Máquina de tratamiento de materiales sintéticos y método de funcionamiento de la misma.

Máquina de tratamiento de materiales sintéticos, en particular máquina de moldeo por inyección,

que tiene almenos dos cargas de consumo eléctrico (1, 2, 3, 4), en que al menos una de las cargas de consumo eléctrico (1, 2,3) también está conformada para un funcionamiento como generador para la conversión de energía cinética enenergía eléctrica, en que la máquina está en conexión con una red eléctrica de corriente alterna (5) para laalimentación con energía eléctrica, en que la red eléctrica (5) está conectada a un circuito intermedio de corrientecontinua (7) a través de un rectificador (6), en que al menos una parte de las cargas de consumo eléctrico (1, 2, 3, 4)están conectadas eléctricamente al circuito intermedio de corriente continua (7) y pueden ser alimentadas conenergía eléctrica desde éste y en que al menos una parte de las cargas de consumo eléctrico (1, 2, 3) conformadaspara un funcionamiento como generador están en conexión eléctrica con el circuito intermedio de corriente continua(7) para la inyección de energía eléctrica producida en modo de generador,

caracterizada porque

al menos una carga de consumo eléctrico (4) en forma de un elemento de calentamiento está acopladaeléctricamente al circuito intermedio de corriente continua (7),

en que la extracción de energía por parte de la carga de consumo eléctrico (4) desde el circuito intermedio decorriente continua (7) es controlada mediante un elemento de conmutación por semiconductores (17', 17''),en que el elemento de conmutación por semiconductores (17', 17'') está en conexión con al menos un sensor detemperatura (18) para la captación de un parámetro de funcionamiento de la carga de consumo eléctrico (4),en que el elemento de conmutación por semiconductores (17', 17'') está en conexión con al menos un voltímetro (19)para la captación de la tensión eléctrica de circuito intermedio de corriente continua (UCI),

en que el elemento de conmutación por semiconductores (17', 17'') está conformado para el control de la carga deconsumo eléctrico (4) de un modo que por un lado se suministra a la carga de consumo desde el circuito intermediode corriente continua (7) la energía necesaria para su función y por otro lado la tensión eléctrica de circuitointermedio (UCI) en el circuito intermedio de corriente continua (7) es mantenida por debajo de un valor máximoadmisible (UCImax).

Máquina de tratamiento de materiales sintéticos y método de funcionamiento de la misma La invención se refiere a una máquina de tratamiento de materiales sintéticos, en particular una máquina de moldeo por inyección, que tiene al menos dos cargas de consumo eléctrico, en que al menos una de las cargas de consumo eléctrico también está conformada para un funcionamiento como generador para la conversión de energía cinética en energía eléctrica, en que la máquina está en conexión con una red eléctrica de corriente alterna para la alimentación con energía eléctrica, en que la red eléctrica está conectada a un circuito intermedio de corriente continua a través de un rectificador, en que al menos una parte de las cargas de consumo eléctrico están conectadas eléctricamente al circuito intermedio de corriente continua y pueden ser alimentadas con energía eléctrica desde éste y en que al menos una parte de las cargas de consumo eléctrico conformadas para un funcionamiento como generador están en conexión eléctrica con el circuito intermedio de corriente continua para la inyección de energía eléctrica producida en modo de generador. Además, la invención se refiere a un método de funcionamiento de una máquina de tratamiento de materiales sintéticos de este tipo.

Una máquina de moldeo por inyección y un método de este tipo son conocidos a partir del documento AT 401 116 B. Una solución similar se da a conocer en el documento DE 10 2006 036 267 A1.

El documento JP 5193871 da a conocer un sistema de ascensor en el que se recupera energía mecánica y se convierte en energía térmica. El documento DE 101 52 198 A1 describe una máquina eléctrica de moldeo por inyección de materiales sintéticos, en la que los elementos de accionamiento eléctricos son alimentados desde un circuito intermedio de corriente continua.

