隨着節能環保意識的不斷深入，人們對傳統注塑機的能耗和控制精度提出了越來越高的要求。交流伺服電機驅動液壓油泵控制技朮的出現是液電結合控制技朮的一次革命性的進步。它不僅可以大幅度節能約30％-70%，而且具有控制精度高，穩定性好，噪音低等優點。一經推出，即在注塑機等行業取得了迅猛發展，成為今后注塑機節能改造的主要方向。
一.系統的應用及工作原理
研究表明，伺服泵系統在保壓（高壓小流量）工況下具有最佳的節能效果和經濟效益。大型注塑機往往制品壁厚大，需要較長的保壓時間來防止收縮變形，因此特別適合使用伺服泵系統。然而受制于伺服電機和驅動器功率以及油泵排量的限制，大型注塑機需要釆用多台伺服泵聯合控制才能達到大流量的要求。對此日本yuken公司推出了釆用專用聯立控制的多台伺服泵組合控制系統，見圖1。
圖1 日本yuken公司釆用專用聯立伺服驅動器的多台伺服電機油泵的組合控制系統
該控制系統通過專用的聯立控制驅動器使多台伺服電機油泵組在所有動作中分配相同的流量壓力指令，實現同步流量（速度）控制和壓力控制。基本工作原理如下：1.流量（速度）控制模式：主機控制器發送相同的流量指令給各伺服電機驅動器，使各伺服電機按設定的轉速正向運轉，驅動定排量液壓油泵輸出設定的流量（速度）。并通過編碼器的檢測反饋信號，閉環控制伺服電機的轉速，達到精確控制系統流量（速度）的目的。2.壓力控制控制模式：主機控制器發送相同的壓力指令給各伺服電機，使各伺服電機同時處于轉矩控制模式，從而驅動各液壓油泵同時輸出相同的扭矩（壓力），并通過壓力傳感器的檢測反饋信號實現系統壓力閉環控制。
二.目前存在的不足
但是該系統存在如下缺陷：系統壓力控制由多泵共同完成，因此保壓能耗大。這主要是由于yuken的控制方案液壓系統降壓或泄荷只能通過伺服泵反轉來完成，對于大噸位的注塑機液壓系統，液壓油缸和管路中受壓縮液壓油體積大，壓縮能量高，單獨靠一個伺服泵的泄荷能力不足以滿足在極短時間內降壓或泄荷壓縮能量釋放的要求，因此必須釆用多台伺服泵同步動作實現壓力控制。這帶來的問題是保壓能耗大，泄壓速度慢，且降壓或泄荷對油泵和伺服驅動系統的沖擊噪音大，會縮短油泵和控制器的使用壽命；多台伺服泵長時間負載運行，會使其電機和驅動器發熱增加，對其過載能力產生很大影響。
三.解決方案
解決這一問題的關鍵在于如何釆用單泵來實現系統壓力控制。震德公司創新性的設計出單伺服泵壓力閉環控制系統可以與任意多台輔伺服泵共同組成液電復合的大功率液壓動力系統（附圖四為兩個輔伺服泵系統）。
圖2 基于伺服電機控制的多泵組合控制液壓動力系統
該控制系統設有主泵和輔泵，系統的壓力控制模式主要由主泵完成，此時輔泵在單向閥的隔離作用下泄荷，從而消除輔泵保壓能耗。它由多台伺服泵共同完成流量（速度）控制；而以單台伺服泵（主泵）的控制壓力作為先導控制壓力，與液壓插裝閥及節流孔共同組成壓力閉環控制系統，實現對系統壓力的精確控制。基本工作原理如下：1.流量（速度）控制模式：流量控制可以釆用傳統的流量疊加法或者同步流量控制法來實現，通過主機控制器發送設定的流量指令給各伺服電機，使各伺服電機按設定的轉速正向運轉，驅動各液壓油泵通過單向閥輸出設定的流量（速度）。并通過編碼器的檢測反饋信號，閉環控制伺服電機和油泵的轉速，達到精確控制系統流量（速度）的目的。2.壓力控制控制模式：主機控制器只發送給主泵p1壓力指令，在單向閥2和3的隔離作用下，輔泵p2、p3等泄荷；從而消除輔泵保壓能耗。主泵p1按指令輸出設定的壓力作為先導控制壓力，控制節流孔1前后的壓力降來控制插裝閥主閥芯的開閉來實現系統壓力比例閉環控制。
該動力系統具有如下優勢：1.由于釆用液電聯合壓力控制方式，因此只需要單台小排量伺服泵（主泵）就可以完成保壓和泄荷動作，此時其它伺服泵（輔泵）可以空載運行，因此可以大幅度降低保壓能量消耗，這對于大噸位注塑機成型的大質量注塑件需要長時間保壓具有重要意義。2.由于釆用大通徑的插裝閥作為泄荷閥來完成降壓和泄荷，因此，泄壓快，噪音低，對伺服泵系統的沖擊小，可以延長伺服泵的使用壽命。3.可以避免輔泵工作在低速大扭矩（保壓）運行狀態，可以降低輔泵的伺服電機和驅動器的配置要求，從而降低成本，提高產品競爭力。4.由于伺服電機反向制動的負載大大降低，可以減少制動電阻的配置功率。5.除適用于任意多組伺服泵的控制要求外，還可以用在伺服電機驅動大、小雙排量柱塞泵的泄荷回路。
四.結語
基于伺服電機控制的多泵組合控制液壓動力系統釆用插裝閥作為系統壓力控制主體，配合伺服泵作為先導控制共同組成壓力閉環控制系統，很好的解決了多伺服泵控制系統壓力控制和單泵保壓的問題，其結搆簡單，成本低，節能效果顯著，因而具備廣闊的市場前景，該控制方案目前已經廣泛應用于震德公司svp系列650噸以上的大型注塑機，并獲得發明專利(專利號zl 200910192111.6) ，取得了良好的經濟效益和社會效益。
作者：胡軍