DE102014011310A1

DE102014011310A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung der Sicherheit des Betriebsablaufs einer Glasformmaschine

Info

Publication number: DE102014011310A1
Application number: DE102014011310.8A
Authority: DE
Inventors: Manfred Krumme; Thomas Hartmann; Dirk Winkelhake
Original assignee: Heye International GmbH
Current assignee: Heye International GmbH
Priority date: 2014-08-04
Filing date: 2014-08-04
Publication date: 2016-02-04
Anticipated expiration: 2034-08-05
Also published as: DE102014011310B4

Abstract

Die aus einem Presszylinder (1) und einem Stempelzylinder (8) bestehende Funktionseinheit einer Glasformmaschine ist durch eine Leitung (30) gekennzeichnet an deren einem Ende unter Zwischenanordnung einer Schlauchleitung (29) sich eine Druckluftquelle (26) befindet, an die sich eine Drossel (27) und ein Drucksensor (28) anschließen und deren anderes Ende innerhalb des Stempelzylinders (8) über eine Anschlussleitung (31) zu einer im Verhältnis zu dem Stempelzylinder (8) achsparallel orientierten Öffnung (33) führt. Innerhalb des Stempelzylinders (8) ist eine Ladebuchse (12) zwischen einer Tiefststellung, in der sich ein an dieser angeformter Außenflansch (13) mit Abstand von der Öffnung (33) befindet und einer Ladestellung, in der der Außenflansch (13) die Öffnung (33) verschließt, axial verschiebbar aufgenommen, hierbei einen Presstempel (3) umgebend. Die Überführung eines in der Vorformstation der Glasformmaschine gehaltenen Külbels in die Fertigformstation durch Aktivieren eines Invertmechanismus ist erst freigegeben, nachdem während der Rückführung des Pressstempels (3) am Ende des Formgebungsvorgangs die Ladestellung unterschritten ist, welches anhand des über den Drucksensor (28) gemessenen Druckes erkennbar ist. Auf diese Weise werden ein Ingangsetzen des Invertmechanismus im Fall eines klemmenden Pressstempels (3) und die hiermit einhergehenden Unfallrisisken vermieden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie bezieht sich ferner auf eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
Der Funktionsablauf der Formgebung in einer Glasformmaschine, beispielsweise einer I. S. Maschine ist durch zahlreiche genau zu koordinierende Bewegungsabläufe von Mechanismen gekennzeichnet, die mittels einer Maschinensteuerung nach einem festgelegten Zeitplan abgewickelt werden. Dieser Zeitplan ist mit Hinblick auf die Darstellung eines hohen Durchsatzes an herzustellenden Hohlglasartikeln außerordentlich dicht belegt, wobei jedoch auf die dem zugrunde liegenden einzelnen Teilfunktionen zahlreiche Störgrößen einwirken, die den Formgebungsvorgang beeinflussen. Lediglich beispielhaft seien in diesem Zusammenhang schwankende Temperaturen, Massen und Massenverteilungen der zu behandelnden Glasposten, jedoch auch Umgebungstemperaturen, Verschleiß usw. genannt. Diese Störgrößen beeinflussen den Funktionsablauf beispielsweise im Bereich einer Vorformstation der I. S. Maschine, wobei es jedoch bisher üblich ist, trotz Kenntnis der Störgrößen an einem starren Zeitplan festzuhalten ohne eine Überwachung der Bewegungsabläufe einzurichten.
Aus dem DE 20 2004 003 097 U1 ist eine Vorformstation einer Glasformmaschine bekannt, welche aus einer längsgeteilten Vorform, einem zwischen der Vorformstation und einer Fertigformstation bewegbaren, ebenfalls längsgeteilt ausgebildeten Mündungswerkzeug und einem Presstempelmechanismus besteht. Das Mündungswerkzeug wird in einem längsgeteilt ausgebildeten Mündungswerkzeughalter gehalten und erstreckt sich gleichermaßen wie ein ungeteilt ausgebildeter Führungsring koaxial zu der Achse der Vorform. Der Pressstempelmechanismus ist durch einen, zentrisch in einer, ihrerseits in einem Stempelzylinder angeordneten Ladebuchse geführten Pressstempel gekennzeichnet, der an dem zugekehrten Ende einer Kolbenstange angeordnet ist, deren gegenüberliegendes Ende mit einem innerhalb eines Presszylinders geführten Kolben in Verbindung steht. In der Tiefststellung des Pressstempels befindet sich die Ladebuchse unterhalb einer Eingangsöffnung des Mündungswerkzeugs, wobei der Pressstempel über einen Splitring und eine Distanzbuchse auf einem Innenflansch der Ladebuchse abgestützt ist, welche ihrerseits über einen Außenflansch und eine Stützbuchse auf einem Kopfring des Presszylinders gestützt ist. Die Ladebuchse steht unter der Vorspannung einer Rückstellfeder, deren eines Ende an einem Außenflansch der Stützbuchse und deren anderes Ende an der zugekehrten Seite des Außenflansches der Ladebuchse anliegt. Diese Position des Presstempels ist durch Beaufschlagung der Oberseite des Kolbens gesichert. Zur Überführung in eine Ladestellung wird die Oberseite des Kolbens entlüftet, so dass sich die Kolbenstange unter Entspannung der Rückstellfeder aufwärts bewegt, wobei über den Außenflansch der Ladebuchse eine Mitnahmewirkung auf diese ausgeübt wird und wobei die Aufwärtsbewegung der Ladebuchse konstruktiv durch Anlage eines an deren Außenflansch anliegenden Anschlagringes an einem Lagerring begrenzt ist, innerhalb welchem die Ladebuchse geführt ist und der seinerseits auf dem Stempelzylinder fixiert ist. In dieser Ladestellung ragt die Ladebuchse um ein definiertes Maß in das Mündungswerkzeug hinein, so dass die Ladebuchse und mit dieser der Pressstempel hinsichtlich der Achse der Vorform zentriert sind. In dieser Ladestellung wird nunmehr die Unterseite des Kolbens beaufschlagt, so dass der Pressstempel in den Formhohlraum der Vorform eingeführt wird, hierbei eine Formung des vorab eingeführten Glaspostens zu einem Külbel bewirkend. Ausgehend von seiner höchsten Stellung erfolgt ein Zurückführen des Pressstempels in seine Tiefststellung durch Beaufschlagung der Oberseite des Kolbens.
