电动液压的控制装置的制作方法

专利名称：电动液压的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的电动液压的控制装置。
背景技术：
在WO 02/086 327 Al中示出了一种设计为“数字液压系统(Digitalhydraulik)”、也就是数字化的伺服阀电路的电动液压的控制装置。这种类型的控制装置具有许多平行设置的、并且可数字接通的中心阀，通过所述中心阀按原理规定地分级地调节所述数字伺服阀一电路的开口横截面。也公开了脉动地控制这种类型的中心阀，这样就可在打开位置和关闭位置之间实现时间平均值中间值。代替这种类型的数字液压系统，通常使用比例阀，所述比例阀由调节器进行控制，使得调节部件或者液压缸产生运动。这种类型的比例阀适合用于无级地加速或者制动所述调节部件，这样就使得调节部件的速度的动态调节成为可能。然而在这种具有按比例可调节的阀的方案中，为了对于调节部件进行精确的定位，在设备技术和调节技术方面需要一笔很大的费用。虽然采用本文开头所述的数字液压系统可克服这一缺点，然而在这种情况中下述情况却是成问题的，即在具有不同的油容积的调节部件中、例如在差动液压缸中，为了以所要求的动力来进行调节，也需要高的费用通过所述数字液压系统来进行所述调节。这种数字液压系统的另一缺点是:脉动的换向阀会产生噪声，并且随之使得这些结构部件产生磨损。

发明内容
与之相比较，本发明的任务是提供这样一种电动液压的控制装置，通过这种控制装置能够以较小的设备技术和调节技术方面的费用来实现速度的调节或者位置的调节。这个任务通过具有权利要求1的特征的电动液压的控制装置得以完成。本发明的一些有利的改进方案是从属权利要求的主题。根据本发明的构思，当主要通过数字液压系统进行定位时，在速度调节期间主要通过流量可调节的压力介质源来完成对于调节部件的控制。具体地讲，根据本发明的电动液压的控制装置具有阀装置，通过所述阀装置使得调节部件、例如液压缸或者液压马达的压力介质接头可与压力介质源或者液箱连接。这个阀装置具有多个带有开关特征的阀。这些阀可通过调节器脉动地进行控制。按照根据本发明的这一构思，将压力介质源设计成流量可调节的，并且如此地设计所述阀装置，即给所述调节部件的至少两个接头分别配设一排出阀。通过这种类型的排出阀，对有关接头和液箱之间的流体连接进行控制。根据本发明，调节器具有额定值输入端，可将调节部件的速度和/或位置用的额定值信号输送到所述额定值输入端。此外，也将用于检测调节部件位置的位移传感器或者说行程传感器配设给所述调节器，所述调节部件的位置信号被输送到调节器的输入端。此夕卜，这个调节器还具有用于给压力介质源规定压力介质量的输出端，其中，该调节器从额定值输入端处的信号以及位置信号形成一种调节信号。这基本上相应于液压的消耗器/调节部件的速度预定值。按照根据本发明的一种方案，所述调节器具有逻辑电路，所述逻辑电路或者将由调节信号所形成的脉动的控制信号或者将预先规定的控制信号输送到至少一个排出阀，并且所述逻辑电路或者将由调节信号所形成的控制信号或者将预先规定的控制信号输送到压力介质源。通过这种电路，首先通过对于压力介质源的合适控制能够以规定的速度使调节部件运行，然后当接近所述预先规定的额定位置时通过逻辑电路如此地进行换向控制，即通过预先规定的控制信号脉动地控制所述排出阀。在本发明的一种实施例中规定，如此地实施所述逻辑电路，将预先规定的控制信号输送到至少一个排出阀，并且可将由调节信号所形成的控制信号输送到压力介质源。在一种替代的方案中，将逻辑电路设置成:当它将由调节信号形成的、优选地脉动的控制信号输送到至少一个排出阀的时候，将规定的控制信号输送到压力介质源。