서보 드라이브 유압 장치용 솔루션 S700 시리즈

KOLLMORGEN

밸브 없는 전기 모터

KOLLMORGEN은 S700 시리즈, 서보 드라이브 유압 장치용 솔루션을 개발했다. 새로운 기술은 유압 장치와 관련된 높은 전력 밀도가 필요한 애플리케이션의 에너지 효율성을 향상시킨다. 다른 두 가지 이점은 제어 정밀도와 수명이다.

유압 애플리케이션을 위한 압력 및 흐름 볼륨 제어는 일반적으로 가변 변위 펌프(variable displacement pumps)의 도움으로 이루어진다. 표준 솔루션은 가변 변위 펌프를 구동하는 비교적 원시적인 비동기 모터를 사용한다. 설정 값의 준수를 보장하는 제어 시스템이 이 배열에 연결된다. 이 고전적인 설정은 압력 센서를 통해 그리고 광범위하게 정의된 제어 범위 내에서 압력 수준과 유속의 조절에 의해 제어된다. 단점은 에너지 효율 및 소음 방출로서, 비동기식 기계는 동기식 모터와 비교 할 때 많은 무효 전력과 더 많은 소음을 발생시킨다.

이와 반대로, KOLLMORGEN 솔루션은 밸브가 아닌 동기식 서보 모터의 속도 덕분에 유압 애플리케이션과 관련된 다양한 압력 및 유량 요구 사항에 대응한다. S700 서보 드라이브는 동기 서보 모터 및 고정 변위 펌프와 함께 두 가지 변수를 제어한다고 가정한다. 각 회전마다 동일한 볼륨을 제공한다. 결과적으로, 제어 목적을 위한 기준 변수는 속도만이 남는다.

서보 드라이브의 독립적인 압력 제어

S700 지능형 서보 인버터의 필드 버스 또는 아날로그 신호를 통해 연결된 제어 시스템은 서보 드라이브와 함께 압력 및 볼륨 값만 지정하고 속도를 통해 설정을 정확하게 준수한다.   KOLLMORGEN 개발 엔지니어 Georg Jaskowski는 "16 kHz의 샘플링 속도로 속도와 볼륨 목적에 이상적인 값을 제공하는 빠르고 정확한 속도 제어를 달성할 수 있다"고 설명했다. KOLLMORGEN의 S700 서보 드라이브에 있는 소프트웨어는 또한 펌프 속도가 높아 효율 보상이 가능하다. Georg Jaskowski는 “이것은 선형 보간에도 적용되며, 진동과 맥동을 큰 효과로 흡수한다.” 라고 덧붙였다. 또 다른 장점은 드라이브의 프로파일 또는 램프를 통해 목표 압력 및 볼륨 레벨을 저장하고 이를 즉시 제어 시스템에 액세스하여 사용할 수 있게 한다.

위의 혜택은 Hainzl이 플라스틱 가공에서 처리 기술에 이르기 까지 중소 규모의 전력 범위에서 완벽한 유압 솔루션을 엔지니어링 하는데 적용된다. Hainzl의 유체 기술 책임자 Peter Schrenk에 따르면 전기 유압의 이점은 실제로 1~20kW 범위에서 자체적으로 발생한다. 뿐만 아니라 중앙 집중식 시스템에서도 나타난다.

기술의 자체 비용은 곧 그 가치

Linz의 유체 전문가의 경험에 의하면, 서보 펌프의 추가 비용은 기존 기술과 비교하여 그 가치를 지닌다. Peter Schrenk는 “시스템에 제어 요소가 적어 복잡성을 줄일 수 있다. 이 기술은 더 조용한 드라이브 사용과 소음 방출을 75dB 미만으로 유지함으로써 우수한 작업 환경 공학을 제공한다. 소음은 생산 회사의 건강과 안전 측면에서 점점 더 중요한 문제가 되고 있다." 고 말했다.

전기 유압 장치의 주요 이점은 (공정 영역 내의 유압 장치가 중앙 장치에 의해 제공되는지 여부와 관련하여) 조금이라도 부족함이 없이 다양한 범위에서 적용 할 수 있다는 것이다. Peter Schrenk는 “우리는 유압 장치와 관련된 높은 출력 밀도를 보다 쉽게 이용할 수 있도록 하고 있다. 케이블은 유압 장치에 사용되는 압력 라인보다 배치가 더 쉽다. 소형 장치는 훨씬 적은 유압 오일로 작동하며 프로세스에 실제로 유압이 필요한 경우에만 작동한다. 반대로, 중앙 집중식 시스템은 항상 작동 압력을 유지해야 한다. 특히 유압 축이 시간 지연이 있는 그룹으로 작동하는 생산 공정에서 특히 그렇다. 그러나 KOLLMORGEN AKM 시리즈의 매우 역동적인 서보 모터 덕분에 전기 유압 장치는 처음부터 곧 바로 작동 할 수 있다.”고 설명했다.

이 설정은 대기 모드에서의 손실이 더 이상 문제가 되지 않기 때문에 에너지 효율이 향상된다. 이는 기계적 응력의 감소로 인해 오일의 노화가 더 느리기 때문에 유압 매체의 수명이 길어진다. 유지 보수 간격이 길어 운영 자재 비용이 절감되고 가용성이 향상된다. 유압 장치의 사용으로 인해 유체의 연장된 서비스 수명은 전반적인 전력 손실 감소를 통해 주변 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지한다. 그리고 ‘폐기물 열’의 감소는, 공정에서 온도 레벨 상승을 제어하거나 줄이는 측면에서 걱정할 필요가 없기 때문에 OEM 및 기계 운영자에게는 희소식이다. 또한 KOLLMORGEN의 매우 효율적인 AKM 서보 모터가 열 전력 손실을 낮게 유지하기 때문에 모터 측의 열 입력을 줄이는데 큰 도움이 된다. 동기 서보 모터도 별도의 팬이 없이 작동된다.

제동력을 받지 않는 유압 장치

열의 부정적인 영향은 유압 장치 자체가 제동력을 받는 경우에도 느낄 수 있다. KOLLMORGEN 기술은 물류 프로세스 내에 무거운 부품을 올리고 내리는 작업에도 사용된다. 중앙 집중식 유압 시스템을 사용하면 하강과정(lowering) 동안 생성된 운동 에너지는 열 형태의 오일을 통해서만 흡수될 수 있다. 그 결과는 이미 설명된 결과이며 기계의 전체 효율을 더욱 낮추는 추가적인 냉각 조치를 포함할 수도 있다. Hainzl은 “KOLLMORGEN과 공동으로 개발된 전기 유압 시스템을 통해 제동 에너지를 모터로 직접 전달할 수 있다.”고 설명했다.

자료 제공: KOLLMORGEN(www.kollmorgen.com)