本发明涉及一种同步缸、优选地用于使用在变形装置、特别是压制设备、连续压制设备或环轧设备中的同步缸。
背景技术：
连续压制和环轧设备是用于通过有目的地应用力从而使材料、例如预加热的重金属或轻金属块塑性变形的装置。即，在连续压制设备的情况中，例如也被称为栓的重金属或轻金属块借助于液压运行的挤压冲头被推动通过所谓的型模，由此制成具有确定的、限定的轮廓的半成品。例如从文献de3836702c1和文献de102012009182a1中得到这种连续压制设备。
除了原本的用于使工件变形的力应用，这种类型的设备典型地具有用于使带有型模或其他设备部件的接收器移动或定位的驱动机构。传统地，借助于液压缸在大的行程上配置块接收器并将其引入位置中。由此，例如通过这样的方式使接收器在用于更换块的位置和前面的末端位置、进行密封或压紧、通风和剥离等的工作位置之间运动。替代地，使用电动机，其使接收器在块更换位置和工作位置之间运动。
在使用电动机的情况中，克服液压缸的内部的力。在使用同步缸时，这特别地适用，在同步缸中由于其结构形式(两个被引导的活塞杆加上活塞，必要时为空心圆柱形活塞)除了流动损失之外，需克服相对的机械的摩擦力。另一方面，同步缸可使用在所述的变形装置中，因为其可在其整个行程上从拖拽运行调整到工作运行中。
技术实现要素：
本发明的目标在于，提供一种同步缸，在紧凑耐久的结构形式中，可由外部驱动机构(优选地以电动马达或气动马达但或者是液压缸等的形式)使其低损失地、有效地且快速地移动。另一目标在于，提供一种变形装置、优选地压制设备、连续压制设备或环轧设备，其在紧凑的耐久的结构形式中实现设备在工作配置和一个或多个其他配置之间有效且快速地移动。
该目标通过具有权利要求1所述的特征的同步缸、以及具有权利要求11所述的特征的变形装置实现。由从属权利要求、本发明的以下图示以及对优选实施例的描述中得到有利的改进方案。
根据本发明的同步缸是液压缸，其具有外缸和被引入其中且同心地布置的内缸。在内缸中引入可移动的、双作用的工作活塞。在双作用的液压缸或工作活塞中，有两个对置的被液压液加载的活塞面。液压缸由此具有两个主动的运动方向。为此，工作活塞将内缸分成两个压力腔并且可被两个压力腔利用液压流体加载。如果在两个压力腔之间存在压力差，则工作力作用到工作活塞上。工作活塞此外与活塞杆相连接或者与这种活塞杆一起构造成集成的或一体的，其中，活塞杆优选地从外缸的两个端部中伸出并且在此处被引导，例如借助于安装在端侧的缸封闭部。在内缸和外缸之间存在环形间隙和/或例如呈一个或多个旁通管路形式的另一直接连接部。
此外，同步缸具有带有至少一个、优选两个绕行阀的绕行装置。上述环形间隙和/或至少一个旁通管路是绕行装置的组成部分。绕行装置设定为，使得在绕行阀的确定的状态或位置(其在这里被称为绕行状态)中，经由环形间隙和/或至少一个旁通管路建立在两个压力腔之间的流体连通并且在绕行阀的另一状态或位置(其在这里被称为工作状态)中未建立这种流体连通(在同步缸之内)。换句话说：通过液压流体从压力腔经由环形间隙和/或至少一个旁通管路流入另一压力腔中，而在工作状态中断开这种流体交换，绕行状态允许在压力腔之间的流体交换。
所描述的同步缸具有紧凑的结构形式，在其中，通过技术上简单的方式实现了绕行功能、也称为旁通功能。通过同心的缸(内缸和外缸)建立的环形管路允许低损失的绕行流动。作为环形管路的附加或者替代，相同的也适用于在缸壳体之外的至少一个旁通管路。由此可节省能量地、低损失地且快速地由外部驱动机构使工作活塞运动。通过同步结构形式，液压缸可在任意行程位置中发挥全部的设计力。
由于以上描述的技术作用和优点，同步缸可特别有利地应用在变形装置、特别是压制设备、连续压制设备或环轧设备的范围中。连续压制设备在此占据突出的地位，因为在此，接收器或者必要时的其他设备部件在大的行程上的迅速移动是值得期望的。在此，根据本发明的同步缸以协作的方式在整个行程上将工作运行和拖拽运行相组合。特别是，同步缸可在整个行程上在工作运行和拖拽运行之间切换，即，绕行阀被引入绕行状态中并且由外部驱动机构、例如一个或多个电动机使同步缸运动的那一种运行。在此，减小同步缸的流动损失和内摩擦，从而可以节省力地、高效能地且快速地进行拖拽运行。
