高效、节能的伺服解决方案

JAINNHERTW · 发表于 2011-6-18 09:25:12

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舒勒的伺服解决方案完全摆脱了耦合制动器和飞轮，标志着一个全新的伺服概念。现有的机械压力机也可改装为伺服压力机，包括料片送料装置、横杆送料装置和零件输出装置在内的自动化系统，客户可从一个货源配置整个舒勒生产线。
伺服驱动装置在冲压车间传输系统和自动化设备中一直有可靠的应用，现在，该装置在压力机的主驱动装置上也得到了应用。冲压车间初始投资和运营费用的压力越来越大，以及人们对机床的灵活性要求越来越高，加速了这种转变。功率更高的伺服驱动装置应用于冲压成形过程，具有更大的灵活性。在某种程度上，变化着的压力机概念既相互竞争，同时也相互互补，不存在普遍适用的解决办法。客户在冲压和质量方面的具体要求、内部的专门技术以及生产和物流方面的要求产生了各种不同的冲压车间。
传输运动
除了成形过程本身之外，零件在生产线上的传输被视为冲压生产线上最重要的过程。根据其零件的传输系统，各种类型的成形线有着各自的特性和名称。在薄金属板材成形领域，尤其是在大型覆盖件和多个零件领域，有各种各样的导向任务。
图1中，横杆传输系统允许传输(X)、提升(Z)、向周围倾斜Y(B)、移位(Y)、分离(YY)、水平转动(A)以及向周围倾斜Z(C)，总共最多有7个零件定位移动，因此，如果所有的轴都具有独立驱动装置，每个传输装置至少需要7个独立的驱动装置。

图1 薄板金属成形中的定向任务
3轴多工位压力机（见图2）的显著特点是零件位置从一个成形操作到下一个成形操作并无明显变化。3轴传输装置只限于进行传输(X)和提升(Z)，零件只能垂直移动(Z轴)和在传输方向(X轴)移动。垂直于传输方向的移动(Y轴)由不带零件的传输装置执行（闭合移动）。传输装置的返回移动也可在模具闭合时执行，这是3轴多工位压力机的输出优点。

图2 3轴多工位压力机
带数个滑块的3轴多工位压力机需要有中间工位，如果没有中间工位则需要额外的零件附件，如夹钳、铲和模板，用于全自动化换模时还需要额外的设备。
零件传输不需要中间站，所有定向任务都由传输装置在纵向输送过程中完成，只有部分借助于端拾器。无需为必要的成套模具提供中间站，也省去了进一步的模板和端拾器费用。
此外，因为无需在这两者之间更换，机床利用率也得到了提高。除了不需要中间站外，此横杆系统还拥有诸多好处，包括直接将零件在模具之间传输，有4个水平轴和3个转动轴，模具之间零件定向灵活，零件位置和定向可自由编程变更等。此外，这些特点为生产多个零件提供了可能，每一行程可生产多达4个零件，适用于钢材或铝材，可对每套模具进行端拾器夹紧和快速更换。
与3轴多工位压力机相比，基于横杆的传输系统使用真空吸盘端拾器，可用整个零件表面携带零件，这不但确保了大型覆盖件和不稳定零件的安全输送，也保护了零件的外表面。然而，带吸盘端拾器的横杆在传输移动过程中处于模具区内的时间较长（如图3），除了传输装置的性能外，这一时间还取决于模具和零件的几何形状。

图3 各成形模之间的传输时间
带模块结构的多工位压力机
依据零件规格，多工位压力机有各种各样的配置（如图4）。单滑块多工位压力机（如图5）将拉伸阶段和后续操作结合到一个滑块下，使其价格最便宜。零件变得越大，后续工作站之间的拉伸力和精整力就越大，对单独的拉伸站的投资影响也就越大。

图4 多工位压力机各种可能的配置
紧凑型横杆压力机代表着最高水平的多工位压力机。它们的特点是模块化结构，带单独的滑块、横梁、立柱和底座。所有多连杆驱动装置都通过中间齿轮驱动装置和连接器，与压力机中央主驱动装置机械牢固连接，在每一工位都配备有一个单独的滑块，其优点包括：
1.滑块通常受中心负荷，作为单独的工位相互之间不会受倾斜和变形的影响。由于每个滑块都由4根连杆驱动，因此滑块倾斜量极小。此外，滑块导向精度更高，滑块和底座之间能获得更高的平行度。这得益于输送方向立柱和拉紧螺杆之间的距离较小、在立柱和滑块上有相对较长的导向以及通过立柱直接吸收水平力。底座和滑块的变形量也更小。

