Servohydraulische Spritzgießmaschine mit VG-Innenzahnradpumpe: Wie 40 MPa Druck und extrem niedrige Geräuschentwicklung die Zykluswiederholgenauigkeit verbessern

In modernen Spritzgießanlagen ist die Hydraulikpumpe das Herzstück jeder servohydraulischen Maschine. Die Wahl der Pumpentechnologie beeinflusst direkt die Zykluswiederholgenauigkeit, den Energieverbrauch, den Geräuschpegel in der Produktionshalle und die Langzeitstabilität des gesamten Hydrauliksystems. Unter den verfügbaren Pumpenarchitekturen InnenzahnradpumpeSie haben aufgrund ihrer inhärenten Vorteile hinsichtlich Pulsationskontrolle, volumetrischer Effizienz und geräuscharmem Betrieb erheblich an Bedeutung gewonnen.VicksServo VG Innenzahnradpumperepräsentiert den aktuellen Stand der Technik und kombiniert Drücke bis zu 40 MPa mit extrem niedriger Geräuschentwicklung und einem Verdrängungsbereich, der kleine bis große Tonnagen abdeckt. SpritzgießmaschinenDieser Blog untersucht die technischen Prinzipien der VG-Serie, erklärt, wie sich deren Design in messbaren Verbesserungen der Zykluswiederholgenauigkeit niederschlägt, und bietet praktische Hinweise für Systemintegratoren und Anlageningenieure, die servohydraulische Pumpenlösungen für ihre Produktionslinien evaluieren.

Warum die Bauweise von Innenzahnradpumpen für servohydraulische Systeme wichtig ist

Servohydraulisch Spritzgießmaschinen Servohydraulische Systeme unterscheiden sich grundlegend von herkömmlichen Hydraulikmaschinen mit fester Drehzahl in der Art der Druck- und Durchflussregelung. Anstatt einen Motor mit konstanter Drehzahl laufen zu lassen und den Durchfluss über Proportionalventile zu drosseln, variiert ein servohydraulisches System die Drehzahl des elektrischen Servomotors, der die Hydraulikpumpe antreibt. Die Pumpe muss daher über einen weiten Drehzahlbereich einen stabilen und vorhersagbaren Durchfluss liefern – von nahezu null U/min während der Halte- und Kühlphasen bis hin zur vollen Drehzahl beim Einspritzen und Schließen der Klemme. Dieses Betriebsprofil stellt besondere Anforderungen an die Pumpe, die nicht alle Hydraulikpumpentypen gleichermaßen erfüllen können. Daher ist die Wahl der richtigen Pumpenarchitektur eine entscheidende technische Entscheidung.

Innenzahnradpumpen bestehen aus einem äußeren Zahnkranz und einem kleineren Innenzahnrad, die mit einem halbmondförmigen Abscheider auf einer gemeinsamen Achse montiert sind. Durch die Rotation der Zahnräder erzeugen sich erweiternde und zusammenziehende Kammern an Ein- und Auslass einen gleichmäßigen, kontinuierlichen Förderstrom. Da stets mehrere Zahnpaare im Eingriff sind, weist der dem System zugeführte Förderstrom im Vergleich zu Außenzahnradpumpen, bei denen nur ein oder zwei Zähne gleichzeitig die Last tragen, eine deutlich geringere Pulsation auf. Bei servohydraulischen Maschinen bedeutet die geringere Pulsation, dass der Servoregler weniger hydraulischen Störungen ausgesetzt ist. Dies ermöglicht eine präzisere Druck- und Geschwindigkeitsregelung während des gesamten Spritzgießprozesses. Diese präzisere Regelung führt direkt zu einer verbesserten Schusskonsistenz und einer höheren Teilequalität.

