專利名稱：用于運行液壓的做功機械的方法
技術領域：
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行液壓的做功機械尤其工具機的方法以及一種相應的液壓的做功機械。即使下面主要參照加工機械尤其工具機，但是本發(fā)明不局限于這些加工機械，而是更確切地說能夠用在所有類型的做功機械中，在所述做功機械中需要尤其時間上可變的也就是隨時間變化的流體壓力和/或體積流量(下面也統(tǒng)稱為流體要求)。本發(fā)明可以特別有利地在液壓系統(tǒng)上得到實現(xiàn)。
背景技術：
在機械制造中，為了提供用于驅(qū)動裝置的能量，一方面使用具有泵和標準電動馬達的傳統(tǒng)的液壓系統(tǒng)并且另一方面使用純粹機電的解決方案。 相對于機電的系統(tǒng)，液壓的系統(tǒng)如所知的一樣擁有更大的動力以及更高的力的密度和功率密度，但是同時消耗更多的能量。機電的系統(tǒng)因而可能更具能效；但是具有較高的過程力及較高的功率密度的靈活的過程則會在機電技術上很難得到實現(xiàn)。為解決這種沖突，可以謀求一種混合的方案，對于該混合的方案來說比如使用轉(zhuǎn)速可變的泵驅(qū)動裝置(DvP)。為此使用具有標準異步電動馬達或者同步伺服電動馬達以及定量泵的泵，其中能量供應根據(jù)機器周期中的能量需求來進行并且相應地觸發(fā)相應的電動馬達。所述電動馬達的轉(zhuǎn)速以及由此所述定量泵的功率比如可以通過驅(qū)動調(diào)節(jié)儀來與需求相匹配。通過混合方法，由此已經(jīng)可以獲得特定的優(yōu)點，但是仍然存在著對得到改進的提供用于做功機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，為此提出具有獨立權(quán)利要求所述特征的一種用于運行液壓的做功機械尤其工具機的方法以及一種相應的液壓的做功機械。有利的設計方案是從屬權(quán)利要求以及以下說明的主題。通過所提出的措施，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所述做功機械的控制裝置尤其通過能夠存儲編程的控制機構(gòu)來對液體裝置進行觸發(fā)這個方面。由此，如下面所解釋的一樣，通過更小的更為節(jié)省能量的并且功率更小的泵來滿足做功機械的流體要求。這樣的功率更小的泵在此也可以在沒有缺點的情況下短時間地在過載運行中運行，用于滿足峰值要求。結(jié)果，可以通過所述按本發(fā)明的解決方案比如降低噪聲污染并且實現(xiàn)電氣的能量節(jié)省潛力。此外，比如也可以將冷卻機構(gòu)設計得更小并且功率更低，所述冷卻機構(gòu)的功能能力當然也必須直接與所述流體裝置的功能能力相關聯(lián)。必要時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現(xiàn)更少的磨損。
在相應的做功機械中的真正的加工持續(xù)時間之外或者說在具有微小的流體要求的其它時間里，可以在部分負載運行中運行轉(zhuǎn)速可變的泵。在此，比如驅(qū)動調(diào)節(jié)儀降低電動馬達和泵的轉(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力的伺服電動馬達的使用，所述高動力的伺服電動馬達在每個時刻以很短的加速時間提供必要的轉(zhuǎn)矩。在配設給這個高動力的伺服電動馬達的驅(qū)動調(diào)節(jié)儀中，分散地對額定值和實際值進行處理和分析。壓力測量計可以將實際值報告給變頻器，該變頻器相應地調(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償對于液壓系統(tǒng)來說典型的非線性。
作為替代方案，也可以設置用于提供驅(qū)動功能的標準異步電動馬達。動態(tài)的變頻器可以用于控制這個電動馬達的轉(zhuǎn)速。不僅所述伺服電動馬達的調(diào)節(jié)或者說觸發(fā)而且異步電動馬達的調(diào)節(jié)或者說觸發(fā)都按本發(fā)明通過已經(jīng)在做功機械中正在服務的控制系統(tǒng)尤其能夠存儲編程的控制機構(gòu)來進行。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械中，由此除了所提到的其它的優(yōu)點之外也可以在已經(jīng)存在的裝置中實現(xiàn)所提到的能量節(jié)省潛力。本發(fā)明的其它優(yōu)點和設計方案從說明書和附圖中獲得。不言而喻，前面提到的并且接下來還要解釋的特征不僅能夠在相應說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地使用，而不離開本發(fā)明的范圍。


本發(fā)明借助于實施例在附圖中示意性示出并且下面參照附圖進行詳細說明。其中
圖I是在現(xiàn)有技術中用于說明時間上可變的流體要求以及時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)選的實施方式的做功機械的示意圖；并且圖3是按照本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的實施方式用于說明時間上可變的流體要求以及時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。
