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Die Erfindung betrifft eine Spritzgiessmaschine mit mindestens einem Handlinggerät, mit einer elektronischen speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) für die Spritzgiessmaschine und einer elektronischen speicherprogrammierbaren Steuerung für das Handlinggerät.
Spritzgiessmaschinen zur Herstellung von Kunststoffartikeln weisen üblicherweise zwei voneinander relativ bewegliche Formhälften auf. Im geschlossenen Zustand wird eine zähflüssige Kunststoffmasse über ein Spritzaggregat eingespritzt. Nach dem Aushärten wird die Form geöffnet und der fertige Kunststoffartikel entnommen. Um diesen Kunststoffartikel aus dem Bereich der geöffneten Formhälften zu entfernen, damit die Spritzgiessmaschine für den nächsten Zyklus bereit zu machen, werden Handlinggeräte, beispielsweise in Form von Robotern eingesetzt, die in der Lage sind, die Kunststoffartikel zu entnehmen und beispielsweise auf ein Förderband zu nehmen. Es sind aber durchaus auch einfachere Handlinggeräte denkbar und möglich.
Es ist bereits Stand der Technik, sowohl die Spritzgiessmaschine als auch das Handlinggerät jeweils über eine gesonderte elektronische speicherprogrammierbare Steuerung zu steuern, d. h. es waren zwei Rechner vorhanden, einer für die Spritzgiessmaschine und einer für das Handlinggerät, auf denen jeweils die speicherprogrammierbare Steuerung implementiert war.
Beispiel für eine solche Steuerung ist die Steuerung der Anmelderin, welche über Jahre unter dem Namen "ENGEL CC100" vertrieben worden ist.
Um den Bedienungskomfort zu erhöhen und den Steuerungsablauf der Spritzgiessmaschine einerseits und des Handlinggerätes andererseits besser koordinieren zu können, ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass die speicherprogrammierbare Steuerung für die Spritzgiessmaschine und die speicherprogrammierbare Steuerung für das Handlinggerät auf ein und demselben, gemeinsamen digitalen Rechner realisiert sind.
Mittels eines Rechners mit hoher Leistung - vorzugsweise einem einzigen schnellen Prozessor (CPU) - ist es also möglich, sowohl die Spritzgiessmaschine selbst, als auch das zugeordnete Handlinggerät (beispielsweise einen zwei- oder mehrachsigen Linearroboter oder einen Knickarm-Roboter) über eine Abfolge von Spritzzyklen hinweg koordiniert zu steuern. Dabei ist der Hardwareaufwand reduziert, weil man nur mehr einen einzigen Rechner mit einem Prozessor benötigt. Der Bedienungskomfort lässt sich leicht erhöhen, indem man für die Anzeige von spritzgiessmaschinenbezogenen Daten einerseits und die
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Anzeige von handlinggerätbezogenen Daten andererseits eine gemeinsame Anzeigeeinrichtung vorsieht. Diese kann insbesondere als Touchscreen ausgebildet sein, sodass auch eine Dateneingabe möglich ist.
Man kann auf einfache Weise die Spritzgiessmaschine einerseits und das Handlinggerät andererseits bei gleichartiger Benutzeroberfläche zur Verfügung stehen, wobei die Umschaltung zwischen diesen beiden Benutzeroberflächen beispielsweise mittels Schnellruftasten schnell möglich ist.
Zur benutzerfreundlichen Programmierung und Bedienung des Systems kann vorgesehen sein, dass der gemeinsame Rechner für die speicherprogrammierbaren Steuerungen der Spritzgiessmaschine und des Handlinggerätes mit mindestens einer Anzeigeeinrichtung und/oder einer Dateneingabeeinrichtung verbunden ist, und auf dem gemeinsamen Rechner eine Kommunikationssoftware zwischen den speicherprogrammierbaren Steuerungen einerseits und der Anzeigeeinrichtung und/oder der Dateneingabeeinrichtung andererseits installiert ist. Die Kommunikationssoftware kann beispielsweise eine graphische Benutzeroberfläche bereit stellen, auf der sich auch ungeübte Anwender leicht zurechtfinden ohne die Details der Programmierung der speicherprogrammierbaren Steuerung selbst zu kennen.
