控制液體動力裝置的裝置的製作方法
2023-12-12 09:03:37
專利名稱：控制液體動力裝置的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於控制兩個液體動力裝置的裝置，根據下面的本發明權利要求1的前序部分這兩個液體動力裝置彼此結合。
背景技術：
液壓系統的某些應用涉及兩個驅動裝置的控制，這兩個單獨運動的驅動裝置驅動一個工作件。它可以包括一個在隨時間顯著變化的負載下工作的液壓馬達，因此這帶來了一些問題。一個主要問題在於，兩個驅動裝置機能之間有幹涉的危險。在傳統液壓系統中的慣性也意味著液壓流體流不能給馬達提供足夠的供給。另一個嚴重問題在於當馬達運動到停止位置的時候會發生氣蝕損傷的危險。
WO 01/84910公開了一種用於根據控制參數的數量來控制鋸裝置的進給的計算機控制系統。
發明內容
本發明的目的在於提出一種裝置，兩個驅動裝置的分離但相關的工作運動的控制中存在的幹涉問題在所述裝置中得到消除。
所述目的是通過根據本發明的裝置實現的，所述裝置的特徵在下面的本發明的權利要求1中體現。
本發明將通過參考附圖的一些解釋性實施例的詳細描述來解釋，其中圖1展示了包括根據本發明的裝置的一個液壓系統在加速位置的第一實施例；圖2是根據圖1的系統在停止位置的詳細視圖；圖3是根據圖2的系統在調節位置的詳細視圖；圖4展示了根據本發明的液壓系統在調節位置的一個進一步發展的部分；圖5是根據圖4的部分在加速位置的詳細視圖；圖6是在停止位置的相應的詳細視圖。
具體實施例方式
在圖1中的例子中展示了一個液壓系統，根據本發明的裝置可以應用於其中。所述系統包括一個液壓流體輸送管1，用於來自一個液壓流體泵(未示出)的主液流。而且當前是一個液壓流體容積v，在這個容積中保持了一個液壓流體壓力。在壓力下的液壓流體是適於驅動包含在所述系統中的液壓馬達2形式的一個第一驅動部件，所述系統具有一個輸出旋轉軸3，輸出旋轉軸3適於驅動用於執行一定任務的一些工作部件，例如像在收割機12中用於伐木的鏈條鋸那樣的一個鋸11，這種鋸用於精確伐木。藉於此，所述鋸裝置和所述液壓馬達連同其輸出旋轉軸要經歷巨大的瞬時負載改變，因此造成巨大的瞬時速度改變。用於這種應用的這種液壓馬達的例子是曲軸式的液壓軸向活塞機構(例如參見US 6 336 391)，或者直線式機構。其它類型的液壓馬達也是可能的，例如齒輪馬達。液壓馬達具有一個進口側4和一個出口側5，液壓流體在壓力作用下被供應到進口側4，當在馬達中壓力下降以後，液壓流體從出口側5向上流動到主輸送管1中。液壓馬達還包括一個適宜為雙向類型的流量控制閥7，其具有一個進口8和一個出口9並且在一個可移動閥體中具有一個通流10，在電液致動閥6的作用下可移動閥體可以在打開和關閉位置之間調整，電液致動閥6在關和開位置，也就是停止和啟動/操作位置之間是可以通過被操作者/計算機所致動的一個致動裝置(未示出)來調整的。
在所示例子中，根據本發明的流量控制閥7在其出口側5與液壓馬達2的下遊相連，並且除了啟動/停止功能以外還有一個恆定流量功能形式的調節功能，當致動閥6位於操作位置且液壓流通過流量控制閥的時候，這個功能適於在整個液壓馬達2內保持一個實質上恆定的液壓流，基本上不用考慮馬達的負載變化。流量控制閥7適於為雙向式的，也就是具有進口8和出口9，通流10適於根據當前流量來改變其通流面積。在這個例子中，這是通過檢測穿過例如收縮區15那樣的區域的隨時間的改變的壓力下降來實現的，這個壓力下降在主輸送管1中經過一個控制輸送管16並經過一個控制輸送管22，輸送管22在收縮區的上遊與主線路1相連，通過這種方式，流量控制閥根據穿過所述收縮區15的壓力差來控制通過馬達的流量。收縮區域上遊的壓力檢測是通過致動閥6進行的。然而，作為選擇，收縮區域也可以不設置在系統的恆流閥下遊，如圖1所示那樣，例如在馬達2的上遊或者位於馬達和閥之間。在馬達2周圍連接的是一個分流線路24，分流線路24包括一個單向閥25，如果壓力在馬達出口側形成過負荷，那麼單向閥能夠打開從而適於減緩壓力。
