专利名称：在配件上流体操纵的伺服驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在配件，尤其是闭锁配件、安全配件或调节配件上流体操纵的伺服驱动装置。
背景技术：
在实践中，已知并且应用各种配件伺服驱动装置。除了广泛应用的电气的配件伺服驱动装置外，尤其还应用流体操纵的配件伺服驱动装置(参照例如EP 0665373B1,EP1418343B1,EP1593893B1和EP2101061AI)。这种流体操纵的配件伺服驱动装置在此尤其是除了液压或气压作用的直线促动器外，还可以包括具有控制阀和/或其他流体控制装置 的基本单元，该直线促动器的滑块直接或必要时通过机械转换器与配件的输入耦连。德国专利文献DE9406760U1公开一种尤其在造船业中用于配件的驱动单元。在此设置包围电动机、由该电动机驱动的泵、控制兀件和液压容器的壳体。该壳体与包括具有齿条和轴的活塞的回转驱动装置相连接。US4647003A公开一种用于锁定配件的阀的操纵设备。操纵设备包括一个壳体,该壳体带有在其中可转动支承的、可与阀的转轴耦连的轴，该轴具有对应的主动小齿轮，至少一个设计成气动缸体的直线促动器的齿条与该主动小齿轮啮合。根据需要，一个或两个气动缸体可以安设在壳体上。为了给操纵设备供应压力空气，在壳体和直线促动器的缸体上设置相应的接头，可在该接头上连接对应的导管。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种流体操纵的配件伺服驱动装置，其具有特别的实用性，通过该配件伺服驱动装置兼具一些尤其对较宽的应用性特别重要的特性，如高的可靠性和寿命，较低的维修耗费和特别容易使用，较高的功率密度和较低的制造成本和运行成本。该技术问题通过在权利要求I中说明的在配件上的流体操纵的伺服驱动装置解决。在此意义上，按本发明的流体操纵的配件伺服驱动装置的特点尤其是，它包括两个彼此对置的直线促动器和设置在这两个直线促动器之间的、使其滑块相互耦连的机械转换器，其输出与配件的输入连接。在此，配件伺服驱动装置作为流体驱动系统积木式地由组合成功能单元的，基本单元、两个直线促动器和机械转换器形式的各构件构成。尤其是以这种方式提供一种在配件上特别紧凑的和高效的流体驱动系统，该流体驱动系统可以设计成闭合的，具有仅一个电气的输入和作用到配件输入上的机械输出部的系统并且以这种方式与迄今仅从电气配件驱动装置中已知的一样便于维修并且便于使用。将所述所述构件组合成一个紧凑的、闭合的流体驱动系统可以在此尤其这样实现，两个直线促动器与机械转换器法兰连接，该机械转换器本身通过法兰连接装置与基本单元(或必要时与本身与基本单元连接的应急操纵块)连接。这允许(按另一个对本发明重要的方面)整个流体连接装置在基本单元和促动器以及必要时机械转换器之间，并且在有关构件的内部延伸，以便不会存在暴露的流体管道。所述的流体连接装置可以在此尤其在由它贯穿的在所述构件之间的分隔面的区域内配有自锁式的闭锁装置，该自锁式的闭锁装置防止流体流出或污物沿分隔面不期望的侵入，尤其在为维修的目的拆卸单独的构件时。在闭锁装置的区域内可以在此设置(例如过滤杯形式的)过滤元件，它尤其集成到该闭锁装置中或与该闭锁装置分别连接成一个结构单元。整体地前面表明，结构上改进按本发明的配件伺服驱动装置的技术观点已证实在按本发明的液压的配件伺服驱动装置中特别有利。它尤其起到如下作用，在获得流体操纵相对电气的配件伺服驱动装置的特定优点的同时，即，较高的功率密度和特别大的紧凑性以及可靠性和也用于防爆保护的在需要时高动态的安全功能，从用户一方看，流体操纵的配件伺服驱动装置在维护和保养方面看成与电气配件伺服驱动装置完全等价值，，其中，后者归功于尤其是存储流体能量的可能性后者归功于尤其是存储流体能量的可能性。