CN102528842A

CN102528842A - 裁切力可调的节能控制系统

Info

Publication number: CN102528842A
Application number: CN2010105887884A
Authority: CN
Inventors: 赵彦智
Original assignee: LNC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: LNC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2012-07-04

Abstract

一种裁切力可调的节能控制系统，主要由电控单元、驱动控制单元、伺服液压单元、压力传感器以及液压单元所构成，当液压伺服裁断机上的裁切按钮对电控单元下达裁切命令时，电控单元会输出动作命令并控制伺服电机瞬间起动，而伺服电机则驱动定量油泵将液压源传递液压缸，液压缸连动曲轴，裁断机上的裁切平台往下冲剪，此时油泵的液压压力值通过压力传感器回传伺服驱动器，通过伺服驱动器内部的压力PID控制原理来工作，以调整压力输出，裁切过程中伺服电机速度稳定，裁切力稳定，以有效提升生产品质的节能控制装置。

Description

裁切力可调的节能控制系统

技术领域

本发明涉及一种裁切力可调的节能控制系统，特别是指一种延长油压元件寿命、热效应及设备噪音降低、与裁切力可调的节能控制系统。

背景技术

现有的裁断机使用感应电动机(3～5HP/4P/50HZ/1500RPM)为动力来源，以感应电动机直接带动惯量飞轮及油泵来作动液压缸，且裁断机使用时必需待机，待机情况会使感应电动机持续带动飞轮及油泵不停运转。

当裁切按钮下达裁切命令时，飞轮及油泵带动液压源通过电磁阀推动液压缸，液压缸连动曲轴，裁切平台往下冲剪，到达下死点的动力源，主要来自飞轮瞬间提供，感应电动机同时产生降速的状况，液压输出流量降低。

传统液压单元之所以耗能的原因为裁断机必需不断的待机运转，会因机械磨耗会不断的产生热源与噪音，且设备起动后油泵以既定速运转，液压不输出作功时既耗能35％～40％。再者，液压单元中压力和流量的调整，必需靠油路板上的比例压力阀与比例流量阀，将过多液压源回流油箱；在这样连续的过程里，油泵不断的产生机械磨耗、热量、及消耗能源，如此高压节流的过程中造成的能量损失高达36％～68％。在高压节流的状态下，它造成的不但是能量浪费，也使得液压件与机械件的剧烈磨擦，机器的寿命同时也将缩短。最后因为油温的升高、连带增加冷却水的耗损，温升及噪音同时也对工作环境造成破坏，使得操作人员疲惫。

发明内容

本发明的目的即在于提供一种控制伺服电机驱动油泵的作动周期中，节约电力57％～90％的节能控制系统。

本发明的次一目的在于提供一种大幅降低液压油温，与降低液压油换油周期及大幅延长油压元件寿命，以延长使用周期的节能控制系统。

本发明的另一目的在于提供一种热效应及设备噪音降低，工作环境明显改善的节能控制装置。

本发明的又一目的在于提供一种伺服电机驱动油泵，伺服电机转速固定，裁切力稳定，有效提升生产品质的节能控制装置。

本发明的再一目的在于提供一种裁切力可调的节能控制系统，其使用高响应永磁同步伺服电机，以维持生产高效率及高机动性。

本发明的他一目的在于提供一种裁切力可调的节能控制系统，当上下料作业时伺服电机完全停止，将节能效率发挥到极致的节能控制系统。

可达成上述发明目的的裁切力可调的节能控制系统，包括有：

一电控单元，用于输出动作命令，以控制伺服电机启动与油压电磁阀的切换电路动作；

一驱动控制单元，为从电控单元获得驱动命令后，与实际压力和转速反馈进行PID(Proportioning-Integral-Derivation，比例-积分-微分)参数演算，计算出符合要求的控制量来驱动伺服电机与油泵，进而以一伺服驱动器接受电控单元的驱动命令驱动伺服电机，并以一恒压控制器进行压力PID参数控制，以调整在运转中的伺服电机对油泵进行压力或流量修改；

一伺服液压单元，其是以伺服电机驱动定量油泵，并以一解角器反馈伺服电机转速至驱动控制单元；

一压力传感器，其连接油泵与电控单元，用于感测液压压力值并传送至电控单元；

一液压单元，其用于接受电控单元输出驱动命令控制油压电磁阀的切换电路动作，并以受油泵驱动液压缸。

其中，所述油泵的液压压力值通过压力传感器回传于伺服驱动器。

本发明通过伺服驱动器内部的压力PID控制原理来工作，以调整压力输出，裁切过程中伺服电机速度稳定，裁切力稳定，以有效提升生产品质的节能控制装置。

附图说明

图1为本发明裁切力可调的节能控制系统的系统示意图；

图2为本发明裁切力可调的节能控制系统应用于传统裁断机后与传统的裁断机的耗能比较分析图。

附图标记说明：1-电控单元；2-驱动控制单元；21-伺服驱动器；22-恒压控制器；31-伺服电机；32-油泵；33-解角器；34-液压源；4-压力传感器；51-油压电磁阀；52-液压缸。

