系統的體積也已經跟著增加之事實意謂著此系統內的壓力並未增加得如同它在不具有此可變體積的壓力空間S2b時可能增加的一樣多。而且，彈簧132所提供的力量係根據彈簧堅硬度與相對於其總長度的彈簧位移而定。假如彈簧位移相對於其總長度很小的話，則彈簧力以及壓力的變化將會很小。

在上述實施例中，第二活塞82係連接到推桿96上，其接著連接到彈簧停止件130與彈簧132上。推桿96突出穿過此中間凸緣104a，致使此彈簧停止件130起初可以緊貼著中間凸緣104a。如此能允許將一股預張力施加到彈簧132上，所以，一旦此系統中的壓力已經到達一預定程度時，彈簧僅會壓縮而已。

參考第二圖，根據本發明第二實施例的重量補償裝置另外包含一個可機械控制的彈簧預張力裝置T1，用以改變此彈簧132中的張力。第二實施例與圖1所示的第一實施例相等，但除了此可機械控制的彈簧預張力裝置T1之外，此裝置係位於正對著中間凸緣104a的彈簧導引管152之尾端。可機械控制的彈簧預張力裝置T1是由一個滑動式地放置於彈簧導引管152內的彈簧柱塞161，以及一個旋轉式地安裝於彈簧柱塞161內的調整桿167所組成。

調整桿167具有螺紋，且卡合在一尾端插塞173中所形成的一螺紋孔175內。因此，藉由旋轉調整桿167，它可以被旋進或旋出此尾端插塞173，致使彈簧柱塞161可以離開此尾端插塞173或朝向此尾端插塞移動，而調整彈簧132中的張力。從此尾端插塞173突出的調整桿167之一尾端166具有一六角形剖面。如此能允許使用一個習知的螺絲扳手來轉動此調整桿167，因而改變彈簧132中的預張力。當然，也可以思及其他的工具，用以卡合住第一調整桿167的尾端之形狀。將一閉鎖螺帽181放置在此調整桿167上，且在調整桿167的六角形尾端與尾端插塞173之間。此閉鎖螺帽181係被用來鎖住調整桿167，使其緊靠著尾端插塞173。

中間凸緣104a、彈簧導引管152以及尾端插塞173是可以拆卸分開的，且使用時可以藉由一些桿子(未顯示)而固持在一起。

以下，將敘述第二圖所示的重量補償裝置之操作。第二實施例是以一個非常類似於上述第一實施例的方式進行操作。然而，第二實施例能允許改變彈簧132的預張力，這一點是藉由鎖緊或放鬆調整桿167而達成的。藉由旋轉調整桿167，則可以改變起初長度以及彈簧132內的預張力。當調整重量補償裝置，以用於欲補償的不同重量時，這一點是比較好的。

參考第三圖，根據本發明第三實施例的重量補償裝置包含一個液壓的彈簧預張力裝置T2，用以改變此彈簧132中的張力。第三實施例係等於圖1所示的第一實施例，但除了此液壓的彈簧預張力裝置T2之外，此裝置係位於正對著中間凸緣104a的彈簧導引管152之尾端。此液壓的彈簧預張力裝置T2包括一個以第三活塞183的形式出現之彈簧柱塞，其可滑動式地放置於彈簧導引管152內且緊貼著此彈簧132。

低摩擦浮動環密封件187、189係以串連方式安裝於第三活塞183與彈簧導引管152之間。第三活塞183也可以裝配有一導引套筒191(未顯示)。此結構能確保彈簧預張力可以改變得很平順，以確保快速反應且在調整程序期間能夠有效地將滯後現象(hysteresis)降至最小。

將一尾端插塞195安裝於正對著中間凸緣104a的彈簧導引管152之尾端上。此尾端插塞195、彈簧導引管152以及第三活塞183界定出一第三壓力空間S3。

第三壓力空間S3可以透過一閥體205而充滿液壓流體或排空，此閥體係安裝於通過尾端插塞195所形成的一個流動通道199中。當流體的體積改變時，會導致第三活塞183沿著彈簧導引管152移動，藉此改變彈簧132中的張力。一旦達到想要的彈簧132之預張力時，則關閉此閥體205。

為了監控流體壓力，所以，將一壓力測量裝置209安裝於通過尾端插塞195所形成的第二流體通道201中。圖3所示的此實施例使用一壓力計來監控流體壓力，然而，在本實施例中以及說明書內所述的其他實施例中，也可以使用其他種類的壓力測量裝置，例如：電子測量系統或類似物。