在本发明的范围内，压力流体供应装置分散地布置，亦即，分别配给仅一个单独的配件伺服驱动装置，通过按本发明的流体操纵的配件伺服驱动装置的基本单元包括压力流体供应单元。在按本发明的液压操纵的配件伺服驱动装置的情况下，这种压力流体供应单元尤其优选包括从存储罐中供给的、带有由电动机驱动的泵的液压装置。在按本发明的气 动操纵的配件伺服驱动装置中，所述压力流体供应单元包括相对优选由电动机驱动的、(优选通过过滤系统)抽吸环境介质的气动泵。若按本发明的流体操纵的配件伺服驱动装置在前面的意义上设计成液压伺服驱动装置，则它可以按另一种优选的扩展设计具有适合于首次从料盒(Kartusche)中给流体系统填充液压流的，尤其是设置在基本单元上的填充接头。这使用户方能够启动液压工作的按本发明的配件伺服驱动装置，而用户不必以任何方式与液压流体接触。这又有助于，在其工作性能方面考虑电气的配件伺服驱动装置的(如上所述)液压操纵的配件伺服驱动装置也可以使用在用户方特别重视清洁和与液压流体接触的最小危险的应用中。不同于迄今在流体配件驱动装置中所实现的，在应用本发明的情况下获得完全可以用的配件驱动装置的可能性，其启动可以由各用户或使用者毫无困难地实现，即，在与本发明功率相似的流体配件驱动装置中迄今不可实现微小的启动成本。因此，在本发明的应用中转变的模块或积木结构方式起到很重要的作用，该作用使个性化的、分别专门与各自需求匹配的配件驱动装置的成本能够很有竞争力，其中，不仅转换器和两个直线促动器在其尺寸设计方面可以个性化地变化，而且存在下面还进一步阐述的可能性，不同的直线促动器和机械式转换器在功能上随意地相互结合。若配件具有可转动的、其位置借助配件伺服驱动装置可变化的锁止件时，则所述的机械式转换器例如可以将两个直线促动器的滑块的直线运动转变为转动运动。与此相对，为了不同的应用，借助相同的直线促动器，机械的转换器可以与直线的输出部组合成一个功能单元。相应地适用于两个直线促动器。在此尤其可以根据各种应用安装气动或液压的直线促动器，其中在两组以内又可以使用不同的实施形式，例如在气动功能原理中使用传统的气动促动器、具有控制空气填充装置的弹簧促动器、具有气动预紧装置的弹簧促动器或流体存储器。电液信号转换器可以与按照所述方式典型地设置在配件伺服驱动装置中的流体控制装置协同作用，该电液信号转换器尤其可以前置于基本单元并且具有成比例的输出特性。在于电液信号转换器连接的信号输入上，在此还可以连接一个外部的电气调节单元，该外部的电气调节单元可以包括输入器件、额定值输入、调节电子设备、通信单元、信号输出和/或信号传感器。在闭合的调节回路的意义上，可以在此将与配件对应的测量传感器的实际值反馈给电气调节单元。按本发明一种有选的扩展设计规定，两个直线促动器的至少一个，尤其是两个直线促动器设计成两侧施加流体的促动器，其中，两个工作腔持续地连接到压力流体供应装置上。这在气动系统中是特别有利的。若为此至少一个两侧施加流体的直线促动器的两个工作腔直接与压力流体供应装置连接或由它加载并且为定位目的，亦即，为了改变有关直线促动器的滑块位置有针对性地通风两个工作腔之一，则有关的直线促动器的滑块在各工作位置中以最大的刚性夹紧，这允许特别好的调节性。此外，可以通过这种结构确保周围空气绝不会吸入有关的直线促动器中，由此，排出了污物侵入系统中的可能性并且提高了寿命。该扩展设计的另一个优点是成本低廉并且非常容易控制的结构，通过至少一个双重 作用的直线促动器，特别优选两个双重作用的直线促动器借助位移一个电液信号转换器调节。所有所述的优点又尤其在气动的按本发明的配件伺服驱动装置中对实践的意义重大。为了系统较高的故障安全性，可以不仅，如上面所述，流体能量存储在(尤其是外部的)压力存储器中，以便在压力流体供应装置故障的情况下使配件至少还置于预先给定的安全位置中。