针对压力机的拉伸垫设备的液压驱动器的制作方法

本发明涉及一种针对压力机的拉伸垫设备的液压驱动器，其中，液压驱动器包括流体泵，流体泵用于将体积流从流体泵提供给拉伸垫设备的液压缸以及从液压缸提供给流体泵。

背景技术：

拉伸垫例如在拉伸压力机中用于在压制过程中产生与推杆的运动方向相反的并且准确限定的压紧力，以便保证材料受控地再流入拉伸模具中。因为有待施加的拉伸垫力可能很大，所以必须由这种拉伸垫转化相应大的能量。在常见的压力机工作速度下，在此可以在拉伸垫中或在相应的力产生装置中出现在千瓦至兆瓦范围内的损耗功率。

已知伴随对损耗功率进行基于电磁的再生的技术方案。此外，使用用于回收损耗功率的设施，其作为由马达和泵构成的组合将在拉伸过程中产生的体积流再次供给推杆的主活塞。为此使用运动部分有较高惯性的相应大的马达或发电机和泵。这些惯性造成了很长的加速时间，直至达到相应的设计转速或额定转速。此外，需要泵体积流和模具运动在时间和位置方面的极为准确的同步化。这在实践中被证实是有问题的。

在公开文本de102006058630a1中说明了一种电液压的拉伸垫驱动器。在那里说明的混动的设计方案具有可调节的、也能作为发电机运行的电动机，该电动机通过液压的传动机构驱动拉伸垫。因此例如通过设置在液压传动机构的液压回路内的调节阀达到了很高的调节动力并且同时实现了能量回收。不过可能基于大的惯性而无法在加速时达到高的动力。

文献ep1882534b1说明了一种用于压力机的电液压的拉伸垫设备，其在拉伸垫没有预加速的情况下实现了对流体压力的控制。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：说明一种针对压力机的拉伸垫设备的液压驱动器和一种用于控制这种液压驱动器的方法，它们克服了所提及的缺点，特别是能降低液压的损耗功率并且同时能在一段时间内可再现地和足够准确地遵循对位置和力的预定。值得期望的尤其是驱动装置的与惯性无关的加速可能性。

该技术问题通过按照独立权利要求1的驱动器解决。其它设计方案在从属权利要求中说明。

按本发明的针对液压轴的，例如压力机的、特别是板材压力机的拉伸垫设备的液压驱动器，其具有流体泵，该流体泵用于将用于拉伸过程的体积流从流体贮存器提供给拉伸垫设备的液压缸以及从液压缸提供给流体贮存器。流体贮存器在此是液压系统(闭合的系统)的一部分或者布置在液压系统(开放的系统)外。

按照本发明规定，液压驱动器包括马达泵单元、循环线路和阀设备，其中，阀设备布置在流体泵和液压缸之间，并且其中，通过阀设备能将体积流从流体泵引向液压缸和/或从液压缸引向流体泵并且通过循环线路能将循环体积流借助流体泵从流体贮存器循环给流体泵以及从流体泵循环给流体贮存器。

按照本发明，借助阀设备可以将液压缸与流体泵脱联。“脱联”指的是：通过阀设备的体积流至少减少到最大可能的体积流的十分之一、优选至少减少到百分之一。同时还可能的是，用流体泵加速处在流入线路和流出线路内的流体。流体泵和所参与的马达的加速在此可以与拉伸垫设备和/或液压缸的运行状态无关地并且特别是在真正的拉伸过程之前完成。这允许了，针对更小的或更大的功率但伴随动力减小的情况来设计为此所需的部件。马达和泵的加速因此可以在时间上与伴随动力减小的真正的拉伸过程脱联地进行。在一些应用情形中，可以由此使用较小的驱动器来加速泵，因为可以在较长的时段内完成加速。但也可能的是，有利地例如使用较大的马达来加速泵，该马达具有较大的惯性并且因此不能这样快地加速。不会由此造成系统的缺陷，因为已经在真正的拉伸过程之前就完成了马达泵单元的加速。

因此，按照本发明说明了一种液压驱动器，其既能在开放的液压回路中运行也能在闭合的液压回路中运行并且优选能使用于电动地或液压地运行的压力机的拉伸垫设备。液压的、特别是优选能可逆地运行的拉伸垫驱动器，可以包括液压缸、阀控制器、马达泵单元以及带有可选的泵保护阀的旁通阀并且在时间上与压力机或另一种液压轴的真正的运动独立地预加速其惯性以及调整拉伸垫缸的预期的流体流(例如液压油)，而不必改变之前规划设计好的和已起动的上部的拉伸垫位置。

