DD135876B1 - DRIVE ARRANGEMENT, ESPECIALLY FOR INJECTION MOLDING MACHINES - Google Patents
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Description
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Titeltitle
Antriebsanordnung insbesondere für SpritzgießmaschinenDrive arrangement, in particular for injection molding machines
Anwendungsgebietfield of use
Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Antriebsanordnung.The invention relates to an electro-hydraulic drive arrangement.
Vorzugsweise kann die Erfindung bei Spritzgießmaschinen angewendet werden, die einen Elektromotor mit variabler Drehzahl als Antrieb für die Druckstromerzeuger aufweisen.Preferably, the invention can be applied to injection molding machines having a variable speed electric motor as the drive for the pressure flow generators.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
Auf Grund des sehr unterschiedlichen Druck- und Mengenbedarfes an Hydraulikflüssigkeit bei einer Spritzgießmaschine innerhalb eines Arbeitszyklus· muß das Hydrauiikaggregat dementsprechend regelungsfähig sein, so daß feinste Mengen- und Druckänderungen möglich werden·Due to the very different pressure and quantity requirements of hydraulic fluid in an injection molding machine within a work cycle · the hydraulic unit must be accordingly capable of control, so that the finest changes in quantity and pressure are possible ·
Bekannt ist dazu aus der DE-OS 2 263 797 bzw. aus der DE-OS 2 525 877 eine Spritzgießmaschine, die einen Elektromotor mit variabler Drehzahl für den Antrieb der Druckstromerzeuger (Konstantpumpen) aufweist· Dieser Elektromotor ist derart angeordnet und eingestellt, daß er bei Drehzahlen und Drehmomenten betrieben wird, die sich jeweils direkt in Übereinstimmung mit dem Druck- und Mengenbedarf an Hydraulikflüssigkeit während eines Spritzgieß-. zyklus' ändern·It is known from DE-OS 2 263 797 or from DE-OS 2,525,877 an injection molding machine having a variable speed electric motor for driving the pressure power generator (constant pumps) · This electric motor is arranged and adjusted so that it operated at speeds and torques, each directly in accordance with the pressure and volume requirements of hydraulic fluid during an injection molding. cycle 'change ·
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Die über die elektrischen Regeleinrichtungen entsprechend den Anforderungen des Spritzgießzyklus1 vorbestimmte Leistung des Elektromotors steht für sämtliche Druckstromverbraucher zur Verfügung· Der Rotationsantrieb der Schnecke erfolgt ebenfalls durch Druckstromerzeuger. Die Energie der Hydraulikflüssigkeit wird mittels eines Hydromotors als rotatorische Bewegung auf die Schnecke übertragen· Die Realisierung des Rotationsantriebes der Schnecke über den indirekten Weg durch die Verwendung eines Hydraulikmediums mit entsprechenden Hydropumpen und einem Hydromotor hat zwangsläufig einen erhöhten Energieverlust zur Folge· Des weiteren ist beim Hydroantrieb der Aufwand zur Erzielung einer hohen Drehzahlkonstanz und einer elektrischen Ansteuerbarkeit bei stufenloser Drehzahlverstellung infolge der dazu notwendigen Einrichtungen zur Realisierung einer gleichmäßigen Öltemperatur und einer geringeren (^verschmutzung sehr hoch·The predetermined via the electrical control devices according to the requirements of the injection molding cycle 1 power of the electric motor is available for all pressure stream consumers · The rotation of the screw drive is also done by pressure generators. The energy of the hydraulic fluid is transmitted to the screw by means of a hydraulic motor as a rotational movement. The realization of the rotary drive of the screw via the indirect path through the use of a hydraulic medium with corresponding hydraulic pumps and a hydraulic motor inevitably results in an increased energy loss the effort to achieve a high speed stability and an electrical controllability with continuous speed adjustment as a result of the necessary facilities for the realization of a uniform oil temperature and a lower (^ pollution very high
