DE19716777C2

DE19716777C2 - Verfahren zum Betreiben eines Handhabungsgerätes an einer Kunststoffverarbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE19716777C2
Application number: DE1997116777
Authority: DE
Inventors: Edward Kaus; Hans-Joachim Henze
Original assignee: Battenfeld GmbH
Current assignee: Adcuram Maschinenbauholding 80333 Muenchen De GmbH
Priority date: 1997-04-22
Filing date: 1997-04-22
Publication date: 2000-02-17
Anticipated expiration: 2017-04-23
Also published as: DE19716777A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Handhabungs gerätes an einer Kunststoffverarbeitungsmaschine, insbesondere an einer Spritzgießmaschine.

Ein Verfahren dieser Art ist aus der DE 41 10 948 C2 bekannt. Um bei der Herstellung von Kunststoffteilen im Spritzgießverfahren Zykluszeit einzusparen, beginnt die Entformung des fertig gespritzen Formteils mittels eines Roboters nicht erst bei vollständiger Öffnung des Werk zeugs, sondern der Roboter taucht bereits in den Werkzeugbereich ein, sobald das Werkzeug genügend geöffnet ist.

Weiterhin ist ein ähnliches Verfahren aus der DE 40 03 372 C1 bekannt. Ziel ist es dort, über zwei Sensoren die Schließgeschwindigkeit des Werkzeuges zu ermitteln und nur wenn diese einen vorgegebenen Wert erreicht, den Eintritt des Roboters freizugeben.

Bei den vorbekannten Verfahren ist vorgesehen, daß - wie bei der ge genständlichen Erfindung - der Robotergreifarm bereits möglichst früh zeitig in den Werkzeugbereich eintaucht, wobei zwischen der Bewegung des Werkzeugs und der Bewegung des Robotergreifarms ein funktiona ler Zusammenhang vorgegeben ist. Um die vorgegebene Relation zwi schen den beiden Bewegungen kann ein Toleranzband definiert werden. Wird - was im Betrieb jeweils durch Sensorelemente festgestellt wird - das Toleranzband verlassen, findet eine Nachregelung des Handha bungsautomaten statt, d. h. wenn z. B. aufgrund einer Störung des Be triebs der Spritzgießmaschine der gewünschte Funktionszusammenhang zwischen der Bewegung von Werkzeug und Roboter nicht mehr gegeben ist, regelt die Steuerung des Roboters automatisch den Greifarm nach, so daß die Störung ohne Folgen auf den Entformvorgang bleibt. Lediglich wenn die Nachregelung infolge einer gravierenden Störung nicht mehr möglich ist, ist dort vorgesehen, daß eine Notabschaltung der Spritz gießmaschine und des Handhabungsautomaten stattfindet.

Die vorbekannte Verfahrensweise hat den Vorteil, daß im Rahmen ge wisser, eher geringfügiger Störungen des Spritzgießprozesses eine Nach regelung des Roboters erfolgt und damit über weite Strecken hinweg ein ordnungsgemäßer Herstellungsprozess gewährleistet wird. Gleichzeitig geht mit dieser Vorgehensweise aber auch der Nachteil einher, daß ein sehr aufwendiges und damit teures System erforderlich ist: Es muß eine Regelungseinheit vorgesehen werden, die nach Vorgabe des funktiona len Zusammenhangs zwischen Werkzeug- und Roboterbewegung die jeweiligen Bewegungen überwacht und bei Verlassen des vorgegebenen Toleranzbandes eine eigenständige Nachregelung vornimmt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu grunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit dem es möglich ist, einen möglichst kurzen Spritzgießzyklus mit entsprechend schneller Entformung des fertigen Teils aus der Spritzgießmaschine zu gewährleisten, ohne daß eine aufwendige und damit teure apparative Ausstattung notwendig ist.

