CN1656320A - 液压式压力倍增器的转换方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工具机中的一种由快速行程向工作行程进行转换的方法,和一种液压式压力倍增器,尤其是实施本方法的器械。其中,根据本发明,当出现一个确定的反作用力时,自动实施由快速行程向工作行程的转换。
Description
背景技术
本发明涉及工具机中的一种由快速行程向工作行程进行转换的方法,其类型如独立权利要求所述。通过使用于工具机及液压式压力倍增器中的该方法,对各种各样的不同类型工具进行控制操作,只要其中必需包含一个快速行程,来将工具尽可能快速地行进到需要进行加工的工件上,随后施加高加工应力、并以相对较小的工作行程来完成工具对工件的加工。
此外,本发明还涉及一种实施该方法的液压式压力倍增器,尤其是如从属权利要求6所述的类型。原则上,对于快速行程和其中驱动工作活塞所需要的低驱动力来说,只要是液压式执行,则一个相对较低的、作用到工作活塞上的存储室压力,或者一个相对较低的驱动力是必要的,它能够通过气动、电动或者机电式机构产生。重要的是工具能够相对快速地完成该快速行程,以便开始它自身的工作。跟随其后的工作行程则只需要很短的路程、但是工作力很高,以一个很高的液压力作用于工作活塞上。根据本发明,快速行程和工作行程能够完全相互独立地进行控制。根据权利要求6,本发明的构造的优势是,只需要工作行程的高压以液压方式产生,但是它也可以如同在其它的解决方案中那样,通过其它的机构满意地获得。在快速行程中,在工作空间内,占统治地位的是存储室压力。当然,存储室压力向高压的转换必需为进入工作行程而及时地进行转换,以便从工作活塞的调节力中建立起所必需的工作力,即,从液压式存储室压力获得液压式高压。
很自然,在需要进行调节的工作活塞及伸出到工作仪器外部的活塞杆上,无论是在快速行程还是在工作行程中,都产生调节力。为了能在工作室内产生高压,当然必须阻断液压流体通向高压室的通路,其中如上面所执行的那样,快速行程也能够通过非液压机构来实现。
在一种已知的工具机中,其中具有一种类型(DE-OS 3828699)的液压式压力倍增器,在一个较低压力的液压流体的存储室和工作室之间,有一条连通孔形式的供给通道。其中,需要将存储室压力转换成高压时,气动控制的潜入活塞顶入该通道内,并由此将两个室分隔开。这个潜入活塞以其自由端头随后继续更深地进入到工作室内,其中由于横截面大小差别,即较小的潜入活塞横截面对较大的工作活塞横截面,在工作室内通过压力倍增器而产生所期望的高压,以相应的工作力作用于活塞杆上(DE-OS 3828699)。有各种各样的液压式压力倍增器按照这种方法工作。在使用这种器械时的一个主要问题是:转换过程的准确时间点相对比较难于调节,原因是转换时间是通过潜入活塞的潜入时间点确定的,而它又依赖于气动驱动的接入。在某些情况下,转换时间有时希望早一点、有时又希望晚一点,尽管差别很小。其原因是将工具行进到工件上总是需要一些时间,而在某些情况下,在制造过程中的快速行程因为工件构造方面的缘故而相对比较短。在各具体的快速行程中、有时也在施加力行程中,存在一些差别,它们需要一个具有测量发送器和控制开关的复杂控制系统,而与这样的控制活塞的驱动方式无关,不论是气动、液压或者干脆是电力驱动的。该问题,直到需要准确地进行从存储室压力向高压转换时才会出现,非常复杂,并且多数都未得到满意解决。
发明内容