Zudem stellt der Hydromotor mit seinen Steuergeräten und Leitungen eine weitere mögliche Leckölquelle dar.In addition, the hydraulic motor with its control units and lines is another possible source of leakage oil.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Ziel der Erfindung ist es, bei Reduzierung des technischökonomischen Aufwandes einen den Bedingungen des Spritzgießzyklus· optimal angepaßten Antrieb zu schaffen, der sich durch hohe Wirtschaftlichkeit auszeichnet.The aim of the invention is to provide the conditions of the injection cycle · optimally adapted drive while reducing the technical and economic effort, which is characterized by high efficiency.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, die hydraulischen Druckstromerzeuger als auch die Piastizierschnecke in Verbindung mit einer geeigneten Steuer- und Regeleinrichtung bei geringem übertragungstechniechem Aufwand durch ein gemeinsames Antriebsaggregat zu betreiben.The object of the invention is to operate the hydraulic pressure power generator as well as the Piastizierschnecke in conjunction with a suitable control and regulating device at low Übertragungslechniechem effort by a common drive unit.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein drehzahlvariabler Elektromotor in einer Spritzeinheit derart angeordnet ist, daß direkt über eine Schaltkupplung oder über eine Schaltkupplung in Verbindung mit zusätzlichen biaschinenelementen eine kraftübertragende Verbindung zwischen der Piastizierschnecke und dem Elektromotor zur Realisierung des Rotationsantriebes der Piastizierschnecke besteht. Die zum Betreiben der Druckstromverbraucher der Schließ- und Spritzeinheit erforderlichen Druckstromerzeuger (Hydropumpen) befinden 3ich immer in Verbindung mit dem Elektromotor und sind direkt an dessen Antriebswelle angeflanscht.According to the invention the object is achieved in that a variable speed electric motor is arranged in an injection unit that directly via a clutch or via a clutch in conjunction with additional biaschinenelementen a force-transmitting connection between the Piastizierschnecke and the electric motor for the realization of the rotational drive of the Piastizierschnecke. The pressure-current generators (hydraulic pumps) required for operating the pressure-current consumers of the closing and injection unit are always in connection with the electric motor and are flanged directly onto the drive shaft thereof.
In Abhängigkeit von der Baugröße der Spritzgießmaschine, den Abmessungen des Elektromotors und der Hydrcpumpen sowie der Art des verwendeten Getriebes wird die erfindungsgeinäße Antriebsanordnung durch zwei verschiedene Ausführungsvarianten realisiert.Depending on the size of the injection molding machine, the dimensions of the electric motor and the Hydrcpumpen and the type of transmission used erfindungsgeinäße the drive assembly is realized by two different embodiments.
Einmal bilden der Elektromotor, die Druckstromerzeuger (Hydropumpen), die erforderlichen hydraulischen Steuer- und Regeleinrichtungen, die Schaltkupplung und das Getriebe zusammen mit der Piastiziereinheit und dem Einspritzzylinder den sogenannten Oberbau der Spritzeinheit· In einer anderen Ausführungsart ist der Elektromotor zusammen mit den angeflanschten Hydropumpen, den hydraulischen Steuer- und Regeleinrichtungen für die Druckstromverbraucher, der Schaltkupplung, einer Gelenkwelle und einem Keil- oder Zahnriementrieb im Unterbau der Spritzeinheit angeordnet, wobei das Getriebe im Oberbau angeordnet ist. Zwischen dem im Oberbau angeordneten Getriebe und der im Unterbau angeordneten Gelenkwelle besteht ein in axialer Richtung lösbarer Kraftschluß.Once the electric motor, the pressure generators (hydraulic pumps), the required hydraulic control and regulating devices, the clutch and the transmission together with the Piastiziereinheit and the injection cylinder the so-called superstructure of the injection unit · In another embodiment, the electric motor together with the flanged hydraulic pumps, arranged the hydraulic control and regulating devices for the Druckstromverbraucher, the clutch, a propeller shaft and a wedge or toothed belt drive in the substructure of the injection unit, wherein the transmission is arranged in the superstructure. Between the transmission arranged in the superstructure and the articulated shaft arranged in the substructure there is a frictional connection that can be released in the axial direction.