Der besondere Vorteil bei einem erfindungsgemässen System liegt darin, dass der Benutzer zwischen Spritzgiessmaschine und Handlinggerät nicht umlernen muss, sondern wesentlich zwischen Spritzgiessmaschine und Handlinggerät nur umschalten muss, um dort ähnliche oder analoge Funktionen mit ähnlichen oder analogen Symbolen bzw. Schritten programmieren oder bedienen zu können.
Insbesondere bei Verwendung von sehr leistungsstarken Rechnern kann bevorzugt vorgesehen sein, dass auf dem gemeinsamen Rechner nicht nur die speicherprogrammierbaren Steuerungen für die Spritzgiessmaschine und das Handlinggerät sondern auch eine Echtzeit-Regeleinrichtung für den Spritzgiessprozess und/oder eine Temperaturregelung für die Spritzgiessformen implementiert sind. Bisher waren diese Echtzeitregeleinrichtungen bzw. auch die Temperaturregelung wegen der nötigen hohen Rechnerleistung ausgelagert und mit einem eigenen Prozessor (CPU) versehen, der mit dem Hauptrechner im Bedienfeld der Rechner über einen Datenbus in Verbindung standen.
Nunmehr ist eine weitere Vereinfachung der Hardware durch Implementation dieser Regelfunktionen in den gemeinsamen Bedienfeldrechner möglich.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung einer anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung näher erläutert.
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Die Fig. 1 zeigt schematisch eine Spritzgiessmaschine mit einem Handlinggerät sowie elektronischen Steuerungskomponenten nach dem Stand der Technik.
Die Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Spritzgiessmaschine mit Handlinggerät mit einer erfindungsgemässen Steuerung.
Die Fig. 3 zeigt ein modifiziertes weiteres Ausführungsbeispiel.
Die Spritzgiessmaschine (SGM) ist nach dem Stand der Technik aufgebaut : weist einen wesentlichen U- oder C-förmigen Rahmen 1 auf, mit zwei Schenkeln 2 und 3. An in Fig. 1 rechten Schenkel 2 ist eine feste Formaufspannplatte 4 befestigt, die eine beiden Formhälften 9 trägt. Die andere Formhälfte 9 ist an der beweglichen Formaufspannplatte 8 befestigt, die über eine hydraulische Kolbenzylindereinheit in waagrechter Richtung hin- und herbewegbar ist. Die hydraulische Kolbenzylindereinrichtung 7 stützt sich dabei am linken Schenkel 3 ab. Die Fig. 1 zeigt die Form in teilweise geöffneter Position. Zum Schliessen der Form wird die Formaufspannplatte 8 nach rechts bewegt, bis die beiden Formhälften 9 geschlossen sind.
Dann wird über das Einspritzaggregat 5, dies beispielsweise einen Schneckenextruder aufweist, Kunststoff, der vorzugsweise in Granulatform über den Trichter 6 eingefüllt worden ist, in plastifizierter, also zumindest zähflüssiger Form, in die geschlossene Form eingespritzt. Nach einer Abkühlphase wird die Form geöffnet und der Kunststoffartikel kann über das Handlinggerät (hier beispielsweise ein zweiachsiger Linearroboter R, 10, entnommen werden). Dieser weist dazu auf den vertikal nach unten führenden Arm 11 einen nicht näher dargestellten Greifer auf. All die bisherigen mechanischen bzw. hydraulischen oder elektrischen Komponenten brauchen nicht näher beschrieben werden, weil sie dem Fachmann auf dem Gebiet der Spritzgusstechnik ohnehin bestens bekannt sind.
Auch die Steuerungskomponenten für die Spritzgiessmaschine SGM und das Handlinggerät R bei dem Ausführungsbeispiel gemäss dem Stand der Technik in Fig. 1 sind bekannt. Sie werden in der Folge deshalb nur kurz beschrieben, um später anhand der erfindungsgemässen Ausführungen in den Fig. 2 und 3 den Unterschied der Erfindung zum Stand der Technik besser darstellen zu können.
