專利名稱：帶有壓力轉換器的壓力介質(zhì)汽缸的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種帶有壓力轉換器的壓力介質(zhì)汽缸，其中在所述壓力介質(zhì)汽缸中設置有兩個互相分開的汽缸，其中每個汽缸設置有各一個活塞并且第一汽缸的活塞具有活塞桿，所述活塞桿與為了提高壓力的第二汽缸有效地連接，本發(fā)明還涉及這樣的汽缸作為在輥架中的調(diào)節(jié)汽缸的應用，以及用于驅(qū)動和調(diào)節(jié)這樣壓力介質(zhì)汽缸的方法。
背景技術：
對于特殊的應用例如在輥架中，壓力介質(zhì)汽缸必須能夠施加較高的力和/或能夠精確地調(diào)節(jié)到位置。為此，壓力介質(zhì)汽缸例如液壓缸可以設有大橫截面的活塞，和/或壓力介質(zhì)汽缸必須被供應在高壓下的壓力介質(zhì)。在第一種情況下，壓力介質(zhì)汽缸變得非常大，并且在第二種情況下，壓力介質(zhì)系統(tǒng)的操作包括高的費用。此外，在大汽缸的情況下，大量的液壓介質(zhì)必須被移動，從而這樣汽缸的動態(tài)性能受損，也就是說用于執(zhí)行調(diào)節(jié)汽缸運動的時間受到損失。
DE 36 30 725A已經(jīng)公開了一種壓力轉換器，以便將在液壓供應管線中的壓力增加到液壓汽缸中。但是在這里，壓力轉換器氣動地運行，因此必需兩個不同的供應介質(zhì)以及與之連接的設備。但是上述的問題通過這樣的壓力轉換器仍不能夠解決。
WO 02/053920 A2示出了一種液壓的或者液壓氣動的壓力轉換器，該壓力轉換器將低壓汽缸和工作汽缸組合到一個外殼中。但是在這樣的壓力轉換器中，兩個活塞不能互相獨立地驅(qū)動。僅可以驅(qū)動低壓汽缸，該低壓汽缸將運動傳遞到工作活塞。但是這也限制工作汽缸的運動范圍，或者又需要大的容量和尺寸，從而動態(tài)性能受損。此外，用于工作汽缸的壓力介質(zhì)不從外面供應，而是封閉在壓力轉換器中，這可能導致泄漏的問題并且必須經(jīng)常再添加壓力介質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于提供一種液壓缸，該液壓缸具有緊湊的結構，產(chǎn)生高的調(diào)節(jié)力并且具有高的動態(tài)性能。
該目的通過本發(fā)明以如下的方式實現(xiàn)，即液壓缸能夠互相獨立地被驅(qū)動。由于兩個液壓缸能夠互相獨立地被驅(qū)動，所以通過相對小的汽缸體積和因此通過小的整個尺寸可以實現(xiàn)大范圍的運動。一個汽缸例如能夠被粗略地預定位并且第二汽缸在高壓下和高動態(tài)性能下用于精確的定位。因此這些措施基本上可以減小整個汽缸的尺寸，可以設計以長行程型的壓力介質(zhì)汽缸，例如用于集成到輥架，并且很大程度地節(jié)省重量和制造成本。
由于兩個汽缸能夠互相獨立地被驅(qū)動，這樣的壓力介質(zhì)汽缸也能夠在特別柔性和簡單的方式下操作和驅(qū)動，通過如下方式即一個汽缸用于粗定位并且第二汽缸用于在高壓下和地響應時間下的精確定位。
特別有利地是，壓力介質(zhì)汽缸也配備有位置測量系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)能夠檢測兩個汽缸活塞中至少一個的位置，由于這樣檢測的實際的活塞的位置能夠直接用于調(diào)節(jié)或者控制。


在下面參考示例性的、圖解的且非限制性的圖1和2描述本發(fā)明，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的壓力介質(zhì)汽缸的剖面圖；以及圖2示出帶有根據(jù)本發(fā)明的壓力介質(zhì)汽缸的輥架的示意圖。
具體實施例方式