到目前所描述的液壓系統的部件的機能，也就是驅動和控制馬達2的機能，將參考圖1進行描述。用於本發明的通常的操作需要在於，在通常操作和極限操作期間，不管瞬時載荷下降多少，儘可能使馬達2及其輸出旋轉軸3保持一個恆定的最佳速度，速度的瞬時變化儘可能大地被抵消。這種應用的一個例子是穿過一個圓木23的鋸，已知的危險在於，當圓木被鋸穿且載荷下降的時候，由於在符號為v的軟管等等中積聚的能量而產生空轉。這是通過其尺寸使得它能夠在快速響應下工作的流量控制閥7以及通過設置在馬達2的下遊處，也就是設置在其出口側5的這個閥來實現的。當致動閥6在停止位置的時候，流量控制閥7被控制，使得能藉助經過一個控制輸送管17的系統壓力、來自第二控制輸送管20和一個閥彈簧18的控制壓力的作用而關閉。在停止位置，泵壓力經過控制輸送管20並且經過控制閥7的一個控制進口28而直接作用在滑動體的一側上，這導致具有通流10的滑動體移動到端部位置並且關閉整個主流。經過一個檢測輸送管19的任何負載檢測同時檢測低壓。如果泵壓應該下降，那麼保持流量控制閥關閉的力減少。另一方面，用於馬達旋轉的力同時減小。
當致動閥6從停止位置調整到起動位置的時候，流量控制閥7被彈簧18打開並保持開放，因為控制面積現在通過在控制輸送管22中的壓力來起作用，在起動位置，這個壓力與在控制輸送管16中的壓力一樣。在操作中，流量控制閥7的作用是一個恆流閥，其目的是當流量過低的時候通過將閥完全打開而保持液壓流體以恆流流過流量控制閥並因此流過馬達2，並且當流量過高的時候能夠扼流，也就是使馬達制動。如果負載檢測開始，那麼系統壓力就被檢測，這提供了最大的流量。在停止時，馬達在其尾側通過被調整到停止位置的致動閥6而被制動，流量控制閥7然後被調整到閉合位置。
與已知的通過在馬達上遊的一個停止閥以及可能的一個恆流閥來解決問題相比，在恆流控制以及制動的情況下，在馬達進口4的液壓流體壓力通過本發明的系統而在全部時間內得到保證，已知的該方法存在著馬達運行快於流體的危險，這足以產生像氣蝕泵那樣的旋轉。
液壓系統還包括用於驅動工作件的一個第二液壓驅動裝置，工作件現在參考圖1進行描述。在這個例子中，工作件以上面提到的裝置12的形式展示，其由一個液壓驅動鏈鋸11的形式組成，鏈鋸11具有無端循環形式的一個鋸鏈31，鋸鏈通過一個驅動輪32旋轉驅動，驅動輪通過液壓馬達2的輸出旋轉軸3來圍繞其旋轉軸線33旋轉。鋸鏈由一個導向板34支撐，導向板可以圍繞驅動軸線33樞轉，以執行鋸的運動，用來將一個圓木23鋸穿。在所示例子中，第二驅動裝置36由一個液壓驅動的導向板進給裝置和一個活塞缸37形式的往復液壓裝置構成，在根據圖1的例子中，活塞缸37是雙動的。由於藉助接合點39和連接臂40來偏心結合於導向板34的活塞杆38的外端，其往復直線運動被轉化成樞轉運動，也就是圍繞著軸線33的導向板進給運動。具有用來控制導向板進給的一個三活塞液壓閥41，其構成用於導向板進給的致動閥。