Die VG-Innenzahnradpumpen von Vicks Servo wurden speziell für diesen Betriebsmodus entwickelt. Mit Modellen der VGH0-Serie, die bis zu 40 MPa Nenndrücke und Drehzahlen bis zu 4.200 U/min erreichen, deckt die VG-Baureihe den gesamten Leistungsbereich ab, der von modernen servohydraulischen Spritzgießmaschinen benötigt wird. Ob eine Einzelpumpe für einen einfachen Kreislauf, eine Doppelpumpenkonfiguration für unabhängige Spritz- und Schließkreisläufe oder eine Kombinationspumpe für die multifunktionale Förderleistung erforderlich ist – die VG-Baureihe bietet die mechanische Grundlage für eine präzise hydraulische Steuerung, auf die sich Maschinenbauer und Anwender für gleichbleibende Produktionsergebnisse verlassen können.

40 MPa Druckfähigkeit und ihre Auswirkungen auf die Spritzgießleistung

Die Druckfähigkeit ist eine der wichtigsten Spezifikationen für Hydraulikpumpen im Spritzgießprozess. Für die Einspritzphase wird hoher Druck benötigt, um das geschmolzene Polymer durch Düse, Angusskanal, Verteiler und Anschnitt in den Formhohlraum zu pressen. Bei hochviskosen technischen Kunststoffen, dünnwandigen Bauteilen oder langen Fließwegen kann der erforderliche Einspritzdruck am Hydraulikzylinder 25 MPa erreichen oder überschreiten. Berücksichtigt man die Systemverluste durch Rohrleitungen, Armaturen und Druckabfall im Ventilblock, muss die Pumpe deutlich über diesem Schwellenwert liefern, damit die Maschine jederzeit den erforderlichen Düsendruck erreicht, ohne durch die Hydraulikkapazität eingeschränkt zu werden.

Die Innenzahnradpumpe der Serie VGH0 VG erfüllt diese Anforderung mit einem Dauerbetriebsdruck von bis zu 40 MPa. Dieser großzügige Druckspielraum gewährleistet, dass die servohydraulische Maschine das programmierte Einspritzprofil auch unter ungünstigsten Bedingungen wie Kaltstart, hochviskosen Materialien oder dickwandigen Teilen mit hohem Nachdruckbedarf beibehält. Die robuste Zahnradkonstruktion und das präzisionsgefertigte Gehäuse der VG-Pumpe sorgen für einen hohen volumetrischen Wirkungsgrad auch bei hohen Drücken. Dies führt zu geringerer Wärmeentwicklung im Hydrauliköl, niedrigerem Kühlbedarf und reduziertem Energieverbrauch bei längeren Produktionsläufen.

Aus Sicht des Maschinenbauers vereinfacht die Nennleistung der VG-Pumpe von 40 MPa die Systemauslegung. Ingenieure können ein einziges Pumpenmodell spezifizieren, das die Druckanforderungen sowohl des Einspritz- als auch des Schließkreislaufs abdeckt, ohne dass überdimensionierte oder mehrstufige Lösungen erforderlich sind. Dies reduziert die Anzahl der Hydraulikkomponenten, vereinfacht die Verteilerkonstruktion und senkt die Gesamtstückliste. Für Anwender, die servohydraulische Maschinen in anspruchsvollen Anwendungen wie Automobilverbindern, Gehäusen für Medizingeräte und Präzisionsformen mit mehreren Kavitäten einsetzen, bietet der Druckspielraum der VG-Serie die Gewissheit, dass das Hydrauliksystem nicht zum limitierenden Faktor für die Einhaltung der Zykluszeitvorgaben oder der Teilequalitätsspezifikationen in der Fertigung wird.

Extrem geräuscharme Technik: Konstruktionsprinzipien für einen leisen Betrieb

Die Geräuschreduzierung in Hydrauliksystemen ist nicht nur eine Frage des Komforts für Maschinenbediener. Übermäßige Hydraulikgeräusche sind ein direkter Indikator für Druckpulsationen, Vibrationen und Strömungsinstabilität, die die Systemleistung beeinträchtigen und den Verschleiß von Bauteilen beschleunigen. In Spritzgussumgebungen, in denen mehrere Maschinen eng beieinander arbeiten, können die kumulierten Geräuschpegel die Grenzwerte für die Gesundheit am Arbeitsplatz überschreiten und eine unangenehme Arbeitsatmosphäre schaffen. Die Geräuschreduzierung direkt an der Quelle durch die Auswahl einer Pumpe mit geringer Pulsation ist deutlich effektiver und kostengünstiger als die nachträgliche Geräuschdämpfung durch Gehäuse, Halterungen oder Schallschutzwände.