根據(jù)圖1的壓力介質(zhì)汽缸，在這里為液壓缸1具有外殼2，在外殼中設置有兩個汽缸，一個是壓力轉換汽缸5和另一個調(diào)節(jié)汽缸8。兩個汽缸5、8在它們中分別設有一個活塞，即壓力轉換活塞3和調(diào)節(jié)活塞6。汽缸5、8和相關的活塞3、6的準確的結構構造在這里省略了，由于這樣的汽缸已經(jīng)被熟知并且能夠設計成為多種不同可能的形式。
壓力轉換汽缸5和調(diào)節(jié)汽缸8在這種情況下液壓地互相分離并且總是通過用于液壓流體的特有的供應管線9、11和特有的排出管線10、12互相獨立地被驅(qū)動。
調(diào)節(jié)活塞6具有調(diào)節(jié)活塞桿7，該活塞桿能夠穿過液壓缸1的外殼2被向外引導并且例如能夠用作任意的操縱機構或者與操縱機構連接。調(diào)節(jié)活塞6具有壓力轉換活塞桿4的橫截面大小的凹陷15，如在圖1中所示，以便例如在發(fā)生故障時避免在壓力轉換活塞桿4和調(diào)節(jié)活塞6之間的接觸并且避免活塞的損壞。
壓力轉換活塞3與壓力轉換活塞桿4連接，該壓力轉換活塞桿被外殼2的構成在壓力轉換汽缸5和調(diào)節(jié)汽缸8之間的分離壁的部分引導并且穿過所述部分被引導并且因此有效地與調(diào)節(jié)汽缸8相連或者與調(diào)節(jié)汽缸8的液壓流體體積相連。壓力轉換活塞3和壓力轉換活塞桿4在這里如此確定尺寸，使得壓力轉換活塞桿4在壓力轉換活塞3的最上面的位置中不會沉浸在調(diào)節(jié)汽缸的空間中。因此以壓力轉換活塞3和壓力轉換活塞桿4的橫截面的比例轉換活塞側的壓力，即放大活塞側的壓力，因此這樣放大的壓力在活塞側作用在調(diào)節(jié)活塞6上。
調(diào)節(jié)活塞6此外與測量傳感器桿13連接，該測量傳感器桿在這里通過壓力轉換活塞桿4、壓力轉換活塞3以及液壓缸1的外殼引導并且該測量傳感器桿連接于合適的位移測量系統(tǒng)14中，例如眾所周知的電子系統(tǒng)或光學系統(tǒng)。但是顯而易見的是，也可以設有不同于這里所述的任何其他的位移測量系統(tǒng)或者任何其他的位移測量裝置。位移測量系統(tǒng)14例如能夠連接到液壓缸的調(diào)節(jié)器和/或由液壓缸1操縱的諸如輥架的輥的設備的調(diào)節(jié)器，例如作為實際值的傳感器。
根據(jù)本發(fā)明的液壓缸1的功能通過例子在下面說明。兩個活塞3、6在活塞側，即在供應管線9、11處與例如290bar的低壓的液壓系統(tǒng)連接。因此兩個汽缸能夠通過相同的液壓系統(tǒng)供應。在兩個汽缸5、8中，恒定的減小的壓力例如大約50bar的壓力存在于活塞桿側，即在排出管線10、12處。如眾所周知，汽缸5、8的驅(qū)動可以借助于設置在供應管線9、11和/或排出管線10、12的已知的伺服閥進行驅(qū)動。
作為第一步，通過調(diào)節(jié)汽缸8的伺服閥，調(diào)節(jié)活塞6和調(diào)節(jié)活塞桿7一起移動到預定的位置。該位置經(jīng)過測量傳感器桿13傳遞到位移測量系統(tǒng)14，其中所述測量傳感器桿固定地連接于測量活塞6并且通過壓力轉換活塞3的引導。位移測量系統(tǒng)14可以連接到合適的調(diào)節(jié)器。在調(diào)節(jié)活塞6定位的時間點，壓力轉換活塞3位于它的最上面的位置并且非活動的。在由于調(diào)節(jié)汽缸8的驅(qū)動調(diào)節(jié)活塞6和由此調(diào)節(jié)活塞桿7的定位之后，該調(diào)節(jié)汽缸8的液壓供應管線11例如通過能夠關閉的閥從液壓系統(tǒng)中分開，并且液壓缸1的調(diào)節(jié)功能然后通過壓力轉換汽缸5經(jīng)它的伺服閥承擔。
