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Die
Erfindung betrifft eine Spritzgießmaschine mit mindestens einem
Handlinggerät,
mit einer elektronischen speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS)
für die
Spritzgießmaschine
und einer elektronischen speicherprogrammierbaren Steuerung für das Handlinggerät.
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Spritzgießmaschinen
zur Herstellung von Kunststoffartikeln weisen üblicherweise zwei voneinander
relativ bewegliche Formhälften
auf. Im geschlossenen Zustand wird eine zähflüssige Kunststoffmasse über ein
Spritzaggregat eingespritzt. Nach dem Aushärten wird die Form geöffnet und
der fertige Kunststoffartikel entnommen. Um diesen Kunststoffartikel
aus dem Bereich der geöffneten Formhälften zu
entfernen, damit die Spritzgießmaschine
für den
nächsten
Zyklus bereit zu machen, werden Handlinggeräte, beispielsweise in Form
von Robotern eingesetzt, die in der Lage sind, die Kunststoffartikel
zu entnehmen und beispielsweise auf ein Förderband zu nehmen. Es sind
aber durchaus auch einfachere Handlinggeräte denkbar und möglich.
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Es
ist bereits Stand der Technik, sowohl die Spritzgießmaschine
als auch das Handlinggerät
jeweils über
eine gesonderte elektronische speicherprogrammierbare Steuerung
zu steuern, d. h. es waren zwei Rechner vorhanden, einer für die Spritzgießmaschine
und einer für
das Handlinggerät,
auf denen jeweils die speicherprogrammierbare Steuerung implementiert
war. Beispiel für
eine solche Steuerung ist die Steuerung der Anmelderin, welche über Jahre
unter dem Namen „ENGEL
CC100" vertrieben
worden ist.
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Die
DE 199 15 770 A1 beschreibt
eine Kunststoffspritzgießanlage
mit einer Kunststoffspritzgießmaschine,
die einen Formhohlraum zum Formen von Kunststoffteilen aufweist,
und mit einem Handlinggerät,
das einen Greifer zum Entformen der Kunststoffteile aus dem Formhohlraum
und/oder zum Zuführen von
Zubehörteilen
in den Farmhohlraum aufweist. Die
DE 200 03 367 U1 zeigt eine Betriebseinheit
zur Kunststoffverarbeitung mit einer Spritzgießmaschine mit einer ortsfesten
und einer bewegbaren Formaufspannplatte, einer Schließeinrichtung
und einem Einspritzaggregat mit einem Stopfzylinder, wobei oberhalb
des Stopfzylinders ein Hydraulikzylinder oder dergleichen mit einem
Stopfkolben angeordnet ist und die Betriebseinheit einen Roboter
mit Greifarm für
die Entnahme von Spritzteilen aus der Form der Spritzgießmaschine
umfasst, der die Spritzlinge in einem Transportbehälter oder
auf einer Transporteinrichtung ablegt. Schließlich zeigt die
DE 198 48 420 C1 eine Kunststoffspritzgießanlage
mit einer Kunststoffspritzgießmaschine
und einem Handlinggerät zum
Zuführen
und/oder Entnehmen von Werkstücken
und/oder Zubehörteilen
in die bzw. aus der Spritzgießmaschine,
wobei eine Steuereinheit mit dem Handlinggerät und der Spritzgießmaschine
verbunden ist.
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Um
den Bedienungskomfort zu erhöhen
und den Steuerungsablauf der Spritzgießmaschine einerseits und des
Handlinggerätes
andererseits besser koordinieren zu können, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß die
speicherprogrammierbare Steuerung für die Spritzgießmaschine
und die speicherprogrammierbare Steuerung für das Handlinggerät und eine Echtzeit-Regeleinrichtung
für den
Spritzgießprozess und/oder
eine Temperaturregelung für
die Spritzgießformen
auf ein und demselben, gemeinsamen digitalen Rechner realisiert
sind und daß der
gemeinsame Rechner für
die speicherprogrammierbaren Steuerungen der Spritzgießmaschine
und des Handlinggerätes
mit mindestens einer Anzeigeeinrichtung und/oder einer Dateneingabeeinrichtung
verbunden ist, und auf dem gemeinsamen Rechner eine Kommunikationssoftware
zwischen den speicherprogrammierbaren Steuerungen einerseits und
der Anzeigeeinrichtung und/oder der Dateneingabeeinrichtung andererseits
installiert ist.
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Mittels
eines Rechners mit hoher Leistung – vorzugsweise einem einzigen
schnellen Prozessor (CPU) – ist
es also möglich,
sowohl die Spritzgießmaschine
selbst, als auch das zugeordnete Handlinggerät (beispielsweise einen zwei-
oder mehrachsigen Linearroboter oder einen Knickarm-Roboter) über eine
Abfolge von Spritzzyklen hinweg koordiniert zu steuern. Dabei ist
der Hardwareaufwand reduziert, weil man nur mehr einen einzigen
Rechner mit einem Prozessor benötigt.
