AT17078U1

AT17078U1 - Handlingvorrichtung, Formgebungsmaschine, Anordnung daraus und Verfahren zum Betreiben

Info

Publication number: AT17078U1
Application number: ATGM8033/2020U
Authority: AT
Inventors: Oberherber Dipl Ing Dr Matthias
Original assignee: Engel Austria Gmbh
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2021-04-15
Also published as: DE102020105165A1; AT522498A1

Abstract

Handlingvorrichtung für eine Formgebungsmaschine, mit einem durch eine Antriebseinheit antreibbaren Arm (05), einer am Arm (05) angeordneten Manipulationsvorrichtung (06) zum Manipulieren von Formteilen (03) und einer Regelvorrichtung zum Regeln der Antriebseinheit des Arms (05) der Handlingvorrichtung und damit der Bewegung der am Arm (05) angeordneten Manipulationsvorrichtung (06), wobei die Handlingvorrichtung zumindest eine Kraftmessvorrichtung und/oder Drehmomentmessvorrichtung aufweist, deren Signale der Regelvorrichtung zuführbar sind und dass die Regelvorrichtung in einem ersten Betriebsmodus dazu konfiguriert ist, die Antriebseinheit so in Abhängigkeit der Signale der zumindest einen Kraftmessvorrichtung und/oder Drehmomentmessvorrichtung zu regeln, dass bei Auftreten einer von außerhalb der Handlingvorrichtung auf die Manipulationsvorrichtung (06) ausgeübten Kraft (F) und/oder eines von außerhalb ausgeübten Drehmoments (M) eine Bewegung der Manipulationsvorrichtung (06) mittels der Antriebseinheit in die Richtung der ausgeübten Kraft (F) und/oder in Drehrichtung der durch das Drehmoment (M) erzeugten Drehung so erfolgt, dass die unter Berücksichtigung der Bewegung auf die Manipulationsvorrichtung (06) wirkende Kraft und/oder das Drehmoment (M) einen definierten Verlauf aufweist.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Handlingvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und eine Anordnung mit einer Formgebungsmaschine und einer solchen Handlingvorrichtung.

[0002] Die Aufgabe einer Handlingvorrichtung (gelegentlich auch als „Roboter“ bezeichnet) einer Formgebungsmaschine besteht in der Entnahme und anschließenden Ablage der in einer Kavität der Formgebungsmaschine geformten Formteile. Nach dem Öffnen des Formwerkzeugs sitzt das geformte Formteil auf oder in der Kavität eines das Formwerkzeug mitbildenden Formwerkzeugteils, welches seinerseits an einer Formaufspannplatte aufgespannt ist. Anschließend fährt die Manipulationsvorrichtung (gelegentlich auch als „Übernahmekopf“ bezeichnet) der Handlingvorrichtung in eine vorab definierte Entnahmeposition. Um das auf oder in dem Formwerkzeugteil festsitzende Formteil zu entformen, drücken ein oder mehrere Auswerferstifte einer sogenannten Auswerfvorrichtung von einer Seite der das Formwerkzeugteil lagernden Formaufspannplatte her gegen das Formteil und schieben es aus der Kavität. Ggf. kann dabei auch ein Drehmoment auf das Formteil ausgeübt werden. Damit das Formteil nicht nach unten fällt, ist es notwendig die Manipulationsvorrichtung nahe genug an das Formteil zu positionieren, damit diese das Formteil rechtzeitig übernehmen kann.

[0003] Vor allem bei tiefen Formteilen ist es oftmals nötig, dass die Handlingvorrichtung das Formteil während des Entnahmevorganges stützend begleitet. Für kleine Hübe kann hierfür die Verwendung von Federn (welche zwischen Manipulationsvorrichtung und Arm oder in der Manipulationsvorrichtung angeordnet sind) oder Balgensaugern ausreichend sein, welche ein Ausweichen der Manipulationsvorrichtung in jene Richtung gestatten, in welche die durch die Auswerfvorrichtung während des Entnahmevorganges auf das Formteil und damit auf die Manipulationsvorrichtung ausgeübte Kraft erfolgt. Der Nachteil besteht jedoch in der durch die Federsteifigkeit fix definierten Kraft, welche die Manipulationsvorrichtung auf das Formteil ausübt. Weiters ist der Maximalhub der Ausweichbewegung durch die Federlänge beschränkt. Ein weiterer Nachteil besteht in der durch die Federn eingebrachte Elastizität in das System, was je nach Positionierung der Federn zu unerwünschten Schwingungen (und schlimmstenfalls zum Verlust des Formteils) führen kann.

