DE102004001361C5

DE102004001361C5 - injection molding machine

Info

Publication number: DE102004001361C5
Application number: DE102004001361.6A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Rohrhofer
Original assignee: Engel Austria GmbH
Current assignee: Engel Austria GmbH
Priority date: 2003-02-06
Filing date: 2004-01-08
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2024-01-09
Also published as: DE102004001361B4; DE102004001361A1

Abstract

Spritzgussmaschine mit einer fluidgefüllten Hydraulikleitungsanordnung (1), wobei das Fluid in der Hydraulikleitungsanordnung (1) durch eine Kolben- oder Flügelpumpe (2) mit Druck beaufschlagbar ist und an einer Leitung der Hydraulikleitungsanordnung (1), vorzugsweise der Hauptleitung (3), eine Zweigleitung (4) mit einer Länge L, welche gleich einem Viertel der Wellenlänge (λ) der Grundschwingung der Kolben- oder Flügelpumpe (2) ist und eine weitere Zweigleitung (5) mit der halben Länge der ersten Zweigleitung (4) angeordnet sind, wobei die Zweigleitungen (4, 5) jeweils aus Verschraubungen, Armaturen und Schlauchmaterial bestehen, wobei die Länge des Schlauchmaterials bei jeder Zweigleitung (4, 5) so gewählt ist, dass sich nach Berücksichtigung der Verschraubungen und Armaturen die gewünschte Länge L ergibt, wobei die Zweigleitungen (4, 5) an ihren freien Enden miteinander verbunden und freistehend sind.Injection molding machine with a fluid-filled hydraulic line arrangement (1), wherein the fluid in the hydraulic line assembly (1) by a piston or vane pump (2) is pressurized and on a line of the hydraulic line assembly (1), preferably the main line (3), a branch line (4) having a length L which is equal to a quarter of the wavelength (λ) of the fundamental vibration of the piston or vane pump (2) and a further branch line (5) are arranged with half the length of the first branch line (4) Branch lines (4, 5) each consist of fittings, fittings and tubing, the length of the tubing in each branch line (4, 5) is selected so that after taking into account the fittings and fittings the desired length L results, the branch lines ( 4, 5) are connected together at their free ends and are free-standing.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzgussmaschine mit einer fluidgefüllten Hydraulikleitungsanordnung, wobei das Fluid in der Hydraulikleitungsanordnung durch eine Kolben- oder Flügelpumpe mit Druck beaufschlagbar ist.The present invention relates to an injection molding machine with a fluid-filled hydraulic line arrangement, wherein the fluid in the hydraulic line arrangement by a piston or vane pump is pressurized.

Beim Betrieb von Spritzgussmaschinen tritt Lärm auf, der im wesentlichen auf zwei verschiedene Arten von den lärmerzeugenden Komponenten der Spritzgussmaschinen in die Umgebung geleitet wird:
Einerseits handelt es sich um den über die Luft übertragenen Luftschall, welcher beispielsweise von der das Hydraulikleitungsanordnung beaufschlagenden Pumpe erzeugt wird und durch schallentkoppelnde Maßnahmen oder Dämmmatten reduziert werden kann.There is noise in the operation of injection molding machines, which is conducted into the environment in essentially two different ways from the noise-producing components of the injection molding machines:
On the one hand, it is the airborne sound transmitted via the air, which is generated, for example, by the pump acting upon the hydraulic line arrangement and which can be reduced by sound-decoupling measures or insulating mats.

Andererseits handelt es sich um den über den Korpus der Spritzgussmaschine übertragenen Körperschall. Dieser entsteht dadurch, dass die von der Pumpe hervorgerufene Pulsation der Hydraulikflüssigkeit über die Hydraulikleitungen in alle Bereiche der Spritzgussmaschine geführt wird und Bleche wie Abdeckungen nach Art eines Lautsprechers zum Schwingen bringt. Der Körperschall trägt wesentlich zum Gesamtlärm einer Spritzgussmaschine bei. Hier ist eine direkte Lärmbekämpfung in der Hydraulikleitungsanordnung selbst sinnvoll.On the other hand, it concerns the structure-borne noise transmitted via the body of the injection molding machine. This arises from the fact that caused by the pump pulsation of the hydraulic fluid is passed through the hydraulic lines in all areas of the injection molding machine and brings sheets such as covers in the manner of a speaker to vibrate. Structure-borne noise contributes significantly to the overall noise of an injection molding machine. Here a direct noise control in the hydraulic line arrangement itself makes sense.