在另一實施例中，可以藉由幫浦液壓系統(未顯示)，而動態地調整液壓的彈簧預張力裝置T2。

以下，將敘述第三圖所示的重量補償裝置之操作。第三實施例是以一個非常類似於上述第二實施例的方式進行操作。然而，藉由改變第三壓力空間S3內的流體壓力，第三實施例能允許改變彈簧132的預張力，這一點是藉由加壓或抽吸通過閥體205的流體而達成的。彈簧132緊貼著第三活塞183，當第三壓力空間S3內的壓力改變時，此第三活塞會被迫移動。因此，藉由改變第三壓力空間S3內的流體體積，可以改變彈簧132內的起初長度及預張力。當調整重量補償裝置，以用於欲補償的不同重量時，這一點是比較好的。

參考第四圖，根據本發明第四實施例的重量補償裝置另外包含一個可電氣控制的彈簧預張力裝置T3，用以改變此彈簧132中的張力。第四實施例係等於圖1所示的第一實施例，除了此可電氣控制的彈簧預張力裝置T3之外，此裝置係位於正對著中間凸緣104a的彈簧導引管152之尾端。此可電氣控制的彈簧預張力裝置T3包括一個裝附至彈簧導引管152的尾端插塞239上之電子致動器247。此電子致動器247包含一個具有螺紋輸出軸242的馬達243。一彈簧柱塞213係可滑動式地容納於彈簧導引管152內，且藉由一對從此末端插塞239突出至彈簧導引管152內的導引桿231、233而防止其旋轉。導引桿231穿過彈簧柱塞213所形成的通孔227、229。

一螺帽219被固定至彈簧柱塞213的中心且被旋於馬達243的輸出軸242上，致使當馬達旋轉時，彈簧柱塞213會沿著此彈簧導引管152而被帶動。

含有尾端插塞239、彈簧導引管152與彈簧柱塞213的完整組件，係藉由一些桿子(未顯示)而固持在一起。

以下，將敘述第四圖所示的重量補償裝置之操作。第四實施例是以一個非常類似於上述第二與第三實施例的方式進行操作。然而，在第四實施例中，彈簧132的預張力可以藉由此馬達243所改變。馬達243的操作能使輸出軸242旋轉，且因此，彈簧柱塞213可沿著彈簧導引管而移動。當彈簧132緊貼著彈簧柱塞213時，藉由彈簧柱塞213的位移，則可以改變彈簧132內的起初長度及預張力。當調整重量補償裝置，以用於欲補償的不同重量時，這一點是比較好的。

在另一實施例(未顯示)中，馬達243可以被一線性致動器所取代，此線性致動器具有一個可以直線位移的驅動軸，此驅動軸可以如同上述實施例中所述裝配至此彈簧柱塞213。

參考第五圖，根據本發明第五實施例的重量補償裝置包括一壓力穩定器350，此壓力穩定器包含一壓力放大器352、一壓力調整器354及一壓力儲存器356。

壓力調整器354包含一個階梯狀汽缸376，此汽缸具有一個大直徑部378及一小直徑部380。一階梯狀活塞382係可滑動式地容納於此階梯狀汽缸376內，且具有一個大剖面積的第一表面384及一個小剖面積的第二表面386。階梯狀汽缸376的大直徑部378係透過一管子366而與一幫浦377形成流體相通，其可以藉由一閥體358而控制，以便對應於壓力計362所測量到的管子366內之壓力。階梯狀汽缸376的小直徑部380係透過一管子368而與壓力儲存器356形成流體相通。可藉由一止回閥369而防止管子368內的回流。

壓力儲存器356係透過一管子而與壓力容器249以及第一汽缸1內的第一壓力空間S1形成流體相通。沿著此管子370的流動係藉由一閥體360所控制，以便對應於壓力計364所測量到的管子370內之壓力。可藉由一止回閥388而防止管子370內的回流。

壓力放大器352包含一階梯狀放大器汽缸390，此汽缸具有一大直徑部392與一小直徑部394。一階梯狀放大器活塞396係可滑動式地容納於此放大器汽缸390內，此放大器活塞396具有一個大剖面積的第一表面398及一個小剖面積的第二表面400。

放大器汽缸390的大直徑部392係透過一管子372而與壓力容器249的內部以及第一壓力空間S1形成流體相通。放大器汽缸390的小直徑部394係透過一管子374而與壓力儲存器356形成流體相通。可藉由一止回閥402而防止管子374內的回流。

