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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Die
Erfindung bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung entsprechend
dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
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Der
automatisierte zyklische Funktionsablauf einer Maschinenanlage wie
z. B. einer I.S.-Maschinenstation (Individual Section) einer Glasformmaschine
beginnend mit dem Einführen eines Glaspostens über
eine Speiserrinne in eine Vorform und endend mit dem Überschieben
eines fertig geformten Hohlglasartikels auf das in einen Kühlofen
führende Transportband ist durch mehrere Transport-, Umsetz-
und Bearbeitungsvorgänge gekennzeichnet, bei denen zahlreiche
Maschinenkomponenten in einer zeitlich koordinierten Weise mit dem
Ziel einer Darstellung möglichst kurzer Produktionszyklen
zusammenwirken sollen. In die Bearbeitungsvorgänge einbezogen
sind Umformvorgänge an einem schmelzflüssigen
Glasposten, das hiermit verbundene Öffnen und Schließen
von Komponenten einer Vor- und einer Fertigform, die Steuerung des
Formgebungsvorgangs, teilweise von pneumatischen Mechanismen, von
Abkühlvorgängen etc. Die erforderliche Koordination
von Transport- und Übergabevorgängen zwischen
den Komponenten setzt eine genaue und reproduzierbare Beherrschung
der Dynamik von Bewegungsabläufen voraus, wobei Totzeiten,
soweit dies mit einem ungestörten und stabilen Produktionsablauf
vereinbar ist, zumindest weitestgehend minimiert werden sollten.
Von wesentlicher Bedeutung, und zwar sowohl mit Hinblick auf einen unvermeidbaren
Verschleiß an mechanisch und thermisch hoch beanspruchten
Maschinenteilen als auch mit Hinblick auf eine Vermeidung von Beschädigungen
an den Hohlglasartikeln sind im Zeitablauf genau einzuhaltende Gesamtbewegungskurven,
Geschwindigkeiten, Beschleunigungen und Endlagendämpfungen,
um zu erreichen, dass die Hohlglasartikel schließlich aufrechtstehend
und in einer definierten Ausrichtung auf das genannte Transportband überführt
werden. Die Gesamtheit der das Betriebsverhalten dieser Anlagen
bestimmenden Prozessbedingungen wird auch durch einen aktuellen
Verschleißzustand sowie stoffliche Eigenschaften der eingesetzten
Glasposten, deren Masse und Temperatur und damit deren Verformungsverhalten
bestimmt. Wesentlich für ein stabiles, berechenbares, reproduzierbares
und insbesondere wirtschaftliches Betriebsergebnis ist, dass projektierte
Prozessbedingungen möglichst genau eingehalten werden.
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In
Anbetracht der vergleichsweise hohen Geschwindigkeiten der Bewegungsabläufe,
der hiermit einhergehenden hohen, auch thermischen Belastung aller
involvierten Maschinenkomponenten, unvermeidbaren Schwankungen der
Masse und der Temperatur der in den Prozess eingeführten
Glasposten, z. T. auch bedingt durch wechselnde Umgebungstemperaturen
ergeben sich unvermeidbare Schwankungen der Prozessbedingungen,
aus welchen sich nach Maßgabe des jeweiligen Einzelfalls, insbesondere
der Rechtzeitigkeit eines Erkennens sowie der Ursache einer Schwankung
schwerste Betriebsstörungen bis hin zu einem vorübergehenden Stillstand
zumindest einer I.S.-Maschinenstation ergeben können.
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Durchsatzsteigerungen
sind u. a. durch eine verbesserte Abstimmung von Teilbewegungen
relativ zueinander bewegter Maschinenkomponenten möglich,
insbesondere durch eine optimierte Gestaltung der Bewegungsabläufe,
begrenzt lediglich durch eine Kollisionsgrenze sowie durch die Eigenschaften
des zu formenden Glaspostens und dessen beschädigungsfreie
Bereitstellung in der Form eines Hohlglasartikels auf dem genannten
Transportband. Weitere Grenzen ergeben sich aus notwendigen Sicherheitsreserven
in den zeitlichen Abläufen, mit denen Schwankungen in der
Dynamik der Abläufe begegnet werden kann, womit letztendlich
auch dem Umstand Rechnung getragen wird, dass eine genaue Kenntnis der
Bewegungsparameter sowie des tatsächlichen aktuellen Verschleißzustands
bzw. sich anbahnender Defekte nur unvollkommen gegeben ist.
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Das
Problem einer verbesserten Kontrolle und Gestaltung von Bewegungsabläufen
der unmittelbar in den Glasformprozess eingebundenen Komponenten
einer Glasformmaschine ist aus dem Dokument
EP 124 892 A2 bekannt und
es wird hierzu ein verstärkter Einsatz von digital steuerbaren
Antriebssystemen vorgeschlagen. Diese ermöglichen zwar eine
genaue Steuerung von Geschwindigkeits- und Beschleunigiungsprofilen über
eine gegebene Strecke und, hiermit zusammenhängend, im
Bedarfsfall eine vorteilhafte, insbesondere zentralisierte Einstellung
oder auch Änderung zwecks Anpassung dieser Profile an unterschiedliche
Glasformprodukte. Es geht hier jedoch lediglich um Maßnahmen
zur Erhöhung des Durchsatzes, zur Minderung einer Ausschussquote
sowie von Toleranzbreiten und zur Vereinfachung des Vorgangs der
Maschinenseinstellungen für ein bestimmtes Produkt. Insbesondere
eine Überwachung von Funktionsabläufen einer Glasformmaschine,
welche das Erkennen von sich anbahnenden Defekten an Maschinenkomponenten einschließt,
ist hierbei nicht gedacht.
