DE3913584A1

DE3913584A1 - Verfahren und anordnung zur ueberwachung des spritzvorgangs bei spritzpistolen

Info

Publication number: DE3913584A1
Application number: DE19893913584
Authority: DE
Inventors: Walter Westenberger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-04-25
Filing date: 1989-04-25
Publication date: 1990-10-31

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung des Spritzvorganges mindestens einer Spritzpistole, die eine Kammer für Spritzgut enthält, das während eines Spritzvorganges unter Druck aus der Kammer ausgestoßen und in Pausen zwischen Spritzvorgängen in die Kammer eingefüllt wird, wobei der jewei lige Spritzvorgang durch ein Steuersignal für einen Druckver stärker eingeleitet wird, und auf eine Anordnung zur Durchfüh rung des Verfahrens.

Es ist eine Hochdruckpistole zum Spritzen bekannt, die ein Ge häuse mit einer Vorratskammer enthält, in die unter Druck ein Stößel einschiebbar ist, der nach Wegfall des Drucks unter Fe dervorspannung in seine Ruhelage außerhalb der Vorratskammer zurückkehrt. Die Vorratskammer wird mit Spritzgut aus einem Niederdruckbehälter gefüllt. Danach wird der Stößel unter Druck in die Vorratskammer bewegt. Hierdurch entsteht in der Vorrats kammer ein hoher Druck, der das Spritzgut aus einer Spritzdüse ausstößt. Der Stößel wird von einem Druckluftmotor angetrieben, der durch ein Dreiwegeventil gesteuert wird (DE-PS 22 04 942).

Bekannt ist eine Vorrichtung zur Funktionsüberwachung einer Hochdruck-Dosier-Spritzvorrichtung, deren Vorratskammer mit einem Drucksensor verbunden ist, der an eine Auswerte- und Anzeigevorrichtung angeschlossen ist. Die Hochdruck-Dosier-Spritz vorrichtung enthält eine Druckluft-Kolben-Zylinder-Ein richtung mit einem in die Vorratskammer verschiebbaren Stößel sowie eine Ventileinrichtung. Die Druckluft-Kolben-Zylinder-Ein richtung weist mindestens einen Endlagensensor auf, der mit der Auswerte- und Anzeigenvorrichtung verbunden ist. Die Auswerte- und Anzeigevorrichtung enthält Speicher, die zu Beginn eines Spritzvorganges gesetzt und nur dann während bzw. am Ende des Spritzvorganges zurückgesetzt werden, wenn ein vorgegebener Druckschwellenwert überschritten bzw. der Endla gensensor die Endlage der Druckluft-Kolben-Zylindereinheit feststellt. Sind diese Bedingungen nicht erfüllt, wird eine Fehlermeldung erzeugt (DE-OS 37 38 714). Bei der Vorrichtung ist ein in die Spritzvorrichtung eingebauter Endlagensensor erforderlich, wodurch der Aufbau der Spritzvorrichtung aufwen diger wird.

Ein Sprüh- bzw. Spritzvorgang liefert nur dann ein einwandfreies Ergebnis, wenn das Spritzgut mit ausreichend hohem Druck ausgestoßen wird. Der Druck in der Spritzkammer hängt von einer Reihe von Faktoren ab, von denen einige nur umständlich und zeitraubend an der Spritzpistole überprüft werden können. Zu diesen Faktoren gehört auch die richtige Zusammensetzung des Spritzgutes bzw. dessen Fließverhalten und die einwandfreie Arbeitsweise des Druckerzeugers. Die regelmäßige Prüfung bzw. Wartung der Spritzpistole und der diese speisenden Aggregate vermindert zwar die Gefahr von unsachgemäßen Spritzarbeiten, kann jedoch nicht gewährleisten, daß unsachgemäße Spritzarbeiten erkannt werden.

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrundeliegt, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem der Spritzvorgang mindestens einer Spritzpistole überwacht werden kann, die eine Kammer für Spritzgut enthält, das während eines Spritzvorganges unter Druck aus der Kammer ausgestoßen und in Pausen zwischen Spritzvorgängen in die Kammer eingefüllt wird, wobei der Spritz vorgang durch jeweils ein Steuersignal an einen Druckverstärker eingeleitet wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Druck in der Kammer der Spritzpistole gemessen und nach dem Einleiten des jeweiligen Spritzvorganges mit einem vorgegebenen Druck schwellenwert auf dessen Überschreiten innerhalb einer vorgege benen Zeitdauer verglichen wird und daß bei Nichterreichen des Druckschwellenwertes und bei einem über die vorgegebene Zeit dauer hinaus den Druckschwellenwert überschreitenden Druck eine Meldung erzeugt wird. Für ein einwandfreies Arbeiten der jeweiligen Spritzpistole muß der Druckschwellenwert überschritten werden, da sonst das Spritzgut nicht richtig versprüht wird. Kann der Druckschwellenwert nicht erreicht werden, dann liegt eine Störung entweder an der Spritzpistole oder an der Drucker zeugungseinrichtung vor. Steht ein zu hoher Druck für eine zu lange Zeit an, dann deutet dies ebenfalls auf eine Störung hin, da das Spritzgut nicht in einer für den einwandfreien Betrieb notwendigen Zeit die Kammer verlassen kann. Es hat sich gezeigt, daß durch den Vergleich des Drucks mit dem Druckschwellenwert und der Dauer der Druckschwellenwertüberschreitung mit der Zeitspanne die Mehrzahl der möglichen Störungen an der Spritzpi stole und den an diese angeschlossenen Aggregaten während eines Spritzvorganges festgestellt werden kann. Es lassen sich dann sofort Abhilfemaßnahmen treffen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird in den Pausen zwischen den Spritzvorgängen der Druck in der Kammer mit einem Druckmindestwert verglichen, bei dessen Unterschreiten eine Meldung erzeugt wird. Ein derartiger Druckmindestwert ist not wendig, damit die Kammer richtig gefüllt wird. Mit dieser Maß nahme lassen sich Störungen bereits vor einem Spritzvorgang feststellen.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß nach dem Unterschreiten des Druckschwellenwertes der Druck in der Kammer während einer weiteren vorgegebenen Zeitdauer auf das Überschreiten des Druckschwellenwertes geprüft wird und daß bei einem Überschreiten des Druckschwellenwertes innerhalb der weiteren Zeitdauer eine Meldung erzeugt wird. Nach dem Auftreten einer Phase mit hohem Druck muß der Druck in der Kammer für eine gewisse Zeit unter den Druckschwellenwert absinken, wenn der Spritzvorgang einwandfrei abgeschlossen werden soll. Ist dies nicht der Fall, dann ist eine Störung vor handen, die durch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen festgestellt und gemeldet wird.

