TWI519717B - 具有轉速可變的泵的施預壓力的油壓驅動器 - Google Patents

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Description

具有轉速可變的泵的施預壓力的油壓驅動器
本發明主要關於申請專利範圍第1項的引文的一種油壓驅動器，特別是用於油壓機(Presse)、塑膠機、彎曲機等者。
這類驅動器設計成至少作二種運動走勢(過程)，亦即一種快速的移送運動(berfuhrungsbewegung)(以下稱「急檔」)及一施力的工作運動(以下稱「壓檔」)。
在先前技術中，舉例而言，在EP 0 785 861 B1發表了一種此類的壓機用的油壓驅動器，此驅動器由一受驅動之流體靜力(hydrostatsch)機[它在一初級壓力管路系統中產生一預定恆定壓力]及一油壓轉換器[它由一油壓馬達及一以機械方式接到該馬達的油壓泵構成]組成。該油壓馬達(宜為可調整者)接到初級壓力管路系統，因此被該流體靜力機驅動。該同樣可調整的油壓泵將一次級壓力管路系統施以一油壓壓力有一加壓缸放入該系統中，其缸室利用閥接到油壓泵的二個油壓接頭。
最後，加壓缸(Presszylinder)的二缸室經由一壓力管路與初級壓力管路系統連接，以將「加壓活塞」(Presskolben)預施以初級壓力(相當於加壓缸之所需之預壓力)。
但事實顯示，要將具有上述構造的油壓轉換器(Transformator)的設置的構想轉用到實用上，在技術上很困難，其結構成本、所需油壓構件的數目、以及它們互相的匹配使這種習知油壓驅動器的經濟效益減少，使得它在業界不能廣為接受。
本發明有鑑於這種先前技術，其目的提供一種上述種類的油壓驅動器，它只要用較少的數目油壓構件就夠了，而在操作時，能量消耗少。
這種目的係利用一種具有申請專利範圍第1項的特徵的油壓驅動器達成。本發明其他有利的特點見於申請專利範圍附屬項。
依此本發明關於一種油壓驅動器，具有一液壓機、一主缸、及一副缸；該液壓機被一電驅動馬達以轉速可變的方式控制，該主缸用於作一建構力量的運動走勢，該副缸用於作一快速的運動走勢。依本發明，該主缸的至少一活塞側被施以一股預定永久壓力，此永久壓力係被一外壓力源及/或由該受驅動馬達以機械方式控制的液壓機在其一壓力接頭上建構起來者，其中該液壓機更藉著在一閉路的循環回路中將壓力媒作選擇性的轉送而依上述二種運動走勢之一分別使主缸及副缸作往復運，該液壓機接在該循環回路之間。
藉著將驅動器施預壓力(宜利用該與運動走勢也有關的液壓機或利用該外壓力源)，所需之壓縮體積大大減少，其中，該驅動器與該以伺服電方式操作之轉速可變的泵(液壓機)的組合構成該二缸的預壓力手段及液壓驅動手段。它可用短的循環時間(Taktzeit)經濟地作節省能量的油壓驅動。
本發明在以下利用一實施例配合附圖詳細說明。
如由以上這些圖所示，本發明的油壓驅動器有一壓力媒源，它呈一種以轉速可變方式驅動的液壓機(1)(設計成泵方式)的形式，為此該泵用機械方式接到一電馬達(2)，液壓機(1)的二個壓力接頭接到一油壓的壓力管路系統，該系統構成一閉路油壓壓力循環回路。
具體言之，有一第一連接管路(3)接到液壓機(1)的一第一壓力接頭，該管路直接通到一主缸(4)的一活塞側的壓力室(環形室)(4a)，有一第二管路(5)接到液壓機(1)的第二壓力接頭，第二管路利用一閥(6)與主缸(4)的一活塞桿側的壓力室(4b)[以下亦稱環形室(4b)]。此處，閥(6)設計成一路徑閥的形式，特別是一3/2路徑切換閥，它具有一第一切換位置，一第二切換位置、及一第三切換位置，在第一切換位置時只讓一股油壓液流從主缸的環形室(4)流往液壓機(1)的方向，在第二切換位置時，該油壓液可沿二個方向流動，在第三切換位置時，連接管路(5)完全阻塞住。
在液壓機(1)與上述路徑切換閥(6)之間有一分枝(7)放入第二連接管路(5)中，該分枝通到一副缸(8)的一活塞桿側的壓力室(8a)。在此，副缸(8)的活塞(8b)的直徑遠小於主缸(4)的活塞(4c)，因此副缸(8)的行程在油壓液相同的體積流大於主缸(4)的行程。此外，主缸與副缸(4)(8)的環形側在理想的情形，其面積的和等於主缸(4)的活塞側的面積。
