AT522498A1

AT522498A1 - Handlingvorrichtung, Formgebungsmaschine, Anordnung daraus und Verfahren zum Betreiben

Info

Publication number: AT522498A1
Application number: ATA50159/2019A
Authority: AT
Original assignee: Engel Austria Gmbh
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2020-11-15
Also published as: AT17078U1; DE102020105165A1

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

Die Erfindung betrifft eine Handlingvorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, eine Anordnung mit einer Formgebungsmaschine und einer solchen Handlingvorrichtung, eine Formgebungsmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 9, eine Anordnung mit einer solchen Formgebungsmaschine und einer Handlingvorrichtung, ein Verfahren zur Entnahme eines Formteils aus einem Formwerkzeugteil aus einer Formgebungsmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 16 und ein Verfahren zum Auswerfen eines Formteils aus einem Formwerkzeugteil einer

Formgebungsmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 17.

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.

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.

Ein weiterer Nachteil ist durch das Gewicht der Baugruppe gegeben.

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.

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.

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.

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.

Diese Aufgabe wird durch eine Handlingvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Anordnung mit einer Formgebungsmaschine und einer solchen Handlingvorrichtung, eine Formgebungsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 9, eine Anordnung mit einer solchen Formgebungsmaschine, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen

Ansprüchen definiert.

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 Kraft-Positionsregelung) wird eine Sollkraft oder ein

zeitlicher Sollkraftverlauf vorgegeben. Diese Kraft soll (bestenfalls zusätzlich zur Position) geregelt werden. Anders wird bei der indirekten Kraftregelung (Impedanzoder Admittanzregelung) lediglich das Verhalten des Roboters bei Auftreten externer

Kräfte vorgegeben. Man spricht auch von Nachgiebigkeitsreglung.

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.

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 Kraftund/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 einoder 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 End-Effektor) oder als Teil eines Übernahmekopfes, 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.

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 kraft- und/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.

Bei einer ersten 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.

Bei einer erfindungsgemäßen 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.

Bei einer zweiten erfindungsgemäßen Anordnung ist die erfindungsgemäße 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.

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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Entnehmen eines Formteils ist vorgesehen, dass die Entnahme des Formteils in geregelter Weise so durchgeführt wird, dass bei Auftreten einer auf die Manipulationsvorrichtung 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.

Bei einem erfindungsgemäßen 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.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass überlagert zur

Kraftregelung noch eine Geschwindigkeitsgrenze berücksichtigt werden kann.

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.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Kraft- und/oder Momentensensor an der Manipulationsvorrichtung oder am Arm der

Handlingvorrichtung und/oder an der Auswerfvorrichtung angeordnet ist.

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.

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.

Bevorzugt handelt es sich bei der Handlingvorrichtung um eine Handlingvorrichtung für eine Formgebungsmaschine in Form einer Spritzgießmaschine (bevorzugt einer Kunststoff-SpritzgieRmaschine), einer Druckgussmaschine oder einer Spritzpresse und bei der Formgebungsmaschine um eine SpritzgieRßmaschine (bevorzugt eine

Kunststoff-SpritzgiekRmaschine), eine Druckgussmaschine oder eine Spritzpresse.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Abbildungen 1 bis 16 diskutiert.

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).

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

erfolgen.

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.

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.

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.

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

p in der Kammer gemessen. Dieser Druck steht über die Zylinderfläche in Proportion

zur ausgeübten Kraft F.

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.

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.

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

Antriebsvorrichtung auf die Referenzposition.

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,;, M; eine

Referenzposition x. für die Positionsregelung generiert. Die Positionsregelung regelt

den Arm 05 der Handlingvorrichtung durch Berechnung der entsprechenden

Motormomente rt unter Berücksichtigung der Sollposition x;.

Abbildung 12 zeigt beispielhafte Positions- und Kraftverläufe. Zum Zeitpunkt tg 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 Finax auf. Diese wird durch das Nachgeben des Manipulators bis zum Ende der Auswerferbewegung (Zeitpunkt t,) gehalten. Anschließend kann zum Zeitpunkt t3 automatisch in den zweiten Betriebsmodus (Positionsregelung) gewechselt werden. Dazu ist es zunächst notwendig, den Sollwert r; auf den

aktuellen Istwert rpr aufzusetzen.

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.

In Abbildung 14 wird anders als in den beiden vorhergehenden Abbildungen kein

Maximalwert der Kraft, sondern ein Verlauf der Sollkraft F; vorgegeben. 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

WW Werkstückposition bezogen auf die bewegliche Formaufspannplatte

rR Position der Manipulationsvorrichtung bezogen auf die bewegliche Formaufspannplatte

F Kraft

pP 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

Fıresn Grenzwert der Kraft zur Aktivierung des ersten Betriebsmodus

to Zeitpunkt der Aktivierung der Kraftregelung / des ersten Betriebsmodus

tt Zeitpunkt des Starts der Auswerferbewegung

t, Zeitpunkt des Endes der Auswerferbewegung

tz Zeitpunkt der Deaktivierung der Kraftregelung / des Übergangs vom ersten

Betriebsmodus in den zweiten Betriebsmodus

Innsbruck, am 27. Februar 2019

Claims

Patentansprüche:

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), dadurch gekennzeichnet, 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 (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.

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

der Handlingvorrichtung angeordnet ist.

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.

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.

Handlingvorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Regelvorrichtung in einem zweiten Betriebsmodus dazu konfiguriert ist, eine Positionsregelung der Antriebseinheit zur Bewegung der Manipulationsvorrichtung (06) vorzunehmen, wobei bevorzugt 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.

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

Geschwindigkeitsgrenze berücksichtigt.

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.

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.

11.

12.

