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Die
vorliegende Erfindung ist auf Glaswarenformungsmaschinensysteme
und spezieller auf eine integrierte und vernetzte elektronische
Steuerung für
ein Glaswarenformungsmaschinensystem ausgerichtet.
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Hintergrund und Aufgaben
der Erfindung
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Im
Fachgebiet der Glasbehälterherstellung
kommt derzeit die so genannte Einzelabschnitts- oder IS-Maschine
zum Einsatz. Solche Maschinen umfassen eine Mehrzahl von separaten
oder einzelnen Herstellungsabschnitten, die jeweils eine Mehrzahl
von Betriebsmechanismen zum Umwandeln einer oder mehrerer Schmelzglaschargen
oder -tropfen zu hohlen Glasbehältern
und zum Befördern
der Behälter
durch aufeinanderfolgende Stufen des Maschinenabschnitts aufweisen.
Im Allgemeinen umfasst ein IS-Maschinensystem eine Glasquelle mit
einem Regulierungsrohr und einem Nadelmechanismus zum Erzeugen eines
oder mehrerer Schmelzglasstränge,
einen Abschermechanismus zum Schneiden des Schmelzglases in einzelne
Tropfen sowie einen Tropfenverteiler zum Verteilen der einzelnen
Tropfen auf die einzelnen Maschinenabschnitte. Jeder Maschinenabschnitt
umfasst eine oder mehrere Rohlingsformen, in welchen ein Glastropfen
in einem Blas- oder Pressvorgang anfänglich geformt wird, einen
oder mehrere Wendearme zum Befördern
der Rohlinge zu Blasformen, in welchen die Behälter in ihre endgültige Form
geblasen werden, einen Herausnahmemechanismus zum Entfernen der
geformten Behälter
auf eine Kühlplatte
sowie einen Ausschubmechanismus zum Befördern der geformten Behälter von
der Kühlplatte
auf eine Maschinen-Fördereinrichtung.
Die Fördereinrichtung
nimmt Behälter
von allen Abschnitten der IS-Maschine auf und befördert die
Behälter
zu einem Beschicker zum Transfer zu einem Vergütungskühlofen. Betriebsmechanismen
in jedem Abschnitt ermöglichen
außerdem
das Schließen
der Formhälften,
die Bewegung von Prallplatten und Blasdüsen, die Steuerung von Kühlluft,
usw. US-Patent 4,362,544 enthält
eine Hintergrunddiskussion zur Technologie von sowohl "Blas-Blas"- als auch "Press-Blas"-Glasartikelformungsprozessen und erörtert eine
elektropneumatische Einzelabschnittsmaschine, die zur Nutzung in
jedem dieser Prozesse ausgelegt ist.
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Die
EP 1 184 754 A2 offenbart
ein Glasmaschinen-Steuersystem,
das eine mehrrangige oder in Ebenen strukturierte Netzanordnung
umfasst. Wie in
1 gezeigt ist, umfasst das Formungssystem
eine Glasartikelformungsmaschine
2 mit Abschnitten
3 und
Betriebsmechanismen in jedem Abschnitt zum Umwandeln von Schmelzglastropfen
zu Glaswarenartikeln. Das System umfasst außerdem ein Tropfenzufuhrsystem
4 mit Betriebsmechanismen
zur Abgabe von Schmelzglastropfen an die Glaswarenformungsmaschine
2 sowie
ein Artikelhandhabungssystem
5 mit Betriebsmechanismen
zum Aufnehmen und Befördern
der Glaswarenartikel.
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Ein
wesentlicher Unterschied zwischen der vorliegenden Erfindung, wie
sie in Anspruch 1 definiert ist, auf der einen Seite, und dem Offenbarungsgehalt
der
EP 1 184 754 A2 auf
der anderen Seite, besteht jedoch in der Art und Weise, in welcher
die Betriebsmechanismen gesteuert werden.
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Die
Betriebsmechanismen eines jeweiligen Maschinenabschnitts wurden
ursprünglich
mittels pneumatischer Ventile betätigt, welche auf einem Ventilblock
gehalten wurden und auf Nocken ansprachen, die auf einer mit der
Maschine gekoppelten Taktungswelle montiert waren. Eine Synchronität zwischen
den Mechanismen in jedem Abschnitt und zwischen den verschiedenen
Abschnitten der Maschine wurde daher durch die Taktungswelle und
die Ventilantriebsnocken geregelt.
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US-Patent
4,152,134 offenbart eine Steueranordnung, bei welcher ein Maschinenüberwachungscomputer
(MSC) mit einer Mehrzahl von Einzelabschnittscomputern (ISCs) verbunden
ist, welche jeweils einem entsprechenden Abschnitt der IS-Maschine
zugeordnet sind. Jeder Einzelabschnittscomputer ist über eine
zugehörige
Abschnittsbedienkonsole (SOC) mit Magnetventilen in einem elektropneumatischen
Ventilblock verbunden, welche einzeln auf elektronische Ventilsteuersignale
von dem Abschnittscomputer und der Bedienkonsole ansprechen, um
den Betrieb der Betriebsmechanismen des entsprechenden Abschnitts
zu steuern. Ein Taktpulsgenerator ist mit dem Maschinenüberwachungscomputer
und mit den Einzelabschnittscomputern gekoppelt, um den Betrieb
in den einzelnen Abschnitten und zwischen diesen zu synchronisieren.
Der Einzelabschnittscomputer und die Abschnittsbedienkonsole, die
in dem erwähnten
Patent dargestellt sind, wurden später in einer computergesteuerten
Abschnittsbedienkonsole (COM-SOC, eine Marke des Abtretungsempfängers des
Anmelders) kombiniert.