Die Lösung der Aufgabe wird durch ein Verfahren erreicht,

- bei dem fertig hergestellte Artikel (3) aus dem Werkzeugbe reich der Maschine (2) mit einem Handhabungsgerät (1) ent nommen werden,
- wobei die Maschine (2) für das Öffnen und Schließen des Werkzeugs (4) einen von einer ersten Steuerung (5) beauf schlagten Antrieb (6) aufweist,
- wobei das Handhabungsgerät (1) für die Entnahme des Arti kels (3) einen von einer zweiten Steuerung (7) beaufschlagten Antrieb (8) aufweist,
- wobei sowohl der Weg des Werkzeugs und/oder die Geschwin digkeit des Werkzeugs als auch der Weg und/oder die Ge schwindigkeit des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) von Sensoren (10) registriert werden,
- wobei beim Öffnen des Werkzeugs (4) in Abhängigkeit vom Werkzeugöffnungsweg und/oder der Werkzeugöffnungsge schwindigkeit der Weg und/oder die Geschwindigkeit des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) funktional vorgegeben wird,
- wobei beim Schließen des Werkzeugs (4) in Abhängigkeit vom Weg und/oder der Geschwindigkeit des den Artikel (3) greifen den Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) der Werkzeugschließ weg und/oder die Werkzeugschließgeschwindigkeit funktional vorgegeben wird,
- wobei unter Verzicht auf eine Regelung des Weges und/oder der Geschwindigkeit des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) in Abhängigkeit vom Werkzeugweg und/oder der Werkzeuggeschwindigkeit oder umgekehrt durch die erste (5) und/oder zweite (7) Steuerung eine permanente Beobachtung des Wegs und/oder Geschwindigkeit des Werk zeugs (4) und des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) durchgeführt wird,
- wobei eine permanente Prüfung in der ersten (5) und/oder zweiten (7) Steuerung vorgenommen wird, ob sich der Weg und/oder die Geschwindigkeit des Werkzeugs (4) und des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) re lativ zueinander innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs und damit außerhalb eines unzulässigen Bereichs (11) befinden, und
- wobei beim Öffnen des Werkzeugs (4) die Bewegung des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) un terbrochen wird, sobald das vorgegebene Toleranzband verlas sen und damit der unzulässige Bereich (11) erreicht wird,
oder
- beim Schließen des Werkzeugs (4) die Bewegung des Werk zeugs (4) unterbrochen wird, sobald das vorgegebene Toleranz band verlassen und damit der unzulässige Bereich (11) erreicht wird.

Bei dieser Lösung wird also bewußt auf eine Nachregelung von Roboter bzw. Werkzeug verzichtet, auch wenn der zulässige Bereich, innerhalb dem sich das Verhältnis der Bewegungen von Werkzeug und Roboter bewegen darf, unzulässigerweise - z. B. infolge einer Funktionsstörung des Spritzgießprozesses - verlassen wird. Statt dessen ist vorgesehen, daß die Bewegung des Roboters bzw. des Werkzeugs in einem solchen Falle unterbrochen wird, bis sich das vorgegebene Verhältnis der Bewe gungen oder Geschwindigkeiten wieder im zulässigen Bereich befindet.

Vorteilhafterweise wird es damit möglich, eine sehr einfach aufgebaute Spritzgießanlage mit Entformroboter zu schaffen, bei der der Aufwand an Regelungshard- und -software gering bleibt. Weiterhin ist die Anlage betriebssicherer, da keine kompliziert arbeitenden Elemen te (Regelungssysteme), die auch immer störanfällig sind, erforderlich sind.

Fortbildungsgemäß ist vorgesehen, daß beim Öffnen des Werkzeugs (4) Auswerferelemente bereits vor der vollständigen Öffnung des Werk zeugs betätigt werden. Weiterhin kann vorgesehen werden, daß bei der Öffnung des Werkzeugs Kernzugelemente bereits vor der vollständigen Öffnung des Werkzeugs betätigt werden. Schließlich ist angedacht, daß beim Schließen des Werkzeugs erst nach Beginn der Schließbewegung das Einlegen von Einlegeteilen in das Werkzeug (4) mittels eines Hand habungsgeräts abgeschlossen wird. In diesen Fällen wird also derselbe Grundgedanke, wie er für die Entformung des Teils mittels des Roboters gilt, auch für die Auswerfer, die Kernzüge und die Plazierung der Einle geteile angewendet: Diese Funktionen finden nicht erst bei vollständig geöffnetem Werkzeug statt, sondern laufen bereits an, wenn die Öff nungsbewegung begonnen hat und erster Raum für die Ausführung der genannten Funktionen gegeben ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figur zeigt schematisch ein Werkzeug einer Spritzgießmaschine und einen Roboter zur Entformung eines fertigen Formteils.