Die VG-Innenzahnradpumpe zeichnet sich durch extrem niedrige Geräuschentwicklung dank mehrerer zusammenwirkender Konstruktionsmerkmale aus. Die Innenzahnradgeometrie gewährleistet einen sanften Übergang des Flüssigkeitsvolumens vom Einlass zum Auslass der Pumpe. Da der halbmondförmige Separator den Zahneingriff in mehrere simultane Kammern unterteilt, erfolgt der Druckaufbau und -abbau am Auslass in kleinen, sich überlappenden Schritten. Diese Konstruktion reduziert die Druckwelligkeit, die die Hauptursache für Geräusche in Hydraulikpumpen darstellt. Darüber hinaus verfügt die VG-Serie über eine optimierte Anschlussgeometrie, die Strömungswiderstand und Turbulenzen am Ein- und Auslass minimiert und so die breitbandigen Geräuschbeiträge durch Strömungsgeschwindigkeitseffekte im gesamten Betriebsbereich weiter reduziert.

Die Fertigungspräzision spielt ebenfalls eine entscheidende Rolle. Das Innenzahnrad der VG-Pumpe wird mit engen Maßtoleranzen gefertigt, die einen gleichmäßigen Zahnkontakt und minimale Spielabweichungen gewährleisten. Diese Präzision verhindert lokale Hochdruckzonen und Kavitationsereignisse, die bei minderwertigen Pumpen zu Impulsgeräuschen führen. Das Ergebnis ist eine Pumpe, die deutlich leiser arbeitet als herkömmliche Außenzahnradpumpen mit vergleichbarem Fördervolumen. Bei servohydraulischen Spritzgießmaschinen im Dreischichtbetrieb reduziert der leisere Betrieb der VG-Pumpe die Ermüdung der Bediener, verbessert die Kommunikation in der Fertigung und unterstützt die Einhaltung der Vorschriften. Lärmschutzbestimmungen am Arbeitsplatz über verschiedene Rechtsordnungen hinweg.

Minimale Pulsation und ihr direkter Einfluss auf die Zykluswiederholbarkeit

Die Zykluswiederholgenauigkeit ist die wichtigste Kennzahl für die Serienfertigung von Spritzgussteilen. Gleichmäßiges Teilegewicht, Maßgenauigkeit, Oberflächenqualität und die Gleichmäßigkeit der mechanischen Eigenschaften hängen davon ab, dass die Maschine bei jedem einzelnen Schuss das gleiche Einspritz-, Nachdruck-, Halte- und Kühlprofil durchführt. Jede Abweichung des Hydraulikdrucks oder -durchflusses während des Zyklus führt zu Schwankungen in den Plastifizierungs- und Füllprozessen, die sich in fehlerhaften Teilen, erhöhtem Ausschuss und Produktionsstillständen für Prozessanpassungen äußern. Um eine hohe Wiederholgenauigkeit zu erreichen, muss jede Komponente der Hydraulikkette das System so wenig wie möglich beeinträchtigen.

Die VG-Innenzahnradpumpe trägt maßgeblich zur Zykluswiederholgenauigkeit durch ihre minimale Förderstrompulsation bei. Förderstrompulsationen der Hydraulikpumpe breiten sich im System aus und äußern sich als Druckoszillationen am Einspritz- oder Schließzylinder. Selbst im geschlossenen Regelkreis der Servosteuerung können hochfrequente Pulsationen der Pumpe die Bandbreite des Regelkreises überschreiten und so Restoszillationen in den tatsächlichen Druck- und Geschwindigkeitsprofilen verursachen. Durch die Reduzierung der Pulsationen direkt an der Quelle ermöglicht die VG-Pumpe der Servosteuerung eine präzisere Nachführung der programmierten Profile. Dadurch werden Schwankungen der Füllzeit, des Umschaltdrucks und des Nachdrucks von Schuss zu Schuss während jedes Spritzgießzyklus minimiert.

