DE19958790C2 - Maschine zur Herstellung von Teilen aus Kunststoff oder Gummi - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zur Herstellung von Teilen aus Kunststoff oder Gummi, wie eine Spritzgießmaschine, eine Extrusions- oder Blasformma­ schine nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Derzeit erfolgt die Verkabelung von Thermoelementen in Maschinen zur Herstellung von Teilen aus Kunst­ stoff oder Gummi, wie Spritzguß-, Extrusions- oder Blasformmaschinen zu einer Regelvorrichtung, die ab­ hängig von den Werten der Thermoelemente entsprechen­ de Heizelemente in den Maschinen regelt. Die Steck­ verbindung der Thermoelemente ist nach den EUROMAP- Richtlinien. Diese EUROMAP-Richtlinien umfassen elek­ trische Schnittstellen und weisen entsprechende Steckverbindungen auf, die beispielsweise EUROMAP 14 genannt werden. Eine solche EUROMAP-14-Steckverbin­ dung ist an den Maschinen angebracht. Im Stand der Technik sind sogenannte zentrale und dezentrale Lö­ sungen bekannt. Bei der zentralen Lösung werden die Thermoelemente, die üblicherweise aus Eisenkonstantan (FeCuNi) bestehen mittels Ausgleichsleitungen auf die an z. B. eine Spritzgießmaschine angeordneten speziel­ len genormten Steckverbindung (EUROMAP 14) geführt. Von dem genormten speziellen Steckverbinder gehen Ausgleichsleitungen zu einer in einem entfernt lie­ genden Schaltschrank vorgesehenen Reglerkarte, die sowohl das Eingangsmodul, das die Temperatur- Istwerterfassung enthält, als auch die eigentliche Regeleinheit aufweist. Die Regeleinheit steuert im Schaltschrank vorhandene Leistungsschalter an, die wiederum über entsprechende Schnittstellen die Hei­ zungselemente der Spritzgießmaschine ansteuern. Diese zentrale Lösung weist den Nachteil auf, daß zwischen genormter spezieller Steckverbindung und dem Schalt­ schrank mit der Regelvorrichtung Ausgleichsleitungen über einen langen Weg vorgesehen sein müssen, die da­ für sorgen, daß die Spannungswerte der Thermoelemente nicht verfälscht werden. Solche Ausgangsleitungen, die ebenfalls aus einem Material entsprechend den Thermoelementen vorgesehen sein müssen, sind teuer, so daß nach anderen Lösungen gesucht wurde.

Um die oben beschriebene zentrale Lösung zu umgehen, wurde eine dezentrale Lösung vorgeschlagen, bei der die Thermoelemente einzeln auf die spezielle genormte Steckverbindung (EUROMAP 14) verdrahtet werden. Wei­ terhin ist für eine bestimmte Anzahl von Thermoele­ menten jeweils eine dezentrale Temperaturregelkarte, die die Thermoelementerfassung, einen internen Regler und Ausgänge für die Leistungsansteuerung enthält, in einem gekapselten Gehäuse direkt an der Spritzgießma­ schine angebracht. Die Verdrahtung in Form von Aus­ gangsleitungen von der Steckverbindung für die Thermoelemente zu der Reglerkarte ist somit nicht mehr so lang. Von der Reglerkarte gehen Steuerleistungen zu den Leistungselementen im Schaltschrank, die wiederum über eine Leistungsverdrahtung die entsprechenden Heizelemente ansteuern.

Auch die dezentrale Lösung hat eine Mehrzahl von Nachteilen. Die Reglerkarten müssen an einem zusätz­ lichen genormten Gehäuse untergebracht werden, wobei aufgrund der Größe der Reglerkarten diese ein größe­ res Gehäuse, das darüber hinaus noch gekapselt sein muß, verlangen. Dadurch entsteht ein zusätzlicher Platzbedarf. Diese Gehäuse sollten möglichst nahe am EUROMAP-Stecker untergebracht werden, die scheitert aber meist aus Platzgründen und darüber hinaus werden zusätzliche Kosten verursacht. Ein weiterer Nachteil besteht im zusätzlichen Verdrahtungsaufwand für die Leistungselemente. Die Leistungsausgänge sind auf der Reglerkarte implementiert und müssen konventionell auf die örtlich entfernten, d. h. im Schaltschrank be­ findlichen Leistungselemente verdrahtet werden. Ins­ besondere wenn internationale Vorschriften eingehal­ ten werden müssen, ist es für den Maschinenhersteller fast unmöglich, einen modularen Aufbau der Leistungs­ elemente durchzuführen. Daher verbleiben die Lei­ stungselemente meistens im Schaltschrank.