Von einer Kunststoffverarbeitungsmaschine 2 - im gegebenen Falle ei ner Spritzgießmaschine - ist das zweiteilige Werkzeug 4 sowie der Werkzeugantrieb 6 zu sehen. Das eine Teil des Werkzeugs 4 ist auf einer festen Werkzeugaufspannplatte angeordnet und daher ortsfest (rechter Werkzeugteil). Das andere Teil ist relativ zum ersten bewegbar, wodurch sich das Werkzeug 4 öffnen und schließen kann. Das Werkzeug 4 ist in der Figur in einer teilgeöffneten Position zu sehen, d. h. der Öffnungs vorgang (in Richtung der Koordinate x) hat bereits begonnen, er ist je doch noch nicht abgeschlossen, so daß sich das Werkzeug gerade in sei ner Öffnungsbewegung befindet (s. Koordinate x und deren zeitliche Ab leitung (Geschwindigkeit)).

Im Werkzeug 4 befindet sich der zu entformende Artikel 3, der aus dem Werkzeug zu entnehmen ist. Hierfür ist ein Handhabungsgerät 1 vorge sehen, das einen Greifteil 9 aufweist. Dieses Teil 9 kann relativ zum Werkzeug 4 bewegt werden, nämlich in Richtung y.

Die Bewegung (x) des Werkzeugs 4 wird über den Werkzeugantrieb 6 von einer ersten Steuerung 5 bewerkstelligt. Für die Bewegung (y) des Robotergreifers 9 ist ein Antrieb 8 verantwortlich, der von einer zweiten Steuerung 7 betrieben wird. Die Aufteilung in zwei Steuereinheiten, die in jedem Falle miteinander Daten austauschen können, ist willkürlich; natürlich können beide Steuerungen 5 und 7 in eine Einheit zusammen gefaßt sein.

Von den Steuerungen 5 bzw. 7 werden die Bewegungen und ggf. auch die Geschwindigkeiten (x, y und deren zeitliche Ableitungen) registriert, weshalb Wegaufnehmer und ggf. Geschwindigkeitsaufnehmer 10 so wohl am Werkzeugantrieb 6 als auch am Antrieb des Roboters angeord net sind.

Um die Zykluszeit des Herstellungsprozesses inclusive Entformung möglichst kurz zu halten, fährt der Greifer 9 bereits vor der vollständi gen Öffnung des Werkzeugs 4 in den Werkzeugbereich ein (s. Figur), um so früh wie möglich mit der Entformung beginnen zu können. Aller dings muß gewährleistet sein, daß keine Kollision zwischen Handha bungsgerät, insbesondere dem Greifer 9, und dem Werkzeug 4 stattfin det. Deshalb ist um das Werkzeug 4 herum ein räumlicher Ausdeh nungsbereich vorgegeben, in den der Greifer 9 nicht gelangen darf; es handelt sich dabei um einen unzulässigen Bereich 11 (schraffierter Be reich in der Figur), der als "Sicherheitsabstand" einzuhalten ist. Aufgrund des unzulässigen Bereichs 11 ergibt sich für den Greifer 9 ein entsprechender zulässiger Bereich (das Komplement zu 11), in dem sich der Greifer 9 aufhalten darf. Aufgrund dessen kann eine Beziehung zwi schen der Werkzeugbewegung x und der Bewegung des Greifers y vor gegeben werden, die einem zulässigen Betrieb entspricht. Diese Bezie hung wird in der oder den Steuerungen 5 und 7 hinterlegt. über die Sen soren 10 kann die Steuerung zu jedem Zeitpunkt feststellen, ob sich der Greifer 9 bei einer aktuellen Werkzeugposition x im zulässigen Bereich befindet. Typischerweise findet eine solche Überprüfung alle 10 bis 20 ms statt.

Hat sich aufgrund einer Betriebsstörung oder aufgrund eines anderen Er eignisses während der Öffnung das Werkzeug 4 nicht so schnell geöff net, wie es der vorgegebenen Beziehung zwischen x und y entspricht, registriert das die Steuerung nach Auswertung der aktuellen Positionen x und y. Damit beim Werkzeugöffnen der Greifer 9 nicht in den unzuläs sigen Bereich 11 hineinfährt, nimmt die Steuerung 5 bzw. 7 nunmehr eine Unterbrechung der Bewegung des Greifers 9 vor, so daß dies ver hindert wird. Entsprechend wird beim Schließen des Werkzeugs 4 die Werkzeugschließbewegung unterbrochen, sobald die erlaubte Toleranz verlassen wird.

