CN110612172A - 具有节能评估系统的压铸机 - Google Patents

Abstract

一种具有由换流器(300)驱动的电动机(39)的液压压铸机(1)，其设置有关于无换流器的压铸机的节能评估系统(400)。

Description

具有节能评估系统的压铸机

技术领域

本发明涉及一种液压驱动的压铸机，尤其是用于轻合金的压铸。特别地，本发明的目的是提供一种装备有节能评估系统的压铸机，该压铸机装备有用于驱动电动机的换流器，该电动机用于驱动液压泵。

背景技术

众所周知，这种机器在模具上工作，该模具由两个耦接的半模构成，形成与待制造的工件相对应的空腔，且这种机器包括模具关闭组件和注射组件，该注射组件配备有注射活塞以对注入模具的熔融金属进行加压。

为了驱动注射组件和关闭组件，也为了进一步的过程管理活动，提供了由许多阀门调节，并由液压泵供给的液压回路。

一些解决方案提供了由简单地连接到电网的电动机驱动的液压泵，而其它解决方案提供了由换流器驱动的电动机，这保证了取决于待执行的处理的参数的可观的能量节省和其它优点，这将在稍后讨论。

然而，通常，在安装了许多用于制造各种半成品的压铸机的制造公司中，并非所有的机器都提供为由换流器驱动。

在这种情况下，制造公司对优化可用机器的使用，尤其是优化能量消耗的需求是非常有感触的。然而，目前，在没有换流器的机器上而不是在具有换流器的机器上执行一些处理操作的选择受托于技术人员的经验。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有换流器的压铸机，该压铸机配备有用于评估与使用无换流器的压铸机相比在执行加工操作时实现的节能的系统。

这个目的通过根据权利要求1的压铸机来实现。从属权利要求描述了本发明的更多实施方式。

附图说明

从下面以非限制性实施例提供的、根据附图给出的描述中，将清楚根据本发明的压铸机的特征和优点，其中：

-图1示意性地示出了根据本发明的实施方式的压铸机；

-图2示出了图1的压铸机的注射组件的示意图；

-图3示出了根据本发明的实施方式的节能评估系统的示意图；

-图4示出了用于显示由评估系统提供的特征数据的图形界面；而且

图5示出了根据本发明的变型实施方式的压铸机的功能图。

具体实施方式

根据本发明的实施方式，压铸机1包括关闭组件500和注射组件10，关闭组件500用于关闭由模架502、504承载的半模，注射组件10包括注射活塞，注射活塞用于对浇注到通过半模的耦接而形成的模具中的熔融金属进行加压。

下面(图2)将通过实施例的方式描述注射组件的优选实施方式。

注射组件10包括注射活塞20，注射活塞20沿在首端22和相对的尾端24之间的平移轴线X延伸。注射活塞20可根据指令借助于液压驱动器沿所述平移轴线X平移。

注射组件10还具有主压力室26，主压力室26位于注射活塞20的上游，即注射活塞20的尾端24的上游，主压力室26用于容纳和用于加压流体，以便向外平移注射活塞20。

此外，喷射组件10包括主流体入口28和置于主流体入口28和主室26之间的截止阀102，截止阀102适于防止流体从主室26返回到主流体入口28。

例如，所述截止阀102根据以申请人名义的文献EP-A1-2942127中包含的教导而制成。

机器1还包括第一蓄能器30(其可以从例如包含加压氮气的相关气缸装载)，用于注射活塞20的运动回路。所述第一蓄能器30连接在主入口28的上游，并且比例进给阀104在所述蓄能器30和所述主入口28之间操作。

所述进给阀104是电子控制的，并且通过位置换能器204反馈驱动，该位置换能器204适于检测根据阀开度变化的信号。

主压力室26还连接到与排放件连接的注射排放件29，注射回流排放阀105沿着注射排放件29操作。

注射组件10还包括主背压室32，主背压室32位于注射活塞20的尾端24的下游，并连接到回流入口34以为注射活塞20的返回平移提供加压流体。

回流入口34在上游连接有泵进给装置36，液压泵38置于泵进给装置36的上游，液压泵38通常由电动机驱动。

优选地，注射组件10的泵38还供应关闭组件500的液压回路。

注射回路阀106布置在进给泵36和回流入口34之间。

此外，比例泵最大压力阀108设置成与泵进给装置36并联且与排放件连接，比例泵最大压力阀108被设置成用于调节泵出口38处的压力。

此外，主背压室32连接到与排放件连接的回流排放件40，沿着回流排放件40布置有比例注射排放阀112，比例注射排放阀112被电子地控制并且设置有适于根据所述阀的开度发射信号的位置换能器212。