图5 单滑块多工位压力机
2.封闭高度、压力机吨位和各滑块的过载保护系统都可单独调节，因此每一成形阶段都可单独调节。
3.对接近模具、模具夹紧器和传输端拾器进行改进，并使废料槽有更多的空间。
4.该系统还使零件从一个成形工位到另一个工位的重新定位更加灵活，而无需中间环节。这使模具的调节得以改进，模具变得更加简单。
5.使用横杆传输不稳定零件或多个零件时振动小。
具有横杆传输装置的压力机线
带横杆送料装置的现代化单机连线压力机线不仅具有模块化结构的紧凑横杆压力机的各种优点，更进一步的优点是，所有的压力机都单独驱动，但电气上保持同步，就像自动化系统那样的方式。这就允许滑块从一个成形阶段到另一成形阶段进行偏载调节，因此更加灵活，零件产量更高。各台压力机可更加模块化，并允许任何压力机线的配置，使用完全一致的替换件和易损件。模块化结构使投资成本进一步降低。
当后续工位变得无法使用，或将压力机用于各种不同的操作模式（如生产和试模、生产和料片的预成形）等情况出现时，单独使用各工位的优点更加突出。
使用横杆送料装置允许模具制造成垂直于输送方向和在移动工作台夹紧表面的上方，因此该系统可用于各种不同级别的模具规格，既不需要投资更大型号的压力机，也不需要具有大的压力机车间的地面空间。
带横杆送料装置的压力机线无需为模具和立柱之间的自动化增加任何额外的结构空间，吸盘式端拾器被传输到2台压力机之间的单独换模小车上，使得2个方向拉紧螺杆之间的距离更短，因此使使用同样材料制成的压力机框架刚性更强。
对于现有的压力机进行现代化改造，如用横杆送料装置解决方案，可提高产量、灵活性和利用率。
现代化单机连线压力机线按连续操作方式像多工位压力机那样工作，这意味着压力机运行非常平稳，因为不存在耦合作用。这既保护了压力机，又保护了模具，所有使用元件的使用寿命变得更长。由于按连续操作方式，产量要尽可能的高，因此需要所有压力机的滑块行程都要高，就像常见的紧凑型横杆压力机。
舒勒的横杆送料装置大大提高了加工的可靠性和灵活性。自2005年投放到市场上之后，横杆送料装置连续开创纪录。横杆送料装置提供3个转动轴和4个线性轴，它沿着垂直轴移动，垂直轴借助于角架固定在压力机上，短而紧凑的结构使其极其坚固。垂直轴配置有低磨损皮带驱动装置，并由转矩电机驱动，从而确保具有一个极其动态的系统。这使得该系统即使配备有7个轴，冲程速度也能达到17次/min，不用限制行程率，端拾器和零件的负载能力也可达到100kg。压力机之间5.2m的短间距大大节省了空间。零件之间的换模时间不到5min。
带伺服驱动装置的压力机
自20世纪80年代末期，舒勒就一直在进行伺服系统的研究，并将这种专有技术汇集成新的开发。从机械传输轴逐渐演变成电气伺服传输轴，明显增强了单台压力机的使用范围。与此同时，它减少了初始的投资额和随后生产线的成本。伺服驱动装置的使用使压力机系统完全模块化。
带伺服驱动装置的现代化压力机线与高性能横杆传输压力机相比，提高了灵活性，节省了投资，且产量大幅增加，这使得零件制造成本进一步降低。
即使产量提高，在模具闭合过程中，伺服驱动装置也使滑块移动速度保持缓慢，这就减少了模具的维护和服务费用。由于具有极大的接触冲击力、拉伸速度和张开加速度，伺服驱动装置也避免了在生产过程中模具出现问题，试模成本也得以降低。零件也可以以较低的试模行程速度进行成形，可使优化的机械附件用于零件。该系统还能够以一种有助于生产线保护的方式，对高强度材料进行成形。
舒勒的伺服解决方案完全摆脱了耦合制动器和飞轮，标志着一个新的伺服概念。现有的机械压力机也可改装为伺服压力机，包括料片送料装置、横杆送料装置和零件输出装置在内的自动化系统，客户可从一个货源配置整个舒勒生产线。
总结
中、小型3轴多工位压力机和带伺服驱动装置的高速单机连线压力机线将主导未来的冲压车间。伺服驱动装置有助于以更高的产出率操作生产线，并减少不必要的停机时间。这可以降低能耗成本，以同样的生产率制造完全相同的零件，而伺服压力机的耗电量要省30％，试模时间也会减少。滑块移动的编程更加灵活，可以1次/min的冲程速度制造冲压件。
一条具有不同压力机吨位、完整的压力机线可由相同类型的主电机驱动，以减少所需备件的数目。同时，调节时间也会缩短。
总而言之，生产线的产量和利用率都会得到提高，同时耗费成本降低。可以说，伺服压力机也是能源使用效率的先锋。【MechNet】
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