Wie wählt man den Elektromotor für die Hydraulikpumpe einer Kunststoff-Spritzgießmaschine?

Der Elektromotor der Hydraulikpumpe einer Kunststoff-Spritzgießmaschine wird nicht nach Schließkraft oder Tonnage der Maschine ausgewählt, sondern nach Fördervolumen der Pumpe, Systemdruck und Lastverteilung innerhalb eines Spritzzyklus. Die Pumpe erfährt in jedem Zyklus einige Sekunden lang eine Spitzenlast und läuft danach lange mit geringer Last. Der richtige Elektromotor trägt diese Spitzenlast und bleibt mit seiner mittleren Erwärmung über den Zyklus innerhalb der Grenzen.

Was erlebt der Pumpenmotor in einem Spritzzyklus?

Bei der klassischen hydraulischen Spritzgießmaschine dreht der Elektromotor ununterbrochen, solange die Maschine eingeschaltet ist; geschaltet werden nicht die Pumpe, sondern die Ventile. Jeder Zyklusschritt verlangt von der Pumpe einen anderen Volumenstrom und Druck, und die Leistung an der Motorwelle schwankt entsprechend.

• Werkzeug schließen und verriegeln: Hoher Volumenstrom für die schnelle Bewegung, beim Verriegeln kurzzeitig hoher Druck.
• Einspritzen: Der Schritt, in dem Volumenstrom und Druck gleichzeitig ihr Maximum erreichen; hier liegt meist die größte Last für den Elektromotor.
• Nachdruck: Der Druck bleibt hoch, der Volumenstrom fällt stark ab; der Leistungsbedarf sinkt deutlich.
• Plastifizieren (Dosieren): Der Hydraulikmotor, der die Schnecke dreht, braucht über längere Zeit Volumenstrom bei mittlerem Druck.
• Kühlen, Werkzeug öffnen und Auswerfen: Die Pumpe fördert meist drucklos im Umlauf; der Elektromotor läuft nahezu lastfrei.

Daraus folgen zwei Schlüsse. Erstens muss die Typenschildleistung des Elektromotors nicht der Spitzenleistung entsprechen. Zweitens ist die Auslegung umso sorgfältiger zu rechnen, je größer der Abstand zwischen Spitzen- und Mittellast ist.

Die Last des Elektromotors hängt vom Pumpentyp ab

Zwei Maschinen gleicher Tonnage können je nach Pumpenanordnung einen unterschiedlichen Motorbedarf haben. Bevor der Elektromotor getauscht wird, muss geklärt sein, welche Pumpe in der Maschine arbeitet.

Konstantpumpe und Proportionalventil

Eine Zahnrad- oder Flügelzellen-Konstantpumpe fördert abhängig von der Motordrehzahl stets dasselbe Volumen. Überschüssiges Öl fließt über das Proportionalventil oder den Umlaufkreis in den Tank zurück. Bei dieser Anordnung arbeitet der Elektromotor auch in lastfreien Schritten mit einer gewissen Grundlast, und das Öl erwärmt sich stärker.

Verstellpumpe (druckgeregelt)

Die Axialkolben-Verstellpumpe fördert nur so viel Öl wie nötig. In Kühl- und Wartephasen sinkt die Last des Elektromotors deutlich; die Spitzenlast entsteht weiterhin beim Einspritzen.

Servopumpensysteme

Bei einem Teil der Maschinen neuerer Generation treibt ein Servomotor mit eigenem Antriebsregler die Pumpe an; die Drehzahl ändert sich bei jedem Schritt, im Stillstand kann der Elektromotor anhalten. Für diese Aufgabe ist ein spezieller Elektromotor nötig, der außerhalb des Umfangs der Standardbaureihe im Katalog 2026 von HEM Motor liegen kann; fragen Sie uns mit Typenschild- und Anwendungsdaten. Für Pumpenanordnungen mit variabler Drehzahl auf Basis von Asynchronmotor und Frequenzumrichter gelten die allgemeinen Bedingungen auf unserer Seite zum Umrichterbetrieb.