Zu diesem Zweck ist es bei Kraftfahrzeugen bereits bekannt so genannte Druckwellen-Interferenz-Geräuschdämpfer, welche aus Zweigleitungen bestehen, die an die Hauptleitung der Hydraulikleitungsanordnung angeschlossen sind, einzusetzen, wie beispielsweise in der DE 14 757 01 A1 beschrieben wird. Beispielsweise wird eine an einer Stirnfläche geschlossene Zweigleitung mit einer einem Viertel der zu dämpfenden Schallwellenlänge entsprechenden Länge an die Hauptleitung angeschlossen. Der in die Zweigleitung eintretende Schall wird nach Reflexion am geschlossenen Stirnende mit einem Gangunterschied von einer halben Wellenlänge in die Hauptleitung zurückgeführt, wo er destruktiv mit der dortigen Schallwelle interferiert.For this purpose, it is already known in motor vehicles known as pressure wave interference silencer, which consist of branch lines, which are connected to the main line of the hydraulic line assembly to use, such as in the DE 14 757 01 A1 is described. By way of example, a branch line which is closed at one end face is connected to the main line with a length corresponding to one fourth of the sound wave length to be damped. The sound entering the branch line is returned to the main line after reflection at the closed front end with a path difference of half a wavelength, where it interferes destructively with the local sound wave.

Bei der Anwendung dieser Idee auf Spritzgussmaschinen ist problematisch, dass nur einzelne Frequenzen aus dem akustischen Emissionsspektrum gedämpft werden können, was die Lärmemission bei den meisten Spritzgussmaschinen kaum verringert.When applying this idea to injection molding machines is problematic that only individual frequencies from the acoustic emission spectrum can be attenuated, which hardly reduces the noise emission in most injection molding machines.

Die technische Entwicklung ging daher in den folgenden Jahren in Richtung aktiver Schalldämpfungssysteme, bei denen Schwingungskörper mit den Druckpulsationen des Fluids in der Hydraulikleitungsanordnung beaufschlagt werden, sodass diese Druckpulsationen durch die Schwingungen des Schwingungskörpers kompensiert werden, wenn die Eigenfrequenz des schwingungsfähigen Systems mit der Anregungsfrequenz der Druckpulsation übereinstimmt. Durch Variation der Eigenfrequenz des schwingungsfähigen Systems, beispielsweise durch Regelung der rückstellenden Kraft kann in einem gewissen Bereich die zu dämpfende Frequenz ausgewählt werden.The technical development was therefore in the following years in the direction of active sound attenuation systems in which vibration bodies are acted upon by the pressure pulsations of the fluid in the hydraulic line arrangement, so that these pressure pulsations are compensated by the vibrations of the vibration body when the natural frequency of the oscillatory system with the excitation frequency of the pressure pulsation matches. By varying the natural frequency of the oscillatory system, for example by regulating the restoring force, the frequency to be damped can be selected in a certain range.

Problematisch ist daran, dass ein derartiger Schalldämpfer mit einem großen konstruktiven Aufwand verbunden ist.The problem is that such a silencer is associated with a large design effort.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine wesentliche Reduzierung des von einer Spritzgussmaschine emittierten Gesamtlärmes mit einem geringen konstruktiven Aufwand zu erreichen.The object of the invention is to achieve a substantial reduction of the total noise emitted by an injection molding machine with a low design effort.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a device having the features of patent claim 1.

Dieser Maßnahme liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich das Lärmemissionsspektrum bei Spritzgussmaschinen mit einem durch eine Kolben- oder Flügelpumpe beaufschlagten Fluid in einer Hydraulikleitungsanordnung hauptsächlich aus voneinander abgegrenzten Emissionslinien zusammensetzt und der größte Teil der Lärmemission durch die Grundschwingung und die erste Oberschwingung der Kolben- oder Flügelpumpe erzeugt wird. Eine wesentliche Reduktion des von der Spritzgussmaschine emittierten Gesamtlärmes kann daher durch selektive Dämpfung eben dieser beiden – in dieser Form nur bei Kolben- oder Flügelpumpen vorhandenen – Frequenzen erzielt werden, wobei keine konstruktiv aufwändigen Lösungen, wie beispielsweise schwingungsfähige Systeme benötigt werden. Dies funktioniert gleichermaßen bei Axialkolbenpumpen und Radialkolbenpumpen.This measure is based on the finding that the noise emission spectrum in injection molding machines with a fluid acted upon by a piston or vane pump in a hydraulic line assembly mainly from separate emission lines and the majority of the noise emission from the fundamental and the first harmonic of the piston or vane pump is produced. A substantial reduction of the total noise emitted by the injection molding machine can therefore be achieved by selective damping of just these two - in this form only in piston or vane pumps - frequencies, with no structurally complex solutions, such as oscillatory systems are needed. This works equally well with axial piston pumps and radial piston pumps.

