CN111516228A

CN111516228A - 运行成型机的方法和成型机

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Publication number: CN111516228A
Application number: CN201910101539.9A
Authority: CN
Inventors: M·奥托
Original assignee: Engel Machinery Shanghai Co Ltd
Current assignee: Engel Machinery Shanghai Co Ltd
Priority date: 2019-02-01
Filing date: 2019-02-01
Publication date: 2020-08-11
Anticipated expiration: 2039-02-01
Also published as: CN111516228B

Abstract

本发明涉及一种用于运行成型机的方法，其中成型机具有电动的第一驱动单元、电动液压的第二驱动单元和将这两个驱动单元连接的中间电路。在成型周期中在第一驱动单元(1)制动时释放动能，所释放的动能经由中间电路(3)传输给所述第二驱动单元(2)，并且将该传输的能量至少暂时地直接地无暂存地用于预加速第二驱动单元(2)。此外，本发明涉及一种成型机、特别是注塑机或压铸机，其包括电动的第一驱动单元、电动液压的第二驱动单元、将这两个驱动单元连接的中间电路以及用于控制或调节成型机的控制或调节单元。

Description

运行成型机的方法和成型机

技术领域

本发明涉及一种用于运行成型机的方法，其中成型机具有电动的第一驱动单元、电动液压的第二驱动单元和将这两个驱动单元连接的中间电路。此外，本发明涉及一种成型机、特别是注塑机或压铸机，其包括电动的第一驱动单元、电动液压的第二驱动单元、将这两个驱动单元连接的中间电路以及用于控制或调节成型机的控制或调节单元。

背景技术

在运行成型机时，通常需要大量能量来执行各种运动并且例如在闭合力施加时提供高的力。这通常也会导致多余的能量，其必须再次被消除。为了可以消除例如在电动伺服驱动器的情况下在制动过程中的这种多余的能量，通常使用制动电阻。过剩能量转化为热量并且因此被消除。

为了避免或至少减少这种能量浪费，已经存在存储多余能量的系统。

例如WO2011/072983A1公开了一种用于将在机床中回收的能量存储的方法和设备。在这种情况下，电能被引入中间电路中。多余的电能被转换成另一种形式的能量并存储在能量存储器中。具体而言，液压蓄能器或飞轮称为存储介质。虽然通过这种系统减少了能量浪费，但是必须有相对昂贵的部件用于存储和能量转换。

这类似地适用于EP 1753595B1。一般来说，该文献涉及注塑机的能量管理。在此提及，安装能量存储装置用于减少能量，其中存储的多余能量可用于注塑机的第一或第二装置。具体地，制动能量被馈送到能量存储装置中以供其他液压致动器使用，这使得可以放弃制动电阻。因此该系统也具有一定的能量优点，但结构相对复杂。

发明内容

因此，本发明的目的是提供与现有技术相比改进的方法或改进的成型机。特别是，应尽可能避免现有技术的缺点。因此，能量浪费和结构耗费应尽可能低。

这通过具有权利要求1的特征的方法实现。据此，本发明规定，在成型周期中在第一驱动单元制动时释放动能，所释放的动能经由中间电路传输给所述第二驱动单元，并且将该传输的能量至少暂时地直接地无暂存地用于预加速第二驱动单元。

因此，由电动的第一驱动单元释放的能量直接用于驱动电动液压的第二驱动单元。无需执行麻烦的暂存。暂存也会(特别是通过转换) 带来能量损失。相反，能量通过中间电路直接输送给第二驱动单元。换句话说，因此存在电动液压驱动单元的直接预加速，由此不存储能量用于以后调用，而是立即使用，以便后来或随后需要较少的能量。此外，这由此可以增加电动液压驱动单元的动态性。

在从属权利要求中叙述了本发明的优选实施例。

(电动或电动液压)驱动单元可以是成型机的注射单元的部分。然而优选规定，驱动单元是成型机的闭合单元的部分。特别是在这种闭合单元中出现高的力和需要高能量，这就是为什么特别是在闭合单元中针对性的且节能的能量管理有助于低得多的能耗。然而，不应排除闭合单元的驱动单元的能量直接用于注射单元的驱动单元(反之亦然)。

