專(zhuān)利名稱(chēng)：用于運(yùn)行液壓的做功機(jī)械的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求I的前序部分所述的用于運(yùn)行液壓的做功機(jī)械尤其工具機(jī)的方法以及一種相應(yīng)的液壓的做功機(jī)械。即使下面主要參照加工機(jī)械尤其工具機(jī)，但是本發(fā)明不局限于這些加工機(jī)械，而是更確切地說(shuō)能夠用在所有類(lèi)型的做功機(jī)械中，在所述做功機(jī)械中需要尤其時(shí)間上可變的也就是隨時(shí)間變化的流體壓力和/或體積流量(下面也統(tǒng)稱(chēng)為流體要求)。本發(fā)明可以特別有利地在液壓系統(tǒng)上得到實(shí)現(xiàn)。
背景技術(shù)：
在機(jī)械制造中，為了提供用于驅(qū)動(dòng)裝置的能量，一方面使用具有泵和標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)馬達(dá)的傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)并且另一方面使用純粹機(jī)電的解決方案。 相對(duì)于機(jī)電的系統(tǒng)，液壓的系統(tǒng)如所知的一樣擁有更大的動(dòng)力以及更高的力的密度和功率密度，但是同時(shí)消耗更多的能量。機(jī)電的系統(tǒng)因而可能更具能效；但是具有較高的過(guò)程力及較高的功率密度的靈活的過(guò)程則會(huì)在機(jī)電技術(shù)上很難得到實(shí)現(xiàn)。為解決這種沖突，可以謀求一種混合的方案，對(duì)于該混合的方案來(lái)說(shuō)比如使用轉(zhuǎn)速可變的泵驅(qū)動(dòng)裝置(DvP)。為此使用具有標(biāo)準(zhǔn)異步電動(dòng)馬達(dá)或者同步伺服電動(dòng)馬達(dá)以及定量泵的泵，其中能量供應(yīng)根據(jù)機(jī)器周期中的能量需求來(lái)進(jìn)行并且相應(yīng)地觸發(fā)相應(yīng)的電動(dòng)馬達(dá)。所述電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速以及由此所述定量泵的功率比如可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)儀來(lái)與需求相匹配。通過(guò)混合方法，由此已經(jīng)可以獲得特定的優(yōu)點(diǎn)，但是仍然存在著對(duì)得到改進(jìn)的提供用于做功機(jī)械的與需求相匹配的流體壓力和/或流體體積流量的方案的需求。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明，為此提出具有獨(dú)立權(quán)利要求所述特征的一種用于運(yùn)行液壓的做功機(jī)械尤其工具機(jī)的方法以及一種相應(yīng)的液壓的做功機(jī)械。有利的設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求以及以下說(shuō)明的主題。通過(guò)所提出的措施，能夠特別有利地、根據(jù)需求地并且面向需求地使流體系統(tǒng)尤其液壓泵系統(tǒng)與做功機(jī)械的流體要求相匹配。所述按本發(fā)明的解決方案包括通過(guò)所述做功機(jī)械的控制裝置尤其通過(guò)能夠存儲(chǔ)編程的控制機(jī)構(gòu)來(lái)對(duì)液體裝置進(jìn)行觸發(fā)這個(gè)方面。由此，如下面所解釋的一樣，通過(guò)更小的更為節(jié)省能量的并且功率更小的泵來(lái)滿足做功機(jī)械的流體要求。這樣的功率更小的泵在此也可以在沒(méi)有缺點(diǎn)的情況下短時(shí)間地在過(guò)載運(yùn)行中運(yùn)行，用于滿足峰值要求。結(jié)果，可以通過(guò)所述按本發(fā)明的解決方案比如降低噪聲污染并且實(shí)現(xiàn)電氣的能量節(jié)省潛力。此外，比如也可以將冷卻機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)得更小并且功率更低，所述冷卻機(jī)構(gòu)的功能能力當(dāng)然也必須直接與所述流體裝置的功能能力相關(guān)聯(lián)。必要時(shí)完全可以放棄額外的冷卻。用所述按本發(fā)明的措施，與傳統(tǒng)的閥調(diào)節(jié)的液壓系統(tǒng)相比也可以特別有利地將明顯更低的熱量輸入所述液壓油中并且由此實(shí)現(xiàn)更少的磨損。
