AT399312B - Injection-moulding apparatus - Google Patents

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AT399312B
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Heinrich Ing Leonhartsberger
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Engel Gmbh Maschbau
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Abstract

Injection-moulding apparatus with an injection unit for plasticizing and injecting at least two different plastics of different plasticizing behaviour, with a plasticizing screw 1, which can be driven by a hydraulic motor 3, and with a pump 5', which can be driven by an electric motor 6', for providing pressurized hydraulic fluid for moving parts of the injection-moulding machine, the pump 6' allowing hydraulic fluid to be delivered to the hydraulic motor 3. To be able to plasticize different plastics, it is provided that the pump 5, 5' is designed for generating all the pressures and volumetric flows of the hydraulic fluid required for plasticizing the various plastics, an output controlling device 7 being provided and, dependent on the pressure p and the volumetric flow Q of the hydraulic fluid, keeping the hydraulic-output- indicating product p.Q below a predetermined value. <IMAGE>

Description

AT 399 312 BAT 399 312 B

Die Erfindung betrifft eine Spritzgußvorrichtung mit einer Einspritzeinheit zum Plastifizieren und Einspritzen von mindestens zwei verschiedenen Kunststoffen mit unterschiedlichem Plastifizierverhalten, mit einer mit einem Hydromotor treibbaren Plastifizierschnecke, mit einer Formaufspanneinrichtung mit Schließeinrichtung und mit einer mit einem Elektromotor treibbaren Pumpe zur Bereitstellung von unter Druck 5 stehendem Hydraulikfluid zum Bewegen von Teilen der Spritzgießmaschine, wobei mit der Pumpe Hydraulikfluid zum Hydromotor förderbar ist.The invention relates to an injection molding device with an injection unit for plasticizing and injecting at least two different plastics with different plasticizing behavior, with a plasticizing screw that can be driven with a hydraulic motor, with a mold clamping device with closing device and with a pump that can be driven with an electric motor to provide hydraulic fluid under pressure for moving parts of the injection molding machine, hydraulic fluid being able to be conveyed to the hydraulic motor with the pump.

Derartige Plastifiziereinrichtungen kommen insbesondere bei Spritzgießmaschinen zum Einsatz, um den vorerst beispielsweise als Granulat vorliegenden Kunststoff mittels der Plastifizierschnecke und gegebenenfalls unter Einwirkung einer zusätzlichen Wärmezufuhr zu piastifizieren. Dabei weisen verschiedene Kunst-ro Stoffe, wie beispielsweise Polyethylen einerseits und Polyvinylchlorid (PVC) andererseits ganz unterschiedliches Plastifizierverhalten auf, das es nötig macht, die Plastifizierschnecke in unterschiedlichen Geschwindigkeitsbereichen und mit unterschiedlichen Drehmomenten zu drehen. Beispielsweise liegt bei einer typischen Plastifizierschnecke die Schneckenumfanggeschwindigkeit für Polyethylen in der Größenordnung von 0,9 m/sek., während sie für PVC lediglich etwa 0,25 m/sek. beträgt. Dafür ist das zum Plastifizieren 75 nötige Drehmoment und damit der Druck wesentlich höher als bei Polyethylen. Um bisherige Einrichtungen an die unterschiedlichen Kunststoffe anzupassen, hat man die Hydromotoren oder die Pumpen ausgetauscht. Beispielsweise hat man für Polyethylen einen Hydromotor oder eine Pumpe mit hohem Volumenstrom (Fördermenge pro Zeiteinheit) mit relativ geringem Druck verwendet, um ein Plastifizieren mit schnell laufender Plastifizierschnecke zu ermöglichen. Die Nennleistung des Elektromotors lag geringfügig unter 20 der hydraulischen Eckleistung, die sich aus dem maximalen Volumenstrom multipliziert mit dem maximalen Druck ergibt. Damit ist man mit einem möglichst kleinen Elektromotor ausgekommen, der lediglich im Bereich der hydraulischen Eckleistung geringfügig (beispielsweise um 10 %) überlastet war, wobei der Elektromotor dadurch gerade noch keinen Schaden nimmt.Plasticizing devices of this type are used in particular in injection molding machines in order to plastify the plastic, which is initially present, for example, as granules by means of the plasticizing screw and, if appropriate, under the action of an additional supply of heat. Various plastic materials, such as polyethylene on the one hand and polyvinyl chloride (PVC) on the other, have very different plasticizing behavior, which makes it necessary to turn the plasticizing screw in different speed ranges and with different torques. For example, in a typical plasticizing screw, the peripheral screw speed for polyethylene is of the order of 0.9 m / sec., While for PVC it is only about 0.25 m / sec. is. The torque required for plasticizing and therefore the pressure is much higher than that of polyethylene. In order to adapt previous equipment to the different plastics, the hydraulic motors or pumps have been replaced. For example, a hydraulic motor or a pump with a high volume flow (delivery rate per unit of time) with relatively low pressure has been used for polyethylene in order to enable plasticizing with a fast-running plasticizing screw. The nominal power of the electric motor was slightly below 20 of the hydraulic corner power, which results from the maximum volume flow multiplied by the maximum pressure. This is enough to get by with the smallest possible electric motor, which was only slightly overloaded (e.g. by 10%) in the area of the hydraulic corner power, whereby the electric motor just barely suffers any damage.