Diese Gelenkwelle ist vorzugsweise als Yielkeilwelle ausgebildet, um gegenüber dem Oberbau bei den erforderlichen Düsenan- und Abfahrbewegungen bzw. bei einer Trennung der Gelenkwelle von dem Getriebe die notwendige Azialverschiebbarkeit zu gewährleisten. Außerdem kann die GelenkwelleThis propeller shaft is preferably designed as Yielkeilwelle to ensure the necessary Azialverschiebbarkeit compared to the superstructure in the required Düsenan- and Abfahrbewegungen or in a separation of the propeller shaft of the transmission. In addition, the propeller shaft can
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beim Antrieb auftretende Achsversätze gegenüber dem Getriebe besser ausgleichen·Compensate the axis misalignments with the drive more effectively when driving ·
Die Erfindung soll.nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigenThe invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show
Pig. 1 - eine Anordnung des Antriebes im Oberbau derPig. 1 - an arrangement of the drive in the superstructure of
Spritzeinheit Fig. 2 - eine Anordnung des Antriebes im Unterbau der Spritzeinheit·Injection unit Fig. 2 - an arrangement of the drive in the substructure of the injection unit
Die Darstellung in Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsart, bei der der Elektromotor 1, die Hydropumpen 2, die erforderlichen hydraulischen Steuer- und Regeleinrichtungen, die nicht näher dargestellt sind, die Schaltkupplung 3 ußd das Getriebe 4 eine integrale Baueinheit mit der Piastiziereinheit 5 und dem Binspritzzylinder 6, d. h. mit dem Oberbau 7 der Spritzeinheit bilden. Dieser Oberbau 7 ist auf dem Unterbau IO der Spritzeinheit beweglich gelagert und ist über den Düsenfahrzylinder 8 mit der Schließeinheit 9 verbunden.The representation in Fig. 1 shows an embodiment according to the invention, in which the electric motor 1, the hydraulic pumps 2, the required hydraulic control and regulating devices, which are not shown in detail, the clutch 3 ußd the transmission 4 an integral unit with the Piastiziereinheit 5 and the Binspritzzylinder 6, d. H. form with the superstructure 7 of the injection unit. This superstructure 7 is movably mounted on the substructure 10 of the injection unit and is connected to the closing unit 9 via the jet driving cylinder 8.
Das Getriebe 4 als drehmomentwandelndes Element ist hinter dem Einspritzzylinder 6 angeordnet und mittels einer Schaltkupplung 3, die zusammen mit dem Getriebe 4 eine Baueinheit bildet, mit dem Elektromotor 1 verbunden. An der Antriebswelle des Elektromotors 1 sind eine oder mehrere Hydropumpen 2 angeflanscht.The transmission 4 as a torque-converting element is arranged behind the injection cylinder 6 and connected to the electric motor 1 by means of a clutch 3, which forms a structural unit together with the transmission 4. On the drive shaft of the electric motor 1, one or more hydraulic pumps 2 are flanged.
Die Verbindung zwischen den Hydropumpen 2 bzw. den hydraulischen Steuer- und Regeleinrichtungen und dem im Unterbau 10 befindlichen Hydraulikölbehälter bzw. den Verbrauchern der Schließeinheit 9 erfolgt durch die nicht dargestellten Saug- und Druckleitungen.The connection between the hydraulic pumps 2 and the hydraulic control and regulating devices and the hydraulic oil tank located in the base 10 or the consumers of the closing unit 9 takes place through the suction and pressure lines, not shown.
Entsprechend der Bewegungsfreiheit des Oberbaues sind die Saug- und Druckleitungen vorzugsweise als Schlauchleitungen ausgeführt, wobei sie auch als Gelenk- bzw· Teleskop-Rohrleitungen ausgeführt werden können.In accordance with the freedom of movement of the superstructure, the suction and pressure lines are preferably designed as hose lines, wherein they can also be designed as articulated or telescopic pipes.
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Die Leitungsverbindung zwischen den Hydropumpen 2 und dem Einspritzzylinder 6 ist auf Grund der Ausführungsart starr und besondere kurz und somit mit geringen Druckverlusten ausführbar· Bei den extrem großen Fördermengen während des Einspritzvorganges ist das besonders vorteilhaft· Die Wirkungsweise der erfindungegemäßen Ausführungsart gemäß Fig. 1 wird nachstehend kurz erläutert· Der Elektromotor 1, entweder ein Gleichstrommotor oder ein Wechsel- bzw. Drehstrommotor, wird über bekannte Umformereinrichtungen aus dem elektrischen Versorgungsnetz gespeist. Entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen der Spritzgießmaschine während des Spritzgießzyklus· werden durch bekannte, in der Erfindungsbeschreibung nicht näher dargestellte Steuer- und Regeleinrichtungen Signale auf den Elektromotor 1 übertragen, so daß von diesem Elektromotor 1 zu den entsprechenden Zeitpunkten die erforderlichen Drehzahlen und Drehmomente abnehmbar sind. Diese Leistungsparameter des Elektromotors stehen somit für die hydraulischen Druckstromverbraucher der Schließeinheit 9 und der Spritzeinheit 14 als auch für den Rotationsantrieb der Plastizierschnecke 13 zur Verfügung.The line connection between the hydraulic pumps 2 and the injection cylinder 6 is due to the embodiment rigid and special short and thus executable with low pressure losses · With the extremely large flow rates during the injection process is particularly advantageous · The operation of erfindungegemäßen embodiment of FIG. 1 will be below briefly explained · The electric motor 1, either a DC motor or AC or three-phase AC motor, is powered by known Umformereinrichtungen from the electrical supply network. According to the different requirements of the injection molding machine during the injection · are transmitted by known, not shown in the description of the invention control and regulating devices signals to the electric motor 1, so that from this electric motor 1 at the appropriate times the required speeds and torques are removable. These performance parameters of the electric motor are thus available for the hydraulic pressure flow consumers of the closing unit 9 and the injection unit 14 as well as for the rotational drive of the plasticizing screw 13.