而机械的副弹簧必要时附加地也可以集成到两个直线促动器的至少一个中(或必要时，尤其通过弹簧模块法兰连接到有关的直线促动器上集成到包括有关的直线促动器的部件中)。这种机械的副弹簧在此特别优选通过流体压力预紧并且锁定在该预紧位置中，因此，副弹簧没有持续地加载有关的直线促动器的滑块而使得必须永久克服机械副弹簧的力工作。在这种情况下，机械的副弹簧仅在操纵解锁之后加载对应的直线促动器的滑块，借助该解锁，取消锁住副弹簧的封锁。这种在正常工作情况下封锁锁定的，仅在应急情况下通过取消封锁释放的机械副弹簧，结合配件伺服驱动装置较高可靠性的优点与其他的观点，如经济性、紧凑性以及调节力度。
本发明其他有利的扩展设计在各从属权利要求中说明或从本发明优选实施例的阐述中获得。附图中图I是按本发明的配件伺服驱动装置从上面看的立体图，图2是按图I的配件伺服驱动装置从下面看的立体图，图3是按图I和2的配件伺服驱动装置的俯视图，图4是附加地安装有附件的按图I至3的配件伺服驱动装置按图3的视图，图5是按图4的配件伺服驱动装置的侧视图，图6是按图I至5的配件伺服驱动装置的机的转换器上上面看的立体图，图7是按图6的机械转换器的侧视图，图8是法兰连接有直线促动器的按图7的机械转换器水平的纵剖面，图9是按图4和5的配件伺服驱动装置的填充料盒的详细视图，图10是包括直线促动器和与之法兰连接的液压存储器的组件的纵剖面图，该组件可选择地备选于在此示出的直线促动器地使用在按图I至5的配件伺服驱动装置中，图11是在配件伺服驱动装置中可选择备选使用的弹簧促动器形式的直线促动器的纵剖面。
具体实施例方式在附图I至3中表示的、用于操纵配件，尤其是锁定、安全或调节配件的流体操纵的，即，液压的伺服驱动装置I包括集成有压力流体供应单元3的作为主要构件的基本单元2、应急操纵块4、与应急操纵块法兰连接的机械转换器5以及第一直线促动器6和第二直线促动器7。压力流体供应单元3在此设计成包括泵块8、电动机9和存储罐10的液压装置11。基本单元2包括设置在直接与泵块8连接的 基本块12的内部的、液压控制所需的控制阀；因此示出从基本单元2的基本块12突伸出的、相应电磁阀的操纵磁铁13。为了防爆保护地设计配件伺服驱动装置，设置包围基本单元2连同集成的压力流体供应单元3以及电气的和电子构件14的抗压的封装罩，在该图中(仅)示出封装罩下部15，而其中并没有表示对应的封装罩顶盖。封装罩下部15在基本单元2与应急操纵块4之间夹紧。它具有设计成已知形状的防爆保护的用于供电导线和信号导线和控制导线的套管。此外，在使基本块12与应急操纵块4连接的液压导管中设有火焰阻挡件。在应急操纵块4上设置用于外部的液压存储器17 (参见图4和5)的接头16，该接头16确定并且设计用于在停止正常控制的情况下应急操纵配件伺服驱动装置。在应急操纵块4的内部安装有其他用于应急操纵配件伺服驱动装置的构件，如尤其是应急阀。两个装置，即，一个是开关18，另一个是杆件19用于操纵应急阀。例如在停止正常控制时，借助开关18可以电力操纵应急阀。若中断供电并因此借助开关18不可以操纵应急阀，则在各种情况下，保持应急阀借助杆件19纯机械的操纵。机械式转换器5包括设计成转换器块20的壳体，该壳体直接与待操纵的配件法兰连接，为此目的，转换器块20在其下侧具有用于固定螺栓的螺纹穿孔21。此外，在转换器块的下侧存在作用到配件的轴上的、配件伺服驱动装置的机械输出部23。该机械输出部23在该实施例在中包括内四角22。已知输出部备选的用于将必要转矩可靠地传递到配件的输入上的设计并且在实践中应用例如借助滑键的轴连接装置。在机械转换器5的内部，两个相互对置地与机械转换器5法兰连接的直线促动器6和7的滑块81的直线运动转变为输出部23的转动运动。这通过直线地与直线促动器6和7形成滑块81的活塞24和25平行移动的齿条26与主动小齿轮27啮合实现，该主动小齿轮2抗扭地与机械的输出部23连接。