在相應(yīng)的做功機(jī)械中的真正的加工持續(xù)時(shí)間之外或者說(shuō)在具有微小的流體要求的其它時(shí)間里，可以在部分負(fù)載運(yùn)行中運(yùn)行轉(zhuǎn)速可變的泵。在此，比如驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)儀降低電動(dòng)馬達(dá)和泵的轉(zhuǎn)速。由此比如在液壓系統(tǒng)中能耗、輸入到液壓油中的液壓的損耗功率以及噪聲污染下降。一旦所述液壓系統(tǒng)又需要更多的功率，所述驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)儀就重新根據(jù)需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。所述按本發(fā)明的方法在此可以包括高動(dòng)力的伺服電動(dòng)馬達(dá)的使用，所述高動(dòng)力的伺服電動(dòng)馬達(dá)在每個(gè)時(shí)刻以很短的加速時(shí)間提供必要的轉(zhuǎn)矩。在配設(shè)給這個(gè)高動(dòng)力的伺服電動(dòng)馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)儀中，分散地對(duì)額定值和實(shí)際值進(jìn)行處理和分析。壓力測(cè)量計(jì)可以將實(shí)際值報(bào)告給變頻器，該變頻器相應(yīng)地調(diào)節(jié)所要求的轉(zhuǎn)速并且將其傳輸給定量泵。給定參數(shù)的軟件在此可以考慮到液壓系統(tǒng)所特有的調(diào)節(jié)策略。因此所述軟件比如可以補(bǔ)償對(duì)于液壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)典型的非線性。
作為替代方案，也可以設(shè)置用于提供驅(qū)動(dòng)功能的標(biāo)準(zhǔn)異步電動(dòng)馬達(dá)。動(dòng)態(tài)的變頻器可以用于控制這個(gè)電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。不僅所述伺服電動(dòng)馬達(dá)的調(diào)節(jié)或者說(shuō)觸發(fā)而且異步電動(dòng)馬達(dá)的調(diào)節(jié)或者說(shuō)觸發(fā)都按本發(fā)明通過(guò)已經(jīng)在做功機(jī)械中正在服務(wù)的控制系統(tǒng)尤其能夠存儲(chǔ)編程的控制機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行。按本發(fā)明的解決方案也可以特別有利地加裝在既有的做功機(jī)械中，由此除了所提到的其它的優(yōu)點(diǎn)之外也可以在已經(jīng)存在的裝置中實(shí)現(xiàn)所提到的能量節(jié)省潛力。本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)方案從說(shuō)明書(shū)和附圖中獲得。不言而喻，前面提到的并且接下來(lái)還要解釋的特征不僅能夠在相應(yīng)說(shuō)明的組合中使用而且也能夠在其它的組合中使用或者單獨(dú)地使用，而不離開(kāi)本發(fā)明的范圍。


本發(fā)明借助于實(shí)施例在附圖中示意性示出并且下面參照附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。其中
圖I是在現(xiàn)有技術(shù)中用于說(shuō)明時(shí)間上可變的流體要求以及時(shí)間上可變的流體壓力和/或流體體積流量的提供情況的圖表；
圖2是按本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式的做功機(jī)械的示意圖；并且圖3是按照本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式用于說(shuō)明時(shí)間上可變的流體要求以及時(shí)間上可變的流體壓力和/或流體體積流量的提供情況的圖表。
具體實(shí)施例方式在圖I中，借助于圖表100示出了在現(xiàn)有技術(shù)中借助于以時(shí)間恒定的流體壓力40提供時(shí)間上可變的流體體積流量30的方式來(lái)滿足流體要求的示意圖。在所述圖表100中，在X軸10上表明以秒計(jì)的時(shí)間，在第一 y軸20上表明以升/分種計(jì)的流體體積流量并且在第二 y軸21上表明以bar計(jì)的流體壓力。所述圖表100說(shuō)明一個(gè)加工周期，該加工周期在60秒之內(nèi)結(jié)束。在圖表100中示出的機(jī)器周期比如包括三個(gè)擁有相應(yīng)不同的流體要求的液壓的功能51、52和53。應(yīng)該執(zhí)行三次的第一功能51比如是在體積流量為15 Ι/min時(shí)具有100 bar的壓力要求的工具夾緊功能。