In der Vorformstation ist das Külbel entsprechend der Aufwärtsbewegung des Pressstempels zur Formgebung derart gehalten, dass sich dessen Mündung an der Unterseite befindet. Über einen an sich bekannten Invertmechanismus erfolgt anschließend unter Schwenkung um 180°, nämlich die Überführung in eine Fertigformstation. Die Abwicklung dieses Ablaufs nach einem starren Zeitplan setzt voraus, dass die Schwenkbewegung des Invertmechanismus erst eingeleitet wird, nachdem während der Abwärtsbewegung des Pressstempels dieser aus der Vorform, insbesondere dem dort geformten Glaskörper entfernt worden ist. Ist der Presstempel hingegen teilweise im Glas verklemmt, verzögert sich der Vorgang dessen Zurückführens, so dass der Ablauf der Schwenkbewegung des Invertmechanismus ebenfalls verzögert einsetzt und insbesondere bei einem servo-elektrischen Antrieb, jedoch auch bei einem pneumatischen Antrieb unter starken Beschleunigungsspitzen erfolgt. Diese wiederum können zu einem katapultartigen Herausschleudern des Külbels führen und damit zu einer beträchtlichen Unfallgefahr für Personen, die sich in der Nähe der Maschine aufhalten.
Es sind unterschiedliche Techniken zur Gewinnung von Informationen über die Bewegung des Pressstempels einer Glasformmaschine während des Formgebungsprozesses bekannt geworden. In der US 5 324 339 A ist ein induktives Verfahren zur linearen Erfassung der Position des Pressstempels entlang seines gesamten Hubes bekannt, wobei die gewonnenen Positionsdaten einer Reihe von gleichzeitig aufgenommenen Daten betreffend Temperatur und Druck eines Kühlluftstromes gegenübergestellt werden. Ein ähnliches gleichermaßen auf die Erfassung von Positionsdaten entlang des gesamten Hubes des Pressstempels zum Zweck einer Regelung dessen Bewegungsablaufs ist aus der EP 0 909 741 B1 bekannt. Die aus diesen beiden Dokumenten bekannten Techniken führen zu einem vergleichsweise komplizierten Aufbau, dessen Betrieb unter den Bedingungen einer Glasformmaschine in vielen Fällen als störanfällig anzusehen ist. Auch weisen diese Wegmesstechniken keinen Bezug zur Steuerung sonstiger Mechanismen einer Glasformmaschine auf.
Das aus der DE 34 01 465 C1 bekannte induktive Wegmessverfahren ist auf die Erfassung der Eindringtiefe des Pressstempels in die, sich in einer Vorform befindliche schmelzflüssige Glasmasse gerichtet, und zwar mit dem Ziel, den Füllungsgrad der Vorform zu ermitteln. Es handelt sich hierbei um eine Gewinnung von Messdaten, die lediglich einen Teil des Hubes des Pressstempels betreffen und die keinen Bezug zur Steuerung sonstiger Mechanismen einer Glasformmaschine aufweisen.
Ein weiteres aus dem DE 202 11 783 U1 bekanntes induktives Wegmessverfahren ist auf die Überwachung von zwei diskreten Wegpunkten entlang des Hubes des Pressstempels gerichtet. Diese Wegpunkte beschreiben jeweils eine zu große oder eine zu kleine Masse des Glastropfens in der Vorform. Eine Verbindung der Wegmessung mit einer Steuerung anderer Mechanismen einer Glasformmaschine ist nicht gegeben. Dieses auf die Detektion des Erreichens diskreter Wegpunkte entlang der Bewegung des Pressstempels gerichtete Verfahren hat sich praktisch bewährt.
Die vorstehend beschriebenen Techniken zur Detektion der Lage eines Bauelements, hier eines Pressstempels sind von magnetisch-induktiver Art. Insbesondere zur Erkennung der Lage eines Werkstücks auf einer Unterlage sind aus den Dokumenten DE 10 2005 002 448 A1 und DE 10 2008 006 776 A1 auch mechanische, auf der Messung des Staudrucks eines aus einer Öffnung austretenden Mediums basierende Techniken bekannt geworden. Hierbei dient die Druckänderung eines aus einer Öffnung ausströmenden Mediums nach Maßgabe der Überdeckung dieser Öffnung durch ein Werkstück zur Lageerkennung dieses Werkstücks. Eine Einbindung der Lageerkennung in übergeordnete Regel- oder Steuerungsalgorithmen ist aus diesen Dokumenten nicht bekannt.