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Die
US-Patente 5,580,366 und 5,624,473 offenbaren ein automatisiertes
Glasartikelherstellungssystem, bei welchem ein Formungsüberwachungscomputer
(FSC) über
einen Ethernet-Bus
mit einer Mehrzahl von computergesteuerten Abschnittsbedienkonsolen
(COM-SOCs) verbunden ist. Jede COM-SOC ist durch einen Bitbus mit
einem zugehörigen
intelligenten Steuersignalausgabemodul (ICOM) verbunden. Bei kommerziellen
Anwendungen erfolgt diese Verbindung mittels eines seriellen Datenbitbusses.
Bei jedem ICOM sind Ausgänge
mit zugehörigen
Ventilblöcken
verbunden, um pneumatisch angesteuerte Glasartikelformungsmechanismen
in dem zugehörigen
Maschinenabschnitt zu betreiben. Jede COM-SOC und jedes ICOM erhalten außerdem Eingaben
von einem Haupttaktungsmodul zum Koordinieren des Betriebs der verschiedenen
Maschinenabschnitte, und jede ICOM-Einheit empfängt Notstopp- und Programmstopp-Eingangssignale
zum Beenden des Betriebs der Maschine.
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Es
ist außerdem
vorgeschlagen worden, elektrisch gesteuerte Betriebsmechanismen
in Glasmaschinensystemen anzuwenden, insbesondere an der Seite der
Tropfenzufuhr (Strömungsregulierungsrohr,
Nadeln, Tropfenschneider und Tropfenverteiler) und an der Seite
der Artikelbeförderung
(Maschinen-Fördereinrichtung,
Querfördereinrichtung,
Radialtransfer-Fördereinrichtung
und Kühlofenbeschicker)
des Maschinensystems. Es wurde außerdem vorgeschlagen, elektrisch
servogetriebene Betriebsmechanismen für den Wendearm, die Herausnahmezangen
und den Ausschubmechanismus jedes Maschinenabschnitts anzuwenden. Bei
Glaswarenmaschinensystemen, bei welchen ein elektrisch und ein pneumatisch
angesteuerter Betrieb kombiniert sind, werden die elektrischen Betriebsmechanismen
von autonomen Steuerungen angesteuert, welche die gleichen Taktungssignale
erhalten, wie sie für
die COM-SOC-Einheiten bereitgestellt werden, um den Betrieb aller
Mechanismen zu koordinieren, welche aber ansonsten nicht mit den
COM-SOC-Einheiten oder dem Formungsüberwachungscomputer verbunden
sind.
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Bei
verteilten Steueranordnungen für
Glaswarenformungsmaschinensysteme der vorstehend diskutierten Art
ist im Allgemeinen ein Überschuss
an Rechenleistung und elektronischem Speicher gegenüber dem,
was für
den normalen Betrieb des Systems benötigt wird, und darüber hinaus
vorhanden. In soweit, wie die Betriebssteuerungen autonome Einheiten
darstellen, bieten sie keine Informationsrückkopplung für einen Formungsüberwachungscomputer
im Hinblick auf gewünschte
Qualitäts-
und Kostenkontrollzwecke. Eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht deshalb darin, ein Steuersystem für eine Glaswarenformungsmaschine
zur Verfügung
zu stellen, das in dem Sinne integriert ist, als die Steuerelektronik
für alle
Betriebsmechanismen des Systems untereinander verbunden ist, zum
Zwecke einer optimalen Koordination und für Steuerzwecke, und vorzugsweise
außerdem
mit einem Formungsüberwachungs computer
verbunden ist, zum Herunterladen neuer oder revidierter Steuerinformationen
zu den verschiedenen Steuerungen und zum Hochladen von Betriebsinformationen,
wie sie für
Informationszwecke, Zwecke der Qualitäts- oder Kostenkontrolle benötigt werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ein
Glaswarenformungsmaschinensystem entsprechend beispielhafter Ausführungsformen
der Erfindung umfasst eine Glaswarenformungsmaschine mit ersten
Betriebsmechanismen zum Umwandeln von Schmelzglastropfen in Glaswarenartikel,
ein Tropfenabgabesystem mit zweiten Betriebsmechanismen zur Abgabe
von Schmelzglastropfen an die Glaswarenformungsmaschine, ein Artikelhandhabungssystem
mit dritten Betriebsmechanismen zum Aufnehmen und Befördern von
Glaswarenartikeln von der Glaswarenformungsmaschine hinweg sowie
ein elektronisches Steuersystem zum Steuern und Koordinieren des
Betriebs der ersten, zweiten und dritten Betriebsmechanismen. Das
elektronische Steuersystem umfasst eine Maschinensteuerung, die
mit den ersten Betriebsmechanismen der Glaswarenformungsmaschine
gekoppelt ist, um den Betrieb der ersten Betriebsmechanismen zu
steuern und zu koordinieren, um Glaswarenartikel zu erzeugen. Eine Tropfenabgabesteuerung
ist mit den zweiten Betriebsmechanismen des Tropfenabgabesystems
gekoppelt, um den Betrieb der zweiten Betriebsmechanismen zu steuern
und zu koordinieren, um Schmelzglastropfen an die Glaswarenformungsmaschine
abzugeben. Eine Artikelhandhabungssteuerung ist mit den dritten
Betriebsmechanismen des Artikelhandhabungssystems gekoppelt, um
den Betrieb der dritten Mechanismen zu steuern und zu koordinieren,
um Glaswarenartikel von der Glaswarenformungsmaschine weg zu befördern. Ein
serieller Datenbus verbindet die Maschinensteuerung, die Tropfenabgabesteuerung
und die Artikelhandhabungssteuerung zur Kommunikation untereinander,
um den Betrieb der ersten, zweiten und dritten Betriebsmechanismen
miteinander zu koordinieren.