Um mit dieser Einrichtung PVC piastifizieren zu können, wurde in einigen Fällen die Pumpe gegen eine 25 neue Pumpe ausgetauscht, die bei geringerem Volumenstrom in der Lage war, wesentlich höhere Drücke zu liefern. Die hydraulische Eckleistung konnte ebenfalls geringfügig über der Nennleistung des Elektromotors liegen. In anderen Fällen wurde der Hydromotor ausgetauscht und den jeweiligen Erfordernissen des zu plastifizierenden Materials angepaßt.In order to be able to plastify PVC with this device, in some cases the pump was exchanged for a new pump, which was able to deliver significantly higher pressures with a lower volume flow. The hydraulic corner power could also be slightly above the nominal power of the electric motor. In other cases, the hydraulic motor was replaced and adapted to the particular requirements of the material to be plasticized.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Plastifizieren von Kunststoffmaterialien zu schaffen, so mit der es möglich ist, Kunststoffe mit gänzlich unterschiedlichem Plastifizierverhalten ohne Austausch von Teilen der Einrichtung zu piastifizieren.The object of the invention is to provide a device for plasticizing plastic materials so that it is possible to plasticize plastics with completely different plasticizing behavior without exchanging parts of the device.

Um dies zu erreichen, ist vorgesehen, daß die Pumpe für die Erzeugung aller zum Plastifizieren der verschiedenen Kunststoffe benötigten Drucke und Volumenströme des Hydraulikfluides ausgelegt ist, wobei eine Leistungsregeleinrichtung vorgesehen ist,die in Abhängigkeit vom Druck p und vom Volumenstrom Q 35 des Hydraulikfluids das die hydraulische Leistung angebende Produkt q*Q unter einem vorbestimmten Wert hält.In order to achieve this, it is provided that the pump is designed for the generation of all the pressures and volume flows of the hydraulic fluid required for plasticizing the various plastics, a power control device being provided which, depending on the pressure p and the volume flow Q 35 of the hydraulic fluid hydraulic power indicating product q * Q keeps below a predetermined value.

Nach der erfindungsgemäßen Idee kann also für eine große Zahl von Kunststoffen mit unterschiedlichem Plastifizierverhalten eine einzige Pumpe und ein einziger Hydromotor verwendet werden, wobei die Eckleistung (maximaler Druck multipliziert mit maximalem Volumenstrom) weit über der Nennleistung des 40 Elektromotors angesiedelt sein kann. Um eine Überlastung des Elektromotors sicher auszuschließen, ist die Leistungsregeleinrichtung vorgesehen, die die hydraulische Leistung begrenzt und damit den Elektromotor vor Überlastungen schützt.According to the idea of the invention, a single pump and a single hydraulic motor can therefore be used for a large number of plastics with different plasticizing behavior, and the corner power (maximum pressure multiplied by maximum volume flow) can be located well above the nominal power of the 40 electric motor. In order to safely rule out overloading of the electric motor, the power control device is provided which limits the hydraulic power and thus protects the electric motor from overloading.

Bei den in der Praxis vorkommenden Kunststoffen hat sich gezeigt, daß die Elektromotor-Pumpen-Kombination günstigerweise so dimensioniert wird, daß zum Piastifizieren eines ersten Kunststoffes ein 45 erster Druck pi und ein erster Volumenstrom Qi sowie zum Plastifizieren eines zweiten Kunststoffes ein gegenüber dem ersten Druck pi höherer Druck P2 und ein gegenüber dem ersten Volumenstrom Qi kleinerer Volumenstrom Q2 einstellbar sind, wobei das Produkt p2*Qi mindestens 130 %, vorzugsweise 150 % der Nennleistung (N) des Elektromotors beträgt.With the plastics occurring in practice, it has been shown that the electric motor-pump combination is advantageously dimensioned such that a plasti? A first plastic a 45 first pressure pi and a first volume flow Qi and for plasticizing a second plastic compared to the first pressure pi higher pressure P2 and a smaller volume flow Q2 than the first volume flow Qi can be set, the product p2 * Qi being at least 130%, preferably 150% of the nominal power (N) of the electric motor.

Um auszuschließen, daß diese den Elektromotor sicher überlastende Eckleistung tatsächlich erreicht 50 wird, ist vorgesehen, daß die Leistungsregeleinrichtung das Produkt p*Q aus Druck p und Volumenstrom Q unter einem Wert hält, der maximal 115 % der Nennleistung (N) des Elektromotors, vorzugsweise genau der Nennleistung (N) entspricht. Man kommt also mit einem relativ kleinen Elektromotor aus, welcher im schlechtesten Fall immer noch lediglich geringfügig (maximal 115 % der Nennleistung) überlastet wird, dabei jedoch keinen Schaden nimmt. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Leistungsregelung bzw. 55 die Nennleistung des Elektromotors so zu wählen, daß überhaupt keine Überlastung des Elektromotors eintritt.In order to rule out that this corner power, which surely overloads the electric motor, is actually reached 50, it is provided that the power control device keeps the product p * Q from pressure p and volume flow Q below a value which preferably does not exceed 115% of the rated power (N) of the electric motor corresponds exactly to the nominal power (N). So you get by with a relatively small electric motor, which in the worst case is still only slightly overloaded (maximum 115% of the nominal power), but does not suffer any damage. Of course, it is also possible to choose the power control or the nominal power of the electric motor in such a way that the electric motor is not overloaded at all.

Hauptaufgabe der Leistungsregelung ist eine Leistungsbegrenzung der hydraulischen Leistung p*Q auf einen Wert, der den die Pumpe antreibenden Elektromotor nicht schadet. Dabei kann die Leistungsregelung 2The main task of the power control is to limit the hydraulic power p * Q to a value that does not damage the electric motor that drives the pump. The power control 2

AT 399 312 B grundsätzlich den Volumenstrom und/oder den Druck des Hydraulikfluids beeinflussen. Wenn man den sich einstellenden Druck als gegeben hinnimmt, kann die hydraulische Leistung p-Q in einfacher Weise durch eine Regelung des Volumenstromes Q begrenzen. Dies ist vorteilhaft mit einer an sich bekannten Verstellpumpe mit nachgeschaltetem Proportionalmengenventil oder durch Variation der Drehzahl des 5 Elektromotors möglich.AT 399 312 B fundamentally influence the volume flow and / or the pressure of the hydraulic fluid. If one accepts the pressure that is given as given, the hydraulic power p-Q can be limited in a simple manner by regulating the volume flow Q. This is advantageously possible with a variable pump known per se with a downstream proportional valve or by varying the speed of the electric motor.

