当装配压力机供应商与制造商讨论其下次采购时，双方都关注一个问题:哪种类型和型号的压力机最适合当前的应用?Aries Engineering Corp.销售副总裁Mike Brieschke回忆说，2006年与汽车整车厂举行的两次这样的会议让这家供应商问了自己另一个问题:哪种类型的压力机最适合未来的组装?

“这两家制造商都来找我们，想看看我们能否设计出一种比油气压机更清洁的压机系统，”Brieschke解释说。“他们使用压力机安装衬套和火花塞管，以及各种小型组件。”

在接下来的几个月里，Aries开发了一个由标准直流电机驱动的线性驱动器原型。不幸的是，该单元未能提供所需的重复性，因此公司工程师用伺服电机重建了该单元。

该车型满足了汽车制造商的需求，最终演变为该公司最初的HyperCyl-EMA线性驱动器，于2010年推出。今天，Aries公司生产这种执行器的第五代版本，它被许多汽车制造商以及为国防部生产医疗设备、弹药和设备的公司使用。

在冲压应用中使用伺服驱动的线性驱动器是一种常见的做法，并且已经使用了近20年。作为一种低成本的伺服压力机系统的替代品，这些驱动器提供了许多相同的好处:精确的位置控制，重复性，能源效率，安静的操作和收集数据(力过距离)的可追溯性和过程控制。

紧迫的区别

在20世纪90年代早期伺服压力机进入市场之前，制造商依赖手动、气动和液压气动压力机数十年。尽管各个行业的公司仍在使用这些老式的印刷机来组装无数类型的产品，但它们在准确性、速度和数据反馈方面存在固有的局限性。相比之下，伺服压力机在这些领域表现突出。

Promess公司的总裁Glenn Nausley解释说:“伺服压力机比旧技术的压力机提供了更多的控制，它可以让你精确地监控整个冲压周期的力，无论是低量还是高量的应用。”

“当我们在1992年推出第一款车型时，目标是汽车行业，因为它需要高质量的大批量装配。最终，航空航天和医疗设备制造商尝试并批准了使用伺服压力机。在过去的五六年里，它们的使用已经开始渗透到电器和消费品等其他行业。伺服压力机的初始成本也有所下降，进一步增加了它们的吸引力。”

施密特科技公司(Schmidt Technology Corp.)北美销售经理戴夫·扎布罗斯基(Dave Zabrosky)说，制造商应该知道伺服驱动的线性驱动器和伺服压力机有不同的功能，这一点很重要。基本执行机构的特点是电机和齿轮/螺杆系统，用于零件定位或简单、轻便的压制操作。通常，它为用户提供对滑块位置和速度的闭环控制，并可以通过电机扭矩或外部安装的测压元件来测量力。

Zabrosky表示，高端伺服驱动器具有额外的机械部件，如行星滚柱丝杠主轴、集成测压元件、机械离合器和导向防旋转滑块。该单位的软件可以不同的新闻控制和监控。

伺服压力机具有与高端执行器相同的元素，但也包括主动电机冷却，信号放大器和专用软件控制器，以提供真正的力和位置闭环控制。压力机的机制和驱动因机型而异。机构类型包括滚珠丝杠，行星滚柱丝杠(用于更高的力)和齿轮齿条。压力机可以由伺服电机直接驱动，也可以通过齿轮箱驱动。

施密特提供伺服压力机系统，提供真正的闭环力控制、实时处理的高速数据传输以及系统、模具和零件压缩和松弛的动态补偿。它们还具有集成的过程数据采集板，以将电磁干扰的影响降至最低，并可容纳一个或多个外部传感器，以监控其他过程变量。

供应商提供几种尺寸的半自动和全自动伺服压力机。例如，Promess生产标准的、紧凑的、手持的和安装在机器人上的模型。标准的压力机产生0.2到1000千牛顿的力。制造商经常使用几个紧凑的模型，以执行同时压多个小组件。手持模型的重量只有20或30磅，但能分别产生1000或3000磅的力。

“机器人的压力机安装在臂端工具或机架上，”Nausley说由于机器人通常不足以在操作过程中按住压力机，因此它具有内置的硬挡块，允许用户将压力机负载返回到机架中。”

力和位置测量是伺服压力机的主要技术，这两项技术都在不断改进。例如，来自Kistler仪器公司的压力机可提供集成的压电或应变计力传感器。

根据Kistler部门销售经理Bill Taylor的说法，压电传感器是动态过程和低力要求的理想选择，比如当一个塑料部件被压入到位时的测量。这些传感器不需要外部激励就能工作，并且随时间和温度变化保持稳定。相比之下，应变传感器是静态或压持过程的首选。然而，如果选择不当，它们很容易受到冲击、周期性疲劳或永久性机械变形。

几个行业的制造商使用Kistler的NCFN伺服压力机(2153A型)，该压力机具有集成应变片力传感器，并产生从5到300千牛顿的合力。压力机的交流伺服电机由伺服放大器驱动，无论负载如何都提供恒定的速度。

汽车制造商尤其喜欢紧凑的NCFH压力机(2151B型)。有两种尺寸，它具有双量程压电力传感器，空心轴伺服电机和直接驱动，为短周期时间提供高动态。该压力机的受力范围可达60千牛顿，可垂直安装，也可水平安装。