Leistung berechnen: Spitzenwert und Zyklusmittel

Die Grundbeziehung der Hydraulikleistung ist einfach: Leistung (kW) = Druck (bar) × Volumenstrom (l/min) / 600. Unter Berücksichtigung des Gesamtwirkungsgrads der Pumpe ergibt sich die erforderliche Leistung an der Motorwelle. Der Volumenstrom ist das Produkt aus Fördervolumen der Pumpe je Umdrehung und Nenndrehzahl des Elektromotors.

Die folgenden Zahlen sind ein angenommenes Beispiel und gehören zu keiner bestimmten Maschine. Eine Pumpe mit 40 cm³/U fördert mit einem 4-poligen Elektromotor bei 1465 U/min etwa 58,6 l/min. Werden beim Einspritzen 140 bar verlangt, beträgt die Hydraulikleistung 58,6 × 140 / 600 ≈ 13,7 kW; bei einem Gesamtwirkungsgrad von 0,85 sind an der Motorwelle etwa 16 kW nötig.

Diese 16 kW treten nur wenige Sekunden pro Zyklus auf. Bildet man zusammen mit den geringen Lasten der übrigen Schritte den zeitlich gewichteten Mittelwert (quadratischer Mittelwert, RMS), sinkt der Wert in diesem angenommenen Zyklus in den Bereich von 9–10 kW. Der Maschinenhersteller könnte in diesem Fall einen 11-kW-Elektromotor gewählt haben. Da die Spitze etwa das 1,5-Fache der Nennleistung erreicht, sollten die Drehmomentwerte des Elektromotors zusätzlich anhand des technischen Katalogs geprüft oder bei uns erfragt werden.

Warum ist ein größerer Elektromotor meist keine Lösung?

Einen größeren Elektromotor einzubauen, weil die Einspritzgeschwindigkeit nicht reicht, erhöht den Volumenstrom nicht. Der Volumenstrom ergibt sich aus Fördervolumen und Drehzahl; ein stärkerer Elektromotor mit derselben 4-poligen Drehzahl dreht die Pumpe genauso schnell. Für mehr Geschwindigkeit muss die Pumpe selbst oder der Hydraulikkreis geändert werden – und das ist Sache des Maschinenherstellers.

Auch eine Erhöhung auf 3000 U/min ist nicht praktikabel: Die zulässige Höchstdrehzahl vieler Spritzgießpumpen ist dafür nicht ausgelegt, und auf der Saugseite entsteht Kavitationsgefahr. Beim Austausch wird deshalb die Polzahl des vorhandenen Elektromotors beibehalten. Löst der Motorschutz häufig aus, prüft man zuerst, ob der Druck höher eingestellt, die Zykluszeit verkürzt wurde und wie hoch die Öltemperatur ist.

Sind Leistung und Drehzahl Ihres vorhandenen Elektromotors bekannt, sehen Sie sich passende Modelle von HEM Motor und aktuelle Preise an; einen allgemeinen Überblick über Hydraulikanwendungen bietet auch die Seite Elektromotoren für Hydraulikpumpen.

Anlauf, Anbindung und Umgebung

Bei Spritzgießmaschinen läuft der Pumpenmotor meist bei geöffnetem Umlaufventil an, also ohne dass die Pumpe Druck aufbaut. Deshalb ist kein hohes Anlaufdrehmoment nötig, und bei großen Leistungen ist Stern-Dreieck-Anlauf verbreitet. Ein Elektromotor mit 400/690 V (Δ/Y) auf dem Typenschild läuft am 400-V-Netz in Dreieck und passt zum Stern-Dreieck-Schaltschrank.

Der Elektromotor wird meist auf oder neben dem Öltank montiert und über Pumpenträger und Kupplung mit der Pumpe verbunden. Die Bauformen B3, B5, B14, B34, B35 sowie vertikal V1/V3/V5/V6/V15 werden je nach Baugröße angeboten; das Flanschmaß wird bei der Bestellung bestätigt. Vergleichen Sie den Flansch, auf dem der Pumpenträger sitzt, und den Wellendurchmesser nicht nach Schätzung, sondern anhand der technischen Zeichnungen.

