DE19612018B4

DE19612018B4 - Formmaschine

Info

Publication number: DE19612018B4
Application number: DE19612018A
Authority: DE
Inventors: Horst E. Dreier
Original assignee: Dreier Tech AG
Current assignee: DREIER LASERMESSTECHNIK GMBH, 72160 HORB, DE
Priority date: 1996-03-18
Filing date: 1996-03-18
Publication date: 2005-09-29
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: DE19612018A1; US6089850A

Abstract

Formmaschine, die ein entlang von Führungen (6) bewegbares Formenteil (4) sowie ein ein Gegenlager bildendes und bezüglich einem Maschinengestell (48) feststehendes Formenteil (2) aufweist, wie eine Presse, eine Kunststoffspritzmaschine oder eine Druckgußmaschine, gekennzeichnet durch eine Laser-Distanzmeßeinrichtung (10) mit wenigstens einem Laser (12) zur Erzeugung wenigstens zweier Laserlichtbündel (16, 18, 20, 22), die zwischen auf ihre Entfernung voneinander zu messenden Bereichen (24; 30, 50; 30, 46) der Maschine hin- und herlaufen, wobei die Laserlichtbündel von einem der Bereiche (2, 30) ausgehen und von je einem Reflektorelement (18, 42, 44) an dem anderen Bereich (4, 50, 46) zurückreflektiert werden, und mit je einer Empfängervorrichtung für die zurückreflektierten Bündel.

Description

Die Erfindung betrifft eine Formmaschine, die ein entlang von Führungen bewegbares Formenteil sowie ein ein Gegenlager bildendes und bezüglich einem Maschinengestell feststehendes Formenteil aufweist, wie eine Presse, eine Kunststoffspritzmaschine oder eine Druckgussmaschine.

Eine derartige Formmaschine ist beispielsweise beschrieben in CH 680 576 A5 und FR 2 527 976 A1 .

Derartige Maschinen sind häufig sehr groß und schwer, so dass zur Führung des bewegbaren üblicherweise metallischen Formenteils mehrere parallel zueinander verlaufende metallische Holme oder Säulen vorgesehen sind, die sich durch Führungsöffnungen der bewegbaren Formenteile hindurch erstrecken. Bei den bewegbaren Formenteilen kann es sich etwa um eine Stempel- oder Stößelplatte einer Presse handeln, die auf das feststehende matrizenartige Formenteil zubewegbar oder von diesem wegbewegbar ist. Das bewegbare Formenteil kann aber auch von einem als Schließplatte zu bezeichnenden Bauteil gebildet sein, mit dem eine feststehende Werkzeugform einer Kunststoffspritzmaschine oder einer Druckgußmaschine geschlossen werden kann, um die herzustellende Form des Werkstücks zu definieren und den Spritzgieß- oder Druckgußvorgang durchführen zu können.

Bei Formmaschinen der beschriebenen Art treten stets Änderungen des Führungssystems auf, die in der Regel umso größer sind je länger die Abmessung der Führungen oder Holme der Maschine und je größer die Masse der stehenden und bewegbaren Teile ist. Es kommt zum Verbiegen oder Durchhängen der Führung oder zu einer Veränderung, insbesondere Verwindung oder Biegung des bewegbaren Formenteils in sich. Dies führt zum Verkanten des bewegbaren Formenteils gegenüber der Führung und kann selbst bei an sich ausreichend dimensionierten Führungen oder Holmen zu den gefürchteten sog. "Holmenreissern" führen. Beim Bruch eines Holmes besteht sofort die Gefahr, daß die anderen Holme überlastet und beschädigt werden oder sogar noch zusätzlich brechen. Dies führt in der Regel zu ernsthaften Beschädigungen des aufwendig herzustellenden Formenteils. Die Folgen sind hohe Reparaturkosten, Kosten für Produktionsausfall und ggf. Konventionalstrafen bis hin zum Auftragsverlust. Selbst die häufige Neuvermessung und entsprechende Nachstellung bzw.

Justierung der Führungssysteme der Formmaschinen bietet keinen ausreichenden Schutz, da sich die Veränderungen häufig schon nach kurzen Laufzeiten einstellen und vom individuellen Betrieb der Formmaschine abhängen, so dass nicht mit Sicherheit vorhergesagt werden kann, wann wieder eine Neuvermessung bzw. Einstellung erforderlich ist.