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Es
ist allgemein bekannt, eine Überwachung der Funktionsabläufe,
des Zustands der einzelnen Komponenten, deren Zusammenwirkens sowie
das Erkennen von Defekten und sich anbahnenden Betriebsstörungen
den individuellen Fähigkeiten eines erfahrenen Maschinenführers
anzuvertrauen, von dessen persönlichem Ermessen die Einstellung
von die Bewegungsabläufe sowie die Formgebung kennzeichnenden
Parametern abhängt. Diese von subjektiven Bewertungen visueller
Feststellungen abhängige Überwachung kann nicht
als zufriedenstellend angesehen werden, insbesondere mit Hinblick
auf ihren personenabhängigen Charakter und einer hiermit einhergehenden
fehlenden Reproduzierbarkeit. Hinzukommt, dass sich auf diesem Wege
erhebliche Sicherheitspuffer ergeben, so dass eine verbesserte Ausnutzung
von Bewegungen unter Minderung dieser Sicherheitspuffer, somit zwecks
Kürzung von Produktionszykluszeiten bis hin zu einer Kollisionsgrenze
faktisch nicht möglich ist.
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Die
Darstellung einer Inline-Überwachung mittels Messfühler,
die zur Erfassung örtlicher Dehnungen, Temperaturen etc
bestimmt sind, und z. B. eine Ermittlung geometrischer Abweichungen
und hieraus analytisch ableitbarer Größen wie
mechanischer Spannungen, Kräfte, Momente etc. ermöglichen,
kann ebenfalls nur als unvollkommen angesehen werden. Denn es sind
auf diesem Wege mit einem nicht unbeträchtlichen Aufwand
lediglich ausgewählte punktuelle Überwachungen
möglich, wohingegen Defekte außerordentlich unterschiedlicher
Art sein können. Eine Verkabelung einer Vielzahl an Sensoren
steht das Problem einer schwierig darstellbaren Langzeitstabilität
entgegen. Selbst bei einer Verwendung von über Funkstrecken
adressierbareren Sensoren ergibt sich das weitere Problem örtlich sehr
hoher Betriebstemperaturen, welche besondere, u. U. die Funktionsfähigkeit
dieser Sensoren beeinträchtigen könnte.
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Hinzutritt
das Problem, dass die Ursache eines visuell feststellbaren Defektes
häufig nicht mit einer hinreichenden Schnelligkeit lokalisierbar
ist.
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Ein
auf eine Auswertung von Wärmebildern der Vor- bzw. Fertigformwerkzeuge
einer Glasformmaschine gestütztes Verfahren zur Steuerung
von Betriebsabläufen, hier von Kühlluftströmen
ist aus dem Dokument
EP
1 810 954 A1 bekannt. Mittels einer Infrarotkamera, welche
durch einen Linearantrieb entlang der Stationen der Glasformmaschine
verschiebbar angeordnet und zur Aufnahme von Wärmebildern
im Bereich einer jeden der Stationen eingerichtet ist, werden die
Temperaturprofile der Formwerkzeuge beschreibende Informationen
ermittelt, die unter Mitwirkung von gespeicherten Sollwerten zur
Regelung der den Stationen zugeführten individuellen Kühlluftströme
benutzt werden. Hierbei wird jedoch nur ein Teilaspekt des Glasformprozesses
angestrebt, nämlich eine Optimierung der Temperaturverhältnisse
der Formwerkzeuge.
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Die
Benutzung einer Infrarot-Kamera zur Überwachung der Temperatur
der Formen einer Glasformmaschine ist auch aus dem Dokument
EP 151 339 B1 bekannt.
Hierbei ist eine Kamera mittig oberhalb zweier Maschinenstationen
der Glasformmaschine um eine vertikale Achse motorisch schwenkbar
angeordnet und um diese Achse nach Maßgabe des Arbeitstaktes
der beiden Maschinenstationen dahingehend antreibbar, dass jeweils
die geöffnete Form im Erfassungsbereich der Aufnahmeoptik
liegt. Auch diesem Dokument liegt somit lediglich ein Teilaspekt
des Glasformprozesses zugrunde.