在另一种替代方案中规定，如此地设计所述逻辑电路，即当逻辑电路将由调节信号所形成的脉动的控制信号输送到至少一个输入阀的时候，该逻辑电路将预先规定的控制信号输送到压力介质源。在控制装置的一种改型方案中规定，给调节部件或者消耗器的每个接头配设输入阀，所述输入阀控制这个接头和压力介质源之间的流体连接。这种类型的控制装置和用于对于控制装置进行控制的这种类型的方法使得利用高的动力来调节一种调节部件成为可能，并且在转换到通过数字液压系统进行调节时能进行精确的位置定位，其中，组合了开头所述现有技术的优点，并且克服了下述缺点:也就是在速度调节时产生高的噪声以及通过按比例可调节的部件的很费事的位置调节。在本发明的一种实施例中，所述加速调节和速度调节主要是通过控制所述压力介质源来实现的，并且所述调节部件的位置调节和可能发生的制动过程主要是通过对于所述阀装置(数字液压系统)的控制来实现的，其中，当然也可以采用压力介质源的控制以及同时控制所述数字液压系统的混合模式。例如在WO 02/086324 Al中所描述的那样，优选地将所述阀装置的阀设计成可转换的中心阀(Sitzventil)或者滑阀。在本发明的一种实施例中，将具有多个换向阀的阀装置设置在一个共用的阀壳体中。在一种优选的实施例中，阀装置的阀表现为弹道状态(ballistisch)，也就是说，在短脉冲时所述阀的阀活塞打开，但达不到它的上端部位置，然后就回落到阀座上。当接通脉冲较长时，阀活塞达到它的上端部位置，并且在短暂停留时间之后回落。这大体上相应于开口横截面的或者平均的流体流量的脉冲宽度调制的情况。当接通时间更长时，所述阀可表现为相反的弹道状态，也就是说，然后在断开期间还只需要短时间地朝阀座的方向回落，但是不再达到这个阀座。例如由DE 102 24 689 Al公开了这种类型的弹道运行，因此在这方面就没有必要再详细说明了。在本发明的一种改型方案中，将调节部件设计为具有两个压力室的液压缸。这两个压力室分别通过所述输入阀中的一个输入阀与压力介质源连接，并且通过排出阀中的一个排出阀与液箱或者回流部连接。例如可将压力介质源设计为调节泵或者设计为转速可变化的定量泵。可按照一种脉冲宽度调制(PWM)对于所述阀装置的阀进行控制。在这种情况中，能够以相应阀的最大开关频率的0.5-1.0倍的频率来实施所述脉冲宽度调制。在一种实施例中，所述压力介质源具有下置的或者说位于下方的体积流量回路，或者具有下置的或者说位于下方的压力调节回路。在本发明的另一实施例中使用压力传感器，以检测调节部件的接头上的压力和泵的输出端上的压力。将这些压力传感器的信号发送到调节器的相应的实际值输入端。通过一种行程传感器可检测所述调节部件的位置。


下面借助于简示的附图对于本发明的一些优选的实施例进行更加详细的说明。这些附图示出:
图1:根据本发明的控制装置和这种类型的控制装置的一种变型方案的线路简 图2:用以说明根据本发明的调节方案的简图。附图标记表:
1控制装置；
2泵；
4 马达;
6 转速调节器；
8 液压缸；
10 运动控制器；
12 环形室；
14 压力室；
16 阀装置；
18 工作管路；
20 工作管路；
22 输入段；
24 排出段；
26 输入阀；
28输入阀；
29泵管路；
30输入管路；
32 排出管路；
34 排出管路；
36 液箱管路；
38 排出阀；
40活塞杆；
41压力传感器； 42压力传感器；
44压力传感器；
46行程传感器；
48泵调节器。
