CN104057591B - 用于成型机的供能装置、成型机以及运行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于成型机的供能装置，其包括：中间回路(2)，所述中间回路能与成型机的至少一个驱动装置(3)连接和适用于向所述至少一个驱动装置(3)供应电能；与中间回路(2)连接的供能模块(4)；与中间回路(2)连接的蓄能器(5)；以及用于调节蓄能器(5)的能量含量的调节装置(8)。蓄能器(5)能借助调节装置(8)调节，使得蓄能器(5)的能量含量不离开这样一个范围，即在所述范围中蓄能器(5)的功率接收和/或功率输出基本上是恒定的。本发明还涉及包括这样的供能装置的成型机以及相应的运行方法。

Description

用于成型机的供能装置、成型机以及运行方法
技术领域
本发明涉及一种用于成型机的供能装置，一种包括这样的供能装置的成型机，以及一种用于运行这样的供能装置或成型机的方法。
背景技术
在这里成型机可以理解为注射成型机、注塑压力机、压制机以及尤其是立式压力机和类似的机器。为了简单起见在以下通常涉及注射成型机，但是并非局限于此，这是因为相关的说明也适用于其它成型机。
同类型的供能装置通常用于向注射成型机的电驱动装置——例如闭合驱动装置和注射驱动装置提供电能。所述闭合驱动装置和注射驱动装置具有中间回路，供能模块与所述中间回路连接。所述供能模块与供能网络连接并负责从供能网络将正确的电压被馈入中间回路。
所涉及的注射成型机的驱动装置然后与中间回路连接并从中获得其电能。
因为供能网络在一般情况下提供交流电压并且因为在中间回路中常常以直流电压为主导，因此在大多情况下供能模块包含整流器。如果供能网络已经提供期望的电流类型(直流电或交流电，期望的电压)，则按照最简单的实施方式供能模块只包含供能网络与中间回路之间的连接线。
如上所述，在注射成型机中最常见的中间回路的结构形式是一种直流电压中间回路。在现有技术中所述直流电压中间回路基本上是由并联连接的电容组成。但是在同类型的供能装置中完全也可以使用其它的中间回路结构形式。
已知除了注射成型机的驱动装置还将蓄能器与中间回路连接，见US6,333,611B1。例如从WO2005/110711A1中也已知，将所述蓄能器设计为包括驱动装置的飞轮，其中将能量存储为旋转的飞轮的动能。
这使得能够将从电驱动装置回归的能量存储在蓄能器中并且在以后重新使用。例如如果需要制动一个部件，则电驱动装置可以充当发电机，将能量输出给蓄能器并且此外可以使用该能量来加速所述驱动装置和任一其它驱动装置。
同类型的能源供应的缺点是，在中间回路中出现例如相当高的中间回路电压的和中间回路中的电流强度的波动和峰值。其中的原因在于，在注射成型机中不仅可以传输特别高的也可以传输特别小的能量。通常在短的时间上特别高的能量被从中间回路中导出，而在随后的时间内发生这种情况的概率极低。
单是导入对中间回路的调节不足以进行补救，因为难以对注射成型机的驱动装置进行调节以使得出现的峰值和波动根本性地受到抑制。通常应用在注射成型机中的驱动装置对此反应过于缓慢或在对应时间点不能使用存在的能量。
所讨论的中间回路内的波动和峰值会导致，必须提供大规模的过载保护装置，这当然对成本效益不利。
发明内容
本发明的任务是，提供一种用于成型机的供能装置，所述供能装置与现有技术相比较在中间回路中具有较低的波动。
该任务是通过一种用于成型机的供能装置解决，其包括：
-中间回路，所述中间回路能与成型机的至少一个驱动装置连接和适用于向所述至少一个驱动装置供应电能；
-与中间回路连接的供能模块；
-与中间回路连接的蓄能器；以及
-用于调节蓄能器的能量含量的调节装置；
其特征在于，蓄能器能借助调节装置调节，使得蓄能器的能量含量不离开这样一个范围，即在所述范围中蓄能器的功率接收和/或功率输出基本上是恒定的。