本发明中用来对工具机进行转换的方法,具有独立权利要求所述的特征;而用来实施该方法的液压式压力倍增器,具有从属权利要求6所述的特征。其优势是:进行转换、以及导入工作力的高压的使用,准确地发生于其必要的时刻,也就是典型性地为力行程马上开始、出现了一个作用于活塞杆上并超过了快速行程中的调节力的反作用力的时候,由此实现了时间的最优化。通过本发明,不仅获得了转换控制自动化,通过它节省了许多辅助设备装置,如电力发送器、气动控制驱动器等,还额外地实现了工具从快速行程行进、到其后在力行程中对工件进行加工的最佳匹配。尽管在结束快速行程时,活塞杆以工具撞击工件,并且因此产生了反作用力,但是已经表明:通过本发明产生的由快速行程向力行程的转换,与已知的器具相比要比较柔和,因为后者中力行程必需要在工具到达工件上之前就已经开始,这样总是要建立起很高的力,从而造成强力冲撞。本发明首先使得在工具和器具上的机械摩擦减弱。另外,一个重要的优势是:由于构造简单,能够更好、更简单地对质量和过程进行监视,即对工件有利。任何情况下,转换与具体的设备无关,因此它能够通过气动、机械、液压和/或者电动机构(阀门、推杆、轴等)进行控制。
另一个重要的优点是:在使用本发明的压力倍增器时,反作用力及它对调节力的超出,允许利用其它机构来转换,并且借助于该方法在工作室内引入压力升高,之后由后者在活塞杆上作用一个必要的工作力。关键是:只要所给出的反作用力超过了快速行程中作用的调节力,就最终开始了引发该工作行程的力行为。
根据本发明中涉及该方法的一个优势性构造,以工作活塞和供应通道,来产生行程工作力。其中,工作活塞限定了为不同的液压压力而设计的工作室的边界,供应通道可连接通往工作室,为工具机中较低输送压力的液压流体设置,工作力则在关闭供应通道后、通过一个产生于工作室内、并作用于工作活塞上的液压流体的高压形成。液压特性使得人们能够以相对较低的费用、通过上述压力倍增器产生高的工作力。
根据本发明中与此相关的一个优势性构造,通过关闭的供应通道来打开通向工作室的高压通道。这个转换或者转换控制最好在一个工序中完成,其中,高压通道的开启能够通过关闭供应通道后产生的高压来实现。
根据本发明的一个具有额外优势的构造,通向工作室的供应通道,可以通过控制阀门关闭,它在快速行程即将结束时,可以因为一个确定的反作用力而被阻塞起来。由于反作用力,控制阀门的可移动阀门元件由打开位置移动到阻塞位置上去。
根据本发明的一个具有另外优势的构造,快速行程和/或者力行程可以另外通过影响调节力的机电设备来实现。这样的机电设备可以构造成各种各样,如下面还要描述的那样。它可以制造成主轴电机、磁性电机或者其它一贯式的,并且通过电开关和发送器与其它可控制元件、如液压器、气动器等进行组合来控制。这种机电设备,如伺服电机,其优势首先在于其精确的和快速的可控制能力,这在自动开关中特别重要。尤其是能够对所生产的工件进行更好的、更简单的质量和过程监视,因为特别容易地对给出的电机数据进行控制。
根据如从属权利要求6所提到的本发明中具有优势的液压式压力倍增器的构造,当反作用力超限时,这里的供应通道也被控制阀门所关闭。控制阀门因此也承担了这里的中心功能。
根据本发明中与此相关的一种优势性构造,至少在快速行程中作为构造活塞及活塞杆等的驱动设备,是机电式的往复移动机构。根据本发明,它能够构造成各式各样的。业已表明,电力驱动的主轴或者主轴螺母具有特殊优势,它们能够各式各样地用作往复移动的驱动。
根据本发明中具有另外优势的一种构造,通过机电机构可以控制压力活塞来产生高压。这种方式下,能够通过机电机构对快速行程和工作行程都进行控制。其中,在快速行程中对工作室补充填满液压流体,但是最初并非作用于快速行程中,而在工作行程中,由机电机构将工作室内的液压压力转换为高压。这些当然要特别通过控制压力活塞来实现,其中利用了上面所叙述的液压系统的压力倍增的特性。
根据本发明中另具有优势的一个构造,这样的压力活塞在其柱面上具有控制槽,因此它能够在其行程移动过程中作为可移动的阀门元件来控制供应通道。该控制槽在快速行程期间建立起与处于低压状态下的液压存储室之间的连通,因此在这种连通被切断后,可以通过压力活塞建立起高压。