Die Verwendung von Lasern in Distanzmesseinrichtungen ist grundsätzlich bekannt und beispielsweise in EP 0 008 089 A1 und in FR 2 726 089 A1 beschrieben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Formmaschine der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die vorstehend geschilderten Nachteile nicht auftreten, also insbesondere Beschädigungen der Formmaschinen ausgeschlossen werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer Formmaschine der genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch eine Laser-Distanzmesseinrichtung mit wenigstens einem Laser zur Erzeugung wenigstens zweier Laserlichtbündel, die zwischen auf ihre Entfernung voneinander zu messenden Bereichen der Maschine hin- und herlaufen, wobei die Laserlichtbündel von einem der Bereiche ausgehen und von je einem Reflektorelement an dem anderen Bereich zurückreflektiert werden, und mit je einer Empfängervorrichtung für die zurückreflektierten Bündel.

Bei der erfindungsgemäßen Formmaschine ist es also möglich, die Entfernung zweier Bereiche der Formmaschine an zwei voneinander beabstandeten Stellen festzustellen und in Folge miteinander zu vergleichen. Es kann dann festgestellt werden, ob sich die beiden Bereiche der Maschine voneinander entfernen oder aufeinander zu bewegen oder ob sich ihre Entfernung entlang der beiden Laserlichtbündel in unterschiedlicher Weise ändert.

Bei einem Spritz- oder Druckgußwerkzeug läßt sich bspw. feststellen, ob das Werkzeug beim Einspritzvorgang geschlossen bleibt oder ob es sich unter den ernormen Drücken geringfügig öffnet. Es kann eine Holmdehnung oder -biegung sowie eine Veränderung der Form des bewegbaren Formenteils festgestellt und rechtzeitig korrigiert werden.

So ist es bspw. denkbar, daß die wenigstens zwei Laserlichtbündel zwischen dem bewegbaren Formenteil und dem feststehenden Formenteil laufen. Die Lasermeßeinrichtung wird dabei vorzugsweise so angeordnet, daß die Laserstrahlbündel parallel zueinander verlaufen und bspw. von einem an dem feststehenden Formenteil angeordneten Laserkopf ausgehen und an einem Reflektorelement auf dem bewegbaren Formenteil zurückreflektiert werden. Dabei wird vorzugsweise jeder Führung der Maschine ein Laserlichtbündel zugeordnet. Ändern sich beim Öffnen oder Schließen der Formmaschine die von den jeweiligen Distanzmessungen der einzelnen Laserlichtbündel gewonnenen Entfernungswerte in unterschiedlicher Weise, so deutet dies auf eine Veränderung der Geometrie des Führungssystems, der Holme oder des bewegbaren Formenteils hin und damit auf die Gefahr von Holmenreissern oder sonstiger Beschädigungen der Formmaschine.

Es kann sich desweiteren als vorteilhaft erweisen, wenn wenigstens zwei Laserlichtbündel zwischen zwei gegenüber dem Maschinenständer ortsfesten Bereichen der Formmaschine laufen, so daß auf diese Weise eine Veränderung des Maschinenständers, etwa eine Verbiegung des Maschinenfundaments, festgestellt werden kann.

Um auch eine parallele Verkippung von ortsfesten Bereichen, insbesondere Grund- oder Stützplatten oder -wänden, die bspw. die Holme tragen, feststellen zu können, erweist es sich als vorteilhaft, daß wenigstens zwei zwischen diesen Bereichen laufende Laserlichtbündel in einem Winkel zueinander diagonal verlaufen. Bei dieser Anordnung wird sich bei einem parallelen Verkippen dieser Bereiche die Entfernung entlang des einen Laserlichtbündels vergrößern und entlang des anderen verringern.

Es wird darauf hingewiesen, daß die vorstehend beschriebene Entfernungsmessung an sich unter Verwendung einer beliebigen Laserlichtquelle sowohl im sog. Doppler-Verfahren als auch im Interferenz-Verfahren, welche beide bekannt sind und daher keiner eingehenden Erläuterung bedürfen, durchgeführt werden kann.

Die jedem Laserlichtbündel zugeordnete Empfängervorrichtung wirkt vorteilhafterweise mit einer Anzeigevorrichtung zusammen, mit der Informationen über die Entfernung der jeweiligen Bereiche der Maschine angezeigt werden können. Hierbei hat sich die Verwendung einer Digitalanzeige als vorteilhaft erwiesen.

In Weiterbildung der Erfindung von besonderer Bedeutung ist eine mit der Prozessorschaltung zusammenwirkende Datenverarbeitungseinrichtung, insbesondere ein PC, zum Verarbeiten der Informationen über die Entfernung der beiden Bereiche der Maschine vorgesehen.

Über die Datenverarbeitungseinrichtung kann ein Vergleich der gewonnenen Entfernungswerte durchgeführt werden.

Bei einer ganz besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wirkt die Datenverarbeitungseinrichtung ihrerseits mit der Steuerung der Formmaschine derart zusammen, daß bei Überschreiten gewisser Sollgrenzen beim Vergleich der Entfernungsinformationen die Maschine gestoppt wird. Es kann auf diese Weise sicher verhindert werden, daß es zu den eingangs genannten Beschädigungen kommt.

