[发明专利]具有至少一根液压轴的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有可控式轴传动装置的设备，该轴传动装置具有控制/调整智能装置以及至少一根在开式液压回路中运动的轴。

现有技术

在控制/调整传动轴时至少提出三项基本任务：

首先，轴的传动装置必须与所要求的是直线运动还是旋转运动无关地产生所需要的力或功率。

第二，运动过程必须是完全可以控制的，为此需要一种高灵敏度的控制/调整系统。

第三，在许多实际使用场合必须协调不同的功能或运动，这一任务借助于所谓电子智能装置实现。

机器设计者应用可调整的传动装置，它可以将力学参数(力和/或位置)加到各根轴或机器的自由度上。在这方面处于重要地位的是电气和液压传动装置。这在性质上属于两个分支，每一个分支要分别研究。在专业博览会上表明了这一点，在那里人们将液压传动技术与电气传动技术分开；这也反映在专家的培养教育上。液压传动更趋向于属于机械工程技术，而电气传动则属于电气工程师的知识领域。这种区分贯串在全部工业中。不同的公司和行业或从事液压传动或从事电气传动。传动专家只是在市场上彼此相遇，在那里他们各自宣传其方案的优点。存在着两个分支这一事实本身证明，并非所有论据只能为一方所占有。电机控制传动装置在将旋转运动转换为直线运动时，尤其在传递大力时是有缺点的。液压传动装置的主要缺点是，到目前为止它的能量效率低，这种争论的一个有代表性的例子表现在压铸机市场中。以电子技术为背景的公司试图在市场上推出一种“全电”的机器，而其竞争对手则以“全液压”的与之对抗。双方都有一个正确的理由在各自的一方。人们不带偏见地分析了这两种技术的优缺点，得出了一些值得注意的差别。对于液压传动装置，众所周知，它有非常高的功率和力或力矩浓度(相应构件每单位重量或体积产生的功率、力或力矩)。这一情况便是为什么液压系统在需要大的传动力时具有其优势的原因，这种大的传动力例如在压力机和压铸机中是必要的。在这一领域内，液压传动装置还有出色的机械效率和极高的坚固性。此外，在不考虑伺服阀或调节阀时，用于液压参数的调节机构和传感器价格低廉。在液压传动装置中的功率控制(压力或流量)，借助于耗能的调节机构如伺服阀或比例阀进行。在这种情况下，根据传动装置所需要的功率，或多或少的液压功率通过阀的节流孔边缘不可逆地转变成热量。这就意味着不仅能量损失(更确切地说是能量耗散)而且还有会造成干扰的热量，这种热量必须通过附加的设备导出。调节机构的反应比较缓慢，并需要高的能量进行操纵。液压传动技术试图通过采用调节泵找到一条出路。尽管这样可以降低功率损失，然而在系统中仍保留有带来损失的设备，例如泵的可调式传动装置或用于保持调节机构所需压力的备用泵。

在绝大多数实际应用中，这两种传动技术还都发展了一些各自的特色，这例如可以通过最近发表的两个例子来说明。DE-PS4303760介绍了一种具有一个开式液压回路的液压传动装置。其中，泵直接从油箱吸油。泵将此介质通过压力调节器输送，这种压力调节器由安全阀和作为控制阀的调压阀(电控比例式压力调整阀)组成。控制阀由智能装置或计算机通过信号线操纵。在阀与具有要运动的轴或质量的工作缸之间，有一个定向逻辑装置。它同样通过计算机电控。真正的调整通过在计算机中处理速度和位置信号，以及比较相应的实际值与额定值，并相应地操纵阀门组来进行。由此最简短的说明可知，对于一个开式液压传动装置，控制/调整通过智能阀完成。作为对立面，源出于同一些发明者的EPA643472公开了一种所谓智能传动装置，用于电机传动一根或多根轴。两种方案都达到了目的，即高水平地掌握控制/调整过程，并在同一台机器上提供了实际的使用证明。这些发明人可以提供证明，全电的压铸机(按WO94/22655)只需要先有技术的相应的液压式机器传动能量的20％至30％。液压系统的一个突出的缺点在于，与电子系统相比液压系统只有付出极大的耗费才能达到设定的参数。这给液压系统带来了不同的特殊解决方案。这一情况便是有大量各式各样的不能一目了然的液压调节阀的原因。在液压传动的机器中，往往传动装置极低的成本起了决定性作用，尤其是在设计新的需要大的力量的机器时。

发明概述

本发明的目的是提出一种新型高动态和可最大可能广泛应用的传动方案，它尽最大可能地将液压与电气的传动装置的优点结合起来，避免各自相应的缺点。本发明人认识到，尽管“或这一种/或那一种”有许多优点，但实际上这往往可能对发展最佳方案甚至恰恰是障碍。发明者为自己提出的任务是从这两种传动方案中取其精华。在这两者之间找到最优“结合点”，尤其用于具有以秒计的运动循环的传动装置，也就是说尤其是用于具有高的加速度/减速度的传动装置。