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Aus
dem Dokument
EP 574
349 A1 ist es bekannt, die Stationen einer zur Herstellung
von Hohlglasartikeln bestimmten Glasformmaschine mit Überwachungseinrichtungen
auszurüsten, die als Sensoren in der Form von Infrarot-
oder CCD-Kameras, als Ultraschallvorrichtungen usw. ausgebildet,
in einer Messeinheit untergebracht sind und mit einem Überwachungscomputer
in Wirkverbindung stehen, der zur Auswertung der auf diesem Wege
gelieferten Informationen eingerichtet ist. Diese Maßnahmen
sollen zur Überwachung eines Schneidemechanismus für
den Glastropfen, eines Schließmechanismus der Formwerkzeuge,
eines Trichter- und Pegelmechanismus, sowie einer Abstellplatte
für geblasene Hohlglasartikel dienen. Der Überwachungscomputer
ist dahingehend eingerichtet, einem Maschinenführer Informationen
zu liefern oder auch automatisch in den Herstellungsprozess einzugreifen,
und zwar mit dem Ziel, festgestellten Abweichungen von einem idealen
Produktionsverlauf entgegenzuwirken. Es geht hierbei jedoch um eine Überwachung
der Stationen der Glasformmaschine mit Hinblick auf ein Erkennen
von Produktionsfehlern wie z. B. ungleichmäßige
Produkte, unterschiedliche Wandstärken, Lufteinschlüssen
usw. Es geht hierbei nicht um eine Optimierung von Bewegungsabläufen,
ein Erkennen des Verschleißzustands von Maschinenkomponenten,
ein Ermitteln der Parameter von Glastropfen sowie von die Betriebssicherheit
im weitesten Sinne berührenden Gegebenheiten.
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Sicherheitsprobleme
bestehen in vielfältiger Form in Verbindung mit dem Glastransport.
Störungen bei der Glastropfenbildung, der Ladung, dem Vorblasen,
dem Pressen, der Übergabe von einer Vorform- auf eine Fertigformseite,
dem Ausnehmen aus der Fertigform usw. können zu Beschädigungen der
Formen mit beträchtlichen Folgekosten infolge von Stillstandszeiten
der betroffenen Maschinenstation führen. Eine Überwachung
der Parameter eines Glastropfens, beispielsweise hinsichtlich Masse, Durchmesser,
Kontur, Temperatur usw. ist in dem vorstehend dargelegten Stand
der Technik überhaupt nicht vorgesehen, obwohl von einem
hinsichtlich seiner für den Formgebungsprozeß wesentlichen
Parameter ungeeigneten Glastropfen Risiken entstehen, welche Beschädigungen
der Formen betreffen und auch eine Brandgefahr mit unübersehbaren
Folgekosten umfassen.
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Der
vorstehend aufgelistete Stand der Technik soweit er überhaupt
auf eine kontinuierliche Überwachung der Funktionsabläufe
einer Glasformmaschine gerichtet ist, behandelt nur Teilaspekte
und ist nicht auf eine Optimierung von Bewegungsabläufen unter
Ausschluß von Totzeiten mit Hinblick auf eine Durchsatzsteigerung
gerichtet, wobei gleichzeitig Sicherheitsaspekte betreffend den
Glastropfenfluss einbezogen sind.
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Es
ist vor diesem Hintergrund die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren
der eingangs genannten Art unter Vermeidung der dem vorstehend dargelegten
Stand der Technik eigenen Nachteile mit Hinblick auf eine verbesserte,
objektivierte, frühzeitige Erkennung von Schwankungen der
Prozessbedingungen zu konzipieren, welches flexibel nutzbar ist,
welches ferner geeignet ist, Defekte bereits im Entstehungsstadium
zu erkennen und zu lokalisieren, Funktionsabläufe zu optimieren
und Sicherheitsaspekte einzubeziehen, welches ferner als Grundlage
für eine vorbeugende Wartungs- und Instandhaltungsplanung einsetzbar
ist.
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Gelöst
ist diese Aufgabe bei einem solchen Verfahren durch die Merkmale
des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.
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Erfindungswesentlich
ist hiernach, dass zumindest visuell wahrnehmbare Funktionsabläufe
der I.S.-Maschinenstation einer Glasformmaschine mittels einer Kamera
aufgezeichnet und durch eine Bildfolge dargestellt werden, wobei
die durch diese Bildfolge kodierte Information einer computergestützten Bildauswertung
unterzogen wird. Ausgewertet wird diese Information zumindest hinsichtlich
eines Auftretens einer Abweichung von Konstruktionsdaten, bei es
sich beispielsweise um ein frühzeitiges Erkennen eines
Verschleißes, um Störungen des Glastransportes,
Störungen bei den einzelnen Herstellungsschritten z. B.
dem Laden im Bereich der Vorform, dem Vorblasen, dem Pressen, der Übergabe auf
die Fertigformseite, dem Fertigblasen, dem Ausnehmen sowie der Übergabe
auf das Transportband handeln kann. Von Störungen des Glassflusses
können erhebliche Schäden z. B. im Bereich des
Formenmateriales bis hin zu einer Zerstörung der Form verursacht
werden, wobei bisweilen eine weitere Tropfenführung schnellstmöglich
abgestellt werden muss, um den Ausbruch eines Brandes einer I.S.-Maschinenstation
zu verhindern. Die Aufzeichnung und Analyse der Funktionsabläufe
kann somit zur vorbeugenden Instandhaltung und gegebenenfalls zur
Abschaltung einer einzelnen Maschinenstation benutzt werden. Sie
kann somit in Sicherheitsprozeduren einbezogen sein, die nach Maßgabe
der Art des festgestellten Störfalls automatisch ausgelöst und
in geeigneter Weise signalisiert werden. Vorausgesetzt wird eine
Kamera, deren Erfassungsbereich, Auflösungsvermögen
und Bildfolgefolgefrequenz derart beschaffen ist, dass die vorstehend
skizzierten Informationen ermittelt und einem Computersystem zur
Auswertung zugeleitet werden können.