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In
den beispielhaften, bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
umfasst das elektronische Steuersystem ferner einen Maschinen-Server,
der an den seriellen Datenbus gekoppelt ist, um Steuerinformationen an
die Maschinen-, Tropfenabgabe- und
Artikelhandhabungssteuerung zu übertragen
und um den Betrieb der Steuerungen zu überwachen. Der Maschinen-Server
umfasst vorzugsweise eine Einrichtung zum Herunterladen von Steuerinformationen
von einer externen Quelle, beispielsweise einem Formungssystemcomputer,
einem Web-Endgerät
oder einer Bedienkonsole, die mit dem Maschinen-Server mittels eines
zweiten seriellen Datenbusses verbunden ist. Bei den beispielhaften,
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung umfassen zumindest einige der Betriebsmechanismen
pneumatische Betriebsmechanismen, die in Ansprechen auf elektronische
Steuersignale betrieben werden, und die Steuerung oder die Steuerungen,
die mit diesen Mechanismen gekoppelt sind, stellen solche elektronischen
Steuersignale bereit. Eine Maschinenventilsteuerung kann mit dem
seriellen Datenbus unabhängig
von den anderen Steuerungen gekoppelt sein, um die Luftzufuhr zu den
pneumatischen Betriebsmechanismen zu steuern. Bei den beispielhaften,
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung umfassen die ersten Betriebsmechanismen der Glaswarenformungsmaschine
sowohl pneumatische Betriebsmechanismen als auch elektrische Betriebsmechanismen.
Die Maschinensteuerung umfasst eine Ventilsteuerung, die mit den
pneumatischen Betriebsmechanismen gekoppelt ist, sowie eine Servosteuerung,
die mit den elektrischen Betriebsmechanismen gekoppelt ist. Die
Ventilsteuerung und die Servosteuerung sind separat an den seriellen
Datenbus gekoppelt, zur Kommunikation untereinander und mit anderen
an den Bus gekoppelten Steuerungen.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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Die
Erfindung wird zusammen mit ihren weiteren Aufgaben, Merkmalen und
Vorteilen am besten anhand der folgenden Beschreibung, der anhängenden
Ansprüche
sowie der beigefügten
Zeichnungen verstanden werden, wobei:
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1 ein
funktionales Blockdiagramm eines Einzelabschnitts-Glaswarenformungsmaschinensystems darstellt,
entsprechend welchem die vorliegende Erfindung vorzugsweise realisiert
wird;
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2 ein
funktionales Blockdiagramm eines Steuersystems für eine Glaswarenformungsmaschine entsprechend
einer derzeit bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung darstellt; die
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3A und 3B zusammen
ein funktionales Blockdiagramm eines Steuersystems für eine Glaswarenformungsmaschine
entsprechend einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen;
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4 ein
Schema darstellt, welches die Implementierung der Steuerprogrammierung
in dem System aus den 2 oder 3A–3B veranschaulicht;
und die
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5 und 6 funktionale
Blockdiagramme von beispielhaften Steuerplatinen in den Steuerungen aus
den 2 und 3A–3B entsprechend
zweier zusätzlicher
Aspekte der Erfindung darstellen.
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Detaillierte Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen
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1 stellt
ein IS-Maschinen-Glaswarenformungssystem 10 entsprechend
einer derzeit bevorzugten Realisierung der Erfindung dar. Ein Vorratsbehälter oder
eine Wanne 12 enthält
geschmolzenes Glas (von einem Vorherd). Die Glasströmung aus
der Wanne wird durch die Position eines Regulierungsrohrs 14 und
die Bewegung von Nadeln 16 reguliert, um einen oder mehrere
Schmelzglasstränge
einem Tropfenabschermechanismus 18 zuzuführen. Ein
Schneidmechanismus 18 trennt einzelne Schmelzglastropfen
ab, welche über eine
Rinne 20 und einen Tropfenverteiler 22 einer IS-Maschine 24 zugeführt werden.
Die Rinne 20 umfasst eine Einrichtung zum kontrollierten
Umlenken der Schmelzglastropfen für den Fall, dass einer oder
mehrere Abschnitte der IS-Maschine 24 abgeschaltet sind.
Die IS-Maschine 29 umfasst eine Mehrzahl von einzelnen Abschnitten,
in welchen die Tropfen jeweils zu einzelnen Glaswarenartikeln ausgebildet
werden. Jeder Abschnitt endet an einer Ausschubstation 24a–24n,
von welcher aus die Glaswarenartikel auf eine Reihe von Fördereinrichtungen 26 abgegeben
werden. Die Fördereinrichtungen 26 umfassen
typischerweise eine Maschinen-Fördereinrichtung
zum Aufnehmen von Glaswarenartikeln der Reihe nach aus den verschiedenen
Maschinenabschnitten, eine Querfördereinrichtung
zum Befördern
der Glaswarenartikel zu einem Kühlofenbeschicker 28 sowie
eine Radialtransfer-Fördereinrichtung
zum Transferieren der Glaswarenartikel von der Maschinen-Fördereinrichtung
auf die Querfördereinrichtung.
Eine Abblasstation 30 ist entlang der Maschinen-Fördereinrichtung
angeordnet, um Glaswarenartikel selektiv von der Fördereinrichtung
zu entfernen. Der Kühlofenbeschicker 28 lädt die Behälter in
Chargen in einen Vergütungskühlofen 31.
Die Behälter
werden von dem Kühlofen 31 an
das so genannte kalte Ende 32 des Herstellungsprozesses
abgegeben, an welchem die Behälter
auf kommerzielle Abweichungen hin inspiziert werden, sortiert werden,
etikettiert werden, gepackt werden und/oder für eine weitere Verarbeitung
gelagert werden.