Der Bedienungskomfort läßt sich leicht
erhöhen,
indem man für
die Anzeige von spritzgießmaschinenbezogenen
Daten einerseits und die Anzeige von handlinggerätbezogenen Daten andererseits
eine gemeinsame Anzeigeeinrichtung vorsieht. Diese kann insbesondere
als Touchscreen ausgebildet sein, sodaß auch eine Dateneingabe möglich ist.
Man kann auf einfache Weise die Spritzgießmaschine einerseits und das
Handlinggerät
andererseits bei gleichartiger Benutzeroberfläche zur Verfügung stehen,
wobei die Umschaltung zwischen diesen beiden Benutzeroberflächen beispielsweise mittels
Schnellruftasten schnell möglich
ist.
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Zur
benutzerfreundlichen Programmierung und Bedienung des Systems ist
vorgesehen, daß der gemeinsame
Rechner für
die speicherprogrammierbaren Steuerungen der Spritzgießmaschine
und des Handlinggerätes
mit mindestens einer Anzeigeeinrichtung und/oder einer Dateneingabeeinrichtung verbunden
ist, und auf dem gemeinsamen Rechner eine Kommunikationssoftware
zwischen den speicherprogrammierbaren Steuerungen einerseits und der
Anzeigeeinrichtung und/oder der Dateneingabeeinrichtung andererseits
installiert ist. Die Kommunikationssoftware kann beispielsweise
eine graphische Benutzeroberfläche
bereit stellen, auf der sich auch ungeübte Anwender leicht zurechtfinden
ohne die Details der Programmierung der speicherprogrammierbaren
Steuerung selbst zu kennen. Der besondere Vorteil bei einem erfindungsgemäßen System liegt
darin, daß der
Benutzer zwischen Spritzgießmaschine
und Handlinggerät
nicht umlernen muß,
sondern wesentlich zwischen Spritzgießmaschine und Handlinggerät nur umschalten
muß, um
dort ähnliche oder
analoge Funktionen mit ähnlichen
oder analogen Symbolen bzw. Schritten programmieren oder bedienen
zu können.
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Insbesondere
bei Verwendung von sehr leistungsstarken Rechnern kann bevorzugt
vorgesehen sein, daß auf
dem gemeinsamen Rechner nicht nur die speicherprogrammierbaren Steuerungen
für die Spritzgießmaschine
und das Handlinggerät
sondern auch eine Echtzeit-Regeleinrichtung für den Spritzgießprozess
und/oder eine Temperaturregelung für die Spritzgießformen
implementiert sind. Bisher waren diese Echtzeitregeleinrichtungen
bzw. auch die Temperaturregelung wegen der nötigen hohen Rechnerleistung
ausgelagert und mit einem eigenen Prozessor (CPU) versehen, der
mit dem Hauptrechner im Bedienfeld der Rechner über einen Datenbus in Verbindung
standen. Nunmehr ist eine weitere Vereinfachung der Hardware durch
Implementation dieser Regelfunktionen in den gemeinsamen Bedienfeldrechner
möglich.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung einer anhand der nachfolgenden
Figurenbeschreibung näher
erläutert.
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Die 1 zeigt
schematisch eine Spritzgießmaschine
mit einem Handlinggerät
sowie elektronischen Steuerungskomponenten nach dem Stand der Technik.
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Die 2 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel
einer Spritzgießmaschine
mit Handlinggerät
mit einer erfindungsgemäßen Steuerung.
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Die 3 zeigt
ein modifiziertes weiteres Ausführungsbeispiel.
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Die
Spritzgießmaschine
(SGM) ist nach dem Stand der Technik aufgebaut: sie weist einen
wesentlichen U- oder C-förmigen
Rahmen 1 auf, mit zwei Schenkeln 2 und 3.
