TWI625176B - 節能液壓成形設備 - Google Patents

Abstract

本發明關於一種節能液壓成形設備，包括一節能壓缸、一儲能容器、一壓盤、一上模及一上升油壓缸。該上模是固定在該壓盤上。該節能壓缸是用來推動該壓盤及上模上移。該儲能容器是供應該節能壓缸所需要的動力。在該壓盤及上模下移過程中，該壓盤及該上模的總和重力會對該儲能容器內部的工作流體增壓，以使該儲能容器內部壓力逐漸提昇到一預定壓力。等到該壓盤及上模由該上升油壓缸推動上移時，該儲能容器就藉由該預定壓力所產生的動力來驅動該節能壓缸，以使該節能壓缸輔助推動該壓盤及上模上移，藉以減輕該上升油壓缸的工作負荷，達到節省電力及降低成本之目的。

Description

節能液壓成形設備

本發明與液壓成形設備有關，尤指一種節能液壓成形設備。

為了將複合材料或金屬材料製造成預定形狀的製品，液壓成形機是不可或缺的，常見者諸如深抽鈑金成形機、高速鍛造機、油壓折床、連續模壓機、複合材料/塑料射出成形機⋯⋯等等。這類的液壓成形機通常具有上下相對的一壓盤及一底座，以及一液壓驅動控制系統。該壓盤底部供裝設一成形模具的一上模，該底座則供裝設該成形模具的一下模。在該液壓驅動控制系統的驅動與控制之下，該壓盤會從一原位置下移到一閉合位置，以使該上模與下模完成閉合。隨後，該壓盤再上移返回該原位置，以使該上模與下模分開，此時，成形於該成形模具內的製品就可取出，如此，即完成該製品的液壓成形作業。

然而，隨著的製品尺寸變大，例如一汽車引擎室蓋、或一汽車車殻，該液壓成形機所需要的壓盤、底座及成形模具都會相對變大、變重，使得該液壓驅動控制系統所需使用的驅動裝置，例如油壓缸、油泵、電動馬達等，在尺寸及功能規格上也需要對應變大，所消耗的電力也會因此變多，尤其是在該壓盤上移返回原位的階段，因為該壓盤及上模兩者的總和重量經常高達數十噸或百噸，為保持該壓盤與上模按預定的速度上升，需採取多組或驅動能力大的驅動裝置來驅動該壓盤與上模的上移，這不但會消耗很多電力，也會提高製造成本，此等問題亟待解決。

鑒於習知液壓成形機的高噸位壓盤與上模於上移階段需要大量消耗電力，及需要採取多組或驅動能力大的驅動裝置的問題，本發明提供一種節能液壓成形設備，藉以解決前述問題。

更詳而言之，本發明之節能液壓成形設備包括一液壓驅動控制系統及上、下相對的一壓盤及一底座，該壓盤及底座分別用以裝設一上模與一下模，該液壓驅動控制系統包括一油箱、一主油壓缸、一上升油壓缸及一油壓動力單元。該主油壓缸及上升油壓缸均連接該壓盤，且都藉由管路連接該油箱。該油壓動力單元藉由管路連接該油箱、該主油壓缸及該上升油壓缸，且能在該上模與該下模即將閉合時提供油壓動力給該主油壓缸，以使該主油壓缸經由該壓盤加壓於該上模而完成上模與下模的閉合，及能在開模時提供油壓動力給該上升油壓缸，以使該上升油壓缸帶動該壓盤及上模上移離開該下模。該液壓驅動控制系統還包括一節能壓缸及一儲能容器，此二者可選擇油或氣體作為其工作流體，故該節能壓缸可為一油壓缸或一氣壓缸。其中，該節能壓缸連接該壓盤，該儲能容器藉由管路連接該節能壓缸，並能在該壓盤及上模下移階段中，利用該壓盤及該上模的總和重力使其內部的工作流體增壓到一預定壓力，及在該壓盤及上模上移返回原位的階段中，利用該預定壓力來輔助該節能壓缸推動該壓盤及上模上移。其中，該預定壓力小於該壓盤及上模的總和重力。更佳地，該儲能容器可為一蓄壓器。

較佳地，該液壓驅動控制系統可再包括一壓力偵測器及一補充裝置。該壓力偵測器係藉由管路連接該儲能容器，並能在偵測到該儲能容器內的工作流體的壓力小於或等於一預設值時傳送一補充信號，及在偵測到該儲能容器內的工作流體的壓力大於該預設值時傳送一停止信號。該補充裝置係藉由管路連接該儲能容器，並能在收到該補充信號時對該儲能容器補充工作流體，及在收到該停止信號時停止補充，藉以讓該儲能容器內的工作流體恢復到原有之量。