為了建立此系統，欲被補償的重物(例如：機器工具或機械手臂)被裝附至第一活塞19的活塞桿13，而且，藉由將壓縮空氣引進到壓力容器249、250、251、252與第一壓力空間S1內而加壓這些部位，直到此欲補償的重物恰好被支撐住為止。然後，幫浦377產生操作，使得壓縮空氣被強迫引進到階梯狀汽缸376的大直徑部378。由於階梯狀活塞382的第一表面384比第二表面386更大，所以，在此階梯狀活塞382上存在有一壓力差異，如此一來，便放大了階梯狀汽缸376的小直徑部380內之壓力。如此會導致在階梯狀汽缸376的小直徑部380以及壓力儲存器356內產生較高的壓力。當在壓力計362顯示出壓力儲存器356內達到想要壓力時，閥體358便關閉。當放大器活塞396大致上處於放大器汽缸390的中心位置且第一活塞19大約位於在第一汽缸1內的移動極限之一半時，調整儲存器356內的起初壓力，直到放大器活塞396的第二表面400上之力量恰好平衡第一表面398上的力量為止。

當此系統操作時，由於第一活塞19會上下移動以對應於欲補償的重物之移動，所以，第一壓力空間S1的體積會改變，因此，壓力容器249內的壓力也會改變。此壓力透過管子372而傳送至放大器汽缸390的大直徑部392，因而導致放大器活塞396產生位移。

當第一活塞19的位移引起第一壓力空間S1及壓力容器249內的壓力增加時，放大器活塞396將會朝向放大器汽缸390的小直徑部394位移。如此具有釋放壓力容器249及第一壓力空間S1內的壓力之效果。而且，放大器活塞396的位移具有使壓力儲存器356產生加壓之效果。由於放大器活塞396的第一表面398之剖面積大於第二表面400的剖面積，所以，相較於第一壓力空間S1與壓力容器249內的壓力來說，壓力儲存器356內的壓力會顯著地增加，而提供一個具有高壓流體的儲存體積。

假如第一活塞19然後在相反方向上移動而使得第一壓力空間S1與壓力容器249內的壓力降低至壓力計364上所預設的壓力程度的話，則會打開閥體360，致使來自壓力儲存器356的高壓會被傳送至壓力容器249與第一壓力空間S1。當此壓力增加到一預設程度時，閥體360會再度關閉。以此方式，藉由壓力放大器352的操作，第一壓力空間S1內的壓力大致上在整個活塞桿的移動範圍內可保持固定。因此，用以補償活塞桿13上所裝附的重物之補償力被保持成大致固定，致使，在活塞桿的整個移動範圍內，壓力補償效果會比先前技術裝置更好。

可以了解到，在第五實施例中，第一活塞19的位移所產生之體積變化以及所引起的壓力變化，並未被裝有彈簧的累積器所補償，這一點如同先前的實施例一樣，反而是被壓力放大器352與高壓儲存器356的組合所取代。藉由第一活塞19朝向汽缸頭5的移動，壓力放大器352能夠釋放壓力容器249與第一壓力空間S1內所產生的過多壓力。同樣地，從壓力儲存器356到壓力容器249及第一壓力空間S1的流體運送，能減輕第一活塞19遠離汽缸頭5移動時所引起的壓力降低。在壓力儲存器356中必須存在一個較高的壓力，以便使流體能夠流入壓力容器249及第一壓力空間內，而且，藉由在放大器活塞396的第一表面398與第二表面400的剖面積之間的差異，壓力放大器352能產生出此高壓。當處於平衡狀態時，剖面積之間的差異會]在放大器活塞396上產生壓力差。

在一個未顯示的替代實施例中，省略掉壓力容器249、250、251與252，且增加壓力放大器的體積，致使單獨藉由壓力放大器352的操作，能縮小第一壓力空間S1內的壓力變化。

參考第六圖a及b，根據本發明第五實施例的重量補償裝置可以包括一倍壓器404。倍壓器404包含：一入口406、一出口408及一個設置於汽缸432內的倍壓式活塞412。此倍壓式活塞412是由第一活塞頭450與第二活塞頭452所構成，此兩個活塞頭係藉由一活塞軸458而連接在一起。第一與第二活塞頭450、452係可滑動式地卡合在汽缸432內，且活塞軸454係可滑動式地卡合在一套筒456內，此套筒係被固定於汽缸432內的中央。