An in 1 rechten Schenkel 2 ist eine feste Formaufspannplatte 4 befestigt,
die eine beiden Formhälften 9 trägt. Die
andere Formhälfte 9 ist
an der beweglichen Formaufspannplatte 8 befestigt, die über eine
hydraulische Kolbenzylindereinheit in waagrechter Richtung hin-
und herbewegbar ist. Die hydraulische Kolbenzylindereinrichtung 7 stützt sich
dabei am linken Schenkel 3 ab. Die 1 zeigt die
Form in teilweise geöffneter
Position. Zum Schließen
der Form wird die Formaufspannplatte 8 nach rechts bewegt,
bis die beiden Formhälften 9 geschlossen
sind. Dann wird über
das Einspritzaggregat 5, dies beispielsweise einen Schneckenextruder aufweist,
Kunststoff, der vorzugsweise in Granulatform über den Trichter 6 eingefüllt worden
ist, in plastifizierter, also zumindest zähflüssiger Form, in die geschlossene
Form eingespritzt. Nach einer Abkühlphase wird die Form geöffnet und
der Kunststoffartikel kann über
das Handlinggerät
(hier beispielsweise ein zweiachsiger Linearroboter R, 10,
entnommen werden). Dieser weist dazu auf den vertikal nach unten
führenden
Arm 11 einen nicht näher
dargestellten Greifer auf. All die bisherigen mechanischen bzw.
hydraulischen oder elektrischen Komponenten brauchen nicht näher beschrieben
werden, weil sie dem Fachmann auf dem Gebiet der Spritzgußtechnik
ohnehin bestens bekannt sind.
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Auch
die Steuerungskomponenten für
die Spritzgießmaschine
SGM und das Handlinggerät
R bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß dem Stand
der Technik in 1 sind bekannt. Sie werden in
der Folge deshalb nur kurz beschrieben, um später anhand der erfindungsgemäßen Ausführungen
in den 2 und 3 den Unterschied der Erfindung
zum Stand der Technik besser darstellen zu können.
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An
der Spritzgießmaschine
sind mehrere vorzugsweise elektrisch ansteuerbare Aktoren 12 vorgesehen.
Diese stark schematisch dargestellten Aktoren 12 sind in
Wirklichkeit natürlich
innerhalb der Spritzgießmaschine
angeordnet und bestehen beispielsweise aus Schaltern, elektrisch
ansteuerbaren Magnetventilen für
die Hydraulik oder dergleichen. Über
sie lassen sich im wesentlichen die Komponenten der Spritzgießmaschine
in einer gesteuerten Weise bewegen.
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Um
den Ist-Zustand des momentanen Bewegungsablaufs zu kennen, sind
zahlreiche Sensoren vorgesehen, die zusammengefaßt mit der Bezugsziffer 13 bezeichnet
sind. Über
eine Ein/Ausgabelogik, die auch auf mehrere Karten verteilt sein
kann (I/O SGM, 14) können
die Sensordaten und die Steuerbefehle für die Aktoren 12 mit
einem Bussystem 15 in Kommunikation gebracht werden.
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Zur
Steuerung der Spritzgießmaschine,
also zur zeitgerechten Ansteuerung der Aktoren 12 in Abhängigkeit
von den Signalen aus den Sensoren 13 ist ein Bedienfeldrechner 16 vorgesehen,
der einen Prozessor (CPU) aufweist. Auf dem Bedienfeldrechner ist
die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS SGM, 17) implementiert.
Diese speicherprogrammierbare Steuerung 17 bestimmt in
einer vom Benutzer oder Hersteller vorprogrammierbaren Weise die Abfolge
der einzelnen Schritte, beispielsweise das Öffnen und Schließen der
Formhälften 9.
Während die
SPS 17 die geordnete Ablauffolge sicherstellt, werden schnelle
Regelprozesse, die während
eines Spritzzyklus nötig
sind, sowie die Temperaturregelung von eigenen Rechnern 18 und 19 durchgeführt, die
jeweils einen eigenen Prozessor aufweisen. Die Spritzprozessregelung
(closed loop control CLC) ist SGM CLC 20 und die Temperaturregelung
mit SGM TEMP 21 bezeichnet.
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Auf
dem zentralen Bedienfeldrechner 16 ist auch noch eine Kommunikationssoftware
(bzw. Visualisierungssoftware) VIS SGM + R, 22, implementiert,
die eine Anzeige spritzgießmaschinenbezogener
Daten auf einem Bildschirm 23, sowie eine Eingabe von Daten über eine
Tastatur 24 erlaubt.
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Über den
gemeinsamen Feldbus 15 oder einen gesonderten Feldbus wird
das Handlinggerät 10, beispielsweise
ein zwei- oder mehrachsiger Linearroboter mit elektrischem Servomotorantrieb
und einem elektrisch gesteuerten Greifer gesteuert. Die Aktoren
sind hier mit 25 bezeichnet, die Sensoren mit 26.
Wiederum ist zu erwähnen,
daß diese
Darstellung sehr schematisch ist. Selbstverständlich sind die Aktoren und
Sensoren über
das Handlinggerät
verteilt angeordnet. Eine Ein/Ausgabelogik I/O R, 27, erlaubt
eine Kommunikation mit dem Bedienfeldrechner 28, auf dem
die speicherprogrammierbare Steuerung SPS R, 29 für das Handlinggerät 10 implementiert
ist. Der Bedienfeldrechner 28 weist eine eigene CPU (Prozessor)
auf.
