文/邵謙·瑞鐵機(jī)床(蘇州)股份有限公司
隨著折彎機(jī)設(shè)備的廣泛應(yīng)用和市場競爭進(jìn)一步加劇,對于使用折彎機(jī)的廠家來說,電耗已經(jīng)成為其生產(chǎn)成本的重要部分,因此降低折彎機(jī)的能耗成為工廠降低成本、提高產(chǎn)品競爭力的有效途徑。瑞鐵機(jī)床(蘇州)股份有限公司(以下簡稱“瑞鐵機(jī)床”)致力于節(jié)能型和智能化鈑金制作折彎機(jī)床的研發(fā)與推廣,油電混合數(shù)控折彎機(jī)是其中研發(fā)時間較早、市場批量應(yīng)用較多的產(chǎn)品,已經(jīng)成為我公司的優(yōu)勢產(chǎn)品,如圖1 所示。
伺服油電混合系統(tǒng)是采用兩臺伺服電機(jī)及伺服泵控制左右油缸,伺服電機(jī)根據(jù)程序設(shè)定控制油泵的輸出流量,進(jìn)而來控制滑塊的運動速度以及位置定位,整個過程沒有節(jié)流現(xiàn)象。所以油泵輸出的能量全部供給了左-右油缸。這種控制方式不存在任何能量的損耗,節(jié)能效果非常突出。
由于油電混合幾乎不存在能耗損失,所以整個過程不會導(dǎo)致油溫的明顯上升,進(jìn)而這種機(jī)型的用油量也明顯少于電液同步數(shù)控折彎機(jī),一般伺服油電混合的用油量是普通電液同步數(shù)控折彎機(jī)用油量的30%左右,對于大噸位特別是重型數(shù)控折彎機(jī)而言優(yōu)勢更為突出,也就是說其僅需要三分之一的用油量。油電混合與電液同步折彎機(jī)油耗分析表見表1。
電液同步數(shù)控折彎機(jī)使用普通三相異步電機(jī)控制定量液壓泵,通過溢流閥節(jié)流的方式,改變流經(jīng)比例壓力閥的流量,實現(xiàn)雙缸同步最終達(dá)到折彎加工的精度要求,稱為“閥控”。此種技術(shù)存在能量損耗以及發(fā)熱過高的缺陷,液壓系統(tǒng)的能量損耗會使系統(tǒng)的總效率下降、油溫升高、油液變質(zhì),進(jìn)而導(dǎo)致折彎機(jī)發(fā)生故障。
為了保持油液熱平衡,通常采取加大液壓油量的方法,與此同時帶來的問題便是廢棄油液處理的成本增加,以及可能對環(huán)境造成的污染影響。
電液同步數(shù)控折彎機(jī)的噪聲較大,會對操作人員產(chǎn)生一定的影響。
油電混合數(shù)控(泵控)折彎機(jī)包括與數(shù)控系統(tǒng)連接的動力單元、控制閥組,動力單元包括伺服電機(jī)及與伺服電機(jī)連接的單向定量泵、獨立式的油箱;控制閥組包括溢流閥、卸荷閥、單向閥、換向閥、背壓閥、提動閥、安全閥及充液閥。通過數(shù)控系統(tǒng)控制動力單元伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速,進(jìn)而控制與之相連接的油泵的排量,從而實現(xiàn)對執(zhí)行元件(雙桿油缸)的位移速度控制。通過數(shù)控系統(tǒng)對伺服電機(jī)的扭力設(shè)定,實現(xiàn)左右執(zhí)行元件(雙桿油缸)輸出力的控制,如圖2 所示。
通過位移傳感器(光柵尺或磁柵尺)將左右執(zhí)行元件(雙桿油缸)的位移讀數(shù),反饋到數(shù)控系統(tǒng),數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行比較后,對左右動力單元進(jìn)行控制,從而實現(xiàn)左右執(zhí)行元件(雙桿油缸)的同步、定位的閉環(huán)控制。位移傳感器構(gòu)成內(nèi)部反饋環(huán)節(jié),用以提高系統(tǒng)的控制精度。
由于油電混合數(shù)控折彎機(jī)在待機(jī)時,電機(jī)不轉(zhuǎn),因而機(jī)器在不工作時處于零噪聲狀態(tài);由于油電混合數(shù)控機(jī)器用油量只有電液同步機(jī)器的三分之一,而且油溫可控,因此一般三年內(nèi)不需要更換液壓油;由于伺服電機(jī)的頻響遠(yuǎn)高于比例閥,因而,油電混合數(shù)控折彎機(jī)一個折彎循環(huán)的時間比電液同步數(shù)控折彎機(jī)快30%。以110t 折彎機(jī)為例,一般電液同步數(shù)控折彎機(jī)每分鐘完成12 次折彎,而油電混合數(shù)控折彎機(jī)可高達(dá)16 次。
通過兩種控制方式的比較,我們可以明顯看到,油電混合數(shù)控(泵控)系統(tǒng)具有高效節(jié)能,精度高、噪聲低、環(huán)保等特點,具體優(yōu)點包含以下10 點。
⑴泵控技術(shù)取代常規(guī)閥控技術(shù),消除節(jié)流損失,沒有溢流損失,節(jié)能顯著;
⑵伺服電機(jī)在短時間內(nèi)可顯著過載,實際安裝功率僅為理論安裝功率的50%;
⑶油箱容積減小75%,大大減少液壓油的使用量;
⑷熱平衡溫度低,無需冷卻裝置,液壓部件壽命延長;
⑸空閑、快下、保壓、返程狀態(tài)下噪聲明顯下降,改善工作環(huán)境;
⑹伺服電機(jī)比普通電機(jī)響應(yīng)速度更快,緊急情況下壓力、流量切換更快;
⑺油液顆粒敏感度降低,從NS7 級降為NS9 級;
⑻溫度敏感度下降,工作溫度從-10~60℃,拓寬到-10 ~80℃;
⑼特定條件下快下和返程最大速度可達(dá)300mm/s;
⑽工進(jìn)速度可以大幅提高,可達(dá)20 ~25mm/s。
油電混合數(shù)控折彎機(jī)的同步性更好、真正節(jié)能高效、結(jié)構(gòu)簡易、速度更快,但是價格較高,如何做到合理的成本和穩(wěn)定的性能,即較高的性價比是企業(yè)形成批量化生產(chǎn),并得到市場接受的前提。雙伺服油電混合數(shù)控(泵控)系統(tǒng)中應(yīng)用單向定量泵,雙桿油缸(即增速缸),這兩個關(guān)鍵要素是瑞鐵機(jī)床雙伺服油電混合系統(tǒng)的最大特點。單向定量泵比雙向定量泵具備更好的經(jīng)濟(jì)效益,雙桿油缸則把穩(wěn)定高效的特點展現(xiàn)出來。圖3 是瑞鐵機(jī)床生產(chǎn)的大噸位油電混合數(shù)控折彎機(jī)在河南安陽的應(yīng)用案例。
圖3 河南安陽2-UBB-700/8000
油電混合型數(shù)控折彎機(jī)屬于節(jié)能環(huán)保型產(chǎn)品,既響應(yīng)國家倡導(dǎo)建設(shè)節(jié)能環(huán)保型的綠色社會環(huán)境的口號,又滿足企業(yè)日益增長的高精、高效的使用需要,未來有部分替代傳統(tǒng)數(shù)控折彎機(jī)的趨勢,市場前景廣闊。