将由马达驱动的、转速可变的液压泵作为流体静力的传动装置的应用的制作方法

文档序号:5472827阅读:109来源:国知局
将由马达驱动的、转速可变的液压泵作为流体静力的传动装置的应用的制作方法
【专利摘要】一种用于对由马达(10)驱动的液压泵(20)进行调节的调节装置(30)和一种调节方法。所述调节装置(30)为了对所述液压泵(20)进行压力调节或者对液压缸进行力调节或者位置调节而包括用于对所述转速(n)和所述液压泵(20)的排量(Vh)进行调整的调整机构(35)。在此,所述液压泵(20)的排量(Vh)要么静态地通过对于所述液压泵(20)的摆动角(α)的调节要么动态地在被调节的运行中通过在调节运行中对于所述液压泵(20)的摆动角(α)的以及对于所述马达(10)的转速(n)的动态的调整来得到调整。所述由液压泵(20)、马达(10)和传动调速器或者调节装置(30)构成的单元在此用作用于对系统效率进行优化的、电子液压的传动装置。
【专利说明】将由马达驱动的、转速可变的液压泵作为流体静力的传动 装置的应用

【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于对由马达驱动的、转速可变的液压泵进行调节的一种调 节装置和一种调节方法,其中所述马达-泵组件用作具有可变的并且适应地修正的 (nachgefUhrt)传动比的传动装置。所述传动比在此根据工作点和优化目标、尤其是动力、 能效等等来定义并且自动地由系统来设定。

【背景技术】
[0002] 转速可变的液压机用在许多的技术应用领域。在这里一般要求所述液压机的、较 高的定位精度以及最小的能耗。此外,首先在安静的工作环境中,经常预先给定较小的、通 过所述液压机引起的噪声污染,从而对于所述环境来说将噪声负荷保持在尽可能小的程度 上。
[0003] 在这里成问题的是,应该以降低的马达动力在由所述马达驱动的液压系统中获得 足够的动力。尤其所述动力在这样的情况中在传统的液压机的上功率范围内还是不够的。
[0004] 目前对于有些液压机来说在这方面经常需要液压蓄能器或者液压储存器。所述液 压蓄能器或者液压储存器一方面使所述液压机变得昂贵并且另一方面为此对所述液压机 的能耗的水平具有并非无关紧要的影响。


【发明内容】

[0005] 因此,本发明的任务是,提供用于对由马达驱动的、转速可变的液压泵进行调节的 一种调节装置和一种调节方法,利用所述调节装置和所述调节方法可以解决前面提到的问 题。尤其应该提供用于对由马达驱动的、转速可变的液压泵进行调节的一种调节装置和一 种调节方法,其中可以成本低廉地降低液压泵和马达的能量损耗和噪声并且尤其可以在上 功率范围内获得动力提升效果。
[0006] 该任务通过一种按权利要求1所述的、用于对由马达驱动的、转速可变的液压泵 进行调节的调节装置得到解决。
[0007] 所述装置的、其它有利的设计方案在从属权利要求中得到说明。
[0008] 在权利要求中所说明的调节装置可以是液压机的一部分,所述液压机此外包括用 于驱动马达的液压泵。所述马达尤其可以是由变频器或者伺服驱动装置调节器来操控的电 动机。
[0009] 此外,所述任务通过一种按权利要求10所述的、用于对由马达驱动的、转速可变 的液压泵进行调节的调节方法得到解决。
[0010] 利用在权利要求中所说明的调节装置和在权利要求中所说明的调节方法,对于转 速可变的液压泵来说不仅可以将所述转速用作用于对于所述液压泵的压力调节的调节量, 而且可以改变所连接的液压泵的排量,从而拥有两个用于在所述系统中进行动力及功率调 整的调节量。在此区分以下基本原理: 多参量调节:在调节运行中对于转速和泵排量(摆动角)的动态的调整; 功率调整:对于转速和泵排量(摆动角)的静态的调整,用于进行功率调整和系统优化。 [0011] 在权利要求中所说明的调节装置和在权利要求中所说明的调节方法相应地能够 在所述系统中的功率要求较低时降低所述马达的转速或者所述泵排量(摆动角)。这一点尤 其对于所述液压机的较长的稳压时间或者停止状态时有意义。
[0012] 此外,由此可以在部分负载运行中以更低的转速来降低所述液压泵的及所述马达 的能量损耗和噪声。作为部分负载运行,是指所述液压机的一种运行,其中在所述液压泵的 稳压运行中降低了所述马达的功率,也就是说仅仅需要较小的液压的输出功率。在这种情 况下,在所述部分负载运行中可以按照控制法则并且借助于马达-泵模型来对实际转速和 摆动角进行调整。
[0013] 本发明的其它可能的实施方式也包括前面或者下面关于实施例所描述的特征或 者实施方式的、未明确提到的组合。在此,本领域的技术人员也会将单个方面作为改进方案 或者补充方案来添加到本发明的相应的基本形式中。