鋸扭矩，也就是液壓馬達2的輸出旋轉軸3所承載的扭矩，根據鋸導向板34進給的困難程度改變，也就是進給裝置36施加多大的力或扭矩給鋸導向板。為了獲得儘可能優化的鋸過程，因此就需要有良好控制的導向板進給，也就是說由於進給力和液壓馬達2的馬達速度的最優化的良好平衡結合，使得以儘可能最短的時間內伐木或鋸穿木。這因此通過一起操作流量控制閥7和導向板進給功能而實現。在所示例子中，這是通過也調節導向板進給的流量控制閥的滑動體來影響的。通過這種方式，導向板進給將受馬達速度控制。只要速度沒有達到一個預期數量，就能保證進給被切斷。如果鋸運行得很沉重，速度減小，這因此還減小了進給，那麼速度然後增加。如果鋸運行得很輕，也就是說在旋轉軸3上的負載減小，那麼馬達速度增加，其結果是進給力增加，也就是說導向板的進給運動增加。馬達速度以及由此的圍繞導向板的鋸鏈運行速度因此由於導向板進給或者準確地說由於增加或減小的進給力而得到調節。
用於導向板進給的致動閥41因此控制到達活塞缸37，準確地說是到達在活塞42的一側上的汽缸內腔43的一個流入，經過一個第一液壓流體輸送管44、經過一個第二液壓流體輸送管45的從經過致動閥引導流體的活塞的相對側上的汽缸內腔46到達一個儲箱47的一個流出。圖1中所示的致動閥41是在關閉位置。就此而言，流量控制閥7已經通過致動閥6的促動而進入完全打開位置，也就是說進入啟動位置。這藉助於馬達2給鋸的旋轉提供了一個加速位置，也就是說在鋸進入圓木23之前。在一個第二位置，鋸的停止位置(見圖2)，閥41已經在流量控制閥7設置進入關閉位置的同時被對調位置，然後發生相反進給，也就是說經過輸送管45流入以及在相反旋轉方向的導向板的返回運動，也就是逆時針方向，此時鋸被停止並且發生向後運動。在一個中間位置/調節位置，在所示例子中的恆流調節，進給向前發生，也就是說經過輸送管44流入，導向板然後順時針進給(見圖1和3)。用於導向板的液壓流可以通過一個減壓閥來獲得。
因為導向板進給功能和恆流功能都調節液壓馬達2的速度，所以這兩個功能不允許相互幹涉是重要的。通過與同樣的閥滑動體或者至少同樣的閥滑動體移動協同作用的控制能夠消除這個危險，根據如圖1-6的實施例所示的流量控制閥7的致動/調節來控制這兩個功能。在根據圖1-3的實施例中，流量控制閥6和致動閥41具有分離的閥體，例如滑動體，閥體機械連接，例如剛性連接，例如通過一個杆48，使得它們執行同樣的移動。
在根據圖4-6的實施例中，滑動體是兩個功能公用的，也就是說用於對旋轉馬達2的流量控制和導向板進給。在這個例子中，流量控制閥7中的滑動體50是活塞形式的，滑動體可以在一個汽缸膛51中直線往復移動，這一方面在來自收縮區域15兩側的經過控制輸送管16、22』的兩個反作用控制壓力的作用下，另一方面在來自彈簧52的力的作用下。為了簡化，起動/停止轉變在圖4中沒有示出。控制壓力在其各自的汽缸內腔53、53』中形成於活塞/滑動體50的兩側，並且產生反向於各自的活塞表面55、55′的一個壓力。可以根據其彈簧預載適當調整的彈簧52提供了必要的附加力，以確定滑動體開始移動時的穿過收縮區域15的壓力下降以及因此的馬達速度。在閥套中布置了一些用於液壓流的輸送管，以通過閥來調節液壓流。主流，也就是驅動馬達2並且用來通過流量控制閥7來主要調節的流體經過一個進口12進入，並且經過出口13流出。由於滑動體的已知方式的一個主通道而影響流體調節，主通道的形式是在滑動體50的杆56中的一個環形主槽54和一個扼流邊56』。通過在控制壓力和彈簧52的作用下的槽的軸向位移，進口12和出口13之間的流動面積得到調節，主流通過這種方式被調節。如虛線所示，扼流邊56』可以同扼流槽一起設計，扼流邊的設計影響控制特性。