Aufgrund der hohen Abtastrate wird eine Kollision zwischen Werkzeug 4 und Greifer 9 wirksam verhindert, obwohl keinerlei Regelungssystem vorgesehen ist, das versuchen würde, den Greifer in seinen zulässigen Bereich zurückzuregeln. Die erläuterte Anlage ist daher im Vergleich mit den aus dem Stand der Technik bekannten Anlagen kostengünstiger. Die erfindungsgemäße Anlage arbeitet insofern lediglich im Master- Slave-Betrieb, der für die gewünschte Aufgabe jedoch völlig ausreicht.

Bezugszeichenliste

1

Handhabungsgerät

2

Kunststoffverarbeitungsmaschine

3

Artikel

4

Werkzeug der Maschine

5

erste Steuerung

6

Werkzeugantrieb

7

zweite Steuerung

8

Antrieb des Handhabungsgeräts

9

greifender Teil des Handhabungsgeräts

10

Sensoren

11

unzulässiger Bereich für die Position

Claims

1. Verfahren zum Betreiben eines Handhabungsgerätes (1) an einer Kunststoffverarbeitungsmaschine (2), insbesondere an einer Spritzgießmaschine,

1. bei dem fertig hergestellte Artikel (3) aus dem Werkzeugbe reich der Maschine (2) mit einem Handhabungsgerät (1) ent nommen werden,
2. wobei die Maschine (2) für das Öffnen und Schließen des Werkzeugs (4) einen von einer ersten Steuerung (5) beauf schlagten Antrieb (6) aufweist,
3. wobei das Handhabungsgerät (1) für die Entnahme des Arti kels (3) einen von einer zweiten Steuerung (7) beaufschlagten Antrieb (8) aufweist,
4. wobei sowohl der Weg des Werkzeugs und/oder die Geschwin digkeit des Werkzeugs als auch der Weg und/oder die Ge schwindigkeit des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) von Sensoren (10) registriert werden,
5. wobei beim Öffnen des Werkzeugs (4) in Abhängigkeit vom Werkzeugöffnungweg und/oder der Werkzeugöffnungsge schwindigkeit der Weg und/oder die Geschwindigkeit des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) funktional vorgegeben wird,
6. wobei beim Schließen des Werkzeugs (4) in Abhängigkeit vom Weg und/oder der Geschwindigkeit des den Artikel (3) greifen den Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) der Werkzeugschließ weg und/oder die Werkzeugschließgeschwindigkeit funktional vorgegeben wird,
7. wobei unter Verzicht auf eine Regelung des Weges und/oder der Geschwindigkeit des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) in Abhängigkeit vom Werkzeugweg und/oder der Werkzeuggeschwindigkeit oder umgekehrt durch die erste (5) und/oder zweite (7) Steuerung eine permanente Beobachtung des Wegs und/oder Geschwindigkeit des Werk zeugs (4) und des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) durchgeführt wird,
8. wobei eine permanente Prüfung in der ersten (5) und/oder zweiten (7) Steuerung vorgenommen wird, ob sich der Weg und/oder die Geschwindigkeit des Werkzeugs (4) und des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) re lativ zueinander innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs und damit außerhalb eines unzulässigen Bereichs (11) befinden, und
9. wobei beim Öffnen des Werkzeugs (4) die Bewegung des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) un terbrochen wird, sobald das vorgegebene Toleranzband verlas sen und damit der unzulässige Bereich (11) erreicht wird,

oder

1. beim Schließen des Werkzeugs (4) die Bewegung des Werk zeugs (4) unterbrochen wird, sobald das vorgegebene Toleranz band verlassen und damit der unzulässige Bereich (11) erreicht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Öffnen des Werkzeugs (4) Auswerferelemente bereits vor der voll ständigen Öffnung des Werkzeugs betätigt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Öffnung des Werkzeugs Kernzugelemente bereits vor der voll ständigen Öffnung des Werkzeugs betätigt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schließen des Werkzeugs erst nach Beginn der Schließbewegung das Einlegen von Einlegeteilen in das Werkzeug (4) mittels eines Handhabungsgeräts abgeschlossen wird.