功能51的操控在所述流體體積流量30中引起各為一秒鐘的最后三個(gè)峰值32。在第二功能52中，以5 Ι/min的持久的體積流量用50 bar的壓力要求來(lái)維持做功機(jī)械的夾盤(pán)中的用于工件的夾緊壓力。所述功能52的操控在所述流體體積流量30中引起基礎(chǔ)值31。在第三功能53中，應(yīng)該以15 Ι/min的體積流量對(duì)用50 bar的壓力要求對(duì)工件進(jìn)行二次夾緊(開(kāi)/關(guān))。所述功能53的操控在所述流體體積流量30中引起各為一秒鐘的兩個(gè)第一峰值32。作為結(jié)果在現(xiàn)有技術(shù)中如此對(duì)所述做功機(jī)械進(jìn)行觸發(fā)，從而持久地維持100 bar的最大必要的壓力(線條40),其中所述體積流量在5 Ι/min (用31表示)與5+15=20 1/min(用32表示)之間波動(dòng)。相應(yīng)的峰值的開(kāi)始用33來(lái)表示，其結(jié)束用34來(lái)表示。因而盡管僅僅在較短的時(shí)間間隔32里需要100 bar的峰值要求，但是在傳統(tǒng)的流體裝置中普遍使相應(yīng)的泵進(jìn)行恒定的運(yùn)行，用于滿足在潛力方面能夠最大調(diào)用的最高要求。換句話說(shuō)，在使用非轉(zhuǎn)速可變的泵時(shí)總是應(yīng)該將相應(yīng)的液壓動(dòng)力源的功率設(shè)計(jì)到最大的壓力/體積流量，以便 能夠滿足所述峰值要求，在當(dāng)前的情況中因而在體積流量為20 Ι/min時(shí)設(shè)計(jì)到最大壓力值100 bar。圖2示出了在總體上用200表示的做功機(jī)械，該做功機(jī)械具有液壓的負(fù)載202尤其如上面所解釋的一樣的擁有時(shí)間上可變的流體要求的負(fù)載、流體裝置201以及控制裝置203。盡管在圖200中僅僅示出了一個(gè)液壓的負(fù)載202，但是為理解起見(jiàn)要說(shuō)明，本發(fā)明尤其可以在具有多個(gè)液壓的負(fù)載202的系統(tǒng)中得到實(shí)現(xiàn)。所述控制裝置203在此配設(shè)給所述做功機(jī)械并且控制著該做功機(jī)械的功能(流程控制)。所述控制裝置203因而擁有關(guān)于在所述做功機(jī)械中運(yùn)行的程序的詳細(xì)的信息并且由此擁有各個(gè)流體要求的次序和時(shí)刻及其時(shí)間上的可變性。因此，所述控制裝置203可以特別有利地比如通過(guò)觸發(fā)機(jī)構(gòu)242也用于調(diào)節(jié)或者說(shuō)控制所述流體裝置201。所述流體裝置201具有調(diào)節(jié)或者說(shuō)控制系統(tǒng)220。該調(diào)節(jié)或者說(shuō)控制系統(tǒng)220與泵230比如定量泵230相互影響。所述泵230通過(guò)接合器233與能夠調(diào)節(jié)的電動(dòng)馬達(dá)231相連接，該電動(dòng)馬達(dá)如前面所解釋的一樣可以設(shè)置為異步電動(dòng)馬達(dá)或者伺服電動(dòng)馬達(dá)。所述電動(dòng)馬達(dá)231的調(diào)節(jié)通過(guò)其它的觸發(fā)機(jī)構(gòu)243來(lái)進(jìn)行?？蛇x設(shè)置了冷卻機(jī)構(gòu)232。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，尤其由于所述按本發(fā)明的措施，必要時(shí)也可以放棄這個(gè)冷卻機(jī)構(gòu)232。所述電動(dòng)馬達(dá)231以及由此所述泵230的觸發(fā)或者說(shuō)調(diào)節(jié)通過(guò)構(gòu)造為變頻器240的驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)儀來(lái)進(jìn)行。所述變頻器240具有輸入端241，通過(guò)該輸入端可以提供壓力測(cè)量計(jì)250的實(shí)際值。此外，所述流體裝置201擁有比如以傳統(tǒng)的方式構(gòu)成的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)270。所述泵230將流體比如液壓油通過(guò)管路262從流體容器260中輸送出來(lái)并且在經(jīng)過(guò)所述泵230之后將其以一定的壓力提供給所述液壓的負(fù)載202。在壓力管路P中設(shè)置了止回閥263。通過(guò)回路261將過(guò)剩的流體導(dǎo)回到所述流體容器260中。