In der Praxis berichten Spritzgießer, die servohydraulische Maschinen mit VG-Innenzahnradpumpen einsetzen, von messbaren Verbesserungen hinsichtlich der Gewichtskonstanz und Maßgenauigkeit der Teile. Die Reduzierung der Druckschwankungen führt direkt zu weniger Prozessanpassungen, kürzeren Rüstzeiten beim Werkzeugwechsel und einer geringeren Abhängigkeit von großen Prozessfenstern zur Kompensation hydraulischer Schwankungen. Für Anwendungen in der Medizin-, Optik- und Elektronikfertigung, wo Toleranzen im Mikrometerbereich gemessen werden und jedes Ausschussteil erhebliche Materialkosten verursacht, ist die durch die VG-Pumpe ermöglichte Verbesserung der Zykluswiederholgenauigkeit ein überzeugender wirtschaftlicher und technischer Vorteil, der die Investition in hochwertige Hydraulikkomponenten rechtfertigt.

Verdrängungsoptionen: Die VG-Pumpe an die Maschinenanforderungen anpassen

Die Wahl des richtigen Pumpenfördervolumens ist entscheidend für die optimale Leistung einer servohydraulischen Spritzgießmaschine. Eine zu kleine Pumpe zwingt den Servomotor zu übermäßig hohen Drehzahlen, um den erforderlichen Förderstrom zu liefern. Dies führt zu erhöhtem Verschleiß, lauteren Motoren und einer kürzeren Lebensdauer. Eine zu große Pumpe hingegen verschwendet Energie, da der Servomotor selbst bei geringer Förderleistung die interne Reibung der Pumpe überwinden muss. Die VG-Innenzahnradpumpen bieten hierfür eine Lösung: Fördermengen von 0,03 cm³ bis 160 cm³ pro Umdrehung. Damit deckt sie den Anwendungsbereich von kleinen Laboranlagen bis hin zu Produktionszellen mit hohem Durchsatz ab, die in der Automobil- und Industriebranche eingesetzt werden.

Für kleine bis mittelgroße servohydraulische Maschinen im Bereich von 50 bis 200 Tonnen werden typischerweise VG-Pumpen mit kleinerem Fördervolumen von 0,03 bis 0,30 cm³ eingesetzt. Diese Pumpen liefern die für übliche Einspritzgeschwindigkeiten erforderlichen Fördermengen und arbeiten dabei im effizienten Drehzahlbereich gängiger Servomotoren. Bei größeren Maschinen im Bereich von 300 bis 1.000 Tonnen bieten VG-Pumpen mit größerem Fördervolumen bis zu 160 cm³ die hohen Fördermengen, die für schnelle Schließbewegungen und Hochgeschwindigkeitseinspritzungen ohne übermäßige Motordrehzahlen erforderlich sind. Die Verfügbarkeit von Einzel-, Doppel- und Kombinationspumpenkonfigurationen erweitert die Konstruktionsflexibilität für Maschinenbauer, die ihre Hydraulikkreisläufe für spezifische Marktsegmente optimieren möchten.

Vicks Servo bietet zudem kundenspezifische Pumpenauslegungsberatung durch sein Ingenieurteam an, das aus über 120 spezialisierten F&E-Experten mit umfassender Expertise in der Hydrauliksystementwicklung für Spritzgießmaschinen besteht. Durch die Analyse von Maschinenkraft, Hubbedarf, Einspritzgeschwindigkeit und Betriebsdauer kann das Team die optimale Fördermenge und Konfiguration der VG-Pumpe für jede Anwendung empfehlen. Diese technische Unterstützung, kombiniert mit der Produktionskapazität von Vicks Servo von über 200.000 Einheiten pro Jahr, gewährleistet, dass Maschinenbauer passgenaue Pumpen in großen Stückzahlen und mit zuverlässigen Lieferterminen für ihre Produktionsplanung beziehen können.