Während des Arbeitsganges Plastizieren arbeiten die Hydropumpen 2 im wesentlichen nur im Umlauf und benötigen demzufolge nur eine geringe Antriebsleistung· Der größte Teil der Motornennleistung steht somit für den Rotationsantrieb der Piastizierschnecke 13 zur Verfügung· Diese Einschränkung ist möglich, da auf Grund des hohen Förderstromes des plastizierten Werkstoffes die Plastizierzeit bzw. Dosierzeit kürzer ist als die notwendige Kühlzeit und während dieser Zeit keine weiteren druckstromintensiven Bewegungsvorgänge ablaufen.During the plasticizing operation, the hydraulic pumps 2 operate essentially only in circulation and therefore require only a small drive power · The largest part of the rated motor power is thus available for the rotational drive of the plastication screw 13 · This restriction is possible because of the high flow rate of the plasticized Material the plasticizing or metering time is shorter than the necessary cooling time and during this time no further pressure-current-intensive movement processes take place.
Nach Beendigung des Piastiziervorganges wird durch Betätigung der Schaltkupplung 3 der Antrieb zwischen dem Elektromotor 1 und der Piastizierschnecke 13 getrennt. Jetzt steht die gesamte Leistung des Elektromotors 1 für den Einspritzzylinder 6 und die Druckstromverbraucher der Schließeinheit 9 und der Spritzeinheit 14 zur Verfügung.After completion of the Piastiziervorganges the drive between the electric motor 1 and the Piastizierschnecke 13 is separated by actuation of the clutch 3. Now, the entire power of the electric motor 1 for the injection cylinder 6 and the Druckstromverbraucher the clamping unit 9 and the injection unit 14 is available.
Durch diese wahlweise zyklusabhängige Trennung mittels einer Schaltkupplung 3 zwischen Elektromotor 1 und der Piastizierschnecke 13 ist eine besonders vorteilhafte Energieauslastung des Antriebes gewährleistet· Außerdem wird durch die direkte Verbindung des Elektromotors mit der Schnecke über die Schaltkupplung 3 bzw· über die Schaltkupplung 3 in Verbindung mit еіпеш mechanischen Getriebe 4 gegenüber bekannten Einrichtungen mit hydraulischen Übertragungsgliedern zwischen Hauptantrieb und Piastizierschnecke 13 ein erhöhter energetischer Wirkungsgrad erzielt. Das Getriebe 4 wird in Abhängigkeit vom zu übertragenden Drehmoment und vom erforderlichen Übersetzungsverhältnis gestaltet· Unter dem Aspekt geringer Geräuschentwicklung und Herstellungskosten kann in der erfindungsgemäßen Ausführungsart ein Zahnriementrieb, ggf. in zweistufiger Bauart eingesetzt werden· Auch eine Kombination von Zahnriementrieb (schnelle Stufe) und Stirnradgetriebe (langsame Stufe) ist möglich, da ein reines Stirnradgetriebe eine zu hohe Geräuschemission aufweist· Ebenfalls ist unter dem Aspekt geringer Geräuschentwicklung der Einsatz eines Schneckengetriebes vorteilhaft. In diesem Falle wäre die Motorlängsachse rechtwinkelig zur Maschinenlängsachse anzuordnen·By this optional cycle-dependent separation by means of a clutch 3 between the electric motor 1 and the plastication screw 13 a particularly advantageous energy utilization of the drive is ensured · In addition, by the direct connection of the electric motor with the screw via the clutch 3 and · via the clutch 3 in conjunction with еіпеш mechanical transmission 4 compared to known devices with hydraulic transmission elements between the main drive and Piastizierschnecke 13 achieved an increased energy efficiency. The transmission 4 is designed as a function of the torque to be transmitted and the required transmission ratio · In the embodiment of the invention, a toothed belt drive, possibly in two-stage design can be used under the aspect of low noise and manufacturing costs. Also a combination of toothed belt drive (fast stage) and helical gear (slow stage) is possible because a pure spur gear has too high a noise emission · Also, the use of a worm gear is advantageous under the aspect of low noise. In this case, the motor longitudinal axis would have to be arranged at right angles to the machine longitudinal axis.