Die in Rede stehenden Maschinen weisen auch digitale Ausgänge, bzw. von einer Steuerung gesehene Eingänge beispielsweise von Grenzschaltern oder Näherungs­ schaltern auf. Auch diese Eingänge müssen mit der Steuerung verbunden werden, die abhängig von den Si­ gnalen an den digitalen Eingängen die Funktion der Maschine steuert. Dazu sind die maschinenseitigen di­ gitalen Ausgänge gleichfalls mit einer speziellen ge­ normten Steckverbindung (EUROMAP 13) versehen, die an der Maschine angebracht ist. Wenn mehr digitale Aus­ gänge als Pins auf der Steckverbindung vorhanden sind, werden mehrere Steckverbindungen vorgesehen. Auch hier muß eine Mehrzahl von Leitungen an die ent­ fernt liegende, z. B. im Schaltschrank, speicherpro­ grammierbare Steuerung geleitet werden, was aufwendig kostenintensiv ist.

Aus dem deutschen Patent 691 21 373 ist eine Prozeß­ steuervorrichtung bekannt, die eine Vielzahl von E/A Modulen unterschiedlicher Typen anführt. Jedes E/A Modul ist mit einem von einer Vielzahl von Verbindern innerhalb der Steuervorrichtung lösbar verbunden. Die Verbinder sind jeweils identisch, so daß jedes E/A Modul ungeachtet des Typs in jeden Verbinder einge­ setzt werden kann.

Die DE 37 10 605 beschreibt eine Steueranlage für ei­ ne Spritzgießmaschine mit einem peripheren Gerät, wo­ bei die Spritzgießmaschine und das Gerät jeweils eine Steuereinheit aufweisen, die einen Datenaustausch hinsichtlich der Gießeinstellung und Gießbedingungen gestatten.

DE 196 39 212 offenbart einen Sensor-Aktuator- Interfacebaustein zur seriellen Datenübertragung zwi­ schen einer Maschinensteuerung und durch diese zu steuernde Verbraucher mit einem mit der Maschinen­ steuerung über einen Bus verbundenen Slave Chip. Der Slave Chip ist mit einer Steuerwerk-Schnittstellen­ baueinheit zum Informationsaustausch verbunden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für Maschinen zur Herstellung von Teilen aus Kunststoff oder Gummi mit Thermoelementen und einer Regelung für Heizelemente ein dezentrales Eingangs/Ausgangssystem zu finden, das keinen zusätzlichen Platzbedarf und Konstruktionsaufwand benötigt, wobei zur Kostenein­ sparung der Verdrahtungsaufwand minimiert werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnah­ men sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesse­ rungen möglich.

Dadurch, daß ein Teil der Funktionseinheiten der Re­ gelvorrichtung, nämlich die Temperatur-Istwerterfas­ sung mit Linearisierung und Kaltstellen-Kompensation sowie ein Feldbusanschluß als Elektronikeinheit in dem Stecker der an der Maschine angebrachten Steck­ verbindung aufgenommen ist, ist kein zusätzlicher Platzbedarf für eine dezentrale Lösung notwendig, ebenso wird kein weiterer Konstruktionsaufwand ver­ langt. Dadurch, daß der Feldbusanschluß in der Elek­ tronikeinheit vorhanden ist, kann direkt ein Feldbus angeschlossen werden, so daß der Verdrahtungsaufwand minimiert wird und somit Kosten eingespart werden. Durch den Feldbusanschluß wird weiterhin sicherge­ stellt, daß eine herstellerunabhängige Anbindung an das jeweilige Regelsystem gewährleistet wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt schematisch den Aufbau einer Spritzgießmaschine mit Steuerung/Regelung der Heizung abhängig von Tempera­ tursensoren.