Die der Erfindung zugrundeliegende Idee der Leistungsregelung kann auch bei anderen Phasen als der Plastifizier-(bzw. Dosier-)phase an einer Spritzgießmaschine, insbesondere beim Einspritzen des plastifizier-ten Kunststoffs in die Form eingesetzt werden. Dabei kann dieselbe leistungsgeregelte Elektromo-tor/Pumpen-Kombination, die zuvor den Hydromotor betrieben hat, den Einspritzzylinder der Kolben-70 Zylinder-Einheit für den axialen Vorschub der Plastifizierschnecke mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid versorgen. Man erzielt damit beispielsweise bei geringen Einspritzdrücken auch bei einem verhältnismäßig klein dimensionierten Elektromotor sehr geringe Zykluszeiten, da hohe Volumensströme und damit rasche Einspritzvorgänge möglich sind, ohne daß das Produkt p*Q einen vorgeschriebenen Wert überschreitet. Auch ein langsames Einspritzen bei hohen Drücken läßt sich durch die Leistungsregelung ohne Elektromo-15 torüberlastung mit ein und derselben Einrichtung realisieren.The idea of power regulation on which the invention is based can also be used in phases other than the plasticizing (or dosing) phase on an injection molding machine, in particular when the plasticized plastic is injected into the mold. The same power-controlled electric motor / pump combination that previously operated the hydraulic motor can supply the injection cylinder of the piston-70 cylinder unit with pressurized hydraulic fluid for the axial feed of the plasticizing screw. With low injection pressures, for example, very short cycle times can be achieved even with a relatively small electric motor, since high volume flows and thus rapid injection processes are possible without the product p * Q exceeding a prescribed value. Slow injection at high pressures can also be achieved with one and the same device using the power control without overloading the electric motor.

Zur Erfassung des Volumenstromes kann man sich die Tatsache zuautze machen, daß dieser proportional zur Drehzahl des Hydromotors ist und einfach am Hydromotor einen Drehzahlaufnehmer anschließen.To record the volume flow, you can make use of the fact that it is proportional to the speed of the hydraulic motor and simply connect a speed sensor to the hydraulic motor.

Zur Erfassung des Volumenstromes Ist es aber auch möglich, in der Leitung von der Pumpe zum Verbraucher eine Messdrossel anzuordnen, an der der Druckabfall ein Maß für den Volumenstrom ist. 20 Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, sowohl den Wert des Volumenstroms Q, als auch den Wert des Druckes p über beispielsweise einen Volumenstromregier und ein einstellbares Druckventil einzustellen. Um sicherzustellen, daß es damit zu keiner Überlastung der den Elektromotor antreibenden Pumpe kommt, begrenzt die Leistungsregeleinrichtung das Produkt p als Malzeichen Q, das heißt die Leistungsregeleinrichtung greift solange nicht ein, solange die eingestellten 25 Werte des Druckes p und des Volumenstromes Q in ihrer Kombination so sind, daß das Produkt p*.Q unter der Leistungshyperbel liegt. Erst wenn man versuchte, eine Kombination von p und Q einzustellen, die über der Leistungshyperbel läge, würde die Leistungsregeleinrichtung dies verhindern, indem sie beispielsweise den Druck oder den Volumenstrom gegenüber den eingestellten Werten reduziert.To detect the volume flow, it is also possible to arrange a measuring throttle in the line from the pump to the consumer, at which the pressure drop is a measure of the volume flow. According to a preferred embodiment of the invention, it is possible to set both the value of the volume flow Q and the value of the pressure p via, for example, a volume flow regulator and an adjustable pressure valve. To ensure that there is no overloading of the pump driving the electric motor, the power control device limits the product p as a mark Q, i.e. the power control device does not intervene as long as the set 25 values of the pressure p and the volume flow Q are combined are such that the product p * .Q is below the performance hyperbola. Only if an attempt was made to set a combination of p and Q that was above the power hyperbole would the power control device prevent this by, for example, reducing the pressure or the volume flow compared to the set values.

Die Leistungsregelung kann sehr rasch und exakt mittels einer Mikroprozessoreinheit erfolgen, die so eingangsseitig an einem Druckaufnehmer und eine Einrichtung zur Erfassung des Volumenstromes angeschlossen ist.The power can be regulated very quickly and precisely by means of a microprocessor unit which is connected on the input side to a pressure sensor and a device for detecting the volume flow.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden in der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert.Further advantages and details of the invention are explained in more detail in the following description of the figures.

Es zeigen: Fig. 1 ein p-Q-Diagramm für eine Plastifiziereinrichtung nach dem Stand der Technik zum 35 Plastifizieren von Polyethylen PE, Fig. 2 ein p-Q-Diagramm für eine Plastifiziereinrichtung nach dem Stand der Technik zum Plastifizieren von Polyvinylchlorid PVC, Fig. 3 ein p-Q-Diagramm einer erfindungsgemäßen Einrichtung, die sowohl zum Plastifizieren von Polyethylen als auch PVC geeignet ist, Fig. 4 bis 7 verschiedene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Plastifiziereinrichtung in einer schematischen Darstellung und Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen 40 Spritzgießmaschine.1 shows a pQ diagram for a plasticizing device according to the prior art for plasticizing polyethylene PE, FIG. 2 shows a pQ diagram for a plasticizing device according to the prior art for plasticizing polyvinyl chloride PVC, FIG pQ diagram of a device according to the invention, which is suitable for plasticizing both polyethylene and PVC, FIGS. 4 to 7 different exemplary embodiments of the plasticizing device according to the invention in a schematic representation and FIG. 8 a schematic representation of an exemplary embodiment of an injection molding machine according to the invention.