优选地，活塞杆设计为，使得其在工作活塞的两侧上延伸并且在两侧上具有相同的直径。通过这种方式，可以技术上特别简单的方式实现同步缸，因为在圆柱形的工作活塞中，用于利用液压流体在两侧上加载的接触面同样大。可省去在流动技术上不利的空心圆柱形的活塞。在此优选地，绕行阀在活塞杆上被引导，绕行阀优选地环形地包围活塞杆，并且为了在绕行状态和工作状态之间切换，绕行阀在这种情况中轴向移动。由此，活塞杆以协作地方式用作引导部并且由此以一定程度用作绕行阀的组成部分。由此，简化了同步缸的技术结构，降低了故障可能性。
优选地，借助于弹簧将绕行阀预紧到绕行状态或工作状态中、特别优选地绕行状态中。原则上，可通过不同的方式进行绕行阀的操纵，即，例如电地、磁地、液压地和/或机械地。然而，应可从外部操控绕行阀。通过朝向一侧预紧绕行阀，简化了结构，因为技术上仅须沿着另一方向实现主动操纵。特别优选地，绕行阀可牢固地固定在工作状态中，以便不会无意地例如通过在压力腔中的压力被引入绕行状态中。根据特别优选的实施方式，用于绕行阀的回位或预紧的弹簧位于内部，也就是说至少部分地设置在外缸之内、优选地完全在壳体之内，或完全地在通过头部区段在头部侧封闭的同步缸之内。
优选地，可液压地操纵绕行阀，以实现不易故障的、耐久的技术解决方案。特别优选地，将通过弹簧的预紧和液压解决方案相组合。为了液压操纵的目的，绕行阀与如下这样的操纵流体接触，即，该操纵流体经由必要时具有操纵腔的操纵管路和在同步缸处的适合于此的接口输送。
优选地，绕行装置具有两个绕行阀，其设置在工作活塞的相反侧处。由此，通过环形间隙和/或至少一个旁通管路可在技术上简单地实现绕行路径。在此，特别优选地，使用绕行装置、必要时整个同步缸的基本上镜像对称的结构，以使力特性均匀化。一个或多个绕行阀优选地设置在同步缸的端部区域或头部侧面处，由此使行程最大化。绕行阀可与活塞面和内缸一起提供形成压力腔的壁的一部分。
外缸在其端部区段处分别优选地通过缸封闭部封闭。内缸在其端部区段处分别优选地借助于缸头部支座相对于外缸固定。为此，内缸在轴向方向上优选地构造成比外缸更短。术语“端侧”、“头部侧”和“端面侧”作为同义词使用并且指的是在轴向方向上观察的同步缸的外部区段。
优选地，设有具有液压流体管路的液压流体接口，液压流体管路穿过相应的端侧的缸封闭部和/或缸头部支座。具有液压流体接口的液压流体管路与相应的压力腔流体连通并且为其供给液压流体。
缸头部支座可为如下这样的部件，即，其不仅为绕行装置、优选地环形间隙的制造和定义做出贡献，而且可承载或包含液压流体管路。作为另一功能，其可辅助绕行阀的技术结构，因为优选地绕行阀不仅与活塞杆而且与相应的缸头部支座接触。由此，显著简化了同步缸的结构，降低了其故障可能性。
优选地，两个缸头部支座分别具有一个或多个绕行管路，其建立在压力腔和环形间隙和/或至少一个旁通管路之间的流体连通。在这种情况中，在工作状态中，绕行阀优选地关闭在相应的压力腔和相应的绕行管路之间的流体连通，并且在绕行状态中打开流体连通。
附图说明
虽然本发明特别优选地使用在连续压制设备的技术领域中，本发明也可在其他领域中实现，例如在轧机的领域中，或者用于使硬的工件、例如金属块或板塑性变形的通用装置的领域中。从以下对优选实施例的描述中得到本发明的其他优点和特征。在此描述的特征可单独地实现或以与以上阐述的特征中的一个或多个组合的形式实现，只要特征彼此不矛盾。在此，参考附图进行以下对优选实施例的描述。
图1示出了在本发明的第一实施方式中的同步缸的纵剖视图，
图2示出了具有改进结构的同步缸的纵剖视图的局部，
图3示出了同步缸在连续压制设备中的安装位置，