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Das
in 1 dargestellte System 10 umfasst eine
Vielzahl von Betriebsmechanismen zum Ausführen von Vorgängen an
dem Glas, Bewegen von Glasarbeitsstücken durch die aufeinanderfolgenden
Stufen des Herstellungsbetriebs und anderweitigen Ausführen von
Funktionen in dem System. Solche Betriebsmechanismen umfassen beispielsweise
ein Regulierungsrohr 14, Nadeln 16, einen Tropfenschneider 18,
einen Tropfenverteiler 22, Ausschübe 24a–24n,
(eine) Fördereinrichtung(en) 26 und
einen Kühlofenbeschicker 28.
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Zusätzlich gibt
es eine Reihe von Betriebsmechanismen in jedem Abschnitt der IS-Maschine
24,
beispielsweise Mechanismen zum Öffnen
und Schließen
der Formen, Mechanismen zum Herein- und Hinausbewegen der Trichter,
Prallplatten und Blasköpfe,
Herausnahmezangen und Wendearme. Die folgende Tabelle listet einige
dieser Mechanismen und entsprechende US-Patente, welche eine elektronische
Steuerung für
die zugehörigen
Mechanismen offenbaren, auf: Tabelle
1
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2 stellt
ein funktionales Blockdiagramm eines Steuersystems 34 für eine Glaswarenformungsmaschine
entsprechend einer derzeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dar.
Für jeden
Abschnitt der IS-Maschine 24 (1) ist ein
Steuerabschnitt 36 vorhanden (nur einer ist dargestellt).
Bei einer IS-Maschine mit acht Abschnitten, beispielsweise, gibt
es acht Steuerabschnitte 36, einen für jeden Abschnitt der Maschine. Jeder
Steuerabschnitt 36 umfasst eine Maschinensteuerung 37,
die mit den ersten Betriebsmechanismen der Glaswarenformungsmaschine
gekoppelt ist, um den Betrieb dieser Betriebsmechanismen zu steuern
und zu koordinieren, um Glaswarenartikel bereitzustellen. Diese
Maschinensteuerung umfasst bei der Ausführungsform aus 2 ein
Ethernet-fähiges,
intelligentes Steuersignalausgabemodul (EICOM) 38, das
mit einem zugeordneten Ventilblock 40 festverdrahtet ist,
um die Ventile zu steuern und dadurch Luft an die pneumatischen Betriebsmechanismen
anzulegen. Die Maschinensteuerung umfasst bei der dargestellten
Ausführungsform der
Erfindung außerdem
eine Servosteuerung 42, welche über einen seriellen Bus 44 mit
elektrischen Antriebseinheiten 46, 48, 50 verbunden
ist, die jeweils dem Herausnahme-, Wende- und Ausschub-Mechanismus des
zugehörigen
Maschinenabschnitts zugeordnet sind. Beispielhafte Herausnahme-,
Wende- und Ausschub-Antriebssysteme sind in den zuvor in Tabelle
1 angegebenen Patenten dargestellt. Die Servosteuerung 42 ist
elektronisch festverdrahtet mit dem EICOM 38. Das EICOM 38 ist über einen
seriellen Bus 97 mit einer zugeordneten COM-SOC-Einheit 49 verbunden.
Eine abgesetzte Bedienkonsole (ROC – Remote Operator Console) 51 ist
entweder permanent oder selektiv mit der COM-SOC-Einheit 49 verbunden,
zur Änderung
von Steuerparametern in der COM-SOC-Einheit
durch einen Operator. Das EICOM 38 ist außerdem mit
einem Maschinensteuerpult (MCP – Machine
Control Panel) 52 verbunden, und zwar zur Überwachung
und selektiven Änderung
von Abschnitts-Betriebsparametern. Das EICOM 38 steuert
den Betrieb der pneumatischen Ventile 40 zum Betreiben
der pneumatisch angetriebenen Betriebsmechanismen des Maschinenabschnitts,
während die
Servosteuerung 42 den Betrieb der elektrisch angetriebenen
Betriebsmechanismen steuert.
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Alle
EICOM-Ventilsteuerungen 38 und Servosteuerungen 42 der
N Maschinenabschnitte sind einzeln mit einem seriellen Bus 54,
beispielsweise einem Maschinen-Ethernetbus verbunden. Der Bus 54 ist
außerdem
mit einer Servo-Artikelhandhabungssteuerung 56 und mit
einer Servo-Tropfenabgabesteuerung 58 verbunden. Die Servo-Artikelhandhabungssteuerung 56 ist über einen
seriellen Bus 60 mit einer Antriebssteuerung 62 für die Maschinen-Fördereinrichtung,
einer Antriebssteuerung 64 für die Querfördereinrichtung, einer Antriebssteuerung
für die
Radialtransfer-Fördereinrichtung
und einer Antriebssteuerung 68 für den Kühlofenbeschicker verbunden.
Die Servo-Artikelhandhabungssteuerung 56 ist
außerdem
festverdrahtet mit einer Anzahl von Start/Stop-Steuermechanismen 70,
einer Steuerung 72 für
die Kühlofenbeschickerschmierung
sowie einem Sensor 79, der dem Kühlofen 30 (1)
zugeordnet ist. In ähnlicher
Weise ist die Servo-Tropfenabgabesteuerung 58 über einen
seriellen Bus 76 mit einer Antriebssteuerung 78 für das Regulierungsrohr,
einer Antriebssteuerung 80 für Nadeln, einer Antriebssteuerung 82 für den Tropfenschneider
und einer Antriebssteuerung 84 für den Tropfenverteiler verbunden.