Gleiches gilt für eine Einbindung einer Lageerkennung eines Bauteils in Sicherheitsfunktionen, z. B. Maßnahmen, die auf die Verbesserung der Betriebssicherheit von maschinellen Arbeitsabläufen gerichtet sind.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs bezeichneten Art zu entwerfen, welches aufbauend auf der Lageerkennung eines Pressstempels auf eine Erhöhung der Betriebssicherheit einer Glasformmaschine gerichtet ist. Gelöst ist diese Aufgabe bei einem solchen Verfahren durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1.
Erfindungswesentlich ist, dass die Bewegung des Invertmechanismus mit der Bewegung der Ladebuchse steuerungstechnisch dahingehend verknüpft wird, dass die Bewegung des Invertmechanismus, z. B. die Überführung eines Külbels aus der Vorformstation in die Fertigformstation erst dann und nur dann eingeleitet werden kann, wenn die Ladebuchse die Ladestellung unterschritten hat. Die Bewegung der Ladebuchse ist zwischen der untersten Stellung bzw. der Tiefststellung und der Ladestellung mit derjenigen des Pressstempels konstruktiv verknüpft, wobei in der Ladestellung der Pressstempel größtenteils aus dem geformten Külbel zurückgezogen ist. Die Stellung des Pressstempels behindert in dieser Position jedenfalls nicht mehr die Bewegung des Invertmechanismus, wobei insbesondere im Verhältnis zu dem Külbel kein Klemmzustand mehr besteht. Die steuerungstechnische Umsetzung dieses Konzepts kann in vielfältiger Weise dargestellt werden. Durch dieses ist ein Beitrag zur Verbesserung der Betriebssicherheit der Arbeitsabläufe einer Glasformmaschine gegeben.
Die Merkmale des Anspruchs 2 sind auf das Detektionsprinzip gerichtet, nach dem der Zustand „Ladestellung erreicht oder unterschritten” festgestellt wird. Dieses basiert auf der Messung des Drucks eines aus einer Öffnung ausströmenden Mediums, z. B. Luft, wobei dieser Druck nach Maßgabe einer unbehinderten Ausströmung aus der Öffnung oder deren Verschluss variiert und wobei letztgenannter Zustand das Erreichen der Ladestellung signalisiert. Wesentlich ist für diesen Zusammenhang somit die Stellung der Ladebuchse.
Die Merkmale des Anspruchs 3 sind auf eine erste Variante der steuerungstechnischen Umsetzung des erfindungsgemäßen Konzepts gerichtet. Hierbei wird der Zustand „Ladestellung unterschritten” durch ein logisches Signal dargestellt, welches in einer Und-Verknüpfung mit einem die Einleitung der Schwenkbewegung des Invertmechanismus auslösenden logischen Signal direkt zusammengeführt wird. Ein Auslösen der Schwenkbewegung des Invertmechanismus ist somit nur dann möglich, wenn die Ladestellung unterschritten wird.
Die Merkmale des Anspruchs 4 sind auf eine zweite Variante der steuerungstechnischen Umsetzung des erfindungsgemäßen Konzepts gerichtet. Hiernach wird ein die Stellung der Ladebuchse beschreibendes logisches Signal einer Maschinensteuerung der Glasformmaschine übertragen, hier mit einem Zeitstempel versehen, um anhand dieses Zeitstempels das rechtzeitige Erreichen der Ladestellung zu erkennen, wobei im Fall der Rechtzeitigkeit dieses Signal mit einem die Einleitung der Schwenkbewegung des Invertmechanismus auslösenden logischen Signal in einer Und-Verknüpfung zusammengeführt wird. Diese Variante ermöglicht somit vor der Einleitung der Schwenkbewegung des Invertmechanismus eine Berücksichtigung weiterer Bedingungen, welche im weitesten Sinne auf einer Überprüfung und Einbeziehung eines störungsfreien Betriebsablaufs aufbauen.
Die Merkmale des Anspruchs 5 sind auf eine Einbeziehung von Weg-Zeit-Informationen betreffend die Bewegung des Pressstempels gerichtet. Ziel dieser Maßnahmen ist es, aufbauend auf Informationen über einen standardisierten zeitlichen Bewegungsablauf eine weiter verbesserte Überwachung des Arbeitsablaufs des Glasformgebungsvorgangs zu gewinnen. In diesen Überwachungsvorgang können auch weitere Parameter einbezogen werden wie z. B. die Masse des einzelnen Glastropfens, dessen Temperatur usw. Auf diese Weise ist ein Beitrag zur Überwachung der Wiederholgenauigkeit gegeben.
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 6 werden zur Weg- und Druckmessung CAN-Bus fähige Sensoren eingesetzt. Dies erleichtert aufgrund eines geringeren Leitungsaufwands die Integration des erfindungsgemäßen Verfahrens in bestehende Maschinen. Diese Maßnahmen sind nicht auf CAN-Bus fähige Sensoren beschränkt und es kommen gegebenenfalls auch andere Feldbussysteme in Betracht. Insbesondere zur Wegmessung bzw. zur Detektion von definierten Wegpunkten entlang des Hubes des Pressstempels werden andere Wegsensoren nicht ausgeschlossen.
Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 7 zu entwerfen, insbesondere eine Glasformmaschine, welche durch eine hinsichtlich der Bewegung eines Invertmechanismus erhöhte Betriebssicherheit gekennzeichnet ist. Gelöst ist diese Aufgabe bei einer solchen Vorrichtung durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 7.
Erfindungswesentlich ist hiernach ein Mittel zur Detektion der Ladestellung der Ladebuchse bzw. des Pressstempels, welches eine Freigabe der Schwenkbewegung des Invertmechanismus dann und nur dann freigibt, wenn diese Stellung unterschritten ist. Die Schwenkbewegung ist somit verriegelt, wenn diese Bedingung nicht gegeben ist. Die technische Darstellung dieses Mittels kann in vielfältiger Weise erfolgen. Auf diese Weise wird verhindert, dass eine Schwenkbewegung des Invertmechanismus eingeleitet wird, wenn der Presstempel in der Glasmasse bzw. der Vorform verklemmt ist und ein reguläres Zurückziehen nach Maßgabe eines störungsfreien Arbeitsablaufs jedenfalls nicht ausführbar ist.
Die Merkmale der Ansprüche 8 bis 10 sind auf die Darstellung eines vorteilhaften Mittels zur Detektion der Ladestellung gerichtet. Dieses wird durch aus einer Öffnung zwischen zwei relativ zueinander nach Maßgabe der Bewegung des Presstempels bewegten Strukturelementen gebildet, aus deren Stellung das Erreichen bzw. Unterschreiten der Ladestellung ableitbar ist. Beide Strukturelemente befinden sich innerhalb eines Ringraumes zwischen der radialen Innenseite des Stempelzylinders und der radialen Außenseite der Ladebuchse, somit in einem gegenüber der Umgebungsatmosphäre geschützten Raum, innerhalb welchem nach Maßgabe der Bewegung der Ladebuchse die genannte Öffnung verschlossen oder offen ist. Es handelt sich insoweit um ein konstruktiv einfach darstellbares Mittel, welches sich auch aus diesem Grund unter den Betriebsbedingungen einer Glashütte zuverlässig betreiben läßt.
Über den entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 11 ausgehend von einer Druckluftquelle hinter einer Drossel angeordneten Drucksensor wird im Fall eines ungehinderten Ausströmens aus der genannten Öffnung einer starker Druckabfall gemessen, ein Druckanstieg demgegenüber hingegen, sobald die Öffnung geschlossen ist. Aus dem gemessenen Druckwert ist somit die Ladestellung deutlich erkennbar.
Die Merkmale der Ansprüche 12 bis 14 sind auf eine weitere Ausgestaltung der eingesetzten Sensoren gerichtet, zu denen auch Wegsensoren zählen. Mit diesen wird das Erreichen markanter Wegpunkte der Bewegung des Presskolbens während eines Arbeitszyklus, z. B. das Ende des Formgebungsvorgangs bzw. den Endpunkt des Hubes des Pressstempels erfasst, wobei CAN-Bus fähige Sensoren oder sonstige Sensoren auf magnetisch-induktiver Basis verwendet werden. Diese Maßnahmen eröffnen erweiterte Möglichkeiten der Gewinnung von Informationen über den Ablauf des Formgebungsvorgangs, welche beispielsweise zur frühzeitigen Erkennung von Betriebsstörungen nutzbar sind.
Die Merkmale der Ansprüche 15 und 16 sind auf alternative Möglichkeiten der steuerungstechnischen Umsetzung der durch das, das Unterschreiten der Ladestellung beschreibenden logischen Signals gerichtet. Dieses kann hiernach direkt mit einem, die Einleitung der Schwenkbewegung des Invertmechanismus auslösenden logischen Signals in einer logischen Und-Verknüpfung zusammengeführt werden oder erst nach Hinzufügen eines Zeitstempels in einer Maschinensteuerung, welches weitergehendere Kontrollmöglichkeiten betreffend den zyklischen Ablauf der Formgebungsvorgänge eröffnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
1 einen Pressmechanismus in der Tiefststellung des Pressstempels in einem Axialschnitt;
2 den Pressmechanismus gemäß 1 in der Ladestellung des Pressstempels;
3 eine Seitenansicht eines Invertmechanismus;
4 eine grafische Darstellung der Bewegung des Pressstempels.
Mit 1 ist in 1 ein Presszylinder bezeichnet, in dem eine, an ihrem einen Ende einen Pressstempel 3 tragende und an ihrem anderen Ende mit einem Kolben 4 in Verbindung stehende Kolbenstange 2 axial geführt ist. Die Kolbenstange 2 ist innerhalb einer Führungsmuffe 5 geführt, welche über einen, an dieser angeformten Zwischenring 9, einen Flansch 6 und einen Kopfring 7 am oberseitigen Ende des Presszylinders 1 gestützt ist. Der Kolben 4 ist innerhalb des Presszylinders 1 in zeichnerisch nicht dargestellter Weise beidseitig beaufschlagbar, um die während eines Arbeitszyklus erforderlichen Bewegungen des Pressstempels 1 darzustellen. Der Flansch 6 bildet mit einem darüber telekopierbaren Tubus 55 ein an sich bekanntes Wegmesssystem.