Integration mit Servoantrieben und Motoren: Die komplette Hydrauliklösung

Die Leistungsfähigkeit einer servohydraulischen Spritzgießmaschine hängt nicht nur von der Pumpe ab, sondern auch von der nahtlosen Integration von Pumpe, Servoantrieb und Servomotor zu einem einheitlichen System. Vicks Servo erfüllt diese Anforderung mit einem kompletten Produktökosystem, das die VG-Innenzahnradpumpe, die Servoflügelradpumpe der ABT-Serie, den Servoantrieb ABT580-030 sowie kompatible Servomotoren und Getriebe umfasst. Dieser integrierte Ansatz beseitigt Kompatibilitätsprobleme, die bei der Beschaffung hydraulischer und elektrischer Komponenten von verschiedenen Herstellern auftreten können, und gewährleistet ein durchgängig optimiertes System für optimale Spritzgießleistung und Zuverlässigkeit.

Der Servoantrieb ABT580-030 von Vicks Servo ist für die dynamischen Lastprofile von Spritzgießprozessen ausgelegt. Dazu gehören die schnelle Beschleunigung beim Einspritzen, die präzise Druckregelung beim Nachfüllen und die effiziente Energierückgewinnung in den Bremsphasen. In Kombination mit der pulsationsarmen Innenzahnradpumpe VG ermöglicht der Servoantrieb einen Betrieb mit engeren Regelparametern, wodurch eine schnellere Reaktion auf Sollwertänderungen und eine präzisere Nachführung komplexer Einspritzprofile erzielt werden. Das Ergebnis ist ein servohydraulisches System, das die Präzision vollelektrischer Maschinen bietet – ermöglicht durch fortschrittliche Bewegungstechnologien wie … Harmonic Drive und Servosteuerung – mit der Kraftdichte und Kosteneffizienz der Hydrauliktechnik, was Maschinenbauern einen Wettbewerbsvorteil auf dem Markt verschafft.

Für Maschinenbauer, die eine maximale Integration anstreben, bietet Vicks Servo die 3-in-1-Servoanlage Albert an. Diese vereint Servomotor, Antrieb und Pumpe in einer kompakten Einheit. Diese Konfiguration vereinfacht die Maschinenkonstruktion, reduziert den Verdrahtungs- und Verrohrungsaufwand und beschleunigt die Montage in der Fertigung. Ob Einzelkomponenten oder eine vollständig integrierte servohydraulische Antriebseinheit benötigt werden – Vicks Servo bietet die Produktpalette und das technische Know-how für eine Komplettlösung vom ersten Konzept über die Serienproduktion bis hin zum Kundendienst.

Fertigungsmaßstab und Qualitätssicherung bei Vicks Servo

Bei der Auswahl eines Hydraulikpumpenlieferanten für servohydraulische Spritzgießmaschinen sind Fertigungskapazität und Qualitätssicherung ebenso wichtig wie die technischen Spezifikationen. Vicks Servo Intelligent Equipment (Ningbo) Co., Ltd. hat über 50 Millionen US-Dollar in seine Fertigungsinfrastruktur investiert, die sich über mehr als 70.000 Quadratmeter Produktions- und Testfläche erstreckt. Das Unternehmen verfügt über mehr als 18 Jahre Erfahrung im Hydraulikbereich und hat in dieser Zeit die VG-Innenzahnradpumpenserie sowie sein breites Produktportfolio entwickelt und optimiert, um den hohen Anforderungen der Branche gerecht zu werden. globale Spritzgussindustrie und damit verbundene hydraulische Anwendungen in verschiedenen Sektoren.

Die Qualitätssicherung bei Vicks Servo umfasst den gesamten Produktlebenszyklus. Die Rohmaterialien stammen von zertifizierten Lieferanten und werden einer Wareneingangskontrolle unterzogen. Die Präzisionsbearbeitung der Komponenten der VG-Innenzahnradpumpen erfolgt auf modernsten CNC-Maschinen unter kontrollierten Umgebungsbedingungen. Jede montierte Pumpe durchläuft Leistungstests, die Fördermenge, Druckfestigkeit, Geräuschpegel und volumetrischen Wirkungsgrad anhand der veröffentlichten Spezifikationen überprüfen. Dieses strenge Testverfahren gewährleistet, dass jede VG-Pumpe, die das Werk verlässt, die gleichen Leistungsstandards erfüllt und somit die von Herstellern von Spritzgießmaschinen und Endanwendern für ihre kritischen Produktionsprozesse benötigte Zykluswiederholgenauigkeit und Zuverlässigkeit bietet.