In noch weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens wirkt die Datenverarbeitungseinrichtung mit der Steuerung der Formmaschine derart zusammen, daß beim Überschreiten gewisser Sollgrenzen beim Vergleich der Entfernungsinformationen Steuerfunktionen durchgeführt werden, die zu einer Unterschreitung der Sollgrenzen führen.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der beigefügten zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung. In der Zeichnung zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäß mit einer Laser-Distanzmeßeinrichtung ausgebildeten Formmaschine;

2A, 2B, 2C verschiedene Möglichkeiten der Anordnung der Distanzmeßeinrichtung;

3A, 3B eine Veränderung eines bewegbaren Formenteils insgesamt bzw. in sich und

4 eine Darstellung des Funktionsschemas beim Betrieb einer erfindungsgemäßen Formmaschine.

1 zeigt in schematischer Darstellung eine Formmaschine, etwa eine Druckgußmaschine mit einem feststehenden Formenteil 2 und einem gegenüber diesem bewegbaren Formenteil 4, das von vier parallelen und an den Ecken eines Quadrats angeordneten Führungen 6 gehalten und geführt ist. Die Führungen 6 sind in der Form von waagerecht verlaufenden Holmen oder Säulen ausgebildet, die sich durch Öffnungen 8 in dem bewegbaren Formenteil 4 hindurch erstrecken. Eine mit dem Bezugszeichen 10 angedeutete Laser-Distanzmeßeinrichtung umfaßt vier Laserköpfe 12, die jeweils in einem an dem feststehenden Formenteil, insbesondere magnetisch befestigten Gehäuse 14 untergebracht sind. Die Laserköpfe 12 umfassen eine Laserlichtquelle zum Erzeugen eines Laserlichtbündels 16, welches parallel zu den Führungen 6 in Richtung auf das bewegbare Formenteil 4 läuft und dort von einem Reflektorelement 18 in sich zurückreflektiert wird und innerhalb des Laserkopfs 12 einer in der Figur nicht darstellbaren Empfängervorrichtung zugeführt wird. Durch Vergleich von Entfernungsinformationen, die von verschiedenen Laserlichtbündeln 16, 18, 20, 22 gewonnen wurden, lassen sich Unregelmäßigkeiten, wie eine Verwindung oder eine Verkippung des bewegbaren Formenteils 4 feststellen.

Die 2A, 2B und 2C zeigen verschiedene Anordnungen der Laser-Distanzmeßeinrichtung in schematischer Darstellung. In 2A sind zwei an einem feststehenden Maschinenbereich 30 angeordnete Laserköpfe 32 und 34 dargestellt. Diese erzeugen je ein parallel zu Führungen 36 verlaufendes Laserlichtbündel 38 bzw. 40, welches an einem jeweiligen Reflektorelement 42, 44 an einem anderen feststehenden Maschinenbereich 46 in sich zurückreflektiert wird. Die feststehenden Maschinenbereiche 30, 46 sind mit dem Maschinenständer 48 verbunden und somit von dessen Formstabilität abhängig. Sie tragen die holmförmigen Führungen 36 und damit das bewegbare Formenteil 50.

Durch Vergleich der Entfernungsinformationen, die von den beiden Laserlichtbündeln 38, 40 gewonnen werden, lassen sich Veränderungen des Maschinenständers feststellen.

Für den Fall, daß die feststehenden Maschinenbereiche 30, 46, wie in der 2B dargestellt ist, parallel zueinander verkippen wird eine Anordnung, bei der die Laserlichtbündel 38, 40 in einem Winkel zueinander diagonal verlaufen, bevorzugt. Die von dem Laserlichtbündel 38 gewonnene Entfernung nimmt im Zuge der dargestellten Verkippung zu, während die von dem Laserlichtbündel 40 gewonnene Entfernung abnimmt.

Die in der 2C dargestellte Anordnung entspricht derjenigen gemäß 1. Mit ihr kann festgestellt werden, ob das bewegbare Formenteil exakt parallel zu dem feststehenden Formenteil 30 verfahren wird, oder ob es wie in der 2C angedeutet verkippt.

3A verdeutlicht lediglich eine Verkippung eines bewegbaren Formenteils 52 aus einer mit dem Bezugszeichen 54 angedeuteten Ebene. Bei der Darstellung gemäß 3B ist das Formenteil 52 nicht nur verkippt, sondern weist zusätzlich eine Verwindung in sich auf.