图4示出了本发明的另一实施方式，其具有外部的旁通管路，
图5示出了本发明的又一实施方式，其具有多个集成到同步缸中的旁通管路。
具体实施方式
以下根据图1描述优选的实施例。在此，相同的、相似的或相同作用的元件设有相同的附图标记，并且部分地省去对这些元件的重复描述，以避免赘述。
图1示出了同步缸1。更准确地说，以纵剖视图示出了缸1的两个端部区段，其在该实施例中构造成基本上镜像对称。
液压缸1具有空心的外缸10、空心的内缸20、在左侧和右侧分别具有头部区段30和带有集成的且与其相连接的工作活塞41的活塞杆40。头部区段30具有缸头部支座31和缸封闭部33，由此，液压缸1在两个端部处封闭并且内缸20相对于外缸10固定。内缸20被引入外缸10中，两者彼此同心，从而在内缸20和外缸10之间形成环形间隙51，环形间隙51是稍后详细描述的绕行或旁通装置50的组成部分。工作活塞41可移动地支承在内缸20中。活塞杆40在工作活塞41的两侧上延伸，穿过相应的头部区段30并且被引导通过头部区段。未详细描述的、还是在图1中部分示出的密封件和用于支承活塞杆40和工作活塞41的部件(其保证液压缸1的无问题运行)可设置在合适的部位处。
在工作活塞41左侧和右侧存在压力腔42，其被工作活塞41、内缸20和头部侧的组件、例如缸头部支座31和稍后描述的绕行阀52包围并且由此限定。工作活塞41被位于压力腔42中的压力介质、确切地说液压流体(例如液压油)从两侧加载。液压流体通过在此称为液压流体管路32的孔或管路被输送到压力腔42中。液压流体管路32延伸穿过两个头部区段30。液压流体管路32可具有液压流体接口32'、液压流体环形管路32”和其他适合可靠地将处于压力下的液压流体输送、分配和导出至压力腔42的部件，或者在流体技术上与其相连通。
在两个压力腔42之间的液压流体的压力差引起作用到工作活塞41上的力，其可引起工作活塞41并且由此引起活塞杆40在轴向方向上的移动。为此，液压流体通过相关的液压流体管路32流入两个压力腔42中的一个中，并且挤压在另一压力腔42中的液压流体，其中，通过另一液压流体管路32输出液压流体。通过工作活塞41在两个侧面上的加载面同样大，液压缸1用作同步缸，其也被称为同步运转缸。为了与以下描述的实现工作活塞41的无压力或低压力移动的拖拽运行方式相区分，这种运行方式被称为工作模式。
为了工作活塞41的快速、无压力的运动(例如为了在连续压制设备中调整或调节接收器)，液压缸1具有绕行装置50。在该实施例中，该绕行装置包括环形间隙51、两个绕行阀52、与环形间隙51流体连通的绕行管路53和操纵装置54。两个绕行阀52在活塞杆40上在两个头部区段30的区域中被引导，并且通过其在轴向方向上被操纵装置54操纵、也就是说推动，打开和关闭绕行管路53。在打开绕行阀52时，液压流体可从相关的液压腔42中进入附近的绕行管路53中，液压流体从该处到达环形间隙51中。如果打开两个绕行阀52，可以这种方式以没有力作用或很小的力作用的方式使工作活塞41移动，因为通过绕行管路53和环形间隙51在两个压力腔42之间存在流体连通。在此，环形间隙51通过其外部的布置和环形的设计能够实现流动技术上特别优选的特性。
通过操纵装置54操纵绕行阀52。操纵装置在该实施例中具有借助于弹簧预紧的操纵杆54'和带有操纵接口54”'、孔和腔(无附图标记)的操纵液压区段54”，所述操纵杆延伸穿过相关的头部区段30并且与绕行阀52相连接。通过在此例如借助于弹簧预紧绕行阀52，将绕行阀52自动地引入优选位置中。通过经由操纵接口54”'将流体引入或者导出到操纵液压区段54”中，操纵操纵阀52。