[0004] Ein weiterer Nachteil ist durch das Gewicht der Baugruppe gegeben.

[0005] Zumindest für größere Hübe ist daher im Stand der Technik vorgesehen, dass die Regelvorrichtung der Handlingvorrichtung eine Synchronisation der Bewegung der Manipulationsvorrichtung auf die Bewegung der Auswerfvorrichtung (genauer: des Auswerferstiftes oder der Auswerferstifte der Auswerfvorrichtung) vornimmt. Dabei wird bei einer ersten Möglichkeit der Bewegung der Manipulationsvorrichtung die Bewegung der Auswerfvorrichtung überlagert oder es werden bei einer zweiten Möglichkeit die Reglerparameter der entsprechenden Achsen der Handlingvorrichtung verringert (sogenannte weiche Einstellung der Regelung). Dadurch ergeben sich beim Einwirken externer Kräfte erhöhte Positionsfehler, sodass die Auswerfvorrichtung die Manipulationsvorrichtung über das Formteil vom Formwerkzeugteil wegdrücken kann.

[0006] Bei der erstgenannten Möglichkeit besteht der Nachteil, dass die Regelung der Manipulationsvorrichtung steif eingestellt bleibt und es somit bei schlecht eingestellten Abständen oder Abweichungen zwischen Auswerfvorrichtung und Achsposition der Manipulationsvorrichtung zu sehr hohen Kräften kommen kann, da ja die Manipulationsvorrichtung keine Ausweichbewegung durchführt. Diese Kräfte können zu einer Überschreitung der Schleppfehlergrenze und somit zu einem Notstopp der Anlage, zur Zerstörung des Formteils, zu einer Beschädigung des Formwerkzeugs oder der Handlingvorrichtung führen. Im Allgemeinen wird diese Variante deshalb nur in Kombination mit einem weichen Element (Feder oder weicher Regler) eingesetzt. Weiters muss für diese Variante eine Schnittstelle zwischen Manipulationsvorrichtung und Formgebungsmaschine gegeben sein, damit die Regelvorrichtung der Handlingvorrichtung das Signal der Position der Auswerfvorrichtung zur Synchronisation nutzen kann.

[0007] Die zweite Möglichkeit hat den Nachteil, dass die Kraft mit welcher die Manipulationsvorrichtung gegen das Formteil und damit gegen die Auswerfvorrichtung drückt, undefiniert ist. Dies kann bei einer zu geringen Nachgiebigkeit zur Auslösung der Schleppfehlerüberwachung und somit zu einem Notstopp, zu Beschädigungen des Formteils, des Formwerkzeugs oder der Handlingvorrichtung führen. Bei zu weicher Einstellung kann es zum Verlust des Formteils kommen. Ein weiteres Problem entsteht, wenn es zu Verklemmungen zwischen Formwerkzeug und Formteil kommt, da die Regelvorrichtung die Manipulationsvorrichtung nur in Bezug auf eine (maximal zwei) Richtungen weich schalten kann (nämlich in Bezug auf jene Richtungen, welche orthogonal zur Schwerkraftrichtung verlaufen). Solche Verklemmungen können wiederum die bereits oben genannten Folgen hervorrufen.

[0008] Eine Handlingvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 geht aus JP 2002254483 A hervor.

[0009] Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer gattungsgemäßen Handlingvorrichtung, einer gattungsgemäßen Formgebungsmaschine, einer Anordnung mit einer Formgebungsmaschine und einer Handlingvorrichtung, eines Verfahrens zur Entnahme eines Formteils aus einem Formwerkzeugteil einer Formgebungsmaschine und eines Verfahrens zum Auswerfen eines Formteils aus einem Formwerkzeugteil einer Formgebungsmaschine, bei welchen die oben diskutierten Probleme vermieden werden.