Bei der Polyethylen-Plastifiziereinrichtung nach dem Stand der Technik ist die Pumpe so gewählt, daß sie einen hohen Volumenstrom (hohe Drehzahl des Hydromotors) bei verhältnismäßig geringem Druck liefert. Die hydraulische Eckleistung pi Qi liegt geringfügig über der Nennleistung N des Elektromotors, also oberhalb der Hyperbel p*Q = N = konstant. Mit einem an sich bekannten Druckförderstromregler war es 45 damit prinzipiell möglich, jeden Druckwert kleiner als pi und jeden Volumenstromwert kleiner als Qi -(punktierter bzw. schraffierter Bereich in Fig. 1) einzustellen, wobei im schraffierten Bereich eine geringfügige Motorüberiastung (ohne Schaden desselben) gegeben ist. Mit einer solchen Plastifiziereinrichtung war es nicht möglich, Kunststoffe mit völlig anderen Plastifizierverhalten wie beispielsweise PVC zu plastifizieren.. PVC benötigt wesentlich höhere Drehmomente und damit höhere Drücke bei kleineren Drehzahlen und so damit kleineren Volumenströmen. Es wurde daher beim Stand der Technik eine andere Einrichtung, beispielsweise mit einer anders dimensionierten Pumpe oder Hydromotor, vorgesehen, um PVC plastifizieren zu können. Der maximale Förderstrom ist in Fig. 2 mit Q2, der maximale Druck mit P2 bezeichnet. Wiederum liegt die Eckleistung geringfügig über der Leistungshyperbel, ohne jedoch dem Motor nachhaltig zu schaden. 55 Um mit einer einzigen Einrichtung hoch- und niedrigviskose Kunststoffe (Polyethylen, Polystyrol, Polypropylen od. dgl. einerseits und PVC od. dgl. andererseits) plastifizieren zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen, eine groß dimensionierte Pumpe zu nehmen, die alle benötigten maximalen Druck- und Volumenstromwerte abdeckt. Die hydraulische Eckleistung (Ρ2 · Qi) einer solchen Pumpe liegt jedoch weit 3In the polyethylene plasticizing device according to the prior art, the pump is selected so that it delivers a high volume flow (high speed of the hydraulic motor) at a relatively low pressure. The hydraulic corner power pi Qi is slightly above the nominal power N of the electric motor, i.e. above the hyperbola p * Q = N = constant. With a pressure delivery flow controller known per se, it was in principle possible to set each pressure value less than pi and each volume flow value less than Qi - (dotted or hatched area in FIG. 1), with a slight motor overload (without damage to the same) in the hatched area. given is. With such a plasticizing device, it was not possible to plasticize plastics with completely different plasticizing behavior, such as PVC. PVC requires significantly higher torques and therefore higher pressures at lower speeds and thus smaller volume flows. Another device was therefore provided in the prior art, for example with a differently dimensioned pump or hydraulic motor, in order to be able to plasticize PVC. The maximum flow rate is designated in FIG. 2 with Q2, the maximum pressure with P2. Again, the corner power is slightly above the power hyperbole, but without causing lasting damage to the engine. 55 In order to be able to plasticize high- and low-viscosity plastics (polyethylene, polystyrene, polypropylene or the like on the one hand and PVC or the like on the other hand) with a single device, the invention provides for a large-sized pump to be used which has all the maximum pressure required - and volume flow values. The hydraulic corner power (Ρ2 · Qi) of such a pump is however far 3

AT 399 312 B (beim dargestellten Beispiel beispielsweise etwa 200 %) Ober der Nennleistung des Elektromotors und würde diesen sicher überlasten. Es ist daher erfindungsgemäß weiters eine Leistungsregeleinrichtung vorgesehen, die in Abhängigkeit vom Druck p und vom Volumenstrom Q des Hydraulikfluids das Produkt p.Q auf einem konstanten Wert p*Q = const. hält. Da geringfügige Überlastungen des Elektromotors 5 diesem nicht schaden, kann der Wert const. geringfügig über der Nennleistung N des Elektromotors liegen. Es ergibt sich damit die zur Nennleistungshyperbel parallele strichlierte Hyperbel in Fig. 3. Die Leistungsregelung stellt sicher, daß diese Hyperbel nicht überschritten wird und damit der Elektromotor nicht überlastet wird. Ist die erfindungsgemäße Plastifiziereinrichtung mit einer Einrichtung zum Einstellen des Volumenstromes Q und des Druckes p (beispielsweise ein an sich bekannter Druck- Förderstromregler) ausgestattet, so io läßt sich grundsätzlich jeder p-, Q-Wert unter der Leistungshyperbel p»Q = const. einstellen. Gegenüber dem Stand der Technik (Fig. 1 und 2) hat man zusätzlich den Einstellbereich A. Im allgemeinen wird man den maximalen Volumenstrom und den maximalen Druck der Pumpe auf die maximal benötigten Werte abstimmen. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Pumpe zumindest geringfügig überzudimensionieren, d. h. daß der maximale Volumenstrom über den maximal benötigten und der maximale Druck über 75 den maximal benötigten liegt. Damit ist es mit Sicherheit möglich, alle benötigten p-, Q-Kombinationen anzufahren. In jedem Fall stellt die Leistungsregelung sicher, daß auch bei hohen Eckleistungen keine Überlastung des Elektromotors eintritt.AT 399 312 B (in the example shown, for example, about 200%) above the nominal power of the electric motor and would surely overload it. A power control device is therefore also provided according to the invention which, depending on the pressure p and the volume flow Q of the hydraulic fluid, the product p.Q at a constant value p * Q = const. holds. Since slight overloads of the electric motor 5 do not damage it, the value const. are slightly above the nominal power N of the electric motor. This results in the dashed hyperbola parallel to the nominal power hyperbola in FIG. 3. The power control ensures that this hyperbola is not exceeded and thus the electric motor is not overloaded. If the plasticizing device according to the invention is equipped with a device for setting the volume flow Q and the pressure p (for example a pressure-flow controller known per se), then in principle every p-, Q-value under the power hyperbola p »Q = const. to adjust. Compared to the prior art (FIGS. 1 and 2), there is also the setting range A. In general, the maximum volume flow and the maximum pressure of the pump will be adjusted to the maximum required values. In principle, however, it is also possible to oversize the pump at least slightly, i.e. H. that the maximum volume flow is above the maximum required and the maximum pressure is above 75 the maximum required. This makes it possible to approach all required p, Q combinations. In any case, the power control ensures that the electric motor is not overloaded even with high corner power.