用于无压力地或低压力地使工作活塞41移动的绕行装置50借助于以上描述的环形间隙51实现，环形间隙通过同心的空心缸10和20外部地环绕工作活塞41引导。这种技术解决方案是节省空间的并且在流动性能方面出众，因为环形间隙51具有与其他解决方案相比最小的流动损失。在此示例性地示出的、在活塞杆40上被引导的、与其同心的环形的绕行阀52允许液压缸1的运行方式的快速且可靠的切换。由此，以技术上简单的、不易故障的且耐久的方式实现了有目的地控制在两个压力腔42之间、或从环形间隙51到压力腔42中的液压流体过流。此外，此处示出的技术解决方案具有少量的液压接口，由此进一步简化了液压缸1的运行。
图2示出了在操纵装置54方面改进的结构。为了图示的目的，仅仅示出了同步缸1的纵剖视图的局部，但是(如在图1中那样)，同步缸1可构造成基本上镜像对称。
与图1的同步缸不同地，用于操纵绕行阀52的操纵装置54不具有带有位于外部的回位弹簧的操纵杆54'，而是通过位于内部的弹簧55实现绕行阀52的回位或预紧。带有操纵接口54”'的操纵液压区段54”基本上不变。在操纵液压区段54”的与操纵接口54”'相对的端部处设置环形腔(没有附图标记但是在图2中可很好地看出)，其与绕行阀52的一侧邻接。如在图1的实施例中那样进行绕行阀52的操纵；也就是说，通过预紧绕行阀52，在此根据图2借助于位于内部的弹簧55，自动地将绕行阀52引入优选位置中。通过经由操纵接口54”'将流体引入或者导出操纵液压区段54”中，操纵操纵阀52。
通过细长的实施方案，同步缸1可被引导通过连续压制设备的缸横梁。出于这一原因，液压缸1特别优选地可使用在连续压制设备的范围中，特别是用于实现接收器运动机构，包括力功能。其具有很大的优点，即，通过无压力的调整可在整个行程上使其从拖拽运行切换到工作运行中。由此，同步缸1能够在所有位置中在整个行程上利用全部气缸力辅助电动机以快速移动。
在图3中示出同步缸1在连续压制设备100中的安装位置。与在之前的图中相比在图3中未详细示出其结构的同步缸1被缸横梁101引导。活塞杆40的一侧与接收器102连接，接收器102可通过同步缸1、例如在用于块更换的位置和前面的末端位置、进行压制、通风和剥离的工作位置之间移动。替代地，接收器102能通过一个或多个未示出的电动机移动，其使接收器102在块更换位置和工作位置之间运动。在此，使同步缸1外部地运动。对于这种外部运动、也就是说为了快速地、无压力地操纵同步缸1，通过以上描述的方式使同步缸切换到拖拽运行方式中。
图4示出了根据本发明的同步缸1的替代实施方式，在其中，与在根据图1至3的第一实施方式不同地，呈旁通管路103形式的绕行装置50布置在壳体之外并且压力腔42经由相应的绕行阀52相互连接。旁通管路103代替根据图1至3的实施方式在外缸10和内缸20之间的环形间隙。然而，旁通管路103引起与根据图1至3的实施方式的环形间隙51相同的技术效果。
图5以侧视图以及沿着图5中的线aa剖切的端侧视图示出了根据本发明的同步缸1的另一实施方式。从根据图5b的端侧视图中可看出，在外缸10之外的同步缸1的壳体之内布置有四个旁通管路103a-103d。与根据图4的旁通管路103相同地，旁通管路103a-103d整个替代根据图1至3的实施方式的环形间隙51。旁通管路103a-103d与根据图4的旁通管路103相同地，连接同步缸1的压力腔42。
如果可使用，所有在实施例中示出的单个特征可相互组合和/或交换，而不脱离本发明的范围。不是在示例性实施方式的范围中示出的所有技术特征都必须是本发明的重要内容。由此，例如在环形间隙51和压力腔42之间的流入和流出可与借助于在此示出的绕行管路53不同地实现。绕行阀52也可不同地构造和/或定位，尽管所阐述的技术方案是优选的。
附图标记列表
1同步缸
10外缸
20内缸
30头部区段
31缸头部支座
32液压流体管路
32'液压流体接口
32”液压流体环形管路
33缸封闭部
40活塞杆
41工作活塞
42压力腔
50绕行装置
51环形间隙
52绕行阀
53绕行管路
54操纵装置
54'操纵杆
54”操纵液压区段
54”'操纵接口
55用于预紧绕行阀的弹簧
100连续压制设备
101缸横梁
102接收器
103旁通管路