Die Rohrantriebssteuerung 78 ist mit dem Regulierungsrohrmechanismus 14 (1)
verknüpft,
die Nadelantriebssteuerung 80 ist mit dem Nadelmechanismus 16 verknüpft, die
Schneidantriebssteuerung 82 ist mit dem Tropfenschneider 18 verknüpft und
die Tropfenverteilerantriebssteuerung 84 ist mit dem Tropfenverteiler 22 verknüpft. In
gleicher Weise sind die Antriebssteuerung 62 für die Maschinen-Fördereinrichtung,
die Antriebssteuerung 64 für die Querfördereinrichtung und die Antriebssteuerung 66 für die Radialtransfereinrichtung
mit den Fördereinrichtungen 26 aus 1 verknüpft, und
die Antriebssteuerung 68 für den Kühlofenbeschicker ist mit dem
Kühlofenbeschicker 28 verknüpft. Die
Servo-Tropfenabgabesteuerung 58 ist außerdem mit einer Anzahl von
Start/Stop-Mechanismen 86 und
mit einem Nadelschmiermechanismus 88 zur Kontrolle der
Schmierung der Nadeln 16 festverdrahtet.
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Die
jedem Maschinenabschnitt zugeordnete Maschinensteuerung, welche
die EICOM-Ventilsteuerung 38 und die Servosteuerung 42 umfasst,
die Servo-Artikelhandhabungssteuerung 56 und die Servo-Tropfenabgabesteuerung 58 (welche
beide für
alle Abschnitte der IS-Maschine arbeiten) sind durch den Bus 54 untereinander
verbunden, zur Kommunikation untereinander, um miteinander den Betrieb
der verschiedenen zugehörigen
Betriebsmechanismen zu koordinieren. Alle Steuerungen sind außerdem mittels
des Busses 54 über einen
Maschinen-Server 90 mit einem Bus 92 einer höheren Ebene
verbunden, beispielsweise einem Ethernet-Bus für das gesamte Glaswerk. Der
Bus 92 ermöglicht
eine Verbindung des Maschinen-Servers 90 mit einem Anschluss 94 zur
Kopplung an das World Wide Web oder das Internet, um den Systembetrieb
von einem abgesetzten Standort aus zu überwachen, und mit einem Formungsüberwachungscomputer
(FSC) 96, welcher dem gesamten Glaswerk zugeordnet ist.
Der Anschluss 94 ermöglicht
dem Maschinen-Server 90, Steuerinformationen von einem
abgesetzten Standort herunterzuladen und/oder Produktionsdaten zu
diesem hochzuladen. Der FSC 96 kann eine Einrichtung zur
Terminierung von Betriebsvorgängen
und zum Erzeugen von Verwaltungs-, Produktions- und anderen Berichten
enthalten. In diesem Zusammenhang ist ein Zähler 98 für heiße Flaschen über einen
geeigneten seriellen Bus 100 angeschlossen, um dem Formungsüberwachungscomputer 96 Produktionsdaten
zuzuführen.
Der FSC 96 ist außerdem
mittels eines seriellen Busses 102 mit einem Tropfengewichtsensor-Hostcomputer
(GWC) 104 verbunden, welcher über einen seriellen Bus 106 mit
einem dem jeweiligen Maschinenabschnitt 1–N zugeordneten Tropfengewichtsensor 108 verbunden ist.
Der GWC-Hostcomputer 109 ist außerdem über einen seriellen Bus 109 mit
der Servo-Tropfenabgabesteuerung
und über
einen seriellen Bus 110 mit den COM-SOC-Einheiten 48 der
N Steuerabschnitte 36 verbunden. Der Maschinen-Server 90 ist
außerdem über den
Bus 54 mit einer Maschinenschmierungssteuerung 112 und mit
einer oder mehreren Netzwerk-Nutzerschnittstellenstationen (NUIs) 114 verbunden.
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Die 3A und 3B stellen
zusammengenommen ein modifiziertes elektronisches Steuersystem 120 für eine Glaswarenformungsmaschine
dar. Die Bezugszeichen in den 3A und 3B,
welche mit den in den 1 und 2 angewandten
identisch sind, entsprechen identischen oder analogen Komponenten, während modifizierte
Komponenten durch die Buchstaben-Suffixe angezeigt werden. In dem
System 120 aus den 3A und 3B ist
eine Maschinenventilsteuerung 122 (3A) mit
dem Bus 54 gekoppelt, um die Zufuhr von Luft zu den pneumatischen
Betriebsmechanismen, die nicht einem spezifischen Maschinenabschnitt
zugeordnet sind, zu regulieren. Die Steuerung 122 ist über einen
seriellen Bus 124 mit der COM-SOC-Ventilsteuerung 126 verbunden,
die in jedem Maschinensteuerabschnitt 36a angeordnet ist.
In jedem Maschinensteuerabschnitt 36a umfasst eine Maschinensteuerung 37a eine
Servosteuerung 42 und eine COM-SOC-Ventilsteuerung 126.
Die COM-SOC-Ventilsteuerung 126 ist über einen seriellen Bus 127 mit
der Servosteuerung 42 verbunden, wie in 2,
mit einem COM-SOC-Anzeigepult 128, um für den Operator eine Anzeige
von Abschnittsbetriebsparametern und -zuständen bereitzustellen, und mit
einer Steuerung 130 für flüssig gekühlte Formen
(LCM – Liquid
Cooled Mold) zum Steuern der Kühlung
der Glaswaren-Rohlings- und Blasformen in dem zugehörigen Maschinenabschnitt.