齿条26在此是滑块72的一部分，该滑块72还具有两个分别在一端处固定地与齿条连接的圆柱形的压力和导引件73，该压力和导引件73分别可移动地在导向轴套74中导引并且作用到端侧贴靠它们的、直线促动器6或7的活塞24或25上。在转换器块20的上侧面安设通过具有可视拱顶28的可视玻璃29覆盖的控制盒30。在控制盒的内部设有与输出部23抗扭连接的可视的位置指示装置31，该位置指示装置具有突伸入可视拱顶28的并因此从所有侧面可读出的位置指示物32。此外，在可视位置指示装置的下方存在其信号反馈至电子控制装置的角度传感器33，以及两个同样连接到控制装置上的用于终端位置请求的传感器传感器34，其中两个终端位置可以由销钉35定义，该销钉35可以插入与输出部23抗扭连接的垫片37中的栅孔36。直线促动器6包括缸体38，活塞24密封地在该缸体38中导弓丨，以相应的方式，直线促动器7包括缸体39，活塞25密封地在该缸体39中导引。两个缸体38和39的端侧分别由顶盖40封闭，该顶盖40与分别对应的缸体和在该缸体中导引的活塞24或25共同限定液压的工作腔41，对应的液压导管42通入该工作腔41中。两个直线促动器的每个分别配有液压的终端位置阻尼装置。为此目的，在各工作腔41的内部与对应顶盖40相邻地分别存在一个带有中心穿孔44和溢流通道45的垫片43。在各活塞24或25的端侧分别设有一榫头46，该榫头46在活塞接近垫片43时以略微的间隙(环形缝隙)陷入穿孔44中，由此抑制液压液从工作腔41通过连接腔47另外挤压入液压导管42中并且以这种方式减轻活塞其他运动的震动。垫片43补充地是活塞的止挡，为此目的，可以借助调节螺栓48调节垫片在对应工作腔41内部的精确位置。配件伺服驱动装置I积木式地由前述的组合成功能单元的，基本单元2连同一体 式的压力流体供应单元3、应急操纵块4、机械转换器5和两个直线促动器6和7形式的各构件构成。为此，所述的各构件分别通过彼此成对对应的法兰面相互连接。在此，基本单元2连同一体式的压力流体供应单元3、应急操纵块4和使直线促动器6和7上下相叠连接的作为液压导管的流体连接装置所有都在有关的构件的内部延伸，其中，两个直线促动器6和7与应急操纵块的液压连接通过一些穿过转换器块20延伸的的液压导管实现。可见，以这种方式不存在暴露的流体管道。因此获得紧凑的、闭合的、具有电气的输入和机械地作用到配件输入上的输出部的流体驱动系统形式的配件伺服驱动装置。所述的使各构件上下相叠地液压连接的流体连接装置在由它们贯穿的各构件之间的分隔面区域内配有自锁式的闭锁装置49。它们首先在两个分别有关的构件完全装配时打开并且当在配件伺服驱动装置拆卸时分离有关的构件的情况下相反地自动关闭。因此，所示的机械式转换器在用于直线促动器6和7的连接面上分别具有三个配有闭锁装置49的用于液压流体的过渡部，即，分别用于工作压力，存储罐和存储器，其中，仅在当伺服驱动装置个性化地配置的情况下使用一种包括具有结构对应的液压存储器的直线促动器的部件(见下)时考虑到功能性连接存储器。所示的机械式转换器5在用于应急操纵块4的连接面上具有四个配有闭锁装置49的用于液压流的过渡部，S卩，两个用于两个直线促动器的工作压力并且另外两个分别用于存储罐和存储器。闭锁装置结构上分别配有容纳在杯形部83中的过滤器形式的过滤元件82。配件伺服驱动装置设置用于从(至少)一料盒中首先给流体系统填充液压液。为此目的，在应急操纵块4上设置填充接头50。该填充接头的部分是(参见图9)设计成空心针的刺芯51，该刺芯51打开拧入填充接头50的料盒53的盖封52。料盒53或最后为流体系统的完全填充所需的料盒保持在填充接头50上；该料盒53封闭该填充接头并同时提供补偿容积。