[0010] Diese Aufgabe wird durch eine Handlingvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Anordnung mit einer Formgebungsmaschine und einer solchen Handlingvorrichtung gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

[0011] In der Fachliteratur gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Möglichkeiten, eine Kraftregelung zu implementieren. Grob wird dabei zwischen direkter und indirekter Kraftregelung unterschieden. Bei der direkten Kraftregelung (z. B. parallele Kraft-Positionsregelung, hybride KraftPositionsregelung) wird eine Sollkraft oder ein zeitlicher Sollkraftverlauf vorgegeben. Diese Kraft soll (bestenfalls zusätzlich zur Position) geregelt werden. Anders wird bei der indirekten Kraftregelung (Impedanz- oder Admittanzregelung) lediglich das Verhalten des Roboters bei Auftreten externer Kräfte vorgegeben. Man spricht auch von Nachgiebigkeitsreglung.

[0012] Eine ausführliche Aufstellung der verschiedenen Methoden ist beispielsweise in Robotics - Modelling Planning and Control (ISBN 978-1-84628-641-4) von B. Siciliano in Kapitel 9 zu finden. Für die Erfindung kann die je nach Anwendungsfall am besten geeignete Kraftregelungsstrategie eingesetzt werden.

[0013] Unter „Kraftmessvorrichtung“ wird in der vorliegenden Offenbarung jede Vorrichtung verstanden, welche dazu in der Lage ist, der Regelvorrichtung solche Signale zu übermitteln, die entweder unmittelbar repräsentativ für Kräfte sind oder aus welchen die Regelvorrichtung Kräfte berechnen kann. Unter „Drehmomentmessvorrichtung" wird in der vorliegenden Offenbarung jede Vorrichtung verstanden, welche dazu in der Lage ist, der Regelvorrichtung solche Signale zu übermitteln, die entweder unmittelbar repräsentativ für Drehmomente sind oder aus welchen die Regelvorrichtung Drehmomente berechnen kann. Beispielsweise kann eine Kraft- und/oder Drehmomentmessung grundsätzlich indirekt über die Motorströme der Antriebsvorrichtung erfolgen, indem über bekannte Zusammenhänge aus einem gemessenem Motorstrom eine entsprechende Kraft bzw. Drehmoment bestimmt wird. Je nach Anwendungsfall kann es jedoch vorteilhaft sein, wenigstens einen ein- oder mehrachsigen Kraft- und/oder Momentensensor zur direkten Kraftmessung einzusetzen. Dieser wenigstens eine Sensor kann dabei beispielsweise als Teil eines Armes der Handlingvorrichtung ausgeführt sein (z. B. durch eine Montage an einem EndEffektor) oder als Teil eines Ubernahmekopfes, wobei eine entsprechende Schnittstelle am Arm der Handlingvorrichtung vorzusehen ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Auswerfvorrichtung mit wenigstens einem solchen Sensor versehen sein. Bei elektrischen Auswerfvorrichtungen bietet sich eine Kraft- und/oder Drehmomentmessung, wie oben für die Handlingvorrichtung beschrieben, an. Bei hydraulischen Auswerfvorrichtungen kann eine Messung des Hydraulikdrucks erfolgen.

[0014] Bei einer erfindungsgemäßen Handlingvorrichtung ist vorgesehen, dass die Handlingvorrichtung zumindest eine Kraftmessvorrichtung und/oder Drehmomentmessvorrichtung aufweist, deren Signale der Regelvorrichtung zuführbar sind und dass die Regelvorrichtung in einem ersten Betriebsmodus dazu konfiguriert ist, die Antriebseinheit so in Abhängigkeit der Signale der zumindest einen Kraftmessvorrichtung und/oder Drehmomentmessvorrichtung zu regeln, dass bei Auftreten einer von außerhalb der Handlingvorrichtung auf die Manipulationsvorrichtung ausgeübten Kraft und/oder eines von außerhalb ausgeübten Drehmoments eine Bewegung der Manipulationsvorrichtung mittels der Antriebseinheit in die Richtung der ausgeübten Kraft und/oder in Drehrichtung der durch das Drehmoment erzeugten Drehung so erfolgt, dass die unter Berücksichtigung der Bewegung auf die Manipulationsvorrichtung wirkende Kraft und/oder das Drehmoment einen definierten Verlauf aufweist. Die Manipulationsvorrichtung gibt sozusagen der von außerhalb der Handlingvorrichtung auf die Manipulationsvorrichtung ausgeübten Kraft bzw. dem Drehmoment mehr oder weniger nach. Mit Hilfe dieser Kraft- und/oder Drehmomentregelung ist es somit möglich eine auf die Manipulationsvorrichtung wirkende Kraft oder ein wirkendes Drehmoment oder einen Kraftverlauf oder einen Drehmomentverlauf (zeit- oder positionsabhängig) vorzugeben und damit entsprechend die Kraft oder das Drehmoment oder den Kraft- oder Drehmomentverlauf, die bzw. den die Handlingvorrichtung auf ein Werkstück ausüben darf. Diese Form der Synchronisation ist unabhängig von der verwendeten Formgebungsmaschine einsetzbar, da keine Signale der Formgebungsmaschine (beispielsweise Positionssignale einer Auswerfvorrichtung der Formgebungsmaschine) benötigt werden, sondern die Synchronisation kraftund/oder drehmomentbasiert erfolgt. Es kann auch vorgesehen sein, eine Synchronisation nicht (nur) mit einer Auswerfvorrichtung sondern (auch) mit einer Bewegung einer Formaufspannplatte oder des Formwerkzeugteils durchzuführen.

