液压驱动器和不连续地改变液压驱动器的位置输出的方法

摘要

本发明涉及液压驱动器(1、100)和用于不连续地改变液压驱动器(1、100)上的位置输出(3)，尤其是其行程输出和/或角度输出的方法，其中，依赖于至少一个输入信号(4、5)，至少一个容积式缸(6、7)通过将其活塞元件(10、11)从起始位(12、13)移位到最终位(14、15)增量式地给驱动器(1、100)输送其排量(8、9)，或者增量式地从驱动器(1、100)排出其排量(8、9)，从而使得容积式缸(6、7)的活塞元件(10、11)多次地从起始位移位到最终位(12、14或3、15)并且又从该最终位(14、15)向回移位，以便根据所输送或所排出的排量(8、9)来不连续地改变在驱动器(1、100)上的位置输出(3)，其中，在活塞元件(10、11)从起始位移位到最终位(12、14或13、15)时，容积式缸(6、7)与压力介质源(22)的供给或返回线路(20、21)液压连接，并且在随后的步骤中又将在驱动器(1、100)上的已改变的位置输出(3)回调。为了提供稳定的、廉价的且在行程输出方面极为精确地引导的液压驱动器(1、100)，提出的是，在活塞元件(10、11)从最终位向回移位到起始位(14、12或15、13)时，容积式缸(6、7)的缸腔室经由与液压介质源(22)的供给或返回线路(20、21)液压分开的短接线路(30、31)液压短接。

说明书

技术领域

本发明涉及液压驱动器和用于不连续地改变液压驱动器上的位置 输出，尤其是其行程输出和/或角度输出的方法，在该方法中，依赖于 至少一个输入信号，至少一个容积式缸通过将其 活塞元件从起始位移位到最终位增量式地给驱动器输送其排量，或者 增量式地从驱动器排出该排量，其中，容积式缸的活塞元件多次地从 起始位移位到最终位并且又从该最终位向回移位，以便根据所输送或 排出的排量来不连续地改变驱动器上的位置输出，其中，在活塞元件 从起始位移位到最终位时，容积式缸与压力介质源的供给或返回线路 液压连接，并且在随后的步骤中又将在驱动器上的变化的位置输出回 调。

背景技术

数字的液压伺服驱动器已由现有技术所公知(DE2057639A)，其 中，由多个并列的并且也可能是双级的容积式缸给驱动缸输送排量， 用以在伺服驱动器的位置输出上提供行程输出。不利的是，针对这种 伺服驱动器需要相对较大数量的容积式缸，尤其是当需要在行程输出 上有高分辨率时，这就提高了这种伺服驱动器的结构上的花费进而提 高了成本。此外，由于大量的容积式缸会增大出现故障的概率，这又 再次对伺服驱动器的稳定性造成影响。

根据独立权利要求的前序部分的现有技术由GB2410963A所公 知。

发明内容

本发明所提出的任务是，改变开头提到类型的用于不连续地改变 位置输出的方法，从而使得可以快速地并且仍以高分辨率地产生位置 输出。此外，该方法应当能够在廉价的液压驱动器上实现。

本发明在方法方面所提出的任务通过如下方式来解决，即，在活 塞元件从最终位向回移位到起始位时，容积式缸的缸腔室经由与液压 介质源的供给或返回线路液压分开的短接线路液压短接。

快速的方法可以通过如下方式得到，即，当在活塞元件从最终位 向回移位到起始位时将容积式缸的缸腔室经由与液压介质源的供给或 返回线路液压分开的短接线路液压短接，用以由此实现两个缸腔室之 间的直接的压力补偿。此外，与现有技术相比，缸腔室被加载以工作 缸的工作腔的液压压力，进而为用于输送或排出排量的较快速的切换 过程做好准备，这有利于反应时间并进而有利于方法的快速性，尽管 在位置输出上有高的分辨率，但因此仍能实现非常快速的方法。此外， 这也可以通过如下方式来改进方法的稳定性，即，需要操纵数量减少 的部件来使活塞元件向回移位。此外，这也可能开辟如下可能性，即， 使用廉价的用于执行根据本发明的方法的液压驱动器。

通常提到液压驱动器可以被理解为压力喷嘴、泵、直线驱动器、 伺服驱动器或类似设备，它们在其位置输出上可以产生直线的和/或旋 转的运动，以便因此提供行程输出和/或角度输出。

当第一容积式缸用于增量式地输送排量并且第二容积式缸用于增 量式地排出排量时，可以改善逐步逼近到期望的行程输出。此外，通 过两个并列布置的且相反地液压作用的容积式缸可以提高液压驱动器 的在将输入信号转换成行程输出时的最大的采样率。

