用可靠的監(jiān)控驅(qū)動(dòng)器的新設(shè)計(jì)方案可集成自動(dòng)化和安全技術(shù)，裝有伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的壓力機(jī)可使其能源效益和生產(chǎn)率達(dá)到最佳化 ：更有利于將機(jī)械液壓轉(zhuǎn)換為電力驅(qū)動(dòng)。 

自2011年6 月生效的IEC 標(biāo)準(zhǔn)60034-2 推動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)器向高效節(jié)能的方向轉(zhuǎn)換。而該技術(shù)性法規(guī)的實(shí)施也為伺服壓力機(jī)生產(chǎn)廠商帶來了契機(jī)。

由于伺服壓力機(jī)僅在工作時(shí)產(chǎn)生能量，與液壓壓力機(jī)相比明顯節(jié)能且對于能源的耗損較小，所以伺服壓力機(jī)的工作效率和節(jié)能效益均較高。電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以簡單方式在無能源輸入的情況下接通，相對避免重啟問題，且驅(qū)動(dòng)介質(zhì)也不會(huì)出現(xiàn)溫度損失。此外，采用電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，壓力機(jī)在運(yùn)行中力和速度兩個(gè)層面是相互分開的。采用先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)和調(diào)整技術(shù)可使伺服壓力機(jī)符合質(zhì)量提升和生產(chǎn)效益方面的要求。  

伺服壓力機(jī)對于機(jī)床行業(yè)提供助力

機(jī)床行業(yè)一直在追求革新和節(jié)能。過去，在機(jī)床設(shè)計(jì)階段的后期，安全技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是關(guān)鍵，然而現(xiàn)在，為了使機(jī)床生產(chǎn)效益達(dá)到更好的效果，在機(jī)床設(shè)計(jì)階段的后期，控制器的設(shè)計(jì)成為了一個(gè)重要的組成部分。

SICK 公司的產(chǎn)品經(jīng)理 Mathias Ams表示 ： "目前技術(shù)正處于轉(zhuǎn)變過程中。”如過去液壓驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)和偏心壓力機(jī)在市場上占有領(lǐng)導(dǎo)地位。而現(xiàn)在，使用伺服技術(shù)的電驅(qū)動(dòng)壓力機(jī)效益更高、更加靈活且能源消耗較低，這種設(shè)備在市場上的發(fā)展勢頭已經(jīng)呈現(xiàn)出上升態(tài)勢。而與其他設(shè)備相比，如與 CNC，像伺服壓力機(jī)這樣的機(jī)器在安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中并沒有進(jìn)行全面的明確定義。而 CNC包括對安全運(yùn)行部件的要求均已經(jīng)納入到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中。這樣，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)便支持CNC 在安全與效益間的平衡。操作人員應(yīng)明確 CNC 加工機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)監(jiān)控和限制運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)行情況。目前在對伺服壓力機(jī)進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，操作人員主要還在使用之前根據(jù) CNC 操作所獲取的經(jīng)驗(yàn)。人們基于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和所獲取的經(jīng)驗(yàn)可以設(shè)計(jì)出新型驅(qū)動(dòng)器。因此，壓力機(jī)技術(shù)正處在向新技術(shù)轉(zhuǎn)變的過程中。為了能夠?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)器和自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)勢集中在一臺壓力機(jī)上并加以應(yīng)用，還必須全面考慮安全技術(shù)問題。

壓力機(jī)的運(yùn)行速度、力度和扭矩可借助伺服驅(qū)動(dòng)進(jìn)行精準(zhǔn)及動(dòng)態(tài)調(diào)整且可解除連接，以此達(dá)到理想的運(yùn)動(dòng)形態(tài)。此外，如工件外形尺寸復(fù)雜，還可使生產(chǎn)流程及材料和受力點(diǎn)強(qiáng)度達(dá)到更好的情況。工件的成形流程得到了很大程度的提升，這便提高了工件質(zhì)量，且可最大程度地降低廢品率。除此之外，伺服壓力機(jī)的生產(chǎn)環(huán)境有所改變，工件無油性殘?jiān)灿兴陆怠?/p>

在對傳統(tǒng)的壓力機(jī)進(jìn)行改造時(shí)，因其凸輪為機(jī)械式，所以通常情況下會(huì)有機(jī)械耗損。而伺服壓力機(jī)借助于控制設(shè)備，則可避免此類情況。由于能夠可靠監(jiān)控壓力機(jī)運(yùn)行速度，所以Sick 研發(fā)的動(dòng)態(tài)控制技術(shù)可提供這樣的可能性，也就是新型控制程序在運(yùn)行或試驗(yàn)過程中，在部分保護(hù)系統(tǒng)處于非工作狀態(tài)時(shí)，將風(fēng)險(xiǎn)降至最低。這樣便大大縮短了壓力機(jī)的改裝時(shí)間，可提高壓力機(jī)在加工少量工件時(shí)的生產(chǎn)效益。