在所示例子中，一個環形槽57形式的進一步的通道布置在同樣的閥滑動體50中，並且兩個液壓流體輸送管58、59布置在閥套中。這兩個輸送管和扼流槽57形成用於導向板進給的液壓流迴路的部分，然而為了簡化，在圖4-6的例子中這部分使用了一個單動式的液壓汽缸60，導向板進給的返回運動通過一個壓縮彈簧61得到保證，而且一個液壓流體線被省略了。輸送管59因此通過液壓流體線44與汽缸內腔43在活塞42的一側上連通，而第二輸送管58通過一個線62與用於液壓流的一個壓力源連通。而且，輸送管58、59在膛51中的嘴63、64設置在一個部分65的兩側上，這個部分的位置是根據扼流槽57的位置來精確選擇的。可以指出的是，導向板進給流與主流相比相當小，例如是主流的10％，因此兩個扼流局部的尺寸完全不同。
通過根據本發明的裝置，在操作期間，也就是在鋸的樞轉運動或者精確地講是在鋸導向板的樞轉運動期間，導向板將以此方式調節，使得速度被優化。系統被順序控制，導向板進給具有優先權。滑動體50的通道，也就是用於到馬達2的主流的通道54和用於進給流的通道57，被以此方式布置，使得在根據圖5的加速位置，也就是完全打開主流的位置，進給流被關閉。
在整個流動區域上，圍繞著流體控制滑動體的是一個品形壓力，並且當壓力克服了彈簧預載的時候，滑動體開始移動(見圖5)。因此在扼流邊56』開始關閉主流之前有可能使用滑動體的移動來調節負載。
當馬達停止的時候，滑動體50被推向左邊，主流然後停止。由於滑動體具有排洩孔66，排洩孔開始與導向板進給汽缸接觸，其結果是在返回彈簧61的作用下返回到初始位置。
由於在滑動體中的槽或類似形式的一個額外的通道，因此獲得了具有隨流體/速度而改變的一個開口區域的額外的通道。這個通道然後可以用於將流體扼流到例如一個導向板進給汽缸中。通過這種方式，導向板進給力被調節，以將馬達速度保持在稍微低於最大設定速度的一個操作點上。如果不管負載調節區域的大小，在汽缸上的壓力不能維持在完全打開的滑動體上(例如發生在鋸離開原木的時候)，馬達上的負載就會下降，這意味著速度將增加，但是因此滑動體進一步移動使得滑動體扼流馬達出口，並且因此由於恆流調節而使速度被限制。通過調節彈簧的預載，操作點和最大流量點都被調節。換句話說，它們彼此跟隨，這使得系統更容易設定。
將負載調節同恆流結合在一起的另一個優勢當然是經濟性。只需要相當少的元件，這節約了金錢、總量和空間。
本發明並不限於上面描述的解釋性實施例。舉個例子，鋸可以是其它類型的，例如圓鋸、帶鋸或者直線片鋸。負載可以是完全不同類型的，例如鑽孔設備或者棍子，它們被旋轉並且其速度受到另外的進給運動的影響。
為了將流量控制和進給運動這兩個功能一起操作以控制彼此相互作用的兩個驅動裝置，起動/停止功能和恆流調節不必結合成一個並且是同樣的閥元件中。恆流調節意味著目標是獲得恆流，但實際流量可以改變。原則上，流量可以根據情況來控制，而不是恆流調節。
伐木意味著鋸木並將圓木切成木材和造紙工業範圍內的長度。將象木材那樣的樹木進行打磨的鋸切也可以應用。原則上，所有種類的材料加工都是可能的。
權利要求
1.用於控制兩個彼此相互作用的驅動裝置的一種裝置，所述驅動裝置之一由一個液壓驅動馬達(2)構成，形成一液壓系統的一部分，在所述液壓系統中，壓力下的液壓流體形成通過一主輸送管(1)的主流，所述馬達連接在所述主輸送管中，所述馬達適於驅動一變化負載，並且一個或多個閥(6、7)適於控制通過所述馬達的液壓流，一方面是在操作中，另一方面是用於所述馬達的起動和停止，所述閥之一由一個流量控制閥(7)構成，所述流量控制閥(7)適於對通過所述馬達的液壓流體進行流量控制，在壓力下的液壓流的作用下第二驅動裝置(37/60)適於執行一個工作運動，所述工作運動影響所述馬達的負載，其特徵在於設有用於與通過所述馬達的流量控制相協調而控制向著/來自所述第二驅動裝置的液壓流體的流量的裝置。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述流量調節由所述馬達(2)的恆流調節構成，所述馬達具有一個輸出旋轉軸(3)，用於驅動在變化的驅動扭距下的所述負載。