[0015] Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung ist die erfindungsgemäße Handlingvorrichtung mit einer Formgebungsmaschine kombiniert, mit einer in einem Formwerkzeug ausgebildeten Kavität, wobei zumindest ein Teil der Kavität in einem Formwerkzeugteil des Formwerkzeugs ausgebildet ist, und mit einer Auswerfvorrichtung zum Auswerfen eines Formteils aus dem Formwerkzeugteil, wobei im ersten Betriebsmodus die auf die Manipulationsvorrichtung ausgeübte Kraft durch die, vorzugsweise positionsgeregelte oder geschwindigkeitsgeregelte, Auswerfvorrichtung ausgeübt wird. Es ergeben sich die bereits im vorigen Absatz diskutierten Vorteile.

[0016] Bei einer Formgebungsmaschine ist eine Regelvorrichtung für die Auswerfvorrichtung vorgesehen. Weiters ist zumindest eine Kraftmessvorrichtung und/oder Drehmomentmessvorrichtung vorgesehen, deren Signale der Regelvorrichtung zuführbar sind und die Regelvorrichtung ist in einem ersten Betriebsmodus dazu konfiguriert, die Bewegung der Auswerfvorrichtung beim Auswerfen des Formteils so in Abhängigkeit der Signale der zumindest einen Kraftmessvorrichtung zu regeln, dass bei Auftreten einer über das Formteil auf die Auswerfvorrichtung ausgeübten Kraft und/oder eines Drehmoments, die unter Berücksichtigung der Bewegung auf die Auswerfvorrichtung wirkende Kraft und/oder das Drehmoment einen definierten Verlauf aufweist. Dies ist vor allem bei Formgebungsmaschinen mit hydraulischen Auswerfvorrichtungen durch den direkten Zusammenhang von Kraft und Hydraulikdruck sehr einfach möglich, aber auch bei elektrischen Auswerfvorrichtungen über den Motorstrom, welcher die Kraft oder das Drehmoment repräsentiert. Die erfindungsgemäße Formgebungsmaschine hat den Vorteil, dass die Synchronisation der Bewegung der Auswerfvorrichtung und der Handlingvorrichtung unabhängig von der verwendeten Handlingvorrichtung betrieben werden kann.

[0017] Bei einer weiteren Anordnung ist die Formgebungsmaschine mit einer Handlingvorrichtung kombiniert, mit einem durch eine Antriebseinheit antreibbaren Arm und einer am Arm angeordneten Manipulationsvorrichtung zum Manipulieren von Formteilen zur Entnahme eines Formteils aus dem Formwerkzeugteil der Formgebungsmaschine, wobei im ersten Betriebsmodus die auf die Auswerfvorrichtung von außerhalb ausgeübte Kraft und/oder das von außerhalb ausgeübte Drehmoment durch die, vorzugsweise positionsgeregelte, Manipulationsvorrichtung ausgeübt wird. Es ergeben sich die bereits im vorigen Absatz diskutierten Vorteile.