根据本发明中具有另外优势的一个构造,由压力活塞所限定边界的压力室,通过流量控制阀进行控制。这里的压力活塞也完全能够制造成潜入活塞,而流量控制阀在朝向工作室的方向上具有与压力有关的开启界限,在朝向压力室的方向上则构造成敞开的回冲阀门。由于这个与压力有关的开启界限,只要在快速行程中作用于压力活塞上的只是较低的力,则位于压力室内的液压油就起到油阻塞的作用。而一旦快速行程结束、工具到达了工件上,出现在活塞杆上、由此造成的反作用力将相应地升高。随着电动机械行程机构继续运行,通过压力活塞使压力室内的液压压力升高,直到超过流量控制阀门的开启压力为止。朝向工作室方向上流量控制阀门的开启界限,因此确定了开始工作行程的所需要的反作用力。
根据本发明中一个有特别优势的构造,机电行程机构被支承于外壳内部、可逆着其行程方向移动,因此在快速行程结束、并相应于机电机构的继续运行,通过其移动,一方面将工作室与供应通道分隔开,另一方面可以在工作室内为工作行程产生一个高压。优势的方式为:将这样的可移动的电机通过主轴等安置在存储室中,以便减少液压机械的冷却和密封问题。
根据本发明中与此相关的一个具有优势的构造,存储室中的压力通过弹簧加载的存储活塞来确定,该活塞制造成环形活塞,被控制活塞穿过,而后者通过机电机构进行驱动,并作为控制阀门的可移动阀门元件,其中,控制活塞作为压力活塞以其自由端面沉入到与工作室相连接的压力室内,来产生为驱动行程所必需的高压。
根据本发明,该机电驱动机构也完全可以通过其它方式实现,例如将电机安置于机壳外部、或者通过往复移动驱动构造,通过平行于活塞杆安置的主轴驱动机构等,其中,能够将许多的上述特征在新的组合中加以应用。
本发明的其它优点以及具有优势的构造,可以从以下的说明、图例和权利要求中获得。
附图说明
在图例中给出了本发明的四个实施例,并在下面对其进行详细说明。图示为:
图1是单轴的实施例;
图2是第二单轴的实施例,具有外部安置的存储器;
图3是两轴的器械作为第三实施例,具有安置在外部的电机,及
图4是具有三个平行安置轴的第四实施例。
具体实施方式
在图1中作为第一实施例给出的液压式压力倍增器,是紧凑构件方式的较小的器械。其中,可轴向移动的部件沿着纵轴I安置。在外壳1内,径向密封地安置着工作活塞3,它处于缸体式的工作室2内,可轴向移动。在该工作活塞3上,安置着活塞杆4,其自由尾端上具有螺纹5来固定工具,并为了控制工具而从外壳1中伸出来。工作活塞3通过未给出的机构确保不会发生自转动。此外,在工作活塞3上背离活塞杆4的一侧装备有套管式的区段6,其中旋转关联地安置着螺母7,由它将工作活塞3、活塞杆4和区段6内的中心盲孔8封闭起来。
在螺母7内运转着螺纹主轴9,后者又与电机11的转子10旋转关联地连接着。该电机的安置使其线圈绕组12与螺母7和螺纹主轴9同轴。只要电机11运行、并且与转子10相连接的主轴9旋转,通过螺母7,将工作活塞3及活塞杆4向左移动,反抗这里未进一步给出的力而完成快速行程。该快速行程移动受到位于工作室2内的液压流体的支持,后者在此快速行程中处于一种较低的存储压力状态下。这样,至少保证了工作室2始终充满液压流体。可以通过供应通道12将其从存储室13中导引过来,而在该室内通过环形活塞14和螺旋弹簧15来获得存储压力。螺旋弹簧15在背离环形活塞14的一侧支承于电机11上,其中它对后者沿着所示位置的方向施加作用力。
环形活塞14被控制活塞16从中穿过,后者以其自由端头进入外壳1的压力室17内。在这个控制活塞16的柱面上设置有环槽18,它在所示的位置上将供应通道12与存储室13连通起来,并且当控制活塞16走过一定路程、而环槽18进入到压力室17之后,这种连通被中断。从压力室17导出高压通道19到供应通道12,其中,在该高压通道19内安置着朝向供应通道敞开的流量控制阀门20,它在朝向供应通道19的方向上,作为压力阀21,直到在压力室17内达到一个最低的压力值后才会打开,而在打开之前它起到油路阻塞的作用。在相反的方向上,直到压力室17,该流量控制阀门20构成在该方向上敞开的回冲阀门22。一旦控制活塞16向压力室17方向上推移,它首先就将供应通道12与存储室13断开,从而使通过它从压力室17经通道19向供应通道12输送的液压流体进入到工作室2中。控制活塞16面积小、而工作活塞面积大,由于这种差别非常大的横截面对比,在液压流体中产生了相应的压力升高,因此在工作室2中,现在产生了倍增的工作压力来替代此前的存储压力,当然它与作用于控制活塞16上的调节力。这里很重要的是到控制活塞16上的径向密封器23、24和25的质量。