在伺服压力机中最常用的位置测量技术是线性可变差动变压器(LVDTs)、增量编码器和绝对编码器。lvdt是最便宜的，并且提供低分辨率的信号。增量式编码器成本稍高一些，并根据轴的转动位移输出脉冲串。

Taylor说，绝对编码器提供了最好的分辨率、可重复性和精确定位。通过使用在旋转过程中不会重复的二进制模式，编码器可以确定相对于固定设备的精确角度旋转。

先进的力和位置测量功能，使伺服压力机生产高质量的组件，同时满足更严格的公差。Troy Waldherr，北美销售经理TOX-Pressotechnik他指出，福特使用伺服压力机为其2017款F-150卡车组装10速自动变速箱。根据Waldherr，压力机允许快速和准确的定位和安装的传动部件和组件。

“使用伺服压力机，每一个周期都能生产出精确的组件，这绝对是一个可以实现的目标，”瓦尔德赫尔说这些印刷机还使制造商能够不断提高产品质量。”

一年多以前，TOX-Pressotechnik重新设计了EQ-K和EX-K伺服压力机的机身和电机，以使它们更清洁、更高效。Waldherr说，汽车行业是这两个系列的大用户。EQ-K系列成本稍低，具有滚珠丝杠机构和提供压力从2到100千牛顿。EX-K型号的特点是行星滚柱螺杆，提供10到200千牛顿的力。

施密特的ElectricPress 343A配备了一个集成的测压元件，与该公司的PressControl 600协同工作，通过闭环位置和力控制来管理所有冲压件的运动。在过去的两年里，一家汽车零部件制造商已经使用了这种组合，连同机器人和半自动分度系统，在不超过指定的力水平的情况下精确地将销压入阀体。按下后，机器人取下组件，自动将其放入一个滑槽中，无论好坏。

仍然流行

在推出近25年后，伺服压力机仍然越来越受欢迎。在近年来使用伺服压力机的行业中，有消费电子、航空航天、白色家电、医疗、珠宝和电池制造商。

Nausley说，后者使用高压伺服压力机将化学品和粉末固定在电池外壳内，以确保两种材料固化到适当的密度。珠宝制造商使用低到中等压力的压力机来精确组装高价手表的齿轮。

消费类电子产品制造商根据应用情况使用高压或低压压力机。例如，公司使用高压压力机在PCB上安装具有高容量兼容引脚的连接器。

Brieschke表示:“由于伺服驱动器的灵活性，航空航天市场正在转向使用它们。”“一家西海岸制造商使用我们的HyperCyl-EMA执行器来组装尾臂和副翼连杆、机翼外壳、移动机翼组件的电缆以及各种非结构部件。”

HyperCyl EMA有滚柱螺杆和滚珠螺杆配置，额定载荷为1至230千牛顿，可重复性为0.0025毫米，ram速度高达每秒410毫米。当与可选的HyperView Press signature analysis（HyperView Press特征码分析）控制器配合使用时，执行器可执行精确的力距离监控、趋势分析、数据记录、过程能力和数据分析。

一家大型家电制造商使用执行器在其前置洗衣机的桶内安装轴承。驱动器被修改，使其主轴提供48英寸行程。

像伺服压力机这样的医疗设备制造商，因为他们能够精确控制和测量低至几磅的力水平。泰勒说，这些公司在组装各种塑料和金属产品时使用带有压电传感器的Kistler压力机，如吸入器、一次性物品和手术工具。

伺服压力机是理想的高混合操作-无论行业或产量。操作员可以在几分钟内更换工具并调用HMI上的程序来冲压不同的零件。或者，这些活动可以通过内联压机自动完成。

供应商已经采取了几个步骤来简化压力机安装和优化性能。一些压力机具有联合驱动和伺服电机，以缩小压力机的占地面积和限制其所需的布线。此外，伺服电机供应商还提供各种低成本(120美元左右)的可下载模块，使电机能够与任何PLC通信。

“客户总是想要更快的冲压速度，但他们需要了解伺服压力机如何正确地使用它，”泰勒说。考虑将轴承压入一个小壳体的例子。移动滑枕非常迅速地到达轴承是好的，但保持滑枕在那个速度插入轴承会损坏外壳。伺服的精确控制可以防止这种情况发生。”

能够收集更多数据对制造商来说同样重要。根据泰勒的说法，公司认为更多的数据更好地用于可追溯性目的。他们还希望在短期（轮班）和长期（逐年）对产品质量进行更准确的监控。

对制造商来说，把工厂改造成伺服压力机有时是一项挑战。Waldherr说，TOX有助于转变的一种方式是确保媒体的人机界面操作与装配线工人习惯的操作类似，包括使用象形文字而不是文字。他还建议对操作员、主管、工程师和OEM使用不同的密码，以确保每次应用都能正确设置按键设置。

Brieschke回忆起几年前的一个例子，当时一家重型汽车制造商终止了其伺服转换尝试，转而使用液压气动压力机。公司被伺服压力机吸引，因为他们的清洁操作，但两年之后，管理层意识到压力机提供了比实际需要更精确的控制。

白色家电和汽车制造商在广泛的应用中使用Promess的旋转机电组装压力机（REMAP）。其冲头可伸展、收缩和旋转，压力机可提供完全可编程、精确和独立的线性和旋转运动控制。

该公司确实提供了一个重新映射系统，该系统具有集成的力和扭矩传感器，以及两个伺服电机、前置放大器和伺服放大器。还包括运动控制软件和所有必需的驱动器、电子设备和电缆。