La eficiencia energética de máquinas de tratamiento de materiales sintéticos y en particular de máquinas de moldeo por inyección gana cada vez más importancia. Son conocidas máquinas de moldeo por inyección del tipo citado al principio, en las cuales los diversos movimientos de ajuste o desplazamiento son realizados mediante motores eléctricos, en particular servomotores. Esta solución representa ya en comparación con máquinas de moldeo por inyección accionadas hidráulicamente la mayoría de las veces una mejora de la eficiencia energética. Incluso para máquinas de moldeo por inyección accionadas eléctricamente, de muy bajo consumo, se buscan sin embargo posibilidades adicionales de aumentar la eficiencia energética.

Un punto de partida para ello podría ser recuperar o aprovechar la energía cinética que se pierde en procesos de retardo o freno, la cual, para máquinas de moldeo por inyección accionadas eléctricamente, si bien es convertida habitualmente en energía eléctrica, es convertida luego sin embargo en calor en resistencias de frenado o de compensación.

Una posibilidad concreta de aprovechar este concepto sería aplicar un servoconvertidor con capacidad de retroalimentación a la red. Esto tiene sin embargo las siguientes desventajas: por un lado, se originan costes considerablemente más elevados para los componentes necesarios, que son en parte muy costosos. Por otro lado, se llega a pérdidas más elevadas por bobinas de choque de retroalimentación y también por filtros de red, lo que tiene efectos en ambas direcciones de la energía – es decir también en la extracción de energía de la red -. Además, en caso de caída de la red hay que temer limitaciones en los retardos (en el caso extremo no podrá frenarse ya) , ya que las tensiones en la zona eléctrica de la máquina de moldeo por inyección subirían de forma inadmisiblemente alta.

La invención tiene por ello como base la tarea de desarrollar una máquina de tratamiento de materiales sintéticos, en particular una máquina de moldeo por inyección, y proponer un método para su funcionamiento de tal modo que sea posible aumentar adicionalmente la eficiencia energética de la máquina.

La solución a esta tarea por la invención está caracterizada por el hecho de que según la reivindicación 1 al menos una carga de consumo eléctrico en forma de un elemento de calentamiento está acoplada eléctricamente al circuito intermedio de corriente continua, en que la extracción de energía por parte de la carga de consumo eléctrico desde el circuito intermedio de corriente continua es controlada mediante un elemento de conmutación por semiconductores, en que el elemento de conmutación por semiconductores está en conexión con al menos un sensor de temperatura para la captación de un parámetro de funcionamiento de la carga de consumo eléctrico, en que el elemento de conmutación por semiconductores está en conexión con al menos un voltímetro para la captación de la tensión eléctrica del circuito intermedio de corriente continua, en que el elemento de conmutación por semiconductores está conformado para el control de la carga de consumo de un modo que por un lado se suministra a la carga de consumo desde el circuito intermedio de corriente continua la energía necesaria para su función y por otro lado la tensión eléctrica de circuito intermedio en el circuito intermedio de corriente continua es mantenida por debajo de un valor máximo admisible, mediante el recurso de que el elemento de conmutación por semiconductores comprende un primer comparador para comparar el valor, medido por el sensor de temperatura, del parámetro de funcionamiento con un valor prefijado para el parámetro de funcionamiento, en que el elemento de conmutación por semiconductores comprende una primera unidad de cálculo para la determinación de una duración de activación necesaria para la carga de consumo eléctrico para cumplir con el valor prefijado para el parámetro de funcionamiento, en que el elemento de conmutación por semiconductores comprende un segundo comparador para comparar el valor, medido por el voltímetro, de la tensión eléctrica del circuito intermedio con un valor máximo prefijado para la tensión eléctrica del circuito intermedio, en que el elemento de conmutación por semiconductores comprende una segunda unidad de cálculo para la determinación de una duración de activación necesaria para la carga de consumo eléctrico para cumplir con el valor máximo para la tensión eléctrica del circuito intermedio.

