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Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Sicherheitseinrichtung
zur Überwachung und Steuerung des Arbeitsablaufes von selbsttätig gesteuerten Pressen,
Spritz- und Preßgießmaschinen od. dgl., bei welcher sich über einen Teil des Ausfallschachtes
der Maschine das elektrische Feld einer an Wechselspannung liegenden Kondensatorenanordnung
erstreckt, die durch die ausfallenden Werkstücke zur Auslösung elektrischer Steuersignale
für die Maschine veranlaßt wird.
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Eine bekannte Sicherheitseinrichtung besteht aus einer selbsttätigen
Wägevorrichtung, die im Ausfallschacht angeordnet und so abgeglichen ist, daß die
Waage sich unter dem Gewicht des ausfallenden Werkstückes senkt und die Kontakte
eines Stromkreises schließt. Dadurch wird ein Impuls ausgelöst, der den neuen Arbeitstakt
der Maschine einleitet.
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Eine andere, ähnlich wirkende Sicherheitseinrichtung besteht aus
einem in der Ausfallrinne angeordneten Kipphebel, der ebenfalls wie die Wägevorrichtung
durch ein Gegengewicht ausbalanciert ist. Fällt ein Werkstück auf den Kipphebel,
dann kippt dieser in Abgabestellung, wobei Schalter betätigt werden, die den nächsten
Arbeitstakt auslösen.
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Bei einer weiteren bekannten Sicherheitseinrichtung ist der Ausfallschacht
durch eine schwenkbare Klappe verschlossen. An der zum Werkzeug zeigenden Seite
der Klappe ist eine leicht bewegliche Kontaktplatte angebracht, auf die das ausfallende
Werkstück stößt. Dadurch werden Kontakte betätigt, die einen Stromkreis schließen
und dadurch den nächsten Arbeitstakt der Maschine auslösen.
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Allen diesen genannten Sicherheitseinrichtungen ist gemeinsam, daß
die elektrischen Tastelemente (Waage, Kipphebel, Kontaktplatte, in Verbindung mit
Kontakten) für kleine Werkstücke sehr leicht beweglich ausgeführt sein müssen. Dieses
bedingt, daß die Kontakte unter Umständen schon durch Erschütterungen, Luftzug od.
ä. geschlossen werden können, was zu Schaltunsicherheiten und erhöhter Unfallgefahr
führt. Das tritt auch dann ein, wenn sich Werkstücke im Ausfallschacht hinter der
Abtastvorrichtung oder im Werkzeugbehälter so stauen, daß die Abtastvorrichtung
nicht mehr in die Bereitschaftsstellung zurückpendeln kann. Die Sicherheitseinrichtung
würde dann bei einem im Werkzeug verbleibenden Werkstück. sei es. daß es hängt oder
sei es, daß es durch die sich stauenden Werkstücke am Herausfallen gehindert wird.
nicht mehr ansprechen und die mögliche Zerstörung des kostspieligen Werkzeuges wäre
die Folge.
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Weiterhin besteht die Gefahr, daß bei Nichtansprechen der Abtastvorrichtung
infolge Hängenbleibens der Werkstücke od. ä. durch Eingriff durch die Ausfallöffnung
des Ausfallschachtes bis in das Werkzeug sehr leicht die Tastelemente und bedingt
dadurch die Kontakte betätigt und ein neuer Arbeitstakt der Maschine eingeleitet
werden kann. Da dieser mit dem Werkzeugschließen beginnt, bedeutet das eine höchste
Gefährdung des Bedienungspersonals der Maschine. Zur Vermeidung dieser l, tnzulänglichkeiten
müßte eine zusätzliche Abtastvorrichtung. beispielsweise eine Lichtschranke, vorgesehen
werden, was wiederum eine Komplizierung der Schaltung sowie des Aufbaues bedingt.
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Bei Maschinen für größere Werkstücke verklemmen sich diese sehr leicht
an den genannten Ab-
tastvorrichtungen, so daß ein zuverlässiges und ununterbrochenes
Arbeiten nicht gewährleistet ist.