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Formgebungsmaschine, insbesondere SpritzgieRmaschine mit:

- einer in einem Formwerkzeug ausgebildeten Kavität, wobei zumindest ein Teil der Kavität in einem Formwerkzeugteil (02) des Formwerkzeugs ausgebildet ist

- einer Auswerfvorrichtung (04) zum Auswerfen eines Formteils (03) aus dem Formwerkzeugteil (02)

dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelvorrichtung für die

Auswerfvorrichtung (04) vorgesehen ist und dass zumindest eine

Kraftmessvorrichtung und/oder Drehmomentmessvorrichtung vorgesehen ist,

deren Signale der Regelvorrichtung zuführbar sind und dass die

Regelvorrichtung in einem ersten Betriebsmodus dazu konfiguriert ist, die

Bewegung der Auswerfvorrichtung (04) beim Auswerfen des Formteils (03) so

in Abhängigkeit der Signale der zumindest einen Kraftmessvorrichtung zu

regeln, dass bei Auftreten einer über das Formteil (03) auf die

Auswerfvorrichtung (04) ausgeübten Kraft (F) und/oder eines Drehmoments

(M), die unter Berücksichtigung der Bewegung auf die Auswerfvorrichtung (04)

wirkende Kraft (F) und/oder das Drehmoment (M) einen definierten Verlauf

aufweist.

Formgebungsmaschine nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die Auswerfvorrichtung (04) wenigstens einen Kraft- und / oder Momentensensor (07) aufweist.

Formgebungsmaschine nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Regelvorrichtung im ersten Betriebsmodus dazu konfiguriert ist, die Regelung der Auswerfvorrichtung (04) so vorzunehmen, dass sich ein orts- oder zeitabhängiger Verlauf der auf die Auswerfvorrichtung (04) wirkenden Kraft (F) und/oder des Drehmoments (M) ergibt.

Formgebungsmaschine nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Regelvorrichtung im ersten Betriebsmodus dazu konfiguriert ist, die Regelung der Auswerfvorrichtung (04) so vorzunehmen, dass ein vorgegebener Maximalwert der auf die Auswerfvorrichtung (04)

wirkenden Kraft (F) und/oder des Drehmoments (M) nicht überschritten wird.

13. Formgebungsmaschine nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Regelvorrichtung in einem zweiten Betriebsmodus dazu konfiguriert ist, eine Positionsregelung oder Geschwindigkeitsregelung der Auswerfvorrichtung (04) vorzunehmen, wobei bevorzugt vorgesehen ist, dass die Regelvorrichtung dazu konfiguriert ist, in Abhängigkeit eines vorgegebenen Kriteriums automatisch aus dem zweiten in den ersten Betriebsmodus zu

schalten.

14. Formgebungsmaschine nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Regelvorrichtung überlagert zur Kraftregelung noch eine

Geschwindigkeitsgrenze berücksichtigt.

15. Anordnung mit:

- einer Formgebungsmaschine nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche

- einer Handlingvorrichtung mit einem durch eine Antriebseinheit antreibbaren Arm (05) und einer am Arm (05) angeordneten Manipulationsvorrichtung (06) zum Manipulieren von Formteilen (03) zur Entnahme eines Formteils (03) aus dem Formwerkzeugteil (02) der Formgebungsmaschine

wobei im ersten Betriebsmodus die auf die Auswerfvorrichtung (04) von

außerhalb ausgeübte Kraft (F) und/oder das von außerhalb ausgeübte

Drehmoment (M) durch die, vorzugsweise positionsgeregelte,

Manipulationsvorrichtung (06) ausgeübt wird.

16. Verfahren zur Entnahme eines Formteils (03) aus einem Formwerkzeugteil (02) einer Formgebungsmaschine, bei welchem ein in der Formgebungsmaschine unter Einsatz des Formwerkzeugteils (02) geformtes Formteil (03) durch eine Manipulationsvorrichtung (06) einer Handlingvorrichtung aus dem Formwerkzeugteil (02) entnommen wird, wobei während der Entnahme eine Ausübung von Kraft und/oder Drehmoment durch eine Auswerfvorrichtung (04) und/oder durch die Manipulationsvorrichtung (06) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Entnahme des Formteils (03) in geregelter Weise so durchgeführt wird, dass bei Auftreten auf die Manipulationsvorrichtung (06)

ausgeübten Kraft (F) und/oder eines Drehmoments (M) eine Bewegung der

Manipulationsvorrichtung (06) mittels der Antriebseinheit so erfolgt, dass die unter Berücksichtigung der Bewegung auf die Manipulationsvorrichtung (06) wirkende Kraft (F) und/oder das Drehmoment (M) einen definierten Verlauf

aufweist.

17. Verfahren zum Auswerfen eines Formteils (03) aus einem Formwerkzeugteil (02) einer Formgebungsmaschine, bei welchem ein in der Formgebungsmaschine unter Einsatz des Formwerkzeugteils (02) geformtes Formteil (03) durch eine Manipulationsvorrichtung (06) einer Handlingvorrichtung aus dem Formwerkzeugteil (02) entnommen wird, wobei während der Entnahme eine Ausübung von Kraft (F) und/oder Drehmoment (M) durch eine Auswerfvorrichtung (04) und/oder durch die Manipulationsvorrichtung (06) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerfen des Formteils (03) in geregelter Weise so durchgeführt wird, dass bei Auftreten einer auf die Auswerfvorrichtung (04) ausgeübten Kraft (F) und/oder eines ausgeübten Drehmoments (M) eine Bewegung der Auswerfvorrichtung (04) so erfolgt, dass die unter Berücksichtigung der Bewegung auf die Auswerfvorrichtung (04) wirkende Kraft (F) und/oder das

Drehmoment (M) einen definierten Verlauf aufweist.

Innsbruck, am 27. Februar 2019