图1中所示的电动液压式压力倍增器的工作方式如下:接通电机11后,通过其中受驱动的螺纹主轴9使工作活塞3沿着箭头II的方向推移而进行快速行程,其中,来自存储室13的液压流体经供应通道12流入到自身增大的工作室2内,并促使行程移动。一旦活塞杆4以工具碰撞到工件,电机11的转子10继续不变地旋转,通过一起旋转的主轴9和静止的螺母7一起,使电机11整体沿着箭头III移动。此时,它带动控制活塞16一起移动,而后者在移动了一段短的路程后,将供应通道12与存储器13分割开。当电机11继续旋转时,因螺纹主轴9的继续驱动、以及因为通过工件作用在活塞杆4上的反向压力,控制活塞继续沿箭头3方向移动。其中,相应于由控制活塞16对工作活塞3的面积比例,在工作室2内产生一个液压高压,因此,使得现在对于工具所必需的工作行程得以执行。其中,工作活塞3及活塞杆4进行力行程,虽然较慢,但非常有力。一旦工作过程结束、电机11改变其转向并且螺纹主轴9回行,就会首先将电机11重新推回到所示的它的初始位置上。其中,因为流量控制阀20的回冲功能,液压流体油供应通道和高压通道中流出、重新回到压力室17内,并通过环形槽18重新将存储室13和工作室2之间经高压通道12连通起来,并随后将工作活塞3及活塞杆4驶回到其初始位置上,以便进行下一个新的工作行程。
图2所示的第二实施例类似于第一实施例的构造。其中,功能相同的构件也具有同样的标示代号,只是通过一个撇号来与图1进行区别。一个重要的功能差别,首先是存储室13`被设置于位于外壳1`外部的存储器26中,而因此安置着电机11`的内室27同时作为工作室2`。电机11`安置于外壳1`内不能移动。这里,它的转子10`通过锥辊轴承28支承于外壳1`中、避免发生轴向移动。通过键轴携带件29等,由电机11`驱动与螺纹主轴9相对应的主轴30进行旋转。在其远离电机11`的一侧上,安置有螺纹驱动31,如辊螺纹驱动(ROLLENGEWINDETRIEB)类的。其中,设置于柱面侧的螺纹啮合到设置于活塞杆4`的盲孔8`中的内螺纹32上。一旦主轴30受到电机11`的相应驱动而旋转,就通过螺纹驱动31将活塞杆4`及工作活塞3`进行轴向推移,从所示的初始位置开始,来完成诸如快速行程。在这种推移过程中液压流体从存储室22`和供应通道12`中流出,经控制环槽18`进入到内室27中,并通过其中产生的对工作活塞3`的冲击来促使快速行程进行。当活塞杆4`以工具撞击到工件后,其行程被停止下来,而电机11`和主轴30则继续旋转。控制活塞16`上安置着控制环槽18`,它又因存在于压力室17`内的油压而被阻塞。该油压如图在第一实施例中那样,通过控制活塞16现在所给出的驱动而被克服掉,因此由压力室17`中被排出的液压油现在被用来驱动工作活塞3。不过,其方式是它被导入内室27中,该室同时还是工作室2`。所需要的控制是通过流量控制阀20`以及高压通道19`来实现的。
在图3所示的第三实施例中,也以电机和存储器来进行工作。其中,与其它实施例相对应的构件,其标示代号中有两个撇号。有两个纵轴IV和V。一侧上,电机11``和存储室13``位于纵轴IV上,它平行于纵轴V,而后者上面则安置着工作活塞3``及活塞杆5``和控制活塞16``。这里是一个较大的集合体,其中轴向平行的构造对于器具的构件体积是有利的。
电机11``和存储室26``都安置于外壳1``的外部。存储室13``通过相对较短的供应通道12``与工作室2``相连通,而外壳1``的内室27``通过供应通道12``的一个较长区段相连通,受控于控制活塞16``,在这里后者构造成浸入活塞。此外,压力室17``也与这个供应通道12``相连通,但也如同第一个实施例中那样,要通过高压通道19``,后者当中安置有阻断油路的流量控制阀门20``。
