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CN102612430B - 带变转速泵的预加压的液压驱动装置 - Google Patents

带变转速泵的预加压的液压驱动装置 Download PDF

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CN102612430B CN201080042771.7A CN201080042771A CN102612430B CN 102612430 B CN102612430 B CN 102612430B CN 201080042771 A CN201080042771 A CN 201080042771A CN 102612430 B CN102612430 B CN 102612430B
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Abstract

本发明涉及一种液压驱动装置，其带有由电驱动马达(2)变转速地触发的液压机(1)、用于实施建立力的运动过程的主缸(4)以及用于实施快速运动过程的副缸(8)，其特征在于，为所述主缸(4)的至少一个活塞侧施加由外部压力源(13)和/或由驱动电动机(2)机械地触发的液压机(1)在其压力接头上建立的、预先确定的永久压力，其中所述液压机(1)还通过压力介质在液压机(1)中间连接到其中的闭环的回路中选定的循环输送，分别按照两个运动过程之一引起所述主缸(4)和副缸(8)的行程运动。

Description

带变转速泵的预加压的液压驱动装置
技术领域
本发明一般涉及优选用于压力机、塑料机械、弯曲机械等的液压驱动装置。
这样的驱动装置是为了实现至少以下两个运动过程而设计的：即快速转换运动（下文称为“快速行程”）以及施加力的工作运动（下文称为“加压行程”）。
背景技术
从现有技术，例如按照文献EP0785861B1已知这种类型的、用于压力机的液压驱动装置。这种驱动装置由一个被驱动的、在初级压力管道系统中产生预先确定的恒定压力的流体静力机器以及一个由液压马达和在机械上连接到液压马达上的液压泵组成的液压变压器组成。该优选可调节的液压马达连接到初级压力管道系统上，并且因此被流体静力机器驱动。该同样可调节的液压泵为次级压力管道系统施加液压力，压力缸安装到所述次级压力管道系统中，所述压力缸的缸空间通过阀门连接到液压泵的两个液压接头上。
最后，压力缸的这两个缸空间通过压力管道与初级压力管道系统连接，以便向压力活塞预先施加该初级压力（相当于压力缸要求的预加压力）。
然而在技术上难以证实的是：将具有上述结构的液压变压器的布置的构思转化为实践。其结构的消耗和需求的液压零件的数目以及彼此之间协调一致如此减小了这种已知的液压驱动装置的经济性，从而使得其在专业领域不被广泛接受。
发明内容
鉴于这种现有技术，本发明的任务在于，提供一种这种类型的液压驱动装置，其能够以减少的液压零件数目实现，并且尽管如此在运行中能量消耗较低。
该任务通过根据本发明的液压驱动装置来解决。本发明其它有利的设计方案在下文中给出。
因此，本发明涉及一种液压驱动装置，其带有一个由电驱动马达变转速地触发的液压机、用于实施建立力的运动过程的主缸以及用于实施快速运动过程的副缸。根据本发明，该主缸由优选作用到两个活塞面上的、进一步优选由外部压力源产生的预先确定的永久压力预先加压或者压紧，其中液压机通过压力介质在该液压机中间接入到其中的闭环回路中选定的循环输送，按照两个运动过程之一引起主缸和副缸的的行程运动。
通过向该驱动装置预先施加压力，优选借助于也对该运动过程负责的液压机或者通过外部压力源显著地减小要输送的压缩体积，其中驱动装置的预加压力以及作为用于两个缸的预加压机构和液压驱动机构的电伺服操作的变转速泵（液压机）的组合，经济地实现了具有短时间周期的、节省能量的液压驱动装置。
附图说明
接下来参照附图根据本发明优选的实施例对本发明进行详细的说明。
附图示出：
图1是按本发明一个的优选实施例的液压驱动装置在停止状态下（预加压力状态下）的原理图；
图2是按图1的液压驱动装置处于向下“快速行程”状态中的原理图；
图3是按图1的液压驱动装置处于“加压行程”状态中的原理图；
图4是按图1的液压驱动装置处于再压缩阶段的原理图；并且
图5是按图1的液压驱动装置处于向上“快速行程”（回程阶段）状态中的原理图。
具体实施方式
正如从全部附图可以看出的，按照本发明的液压驱动装置具有作为泵的变转速驱动的液压机1形式的压力介质源，为此所述液压机在机械上连接到电动机2。液压机1在其两个压力接头上连接到形成闭环的液压回路的压力管道系统上。
具体地说，第一连接管道3连接到液压机1的第一压力接头上，所述第一连接管道直接导向主缸4的活塞侧的压力腔室4a。第二管道5连接到液压机1的第二压力接头上，所述第二管道通过阀门6与主缸4的活塞杆侧的压力腔室4b（下文称为环形腔室）连接。阀门6当前构造为换向阀、而且尤其构造为具有第一开关位置、第二开关位置和第三开关位置的3/2换向开关阀，在所述第一开关位置中只允许液压流体从主缸4的环形腔室4b朝向液压机1流动；在所述第二开关位置中液压流体可以朝向两个方向流动；在第三开关位置中第二管道5被完全关闭。
在液压机1和上面提到的换向开关阀6之间5支路7安装到第二管道中，所述支路导向副缸8的活塞杆侧的压力腔室8a。在此，副缸8的活塞8b的直径明显地小于主缸4的活塞4c的直径，从而对于液压流体的可比较的体积流量来说，副缸8的行程大于主缸4的行程。此外，缸4，8的环形侧在理想的情况下具有总计与主缸4的活塞侧相同的面积。