具體實施例方式在圖I中，借助于圖表100示出了在現(xiàn)有技術中借助于以時間恒定的流體壓力40提供時間上可變的流體體積流量30的方式來滿足流體要求的示意圖。在所述圖表100中，在X軸10上表明以秒計的時間，在第一 y軸20上表明以升/分種計的流體體積流量并且在第二 y軸21上表明以bar計的流體壓力。所述圖表100說明一個加工周期，該加工周期在60秒之內(nèi)結(jié)束。在圖表100中示出的機器周期比如包括三個擁有相應不同的流體要求的液壓的功能51、52和53。應該執(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的壓力要求來維持做功機械的夾盤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中引起基礎值31。在第三功能53中，應該以15 Ι/min的體積流量對用50 bar的壓力要求對工件進行二次夾緊(開/關)。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第一峰值32。作為結(jié)果在現(xiàn)有技術中如此對所述做功機械進行觸發(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。相應的峰值的開始用33來表示，其結(jié)束用34來表示。因而盡管僅僅在較短的時間間隔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的泵進行恒定的運行，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，在使用非轉(zhuǎn)速可變的泵時總是應該將相應的液壓動力源的功率設計到最大的壓力/體積流量，以便 能夠滿足所述峰值要求，在當前的情況中因而在體積流量為20 Ι/min時設計到最大壓力值100 bar。圖2示出了在總體上用200表示的做功機械，該做功機械具有液壓的負載202尤其如上面所解釋的一樣的擁有時間上可變的流體要求的負載、流體裝置201以及控制裝置203。盡管在圖200中僅僅示出了一個液壓的負載202，但是為理解起見要說明，本發(fā)明尤其可以在具有多個液壓的負載202的系統(tǒng)中得到實現(xiàn)。所述控制裝置203在此配設給所述做功機械并且控制著該做功機械的功能(流程控制)。所述控制裝置203因而擁有關于在所述做功機械中運行的程序的詳細的信息并且由此擁有各個流體要求的次序和時刻及其時間上的可變性。因此，所述控制裝置203可以特別有利地比如通過觸發(fā)機構(gòu)242也用于調(diào)節(jié)或者說控制所述流體裝置201。所述流體裝置201具有調(diào)節(jié)或者說控制系統(tǒng)220。該調(diào)節(jié)或者說控制系統(tǒng)220與泵230比如定量泵230相互影響。所述泵230通過接合器233與能夠調(diào)節(jié)的電動馬達231相連接，該電動馬達如前面所解釋的一樣可以設置為異步電動馬達或者伺服電動馬達。所述電動馬達231的調(diào)節(jié)通過其它的觸發(fā)機構(gòu)243來進行。可選設置了冷卻機構(gòu)232。應該強調(diào)，尤其由于所述按本發(fā)明的措施，必要時也可以放棄這個冷卻機構(gòu)232。所述電動馬達231以及由此所述泵230的觸發(fā)或者說調(diào)節(jié)通過構(gòu)造為變頻器240的驅(qū)動調(diào)節(jié)儀來進行。所述變頻器240具有輸入端241，通過該輸入端可以提供壓力測量計250的實際值。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管路262從流體容器260中輸送出來并且在經(jīng)過所述泵230之后將其以一定的壓力提供給所述液壓的負載202。在壓力管路P中設置了止回閥263。通過回路261將過剩的流體導回到所述流體容器260中。圖3以圖表300示出了對于時間上可變的流體體積流量30來說按照本發(fā)明的一種設計方案從一個或者多個液壓的負載的時間上可變的流體要求的滿足中產(chǎn)生的時間上可變的流體壓力40。所述圖表300以機器周期為基礎，所述機器周期包含三個相應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記來表示并且在此不再重新解釋。所述體積流量30的時間曲線在圖表300中相當于所述圖表100的時間曲線，也就是說在基礎要求31與峰值要求32之間產(chǎn)生了時間上的變化。此外在圖3中說明，如在使用按本發(fā)明的措施下可以借助于液壓單元的觸發(fā)通過所述做功機械的控制裝置比如圖2的控制裝置203來面向需求地與做功機械的流體要求相匹配。通過相應的液壓泵或者說流體裝置，在用41表示的時間間隔中提供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于功能51的基礎要求而且可以滿足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。通過優(yōu)選在處于時刻33之前的時刻43相應觸發(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，通過這樣的觸發(fā)可以緊接著在時刻33來滿足最大的流體要求。在所述最大要求32結(jié)束時也就是說在時刻34，通過所述控制裝置來發(fā)出相應的信號，從而在時刻34之后所述流體裝置又重新僅僅提供50 bar的基礎壓力41。