此外，注射组件10包括压力倍增装置，该压力倍增装置适于将容纳在主室26中的流体的压力增加到高于由蓄能器30供应的压力。

所述倍增装置包括倍增器活塞42，所述倍增器活塞42沿着例如与注射活塞20的平移轴线X重合的倍增轴线Y、在首端44和相对的尾端46之间延伸，首端44适于在主室30中压缩运行。

倍增器活塞42可根据指令沿着倍增轴线Y平移。

压力倍增装置还包括在倍增器活塞42上游的次级压力室48和在次级室100上游的次级流体入口50，次级流体入口50是加压流体的入口。

机器1还包括第二蓄能器52(具有相关的再充满汽缸)，第二蓄能器52可连接到次级入口50，并且倍增器释放阀114放置在第二蓄能器52和次级入口50之间

次级压力室48还连接到与排放件连接的倍增器回流排放件54，沿着倍增器回流排放件54布置有倍增器回流排放阀116。

此外，倍增装置包括位于倍增器活塞42的尾端46下游的次级背压室56，次级背压室56可通过第二回流入口58连接到第二蓄能器52。

沿着所述第二回流入口58，在第二蓄能器52和次级背压室56之间，运行有主倍增器阀118，主倍增器阀118是可电子控制的且是成比例的，并且设置有适于根据阀的开度发射信号的位置换能器218。

最后，第一辅助部分60将倍增器回流排放阀116与主倍增器阀118连接并且放置到排放件，并且第二部分62将倍增器回流排放阀116与注射回流排放阀105连接。

此外，注射组件10包括：

-注射活塞位置传感器220，例如编码器，用于检测注射活塞20的位置；

-主背压室压力换能器232，用于检测主背压室32中的压力；

-主压力室压力换能器226，用以检测主压力室26中的压力；

-次级背压室压力换能器256，用以检测次级背压室56中的压力。

加工周期提供了通过关闭组件500关闭模具的步骤、通过浇注装置(例如，包括机器人)将熔融金属注入模具的步骤、通过注射组件10的注射步骤、通过关闭组件500的模具打开步骤，以及通过注射组件10的液压回路在蓄能器中重新加注机油的步骤。

注射步骤提供第一子步骤，其中注射活塞20以较小的速度前进，以允许熔融金属充满设置在模具中的辅助通道。

关于第一子步骤，为了受控地部分打开进给阀104，加压流体例如在150巴的公称压力下被输送至主入口28，且在打开主截止阀102后加压流体从主入口28到达主室30。

通过受控地打开注射排放阀112，主背压室32释放压力，使得主压力室30中的流体的作用和主背压室32中的流体的反作用以期望速度在注射活塞20上产生向外的推力。

随后，优选地，没有与前一步骤的中断，该方法提供第二子步骤，其中注射活塞20以比第一步骤的前进速度更高的速度前进。

对于第二子步骤，为了进一步受控地打开进给阀104，例如完全打开，加压流体以更大的流速被输送至主入口28，且在打开主截止阀102后加压流体从主入口28到达主室30。

此外，优选地，为了进一步受控地打开注射排放阀112，主背压室32释放压力，使得主室30中的流体的作用和主背压室32中的流体的反作用以期望的高速在注射活塞20上产生向外的推力。

随后，优选地，没有与前一步骤的中断，注射步骤提供第三子步骤，其中注射活塞以几乎零速度动作，仅仅在熔融金属上施加提升的推力，以迫使目前处于凝固中的熔融金属抵消因冷却所带来的收缩。

关于第三子步骤，启动压力倍增装置。

特别地，加压流体被输送到次级入口50，并且在受控地打开倍增器释放阀114后，加压流体从次级入口50到达次级压力室48。次级背压室56以受控方式通过主倍增器阀118被供给加压流体，使得倍增器活塞42对存在于主压力室30中的流体施加推力作用，从而使流体的压力增加，例如高达500巴。