Wenn nach dem Einleiten des Spritzvorganges mehrere kurzzeitige Überschreitungen mit dazwischen liegenden Unterschreitungen des Drucks in der Kammer in bezug auf den Druckschwellenwert auftreten, ist es günstig, die gesamte Dauer der Überschrei tungen mit der vorgegebenen Zeitdauer zu vergleichen. Dies kann z.B. durch Summenbildung der Dauern der Überschreitungen bzw. dadurch geschehen, daß eine Zeitmessung mit dem Über schreiten angestoßen und mit dem Unterschreiten und der Spei cherung des Meßwertes abgebrochen wird, von dem aus jeweils die Zeitmessung fortgesetzt wird.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist vorgesehen, daß beim Anstieg des Drucks in der Kammer über den Druckschwel lenwert eine erste Zeitmessung angestoßen wird, die eine maximal vorgegebene Dauer hat und beim Unterschreiten des Drucks unter den Druckschwellenwert vor Ablauf der Dauer unterbrochen wird, daß beim Unterschreiten des Drucks in der Kammer unter den Druckschwellenwert eine zweite Zeitmessung angestoßen wird, die eine maximal vorgegebene Dauer hat und bei Überschreiten des Drucks über den Druckschwellenwert vor Ablauf der Dauer un terbrochen wird, daß beim Einleiten eines Spritzvorganges eine dritte Zeitmessung mit einer maximal vorgegebenen Dauer angesto ßen wird und daß ein die maximale Dauer der ersten Zeitmessung übersteigendes Anstehen des über den Druckschwellenwert liegen den Drucks in der Kammer gemeldet wird oder keine Meldung erzeugt wird, wenn die maximale Dauer der zweiten Zeitmessung abgelaufen ist oder das Fehlen eines über den Druckschwellenwert liegenden Drucks gemeldet wird, wenn die erste Zeitmessung nicht ausgelöst wurde. In Abhängigkeit von derjenigen Zeitmessung, deren Dauer zuerst abgelaufen ist, lassen sich somit Fehler nach ihrer Art erkennen und aufschlüsseln.

Eine noch weitergehende Fehlaufschlüsselung ist durch Vergleich der ersten Zeitmessung mit einer Mindestzeitdauer für das Anste hen des Drucks über dem Druckschwellenwert möglich. Endet die zweite Zeitmessung mit ihrer maximalen Dauer zuerst und hat in diesem Augenblick die erste Zeitmessung die Mindestzeitdauer nicht erreicht, dann ist die Dauer des hohen Drucks in der Kammer zu kurz. Endet die maximale Dauer der dritten Zeit messung zuerst und hat in diesem Augenblick die erste Zeitmes sung die Mindestdauer nicht erreicht, dann ist die Dauer des hohen Drucks in der Kammer zu kurz. Hat die erste Zeitmessung die Mindestzeitdauer überschritten, dann liegt kein Fehler vor.

Vielfach reicht es aus, nur die Fehlermeldung "kein Hochdruck" oder "Dauer des Hochdrucks zu lang" auszuwerten. Eine Auswer tung kann zweckmäßigerweise darin bestehen, nach drei aufeinan derfolgenden Fehlermeldungen in drei aufeinanderfolgenden Spritzvorgängen einen optischen und/oder akustischen Alarm zu erzeugen.

Es ist zweckmäßig, die Auslösesignale für die Druckverstärker jeweils mehrmals in kurzen Zeitabständen abzutasten, wobei bei gleichen binären Werten alle Abtastungen in Abhängigkeit von einem HIGH- oder LOW-Pegel ein Startsignal erzeugt oder beendet wird.

Eine Anordnung zur Durchführung eines oder mehrerer der oben beschriebenen Verfahren besteht erfindungsgemäß darin, daß mindestens ein Drucktransmitter in einer Spritzpistole mit einem Analog/Digital-Umsetzer verbunden ist, der mit einer Referenz spannungsquelle und einem Bus verbunden ist, an den mindestens ein Speicher, ein Mikrocontroller und eine Ausgabeschaltung angeschlossen ist, der optische und/oder akustische Melder nach geschaltet sind und daß der Mikrocontroller eingangsseitig mit einem Auslösesignalerzeuger verbunden ist. Der Mikrocontroller, bei dem es sich z.B. um den von der Firma INTEL unter der Type 80C 31 hergestellten und vertriebenen Mikrocontroller han deln kann, weist einen Prozessor auf, der softwaremäßig Zeitge ber startet, mit denen die verschiedenen Zeitmessungen durchgeführt werden. Weiterhin bewirkt der Prozessor die Ver gleiche und die Auswertung und steuert die Ausgabeschaltung gemäß dem Auswerteergebnis an.

Vorzugsweise sind mehrere Drucktransmitter über einen Analog- Multiplexer mit dem Analog/Digital-Umsetzer und die zugehörigen Auslösesignalerzeuger für die Spritzpistolen über einen Digital-Multi plexer mit dem Mikrocontroller verbunden, der den Analog-Multi plexer und den Digital-Multiplexer steuert. Bei dieser Anord nung reicht ein Überwachungsgerät für mehrere Spritzpistolen aus. Die Arbeitsgeschwindigkeit des Mikrocontrollers ist so groß, daß die Spritzvorgänge und Pausen der Spritzpistolen nacheinan der in gegenüber der Dauer der Spritzvorgänge kurzen Abtast zeiten erfaßt werden können.