較佳地，該油壓動力單元較佳是包括一電動馬達及一雙向油壓泵，該雙向油壓泵藉由管路連接該油箱、該主油壓缸及該上升油壓缸，該電動馬達帶動該雙向油壓泵，以將該油箱中的工作油打入該主油壓缸或該上升油壓缸。更佳地，該主油壓缸係為靠油壓動力只能實現一個方向運動的單向油壓缸，且該方向為該壓盤下移之方向。

其中，該補充裝置較佳還包括一電動馬達及一油壓泵，該油壓泵藉由管路連接在該油箱與該儲能容器，該電動馬達帶動該單向油壓泵，以將該油箱中的工作油補入該儲能容器。更佳地，該油壓泵係為一單向油壓泵。

相對於先前技術，本發明之節能液壓成形設備於該壓盤及上模的下移階段，可利用該壓盤與上模的重量將該儲能容器增壓到一預定壓力，並利用該預定壓力驅使上述節能壓缸輔助推動該壓盤與上模的移，以節省電力，並可選用較少組或驅動能力較低的驅動裝置，以降低製成本，解決習知液壓成形機上述問題。

而於該壓盤的上移階段則利用該儲能容器所儲存的該能量的釋放，輔助該壓盤的上移，如此，便能減少該壓盤與上模於上移階段所消耗的電力，同時也使得該液壓驅動控制系統可採取較少或驅動能力較低的驅動裝置，從而節省能源及降低製造成本，解決習知液壓成形機的上述問題。

圖1及2係顯示本發明之節能液壓成形設備的一較佳實施例的系統示意圖，且在此較佳施實施例中，也省略此類液壓成形設備所慣用的機台（例如龍門機台）、控制閥及相關油壓零件的說明，僅就與本發明相關的部份為說明。

如圖1所示，該節能液壓成形設備包括一液壓驅動控制系統1、一高噸位的壓盤2、及一底座3。該壓盤2及底座3上、下相對地設置於該機台（圖中未示），且分別用以裝設一成形模具的一上模41與一下模42。該液壓驅動控制系統1較佳係為一種油壓系統，其包括藉由管路連接的一油箱10、至少一主油壓缸11、至少一上升油壓缸12、一油壓動力單元13、至少一節能壓缸14、至少一儲能容器15、一壓力偵測器16及一補充裝置17。其中：

該油箱10內部係存放該液壓驅動控制系統1於運作時所需要的工作油。該主油壓缸11、上升油壓缸12及節能壓缸14的活塞桿係連接該壓盤2，用以帶動該壓盤2往、返一原位置（如圖1所示之位置）及一閉合位置（如圖2所示之位置），這些油壓缸的數量都可視實際需求決定，不以圖中所示的數量為限。

如圖1所示，該儲能容器15藉由管路與節能壓缸14連接，且該儲能容器15內、節能壓缸14的活塞下方空間內及兩者間的管路內，會充滿工作流體（例如油或氣體）。當原料（例如一塊鋼板或複合材料板）被置於下模42之後，就可開始令該壓盤2及上模41下移，此時，該壓盤2及上模41係藉其本身的總和重量所對應的總和重力而下移，等到該上模41即將與該下模42閉合時，該油壓動力單元13才開始運作，以提供油壓動力給該主油壓缸11，以使該主油壓缸11經由該壓盤2加壓於該上模41，進而與該下模42完成閉合，如圖2所示。此時，一具有預定形狀的金屬或複合材料製品即被形成於該成形模具內。

在此實施例中，該油壓動力單元13包括一電動馬達130及一油壓泵131，該油壓泵131在此實施例中係為一雙向油壓泵，其連接在該油箱10與該主油壓缸11。該電動馬達130係帶動該油壓泵131，用以將該油箱10中的工作油打入該主油壓缸11，以使該主油壓缸11推動該壓盤2下移，並因此加壓該上模41，使其與下模42完成閉合。該主油壓缸11較佳為一種靠油壓力只能實現一個方向運動的單向油壓缸，例如一柱塞式油壓缸。

