TWI449592B - Liquid static pressure rotary recharging energy saving device - Google Patents

Description

液靜壓轉盤回生充電節能裝置

本發明是有關於一種加工機械，特別是指一種液靜壓轉盤回生充電節能裝置。

如圖1所示，現有一種液靜壓轉盤裝置，包含一液靜壓軸承1、一軸設在該液靜壓軸承1內部的驅動軸2、一油壓供應單元3及一制動單元4。該液靜壓軸承1內部設有多數油腔101，該驅動軸2具有一轉盤201及一制動盤202，該油壓供應單元3具有一馬達301、一受該馬達301驅動的泵浦302、一連接在該泵浦302與該等油腔101之間的油路303及一安裝在該油路303的蓄壓器304。該制動單元4具有一對分設在該制動盤202兩側的缸體401、一對可相對於該缸體401伸縮的制動件402及一對分別提供該等制動件402彈出彈力的彈簧403，該等缸體401與該油路303相接通。

在正常狀態下，該馬達301驅動該泵浦302運轉，透過該油路303將液壓油導入該等油腔101中，使得該驅動軸2與該液靜壓軸承1之間形成有油膜，即可提供該驅動軸2順暢轉動。

當發生停電或跳電的狀況時，該馬達301與該泵浦302因停電而停止運轉，此時，利用該蓄壓器304雖可使該等油腔101中的液壓維持一段時間，但該驅動軸2會因為慣性作用而保持在旋轉狀態。由於液靜壓軸承1大都應於大 型轉盤201，該液靜壓軸承1幾乎無法消耗該驅動軸2的旋轉動能，若要藉由該蓄壓器304維持該等油腔101中液壓油之液壓至該驅動軸2停止，則需要極大的蓄壓器304或極多的蓄壓器304，大幅提高成本及空間配置的難度。另外，若要直接利用該制動單元4的該等制動件402箝制該制動盤202，且使該驅動軸2可在短時間內停止，則需要極大的制動力，一樣會大幅提高制動單元4的製造成本、維護成本、設計難度，設計不當可能造成液靜壓傳動機構受損。

因此，本發明之目的，即在提供一種利用轉動力可回收充電且可因應正常供電與停電時的需求，以達到節能及安全防護目的之液靜壓轉盤回生充電節能裝置。

於是，本發明之液靜壓轉盤回生充電節能裝置，包含一液靜壓軸承、一轉軸單元、一驅動單元、一油壓供應單元及一回生充電單元。該液靜壓軸承具有一沿一軸線設置的軸孔及一圍繞該軸線且與該軸孔相連通的油腔，該轉軸單元軸設在該軸孔中，並具有一對應該油腔的軸桿段及一固設在該軸桿段一端且位於該液靜壓軸承上方的轉盤，該驅動單元可驅動該轉軸單元轉動，該油壓供應單元具有一馬達、一受該馬達驅動的泵浦、一連接在該泵浦與該油腔之間的第一油路及一安裝在該第一油路的蓄壓器，該回生充電單元具有一連接並受該軸桿段連動的離合器、一連接並可受該離合器驅動而轉動的傳動件及一連結該傳動件且 可將該傳動件的轉動動能轉換成電能的發電器，正常運轉時，該切換開關斷開該發電器與該馬達的電連結，該發電器能提供其他部位或裝置的電力消耗，斷電時，該切換開關導通該發電器與該馬達，該發電器用於供給該馬達電力。

本發明之功效：利用該回生充電單元的設置，可適時地將該轉軸單元的轉動動能轉換成電能，且在電力停止供給時，可使該馬達與該泵浦維持一段運轉時間，使該第一油路的液壓油之液壓繼續保持一段時間，可使該轉軸單元與該液靜壓軸承不會磨損。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

如圖2所示，本發明液靜壓轉盤回生充電節能裝置之一較佳實施例，包含一液靜壓軸承10、一轉軸單元20、一驅動單元30、一油壓供應單元40、一回生充電單元50及一制動單元60。

該液靜壓軸承10具有一沿一軸線L設置的軸孔11及多數圍繞該軸線L且與該軸孔11相連通的油腔12。

該轉軸單元20軸設在該軸孔11中，並具有一對應該等油腔12的軸桿段21、一固設在該軸桿段21頂端且位於該液靜壓軸承10上方的轉盤22及一固設在該軸桿段21底端位於該液靜壓軸承10下方的制動盤23。

該驅動單元30可驅動該轉軸單元20轉動，本實施例之驅動單元30可為一驅動馬達31與一皮帶輪組32的組合，亦可為一驅動馬達與一齒輪組的組合(圖未示)。

該油壓供應單元40具有一馬達41、一受該馬達41驅動的泵浦42、一連接在該泵浦42與該等油腔12之間的第一油路43、一安裝在該第一油路43的蓄壓器44及一連接在該第一油路43的第二油路45。