具体实施例方式根据在图1中的示图，按照本发明的电动液压的控制装置具有压力介质源，在本情况中是一种转速调节的定量泵2，它的马达4通过转速调节器6进行转速调节，以便调节压力介质体积流量，这样就能够以规定的速度使得消耗器、在本情况中是液压缸8得以运行。只要这个液压缸8以恒定的速度运动，就通过转速调节器6也可调节所述泵的压力接头上的压力。也就是说，泵2是压力调节的/输送流量调节的。对转速调节器6的控制是通过调节器、下面称作运动控制器10来完成的，通过所述调节器按照位置的额定值Sstjll和/或液压缸8的速度的额定值Vstjll或者泵的压力的额定值Pstjll对于所述转速调节器6进行控制。例如根据速度规定值来计算这些额定值，所述速度预定值例如是通过控制杆或者类似部件进行调节的。根据这些额定值，将压力介质体积流量需求Q5由运动控制器10作为额定值输出到转速调节器6，并且通过这个转速调节器对马达4的相应转速、并且因此对泵2的输送体积流量进行调节。液压缸8具有活塞杆侧的环形室12和底部侧的环形室14，这些环形室通过虚线示出的阀装置16可与泵2的压力接头或者液箱T相连接。因此，电动液压的控制装置I设计为开放的回路。阀装置16可在一个唯一的壳体中组合成一种结构单元。每个压力室12、14通过工作管路18或20与阀装置16的工作接头A、B连接，所述阀装置在它这一侧与两个管路段实现压力介质连接，所述两个管路段在下面叫作输入段22和排出段24，其中，按照阀装置16的换向位置，所述“输入段22”也可相应地称作排出段，并且“排出段24”也可相应地称作输入段。在输入段22中设置有输入阀26，所述输入阀在所示的实施例中以滑阀结构形式设计为2/2换向阀(二位二通开关阀)。原则上讲，这个换向阀也可设计为中心阀(Sitzventil)。然后，输入阀26的入口连接到与泵2的压力接头相连接的泵管路29上。这个泵管路28的分支与另一输入阀28的入口连接，所述输入阀的出口接头与输入管路30连接，该输入管路30汇入到排出段24中。这两个阀26、28结构相同。在下游(沿着压力形成方向)从输入段22分出排出管路32，所述排出管路与另一2/2换向阀(二位二通开关阀)的输入接头连接，所述换向阀在下面称作排出阀34。它的输出接头与液箱管路36相连接。这个液箱36的一个分支与另一排出阀38的输出端连接，所述排出阀的输入接头与排出段24连接。这两个排出阀34、38也设计为具有换向特征的2/2换向阀二位二通开关阀)。这些换向阀能够电操作，或者可电动液压地进行操作，并且按照在图1中的示图，在未通电状态时通过未示出的弹簧朝其闭锁位置进行预紧。因此，按照上述设计给每个压力室12、14配设输入阀26、28和排出阀34、38。这些换向阀设计成能够以高动力进行接通，并且可在数字液压系统中应用。在这种情况中，这些换向阀可以具有用于快速换向的所谓的“升压器(Booster)” 一阀门增强器(Ventilverst^rker)0现有技术已公开了这种类型的阀，因此在此不再需要继续加以说明。通过运动控制器10来完成阀的转换，其中，根据液压缸8的活塞杆40的实际位置s和所希望的额定位置Sstjll将控制信号Q1、Q2、Q3、Q4输出到换向阀26、34、28、38，以便对它们进行调节。按照脉冲宽度调制(更长的接通脉冲)对这些阀进行控制，或者当接通脉冲较小时如此地控制所述阀，即阀活塞没有达到(弹道特性(ballistisches Verhalten))它的上端部位置(开口)。为了实现这种类型的弹道特性，运动控制器10具有一种装置，用于产生带有可变化的持续时间的控制脉冲，其中，这个持续时间是如此安排的，即阀装置的因此受到控制的阀从关闭的位置实施一种打开行程，但是未达到它的完全接通的打开位置就回落到关闭位置中，或者其中如此地安排所述控制脉冲的持续时间、即阀装置的因此受到限制的阀从它的完全接通的打开位置实施关闭行程，但是没有达到完全的关闭位置就返回到打开位置(反向弹道式的)。