现代驱动概念下模锻压力机能效优化的新视野

文／MartinGerhard.Scholles，韩剑峰·西马克集团

现代驱动概念下模锻压力机能效优化的新视野

文／MartinGerhard.Scholles，韩剑峰·西马克集团

为了实现经济和绿色生产，锻造企业对生产设备的生产效率和能源利用率的要求越来越高，锻造企业的管理者们也纷纷把目光投向能够减少碳排放的创新的生产方案。目前，通过实施动态能量管理技术来优化感应加热设备的能效在实现节能生产方面已经取得了显著的效果。如今，锻造企业的管理者开始把他们关注的焦点转向其他能源消耗领域，例如压力机驱动系统。

为了满足客户的期望，西马克集团与市场领先的驱动技术供应商合作开发了创新性的技术解决方案——奥姆科哈森克莱沃MT系列偏心压力机。图1所示为MT630偏心压力机。

图1 配MEERtorque®的MT630偏心压力机

MT系列偏心压力机采用全新的MEERtorque®伺服驱动概念，完美的结合了通常情况下被认为是相互矛盾的特性：在非常短的周期时间内提供极高的能量，但是又具有最优化的能效。该系列偏心压力机通过采用两个独立但同步的驱动相互补充，实现了对滑块的加速、减速和成形能量的分配并相互作用。与普通的伺服驱动系统不同，MEERtorque®伺服驱动是利用一个连续旋转但是显著小型化的飞轮进行蓄能，飞轮与一个单独的小型伺服驱动电机相连。在锻造过程中提供高峰值能量的情况下，具有MEERtorque®伺服驱动的伺服压力机的额定功率显著低于传统的伺服驱动压力机，同时也具有更高的稳定性。图2所示为MEERtorque®驱动示意图。

图2 MEERtorque®驱动示意图

MEERtorque®驱动解决方案将滑块运动能量与锻造成形能量分离，这使得伺服驱动压力机的优点与传统离合/制动系统压力机的优点完美地结合。由于具有更高的滑块打击速度，模具的接触时间更短。与奥姆科哈森克莱沃MP系列压力机相同，MT压力机将打击周期和模具接触时间分离，一方面获得了最大的时间窗口，一方面又保证了在上死点和下死点之间的最短的加速和减速时间，反之亦然。在使得模具接触时间显著降低的同时，用于模具润滑和锻件传递的时间窗口最大化。这非常有助于提高增加模具寿命和保持正常运行时间率，并可大幅降低排放和能耗。伺服电机对飞轮能量进行补充，成形能量积蓄在连续旋转的飞轮中并即时可用。

MT系列偏心压力机的滑块由位于偏心轴左侧的加速伺服电机直接驱动。连续旋转的飞轮由安装在偏心轴右侧的单独装配的飞轮电机直接驱动并保持其旋转速度，因此不需要任何额外的皮带传动或者后轴系统。

两台电机在电气定子部件方面的设计基本相同。偏心轴由伺服电机加速，当速度与飞轮匹配时，离合器启动偏心轴与飞轮相连接，而没有任何明显的磨损或者噪声。通过飞轮伺服电机对锻造过程中的飞轮降速进行能量补充。离合器同时用于限制打击力避免过载（安全功能）。在打击完成后，滑块减速。在左侧的加速电机切换到恢复模式，所产生的减速能量用于恢复飞轮能量。

MEERtorque®伺服驱动概念提供的加速角度为120°，约为传统离合制动驱动系统加速角10°～15°的8倍，因此MEERtorque®驱动所需的传递扭矩约为传统驱动系统的八分之一（仅有12.5%），这就是为什么MEERtorque®驱动与传统的离合制动驱动系统相比小得多并且更具经济性的原因。

此外，奥姆科哈森克莱沃MT系列偏心压力机在设计过程中兼顾了性能、精度以及当今和未来产量的要求，基于高刚性和坚固的成形设备单元，具有大尺寸模具面积和精确的滑块导向。

压力机的分体拉杆机架设计基于久经考验和高耐用的奥姆科哈森克莱沃偏心压力机，并通过最新的有限元设计工具进行了进一步的优化。该机架设计为大开窗尺寸，适合模具和模座的更换以及自动化生产。全新的创新性设计在无需拆卸盖板的情况下即可进行各种维护和检查工作，非常简单方便。

所有主要的机架部件均为铸钢，不会因为焊接结构的热变形而产生残余应力。滑块装配在可调节、对角布置不受热效应影响的超长导向上。即使在全自动模式下，通过一个与蜗轮相连的电机，滑块的下行程位置也可以按照0.1mm为单位在行程之间进行调节。

使用MEERtorque®伺服驱动的压力机具有以下优点：⑴由于降低了模具接触时间而增加了模具的寿命；⑵由于减少了机械部件的磨损（例如在连续运行时无需制动），以及采用几乎无损耗的离合器，降低了维护成本；⑶由于出色的可靠性和改进的性能，增加了产量；⑷由于去除了制动和传动系统，运行更平稳，噪声小更安静。

SONA BLW Praezisionsschmiede GmbH是第一家获得全新MT系列模锻压力机的用户，MEERtorque®驱动概念压力机作为其全自动锻造生产线的核心，用于精密动力总成零件的温锻，图3所示为MT系列模锻压力机的生产现场。在投产的第一年度，该锻造线上生产了超过500万件精密锻造部件。图4所示为MT模锻压力机生产的锻件。

图3 MT系列模锻压力机生产现场

图4 MT系列模锻压力机生产的锻件

西马克集团坚信，锻造压力机主驱动的未来将是力矩驱动技术。与其他锻造压机制造商相反，MEERtorque®驱动概念完美的结合了扭矩驱动的效率和动力，以最有效的方式通过一个旋转的飞轮存储和积蓄所需的成形能量。与用于车辆动力系统的现代混动概念相同，在减速阶段，力矩电机驱动偏心轴所产生的电流，将用于重新加速飞轮。传统的伺服压力机制造商避免使用飞轮来存储能量。然而，为了分配足够的打击能量，传统的伺服压力机需要高能量消耗，这需要配备超高的连接功率。MEERtorque®驱动概念大大降低了功率需求，实现更加经济的生产，开拓了伺服驱动压力机发展的新视野。