[0018] Bei einem Verfahren zum Entnehmen eines Formteils ist vorgesehen, dass die Entnahme des Formteils in geregelter Weise so durchgeführt wird, dass bei Auftreten einer auf die Manipu-

lationsvorrichtung ausgeübten Kraft oder eines Drehmoments eine Bewegung der Manipulationsvorrichtung mittels der Antriebseinheit so erfolgt, dass die unter Berücksichtigung der Bewegung auf die Manipulationsvorrichtung wirkende Kraft und/oder das Drehmoment einen definierten Verlauf aufweist.

[0019] Bei einem Verfahren zum Auswerfen eines Formteils ist vorgesehen, dass das Auswerfen des Formteils in geregelter Weise so durchgeführt wird, dass bei Auftreten einer auf die Auswerfvorrichtung ausgeübten Kraft und/oder eines ausgeübten Drehmoments eine Bewegung der Auswerfvorrichtung so erfolgt, dass die unter Berücksichtigung der Bewegung auf die Auswerfvorrichtung wirkende Kraft und/oder das Drehmoment einen definierten Verlauf aufweist.

[0020] Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass überlagert zur Kraftregelung noch eine Geschwindigkeitsgrenze berücksichtigt werden kann.

[0021] Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Regelvorrichtung dazu konfiguriert ist (je nach eingesetztem Messsystem), ausgewählte Richtungen und/oder durch Momente erzeugte Drehungen für die Kraft- und/oder Drehmomentregelung freizugeben oder zu sperren.

[0022] Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Kraftund/oder Momentensensor an der Manipulationsvorrichtung oder am Arm der Handlingvorrichtung und/oder an der Auswerfvorrichtung angeordnet ist.

[0023] Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Regelvorrichtung im ersten Betriebsmodus dazu konfiguriert ist, die Regelung der Antriebsvorrichtung So vorzunehmen, dass ein vorgegebener Maximalwert der auf die Manipulationsvorrichtung wirkenden Kraft nicht überschritten wird.

[0024] Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Regelvorrichtung in einem zweiten Betriebsmodus dazu konfiguriert ist, eine Positionsregelung der Antriebseinheit zur Bewegung der Manipulationsvorrichtung vorzunehmen, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass die Regelvorrichtung dazu konfiguriert ist, in Abhängigkeit eines vorgegebenen Kriteriums automatisch aus dem zweiten in den ersten Betriebsmodus oder umgekehrt zu schalten. Kriterien können z. B. sein: Position, Überschreiten einer Kraft, Zeit ab Erreichen der Zielposition, ... Es sei angemerkt, dass ein automatisches Umschalten in den ersten Betriebsmodus (Kraft- oder Drehmomentregelung) bei entsprechend schneller Detektion und reduzierten Geschwindigkeiten eine exakte Definition einer Entnahmeposition überflüssig machen kann, da diese durch den Kraft- und/oder Momentensensor ertastet wird.

[0025] Bevorzugt handelt es sich bei der Handlingvorrichtung um eine Handlingvorrichtung für eine Formgebungsmaschine in Form einer Spritzgießmaschine (bevorzugt einer KunststoffSpritzgießmaschine), einer Druckgussmaschine oder einer Spritzpresse und bei der Formgebungsmaschine um eine Spritzgießmaschine (bevorzugt eine Kunststoff-Spritzgießmaschine), eine Druckgussmaschine oder eine Spritzpresse.

[0026] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Abbildungen 1 bis 16 diskutiert.

[0027] Abbildung 1 zeigt die Situation einer Entnahme eines Formteils 03 aus einer Kavität einer nicht näher dargestellten, weil dem Stand der Technik entsprechenden Formgebungsmaschine in Form einer Spritzgießmaschine, noch bevor der Arm 05 der Handlingvorrichtung die definierte Entnahmeposition vor einer Formwerkzeughälfte 02 erreicht. Es sind verschiedene mögliche Positionen 07, 07a, 07b für die Anbringung eines Kraft- oder Momentensensors dargestellt. Die bewegliche Formaufspannplatte 01 kann dabei bereits ihre Endposition erreicht haben oder sich noch in Bewegung befinden (Möglichkeit der Synchronisation der Bewegung des Arms 05 auf diese Bewegung hin).

[0028] Zum in Abbildung 2 skizzierten Zeitpunkt hat die bewegliche Formaufspannplatte 01 ihre Bewegung abgeschlossen und der Arm 05 der Handlingvorrichtung die Entnahmeposition erreicht. Die Manipulationsvorrichtung 06 (hier: Übernahmekopf) befindet sich in einem definierten Abstand zum Formteil 03. Anschließend kann mit dem Auswerfvorgang begonnen werden. An-

stelle der Definition eines definierten Abstands könnte eine automatische Umschaltung in den ersten Betriebsmodus erfolgen.