汽缸432、套筒456與倍壓式活塞412一起界定出第一、第二、第三與第四容室434、436、438與440。第一容室434係位於汽缸432的第一端與第一活塞頭450之間，而第二容室436係位於第一活塞頭450與套筒456之間。第三容室438係位於套筒456與第二活塞頭452之間，而第四容室440係位於第二活塞頭452與汽缸432的第二端之間。在第一與第二容室434、436內的流體係分別作用於第一活塞頭450的一外表面424與一內表面426上。同樣地，在第三與第四容室438、440內的流體係分別作用於第二活塞頭452的一內表面428與一外表面430上。

放置在此套筒456內的是第一、第二、第三與第四止回閥416、418、420、422。第一與第三止回閥416、420係與第二容室436形成流體相通，而第二與第四止回閥418、422係與第三容室438形成流體相通。而且，第一與第二止回閥416、418係透過一管子442與入口406形成流體相通，而第三與第四止回閥418、422係透過一管子446與出口408形成流體相通。

第一與第四止回閥416、422被定向成使得流體無法從第二容室436流到第三容室438。同樣地，第二與第三止回閥418、420被定向成使得流體無法從第三容室438流到第二容室436。

第一第四容室434、440係分別透過一管子444與管子448而與一控制閥單元414形成流體相通。此控制閥單元414亦透過一管子454而與一大氣通風孔410及入口406形成流體相通，控制閥單元414是一具有兩個位置的四向閥。圖6a所示的第一位置能允許大氣通風孔410與管子448形成流體相通，且允許管子454與管子444形成流體相通。第六圖b所示的第二位置能允許大氣通風孔410與管子444形成流體相通，且允許管子454與管子448形成流體相通。

以下，將說明倍壓器404的操作。當控制閥單元414處於其第一位置(第六圖a)時，在入口406的流體能夠流過管子454、控制閥單元414、管子444，且然後流入第一容室434內。因此，入口壓力會作用於第一活塞頭450的外表面424上。此外，來自入口406的流體起初能夠流過管子442、第一與第二止回閥416、418，且然後流入第二與第三容室436、438。閥控制單元414的第一位置亦透過管子448將大氣通風孔410連接至第四容室440，致使作用於第二活塞頭452的外表面430上之壓力大致上等於大氣壓力。因此，藉由使比大氣壓力更大的入口壓力作用於第一活塞頭450的外表面424及第二活塞頭452的外表面428上，且藉由使大氣壓力作用於第二活塞頭452的外表面430上，倍壓式活塞412起初被迫移動，致使第一活塞頭450朝向此套筒456移動(如第六圖a中的箭頭所示)。此動作能使第二容室436內的流體流經第三止回閥420，而透過管子446流出此出口408外。

第一與第三容室434、438內的壓力作用於第一活塞頭450的外表面424以及第二活塞頭452的內表面428上，反之，第二容室內的壓力僅作用於第一活塞頭450的內表面426上。因此，一旦達成平衡時，第二容室436(因而在出口408)內的流體之壓力會大於第一與第三容室434、438(因而在入口406)內的流體之壓力。

假如第一活塞頭450到達套筒456的話，則藉由一個自動控制機構(未顯示)使得控制閥單元414被切換到其第二位置。在此位置，如第六圖b所示，大氣通風孔係與第一容室434形成流體相通，而入口406係與第二容室436及第四容室440形成流體相通。作用於第二活塞頭452的外表面430以及第一活塞頭450的內表面426上之入口壓力，會使第二活塞頭452朝向套筒456移動(如第六圖b的箭頭所示)。第三容室438內的流體之後續加壓會使第四止回閥422打開。如上所述，在出口408的壓力係大於入口406的壓力，這是因為入口壓力係作用於倍壓式活塞412的兩個表面上，反而，出口壓力僅可抵抗一表面。

假如第二活塞頭452到達套筒456的話，藉由自動控制機構(未顯示)，使得控制閥單元414返回到其第一位置，且重複上述過程。

上述的倍壓器412可以取代第五實施例的倍壓器352。在此情形中，入口406與出口408可以分別連接至管子372與管子374。同樣地，倍壓器412也可以取代第五實施例中的壓力調整器354，在此情形中，入口406與出口408可以分別連接至管子366與管子368。

要知道的是，在不背離本發明的範圍之前提下，仍可以產生出一些改變。例如，本發明的教導可以合併一個或更多習知重量補償裝置的特點或操作型態。

雖然已經顯示並描述了本發明的一些較佳實施例，但是，仍可以根據上述的揭示，構思出很廣泛的修改、變化與替代。在一些情形中，可以使用本發明的一些特點，而不需要對應地使用其他特點。因此，可以理解的是本發明之申請專利範圍係以較為廣泛且與本發明的範圍一致的方式而構成。