优选规定，通过所述第一驱动单元实施安装在夹模板上的成型工具的打开和闭合过程。因此，利用该第一驱动单元执行所谓的快速行程。

具体地，可以规定，在闭合过程结束时和在打开过程结束时实现第一驱动单元的制动。

对于第二驱动单元可以根据第一种变型规定，在将熔体注射到至少一个在成型工具内形成的模腔中时通过所述第二驱动单元向闭合的成型工具施加闭合力。优选地，第二驱动单元设计为电动液压的闭合力施加装置、例如压力垫。特别优选地规定，在闭合过程结束时的制动期间释放的动能用于第二驱动单元和建立闭合力。

根据第二(替代或附加)变型，对于第二驱动单元规定，顶料器通过第二驱动单元移动。优选该第二驱动单元设计为用于从成型工具中推出所生产的成型部件的顶料器。在此，优选规定，在打开过程结束时的制动期间释放的动能用于第二驱动单元和用于移动顶料器。具体地可以规定，(优选用作顶料器的)第二驱动单元设计为轴向活塞泵。

本发明的目的还通过具有权利要求10的特征的成型机来实现。据此根据本发明规定，这两个驱动单元通过中间电路至少暂时地直接地且在没有中间连接蓄能器的情况下彼此电连接或彼此可电连接，其中所述成型机能被控制或调节单元操控或调节成，使得第一驱动单元在成型周期中在制动时释放动能，所释放的动能能够经由中间电路被传输至所述第二驱动单元，并且所传输的能量能至少暂时地直接地无暂存地用于预加速第二驱动单元。

为了实现本发明，蓄能器不是必需的。然而，为了其他目的和功能，成型机可以具有蓄能器、优选为液压的蓄能器。该蓄能器根据构造也可以直接或间接与中间电路连接。

如果这样的蓄能器存在，则优选规定，控制或调节单元具有至少两种运行模式，在一个蓄能器运行模式中驱动单元能被操控或调节成，使得释放的能量(能被转换成液压压力或电能并且)能被存储在蓄能器中，并且在一个直接运行模式中蓄能器是被关断的，并且所述驱动单元能被操控或调节成，使得释放的动能能够经由中间电路被传输至所述第二驱动单元，并且所传输的能量能至少暂时地直接地不在蓄能器中暂存的情况下用于预加速第二驱动单元。换句话说，在根据本发明直接利用制动能量时，关断或绕开蓄能器。

本发明还可以以下的话描述：为了避免(例如通过制动电阻)消除能量，规定经由中间电路将过剩能量传输给另外的驱动单元(例如轴向活塞泵的驱动装置)并且将其预加速。因为在伺服驱动器(其形成第二驱动单元)中，由于能量原因，当不需要功率时电动机停止，所以这些电动机在生产周期中定期加速和减速。为了加速这些电动机和泵(转动惯量)需要一定量的能量，这降低了驱动器的整体效率。为了提高效率，使用另一个驱动单元(第一驱动单元)的制动能量用于使液压驱动器在实际运动发生之前不久已经具有转速。除了能量优势(需要较少的电网能量来加速转动惯量)之外，系统的动态性也提高了。虽然已经被驱动的轴向活塞泵仍然不提供输送量，但是建立了备用压力，从而有利于更快地摆动泵以进行实际运动。