最後，設有一旁路-或短路管路(9)，它將主缸(4)的活塞 室(4a)與其環形室(4b)連接。有一短路閥(10)在中間接入此旁路管路(9)中。在此處該短路閥設計成路徑切換閥形式，且宜為2/2路徑切換閥。在此短路閥(10)的一第一切換位置，該旁路管路(9)完全(亦即沿二方向)開放，其中在第一第切換位置只能使流體環狀室(4b)經旁路管路(9)流入主缸(4)的活塞室。
在本發明的具體實施例中，具有目前構造的油壓驅動器建入在一壓機中。為此，主缸(4)的活塞桿(4d)以及副缸(8)的活塞桿(8c)與一壓機壓模(11)(它支承成可移動的方式)連接，在壓機壓模(11)上固定著一壓機工具(12)或一沖壓工具。
基本上，依本發明的油壓壓力系統也具有許多安全裝置以避免過壓狀態或者在機壓模(11)意外地下降，但這些裝置在圖中不詳示。因此副缸(8)的環形室(8a)利用二個串聯且受監視的座閥(Sitzventil，英：seat valve)(圖未示)保持安全。如此，可確實防止上壓機工具(12)下降的情事。此外，主缸(4)的活塞室(4a)可受保全防止意外的壓力施加情事，這點可利用圖示之路徑閥(6)(10)本身達成，但也可將液壓機(1)的電驅動馬達(2)作監視而釋放而達成。
為了將系統中的漏洩損失作補償，故有一外壓力源(3)經一閥(14)在液壓機(1)與主缸(4)的活塞室(4a)連接。此閥(14)係為一路徑閥，且宜為2/2路徑的換閥，該路徑切換閥在一第一切換位置時將旁路管路(9)完全開放，而在一第二切換位置時，油壓液只能從環形室(4b)經該旁路管路(9)流入主缸(4)的活塞室(4a)中。
在本發明的油壓驅動器的操作狀態，主缸(4)的至少活塞側的壓力室(4a)經壓力媒源施以一預定之大約恆定(特別是受調節的)油壓壓力。在此，二缸(4)(8)的運動利用轉速可變之受驅動的液壓機(1)將閉路壓力回路中的壓功媒運送而作控制。
對於二缸(4)(8)的運動走勢的控制有決定性者，係為壓力媒經由轉速可變之受驅動的液壓機(1)由各環形室(4b)(8a)供應及導離量，其中壓機的工作行程的運動走勢可在二缸參與的情形下利用閥(6)(10)及該轉速可變之受驅動的(恆定)泵控制。
本發明的油壓驅動器的功能方式可利用附圖說明如下：
依圖1，在該油壓驅動器的靜止狀態[在壓機壓模(11)的拉回裝置時]係位在一切換位置，在此位置時，流體只能從主缸(4)的環形室(4b)流出，而短路閥(10)在一切換位置，在此位置時旁路管路(9)完全開放。此外，液壓機(1)的電驅動馬達(2)關掉。
在此(靜止)位置，壓機壓模(11)的重量利用副缸(8)的活塞室(8a)內的壓力支持，而在主缸(4)的環形室及活塞室(4a)(4b)中，經由短路閥(10)造成壓力平衡。
為了由此(靜止狀態)向入進入急檔，故依圖2，閥(6)切換到完全阻塞的位置，而液壓機(1)被驅動。如此，壓力媒只從副缸(8)的環形室(8a)經管路(5)吸出並送入主活塞(4)的活塞室(4a)中，同時，在主缸室(4a)(4b)之間的壓力經由 一直完全開放的短路閥(10)保持平衡。
由於副缸(8)小於主缸(4)，且泵(1)只對副缸(8)的環形側的體積部分作用，故在預定的體積流時，在相對高的速度造成壓機壓模(11)的向下運動(且稍後還有拉回運動)，即使當液壓機(1)設計成小容積時亦然。此外，可藉著使電驅動馬達(2)在容許範圍短時地超載，可將速度提高以及隨後將壓機力量進一步提高。
一旦壓機工具(12)已抵達一要加工的工作物(15)，則短路閥(10)切換到一切換位置，在此位置只能從主缸(4)的形環室(4b)流出，而閥(6)切換到一切換位置，在此位置時流體可從環形室(4b)流到液壓機(1)。此時，在圖3的狀態，環形室(4b)內的壓力也經由液壓機(1)消解掉，因為主缸的壓力室(4a)環形室(4b)之間不再經短路閥(10)造成壓力平衡，而在主缸(4)的活塞室(4a)中的壓力則維持不變或升高，換言之，主缸(4)的活塞側並不作大幅壓縮，而係使原來的壓機力量利用缸(4)(8)的環形側的壓應力產生。由於主缸室(4a)(4b)之間不再有壓力平衡，故在體積流保持相同的情形下，主缸(4)繼續作的壓迫運動所作之下降運動的速度遠小於在先前急檔之時的速度。
