Verfahren zur Überwachung des mit Hilfe einer Programmsteuerung automatisch ablaufenden Arbeitskreislaufes von Spritzguss-, Press oder Blasautomaten zur Verarbeitung von Kunststoffen
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf ein Verfahren zur Überwachung des mit Hilfe einer Programmsteuerung automatisch ablaufenden Arbeitskreislaufes von Spritzguss-, Press- oder Blas-Automaten zur Verarbeitung von Kunststoffen.
Automaten zur Verarbeitung von Kunststoffen stellen innerhalb eines Arbeitskreislaufes aus dem in Granulat-Form vorliegenden Kunststoff den jeweiligen fertigen Gegenstand her, wobei in diesem Arbeitskreislauf mehrere unterschiedliche Arbeitsoperationen nacheinander ausgeführt werden müssen, wie beispielsweise das Erhitzen des Kunststoff-Granulats, das Ausspritzen des plastifizierten Kunststoffs in die jeweilige Form, die Ausformung des Gegenstandes in der Form und das Ausstossen des fertigen Gegenstandes aus der Form. Die Antriebsorgane des Automaten müssen zur Durchführung eines solchen Arbeitskreislaufes in Abhängigkeit von der jeweiligen Art des Automaten und in Abhängigkeit von dem jeweils herzustellenden Gegenstand in unterschiedlicher Zeitund Reihenfolge betätigt werden.
Eine solche Be Betätigung des Automaten zur Durchführung eines Arbeitskreislaufes kann im Interesse der Automatisierung der Fertigung selbsttätig, d. h. ohne Anwesenheit des Bedienungspersonals, erfolgen. Zu diesem Zweck wird der Automat mit einer Programmsteuerung versehen, die auf die jeweilige Form des Automaten und auf die Form des herzustellenden Gegenstandes abgestellt ist, und die die Betätigung der Antriebsorgane des Automaten steuert.
Zur Überwachung derartiger, mit Programmsteuerung ausgestatteter Automaten zur Verarbeitung von Kunststoffen ist es bekannt, sogenannte Ausfallund Werkzeugsicherungen zu benutzen, die den Automaten durch das abfallende Spritzteil überwachen und den Automaten und das Werkzeug durch hängengebliebene Teile vor Schaden schützen. Bei den bekannten Ausfallsicherungen wird der Beginn der Schliessbewegung der Spritzform solange verhindert, bis das aus der Form abfallende Fertigteil die Kontakte der Ausfallsicherung betätigt hat. Erfolgt eine Betätigung der Kontakte nicht, so hat das Fertigteil die Form nicht verlassen. In diesem Falle wird eine erneute Schliessbewegung der Form verhindert, um eine Beschädigung des Automaten durch das hängengebliebene Fertigteil zu verhindern.
Die bekannte Werkzeugsicherung verhindert ebenfalls das Schliessen der Form, wenn sich zwischen den Formhälften ein Fremdkörper befindet.
Die bekannten Sicherungen verhindern somit eine Beschädigung des Automaten, wenn das Fertigteil nicht einwandfrei aus der Fonn ausgestossen ist oder wenn die Spritzform nicht zur Aufnahme eines neu auszuformenden Teils zur Verfügung steht, sie schliessen jedoch eine Beschädigung des Automaten bei Störungen nicht aus, die ihre Ursache nicht von dem zu fertigenden Gegenstand ableiten. Trotz der bekannten Sicherungen ist daher die dauernde Überwachung des Automaten durch das Bedienungspersonal erforderlich, wenn eine störungsfreie Funktion gewährleistet werden soll, und bei auftretenden Störungen eine Beschädigung des Automaten verhindert werden soll.
Solche möglichen Störungen können eine vielfache Ursache haben; beispielsweise können sie dadurch bedingt sein, dass kurzzeitig die gesamte Stromzuführung vom Netz her ausfällt. Weiterhin kann an der Maschine selbst ein Verschleiss eintreten, beispielsweise kann ein Heizband durchbrennen und die Plastifizierung der Masse unterbrechen.