代替进一步上面描述的外部的液压存储器17或必要时作为外部的液压存储器17的补充，可以设置至少一个结构上集成到两个直线促动器6和7之一的液压存储器。相应地，适用于直线促动器和液压存储器连接为一个结构单元，亦即，一个部件。这种可能性在示出剖分相应部件的斜纵剖面图10中形象地说明。据此，在直线促动器6的端侧法兰连接有液压存储器模块54。该液压存储器模块54包括圆柱段55、在端侧封闭该圆柱段55的顶盖56和在另一端处封闭圆柱段55的装配和连接板57。在顶盖56上设有导向芯轴58，堆叠式蝶形弹簧59在该导向芯轴58导引，该堆叠式蝶形弹簧59 —端支承在导向芯轴58的凸缘60上,另一端作用到在圆柱段55中可移动导引的活塞61上。活塞61、圆柱段55和装配和连接板57在此限定存储器腔62，该存储器腔61通过在装配和连接板57中延伸的液压导管63与存储器侧的过渡部64连接。该过渡部64与相应的促动器侧的过渡部65相同地，又配有自锁式的闭锁装置49。相应地适用于在弹簧腔68中通入的存储罐导管67的过渡部66，其中，存储器侧的过渡部66与相应的促动器侧的过渡部69共同作用。此外，在图10中可见贯穿直线促动器6的缸体38的、于对应过渡部77处终止的存储罐液压导管75以及同样贯穿直线促动器6的缸体38的、于对应过渡部78处终止的存储器液压导管76，所述对应的过渡部77或78与机械转换器5相应的过渡部79和80共同作用。在配件伺服驱动装置的应急操纵时，存储器腔62中夹紧的液压液通过应急操纵块4的阀相应的操纵接上两个直线促动器6或7之一，即，与是为安全位置打开还是关闭配件有关。相应地，还适用于进一步上面描述的外部的液压存储器17的使用。通过机械的副弹簧既不一直加载机械转换器5的滑块72，存储器腔62又不一直施加直线促动器6或7之一的液压工作腔41，而仅在操纵在此通过应急操纵块4的阀实现的解锁之后，借助解锁取消锁住副弹簧59的(在此液压的)封锁，在标准工作中为调节配件存在直线促动器的全部功率。与之相应地，直线促动器可以设计得较小，这允许配件伺服驱动装置特别紧凑的设计。通过配件伺服驱动装置随意地并且针对需要配有在两个直线促动器之一上的液压存 储器模块54，在两个直线促动器上的和/或在外部的液压存储器上的两个液压存储器模块54，配件伺服驱动装置可以明显灵活地也与各空间环境适配。直线促动器之一还可以设计成纯弹簧促动器70，该纯弹簧促动器，如图11所描述，包括一体的机械副弹簧71，还基本上与进一步上面阐述的液压存储器模块相同地构造。可见，两个直线促动器可以功能性地随意组合在机械转换器5上并且转换器在其两个连接部位的每处都安装流体促动器、机械耦连的弹簧促动器、机械去耦连的用流体操纵的弹簧促动器或机械去耦连的用流体操纵的弹簧促动器以及与之独立的附加的机械地耦连的流体促动器，其中，流体控制在所有情况下都由基本单元承担。
权利要求
1.一种在配件，尤其是闭锁配件、安全配件或调节配件上的流体操纵的伺服驱动装置(I)，该伺服驱动装置包括具有控制阀的基本单元(2)，两个相互对置的、通过所述控制阀流体操纵的直线促动器(6，7)，布置在所述两个直线促动器之间的、使它们的滑块(81)相互耦连的机械式转换器(5)，其输出与所述配件的输入耦连，和集成到所述基本单元(2)中的电气驱动的压力流体供应单元(3)，其中，所述伺服驱动装置设计成闭合的、具有电气的输入和作用到所述配件的所述输入上的机械输出部(23)的流体驱动系统，并且积木式地由组合成功能单元的、形式为基本单元、所述两个直线促动器和所述机械转换器的各构件构成并且整个流体连接装置在所述有关的构件内部在所述基本单元(2)和所述直线促动器(6，7)以及必要时是所述机械转换器(5)之间延伸，以便不存在暴露的流体管道。
2.按权利要求I所述的伺服驱动装置，其特征在于，所述压力流体供应单元(3)包括由存储罐(10)供给的、带有由电动机(9)驱动的泵的液压装置(11)。