通过两个压力传感器41、42来检测在工作管路18、20中的压力。第三压力传感器44用于检测泵管路29中的压力。这些压力传感器41、42、44的信号通过相应的信号线路作为实际值P、Pa和Pb发送到运动控制器10。活塞杆40的行程s通过行程传感器46检测，并且正如所述那样作为实际位置s发送到运动控制器10。 运动控制器10具有未示出的逻辑电路，通过所述逻辑电路例如从调节部件的位置和/或速度用的额定值以及通过行程传感器46所检测的位置信号来形成一种调节信号，然后所述调节信号基本上相应于液压缸8或者它的活塞杆40的速度预定值。然后根据由调节信号所形成的控制信号或者通过预先规定的控制信号对压力介质源进行控制。例如在接近额定位置或者在启动所述消耗器时，可以根据规定的控制信号来控制所述压力介质源，而在这期间根据由调节信号所形成的控制信号脉动地控制相应的排出阀或者输入阀。简单地说，为了使消耗器以规定的速度或者在规定的位置的范围中进行运动，通过逻辑电路根据相应的液压消耗器的运动状态或者位置来决定是否要对泵2或者输入阀或排出阀进行控制。然后其它相应的开关元件(压力介质源或者输入阀/排出阀按照预定的控制信号进行控制。这样，在调节所述压力介质源期间，例如就对排出阀进行完全的控制，相反地在脉动地控制所述排出阀/输入阀期间也可使压力介质源得到压力调节地运行。压力介质源可以具有下置的或者说位于下方的(unterlagerte)体积流量调节回路，和/或具有下置的压力调节回路。借助图2中的图表对于根据本发明的调节方案进行说明。图2在上部示出了活塞杆40在时间t的所希望的行程S。据此，在第一时间间隔 期间，比较低的行程s保持恒定。然后在时间间隔trt2之内，活塞杆40应以恒定的速度
出发到达行程S2，然后就保持在这个位置中。在这个行程曲线下方的两个曲线图是表示阀装置16的调节特性以及在此之下的泵2的调节特性。据此，为了在时间间隔h中保持第一行程S1，通过运动控制器10的逻辑电路利用相应激活的输入阀26或者28以及分别相应地位于排出段的排出阀34或38如此地来控制所述阀装置16，以保持活塞杆40的位置。在通过阀装置16 (数字液压系统)进行这种位置控制的期间，所述的泵2的压力调节是激活的。为了使活塞杆40驶出从而到达行程S2，通过逻辑电路来完全增大在所述输入段和排出段中的阀，并且通过运动控制器10对于所述泵2的输送流量进行调节，这样，活塞杆40就以预先确定的速度驶出。在达到额定位置S2时，所述泵2又转换到压力调节，并且通过数字液压系统利用阀装置16对于活塞杆的位置/速度进行调节。也就是说，为了启动所述额定位置S2并且为了保持这个额定位置，按照脉冲宽度调制和/或按照弹道特性对于阀装置16的阀28、28、34,38进行控制，从而能够以大的精确度保持这个额定位置。在图1中用下面插入的虚线框表示前述实施例的一种改型方案。在这种情况中，代替转速调节的泵2，使用一种伺服液压泵(VersteIIpumpe)2，其中，通过泵调节器48对压力_/输送流量进行调节，所述泵调节器例如调节轴向活塞泵的回转盘的回转角。在这种情况中，泵的马达4能够以恒定的转速运行。也能够以这种类型的改型方案来实现根据图2所说明的调节特性。本发明公开了一种电动液压的控制装置和用于控制这种类型的电动液压的控制装置的方法，其中，例如通过液量可调节的压力介质源对速度进行调节，并且通过数字液压系统对位置进行调节。
权利要求