附图说明

下面将借助于参考附图中示例性实施例的附图描述，更详细地解释本发明的进一步细节和优点。其中：

图1示意性地示出了具有打开的成型工具的成型机，

图2示意性地示出了闭合期间的成型机，

图3示意性地示出了在模具闭合时的成型机，

图4示意性地示出了在施加闭合力时的成型机，

图5示意性地示出了在模具再次打开时的成型机，

图6示意性地示出了在顶料器被操纵时的成型机，

图7是第一驱动单元的能耗的线图，并且

图8是电动液压的第二驱动单元的能耗和转速的线图。

具体实施方式

在图1中，以侧视图示意性地示出了闭合单元4，其与(未示出的)注射单元一起形成成型机100、特别是注塑机。闭合单元4具有机架11，在该机架上紧固固定夹模板6。可动夹模板5可沿机架11移动并且可直线移动地安装在机架11上。在这两个夹模板5和6上分别安装成型工具7的一个半模7a和7b。夹模板5和6由多个横梁12穿过，其中在图1中仅示出了一个横梁。横梁12能够通过锁定装置13 可拆卸地紧固在可动夹模板5上。

在固定夹模板6的区域中，在横梁12的端部处设置活塞14，该活塞14可移动地安装在布置在固定夹模板6上的缸体15中。活塞14 和缸体15一起形成液压活塞缸体单元，其用作用于闭合力施加的压力垫。经由至少一个液压管路16，压力室17和18与液压泵19连接。液压泵19由电动机20驱动。电动机20与液压泵19一起形成电动液压的第二驱动单元2。利用该第二驱动单元2驱动闭合力施加装置(其在这种情况下形成为压力垫)。

在可动夹模板5的区域中设置(也可以在固定夹模板6的区域中设置)顶料器8。该顶料器8具有至少一个推杆21、与推杆21连接的活塞22以及缸体23，活塞22可移动地安装在缸体23中。缸体23中的液压室24和25经由液压管路26连接到液压泵27。液压泵27连接到电动机28。液压泵27与电动机28一起形成另外的电动液压的第二驱动单元2。

在图1中还可见，在可动夹模板5的区域中布置有电动的第一驱动单元1。第一驱动单元1具有电动机29。该电动机29驱动由主轴螺母31和主轴32组成的主轴驱动器30(优选为滚珠丝杠驱动器)。该主轴驱动器30形成快速行程装置，可动夹模板5利用该快速行程装置相对于固定夹模板6移动。

第二驱动单元2的两个电动机20和28以及第一驱动单元1的电动机29与中间电路3连接。中间电路3是电气设备，其作为能量存储器通过电力换流器将多个电网在一个中间连接的电流或电压等级上电耦合。中间电路3也可以与电蓄能器10连接，或者通过相应的能量转换连接到液压蓄能器10。这在图1中用虚线表示。

图1还示意性地示出了用于控制或调节成型机100的控制或调节单元9。该控制或调节单元通过信号技术与驱动单元1和2连接。控制或调节单元9可以集成在成型机100的操作单元中或与该操作单元连接。

在下面的图2至6中，示出了与图1中所示相同的部件。然而，主要为被具体阐述的组件提供附图标记。

在图1中示出了在成型工具7打开时的闭合单元4。尽管在图2 中成型工具7仍然是打开的，但是可动夹模板5已经朝向固定夹模板 6移动过。为此，相应地操控第一驱动单元1的电动机29，由此发生在主轴螺母31和主轴32之间的线性相对运动。该相对运动引起可动夹模板5沿机架11朝向固定夹模板6的线性运动。

在图3中，可动夹模板5通过第一驱动单元1移动到如此程度，使得成型工具7的半模7a和7b彼此贴靠。模具是闭合的。由于快速行程装置的快速行程运动(图1至图3)是比较快的，在快到闭合的模具时发生相对较强的制动。也就是说，必须急剧地制动电动机29。在第一驱动单元1的闭合过程的制动期间释放的动能被传递到中间电路3中(并且不像先前通过制动电阻通过热能消耗那样)。