An der Spritzgiessmaschine sind mehrere vorzugsweise elektrisch ansteuerbare Aktoren 12 vorgesehen. Diese stark schematisch dargestellten Aktoren 12 sind in Wirklichkeit natürlich innerhalb der Spritzgiessmaschine angeordnet und bestehen beispielsweise aus Schaltern, elektrisch ansteuerbaren Magnetventilen für die Hydraulik oder dergleichen. Über sie lassen
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sich im wesentlichen die Komponenten der Spritzgiessmaschine in einer gesteuerten Weise bewegen.
Um den Ist-Zustand des momentanen Bewegungsablaufs zu kennen, sind zahlreiche Sensoren vorgesehen, die zusammengefasst mit der Bezugsziffer 13 bezeichnet sind. Über eine Ein/Ausgabelogik, die auch auf mehrere Karten verteilt sein kann (1/O SGM, 14) können die Sensordaten und die Steuerbefehle für die Aktoren 12 mit einem Bussystem 15 in Kommunikation gebracht werden.
Zur Steuerung der Spritzgiessmaschine, also zur zeitgerechten Ansteuerung der Aktoren 12 in Abhängigkeit von den Signalen aus den Sensoren 13 ist ein Bedienfeldrechner 16 vorgesehen, der einen Prozessor (CPU) aufweist. Auf dem Bedienfeldrechner ist die speicherprogrammierbare Steuerung (SPS SGM, 17) implementiert. Diese speicherprogrammierbare Steuerung 17 bestimmt in einer vom Benutzer oder Hersteller vorprogrammierbaren Weise die Abfolge der einzelnen Schritte, beispielsweise das Öffnen und Schliessen der Formhälften 9. Während die SPS 17 die geordnete Ablauffolge sicherstellt, werden schnelle Regelprozesse, die während eines Spritzzyklus nötig sind, sowie die Temperaturregelung von eigenen Rechnern 18 und 19 durchgeführt, die jeweils einen eigenen Prozessor aufweisen.
Die Spritzprozessregelung (closed loop control CLC) ist SGM CLC 20 und die Temperaturregelung mit SGM TEMP 21 bezeichnet.
Auf dem zentralen Bedienfeldrechner 16 ist auch noch eine Kommunikationssoftware (bzw.
Visualisierungssoftware) VIS SGM + R, 22, implementiert, die eine Anzeige spritzgiessmaschinenbezogener Daten auf einem Bildschirm 23, sowie eine Eingabe von Daten über eine Tastatur 24 erlaubt.
Über den gemeinsamen Feldbus 15 oder einen gesonderten Feldbus wird das Handlinggerät 10, beispielsweise ein zwei- oder mehrachsiger Linearroboter mit elektrischem Servomotorantrieb und einem elektrisch gesteuerten Greifer gesteuert. Die Aktoren sind hier mit 25 bezeichnet, die Sensoren mit 26. Wiederum ist zu erwähnen, dass diese Darstellung sehr schematisch ist. Selbstverständlich sind die Aktoren und Sensoren über das Handlinggerät verteilt angeordnet. Eine Ein/Ausgabelogik 1/O R, 27, erlaubt eine Kommunikation mit dem Bedienfeldrechner 28, auf dem die speicherprogrammierbare Steuerung SPS R, 29 für das Handlinggerät 10 implementiert ist. Der Bedienfeldrechner 28 weist eine eigene CPU (Prozessor) auf.
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Insgesamt sind also beim Stand der Technik mindestens zwei Prozessoren in den beiden
Bedienfeldrechner 16 und 28 meist jedoch noch mehrere Prozessoren, nämlich in der
Spritzprozesssteuerung 18 und der Temperatursteuerung 19, sowie gegebenfalls auch in der
Ein/Ausgabelogik vorhanden, die neben digitalen Signalen gegebenenfalls auch analoge
Signale prozessieren kann.