当其中一个容积式缸通过增量式地输送或排出排量将已改变的位 置输出回调时，可以进一步简化结构关系。

作为前述的替选或附加，在将驱动器上的已改变的位置输出回调 时，打开截止阀，该截止阀给驱动器排出或输送该驱动器的增量式地 输送或排出的排量。此外，这种截止阀也可以将驱动器的回调提速并 且因此提高了方法的反应速度。

当在活塞元件移位的情况下容积式缸与压力介质源的供给和/或 返回线路液压连接时，可以进一步简化驱动器上的结构关系。此外， 该连接不仅可以在容积式缸的活塞元件从起始位移位到最终位时用于 输送和排出液压液体，而且也可能的是，该连接用于均衡活塞腔室的 压力关系，以便可以实现活塞元件从最终位回调到起始位。

如果容积式缸经由换向阀与压力介质源的供给和/或返回线路液 压连接，那么可以减少用于驱控容积式缸的结构上的花费，由此尤其 也降低了驱动器的成本。

有利的方法关系可以通过如下方式得到，即，依赖于输入信号将 换向阀从第一工作状态转换到第二工作状态，用以将压力介质源的与 换向阀连接的供给和/或返回线路与容积式缸液压连接。

为了将活塞元件执行从其最终位回调到起始位，可以设置的是， 在换向阀占据第一工作状态时，将容积式缸的活塞元件从最终位向回 移位到起始位。

当容积式缸的缸腔室经由处于第一工作状态中的换向阀短接时， 可以用能再现的方式导致对缸腔室的短接。

如果活塞元件通过弹簧元件向回移位到其起始位，那么不仅可以 减少在驱动器的结构上的花费，而且通过取消有源元件也提高了液压 驱动器的能量效率。

在处理位置输出时的简单的关系可以通过如下方式得到，即，给 驱动器的驱动缸输送排量或从该驱动缸排出排量，用来经由其活塞元 件的运动不连续地改变驱动器上的位置输出。

如果测量驱动缸中的液压压力并且用于对在驱动器上的不连续地 改变的位置输出进行误差修正，那么就可以进一步提高位置输出上的 精确度。因此，例如可以在考虑到压力液体的已知的可压缩性的情况 下确定基于可压缩性的误差并进行补偿。为此尤其可以在驱动缸的活 塞腔中提供中心压力。这便是出于如下原因，因为尤其是在活塞元件 向回移位的情况下在所有的液压短接的缸腔室(驱动缸和与此有关的 容积式缸)上充满了几乎相同的液压压力。

当依赖于测量到的液压压力地改变至少一个输入信号用来对不连 续地改变了的位置输出的额定值与实际值之间的误差进行修正时，前 面所提到的方法还可以用于相对较稳定的方法。这例如可以在借助已 知的控制方法或调节方法来实现。

基于开头提到的现有技术，本发明的任务此外还提供了液压驱动 器，其结构简单且可靠，并且此外可以快速地提供精确的位置输出。

本发明在液压驱动器方面所提出的任务通过如下方式来解决，即， 用于使活塞元件向回移位的装置在容积式缸的缸腔室之间具有短接线 路，在活塞元件向回移位时，短接线路与压力介质源是液压分开的。

如果用于使活塞元件向回移位的装置在容积式缸的缸腔室之间具 有在活塞元件向回移位时与压力介质源液压分开的短接线路，那么就 得到了用于使活塞元件向回移位的简化了的结构关系，这可以有利于 液压驱动器的稳定性。此外，在短接的缸腔室中可以确保也可以在工 作缸中充满的相同的液压压力，这尤其可以减少液压驱动器的反应时 间，进而可以实现快速的液压驱动器。

当用于使活塞元件向回移位的装置具有作用到活塞元件上的弹簧 元件时，可以确保活塞元件的特别稳定的向回移位。由此，尤其可以 确保液压驱动器的提高了的稳定性。

位置输出的不连续的移位可以通过如下方式在结构上简单地解 决，即，短接线路经由处于第一工作状态的换向阀与容积式缸液压连 接时，其中，容积式缸在换向阀处于第二工作状态时与压力介质源液 压连接。尤其是二位三通换向阀可以适用于此。

替选地能够想到的是，用于使活塞元件向回移位的装置具有至少 一个换向阀，其连同与压力介质源连接的换向阀一起与容积式缸液压 连接。

当回调装置具有截止阀或容积式缸时，可以进一步简化结构关系。

根据本发明的容积式缸的特别节能的运行可以通过如下方式来实 现，即，液压驱动器具有止回阀，该止回阀液压截止了缸腔室通向压 力介质源的返回线路，或者液压打开了从缸腔室通向压力介质源的供 给线路，在活塞元件从起始位移位到最终位时，该缸腔室与液压介质 源液压连接。因此也就是说即使当为了使活塞元件移位而提早将与压 力介质源的连接分开时，也可以使用对缸活塞的冲量以达到与此有关 的最终位。