In der Figur ist mit 1 eine Spritzgießmaschine be­ zeichnet, die mit einer Schneckenheizung, bestehend aus einer Mehrzahl von Heizbändern H1 . . . H8 versehen ist. Im Bereich der Schnecke sind Temperatursensoren vorgesehen, die im vorliegenden Fall als Thermoele­ mente Th1 . . . Th8 ausgebildet sind. Die Thermoelemen­ te Th1 . . . Th8 sind über Ausgleichsleitungen 2 mit einer Steckverbindung 3 verbunden, die in bekannter Weise aus zwei ineinander steckbaren Teilen besteht. Bei der Steckverbindung handelt es sich um eine spe­ zielle genormte Steckverbindung (EUROMAP 14), die an die Anforderungen von Spritzgießmaschinen und der­ gleichen Maschinen angepaßt sind. In einem Teil der Steckverbindung 3 ist eine Elektronikeinheit 4 aufge­ nommen, die u. a. eine Istwerterfassung der Temperatur aus den von den Thermoelementen Th1 . . . Th8 geliefer­ ten Spannung sowie einen Feldbusanschluß, z. B. für einen CAN-Bus aufweist. Die Elektronikeinheit umfaßt beispielsweise einen ASIC, einen Mikroprozessor sowie eine Spannungsversorgung, wobei eine Meßwertumwand­ lung von analogen Signalen zu digitalen Werten vom ASIC vorgenommen wird und der Mikroprozessor den ASIC ansteuert und die Berechnung, Linearisierung, Kalt­ stellenkompensation und die Weitergabe an den Feldbuscontroller durchführt.

Die Steckverbindung geht auf einen Feldbus 5, der zu einem Schaltschrank 6 führt. Der Schaltschrank ent­ hält eine Regeleinheit, die wiederum in einer spei­ cherprogrammierbaren Steuerung 7 enthalten sein kann. Der Feldbus 5 ist über eine Steckereinheit 8, die entweder direkt am Schaltschrank 6 oder an der Steue­ rung 7 angebracht ist mit der Steuerung 7 verbunden, wobei in erstem Fall zwischen Steckereinheit 8 und Steuerung noch eine Feldbusverbindung 9 vorgesehen ist. Die Steuerung 7 bzw. die darin enthaltene Reg­ lerbaugruppe wertet die Temperaturen bzw. deren nor­ mierte Werte aus und liefert über die Leistungsaus­ gänge LA an Leistungsschalter LS1 . . . LS8 entspre­ chende Steuersignale. Die Leistungsschalter LS1 . . . LS8 sind wiederum über eine Steckereinheit 10 mit ei­ ner Leistungsverdrahtung 11 verbunden, die über eine an der Spritzgießmaschine 1 angeordneten dritten Steckereinheit 12 und über entsprechende Verbindungs­ leitungen 13 mit den Heizbändern H1 . . . H8 verbunden sind. Somit werden die Heizbänder H1 . . . H8 in ihrer Heizleistung abhängig von den Signalen der Thermoele­ mente Th1 . . . Th8 geregelt bzw. gesteuert.

Wenn weitere Thermoelemente vorgesehen sind, sind in entsprechender Weise weitere spezielle genormte Steckverbindungen 3 (EUROMAP 14) vorgesehen, die die Elektronikeinheit 4 umfassen. Die Feldbusanschlüsse dieser weiteren Elektronikeinheiten 4 sind dann mit dem einen dargestellten Anschluß des Feldbusses 5 verbunden oder der Feldbus 5 wird zu allen Elektroni­ keinheiten durchgeschleift, wodurch die Signale aller Thermoelemente an die Steuerung 7 geliefert werden, die wiederum weitere Heizbänder über weitere Lei­ stungsschalter ansteuert.

Die Maschine kann zusätzliche digitale Ausgänge um­ fassen, von denen gleichfalls mehrere Ausgänge ka­ nalähnlich auf einen weiteren speziellen genormten Stecker bzw. auf eine Steckverbindung (EUROMAP 13) geschaltet sein können, der bzw. die an der Maschine 1 angebracht sind. Diese digitalen Ausgänge, bzw. steuerungsseitig gesehen, Eingänge sind mit Sensoren z. B. für Kernzüge, wie Grenzschaltern oder Näherungs­ schaltern verbunden, wobei die Kernzüge (Schieber und Riegel) abhängig von einer werkzeugspezifischen Rei­ henfolge geöffnet und geschlossen werden. Dazu wird von den Sensoren ihr Zustand erfaßt und an die Steue­ rung gegeben.