与其它实施例的基本区别在于,螺纹主轴9``为进行驱动而在螺母7``内转动,安置于轴线V上,并且通过皮带驱动33等进行驱动。其中,皮带驱动33在其输入侧与轴34进行旋转连接,受电机11``驱使,而在另一侧具有与螺纹主轴9``的旋转连接,后者在螺母7``内转动。一旦通过电机11``、轴34``、和皮带对螺纹主轴9``进行旋转驱动来进行快速行程,就会通过螺母7``、工作活塞3``和活塞杆4``将工具向工件行进。一旦活塞杆4``被停下来、而电机11``仍继续旋转,则抓持固体的皮带驱动33在轴34上与控制活塞16``受到推移,之后,如同在其它实施例中一样,首先供应通道12``被局部阻塞,由此能够在压力室17``内调节出所需的高压,它随后相应地被导入工作室2``内。轴34与皮带驱动33之间的旋转连接能够通过轴34上局部齿化来实现。
在图4中给出了第四实施例,其中器具的可移动构件被安置于三根平行的轴6、7和8上。在较大的实施例中,这样的构造能够具有特殊优势。该实施例以非常简化的形式给出。其中,对应的标示代号,为了区别于其它的实施例,用三个撇号加以注释。电机11```驱动轴34```,它又通过相应的旋转驱动36和这样驱动的往复行程设备来控制活塞杆4```。作为工作室2```的是与存储室13```相连通的环形室,它具有伸向外壳1```外部的控制杆38,能够通过装置39与之连接来影响往复移动。存储室13```与工作室2```之间的连通,如同在第一实施例中那样,通过控制活塞16```中的控制环槽18```来进行。而它又能在压力室17```内产生所需要的高压,如同在其它的实施例中那样。流量控制阀20```完成所需要的流量控制。存储活塞14```在这里也承受来自螺旋弹簧15```所施加的力。为此,控制活塞16```通过也被安置于轴VII上的行程发生器40受到推移来产生高压。一旦因工具到达了工件上而出现作用于活塞杆4```上的相应抵抗力,则尽管它显示生成于轴VIII上,但要传递到轴VII上,即传递到行程发生器40上。另外,这个第四实施例的工作原理,也是在快速行程结束后,响应一个确定的抵抗力、尤其是当工具到达工件上时所产生的,而产生进行加工所必需的高压,并进行工作行程。
在说明书、随后的权利要求、以及图例中给出的所有的特征,既能够单独地、也可以经过任意的相互组合,都属于本发明的基本范围。
附图标记表
1 外壳 1`,1``,1```
2 工作室 2`,2``,2```
3 工作活塞 3`,3``
4 活塞杆 4`,4``,4```
5 螺纹
6 区段(套管式)
7 螺母 7``
8 盲孔 8`
9 螺纹主轴 9``
10 转子
11 电机 11`,11``,11```
12 供应通道 12`,12``
13 存储室 13`,13```,13```
14 环形活塞 14```
15 螺旋弹簧 15```
16 控制活塞 16`,16``,16```
17 压力室 17`,17``,17```
18 控制环槽 18`,18``
19 高压通道 19``
20 流量控制阀 20``,20```
21 压力控制阀
22 回冲阀门
23 径向密封
24 径向密封器
25 径向密封器
26 存储器 26``
27 内室 27``
28 锥辊轴承
29 键轴携带器
30 主轴
31 螺纹驱动
32 内螺纹
33
34 轴 34```
35 楔形齿
36 旋转驱动
37 行程设备
38 控制杆
39 装置
40 行程发生器
Claims (13)
1、一种将工具机由快速行程转换到工作行程的方法,具有活塞杆(4),它可反抗回复力而进行轴向调节,并且向外传送由此产生的调节力,及为工作行程产生工作力的装置,
其特征为:
一旦作用于活塞杆(4)上的反作用力超过所产生的调节力一个确定的数值,产生工作力的装置就开始工作。