Mit 8 ist ein Stempelzylinder bezeichnet, der über den Zwischenring 9, den Flansch 6 sowie den Kopfring 7 mit dem Presszylinder 1 in Verbindung steht. Die Kolbenstange 2 erstreckt sich durch die Führungsmuffe 5 hindurch in den Stempelzylinder 8 hinein, wobei ein Lagerring 10 den oberen Abschluss des Stempelzylinders 8 bildet. Die Kolbenstange 2 ist innerhalb des Stempelzylinders 8 mittels eines an sich bekannten, zur Befestigung des Pressstempels 3 eingerichteten Kupplungsringes 11 innerhalb einer Ladebuchse 12 geführt. In der in 1 gezeigten Tiefststellung des Pressstempels 3 ist die Ladebuchse 12 über einen an dieser angeformten Außenflansch 13 und eine Stützbuchse 14 auf dem Zwischenring 9 abgestützt. Diese Position ist durch eine oberseitige Beaufschlagung des Kolbens 4 gesichert, wobei der Kupplungsring 11 über eine Distanzbuchse 15 an einem Innenflansch 16 der Ladebuchse 12 anliegt.
Mit 17 ist ein Außenflansch an der Stützbuchse 14 bezeichnet, der sich ausgehend von der radialen Außenseite der Stützbuchse in den Ringraum 18 zwischen dieser und der Innenseite des Stempelzylinders 8 erstreckt. Innerhalb dieses Ringraumes 18 befindet sich eine Rückstellfeder 19, deren eines Ende an der zugekehrten Seite des Außenflansches 17 und deren anderes Ende an der zugekehrten Seite einer an dem Außenflansch 13 angeformten Ringstufe 20 anliegt. In der in 1 gezeigten Tiefststellung des Pressstempels 3 steht die Rückstellfeder 19 unter Vorspannung.
Mit 21 ist ein Anschlagring bezeichnet, der in dem Ringraum 22 oberhalb des Außenflansches 13 zwischen der radialen Außenseite der Ladebuchse 12 und der radialen Innenseite des Stempelzylinders 8 angeordnet ist.
Mit 23 ist ein Boden des Presszylinders 1 bezeichnet, durch den hindurch ein Kühlluftstutzen 24 geführt ist, der sich weiter durch die Kolbenstange 2 erstreckt. Diese Art der Kühlung ist bekannt, so dass an dieser Stelle hierauf nicht näher eingegangen werden wird.
Man erkennt, dass in der Tiefststellung des Pressstempels 3 dessen Position innerhalb des Stempelzylinders 8 durch die Länge der Distanzbuchse 15 festgelegt ist, welche ihrerseits durch Anlage an dem Innenflansch 16 der Ladebuchse 12 fixiert ist.
Man erkennt ferner, dass in dieser Stellung des Pressstempels 3 die Position der Ladebuchse 12 durch die Bemessung der an dem Zwischenring 9 anliegenden Stützbuchse 14 festgelegt ist. Die Oberseite des Außenflansches 13 der Ladebuchse 12 ist in einer Position mit Abstand zu dem Anschlagring 21 gehalten, so dass durch den axialen Abstand zwischen dem Außenflansch 13 und dem Anschlagring 21 innerhalb des Ringraumes 22 die maximale Beweglichkeit der Ladebuchse 12 festgelegt ist. Wesentlich ist, dass in dieser Tiefststellung des Pressstempels 3 das oberseitige Ende 25 der Ladebuchse 12 in den Lagerring 10 zurückgezogen ist.
Mit 26 ist eine Druckluftquelle bezeichnet, die über eine Drossel 27, einen Drucksensor 28 und eine Schlauchleitung 29 Druckluft in eine Leitung 30 einspeist, die sich achsparallel zu der gemeinsamen Achse von Presszylinder 1 und Stempelzylinder 8, zumindest teilweise innerhalb der Wandung des Stempelzylinders bis in den Lagerring 10 hinein erstreckt. Die Leitung 30 ist innerhalb des Lagerringes 10 durchgängig unter Richtungsumkehr in einer Anschlussleitung 31 fortgeführt und endet in einer Öffnung 33 in der unteren Stirnseite 32 des Anschlagringes 21, somit innerhalb des Ringraumes 22.
Aus der Öffnung 33 frei ausströmende Luft wird innerhalb des Stempelzylinders 8 in geeigneter, zeichnerisch nicht dargestellter Weise abgeführt. Der Zustand eines unbehinderten Ausströmens der Luft aus der Öffnung 33 ist anhand des über den Drucksensor 28 erfassbaren Druckes feststellbar.
