DE19645463A1 - Handhabungsgerät auf Spritzgußmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Handhabungsgerät auf Spritzgußmaschinen gemäß Oberbegriff des ersten Patentanspruchs.

In Spritzgußmaschinen wird Kunststoffschmelze von einer Spritzeinheit in eine formgebende Höhlung eines Spritzgußwerkzeuges gespritzt. Nach dem Erstarren oder Härten werden der Anguß und der Spritzgußteil voneinander getrennt und aus dem Formschlußbereich entfernt. Dies wird üblicherweise mit einem automatisierten Handhabungsgerät bewerkstelligt, welches über Greifmittel und Transportmittel verfügt. Die Greifmittel des Handhabungs­ gerätes fahren aus einer Ausgangslage in eine Eingriffslage, in welcher sie im wesentlichen senkrecht zur Einspritzrichtung stehen. Der Anguß oder der Spritzgußteil werden ergriffen, wegtransportiert und an der vorgesehenen Stelle deponiert; die Greifmittel kehren wieder in die Ausgangslage zurück. Anschließend beginnt ein neuer Produktionszyklus; synchronisiert mit der Spritzgußmaschine fahren die Greifmittel von neuem in die Eingriffslage.

Der Transportweg zum Entfernen von Anguß und/oder Spritzgußteil aus dem Formschlußbereich muß den geometrischen Gegebenheiten der Spritz­ gußmaschine angepaßt werden. Normalerweise sind Translationen in mindes­ tens zwei senkrecht aufeinanderstehenden Raumrichtungen sowie eine Rota­ tion des Transportgutes um 90° erforderlich. Daher sind herkömmliche Hand­ habungsgeräte mit Transportmitteln für Translationen und mit Transportmit­ teln für Rotationen um Achsen, welche mit den linearen Translationen mit­ bewegt werden, ausgestattet. Der Transport ist eine ruckartige Abfolge der verschiedenen Bewegungen.

Ein erster Nachteil herkömmlicher Handhabungsgeräte besteht in der schlechten Platzausnützung. Herkömmliche Handhabungsgeräte brauchen für jede Translationsrichtung eine Schiene oder einen Arm. Diese langen Ele­ mente lassen sich schlecht unter den Schutzhauben von Spritzgußmaschinen unterbringen, so daß oft aufwendige und teure Speziallösungen nötig sind.

Ein zweiter Nachteil herkömmlicher Handhabungsgeräte besteht darin, daß sie relativ viel Zeit für die verschiedenen aufeinanderfolgenden Bewegungen brauchen. Am Anfang einer jeden Bewegung ist eine Beschleunigung nötig, an ihrem Ende eine Verzögerung. Diesen Beschleunigungen und Verzögerungen sind technische Grenzen gesetzt; sie können nicht beliebig groß sein. Das Entfernen von Anguß und/oder Spritzgußteil aus dem Formschlußbereich sollte jedoch sehr schnell geschehen. Bei den heute üblichen kurzen Produk­ tionszyklen und großen Produktionsmengen haben nämlich schon Sekunden­ bruchteile in einem Produktionszyklus einen erheblichen Einfluß auf die Produktivität.

Die ruckartigen Bewegungen von herkömmlichen Handhabungsgeräten haben einen dritten Nachteil: Die großen Beschleunigungen und Verzögerungen führen zu großen Kräften und damit zu großen Belastungen der verwendeten Materialien.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein platz- und zeitsparendes sowie materialschonendes Handhabungsgerät für den Einsatz auf Spritzgußmaschi­ nen anzugeben.

Die Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemäße Handhabungsgerät, wie es im unabhängigen Patentanspruch definiert ist. Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, den Transport von Anguß oder Spritzgußteil nicht als ruckartige Abfolge von verschiedenen Translationen und Rotationen auszuführen, son­ dern als eine einzige kontinuierliche Bewegung entlang einer stetig differen­ zierbaren Kurve, d. h. entlang einer Kurve ohne Unterbrüche und ohne Knicke. Auf diese Weise wird dasselbe Resultat erreicht wie mit herkömmlichen Handhabungsgeräten, jedoch mit wesentlichen Vorteilen gegenüber jenen.

Die Vorteile der Erfindung sind die folgenden. Erstens spart das erfindungs­ gemäße Handhabungsgerät Platz im Vergleich mit herkömmlichen Vorrich­ tungen, und zwar sowohl auf dem Transportweg selbst als auch bei den Transportmitteln. Deshalb kann es unter bestehenden Schutzhauben von Spritzgußmaschinen untergebracht werden, ohne daß diese abgeändert oder neu konstruiert werden müßten. Mit der Platzersparnis geht auch eine Ko­ stenersparnis einher. Zweitens spart das erfindungsgemäße Handhabungsgerät Zeit im Vergleich mit herkömmlichen Vorrichtungen, weil der zurückzulegen­ de Weg in der Regel kürzer ist und weil mehrere Beschleunigungen und Ver­ zögerungen entfallen. Der Zeitgewinn schlägt sich in einer meßbaren Produk­ tivitätssteigerung für die Spritzgußmaschine nieder. Drittens arbeitet das erfindungsgemäße Handhabungsgerät materialschonender, weil es weniger Beschleunigungen und Verzögerungen ausgesetzt ist. Aus diesem Grund kann es auch aus weniger hochwertigen Materialien hergestellt werden. Es ist also günstiger und ökonomischer als herkömmliche Handhabungsgeräte.

Der Antrieb zum Transport der Greifmittel kann beispielsweise mit pneumati­ schen oder elektromotorischen Antriebsmitteln oder auch mechanisch über die Fahrbewegung der beweglichen Werkzeugplatte der Spritzgußmaschine erfolgen. Die Greifmittel können beispielsweise pneumatisch oder elektromo­ torisch betätigt werden. Zwecks optimaler Synchronisation werden die Trans­ port- und Greifmittel bevorzugt von derselben Steuerung gesteuert wie die Spritzgußmaschine.

Im folgenden wird das Handhabungsgerät anhand von Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Spritz­ gußmaschine mit Greifmitteln des erfindungsgemäßen Handhabungsgerätes,

Fig. 2 einen schematischen Grundriß des erfindungsgemäßen Handhabungsgerätes,

Fig. 3 einen schematischen Grundriß eines Handhabungs­ gerätes gemäß Stand der Technik,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines allgemeinen Transportweges in einer Ebene und

Fig. 5 und 6 verschiedene Ansichten bzw. Querschnitte einer bevor­ zugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Handhabungsgerätes.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Spritzgußmaschi­ ne. Durch eine Spritzeinheit 1 wird Kunststoffschmelze zu einem Spritzguß-Werkzeug geführt und in y-Richtung in dieses Werkzeug eingespritzt. Das Spritzgußwerkzeug ist der Übersichtlichkeit wegen nicht eingezeichnet, befin­ det sich aber in einem Formschlußbereich 2. Der Formschlußbereich 2 wird begrenzt durch eine feste Werkzeugplatte 3 und eine bewegliche Werkzeug­ platte 4. Die bewegliche Werkzeugplatte 4 wird von Schiebemitteln 5 parallel zur y-Richtung bewegt; zum Schließen des Spritzgußwerkzeuges wird sie in Richtung der Spritzeinheit 1 geschoben, zum Entformen von der Spritzeinheit 1 weg. Die Schiebemittel 5 sind mit Befestigungsmitteln 6 auf einer Unterlage 7 befestigt. Der ganze in Fig. 1 gezeigte Gefahrenbereich des Spritzgußwerk­ zeuges ist mit einer den Sicherheitsvorschriften genügenden Schutzhaube 8 (in Fig. 1 unterbrochen eingezeichnet) abgedeckt.

In Fig. 1 sind auch Greifmittel 9 des erfindungsgemäßen Handhabungsgerätes eingezeichnet, und zwar sowohl in einer Ausgangslage A als auch in einer Eingriffslage E. In der Eingriffslage E befinden sich die Greifmittel 9 im Formschlußbereich 2 und sind senkrecht zur Einspritzrichtung der Spritzein­ heit 1, z. B. parallel zur x-Richtung, ausgerichtet. In dieser Eingriffslage E können sie das (nicht eingezeichnete) Transportgut ergreifen. In der Aus­ gangslage A befinden sich die Greifmittel 9 zwischen der Schutzhaube 8 und der beweglichen Werkzeugplatte 4 und sind parallel zur Einspritzrichtung der Spritzeinheit 1, d. h. parallel zur y-Richtung, ausgerichtet. In dieser Ausgangs­ lage A können sie das Transportgut deponieren, beispielsweise durch eine Öffnung in der Unterlage 7 in einen bereitstehenden Behälter. (Öffnung und Behälter sind hier nicht eingezeichnet.)

Die Greifmittel 9 bestehen im wesentlichen aus einem Greifkopf 10 und ei­ nem Greifantrieb 11. Der Greifkopf 10 kann mit einer Zange, einem Saug­ napf oder einer anderen an sich bekannten Greifvorrichtung ausgerüstet sein. Der Greifantrieb 11 gehört ebenfalls dem Stand der Technik an und kann pneumatisch, elektromotorisch oder auch anders wirken.

Wesentlich für die Erfindung ist der Transport der Greifmittel 9 zwischen der Ausgangslage A und der Eingriffslage E und umgekehrt. Das erfindungsge­ mäße Handhabungsgerät transportiert die Greifmittel 9 in einer einzigen kon­ tinuierlichen Bewegung entlang einer stetig differenzierbaren Kurve, angedeu­ tet durch einen Pfeil 12. Bei herkömmlichen Handhabungsgeräten ist hinge­ gen der Transport eine ruckartige Abfolge von verschiedenen Translationen und Rotationen. Mit dem erfindungsgemäßen Handhabungsgerät kann der Transportweg den Platzverhältnissen in der Spritzgußmaschine optimal ange­ paßt werden. Insbesondere hat das erfindungsgemäße Handhabungsgerät Platz unter der Schutzhaube 8, so daß diese nicht abgeändert oder neu kon­ struiert werden muß.

Der Transport der Greifmittel 9 wird von Transportmitteln ausgeführt, welche in Fig. 1 der Übersichtlichkeit wegen nicht eingezeichnet sind. Es ist ein Vor­ teil des erfindungsgemäßen Handhabungsgerätes, daß es nur einen einzigen Transportantrieb braucht; herkömmliche Handhabungsgeräte benötigen in der Regel für jede Translationsrichtung und jede Rotation einen separaten An­ trieb. Das ganze Handhabungsgerät wird vorzugsweise auf den bereits vorhan­ denen Befestigungsmitteln 6 oder auf der Unterlage 7 befestigt.

Fig. 2 zeigt einen schematischen Grundriß einer Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Handhabungsgerätes. Die Greifmittel 9 sind sowohl in der Ausgangslage A als auch in der Eingriffslage E eingezeichnet. Diese beiden Lagen sind beispielsweise durch einen viertelkreisförmigen Transportweg 13 verbunden; dieser kann beispielsweise durch eine (nicht eingezeichnete) Füh­ rung vorgegeben sein. Schematisch eingezeichnet sind die Teile Spritzeinheit 1, Formschlußbereich 2, feste Werkzeugplatte 3, bewegliche Werkzeugplatte 4 und Schutzhaube 8 der Spritzgußmaschine. Der viertelkreisförmige Trans­ portweg 13 paßt sich gut den durch Werkzeugplatten 3, 4 und Schutzhaube 8 bestimmten geometrischen Gegebenheiten an. Die von den Greifmitteln 9 beim Transport überstrichene Fläche 14 ist relativ klein.

Zum Vergleich mit der Erfindung zeigt Fig. 3 in gleicher Darstellung wie Fig. 2 eine typische Lösung gemäß dem Stand der Technik. Das Handhabungs­ gerät ist mit ersten Transportmitteln 15.1 für die Translation in x-Richtung, mit zweiten Transportmitteln 15.2 für die Translation in y-Richtung und mit Greifmitteln 9, welche um eine mit den ersten Transportmitteln verbundene, parallel zur z-Richtung orientierte Achse rotiert werden können, ausgestattet. Die Greifmittel 9 ergreifen in der Eingriffslage E das (nicht eingezeichnete) Transportgut. In einem ersten Transportschritt wird eine Translation 13.1 der Greifmittel in x-Richtung ausgeführt, bis das Transportgut aus dem Form­ schlußbereich 2 entfernt ist. In einem zweiten Transportschritt erfolgt eine Rotation 13.2 der Greifmittel 9 um 90°. In einem dritten Transportschritt er­ folgt eine Translation 13.3 der ersten Transportmittel 15.1 und der Greifmittel 9 in y-Richtung. Die Summe der vom Handhabungsgerät beim Transport überstrichenen, nicht nutzbaren Flächen 14.1 + 14.2 ist groß verglichen mit der überstrichenen Fläche 14 von Fig. 2. Die Schutzhaube 8 muß für ein solches Handhabungsgerät abgeändert werden. Dieses Beispiel demonstriert einerseits die umständliche Abfolge von drei verschiedenen Bewegungen 13.1, 13.2, 13.3 während des Transportes, andererseits den unnötigen Platzbedarf dieser Ausführungsform.

Der Transportweg 13 der Greifmittel 9 ist im Beispiel von Fig. 2 ein Viertel­ kreis. Der Transportweg 13 kann aber auch andere geometrische Formen annehmen. Fig. 4 zeigt ein Beispiel für einen allgemeineren Transportweg 13 in der xy-Ebene. Noch allgemeiner muß der Transportweg 13 nicht unbe­ dingt in einer Ebene liegen, sondern kann eine Kurve im dreidimensionalen Raum sein. Deren Parameterdarstellung in einem kartesischen Koordinatensy­ stem lautet x = x(s), y = y(s), z = z(s); dabei ist s = s(t) ein Kurvenparame­ ter, welcher seinerseits von der Zeit t abhängt. Jedem Wert s aus dem Defini­ tionsbereich des Kurvenparameters ist ein Punkt P(x(s),y(s),z(s)) auf dem Transportweg 13 zugeordnet, ebenso ein Tangentenvektor u(s).

Wesentlich ist, daß der Transportweg 13 keine Unterbrüche und Knicke auf­ weisen darf, d. h. die Funktionen x(s), y(s), z(s) müssen für jeden Wert s aus dem Definitionsbereich des Kurvenparameters stetig differenzierbar sein. Anfangs- bzw. Endpunkt des Transportweges 13 sind in Fig. 4 mit Q bzw. R bezeichnet; zwei weitere ausgezeichnete Punkte des Transportweges 13 sind die Eingriffslage E bzw. die Ausgangslage A. Eingriffs- bzw. Ausgangslage können, aber müssen nicht notwendigerweise Anfangs- bzw. Endpunkt des Transportweges 13 sein; im Beispiel von Fig. 4 ist Q = E, aber R ≠ A. Der Transportweg 13 kann auch geschlossen sein, d. h. sein Anfangspunkt Q und sein Endpunkt R können zusammenfallen. Die Greifmittel 9 werden vorzugs­ weise derart entlang des Transportweges 13 geführt, daß der Winkel α zwi­ schen ihrer Längsachse und dem jeweiligen Tangentenvektor u(s) für jeden Wert s aus dem Definitionsbereich des Kurvenparameters konstant ist.

Fig. 5 zeigt eine Aufsicht einer bevorzugten Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Handhabungsgerätes. Die Greifmittel 9 sind in der Eingriffs­ lage E eingezeichnet; sie bestehen aus einem Greifkopf 10 und einem bei­ spielsweise pneumatischen oder elektromotorischen Greifantrieb 11. Trans­ portmittel 15 bestehen in dieser Ausführungsform aus einer Führung 16 und Antriebsmitteln 21. Die Führung 16 führt die Greifmittel 9 entlang eines vier­ telkreisförmigen Transportweges 13; sie ist in diesem Beispiel eine Gleitfüh­ rung und besteht in aus eine Führungsöffnung 17 in einer Grundplatte 18 und zwei darin gleitenden Führungsbolzen 19, 19′. Die beiden Führungsbolzen 19, 19′ gewährleisten erstens, daß sich die Greifmittel entlang des vorgegebenen Transportweges 13 bewegen, und zweitens, daß der Winkel zwischen der Längsachse der Greifmittel 9 und dem jeweiligen Tangentenvektor entlang des ganzen Transportweges 13 konstant ist. Ein Profil 20 dient zur Befestigung des Handhabungsgerätes auf der Spritzgußmaschine.

Zum Transport der Greifmittel 9 sind Antriebsmittel 21 vorgesehen. Im Bei­ spiel von Fig. 5 bestehen die Antriebsmittel 21 aus einem Zylinder 22 und einem pneumatisch darin bewegbaren Kolben 23. Der Kolben 23 ist drehbar mit den Greifmitteln 9 verbunden, der Zylinder 22 ist drehbar an der Grund­ platte 18 befestigt. Durch die Bewegung des Kolbens 23 im Zylinder 22 wer­ den die Greifmittel 9 in einer wohldefinierten Lage entlang des viertelkreis­ förmigen Transportweges 13 geführt. In einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform kann der Antrieb zum Transport der Greifmittel 9 mecha­ nisch über die Fahrbewegung der beweglichen Werkzeugplatte 4 der Spritz­ gußmaschine erfolgen.

In Fig. 6 sind die Greifmittel 9 und die Grundplatte 18 in einem Querschnitt dargestellt, dessen Lage in Fig. 5 mit VI-VI eingezeichnet ist. Der Greifkopf 10 ist hier mit einer Zange ausgerüstet.

Das erfindungsgemäße Handhabungsgerät kann auch zu anderen Zwecken als der beschriebenen Handhabung von Anguß oder Spritzgußteil eingesetzt werden.

Zusammengefaßt ist das erfindungsgemäße Handhabungsgerät auf Spritzguß­ maschinen mit Greifmitteln 9 zum Ergreifen von Transportgut und mit Transportmitteln 15 zum Transportieren der Greifmittel entlang eines Trans­ portweges 13 ausgestattet. Die theoretische Parameterdarstellung des Trans­ portweges 13 in einem kartesischen Koordinatensystem lautet x = x(s), y = y(s), z = z(s), wobei s = s(t) ein Kurvenparameter ist und seinerseits von der Zeit t abhängt. Dabei sind Funktionen x(s), y(s), z(s) für jeden Wert s aus dem Definitionsbereich des Kurvenparameters stetig differenzierbar, d. h. der Transportweg 13 weist keine Unterbrüche und Knicke auf.

Claims (14)

1. Handhabungsgerät auf Spritzgußmaschinen, ausgestattet mit Greif­ mitteln (9) zum Ergreifen von Transportgut und mit Transportmitteln (15) zum Transportieren der Greifmittel entlang eines Transport­ weges (13), dessen theoretische Parameterdarstellung in einem karte­ sischen Koordinatensystem x = x(s), y = y(s), z = z(s) lautet, wobei s = s(t) ein Kurvenparameter ist und seinerseits von der Zeit t ab­ hängt, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionen x(s), y(s), z(s) für jeden Wert s aus dem Definitionsbereich des Kurvenparameters stetig differenzierbar sind.

2. Handhabungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifmittel (9) derart entlang des Transportweges (13) transpor­ tierbar sind, daß ein Winkel α zwischen ihrer Längsachse und dem jeweiligen Tangentenvektor u(s) für jeden Wert s aus dem Defini­ tionsbereich des Kurvenparameters konstant ist.

3. Handhabungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportweg (13) einen Anfangspunkt (Q) und einen davon verschiedenen Endpunkt (R) hat, zwischen denen die Greifmittel (9) hin- und hertransportierbar sind.

4. Handhabungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Transportweg (13) ein Viertelkreis ist.

5. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich auf dem Transportweg (13) eine Eingriffslage (E), in welcher die Greifmittel (9) das Transportgut ergreifen, und eine Ausgangslage (A), in welcher die Greifmittel das Transportgut depo­ nieren, befinden.

6. Handhabungsgerät nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangspunkt (Q) des Transportweges (13) mit der Ein­ griffslage (E) und der Endpunkt (R) des Transportweges (13) mit der Ausgangslage (A) übereinstimmen.

7. Handhabungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifmittel (9) in der Eingriffslage (E) im wesentlichen senkrecht zur Einspritzrichtung (y) der Spritzgußmaschine und in der Aus­ gangslage (A) im wesentlichen parallel zur Einspritzrichtung der Spritzgußmaschine stehen.

8. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es eine Führung (16) aufweist, welche die Greifmittel (9) entlang des Transportweges (13) führt.

9. Handhabungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (16) eine Gleitführung ist und aus einer Führungsöff­ nung (17) in einer Grundplatte (18) und zwei in der Führungsöffnung gleitenden Führungsbolzen (19, 19′) besteht.

10. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es Antriebsmittel (21) zum Transport der Greifmittel (9) aufweist.

11. Handhabungsgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportmittel (15) zum Transport der Greifmittel (9) von der­ selben Steuerung gesteuert werden wie die Spritzgußmaschine.

12. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Greifmittel (9) aus einem Greifkopf (10) und ei­ nem Greifantrieb (11) bestehen.

13. Handhabungsgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifkopf (10) mit einer Zange oder einem Saugnapf ausgerüstet ist.

14. Handhabungsgerät nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Greifantrieb (11) pneumatisch wirkt.