结果，对主入口40和主压力室30之间的压力差敏感的截止阀102逐渐进入关闭配置，使主入口40和主压力室30流体分离。

因此，主压力室30中的达到较高压力的流体，在注射活塞20上作用，使得所述活塞对模具中的金属施加期望的作用以抵消收缩。

完成第三子步骤之后，停用倍增装置；特别地，倍增器活塞42借助于供给到次级背压室56的加压流体和由于倍增器回流排放阀116的打开而与次级压力室48的排放件的连接来执行回流行程。

此外，注射活塞20借助于通过打开注射回流阀106经由回流入口34和进给泵36而供给到主背压室32的加压流体以及通过打开注射回流排放阀105而连接到主压力室30的排放件，来执行回流行程。

该机器1还包括管理装置，管理装置包括例如电子控制单元，或可编程PLC或微处理器，管理装置30在操作上连接到注射组件和关闭组件以便管理它们。

此外，机器1配备有用于控制电动机39的换流器300，即电子整流器-逆变器组件，该电子整流器-逆变器组件被供给交流电，并适于相对于输入电流改变交流电流输出的电压和频率，以修改电动机的工作参数。

换流器300明显地连接到电网302，优选地通过主开关304连接到电网302。

根据本发明的机器还包括用于节能的评估系统400。

所述评估系统400包括进给压力传感器402，即压力换能器，其被连接来检测位于泵38的进给处的流体的压力。

此外，评估系统400包括电子处理装置404，电子处理装置404包括例如可编程PLC或微处理器或电子控制单元，用于处理输入信号。

进给压力传感器402在操作上连接到处理装置404，以根据泵38的进给处的压力Pm来向处理装置404提供进给压力信号Spm。

评估系统400还包括电子消耗检测装置406，电子消耗检测装置406适于检测电动机39的瞬时能量消耗。

所述消耗检测装置406包括例如适于检测电动机所消耗的瞬时能量的万用表。

所述消耗检测装置406在操作上连接到处理装置404，以根据具有换流器的电动机所消耗的能量向处理装置404发送消耗信号Sc，并且所述消耗检测装置406例如在换流器300的上游(并且优选在主开关304的下游)在操作上连接到电网302，以用于检测具有换流器的机器的能耗。

评估系统400还包括存储装置408，其中存储了根据泵进给处的压力值的与由没有换流器的电动机吸收的功率Pa有关的消耗数据。

所述存储装置包括例如硬盘或RAM存储器或ROM存储器。

所述存储装置408在操作上连接到处理装置404，以使所述处理装置404能够获取根据泵的进给处的预定压力值的与不具有换流器的预定电动机所吸收的功率有关的瞬时吸收功率Pa*的值。

所述评估系统400还包括显示装置410，例如包括用于通过图形界面显示节能的监视器或显示器。

优选地，具有换流器的压铸机的用户首先会直接或间接地选择没有换流器的预定电动机，例如，对应于公司中可用的另一压铸机中的没有换流器的电动机。因此，对于存储装置408，保持选择没有换流器的预定电动机。

例如，通过选择与没有换流器的特定电动机相对应的压铸机模型，来间接地进行这种初始选择。

一旦已经设定了期望的加工操作，具有换流器的压铸机就根据前述步骤执行加工周期：关闭模具，将熔融金属倒入关闭的模具中，将金属注入模具中，打开模具，并再充入机油。

在加工周期期间，处理装置404以预定的时间间隔Δt，优选地连续地从进给压力传感器402获取与进给压力Pm相对应的进给压力信号Spm，并且从消耗检测装置406获取与消耗能量ΔEc相对应的消耗信号Sc。

此外，所述处理装置404在进给压力Pm下以所述时间间隔Δt从存储装置408获取与瞬时吸收功率Pa*相关的数据，该瞬时吸收功率Pa*与先前选择的无换流器的电动机所吸收的功率相关。

处理装置404根据瞬时吸收功率Pa*，根据以下公式计算在间隔Δt内无换流器的机器的估计的能量消耗ΔE*：

ΔE^*＝Pa^*×Δt。

对于整个周期或对于周期的前述步骤中的每一个步骤或对于所述步骤中的一个的子步骤，总的估计的消耗E*由整个周期或每个步骤或每个子步骤的时间间隔Δt中的当前估计消耗ΔE*的总和给出。

处理装置404向显示装置410提供与具有换流器的机器的实际能量消耗、整个周期和/或各个步骤和/或子步骤有关的数据，以及与无换流器的机器的估计消耗、整个周期和/或各个步骤和/或子步骤有关的数据。