在成型工具7中形成至少一个空腔(未示出)。在该至少一个空腔中可以通过注射单元(未示出)引入具有大量压力的熔体。为了抵消该注射压力，需要施加闭合力，其经由夹模板5和6将两个半模7a 和7b紧紧地压靠在一起。通过闭合力施加装置(其在这种情况下为压力垫的形式)施加闭合力。为此，液压泵19通过电动机20驱动，使得液压流体通过液压管路16泵送到压力室17中。由此活塞14相对于缸体15移动并且远离固定夹模板6。因为锁定装置13处于锁定状态，所以夹模板5和6和半模7a和7b通过第二驱动单元2被强烈地朝向彼此挤压。现在重要的是，在第一驱动单元1的制动期间释放的并且导入到中间电路3中的能量经由中间电路3传输至第二驱动单元2。特别地规定，该传输的能量至少暂时地直接地没有暂存地用于第二驱动单元2的预加速。具体地，在制动期间释放的能量直接转移到电动机20的预加速中。即使存在蓄能器10，在控制或调节单元9中也运行直接运行模式，在该运行模式中蓄能器10(参见虚线)至少暂时断开。然而，不应排除的是，在成型周期的另外一部分期间控制或调节单元9在一种蓄能器运行模式中如此操控或调节其他的驱动单元(或这些驱动单元1和2)，使得释放的能量可在蓄能器10中(例如以电能形式或液压压力的形式)存储。

为了实现图5中所示的位置，首先终止通过第二驱动单元2的液压泵19对压力垫的压力加载。另外，锁定装置3被解锁。然后，控制第一驱动单元1，使得通过主轴驱动器30进行可动夹模板5的打开运动。由此两个半模7a和7b彼此远离移动，直到最终再次到达图5中所示的打开位置。然而，在到达该位置之前，必须再次制动相对快速的打开运动。为了在此不浪费能量，也将在打开过程结束时制动期间释放的动能馈送到中间电路3中。

该释放的动能直接用于加速另外的第二驱动单元2的电动机28。一旦相应的控制信号发出到所述另外的第二驱动单元2，液压泵27相应地处于运动并且经由液压管路26泵送液压流体进入顶料器8的压力室24中。由此，活塞22连同推杆21相对于缸体23移动，并且位于成型模具7中的固化的模制品(未示出)由顶料器8的推杆21顶出。

在示出的图1至图6中分别示出驱动单元的具体构造。但在这里完全可能的和合理的是，将相同的直接能量转移也应用到成型机100 的其它驱动单元上，例如用于锁定装置13的驱动单元、用于(未示出) 的核心牵引器的驱动单元、用于注射单元的部件的驱动单元等。此外在图1至图6中成型机设计为双板式横梁机。在此，成型机当然可以例如设计为三板机器或无横梁机器。例如压力垫、主轴驱动器和活塞顶料器等的各个驱动轴的设计也可以与所描述的不同，只要给出相同的基本运动可能性即可。

在图7的线图中，横坐标轴表示在成型机的成型周期期间以秒[s] 为单位的时间。纵坐标轴表示以瓦时(瓦特小时)[Wh]为单位的能耗。在图7所示的曲线图中，可以具体地看到电闭合单元的能量曲线。该电闭合单元对应于电动的第一驱动单元1。从图7中可以看出，能量输入在约0.15秒后急剧上升。然后斜率从约0.30秒起减小，直至在约 1.1秒时达到约5瓦时的能量输入峰值。然后进行驱动单元1的制动。此外可以看出，给出了用于能量回收的约1.5瓦时的能量潜力。该制动既在成型机100的闭合过程时又在成型机的打开过程时发生。

在图8的线图中，横坐标轴表示在成型机的成型周期期间以秒[s] 为单位的时间。在右侧的纵坐标轴表示以瓦时[Wh]为单位的能耗并且在左侧的纵坐标轴表示以每分钟转数[rpm]为单位的转速。图8中以实线形式示出的曲线图具体地对应于液压轴(例如用于用于闭合力施加的压力垫的电动机20的液压轴)的能耗。可以看出，能耗在约0.2秒后急剧增加，并在约0.4秒时达到约6瓦时的第一峰值。然后稍微减少，直到能耗在约1.5秒时再次达到约6瓦时。然后能耗急剧下降并稳定在2瓦时左右。从该曲线图特别可以看到，在前0.25秒内需要约 1.5瓦时的能量(其经由中间电路3直接由第一驱动单元提供)。(例如液压泵19的)以虚线的形式示出的转速曲线属于该以实线形式给出的 (例如电动机20的)能耗曲线。从该转速曲线可以看出，在约0.25 秒的时间(这对应于约1.5瓦时的回收能量)之后，已经可以实现1050 转/分钟的转速。在此应该注意的是，在已经给出的示例中已经发生了压力建立和流过泵的体积流，由此可以认为在所连接的泵的情况下在备用时的转速甚至更高。