3.如權利要求2所述的裝置，所述兩個驅動裝置(2、37/60)適於驅動一個工作件(12)，並且所述第二驅動裝置由一個液壓活塞缸(37/60)構成，其特徵在於，用於驅動所述活塞缸(37/60)的所述液壓流體流的控制是以機械結合方式藉助通過所述馬達(2)的主流的控制來實現的。
4.如權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述流量閥(7)一方面具有用於通過所述馬達(2)的所述主流的進口和出口(12、13)的輸送管，另一方面具有至少一個用於到/來自所述活塞缸(37/60)的分離的輸送管(58、59)，並且其特徵在於，所述流量控制閥具有一個或多個可移動的閥體(50、51)，所述可移動閥體適於以通過閥移動來結合的方式來調節所述主流和到/來自所述活塞缸(37/60)的流體。
5.如權利要求4所述的裝置，所述流量閥(7)由具有一活塞移動體(5)的一個滑閥構成，所述移動體在控制壓力作用下可以直線往復運動，並且所述移動體具有一個用於調節通過在所述閥中的一個汽缸膛(51)中的一固定進口(12)和出口(13)的所述主流的通道(54)，其特徵在於，所述活塞滑動體(50)具有用於調節驅動所述活塞缸的所述流體的至少一個進一步的通道(57)，布置在所述汽缸膛(51)中的進一步的固定輸送管(58、59)。
6.如權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述活塞缸(37)是雙動式的。
7.如權利要求3所述的裝置，其特徵在於，所述活塞缸(60)是單動式的。
8.如權利要求3所述的裝置，所述工作件(12)由一個鋸裝置構成，所述鋸裝置具有一個適於在圍繞一鋸導向板(34)的閉環內運轉的鋸鏈條(31)，所述導向板可以在一個進給運動中移動，用於伐木，其特徵在於，所述馬達(2)適於旋轉所述鋸鏈條(31)，並且其特徵在於，所述活塞缸(37/60)適於驅動所述鋸導向板的進給運動。
9.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述進給運動是樞轉運動。
10.如權利要求2所述的裝置，其特徵在於，所述流量控制閥(7)適於起動/停止和所述馬達(2)的恆流調節。
全文摘要
本發明涉及一種用於控制兩個彼此相互作用的驅動裝置的裝置，所述驅動裝置之一由一個液壓驅動馬達(2)構成，形成一液壓系統的一部分，在所述液壓系統中，壓力下的液壓流體形成通過一主輸送管(1)的主流，所述馬達連接在所述主輸送管中，所述馬達適於驅動一變化負載，並且一個或多個閥(6、7)適於控制通過所述馬達的液壓流，一方面是在操作中，另一方面是用於所述馬達的起動和停止，所述閥之一由一個流量控制閥(7)構成，所述流量控制閥(7)適於對通過所述馬達的液壓流體進行流量控制，在壓力下的液壓流的作用下第二驅動裝置(37)適於執行一個工作運動，所述工作運動影響所述馬達的負載。到/來自所述第二驅動裝置的液壓流體的流量控制與通過所述馬達的流體的控制相結合。
文檔編號F04B49/03GK1759257SQ200480006340
公開日2006年4月12日 申請日期2004年3月19日 優先權日2003年3月21日
發明者P-O·瓦勒布朗特, M·桑內利烏斯 申請人:帕克漢尼芬股份公司