为了将短接线路的功能性限制为使活塞元件向回移位，短接线路 可以具有换向阀或止回阀。

附图说明

在附图中，例如在多个实施变型方案上详细阐述了根据本发明的 方法。其中：

图1示出根据第一实施例的液压驱动器的示意性的视图；并且

图2示出在根据图1示出的液压驱动器上的方法顺序的示意图；

图3示出用于输送排量的容积式缸的线路实施方案的图1的放大 的示意性局部视图；

图4和图5示出另外的相对图3替选的线路实施方案；

图6示出用于排出排量的容积式缸的相对图1替选的线路实施方 案；以及

图7示出根据另外的实施例的液压驱动器的示意性的视图。

具体实施方式

根据在图1的示意性视图中所示的液压驱动器1，该液压驱动器 在其驱动机构202或者驱动缸2上提供或产生直线的行程输出形式的 改变的位置输出3，该位置输出具有两个数字的输入信号4、5的依赖 性，从而使得这些经编码的输入信号4、5转换成不连续的位置输出3。 因为利用这两个数字的输入信号4、5分别对容积式缸6、7进行驱控， 所以通过将活塞元件10、11从起始位12、13移位到最终位14、15(在 图1中用虚线示出)，该容积式缸要么给驱动器1的驱动缸2输送其排 量8、9，要么从该驱动缸中排出排量8、9。

活塞元件10、11在结构上实施为活塞。通常，也能想到例如已公 知的柱塞缸的或类似装置的活塞杆作为活塞元件。

因为由此提高了或减少了驱动缸2的腔室体积16，所以也根据所 输送的或排出排量8或9改变驱动缸2上的位置输出3。但是，为了利 用容积式缸6、7来实现在驱动缸2的位置输出3上的高分辨率，利用 这些容积式缸6或7增量式地给驱动缸2输送排量8、9或增量式地从 驱动缸2排出排量8、9。为此，容积式缸6或7的相应的活塞元件10 或11多次地从起始位移位到最终位12、14或13、15并又向回移位。

在图1中示出了两个容积式缸6和7。但是，第一容积式缸6仅 用于增量式地给驱动缸2输送其排量8，而第二容积式缸7仅用于增量 式地从驱动缸2排出其排量9，这在下面将结合图2详细阐述。因此， 在图2的中间的部分中能够看到第一容积式缸6的示意图，该第一容 积式缸依赖于在零与一之间变换的输入信号4进行切换。在零与一之 间的切换过程导致容积式缸6的活塞元件10从起始位12移位到最终 位14中。附加地被推移到驱动缸2中的液压液体提高了驱动缸2的腔 室体积16，从而使驱动缸2的活塞元件17(例如从其零位置起)移位 了或向外行进了Δs，这能够在图2的最上面的示意图上看到。与此相 比，在第一容积式缸6的示意图的下方是第二容积式缸7的同样的示 意图。容积式缸7也依赖于在零与一之间变换的输入信号5进行切换 并且相应地导致驱动缸2的活塞元件15向内行进了Δs。此外，根据图 2能看到的是，容积式缸6三次增量式地给驱动缸2输送其排量8，这 导致了在位置输出3上的中间的峰值。容积式缸7被用于如下方法步 骤，即，又将驱动器1上的已改变的位置输出3回调并且在此构造出 回调装置203。

二位三通换向阀18、19分别承担对容积式缸6、7的驱控，其中， 换向阀18与供给线路20连接并且换向阀19与压力介质源22的返回 线路21连接。根据输入信号4，压力介质源22的供给线路20经由换 向阀18与容积式缸6连接，由此将泵压p_s施加到活塞元件10上用来 移位到其最终位14，并且将其排量8推移到工作缸2中。为此，换向 阀18占据两个工作状态24、26中的第二工作状态26。相应地，在切 换换向阀19时，将罐压p_t施加在容积式缸7上，这就可以使其活塞元 件11同样行进到最终位15，并且将排量9运送给压力介质源22的罐。 参照图1应该注意的是，在此在两个换向阀18、19中示出了第一工作 状态24、25。但是，针对上述的输送或排出排量8或9来说还要激活 换向阀18或19的第二工作状态26或27。