[0029] Der Auswerfvorgang ist in Abbildung 3 dargestellt. Durch die Bewegung der Auswerfer der Auswerfvorrichtung 04 wird eine Kraft auf das Formteil ausgeübt, welches dadurch entformt wird. Das Formteil übt seinerseits wiederum eine Kraft F auf die Manipulationsvorrichtung 06 aus. Befindet sich die Regelvorrichtung der Antriebsvorrichtung des Arms 05 im ersten Betriebsmodus, bewegt sich der Arm 05 der Handlingvorrichtung und damit die Manipulationsvorrichtung 06 kraftgeregelt so zurück (d. h. in die Richtung der ausgeübten Kraft F, also in Abbildung 3 nach rechts), dass eine definierte, vorgegebene Kraft vom Formteil 03 auf die Manipulationsvorrichtung 06 wirkt.

[0030] Nach dem Erreichen der Auswerfer-Endposition oder einem anderen Kriterium, welches das Ende des Entformungsvorganges kennzeichnet (z. B. ein Überschreiten einer gewissen Position einer Achse der Handlingvorrichtung) kann von der Kraftregelung des ersten Betriebsmodus wieder auf eine reine Positionsregelung des zweiten Betriebsmodus umgeschaltet werden und die Handlingvorrichtung den Entnahmeprozess abschließen.

[0031] Abbildung 4 zeigt eine Ausgangssituation, in der die Manipulationsvorrichtung 06 mit dem Formwerkzeugteil in Kontakt steht. In Abbildung 5 ist skizziert, wie durch die Veränderung der Position der beweglichen Formaufspannplatte 01 und damit des Formwerkzeugteils 02 und der damit einhergehenden Krafteinwirkung mit der Kraft F auf die Manipulationsvorrichtung 06 sich diese bei aktiver Kraftregelung mit definierter Kontaktkraft synchron zum Formwerkzeugteil 02 bewegt.

[0032] Abbildung 6 und 7 zeigen eine Methodik der Synchronisation der Bewegung der Auswerfvorrichtung, bei der die erfindungsgemäße Kraftregelung auf Seiten der Formgebungsmaschine (genauer: auf Seiten der Auswerfvorrichtung) erfolgt. Durch einen am Hydraulikzylinder 10 angebrachten Drucksensor 08 wird der Hydraulikdruck pin der Kammer gemessen. Dieser Druck steht über die Zylinderfläche in Proportion zur ausgeübten Kraft F.

[0033] Die Regelvorrichtung der Auswerfvorrichtung ist in einem ersten Betriebsmodus dazu konfiguriert, die Bewegung der Auswerfvorrichtung 04 beim Auswerfen des Formteils 03 so in Abhängigkeit der Signale des Drucksensors zu regeln, dass bei Auftreten einer durch die Manipulationsvorrichtung 06 über das Formteil 03 auf die Auswerfvorrichtung 04 ausgeübten Kraft F die unter Berücksichtigung der Bewegung auf die Auswerfvorrichtung 04 wirkende Kraft einen definierten Verlauf aufweist oder einen definierten Maximalwert nicht überschreitet.

[0034] Abbildung 8 und 9 zeigen analog zu den Abbildungen 6 und 7 die Methodik der Synchronisation mit einer elektrischen Auswerfvorrichtung. Eine Antriebseinheit weist hier einen Stator 11 und einen bewegten Teil 12 auf. Die Kraft- und/oder Drehmomentmessung erfolgt hier beispielhaft mit einem externen Sensor 13. Es könnte alternativ oder zusätzlich eine Messung über die Motorströme erfolgen.

[0035] Abbildung 10 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer indirekten Kraftregelung der Antriebsvorrichtung für die Bewegung der Manipulationsvorrichtung 06 im ersten Betriebsmodus der Regelvorrichtung. Dabei wird durch die Impedanzregelung aus einer vorgegebenen Sollposition xs und der am End-Effektor der Manipulationsvorrichtung 06 wirkenden Kräfte F£ und Momente Mr eine Referenzposition x für die Positionsregelung generiert. Die Positionsregelung regelt den Arm 05 der Handlingvorrichtung durch Berechnung der entsprechenden Motormomente t der Antriebsvorrichtung und Aufschaltung dieser auf die Antriebsvorrichtung auf die Referenzposition.