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Zur
Aufzeichnung wird entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 2 eine
Hochgeschwindigkeitskamera benutzt. Da es sich zum Teil um sehr schnell
ablaufende Vorgänge handelt, muss der Ablauf für
ein differenziertes frühzeitiges Erkennen von Störungen
durch eine, den zeitlichen Ablauf hoch auflösende Bildfolge
dargestellt werden, so dass bildauswertungsseitig eine entsprechend
differenzierte bildliche Darstellung des zu analysierenden Vorgangs
bereitgestellt ist.
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Gemäß den
Merkmalen des Anspruchs 3 werden durch Bewegungen von Maschinenkomponenten
und durch Transportvorgänge dargestellte Funktionsabläufe
aufgezeichnet. Entsprechend der verfügbaren Bildfolgefrequenz
bestehen gute Möglichkeiten, die Bewegungen der Komponenten
relativ zueinander, das Betriebsverhalten pneumatischer Mechanismen,
deren Abstimmung mit anderen Mechanismen im Rahmen des gesamten
Materialflusses innerhalb einer I.S.-Maschinenstation auf Defekte
hin zu untersuchen. Von großer Bedeutung ist ein Erkennen,
insbesondere ein Lokalisieren von Totzeiten, durch welche sich die
Produktionszykluszeiten unnötig erhöhen. Die erfindungsgemäße
Aufzeichnung bietet somit die Möglichkeit, die Dynamik
der Bewegungen der einzelnen Komponenten bzw. Mechanismen, z. B.
Geschwindigkeiten, Beschleunigungen, Dämpfungen etc. zu
optimieren, beispielsweise mit dem Ziel einer Minderung von Totzeiten
und damit einer Erhöhung des Produktionsausstoßes.
Die Aufzeichnung bietet somit die Grundlage für eine wesentlich
verbesserte Analyse der aktuellen Koordinierung von Bewegungsabläufen
in zeitlicher Hinsicht, indem die Ursachen aktueller Verlustzeiten
deutlich und insbesondere quantitativ erkennbar werden.
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Von
besonderem Interesse für eine Überwachung ist
es gemäß den Merkmalen der Ansprüche
4 bis 6 Parameter der Glastropfen, der Vorformlinge und der Fertigprodukte
wie z. B. deren Größe und Form anhand der aufgenommenen
Bildfolge zu analysieren sowie gegebenenfalls zu steuerungstechnischen
Eingriffen in den Prozessablauf umzusetzen.
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Um
alle für eine vollständige Aufzeichnung und Analyse
infrage kommenden Maschinenkomponenten einer I.S.-Maschinenstation
vollständig zu erfassen, sind gemäß den
Merkmalen des Anspruchs 7 wenigstens zwei Kameras vorgesehen, denen
jeweils unterschiedliche Aufzeichnungswinkel zugeordnet sind. Die
Anzahl der erfor derlichen Kameras richtet sich nach der Anzahl der
aufzuzeichnenden Teilvorgänge sowie deren Erkennbarkeit
aus einer jeweiligen Blickrichtung.
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Die
Aufzeichnung kann entsprechend den Merkmalen der Ansprüche
8 und 9 kontinuierlich oder auch diskontinuierlich angelegt sein.
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Gemäß den
Merkmalen des Anspruchs 10 wird die, die Auswertung sowie die Analyse
darstellende Information einer allen I.S.-Maschinenstationen einer
Glasformmaschine gemeinsamen Steuerung übertragen. Diese
Maßnahme eröffnet in Verbindung mit einer rechnergestützten
automatischen Bildauswertung zahlreiche Möglichkeiten,
die gewonnene Diagnoseinformation steuerungstechnisch umzusetzen.
Nach Maßgabe der Art eines festgestellten Defektes kann
direkt in Abläufe der einzelnen Maschinenstation eingegriffen
werden, und zwar beispielsweise durch Änderung der Dynamik
einzelner Vorgänge, so dass ein lediglich vorübergehender, nämlich
bis zum Austausch einer als schadhaft erkannten Komponente sich
selbst optimierender, gegebenenfalls eingeschränkter Betrieb
mit einem geänderten Ablaufprofil aufrechterhalten wird
oder äußerstenfalls durch Abschaltung einer einzelnen
Maschinenstation. In Abhängigkeit von der Art des Defektes
kann über die zentrale Steuerung im Bereich des gesamten
Spektrums verfügbarer, den Betrieb der Maschinenstation
betreffender Parameter automatisch eingegriffen werden, und zwar
mit dem Ziel, Schäden zu vermeiden, Defekte differenziert
und insbesondere lokalisiert anzuzeigen, so dass eine defektbedingte
Minderung des Produktionsausstoßes kleinstmöglich
bleibt.
