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伺服系統在數控折彎機上的應用

欄目: 數控機床

發表時間: 2017年11月6日

摘要:數控折彎機是加工鈑金的一種機器,主要使用液壓系統將板料折成不同角度,本文介紹了四方CA500伺服驅動器搭配CM500伺服電機在數控折彎機上的成功應用。
關鍵詞:數控折彎機; CA500;CM500;加工

引言

傳統的數控折彎機液壓系統多采用普通三相異步電機驅動油泵,能耗大、溫升高、效率低、部件易損壞。隨著節能減排日益受到重視,使用電液伺服系統驅動油泵的新型數控折彎機應運而生。本文擬結合伺服驅動器搭配CM500伺服電機,介紹一種針對數控折彎機液壓系統的電液伺服調速方案,有效降低系統能耗及液壓油的溫升,同時提高了設備運行可靠性。

一、工藝簡介

數控折彎機的一個工作循環可分為快下、慢下、保壓、卸荷、返程這幾個狀態。設備工作時,系統控制油泵運轉,并配合液壓油路控制單元的工作,從而控制液壓系統的流量,達到各工作狀態下的合理壓力值。其具體工作流程如下:
機器滑塊快速下行時,壓力油通過液壓閥組進入油缸上腔,油缸下腔的油液經液壓閥組返回到液壓泵中,機器的滑塊因自重快速下降,被打開的充液閥對油缸上腔進行充液;機器滑塊低速工進時,壓力油通過液壓閥組流入油缸上腔繼續推動滑塊下降;當機器滑塊返程時,壓力油經液壓閥組進入油缸下腔,油缸活塞桿拉動滑塊上升,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。


圖一、數控折彎機液壓原理圖

二、系統方案

傳統折彎機的液壓系統通過定量泵和比例換向閥來調節系統的流量,由于系統需要的實際流量是變化的,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,產生能量損失;另一方面,閥控液壓系統的設定壓力總是要高于實際需要的壓力,這也造成了能量的損失。同時節流調速方式存在主壓力閥溢流,造成噪音及液壓油的發熱量較大,溫升較高,降低了液壓油的使用壽命,增加了維護成本。
針對傳統折彎機液壓系統的缺點,以及設備的成型工序、工藝特點,設計了采用四方CA500伺服驅動器、CM500伺服電機以及齒輪泵來調節液壓系統流量及壓力的控制系統。
具體系統方案如下:


圖二、系統方案圖
數控系統根據光柵尺的位置反饋經由特點算法得出系統所需流量、壓力大小,對應輸出0~±10V模擬量控制信號給到CA500,實時調整油泵的轉速,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。
方案采用容積調速的原理,通過調節伺服電機的轉速來改變油泵的流量及系統壓力,避免了傳統節流調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轉,極大程度減少了能量損耗。同時伺服驅動系統的響應時間更短,設備工作時快下和返程速度更快,效率更高。

三、系統配線方案及說明

1、 電氣接線圖如下:


圖三、電氣接線圖

2、主要設定參數:

3、方案優勢:
※ CA500伺服驅動器采用重載型設計,低頻轉矩大,動態響應快,過載能力強,可120%負載長期運行;
※ CM500伺服電機采用高性能稀土永磁材料,抗去磁能力強。電機轉子采用特殊結構和工藝,外殼防護等級為IP54,絕緣等級為F級,保證系統運行的可靠性;
※ 泵控技術代替常規閥控技術,消除節流損耗,節能效果顯著,節能率可達25%。
※ 降低了液壓油的溫升,延長了液壓油的使用壽命,減少系統維護成本;
※ 折彎機快下、慢下、保壓、卸荷、返程各工序段運行時噪音明顯下降,改善工作環境;
※ 簡化的調試功能(四方電機免調試),最大程度減少客戶調試參數,安裝使用方便。

四、小結

本文介紹了一種基于伺服驅動器和CM500伺服電機的數控折彎機電液伺服方案。該方案有效降低了系統能耗,運行噪音小、系統響應快,提高了效率,且運行穩定可靠,保護功能強大,操作簡單方便。既能夠滿足折彎機成型工藝要求,提高產品質量和產量,又減少了設備維護費用,為用戶創造了良好的經濟效益,目前已批量應用于多個數控折彎機伺服系統


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