在圖表300中說明的在時刻43超前提供45時間上可變的流體壓力40這個措施按照本發(fā)明尤其能夠通過以下方式來實現(xiàn)，即所述控制裝置作為做功機械的一部分擁有關于所面臨的流體要求的準確的信息，從而可以特別有利地使相應的流體裝置與流體要求相匹配。通過在圖3或者說圖表300中說明的比如通過在圖2中示出的裝置的使用來實現(xiàn)的方法可以獲得顯著的優(yōu)點。相對于在圖I中必須設置用于不斷地提供100 bar的液壓動力源的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的功率消耗的液壓單元。這種功率更小的液壓單元可以在要求峰值32中尤其在功能51的范圍內(nèi)短時間地在過載運行中運行，而不要擔心損壞。由此顯著降低通過這樣的液壓單元或者說流體裝置引起的噪聲污染、能耗和/或熱負荷。
權(quán)利要求
1.用于運行液壓的做功機械尤其工具機的方法，其具有配設的用于對該做功機械進行流程控制的控制裝置(203)、設有至少一個擁有時間上可變的流體要求(51、52、53)的液壓的負載的液壓系統(tǒng)以及至少一個用于提供用于滿足所述時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)速的時間上可變的調(diào)節(jié)來提供用于滿足所述時間上可變的流體要求(51、52、53)的時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)相對于所述時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滿足所述流體要求(51、52、53 )。
4.按前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中使用控制裝置(203)，該控制裝置具有能夠存儲編程的控制機構(gòu)、數(shù)字控制機構(gòu)或者運動控制機構(gòu)。
5.按前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中為了調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的而通過所述控制裝置(203)預先給定所述轉(zhuǎn)速可變的泵(230)的調(diào)節(jié)和/或控制裝置(220)的至少一個壓力額定值。
6.按前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中為了調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的而通過所述控制裝置(203)預先給定或者激活所述轉(zhuǎn)速可變的泵(230)的驅(qū)動調(diào)節(jié)儀(240)的不同的相應配設給壓力的參數(shù)組和/或設定值。
7.按前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中將每個流體要求配設給要在運行過程中實施的機器功能(51、52、53)。
8.液壓的做功機械，其被設置用于實施按前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，該液壓的做功機械具有配設的用于進行流程控制的控制裝置、設有至少一個擁有時間上可變的流體要求(51、52、53)的液壓的負載(202)的液壓系統(tǒng)以及至少一個用于提供用于滿足所述時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)，其中所述至少一個流體裝置(201)包括轉(zhuǎn)速可變的泵(230)，其具有機構(gòu)(240-243)，所述機構(gòu)用于根據(jù)所述用于提供用于滿足時間上可變的流體要求(51、52、53)的時間上可變的流體壓力(40’)的控制裝置(203)來預先給定所述轉(zhuǎn)速可變的泵(230)的時間上可變的轉(zhuǎn)速。
9.按權(quán)利要求8所述的做功機械，該做功機械構(gòu)造為固定的或者移動的加工機械，尤其構(gòu)造為壓力機、工具機、壓鑄機、彎管機、木材加工機和/或塑料加工機。
10.按權(quán)利要求8或9所述的做功機械，其中所述流體裝置(201)具有驅(qū)動調(diào)節(jié)儀(240)、電動馬達(231)、定量泵、壓力測量裝置(250)、壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)(270)、壓力控制機構(gòu)和/或冷卻機構(gòu)(232)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于運行液壓的做功機械尤其工具機的方法，所述液壓的做功機械具有配設的用于對該做功機械進行流程控制的控制裝置、設有至少一個擁有時間上可變的流體要求(51、52、53)的液壓的負載的液壓系統(tǒng)以及至少一個用于提供用于滿足所述時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)速的時間上可變的調(diào)節(jié)來提供用于滿足所述時間上可變的流體要求(51、52、53)的時間上可變的流體壓力(40’)。
文檔編號F04B49/20GK102782337SQ201080064181
公開日2012年11月14日 申請日期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 申請人:羅伯特·博世有限公司