伺服技术在液压系统上的应用前景分析

伺服技术在液压系统上的应用前景分析

塑料制品与塑机的增长在国内外均呈现强劲的势头。预计年均增长率在6%左右，国内年市场容量约为150亿。华南地区就约占40亿，其中深圳、广州、东莞、佛山、中山等地每年均有上亿的资金投入到塑机的采购行列中。

一现在塑机的发展有以下几个明显的方向：

1 精密。

在塑料制品中，除玩具行业对注塑机的要求相对较低外，其余的行业如家电、汽配、电子接插器件、光碟等均对注塑机有精密成型有要求，其中用于光碟生产的注塑机对精密成型的要求达到0.01mm，至今国内仍无可以稳定地生产光碟的注塑机。

2 节能。

由于塑料制品生产厂商对利润最大化的追求、化工原料的不断涨价和电力分配的日益紧张，各塑料制品生产厂商和注塑机生产厂商越来越关注注塑机是节能性能。同样性能的注塑机耗费更低的能量，是塑料制品生产厂商与注塑机生产厂商的共同追求。

3 快速

注塑机速度越快，则生产效率越高，塑料制品生产厂商赚钱越多。同时，其在同行的竞争中有更大的优势。

4 环保

政府越来越关注民生，好的生产环境可以提高工人的工作效率，减少缺勤率。

现今注塑机生产厂家，如海天与震雄，其生产的注塑机各有优点，而且特点鲜明。如海天以稳定、故障率低著称。震雄以快速、节电著称。然而这两家在国内算是注塑机巨头的企业也有自己的软肋，即无法推出有自主产权的高精密机和高节能机。

震雄的成功在于其推出变量泵机型替代原有的定量泵机型，其主要特点是注射速度提高了约20%，节电约20-40%。在精密成型上基本保持不变或稍逊，在环保方面，噪音升高了约5dB。震雄此举取得了巨大的成功，其属下震德公司在三年内年销售额由1亿升至6亿多，至今这种配置的注塑机仍是震德的主打机型。

由此可以看出，注塑机用户对节电和快速需求是多么的强烈。

二伺服油压系统的优点

伺服油压系统是指由专用驱动器和伺服电机驱动的，能实现流量、压力的闭环控制和输出的液压动力源。一般伺服油压系统配备有含旋转编码器的伺服电机、含压力传感器的和液压回路的油泵及专用的伺服控制器组成。

伺服油泵把传统的阀控调速回路(定量泵机型)或泵控——节流调速(开环变量泵)回路变为泵控调速回路，无节流或溢流损失。主要具有以下特点：

1 高响应高精度

压力及流量响应时间小于85ms，最高可达50ms，响应性优于变量泵系统；压力及流量重复再现性小于1%，而变量泵油压系统的压力及流量重复再现性分别为为2%和3%，重复精度远优于变量泵系统；流量、压力实现了闭环控制；有良好的低速稳定性，可实现低速及低压的可靠控制；可实现对射胶油缸的伺服控制；伺服油压系统比变量泵系统更适合精密成型。

由于实现了压力及流量的闭环控制，所以伺服油压系统可以很方便地实现对某个油缸（对注塑机而言，一般是射胶油缸）的NC控制。实现对注塑机某个动作（如：射胶动作）的实时、在线的精密控制。对油缸的NC控制可以配置闭环控制器来实现，这样做可以大幅度提高注塑机射胶的精度。

对于某些特别的有同步动作的注塑机而言，由于伺服油压系统的精度较高，可以用两套伺服油压系统实现对同步动作的精密控制，其成本比伺服阀控系统低，但效率比伺服阀控系统高。

2高射速高效率

图一：伺服油压系统与各传统油压系统的效率对比在相同的电机功率的情况下，伺服油泵液压系统的射出速度可高出变量泵液压系统的射出速度20%以上。提高了成型产品的生产效率。

由于伺服油泵的伺服马达与油泵等的机械效率很高，其控制也实现了高效控制，浪费的能量很少，所以伺服油压系统的效率很高。在实际的设计中，伺服油压系统可以取更高的过载系数。

相同功率的配置可以有更大的流量输出，当然会使注塑机跑得更快。相同的功率浪费的能源更少，当然会使生产效率更高。

3 低能耗

图二：伺服油压系统与各传统油压系统的能耗对比

伺服油压系统节电是理所当然的，一般情况下，能比变量泵机型节省20%-60%的电力，

保压和冷却时间越长，则节电越明显。图中各曲线所围的面积为耗电量，伺服油压系统的曲

线所围的面积最少，所以的耗电量最低，在保压时耗电极少，在冷却时伺服油压系统的曲线

几乎贴近X轴线，此时耗电量接近于零。同时由于伺服油压系统的油温温升很少，所以同

时也可以节省冷却水排量和减少油箱的容量。

4 低噪音

伺服油压系统的噪音最大值为70dB，小于变量泵机型约8 dB，使工厂有更舒适的环境。节约隐性成本。

5 无冲击油路设计

根据我们多年的设计经验，完全可以实现无冲击油路设计。无冲击油路的设计是必要的，它可以增加伺服油压系统的稳定性，减少伺服控制器的过载警报，并延长整个系统的寿命。

三伺服油压系统与其它传统油压系统的对比分析（实测）

1 精度测试

伺服油压系统的注射重复精度为千分之三，在测试的油压系统中精度最高。说明伺服

油压系统比传统变量泵机、闭环变量泵机的重复精度明显提高（保压状态下千分之1.5至千

分之4；无保压状态下千分之1.5至千分之15）

2 效率测试

伺服油泵的成型周期最短，生产郊率最高。

3 节能测试

测试产品：盘状尺（原料：PP 重量48.6g 壁厚：3.6mm 穴数：1出1）

测试条件：四种机器，正常生产数小时后，待油温稳定在45度，产品生产周期22秒，

连续生产3小时的用电量。其中，机器的各参数相同（包括流量、压力设定值；保压、冷却

时间；各种延时及斜率等）。

数据表明伺服油压系统比传统油压系统分别节能17%和55%

四伺服油压系统在技术上的可行性

伺服油压系统的核心是交流伺服电机，另外控制器的质量也会直接影响伺服油压系统的性能。对于控制器的编程，一般按以下十个方面考虑：晶振频率、预分频率、起步转速、折点转速、速度折点、最高转速、高速折点、极限终点、编程补偿、周脉冲数等。由于硬件的开发需要时间，因此可以使用厂家生产的现成的硬件，软件可以自主开发。拥有自主的产权。

伺服油压系统的油路设计相对成熟，能够独具特色。

五市场容量

如果说变量泵替代定量泵是跨了一大步，那么可以说伺服油压系统替代变量泵是跨了三大步。因为变量泵替代定量泵只是提高了生产效率和节能，本身性能没有提升，而且还带来了噪音的困扰，伺服油压系统替代变量泵不光是提高了生产效率和节能，同时还提高了塑机的性能，负面的缺点很少。长远看这将是一种趋势。不论是对于注塑机用户还是注塑机生产厂家，都不会忽视这种趋势。

仅华南地区，震德每月约生产500单位（注：1单位相当于一台80吨机器），广州博创约250单位，伊之密、佳明、凯迪威等均约100单位。市场容量广阔。

六附技术文章一篇和某不成熟伺服油压系统的测试报告

从所附的技术文章可以了解伺服油压系统（即伺服油泵）的工作原理及特点，从所附的某不成熟伺服油压系统的测试报告可以了解技术是伺服油压系统的难点，不易被人仿制。