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Da des weiteren bei den Sicherheitseinrichtungen mit Waage oder Kipphebel
diese eine relativ große Masse besitzen, benötigen diese Einrichtungen eine gewisse
Zeitspanne zum Ausschwingen in die stromschließende Stellung. Dieses bedeutet, daß
die Einrichtungen für schnellaufende Maschinen zu träge arbeiten.
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Es ist eine weitere Sicherheitseinrichtung bekannt, bei der durch
den Schall des ausfallenden Werkstückes ein Mikrophon beeinflußt wird und der durch
dieses ausgelöste Impuls den nächsten Arbeitstakt einleitet.
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Bei Verwendung eines Körperschallmikrophons ist diese Einrichtung
weitgehend frei von den Einflüssen der Umgebung. Durch Vorsehen eines zweiten Mikrophons
kann beim Stau der Werkstücke im Ausfallschacht oder im Werkstückbehälter ein Stillsetzen
der Maschine bewirkt werden. Es besteht aber auch hier die Gefahr für die Bedienungsperson,
daß beim Hängenbleiben des Werkstückes im Werkzeug dieses nachträglich durch Eingriff
in den Ausfallschacht gelöst und damit ein neuer Arbeitstakt eingeleitet werden
kann.
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Zur Vermeidung der im Vorstehenden genannten Unzulänglichkeiten wurde
eine Sicherheitseinrichtung bekannt, bei der am Ausfallschacht eine Lichtschranke
angebracht ist. Diese spricht in bekannter Weise auf die Unterbrechung eines Lichtstrahles
durch das ausfallende Werkstück an und löst den Impuls für den nächsten Arbeitstakt
aus. Zur Vermeidung von durch Schaltfehler bedingten Unfallgefahren, die beispielsweise
dadurch hervorgerufen werden, daß das Bedienungspersonal in den Ausfallschacht von
dessen Ausfallöffnung aus eingreift und dadurch von Hand der Lichtstrahl unterbrochen
wird, ist es bekannt, ein zweites Lichtschrankensystem anzuordnen. Beide Systeme
müssen in der Richtung des ausfallenden Werk stückes nacheinander betätigt werden.
sonst wird das Stillsetzen der Maschine bewirkt.
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Dieses tritt auch dann ein, wenn sich Werkstücke im Ausfallschacht
hinter den Lichtschrankensystemen bzw. im Werkstückbehälter so stauen, daß beim
weiteren Arbeiten der Maschine eben durch die sich staubenden Werkstücke der Lichtstrahl
des unteren Lichtschrankensystems unterbrochen wird. Diese Einrichtung ist nur für
lichtundurchlässige Werkstücke verwendbar und eignet sich deshalb nicht für glasklare
Teile, da der diese durchdringende Lichtstrahl für die Erzeugung eines Impulses
nicht genügend abgeschwächt wird. Die Sicherheitseinrichtung mit Lichtschranken
kann deshalb ebenfalls nicht für beliebige Werkstücke benutzt werden.
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Es ist eine weitere Sicherheitseinrichtung im Ausfallschacht an Pressen
bzw. Spritzgieß- oder Preßgießmaschinen bekannt, die aus einem oder mehreren induktiven
Gebern besteht, die Spulen aufweisen. Das durch die Spulen fallende oder gleitende
Werkstück verändert die Induktivität der Spulen, wodurch ein Schaltimpuls ausgelöst
wird.
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Diese Sicherheitseinrichtung weist den Nachteil auf. daß der Einsatz
nicht für beliebige Werkstücke erfolgen kann, da z. B. unmagnetische Plaststoffe
keinen Impuls durch Induktionsänderung hervorrufen.
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Weiterhin ist eine Sicherheitseinrichtung an Pressen, Spritzgieß-
oder Preßgießmaschinen bekannt,
die im Ausfallschacht kapazitive
Geber aufweist, die als einander gegenüberliegende Kondensatorplattenpaare ausgebildet
sind.
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Der Nachteil dieser Sicherheitseinrichtung besteht darin, daß beim
Durchfallen oder -gleiten eines kleinen Werkstückes die Kapazitätsänderung für eine
Impulsauslösung nicht ausreicht, da der Fallweg des Werkstückes. der zur Impulsauslösung
zur Verfügung steht, nur der einfachen Plattenlänge eines Kondensators entspricht.