圖3以圖表300示出了對(duì)于時(shí)間上可變的流體體積流量30來(lái)說(shuō)按照本發(fā)明的一種設(shè)計(jì)方案從一個(gè)或者多個(gè)液壓的負(fù)載的時(shí)間上可變的流體要求的滿足中產(chǎn)生的時(shí)間上可變的流體壓力40。所述圖表300以機(jī)器周期為基礎(chǔ)，所述機(jī)器周期包含三個(gè)相應(yīng)地具有不同的流體要求的液壓的功能51、52和53。在圖I到3中，相同的元件用相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示并且在此不再重新解釋。所述體積流量30的時(shí)間曲線在圖表300中相當(dāng)于所述圖表100的時(shí)間曲線，也就是說(shuō)在基礎(chǔ)要求31與峰值要求32之間產(chǎn)生了時(shí)間上的變化。此外在圖3中說(shuō)明，如在使用按本發(fā)明的措施下可以借助于液壓?jiǎn)卧挠|發(fā)通過(guò)所述做功機(jī)械的控制裝置比如圖2的控制裝置203來(lái)面向需求地與做功機(jī)械的流體要求相匹配。通過(guò)相應(yīng)的液壓泵或者說(shuō)流體裝置，在用41表示的時(shí)間間隔中提供50 bar的流體壓力，用于不僅可以滿足如借助于圖I所解釋的一樣的相應(yīng)于功能51的基礎(chǔ)要求而且可以滿足50 bar的流體壓力和15 Ι/min的體積流量的第三功能53的流體要求。通過(guò)優(yōu)選在處于時(shí)刻33之前的時(shí)刻43相應(yīng)觸發(fā)的將壓力提高到100 bar這種方式，所述流體裝置將能夠在時(shí)刻33提供而后必要的IOObar的壓力。這樣的觸發(fā)用于超前提供45流體壓力和/或流體體積流量，通過(guò)這樣的觸發(fā)可以緊接著在時(shí)刻33來(lái)滿足最大的流體要求。在所述最大要求32結(jié)束時(shí)也就是說(shuō)在時(shí)刻34，通過(guò)所述控制裝置來(lái)發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)，從而在時(shí)刻34之后所述流體裝置又重新僅僅提供50 bar的基礎(chǔ)壓力41。
在圖表300中說(shuō)明的在時(shí)刻43超前提供45時(shí)間上可變的流體壓力40這個(gè)措施按照本發(fā)明尤其能夠通過(guò)以下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，即所述控制裝置作為做功機(jī)械的一部分擁有關(guān)于所面臨的流體要求的準(zhǔn)確的信息，從而可以特別有利地使相應(yīng)的流體裝置與流體要求相匹配。通過(guò)在圖3或者說(shuō)圖表300中說(shuō)明的比如通過(guò)在圖2中示出的裝置的使用來(lái)實(shí)現(xiàn)的方法可以獲得顯著的優(yōu)點(diǎn)。相對(duì)于在圖I中必須設(shè)置用于不斷地提供100 bar的液壓動(dòng)力源的4 kff的功率，在圖3的范圍內(nèi)還僅僅需要具有大約2. 2 kff的功率消耗的液壓?jiǎn)卧?。這種功率更小的液壓?jiǎn)卧梢栽谝蠓逯?2中尤其在功能51的范圍內(nèi)短時(shí)間地在過(guò)載運(yùn)行中運(yùn)行，而不要擔(dān)心損壞。由此顯著降低通過(guò)這樣的液壓?jiǎn)卧蛘哒f(shuō)流體裝置引起的噪聲污染、能耗和/或熱負(fù)荷。
權(quán)利要求
1.用于運(yùn)行液壓的做功機(jī)械尤其工具機(jī)的方法，其具有配設(shè)的用于對(duì)該做功機(jī)械進(jìn)行流程控制的控制裝置(203)、設(shè)有至少一個(gè)擁有時(shí)間上可變的流體要求(51、52、53)的液壓的負(fù)載的液壓系統(tǒng)以及至少一個(gè)用于提供用于滿足所述時(shí)間上可變的流體要求(51、52、53)的流體壓力(40、40’)和流體體積流量(30)的流體裝置(201)，其中所述至少一個(gè)流體裝置(201)包括轉(zhuǎn)速可變的泵， 其特征在于，根據(jù)所述控制裝置(203)借助于所述轉(zhuǎn)速可變的泵(230)的轉(zhuǎn)速的時(shí)間上可變的調(diào)節(jié)來(lái)提供用于滿足所述時(shí)間上可變的流體要求(51、52、53)的時(shí)間上可變的流體壓力(40’)。
2.按權(quán)利要求I所述的方法，其中根據(jù)所述控制裝置(203)相對(duì)于所述時(shí)間上可變的流體要求(51、52、53 )超前提供(45 )所述流體壓力(40 ’)。
3.按權(quán)利要求2所述的方法，其中如此超前提供(45)所述流體壓力(40’)，從而用正確的流體壓力來(lái)滿足所述流體要求(51、52、53 )。