Eine Steuerung zur Formflüssigkühlung ist
beispielsweise in US-Patent 6,412,308 dargestellt, dessen Offenbarungsgehalt
hier zum Zwecke der Beleuchtung des Hintergrunds durch Bezugnahme
einbezogen wird. Die Maschinenventilsteuerung 122 ist außerdem über einen seriellen
Bus 132 mit einem Multisynchronisationsgenerator (MSG) 134,
einer Steuerung 136 für
eine Tropfenumlenkrinne 20 (1) und einen
Hub-Computer 138 für
ein Flaschendetektionssystem (BDS – Bottle Detection System)
verbunden. Eine Mehrzahl von Flaschendetektionssystem-Sensoren und -Stellgliedern 140 ist ebenfalls
mit dem Bus 132 verbunden, zum Bereitstellen von Flaschendetektions-Eingangssignalen
an dem Hub-Computer 138 und zum Empfangen von Stellgliedsteuerungs-Ausgangssignalen
von dem Computer 138. Der MSG 134 synchronisiert
den Betrieb der verschiedenen Maschinenabschnitte.
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Nehmen
wir nun Bezug auf 3B, so besteht ein weiterer
Unterschied zwischen dem elektronischen Steuersystem 120 und
dem elektronischen Steuersystem 34 (2) darin,
dass die Servo-Tropfenabgabesteuerung 58 aus 2 nun
in eine Servo-Rohrsteuerung 78a, eine Servo-Nadelsteuerung 80a,
eine Servo-Schneidsteuerung 82a und eine Servo-Tropfensteuerung 84a unterteilt
ist. Die Steuerungen 78a bis 84a sind jeweils
einzeln an den seriellen Bus 54 angeschlossen, zur separaten
Kommunikation untereinander und mit den anderen an den Bus 54 angeschlossenen
Steuerungen. Die Servo-Rohrsteuerung 78a ist
mit Servo-Rohrantrieben 78 verbunden, welche in 3B als
separate Antriebe dargestellt sind, um die beiden Achsen (Rotations-
und axiale) der Rohrbewegung zu steuern. (Die separaten Achsen der
Rohr-, Nadel- und Tropfenbewegung sind in 2 der Einfachheit
halber kombiniert.) Analog ist die Servo-Nadelsteuerung 80a mit separaten
Antrieben 80 für
jede Nadel verbunden, typischerweise bis zu vier Nadeln für ein so
genanntes Quadro- oder Vier-Tropfen-Maschinensystem. Die Servo-Schneidsteuerung 82a ist
mit einem Servo-Schneidantrieb 82 verbunden, und die Servo-Tropfensteuerung 84a ist
mit Antrieben 84 für
jede der Tropfenzufuhrrinnen verbunden. Die kombinierte Servo-Artikelhandhabungssteuerung 56 aus 2 ist
in 3B in eine Servo-Maschinen-Fördereinrichtungssteuerung 62a,
die mit dem Maschinen-Fördereinrichtungsantrieb 62 gekoppelt
ist, und eine Servo-Artikelhandhabungssteuerung 56a unterteilt,
wobei letztere mit dem Antrieb 64 für die Querfördereinrichtung, dem Antrieb 66 für die Radialtransfer-Fördereinrichtung
und drei Antrieben 68 für
die drei Achsen des Kühlofenbeschickers 28 (1)
gekoppelt ist. Die Servo-Steuerung 62a für die Maschinen-Fördereinrichtung
ist außerdem
mit einer Abblassteuerung 142 verbunden, um den Betrieb
des Abblasmechanismus 30 (1) zu steuern,
um selektiv Artikel von der Maschinen-Fördereinrichtung zu entfernen.
Die Servo-Rohrsteuerung 78a ist über einen
seriellen Datenbus 76a mit Rohrantrieben 78 verbunden,
die Servo-Nadelsteuerung 80a ist über einen seriellen Bus 76b mit
den Nadelantrieben 80 verbunden, die Servo-Schneidsteuerung 82a ist über einen
seriellen Bus 76c mit dem Servo-Schneidantrieb 82 verbunden,
die Servo-Tropfensteuerung 84a ist über einen seriellen Datenbus 76d mit
den vier Servo-Tropfenabgabeantrieben 84 verbunden, die
Servosteuerung 62a für
die Maschinen-Fördereinrichtung
ist über
einen seriellen Datenbus 60 mit dem Antrieb 62 verbunden
und die Servosteuerung 56a für die Artikelhandhabung ist über einen
seriellen Datenbus 60b mit den Antrieben 64, 66, 68 verbunden.
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Die
Datenbusse 54, 92 in den 2 bis 3B umfassen
vorzugsweise relativ schnelle Datenbusse, beispielsweise Ethernet-Busse.
Die Ethernet-Busse können
in einer Hub-Konfiguration
mit den verschiedenen Steuerungen verbunden sein, wie in den Zeichnungen
dargestellt ist, oder über
Ethernet-Switche, wie es wünschenswert
ist, um die Kommunikation zu erleichtern. Der serielle Datenbus 44 innerhalb
jedes Maschinensteuerabschnitts 36 oder 36a kann
einen Bus mit mittlerer Geschwindigkeit umfassen, beispielsweise
einen so genannten seriellen "Firewire"(IEEE 1394)-Datenbus. Der Bus 47 aus 2 ist
vorzugsweise ein Bitbus. Die Busse 102, 106, 60 und 76 aus 2 können serielle
Datenbusse jeder geeigneten Konfiguration und für jedes geeignete Protokoll
umfassen. Die Busse 76a, 76b, 76c, 76d, 60a und 60b aus 3B können serielle
Datenbusse mit mittlerer Geschwindigkeit umfassen, beispielsweise "Firewire"-Busse. Die Busse 124, 127 und 132 aus 3A können relativ
langsame Busse umfassen, beispielsweise serielle Datenbusse, welche
die so genannte CAN-Bus-Technologie
nutzen.