Diese Lösung verlangt in solchem Fall. daß der Abstand beider Kondensatorplatten
verringert oder die Wechselfrequenz verändert wird.
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Diese Umstellungen, entsprechend den jeweiligen größenmäßig verschiedenen
Werkstücken, sind umständlich und zeitraubend. wobei die Verringerung des Abstandes
der Kondensatorplatten nur in gewissen Grenzen möglich ist, da. um Verstopfungen
im Ausfallschacht zu vermeiden, der Abstand nicht nur der Stärke, sondern auch der
Höhe der Werkstücke entsprechen muß.
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Aufgabe der Erfindung ist es. eine elektrische Sicherheitseinrichtung
zur Überwachung und Steuerung des Arbeitsablaufes an selbsttätig gesteuerten Pressen,
Spritz- oder Preßgießmaschinen od. dgl., bei welcher sich über ein Teil des Ausfallschachtes
der Maschine das elektrische Feld einer an Wechselspannung liegenden Kondensatoranordnung
erstreckt, die durch die ausfallenden Werkstücke zur Auslösung elektrischer Steuersignale
für die Maschine veranlaßt wird, zu schaffen, bei der ein von der Energie des fallenden
Werkstückes sowie dessen Werkstoff und Größe weitgehend unabhängiges Ansprechen
der elektrischen Sicherheitseinrichtung erreicht wird.
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Das wird erfindungsgemäß bei einer solchen Sicherheitseinrichtung
dadurch erreicht, daß zwei Kondensatorplattenpaare vorgesehen sind und sowohl die
zusammengehörigen Platten jedes Paares als auch die Plattenpaare als Ganzes gesehen
in einer Ebene hintereinander, in Fallrichtung der Werkstücke gesehen, an derjenigen
Begrenzungsfläche des Ausfallschachtes angebracht sind. die als Gleitebene für die
ausfallenden Werkstücke dient.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Sicherheitseinrichtung
wird ein relativ großer Feldbereich mit einer großen elektrischen Feldstärke erreicht,
so daß auch kleine Werkstücke beim Durchfallen bzw. -gleiten eine für die Auslösung
eines Impulses ausreichende Feldstörung und somit Kapazitätsänderung hervorrufen.
Sie ermöglicht auf einfache Weise eine universell auf jede Maschinengröße bzw. für
jede Werkstückgröße anwendbare Sicherheitseinrichtung, die mit gleichbleibender
Sicherheit auf jedes Werkstück anspricht, weitgehend unabhängig von deren Größe,
Gewicht und Werkstoff.
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Ein weiterer Vorteil ist dadurch gegeben, daß die erfindungsgemäße
Sicherheitseinrichtung eine konstante Begrenzung der lichten Höhe des Ausfallschachtes
gewährleistet, wobei das Ausfallen der Werkstücke in keiner Weise behindert wird.
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Als besonders vorteilhaft gegenüber den Sicherheitseinnchtungen mit
Wägevorrichtung oder im Ausfallschacht angeordneter Klappe ergibt sich, daß die
erfindungsgemäße Sicherheitseinrichtung keine mechanisch bewegten Teile aufweist,
wodurch Störanfälligkeit und Schaltunsicherheit in größerem Maße ausgeschlossen
werden.
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Ohne einen Mehraufwand an Abtast- und Schaltelementen überwacht die
erfindungsgemäße Sicher-
heitseinrichtung das Ausfallen der Werkstücke und stellt
sofort bei einem Stau der Werkstücke im Ausfallschacht bzw. Eingriff der Bedienperson
von der Ausfallöffnung aus in den Ausfallschacht die Maschine still.
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An einem Ausführungsbeispiel soll der Gegenstand der Erfindung näher
erläutert werden. Es wird dabei eine nach der Erfindung ausgebildete Sicherheitseinrichtung
an einer Spritzgießmaschine für Thermoplaste beschrieben.