因此，流体泵可以在建立起循环体积流的情况下加速到适用于拉伸过程的运行速度。由此，建立起了循环体积流。循环线路可以例如涉及旁通线路，其从流体贮存器起相向地并行于流体泵朝液压缸的方向延伸并且在流体泵上方通入从液压缸往流体泵的线路中。

在一种优选的实施方式中可以规定，马达泵单元被设计成用于：将流体从流体贮存器沿液压缸的方向输送或者从液压缸朝着流体贮存器输送。按照本发明也可能的是，为了流体从液压缸的流出，加速马达泵单元以及另一些参与的部件。备选或额外为了流体往液压缸的流入而调制所参与的部件。借助流入可以例如使液压缸运动。

循环体积流优选实现了将流体泵加速到适合拉伸过程的运行速度。循环体积流的大小例如对应在拉伸过程中生成的体积流。不过为了达到流体泵的运行速度，较小的体积流可能已经够用了。

在一种优选的实施方式中，可以例如在旁通线路中设置有用于并行于流体泵地并行引导体积流的旁通阀，其中，循环体积流能借助流体泵被从流体贮存器经由旁通阀朝液压缸的方向输送以及从液压缸经由流体泵输送给流体贮存器。因此流体体积流例如穿过流体泵地并且借助流体泵被输送以及因此被加速。因此例如在阀设备的流入阀和流出阀的关闭位置中，所保留的、能通过流体泵输送的流体体积流被加速以及在线路中循环。因为这种加速可以在时间上或压力上不与拉伸压力机设备相关联地进行，所以所参与的部件被设计得较小或较大并且针对较小的加速度设计。

在一种特别优选的实施方式中，液压驱动器具有控制装置，该控制装置被设计成用于，产生从拉伸垫设备、特别是从液压缸往流体泵的同步体积流，其中，同步体积流对应于在拉伸过程中出现的体积流。因此在拉伸过程中出现的并且能通过拉伸过程触发的体积流已经可以事先例如借助流体泵作为同步体积流产生。因此例如在危急的时间点上，如在上模具撞到例如由拉伸垫形成的下模具上时，已经提供了预先确定的体积流。

在此可以规定，控制装置被设置成用于：在大于为在拉伸过程期间建立起相应的体积流所需的时间的一段时间内产生同步体积流。这使得能如已经在上文中阐释的那样使用在加速度方面设计得较小的设备，这又降低了所出现的损耗和类似损耗。

可以特别有利地在一种实施方式中规定，控制装置被设计成用于：在时间上与拉伸过程脱联地控制同步体积流。例如可以在相关的实际的体积流真正出现之前由液压缸提供同步体积流。

在本发明的一种扩展设计中可以规定，液压驱动器具有用于提供行程信号和/或压力信号的传感器。借助这种传感器可以检测拉伸垫设备的、特别是液压缸的运行状态。例如可以因此识别到或预后诊断出由拉伸过程引起的当前的或预期的体积流并且因此用足够的准备时间产生和/或同步化循环体积流和/或同步体积流。这个额外的准备时间允许了所参与的部件如流体泵、驱动流体泵的马达或类似部件的较小的尺寸设定。

在一种具体的实施方式中规定，行程信号与拉伸垫设备的液压缸的位置相关联。因此可以例如借助液压缸的活塞的位置或者借助活塞的位置的时间变化走向作出有关实际的或预期的体积流变化的陈述并且相应地准备或产生同步体积流或循环体积流。

这在一种具体的实施方式中实现，该实施方式规定，在引入行程信号和/或压力信号的情况下能控制同步体积流和/或循环体积流。尤其可以规定，将同步体积流与预期的体积流同步化。同步体积流指的是通过流体泵的体积流，其在发生的拉伸过程之前产生或与发生的拉伸过程同步地产生并且与由发生的拉伸过程产生的或预期的体积流相匹配。同步体积流在阀设备打开之后与通过拉伸过程产生的体积流处于流体连通。

循环体积流则用于加速所参与的部件，如流体泵或泵马达，并且必要时用于在通过拉伸过程的预期的体积流之前产生足够大的体积流并且与预期的体积流在流体上例如通过阀设备(还)分开。循环体积流可以小于同步体积流或在拉伸过程期间产生的体积流。