由于根據(jù)本發(fā)明的壓力轉換活塞3和調(diào)節(jié)活塞6的布置，其直徑與壓力轉換活塞的直徑成特定比例的壓力轉換活塞桿4然后刺入調(diào)節(jié)活塞6的汽缸空間，因此在那里建立乘以壓力轉換活塞橫截面相對于壓力轉換活塞桿橫截面的比例的液壓壓力。在這種情況下，壓力轉換器的調(diào)節(jié)位移乘以相同的比例。因此由于壓力轉換汽缸5的驅(qū)動，調(diào)節(jié)活塞6能夠通過所乘的壓力驅(qū)動和移動。因此，借助于根據(jù)本發(fā)明的液壓缸1，可以通過相當小的壓力和小尺寸的液壓系統(tǒng)，以x倍液壓系統(tǒng)的壓力作用到調(diào)節(jié)活塞6上。在該例子中，轉換比例是大約1-4，也就是說壓力轉換器的290bar的活塞壓力在調(diào)節(jié)汽缸8中將產(chǎn)生1160bar的壓力。
這樣的液壓缸特別有利地作為在輥架中的調(diào)節(jié)汽缸28，如在圖2中示意性地示出。這里輥架20由兩個工作輥22和兩個支撐輥21以及在兩個工作輥22之間經(jīng)過的滾動帶23。
這樣的布置是眾所周知的并且不必在這里詳細地說明。在輥架20上設置有根據(jù)本發(fā)明的液壓缸1，該液壓缸的調(diào)節(jié)汽缸7驅(qū)動這里僅示意性表示的調(diào)節(jié)裝置24。調(diào)節(jié)單元25接收來自位移測量系統(tǒng)14的測量數(shù)據(jù)并且驅(qū)動液壓缸1。調(diào)節(jié)單元25同樣可以控制其他的設備部分并且也可以接收來自其他傳感器26的測量數(shù)據(jù)，如在圖2中所示。同樣控制單元25可以連接到上級調(diào)節(jié)器27，例如設備調(diào)節(jié)器。
現(xiàn)在如上所述，液壓缸1通過調(diào)節(jié)單元25，根據(jù)輸入和在壓力轉換汽缸5經(jīng)過足夠反應時間的控制下，調(diào)整所有由不同軋制力產(chǎn)生的輥距的變化。為此，要求的測量值能夠通過傳感器26檢測并且供應到控制單元25。根據(jù)經(jīng)驗，在輥架20中的位移必須被調(diào)整到1和5mm之間的等級。在滾動帶23從輥架23中流出之后，壓力轉換活塞3立即再次移動到最上面的位置，并且調(diào)節(jié)被再次傳輸?shù)揭簤焊?的調(diào)節(jié)汽缸8。通過液壓缸的重新定位開始下一個循環(huán)。
但是顯而易見也可以想到，可以同時驅(qū)動兩個汽缸5、8，也就是說同時以液壓流體加載它們，如果具體的應用這樣要求的話。
由于兩個汽缸5、8小的體積，液壓缸1還具有足夠高的響應時間，同時能夠達到非常高的壓力。
同時，由于兩個汽缸5、8可以互相獨立地驅(qū)動，所以液壓缸1的調(diào)節(jié)性能沒有受損。因此這樣的壓力介質(zhì)汽缸1適合應用于在較小的位置需要中要求較大力的地方，除了輥架之外例如沒有限制的鍛壓機或立輥軋機。
根據(jù)本發(fā)明的壓力介質(zhì)汽缸在上面以液壓缸1的例子描述，但是當然也可以使用任何其他合適的壓力介質(zhì)例如用于氣動汽缸的空氣或者氣體，其中在沒有任何功能限制的情況下可以進行較小的結構改變。
權利要求
1.一種帶有壓力轉換器的壓力介質(zhì)汽缸，優(yōu)選地為液壓或氣動汽缸，其中在所述壓力介質(zhì)汽缸(1)中設置有兩個互相分開的汽缸(5、8)，其中每個汽缸設置有各一個活塞(3、6)并且第一汽缸(5)的活塞(3)具有活塞桿(4)，所述活塞桿與為了提高壓力的第二汽缸(8)有效地連接，其特征在于，汽缸(5、8)互相獨立地控制。
2.如權利要求1所述的壓力介質(zhì)汽缸，其特征在于，每個汽缸(5、8)具有用于壓力介質(zhì)的特有的供應管線(9、11)和用于壓力介質(zhì)的特有的排出管線(10、12)。
3.如權利要求1或2所述的壓力介質(zhì)汽缸，其特征在于，第一活塞(3)的活塞桿(4)具有比第一活塞(3)更小的橫截面。