[0036] Abbildung 11 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer direkten Kraftregelung. Dabei wird für die Kraftregelung im ersten Betriebsmodus der Regelvorrichtung der Antriebsvorrichtung zur Bewegung der Manipulationsvorrichtung 06 aus einer vorgegebenen Sollkraft F; und einem vorgegebenen Sollmoment M; sowie der am End-Effektor der Manipulationsvorrichtung 06 wirkenden Kraftsituation F£, Me eine Referenzposition x. für die Positionsregelung generiert. Die Positionsregelung regelt den Arm 05 der Handlingvorrichtung durch Berechnung der entspre-

chenden Motormomente t unter Berücksichtigung der Sollposition xs.

[0037] Abbildung 12 zeigt beispielhafte Positions- und Kraftverläufe. Zum Zeitpunkt to wird die Kraftregelung durch Erreichen der Zielposition aktiviert. Durch die Aktivierung der Auswerferbewegung zum Zeitpunkt t, baut sich eine Kraft F bis zum Erreichen der eingestellten Kraft Fmax auf. Diese wird durch das Nachgeben des Manipulators bis zum Ende der Auswerferbewegung (Zeitpunkt t2) gehalten. Anschließend kann zum Zeitpunkt ts automatisch in den zweiten Betriebsmodus (Positionsregelung) gewechselt werden. Dazu ist es zunächst notwendig, den Sollwert rs auf den aktuellen Istwert ra aufzusetzen.

[0038] Abbildung 13 zeigt einen ähnlichen Sachverhalt wie Abbildung 14, dabei erfolgt jedoch die automatische Umschaltung vom zweiten Betriebsmodus (Positionsregelung) in den ersten Betriebsmodus (Kraftregelung) bei überschreiten eines eingestellten Grenzwertes F+ und nicht positionsabhängig.

[0039] In Abbildung 14 wird anders als in den beiden vorhergehenden Abbildungen kein Maximalwert der Kraft, sondern ein Verlauf der Sollkraft Fs vorgegeben.

[0040] Die Abbildungen 15 und 16 zeigen denselben Vorgang wie die Abbildungen 2 und 3, allerdings für den Fall des Angreifens eines Drehmoments M anstatt einer linearen Kraft F.

BEZUGSZEICHENLISTE:

00 fixer Bezugspunkt (z. B. feste Formaufspannplatte) 01 bewegliche Formaufspannplatte

02 Formwerkzeugteil

03 Formteil (z. B. Spritzgussteil)

04 Auswerfvorrichtung

05 Arm der Handlingvorrichtung

06 Manipulationsvorrichtung oder Übernahmekopf

07 Kraft- oder Momentensensor

07a alternative Position des Kraft- oder Momentensensors 07b alternative Position des Kraft- oder Momentensensors 08 Drucksensor

09 Hydraulikkolben

10 Hydraulikzylinder

11 Stator der Auswerfer Antriebseinheit

12 Bewegter Teil der Auswerfer Antriebseinheit

13 Sensor für auswerferseitige Kraftmessung

rA Position der Auswerfvorrichtung bezogen auf die bewegliche Formaufspannplatte rB Position der beweglichen Formaufspannplatte bezogen auf den fixen Bezugspunkt rW Werkstückposition bezogen auf die bewegliche Formaufspannplatte

rR Position der Manipulationsvorrichtung bezogen auf die bewegliche Formaufspannplatte F Kraft

p Hydraulikdruck

Xs Sollpositionen und ggf. zeitliche Ableitungen

Xe Referenzpositionen und ggf. zeitliche Ableitungen

T Motormomente

Fe Kräfte am End-Effektor

Me Momente am End-Effektor

ge Minimalkoordinaten und deren zeitlichen Ableitungen

ZE Endpunktkoordinaten inklusive der zeitlichen Ableitungen

Firesn Grenzwert der Kraft zur Aktivierung des ersten Betriebsmodus

to Zeitpunkt der Aktivierung der Kraftregelung / des ersten Betriebsmodus

4 Zeitpunkt des Starts der Auswerferbewegung

t Zeitpunkt des Endes der Auswerferbewegung

t3 Zeitpunkt der Deaktivierung der Kraftregelung / des Übergangs vom ersten Betriebs-