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Es
ist ferner die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung entsprechend
dem Oberbegriff des Anspruchs 11 mit Hinblick auf eine verbesserte,
objektivierte, frühzeitige Erkennung von Schwankungen der Prozessbedingungen
zu konzipieren, so dass Defekte bereits im Entstehungsstadium erkennbar
und lokalisierbar sind und eine gemäß der Art
eines erkannten Defektes spezifizierte Wartungs- und Instandhaltungsplanung
möglich ist.
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Gelöst
ist diese Aufgabe bei einer solchen Vorrichtung durch die Merkmale
des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 11.
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Erfindungswesentlich
ist hiernach wenigstens eine, durch den Maschinenrahmen der Glasformmaschine
getragene Kamera, die zur Aufzeichnung von Funktionsabläufen
von Maschinenkomponenten sowie Transportvorgängen eingerichtet
ist und die mit einem Computersystem in Verbindung steht, welches
zumindest dazu eingerichtet ist, anhand einer Bildauswertung Abweichungen
von Konstruktions- bzw. Auslegungsdaten zu erkennen, zu denen Relativbewegungen
von Maschinenkomponenten, deren Lage, insbesondere relativ zueinander,
deren Zentrierung sowie Funktionalität zu rechnen sind.
Aus der aufgezeichneten Bildfolge sind Messungen ableitbar, welche
die Grundlage einer frühzeitigen Erkennung von Verschleißerscheinungen
und damit einer vorbeugenden Wartungs- und Instandhaltungsplanung
bilden. Diese Messungen dienen ferner der Analyse von Bewegungsabläufen, insbesondere
dem Erkennen von Tot- bzw. Verlustzeiten und damit der Aufdeckung
von Möglichkeiten, den Produktionsausstoß durch
Beseitigung dieser Verlustzeiten zu steigern. Verlustzeiten entstehen nicht
nur aufgrund nicht optimal aufeinander abgestimmter Bewegungsabläufe
von Maschinenkomponenten, sondern auch aufgrund des Zusammenwirkens
mechanischer und pneumatischer Mechanismen, insbesondere deren dynamischen
Verhaltens. Schließlich dienen diese bildlichen Aufzeichnungen auch
Sicherheitsaspekten, indem Störungen im Glassfluss, bei
den Formwerkzeugen usw. frühzeitig erkannt und insbesondere
lokalisiert werden, so dass schnell und zielgerichtete Gegenmaßnahmen
zur Beseitigung der erkannten Störung eingeleitet werden
können. Die Aufzeichnungen werden berührungslos
im Inline-Betrieb durchgeführt, wobei ein stabiler Langzeitbetrieb
darstellbar ist. Als weiterer Vorteil ergibt sich eine hohe Flexibilität
bei der Auswahl der genauer zu analysierenden Bereiche der aufgezeichneten
Abläufe, welcher mit der bildlichen Auflösung
der Funktionsabläufe zunimmt.
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Die
Merkmale der Ansprüche 12 bis 15 sind auf beispielhafte
Möglichkeiten der Anbringung bzw. Anordnung einer oder
mehrerer Kameras gerichtet, und zwar unter Berücksichtigung
der betrieblichen Gegebenheiten einer aus einer Vielzahl von nebeneinander
angeordneten I.S-Maschinenstationen zusammengesetzten Glasformmaschine.
Im einfachsten Fall ist eine Kamera entlang einer Traverse motorisch
verfahrbar angeordnet und zwar zur Aufzeichnung der Funktionsabläufe
unter einem festen Blickwinkel. Zusätzlich zu dieser Bewegung
entlang der Traverse kann jedoch auch eine periodische Schwenkung
in einer Vertikalebene oder auch eine periodi sche Bewegung senkrecht
zu der Traverse hinzutreten, um ein vollständigeres Bild
nach Maßgabe unterschiedlicher Blickwinkel zu gewinnen.
Alternativ zu dieser diskontinuierlichen Aufzeichnung ist auch eine
kontinuierliche Aufzeichnung mittels einer oder mehrerer, jeweils
einer I.S.-Maschinenstation zugeordneter Kameras möglich,
die sich jeweils in festen Aufnahmepositionen befinden.
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Alternativ
zu einem zentralen Computersystem bzw. dieses ergänzend
kann entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 16 auch jede einzelne
Kamera mit einem Computersystem ausgerüstet sein, welches
u. a. zur Generierung eines Diagnoseberichts eingerichtet ist.
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Die
Kameras bzw. das genannte Computersystem können entsprechend
den Merkmalen des Anspruchs 17 mit einer allen I.S.-Maschinenstationen
der Glasformmaschine gemeinsamen Steuerung in Verbindung stehen.
Diese Maßnahme eröffnet zahlreiche, insbesondere
abgestufte Möglichkeiten, nach Maßgabe der Art
einer eines erkannten Defektes in den gesamten Produktionsablauf
einer Glasformmaschine einzugreifen, und zwar mit dem Ziel, größere
Schäden zu vermeiden und einen zumindest weitgehend kontinuierlichen
Produktionsausstoß zu sichern. Diese Eingriffe können
im Grenzfall bis zu einer Abschaltung einer einzelnen Maschinenstation gehen.