In Fig. 4 ist ein einfaches Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Die Plastifizierschnecke 1, der über einen Trichter 2 der zu piastifizierende Kunststoff zugeführt wird, kann durch einen Hydromotor 3 20 angetrieben werden. Dieser Hydromotor 3 wird über eine Leitung 4 mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid gespeist, das von einer Pumpe 5 aus einem Vorrat gefördert wird. Die Pumpe 5 wird von einem Elektromotor 6 angetrieben. Die Nennleistung dieses Elektromotors 6 kann weit unterhalb der Eckleistung der Pumpe 5 liegen, welche beim vorliegenden Ausführungsbeispiei als eine volumenstromeinstellbare Radialkolbenpumpe ausgebildet ist. Diese Verstellpumpe kann durch einen Leistungsregler 7 so beeinflußt 25 werden, daß ein vorgegebener Leistungswert nicht überschritten wird. Der Leistungsregler 7 hat bei diesem Ausführungsbeispiel die Aufgabe, das Produkt p*Q im wesentlichen konstant zu halten. Bei Erhöhung des Druckes (beispielsweise beim Plastifizieren von PVC) ist daher der Volumenstrom entsprechend zu verringern. Der eigentliche Leistungsregler kann aus einem Meßkolben bestehen, der über eine Leitung 8 mit Hochdruck beaufschlagt gegen ein Federpaket gedrückt wird. Der aus diesem Kraftvergleich resultieren-30 de Weg kann auf den den Volumenstrom bestimmenden Hubring der Verstellpumpe 6 übertragen werden. Durch Verwendung zweier Federn im Federpaket kann die Kennlinie der Leistungshyperbel näherungsweise realisiert werden, wobei über eine Veränderung der Federvorspannung eine Parallelverschiebung der Leistungshyperbel möglich ist. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Elektromotor 6 eine konstante Drehzahl auf. 35 Im einfachsten Ausführungbeispiei gemäß Fig. 4 wird der sich einstellende Druck als gegebene Größe hingenommen und der Volumenstrom Q über die mechanisch hydraulische Leistungsregeiung 7 so geregelt, daß das Produkt p*Q im wesentlichen konstant ist. Damit wird das Hauptziel der Erfindung erreicht, daß die hydraulische Leistung keine Werte annehmen kann, die dem Elektromotor 6 schaden..In Fig. 4 a simple embodiment is shown schematically. The plasticizing screw 1, which is supplied with the plastic to be plastified via a funnel 2, can be driven by a hydraulic motor 3 20. This hydraulic motor 3 is fed via a line 4 with pressurized hydraulic fluid which is pumped from a supply by a pump 5. The pump 5 is driven by an electric motor 6. The nominal power of this electric motor 6 can be far below the corner power of the pump 5, which in the present embodiment is designed as a radial piston pump adjustable in volume flow. This variable pump can be influenced 25 by a power controller 7 so that a predetermined power value is not exceeded. In this exemplary embodiment, the power controller 7 has the task of keeping the product p * Q essentially constant. If the pressure is increased (for example when plasticizing PVC), the volume flow must be reduced accordingly. The actual power regulator can consist of a volumetric piston, which is pressurized with high pressure via a line 8 against a spring assembly. The path resulting from this force comparison can be transferred to the stroke ring of the variable displacement pump 6 which determines the volume flow. The characteristic curve of the power hyperbola can be approximately achieved by using two springs in the spring assembly, a parallel displacement of the power hyperbola being possible by changing the spring preload. In the embodiment shown in FIG. 4, the electric motor 6 has a constant speed. In the simplest embodiment example according to FIG. 4, the pressure which is established is accepted as a given quantity and the volume flow Q is regulated via the mechanical hydraulic power control 7 in such a way that the product p * Q is essentially constant. The main aim of the invention is thus achieved that the hydraulic power cannot assume values which damage the electric motor 6.