因此，根据本发明的系统的优点是：

对于电轴而言不需要制动电阻，

通过能量回收提高能量效率，并且

由于运动开始时存在控制压力，因此可以实现更高的动态性。

附图标记列表

1 电动的第一驱动单元

2 电动液压的第二驱动单元

3 中间电路

4 闭合单元

5 可动夹模板

6 固定夹模板

7 成型工具

7a 半模

7b 半模

8 顶料器

9 控制或调节单元

10 蓄能器

11 机架

12 横梁

13 锁定装置

14 活塞

15 缸体

16 液压管路

17 压力室

18 压力室

19 液压泵

20 电动机

21 推杆

22 活塞

23 缸体

24 压力室

25 压力室

26 液压管路

27 液压管路

28 电动机

29 电动机

30 主轴驱动器

31 主轴螺母

32 主轴

100 成型机。

Claims

1.一种运行成型机(100)的方法，其中成型机(100)包括电动的第一驱动单元(1)、电动液压的第二驱动单元(2)和将这两个驱动单元(1，2)连接的中间电路，

其特征在于，在成型周期中在第一驱动单元(1)制动时释放动能，所释放的动能经由中间电路(3)传输给所述第二驱动单元(2)，并且将该传输的能量至少暂时地直接地无暂存地用于预加速第二驱动单元(2)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述驱动单元(1，2)是所述成型机(1)的闭合单元(4)的部分。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过所述第一驱动单元(1)实施安装在夹模板(5，6)上的成型工具(7)的打开和闭合过程。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在闭合过程结束时和在打开过程结束时实现第一驱动单元(1)的制动。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在将熔体注射到至少一个在成型工具(7)内形成的模腔中时通过所述第二驱动单元(2)向闭合的成型工具(7)施加闭合力。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在闭合过程结束时的制动期间释放的动能用于第二驱动单元(2)和用于建立闭合力。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，通过所述第二驱动单元(2)移动顶料器(8)。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在打开过程结束时的制动期间释放的动能用于第二驱动单元(2)和用于移动顶料器(8)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述第二驱动单元(2)设计为轴向活塞泵。

10.一种成型机(100)、特别是注塑机或压铸机，包括：

电动的第一驱动单元(1)，

电动液压的第二驱动单元(2)，

将这两个驱动单元(1，2)连接的中间电路(3)，以及

用于控制或调节成型机的控制或调节单元(9)，

其特征在于，这两个驱动单元(1，2)通过中间电路(3)至少暂时地直接地且在没有中间连接蓄能器(10)的情况下彼此电连接或彼此可电连接，其中所述成型机(100)能被控制或调节单元(9)操控或调节成，使得第一驱动单元(1)在成型周期中在制动时释放动能，所释放的动能能够经由中间电路(3)被传输至所述第二驱动单元(2)，并且所传输的能量能至少暂时地直接地无暂存地用于预加速第二驱动单元(2)。

11.根据权利要求10所述的成型机，其特征在于，所述成型机(100)具有蓄能器、优选液压或电的蓄能器(10)。

12.根据权利要求11所述的成型机，其特征在于，控制或调节单元(9)具有至少两种运行模式，在一个蓄能器运行模式中驱动单元(1，2)能被操控或调节成，使得释放的能量能被存储在蓄能器(10)中，并且在一个直接运行模式中蓄能器(10)被关断，并且所述驱动单元(1，2)能被操控或调节成，使得释放的动能能够经由中间电路(3)被传输至所述第二驱动单元(2)，并且所传输的能量能至少暂时地直接地不在蓄能器(10)中暂存的情况下用于预加速第二驱动单元(2)。