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Nachdem
es sich bei den zu analysierenden Funktionsabläufen z.
T. um sehr schnell ablaufende Vorgänge handelt, jedoch
auch mit Hinblick auf eine Gewinnung mögichst genauer Erkenntnisse
werden entsprechend den Merkmales des Anspruchs 18 Hochgeschwindigkeitskameras
mit einer Bildfolgfrequenz von mehr als 30 Bildern/sec eingesetzt,
so dass ein zeitliches Mindestauflösungsvermögen
dargestellt ist. Insbesondere für steuerungstechnische Aufgaben
sowie zur Auslösung von Sicherheitsprozeduren, bei welchen
ein möglichst frühzeitiges Erkennen von Störungen
notwendig ist, wird eine Bildfolgefrequenz von bis zu 200 Bildern/sec
und mehr sowie eine dementsprechende Rechnerkapazität vorausgesetzt.
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Man
erkennt anhand der vorstehenden Ausführungen, dass das
erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße
Vorrichtung insbesondere ein objektiviertes schnelles Erkennen von
Defekten ermöglichen, und zwar auf der Grundlage einer quantifizierbaren
Analyse eines aktuellen Funktionsablaufs, so dass im Vergleich zu
dem eingangs dargelegten Stand der Technik unabhängig von
der Ausübung eines menschlichen Ermessens zum Zweck der
Schadensbegrenzung, der Optimierung von Funktionsabläufen
sowie der Steuerung in die einzelne I.S.-Maschinenstation eingegriffen
werden kann.
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Auf
diese Weise können differenzierte Informationen betreffend
die Abstimmung der Mechanismen untereinander, z. B. hinsichtlich
vorhandener Verlustzeiten gewonnen und zur Erhöhung eines Produktionsausstoßes
genutzt werden, indem diese Verlustzeiten zumindest minimiert werden.
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Die
gewonnen Informationen betreffend Abweichungen von Konstruktionsdaten
können zur frühzeitigen Detektion eines Verschleißes
an den Mechanismen und zur Umsetzung im Rahmen einer vorbeugenden
Wartungs- und Instandhaltungsplanung umgesetzt werden. Es liegen
somit stets über den aktuellen Verschleißzustand
einer bestimmten I.S.-Maschinenstation vor.
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Die
gewonnenen Informationen können schließlich zur
differenzierten Gestaltung der Bewegungsdynamik der Einzelmechanismen
benutzt werden, z. B. zur Gestaltung von Geschwindigkeits- und Beschleunigungsprofilen,
von Endlagendämpfungen usw. insbesondere auch in Verbindung
mit pneumatischen Mechanismen.
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Die
gewonnenen Informationen betreffend den Glastransport im weitesten
Sinne können zur Einleitung von Sicherheitsprozeduren benutzt
werden, beispielsweise, soweit es sich um Störungen handelt,
zur Abstellung des Tropfens.
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Die
Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf wesentliche Maschinenkomponenten einer einzelnen
I.S-Maschinenstation;
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2 eine
perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Überwachungssystems
bei einer Glasformmaschine nach einer ersten Ausführungsform;
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3 eine
perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Überwachungssystems
bei einer Glasformmaschine nach einer zweiten Ausführungsform;
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4 eine
perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Überwachungssystems
bei einer Glasformmaschine nach einer dritten Ausführungsform.
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1 zeigt
in der Draufsicht die wesentlichen Komponenten einer einzelnen I.S.-Maschinenstation,
insbesondere deren während eines Produktionszyklus aufeinander
abzustimmende und zu optimierende Bewegungen.
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Es
handelt sich im Einzelnen auf einer Vorformseite um eine Schwenkbewegung
der Formhälten 1, 2 einer Vorform zwischen
einer Öffnungs- und einer Schließstellung sowie
um die Bewegung des zugehörigen Vorbodens 3, welche
als Hub-Schwenkbewegung angelegt ist. Hinzukommt die als Hub-Schwenkbewegung
angelegte Bewegung eines Trichters 4 und die Bewegungen
der Mündungshalter 5, welche zwischen einer Öffnungs-
und Schließstellung als Linearbewegung und zwischen einer
aktiven Vorwärts- und einer inaktiven Rückwärtsposition
als Schwenkbewegung angelegt sind.
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Auf
die Darstellung einer Speiserrinne ist aus Gründen der
zeichnerischen Übersichtlichkeit verzichtet worden.
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Es
handelt sich auf der Fertigformseite um die Bewegungen der Formhälften 6, 7 einer
Fertigform zwischen einer Öffnungs- und Schließstellung, eines
Blaskopfes 8, eines Greifermechanismus 9 sowie
eines Überschiebemechanismus 10.
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Die
Formhälften 6, 7 sind mittels Schwenkbewegungen
zwischen der Öffnungs- und der Schließstellung
bewegbar. Die Bewegung des Blaskopfes 8 zwischen einer
unteren aktiven und einer oberen inaktiven Stellung ist als Hub-Schwenkbewegung
angelegt.
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Die
Bewegungen des Greifermechanismus 9 bestehen aus einer,
deren Greiferklauen zwischen einer Öffnungs- und Schließstellung überführenden Schwenkbewegung
und einer den Greifermechanismus als Ganzes zwischen einer aktiven
und inaktiven Position überführenden Schwenkbewegung.