Es ist günstig, wenn die Auslösesignalerzeuger über Optokoppler mit den Eingängen des Digital-Multiplexers verbunden sind. Hierdurch wird die Störanfälligkeit reduziert. Bei einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform ist der Mikrocontroller mit einer Watchdog-Schaltung verbunden, die einen Rücksetzimpuls erzeugt, wenn die Abarbeitung des Prozessorprogrammes durch einen Störimpuls beeinträchtigt wird. Erfolgt die Störung inmitten eines Spritzvorganges, dann wird hierdurch dieser Spritzvorgang nicht überwacht. Die Schaltung überwacht auch die Mikrocontroller-Elek tronik und zeigt einen Fehler an einer Meldeleuchte an.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung erge ben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entneh menden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen:

Fig. 1a, b, c Diagramme des Verlaufs eines Steuersignals für eine Spritzpistole, des Auslösesignals für die Druckerzeugung und des typischen Druckverlaufs in einer Kammer einer Spritzpistole als Funktion der Zeit,

Fig. 2a, b Diagramme eines Auslösesignals und eines aus diesem abgeleiteten Startsignals als Funktion der Zeit,

Fig. 3a, b, c, d Diagramme eines Startsignals, eines Druckverlaufs in der Kammer einer Spritzpi stole und von das Überwachungsergebnis meldenden Signalen als Funktion der Zeit,

Fig. 4 ein Diagramm eines speziellen Druckverlaufs in der Kammer einer Spritzpistole in Abhängigkeit von der Zeit,

Fig. 5a, b, c, d, e Diagramme von Startsignalen, dessen Druckverlaufes und von das Überwachungser gebnis meldenden Signalen für fehlerfreie und gestörte Spritzvorgänge in Abhängigkeit von der Zeit,

Fig. 6 eine Überwachungsanordnung im Blockschaltbild,

Fig. 7 ein Schaltbild eines Netzteiles der Überwachungsanordnung,

Fig. 8 ein Schaltbild mit miteinander verbundenen Ausgängen der Überwachungsanordnung,

Fig. 9 ein Schaltbild von miteinander verbundenen und an eine speicherprogrammierbare Steuerung angeschlossenen Ausgängen einer Überwachungsanordnung,

Fig. 10 ein Schaltbild einer Anordnung zur gleichzeitigen Erzeugung von Auslösesignalen und Hochdruckimpulsen für Spritzpistolen,

Fig. 11 ein Schaltbild des Einschalt- und Ausschaltmechanismus für die Überwachungsanordnung.

Die im folgenden beschriebene Überwachungsanordnung ist für nicht näher dargestellte Spritzpistolen bestimmt, die eine Kammer für Spritzgut enthalten, das während eines Spritzvorganges unter Druck aus der Kammer ausgestoßen wird und in Pausen zwischen den Spritzvorgängen in die Kammer eingefüllt wird. Der Spritz vorgang wird durch Steuersignale (1), die in Fig. 1a dargestellt sind, eingeleitet. Ein Impulsgeber liefert periodische oder einzelne Steuersignale (1) an einen nicht dargestellten Druckverstärker in der jeweiligen Spritzpistole. Durch die Steuersignale (1) werden Auslösesignale (2) in Form einer Reihe von Impulsen erzeugt, die in Fig. 1b dargestellt sind. Die Impulse erzeugen hohe Druckim pulse und bewirken den Spritzvorgang. In der jeweiligen Spritz pistole wird durch die in Fig. 1b gezeigten Auslösesignale der in Fig. 1c dargestellte und mit (3) bezeichnete Druckverlauf hervor gerufen. Der Druckverlauf (3) hat zwei charakteristische Zeitab schnitte, die sich auf den Spritzvorgang (4) und Pausen (5) zwischen den Spritzvorgängen (4) beziehen. Während der Spritz vorgänge (4) steigt der Druck stark an, wobei das Spritzgut aus der Kammer gedrängt wird. Anschließend fällt der Druck ab und geht nach dem Ende des Spritzvorganges auf einen niedrigen Wert während der Pausen (5) über. Dieser niedrige Wert wird benö tigt, um neues Spritzgut in die Kammer zu transportieren.

Die Steuersignale (2) werden auch der unten noch eingehend beschriebenen Überwachungsanordnung zugeführt.

Die Fig. 2a im einzelnen Impulse des Auslösesignals (2). Aus dem Auslösesignal (2) wird jeweils ein Startsignal (6) für die Überwa chungsanordnung erzeugt. Das Startsignal (6), das in Fig. 2b dargestellt ist, markiert für die Überwachungsanordnung den Beginn des Spritzvorganges. Die Herleitung des Startsignals aus dem Auslösesignal (2) soll kurze Störimpulse unterdrücken, die den Beginn eines Spritzvorganges vortäuschen können. Es wird das Auslösesignal (2) durch mehrmalige Abtastung, z.B. in acht aufeinanderfolgenden Abtastzeitpunkten, daraufhin geprüft, ob immer der gleiche Pegel vorliegt, der z.B. ein HIGH- oder LOW-Pegel sein kann. Bei HIGH-Pegeln wird das Startsignal (6) er zeugt. Bei LOW-Pegeln wird das Startsignal (6) beendet. Auf grund der Abtastung wird das Startsignal (6) um eine Abtastezeit T _H später als das Auslösesignal (2) erzeugt, d.h. die ansteigen den Flanken beider Signale sind um T _H gegeneinander ver schoben. Dies gilt auch für die abfallenden Flanken beider Si gnale.

Wird das Auslösesignal (2) durch einen Relaiskontakt erzeugt, dann hängt das Startsignal von der Dauer der Prellimpulse ab. Sind sie kürzer als T _H, dann wird der Spritzvorgang erst nach dem Abklingen des Prellens gestartet. Sind sie länger als T _H, dann beginnt der Spritzvorgang mit dem ersten Prellimpuls. Das Prellen muß während des Spritzvorganges abgeklungen sein, damit nicht fälschlicherweise ein zweiter Spritzvorgang gestartet wird.

Wurde ein Spritzvorgang einmal gestartet, dann werden bis zu seinem Ende alle weiteren Flanken des Startsignals ignoriert.