Zur Überführung in die in 2 gezeigte Ladestellung wird der bisher oberseitig beaufschlagte Kolben 4 entlüftet, so dass unter der Wirkung der sich entspannenden Rückstellfeder 19 die Ladebuchse 12 und mit dieser über den Kupplungsring 11 der Presstempel 3 aufwärts bewegt werden, bis es zu einer Anlage des Außenflansches 13 an dem Anschlagring 21 kommt. Dieser Zustand ist dadurch gekennzeichnet, dass die obere Stirnseite 25 der Ladebuchse 12 aus dem Lagerring 10 heraus- und in das während eines Formgebungszyklus an dieser Stelle sich unmittelbar anschließende Mündungswerkzeug einer Vorform eingeführt ist, hierbei eine Zentrierungswirkung auf den Stempelzylinder 8 und die Vorform nach Maßgabe einer gemeinsamen Achse ausübend. Auf eine Darstellung des Mündungswerkzeugs sowie der Vorform ist in den 1 und 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet worden. Dieser Zustand ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass nunmehr der Anschlagring 21 an dem Außenflansch 13 anliegt, so dass ein Ausströmen von Luft aus der Öffnung 33 behindert ist, welches anhand eines über den Drucksensor 28 erfassbaren Druckes, hier eines Druckanstiegs im Vergleich mit der Tiefststellung des Pressstempels 3 erkennbar ist.
Ausgehend von der Ladestellung erfolgen die nächsten, nunmehr durch Beaufschlagung der Unterseite des Kolbens 4 einzuleitenden Schritte eines Arbeitszyklus des Formgebungsprozesses, welche in 4 anhand eines Weg-Zeit-Diagramms schematisch dargestellt sind. Hierbei ist auf einer Abszisse 35 die Zeit und auf einer Ordinate 34 der Weg des Pressstempels aufgetragen.
Ausgehend von einer Tiefststellung 36 bzw. einer Umkehrstellung wird zu einem Zeitpunkt t₀ die Verschiebung des Pressstempels 3 eingeleitet, welche zu einem Zeitpunkt t₁ zum Erreichen der Ladestellung 37 führt. Zu einem Zeitpunkt t₂ erfolgt die weitere Bewegung des Pressstempels 3, welche zu einem Zeitpunkt t₃ zum Erreichen des Beginns einer Pressposition 38 führt. Es schließt sich der Pressvorgang an, dessen Ende bzw. Höchststellung 39 zu einem Zeitpunkt t₄ erreicht wird, worauf hin sich die Rücküberführung in die Tiefststellung 36 anschließt, wobei zu einem Zeitpunkt t₅ ein Unterschreiten der Ladestellung stattfindet. Die Tiefststellung wird zu einem Zeitpunkt t₆ erreicht. Ein vollständiger Arbeitszyklus umfasst somit die Zeitdifferenz (t₆ – t₀) und umfasst oberhalb der Ladestellung einen Zeitabschnitt 40, der der Bewegung des Presstempels 3 und einen Zeitabschnitt 41, der dem Pressvorgang zugeordnet ist.
Der Drucksensor 28 steht mit einer zeichnerisch nicht dargestellten Steuerungseinrichtung in Verbindung, über welche auch ein in 3 schematisch dargestellter Invertmechanismus 42 steuerbar ist. Dieser besteht aus einem zangenartigen, zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbaren, um eine sich senkrecht zu der Zeichnungsebene der 3 verlaufende Achse in Richtung der Pfeile 43 zwischen einer Vorformstation 45 und einer Fertigformstation 46 schwenkbaren Halter 44. Der Halter 44 ist beispielhaft zur Erfassung von jeweils zwei Funktionseinheiten 47, 48 bestehend jeweils aus einem Presszylinder 1 und einem Stempelzylinder 8 entsprechend den Darstellungen der 1 und 2 eingerichtet.
In der Vorformstation 45 gemäß 3 ist bei der linkssseitigen Funktionseinheit 47 der Presstempel 3 in seiner obersten Position am Ende des Formgebungsvorgangs innerhalb eines Külbels 49 gezeigt, wobei sich die zugehörige Ladebuchse 12 mit ihrer Stirnseite 25 innerhalb eines von einem Mündungswerkzeughalter 51 gehaltenen Mündungswerkzeugs 50 befindet. Der Pressstempel 3 der Funktionseinheit 48 ist am Ende des Formgebungsvorgangs in seiner untersten, aus dem zugehörigen Külbel 52 zurückgezogenen Position gezeigt, wobei dementsprechend die zugehörige Ladebuchse 12 in ihrer aus dem entsprechenden Mündungswerkzeug 53 zurück in den zugehörigen Lagerring 10 überführten Position gezeigt ist.
Ausgehend von der Vorformstation 45 wird die Überführung der Külbel 49, 52 in die Fertigformstation 46 – wie durch die gestrichelt dargestellten Külbel 49', 52' angedeutet ist – unter Schwenkung um einen Winkel von 180° bewirkt, so dass die Öffnungen der beiden Külbel nunmehr in eine oberseitige Position gelangen. Der weitere Formgebungsvorgang wird nunmehr in an sich bekannter Weise fortgesetzt, worauf an dieser Stelle nicht weiter eingegangen werden wird. Auf eine Darstellung der Vorformen in der Vorformstation 45 ist aus Gründen der zeichnerischen Übersichtlichkeit verzichtet worden.
Wie durch die Grafik 54 in 4 dargestellt, wird durch den Drucksensor 28 ein Signal „1” dann generiert, wenn sich der Pressstempel 3 unterhalb der Ladestellung 37 befindet. Befindet sich der Pressstempel 3 in oder oberhalb der Ladestellung 37 generiert der Drucksensor 28 ein Signal „0”. Das Signal „1” bedeutet, dass Luft aus der Öffnung 33 unbehindert ausströmen kann, wohingegen das Signal „0” bedeutet, dass dieses Ausströmen behindert bzw. verhindert ist.