【专利附图】

【附图说明】
[0014] 下面参照附图并且借助于实施例来对本发明进行详细说明。附图示出: 图1是按第一种实施例的、具有调节装置的液压机的方框图;并且 图2是按所述第一种实施例的液压机的、状态参量的时间曲线图表。
[0015] 在附图中,只要未作其它说明,相同的或者功能相同的元件设有相同的附图标记。

【具体实施方式】
[0016] 图1示出一种液压机1,该液压机具有马达10、转速可变的液压泵20、调节装置30 和放大器40。所述马达10驱动着所述液压泵20,其中所述液压泵20由所述调节装置30 来调节。在调节时使用所述放大器40。
[0017] 所述马达10尤其是电动机。所述马达10通过传动轴11与所述液压泵20相耦 合。所述马达10以实际上的转速或者实际转速n IST转动着所述传动轴11。所述实际转速 nIST可以用转速传感器12来测量,或者不过在无传感器的运行中用马达模型在所测量的电 流实际值的基础上来估算所述实际转速n IST。将测量结果、也就是所述实际转速nIST输入到 所述调节装置30中。
[0018] 所述液压泵20可以驱动着比如注塑模具、压力机、铸印机、升降台等等的形式的 负载。所述液压泵20拥有摆动盘21,该摆动盘借助于调节机构22、比如比例阀等等能够以 能够调节的摆动角α为幅度来偏转。通过所述摆动盘21的偏转,能够调节所述液压泵20 的液压介质的体积流量Q和压力Ρ。所述液压介质比如可以是液压油等等。利用摆动角传 感器23可以检测所述摆动盘21的、实际上的摆动角或者实际摆动角a IST。在图1中仅仅 勾画出所述摆动角传感器23。作为替代方案,对于具有压力传感器和同步电机的系统来说, 也可以在测量值的基础上用模型计算来求得所述摆动角α。利用压力传感器24,可以检测 所述液压泵20的液压介质的、实际上的压力或者实际压力p IST。
[0019] 所述调节装置30具有三个用于电信号的输入端31、32、33。所述输入端31、32也 可以称为模拟输入端。此外,所述调节装置30拥有一个用于模拟的电信号的输出端34。该 输出端34也可以称为模拟输出端。此外,所述调节装置30在所述输入端31、32中的每个 输入端上并且必要时在所述输入端33都拥有模数转换器A/D。在所述输出端34上,所述调 节装置30拥有数模转换器D/A。由此所述调节装置30可以如后面还要更为详细地描述的 那样相应地以数字的方式用调整机构35对所述信号进行处理。
[0020] 更详细地说,所述调节装置30拥有实际摆动角模拟输入端31,将所述液压泵20的 摆动盘21的、由所述摆动角传感器23所检测到的实际摆动角a IST输入到所述实际摆动角 模拟输入端31中。除此以外,所述调节装置30拥有实际压力模拟输入端32,将所述液压泵 20的液压介质的、由所述压力传感器23所检测到的实际压力p IST输入到所述实际压力模拟 输入端32中。将所述液压泵20的摆动盘21的、由所述转速传感器14所检测到的实际摆 动角a IST输入到所述调节装置30的实际转速模拟输入端33中。所述调节装置30从额定 摆动角模拟输出端34中输出所述液压泵20的摆动盘21的额定摆动角a S(^。
[0021] 如可以从图1中看出的那样,以模拟的电信号的形式将所述液压泵20的、摆动盘 21的额定摆动角a S(^输入到所述放大器40中。所述放大器40又将调节值xIST尤其以电 压UAUS等等的形式输出给所述调节机构22。根据所述调节值x IST,所述调节机构22根据预 先给定的额定摆动角aS(^来使所述液压泵10的摆动盘21偏转或者对其进行调节。作为 结果,又可以将所述调节机构22的实际调节值尤其以实际电压U IST等等的形式输送给所述 放大器40。
[0022] 图2关于时间t示出了在所述液压机1的稳压运行中所述液压泵20的实际压力 PIST的、体积流量Q_pe的、排量体积Vpumpe的以及转矩Μ_ ρε的曲线的图表。在所述稳压运行 中,所述实际压力PIST是恒定的。在此,在图2中的线条50的左边,示出了在图1的液压机 1的标准运行中也就是在所述调节装置30不工作时所述液压泵20的实际压力p IST的、体积 流量Qpumlre的、排量体积Vpumpe的以及转矩M pumpe的曲线。在图2中的线条50的右边,则示出 了在图1的液压机1的目标运行中所述液压泵20的实际压力p IST的、体积流量Q_pe的、排 量体积Vpu^的以及转矩M_ pe的曲线,其中在用所述调节装置30调节时实现所述目标运行。
[0023] 对于所述液压机1来说,通过对于摆动角α的调整用所述调节装置30、尤其是用 其调整机构35来对所述液压泵20进行压力调节和体积流量调节。在所述液压机1的、与在 稳压运行中降低了的功率相对应的部分负载运行中,用所述调节装置30来对所述马达10 的转速η进行调整。由此将在所述液压机1的系统中的损失降低到最低限度并且降低所述 马达10的转矩Μ,用于保持所述压力ρ。由此对于所述转速可变的液压泵20来说,不仅将 所述转速η用作用于所述液压泵20的压力调节的调节量,而且改变所述液压泵20的排量。
[0024] 所述调整机构35尤其构造用于:在所述液压泵20的被调节的运行中调整所述摆 动角α和马达转速η,用于对由所述液压机1操纵的缸进行压力调节、力调节或者位置调 节。
[0025] 在所述第一种实施例中,借助于所述调整机构35来局部地对所述摆动角α进行 调整。在这种情况下,在"压力形成"阶段中根据压力来操控所述摆动角α,用于尽最大可 能恒定地控制(fahren)所述马达10的力矩Μ。在"压力保持"阶段中,将所述摆动角α降 低到最小值,用于将所述马达10的力矩Μ降低到最低限度。所述"压力形成"阶段相应于 所述液压机1的压力形成运行。所述"压力保持"阶段则相应于所述液压机1的稳压运行。
[0026] 也可以在没有传感器的情况下在现存的测量值的基础上按照以下方程式(1)来计 算所述实际摆动角a IST :