Eine weitere Störung kann bei ungünstigem Granulat in der Zuführung des Rohmaterials auftreten. Schliesslich kann die Zufuhr des Kühlwassers oder der Pressluft ganz oder teilweise unterbrochen werden. Werden derartige Störungen nicht kurzfristig beseitigt, so können schwerwiegende Schäden an dem Automaten auftreten, die eine teilweise Demontage des Automaten erforderlich machen und somit bis zu ihrer Behebung einen langen Ausfall des Automaten zur Folge haben. Es kann beispielsweise bei einem Spritzguss-Automaten das im Spritzzylinder befindliche Material durch dauernde Wärmeeinwirkung verbrennen und damit eine Demontage des Plastifizierungszylinders erforderlich machen.
Die Anmelderin hat erkannt, dass sich eine Beschädigung des Automaten in Abhängigkeit von einer an sich beliebig auftretenden Störung vermeiden lässt, wenn der Arbeitskreislauf des Automaten überwacht wird. Jede auftretende Störung hat eine zeitliche Ver änderung innerhalb des anschliessenden Arbeitskreislaufes zur Folge.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass an einer bestimmten gleichbleibenden Stelle eines jeden Arbeitskreislaufes ein elektrischer Impuls erzeugt wird, dass die zeitlichen Abstände der aufeinanderfolgenden Impulse durch eine auf eine minimale Zeit einstellbare Schaltuhr und durch eine auf eine maximale Zeit einstellbare Schaltuhr kontrolliert werden, und dass bei Nichterreichen der eingestellten Minimal oder bei Erreichen der eingestellten Maximalzeit der Automat stillgesetzt wird, während bei Erreichen der Minimalzeit und bei Nichferreichen der Maximalzeit die Schaltuhren in ihre Ausgangsstellung zurückkehren.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird also bei einer Verkürzung oder einer Verlängerung des Arbeitskreislaufs der Automat ausgeschaltet, wobei natürlich die Tatsache der Ausschaltung durch ein geeignetes optisches oder akustisches Signal kenntlich gemacht werden kann.
Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens kennzeichnet sich dadurch, dass die getrennten Stromkreise für den Antrieb und die Heizung des Automaten über getrennte Arbeitskontakte eines unter Spannung stehenden Hauptrelais geführt sind und dass in dem Stromkreis des Hauptrelais zwei Ruhekontakte hintereinander liegen, die durch ein Maximalrelais und ein Minimalrelais betätigt werden, wodurch durch den erteilten Impuls das Maximalrelais durch einen sich bei Überschreitung der Maximalzeit schliessenden Kontakt der Schaltuhr für die Maximalzeit und das Minimalrelais über den Ruhekontakt eines bei Erreichung der Minimalzeit durch die Schaltuhr für die Minimalzeit eingeschalteten Relais erregt werden.
Bei einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist ein Handschalter vorgesehen, der über seinen Arbeitskontakt den Impulskreis, über seinen Arbeitskontakt den Kreis für die Schalt uhren und über seinen Arbeitskontakt einen Signalkreis an Spannung legt.
Von Vorteil ist es, wenn zur Impulserzeugung ein durch die Programmsteuerung mechanisch betätigter Endschalter mit zwei sich zeitlich überschneidenden Kontakten dient, die ein Impulsrelais steuern, das über seinen Arbeitskontakt den Impuls in die Impulsleitung gibt.
Weiter ist es zweckmässig, dass das Relais der Schaltuhren einen Umschaltkontakt besitzt, der in der Ruhestellung den Kreis des Minimalrelais schliesst, und der in seiner Arbeitsstellung das Minimalrelais abschaltet und ein Rücklaufrelais einschaltet, das den Stromkreis der Uhren unterbricht und dadurch den Rücklauf freigibt.
Weiter kann auch das Minimalrelais einen Selbsthaltekontakt, einen in dem Stromkreis der Uhren liegenden Ruhekontakt und einen in dem Kreis des Hauptrelais liegenden Ruhekontakt aufweisen, oder es kann das Rücklaufrelais und das Relais der Schaltuhren mit je einer Abfallverzögerung ausgestattet sein.
Schliesslich ist es vorteilhaft, wenn das Hauptrelais einen zusätzlichen Ruhekontakt besitzt, der in einem beispielsweise durch eine Batterie gespeisten Signalkreis liegt.
