DE19716777A1

DE19716777A1 - Verfahren zum Betreiben eines Handhabungsgerätes an einer Kunststoffverarbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE19716777A1
Application number: DE1997116777
Authority: DE
Inventors: Edward Kaus; Hans-Joachim Henze
Original assignee: Battenfeld GmbH
Current assignee: Adcuram Maschinenbauholding 80333 Muenchen De GmbH
Priority date: 1997-04-22
Filing date: 1997-04-22
Publication date: 1998-10-29
Anticipated expiration: 2017-04-23
Also published as: DE19716777C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Handhabungsgerätes an einer Kunststoffverarbeitungsmaschine, insbe sondere an einer Spritzgießmaschine,

- bei dem fertig hergestellte Artikel aus dem Werkzeugbereich der Maschine mit einem Handhabungsgerät entnommen werden,
- wobei die Maschine für das Öffnen und Schließen des Werkzeugs einen von einer ersten Steuerung beaufschlagten Antrieb aufweist,
- wobei das Handhabungsgerät für die Entnahme des Artikels einen von einer zweiten Steuerung beaufschlagten Antrieb aufweist,
- wobei sowohl die Werkzeugbewegung und/oder -geschwindigkeit als auch die Bewegung und/oder Geschwindigkeit des den Artikel greifenden Teils des Handhabungsgeräts von Sensoren registriert werden,
- wobei beim Öffnen des Werkzeugs in Abhängigkeit von der Werkzeugöffnungsbewegung und/oder -geschwindigkeit die Bewegung und/oder Geschwindigkeit des den Artikel greifenden Teils des Handhabungsgeräts funktional vorgegeben wird und
- wobei beim Schließen des Werkzeugs in Abhängigkeit von der Bewegung und/oder Geschwindigkeit des den Artikel greifenden Teils des Handhabungsgeräts die Werkzeugschließbewegung und/oder -ge schwindigkeit funktional vorgegeben wird.

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

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

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

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

Die Lösung der Aufgabe durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,

- daß unter Verzicht auf eine Regelung der Bewegung und/oder der Geschwindigkeit des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) in Abhängigkeit von der Werkzeugbewegung und/oder -geschwindigkeit oder umgekehrt durch die erste (5) und/oder zweite (7) Steuerung eine permanente Beobachtung der Bewegung und/oder Geschwindigkeit des Werkzeugs (4) und des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) durchgeführt wird,
- daß eine permanente Prüfung in der ersten (5) und/oder zweiten (7) Steuerung vorgenommen wird, ob sich die Bewegung und/oder die Geschwindigkeit des Werkzeugs (4) und des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) relativ zueinander innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs und damit außerhalb eines unzulässigen Bereichs (11) befinden, und
- daß beim Öffnen des Werkzeugs (4) die Bewegung des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) unterbrochen wird, sobald das vorgegebene Toleranzband verlassen und damit der unzulässige Bereich (11) erreicht wird, oder
- daß beim Schließen des Werkzeugs (4) die Bewegung des Werkzeugs (4) unterbrochen wird, sobald das vorgegebene Toleranzband verlassen und damit der unzulässige Bereich (11) erreicht wird.

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

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

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

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

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

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

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

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

Um die Zykluszeit des Herstellungsprozesses inclusive Entformung möglichst kurz zu halten, fährt der Greifer 9 bereits vor der vollständigen Öffnung des Werkzeugs 4 in den Werkzeugbereich ein (s. Figur), um so früh wie möglich mit der Entformung beginnen zu können. Allerdings muß gewährleistet sein, daß keine Kollision zwischen Handhabungsgerät, insbesondere dem Greifer 9, und dem Werkzeug 4 stattfindet. Deshalb ist um das Werkzeug 4 herum ein räumlicher Ausdehnungsbereich vorgegeben, in den der Greifer 9 nicht gelangen darf; es handelt sich dabei um einen unzulässigen Bereich 11 (schraffierter Bereich in der Figur), der als "Sicherheitsabstand" einzuhalten ist.

Aufgrund des unzulässigen Bereichs 11 ergibt sich für den Greifer 9 ein entsprechender zulässiger Bereich (das Komplement zu 11), in dem sich der Greifer 9 aufhalten darf. Aufgrund dessen kann eine Beziehung zwischen der Werkzeugbewegung x und der Bewegung des Greifers y vorgegeben werden, die einem zulässigen Betrieb entspricht. Diese Beziehung wird in der oder den Steuerungen 5 und 7 hinterlegt. Über die Sensoren 10 kann die Steuerung zu jedem Zeitpunkt feststellen, ob sich der Greifer 9 bei einer aktuellen Werkzeugposition x im zulässigen Bereich befindet. Typischerweise findet eine solche Überprüfung alle 10 bis 20 ms statt.

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

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

Bezugszeichenliste

1

Handhabungsgerät

2

Kunststoffverarbeitungsmaschine

3

Artikel

4

Werkzeug der Maschine

5

erste Steuerung

6

Werkzeugantrieb

7

zweite Steuerung

8

Antrieb des Handhabungsgeräts

9

greifender Teil des Handhabungsgeräts

10

Sensoren

11

unzulässiger Bereich für die Position

Claims

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

- bei dem fertig hergestellte Artikel (3) aus dem Werkzeug bereich der Maschine (2) mit einem Handhabungsgerät (1) entnommen werden,
- wobei die Maschine (2) für das Öffnen und Schließen des Werkzeugs (4) einen von einer ersten Steuerung (5) beaufschlagten Antrieb (6) aufweist,
- wobei das Handhabungsgerät (1) für die Entnahme des Artikels (3) einen von einer zweiten Steuerung (7) beaufschlagten Antrieb (8) aufweist,
- wobei sowohl die Werkzeugbewegung und/oder -geschwin digkeit als auch die Bewegung und/oder Geschwindigkeit des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) von Sensoren (10) registriert werden,
- wobei beim Öffnen des Werkzeugs (4) in Abhängigkeit von der Werkzeugöffnungsbewegung und/oder -geschwindigkeit die Bewegung und/oder Geschwindigkeit des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) funktional vorgegeben wird und
- wobei beim Schließen des Werkzeugs (4) in Abhängigkeit von der Bewegung und/oder Geschwindigkeit des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) die Werkzeug schließbewegung und/oder -geschwindigkeit funktional vorge geben wird,
dadurch gekennzeichnet,
- daß unter Verzicht auf eine Regelung der Bewegung und/oder der Geschwindigkeit des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) in Abhängigkeit von der Werkzeugbewegung und/oder -geschwindigkeit oder umgekehrt durch die erste (5) und/oder zweite (7) Steuerung eine permanente Beobachtung der Bewegung und/oder Geschwindigkeit des Werkzeugs (4) und des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) durchgeführt wird,
- daß eine permanente Prüfung in der ersten (5) und/oder zweiten (7) Steuerung vorgenommen wird, ob sich die Bewegung und/oder die Geschwindigkeit des Werkzeugs (4) und des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) relativ zueinander innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs und damit außerhalb eines unzulässigen Bereichs (11) befinden, und
- daß beim Öffnen des Werkzeugs (4) die Bewegung des den Artikel (3) greifenden Teils (9) des Handhabungsgeräts (1) unterbrochen wird, sobald das vorgegebene Toleranzband verlassen und damit der unzulässige Bereich (11) erreicht wird, oder
- daß beim Schließen des Werkzeugs (4) die Bewegung des Werkzeugs (4) unterbrochen wird, sobald das vorgegebene Toleranzband verlassen und damit der unzulässige Bereich (11) erreicht wird.

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

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

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