該回生充電單元50具有一連接並受該軸桿段21連動的離合器51、一連接並可受該離合器51驅動而轉動的傳動件52、一連結該傳動件52且可將該傳動件52的轉動動能轉換成電能的發電器53及一切換開關54，該傳動件52可為皮帶輪組與皮帶的組合，亦可為齒輪組與導桿的組合，該發電器53用於供給該馬達41電力。在正常供電狀態下，且在該轉軸單元20減速至停止的期間，該離合器51可由呈離的狀態切換呈合的狀態，且使該轉軸單元20的動力經由該離合器51傳遞至該傳動件52，且藉由該傳動件52與該發電器53將轉動動能轉換成電能，此時，該切換開關54斷開該發電器53與該馬達41的電連結。在電力停止供給狀態下，該離合器51隨即切換呈合的狀態，且使該轉軸單元20的動力經由該離合器51傳遞至該傳動件52，且藉由該傳動件52與該發電器53將轉動動能轉換成電能，此時，該切換開關54導通該發電器53與該馬達41。

該制動單元60具有一對分設在該制動盤23兩側的制動器61及一設置在該第二油路45上且用以控制該等制動 器61的控制器62，該等制動器61各具有一與該第二油路45導通的缸體611、一可相對於該缸體611伸縮的制動件612及一可提供該制動件612朝該制動盤23彈抵的彈性件613，本實施例的控制器62為四口二位電磁換向閥，正常狀態下，可控制該第二油路45之液壓油引入該等缸體611，當液壓油之液壓低於該液靜壓軸承10之所需之工作壓力或該轉軸單元20的轉速低於一設定轉速時，該控制器62切換液壓油流向，並控制液壓油自該等缸體611引出。

再如圖2所示，在正常供電狀態下，該油壓供應單元40的馬達41驅動該泵浦42，且可使該第一油路43、該蓄壓器44與該第二油路45之液壓油都具有相當液壓。此時，該等油腔12中會導入液壓油，且使該轉軸單元20的軸桿段21與該液靜壓軸承10之間形成有油膜，即可提供該轉軸單元20順暢轉動。且正常供電時，該控制器62受控制可使該第二油路45之液壓油引入該等缸體611，該等制動器61常保持在與該制動盤23分離的一鬆釋狀態。

且如圖2之實線所示，該等制動件612受液壓油之液壓作用，可常保持在與該制動盤23分離的鬆釋狀態(此時，該等彈性件613呈被壓縮狀態)。

當該轉軸單元20減速至停止的期間，可控制該離合器51由離的狀態切換呈合的狀態，該轉軸單元20的動力可透過該離合器51驅動該傳動件52產生轉動，且該切換開關54斷開該發電器53與該馬達41的電連結，該傳動件52的轉動動力可利用該發電器53轉換成電能，除了可儲備電能 外，還能提供其他部位或裝置的電力消耗。

當加工機跳電、停電，且導致該馬達41停止運轉時，該轉軸單元20仍會因慣性作用而繼續旋轉，此時，藉由該蓄壓器44可使該第一油路43、該等油腔12中的液壓油維持足夠的液壓，且使該等油腔12中的液壓油之液壓不會瞬間降壓，斷電的同時，該切換開關54導通該發電器53與該馬達41，該離合器51會同時作用並隨即轉換呈合的狀態，且使該轉軸單元20的轉動動力透過該離合器51傳遞至該傳動件52，並利用該發電器53產生電能，此一電能與正常運轉時所儲備之電能可充分提供該馬達41與該泵浦42運轉所需之電能。

當該油壓供應單元40之液壓油之液壓低於該液靜壓軸承10所需之工作壓力，或該轉動單元20的轉速低於設定轉速時，該控制器62會切換液壓油流向，該等缸體611中之液壓油洩壓，且該等制動件612受該等彈性件613之彈力作用，可由鬆釋狀態轉換成一對該制動盤23產生制動的制動狀態(如圖2假想線所示)，該轉軸單元20隨即停止運轉，所以不會受到轉動慣性作用而繼續轉動，且可避免該轉軸單元20與該液靜壓軸承10產生磨耗損壞。

因此，本發明之功效可歸納如下：

一、在正常運轉時，利用該回生充電單元50可將該轉動單元20減速至停止期間的旋轉動能轉換成電能，除了可儲備電能外，還能提供其他部位或裝置的電力消耗。

二、在電力停止供給狀態下，該離合器51隨即切換呈 合的狀態，且使該轉軸單元20的慣性轉動動力透過該離合器51傳遞至該傳動件52，且利用該回生充電單元50將轉動動能轉換成電能，以及正常運轉時所儲備之電能，可充分提供該馬達41與該泵浦42運轉所需之電能，因此，在斷電時，不會造成該液靜壓軸承10與該轉軸單元20的磨損。