例如，优选地，图形界面示出了在第N个周期内具有换流器的机器的实际消耗，和在整个周期内和/或在每个步骤中不具有换流器的机器的估计消耗(例如，在界面的上部)。

有利地，这种表示允许操作者评估是否可以在没有换流器的机器上执行相同的处理，从而可能接受有限的较高能耗。

此外，有利地，这种表示允许人们理解是否已经充分地校准了加工周期的所有步骤或者是否存在参数可以被改进的步骤，以便与没有换流器的机器相比实现更大的能量节省。

此外，优选地，图形界面表示对于机器执行的N个周期，具有换流器的机器的周期时间和实际能量消耗(例如，在界面的下部)。

有利地，这种表示允许操作者理解周期时间的变化是否可以带来节能方面的益处。

根据一个变型实施方式(图5)，机器1包括好几个液压泵，例如两个液压泵38a、38b，每个液压泵由相应的电动机39a、39b驱动，每一电动机由各自的换流器控制。

替代地，液压泵由换流器控制的单个电动机驱动。

根据进一步的实施方式，液压泵38a、38b供给关闭组件和注射组件的液压回路，并且单个压力换能器检测在泵38a、38b的进给处的流体的压力。

替代地，第一液压泵38a为关闭组件提供液压回路，第二液压泵38b为注射组件提供单独的液压回路。

这些变型和替代也包含在本发明的范围内。

创新地，根据本发明的压铸机使得参考现有技术所提及的要求被满足。

特别是，上述的节能评估系统能够客观地评价在不具有换流器的机器上而不是具有逆变器的机器上执行某些加工操作的可能性。

Claims (5)

1.一种具有换流器的压铸机，包括：

-注射组件(10)，所述注射组件(10)设置有用于对浇注到模具中的铸造金属进行加压的注射活塞(20)和用于驱动所述注射活塞(20)的液压回路；

-液压泵(38)，所述液压泵(38)用于通过进给管路来对所述液压回路进行供给；

-电动机(39)和换流器(300)，所述电动机(39)用于驱动所述液压泵以及所述换流器(300)用于驱动所述电动机；

-关于无换流器的压铸机的节能评估系统(400)，所述节能评估系统(400)包括：

a)进给压力传感器(402)，适于在时间间隔(Δt)内检测泵进给压力(Pm)；

b)消耗检测装置(406)，适于检测换流器(300)在所述时间间隔(Δt)内的实际能量消耗(ΔEc)；

c)存储装置(408)，其中存储有与在进给压力下由无换流器的电动机所吸收的功率有关的数据；

d)处理装置(404)，适于从所述进给压力传感器(402)获得所述进给压力(Pm)，并从所述存储装置(408)获得在预定进给压力(Pm)下无换流器的预定电动机的吸收功率(Pa*)，以计算在所述时间间隔内的估计能量消耗(ΔE^*＝Pa^*×Δt)；

e)显示装置(410)，用于显示由处理装置(404)获取的数据。

2.根据权利要求1所述的压铸机，其中，所述处理装置(404)计算在整个加工周期和/或所述周期的至少一个步骤和/或所述至少一个步骤的至少一个子步骤中，带换流器的压铸机的实际能量消耗(E_C＝∑ΔE_C)和无换流器的压铸机的估计功率消耗(E^*＝∑ΔE^*)。

3.根据权利要求1或2所述的压铸机，包括用于打开和关闭形成所述模具的半模的关闭组件(500)，所述关闭组件(500)由所述泵(38)来液压驱动。

4.根据权利要求1或2所述的压铸机，包括用于打开和关闭形成所述模具的半模的关闭组件(500)，所述关闭组件通过由所述电动机(39)驱动的附加液压泵(38b)来液压驱动。

5.根据权利要求1或2所述的压铸机，包括

-关闭组件(500)，用于打开和关闭构成所述模具的半模，所述关闭组件由附加液压泵(38b)液压驱动，所述附加液压泵由附加电动机(39b)驱动，所述附加电动机由附加换流器驱动；

-其中，附加进给压力传感器检测附加泵的进给处的压力；

-其中，附加消耗检测装置检测所述附加换流器的实际能量消耗；

-其中，所述处理装置(404)从所述附加进给压力传感器获取进给压力，从所述存储装置获取在所述预定进给压力下无换流器的预定附加电动机的吸收功率，并且计算所述时间间隔内的附加估计能量消耗。