在一种有利的实施方式中可以规定，能为阀设备的流出阀预定预紧压力。预紧压力可以例如适用于承载液压缸的和拉伸垫的自重。因此可以通过流出阀的经压力控制的关闭保持拉伸垫的静止位置。静止位置或静止状态除了绝对的静止状态之外也指的是1mm/秒至1mm/分的运动。

在液压驱动器的一种具体的设计方案中可以规定，在流体泵的抽吸侧上设有用于为流体泵产生预压的前级泵和/或蓄压器。这支持了流体泵并且必要时允许了流体泵的较小的设计，但不管怎样都有助于改进流体泵的运行特性。

在液压驱动器的一种扩展设计方案中规定，通过流出阀产生了加速体积流，该加速体积流适用于预加速拉伸垫。因此，可以例如在推杆撞到拉伸垫之前通过合适的加速体积流预加速该拉伸垫。在撞到拉伸垫时传递的脉冲可以由此被决定性地减小。这种用于所谓的同步化拉伸垫缸的可行方案可以例如通过环形侧可用的面积和相应的驱控实现。

在一种实施方式中可以规定，流出阀构造成负载保持阀。该负载保持阀可以替代多个不同的预紧的止回阀并且具有这样的优点，即，能以简单的方式调整到不同的模具、特备是有不同的重量的不同的模具。例如可能需要将2.5t重的模具调整到4t重的模具。这一点能尤为简单地借助能调整的负载保持阀执行。

在液压驱动器的一种优选的实施方式中，被设置成用于对拉伸设备的液压缸的压力室预紧的压力源。压力源可以例如涉及蓄压器。因此可以支持拉伸垫的否则仅通过重力驱动的向下运动。取代作为压力源的蓄压器或者额外地可以使用能控制的压力源，如马达泵组合。用于预加速的压力源也可以为了安全目的而例如通过切换阀分开。额外可以通过这种切换阀触发活塞的极为可复制的主动的预加速。

液压驱动器的一种有利的扩展设计方案规定，液压缸的第一和第二压力室以能切换的方式相互连接。执行器的两个压力器的能切换的连接或联接也允许了对液压缸的活塞的预加速。

在本发明的一种同样有利的扩展设计方案中固定，马达泵单元被设计成用于：由流体的体积流在发电运行中获取电能。这样被重复获取的能量可以通过相应的措施重复使用。

该技术问题也通过按照独立权利要求14的用于控制压力机的拉伸垫设备的液压驱动器的流体泵以及阀设备解决。该方法的其它有利的设计方案在从属权利要求中说明。

按本发明的用于控制压力机的拉伸垫设备的液压驱动器的流体泵以及阀设备的方法规定，借助流体泵能产生从流体贮存器经由阀设备往拉伸垫设备的液压缸以及从液压缸经由阀设备往流体贮存器的体积流并且能通过阀设备控制该体积流，在此规定，使流体泵加速，其中，在阀设备的关闭状态下，借助流体泵从流体贮存器往流体泵以及从流体泵往流体贮存器地巡回引导(rundführen)循环流。在阀设备的关闭位置中，流体泵与拉伸垫设备的液压缸脱联并且可以在时间上与真正的拉伸过程脱联地以减小的动力加速。这允许了根据较小的加速度值来设计例如立体泵或其它所参与的部件。同时实现了在现有设施中的实施。

在该方法的一种优选的扩展设计方案中固定，在达到流体泵的能为拉伸过程输送足够的体积流的运行速度后，打开阀设备并且拉伸体积流从液压缸向流体贮存器流动。打开阀设备在此可以例如自动地运行。因此可以在流体泵加速到其运行速度之后，将在拉伸过程中产生的真正的拉伸体积流输送给流体贮存器，该运行速度例如在拉伸体积流下或者在比真正的拉伸体积流更低的体积流下实现。

