四方電氣CA500伺服系統(tǒng)在數(shù)控折彎機(jī)上的應(yīng)用

引言

傳統(tǒng)的數(shù)控折彎機(jī)液壓系統(tǒng)多采用普通三相異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵，能耗大、溫升高、效率低、部件易損壞。隨著節(jié)能減排日益受到重視，使用電液伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)油泵的新型數(shù)控折彎機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。本文擬結(jié)合四方CA500伺服驅(qū)動(dòng)器搭配CM500伺服電機(jī)，介紹一種針對(duì)數(shù)控折彎機(jī)液壓系統(tǒng)的電液伺服調(diào)速方案，有效降低系統(tǒng)能耗及液壓油的溫升，同時(shí)提高了設(shè)備運(yùn)行可靠性。

一、工藝簡(jiǎn)介

數(shù)控折彎機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)可分為快下、慢下、保壓、卸荷、返程這幾個(gè)狀態(tài)。設(shè)備工作時(shí)，系統(tǒng)控制油泵運(yùn)轉(zhuǎn)，并配合液壓油路控制單元的工作，從而控制液壓系統(tǒng)的流量，達(dá)到各工作狀態(tài)下的合理壓力值。其具體工作流程如下：

機(jī)器滑塊快速下行時(shí)，壓力油通過液壓閥組進(jìn)入油缸上腔，油缸下腔的油液經(jīng)液壓閥組返回到液壓泵中，機(jī)器的滑塊因自重快速下降，被打開的充液閥對(duì)油缸上腔進(jìn)行充液；機(jī)器滑塊低速工進(jìn)時(shí)，壓力油通過液壓閥組流入油缸上腔繼續(xù)推動(dòng)滑塊下降；當(dāng)機(jī)器滑塊返程時(shí)，壓力油經(jīng)液壓閥組進(jìn)入油缸下腔，油缸活塞桿拉動(dòng)滑塊上升，油缸上腔油液通過打開的充液閥流回油箱，至此完成一次工作循環(huán)。

圖一、數(shù)控折彎機(jī)液壓原理圖

二、系統(tǒng)方案

傳統(tǒng)折彎機(jī)的液壓系統(tǒng)通過定量泵和比例換向閥來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的流量，由于系統(tǒng)需要的實(shí)際流量是變化的，而油泵輸出流量是恒定的，因此必定有一部分流量需要溢流，產(chǎn)生能量損失；另一方面，閥控液壓系統(tǒng)的設(shè)定壓力總是要高于實(shí)際需要的壓力，這也造成了能量的損失。同時(shí)節(jié)流調(diào)速方式存在主壓力閥溢流，造成噪音及液壓油的發(fā)熱量較大，溫升較高，降低了液壓油的使用壽命，增加了維護(hù)成本。

針對(duì)傳統(tǒng)折彎機(jī)液壓系統(tǒng)的缺點(diǎn)，以及設(shè)備的成型工序、工藝特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了采用四方CA500伺服驅(qū)動(dòng)器、CM500伺服電機(jī)以及齒輪泵來調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)流量及壓力的控制系統(tǒng)。

具體系統(tǒng)方案如下：

圖二、系統(tǒng)方案圖

數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)光柵尺的位置反饋經(jīng)由特點(diǎn)算法得出系統(tǒng)所需流量、壓力大小，對(duì)應(yīng)輸出0～±10V模擬量控制信號(hào)給到CA500，實(shí)時(shí)調(diào)整油泵的轉(zhuǎn)速，并配合液壓油路控制單元的工作，滿足不同工序端的壓力及流量需求。

方案采用容積調(diào)速的原理，通過調(diào)節(jié)伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速來改變油泵的流量及系統(tǒng)壓力，避免了傳統(tǒng)節(jié)流調(diào)速方案所造成的能量損耗，特別是在保壓和卸荷階段，油液的輸出很小，油泵幾乎可以停止運(yùn)轉(zhuǎn)，極大程度減少了能量損耗。同時(shí)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間更短，設(shè)備工作時(shí)快下和返程速度更快，效率更高。

三、系統(tǒng)配線方案及說明

1、 電氣接線圖如下：

圖三、電氣接線圖

2、主要設(shè)定參數(shù)：

3、方案優(yōu)勢(shì)：

※ CA500伺服驅(qū)動(dòng)器采用重載型設(shè)計(jì)，低頻轉(zhuǎn)矩大，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，過載能力強(qiáng)，可120%負(fù)載長期運(yùn)行；

※ CM500伺服電機(jī)采用高性能稀土永磁材料，抗去磁能力強(qiáng)。電機(jī)轉(zhuǎn)子采用特殊結(jié)構(gòu)和工藝，外殼防護(hù)等級(jí)為IP54，絕緣等級(jí)為F級(jí)，保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性；

※ 泵控技術(shù)代替常規(guī)閥控技術(shù)，消除節(jié)流損耗，節(jié)能效果顯著，節(jié)能率可達(dá)25%。

※ 降低了液壓油的溫升，延長了液壓油的使用壽命，減少系統(tǒng)維護(hù)成本；

※ 折彎機(jī)快下、慢下、保壓、卸荷、返程各工序段運(yùn)行時(shí)噪音明顯下降，改善工作環(huán)境；

※ 簡(jiǎn)化的調(diào)試功能（四方電機(jī)免調(diào)試），最大程度減少客戶調(diào)試參數(shù)，安裝使用方便。

四、小結(jié)

本文介紹了一種基于四方CA500系列伺服驅(qū)動(dòng)器和CM500伺服電機(jī)的數(shù)控折彎機(jī)電液伺服方案。該方案有效降低了系統(tǒng)能耗，運(yùn)行噪音小、系統(tǒng)響應(yīng)快，提高了效率，且運(yùn)行穩(wěn)定可靠，保護(hù)功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)單方便。既能夠滿足折彎機(jī)成型工藝要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，又減少了設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，為用戶創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益，目前已批量應(yīng)用于多個(gè)數(shù)控折彎機(jī)伺服系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

1、《CA500系列重載型伺服驅(qū)動(dòng)器說明書V1.1》       深圳市四方電氣技術(shù)有限公司

2、《CM500系列交流永磁伺服電機(jī)使用手冊(cè)V1.0》     深圳市四方電氣技術(shù)有限公司