Preferentemente, al menos un elemento de almacenamiento para energía eléctrica está conectado eléctricamente al circuito intermedio de corriente continua. En cuanto a éste, se trata la mayoría de las veces de un condensador con gran capacidad.

Un circuito eléctrico de control puede estar en conexión eléctrica con el circuito intermedio de corriente continua a través de una fuente de alimentación conmutada. Al menos una carga de consumo eléctrico puede estar en conexión eléctrica con el circuito eléctrico de control. La carga de consumo eléctrico es por ejemplo una unidad de control de máquina (CPU, del inglés “Central Processing Unit”) , una unidad de manejo (MMI, del inglés “Man-Machine Interface”) , un elemento de control de un servoconvertidor, un sensor, una lámpara de aviso, un contactor, un conmutador, una válvula, un imán o un ventilador.

El elemento de conmutación por semiconductores es preferentemente un transistor bipolar con electrodo de puerta aislada (IGBT, del inglés “Insulated Gate Bipolar Transistor”) .

La primera y la segunda unidad de cálculo pueden estar conectadas a un elemento de obtención de valores máximos, que determina el más grande de los dos valores citados para la duración de activación. El elemento de obtención de valores máximos puede estar en este caso entonces en conexión con el elemento de conmutación por semiconductores, para prefijar una duración de activación prefijada para la carga de consumo eléctrico. Entre el elemento de obtención de valores máximos y el elemento de conmutación por semiconductores puede estar dispuesto un bloque funcional para la definición de impulsos de activación.

El método de funcionamiento de una máquina de tratamiento de materiales sintéticos, en particular de una máquina de moldeo por inyección, que tiene al menos dos cargas de consumo eléctrico, en que al menos una de las cargas de consumo eléctrico está conformada también para un funcionamiento como generador para la conversión de energía cinética en energía eléctrica, en que la máquina está en conexión con una red eléctrica de corriente alterna para la alimentación con energía eléctrica, en que es inyectada energía eléctrica en un circuito intermedio de corriente continua desde una red eléctrica a través de un rectificador, en que al... [Seguir leyendo]

1. Máquina de tratamiento de materiales sintéticos, en particular máquina de moldeo por inyección, que tiene al menos dos cargas de consumo eléctrico (1, 2, 3, 4) , en que al menos una de las cargas de consumo eléctrico (1, 2, 3) también está conformada para un funcionamiento como generador para la conversión de energía cinética en energía eléctrica, en que la máquina está en conexión con una red eléctrica de corriente alterna (5) para la alimentación con energía eléctrica, en que la red eléctrica (5) está conectada a un circuito intermedio de corriente continua (7) a través de un rectificador (6) , en que al menos una parte de las cargas de consumo eléctrico (1, 2, 3, 4) están conectadas eléctricamente al circuito intermedio de corriente continua (7) y pueden ser alimentadas con energía eléctrica desde éste y en que al menos una parte de las cargas de consumo eléctrico (1, 2, 3) conformadas para un funcionamiento como generador están en conexión eléctrica con el circuito intermedio de corriente continua (7) para la inyección de energía eléctrica producida en modo de generador,

caracterizada porque al menos una carga de consumo eléctrico (4) en forma de un elemento de calentamiento está acoplada eléctricamente al circuito intermedio de corriente continua (7) ,

en que la extracción de energía por parte de la carga de consumo eléctrico (4) desde el circuito intermedio de corriente continua (7) es controlada mediante un elemento de conmutación por semiconductores (17', 17'') ,

en que el elemento de conmutación por semiconductores (17', 17'') está en conexión con al menos un sensor de temperatura (18) para la captación de un parámetro de funcionamiento de la carga de consumo eléctrico (4) ,