Als Drucksensor 28 wird vorzugsweise ein CAN-Bus fähiger Drucksensor mit Analogeingang eingesetzt, wobei der gemessene Druck mit einer Komparator-Schaltschwelle verglichen wird und wobei aus diesem Vergleich die beiden logischen Signale „0” und „1” resultieren.
Das anhand des Drucksensors 28 gewonnene Signal kann in einer Logikschaltung mit einem, die Schwenkbewegung des Invertmechanismus auslösenden Signal mit der Maßgabe direkt umgesetzt werden, so dass die Schwenkbewegung nur einleitbar ist, wenn der Pressstempel 3 bei seiner Abwärtsbewegung gegen Ende des Formgebungsvorgangs die Ladestellung 37 unterschritten hat. Dies wird durch das Signal „1” angezeigt.
Alternativ hierzu kann das Über- oder Unterschreiten der Komparator-Schaltschwelle als CAN-Bus Botschaft in einer Maschinensteuerung verarbeitet werden. Die CAN-Bus Botschaft kann hierbei zum Empfangszeitpunkt mit einem Zeitstempel versehen werden, von dem das rechtzeitige Erreichen der Ladeposition abgeleitet werden kann, wobei ein diesen Zustand beschreibendes Signal in einer logischen Und-Verknüpfung mit dem Startsignal des Invertmechanismus zusammengefasst werden kann.
In jedem Fall kann die Schwenkbewegung des Invertmechanismus nur dann eingeleitet werden, wenn der über den Drucksensor 28 gemessene Druck nach einem Vergleich mit der Komparator-Schaltschwelle ein Signal „1” generiert.
Der Flansch 6 bildet zusammen mit dem Tubus 55 einen Wegsensor, mit dem die Position der Kolbenstange 2 an wenigstens einem diskreten Punkt entlang ihres Hubes ermittelbar ist. Dieser Punkt/diese Punkte kann/können nach Maßgabe einer Kontrolle und Dokumentation des Formgebungsvorgangs gewählt werden, Beispielsweise kann es ich hierbei um den Zeitpunkt t₄, nämlich dem zum Ende des Pressvorgangs erreichten Wegpunkt der Kolbenstange 2 bzw. des Pressstempels 3 handeln. Diesem Wegpunkt wird in einer dafür vorgesehenen Auswerteschaltung ebenso ein Zeitstempel aufgeprägt.
Auf diese Weise ist eine eindeutige Dokumentation des zeitlichen Ablaufs des Formgebungsprozesses möglich, welche eine Kontrolle unter dem Gesichtspunkt der Wiederholgenauigkeit eröffnet.
Der zeitliche Ablauf des Formgebungsvorgangs kann auf dieser Grundlage grafisch dargestellt werden, beispielsweise in einer Korrelation von Zeit- und Wegpunkten insbesondere auch um Abweichungen von einem standardmäßigen Ablauf zu verdeutlichen.
Bezugszeichenliste

1: Presszylinder
2: Kolbenstange
3: Pressstempel
4: Kolben
5: Führungsmuffe
6: Flansch
7: Kopfring
8: Stempelzylinder
9: Zwischenring
10: Lagerring
11: Kupplungsring
12: Ladebuchse
13: Außenflansch
14: Stützbuchse
15: Distanzbuchse
16: Innenflansch
17: Außenflansch
18: Ringraum
19: Rückstellfeder
20: Ringstufe
21: Anschlagring
22: Ringraum
23: Boden
24: Kühlluftstutzen
25: Ende
26: Druckluftquelle
27: Drossel
28: Drucksensor
29: Schlauchleitung
30: Leitung
31: Anschlussleitung
32: Stirnseite
33: Öffnung
34: Ordinate
35: Abszisse
36: Tiefststellung
37: Ladestellung
38: Pressposition
39: Höchststellung
40: Zeitabschnitt
41: Zeitabschnitt
42: Invertmechanismus
43: Pfeile
44: Halter
45: Vorformstation
46: Fertigformstation
47: Funktionseinheit
48: Funktionseinheit
49: Külbel
49': Külbel
50: Mündungswerkzeug
51: Mündungswerkzeughalter
52: Külbel
52': Külbel
53: Mündungswerkzeug
54: Grafik
55: Tubus

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202004003097 U1 [0003]
US 5324339 A [0005]
EP 0909741 B1 [0005]
DE 3401465 C1 [0006]
DE 20211783 U1 [0007]
DE 102005002448 A1 [0008]
DE 102008006776 A1 [0008]

Claims

Verfahren zur Verbesserung der Betriebssicherheit einer Glasformmaschine, insbesondere einer I. S. Maschine, wobei in einer Vorformstation (45) zumindest ein Külbel (49, 52) hergestellt und mittels eines Invertmechanismus (42) unter Schwenkung um eine horizontale Achse zwecks abschließender Formgebung in eine Fertigformstation (46) überführt wird, wobei in der Vorformstation (45) die Formgebung mittels eines zwischen einer Tiefststellung (36) und einer Höchststellung (39) verschiebbaren Pressstempels (3) einer zumindest aus einem Presszylinder (1) und einem eine Ladebuchse (12) aufnehmenden Stempelzylinder (8) bestehenden Funktionseinheit (47, 48) durchgeführt wird, wobei eine Schwenkung des das wenigstens eine Külbel (49, 52) unter Zwischenanordnung eines Mündungswerkzeugs (50, 53) mittels eines Mündungswerkzeughalters (51) tragenden Invertmechanismus (42) von der Vorformstation (45) in die Fertigformstation (46) durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkbewegung des Invertmechanismus (42) von der Vorformstation (45) in die Fertigformstation (46) eingeleitet wird, sobald ein Eingriff der Ladebuchse (12) mit dem Mündungswerkzeug (50, 53) nicht besteht bzw. die Ladestellung unterschritten ist und dieser Zustand durch ein Signal dargestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektion der Ladestellung der Druck eines aus einer Öffnung (33) nach Maßgabe der Position der Ladebuchse (12) ausströmenden Mediums gemessen wird, wobei die Öffnung (33) in einem relativ zu dem Stempelzylinder (8) fest angeordneten Bauteil angeordnet und in der Ladestellung durch ein an der Ladebuchse (12) angeformtes Strukturelement geschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des gemessenen Druckes mit einer Komparator-Schaltschwelle verglichen und zur Generierung eines das Vorliegen der Ladestellung bestätigenden oder verneinenden logischen Signals verwendet wird und dass dieses Signal in einer logischen Und-Verknüpfung mit einem die Auslösung der Schwenkbewegung des Invertmechanismus (42) bewirkenden Signal umgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des gemessenen Druckes mit einer Komparator-Schaltschwelle verglichen und zur Generierung eines das Über- oder Unterschreiten der Schaltschwelle beschreibenden logischen Signals verwendet wird, dass letztgenanntes Signal einer Maschinensteuerung übermittelt, mit einem Zeitstempel versehen und nach Maßgabe eines rechtzeitigen Erreichens der Ladestellung in einer logischen Und-Verknüpfung mit einem die Auslösung der Schwenkbewegung des Invertmechanismus (42) bewirkenden Signal umgesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich anhand des Weges des Pressstempels (3) der Zeitpunkt t₄ dessen Höchststellung (39) während des Formgebungsvorgangs ermittelt und zur Kontrolle des Bewegungsablaufs des Presstempels sowie der Wiederholgenauigkeit des Formgebungsvorgangs ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Druckmessung sowie zur Wegmessung CAN-Bus fähige Sensoren eingesetzt werden.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 6, mit einer Glasformmaschine, insbesondere einer I. S. Maschine, mit einer Vorformstation (45), einer Fertigformstation (46) und zumindest einer zumindest aus einem Presszylinder (1) und einem eine Ladebuchse (12) aufnehmenden Stempelzylinder (8) bestehenden Funktionseinheit (47, 48), einem Presstempel (3), der innerhalb des Presszylinders (1) zwischen einer Tiefststellung (36) und einer Höchststellung (39) verschiebbar angeordnet ist und einem, zur Überführung zumindest eines Külbels (49, 52) von der Vorformstation (45) in die Fertigformstation (46) bestimmten Invertmechanismus (42), wobei die Ladebuchse (12) innerhalb des Stempelzylinders (8), eine Führung für den Pressstempel (3) bildend, zwischen der Tiefststellung (36) und einer Ladestellung (37) verschiebbar ist, hierbei in der Vorformstation (45) eine Zentrierung des Stempelzylinders (8) und eines Mündungswerkzeugs (50, 53) einer Vorform bewirkend, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelzylinder (8) mit einem Mittel zur Detektion der Ladestellung (37) des Pressstempels (3) bzw. der Ladebuchse (12) und zur Freigabe der Überführungsbewegung des Invertmechanismus (42) nur bei Unterschreiten der Ladestellung (37) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Detektion der Ladestellung (37) eine zum Ausströmen von Luft bestimmte, in einem mit dem Stempelzylinder (8) in Verbindung stehenden ersten Strukturelement angeordnete Öffnung (33), eine die Öffnung (33) mit einer Druckluftquelle (26) verbindende Leitung (29, 30) und ein mit der Ladebuchse (12) in Verbindung stehendes zweites Strukturelement umfasst, welches in der Ladestellung (37) die Öffnung (33) verschließt.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Strukturelement in der Stirnseite eines in einem Ringraum (22) zwischen der radialen Innenseite des Stempelzylinders (8) und der radialen Außenseite der Ladebuchse (12) befindlichen Anschlagringes (21) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Strukturelement durch einen an der Ladebuchse angeformten Außenflansch (13) dargestellt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuge der Leitung (30) zwischen der Druckluftquelle (26) und der Öffnung (33) ausgehend von der Druckluftquelle aufeinanderfolgend eine Drossel (27) und ein Drucksensor (28) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (28) ein CAN-Bus fähiger Sensor ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet ferner durch wenigstens einen, zur Detektion eines Wegpunktes des Pressstempels (3) eingerichteten Sensor.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Wegsensor ein CAN-Bus fähiger Sensor ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, 13, dass das Unterschreiten der Ladestellung (37) durch ein Signal dargestellt ist und dass dieses Signal mit einem die Einleitung der Überführungsbewegung des Invertmechanismus (42) auslösenden Signal in einer logischen Und-Schaltung direkt verknüpft ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (28) und/oder der Wegsensor mit einer Maschinensteuerung in Verbindung stehen.