Das Engagement von Vicks Servo für Qualität und Innovation wird durch die Auszeichnung als „National Little Giant Enterprise“ und „National High-Tech Enterprise“ unterstrichen – Auszeichnungen, die signifikante Investitionen in Forschung und Entwicklung widerspiegeln. Das Unternehmen hält über 20 Patente im Bereich Hydraulikpumpen- und Servosystemtechnik. Das Team von mehr als 120 F&E-Ingenieuren arbeitet kontinuierlich an der Verbesserung von Leistung, Effizienz und Zuverlässigkeit der VG-Serie und der zugehörigen Produktlinien. Mit einer jährlichen Produktionskapazität von über 200.000 Einheiten ist Vicks Servo in der Lage, sowohl große OEM-Maschinenbauer als auch kleinere spezialisierte Hersteller mit gleichbleibender Qualität und zuverlässigen Lieferterminen zu beliefern und dabei die Prinzipien der schlanken Produktion zu unterstützen.

Anwendungsbereiche jenseits des Spritzgießens: Vielseitigkeit der VG-Pumpe

Dieser Blog konzentrierte sich zwar bisher auf servohydraulische Spritzgießmaschinen, doch die VG-Innenzahnradpumpe ist für vielseitige Einsatzmöglichkeiten in einem breiten Spektrum hydraulischer Anwendungen konzipiert. Die gleiche Kombination aus hohem Druck, geringem Geräuschpegel, minimaler Pulsation und großem Fördervolumenbereich, die sich beim Spritzgießen bewährt hat, bietet auch Vorteile bei Druckgussmaschinen, Hydraulikpressen, Hebezeugen, Vulkanisiermaschinen, Schuhmaschinen, Ziegelmaschinen, Biegemaschinen und Industrieballenpressen. Jede hydraulische Anwendung, die eine präzise Durchflussregelung und eine konstante Druckabgabe durch einen Drehzahlumrichter erfordert, profitiert von der fortschrittlichen Innenzahnradkonstruktion und der hohen Fertigungsqualität der VG-Pumpe.

In Druckgussanwendungen beispielsweise ermöglicht die Fähigkeit der VG-Pumpe, einen Hochdruckförderer mit minimaler Pulsation zu liefern, eine präzise Steuerung des Geschwindigkeitsprofils des Einspritzkolbens. Dies beeinflusst direkt die Porosität und Oberflächenqualität des Gussteils. In hydraulischen Pressenanwendungen ermöglicht der gleichmäßige Förderstrom der Pumpe die präzise Steuerung von Kolbengeschwindigkeit und -kraft beim Umformen, Stanzen oder Verdichten. Bei Hebe- und Förderanlagen trägt der extrem niedrige Geräuschpegel der VG-Pumpe zu einem sichereren und komfortableren Betrieb in Umgebungen bei, in denen die Wahrnehmung von akustischen Signalen für die Einhaltung der Arbeitssicherheitsvorschriften wichtig ist.

Die breite Einsatzpalette der VG-Innenzahnradpumpe spiegelt das umfassende Verständnis von Vicks Servo für die Anforderungen an Hydrauliksysteme in unterschiedlichsten Branchen wider. Durch die Entwicklung einer einzigen Pumpenplattform, die die gängigen Anforderungen an hohen Druck, geringe Geräuschentwicklung und präzise Durchflussregelung erfüllt, ermöglicht Vicks Servo Maschinenbauern verschiedener Branchen die Standardisierung auf eine bewährte Hydraulikkomponente. Diese Standardisierung reduziert die Komplexität der Lagerhaltung, vereinfacht die Wartungsschulungen und nutzt die Skaleneffekte, die sich aus der Produktionsmenge von über 200.000 Einheiten pro Jahr bei Vicks Servo ergeben. Für Ingenieure, die Hydraulikpumpen für ihre nächste Maschinenkonstruktion evaluieren, bietet die VG-Serie eine überzeugende Kombination aus technischer Leistungsfähigkeit, Fertigungsqualität und zuverlässiger Lieferkette – die Grundlage für langfristig optimale Betriebsabläufe.