由于蓄能器是可以借助调节装置如是地调节的，使得蓄能器的能源含量不离开这样一个范围，即在所述范围中蓄能器的功率接收和/或功率输出基本上是恒定的，因此在中间回路中出现的波动可以更好地得到均衡。换言之，由于蓄能器永远不会比其离开最佳范围时输出或消耗更多的能量，蓄能器因此受到很好的控制并且由此允许精确地补偿中间回路中的波动和峰值。
此外这会导致，可以将供能模块的尺寸定得较小，这是因为所述供能模块只还是较少地受到负载，由此当然会导致节省费用。
本发明可以应用在所有类型的成型机中。
通过蓄能器具有飞轮和用于加速和延缓飞轮的蓄能器驱动装置并且飞轮的转速是可以调节的，使得转速不离开这样一个范围，即在所述范围中蓄能器驱动装置的功率接收和/或功率输出基本上是恒定的，可以实现具有恒定功率接收和恒定功率输出的宽范围的蓄能器的特别简单的结构形式。
其中对于一种特别简单的结构形式可以规定，蓄能器驱动装置形成为电驱动装置，其中优选飞轮形成为蓄能器驱动装置的转子。
在一个优选的实施方式中中间回路形成为直流电压中间回路，就是说中间回路具有电容器，供能模块、蓄能器以及所述至少一个驱动装置与所述电容器并联连接，其中最理想的是直流电压处于电容器上。在按照本发明的供能装置中电容器的电容的规格可以设计得比在现有技术中小许多，这是因为基于比较容易的可调节性只有很少的能量必须被存储于中间回路本身之中。甚至可以不安装电容器，因为由中间回路的电线形成的电容可能是足够的。
由于中间回路中的中间回路电压是可以调节的，可以在中间回路中生成特别稳定的情况。当中间回路电压可以调节到的中间回路额定电压基本上是恒定的时候，这尤其适用。
尤其是在所述至少一个驱动装置被供应交流电压时可以规定，通过所述至少一个驱动装置经由驱动装置供能模块调节中间回路与所述至少一个驱动装置之间的连接，所述驱动装置供能模块优选拥有用于使直流电压逆变的装置。
此外优选规定这样一种实施方式，在所述实施方式中存在于中间回路和/或蓄能器中的多余的电能可以通过供能模块回馈给供能网络。蓄能器中的能量含量的调节由此变得更容易，这是因为在能量含量暂时特别高而所述能量又不被驱动装置需要的情况下，所述能量可以被输出给供能网络。
在这里尤其优选这样一种实施方式，在所述实施方式中在供能模块内存在整流器，所述整流器将供能网络的交流电压转换成中间回路的直流电压，以及存在逆变器，所述逆变器在回馈的情况下将中间回路的直流电压转换成供能网络的交流电压。
此外可以规定，供能模块具有电源滤波扼流圈和/或电源滤波器，用于降低回馈给供能网络的电流中的不期望的振荡。
对于包括按照本发明的供能装置的注射成型机也要求保护，其中中间回路与至少一个驱动装置相连接。
尤其优选这样一种实施方式，在所述实施方式中注射成型机形成为电气注射成型机，就是说，所述至少一个驱动装置形成为电驱动装置。所述驱动装置的最重要的示例为闭合单元的闭合驱动装置以及注射单元的注射驱动装置。另一个示例为注射成型模具上的顶出装置的驱动装置。
此外也要求保护用于运行按照本发明的供能装置的方法以及用于运行包括按照本发明的供能装置的注射成型机的方法，其中在注射成型循环之前给蓄能器充电，使得蓄能器的能量处于这样一个范围，即在所述范围中蓄能器接收或输出恒定的功率。
优选规定，在注射成型循环过程中向所述至少一个驱动装置供应的能量部分地是由蓄能器提供和/或在注射成型循环过程中从所述至少一个驱动装置回归的能量部分地被提供给蓄能器。这使得能够最佳地确定蓄能器的尺寸，就是说将蓄能器的尺寸定得尽可能小地，这可有助于降低成本。当然也可以毫无问题地考虑，向驱动装置或由驱动装置提供的能量可以完全由蓄能器提供或接收。
附图说明
借助附图以及结合附图的说明得出本发明的其它优点和细节。附图如下：
图1显示按照本发明的供能装置的电路示意图，