Um auch Druck- und Volumenstromwerte unterhalb der Leistungshyperbel einstelien zu können, ist bei 40 den in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel zusätzlich zur Leistungsregeleinrichtung 7 ein Volumenstromregler 9 vorgesehen. In der Hydraulikfluid-Leitung 4 zum Hydromotor 3 ist eine Meßdrossel 10 angeordnet, die sich vom Mikroprozessor 11 aus verstellen läßt. Die Einstellung am Mikroprozessor kann beispielsweise händisch oder gemäß einem bestimmten gespeicherten Programmablauf erfolgen. Jedenfalls entsteht an der Meßdrossel 7 ein Druckabfall, der vom Volumenstromregler 9 erfaßt wird. In 45 Abhängigkeit von diesem Druckabfall erfolgt eine Verstellung der Verstellpumpe 5. Die an der Meßdrossel verlorengegangene Leistung ist vernachlässigbar, sodaß über dieses System eine verlustarme Einstellung des Volumenstromes möglich ist. Wird aber vom Mikroprozessor 11 ein Volumenstrom eingestellt, der bei dem vorliegenden Druck p zur Überschreitung der Leistungshyperbel führen würde, so spricht die Leistungsregeleinrichtung 7 an und begrenzt den Volumenstrom, sodaß das Produkt p*Q unter einem so bestimmten Wert bleibt.In order to be able to also set pressure and volume flow values below the power hyperbola, a volume flow controller 9 is provided in addition to the power control device 7 in the embodiment shown in FIG. 5. A measuring throttle 10 is arranged in the hydraulic fluid line 4 to the hydraulic motor 3 and can be adjusted by the microprocessor 11. The setting on the microprocessor can, for example, be done manually or according to a specific stored program sequence. In any case, a pressure drop occurs at the measuring throttle 7, which is detected by the volume flow controller 9. The adjustment pump 5 is adjusted as a function of this pressure drop. The power lost at the measuring throttle is negligible, so that a low-loss adjustment of the volume flow is possible via this system. If, however, a volume flow is set by the microprocessor 11, which would lead to the power hyperbole being exceeded at the present pressure p, the power control device 7 responds and limits the volume flow so that the product p * Q remains below such a determined value.

Bei den in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen, wird in Abhängigkeit vom vorhandenen Druck der Volumenstrom über die Leistungsregeieinrichtung gesteuert, wobei für die Leistungsregeleinrichtung keine eigentliche Erfassung des tatsächlichen Volumenstromes vorgesehen ist. Die Genauigkeit einer Steuerung des Volumenstromes reicht im allgemeinen aus. Sollte jedoch eine genauere Regelung der 55 hydraulischen Leistung nötig sein, so besteht Möglichkeit, daß die Leistungsregeleinrichtung 7 neben dem Druck den tatsächlichen Volumenstrom erfaßt. Dies ist beispielsweise über die Druckdifferenz an der Meßdrossel 10 möglich. Eine andere Möglichkeit besteht in der Verwendung einer Einrichtung 12, die die Drehzahl des Hydromotors 3 erfaßt. Diese Drehzahl ist nämlich zum Volumenstrom proportional. 4In the exemplary embodiments shown in FIGS. 4 and 5, the volume flow is controlled via the power control device as a function of the existing pressure, with no actual detection of the actual volume flow being provided for the power control device. The accuracy of controlling the volume flow is generally sufficient. However, if more precise control of the hydraulic power is necessary, it is possible for the power control device 7 to record the actual volume flow in addition to the pressure. This is possible, for example, via the pressure difference at the measuring throttle 10. Another possibility is to use a device 12 which detects the speed of the hydraulic motor 3. This speed is proportional to the volume flow. 4th

Claims (8)