最后设置旁路管道或短路管道9，所述旁路管道或短路管道将主缸4的活塞腔室4a与其环形腔室4b连接起来。短路阀门10中间连接到该旁路管道9中，所述短路阀门当前构造为换向开关阀、并且优选构造为2/2换向开关阀。在该短路阀门10的第一开关位置中旁路管道9完全（也就是说在两个方向上）打开，其中在第二开关位置中只允许流体从环形腔室4b通过旁路管道9流到主缸4的活塞腔室4a中。
在本发明具体的实施例中，具有上述结构的液压驱动装置装在压力机中。为此主缸4的活塞杆4d以及副缸8的活塞杆8c与可移动地支承的压杆11连接，在所述压杆上固定有冲头12或冲压工具。
原则上按照本发明的液压系统还有很多用于避免过压状态或者压杆11的无意的下降的安全装置，然而它们在图中不再详细显示。这样，副缸8的环形腔室8a可以通过两个串联连接的、受到监控的中心阀（Sitzventil）（未示出）来确保安全。由此可以可靠的防止上面的冲头12的下降。此外，可以确保防止主缸4的活塞腔4a无意地施加压力。这可以通过所示的换向阀6，10本身或者通过液压机1的电驱动马达2的受到监控的释放来进行。
为了补偿系统中的泄漏损失，压力储存器13通过阀门14在液压机1和主缸4的活塞腔室4a之间连接到第一压力管道3上。该阀门14通过换向阀、优选具有第一开关位置和第二开关位置的2/2换向开关阀来提供，在所述第一开关位置中外部压力源13和第一压力管道3之间的连接完全释放；在所述第二开关位置中只允许液体从外部压力源13流入到第一压力管道3中。
在按照本发明液压驱动装置的工作状态中，至少主缸4的活塞侧的压力腔室4a稳定地通过压力介质源被施加一个预先确定的、大致恒定（特别是受调节的）的液压力。在此，两个缸4，8的运动通过压力介质在闭环的压力回路中的循环输送借助变转速驱动的液压机1来控制。
对于这两个缸4，8的运动过程的控制，决定性的是来自相应的环形腔室4b，8a的压力介质通过变转速驱动的液压机1的注入或排出，其中压力机工作行程的整个运动过程在这两个缸参与下能够借助于阀门6，10和变转速驱动的（恒定的）泵控制。
按照本发明的液压驱动装置的工作方式可以参照附图描述如下：
按照图1在液压驱动装置停止（在压杆11的收回位置中）时，换向开关阀6处于在其中只允许流体从主缸4的环形腔室4b流出的开关位置；而短路阀门10处于在其中旁路管道9完全打开的开关位置。此外，液压机1的电驱动马达2关闭。
在这个（静止）状态中，压杆11的重量由副缸8的活塞腔室8a的内部压力支持，而在主缸4的环形腔室和活塞腔室4a，4b中通过短路阀门10处于压力平衡状态。
为了从这个（静止）状态进入向下快速行程状态，按照图2阀门6切换到完全阻塞位置并且驱动液压机1。由此压力介质只能从副缸8的环形腔室8a通过管道5被抽出并被送入主活塞4的活塞腔室4a。同时主缸腔室4a，4b之间的压力平衡通过仍旧总是完全敞开的短路阀门10来保持。
因为副缸8小于主缸4，并且泵1只对副缸8的环形侧的体积起作用，所以即使当液压机1设计成小容量时，压杆11的向下运动（并且以后还有收回运动）也能在预先确定的体积流量下以相对较高的速度进行。此外，还可以通过电驱动马达2的（允许的）短时间过载进一步提高速度以及进一步提高以后的压力。
一旦冲头12已经到达待加工的工件15，短路阀门10就切换到在其中只允许从主缸4环形腔室4b流出的开关位置；而阀门6切换到在其中允许流体从环形腔室4b流到液压机1的开关位置。从现在开始，在根据图3的这个状态下，因为主缸腔室4a，4b之间的通过短路阀门10的压力平衡不再发生，环形腔室4b的内部压力还通过液压机1降低，反之，主缸4的活塞腔室4a的内部压力被保持或者说提高。也就是说，代替主缸4的活塞侧的显著的压缩，实际的压力通过缸4，8的环形侧的卸压产生。因为主缸腔4a，4b之间的压力平衡不再存在，主缸4的继续的加压运动在保持相同的体积流量时还采用比在之前的快速行程时相对于下降运动明显更小的速度。
到加压过程结束时，阀门6切换到根据图4的开关位置中，此后连接管道5内部的液体朝两个方向流动，也就是说，能够从主缸4的环形腔室4b流出并且能够流到主缸4的环形腔室4b。在这种情况下主缸腔4a，4b和副缸8的环形腔室8a之间的压力平衡通过连接管道5和支路7来实现，其中同时通过电驱动马达2能够回收能量。
最后可以收回压杆11，方法是：如图5所示，阀门6切换到在其中只允许从主缸4的环形空间4a流出的开关位置；而短路阀门10切换到在其中旁路管道9（在两个方向上）完全打开的开关位置。
如果在此状态下驱动液压机1，以便使压力介质从主缸4的活塞腔4a吸出，则吸出的压力介质在两个主缸腔室4a，4b之间的完全压力平衡时被压向副缸8的环形腔室8a，其使压杆11以较高的速度再次收回。
在上述的液压驱动装置中，液压机1可以用法兰连接到含有驱动装置的功能阀或者说安全阀的阀块（没有进一步示出）上。在其上还可以安装用于运行泵的电动机。这个单元还可以安装在液压缸上，由此提供一种特别紧凑的驱动轴。
附图标记清单
1液压机
2伺服电动机（转速可变）
3第一连接管道
4主缸
4a活塞腔室
4b环形腔室
4c主缸活塞
4d活塞杆
5第二压力管道
6阀门
7支路
8副缸
8a环形腔室
8b副缸活塞
8c活塞杆
9旁路管道
10短路阀门
11压杆
12冲头
13压力储存器
14阀门
15工件。