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Die
Bewegungen des Überschiebemechanismus bestehen aus einer,
dessen Überschiebefinger zwischen einer aktiven und inaktiven
Position überführenden Linearbewegung und einer
diese nach Maßgabe einer vorgegebenen Überführungskurve
auf eine Übergabeposition auf einem Förderband 11 überführenden
Bewegung.
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Zu
den vorstehend aufgelisteten Bewegungen treten weitere Bewegungen
hinzu, z. B. diejenigen der Greiferklauen bei der Überführung
des der Fertigform entnommen Hohlglasartikels und dessen Überführung
auf eine Absetzpatte 12, auf der sie in den Einwirkungsbereich
des Überschiebemechanismus 10 gelangen. Weiterhin
wären zu nennen die Überführungsbewegung
des in der Vorform gebildeten Vorformlings in die Fertigform etc.
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Die
einzelnen Vorgänge beginnend mit der Einführung
eines Tropfens schmelzflüssigen Glases über eine
Speiserrinne in die Vorform und endend mit der Überführung
eines fertig geformten Hohlglasartikels auf ein Transportband 11,
und zwar in einer definierten stabilen Aufstandposition sind dem
Fachmann bekannt und bedürfen keiner weitergehenderen Erläuterung.
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Zur
Erläuterung einer erfindungsgemäßen Überwachung
des Funktionsablaufs des während eines Produktionszyklus
eines Hohlglasartikels aufeinander abgestimmten Teilbewegungen der
vorstehende erwähnten Maschinenkomponenten, insbesondere
zu deren Optimierung mit Hinblick auf eine Verkürzung von
Zykluszeiten wird im Folgenden zunächst auf 2 Bezug
genommen.
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Mit 13 ist
in 2 ein aufrechtstehender Maschinenrahmen bezeichnet,
in welchem in einer Reihenanordnung nebeneinander beispielhaft sechs schematisch
angedeutete I.S.-Maschinenstationen 14 bis 19 aufgenommen
sind. Die Vorformseite einer jeden dieser Stationen befindet sich
auf der Vorderseite 20 des Maschinenrahmens 13.
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Mit 21 ist
eine, sich zwischen den vertikalen Randabschnitten 13', 13'' des
Maschinenrahmens 13, somit entlang der gesamten Anordnung
der I.S.-Maschinenstationen 14 bis 19 horizontal
erstreckende Traverse bezeichnet, entlang welcher eine Kamera 22 mittels
eines nicht dargestellten Antriebs, vorzugsweise eines Linearantriebs
motorisch verfahrbar angeordnet ist. Die Traverse erstreckt sich
in einer Ebene parallel zu der Vorderseite 20, so dass insbesondere
die Vorformseite aller I.S.-Maschinenstationen 14 bis 19 im
Aufnahmebereich der Kamera 22 liegt.
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Der,
der Kamera 22 zugeordnete Antrieb ist derart beschaffen,
dass die Bewegung der Kamera an definierten Stellen entlang der
Traverse 14, somit nach Maßgabe eines jeweils
gleichen räumlichen Betrachtungswinkels bezüglich
sämtlicher der I.S.-Maschinenstationen 14 bis 19 unterbrochen
werden kann, so dass aus diesen somit reproduzierbaren Positionen
heraus die Bewegungen der eingangs genannten Maschinenkomponenten
bildlich erfasst werden können.
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Die
Kamera 22 steht mit einem zur rechnergestützten
Bildauswertung eingerichteten, zeichnerisch nicht dargestellten
Computersystem in Verbindung, über welches auch eine zyklische
Ansteuerung der für eine Bildauswertung benötigten
Aufnahmepositionen der einzelnen I.S.-Maschinenstationen 14 bis 19 bewirkbar
ist.
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Entsprechend
dem sich aus der Höhe der Traverse 21 oberhalb
der I.S.-Maschinenstationen 14 bis 19 und deren
Anordnung in einem der Vorderseite 20 benachbarten Bereich
ergebenden Aufnahmewinkel sind die wesentlichen Komponenten der
einzelnen I.S.-Maschinenstation sowie deren Bewegungsabläufe
in ihrer gegenseitigen zeitlichen Zuordnung anhand einer aufgezeichneten
Bildfolge erkennbar und einer automatisierten Bildauswertung zuführbar.
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Auf
diese Weise sind entsprechend der diskontinuierlichen Aufzeichnung
statistische Informationen betreffend den Produktionsablauf darstellbar, auf
deren Grundlage die Bildauswertung erfolgt.
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In
den 3, 4 sind Funktionselemente, die
mit denjenigen der 1 und 2 übereinstimmen,
entsprechend beziffert, so dass auf eine diesbezügliche
wiederholte Beschreibung verzichtet werden kann.
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3 zeigt
ein Überwachungs- bzw. Diagnosesystem, welches von demjenigen
gemäß 2 darin unterscheidet, dass
an der Traverse 21, und zwar in jeweils einer I.S.-Maschinenstation
fest zugeordneten Positionen Kameras 23 bis 28 unter
definierten Aufnahmewinkeln fest angeordnet sind. Jede dieser Kameras
steht mit einem, für eine automatisierte Bildauswertung
eingerichteten Computersystem in Verbindung.
