Albert 三合一伺服集成包装机：巴西包装加工商如何减少机器占地面积和布线时间

巴西是世界第九大塑料市场，每年消耗650万吨树脂，其中包装约占总消耗量的42%。圣保罗州的包装加工行业拥有约2800台注塑机，锁模力从80吨到1200吨不等，服务于食品、饮料、个人护理和工业包装等终端市场。为这些加工商提供设备的制造商历来采用标准的“分布式”液压驱动架构：一个独立的伺服电机、一个独立的驱动柜（安装在机器机架上或作为独立外壳）以及一个独立的齿轮泵，它们通过柔性联轴器和钟形罩连接。这种配置虽然可行，但占用空间大，每台机器的驱动器和电机之间需要40-60米的电线，并且在每个连接点（联轴器、接线端子和外壳冷却风扇）都存在故障点。

我们VICKS生产的Albert 3合1伺服集成机，通过集成伺服电机转子、驱动电子元件和……，消除了分布式架构。 内齿轮泵 整个组件集成在一个同轴壳体中。22 kW 型号的组件长度为 850 毫米，可直接安装到注塑机的液压歧管上——无需单独的机柜、电机驱动电缆线束或耦合对准程序。本文介绍了该集成方案在巴西三家包装加工厂的实际应用效果。

有关 Albert 三合一设备的详细技术规格，请参见： Albert 三合一产品页面为了更广泛的活动范围 控制解决方案， 这集成式电液伺服单元页面 涵盖其他配置。

转换器 A — 650 吨 PET 瓶坯机占地面积减少 45%

Converter A 是一家位于圣保罗州容迪亚伊的包装加工厂，生产用于巴西饮料瓶装行业的 PET 瓶坯。该工厂拥有 18 台注塑机，其中 4 台的吨位在 600 至 800 吨之间。2025 年第一季度，该工厂更换了一台 37 千瓦的注塑机。 标准伺服电机 +驱动柜+外部齿轮泵组件，安装在650吨的机器上，配备一台Albert 3合1单元（泵轴功率相当于30千瓦，内部齿轮泵排量与预成型模具循环要求相匹配）。

经过6个月的生产，测量结果显示：机器占地面积从13.5平方米（机器+独立驱动柜+电缆桥架）减少到8.1平方米，减少了40%。被移除的驱动柜（1200×800×400毫米）原本安装在机器底座旁边的地面上，占用了之前用于放置预成型件料箱的空间。液压驱动系统的布线时间从62小时（电机电源线、编码器电缆、制动器电缆、驱动柜电源线、热敏电阻电缆——所有电缆均通过最小弯曲半径为65毫米的电缆桥架布线）减少到6小时（一根电源线连接到Albert单元，一根CANopen通信电缆连接到机器）。 机器控制器维护团队报告称，第一个故障事件（CANopen 总线上的通信故障）通过更换一根 3 米长的 CAN 电缆得到解决——20 分钟即可修复，而之前的系统诊断则需要 3 小时。

六个月期间的能耗数据显示：Albert 三合一机组的能耗为 187 兆瓦时，而同期旧系统的能耗为 212 兆瓦时，降幅达 12%。这一改进主要归功于两方面：Albert 机组采用的内置齿轮泵容积效率高达 96%，而其替代的外置齿轮泵容积效率仅为 88%（内置齿轮泵更小的内部间隙降低了滑差）；此外，直接集成消除了联轴器造成的机械损耗（占电机功率的 2% 至 3%）。

转换器 B — 280 吨薄壁包装机布线量减少 60%

B 加工中心主要生产薄壁包装产品，例如人造黄油桶、冰淇淋盒和酸奶罐，采用锁模力为 280 吨、干燥周期为 2.5 秒的高速注塑机。位于圣保罗州因达亚图巴的这家工厂分阶段改造了 5 台注塑机（均为 280 吨，均用于生产薄壁 PP 产品），从 2024 年 9 月到 2025 年 3 月分阶段完成，全部改造项目均配备了 Albert 三合一注塑单元。

减少布线是本次升级的主要指标。在原有配置中，每台机器需要：25米4芯×6mm²电机电源线（从驱动柜到电机）、15米4芯×0.5mm²屏蔽编码器电缆、10米2芯×1.5mm²制动电缆、8米4芯×2.5mm²驱动柜主电源线以及5米接地电缆——每台机器共计63米电缆，5台机器总计315米。而在Albert三合一配置中，每台机器只需一根4芯×2.5mm²主电源线（12米）和一根2芯屏蔽CANopen电缆（12米）——每台机器共计24米×5=120米。仅电缆材料成本一项，5台机器的升级就节省了8600雷亚尔（约合1550美元）。