2、如权利要求1所述的方法,具有对不同液压压力设置的工作室(2)限定边界的工作活塞(3),和可关闭的供应通道(12),为工具机中的工作室(2)输送具有较低输送压力的液压流体,其特征为:在关闭供应通道(12)后,工作力是通过产生于工作室(2)内、并作用于工作活塞(3)上的液压流体的高压而形成的。
3、如权利要求2所述的方法,其特征为:随着供应通道(12)的关闭,通向工作室(2)的高压通道(19)被打开。
4、如权利要求1至3之一所述的方法,其特征为:通往工作室(2)的供应通道(12)可以通过控制阀门(16,18)关闭,后者可以利用确定的反作用力阻塞起来。
5、如上述权利要求之一所述的方法,其特征为:快速行程和/或者力行程可以额外地借助于影响调节力的电动机械装置来实现。
6、液压式压力倍增器,尤其是为了实施如权利要求1至5之一所述方法的,
—具有位于外壳(1)中的工作活塞(3),为液压式、可反抗一个反作用力驱动,可在不同压力的工作室(2)内沿着轴向移动,
—具有工作活塞(3)的活塞杆(4)或类似构件,用来与工作活塞(3)一起,将快速行程的力(快速行程力)和/或者工作行程的力进行传递,伸出到外壳的外部去,
—具有为处于较低的存储压力状态的液压流体设置的存储室(13),它通过可关闭的供应通道(12)与工作室(2)相连通,
—具有控制阀门(16,18),在可关闭的通道(12)中,及
—具有压力活塞(控制活塞16),它在供应通道(12)于工作室(2)与存储室(13)之间关闭后,在工作室(2)内为工作行程所必需的工作力产生一个液压高压,
其特征为:
—一旦作用于工作活塞(3)和/或者活塞杆(4)上的反作用力达到或者超过了现存的快速行程力,供应通道(12)就被关闭,
—在外壳(1)中有(辅助的)驱动装置(电动、气动或者液压式),来实现快速行程,
—驱动装置(整体)反抗一个所产生的反作用力而工作,并且
—在超过一个确定值的(足够的)反作用力下,供应通道(12)通过驱动装置被阻塞起来(油阻塞,控制阀门16至18关闭),
—因此在工作室(2)中为工作行程产生一个液压式高压。
7、如权利要求6所述的液压式压力倍增器,其特征为:供应通道(12)因为超出的反作用力而通过控制阀门(16至18)而被关闭。
8、如权利要求6或7所述的液压式压力倍增器,其特征为:电动机械式行程机构(6至11)作为工作活塞(3)及活塞杆(4)等的驱动装置来实现快速行程。
9、如权利要求8所述的液压式压力倍增器,其特征为:通过电动机械式机构(6至11)可以控制压力活塞(16)来产生高压。
10、如权利要求9所述的液压式压力倍增器,其特征为:压力活塞(16)在其柱面上具有控制槽(18),并在其行程移动时作为可移动的阀门元件来控制供应通道(12)。
11、如权利要求6至10之一所述的液压式压力倍增器,其特征为:由压力活塞(16)限定边界的压力室(17),通过流量控制阀(20)进行控制,后者在朝向工作室(20)的方向上具有一个与压力有关的开启界限,反向上构造成朝向压力室(17)敞开的回冲阀门。
12、如权利要求8至11之一所述的液压式压力倍增器,其特征为:电动机械式行程机构在外壳(1)内逆着行程方向可移动地支承,因此在快速行程结束、而电动机械式机构相应地继续运行时,通过机构的推移,一方面将工作室(2)与供应通道(12)分隔开,另一方面在工作室(2)内可以为工作行程建立高压。
13、如权利要求12所述的液压式压力倍增器,其特征为:存储室(13)中的压力通过弹簧加载的存储活塞(环形活塞14)来确定,该存储活塞(14)被控制活塞(16)穿过,后者通过电动机构(7至11)进行驱动,并作为控制阀门的可移动机构,其中,控制活塞作为压力活塞(16)以其自由端面进入到与工作室(2)相连通的压力室(17)中,来产生工作行程所需要的高压。
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