Wie bereits erwähnt, entspricht die Fig. 1 dem Stand der Technik.
Die erfindungsgemässe Ausbildung wird nun anhand der Fig. 2 beschrieben, wobei gleiche Bezugsziffern gleiche bzw. äquivalente Teile bezeichnen, wie in Fig. 1. Erfindungsgemäss ist gemäss Fig. 2 vorgesehen, dass die speicherprogrammierbare Steuerung SPS SGM, 17 für die Spritzgiessmaschine einerseits und die speicherprogrammierbare Steuerung SPS R, 29 für das Handlinggerät 10 andererseits auf und dem selben gemeinsamen digitalen Rechner 30 realisiert sind, der vorzugsweise einen einzigen Prozessor aufweist. Die hardwaremässige Vereinfachung ist damit unmittelbar ersichtlich, insbesondere dann, wenn auch weitere Steuerungskomponenten auf demselben Rechner implementiert sind. Dazu gehört die Echtzeitregelung SGM-CLC 20 und die Temperaturregelung für die beiden Formhälften SGM TEMP, 21.
Vorallem bei kleineren bis mittelgrossen Anlagen reicht die Rechnerleistung eines leistungsfähigen Prozessors aus, um all diese Komponenten parallel (multitasking) bedienen zu können.
Ein Kommunikationsprogramm (VIS SGM + R, 22) kann auf demselben gemeinsamen Bedienfeldrechner 30 implementiert sein. Prinzipiell reicht ein einziger Touchscreen 31 zur Realisierung und Eingabe von Daten auf, wobei eine in einer Randleiste 32 angeordnete Schnellruftaste, beispielsweise ein Umschalten zwischen "Spritzgiessmaschine" und "Handlinggerät (Roboter) " möglich ist. Selbstverständlich kann die Dateneingabe zusätzlich über ein Schalterpanel 33 mit beispielsweise mit Drehschaltern 34 vorgenommen werden, woran zahlreiche Spritzgiessmaschinenbenutzer noch immer gewöhnt sind. Schliesslich ist es auch möglich, über eine kleine handhaltbare Datenein- und-ausgabeeinrichtung 35 insbesondere handlinggerätsspezifische Daten aber grundsätzlich auch spritzgiessmaschinenspezifische Daten einzugeben und gegebenenfalls auf einen kleinen Bildschirm 35a anzuzeigen.
Wie man sieht, kommt die Steuerung gemäss Fig. 2 mit einem einzigen Bedienfeldrechner 30 mit einer einzigen CPU aus. Es ist offensichtlich, dass durch diese gemeinsame Hardware auch eine gemeinsame graphische Benutzeroberfläche für den Benutzer und damit eine vereinheitlichte Bedienung mit höherem Komfort unmittelbar möglich ist.
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Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel für eine Grossmaschine ist die schnelle Echtzeit-Spritzprozessregelung 20 auf einen gesonderten Rechner 30a ausgelagert, der mit dem Feldbus kommuniziert. Dies erhöht die gesamte Leistungsfähigkeit, kommt vorallem bei grösseren Anlagen zum Einsatz. Wesentlich ist aber, dass auch bei dieser Ausführungsform speicherprogrammierbare Steuerung 17 für die Spritzgiessmaschine und die speicherprogrammierbare Steuerung 29 für das Handlinggerät auf ein und demselben Bedienfeldrechner 30 implementiert sind.
Insgesamt ergibt sich also eine gemeinsame speicherprogrammierbare Steuerung, eine gemeinsame Visualisierung und Dateneingabe, sowie eine erleichterte gemeinsame Programmierung für Spritzgiessmaschine und Handlinggerät. Als Feldbus kommen verschiedene Bussysteme, insbesondere auch optische Bussysteme oder ein CAN-Bus zum Einsatz. Damit ist es auf einfache Weise möglich, bzw. die Handlinggeräte (Automatisierungskomponenten) maschinenintegriert mitzusteuern und die einfache Bedienung, Datenspeicherung, Wartung und Prozessdatenerfassung sicherzustellen.