4.如權利要求3所述的壓力介質(zhì)汽缸，其特征在于，第一活塞(3)的活塞桿(4)如此設置，使得所述活塞桿在壓力介質(zhì)汽缸(1)的外殼(2)中被引導。
5.如權利要求1-4中任一項所述的壓力介質(zhì)汽缸，其特征在于，第二活塞(6)具有輸出到壓力介質(zhì)汽缸(1)外面的活塞桿(7)。
6.如權利要求1-5中任一項所述的壓力介質(zhì)汽缸，其特征在于，在壓力介質(zhì)汽缸(1)上設置有位移測量系統(tǒng)(14)，通過該位移測量系統(tǒng)兩個活塞(3、6)的至少一個的運動可測量，優(yōu)選地第二活塞(6)的位移可測量。
7.如權利要求6所述的壓力介質(zhì)汽缸，其特征在于，設有測量傳感器桿(13)，其貫穿第一活塞(3)和第一活塞桿(4)并且在一端連接于第二活塞(6)或者第二活塞的活塞桿(7)且在另一端連接于位移測量系統(tǒng)(14)。
8.如權利要求1-7中任一項所述的壓力介質(zhì)汽缸用作輥架(20)的輥子(21)的調(diào)節(jié)汽缸(28)。
9.如權利要求8所述的應用，其特征在于，第二活塞桿(7)有效地連接于輥子(21)或者輥架(20)的輥子(21)的支架。
10.一種用于操作如權利要求1-7中任一項所述的壓力介質(zhì)汽缸的方法，其特征在于，兩個汽缸(5、8)互相獨立地通過液壓介質(zhì)加載。
11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，首先通過打開和/或關閉第二汽缸(8)的壓力介質(zhì)供應管線(11)和/或壓力介質(zhì)排出管線(12)中的閥，第二汽缸(8)的第二活塞(7)運動到預定的位置，然后通過打開和/或關閉第一汽缸(5)的壓力介質(zhì)供應管線(9)和/或壓力介質(zhì)排出管線(10)中的閥移動第一汽缸(5)的第一活塞(3)，從而同時也移動第二活塞(6)。
12.用于調(diào)節(jié)如權利要求1-7中任一項所述的壓力介質(zhì)汽缸的方法，其特征在于，兩個汽缸(5、8)通過壓力介質(zhì)互相獨立地加載。
13.如權利要求12所述的方法，其特征在于，第二汽缸(8)的第二活塞(6)的運動通過位移測量系統(tǒng)(14)檢測并且在第二汽缸(8)的壓力介質(zhì)供應管線(11)和/或壓力介質(zhì)排出管線(12)中的閥這樣被控制，使得第二活塞(6)運動到預定的位置并且接著第二活塞(6)的運動通過第一汽缸(5)的第一活塞(3)的運動被控制，第一活塞的運動通過第一汽缸(5)的壓力供應管線(9)和/或壓力排出管線(10)的閥被控制。
14.如權利要求10-13中任一項所述的方法，其特征在于，第一活塞(3)在第二活塞(6)的預先定位期間被固定。
15.如權利要求10-14中任一項所述的方法，其特征在于，第二汽缸(8)的壓力介質(zhì)供應管線(11)和/或壓力介質(zhì)排出管線(12)在第一活塞(3)的運動期間被關閉。
全文摘要
對于很多應用來說壓力介質(zhì)汽缸必須達到高的調(diào)節(jié)力，為此這樣的汽缸的動態(tài)性能經(jīng)常受制于大的活塞橫截面和汽缸體積和/或壓力介質(zhì)在非常高的壓力下被輸送。本發(fā)明示出一種壓力介質(zhì)汽缸，其具有較短的反應時間，高的調(diào)節(jié)力和較小的結構尺寸，這通過下面的方式實現(xiàn)，即在壓力介質(zhì)汽缸(1)中設置有兩個汽缸(5、8)，所述兩個汽缸可以互相獨立地控制。
文檔編號B21B31/16GK1989349SQ200580022575
公開日2007年6月27日 申請日期2005年6月16日 優(yōu)先權日2004年7月2日
發(fā)明者魯?shù)婪颉だ矢竦?申請人:奧地利鋼鐵聯(lián)合企業(yè)阿爾卑斯工業(yè)設備制造有限公司