CN101542137A - 液压气动单元 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压气动单元。设置有检测油泵(11)的喷出压力的压力传感器(17)。若压力传感器(17)的喷出压力达到了事先根据油泵(11)的工作转速决定的判断压力以下，控制器(21)的异常检知部(23)就检知油泵(11)处于干转状态。

Description

液压气动单元

技术领域

本发明涉及一种液压气动单元(hydropneumatic unit)，特别涉及一种防止液压气动泵干转的措施。

背景技术

到目前为止已知有这样的一种液压气动单元，即利用液压气动泵压送流体，来驱动执行元件。例如专利文献1中所公开的油压单元就是这种液压气动单元之一。该油压单元包括：是液压气动泵的油泵、是执行元件的油缸以及箱。油泵被可变速马达驱动，从箱吸入工作油后再将工作油压送到油缸中，油缸就这样被驱动了。

在所述油压单元中有可能出现以下不良现象，即油泵由于箱的工作油面下降而将空气与工作油一起吸入。就是在出于某一原因空气混入到工作油中的情况下，有时候，油泵也会吸入空气。若在这样的状态下油泵继续进行驱动，换句话说，若油泵继续进行所谓的干转，则会产生油泵由于润滑不良而被烧伤的问题。

能够想到的解决这一问题的方法，是将例如专利文献2中所公开的对干转的检测机构应用到所述油压单元中。

具体而言，所述专利文献2中的发动机的控制装置包括传感器，检测由润滑油泵供向发动机的润滑油的压力。润滑油泵通过皮带轮传送带连接在发动机的曲柄轴上并被驱动。因此，如果发动机的转速变高，润滑油泵的转速也变高，发动机内部的润滑油的压力上升。若发动机的转速在一定转速以上且润滑油的压力比基准压力低的状态持续一定时间以上，控制装置就让发动机停下来，或者使它的转速降下来。这样就检知发动机正进行干转，从而防止了发动机被烧伤。也就是说，检测得知的是，尽管发动机的转速很高，润滑油的供给量却因为润滑油的压力很低而不足，因而发生了润滑不充分的现象。

在将对该干转的检测控制方法应用到所述油压单元的情况下，若油泵的转速和喷出压力在图4中的用阴影线所示的区域(一定转速以上且一定压力以下的区域)，则油泵会停下来或者其转速会降下来。也就是说，检测得知的是，尽管油泵的转速很高，工作油的吸入量却因为油泵的喷出压力过低而不足，正处于干转状态。

专利文献1：日本公开特许公报特开2006-214510号公报

专利文献2：日本公开特许公报特开2003-172115号公报

发明要解决的技术问题

但问题是，只单纯地将所述专利文献2中的检测机构应用到专利文献1中的油压单元中，则有无法可靠地检测出油泵的干转。也就是说，在油泵在比图4所示的一定转速低的转速下运转的情况下，即使空气混入到工作油中喷出压力比一定压力低，也会因为转速在一定值以下而不能将干转检测出来。结果，问题就是，不能够可靠地防止油泵烧伤，可靠性下降。

发明内容

本发明正是为解决上述问题而研究开发出来的，其目的在于：在包括将液压送到液压气动执行元件中的液压气动泵的液压气动单元中，可靠地防止液压气动泵由于流体吸入量不足而进行干转。

用以解决技术问题的技术方案

第一方面的发明以一种液压气动单元为前提。该液压气动单元包括流体贮存箱16、液压气动泵11以及液压气动执行元件13。该液压气动泵11从该流体贮存箱16中吸入流体后再将该流体喷出，该液压气动执行元件13利用从该液压气动泵11喷出并供来的流体进行驱动。本发明还包括：压力检测机构17，检测所述液压气动泵11的喷出压力，以及异常检知机构23，若所述压力检测机构17的检知压力达到事先已根据所述液压气动泵11的工作转速决定的设定压力以下，异常检知机构23便检知所述液压气动泵11运转异常。

在所述发明中，例如若箱16内的流体量减少，液压气动泵11就有可能吸入空气。若吸入空气，液压气动泵11的喷出压力就显著下降。也就是说，液压气动泵11成为所谓的干转状态，若在这样的状态下运转，液压气动泵11就会被烧伤。

在本发明中，若液压气动泵11的喷出压力下降，下降到对应于该液压气动泵11的工作转速的设定压力以下，就能够检测得知液压气动泵11在进行干转。因为该设定压力是根据液压气动泵11的工作转速设定的，也就是说，因为在液压气动泵11的工作区域都设定了该设定压力，所以无论液压气动泵11在哪一个转速区域运转，都一定能够检测得知液压气动泵11的运转异常。若检测得知运转异常，液压气动泵11就停会停下来或者其工作转速会下降。

第二方面的发明是这样的，在所述第一方面的发明中，所述设定压力被设定为在从所述液压气动泵11到所述液压气动执行元件13的供给管道中产生的流体的损失压力。

在所述发明中，有可能在供给管道中发生的流体的损失压力被作为设定压力决定下来。也就是说，设定压力被设定为液压气动泵11正常运转时有可能根据液压气动泵11的工作转速发生的最低压力(喷出压力)。在本发明中，利用喷出压力达到其最低压力以下，而检测得知液压气动泵11的异常运转。

第三方面的发明是这样的，在所述第二方面的发明中，所述设定压力被设定为与所述液压气动泵11的工作转速成正比地增大。

在所述发明中，设定压力和液压气动泵11的工作转速是正比例关系。也就是说，供给管道的流速随着油泵11的工作转速增大而增大，伴随着该流速增大，供给管道中的损失压力也增大。

第四方面的发明是这样的，在所述第一或者第二方面的发明中，所述液压气动泵11是油泵，所述液压气动执行元件13是油缸。

在所述发明中，工作油从油泵11供给油缸13，于是，油缸13进行伸长动作或者收缩动作。在本发明中，检测得知油泵11的干转。

第五方面的发明是这样的，在所述第四方面的发明中，所述液压气动执行元件13的驱动对象是工作机械中的夹盘。

在所述发明中，夹盘利用油缸13的动作进行张开、关闭动作。

发明的效果

如上所述，根据本发明，当液压气动泵11的喷出压力达到事先已根据液压气动泵11的工作转速决定的设定压力以下时，便检测得知液压气动泵11的干转。这样一来，就能够可靠地且早期地检测得知干转，而与液压气动泵11的工作转速无关。因此，若在检测得知干转之后，让液压气动泵11停下来等，就一定能够防止该液压气动泵11烧伤。结果是，能够使油压单元10的可靠性提高。

根据第二方面的发明，将在从液压气动泵11到液压气动执行元件13的供给管道中有可能根据液压气动泵11的工作转速发生的流体的压力损失设定为判断压力。也就是说，将液压气动泵11在正常运转时所可能发生的最低压力设定为设定压力。因此，能够进一步可靠地检测得知液压气动泵11的干转。

附图说明

图1是显示本发明的实施方式所涉及的油压单元的整体结构的油压回路图。

图2是显示本发明的实施方式所涉及的油泵的转速和判断压力间之关系的图。

图3是显示本发明的实施方式所涉及的油泵受到控制时转速和喷出压力的变化情况的图。

图4是显示现有技术所涉及的发动机的转速和润滑油的设定压力之间的关系的图。

符号说明

10油压单元(液压气动单元)

11油泵(液压气动泵)

13油缸(液压气动执行元件)

16油箱(箱)

17压力传感器(压力检测机构)

23异常检知部(异常检知机构)

具体实施方式

下面，参考附图详细说明本发明的实施方式。

如图1所示，该实施方式中的油压单元10构成本发明所涉及的液压气动单元。在例如加工机床等工作机械是主机的情况下使用该油压单元10。虽然未图示，工作机械包括例如夹盘、尾架套筒夹紧装置、刀杆夹紧装置等固定工件、工具的多个固定装置(驱动对象)，由油压单元10的执行元件驱动这些固定装置。此外，这里说明的是，驱动将工件夹紧的夹盘的情况。在驱动其它的尾架套筒夹架等情况下进行同样的动作和控制。

所述油压单元10包括：油泵11、马达12、油缸13、方向切换阀15、油箱16、主机控制盘20以及控制器21。

所述油泵11构成从油箱16将作为流体的工作油吸入后再喷出的液压气动泵。该油泵11由例如齿轮泵、次摆线泵、叶轮泵、活塞泵等固定容量型泵构成。

所述马达12是驱动油泵11的可变速马达。该马达12利用内装在自身中的旋转速度控制用编码器(未示)检测相当于油泵11的喷出流量的旋转速度。

所述油缸13驱动工作机械的夹盘，构成液压气动执行元件，该液压气动执行元件利用从油泵11喷出并供来的工作油驱动夹盘。该油缸13具有由活塞划分出的盖室13a和杆室13b。若工作油被供给盖室13a，油泵13便进行伸长动作，让夹盘闭合；若工作油被供给杆室13b，油泵13便进行收缩动作，将夹盘张开。

所述油缸13的盖室13a与杆室13b、油泵11的喷出侧与油箱16由油压管道14连接在一起。

所述方向切换阀15设在所述油压管道14的中途，将该油压管道14切换为连通状态和切断状态。该方向切换阀15是具有第一与第二两个电磁圆筒形线圈15a、15b的三位四通弹簧中心式电磁换向阀。方向切换阀15的四个口中，口A通过油压管道14与油缸13的盖室13a连通，口B通过油压管道14与油缸13的杆室13b连通，口P通过油压管道14与油泵11的喷出侧连通，口R通过油压管道14与油箱16连通。

所述方向切换阀15利用所述各个电磁圆筒形线圈15a、15b通电时的动作和断电时的动作在中间位置、第一位置以及第二位置之间进行切换。在中间位置，方向切换阀15的四个口成为相互切断的状态；在第一位置，口P和口A连通且口B与口R连通；在第二位置，口P和口B连通且口A与口R连通。

在所述油泵11的喷出侧的油压管道14上设有检测油泵11的喷出压力(也就是说，喷出的工作油的压力)的作为液压检测机构的压力传感器17。

所述主机控制盘20对工作机械进行控制，控制方向切换阀15的切换，让夹盘动作。也就是说，主机控制盘20根据加工状况驱动控制方向切换阀15的各个电磁圆筒形线圈15a、15b。这样一来，方向切换阀15就切换为各个位置(中间位置、第一位置以及第二位置)。

所述控制器21包括控制部22和异常检知部23。压力传感器17的输出信号输入控制器21。控制器21构成为能够检测马达12的工作转速亦即油泵11的工作转速。

所述控制部22视负荷状态的不同对马达12进行驱动控制，使马达12的工作转速与压力传感器17的检测压力位于用设定转速和设定压力描绘出的线上(参考图3)。

若压力传感器17的压力达到事先根据马达12的工作转速决定好的判断压力以下，所述异常检知部23就检测出油泵11运转异常。也就是说，因为所述判断压力是一个判断油泵11是否处于干转状态的压力，所以它是事先根据油泵11的工作转速决定好的本发明所涉及的设定压力。以下也将该判断压力称为干转判断压力。

如图2所示，在马达12的工作转速从0到最高转速的范围内都决定出了干转判断压力，且该干转判断压力与该工作转速成正比地升高。该干转判断压力以下的区域(图2中由点表示的三角形区域)内成为运转异常的区域。最高转速是马达12亦即油泵11能够运转的最大转速。干转判断压力被设定为从油泵11的喷出侧到油缸13的各室13a、13b的油压管道14(亦即供给管道)中产生的工作油的压力损失值。该压力损失与马达12的工作转速亦即工作油的流速成正比。也就是说，只要油泵11正常运转，该干转判断压力就被设定在针对该旋转转数所能够发生的最低压力(喷出压力)上。

在所述油泵11与工作油一起将空气吸入的情况下，也就是说，在由于工作油的吸入量不充足而变成所谓的干转状态的情况下，油泵11的喷出压力显著下降。因此，能够利用该喷出压力下降到判断压力以下这一现象检测油泵11是否在进行干转(运转异常)。异常检知部23一检测出干转，控制部22就让马达12停止或者让它的工作转速下降。

-控制器的控制动作-

具体而言，参考图3对控制器21的控制动作进行说明。此外，假定这里的控制动作是，让工作机械的夹盘进行闭合动作而将加工物等固定(夹住)，再让夹盘进行张开动作而将加工物等放开。

所述控制器21的控制部22驱动控制马达22，以使油泵11的喷出压力和工作转速达到事先设定的设定压力与设定转速。首先，假定图3中的点a表示夹盘闭合而将加工物固定住的状态。在该状态下，方向切换阀15切换为第二位置，工作油被从油泵11供向油缸13的盖室13a。在该状态下，油泵11的工作转速成为比设定转速低很多的转速，油泵11的喷出压力被保持在设定压力上。

接下来，在夹盘从上述状态张开而将加工物放开的情况下，首先，方向切换阀15切换为第二位置，工作油从油泵11供向油缸13的杆室13b。于是，油缸13开始收缩动作。

所述油缸13的收缩动作刚刚开始后不久，也就是说，在夹盘刚刚开始张开的时候，油泵11的喷出压力急剧下降。之后，随着夹盘张开，油泵11的喷出压力下降，而油泵11的工作转速却急剧地增大到设定转速(图3的点b)。在该点b所示的状态下，油泵11的喷出压力比对应于设定转速的干转判断压力(图3中的点d)高。也就是说，油泵11正常地进行喷出运转。

若夹盘全部张开，则再次返回图3的点a。具体而言，若夹盘完全张开，则油泵11的喷出压力急剧上升，但是因为被控制在设定压力上，所以油泵11在比设定转速低很多的最小转速下运转(图3中的点a)。

这里，若在从图3中的点a移动到点b之际，也就是说，在夹盘进行张开动作的中途例如油箱16的工作油面显著下降，油泵11就将空气与工作油一起吸入。于是，与上述正常运转时相比，油泵11的喷出压力显著下降。当油泵11的工作转速达到设定转速的时候，油泵11的喷出压力便下降到干转判断压力以下(图3中的点c)。于是，油泵11的干转就被异常检知部23检测出来，控制部22便让马达12停止或者使它的转速下降。这样就能够防止油泵11由于干转而烧伤。

-实施方式的效果-

在该实施方式中，从工作转速是0到最高转速都设定了对应于其转速的干转判断压力，若油泵11的喷出压力达到该判断压力以下，则做出是干转(异常运转)的判断。因此，无论让油泵11在哪一个转速区域内运转，都一定能够将油泵11的干转检测出来，亦即，一定能够检测出油泵11的喷出压力由于空气的吸入(空气混入)下降了。这样就一定能够防止油泵11由于空气的混入而烧伤。结果是，能够使液压气动单元10的可靠性提高。

在该实施方式中，将在从油泵11到油缸13的油压管道14中有可能根据油泵11的转速发生的工作油的压力损失作为判断压力设定了下来。也就是说，只要油泵11正常运转，就有可能发生压力损失，此处就将可能发生的最低喷出压力设定为判断压力。因此，利用油泵11的喷出压力下降到该判断压力以下，就能够进一步可靠地检测出油泵11的干转。

因为将有可能根据转速发生的最低喷出压力设定为判断压力，所以与现有技术相比，能够实现对干转的更加稳定的检测。也就是说，如果象现有技术那样将检测区域设定在一定转速以上且一定压力以下，那么，就会因为油泵11的喷出压力在较高的转速区域不稳定，所以，即使不是异常运转(干转)，也进入了检测区域，也就有可能造成错误检测。但是，在本发明中，因为将有可能根据转速产生的最低压力以下设定为检测区域，所以能够稳定地检测出由于异常运转(干转)造成的喷出压力的下降。

在该实施方式中，不仅检测油箱16的工作油面的下降，由于空气混入工作油本身而导致的油泵11的喷出压力的下降，冷却液等混入工作油中工作油的粘度下降的情况等也能够检测出来。也就是说，因为若工作油的粘度比通常情况低，则压力会变得难以上升，所以油泵11的喷出压力显著下降。

(其它实施方式)

还可以让所述实施方式采用以下结构。

例如，在上述实施方式中，根据从0到最高转速的转速决定了判断压力，但本发明并不限于此。也就是说，可以在从0到最高转速中油泵11的运转范围内的转速区域决定出判断压力。

在上述实施方式中，使用油缸13作液压气动单元。但是，本发明可以使用除此以外的液压气动执行元件、液压气动执行元件作液压气动单元，是无容置疑的。

即使是驱动工作机械以外的装置的液压气动单元、使用了工作油以外的流体的液压气动单元，本发明也同样适用。

在上述实施方式中，说明的是包括油箱16的油压单元10，但还能够将本发明应用到包括让工作油、水在它们和对象物之间进行循环的液压气动泵的循环回路中。也就是说，只要是具有吸入工作油等后再将它喷出的液压气动泵的装置，若空气混入到工作油等中，液压气动泵的喷出压力就会下降，却不管它是否包括油箱16等，所以这样的干转就被检测出来。

此外，所述各个实施例是本质上最理想的例子，本发明并不意味着要限制其应用物或者它的用途范围。

工业实用性

综上所述，本发明作为包括喷出流体后供向执行元件的液压气动泵的液压气动单元很有用。

Claims (5)

1.一种液压气动单元，包括流体贮存箱(16)、液压气动泵(11)以及液压气动执行元件(13)，该液压气动泵(11)从该流体贮存箱(16)吸入流体后再将该流体喷出，该液压气动执行元件(13)利用从该液压气动泵(11)喷出并供来的流体进行驱动，其特征在于：

包括：

压力检测机构(17)，检测所述液压气动泵(11)的喷出压力，以及

异常检知机构(23)，若所述压力检测机构(17)的检测压力达到事先已根据所述液压气动泵(11)的工作转速决定出的设定压力以下，异常检知机构(23)便检知所述液压气动泵(11)运转异常。

2.根据权利要求1所述的液压气动单元，其特征在于：

将所述设定压力设定为在从所述液压气动泵(11)到所述液压气动执行元件(13)的供给管道中所产生的流体的损失压力。

3.根据权利要求2所述的液压气动单元，其特征在于：

将所述设定压力设定为与所述液压气动泵(11)的工作转速成正比地增大。

4.根据权利要求1或2所述的液压气动单元，其特征在于：

所述液压气动泵(11)是油泵，

所述液压气动执行元件(13)是油缸。

5.根据权利要求4所述的液压气动单元，其特征在于：

所述液压气动执行元件(13)的驱动对象是工作机械中的夹盘。

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