专利名称：用于运行液压的做功机械的方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求I的前序部分所述的用于运行液压的做功机械尤其工具机的方法以及一种相应的液压的做功机械。即使下面主要参照加工机械尤其工具机，但是本发明不局限于这些加工机械，而是更确切地说能够用在所有类型的做功机械中，在所述做功机械中需要尤其时间上可变的也就是随时间变化的流体压力和/或体积流量(下面也统称为流体要求)。本发明可以特别有利地在液压系统上得到实现。
背景技术：
在机械制造中，为了提供用于驱动装置的能量，一方面使用具有泵和标准电动马达的传统的液压系统并且另一方面使用纯粹机电的解决方案。 相对于机电的系统，液压的系统如所知的一样拥有更大的动力以及更高的力的密度和功率密度，但是同时消耗更多的能量。机电的系统因而可能更具能效；但是具有较高的过程力及较高的功率密度的灵活的过程则会在机电技术上很难得到实现。为解决这种冲突，可以谋求一种混合的方案，对于该混合的方案来说比如使用转速可变的泵驱动装置(DvP)。为此使用具有标准异步电动马达或者同步伺服电动马达以及定量泵的泵，其中能量供应根据机器周期中的能量需求来进行并且相应地触发相应的电动马达。所述电动马达的转速以及由此所述定量泵的功率比如可以通过驱动调节仪来与需求相匹配。通过混合方法，由此已经可以获得特定的优点，但是仍然存在着对得到改进的提供用于做功机械的与需求相匹配的流体压力和/或流体体积流量的方案的需求。
发明内容
按照本发明，为此提出具有独立权利要求所述特征的一种用于运行液压的做功机械尤其工具机的方法以及一种相应的液压的做功机械。有利的设计方案是从属权利要求以及以下说明的主题。通过所提出的措施，能够特别有利地、根据需求地并且面向需求地使流体系统尤其液压泵系统与做功机械的流体要求相匹配。所述按本发明的解决方案包括通过所述做功机械的控制装置尤其通过能够存储编程的控制机构来对液体装置进行触发这个方面。由此，如下面所解释的一样，通过更小的更为节省能量的并且功率更小的泵来满足做功机械的流体要求。这样的功率更小的泵在此也可以在没有缺点的情况下短时间地在过载运行中运行，用于满足峰值要求。结果，可以通过所述按本发明的解决方案比如降低噪声污染并且实现电气的能量节省潜力。此外，比如也可以将冷却机构设计得更小并且功率更低，所述冷却机构的功能能力当然也必须直接与所述流体装置的功能能力相关联。必要时完全可以放弃额外的冷却。用所述按本发明的措施，与传统的阀调节的液压系统相比也可以特别有利地将明显更低的热量输入所述液压油中并且由此实现更少的磨损。
在相应的做功机械中的真正的加工持续时间之外或者说在具有微小的流体要求的其它时间里，可以在部分负载运行中运行转速可变的泵。在此，比如驱动调节仪降低电动马达和泵的转速。由此比如在液压系统中能耗、输入到液压油中的液压的损耗功率以及噪声污染下降。一旦所述液压系统又需要更多的功率，所述驱动调节仪就重新根据需要调节转速。所述按本发明的方法在此可以包括高动力的伺服电动马达的使用，所述高动力的伺服电动马达在每个时刻以很短的加速时间提供必要的转矩。在配设给这个高动力的伺服电动马达的驱动调节仪中，分散地对额定值和实际值进行处理和分析。压力测量计可以将实际值报告给变频器，该变频器相应地调节所要求的转速并且将其传输给定量泵。给定参数的软件在此可以考虑到液压系统所特有的调节策略。因此所述软件比如可以补偿对于液压系统来说典型的非线性。
作为替代方案，也可以设置用于提供驱动功能的标准异步电动马达。动态的变频器可以用于控制这个电动马达的转速。不仅所述伺服电动马达的调节或者说触发而且异步电动马达的调节或者说触发都按本发明通过已经在做功机械中正在服务的控制系统尤其能够存储编程的控制机构来进行。按本发明的解决方案也可以特别有利地加装在既有的做功机械中，由此除了所提到的其它的优点之外也可以在已经存在的装置中实现所提到的能量节省潜力。本发明的其它优点和设计方案从说明书和附图中获得。不言而喻，前面提到的并且接下来还要解释的特征不仅能够在相应说明的组合中使用而且也能够在其它的组合中使用或者单独地使用，而不离开本发明的范围。
本发明借助于实施例在附图中示意性示出并且下面参照附图进行详细说明。其中
图I是在现有技术中用于说明时间上可变的流体要求以及时间上可变的流体压力和/或流体体积流量的提供情况的图表；
图2是按本发明的一种特别优选的实施方式的做功机械的示意图；并且图3是按照本发明的一种特别优选的实施方式用于说明时间上可变的流体要求以及时间上可变的流体压力和/或流体体积流量的提供情况的图表。