modus in den zweiten Betriebsmodus

Claims

Ansprüche

1. Handlingvorrichtung für eine Formgebungsmaschine, mit einem durch eine Antriebseinheit antreibbaren Arm (05), einer am Arm (05) angeordneten Manipulationsvorrichtung (06) zum Manipulieren von Formteilen (03) und einer Regelvorrichtung zum Regeln der Antriebseinheit des Arms (05) der Handlingvorrichtung und damit der Bewegung der am Arm (05) angeordneten Manipulationsvorrichtung (06), wobei die Handlingvorrichtung zumindest eine Kraftmessvorrichtung und/oder Drehmomentmessvorrichtung aufweist, deren Signale der Regelvorrichtung zuführbar sind und wobei die Regelvorrichtung in einem ersten Betriebsmodus dazu konfiguriert ist, die Antriebseinheit so in Abhängigkeit der Signale der zumindest einen Kraftmessvorrichtung und/oder Drehmomentmessvorrichtung zu regeln, dass bei Auftreten einer von außerhalb der Handlingvorrichtung auf die Manipulationsvorrichtung (06) ausgeübten Kraft (F) und/oder eines von außerhalb ausgeübten Drehmoments (M) eine Bewegung der Manipulationsvorrichtung (06) mittels der Antriebseinheit in die Richtung der ausgeübten Kraft (F) und/oder in Drehrichtung der durch das Drehmoment (M) erzeugten Drehung so erfolgt, dass die unter Berücksichtigung der Bewegung auf die Manipulationsvorrichtung (06) wirkende Kraft und/oder das Drehmoment (M) einen definierten Verlauf aufweist dadurch gekennzeichnet, dass die Regelvorrichtung in einem zweiten Betriebsmodus dazu konfiguriert ist, eine Positionsregelung der Antriebseinheit zur Bewegung der Manipulationsvorrichtung (06) vorzunehmen und vorgesehen ist, dass die Regelvorrichtung dazu konfiguriert ist, in Abhängigkeit eines vorgegebenen Kriteriums automatisch aus dem zweiten in den ersten Betriebsmodus zu schalten oder umgekehrt.

2. Handlingvorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens ein Kraft- und/oder Momentensensor (07) an der Manipulationsvorrichtung (06) oder am Arm (05) der Handlingvorrichtung angeordnet ist.

3. Handlingvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Regelvorrichtung im ersten Betriebsmodus dazu konfiguriert ist, die Regelung der Antriebseinheit so vorzunehmen, dass sich ein orts- oder zeitabhängiger Verlauf der auf die Manipulationsvorrichtung (06) wirkenden Kraft (F) und/oder des Drehmoments (M) ergibt.

4. Handlingvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Regelvorrichtung im ersten Betriebsmodus dazu konfiguriert ist, die Regelung der Antriebseinheit so vorzunehmen, dass ein vorgegebener Maximalwert der auf die Manipulationsvorrichtung (06) wirkenden Kraft (F) und/oder des Drehmoments (M) nicht überschritten wird.

5. Handlingvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Regelvorrichtung überlagert zur Kraftregelung noch eine Geschwindigkeitsgrenze berücksichtigt.

6. Handlingvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Regelvorrichtung dazu konfiguriert ist, ausgewählte Richtungen und/oder durch Momente erzeugte Drehungen für die Kraft- und/oder Drehmomentregelung freizugeben oder zu sperren.

7. Anordnung mit:

- einer Formgebungsmaschine, mit einer in einem Formwerkzeug ausgebildeten Kavität, wobei zumindest ein Teil der Kavität in einem Formwerkzeugteil (02) des Formwerkzeugs ausgebildet ist, und mit einer Auswerfvorrichtung (04) zum Auswerfen eines Formteils (03) aus dem Formwerkzeugteil (02)

- einer Handlingvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im ersten Betriebsmodus die auf die Manipulationsvorrichtung (06) von außerhalb der Handlingvorrichtung ausgeübte Kraft (F) und/oder das Drehmoment (M) durch die, vorzugsweise positionsgeregelte oder geschwindigkeitsgeregelte, Auswerfvorrichtung (04) ausgeübt wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen