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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Überwachung von
programmgesteuerten Spritzguß-, Preß- oder Blasautomaten zur Verarbeitung von Kunststoffen
durch eine Kontrolle von Arbeitsphasen durch Vergleich der zu ihrer Durchführung
benötigten Zeit mit vorgegebenen Maximalzeiten.
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Bei einer Spritzgießmaschine, bei der die Plastifizierung der Gießmasse
durch die Drehbewegung, die Einspritzung durch die Axialbewegung einer Schnecke
erfolgt, ist es bereits bekannt, die thermische Stabilität des Kunststoffes bei
seiner Plastifizierung im Schneckenzylinder dadurch zu überwachen, daß die Ursachen
einer übermäßigen Erwärmung des Kunststoffes von seiten der Schnecke bei Störung
des normalen Arbeitsablaufes rechtzeitig erkannt und ausgeschaltet werden. Bei dieser
bekannten Ausführungsform werden Abschaltvorrichtungen verwendet, die in Abhängigkeit
von der Rücklaufzeit und dem Rücklaufweg der Schnecke wirksam werden; hierbei wird
eine Abschaltvorrichtung angeordnet, die auf eine Mindestfördermenge oder auf eine
vorgegebene Zeitspanne einstellbar ist. Diese bekannte Überwachungsvorrichtung bezieht
sich ausschließlich auf sogenannte Schnecken-Kolben-Spritzmaschinen für andere Spritzgießmaschinen
ist diese bekannte Einrichtung nicht verwendbar. Ein weiterer Nachteil der bekannten
Einrichtung besteht darin, daß lediglich die eine thermische Überbeanspruchung der
Gießmasse hervorrufenden Funktionsstörungen überwacht werden, nicht aber äußere
mechanische Einflüsse, die ebenfalls zu einer Störung des Betriebes und zu einer
Beschädigung der Maschine führen können, wenn sie nicht überwacht werden.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung
zu schaffen, mit der jeder programmgesteuerte Spritzguß-, Preß- oder Blasautomat
zur Verarbeitung von Kunststoffen, unabhängig von der Ausbildung und Anordnung der
Schnecke, so überwacht werden kann, daß jede während des Betriebes der Maschine
auftretende Störung, gleich welcher Art, zu einer Abschaltung der Maschine führt.
Diese Aufgabe wird durch die bekannte Ausführungsform nicht gelöst, da diese lediglich
die Arbeitsphase einer mit einem Schneckenkolben ausgestatteten Maschine überwacht
durch Vergleich der zu ihrer Durchführung benötigten Zeit mit vorgegebenen Maximalzeiten.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst,
daß zur Überwachung eines Arbeitskreislaufes ein an einer vorbestimmten, gleichbleibenden
Stelle jedes Arbeitskreislaufes betätigter elektrischer Impulsgeber vorgesehen ist,
an dessen Ausgang eine Relaisschaltung zur Steuerung der Erregungsstromkreise zweier
Zeitschalter liegt, von denen der eine auf einen minimalen und der andere auf einen
maximalen Zeitabstand zwischen zwei während eines ungestörten Arbeitskreislaufes
abgegebenen Impulsen eingestellt ist, wobei die Relaisschaltung ein im Impulsstromkreis
liegendes, abfallverzögertes Umschaltrelais enthält, durch das in dessen Ruhelage
der Impulsgeber an ein die Versorgungsstromkreise für die betreffende Maschine und
die Zeitschalter unterbrechendes Ausschaltrelais, bei Betätigung und während der
Abfallverzögerung des Umschaltrelais jedoch an ein lediglich die Versorgungsstromkreise
der Zeitschalter unterbrechendes, ebenfalls abfallverzögertes Relais angeschlossen
ist,
wobei die Abfallzeit des die Zeitschalter zurückstellenden Relais größer als
die maximale Rückstellzeit der beiden Zeitschalter gewählt ist.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung erzeugt an einem bestimmten Punkt
des Arbeitskreislaufes der mit einer Programmsteuerung ausgestatteten Maschine einen
Impuls, der auf zwei Zeitschalter wirkt, von denen der eine auf eine Minimalzeit
und der andere auf eine Maximalzeit eingestellt ist. Zu diesem Zwecke wird zunächst
die Zeit eines ungestörten Arbeitskreislaufes festgestellt, nämlich die Zeit, die
vergeht von einer Formschließung nach Auswurf des Fertigteiles bis zu einer zweiten
Formschließung. Die beiden Zeitschalter werden dann so eingestellt, daß sie der
Zeitdauer dieses Arbeitskreislaufes entsprech unter Berücksichtigung einer zulässigen
Toleranz nach unten bei dem einen Zeitschalter und einer zulässigen Toleranz nach
oben bei dem anderen Zeitschalter. Nach Einschaltung der tWberwachungseinrichtung
wird dann die Maschine in jedem Fall stillgesetzt, wenn die Minimalzeit nicht erreicht
wird, oder wenn die Maximalzeit überschritten wird. Damit werden aber sämtliche
zur Durchführung des Arbeitsablaufes erforderlichen Arbeitsabläufe zuverlässig überwacht,
die in ihrer Summierung die Zeit des Arb eitskreislaufes ergeben, gleichgültig,
auf welche Weise eine Verzögerung oder eine Verlängerung des gesamten Arbeitskreislaufes
erfolgt.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß getrennte 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, von denen der eine Kontakt
zu einem von dem den maximalen Zeitabstand überwachenden Zeitschalter gesteuerten
Relais und der andere Kontakt zu dem von dem den minimalen Zeitabstand überwachenden
Zeitschalter über das Umschaltrelais gesteuerten Ausschaltrelais gehört.
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Weiter ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß ein Handschalter
vorgesehen ist, der über seinen Arbeitskontakt den Kreis des Impulsgebers über seinen
Arbeitskontakt den Kreis für die Zeitschalter und über seinen Arbeitskontakt einen
Signalkreis an Spannung legt.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß der Impulsgeber
aus einem durch die Programmsteuerung mechanisch betätigbaren Endschalter mit zwei
sich zeitlich überschneidenden Kontakten und aus einem Impulsrelais besteht, das
über seinen Arbeitskontakt den Impuls in die Impulsleitung gibt, wenn sich die Kontakte
bei Betätigung des Endschalters zeitlich überschneiden.
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Weiter ist für die Erfindung von Bedeutung, daß das Umschaltrelais
einen Umschaltkontakt besitzt, der in der Ruhestellung den Kreis für das Ausschaltrelais
schließt und der in seiner Arbeitsstellung das Ausschaltrelais abschaltet und das
abf allverzögerte Relais einschaltet, das die Zeitschalter nach Impulsabgaben rückstellt.
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Ein weiteres Merkmal besteht auch darin, daß das Ausschaltrelais
einen Selbsthaltekontakt, einen in dem Stromkreis der Zeitschalter liegenden Ruhekontakt
und einen in dem Kreis des Hauptrelais liegenden Ruhekontakt aufweist.
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Schließlich ist noch von Bedeutung, daß das Hauptrelais einen zusätzlichen
Arbeitskontakt besitzt,
der in einem beispielsweise durch eine Batterie
gespeisten Signalkreis liegt.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung spricht auf jede mögliche Störung
während des Arbeitskreislaufes an; derartige Störungen können beispielsweise 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 auch die Zuführung des Kühlwassers oder der Preßluft ganz oder teilweise unterbrochen
werden. Auch die Schließ- und Öffnungszeiten der Formhälften werden zuverlässig
überwacht, ebenso wie jeder andere, zu einem Arbeitskreislauf gehörige Arbeitsschritt
der Maschine. Durch die erfindungsgemäße Einrichtung wird somit jede beliebige Störung
berücksichtigt, die zu einer Stillsetzung der Maschine führt, so daß eine Beschädigung
der Maschine zuverlässig vermieden wird.
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Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
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Der Spritzgießautomat wird in der Offenstellung des Handschalters
1, also bei seinen offenen Kontakten 1, 2; 3, 4 und 5,6 eingefahren. Die Relais
2 und 7 verbleiben in Ruhelage und schalten über die ihnen zugeordneten Kontakte
5, 6 und 1, 2 das Hauptrelais 8 ein. Die Steuertransformatoren 12, 13 speisen über
die Kontakte 1, 2 und 3, 4 des Hauptrelais 8 die Steuerstromkreise für den Antrieb
und die Heizung. Das Magnetventil 11 öffnet, da es an der Steuerspannung für den
Antrieb liegt, die Kühlwasserleitung.
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Der mit der Batterie 9 ausgestattete Signalkreis 10 ist durch die
Kontakte 5, 6 des Hauptrelais 8 und durch die Kontakte 5, 6 des Handschalters 1
unterbrochen. Der Strom für die Zeitschalter 5, 6 ist durch den offenen Kontakt
3, 4 des Handschalters 1 und die Impulsleitung durch den offenen Kontakt 1, 2 des
Handschalters 1 abgeschaltet. Die Impulsgabe erfolgt durch die Kombination des Impulsrelais
15 für Spritzkolben »vor« und durch den Endschalter 14 für die Begrenzung der Spritzkolbenbewegung
in Vorstellung. Hierbei ist zu sagen, daß als Antrieb für die Spritzkolbenbewegungen
»vor« und »zurück« ein Drehstrommotor verwendet wird, der durch die Programmsteuerung
des Automaten mittels eines Wendeschützes auf Links- bzw. Rechtslauf gebracht und
durch den Impulsgeber 14, 15 nach jeweils erfolgtem Hub des Spritzkolbens in Vorder-
oder Rückstellung abgeschaltet wird. Der Endschalter 14 übernimmt außerdem 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 Impulsrelais 15
für Spritzkolben »vor« wird eingeschaltet und schließt seinen Kontakt 1, 2. Die
Klemme 3 des Endschalters 14 erhält ebenfalls aus der Programmsteuerung Spannung.
Wird nun durch den vorlaufenden Spritzkolben der Endschalter 14 betätigt, so schließt
zunächst der Kontakt3, 4 und erregt dadurch die Schaltuhr für den Nachdruck.
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Gleichzeitig erhält die Klemme 1 des Handschalters 1 Spannung. Bei
weiterer Betätigung des Endschalters 14 öffnet der Kontakt 5, 6 und läßt das Impulsrelais
15
fallen, während der Kontakt zur Erregung der Nachdruckuhr geschlossen bleibt. Das
Impulsrelais 15 öffnet seinen Kontakt 1, 2 und schaltet damit die Spannung an der
Klemme 1 des Handschalters 1 ab.
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Es erfolgt somit ein Impuls, dessen Länge der Zeit vom Schließen des
Kontaktes 3, 4 des Endschalters 14 bis zur Unterbrechung des Kontaktes 1, 2 des
Impulsrelais 15 entspricht. Der Kontakt 3, 4 des Endschalters 14 schließt während
seiner Betätigung früher als der Kontakt 5, 6 öffnet. Dadurch wird erreicht. daß
die Klemme 1 des Handschalters 1 so lange Spannung über den Kontakt 1, 2 des Impulsrelais
15 erhält, bis das Öffnen des Kontaktes 5, 6 des Endschalters 14 das Impulsrelais
15 abschaltet und damit den Impuls beendet. Die Impulslänge ist also abhängig von
der Betätigungsgeschwindigkeit des Endschalters 14 und von der Abfallzeit des Impulsrelais
15. Die Impulslänge liegt in der Regel bei etwa 0,5 Sekunden. Bevor der Handschalter
1 eingeschaltet wird, muß der Zeitschalter 5 für die Minimalzeit auf den kleinsten
Zeitwert und der Zeitschalter 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 trozdem eine Abschaltung
erfolgen, wenn nämlich der Handschalter 1 und damit die Steuerung zur Überwachung
dann eingeschaltet wird, wenn bis zur Impulsgabe der Zeitschalter 5 seinen eingestellten
Minimalwert noch nicht erreicht hat. Der Impuls würde in diesem Falle über den Kontakt
1, 2 des Umschaltrelais 3 das Ausschaltrelais 2 erregen, das wiederum durch seinen
Kontakt 5, 6 die Abschaltung herbeiführen würde.
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Die Einschaltung des Handschalters 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 der Zeitschalter 5 für die
Minimalzeit mit Sicherheit seinen eingestellten Zeitwert erreicht.
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Das Relais 4 unterbricht bei Impulsgabe den Erregerstrom für die
Zeitschalter 5, 6, wodurch diese auf ihren eingestellten Wert durch die während
der Erregung gespannten Rückstellfedern zurückspringen.
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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 absolute, einwandfreie Rückstellung gewährleisten. Sobald die Rückstellung
erfolgt ist, wird über den Kontakt 1, 3 des Zeitschalters 5 das Umschaltrelais 3
spannungslos. Die Abfallverzögerung von 0,5 Sekunden verhindert hier, daß das Umschaltrelais
3 noch während des Impulses abfällt und durch seinen Kontakt 1, 2 das Ausschaltrelais
2 erregt, das sich über seinen Kontakt 1, 2 hält und durch Öffnen des Kontaktes
5, 6 eine in diesem Falle unerwünschte Abschaltung des Automaten vornimmt.
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Nachdem nun der Automat vollautomatisch läuft und ein Betrieb ohne
Beaufsichtigung möglich ist, wird der Handschalter 1 eingeschaltet und damit die
Steuerung zur Überwachung in Betrieb gesetzt. Die Zeitschalter 5, 6 werden über
den Kontakt 3, 4 des Handschalters 1 und über den Kontakt 3, 4 des Ausschaltrelais
2 und den Kontakt 1, 2 des Relais 4 erregt.
Der während seines Arbeitskreislaufes
bei Erreichen der Vorstellung des Spritzkolbens auftretende Impuls erregt über den
Kontakt 1, 2 des Handschalters 1 und über den Kontakt 1, 3 des Umschaltrelais 3
das Relais 4, wodurch die Zeitschalter jedesmal zurückgestellt werden. Über den
geschlossenen Kontakt 5, 6 des Handschalters 1 kann bei Abfall des Hauptrelais 8
die Batterie 9 den Signalkreis 1Q betätigen. Die auf dem Zeitschalter 6 für die
Maximalzeit ablesbare, ablaufende Zeit von Impuls zu Impuls wird zuzüglich eines
Zuschlages von etwa 1 Sekunde auf dem Zeitschalter 6 für die Maximalzeit und auf
dem Zeitschalter 5 für die Minimalzeit mit einem Abzug von etwa 1 Sekunde eingestellt.
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Bei einem konstant ablaufenden Arbeitskreislauf erfolgt der Impuls
und damit die Rückstellung, wenn der Zeitschalter 5 seinen Einstellwert gerade erreicht
und der Zeitschalter 6 seinen Einstellwert noch 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.
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Es ergeben sich zwei Arten von 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.
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Bei der Störung gemäß a) erreicht der Arbeitskreislauf des Automaten
den Punkt der Impulsgabe früher als der Zeitschalter 5 für die Minimalzeit das Umschaltrelais
3 eingeschaltet hat. Über seinen Kontakt 1, 2 erregt also der Impuls das Ausschaltrelais
2.
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Dieses schließt seinen Selbsthaltekontakt 1, 2 und öffnet seine Kontakte
3, 4 und 5, 6. Der Erregerstrom für die Zeitschalter 5, 6 wird durch den Kontakt
3, 4 unterbrochen. Das Hauptrelais 8 fällt durch den Kontakt 5, 6 ab 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 Batterie9
läßt über den Kontakt5, 6 des Hauptrelais 8 den Signalkreis 10 für die Abschaltmeldung
aufleuchten.
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Das Magnetventil 11 wird spannungslos und schließt damit die Kühlwasserzuleitung.
Der Automat kann also, ohne daß er beschädigt wird, verharren, bis das Bedienungspersonal
eintrifft, um die Störung zu beseitigen.
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Im Störungsfalle gemäß b) erreicht der Zeitschalter 6 für die Minimalzeit
den Einstellwert und schließt seinen Kontakt 1, 3, wodurch das Relais 7 anzieht
und durch Öffnung seines Kontaktes 1, 2 das Hauptrelais 8 abschaltet. Hierdurch
wird der Automat stillgesetzt, wie bereits unter a) beschrieben.
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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 des Zeitschalters 6 dient, durch einen
unabhängigen Kontakt an dem Zeitschalter ersetzt werden. Für die Batterie 9 ist
die Anordnung
eines Dauerladegerätes empfehlenswert, damit die Batterie im Falle
einer Abschaltung eine zuverlässige Betätigung des Signalkreises 10 bewirkt. Die
Einrichtung nach der Erfindung dient vorzugsweise zur Überwachung von unbeaufsichtigten,
produzierenden Spritzgußmaschinen aller Art, von Pressen oder von Blasautomaten
zur Verarbeitung von Kunststoffen.
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Da aber die zu einem Arbeitskreislauf gehörenden Pausen- und Arbeitszeiten
der Antriebsaggregate ausschlaggebend für die Stückzahl und gleichzeitig für die
gefertigten Teile sind, kann die Einrichtung auch zur Überwachung von beaufsichtigt
produzierenden Maschinen der genannten Art verwendet werden. Die Einrichtung führt
dann auch eine Abschaltung bzw.
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Abschaltmeldung aus, wenn das Bedienungspersonal unbefugt eine zeitliche
Veränderung des Arbeitskreislaufes herbeiführt. Diese Veränderung läßt sich durch
Verstellung der Zeitschalter für die Pausenzeiten oder durch Veränderung der Gänge
in den Betrieben der Antriebsaggregate vornehmen.
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Die Zeitschalter für die Minimal- und Maximalzeit bzw. für die Arbeits-
und die Pausenzeit mit dem jeweiligen Handschalter 1 sind in einem abschließbaren
Gehäuse untergebracht, damit nur von einer befugten Person die günstigsten Werte
für den zu fertigenden Artikel eingestellt werden können.