Die Fig. 3a zeigt ein Startsignal (6), das den Beginn eines Spritzvorganges markiert, der in der Kammer der jeweiligen Spritzpistole den Druckverlauf (3) erzeugt. Der Druck in der Kammer wird gemessen und mit einem Druckschwellenwert (7) verglichen, der in Fig. 3b dargestellt ist. Dieser Druckschwellen wert (7) muß während des Spritzvorganges für eine gewisse Zeitspanne erreicht werden, die vorgegeben wird.

Es wird deshalb zusätzlich geprüft, ob der Druckschwellenwert (7) während der vorgegebenen Zeitspanne vorhanden ist. Durch das erstmalige Erreichen des Druckschwellenwertes (7) nach dem Beginn des Startsignals (6) wird eine erste Zeitmessung T 1 angestoßen, der eine maximale Dauer T 1 _max vorgegeben ist. Die erste Zeitmessung wird beendet, wenn der Druck in der Kammer wieder unter den Druckschwellenwert (7) abgefallen ist. Wenn jedoch die maximal vorgegebene Dauer überschritten ist, dann wird die erste Zeitmessung nicht ohne weiteres zurückgesetzt, sondern löst einen unten noch näher beschriebenen Vorgang aus.

Unterschreitet der Druck in der Kammer den Druckschwellenwert (7) dann wird eine zweite Zeitmessung T 2 angestoßen, die eben falls eine maximal vorgegebene Dauer T 2 _max hat. Während der zweiten Zeitmessung wird bis zum Ablauf der maximalen Dauer geprüft, ob der Druck ständig unter dem Druckschwellenwert (7) liegt. Mit dem Beginn des Startsignals (6) wird eine Zeitmessung T 3 angestoßen, die ebenfalls eine maximal vorgegebene Dauer T 3 _max hat. Wird der Druckschwellenwert nicht überschritten, dann wird auch die Zeitmessung T 2 nicht gestartet.

Sobald eine der Zeitmessungen ihre maximale Dauer erreicht hat, gilt der Spritzvorgang für die Überwachungsanordnung als been det. Es wird dann das Ergebnis der Überwachung bewertet. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Druckverlauf wird der Druckschwel lenwert (7) überschritten. Mit dem Startsignal (6) wird die Zeit messung T 3 ausgelöst. Beim Überschreiten des Druckschwellen wertes (7) wird die Zeitmessung T 1 ausgelöst. Da der Druck vor Ablauf der Zeit T 1 _max der Druckschwellenwert (7) unterschreitet, wird auch die Zeitmessung T 2 ausgelöst, die vor der Zeitmessung T 3 die maximale Dauer T 2 _max erreicht. Ein möglicher Druckver lauf (3) ist in Fig. 4a dargestellt, wobei wiederum in Fig. 4a das Startsignal (6) unter Bezug auf den Druckverlauf (3) gezeigt ist. Wie aus Fig. 4b ersichtlich ist, übersteigt der Druckverlauf (3) mehrere Male innerhalb kurzer Zeit den Druckschwellenwert (7) und fällt wieder unter den Druckschwellenwert (7) ab. Wenn der Druck den Druckschwellenwert (7) überschreitet, wird jedes Mal die Zeitmessung T 1 gestartet, die beim Unterschreiten des Druck schwellenwertes (7) gestoppt wird, wobei der Meßwert abgespei chert wird. Für die Bestimmung der gesamten Zeitmessung T 1 werden alle einzelnen Zeitmeßwerte vereinigt. Eine Alternative zur Bestimmung von T 1 ist auch die Summenbildung über alle Werte:

T 1 = . . . T 1.

Immer wenn der Druck unter den Druckschwellenwert (7) gefallen ist, wird die Zeitmessung T 2 neu gestartet.

Die Verwendung der Zeitmessung T 2 soll sicherstellen, daß der Druck hinreichend lange unter den Druckschwellenwert (7) abge fallen ist, bevor der Spritzvorgang als beendet angesehen wird.

Je nach dem, welche der Zeitmessungen T 1, T 2, T 3 zuerst ihre maximale Dauer (T 1 _max, T 2 _max, T 3 _max) erreicht hat, ergeben sich verschiedene Resultate bei der Auswertung. Die verschie denen Möglichkeiten sind nachstehend erläutert, wobei mit T 1 _min eine vorgebbare Mindestzeitdauer für das Verweilen des Drucks über den Druckschwellenwert (7) bezeichnet ist. Die übrigen Bezeichnungen wurden oben bereits beschrieben.

1. T 1 < T 1 _max - Fehler: Dauer des Hochdruckes zu lang
2. T 2 < T 2 _max (Kriterium, falls T 1 < 0)
- a. T 1 < T 1 _min - korrekter Druckverlauf
- b. T 1 T 1 _min - Fehler: Dauer des Hochdruckes zu kurz
3. T 3 < T 3 _max
- a. T 1 + 0 - Fehler: kein Hochdruck
- b. T 1 _min T 1 < 0 - Fehler: Dauer des Hochdruckes zu kurz
- c. T 1 _max < T 1 < T 1 _min - korrekter Druckverlauf
- d. T 1 < T 1 _max - siehe Fall 1.

Manchmal kann auch T 1 _min = 0 sein, dann kommen die Fälle 2 b und 3 b nicht vor. Zur Darstellung eines fehlerhaften Verlaufs des Spritzvorganges (Spritzintervallende mit Fehler) stehen für jede Spritzpistole folgende Fehlersignale zur Verfügung:
F 1 - kein Hochdruck
F 2 - dauernd Hochdruck (Dauer des Hochdrucks zu lang).

Bei korrektem Druckverlauf werden für die betreffenden Spritzpi stolen über die Fehlersignale Fehlerausgänge aktiviert. In Fig. 3c sind die Fehlersignale F 1 und F 2 mit ihren beiden möglichen Pegeln dargestellt. Sind für irgendeine Spritzpistole drei aufein anderfolgende Spritzvorgänge fehlerhaft, dann wird ein allge meines Alarmsignal gesetzt. War der letzte Spritzvorgang für jede angeschlossene Spritzpistole erfolgreich (oder hat für sie seit dem Einschalten noch kein Spritzvorgang stattgefunden), dann ist das Alarmsignal zurückgesetzt.