附图说明

现在借助附图详细阐释本发明。图中：

图1示出按本发明的液压驱动器的第一实施方式的示意图；

图2示出按本发明的液压驱动器的第二实施方式的示意图；

图3示出按本发明的液压驱动器的第三实施方式的示意图；

图4示出作为图3的液压驱动器的第三实施方式的备选方案的第四种实施方式的示意图；

图5示出图1的备选实施方式的示意图；

图6示出图1的实施方式的扩展设计方案的示意图；

图7示出图6所示的实施方式的一种备选方案的示意图；

图8示出图6和7所示的实施方式的另一备选方案的示意性细节图；

图9示出补充在之前的图中示出的实施方式的实施方式的示意性细节图；

图10示出补充在之前的图中示出的实施方式的实施方式的示意性细节图；

图11示出补充在之前的图中示出的实施方式的实施方式的示意性细节图；

图12示出液压驱动器的扩展设计方案的示意图。

具体实施方式

图1在强烈示意化的图中示出了用于压力机(未示出)的拉伸垫设备的拉伸垫缸12。

液压缸12具有拉伸活塞13、在拉伸过程中变小的压力室19和在拉伸过程中变大的杆侧的压力室21。

液压驱动器10具有阀14、15、16，它们与液压驱动器10的流体泵18连接。流体泵18通过马达20以公知方式被驱动并且通过流体贮存器23被供应流体以及能将流体回送到流体贮存器23中。马达20是可逆的并且可以沿两个方向驱动或作为发电机被驱动。阀14、15、16形成了阀设备17。

在图1的阀设备17中例如前后相继地接有两个阀14、15并且这两个阀允许了从拉伸垫缸12的压力室19往泵18并且进一步往流体贮存器23的体积流。这两个阀因此被称为流出阀14、15。阀16允许了从流体贮存器23通过流体泵18往拉伸垫缸12的压力室19中的体积流并且被称为流入阀16。

除了已经提到的阀14、15、16外，还设有并行于泵18的旁通阀22。旁通阀22构造成如阀14、15、16那样的止回阀并且通过由流体贮存器23供应流体实现了泵18在流出阀14、15关闭时的运行，流体贮存器例如可以如之后还要详细阐释的那样构造成料箱。阀24设置成对抗超压的保护装置，其在过高的系统压力下实现了卸压。

此外还设有控制装置11，该控制装置通过虚线示出的信息线路和/或控制线路与液压驱动器10的相关的构件连接。控制装置可以涉及局部定位的或位置不明确的控制装置，其例如从另一地点起与构件连接。控制线路可以涉及有线的线路、如电缆，涉及无线的线路、如无线电连接，或者例如涉及总线系统的通道或者涉及流体的或机械的联接装置。也不是强制性需要将所有的构件均借助控制线路连接起来。单个构件，如阀设备17，例如可以未被连接并且仅能通过负载变化进行切换。

实现和规定了液压驱动器10的不同的运行模式，如下文中先借助图1所要阐释的那样。

在先被关断的泵18中，这样来选择流出阀14、15的预紧压力，使得该预紧压力能承载拉伸垫缸12的活塞13的自重和安装在其上的拉伸垫(未示出)。用拉伸垫缸12与液压驱动器10的这种流体的分离，可以将马达20和泵18一起加速到预期的拉伸速度，也就是说预期的拉伸体积流。在这种运行状态下，没有液压流体从液压缸12的压力室19流出。

更确切地说，泵18通过旁通阀22从流体贮存器23输送流体。这样产生的循环体积流实现了马达20和泵18到预期的拉伸体积流的加速，但基于通过流出阀14、15的流体的脱联而在时间上先于真正的拉伸过程地完成脱联。因此加速不必用与拉伸过程匹配并且能相应地减小的动力完成。因此对部件如马达20和泵18的要求更低。

若现在在拉伸过程期间上模具撞到了下模具即拉伸垫上，那么通过施加到拉伸垫活塞13上并且通过压力室19进一步传达给液压驱动器10的附加的力，产生了超出流出阀14、15的预紧压力的附加的压力。流体阀14、15打开并且产生了由拉伸过程确定的拉伸过程体积流。通过之前存在的循环体积流使马达20和泵18加速到相应的转速并且同步到预期的体积流，这既是说，马达和泵达到了同步体积流。在拉伸过程期间存在的体积流可以流出到流体贮存器23并且可以使用调节了拉伸过程的过程调节。

在真正的拉伸过程期间，根据工件质量，转速时间关联性和/或转速位置关联性得到重视。在此不需要将液压驱动器10的吸收压力或吸收力的变换器接到调节回路中。但它们也能用于监控拉伸过程。这种情况实现了按本发明的液压驱动器10在已经存在的设备中的实施。