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4 veranschaulicht
einen wichtigen Vorteil der vorliegenden Erfindung, wie sie entweder
in 2 oder in den 3A–3B dargestellt
ist. Das heißt,
die gesamte Steuerprogrammierung für alle Steuerungen des Glaswarenformungssystems
kann über
einen einzigen Maschinen-Server 90 eingegeben, heruntergeladen
und überwacht
werden. Das System verwaltet automatisch all die vielen Steuerprogrammversionen der
verschiedenen Steuerungen in dem Glasbehälterformungssystem. Damit werden
der gesamte Aufwand und sämtliche
Fehler einer manuellen Aktualisierung jedes Steuerprogramms vermieden,
und es wird die Belastung vermieden, das gesamte Formungssystem
abzuschalten, wenn nur einige der Steuereinrichtungen eine Aktualisierung
benötigen.
Das System meistert auch die Situation, bei der Aktualisierungen
an einem der Steuereinrichtungsprogramme eine entsprechende Aktualisierung
an anderen Einrichtungssteuerprogrammen erfordern. Außerdem verhindert
das System eine Situation, bei der unbeabsichtigt eine einzigartige,
ungetestete Kombination von Programmversionen oder Ausgabeniveaus
für Steuereinrichtungen
verwendet wird, wobei potentiell Interaktionsprobleme entstehen.
Das System reduziert außerdem
den Umfang an Prozessabschaltzeit, der erforderlich ist, um neue
Steuerprogrammaktualisierungen zu laden und freizugeben, und vereinfacht
eine Rücksetzung
auf vorherige Steuerprogramme, falls benötigt.
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Nehmen
wir Bezug auf 4, so ist in dieser dargestellt,
dass eine Workstation 150 über ein Netzwerk 152 mit
einem Archiv 154 für
früher
angewandte Steuer-Programmierung
verbunden ist. Ein Steuerprogrammentwickler kann eine Wizard-Programmierung
mit geeigneter Konfiguration anwenden, um einen Satz von Steuerprogrammen
zu kompilieren, die auf einem geeigneten Medium 156, beispielsweise
einer CD-ROM oder
DVD gespeichert werden können,
um sie in den Maschinen-Server 90 zu laden. Als Alternative
kann die Workstation 150 des Operators eine der Netzwerk-Nutzerschnittstellen 114 (2 und 3A)
umfassen, die über
den Bus 54 mit dem Maschinen-Server 90 verbunden
sind, oder kann über
einen Bus 92 mit dem Maschinen-Server 90 verbunden
sein, entweder direkt oder über
das Internet. Ein Konfigurationsverwaltungsprogramm 158 in
dem Maschinen-Server 90 lädt die neue Steuerprogrammierung
in einen Speicher 160 für
verfügbare
Steuerprogramme. Der Konfigurationsmanager 158 hat außerdem Zugriff
auf einen Speicher 162 für andere Steuerprogramme, die
früher
entwickelt worden sind. Wenn die neue Steuerprogrammierung mit der Hardware
und den Steuerungen, die an den Maschinen-Server 90 angeschlossen
sind, konsistent ist, kann der Konfigurationsmanager 158 die
neue Steuerprogrammierung in eine Datei 164 für aktive
Steuerprogrammierung laden, zum Herunterladen auf die entsprechenden
Steuerungen mit Hilfe des Busses 54. Zusätzlich zum
Bereitstellen einer zentralen Einrichtung zum Speichern, Überwachen
und Herunterladen der gesamten Steuerprogrammierung hat das System
gemäß der vorliegenden
Erfindung noch den Vorteil, dass die Größe des Speichers, der für die verschiedenen
Einrichtungssteuerungen erforderlich ist, reduziert wird. Anders
ausgedrückt
ist es nicht notwendig, dass die Servosteuerung 42, die
Servo-Artikelhandhabungssteuerung 56, die Servo-Tropfenabgabesteuerung 58 usw.
in den 2 bis 3B ausreichend Speicher aufweisen,
um eine Bibliothek an Steuerprogrammierung zu speichern, insofern,
als die für
den unmittelbaren Betrieb erforderliche Steuerprogrammierung einfach
und schnell von dem Maschinen-Server 90 heruntergeladen
werden kann. Darüber
hinaus kann die Fähigkeit
für oder
das Erfordernis einer wesentlichen Änderung der Steuerprogrammierung
durch den Operator an den verschiedenen Steuerungen stark reduziert
werden. Eine graphische Benutzerschnittstelle für alle Einrichtungen des Maschinensystems
kann an einer einzigen Station bereitgestellt werden. Es besteht
eine vollständige "Top-to-Bottom"-Kommunikation (von
ganz oben bis ganz unten), was die Programmierung, Parameter und
Statusinformationen wie auch zeitkritischen Steuerinformationen
betrifft. Die Erfindung bietet außerdem die Vorteile einer verbesserten
Skalierbarkeit und Preis/Leistungs-Optimierung, und gleichzeitig
besteht die Möglichkeit,
zusätzliche
periphere Einrichtungen zu unterstützen, wie sie für eine Weiterentwicklung
benötigt
werden.
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Die 5 und 6 stellen
zwei Controller-Konfigurationen
für die
verschiedenen elektronischen Steuerungen dar, die in Verbindung
mit den 1 bis 4 diskutiert
worden sind. 5 stellt eine Controller-Konfiguration 170 ohne
nichtflüchtigen
On-Board-Speicher dar, während 6 eine
Controller-Konfiguration 172 mit nichtflüchtigem
On-Board-Speicher darstellt. Nehmen wir auf 5 Bezug,
so ist die Controller-Konfiguration 170 an einen Hostcomputer 176,
beispielsweise den Maschinen-Server 90 aus den 2–3A,
angeschlossen, und zwar mit Hilfe eines Busses 177. Die
Controller-Konfiguration 170 umfasst eine Anwendungs-Hauptplatine 178 mit
durch Software(SW) lesbaren, anwendungsspezifischen Kennzeichnungen 180,
beispielsweise einem DIP-Schalter. Diese Kennzeichnungen bezeichnen
die Anwendung, für
welche der Controller vorgesehen ist, beispielsweise etwa eine Servo-Artikelhandhabungssteuerung 56 (2). Ein
austauschbares Prozessormodul 182 ist entfernbar mit der
Platine 178 verbunden, beispielsweise mit Hilfe eines Sockels 184.