Tritt eines der Fehlersignale F 1 oder F 2 bei drei aufeinanderfol genden Spritzvorgängen auf, dann entsteht ein Signal F, das in Fig. 3c ebenfalls dargestellt ist, und zwar als Impulsfolge, die Blinklicht erzeugen kann. Ist ein Spritzvorgang erfolgreich, dann endet das Signal F. Das Setzen/Rücksetzen der Fehlersignale erfolgt stets nach der Auswertung am Ende eines Spritzvor ganges.

Für die Überwachung des Drucks steht für jede Spritzpistole ein weiteres Fehlersignal F 3 - Förderdruck unterstrichen - zur Ver fügung. Der Förderdruck wird für jede Spritzpistole in den Pausen zwischen den Spritzvorgängen überwacht. Beim Unter schreiten unter einen festen Mindestdruckwert (8) wird auch durch Impulse des Signals F eine Meldung erzeugt. Der Druck verlauf, wie er in Fig. 3b gezeigt ist, unterschreitet in den Pausen den Mindestdruckwert (8). Deshalb entstehen die Impulse des Signals F und das in Fig. 3d dargestellte Signal F 3. Es gilt folgender Zusammenhang zwischen den Fehlersignalen F 1, F 2, F 3 und dem Signal F:

a) außerhalb eines Spritzvorganges, d.h. in den Pausen:
F 3 ein: F blinkend
F 3 aus: F ein, wenn F 1 ein oder F 2 ein bei drei aufeinan derfolgenden Spritzvorgängen
F aus, wenn F 1 aus und F 2 aus
b) Während eines Spritzintervalls:
F, F 1, F 2, F 3 behalten den Zustand vor Beginn des Spritz vorganges bei.

In den Fig. 5a bis e sind typische Spritzvorläufe zur Erläuterung der Endekriterien und der Wirkung auf die Fehlerausgänge und -anzeigen dargestellt.

Der Fig. 5a sind Startsignale (6) entnehmbar, die in verschie denen Spritzperioden unterschiedliche Dauern haben können. Die mit (9) und (10) bezeichneten Flanken der Startsignale (6) wer den ignoriert. In einer ersten Spritzperiode P 1, die zum Zeit punkt t 1 beginnt, findet ein normaler Spritzablauf statt, d.h. für die Zeitmessungen gilt: T 1 _min<T 1<T 1 _max, T 3<T 3 _max und T 2 _max bestimmt das Ende des Spritzvorganges. Die Fehlersignale F 1, F 2, die LOW-Pegel haben können, wenn zuvor kein Fehler festgestellt wurde oder HIGH-Pegel haben können, wenn im vor herigen Spritzvorgang ein Fehler erkannt wurde, werden zum Zeitpunkt T 2 = T 2 _max zurückgesetzt. Zum Zeitpunkt t 2 beginnt eine Spritzperiode P 2, in der der Druck in der Kammer nicht den Druckschwellenwert (7) erreicht. Deshalb wird zwar die Zeitmes sung T 3, nicht jedoch die Zeitmessung T 1 bzw. T 2 angestoßen. Wenn die Zeitmessung T 3 ihre maximale Dauer T 3 _max erreicht hat, dann gilt der Spritzvorgang als beendet, womit die Auswertung zur Erzeugung des HIGH-Pegels des Fehlersignals F 1 veranlaßt wird. Hierdurch wird gemeldet, daß kein Hochdruck vorhanden war.

Zum Zeitpunkt t 3 beginnt eine weitere Spritzperiode P 3. In dieser übersteigt zwar der Druck in der Kammer den Druckschwellenwert (7), jedoch ist die Dauer länger als T 1 _max. Deshalb wird die Zeitmessung T 2 nicht angestoßen. Mit dem Erreichen von T 1 _max beginnt die Auswertung. Zu diesem Zeitpunkt ist die Zeitmessung T 3 noch nicht auf ihren Wert T 3 _max angelangt. Es wird das Fehlersignal mit F 2 durch die Auswertung auf einen HIGH-Pegel gebracht, wie dies aus Fig. 5d ersichtlich ist. Das Fehlersignal F 1 wird auf den LOW-Pegel zurückgesetzt.

Zum Zeitpunkt t 4 beginnt die Spritzperiode P 4, in der ebenfalls der Druckschwellenwert (7) für eine die Dauer T 1 _max überstei gende Zeit überschritten wird, d.h. es liegen ähnliche Druckver läufe wie in der Spritzperiode P 3 vor. Da das Fehlersignal F 2 in der Spritzperiode P 4 noch auf seinem HIGH-Pegel liegt, wird das Signal F von der Auswertung erzeugt, d.h. auf seinen HIGH- Pegel gebracht. Es wird hiermit ein Fehler angezeigt. Zum Zeit punkt t 5 beginnt eine Spritzperiode P 5, in der der Druck die vorgegebenen Grenzen einhält, wobei allerdings die Zeitmessung T 3 ihre maximale Dauer T 3 _max erreicht und den Beginn der Auswertung bestimmt. Es werden die Signale F 2 und F auf den LOW-Pegel zurückgesetzt.