<本發明>

1．．．第一汽缸

2．．．第二汽缸

3．．．第二汽缸

4．．．煞車組件

5．．．汽缸頭

6．．．第一開口

7．．．第二開口

8．．．通道

9．．．套筒軸承

10．．．第一低摩擦密封件

11．．．第二低摩擦密封件

12．．．環狀通道

13．．．活塞桿

19．．．第一活塞

20．．．表面

21．．．低摩擦密封件

22．．．低摩擦密封件

25．．．第一汽缸管

26．．．孔洞

29．．．螺紋部

30．．．螺帽

31．．．尾端插塞

32．．．填充元件

33．．．潤滑劑噴灑裝置

34．．．噴嘴出口

44．．．第一凸緣

45．．．第二凸緣

46．．．第一通道

47．．．第二通道

46a．．．連接器

48．．．第一環密封件

49．．．第二環密封件

60．．．固定板

63．．．孔洞

66．．．壓力容器

76．．．第二汽缸管

82．．．第二活塞

84．．．第一低摩擦浮動環密封件

85．．．第二低摩擦浮動環密封件

96．．．推桿

104a．．．中間凸緣

106．．．阻尼元件

110．．．中心孔

126．．．通風空間

130．．．彈簧停止件

132．．．彈簧

152．．．彈簧導引管

158．．．尾端插塞

160．．．螺紋部

161．．．彈簧柱塞

166．．．尾端

167．．．調整桿

173．．．尾端插塞

175．．．螺紋孔

181．．．閉鎖螺帽

183．．．第三活塞

187．．．低摩擦浮動環密封件

189．．．低摩擦浮動環密封件

191．．．導引套筒

195．．．尾端插塞

199．．．流動通道

205．．．閥體

209．．．壓力測量裝置

213．．．彈簧柱塞

219．．．螺帽

227．．．通孔

229．．．通孔

231．．．導引桿

233．．．導引桿

239．．．尾端插塞

242．．．螺紋輸出軸

243．．．馬達

247．．．電子致動器

249．．．壓力容器

250．．．壓力容器

251．．．壓力容器

252．．．壓力容器

350．．．壓力穩定器

352．．．壓力放大器

354．．．壓力調整器

356．．．壓力儲存器

358．．．閥體

360．．．閥體

362．．．壓力計

364．．．壓力計

366．．．管子

368．．．管子

369．．．止回閥

370．．．管子

372．．．管子

374．．．管子

376．．．階梯狀汽缸

377．．．幫浦

378．．．大直徑部

380．．．小直徑部

382．．．階梯狀活塞

384．．．第一表面

386．．．第二表面

388．．．止回閥

390．．．階梯狀放大器汽缸

392．．．大直徑部

394．．．小直徑部

396．．．階梯狀放大器活塞

398．．．第一表面

400．．．第二表面

402．．．止回閥

404．．．倍壓器

406．．．入口

408．．．出口

410．．．大氣通風孔

412．．．倍壓式活塞

414．．．控制閥單元

416．．．第一止回閥

418．．．第二止回閥

420．．．第三止回閥

422．．．第四止回閥

424．．．外表面

426．．．內表面

428．．．內表面

430．．．外表面

432．．．汽缸

434．．．第一容室

436．．．第二容室

438．．．第三容室

440．．．第四容室

442．．．管子

444．．．管子

446．．．管子

448．．．管子

450．．．第一活塞頭

452．．．第二活塞頭

454．．．活塞軸

456．．．套筒

458．．．活塞軸

S1．．．第一壓力空間

S2．．．第二壓力空間

S2a．．．固定體積的第二壓力空間

S2b．．．可變體積的第二壓力空間

S3．．．第三壓力空間

T1．．．彈簧預張力裝置

T2．．．彈簧預張力裝置

T3．．．彈簧預張力裝置

第一圖是具有固定彈簧預張力的重量補償裝置之縱向剖面圖。

第二圖是具有可機械調整的彈簧預張力之重量補償裝置的縱向剖面圖。

第三圖是具有可液壓調整的彈簧預張力之重量補償裝置的縱向剖面圖。

第四圖是具有可電動調整的彈簧預張力之重量補償裝置的縱向剖面圖。

第五圖是具有壓力穩定器的重量補償裝置之縱向剖面圖。

第六圖a是壓力放大器在第一操作狀態下的縱向剖面圖。

第六圖b是壓力放大器在第二操作狀態下的縱向剖面圖。