电动液压执行机构帮助制造商节省大笔开支

运动控制组件已经取得了很长的一段路，从早期他们只是在分数马力规模制造。今天，千瓦级伺服电机为一系列系统提供动力，包括码头起重机、印刷线和舞台设备。然而，尽管有了这些进步，伺服电机仍然不能解决所有的应用。在某些情况下，液压执行器可以更好地提供动力。问题是，液压系统存在污染和效率低下等问题。电液执行器提供了一种替代方案，可以满足材料加工的各种需求(见图1)。让我们仔细看看。

在传统的液压执行器中，由定速电机驱动的泵将不可压缩的液压流体(如油)从储液器输送到产生运动的液压缸中。双缸设计引入了力倍增F_米= P_输出/一个_输入将施加的压力P与钢瓶的横截面积之比进行换算一个_输出/一个_输入-输出油缸越宽，油缸越大F_米．权衡的结果是，旅行距离与比率成反比。换句话说，在较小直径的输入气缸中，较大的柱塞位移/负载转换为较小的位移，但更大的力作用于更大直径的气缸负载。

纯液压是利用固定转速的泵连续运转来保持液压流体的压力，并通过比例阀来释放流体来实际控制运动。对于金属压力机等应用来说，它们是很好的解决方案，因为它们具有高冲击负荷，会破坏纯机电系统。它们也适用于需要的情况如此高的压力，直接电解决方案既不划算，也不实用。问题是，传统的液压系统会浪费能量——无论执行器是否在运动，马达都会运转。这种方法也不精确。

混合动力系统
电液执行机构结合了液压的优点，精确，节能，灵活的运动控制。电液执行器代替伺服电机代替固定速度的电机/阀组合。为了产生运动，由伺服电机驱动的泵将液压流体送入气缸。与传统的液压系统不同，电机只有在产生运动时才运行。这在低占空比的应用中会有很大的不同，比如注塑，只需要系统移动和/或施加压力几秒钟。“你只需要液压系统中的压力来关闭和打开模具或模具，”Mathias Radziwill说，他是塑料工业运动控制组的行业顾问西门子工业(格鲁吉亚诺)。“在那之后，你不需要对系统施加任何压力，这样电机就可以停止工作了。”在这里，他说，电液执行器可以提供巨大的好处。“我们已经计算出可以节约高达60%的能源。”

一个典型的系统的特点是装载机储液器和安装在液压执行器顶部的泵。运动控制的复杂性使电液作动器的控制更加精细。这种方法还允许用户使用更小的液压油储层。“通过制造混合动力系统，你可以获得更高的精度，但仍然可以获得液压的高力密度和冲击负载能力，”行业市场经理Michael Szesterniak说派克汉尼汾公司集团。机电自动化(欧文，宾夕法尼亚州)。这种封装往往比传统的液压缸大一些，但比纯机电解决方案小一些。代价是系统变得更加精确和一致。通过利用电机编码器或执行器前部的力传感器的反馈，设计可以提供高精度和良好的重复性。他们还提供机电轴系的灵活性，开关在运行类型的操作。

混合方法的另一个优点是它可以补偿不一致和性能。液压缸容易在密封件周围泄漏液体。随着时间的推移，这可能会改变反应。由电液执行器提供的增强控制可以很容易地补偿这种效果，使其对用户透明。

注塑机专业公司Häfner & Krullmann GmbH采用同步电机驱动的液压泵对其四台注塑机进行了改造(见图2)。这一改变使该公司能够使用一种燃油效率高的液压油。由于这种解决方案产生的热量比固定速度的版本少，它们也可以在较低的温度下运行，节省了冷却费用。

为了降低真空制造过程中的塑料制造成本，博世和西门子公司对传统和混合系统进行了比较。将液压注塑机改装为电动液压执行器，可在两周内将功率使用量从15千瓦减少至6千瓦。取消了油冷却器提供额外的节省。在每年6000小时的运行中，这种性能将节省54000千瓦时，每年节省大约8000美元。

好的，坏的，丑陋的
混合的方法是有用的，尽管不是普遍的完美。延迟可能是个问题。这些系统的一个重要设计考虑是将伺服电机尽可能地靠近气缸，这可以优化速度。

电液执行器的控制方面往往比标准液压要复杂一些，标准液压甚至可以手动操作。控制复杂性的程度取决于系统本身。对于一个或两个轴的电液运动，机器PLC通常可以管理任务。更高的轴数系统可能需要一个专用的运动控制器来完成工作。

与常规液压系统相比，该系统的资本支出更高，但运营成本的降低，特别是在能源更昂贵的地区，可以迅速获得投资回报。拉兹威尔说:“如果你看看节约的能源，在德国，你将在一到一年半的时间内收回投资。”

通常情况下，电液执行器不是万能的解决方案，但如果合适，则会带来很大的好处。Szesterniak说:“你可以将它们完全应用于那些机电系统还不能解决的需要更高力的地方。”