Die Fig. 6 zeigt eine Überwachungsanordnung (11) im Block schaltbild, deren Netzteil (12) in Fig. 7 gezeigt ist. Ein Teil der Überwachungsanordnung (11) ist in einer Baugruppe (13) ange ordnet, die mit G 1 bis G 6 bezeichnete Eingänge für den Anschluß von sechs Drucktransmittern in Spritzpistolen aufweist. In Fig. 6 sind lediglich drei Drucktransmitter (14), (15), (16) dargestellt, die z.B. in Zweileitertechnik mit der Baugruppe (13) verbunden sind, wobei die Eingänge G 1, G 2, G 3 von den Drucktransmittern (14) bis (16) gelegt sind. Die zweiten Anschlüsse der Druck transmitter (14) bis (16) sind an den Pluspol einer Spannungs quelle (17) gelegt, die sich nicht auf der Baugruppe (13) befin det. Die Drucktransmitter (14) bis (16) sind auf der Baugruppe (13) je an einen nicht näher bezeichneten Widerstand und einen Eingang eines Analog-Multiplexers (18) angeschlossen, dem ein Analog/Digital-Umsetzer (19) nachgeschaltet ist, der von einer Referenzspannungsquelle (20) beaufschlagt ist. Der Ausgang des Analog/Digital-Umsetzers (19) steht mit einem Bus (21) in Verbin dung, an den ein Speicher (22), z.B. ein EPROM als Programm speicher, ein Mikrocontroller (23), bei dem es sich um den von der Firma INTEL unter der Type 80C 31 hergestellten Baustein handeln kann und eine Ausgabeschaltung (24) angeschlossen sind. Der Ausgabeschaltung (24) sind über Drahtbrücken Leuchtdioden nachgeschaltet, von denen nur drei (25), (26), (27) für die Drucktransmitter (14) bis (16) dargestellt und bezeichnet sind. Die Leuchtdioden (25) bis (27), die auf einer Frontplatte der Baugruppe (13) montiert sein können, werden mit den Fehlersi gnalen F 3 angesteuert.

Die Ausgabeschaltung (24) speist für jedes Fehlersignal F 1 einer Spritzpistole einen Optokoppler, von dem nur einer für das Fehlersignal der ersten Spritzpistole dargestellt und mit (28) bezeichnet ist. Der nicht näher bezeichnete Fototransistor des Optokopplers (28) steuert die Basis eines Transistors (29) an, der mit seinem Emitter über eine Diode (30) an einen Pol der Spannungsquelle (17) gelegt ist, die extern zur Baugruppe (13) angeordnet ist.

Der Kollektor des Transistors (29) ist über einen Baugruppenan schluß mit einer Leuchtdiode (31) verbunden, die über einen Widerstand (32) mit dem zweiten Pol der Spannungsquelle (17) verbunden ist. Für die Fehlersignale F 1 aller Spritzpistolen steht je eine Schaltung, wie sie oben beschrieben ist, zur Verfügung. Diese weiteren Schaltungen sind im einzelnen nicht dargestellt. Dargestellt sind lediglich noch die extern zur Baugruppe (13) angeschlossenen Leuchtdioden (33), (34) mit den jeweils in Reihe geschalteten Widerständen (35), (36), die jeweils den Drucktrans mittern (15), (16) zugeordnet sind. Für die Signale F 2 sind an die Ausgabeschaltung (24) angeschlossene Schaltungen von gleichem Aufbau und Anschluß wie die oben beschriebene Schal tung vorgesehen. Es ist von diesen Schaltungen lediglich eine Schaltung (37) in Blockform dargestellt. Die Schaltung (37) ist an eine extern zur Baugruppe (13) angeordnete Leuchtdiode (38) mit einem Serienwiderstand (39) angeschlossen.

Eingänge des Mikrocontrollers (23) sind mit dem Ausgang eines Digital-Multiplexers (40) verbunden, der eingangsseitig mit Optokopplern für eine Reihe von Spritzpistolen verbunden ist. Die Anzahl der Optokoppler entspricht der Anzahl der Spritzpistolen für die Überwachungsanordnung (11). Es ist lediglich ein Optokoppler (41) dargestellt, dessen nicht bezeichnete Lumines zenzdiode über einen Widerstand (42) mit einem Auslösesignaler zeuger (43) verbunden ist. Auf der Baugruppe (13) ist noch ein Spannungsregler (44) für die Erzeugung einer geregelten Gleich spannung zum Betrieb der elektronischen Bauelemente der Bau gruppe (13) vorgesehen. Der Mikrocontroller (23) und die Ausga beschaltung (24) haben Test- und Reserveausgänge, die nicht näher bezeichnet sind und über die festgestellt werden kann, nach welchen Kriterien die letzte Spritzperiode abgelaufen ist. Auf der Baugruppe (13) ist ferner eine an den Mikrocontroller (23) angeschlossene Watchdog-Schaltung (45) vorgesehen, die je zwei Leuchtdioden (46), (47) speist, von denen eine für die Anzeige eines Fehlers und eine für die Anzeige des fehlerfreien Betriebs bestimmt ist. Eine weitere Leuchtdiode (48) wird vom Mikrocontroller (23) angesteuert und zeigt dessen Arbeit an.

Die Baugruppe (13) stellt einen Mikrocomputer dar, der zusammen mit den Drucktransmittern (14) bis (16) in der Spritzpistole einen eigenen Stromkreis bildet, der von den übrigen Eingangs- und Ausgangssignalen galvanisch getrennt ist. Die Signalübertragung zwischen Mikrocomputer und Anwendersystem geschieht über Optokoppler.

Mikrocomputer und Drucksensoren werden vom Netzteil (12) elektrisch versorgt. Die Spannung des Netzteils (12) versorgt die Drucksensoren direkt und den Mikrocomputer über eine 5 Volt- Regelung auf der Überwachungseinheit. Die Eingänge brauchen ihren eigenen Spannungspegel. Die Ausgänge benötigen eine externe Gleichspannung von z.B. 24 Volt. Der Anschluß dieser Spannung ist gegen Verpolung geschützt. Der Analog-Multiplexer (18) und der Digital-Multiplexer (40) werden vom Mikrocontroller (23) gesteuert. Das Signal der Drucktransmitter (14) bis (16) von 4 bis 20 mA (entsprechend Relativdruck nullbare bis maximal meßbarem Druck P _max) erzeugt an den Meßwiderständen Span nungen, die der Reihe nach vom Mikrocomputer auf den Ana log/Digital-Umsetzer (19) geschaltet und so gemessen werden.

