PTC ASIA 2021 高新技术展区现场技术报告

产业机械用液压产品的最新技术

——据川崎精密机械商贸（上海）有限公司专家福本拓也报告整理

先介绍一下川崎重工业株式会社大概的情况，川崎重工开拓了船舶、铁道、飞机业务等广泛的事业领域，提供回应世界上人类的多样性需求的产品和服务。本次承担本报告的是精密机器·机器人公司，本公司设有精密机械事业部和机器人事业部。精密机械事业部主要负责建设机械、产业机械以及船舶用的液压产品的制造。机器人事业部负责制造产业机械用机器人，提供面向以汽车领域、电机·电子领域为首的各种各样领域的机器人。

精密机械事业部的主要业务领域

◆液压挖掘机用液压件产品

面向液压挖掘机的产品从泵、马达、多路阀等关键零部件开始、到包括控制器在内的控制系统、获得了大量用户的好评（见图1）。

图1 液压挖掘机用液压件产品

◆移动式工程机械用液压件产品

挖掘机以外的面向建设机械·产业车辆用的产品也倾力而为，拥有广泛的各种用途的泵·马达·多路阀、大量销售以HST系统为首、直至电气控制机器的新产品（见图2）。

图2 移动式工程机械用液压件产品

◆工业用液压装置（工业机器产品）

另外，一般产业机械用途的锻压冲床、屏蔽机械、疏浚船上大量地采用了本公司生产的液压机械·单元组件产品。特别是在锻压冲床上、由液压驱动和电动驱动组合控制液压泵输出流量的液压泵转速控制系统“环保伺服器”是本公司的主力产品（见图3）。

图3 工业用液压装置

◆船舶用装置（船舶用产品）

船用产品方面，提供面向甲板机械的起锚机、系泊绞车、起货绞车、并与电动液压舵机、泵单元组件一起销售。特别是舵机，是世界顶级的产品。

产业机械用液压产品

下面介绍产业机械用液压产品中两种比较瞩目的产品及新技术相关。

◆主泵转速控制介绍

所谓的主泵转速控制系统是由伺服控制器根据机械动作控制，定位转速，去输出与机械动作相对应的必要的动力。这样就可以输出最小动力，实现节能。而原来的系统，泵是以一定流量输出、由阀控制必要的流量。泵常以最大动力输出，造成多余的能量损失（见图4）。

图4 主泵转速控制

为实现精细的泵转速控制、在环保伺服器上采用了高圧、大流量、高効率的柱塞泵（见图5）。泵阵容里排量最大达500cc，最高压力40MPa。环保伺服器上搭载的泵能够实现大、小两段排量的切换。由于高压时可切换到小排量降低了必要的扭矩、从而能够实现电动机的功率最小化。

图5 环保伺服器用泵

环保伺服器的泵原理有开式、闭式两种规格。在多执行机构构成的开式回路中有压力、速度控制两种。在双向液压缸等执行机构的1对1构成的闭式回路中，以位置、压力、速度控制。在有大腔、小腔面积差的执行机构以1対1构成的闭式回路中，以实现位置、压力、速度的控制。

在本公司也有用于控制环保伺服器的控制器，能够实现执行机构的位置/压力、执行机构的流量的高精度控制。

◆节能液压单元

接下来、介绍一体化了的环保伺服器和油箱、阀块组成的节能省油的环保伺服总成。在以环保伺服器特长的省油、高效率之上，因油箱是加压密闭油箱而大幅削减了油箱容量、并实现了防止污染侵入。环保伺服总成因降低了电力消耗、减少CO2排放，为环境压力的减轻做出贡献。

根据功能，环保伺服总成分为二种：简易式环保伺服系统和全功能先进式环保伺服系统（见图6）。简易式环保伺服系统是开式泵和电动逆变马达组合起来控制流量、压力的节能单元。全功能先进式环保伺服系统是双向转动闭式泵和伺服马达组成的高性能节能单元，在简易式环保伺服系统的基础上，能够提供实现高精度化位置控制和高循环周期的设备。

图6 二种环保伺服总成

简易式环保伺服系统马达功率是11kW、15kW，泵的最大流量是140L/min、240L/min两种。全功能先进式环保伺服系统马达功率是7kW、11kW、15kW，泵的最大流量80L/min、140L/min、180L/min三种。最高使用圧力全都能达到32MPa。

环保伺服器和环保伺服器总成广泛应用在冲压机械、炼铁机械、试验机、电力设备等领域。节能效果因使用对象、机械的运转条件而有一定差异，比如在冲压机械上能够降低原来单元60%的消耗电力、在产业机械（试验机）上降低70％的消耗电力。并且可实现机械减速时的再生动力的回收（见图7）。

图7 二种环保伺服总成的应用效果

在环保伺服总成中采用密闭加压油箱以降低油箱油量。从效果上看与原来的单元相比实现了降低最大95％的油箱容量。另，与之相应，也实现了安装面积的空间节省化。

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