Auch dieses nicht dargestellte Steckergehäuse nimmt eine Elektronikeinheit oder Leiterplatte auf, die zu­ mindest eine Spannungsumwandlung der digitalen Signa­ le auf einen definierten digitalen Zustand, einen Feldbusanschluß umfasst. Auch sind ein Mikroprozessor und eine Netzversorgung vorgesehen. In analoger Wei­ se, wie oben beschrieben, ist das Steckergehäuse über einen weiteren Feldbus und entsprechenden Steckerein­ heiten mit der Regel/Steuereinheit 7 verbunden, die über entsprechende Leistungsschalter weitere Funktio­ nen der Maschine abhängig von den Signalen am digita­ len Ausgang steuert/regelt, beispielsweise im Falle der Kernzüge deren Öffnungs/Schließzustand.

Auch für die digitalen Aus- bzw. Eingänge können meh­ rere "Kanäle" vorgesehen sein, d. h. es können mehr digitale Eingänge vorgesehen sein als für eine Stec­ kerbelegung möglich ist und in diesem Fall sind meh­ rere Steckeranordnungen an der Maschine angebracht, die jeweils mit einer Mehrzahl von digitalen Aus/Eingängen verbunden sind. Auch diese Steckerverbindungen enthalten eine Elektronikeinheit zumindest mit einem Feldbusanschluß, wobei alle digitalen Ein­ gänge dann auf einen Feldbus geschaltet werden.

Zumindest die Elektronikeinheit 4 der Steckerverbin­ dung 3 entsprechend der Figur, die die Istwerterfas­ sung der Temperatur als analoge Verarbeitung der ge­ lieferten Spannungswerte aufweist, kann als Hybrid­ schaltung ausgebildet sein und gegebenenfalls kunden­ spezifische zusätzliche Funktionselemente enthalten.

Claims (8)

1. Maschine zur Herstellung von Teilen aus Kunst­ stoff oder Gummi, mit mehreren Temperatursenso­ ren, einer Heizvorrichtung und einer Re­ gel/Steuervorrichtung zur Regelung der Tempera­ tur der Heizvorrichtung abhängig von den Signa­ len der Temperatursensoren und mit einer An­ schlußeinrichtung zum Verbinden der Temperatur­ sensoren, der Regel/Steuervorrichtung und der Heizvorrichtung, wobei die Anschlußeinrichtung zumindest teilweise genormte spezielle Steckver­ bindungen aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Regel/Steuervorrichtung (7) in minde­ stens eine erste und eine zweite Funktionsein­ heiten aufgeteilt ist, von denen die erste eine Temperatur-Istwerterfassung vornimmt und die zweite als Regel/Steuereinheit die Rege­ lung/Steuerung und Ausgabe der Ansteuersignale für die Heizvorrichtung (H1 . . . H8) übernimmt
und daß die an die Temperatursensoren (Th1 . . . Th8) angeschlossene Steckverbindung (3) die er­ ste Funktionseinheit bildende Elektronikeinheit (4) aufnimmt, die neben der Temperatur- Istwerterfassung einen Feldbusanschluß aufweist
und daß die Elektronikeinheit (4) über einen Feldbus (5) an die entfernt liegende Re­ gel/Steuereinheit (7) angeschlossen ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Temperatur-Istwerterfassung die Si­ gnale der als Thermoelemente ausgebildeten Temperatursensoren (Th1 . . . Th8) erfaßt, lineari­ siert und eine Kompensation vornimmt.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Elektronikeinheit (4) als Hybridschaltung ausgebildet ist.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Re­ gel/Steuereinheit (7) mit Leistungsschaltern (LS1 . . . LS8) verbunden ist, die ihrerseits die Heizvorrichtung (H1 . . . H8) ansteuern.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Re­ gel/Steuereinheit eine speicherprogrammierbare Steuerung ist.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß digitale Ausgänge von weiteren Sensoren an der Maschine vorgesehen sind, die an mindestens eine weitere genormte Steckverbindung geführt sind, wobei in dem Stec­ kergehäuse mindestens ein Feldbusanschluß aufge­ nommen ist, der mit dem Feldbus zum Anschluß an die Regel/Steuereinheit verbunden ist, wobei die Regel/Steuereinheit weitere Funktionen der Ma­ schine abhängig von den Signalen an den digita­ len Ausgängen steuert/regelt.

7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Mehrzahl von digitalen Ausgängen jeweils an eine Mehrzahl von weiteren Steckver­ bindungen angeschlossen ist, wobei alle Feld­ busanschlüsse auf einen gemeinsamen Feldbus ge­ schaltet sind.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 3 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Hybridschaltung einen ASIC, einen Mikroprozessor und eine Netz­ versorgung umfasst, wobei der ASIC eine Ana­ log/Digitalwandlung der Temperatursignale vor­ nimmt.