SICK 公司研發(fā)的動(dòng)態(tài)控制驅(qū)動(dòng)技術(shù)安全可靠，因此這對于壓力機(jī)的作業(yè)安全性是一個(gè)可靠補(bǔ)充。Mathias Ams 補(bǔ)充道：對壓力機(jī)的危險(xiǎn)作業(yè)部分進(jìn)行干預(yù)，這樣就不需要在機(jī)械作業(yè)時(shí)強(qiáng)制停機(jī)，也不會(huì)出現(xiàn)停機(jī)時(shí)間和加工廢品（圖 1）。  

圖 1 采用先進(jìn)的壓力機(jī)安全技術(shù)設(shè)計(jì)方案對壓力機(jī)作業(yè)危險(xiǎn)部分進(jìn)行干預(yù)，這樣在壓力機(jī)進(jìn)行加工作業(yè)中不再需要強(qiáng)制性停機(jī)，也不會(huì)出現(xiàn)故障時(shí)間和加工材料廢品

作業(yè)周期縮短 25% 可提高生產(chǎn)率

Mathias Ams 強(qiáng)調(diào) ：  "SICK 公司努力掌握驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)方案的要求，來提高壓力機(jī)的生產(chǎn)率以及能源效益，而最重要的還是提高壓力機(jī)加工作業(yè)流程的安全性。”整體式安全設(shè)計(jì)方案設(shè)置了簡單的安全預(yù)警信號或安全開關(guān)，包括安全控制設(shè)備中的驅(qū)動(dòng)功能。由此，使得壓力機(jī)在維修保養(yǎng)、技術(shù)服務(wù)及生產(chǎn)作業(yè)中可以有效運(yùn)行。

SICK 公司的動(dòng)態(tài)控制驅(qū)動(dòng)技術(shù)可時(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)床運(yùn)行情況，并能夠整合安全傳感器和部件的所有信號。在此，SICK 公司不僅研發(fā)出安全技術(shù)方案，還進(jìn)一步研發(fā)了可用于所有機(jī)床的如傳感器或編碼器等的部件。

SICK 公司研發(fā)的 FX3–MOC0 型驅(qū)動(dòng)控制設(shè)備和 Flexi Soft 安全控制設(shè)備專用于監(jiān)控壓力機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，可監(jiān)控市場要求的所有類型驅(qū)動(dòng)器，且不受驅(qū)動(dòng)器生產(chǎn)廠商的限制。

SICK 研發(fā)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠可靠監(jiān)控存在于電動(dòng)反饋信號和現(xiàn)有的編碼器，并集成來自流程控制設(shè)備中看似可以取得的信號。通過對運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確監(jiān)控，可從信息中得出是否需要對危險(xiǎn)作業(yè)位置的工作進(jìn)行干預(yù)，可避免沒有必要的錯(cuò)誤停機(jī)，且縮短作業(yè)周期，提高機(jī)床的可利用性和生產(chǎn)率（圖 2）。此外，因?yàn)闄C(jī)床沒有危險(xiǎn)動(dòng)作，所以還能夠可靠監(jiān)控回程，并在作業(yè)周期結(jié)束前實(shí)現(xiàn)對危險(xiǎn)部位的干預(yù)。  

圖 2  先進(jìn)的設(shè)備監(jiān)控裝置可將安全傳感器和行動(dòng)件的所有信號相互整合在一起，從中推導(dǎo)出是否真的有危險(xiǎn)存在

通過整合可靠的驅(qū)動(dòng)信息，并且使用所有流程中存在的信息，可對如機(jī)械制動(dòng)等功能進(jìn)行試驗(yàn)，以使機(jī)床功能達(dá)到最佳化。Mathias Ams 表示 ：" 通過整合生產(chǎn)流程中的各個(gè)具體過程，壓力機(jī)的加工作業(yè)周期縮短了 25%，提高了生產(chǎn)率。”

用驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)可靠監(jiān)控

為何驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)適用于伺服壓力機(jī)，原因在于其具備了 IEC 61800-5-2 中規(guī)定的多數(shù)壓力機(jī)需具備的驅(qū)動(dòng)安全功能。也就是具備了可靠的中止功能（Safe Stop 2，SS2），生產(chǎn)運(yùn)行中的安全運(yùn)行停止功能（Safe Operating Stop，SOS）和可靠的控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)方向功能（Safe Direction，SDI）。