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Insgesamt
sind also beim Stand der Technik mindestens zwei Prozessoren in
den beiden Bedienfeldrechner 16 und 28 meist jedoch
noch mehrere Prozessoren, nämlich
in der Spritzprozesssteuerung 18 und der Temperatursteuerung 19,
sowie gegebenenfalls auch in der Ein/Ausgabelogik vorhanden, die neben
digitalen Signalen gegebenenfalls auch analoge Signale prozessieren
kann.
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Wie
bereits erwähnt,
entspricht die 1 dem Stand der Technik.
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Die
erfindungsgemäße Ausbildung
wird nun anhand der 2 beschrieben, wobei gleiche
Bezugsziffern gleiche bzw. äquivalente
Teile bezeichnen, wie in 1. Erfindungsgemäß ist gemäß 2 vorgesehen,
daß die
speicherprogrammierbare Steuerung SPS SGM, 17 für die Spritzgießmaschine
einerseits und die speicherprogrammierbare Steuerung SPS R, 29 für das Handlinggerät 10 andererseits
auf und dem selben gemeinsamen digitalen Rechner 30 realisiert
sind, der vorzugsweise einen einzigen Prozessor aufweist. Die hardwaremäßige Vereinfachung
ist damit unmittelbar ersichtlich, insbesondere dann, wenn auch
weitere Steuerungskomponenten auf demselben Rechner implementiert sind.
Dazu gehört
die Echtzeitregelung SGM-CLC 20 und die Temperaturregelung
für die
beiden Formhälften
SGM TEMP, 21. Vor allem bei kleineren bis mittelgroßen Anlagen
reicht die Rechnerleistung eines leistungsfähigen Prozessors aus, um all
diese Komponenten parallel (multitasking) bedienen zu können.
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Ein
Kommunikationsprogramm (VIS SGM + R, 22) kann auf demselben
gemeinsamen Bedienfeldrechner 30 implementiert sein. Prinzipiell
reicht ein einziger Touchscreen 31 zur Realisierung und Eingabe
von Daten auf, wobei eine in einer Randleiste 32 angeordnete
Schnellruftaste, beispielsweise ein Umschalten zwischen „Spritzgießmaschine" und „Handlinggerät (Roboter)" möglich ist.
Selbstverständlich
kann die Dateneingabe zusätzlich über ein Schalterpanel 33 mit
beispielsweise mit Drehschaltern 34 vorgenommen werden,
woran zahlreiche Spritzgießmaschinenbenutzer
noch immer gewöhnt sind.
Schließlich
ist es auch möglich, über eine
kleine handhaltbare Datenein- und -ausgabeeinrichtung 35 insbesondere
handlinggerätsspezifische
Daten aber grundsätzlich
auch spritzgießmaschinenspezifische Daten
einzugeben und gegebenenfalls auf einen kleinen Bildschirm 35a anzuzeigen.
Wie man sieht, kommt die Steuerung gemäß 2 mit einem
einzigen Bedienfeldrechner 30 mit einer einzigen CPU aus.
Es ist offensichtlich, daß durch
diese gemeinsame Hardware auch eine gemeinsame graphische Benutzeroberfläche für den Benutzer
und damit eine vereinheitlichte Bedienung mit höherem Komfort unmittelbar möglich ist.
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Bei
dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel für eine Großmaschine
ist die schnelle Echtzeit-Spritzprozessregelung 20 auf
einen gesonderten Rechner 30a ausgelagert, der mit dem
Feldbus kommuniziert. Dies erhöht
die gesamte Leistungsfähigkeit,
kommt vorallem bei größeren Anlagen
zum Einsatz. Wesentlich ist aber, daß auch bei dieser Ausführungsform
speicherprogrammierbare Steuerung 17 für die Spritzgießmaschine
und die speicherprogrammierbare Steuerung 29 für das Handlinggerät auf ein
und demselben Bedienfeldrechner 30 implementiert sind.
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Insgesamt
ergibt sich also eine gemeinsame speicherprogrammierbare Steuerung,
eine gemeinsame Visualisierung und Dateneingabe, sowie eine erleichterte
gemeinsame Programmierung für
Spritzgießmaschine
und Handlinggerät.
Als Feldbus kommen verschiedene Bussysteme, insbesondere auch optische
Bussysteme oder ein CAN-Bus zum Einsatz. Damit ist es auf einfache
Weise möglich,
bzw. die Handlinggeräte
(Automatisierungskomponenten) maschinenintegriert mitzusteuern und
die einfache Bedienung, Datenspeicherung, Wartung und Prozessdatenerfassung
sicherzustellen.