图2a示例性显示中间回路与至少一个驱动装置之间的几个能量传输过程，
图2b显示在能源传输过程中出现的不同量的能量，
图3显示功率特性曲线以及存储的飞轮的动能与转速的相关性。
具体实施方式
在附图1中示出的按照本发明的供能装置的电路图首先显示中间回路2及其电容器18。供能模块4以及两个驱动装置供能模块9与电容器18并联连接，其中驱动装置供能模块9为电驱动装置3提供交流电压。调节装置8以及中间回路电压调节装置17自然可以位于一个部件内并且在现代的注射成型机中通常被集成在机器控制器内。
此外蓄能器5与电容器18并联连接。蓄能器5拥有飞轮6，所述飞轮形成为蓄能器驱动装置7的转子。蓄能器驱动装置7在这种情况下是异步电机，由此在一定的转速U时功率接收和/或功率输出基本上是相同的。
此外蓄能器5具有调节装置8，所述调节装置将飞轮的转速U保持在这样一个范围内，在所述范围中蓄能器驱动装置7的功率输出是恒定的。其中转速U是通过蓄能器驱动装置7上的旋转传感器19测量。
供能模块4是通过触点L1、L2、L3和PE与供能网络连接并且一方面具有整流器11，所述整流器将供能网络的交流电压转换成用于中间回路2的直流电压，以及供能模块具有与之并联的逆变器14，所述逆变器将中间回路2的直流电压转换成用于供能网络的交流电压。当然无论是整流器11还是逆变器14都可以这样地形成，使得在对应地设想的方向的反向只有特别低的能量能够流动。
供能模块4此外拥有电源滤波扼流圈，所述电源滤波扼流圈将在逆变器14之后出现的包括对于供能网络过高的频率的振荡转换成较低频率的振荡。此外还设置有电源滤波器13，所述电源滤波器将其它的含有不期望的频率的振荡滤出。最后供能模块4具有物理开关15，所述开关是为像在注射成型机中一样也出现相对高的电压和电流的设备而设置。
中间回路电压u是借助中间回路调节装置17调节。其中瞬态的中间回路电压u是通过电压测量仪16测取并通知给中间回路调节装置17。此外所述电压测量仪与调节装置8，驱动装置供能模块9，整流器11以及逆变器14相连接。由此使得中间回路调节装置17能够将不同的能流(供能网络L1、L2、L3、PE、蓄能器5以及驱动装置3)平衡，使得中间回路2中的直流电压恒定地处于优选的750伏特。
附图2a示范性显示九个从中间回路2到驱动装置3的能量传输E1～E9。同时在附图2b中针对每一个能量传输E1～E9示出蓄能器5的能量含量Ekin(分别为左侧的条形图)，蓄能器5接收的能量Et(分别为中间的条形图)以及回馈给电网的能量ENetz(分别为右侧的条形图)。从驱动装置3回归的能量以及从供能网络获取的能量分别通过相应的负值表示。
通过准确地调节通过本发明实现的中间回路电压，可以相应地将供能模块的尺寸确定得较小。附图2a中(在两个方向)画出了最大允许功率PVM用于与在注射成型过程中由驱动装置3抽取的功率相比较。如果没有准确地调节中间回路，供能模块4的尺寸自然也必须设计得明显较大，以便所述供能模块能够均衡峰值。
如果使用异步电机的转子作为飞轮6，则产生蓄能器驱动装置7的恒定功率的相对宽的范围。这在附图3中示出。此外除了与转速U相关的功率P还画出了动能Ekin，所述动能在一定的转速时被存储在蓄能器5内。
蓄能器驱动装置7具有恒定的功率接收和/或功率输出P的转速U的范围可以是每分钟1000转～每分钟6000转，优选每分钟2000转～每分钟5000转和尤其优选每分钟2800转～每分钟4600转。
本发明并不局限于在这里所示的实施方式。因此蓄能器不必具有飞轮。例如包括恒定的功率接收和功率输出的蓄能器可以通过存储电能或液压能实现。

Claims (20)

1.用于成型机的供能装置，其包括：
-中间回路(2)，所述中间回路能与成型机的至少一个驱动装置(3)连接和适用于向所述至少一个驱动装置(3)供应电能；
-与中间回路(2)连接的供能模块(4)；