Claims (8)

1.液压驱动装置，其带有由电驱动马达（2）变转速地触发的恒定的液压机（1）、用于实施建立力的运动过程的主缸（4）以及用于实施快速运动过程的副缸（8），其特征在于，为所述主缸（4）的至少一个活塞侧直接施加由外部压力源（13）和/或由电驱动马达（2）机械地触发的液压机（1）在其压力接头上建立的、预先确定的永久压力，其中所述液压机（1）还通过压力介质在液压机（1）中间连接到其中的闭环的回路中选定的循环输送，分别按照两个运动过程之一引起所述主缸（4）和副缸（8）的行程运动。
2.按照权利要求1所述的液压驱动装置，其特征在于，所述液压机（1）的另外的压力接头连接到所述主缸（4）的活塞杆侧的环形腔室（4b）上并且连接到所述副缸（8）的活塞杆侧的环形腔室（8a）上。
3.按照权利要求2所述的液压驱动装置，其特征在于，在所述液压机（1）和所述主缸（4）的环形腔室（4b）之间的闭环回路的连接管道（5）中中间连接阀门（6）。
4.按照权利要求3所述的液压驱动装置，其特征在于，所述阀门（6）是换向开关阀。
5.按照权利要求3的所述液压驱动装置，其特征在于，所述阀门（6）是具有第一开关位置、第二开关位置和第三开关位置的3/2换向开关阀，在所述第一开关位置中只允许液压流体从所述主缸（4）的环形腔室（4b）流向所述液压机（1）；在所述第二开关位置中液压流体能够朝两个方向流动；在所述第三开关位置中所述连接管道（5）完全阻塞。
6.按照权利要求3或5所述的液压驱动装置，其特征在于连接所述主缸（4）的活塞腔室（4a）与所述主缸（4）的环形腔室（4b）的闭环的回路的旁路管道，并且短路阀门（10）中间连接到所述旁路管道中。
7.按照权利要求6的液压驱动装置，其特征在于，所述短路阀门（10）是2/2换向开关阀，所述短路阀门在第一开关位置中完全打开所述旁路管道（9），而在第二开关位置中只允许流体从所述主缸（4）的环形腔室（4b）通过旁路管道（9）流到所述主缸（4）的活塞腔室（4a）中。
8.按照权利要求1所述的液压驱动装置，其特征在于，所述主缸（4）和所述副缸（8）的活塞杆侧具有总计与所述主缸（4）的活塞侧相同的面积。
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