請再參見圖1，在該壓盤2及上模41藉其總和重力下移的過程中，會拉動該兩節能壓缸14的活塞桿下移，此時，該兩節能壓缸14的活塞下方空間的工作流體會受到該活塞的壓迫而灌入該儲能容器15，使得該儲能容器15的內部壓力昇高，這相當於是在對該儲能容器15增壓。隨著該壓盤2及上模41的下移，該儲能容器15的內部壓力會被該壓盤2及上模41逐漸增壓到一預定壓力。其中，該預定壓力需小於該壓盤2及上模41的總和重力，例如，可將該預定壓力的大小設定為該總和重力的1/2或1/3，避免該壓盤2及上模41的下移速度變得太慢。簡言之，該儲能容器15係在該壓盤2及上模41下移階段中，將該壓盤2及上模41於下移時的重力轉換成能量（油壓能或氣壓能）並予以儲存。在此實施例中，該兩節能壓缸14係選用油壓缸，故該兩節能壓缸14係連接該儲能容器15與該油箱10，且該工作流體係為工作油。其中，該儲能容器15可選用內部具有氣囊的蓄壓器（或稱蓄能器），但不此為限，例如，該儲能容器15也可選用內部沒有氣囊的高壓容器。

請參閱圖2，在此實施例中有2支上升油壓缸12分別位於該兩節能壓缸14的外側，且該兩上升油壓缸12分別連接於該油壓泵131。在該製品被成形之後，該電動馬達130隨即帶動該油壓泵131，用以將該油箱10中的工作油打入該兩上升油壓缸12，以使該兩上升油壓缸12帶動該壓盤2上移返回如圖1所示的該原位，此時該成形模具的上模41與下模42相對分開而處於開模狀態，以使該製品得以取出。

在該壓盤2及上模41被該兩上升油壓缸12推動上移的階段中，該儲能容器15內部的工作流體即藉由該預定壓力而循圖2所示箭號方向輸入到該兩節能壓缸14，並因此驅使該兩節能壓缸14推動該壓盤2及上模41上移，這表示，於該壓盤2上移階段中，除了受到該兩上升油壓缸12的推動之外，還受到該節能壓缸14的輔助推動。換言之，該儲能容器15此時釋放能量來推動該兩節能壓缸14產生輔助動力，以協助該兩上升油壓缸12推動該壓盤2上移返回該原位置。

從上述說明可知，該儲能容器15係於該壓盤2與上模41的每次下移階段中，將該壓盤2及上模41的總和重力轉換成能量（油壓能或氣壓能）並予以儲存，並於該壓盤2的每次上移階段中，利用所儲存的能量供應動力給該兩節能壓缸14，以使該兩節能壓缸14輔助推動該壓盤2上移。由於僅利用該壓盤2及上模41的總和重力讓該儲能容器15增壓到該預定壓力，沒有使用動力裝置（例如由電動馬達所帶動的油壓泵），故能省電力的消耗。而於該壓盤2及上模41的每次上移階段中，由於該兩節能壓缸14是利用該儲能容器15的該預定壓力來輔助推動該壓盤2及上模41上移，故該兩上升油壓缸12的工作負荷得以減輕，這表示該電動馬達130、油壓泵131、及兩上升油壓缸12等驅動裝置的數量可相對較少，或是可選用驅動能力較低的驅動裝置，以降低製造成本。

如圖1所示，該儲能容器15還連接該補充裝置17，且兩者之間還連接該壓力偵測器16。在此實施例中，該補充裝置17包括一電動馬達170及一油壓泵171，該油壓泵171係為一單向油壓泵，其連接在該油箱10與該儲能容器15之間。若該壓力偵測器16所偵測到的壓力小於或等於一預設值時，表示該儲能容器15內的工作流體，已因洩漏而減少，故需加以補充。此時，該壓力偵測器16即傳送一補充信號給該電動馬達170，以啟動該電動馬達170去帶動該油壓泵171，用以將該油箱10中的工作油（工作流體）補入該儲能容器15內，一旦其中的工作流體被補充到恢復原有之量時，該壓力偵測器16就會因為所偵測到的壓力已高於該預設值而傳送一停止信號給該電動馬達170，以使該電動馬達170停止運作而令該油壓泵171不再補充工作流體。

圖3顥示本發明節能液壓成形設備的另一個較佳實施例，其結構及運作大致相同於圖1、2所示的節能液壓成形設備，不同之處主要在於，該另一個較佳實施例的液壓驅動控制系統1a的兩節能壓缸14a是選用氣壓缸，故該兩節能壓缸14a與儲能容器15a內部的工作流體是氣體，且該兩節能壓缸14a所連接的補充裝置17a是一氣壓供應源，例如一空氣壓縮機，而壓力偵測器16a是用來偵測該氣體（工作流體）的壓力。