3.按权利要求I所述的伺服驱动装置，其特征在于，所述压力流体供应单元(3)包括由电动机驱动的，优选通过过滤系统抽吸环境介质的气动泵。
4.按权利要求I所述的伺服驱动装置，其特征在于，所述流体连接装置在由它们贯穿的、所述构件之间的分隔面的区域内配备有自锁式的闭锁装置(49)，所述自锁式的闭锁装置(49)必要时结构上分别配设有过滤元件(82)。
5.按权利要求I至4之一所述的伺服驱动装置，其特征在于，所述两个直线促动器(6，7)法兰连接到所述机械转换器(5)上，所述机械转换器(5)本身通过法兰连接装置与所述基本单元(2)或布置在所述基本单元(2)与所述转换器之间的应急操纵块(4)相连接。
6.按权利要求I至5之一所述的伺服驱动装置，其特征在于，所述伺服驱动装置具有预先调节的或可灵活调节的显示器件、终端开关、终端止挡、终端位置阻尼器、手动的操纵器件和/或位置传感器。
7.按权利要求I至6之一所述的伺服驱动装置，其特征在于，所述直线促动器(6，7)的至少一个设计成双重作用的、两侧施加流体的促动器，其中，所述有关的直线促动器的两个工作腔持续地与供压装置连接并且施加有压力流体。
8.按权利要求I至7之一所述的伺服驱动装置，其特征在于，所述伺服驱动装置在用液压液作为工作流体时具有适用于首次从料盒(53)中给所述流体系统填充液压液的，尤其设置在所述基本单元(2)或必要时设计的应急操纵块(4)上的自抽吸的填充装置，该自抽吸的填充装置除了料盒接头外不需要额外的外部再填充接头。
9.按权利要求I至8之一所述的伺服驱动装置，其特征在于，在所述两个直线促动器(6, 7; 70)的至少一个中或至少一个包括所述所述两个直线促动器(6，7)之一的部件中集成至少一个机械的副弹簧(59; 71)。
10.按权利要求9所述的伺服驱动装置，其特征在于，至少一个机械的副弹簧(59)没有持续地，而仅在操纵解锁之后加载有关的直线促动器的滑块(81)，借助所述解锁取消锁住所述副弹簧的封锁。
11.按权利要求9或10所述的伺服驱动装置，其特征在于，所述机械的副弹簧(59)通过流体张紧和闭锁，其中，尤其是所述流体的封锁能够在出现定义的干扰事件时电力地解开并且所述伺服驱动装置位于一个定义的安全位置中。
12.按权利要求I至11之一所述的伺服驱动装置，其特征在于，使用配有副弹簧(59)的流体压力存储器，该流体压力存储器在负载状态下当取消压力流体供应单元(3)时储备至少到达所述配件的安全位置所需的流体能量，包括必要的安全储备。
13.按权利要求I至12之一所述的伺服驱动装置，其特征在于，所述两个直线促动器能在所述机械转换器上功能性地随意组合并且所述转换器在其两个连接部位的每处都能安装流体促动器、机械耦连的弹簧促动器、机械去耦连的用流体操纵的弹簧促动器或机械去耦连的用流体操纵的弹簧促动器以及与之独立的附加的机械耦连的流体促动器，其中所述流体控制在所有情况下都由所述基本单元承担。
全文摘要
本发明涉及一种在配件，尤其是闭锁配件、安全配件或调节配件上的流体操纵的伺服驱动装置(1)，该伺服驱动装置包括具有控制阀的基本单元(2)，两个相互对置的、通过控制阀流体操纵的直线促动器(6,7)和布置在所述两个直线促动器之间的、使其滑块(81)相互耦连的机械式转换器(5)，其输出与所述配件的所述输入耦连。在此，所述伺服驱动装置积木式地由组合成功能单元的、形式为基本单元、两个直线促动器和机械转换器的各构件构成。
文档编号F15B15/06GK102834617SQ201180017826
公开日2012年12月19日 申请日期2011年2月4日 优先权日2010年2月5日
发明者J.施埃布尔, M.格洛德尔, S.谢尔普, N.尤芬格 申请人:贺尔碧格自动化技术控股股份有限公司