Die Darstellung in Pig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsart, bei der der Elektromotor 1 щ , die Hydropumpen 2V die nicht näher dargestellten hydraulischen Steuer- und Regeleinrichtungen für sämtliche Druckstromverbraucher und die kraftübertragenden Maschinenelemente zwischen Elektromotor 1f und Getriebe 4f im Unterbau 10f der Spritzeinheit 14' angeordnet sind·The representation in Pig. 2 shows an embodiment according to the invention in which the electric motor 1 щ , the hydraulic pumps 2V are arranged the hydraulic control and regulating devices for all Druckstromverbraucher and the force transmitting machine elements between the electric motor 1 f and gear 4 f in the substructure 10 f of the injection unit 14 'not shown ·
Der Oberbau 7' mit der Piastiziereinheit 5', dem Einspritzzylinder 61 und dem Getriebe 4* ist auf dem Unterbau 10' der Spritzeinheit 14* beweglich gelagert und steht mit dem Düsenfahrzylinder 81 in Verbißdung. Dieser ist an der Schließeinheit 9' befestigt.The superstructure 7 'with the Piastiziereinheit 5', the injection cylinder 6 1 and the transmission 4 * is movably mounted on the base 10 'of the injection unit 14 * and is in Verbissdung with the jet driving cylinder 8 1 . This is attached to the clamping unit 9 '.
Das Getriebe 4% durch das das Drehmomeüt auf die Plastizierschnecke 13* übertragen wird, ist hinter dem Einspritz-The gear 4% through which the torque is transmitted to the plasticizing screw 13 * is behind the injection
zylinder 6f angeordnet. Über eine Gelenkwelle 12 und einen Keil- oder Zahnriementrieb 11 steht das Getriebe 4' mit dem Elektromotor 1' in Verbindung· Zwischen dem Keil- oder Zahnriementrieb 11 und der Gelenkwelle 12 ist eine Schaltkupplung 31 angeordnet, um eine Trennung des Elektromotors 1fvon der Schnecke 13' zu ermöglichen.cylinder 6 f arranged. The transmission 4 'is connected to the electric motor 1' via a propeller shaft 12 and a wedge or toothed belt drive 11. A shifting clutch 3 1 is arranged between the wedge or toothed belt drive 11 and the propeller shaft 12 in order to separate the electric motor 1 f from to allow the screw 13 '.
Die Gelenkwelle 12 ist vorzugsweise als Vielkeilwelle ausgebildet und ermöglicht die notwendige Längsbewegung des Oberbaues 7' bei den Düsenan- und Abfahrbewegungen. Geringfügige Schwenkbewegungen des Oberbaues, ohne daß eine Trennung vom Getriebe erforderlich ist, werden durch die Gelenkwelle 12 ermöglicht. Außerdem wird durch die Gelenkwelle 12 ein Ausgleich geschaffen, wenn während des Antriebes gegenüber dem Getriebe 4' ein Achsversatz auftritt. Die Verbindung zwischen Getriebe 41 und der Gelenkwelle 12 ist trennbar, um eine Schwenkbewegung des Oberbaues 71 bei notwendigen Reparatur- und Umrüstarbeiten zu gewährleisten. Die Wirkungsweise dieser erfindungsgemäßen Ausführungsart ist analog der Ausführungsart gemäß Pig. 1·The propeller shaft 12 is preferably formed as a splined shaft and allows the necessary longitudinal movement of the superstructure 7 'in the Düsenan- and Abfahrbewegungen. Slight pivoting movements of the superstructure, without a separation from the transmission is required, are made possible by the propeller shaft 12. In addition, a compensation is created by the propeller shaft 12, when an offset occurs during the drive relative to the transmission 4 '. The connection between the gear 4 1 and the propeller shaft 12 is separable to ensure pivotal movement of the superstructure 7 1 in necessary repair and retooling. The operation of this embodiment of the invention is analogous to the embodiment according to Pig. 1·
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