Das Netzteil (12), das ebenfalls vorzugsweise für sich als steck bare Baugruppe (49) ausgebildet ist, enthält ein Klemmen-, Sicherungs- und Netzfilterteil (50), das von der Netzspannung gespeist wird. Diesem Teil (50) ist ein Transformator-, Gleich richter- und Spannungsreglerteil (S 1) nachgeschaltet. Das Netzteil (12) weist ferner zwei Relais (52), (53) auf. Das Relais (52) ist mit seiner nicht näher bezeichneten Spule an einen Transistor (54) in der Baugruppe (13) angeschlossen. Der Transistor (54) wird von der Ausgabeschaltung (24) gespeist und wird bei einer Alarmmeldung angesteuert, die potential getrennt an einem Um schaltkontakt des Relais (52) abgreifbar ist. Die nicht näher bezeichnete Spule des Relais (53) ist in Reihe mit der Kollektor- Emitter-Strecke eines Transistors (55) an die Spannungsquelle (17) angeschlossen. Die Basis des Transistors (55) wird von der Ausgabeschaltung (24) über einen Ausgang (56) im Betrieb der Überwachungsanordnung angesteuert. An einem nicht näher bezeichneten Umschaltkontakt des Relais (53) ist feststellbar, ob die Überwachungsanordnung arbeitet oder fehlerhaft ist.

Das in den Fig. 6 und 7 dargestellte Überwachungssystem als komplette Einheit zum Einbau in einen Baugruppenträger oder in gleichwärtiges Gehäuse besteht vorzugsweise aus drei Modulen:
Baugruppe (13) : Überwachungsanordnung (11),
Baugruppe (49): Netzteil (12) zur Versorgung der Überwachungsanordnung (11) und einer Rückwandverdrahtung zur Verbindung der Überwachungsanordnung (11) und des Netzteils (12) und zum Anschluß der externen Signalleitungen und der Spannungsversorgung.

Ist das Überwachungssystem in einem Gehäuse eingebaut, dann kann für das fertige Gerät die Bezeichnung Überwachungsgerät verwendet werden.

Der Anschluß der zu- und abgeführten Signale und der elek trischen Versorgung erfolgt über Klemmen und Einzelsteckkon takte auf der Rückwandverdrahtung. Die Frontseiten der Bau gruppen (13) und (49) weisen die Leuchtdioden auf.

Wird die Abarbeitung des Prozessorprogramms durch einen Stör impuls gestört, dann bewirkt die Watchdog-Schaltung (45) einen Rücksetzimpuls auf den Mikrocontroller (23), so daß dieser mit seinem Programm wieder startet. Erfolgte die Störung inmitten eines Spritzvorganges, dann wird zwar dieser Spritzvorgang nicht ausgewertet, aber der Zustand vor der Störung bleibt erhalten.

Bei einem Defekt der Mikrocomputer-Elektronik erlischt die Leuchtdiode (47) und die Leuchtdiode (46) leuchtet auf.

Der Mikrocomputer überwacht die Funktion des Ana log/Digital-Umsetzers (19). Bei einem Fehler dieses Bauteils wird die Leuchtdiode (46) eingeschaltet, die Leuchtdiode (47) leuchtet weiter. Der Mikrocomputer überprüft beim Einschalten zum Teil auch die Funktion der Schaltung (45). Bei einem Fehler sind die Leuchtdioden (46) und (47) leuchtend. Über Testausgänge kann in beiden Fällen die Art des Fehlers identifiziert werden.

Bei Vorhandensein der Versorgungsspannung für den Mikrocom puter und bei korrektem Arbeiten wird das Relais (53) angezo gen. Der Umschaltkontakt kann dazu verwendet werden, das Spritzen frei zu geben. Wird die Steuerung von einer speicher programmierbaren Steuerung übernommen, dann wird diese ein gangsseitig mit dem Ausgang (56) verbunden.

In Fig. 6 ist der Anschluß von Drucktransmittern (14) bis (16) in Zweiladertechnik dargestellt. Ein Anschluß von Drucktransmittern in Dreileitertechnik ist ebenfalls möglich, wobei zwei Anschlüsse des jeweiligen Transmitters an die Betriebsspannungsquelle und ein Anschluß mit dem Analog-Multiplexer (18) verbunden werden. In Fig. 6 ist die Anzeige der Fehlersignale mit drei Leuchtdioden (31), (33), (34) dargestellt. Es können auch mehrere Fehleraus gänge, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist, zusammengeschaltet werden, in dem sie über einen Widerstand (57) gemeinsam an die Basis eines Transistors (58) gelegt sind, dessen Emitter-Kollek tor-Strecke in Reihe mit der Spule eines Relais (59) an die Bohle der Spannungsquelle (17) gelegt ist. Bei Aktivierung eines Fehlerausgangs wird das Relais (59) betätigt.

Die Fig. 9 zeigt die Ansteuerung eines Eingangs (60) einer spei cherprogrammierbaren Steuerung (61) gemeinsam durch drei Fehlersignale F 1, die mit dem Eingang und einem Widerstand (62) verbunden sind, der an einem Pol der Spannungsguelle (17) gelegt ist. Über den Ausgang (56) mit vorgeschaltetem Transistor (63) sind die nicht näher bezeichneten Transistoren vor den Ausgängen der Fehlersignale F 1 mit einem weiteren Eingang (64) der Steuerung (61) verbunden. Bei Vorliegen irgendeines Fehlers in den angeschlossenen Spritzpistolen wird dies der Steuerung (61) gemeldet.

Die Fig. 10 zeigt einen Impulsgeber (65) zur Erzeugung der Auslösesignale (2), der über ein Relais (66) die Spannung der Spannungsquelle (17) gemeinsam an Druckverstärker sich von nicht dargestellten Spritzpistolen und an die Eingänge für die Auslösesignale der Überwachungsanordnung (11) legt.