Die beiliegende Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführung der nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitenden Anordnung.
Der Automat wird in der Offenstellung des Handschalters 1, also bei offenen Kontakten 1, 2, 3, 4 und 5, 6 eingefahren. Die Relais 2 und 7 bleiben in Ruhelage und schalten über die jeweils zugeordneten Kontakte 5, 6 und 1, 2 das Relais 8 ein. Die Steuertransformatoren 12, 13 speisen über die Kontakte 1, 2 und 3, 4 das Relais 8 die Steuerstromkreise für Antrieb und Heizung. Das Magnetventil 11 öffnet, da es an der Steuerspannung für Antrieb liegt, die Kühlwasserleitung.
Der Stromkreis von der Batterie 9 für die Kontrollampe 10 ist durch die Kontakte 5, 6 des Relais 8 und die Kontakte 5, 6 des Schalters 1 unterbrochen.
Der Erregerstrom für die Schaltuhren 5, 6 ist durch den offenen Kontakt 3, 4 des Schalters 1 und die Impulsleitung durch den offenen Kontakt 1, 2 des Schalters 1 abgeschaltet. Die Impulsgabe erfolgt durch die Kombination des Relais 15 für den Spritzkolben vor und den Endschalters 14 für die Begrenzung der Spritzkolbenbewegung in Vorstellung. Zur Erläuterung ist zu sagen, dass als Antrieb für die Spritz kolbenbewegungen vor und zurück ein ein Dreh- strommotor verwendet wird, der durch die Programmsteuerung des Automaten mittels eines Wendeschützes auf Links- bzw. Rechtslauf gebracht und durch je einen Endschalter nach erfolgtem Hub des Spritzkolbens in Vorder- oder Rückstellung abgeschaltet wird.
In der vorliegenden Zeichnung ist der Endschalter für die Abschaltung der Spritzkolbenbewegung in Vorderstellung mit 14 und das Schütz Spritzkolben vor dem Wendeschütz Spritzseite mit 15 bezeichnet. Der Endschalter 14 übernimmt auch noch die Erregung einer Schaltuhr für den Nachdruck, die ihrerseits nach Ablauf der eingestellten Zeit den Spritzkolben zurücklaufen lässt. Sobald eingespritzt wird, erhält aus der Programmsteuerung die Klemme 5 des Endschalters 14 Spannung. Das Relais 15 für den Spritzkolben vor wird eingeschaltet und schliesst seinen Kontakt 1, 2. Die Klemme 3 des Endschalters 14 bekommt ebenfalls aus der Programmsteuerung Spannung. Wird nun durch den vorlaufenden Spritzkolben der Endschalter 14 betätigt, so schliesst zunächst der Kontakt 3, 4 und erregt dadurch die Schaltuhr für den Nachdruck.
Gleichzeitig erhält die Klemme 1 des Schalters 1 Spannung. Bei weiterer Betätigung des Endschalters 14 öffnet der Kontakt 5, 6 und lässt das Relais 15 fallen, während der Kontakt zur Erregung der Nachdruckuhr geschlossen bleibt. Das Relais 15 öffnet seinen Kontakt 1, 2 und schaltet damit die Spannung an der Klemme 1 des Schalters 1 ab. Es erfolgt somit ein Impuls, dessen Länge dem Zeitwert vom Schliessen des Endschalterkontaktes 3, 4 bis zur Unterbrechung des Kontaktes 1, 2 des Relais 15 entspricht. Der Kontakt 3, 4 des Endschalters 14 schliesst während der Betätigung früher als der Kontakt 5, 6 öffnet. Dadurch wird erreicht, dass die Klemme 1 des Schalters 1 solange Spannung über den Kontakt 1, 2 des Relais 15 erhält, bis der Kontakt 5, 6 des Endschalters 14 das Relais abschaltet und damit den Impuls beendet.
Die Impulslänge ist also abhängig von der Betätigungsgeschwindigkeit des Endschalters 14 und von der Abfallzeit des Relais 15. Die Impulslänge liegt in der Regel bei etwa 0,5 Sekunden.