【权利要求】
1. 用于对由马达(10)驱动的、转速可变的液压泵(20)进行调节的调节装置(30),所述 调节装置具有用于对所述液压泵(20)的转速(η)和排量(V h)进行调整的调整机构(35),以 便由此实现一种电子液压的传动装置。
2. 按权利要求1所述的调节装置,其中所述调整机构(35)构造用于在所述马达(10) 的所测量的实际转速(nIST)、所述液压泵(20)的所测量的实际转矩(M IST)以及所述液压泵 (20)的所测量的实际压力(pIST)的基础上对所述液压泵(20)的摆动角(α )进行调整,并且 其中所述调整机构(35)构造用于在所述液压泵(20)的被调节的运行中对所述摆动角(α ) 和马达转速(η)进行调整,以便对缸(20)进行压力调节、力调节或者位置调节。
3. 按权利要求2所述的调节装置,其中所述调整机构(35)构造用于在所述液压泵(20) 的稳压运行中将所述摆动角(α )降低到最小值,以便将所述马达(10)的实际转矩(MIST)进 而将系统损失降低到最低限度。
4. 按权利要求1到3中任一项所述的调节装置,其中所述调整机构(35)构造用于在所 述液压泵(20)的压力形成运行中根据压力来计算所述摆动角(α ),以便将所述马达(10) 的实际转矩(MIST)恒定地保持在最大可能的数值上。
5. 按前述权利要求中任一项所述的调节装置,其中所述调整机构(35)构造用于在部 分负载运行中如此改变所述摆动角(α ),从而按照控制法则并且借助于马达-泵模型来调 整所述实际转速和所述摆动角(α ),其中在所述部分负载运行中在所述液压泵(20)的稳 压运行中降低了所述马达(10)的功率。
6. 按前述权利要求中任一项所述的调节装置,其中所述调整机构(35)构造用于或者 静态地通过对于所述液压泵(20)的摆动角(α )的调节,或者动态地在被调节的运行中通 过在调节运行中对于所述液压泵(20)的摆动角(α )和对于所述马达(10)的转速(η)的动 态的调整来调整所述液压泵(20)的排量(Vh)。
7. 按权利要求6所述的调节装置,其中所述调整机构(35)在静态地调整所述液压泵 (20)的排量(Vh)时作为两点调节器来工作。
8. 按前述权利要求中任一项所述的调节装置,此外具有用于将所述摆动角作为模拟信 号(α )输出给所述液压泵(20)的模拟输出端(34),和/或用于将作为模拟信号的实际摆 动角(aIST)由所述液压泵(20)输入的实际摆动角模拟输入端(31),和/或用于将作为模拟 信号的实际压力(P IST)由所述液压泵(20)输入的实际压力模拟输入端(32),和/或用于将 作为信号的实际转速(nIST)由所述液压泵(20)和/或由驱动用的马达(10)输入的实际转 速输入端(33)。
9. 液压机(1),其具有能够由马达(10)驱动的液压泵(20)以及按前述权利要求中任一 项所述的调节装置(30),其中所述调节装置(30)布置在伺服驱动装置或者变频器中。
10. 用于对由马达(10)驱动的、转速可变的液压泵(20)进行调节的调节方法,所述方 法具有以下步骤:为了对液压的系统进行压力调节、力调节以及位置调节而利用调整机构 (35)对所述液压泵(20)的转速(η)和排量(V h)进行调整。
【文档编号】F04B49/06GK104100508SQ201410134834
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2013年4月5日
【发明者】M.瓦勒 申请人:罗伯特·博世有限公司
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1