Das Prozessormodul 182 umfasst vorgespeicherte Programmierung
zum Lesen der Anwendungsidentifikationskennzeichen 180, Übermitteln
dieser Kennzeichen an den Hostcomputer 176 über das
Netzwerk 177 und danach Herunterladen von Steuerprogrammierung
von dem Hostcomputer, welche für den
Betrieb in Verbindung mit den spezifischen Betriebsmechanismen,
für welche
die Controller-Konfiguration 170 genutzt werden soll, benötigt wird.
Wenn beispielsweise die Controller-Konfiguration 170 als eine
Servo-Artikelhandhabungssteuerung 56 in 2 genutzt
werden soll, kann der Hostcomputer 176 (in diesem Beispiel
der Maschinen-Server 90) beim anfänglichen Anschalten der Stromversorgung
oder zu irgendeinem anderen geeigneten Zeitpunkt zum Zurücksetzen
der Steuerprogrammierung über
das Netzwerk 177 (in diesem Beispiel den Bus 54)
die gesamte Steuerprogrammierung herunterladen, die für den Betrieb
des Antriebs 62 für
die Maschinen-Fördereinrichtung,
des Antriebs 64 für
die Querfördereinrichtung,
des Antriebs 66 für
die Radialtransfereinrichtung und des Antriebs 68 für den Kühlofenbeschicker
benötigt
wird. Wenn die Controller-Konfiguration 170 aus 5 andererseits
zur Nutzung als eine Maschinenventilsteuerung 122 (3A) vorgesehen
ist und die Anwendungsidentifikationskennzeichen 180 dies
angeben, würde
dann die Maschinenventilsteuerung 122 die notwendige Steuerprogrammierung
von dem Maschinen-Server 90 erhalten und die Steuerprogrammierung
mit Hilfe des seriellen Datenbusses 132 (3A)
zu der Rinnensteuerung 136 herunterladen. In diesem Fall
würde der
Netzwerk-Hostcomputer 176 in 5 die Maschinenventilsteuerung 122 in 3A umfassen
und das Netzwerk 175 würde
den seriellen Bus 132 umfassen.
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Die
Controller-Konfiguration 172 in 6 ist besonders
sinnvoll für
Steuerungen, die mit der Steuerung 176 auf der nächsthöheren Ebene
durch eine relativ langsame Netzwerkverbindung 186 verbunden
sind. Die Controller-Konfiguration 172 umfasst ein Prozessormodul 188,
das entfernbar und austauschbar auf einer Hauptplatine 190 montiert
ist, beispielsweise mit Hilfe eines Sockels 192. Das Prozessormodul 188 umfasst eine
anwendungsspezifische Steuerprogrammierung in einem nichtflüchtigen
Speicher 194 sowie eine Programmierung 196 zum
Vergleich der in dem Speicher 194 gespeicherten Programmierung
mit den anwendungsspezifischen Kennzeichen 180 auf der
Hauptplatine 190. Beim anfänglichen Anschalten der Stromversorgung
bewirkt die anwendungsunabhängige
Boot-Software 198, dass die Prozessoridentifikationssoftware 196 die
anwendungsspezifische Programmierung in dem Speicher 194 mit
den Anwendungsidentifikationskennzeichen 180 auf der Hauptplatine
vergleicht, um zu bestätigen,
dass das Prozessormodul 174 für diese spezifische Anwendung
geeignet ist. Wenn beispielsweise die Controller-Konfiguration 172 aus 6 als
eine Rinnensteuerung 136 in 3A verwendet
wird und das Prozessormodul 188 ausfällt, würde ein Operator das ausgefallene
Prozessormodul durch ein neues Prozessormodul ersetzen. Insofern
jedoch, als alle Prozessormodule im Allgemeinen identisch erscheinen,
ist es notwendig zu bestätigen,
dass das neue Prozessormodul 188 die erforderliche Programmierung
zur Nutzung als eine Rinnensteuerung enthält. Dies wird erreicht, indem die
anwendungsspezifische Programmierung in dem Speicher 194 mit
den Anwendungsidentifikationskennzeichen 180 verglichen
wird, bevor der Betrieb des Rinnensteuerungsmechanismus ausgelöst wird.
Wenn der Vergleich befriedigend ausfällt, kann die Rinnensteuerung
beginnen. Wenn der Vergleich jedoch nicht zufriedenstellend ist,
würde der
Operator angewiesen werden, das neue Prozessormodul durch ein für die Rinnensteuerung
geeignetes zu ersetzen oder alternativ eine neue Steuerprogrammierung
von dem Hostcomputer 176 über das Netzwerk 186 (den
Bus 54, die Maschinensteuerung 122 und den Bus 132 in 3A)
herunterzuladen, um das neue Prozessormodul als ein für die Rinnensteuerung
geeignetes zu konfigurieren.
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Vorliegend
ist somit ein Glaswarenformungsmaschinensystem und spezieller ein
elektronisches Steuersystem zur Steuerung des Betriebs von Glaswaren-Formungs- und Transfermechanismen
offenbart worden, welches vollständig
allen zuvor angeführten
Aufgaben und Zielen gerecht wird. Die Erfindung wurde im Zusammenhang
mit einer Reihe ihrer derzeit bevorzugten Ausführungsformen diskutiert, und
es wurden außerdem
verschiedene Modifikationen und Varianten diskutiert.