具体实施例方式在图I中，借助于图表100示出了在现有技术中借助于以时间恒定的流体压力40提供时间上可变的流体体积流量30的方式来满足流体要求的示意图。在所述图表100中，在X轴10上表明以秒计的时间，在第一 y轴20上表明以升/分种计的流体体积流量并且在第二 y轴21上表明以bar计的流体压力。所述图表100说明一个加工周期，该加工周期在60秒之内结束。在图表100中示出的机器周期比如包括三个拥有相应不同的流体要求的液压的功能51、52和53。应该执行三次的第一功能51比如是在体积流量为15 Ι/min时具有100 bar的压力要求的工具夹紧功能。功能51的操控在所述流体体积流量30中引起各为一秒钟的最后三个峰值32。在第二功能52中，以5 Ι/min的持久的体积流量用50 bar的压力要求来维持做功机械的夹盘中的用于工件的夹紧压力。所述功能52的操控在所述流体体积流量30中引起基础值31。在第三功能53中，应该以15 Ι/min的体积流量对用50 bar的压力要求对工件进行二次夹紧(开/关)。所述功能53的操控在所述流体体积流量30中引起各为一秒钟的两个第一峰值32。作为结果在现有技术中如此对所述做功机械进行触发，从而持久地维持100 bar的最大必要的压力(线条40),其中所述体积流量在5 Ι/min (用31表示)与5+15=20 1/min(用32表示)之间波动。相应的峰值的开始用33来表示，其结束用34来表示。因而尽管仅仅在较短的时间间隔32里需要100 bar的峰值要求，但是在传统的流体装置中普遍使相应的泵进行恒定的运行，用于满足在潜力方面能够最大调用的最高要求。换句话说，在使用非转速可变的泵时总是应该将相应的液压动力源的功率设计到最大的压力/体积流量，以便 能够满足所述峰值要求，在当前的情况中因而在体积流量为20 Ι/min时设计到最大压力值100 bar。图2示出了在总体上用200表示的做功机械，该做功机械具有液压的负载202尤其如上面所解释的一样的拥有时间上可变的流体要求的负载、流体装置201以及控制装置203。尽管在图200中仅仅示出了一个液压的负载202，但是为理解起见要说明，本发明尤其可以在具有多个液压的负载202的系统中得到实现。所述控制装置203在此配设给所述做功机械并且控制着该做功机械的功能(流程控制)。所述控制装置203因而拥有关于在所述做功机械中运行的程序的详细的信息并且由此拥有各个流体要求的次序和时刻及其时间上的可变性。因此，所述控制装置203可以特别有利地比如通过触发机构242也用于调节或者说控制所述流体装置201。所述流体装置201具有调节或者说控制系统220。该调节或者说控制系统220与泵230比如定量泵230相互影响。所述泵230通过接合器233与能够调节的电动马达231相连接，该电动马达如前面所解释的一样可以设置为异步电动马达或者伺服电动马达。所述电动马达231的调节通过其它的触发机构243来进行。可选设置了冷却机构232。应该强调，尤其由于所述按本发明的措施，必要时也可以放弃这个冷却机构232。所述电动马达231以及由此所述泵230的触发或者说调节通过构造为变频器240的驱动调节仪来进行。所述变频器240具有输入端241，通过该输入端可以提供压力测量计250的实际值。此外，所述流体装置201拥有比如以传统的方式构成的压力调节系统270。所述泵230将流体比如液压油通过管路262从流体容器260中输送出来并且在经过所述泵230之后将其以一定的压力提供给所述液压的负载202。在压力管路P中设置了止回阀263。通过回路261将过剩的流体导回到所述流体容器260中。图3以图表300示出了对于时间上可变的流体体积流量30来说按照本发明的一种设计方案从一个或者多个液压的负载的时间上可变的流体要求的满足中产生的时间上可变的流体压力40。所述图表300以机器周期为基础，所述机器周期包含三个相应地具有不同的流体要求的液压的功能51、52和53。在图I到3中，相同的元件用相同的附图标记来表示并且在此不再重新解释。所述体积流量30的时间曲线在图表300中相当于所述图表100的时间曲线，也就是说在基础要求31与峰值要求32之间产生了时间上的变化。此外在图3中说明，如在使用按本发明的措施下可以借助于液压单元的触发通过所述做功机械的控制装置比如图2的控制装置203来面向需求地与做功机械的流体要求相匹配。通过相应的液压泵或者说流体装置，在用41表示的时间间隔中提供50 bar的流体压力，用于不仅可以满足如借助于图I所解释的一样的相应于功能51的基础要求而且可以满足50 bar的流体压力和15 Ι/min的体积流量的第三功能53的流体要求。通过优选在处于时刻33之前的时刻43相应触发的将压力提高到100 bar这种方式，所述流体装置将能够在时刻33提供而后必要的IOObar的压力。这样的触发用于超前提供45流体压力和/或流体体积流量，通过这样的触发可以紧接着在时刻33来满足最大的流体要求。在所述最大要求32结束时也就是说在时刻34，通过所述控制装置来发出相应的信号，从而在时刻34之后所述流体装置又重新仅仅提供50 bar的基础压力41。