AT 399 312 B An dieser Stelle ist zu erwähnen, daß neben dem Volumenstrom zusätzlich oder alternativ auch der Druck beeinflußbar ist, um eine Leistungsregelung zu erzielen. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt eine elektronische Leistungsregeiung im Mikroprozessor 11. Dazu werden dem Mikroprozessor die Signale aus dem Druckaufnehmer 13 und dem Tachogenerator oder Inkrementalaufnehmer 12 zugeführt. Der Mikroprozessor kann dann in einfacher Weise diese den Druck- und dem Volumenstrom proportionalen Signale multiplikativ verknüpfen und mit einem gespeicherten Schwellwert vergleichen. Liegt das Produkt p*Q über dem Schwellwert, so erfolgt über die Leitung 14 und das Stellglied 7a eine Verstellung der Verstellpumpe derart, daß der Volumenstrom zurückgenommen wird. Alternativ oder zusätzlich wäre auch eine nicht näher dargestellte Druckreduzierung möglich, um die hydraulische Leistung zu begrenzen. Abgesehen von der genannten Leistungsbegrenzungsfunktion erlaubt es der Mikroprozessor 11 auch einen beliebigen Volumenstrom Q unterhalb der Leistungshyperbel einzusteilen. Dies erfolgt ebenfalls über die Leitung 14 und das Stellglied 7a. Bei dem in Fig. 7 dargestellten Beispiel erfolgt ebenfalls eine elektronische Leistungsregelung. Jedoch geht die über die Leitung 14' vorgenommene Verstellung des Volumenstromes nicht über eine Verstellpumpe, wie in Fig. 6, sondern über einen Frequenzumformer 15 dadurch vor sich, daß die Drehzahl des Elektromotors 6' verändert wird. Die erfindungsgemäße Plastifiziereinrichtung läßt sich insbesondere in einer Spritzgießmaschine einset-zen. Fig. 8 zeigt eine schematisierte Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spritzgießmaschine, bei der die in Fig. 7 gezeigte Plastifizier- bzw. Dosiereinrichtung zum Einsatz kommt. Selbstverständlich können auch andere Piastifiziereinrichtungen zum Einsatz kommen, beispielsweise jene, die in den Fig. 4 bis 6 gezeigt sind. Die in Fig. 8 gezeigte Spritzgießmaschine weist eine insgesamt mit 20 bezeichnete Aufspanneinrichtung für eine nicht dargestellte Form und eine insgesamt mit 21 bezeichnete Einspritzeinrichtung zum Einspritzen von plastifiziertem Kunststoff in die Form auf. Die Aufspanneinrichtung umfaßt eine ortsfeste Platte 22 und eine bewegbare Platte 23. Über Holme 24 ist die Zylinderplatte 25 mit der ortsfesten Platte 22 verbunden. Über eine schematisch dargestellte Kolben-Zylinder-Einheit 26 kann die bewegbare Platte 23 zum Öffnen und Schließen der Form bewegt werden. Der Herstellungszyklus eines Spritzgußteiles beginnt mit dem Formschließen und dem anschließenden Einspritzen. Dann erfolgt das Kühlen und parallel dazu das oben bereits erläuterte Platifizieren bzw. Dosieren von Kunststoff. Der von der Elektromotor-Pumpenkombination 6’,5’ mit Hydraulikfluid versorgte Hydromotor 3 dreht die Plastifizierschnecke 1, die über den Materialtrichter 2 den zugeführten Kunststoff plastifiziert. Der piastifizierte Kunststoff sammelt sich im Raum 29, wobei die Plastifizierschnecke 1 in Richtung des Pfeiles 27 zurückweicht. Jetzt öffnet die Form und der Teil wird ausgeworfen. Beim folgenden Einspritzvorgang schaltet der Mikroprozessor über die Steuerleitung 30 und die Ventileinrichtung 31 den Hydromotor 3 ab und beaufschlagt über die Leitung 32 den Einspritzzylinder 33. Damit wird die Plastifizierschnecke 1 in Richtung des Pfeiles 28 bewegt und der im Raum 29 piastifizierte Kunststoff in die geschlossene Form eingespritzt. Für diesen Einspritzvorgang wird dieselbe Elektromotor-Pumpenkombination 6',5' verwendet wie für den Hydromotor 3. Der Druck im Einspritzzylinder 33 kann mittels eines nicht dargestellten Druckaufnehmers der mit Mikroprozessoren in Verbindung steht, aufgenommen werden. Der Volumenstrom kann entweder aus der Drehzahl des Elektromotors 6' oder aus der Messung der Verschiebegeschwindigkeit des Kolbens im Einspritzzylinder ermittelt werden. Auch andere Druck- und Volumenstromerfassungen sind durchaus denkbar und möglich. Die Leistungsregelung stellt auch während des Einspritzvorganges sicher, daß das Produkt p*Q einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet. Bei geringen Einspritzdrücken kann man damit sehr hohe Volumenströme Q erreichen, ohne den Elektromotor 6' zu überlasten. Dies führt zu einer beträchtlichen Reduzierung der Zykluszeiten. Die erfindungsgemäß leistungsgeregelte Elektromotor-Pumpenkombination 6’,5' kann auch noch weitere Teile der Spritzgießmaschine mit Hydraulikfluid versorgen, wie dies beispielsweise mit der zum Schließzylinder 26 führenden Leitung 34 angedeutet ist. Patentansprüche 1. Spritzgußvorrichtung mit einer Einspritzeinheit zum Plastifizieren und Einspritzen von mindestens zwei verschiedenen Kunststoffen mit unterschiedlichem Plastifizierverhalten, mit einer mit einem Hydromotor antreibbaren Plastifizierschnecke, mit einer Formaufspanneinrichtung mit Schließeinrichtung und mit einer mit einem Elektromotor antreibbaren Pumpe zur Bereitstellung von unter Druck stehendem Hydraulikfluid zum Bewegen von Teilen der Spritzgießmaschine, wobei mit der Pumpe Hydraulikfluid 5 AT 399 312 B zum Hydromotor förderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (5,5') für die Erzeugung aller zum Plastifizieren der verschiedenen Kunststoffe benötigten Drucke und Volumenströme des Hydraulikfluides ausgelegt ist, wobei eine Leistungsregeleinrichtung (7) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit vom Druck p und vom Volumenstrom Q des Hydraulikfluids das die hydraulische Leistung angebende Produkt p*Q unter einem vorbestimmten Wert hält.AT 399 312 B At this point it should be mentioned that in addition to the volume flow, the pressure can also or alternatively be influenced in order to achieve a power control. In the exemplary embodiment shown in FIG. 6, electronic power control takes place in the microprocessor 11. For this purpose, the signals from the pressure sensor 13 and the tachometer generator or incremental sensor 12 are fed to the microprocessor. The microprocessor can then multiply link these signals, which are proportional to the pressure and the volume flow, in a simple manner and compare them with a stored threshold value. If the product p * Q is above the threshold value, the adjustment pump is adjusted via the line 14 and the actuator 7a such that the volume flow is reduced. Alternatively or additionally, a pressure reduction, not shown in more detail, would also be possible in order to limit the hydraulic power. In addition to the power limitation function mentioned, the microprocessor 11 also allows any volume flow Q to be divided below the power hyperbola. This is also done via line 14 and actuator 7a. In the example shown in FIG. 7, electronic power control is also carried out. However, the adjustment of the volume flow carried out via the line 14 'does not take place via an adjustment pump, as in FIG. 6, but via a frequency converter 15 in that the speed of the electric motor 6' is changed. The plasticizing device according to the invention can be used in particular in an injection molding machine. FIG. 8 shows a schematic illustration of an exemplary embodiment of an injection molding machine according to the invention, in which the plasticizing or dosing device shown in FIG. 7 is used. Of course, other plasticizing devices can also be used, for example those shown in FIGS. 4 to 6. The injection molding machine shown in FIG. 8 has a clamping device, generally designated 20, for a mold (not shown) and an injection device, generally designated 21, for injecting