en que el elemento de conmutación por semiconductores (17', 17'') está en conexión con al menos un voltímetro (19) para la captación de la tensión eléctrica de circuito intermedio de corriente continua (UCI) ,

en que el elemento de conmutación por semiconductores (17', 17'') está conformado para el control de la carga de consumo eléctrico (4) de un modo que por un lado se suministra a la carga de consumo desde el circuito intermedio de corriente continua (7) la energía necesaria para su función y por otro lado la tensión eléctrica de circuito intermedio (UCI) en el circuito intermedio de corriente continua (7) es mantenida por debajo de un valor máximo admisible (UCImax) ,

mediante el recurso de que el elemento de conmutación por semiconductores (17', 17'') comprende un primer comparador (20) para comparar el valor, medido por el sensor de temperatura (18) , del parámetro de funcionamiento con un valor prefijado para el parámetro de funcionamiento,

en que el elemento de conmutación por semiconductores (17', 17'') comprende una primera unidad de cálculo (21) para la determinación de una duración de activación (DAT) necesaria para la carga de consumo eléctrico (4) para cumplir con el valor prefijado para el parámetro de funcionamiento,

en que el elemento de conmutación por semiconductores (17', 17'') comprende un segundo comparador (22) para comparar el valor, medido por el voltímetro (19) , de la tensión de circuito intermedio (UCI) con un valor máximo prefijado para la tensión de circuito intermedio (UCImax) ,

en que el elemento de conmutación por semiconductores (17', 17'') comprende una segunda unidad de cálculo (23) para la determinación de una duración de activación (DAUCI) necesaria para la carga de consumo eléctrico (4) para cumplir con el valor máximo para la tensión eléctrica de circuito intermedio (UCI) ,

y en que una señal de control para el elemento de conmutación por semiconductores (17', 17'') es formada a partir de las dos duraciones de activación.

2. Máquina de tratamiento de materiales sintéticos según la reivindicación 1, caracterizada porque al menos un elemento de almacenamiento (8) para energía eléctrica está conectado eléctricamente al circuito intermedio de corriente continua (7) , en que el elemento de almacenamiento (8) para energía eléctrica es preferentemente un condensador.

3. Máquina de tratamiento de materiales sintéticos según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque un circuito eléctrico de control (9) está en conexión eléctrica con el circuito intermedio de corriente continua (7) a través de una fuente de alimentación conmutada (10) , en que preferentemente al menos una carga de consumo eléctrico (11, 12, 13, 14, 15, 16) está en conexión eléctrica con el circuito eléctrico de control (9) .

4. Máquina de tratamiento de materiales sintéticos según la reivindicación 3, caracterizada porque la carga de consumo eléctrico (11, 12, 13, 14, 15, 16) es una unidad de control de máquina (CPU) , una unidad de manejo (MMI) , un elemento de control de un servoconvertidor, un sensor, una lámpara de aviso, un contactor, un conmutador, una válvula, un imán y/o un ventilador.

5. Máquina de tratamiento de materiales sintéticos según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el elemento de conmutación por semiconductores (17', 17'') es un transistor bipolar con electrodo de puerta aislada (IGBT, del inglés “Insulated Gate Bipolar Transistor”) .

6. Máquina de tratamiento de materiales sintéticos según la reivindicación 5, caracterizada porque la primera y la

segunda unidad de cálculo (21, 23) están conectadas a un elemento de obtención de valores máximos (24) , que halla el mayor de los dos valores para la duración de activación (DAT, DAUCI) , en que el elemento de obtención de valores máximos (24) está preferentemente en conexión con el elemento de conmutación por semiconductores (17'') , para prefijar una duración de activación (DA) prefijada para la carga de consumo eléctrico (4) y en que entre el elemento de obtención de valores máximos (24) y el elemento de conmutación por semiconductores (17'') está

dispuesto preferentemente un bloque funcional (25) para la definición de impulsos de activación.