在换向阀18或19的第一工作状态24或25中，容积式缸6或7 的相应的活塞元件10或11从最终位14或15向回移位到其起始位12 或13中。为此目的，设置有使活塞元件10或11向回运动的装置201 或弹簧元件28、29。

此外，如在针对容积式缸6的图3中所示的那样，在活塞元件10 向回移位时，位于活塞元件10的两侧的缸腔室32、33液压短接，更 确切地说是经由短接线路30液压短接。该短接线路30经由处于第一 工作状态24的换向阀18被打开，由此使液压液体可以从缸腔室33流 进另外的缸腔室32中。这就可以明显便于将活塞元件10回调到其起 始位12。对容积式缸7的缸腔室的短接类似于容积式缸8地经由短接 线路31来实现，该短接线路由处于第一工作状态25的换向阀19来打 开。因此，容积式缸8的活塞元件11可以回调到起始位13中。

根据图4所示的针对容积式缸6的线路图可以实现对容积式缸6 的特别是在泄漏损耗方面最小化的运行。为此，与图3相比，不用二 位三通换向阀而使用了二位二通换向阀18，以便将压力介质源22与容 积式缸6液压连接。短接线路30通入该连接部42。在该短接线路短 30中存在有另外的二位二通换向阀43，其以反控制信号4进行驱控， 以便将容积式缸6回调到其起始位12或者说是打开短接线路30。优选 的是，该二位二通换向阀43以具有在时间上的偏移量的方式或者说以 相对二位二通换向阀18在时间上错开的方式进行切换，以便防止泄漏 流。

根据图5所示的针对容积式缸6的线路图可以实现对容积式缸6 的特别节能的运行。换向阀18不必为了活塞元件10的移位而持续地 占据第二工作状态26。尽管在活塞元件10达到最终位14之前换向阀 18就从第二工作状态26向回切换到第一工作状态24，但仍然可以经 由止回阀38从压力介质源22的返回线路21抽取液压液体，并且因此 使储存在活塞元件10中的动能被用于使其继续移位到最终位14。

为此，止回阀38液压截止了缸腔室33通向压力介质源22的返回 线路21，在活塞元件10从起始位12移位最终位14中时，该缸腔室与 液压介质源22液压连接。

如已经由图3获知的那样，活塞元件10的回调可以经由具有处于 第一工作状态24的换向阀18的短接线路30实现。给短接线路30配 属了止回阀39，以便将短接线路30的功能性限制为使活塞元件10向 回移位。

根据图6示出了与容积式缸6互补的用于排出排量9的容积式缸 7，该容积式缸如同容积式缸6地可以实现特别的节能的运行。换向阀 19不必为了活塞元件11的移位而持续地占据第二工作状态27。尽管 在活塞元件11达到最终位15之前换向阀19就从第二工作状态27向 回切换到第一工作状态25，但仍然可以经由止回阀44将压力介质源 22的供给线路20中的液压液体压入，并且因此使储存在活塞元件10 中的动能被用于使其继续移位到最终位15。

为此，止回阀44液压打开了从缸腔室46通向压力介质源22的供 给线路20，在活塞元件11从起始位13移位最终位15中时，该缸腔室 与液压介质源22液压连接。

如已经由图1获知的那样，对活塞元件11的回调可以经由具有处 于第一工作状态25中的换向阀19的短接线路31实现。给短接线路31 配属了止回阀45，以便将短接线路30的功能性限制为使活塞元件11 向回移位。

在根据图7的示意性的视图中所示的液压驱动器100与根据图示 1所示的液压驱动器1不同之处在于位置输出3的回调或回调装置203。 在此，设置有形式为二位二通换向阀102的截止阀107来代替如在驱 动器1的情况下的容积式缸7。该换向阀102根据输入信号5将驱动缸 2的腔室体积16经由返回线路20与压力介质源22连接。由此排出经 由容积式缸6增量式地给驱动缸2输送的排量8，并且以结构上简单的 方式将驱动器100上的位置输出3回调。

另外提到的是，在图4和图5中所示的实施方式当然也可以用在 驱动器100中。

如图1所示，在驱动缸2的腔室体积16中布置有传感器48，该 传感器在此测量液压压力。这些测量数据通过如下方式用于误差修正， 即，对在驱动器1上的位置输出3的不连续的改变产生影响，例如使 得经由这些测量数据来补偿由于液压压力介质的可压缩性所导致的误 差并且与此有关地改变位置输出3。这可以经由改变输入信号4、5以 如下方式来实现，即，例如除了图2所示的输入信号4之外，还进行 将排量8附加地运送到工作缸2中或从其中运送出的一次或多次切换 过程，以便补偿在额定值与实际值之间的误差。为此可以实现特别准 确的位置输出3。