4.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中使用控制裝置(203)，該控制裝置具有能夠存儲(chǔ)編程的控制機(jī)構(gòu)、數(shù)字控制機(jī)構(gòu)或者運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)。
5.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中為了調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的而通過(guò)所述控制裝置(203)預(yù)先給定所述轉(zhuǎn)速可變的泵(230)的調(diào)節(jié)和/或控制裝置(220)的至少一個(gè)壓力額定值。
6.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中為了調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的而通過(guò)所述控制裝置(203)預(yù)先給定或者激活所述轉(zhuǎn)速可變的泵(230)的驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)儀(240)的不同的相應(yīng)配設(shè)給壓力的參數(shù)組和/或設(shè)定值。
7.按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中將每個(gè)流體要求配設(shè)給要在運(yùn)行過(guò)程中實(shí)施的機(jī)器功能(51、52、53)。
8.液壓的做功機(jī)械，其被設(shè)置用于實(shí)施按前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，該液壓的做功機(jī)械具有配設(shè)的用于進(jìn)行流程控制的控制裝置、設(shè)有至少一個(gè)擁有時(shí)間上可變的流體要求(51、52、53)的液壓的負(fù)載(202)的液壓系統(tǒng)以及至少一個(gè)用于提供用于滿足所述時(shí)間上可變的流體要求(51、52、53)的流體壓力(40、40’)和流體體積流量(30)的流體裝置(201)，其中所述至少一個(gè)流體裝置(201)包括轉(zhuǎn)速可變的泵(230)，其具有機(jī)構(gòu)(240-243)，所述機(jī)構(gòu)用于根據(jù)所述用于提供用于滿足時(shí)間上可變的流體要求(51、52、53)的時(shí)間上可變的流體壓力(40’)的控制裝置(203)來(lái)預(yù)先給定所述轉(zhuǎn)速可變的泵(230)的時(shí)間上可變的轉(zhuǎn)速。
9.按權(quán)利要求8所述的做功機(jī)械，該做功機(jī)械構(gòu)造為固定的或者移動(dòng)的加工機(jī)械，尤其構(gòu)造為壓力機(jī)、工具機(jī)、壓鑄機(jī)、彎管機(jī)、木材加工機(jī)和/或塑料加工機(jī)。
10.按權(quán)利要求8或9所述的做功機(jī)械，其中所述流體裝置(201)具有驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)儀(240)、電動(dòng)馬達(dá)(231)、定量泵、壓力測(cè)量裝置(250)、壓力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(270)、壓力控制機(jī)構(gòu)和/或冷卻機(jī)構(gòu)(232)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行液壓的做功機(jī)械尤其工具機(jī)的方法，所述液壓的做功機(jī)械具有配設(shè)的用于對(duì)該做功機(jī)械進(jìn)行流程控制的控制裝置、設(shè)有至少一個(gè)擁有時(shí)間上可變的流體要求(51、52、53)的液壓的負(fù)載的液壓系統(tǒng)以及至少一個(gè)用于提供用于滿足所述時(shí)間上可變的流體要求(51、52、53)的流體壓力(40’)和流體體積流量(30)的流體裝置，其中所述至少一個(gè)流體裝置包括轉(zhuǎn)速可變的泵并且根據(jù)所述控制裝置借助于所述轉(zhuǎn)速可變的泵的轉(zhuǎn)速的時(shí)間上可變的調(diào)節(jié)來(lái)提供用于滿足所述時(shí)間上可變的流體要求(51、52、53)的時(shí)間上可變的流體壓力(40’)。
文檔編號(hào)F04B49/20GK102782337SQ201080064181
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者B.西格勒, G.蘭德格拉夫, T.格爾納 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司