要將壓機過程結束，係依圖4將閥(6)切換到一切換位置，然後，流體在連接管路(5)中可沿二方向流動。亦即流向主缸(4)的環形室(4b)及從環形室流出。在此情形，主缸室(4a)(4b)與副缸(8)的環形室(8a)之間的壓力經連接管路(5)和分枝(7)造成平衡，其中，同時能量可經電驅動馬達(2)回 收。
最後可將壓機壓模(11)拉回，其方式係圖5所示，將閥(6)切換到一切換位置，在此位置只能從主缸(4)的環形室(4b)流出，而短路閥(10)則切換到一切換位置，在此位置旁路管路(9)完全(沿二方向)開放。
如果在此狀態液壓機的被驅動，以將壓力媒從主缸(4)的活塞室(4a)抽出，則抽出的壓力媒在二主缸室(4a)(4b)的壓力完全平衡的情形被入副缸(8)的環形室(8a)中，副缸再用高速將壓機壓模(11)拉回。
在上述的油壓驅動器，液壓機(1)可用突緣靠到一閥塊(圖不詳示)，該閥塊包含驅動器的功能閥或安全閥，在驅動器上可再構建電馬達以將泵驅動。此單元可再建構在一液壓機上，如此可造成特別緊密的驅動軸線。
(1)‧‧‧液壓機
(2)‧‧‧電馬達
(3)‧‧‧第一連接管路
(4)‧‧‧主缸
(4a)‧‧‧壓力室(環形室、活塞室)
(4b)‧‧‧環形室
(4c)‧‧‧活塞
(4d)‧‧‧活塞桿
(5)‧‧‧第二連接管路
(6)‧‧‧閥
(7)‧‧‧分枝
(8)‧‧‧副缸
(8a)‧‧‧壓力室(活塞室)
(8b)‧‧‧活塞
(8c)‧‧‧活塞桿
(9)‧‧‧旁路或短路管路
(10)‧‧‧路徑閥
(11)‧‧‧機機壓模
(12)‧‧‧壓機工具
(13)‧‧‧外壓力源
圖1係本發明一較佳實施例之一油壓驅動器在靜止狀態(在預壓力下)的原理管路圖；圖2係圖1的油壓驅動器在「急檔」向下的原理管路圖；圖3係圖1的油壓驅動器在「急檔」的原理管路圖；圖4係圖1的油壓驅動器在一再壓縮階段的原理管路圖。
(1)‧‧‧液壓機
(2)‧‧‧電馬達
(3)‧‧‧第一連接管路
(4)‧‧‧主缸
(4a)‧‧‧壓力室(環形室、活塞室)
(4b)‧‧‧環形室
(4c)‧‧‧活塞
(4d)‧‧‧活塞桿
(5)‧‧‧第二連接管路
(6)‧‧‧閥
(7)‧‧‧分枝
(8)‧‧‧副缸
(8a)‧‧‧壓力室(活塞室)
(8b)‧‧‧活塞
(8c)‧‧‧活塞桿
(9)‧‧‧旁路或短路管路
(10)‧‧‧路徑閥
(11)‧‧‧機機壓模
(12)‧‧‧壓機工具

Claims (4)

  1. 一種油壓驅動器，具有一液壓機(1)、一主缸(4)、及一副缸(5)：該液壓機(1)被一電驅動馬達(2)以轉速可變的方式控制，該主缸(4)用於作一建構力量的運動走勢，該副缸(8)用於作一快速的運動走勢，其特徵在：該主缸(4)的至少一活塞側被施以一股預定永久壓力，此永久壓力係被一外壓力源(13)及/或由該受驅動馬達(2)以機械方式控制的液壓機(1)在其一壓力接頭上建構起來者，其中該液壓機(1)更藉著在一閉路的循環回路中將壓力媒作選擇性的轉送而依上述二種運動走勢之一分別使主缸(4)及副缸(8)作往復運動，該液壓機(1)接在該循環回路之間，該液壓機(1)的另一壓力接頭接到主缸(4)的活塞桿側的一環形室(4b)及副缸(8)的活塞桿側的一環形室(8a)，該閉路循環回路的一連接管路(5)在液壓機(1)與主缸的環形室(4b)之間接一閥，且宜為一路徑切換閥(6)，且該閉路的循環回路有一旁路管路，它將主缸的環形室(4a)與主缸的環形室(4b)連接，且有一短路閥(10)由中間接到該旁路管路。
  2. 如申請專利範圍第1項之油壓驅動器，其中：該閥為一3/2路徑切換閥，具有一第一切換位置、一第二切換位置、及一第三切換位置，在第一切換位置時只讓一股油壓液流從主缸的環形室(4b)流往液壓機(1)的方向，在第二切換位置時，該油壓液流可沿二個方向流動，在第三切換位置時，連接管路(5)完全阻塞住。
  3. 如申請專利範圍第1項之油壓驅動器，其中：該短路閥(10)為一2/2路徑切換閥，該路徑切換閥在一第一切換位置時將從旁路管路(9)完全開放，而在一第二切換位置時，油壓液只能從環形室(4b)經該旁路管路(9)流入主缸(4)的環形室(4a)中。
  4. 如申請專利範圍第1或第2項之油壓驅動器，其中：該主缸(4)和副缸(8)的活塞桿側(4b)(8a)的總面積和主缸(4)的活塞側(4a)面積相同。
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