綜上所述可知，本發明之節能液壓成形設備可利用上述壓盤與上模的重量將該儲能容器增壓到一預定壓力，並利用該預定壓力驅使上述節能壓缸輔助推動該壓盤與上模的移，達成節省電力及可選用較少組或驅動能力較低的驅動裝置之功效，以降低製成本，解決習知液壓成形機於其壓盤及上模上移階段需要大量消耗電力及需要採取多組或驅動能力較高的驅動裝置等問題。

1、1a‧‧‧液壓驅動控制系統
10‧‧‧油箱
11‧‧‧主油壓缸
12‧‧‧上升油壓缸
13‧‧‧油壓動力單元
130‧‧‧電動馬達
131‧‧‧油壓泵
14、14a‧‧‧節能壓缸
15、15a‧‧‧儲能容器
16、16a‧‧‧壓力偵測器
17、17a‧‧‧補充裝置
170‧‧‧電動馬達
171‧‧‧油壓泵
2‧‧‧壓盤
3‧‧‧底座
41‧‧‧上模
42‧‧‧下模

圖1係本發明節能液壓成形設備之一較佳實施例的系統示意圖（壓盤2位於原位置）。 圖2係本發明節能液壓成形設備之該較佳實施例的系統示意圖（壓盤2位於閉合位置）。 圖3係本發明之節能液壓成形設備另一較佳實施例的系統示意圖（壓盤2位於原位置）。

Claims (8)

1. 一種節能液壓成形設備，包括一液壓驅動控制系統及上、下相對的一壓盤及一底座，該壓盤及底座分別用以裝設一上模與一下模，該液壓驅動控制系統包括： 一油箱，內部儲存有工作油； 一主油壓缸，連接該壓盤及藉由管路該油箱； 一上升油壓缸，連接該壓盤及藉由管路連接該油箱； 一主油壓動力單元，藉由管路連接該油箱、該主油壓缸及該上升油壓缸，且能在該上模與該下模即將閉合時提供油壓動力給該主油壓缸，以使該主油壓缸經由該壓盤加壓於該上模而完成上模與下模的閉合，及能在開模時提供油壓動力給該上升油壓缸，以使該上升油壓缸帶動該壓盤及上模上移離開該下模； 一節能壓缸，連接該壓盤； 一儲能容器，藉由管路連接該節能壓缸，並能在該壓盤及上模下移階段中，利用該壓盤及該上模的總和重力使其內部的工作流體增壓到一預定壓力，及在該壓盤及上模上移返回原位的階段中，利用該預定壓力來輔助該節能壓缸推動該壓盤及上模上移，其中，該預定壓力小於該壓盤及上模的總和重力； 一壓力偵測器，係藉由管路連接該儲能容器，並能在偵測到該儲能容器內的工作流體的壓力小於或等於一預設值時傳送一補充信號，及在偵測到該儲能容器內的工作流體的壓力大於該預設值時傳送一停止信號；及 一補充裝置，係藉由管路連接該儲能容器，並能在收到該補充信號時對該儲能容器補充工作流體，及在收到該停止信號時停止補充，藉以讓該儲能容器內的工作流體恢復到原有之量。
2. 如申請專利範圍第1項所述的節能液壓成形設備，其中該儲能容器係為一蓄壓器。
3. 如申請專利範圍第1項所述的節能液壓成形設備，其中該主油壓動力單元包括一電動馬達及一雙向油壓泵，該雙向油壓泵藉由管路連接該油箱、該主油壓缸及該上升油壓缸，該電動馬達帶動該雙向油壓泵，以將該油箱中的工作油打入該主油壓缸或該上升油壓缸。
4. 如申請專利範圍第3項所述的節能液壓成形設備，其中該該主油壓缸係為靠油壓動力只能實現一個方向運動的單向油壓缸，且該方向為該壓盤下移之方向。
5. 如申請專利範圍第2項所述的節能液壓成形設備，其中該補充裝置包括一電動馬達及一油壓泵，該油壓泵藉由管路連接在該油箱與該儲能容器，該電動馬達帶動該單向油壓泵，以將該油箱中的工作油補入該儲能容器。
6. 如申請專利範圍第3項所述的節能液壓成形設備，其中該油壓泵係為一單向油壓泵。
7. 如申請專利範圍第1項所述的節能液壓成形設備，其中該節能壓缸為一油壓缸，該儲能容器內的工作流體為油，該補充裝置連接到該油箱，用以將該油箱中的工作油補充到該儲能容器內。
8. 如申請專利範圍第1項所述的節能液壓成形設備，其中該節能壓缸為一氣壓缸，該儲能容器內的工作流體為氣體，該補充裝置係為一氣壓供應源，用以將氣體補充到該儲能容器內。