In Fig. 11 ist ein Schaltbild des Einschalt-Ausschalt-Mechanismus für die Überwachungsanordnung (11) gezeigt. Die jeweilige Spritzeinlage (67) mit den Spritzpistolen ist über ein Schutz (68) an Netzspannung gelegt. Die Schützspule ist in Reihe mit einem Arbeitsstromtaster (69) und einem Ruhestromtaster (70) an die Pole der Spannungsquelle (17) angeschlossen. Parallel zum Ar beitsstromtaster (69) ist der Arbeitsstromkontakt gegen das Relais (53) des Netzteils (12) gelegt. Eine Phase der Netzspannung und der Nulleiter sind mit dem Klemmen-, Sicherungs- und Netzfilter teils (50) des Netzteils (12) verbunden. Durch Betätigung des Arbeitsstromtasters (69) wird die Schützspule an Spannung ge legt, wodurch das Schütz anzieht und das Netzteil (12) mit Span nung versorgt. Die Überwachungsanordnung (11) wird hierbei betriebsbereit gemacht, wodurch das Relais (53) anzieht und den Arbeitsstromtaster (69) überbrückt. Durch Betätigung des Ruhe stromtasters (70) wird die Schützspule spannungslos, wodurch das Schützfeld die Anlege vom Netz getrennt wird. Bei einem Fehler schaltet das Relais (53) um und schaltet damit zugleich die ganze Anlage ab.

Der Druckverlauf beim Spritzvorgang läßt sich leicht mit einem Zweikanal-Speicher-Oszilloskop aufnehmen. Das Oszilloskop wird auf Kanal 1 vom jeweiligen Auflöseimpuls, der am entsprechenden Eingang der Überwachungsanordnung (11) abgegriffen wird, getriggert. Der Kanal (2) ist an Masse und an den Eingang der Überwachungsanordnung für den entsprechenden Drucktransmitter angeschlossen.

Spritzpistolen der oben beschriebenen Art sind bereits bekannt. Es wird beispielsweise auf die DE-PS 32 02 189 und die DE-PS 36 21 947 hingewiesen.

Claims

1. Verfahren zur Überwachung des Spritzvorgangs mindestens einer Spritzpistole, die eine Kammer für Spritzgut enthält, das während eines Spritzvorgangs unter Druck aus der Kammer ausgestoßen und in Pausen zwischen Spritzvorgängen in die Kammer eingefüllt wird, wobei der jeweilige Spritzvor gang durch ein Steuersignal für einen Druckverstärker eingeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Kammer der Spritzpistole gemessen und nach dem Einleiten des jeweiligen Spritzvorgangs mit einem vorgegebenen Druckschwellenwert auf dessen Überschreiten innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer verglichen wird und daß bei Nichterreichen des Druckschwellenwerts und bei einem über die vorgegebene Zeitdauer hinaus den Druckschwellenwert überschreitenden Druck eine Meldung erzeugt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Pausen zwischen den Spritzvorgängen der Druck in der Kammer mit einem Druckmindestwert verglichen wird, bei dessen Unterschreiten eine Meldung erzeugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Unterschreiten des Druckschwellenwerts der Druck in der Kammer während einer weiteren vorgegebenen Zeitdauer auf das Überschreiten des Druckschwellenwerts geprüft wird und daß bei einem Überschreiten des Druck schwellenwerts innerhalb der weiteren Zeitdauer eine Meldung erzeugt wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren kurzzeitigen Überschreitungen und dazwi schenliegenden Unterschreitungen des Druckschwellenwerts während des Spritzvorgangs die gesamte Zeitdauer der Über schreitungen mit der vorgegebenen Zeitdauer verglichen wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anstieg des Drucks in der Kammer über den Druckschwellenwert eine erste Zeitmessung angestoßen wird, die eine maximal vorgegebene Dauer hat und beim Unter schreiten des Drucks unter den Druckschwellenwert vor Ablauf der maximalen Dauer unterbrochen wird, daß beim Unterschreiten des Drucks in der Kammer unter den Druck schwellenwert eine zweite Zeitmessung angestoßen wird, die eine maximal vorgegebene Dauer hat und bei Überschreiten des Drucks über dem Druckschwellenwert vor Ablauf der Dauer unterbrochen wird, daß beim Einleiten eines Spritz vorgangs eine dritte Zeitmessung mit einer maximal vorgege benen Dauer angestoßen wird und daß ein die maximale Dauer der ersten Zeitmessung übersteigendes Anstehen des über dem Druckschwellenwert liegenden Drucks in der Kam mer gemeldet wird oder keine Meldung erzeugt wird, wenn die maximale Dauer der zweiten Zeitmessung abgelaufen ist, oder das Fehlen eines über dem Druckschwellenwert liegenden Drucks gemeldet wird, wenn die erste Zeitmessung nicht ausgelöst wurde.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zeitmessung mit einer Mindestdauer für die Überschreitung des Drucks in der Kammer über den Druck schwellenwert verglichen wird und daß bei einem unter der Mindestdauer liegenden Zeitwert der ersten Zeitmessung eine Meldung erzeugt wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösesignale für die Druckverstärker jeweils mehrmals in kurzen Zeitabständen abgetastet werden und daß bei gleichen binären Werten aller Abtastungen von einem HIGH- oder LOW-Pegel ein Startsignal erzeugt oder beendet wird.

8. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorherhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Drucktransmitter (14, 15, 16) in einer Spritzpistole mit einem Analog/Digital-Umsetzer (19) verbun den ist, der mit einer Referenzspannungsquelle (20) und einem Bus (21) verbunden ist, an den mindestens ein Spei cher (22), ein Mikrocontroller (23) und eine Ausgabeschal tung (24) angeschlossen ist, der optische und/oder aku stische Melder nachgeschaltet sind, und daß der Mikrocontroller (23) eingangsseitig mit einem Auslösesignaler zeuger (43) verbunden ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Drucktransmitter (14, 15, 16) über einen Analogmultiplexer (18) mit dem Analog/Digital-Umsetzer (19) und die zugehörigen Auslösesignalerzeuger (43) für die Spritzpistolen über einen Digitalmultiplexer (40) mit dem Mikrocontroller (23) verbunden sind, der den Analogmultiplexer (18) und den Digitalmultiplexer (40) steu ert.

10. Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösesignalerzeuger (43) über Optokoppler (41) mit dem Digitalmultiplexer (40) verbunden sind.

11. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgänge der Ausgabeschaltung (24) über Optokoppler (28) mit den optischen und/oder akustischen Meldern verbunden sind.

12. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocontroller (23) mit einer Watch-dog-Schaltung (45) verbunden ist.