Wie beim Stand der Technik bereits bekannt, weisen Schallwellen, die in die Zweigleitung der Länge L eingetreten und anderen geschlossenem Stirnende reflektiert worden sind einen Gangunterschied von einer halben Wellenlänge gegenüber den Schallwellen der Grundschwingung in der Hauptleitung auf, was zur destruktiven Interferenz führt. Analoges gilt für die in die Zweigleitung der Länge L/2 eingetretenen Wellen und die Schallwellen der ersten Oberschwingung in der Hauptleitung.As already known in the prior art, sound waves that have entered the branch L of length L and reflected other closed front end have a retardation of half a wavelength compared to the sound waves of the fundamental in the main, resulting in destructive interference. The same applies to the waves that have entered the branch line of length L / 2 and the sound waves of the first harmonic in the main line.

Um einen bestmöglichen Eintritt des Schalls in die Zweigleitungen zu erreichen, werden diese vorzugsweise normal zur Hauptleitung angeordnet. Es bietet sich weiters an, die beiden Schläuche gemeinsam an einer Stelle der Hauptleitung mit dieser zu verbinden.In order to achieve the best possible entry of the sound in the branch lines, they are preferably arranged normal to the main line. It also makes sense to connect the two hoses together at one point of the main line with this.

Um die sekundäre Erzeugung von Körperlärm durch die Zweigleitungen zu verhindern, ist bei der Erfindung vorgesehen, die beiden Zweigleitungen freistehend anzuordnen und sie an ihren freien Enden miteinander zu verbinden, vorzugsweise zu verschrauben. Auf Grund der Steifigkeit des verwendeten Schlauchmaterials, wird in dieser O-förmigen Anordnung der miteinander verbundenen Zweigleitungen jeglicher Kontakt zu Korpusteilen der Spritzgussmaschine vermieden.To prevent the secondary generation of body noise through the branch lines is at the invention provided to arrange the two branches free-standing and to connect them at their free ends together, preferably to screw. Due to the rigidity of the tubing used, any contact with body parts of the injection molding machine is avoided in this O-shaped arrangement of interconnected branch lines.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung.Further advantages and details of the invention will become apparent from the following description of the figures.

Die einzige Figur zeigt dabei schematisch die Hydraulikleitungsanordnung 1 einer nicht dargestellten Spritzgussmaschine mit drei in Serie geschaltenen Axialkolbenpumpen 2, die über den Motor 6 angetrieben werden. Zu erkennen sind weiters drei Hauptleitungen 3 sowie die daran mit je einer Stirnflä che angeschlossenen Zweigleitungen 4 und 5, deren andere Stirnflächen abgeschlossen sind. Um jeglichen Kontakt der Zweigleitungen 4 und 5 zu Teilen der Spritzgussmaschine zu vermeiden, sind die jeweiligen Zweigleitungen 4 und 5 über ein Kombinationsstück 7 miteinander verschraubt, wodurch sich O-förmige, freistehende Anordnungen der Zweigleitungen 4 und 5 ergeben. Die Pumpen 2 sind über sehr kurze Rohre 8 mit den K-förmigen Verbindungsstücken 9, von denen die Zweigleitungen 4 und 5 und die Hauptleitungen 3 abgehen, verbunden. Dadurch wird die Dämpfung der schallerzeugenden Druckpulsation des Fluids in unmittelbarer Nähe der die Druckpulsation hervorrufenden Pumpe 2 ermöglicht, was die Lärmemission weiter reduziert.The single figure shows schematically the hydraulic line arrangement 1 an injection molding machine, not shown, with three series-connected axial piston pumps 2 that about the engine 6 are driven. To recognize further are three main lines 3 as well as the connected thereto each with a Stirnflä surface branch lines 4 and 5 whose other faces are completed. To any contact of the branch lines 4 and 5 to avoid parts of the injection molding machine, the respective branch lines 4 and 5 over a combination piece 7 bolted together, resulting in O-shaped, free-standing arrangements of the branch lines 4 and 5 result. The pumps 2 are over very short pipes 8th with the K-shaped connectors 9 of which the branch lines 4 and 5 and the main lines 3 leave, connected. Thereby, the attenuation of the sound-generating pressure pulsation of the fluid in the immediate vicinity of the pressure pulsation causing pump 2 allows, which further reduces the noise emission.