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Bekanntlich weist die Spritzgießmaschine zwei Werkzeughälften auf,
unterhalb derer sich eine Einfallöffnung eines Ausfallschachtes befindet. Der Ausfallschacht
führt schräg nach unten durch das Bett der Maschine. Die an seinem Ende befindliche
Ausfallöffnung liegt senkrecht über einem die fertigen Spritzteile aufnehmenden
Behälter, der an der Bedienseite der Maschine steht. In der unteren Begrenzungsfläche
des Ausfallschachtes, die gleichzeitig Gleitebene für die ausfallenden Spritzteile
ist, sind vier Kondensatorplatten jeweils hintereinander, in Bewegungsrichtung der
Spritzteile gesehen, isoliert gegeneinander sowie gegen die Maschine eingelegt,
Dabei stimmt die Ebene der Kondensatorplatten mit der der unteren Begrenzungsfläche
des Ausfallschachtes überein. An jeweils zwei benachbarten der vier Kondensatorplatten
liegt eine Wechselspannung von zwei Volt mit einer Frequenz von zwei MHz an, so
daß jeweils zwei Kondensatorplatten einen Kondensator darstellen. Es bildet sich
somit im Gebiet zwischen den zusammengehörigen Kondensatorplatten ein hochfrequentes
elektrisches Wechselfeld aus. Ein Teil des elektrischen Wechselfeldes befindet sich
dabei im Innenraum des Ausfallschachtes.
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Elektrisch sind beide Kondensatoren mit einer Schwingkreisanordnung
sowie über Relais und weitere bekannte elektrische Bauelemente mit dem Steuerkreis
der Spritzgießmaschine verbunden.
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Die Wirkungsweise der Sicherheitseinrichtung ist wie folgt: Nach
Beendigung der Formung öffnet sich das Werkzeug. d. h., beide Werkzeughälften werden
auseinandergeführt und das fertige Spritzteil wird ausgestoßen. Es fällt durch die
Einfall öffnung in den Ausfallschacht und gleitet auf dessen unterer Begrenzungsfläche
hinab. Dabei gerät es nacheinander in die Bereiche der elektrischen Wechselfelder
beider Kondensatoren und löst infolge seiner von der Dielektrizitätskonstanten der
Luft abweichenden Dielektrizitätskonstanten eine Kapazitätsänderung der Kondensatoren
und somit eine Änderung der Intensität beider Wechselfelder aus. Geschieht dieses
nacheinander in richtiger Reihenfolge. werden also die Wechselfelder der Kondensatoren
in Richtung des hinabgleitenden Spritzteiles gestört, so wird durch die erwähnten
elektrischen Bauelemente dem Steuerkreis der Spritzgießmaschine der Impuls für den
nächsten Arbeitstakt erteilt.
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Bleibt das fertige Spritzteil aus irgendeinem Grunde in der Form
hängen, so fehlt der von der Störung der Wechselfelder der Kondensatoren ausgehende
Impuls und die Spritzgießmaschine wird ausgeschaltet.
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Zur Überwachung dieses Vorganges, des Ausfallens der fertigen Spritzteile,
wird an sich nur ein Kondensator benötigt. Um aber Schaltfehler und Unfallgefahren
für das Bedienungspersonal weitgehendst auszuschalten. ist noch der zweite Kondensator
vorgesehen. Dadurch kann das Werkzeug der Spritzgießmaschine auch durch das Hineingreifen
von der Bedienseite
in die Ausfallöffnung nicht zum Schließen gebracht
werden. In einem solchen Fall werden die elektrischen Wechselfelder der Kondensatoren
in umgekehrter Reihenfolge gestört, was zur Folge hat, daß die Spritzgießmaschine
sofort ausgeschaltet wird.
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Dieses tritt auch ein, wenn die fertigen Spritzgießteile nicht mehr
ordnungsgemäß abgeführt werden und sich im Ausfallschacht bzw. Werkstückbehälter
stauen. Sobald die Teile sich so weit gestaut haben, daß der untere Kondensator
erreicht wird, wird ein Impuls zum Ausschalten der Maschine gegeben.
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Die oben beschriebene Anordnung der Kondensatorplatten, nämlich diese
hintereinander in einer gemeinsamen Ebene, der Gleitebene der Werkstücke, anzuordnen,
hat den Zweck, einen möglichst großen Feldbereich mit einem Gebiet großer Feldstärke
zu erreichen. Dieses ist besonders für relativ kleine Werkstücke vorteilhaft, da
so auch diese eine zur Auslösung eines Impulses ausreichende Feldstörung hervorrufen.