三、在電力停止供給狀態下，利用回生充電及正常運轉時所儲備之電能，可充分提供該馬達41與該泵浦42運轉所需之電能，所以利用小型該蓄壓器44即可維持該等油腔12中液壓油之液壓，可降低成本。

四、該轉軸單元20之旋轉動能經由該回生充電單元50可轉換成電能，不但可取代該馬達41動力維持該等油腔12中液壓油之液壓一段時間，且旋轉動能轉化成液壓能的同時即可對該轉軸單元20產生制動作用。

五、利用旋轉動能轉化成電能時的制動作用，可將該轉軸單元20的高轉速降至低轉速，所以利用小型之制動單元60即可達到制動效果，大幅降低該制動單元60的成本及該制動單元60的設計難度，維護成本也會大幅降低。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

10‧‧‧液靜壓軸承

L‧‧‧軸線

11‧‧‧軸孔

12‧‧‧油腔

20‧‧‧轉軸單元

21‧‧‧軸桿段

22‧‧‧轉盤

23‧‧‧制動盤

30‧‧‧驅動單元

31‧‧‧驅動馬達

32‧‧‧皮帶輪組

40‧‧‧油壓供應單元

41‧‧‧馬達

42‧‧‧泵浦

43‧‧‧第一油路

44‧‧‧蓄壓器

45‧‧‧第二油路

50‧‧‧回生充電單元

51‧‧‧離合器

52‧‧‧傳動件

53‧‧‧發電器

54‧‧‧切換開關

60‧‧‧制動單元

61‧‧‧制動器

611‧‧‧缸體

612‧‧‧制動件

613‧‧‧彈性件

62‧‧‧控制器

圖1是現有一種液靜壓轉盤裝置的平面組合示意圖； 及圖2是一平面組合示意圖，說明本發明液靜壓轉盤安全油路裝置的一較佳實施例。

10‧‧‧液靜壓軸承

L‧‧‧軸線

11‧‧‧軸孔

12‧‧‧油腔

20‧‧‧轉軸單元

21‧‧‧軸桿段

22‧‧‧轉盤

23‧‧‧制動盤

30‧‧‧驅動單元

31‧‧‧驅動馬達

32‧‧‧皮帶輪組

40‧‧‧油壓供應單元

41‧‧‧馬達

42‧‧‧泵浦

43‧‧‧第一油路

44‧‧‧蓄壓器

45‧‧‧第二油路

50‧‧‧回生充電單元

51‧‧‧離合器

52‧‧‧傳動件

53‧‧‧發電器

54‧‧‧切換開關

60‧‧‧制動單元

61‧‧‧制動器

611‧‧‧缸體

612‧‧‧制動件

613‧‧‧彈性件

62‧‧‧控制器

Claims (3)

1. 一種液靜壓轉盤回生充電節能裝置，包含：一液靜壓軸承，具有一沿一軸線設置的軸孔及一圍繞該軸線且與該軸孔相連通的油腔；一轉軸單元，軸設在該軸孔中，並具有一對應該油腔的軸桿段及一固設在該軸桿段一端且位於該液靜壓軸承上方的轉盤；一驅動單元，可驅動該轉軸單元轉動；一油壓供應單元，具有一馬達、一受該馬達驅動的泵浦、一連接在該泵浦與該油腔之間的第一油路及一安裝在該第一油路的蓄壓器；及一回生充電單元，具有一連接並受該軸桿段連動的離合器、一連接並可受該離合器驅動而轉動的傳動件、一連結該傳動件且可將該傳動件的轉動動能轉換成電能的發電器及一切換開關，正常運轉時，該切換開關斷開該發電器與該馬達的電連結，該發電器能提供其他部位或裝置的電力消耗，斷電時，該切換開關導通該發電器與該馬達，該發電器用於供給該馬達電力。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之液靜壓轉盤回生充電節能裝置，其中，該轉軸單元還具有一固設在該軸桿段另一端且位於該液靜壓軸承下方的制動盤，該油壓供應單元還具有一連接在該第一油路的第二油路，該回生充電節能裝置還包含一制動單元，該制動單元具有一對分設在該制動盤兩側的制動器及一設置在該第二油路上且用 以控制該等制動器的控制器，該等制動器各具有一與該第二油路導通的缸體、一可相對於該缸體伸縮的制動件及一可提供該制動件朝該制動盤彈抵的彈性件，該控制器可控制該等制動器受第二油路供給之液壓油之液壓作用常保持在與該制動盤分離的一鬆釋狀態，且液壓油之液壓消除時，該等制動件受到該等彈性件之彈力作用可由鬆釋狀態轉換成一對該制動盤產生制動的制動狀態。
3. 根據申請專利範圍第2項所述之液靜壓轉盤回生充電節能裝置，其中，該制動單元的控制器為電磁換向閥。