Bevor der Schalter 1 eingeschaltet wird, muss die Schaltuhr 5 für die Minimalzeit auf den kleinsten Zeitwert und die Schaltuhr 6 für die Maximalzeit auf den grössten Zeitwert eingestellt werden, damit bis zur Einstellung der Zeitwerte für den zu überwachenden Arbeitskreislauf eine Abschaltung des Automaten vermieden wird. Es kann aber trotzdem eine Abschaltung erfolgen, wenn nämlich der Schalter 1 und damit die Steuerung zur Überwachung dann eingeschaltet wird, wenn bis zur Impulsgabe die Schaltuhr 5 ihren eingestellten Minimalwert noch nicht erreicht hat. Der Impuls würde in diesem Falle über den Kontakt 1, 2 des Relais 3 das Relais 2 erregen, das wiederum durch seinen Kontakt 5, 6 die Abschaltung herbeiführen würde.
Die Einschaltung des Schalters 1 darf daher nur dann erfolgen, wenn die Spritzkolbenbewegung in Vorstellung beendet ist und damit die Impulsgabe gerade erfolgt ist; denn bis zum nächsten Impuls hat die Schaltuhr 5 für die Minimalzeit mit Sicherheit ihren eingestellten Zeitwert erreicht.
Das Relais 4 unterbricht bei Impulsgabe den Erregerstrom für die Schaltuhr, wodurch diese auf ihren eingestellten Wert durch die während der Erregung gespannten Rückstellfedern zurückspringen.
Die Rückstellzeit ist direkt proportional dem eingestellten Zeitwert und muss gleich oder kleiner als die Unterbrechungszeit des Kontaktes 1, 2 am Relais 4 sein. Um diese Bedingung zu erfüllen, besitzt das Relais 4 eine Abfallverzögerung von etwa 0,5 Sekunden, die selbst bei grossen eingestellten Zeitwerten und kleiner Impulslänge eine absolut einwandfreie Rückstellung gewährleistet. Sobald die Rückstellung erfolgt ist, wird über den Kontakt 1, 3 der Schaltuhr 5 das Relais 3 spannungslos. Die Kondensator-Abfallverzögerung von 0,5 Sekunden verhindert hier, dass das Relais 3 noch während des Impulses abfällt und durch seinen Kontakt 1, 2 das Relais erregt, sich über seinen Kontakt 1, 2 hält und durch den Kontakt 5, 6 eine in diesem Falle unerwünschte Abschaltung des Automaten vornimmt.
Nachdem nun der Automat vollautomatisch läuft und ein Betrieb ohne Beaufsichtigung möglich ist, wird der Schalter 1 eingeschaltet und die Steuerung zur Überwachung damit in Betrieb gesetzt. Die Schaltuhren 5, 6 werden über seinen Kontakt 3, 4 und über den Kontakt 3, 4 des Relais 2 und den Kontakt 1, 2 des Relais 4 erregt. Der während eines Arbeitskreislaufes bei Erreichen der Vorstellung des Spritzkolbens auftretende Impuls erregt über den Kontakt 1, 2 des Schalters 1 und über den Kontakt 1, 3 des Relais 3 das Relais 4, wodurch die Schaltuhren jedesmal zurückgestellt werden. Über den geschlossenen Kontakt 5, 6 des Schalters 1 kann bei Abfall des Relais 8 die Batterie 9 die Kontrollampe 10 als Abschaltmeldung aufleuchten lassen.
Die auf der Schaltuhr 6 für die Maximalzeit ablesbare, ablaufende Zeit von Impuls zu Impuls wird zuzüglich eines Zuschlages von etwa 1 Sekunde auf der Schaltuhr 6 für die Maximalzeit und auf der Schaltuhr 5 für die Minimalzeit mit einem Abzug von etwa 1 Sekunde eingestellt.
Bei einem konstant ablaufenden Arbeitskreislauf erfolgt der Impuls und damit die Rückstellung, wenn die Schaltuhr 5 ihren Einstellwert gerade erreicht und die Schaltuhr 6 ihren Einstellwert nicht ganz erreicht hat, d. h. ein Durchlauf des Automaten erfolgt nur dann, wenn die vorgegebene Minimalzeit eingehalten und die vorgegebene Maximalzeit nicht überschritten wird.
Es ergeben sich bei dieser Anordnung zwei Störungsmöglichkeiten, die die Abschaltung des Automaten zur Folge haben müssen.