Wesentlich ist, dass jeweils die eine Zweigleitung 4 eine Länge L von λ/4 und die zweite Zweigleitung 5 eine halb so große Länge aufweist.It is essential that in each case the one branch line 4 a length L of λ / 4 and the second branch line 5 half the length.

Die benötigte Länge L kann in Abhängigkeit von der verwendeten Kolben- oder Flügelpumpe 2 wie folgt bestimmt werden:
Die Wellenlänge λ der Grundschwingung der von der Kolben- oder Flügelpumpe 2 verursachten Druckpulsation hängt über die bekannte Beziehung λ = c/v mit der Frequenz v der Grundschwingung zusammen. Bei einer Kolben- oder Flügelpumpe 2 kann die Frequenz der Grundschwingung durch folgende Formel ermittelt werden: v = n·Z/60, wobei n für die Drehzahl der Pumpe (gemessen in Umdrehungen pro Minute) und Z für deren Kolbenzahl bzw. Flügelzahl steht. Die Schallgeschwindigkeit c in einem Fluid kann durch folgende Formel ermittelt werden: c = (K/δ)^1/2 und beträgt in Öl zum Beispiel etwa 1320 m/s. Dabei steht δ für die Dichte des Fluids (bei Öl etwa 874 kg/m³) und K für das Kompressibilitätsmodul des Fluids. Das Kompressibilitätsmodul ergibt sich aus der Formel K = (V₀/V_K)·P, wobei V₀ das Volumen ohne Druck, V_K das Kompressionsvolumen und P den beaufschlagten Druck bezeichnen. Es kann natürlich auch in Tabellen nachgeschlagen werden.The required length L may vary depending on the piston or vane pump used 2 be determined as follows:
The wavelength λ of the fundamental vibration of the piston or vane pump 2 caused pressure pulsation depends on the known relationship λ = c / v together with the frequency v of the fundamental. With a piston or vane pump 2 the frequency of the fundamental can be determined by the following formula: v = n · Z / 60, where n is the speed of the pump (measured in revolutions per minute) and Z is the number of pistons or number of revolutions. The speed of sound c in a fluid can be determined by the following formula: c = (K / δ) ^1/2 and in oil, for example, is about 1320 m / s. Where δ is the density of the fluid (oil about 874 kg / m ³ ) and K is the compressibility modulus of the fluid. The compressibility module is given by the formula K = (V ₀ / V _K ) · P, where V _{0 is} the volume without pressure, V _K the compression volume and P the applied pressure. Of course it can also be looked up in tables.

In den für die mit Öl gefüllte Hydraulikleitungsanordnung 1 einer Spritzgussmaschine typischen Druckbereichen bis etwa 400 bar kann von einem um 0,7% komprimierten Volumen pro 100 bar ausgegangen werden, wobei noch zusätzlich das Dehnungsvolumen des elastischen Schlauches zu berücksichtigen ist. Dies kann anhand einer Versuchsreihe oder eines Tabellenwerkes geschehen.In the filled with oil hydraulic line assembly 1 An injection molding machine typical pressure ranges up to about 400 bar can be assumed by a compressed by 0.7% volume per 100 bar, in addition to the expansion volume of the elastic tube is taken into account. This can be done on the basis of a series of tests or a table work.

Da der Gangunterschied des in der Zweigleitung 4 reflektierten Schalls für eine optimale Dämpfung relativ genau einer halben Wellenlänge der zu dämpfenden Schwingung betragen muss, muss in diesen Versuchsreihen auch noch der Beitrag der Verschraubungen und Armaturen des die Zweigleitung 4 bildenden Schlauches berücksichtigt werden, da deren Kompressibilitätsmodul von dem des Schlauchmaterials abweicht. Da jedoch bekannt ist, dass die Schallgeschwindigkeit c in dickwandigen Rohren bzw. Verschraubungen und Armaturen fast genau c = 1320 m/s beträgt, kann der prozentuelle Anteil der fix vorgegebenen Verschraubungen und Armaturen an der gewünschten Länge L der Zweigleitung bestimmt werden. Der auf die Länge L fehlende Anteil wird durch reines Schlauchmaterial gebildet.Because the gait difference in the branch line 4 reflected sound for optimal damping must be relatively exactly half a wavelength of the vibration to be damped, in this series of experiments also has the contribution of the fittings and fittings of the branch line 4 forming tube are taken into account, as their Kompressibilitätsmodul deviates from that of the tubing. However, since it is known that the speed of sound c in thick-walled pipes or fittings and fittings is almost exactly c = 1320 m / s, the percentage of fixed fix fittings and fittings at the desired length L of the branch line can be determined. The missing to the length L share is formed by pure tubing.