布线工时从每台机器 68 小时降至每台机器 14 小时，减少了 79%。电气承包商的首席电工报告说，Albert 三合一装置是“我 22 年来做过的最简单的伺服驱动器安装——无需安装驱动柜，无需在接线盒中连接电机电缆，也无需进行联轴器对准。” Albert 三合一装置运行前 6 个月的维护呼叫率为每台机器每月 0.3 次，而之前的分布式系统为每台机器每月 1.1 次——非计划维护事件减少了 73%。

为什么内啮合齿轮泵对包装应用至关重要

Albert 3合1单元中的内啮合齿轮泵值得特别探讨，因为巴西包装行业生产周期短，泵在高温油压下发生气蚀是一个反复出现的问题。此前，加工商使用的外啮合齿轮泵的典型容积效率曲线显示，其容积效率在40°C（新油，清洁滤芯）时为92%，而在55°C（连续高速循环4小时后的工作温度）时则降至78%。Albert单元中的内啮合齿轮泵在35°C至65°C的温度范围内均能保持94%至96%的容积效率，这得益于其内部齿轮设计具有更大的齿接触面积，并通过月牙形密封实现了更小的内部间隙补偿。对于一台运行周期为2.5秒的薄壁包装机而言，如此高的容积效率意味着泵的排量设计非常精准——机器无需延长注射停留时间来补偿液压油在生产过程中升温引起的泵滑移。

为了确保控制系统的兼容性，Albert 单元通过 CANopen 与机器控制器无缝集成——CANopen 也是机器 PLC 使用的现场总线协议。最初为此应用指定的 Keba 计算机控制器的详细信息请参见[此处]。 Keba电脑产品页面有关全电动注塑成型方案，请参见…… 全电动IMM产品页面。

转换器 C — 多层工厂中的重量和安装物流

C 加工中心位于圣保罗州圣贝尔纳多-杜坎普市的一座多层工厂内，是一家包装加工企业。该工厂一层设有 11 台注塑机（安装在承重 1200 kg/m² 的钢筋混凝土楼板上），二层设有 5 台注塑机（安装在承重 750 kg/m² 的钢结构夹层上）。液压驱动组件的重量是二层注塑机的关键限制因素——原有的分布式系统（37 kW 电机 + 驱动柜 + 柔性联轴器 + 钟形罩 + 齿轮泵）重达 420 kg。而 Albert 三合一单元在相同功率下仅重 185 kg，重量减轻了 56%。

重量减轻使得加工厂能够在二楼夹层安装3台额外的配备Albert系统的机器，而无需进行结构加固（原计划需要钢梁加固，费用为18万雷亚尔）。安装物流也得到了改进：一台Albert三合一设备只需两名技术人员和一辆托盘搬运车即可吊装到位，而之前的分布式系统则需要一台2吨起重机、三名技术人员，并且需要4个小时才能完成组装和校准。从设备到达机器底座到安装到歧管模块并连接到机器电源，仅用了45分钟。

适用于低扭矩密度应用的ABT伺服电机型号已在以下文件中介绍： ABT伺服电机产品页面对于空间限制较少的直驱应用，请参阅…… 直驱伺服电机页面。

液压油温度降低——一项意想不到的好处

所有三家变流器工厂都报告了一项意想不到的运行效益：液压油工作温度降低。A 变流器工厂报告称，在安装 Albert 三合一装置后，650 吨级机器油箱内的油温从平均 52°C 降至 44°C，降低了 8°C。温度降低的原因在于取消了联轴器上的冷却风扇。在标准的分布式架构中，电机和泵之间的柔性联轴器会产生摩擦热（联轴器元件——Lovejoy 式爪式联轴器中的聚氨酯轮胎——会将 2-3% 的传输功率以热量的形式耗散）。驱动柜上的冷却风扇也会通过其排出的空气将热量传递到机器区域，从而提高油箱周围的环境温度。而使用 Albert 装置后，由于没有联轴器和柜内风扇，传动系统中的热量产生仅限于内部齿轮泵的滑动摩擦，这比联轴器的摩擦损失低 60-70%。

较低的油温带来了两项运行优势：A转换器的液压油保养周期从4000小时延长至6000小时（因为油的氧化速率会随着运行温度每降低10°C而减半），同时油冷却器回路的冷却水消耗量也从6.5升/分钟降至4.2升/分钟。在一个拥有18台注液机的工厂中，每年总共可节省57万升冷却水，从而降低了工厂的水处理成本和冷却塔循环水泵的电力负荷。

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