Diese Störungsmöglichkeiten sind folgende: a) die Zeit des Arbeitskreislaufes verkürzt sich als
Folge einer Störung; b) die Zeit des Arbeitskreislaufes verlängert sich als
Folge einer Störung.
Bei der Störung gemäss a) erreicht der Arbeitskreislauf des Automaten den Punkt der Impulsgabe früher, als die Schaltuhr 5 für die Minimalzeit für das Relais 3 eingeschaltet hat. Über seinen Kontakt 1, 2 erregt also der Impuls das Relais 2. Dieses schliesst seinen Selbsthaltekontakt 1, 2 und öffnet seine Kon takte 3, 4 und 5, 6. Der Erregerstrom für die Schaltuhren 5 und 6 wird durch den Kontakt 3, 4 unterbrochen. Das Relais 8 fällt durch den Kontakt 5, 6 und öffnet seine Kontakte 1, 2 und 3, 4, wodurch die Steuerstromkreise für Antrieb und Heizung abgeschaltet werden, und damit der Automat seine Produktion einstellt. Die Batterie 9 lässt über den Kontakt 5, 6 des Relais 8 die Kontrollampe 10 für die Abschaltmeldung aufleuchten. Das Ventil 11 wird spannungslos und schliesst damit die Kühlwasserzuleitung.
Der Automat kann so, ohne dass er geschädigt wird, verharren, bis das Bedienungspersonal eintrifft, um die Störung zu beseitigen.
Im Störungsfalle gemäss b) erreicht die Schaltuhr 6 für die Maximalzeit den Einstellwert und schliesst ihren Kontakt 1, 3, wodurch das Relais 7 anzieht und seinen Kontakt 1, 2 das Relais 8 abschaltet.
Hierdurch wird der Automat stillgesetzt, wie bereits unter a) beschrieben.
Es ist noch darauf hinzuweisen, dass selbstverständlich der Impuls statt in Vorstellung des Spritzkolbens auch an jedem beliebigen Punkt des Arbeitskreislaufes entnommen werden kann. Es wird nur deshalb die Erzeugung des Impulses, wie beschrieben, vorgenommen, weil die zur Programmsteuerung des Automaten gehörenden Schaltgeräte in diesem Falle noch über freie Kontakte verfügen. Ausserdem kann das Relais 7, welches zur Kontaktumkehrung für den Kontakt 1, 3 der Schaltuhr 6 dient, durch einen unabhängigen Kontakt an der Schaltuhr ersetzt werden.
Für die Batterie ist die Anordnung eines Dauerladegerätes empfehlenswert, damit die Batterie im Falle einer Abschaltung eine einwandfreie Meldung bewirkt.
Das Verfahren nach der Erfindung dient vorzugsweise zur Überwachung von unbeaufsichtigten, produzierenden Spritzgussmaschinen, Pressen oder Blasautomaten zur Verarbeitung von Kunststoffen. Es erforderte eine Abschaltung bzw. Abschaltmeldung, sobald eine zeitliche Veränderung des Arbeitskreislaufes als Folge einer beliebigen Störung auftritt. Da aber die zu einem Arbeitskreislauf gehörenden Standund Laufzeiten der Antriebsaggregate ausschlaggebend für die Stückzahl und gleichzeitig für die gefertigten Teile sind, kann das Verfahren auch zur Überwachung von benufsichtigt produzierenden Maschinen der genannten Art angewandt werden. Das Verfahren führt dann auch eine Abschaltung bzw. Abschaltmeldung aus, wenn das Bedienungspersonal unbefugt eine zeitliche Veränderung des Arbeitskreislaufes herbeiführt.
Diese Veränderung lässt sich durch Verstellung der Schaltuhren für die Standzeiten oder durch Veränderung der Gänge in den Getrieben der Antriebsaggregate vornehmen.
Die Schaltuhren für die Minimal- und Maximalzeit bzw. für die Produktions- und Standzeit mit dem jeweiligen Schalter 1 sind in einem abschliessbaren Gehäuse untergebracht, damit nur von einer befugten Person die günstigsten Werte für den zu fertigenden Artikel eingestellt werden können.