具体实施方式

请参阅图1，本发明所提供的裁切力可调的节能控制系统，主要包括有：一电控单元1、一驱动控制单元2、一伺服液压单元、一压力传感器4以及一液压单元所构成。

所述电控单元1用于输出动作命令，以控制伺服电机31启动与油压电磁阀51的切换电路动作；

所述驱动控制单元2为从电控单元1获得驱动命令后，与实际压力和转速反馈进行PID参数演算，计算出符合要求的最合适的控制量来驱动伺服电机31与油泵32，进而为以一伺服驱动器21接受电控单元1的驱动命令驱动伺服电机31，并以一恒压控制器22进行压力PID参数控制，以调整在运转中的伺服电机31对油泵32进行压力或流量修改；

所述伺服液压单元为以伺服电机31驱动定量油泵32，并以一解角器33反馈伺服电机31转速至驱动控制单元2；

所述压力传感器4连接油泵32与电控单元1，用于感测液压压力值传送至电控单元1；

所述液压单元为接受电控单元1输出驱动命令控制油压电磁阀51的切换电路动作，以受油泵32驱动液压缸52。

为进一步说明本发明的裁切力可调的节能控制系统应用于液压伺服裁断机的工作原理，请再参阅图1，本发明为使用永磁同步伺服电机31(6KW～7.5KW//1500RPM～2500RPM)为动力来源，当伺服电机31通过联轴器直接驱动油泵32，无需装置惯量飞轮，且液压伺服裁断机使用前，伺服电机31无需待机运转，动作前伺服电机31完全在静止状态；

当液压伺服裁断机上的裁切按钮对电控单元1下达裁切命令时，电控单元1会输出动作命令并控制伺服电机31瞬间起动，而伺服电机31则驱动定量油泵32将液压源34传递液压缸52，液压缸52连动曲轴，裁断机上的裁切平台往下冲剪，此时油泵32的液压压力值通过压力传感器4回传伺服驱动器21，通过伺服驱动器21内部的压力PID(Proportioning-Integral-Derivation，比例-积分-微分)控制原理来工作，以调整压力输出，裁切过程中伺服电机31速度稳定。这里，所述PID控制原理为公知技术，所以省略详细的说明。

本发明改装应用于传统裁断机以验证节能方式(一)

将液压出力调整到210Kg(满载负荷压力)，使用外接控制进行连续冲剪动作，每分钟16～17次循环，分别换装传统液压单元，以及伺服液压单元，使用电力分析仪分别量测两种模式的耗电量，将数据传送到电脑进行记录，然后比较耗能均值，得出在此测试模式状态下，本发明的节能控制装置能省电50％以上，如图2所示。

本发明改装应用于传统裁断机以验证节能方式(二)

在本发明的伺服液压单元进行实际皮料裁切状况下，若以每次循环五秒钟计算，剪切动作可在两秒内达成，其余三秒是在停机上下料状态，此时节能机组完全不动作，所以在工作时间内，60％的时间是几乎不耗电能；与传统裁断机的机组一开机不作业，即持续耗损30％～40％的电力，两者间有极大差别，所以本发明的伺服液压单元在实际生产时，节能率可达60％以上。

本发明所提供的裁切力可调的节能控制系统，与前述引证案及其他现有技术相互比较时，更具有下列的优点：

1、本发明采用永磁同步伺服电机，油路响应较感应马达，提升2～3倍速率以上(液压建立反应时间0.1sec以内)，全速率维持高转矩高效率输出。

2、本发明为闭合回路恒压控制，输出流量Q与需求压力P相匹配，系统中无高压节流能量损失。

3、本发明应用于作动机构，全行程速度可控制，以减轻机构开、锁模冲击力，延长机械和模具寿命。

4、本发明的系统油温均大幅降低，能有效延长油路中密封元件的使用寿命，并减少维修次数及换油周期，在节省冷却水用量可达30％以上。

5、本发明降低设备噪音，减少操作人员疲惫；应用设备节能效益高达55％～85％。

6、在塑胶射出件产品加工成本中75％部分是电费，通过本发明节能系统的导入，即可降低总加工成本40％～63％，提高塑胶件加工产业的竞争力及生存能力。

7、本发明节能液压伺服裁断机零待机损失，高效率低发热，为新时代绿能产品。

综上所述，本发明不但在空间型态上确属创新，并能较现有物品增进上述多项功效，应已充分符合新颖性及进步性的法定发明专利要件，爰依法提出申请，恳请贵局核准本件发明专利申请案，以励发明，至感德便。

Claims

1.一种裁切力可调的节能控制系统，其特征在于，包括：

一电控单元，其用于输出动作命令以控制伺服电机的启动及油压电磁阀的切换电路动作；

一驱动控制单元，其从电控单元获得驱动命令后，与实际压力和转速反馈进行PID参数演算，计算出符合要求的控制量来驱动伺服电机与油泵；

一压力传感器，其连接油泵与电控单元，所述的压力传感器用于感测液压压力值并将该压力值传送至电控单元；以及

一液压单元，其用于接受电控单元输出驱动命令以控制油压电磁阀的切换电路动作，并以受油泵驱动液压缸。

2.根据权利要求1所述的裁切力可调的节能控制系统，其特征在于，所述驱动控制单元进而以一伺服驱动器接受电控单元的驱动命令驱动伺服电机，并以一恒压控制器进行压力PID参数控制，以调整在运转中的伺服电机对油泵进行压力或流量修改。

3.根据权利要求1所述的裁切力可调的节能控制系统，其特征在于，所述油泵的液压压力值通过压力传感器回传于伺服驱动器。