-与中间回路(2)连接的蓄能器(5)；以及
-用于调节蓄能器(5)的能量含量(Ekin)的调节装置(8)；
其特征在于，蓄能器(5)能借助调节装置(8)调节，使得蓄能器(5)的能量含量(Ekin)不离开这样一个范围，即在所述范围中蓄能器(5)的功率接收(P)和/或功率输出(P)基本上是恒定的。
2.根据权利要求1所述的供能装置，其特征在于，蓄能器(5)具有飞轮(6)和用于加速和延缓飞轮(6)的蓄能器驱动装置(7)，并且飞轮(6)的转速(U)能被调节，使得转速(U)不离开这样一个范围，即在所述范围中蓄能器驱动装置(7)的功率接收(P)和/或功率输出(P)基本上是恒定的。
3.根据权利要求2所述的供能装置，其特征在于，蓄能器驱动装置(7)形成为异步电机。
4.根据权利要求2所述的供能装置，其特征在于，蓄能器驱动装置(7)形成为电驱动装置。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的供能装置，其特征在于，中间回路(2)形成为直流电压中间回路。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的供能装置，其特征在于，中间回路(2)中的中间回路电压(u)是可调节的。
7.根据权利要求6所述的供能装置，其特征在于，中间回路电压(u)能调节到基本上是恒定的中间回路额定电压。
8.根据权利要求1～4中任一项所述的供能装置，其特征在于，设置至少一个用于向所述至少一个驱动装置(3)供应至少一个驱动装置交流电压的驱动装置供能模块(9)，用于将中间回路(2)与所述至少一个驱动装置(3)相连接。
9.根据权利要求1～4中任一项所述的供能装置，其特征在于，供能模块(4)与供能网络连接并且具有用于将供能网络的电源电压整流的整流器(11)。
10.根据权利要求1～4中任一项所述的供能装置，其特征在于，存在于中间回路(2)和/或蓄能器(5)中的多余的电能能通过供能模块(4)回馈给供能网络。
11.根据权利要求10所述的供能装置，其特征在于，供能模块(4)具有电源滤波扼流圈(12)和/或电源滤波器(13)，用于降低回馈给供能网络的电流中的不期望的振荡。
12.根据权利要求1～4中任一项所述的供能装置，其特征在于，成型机是注射成型机。
13.根据权利要求4所述的供能装置，其特征在于，飞轮(6)形成为蓄能器驱动装置(7)的转子。
14.包括根据权利要求1～13中任一项所述的供能装置的成型机，其特征在于，中间回路(2)与所述至少一个驱动装置(3)连接。
15.根据权利要求14所述的成型机，其特征在于，所述至少一个驱动装置(3)形成为电驱动装置。
16.根据权利要求14所述的成型机，其特征在于，所述至少一个驱动装置(3)包括闭合驱动装置和/或注射驱动装置。
17.根据权利要求15所述的成型机，其特征在于，所述至少一个驱动装置(3)包括闭合驱动装置和/或注射驱动装置。
18.根据权利要求14～17中任一项所述的成型机，其特征在于，成型机是注射成型机。
19.用于运行根据权利要求1～13中任一项所述的供能装置或根据权利要求14～18中任一项所述的成型机的方法，其特征在于，在注射成型循环之前给蓄能器(5)充电，使得蓄能器(5)的能量含量(Ekin)处于这样一个范围，即在所述范围中由蓄能器(5)接收或输出恒定的功率(P)。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，在注射成型循环过程中向所述至少一个驱动装置(3)供应的能量部分地由蓄能器(5)提供和/或在注射成型循环过程中从所述至少一个驱动装置(3)返回的能量部分地提供给蓄能器(5)。
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