Beispielsweise ergibt sich bei einer Drehzahl von n = 1500 U/min und einer Kolbenanzahl von Z = 9 eine Frequenz v = 225 Hz für die Grundschwingung der durch die Kolben- oder Flügelpumpe 2 verursachten Druckpulsationen in der Hydraulikleitungsanordnung 1. (Für die erste Oberschwingung ergibt sich natürlich eine Frequenz von v = 450 Hz.) Dies entspricht einer Wellenlänge von λ = 5,87 m, sodass sich der gewünschte Wert λ/4 = 1,47 m für die Länge L der Zweigleitung 4 ergibt.For example, at a speed of n = 1500 rpm and a piston number of Z = 9, a frequency v = 225 Hz results for the fundamental vibration of the piston or vane pump 2 caused pressure pulsations in the hydraulic line arrangement 1 , (For the first harmonic of course a frequency of v = 450 Hz results.) This corresponds to a wavelength of λ = 5.87 m, so that the desired value λ / 4 = 1.47 m for the length L of the branch line 4 results.

Nach Berücksichtigung der fix vorgegebenen Verschraubungs- und Armaturenlänge ergibt sich die zur Dämpfung der Grundfrequenz der durch die Kolbenpumpe 2 verursachten Druckpulsation in der Hydraulikleitungsanordnung 1 der Spritzgussmaschine benötigte konstruktive Schlauchlänge.After taking into account the fix given fitting and fitting length results in the damping of the fundamental frequency of the piston pump 2 caused pressure pulsation in the hydraulic line arrangement 1 the injection molding machine required constructive hose length.

Statt mit Hilfe des beschriebenen rechnerischen Verfahrens zur Ermittlung der Schlauchlängen der Zweigleitungen 4 und 5, können diese auch durch Versuche ermittelt werden:
Dabei werden die Längen des Schlauchmaterials der jeweiligen Zweigleitung 4 und 5 ausgehend von ihren ungefähren Werten L = λ/4 für die Grundschwingung und L = λ/8 für die erste Oberschwingung nacheinander in einem Wertebereich um den jeweiligen ungefähren Wert herum variiert und gleichzeitig die Schallemission gemessen. Die korrekte Länge des Schlauchmaterials der jeweiligen Zweigleitung 4 und 5 ergibt sich jeweils bei der geringsten Schallemission.Instead of using the described computational method for determining the hose lengths of the branch lines 4 and 5 , these can also be determined by experiments:
In this case, the lengths of the tubing of the respective branch line 4 and 5 from their approximate values L = λ / 4 for the fundamental and L = λ / 8 for the first harmonic, one after the other in a range of values around the respective approximate value and simultaneously measuring the sound emission. The correct length of tubing of each branch 4 and 5 results in each case at the lowest noise emission.

Obwohl bereits durch die Anordnung von nur zwei Zweigleitungen 4 und 5 zur Dämpfung der Grundschwingung und der ersten Oberschwingung der Druckpulsation der größte Teil des emittierten Schalls gedämpft werden kann, könnten natürliche weitere Zweigleitungen mit einer geeigneten Länge zur Dämpfung der höheren Oberschwingungen angeordnet werden.Although already by the arrangement of only two branch lines 4 and 5 To attenuate the fundamental and the first harmonic of the pressure pulsation, most of the emitted sound can be attenuated, natural further branch lines with a suitable length for attenuation of the higher harmonics could be arranged.

Claims

Injection molding machine with a fluid-filled hydraulic line arrangement ( 1 ), wherein the fluid in the hydraulic line arrangement ( 1 ) by a piston or vane pump ( 2 ) can be acted upon with pressure and on a line of the hydraulic line arrangement ( 1 ), preferably the main line ( 3 ), a branch line ( 4 ) having a length L which is equal to a quarter of the wavelength (λ) of the fundamental vibration of the piston or vane pump ( 2 ) and another branch line ( 5 ) with half the length of the first branch line ( 4 ) are arranged, wherein the branch lines ( 4 . 5 ) each consist of fittings, fittings and tubing, the length of tubing at each branch line ( 4 . 5 ) is selected so that after taking into account the fittings and fittings the desired length L results, the branch lines ( 4 . 5 ) are connected together at their free ends and are free-standing.

Injection molding machine according to claim 1, characterized in that the branch lines ( 4 . 5 ) together at one point of the main line ( 3 ), preferably arranged normal to this.