In dem Funktionsschema gemäß 4 sind vier Laserköpfe 56, 58, 60, 62 dargestellt, die nicht dargestellten Holmen bspw. einer Formmaschine gemäß 1 zugeordnet sind. Die innerhalb der Meßköpfe vorgesehenen Empfängervorrichtungen für die zurückreflektierten Laserlichtbündel erzeugen Entfernungsinformationen, die einer Prozessorschaltung 64 zugeführt werden. Die Prozessorschaltung 64 ist mit einer Digitalanzeigevorrichtung 66 verbunden, wo die Entfernungsinformationen angezeigt werden können. Die Entfernungsinformationen können jedoch auch einer Datenverarbeitungseinrichtung 68 zugeführt werden. Über einen Drucker 70 kann dann eine graphische Darstellung 72 des zeitlichen Verlaufs der ermittelten Entfernungsinformationen hergestellt werden. In der Datenverarbeitungseinrichtung 78 kann aber auch ein Vergleich der verschiedenen Entfernungsinformationen vorgenommen werden und bei Überschreiten gewisser Sollgrenzen kann die mit der Steuerung 74 der Formmaschine zusammenwirkende Datenverarbeitungseinrichtung 68 ein sofortiges Abschalten der Formmaschine bewirken, um zu verhindern, daß die Formmaschine beschädigt wird.

Es ist jedoch auch denkbar, daß die Datenverarbeitungseinrichtung 68 derart mit der Steuerung 74 der Formmaschine verbunden ist, daß die Bewegung entlang einzelner Achsen 76 insbesondere während des Betriebs der Maschine so nachgeregelt werden kann, daß die ermittelte Sollwertüberschreitung rückgängig gemacht wird.

Claims

Formmaschine, die ein entlang von Führungen (6) bewegbares Formenteil (4) sowie ein ein Gegenlager bildendes und bezüglich einem Maschinengestell (48) feststehendes Formenteil (2) aufweist, wie eine Presse, eine Kunststoffspritzmaschine oder eine Druckgußmaschine, gekennzeichnet durch eine Laser-Distanzmeßeinrichtung (10) mit wenigstens einem Laser (12) zur Erzeugung wenigstens zweier Laserlichtbündel (16, 18, 20, 22), die zwischen auf ihre Entfernung voneinander zu messenden Bereichen (24; 30, 50; 30, 46) der Maschine hin- und herlaufen, wobei die Laserlichtbündel von einem der Bereiche (2, 30) ausgehen und von je einem Reflektorelement (18, 42, 44) an dem anderen Bereich (4, 50, 46) zurückreflektiert werden, und mit je einer Empfängervorrichtung für die zurückreflektierten Bündel.
Formmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Laserlichtbündel (16, 18, 20, 22) zwischen dem feststehenden Formenteil (2, 30) und dem bewegbaren Formenteil (4, 50) der Formmaschine laufen.
Formmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Laserlichtbündel zwischen zwei gegenüber dem Maschinenständer ortsfesten Bereichen (30, 46) der Formaschine laufen.
Formmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Laserlichtbündel (38, 40) zwischen zwei gegenüber dem Maschinenständer ortsfesten Bereichen (30, 46) der Maschine in einem Winkel zueinander verlaufen.
Formmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Führung (6, 36) der Maschine ein Laserlichtbündel (16, 18, 20, 22, 38, 40) zugeordnet ist.
Formmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängervorrichtung mit einer Anzeigevorrichtung zusammenwirkt, mit der Informationen über die Entfernung der beiden Bereiche der Maschine angezeigt werden können.
Formmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Empfängervorrichtung mit einer Prozessorschaltung (64) und diese mit einer Digitalanzeigevorrichtung (66) zusammenwirkt.
Formmaschine nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit der Prozessorschaltung (64) zusammenwirkende Datenverarbeitungseinrichtung (68), insbesondere PC, zum Verarbeiten der Informationen über die Entfernung der beiden Bereiche der Maschine.
Formmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß über die Datenverarbeitungseinrichtung (68) ein Vergleich der gewonnenen Entfernungsinformationen durchführt werden kann.
Formmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (68) ihrerseits mit der Steuerung (74) der Formmaschine derart zusammenwirkt, daß bei Überschreiten gewisser Sollgrenzen beim Vergleich der Entfernungsinformationen die Maschine gestoppt wird.
Formmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (68) ihrerseits mit der Steuerung (74) der Formmaschine derart zusammenwirkt, daß beim Überschreiten gewisser Sollgrenzen beim Vergleich der Entfernungsinformationen Steuerfunktionen durchgeführt werden, die zu einer Unterschreitung der Sollgrenzen führen.
Formmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung (68) mit der Steuerung (74) der Maschine derart zusammenwirkt, daß während des Betriebs der Maschine eine Nachregelung durchführbar ist.