1.用于对于液压的消耗器的调节部件进行操作的电动液压的控制装置，具有多个压力介质接头，所述压力介质接头通过阀装置(16)能够与压力介质源或者液箱(T)连接，其中，阀装置(16)具有带有开关特征的阀，所述阀通过调节器脉动地被控制，其中，压力介质源设计为能够液量调节的，并且其中所述阀装置(16)是如此设计的，即给每个接头配设至少一个排出阀(34、38 )，所述排出阀对于在该接头和液箱之间的流体连接进行控制，其中，调节器具有用于调节部件的速度和/或位置的额定值输入端，其中，设置用于检测调节部件的位置的行程传感器(46)，它的位置信号附加在所述调节器的输入端上，所述调节器具有用于给压力介质源设定压力介质量的输出端，并且其中调节器由额定值输入端处的信号和位置信号形成一种调节信号，所述调节信号基本上相应于液压的消耗器的速度设定值，其中，调节器具有逻辑电路，所述逻辑电路或者将由调节信号所形成的脉动的控制信号或者将预先规定的控制信号输送到至少一个排出阀(34、38)，并且所述逻辑电路或者将由调节信号所形成的控制信号或者将预先规定的控制信号输送到压力介质源。
2.按照权利要求1所述的控制装置，其中，将逻辑电路设置成:在该逻辑电路将由调节信号所形成的控制信号输送到压力介质源期间，将预定的控制信号输送到至少一个排出阀(34、38)。
3.按照权利要求1所述的控制装置，其中，将逻辑电路设置成:在该逻辑电路将由调节信号所形成的脉动的控制信号输送到至少一个排出阀期间，将预定的控制信号输送到压力介质源。
4.按照权利要求1所述的控制装置，其中，将逻辑电路设置成:在该逻辑电路将由调节信号所形成的脉动的控制信号输送到至少一个输入阀期间，将预定的控制信号输送到压力介质源。
5.按照前述权利要求中的任一项所述的控制装置，其中，如此地形成所述阀装置，即给每个接头配设输入阀，所述输入阀对于在这个接头和压力介质源之间的流体连接进行控制。
6.按照前述权利要求中的任一项所述的控制装置，其中，加速调节和速度调节以及必要时的压力调节主要通过对于压力介质源所进行的控制来实现调节，并且所述位置调节和制动过程主要通过对于阀装置(16)所进行的控制来实现调节。
7.按照前述权利要求中的任一项所述的控制装置，其中，阀装置(16)的阀是中心阀或者是滑阀。
8.按照前述权利要求中的任一项所述的控制装置，其中，将阀装置设置在一个共同的阀壳体中。
9.按照前述权利要求中的任一项所述的控制装置，其中，按照脉冲宽度调制(PWM)对于阀装置(16)的阀进行控制。
10.按照前述权利要求中的任一项所述的控制装置，其中，能够弹道地控制所述阀装置(16)的阀。
11.按照前述权利要求中的任一项所述的控制装置，其中，调节部件是具有两个压力室(12、14)的液压缸(8)，所述两个压力室分别通过所述输入阀(26、28)之一能够与压力介质源连接，并且通过所述排出阀(34、38 )之一能够与液箱(T )连接。
12.按照前述权利要求中的任一项所述的控制装置，其中，将压力介质源构成为调节泵(2)或者构成为转速能够变化的定量泵(2)。
13.按照前述权利要求中的任一项所述的控制装置，具有用于检测压力介质源输出端上的或者调节部件上的压力的压力传感器(41、42、44)。
14.按照权利要求13所述的控制装置，其中，对于压力介质源进行体积流量一及压力调节。
15.按照前述权利要求中的任一项所述的控制装置，其中，压力介质源具有下置的体积流量调节回路和/或 下置的压力调节回路。
全文摘要
本发明公开了一种电动液压的控制装置和一种用于控制这种类型的电动液压的控制装置的方法，其中，例如通过液量能够调节的压力介质源对速度进行调节，并且通过数字液压系统对位置进行调节。
文档编号F15B21/08GK103161785SQ20121052172
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月7日 优先权日2011年12月10日
发明者A.科克曼, H.梅林 申请人:罗伯特·博世有限公司