plasticized plastic into the mold. The clamping device comprises a stationary plate 22 and a movable plate 23. The cylinder plate 25 is connected to the stationary plate 22 via bars 24. Via a schematically illustrated piston-cylinder unit 26, the movable plate 23 can be moved to open and close the mold. The manufacturing cycle of an injection molded part begins with the form closure and the subsequent injection. Then the cooling takes place and, parallel to this, the plasticizing or dosing already explained above. The hydraulic motor 3 supplied with hydraulic fluid by the electric motor-pump combination 6 ″, 5 ″ rotates the plasticizing screw 1, which plasticizes the supplied plastic via the material hopper 2. The plasticized plastic collects in the space 29, the plasticizing screw 1 receding in the direction of the arrow 27. Now the mold opens and the part is ejected. In the following injection process, the microprocessor switches off the hydraulic motor 3 via the control line 30 and the valve device 31 and acts on the injection cylinder 33 via the line 32. The plasticizing screw 1 is thus moved in the direction of the arrow 28 and the plasticized in the space 29 into the closed form injected. The same electric motor-pump combination 6 ', 5' is used for this injection process as for the hydraulic motor 3. The pressure in the injection cylinder 33 can be recorded by means of a pressure sensor, not shown, which is connected to microprocessors. The volume flow can be determined either from the speed of the electric motor 6 'or from the measurement of the displacement speed of the piston in the injection cylinder. Other pressure and volume flow measurements are also conceivable and possible. The power control ensures during the injection process that the product p * Q does not exceed a predetermined value. At low injection pressures, very high volume flows Q can be achieved without overloading the electric motor 6 '. This leads to a considerable reduction in cycle times. The electric motor-pump combination 6 ′, 5 ′, which is regulated according to the invention, can also supply further parts of the injection molding machine with hydraulic fluid, as is indicated, for example, by the line 34 leading to the locking cylinder 26. 1. Injection molding device with an injection unit for plasticizing and injecting at least two different plastics with different plasticizing behavior, with a plasticizing screw that can be driven with a hydraulic motor, with a mold clamping device with closing device and with a pump that can be driven with an electric motor to provide pressurized hydraulic fluid for moving parts of the injection molding machine, hydraulic fluid 5 AT 399 312 B being able to be conveyed to the hydraulic motor with the pump, characterized in that the pump (5, 5 ') is designed to generate all the pressures and volume flows of the hydraulic fluid required for plasticizing the various plastics, A power control device (7) is provided which, depending on the pressure p and the volume flow Q of the hydraulic fluid, keeps the product p * Q indicating the hydraulic power below a predetermined value. 2. Spritzgußvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Plastifizieren eines ersten Kunststoffes ein erster Druck pi und ein erster Volumenstrom Qi sowie zum Plastifizieren eines zweiten Kunststoffes ein gegenüber dem ersten Druck pi höherer Druck p2 und ein gegenüber dem ersten Volumenstrom Qi kleinerer Volumenstrom Cfe einstellbar sind, wobei das Produkt p2*Qi mindestens 130%, vorzugsweise mindestens 150% der Nennleistung (N) des Elektromotors (6,6') beträgt.2. Injection molding apparatus according to claim 1, characterized in that a first pressure pi and a first volume flow Qi for plasticizing a first plastic and a pressure p2 higher than the first pressure pi and a smaller volume flow Cfe compared to the first volume flow Qi for plasticizing a second plastic are adjustable, the product p2 * Qi being at least 130%, preferably at least 150% of the nominal power (N) of the electric motor (6,6 '). 3. Spritzgußvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erfassung des Volumenstromes einen Drehzahlaufnehmer (12) am Hydromotor (3) aufweist.3. Injection molding device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the device for detecting the volume flow has a speed sensor (12) on the hydraulic motor (3). 4. Spritzgußvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß mit der Leistungsregeleinrichtung (7) das Produkt p*Q aus Druck p und Volumenstrom Q unter einem Wert einstellbar ist, der maximal 115% der Nennleistung (N) des Elektromotors (6,6'), vorzugsweise genau der Nennleistung (N), entspricht.4. Injection molding device according to one of claims 1 to 3, characterized in that with the power control device (7) the product p * Q from pressure p and volume flow Q is adjustable below a value which is a maximum of 115% of the nominal power (N) of the electric motor (6 , 6 '), preferably corresponds exactly to the nominal power (N). 5. Spritzgußvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Pumpe (5) eine an sich bekannte Verstellpumpe, vorzugsweise eine Radialkoibenpumpe, mit einstellbarem Volumenstrom ist, welche mittels der Leistungsregeleinrichtung (7) in Abhängigkeit vom Druck des Hydraulikfluids verstellbar ist.5. Injection molding device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pump (5) is a known variable pump, preferably a radial piston pump, with adjustable volume flow, which is adjustable by means of the power control device (7) depending on the pressure of the hydraulic fluid. 6. Spritzgußvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die Leistungsregeleinrichtung (7) eine Einrichtung (12) zur Erfassung des von der Pumpe (5) gelieferten Volumenstromes und/oder des Druckes aufweist, wobei die Einrichtung zur Erfassung des Volumenstromes eine in der Leitung (4) von der Pumpe zum Verbraucher angeordnete, vorzugsweise elektrisch verstellbare Meßdrossel aufweist, an der der Druckabfall ein Maß für den Volumenstrom ist.6. Injection molding device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the power control device (7) has a device (12) for detecting the volume flow delivered by the pump (5) and / or the pressure, the device for detecting the volume flow having a in the line (4) from the pump to the consumer arranged, preferably electrically adjustable measuring throttle, at which the pressure drop is a measure of the volume flow. 7. Spritzgußvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (9,10,11; 11,15) zum Einstellen des Volumenstromes Q und/oder des Druckes p, wobei die Leistungsregeleinrichtung (7) lediglich das Produkt p*Q begrenzt.7. Injection molding device according to one of claims 1 to 6, characterized by a device (9, 10, 11; 11, 15) for adjusting the volume flow Q and / or the pressure p, the power control device (7) only the product p * Q limited. 8. Spritzgußvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsregeleinrichtung (7) eine Mikroprozessoreinheit (11) aufweist, die eingangsseitig an einen Druk-kaufnehmer (13) und eine Einrichtung (12) zur Erfassung des Volumenstromes angeschlossen. Hiezu 4 Blatt Zeichnungen 68. Injection molding device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the power control device (7) has a microprocessor unit (11) which is connected on the input side to a pressure buyer (13) and a device (12) for detecting the volume flow. Including 4 sheets of drawings 6
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