這些功能與傳感器的信號和生產(chǎn)流程信號結(jié)合起來應(yīng)用開啟了一條能夠使用控制和驅(qū)動(dòng)器技術(shù)的途徑。如在安全系統(tǒng)方面，如加入一個(gè)光幕時(shí)可選擇使用可靠的中止功能（Safe Stop 2，SS2），這樣壓力機(jī)不需機(jī)械式中止，隨后也不需要新的起始條件便可立即繼續(xù)運(yùn)行。控制安全運(yùn)動(dòng)方向功能（Safe Direction，SDI）是在工具回程中干預(yù)壓力機(jī)危險(xiǎn)部位的基礎(chǔ)功能，且這些基礎(chǔ)功能還可縮短加工作業(yè)周期。這里有這些基礎(chǔ)功能的很多各種不同的潛在可能性的例子。在壓力機(jī)進(jìn)行沖壓作業(yè)時(shí)，因?yàn)橥ㄟ^對壓力機(jī)的干預(yù)便能夠?qū)?dǎo)致對作業(yè)循環(huán)周期的控制，所以節(jié)拍式運(yùn)行是壓力機(jī)有效作業(yè)方式。而傳統(tǒng)的壓力機(jī)為了控制作業(yè)節(jié)拍必須要?jiǎng)佑猛馆喛刂蒲b置，但先進(jìn)的伺服壓力機(jī)則必須如此，在此，其可靠的控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)方向功能（Safe Direction，SDI）會(huì)充分發(fā)揮作用，不需要其他傳感器便能夠?qū)⑦\(yùn)動(dòng)監(jiān)控開關(guān)信號進(jìn)一步傳遞給節(jié)拍式運(yùn)行控制裝置。因?yàn)轵?qū)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠監(jiān)控壓力機(jī)的各種不同的驅(qū)動(dòng)，所以采用這款壓力機(jī)安全技術(shù)設(shè)計(jì)方案可非常方便地將電力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)換為液壓驅(qū)動(dòng)。這便在很大程度上開啟壓力機(jī)作業(yè)的高靈活性，且不受壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)方案及提供壓力機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置生產(chǎn)廠商的限制（圖 3）。 

圖 3  SICK 研發(fā)的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)安全功能包括可靠的中止功能、可靠的臨時(shí)緊急停機(jī)功能和可靠的控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)方向功能

驅(qū)動(dòng)的安全性確保了

伺服壓力機(jī)未來的健康發(fā)展

SICK 公司長期以來致力于機(jī)床具有革命性的集成傳感技術(shù)解決方案的研發(fā)。無論是如 CNC 這樣的需將工件張緊進(jìn)行加工的設(shè)備，還有像伺服壓力機(jī)這樣的具有自身特點(diǎn)的機(jī)床，SICK 均有自己的安全技術(shù)解決方案，以應(yīng)對多種需求。

未來伺服壓力機(jī)既能具有當(dāng)下傳統(tǒng)機(jī)械壓力機(jī)的生產(chǎn)能力高且作業(yè)周期快的優(yōu)勢，又能具備液壓式壓力機(jī)如準(zhǔn)確性和靈活性方面的優(yōu)勢。通用的安全技術(shù)解決方案可以大大提高基礎(chǔ)的可試驗(yàn)性、生產(chǎn)能力高和所加工的部件的質(zhì)量高及能源效益好的優(yōu)點(diǎn)，這樣便能夠滿足未來市場的競爭需求。

SICK 公司研制的 Flexi Soft 安全控制設(shè)備與驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)配合使用形成的優(yōu)勢包括 ：由一個(gè)快速斷開線路來確保與設(shè)備高危部分有一個(gè)短的距離，并確保設(shè)備的正常加工作業(yè)和防止出現(xiàn)存在偏差的信號。

這便意味著，未來機(jī)床生產(chǎn)流程可達(dá)到最佳化，加工作業(yè)能夠取得利潤和爭取到終端用戶。Mathias Ams 稱 ： "公司追求借助于驅(qū)動(dòng)器監(jiān)測驅(qū)動(dòng)安全控制模塊，使公司能夠繼續(xù)保持不受驅(qū)動(dòng)器生產(chǎn)廠商的限制、從工程技術(shù)層面實(shí)現(xiàn)使機(jī)床在未來最大限度地節(jié)省加工作業(yè)時(shí)間、提高生產(chǎn)力和能源效益。”這一目標(biāo)將通過結(jié)合使用 SICK 公司研發(fā)的整體式安全技術(shù)解決方案來加以實(shí)現(xiàn)。