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Auf
diese Weise ist eine kontinuierliche Aufzeichnung von Informationen
betreffend den Produktionsablauf darstellbar, auf deren Grundlage
die Bildauswertung erfolgt.
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4 zeigt
demgegenüber ein Überwachungs- und Diagnosesystem,
bei welchem der Maschinenrahmen 13 zusätzlich
mit einer weiteren Traverse 30 ausgerüstet ist,
welche sich in einer der Rückseite 29 zumindest
benachbarten Ebene horizontal erstreckt. Entlang dieser, sich höhengleich
mit der Traverse 21 erstreckenden Traverse 30,
und zwar in definierten Positionen jeweils einem der I.S.-Maschinenstationen 14 bis 19 zugeordnet,
befinden sich fest angeordnete Kameras 31 bis 35,
deren Aufnahmeoptik die einzelne Maschinenstation zusätzlich
von der Fertigformseite her bildlich erfasst. Eine sechste, der
I.S.-Maschinenstation 19 zugeordnete Kamera ist in der
Zeichnung nicht erkennbar. Auch diese zusätzlichen Kameras 31 bis 35 stehen mit
dem genannten Computersystem in Verbindung. Auf diese Weise stehen
weitere Informationen über den Zustand der einzelnen Maschinenstation
zur Verfügung, hier insbesondere den Glasfluss in der Fertigformstation,
und den Transport der Hohlglasartikel bis auf das eingangs genannte
Förderband betreffend.
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Gegenüber
der Ausführungsform nach 3 ergibt
sich der Vorteil einer umfassenderen Gewinnung von Informationen
aus unterschiedlichen Erfassungswinkeln.
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Das
zur Überwachung und Diagnose benutzte Computersystem kann
hardware- und softwaremäßig in eine übergeordnete
Steuerung der I.S.-Maschinenstationen eingebunden sein. Dies bringt
den Vorteil mit sich, dass neben einer Generierung, Visualisierung
und Klassifizierung von Störmeldungen auch ein automatisierter
Eingriff in die Einstellungen der einzelnen involvierten Maschinenkomponenten vorgenommen
werden kann, beispielsweise mit dem Ziel einer Vermeidung größerer
Schäden oder auch einer Optimierung nach einem vorgegebenem
Algorithmus.
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Die
in dem genannten Computersystem vorhandenen Bildinformationen werden
benutzt, um auftretende Defekte bereits in einem Entstehungsstadium
zu erkennen, zu qualifizieren und insbesondere zu lokalisieren,
so dass im Bedarfsfall nach Maßgabe der Art des Defektes
Maßnahmen wie die Einrichtung eines sich vorübergehend
selbstoptimierenden Betriebes durch Veränderungen an anderen
Einstellungen bis hin zu einem Ausschalten einer einzelnen Station
zwecks Durchführung von Wartungs- oder Instandsetzungsarbeiten
eingeleitet werden können.
-
In
allen der gezeigten Kamerapositionen können zusätzlich
auch solche angeordnet sein, die zur Aufzeichnung im infraroten
Bereich eingerichtet sind.
-
Die
so ermittelten Bildinformationen sind auch zur Gewinnung von Informationen über
Totzeiten in den Bewegungsabläufen nutzbar und damit zur Optimierung
deren Einstellungen mit dem Ziel einer Kürzung von Produktionszyklen.
-
Auf
der Grundlage genauerer Informationen können die den einzelnen
Maschinenkomponenten konstruktiv zugeordneten Bewegungsabläufe
nahezu bis zu einer Kollisionsgrenze unter Beseitigung von Totzeiten
zwecks Durchsatzsteigerung ausgenutzt werden.
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- 1
- Formhälfte
- 2
- Formhälfte
- 3
- Vorboden
- 4
- Trichter
- 5
- Mündungshalter
- 6
- Formhälfte
- 7
- Formhälfte
- 8
- Blaskopf
- 9
- Greifermechanismus
- 10
- Überschiebemechanismus
- 11
- Transportband
- 12
- Absetzplatte
- 13
- Maschinenrahmen
- 13'
- Randabschnitt
- 13''
- Randabschnitt
- 14
- I.S.-Maschinenstation
- 15
- I.S.-Maschinenstation
- 16
- I.S.-Maschinenstation
- 17
- I.S.-Maschinenstation
- 18
- I.S.-Maschinenstation
- 19
- I.S.-Maschinenstation
- 20
- Vorderseite
- 21
- Traverse
- 22
- Kamera
- 23
- Kamera
- 24
- Kamera
- 25
- Kamera
- 26
- Kamera
- 27
- Kamera
- 28
- Kamera
- 29
- Rückseite
- 30
- Traverse
- 31
- Kamera
- 32
- Kamera
- 33
- Kamera
- 34
- Kamera
- 35
- Kamera
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 124892
A2 [0006]
- - EP 1810954 A1 [0010]
- - EP 151339 B1 [0011]
- - EP 574349 A1 [0012]