图2在示意图中示出了液压驱动器100的第二实施方式。为相同的或相似的特征使用相同的附图标记。略去了对这些特征的重复说明。新的或已改变的特征用相比图1提高了100后的附图标记标注。

在液压驱动器100的该第二实施方式中，在流体泵10的抽吸侧上设有另一次级泵118，该次级泵改善了流体泵18的运行特性。

图3示出了按本发明的液压驱动器200的第三实施方式的示意图。

为相同的或相似的特征使用相同的附图标记。略去了对这些特征的重复说明。新的或已改变的特征用相比图2提高了100后的附图标记标注。

除了流体泵18外，另一次级泵218和所连接的马达220也与杆侧的压力室21连接。用这种布置可以预加速与拉伸活塞13连接的拉伸垫(未示出)。

此外，在流体泵18上还设有蓄压器219。在图3的流体回路中，存在没有开放的贮存料箱的闭合的回路。蓄压器219构造成闭合的料箱并且提供可以改善流体泵18的运行特性的前压。

图3的液压驱动器在此例如设计成没有控制装置。例如可以被动地通过相应的阈值，也就是说在超过特定的压力时，打开流出阀14、15。

图4在示意图中示出了作为图3所示的第三实施方式的备选方案的液压驱动器300的第四种实施方式。

为相同的或相似的特征使用相同的附图标记。略去了对这些特征的重复说明。新的或已改变的特征用相比图3提高了100后的附图标记标注。

取代在液压驱动器200的第三中实施方式中设置的次级泵218地在液压缸12的杆侧的压力室21中设置有能借助比例阀或切换阀32接通或切断的蓄压器319。通过可切断性使这种预加速可行方案具有更大的安全性。

蓄压器219可以额外用带相应的马达320的另一泵318预紧。

图5是液压驱动器400的图1所示的第一实施方式的备选实施方式的示意图。

为相同的或相似的特征使用相同的附图标记。略去了对这些特征的重复说明。新的或已改变的特征用相比图4提高了100后的附图标记标注。

取代图1的阀设备17的是设置负载保持阀417。这个负载保持阀的优点是，在拉伸过程中能以简单的方式调整到不同的模具、特别是有不同的重量的不同的模具。例如可以无需加装阀设备417就将2.5t的重量调整到4t的重量。

同时在图5的实施方式中还示出了用于求出活塞13在液压缸12内的位置和/或运动状态的行程传感器428。这个特征既可以单独实现也可以结合在本申请中示出的这个和其它实施方式的其它特征实现。作为行程传感器428的备选或者除了行程传感器428外，可以使用其它的行程传感器或也可以使用压力传感器，以便确定拉伸垫设备的以及特别是液压缸的运动状态和/或运行状态。

图6在局部示意图中示出了图1的液压驱动器10的实施方式的扩展设计方案。

为相同的或相似的特征使用相同的附图标记。略去了对这些特征的重复说明。新的或已改变的特征用相比图5提高了100后的附图标记标注。

在图6中示出的液压驱动器500，与图1的液压驱动器10相比，补充了用于液压缸12的杆侧的压力室21的压力源，该压力源在当前实施方式中设计成蓄压器519。

此外，如在图7的局部示意图中示出的那样，可以在液压驱动器600中取代蓄压器519地也设置有能控制的压力源，如带有马达620的泵618。

如进一步在图8的局部示意图中所示那样，可以在液压驱动器700的实施方式中，例如为了安全的目的而能够将压力源519与杆侧的压力室21借助比例阀或切换阀724分开。作为进一步的优点的是，可以通过比例阀或切换阀724触发对拉伸活塞13的极为可复制的主动的预加速。

在图9中在局部示意图中示出了，在液压驱动器800的另一种实施方式中，可以通过旁通阀22完成流体泵18的料箱与带有马达820的供应泵818的联接，以便改进流体泵18的抽吸特性并且减小气蚀倾向。

此外，可以如在液压驱动器900的图10所示的另一种实施方式中那样通过蓄压器919来支持供应泵818。

料箱可以如在图11的局部示意图中所示的液压驱动器1000的实施方式中那样设计成闭合的系统1026。

作为本发明的扩展设计方案，可以如在图12的局部示意图所示的液压驱动器1100中那样，将液压缸12的两个压力室19、21例如通过切换阀1124彼此以能切换的方式联接。这样的优点是，也能对液压缸的活塞13预加速。