Spritzgießhallen können heiß sein; der Lüfter des Elektromotors muss ausreichend kühle Luft ansaugen können. Wird der Elektromotor nicht in der Nähe des Warmluftaustritts des Ölkühlers angeordnet, lässt sich ein großer Teil der Erwärmungsprobleme vermeiden.

Beispielmodelle

Die folgenden Modelle stammen aus dem bei Spritzgießmaschinen häufigen Leistungsbereich. Alle sind 4-polig, haben ein Graugussgehäuse, Schutzart IP55 und Isolationsklasse F.

• 160M-4: 11 kW, 1465 U/min, IEC 160M, 400/690 V, Nenndrehmoment 71,7 Nm. Für Maschinen mittlerer Tonnage wie im angenommenen Beispiel oben.
• 160L-4: 15 kW, 1465 U/min, IEC 160L, 400/690 V, Nenndrehmoment 97,8 Nm. Gleiche Achshöhe, längeres Gehäuse.
• 180L-4: 22 kW, 1470 U/min, IEC 180L, 400/690 V, Nenndrehmoment 142,9 Nm. Für Maschinen mit größerem Pumpenvolumen.

Den aktuellen Preis finden Sie auf der jeweiligen Produktseite. Für andere Anwendungen in der Kunststoffbranche besuchen Sie die Seite Elektromotoren für die Kunststoff- und Gummiverarbeitung.

Fazit und Angaben für das Angebot

Bei der Spritzgießmaschine ergibt sich die Motorleistung nicht aus der Tonnage, sondern aus Pumpenvolumen, Druck und Zyklusaufbau. Beim Austausch werden Leistung und Polzahl des vorhandenen Elektromotors beibehalten; bei Erwärmungsproblemen werden zuerst die Hydraulikeinstellungen geprüft. Senden Sie uns bitte folgende Angaben:

• Leistung, Drehzahl und Typenschildfoto des vorhandenen Elektromotors
• Pumpentyp und Fördervolumen, Betriebsdruck
• Bauform (Fuß, Flansch oder beides) und Angaben zum Pumpenträger
• Netzspannung und Anlaufart

Passende Modelle und aktuelle Preise sehen Sie auf der Seite Elektromotor kaufen. Senden Sie Typenschildfoto, Drehzahl und Montagedaten Ihres vorhandenen Elektromotors über die Seite zum Senden des Typenschilds und fordern Sie ein Angebot für das passende Modell an. Für weitere Fragen nutzen Sie unsere Kontaktseite.

Häufige Fragen

Lässt sich die Motorleistung einer Spritzgießmaschine aus der Tonnage berechnen?

Nein. Die Tonnage beschreibt die Schließkraft; die Motorleistung wird aus Pumpenvolumen, Systemdruck und den Schrittzeiten im Zyklus berechnet.

Wird das Einspritzen schneller, wenn ich einen stärkeren Elektromotor einbaue?

Nein. Der Volumenstrom ergibt sich aus Fördervolumen und Drehzahl; ein stärkerer Elektromotor mit gleicher Drehzahl dreht die Pumpe nicht schneller. Für mehr Geschwindigkeit ist eine Änderung im Hydraulikkreis nötig.

Kann für den Pumpenantrieb ein Elektromotor mit 3000 statt 1500 U/min verwendet werden?

Zulässige Höchstdrehzahl und Saugbedingungen der Pumpe sind dafür meist nicht geeignet. Beim Austausch sollte die Drehzahl des vorhandenen Elektromotors beibehalten werden.

Ist Stern-Dreieck-Anlauf für eine Spritzgießpumpe geeignet?

Läuft die Pumpe bei geöffnetem Umlaufventil an, ist dies ein verbreitetes und geeignetes Verfahren. Ein Elektromotor mit 400/690 V läuft am 400-V-Netz in Dreieck und passt daher zu diesem Schaltschrank.