在图表300中说明的在时刻43超前提供45时间上可变的流体压力40这个措施按照本发明尤其能够通过以下方式来实现，即所述控制装置作为做功机械的一部分拥有关于所面临的流体要求的准确的信息，从而可以特别有利地使相应的流体装置与流体要求相匹配。通过在图3或者说图表300中说明的比如通过在图2中示出的装置的使用来实现的方法可以获得显著的优点。相对于在图I中必须设置用于不断地提供100 bar的液压动力源的4 kff的功率，在图3的范围内还仅仅需要具有大约2. 2 kff的功率消耗的液压单元。这种功率更小的液压单元可以在要求峰值32中尤其在功能51的范围内短时间地在过载运行中运行，而不要担心损坏。由此显著降低通过这样的液压单元或者说流体装置引起的噪声污染、能耗和/或热负荷。
权利要求
1.用于运行液压的做功机械尤其工具机的方法，其具有配设的用于对该做功机械进行流程控制的控制装置(203)、设有至少一个拥有时间上可变的流体要求(51、52、53)的液压的负载的液压系统以及至少一个用于提供用于满足所述时间上可变的流体要求(51、52、53)的流体压力(40、40’)和流体体积流量(30)的流体装置(201)，其中所述至少一个流体装置(201)包括转速可变的泵， 其特征在于，根据所述控制装置(203)借助于所述转速可变的泵(230)的转速的时间上可变的调节来提供用于满足所述时间上可变的流体要求(51、52、53)的时间上可变的流体压力(40’)。
2.按权利要求I所述的方法，其中根据所述控制装置(203)相对于所述时间上可变的流体要求(51、52、53 )超前提供(45 )所述流体压力(40 ’)。
3.按权利要求2所述的方法，其中如此超前提供(45)所述流体压力(40’)，从而用正确的流体压力来满足所述流体要求(51、52、53 )。
4.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中使用控制装置(203)，该控制装置具有能够存储编程的控制机构、数字控制机构或者运动控制机构。
5.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中为了调节转速的目的而通过所述控制装置(203)预先给定所述转速可变的泵(230)的调节和/或控制装置(220)的至少一个压力额定值。
6.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中为了调节转速的目的而通过所述控制装置(203)预先给定或者激活所述转速可变的泵(230)的驱动调节仪(240)的不同的相应配设给压力的参数组和/或设定值。
7.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中将每个流体要求配设给要在运行过程中实施的机器功能(51、52、53)。
8.液压的做功机械，其被设置用于实施按前述权利要求中任一项所述的方法，该液压的做功机械具有配设的用于进行流程控制的控制装置、设有至少一个拥有时间上可变的流体要求(51、52、53)的液压的负载(202)的液压系统以及至少一个用于提供用于满足所述时间上可变的流体要求(51、52、53)的流体压力(40、40’)和流体体积流量(30)的流体装置(201)，其中所述至少一个流体装置(201)包括转速可变的泵(230)，其具有机构(240-243)，所述机构用于根据所述用于提供用于满足时间上可变的流体要求(51、52、53)的时间上可变的流体压力(40’)的控制装置(203)来预先给定所述转速可变的泵(230)的时间上可变的转速。
9.按权利要求8所述的做功机械，该做功机械构造为固定的或者移动的加工机械，尤其构造为压力机、工具机、压铸机、弯管机、木材加工机和/或塑料加工机。
10.按权利要求8或9所述的做功机械，其中所述流体装置(201)具有驱动调节仪(240)、电动马达(231)、定量泵、压力测量装置(250)、压力调节机构(270)、压力控制机构和/或冷却机构(232)。
全文摘要
本发明涉及一种用于运行液压的做功机械尤其工具机的方法，所述液压的做功机械具有配设的用于对该做功机械进行流程控制的控制装置、设有至少一个拥有时间上可变的流体要求(51、52、53)的液压的负载的液压系统以及至少一个用于提供用于满足所述时间上可变的流体要求(51、52、53)的流体压力(40’)和流体体积流量(30)的流体装置，其中所述至少一个流体装置包括转速可变的泵并且根据所述控制装置借助于所述转速可变的泵的转速的时间上可变的调节来提供用于满足所述时间上可变的流体要求(51、52、53)的时间上可变的流体压力(40’)。
文档编号F04B49/20GK102782337SQ201080064181
公开日2012年11月14日 申请日期2010年12月3日 优先权日2009年12月18日
发明者B.西格勒, G.兰德格拉夫, T.格尔纳 申请人:罗伯特·博世有限公司