DE3523110A1

DE3523110A1 - Verfahren zum automatisierten herstellen eines formkoerpers aus kunststoff und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens

Info

Publication number: DE3523110A1
Application number: DE19853523110
Authority: DE
Inventors: Yasuta Tokio/Tokyo Satoh; Saburo Tokio/Tokyo Tani; Hiroshi Funabashi Chiba Tsuchihashi
Original assignee: Takara Co Ltd
Current assignee: Takara Co Ltd
Priority date: 1984-10-17
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1986-04-24
Also published as: DE3523110C2; GB2171047B; JPH0238369B2; US4767505A; GB8524990D0; JPS6194717A; CN1010841B; CN85104844A; US4629409A; GB2171047A

Description

— R —

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum automatisierten Herstellen eines Formkörpers aus thermoplastischem Kunststoff und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, insbesondere zum wirtschaftlichen Formen eines Kopfes oder eines anderen Körperteiles von Puppen.

Bisher wurden bei Vorrichtungen zum Formen von thermoplastischen Kunststoffprodukten, wie beispielsweise Kunststoffpuppen, das Einfüllen von Kunststoff, öffnen und Schließen der Formdeckel, Aufheizen, Kühlen und das Herausnehmen des Formkörpers aus der Form weitgehend manuell durchgeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum automatisierten Formen eines Formkörpers, insbesondere einer Kunststoffpuppe, vorzuschlagen, bei dem manuelle Betätigungen nicht mehr erforderlich sind, wodurch die Arbeitsergebnisse gesteigert werden. Hierdurch soll insbesondere die wirtschaftliche Massenherstellung thermoplastischer Kunststoff-Formkörper in kontinuierlicher Formtechnik bei hoher Qualität und geringen

Kosten ermöglicht werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum automatisierten Formen eines synthetischen Formkörpers, insbesondere einer Puppe, werden alle Schritte vom Einfüllen einer konstanten Menge des thermoplastischen Kunststoffes in geschmolzenem Zustand (in a sol state) in die Form bis zum Formen des Kunststoffes durch Wärme automatisch durchgeführt, nämlich durch Einfüllen des Rohmaterials in die geöffnete Deckelöffnung, das Schließen des Deckels, Einführen der Form in die Heizvorrichtung, Drehen der Form in einem Rotationssystem, um auf der Innenwand der Form eine dünne Schicht geschmolzenen Kunststoffes zu bilden; dann das Einführen der Form in eine Kühlkammer, um die dünne Schicht bei fortwährendem Drehen zu kühlen und erstarren zu lassen; das Hinführen der Form an eine Formkörper-Entnahmeeinheit, wo der Deckel der Form geöffnet und der Formkörper entnommen wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Ansprüchen hervor.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

- ίο -

Fig. 1 eine perspektivische . Ansicht der Vorrichtung zum Formen nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Teils der Vorrichtung;

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Formen-Haltevorrichtung;

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie I-I der Fig.4; Fig. 6 eine teilweise geschnittene Ansicht der

Formen-Haltevorrichtung;

Fig. 7 eine in Längsrichtung geschnittene Ansicht

einer Heizvorrichtung;

Fig. 8 eine Draufsicht auf einen Brenner; Fig. 9 die Vorderansicht des Brenners; Fig. 10 eine Seitenansicht einer Kühlkammer; Fig. 11 eine teilweise geschnittene Ansicht eines

Robotermechanismus;

Fig. 12 eine Draufsicht auf den Robotermechanismus; Fig. 13 einen Schnitt entlang der Linie II-II der

Fig. 12;

Fig. 14 einen Schnitt entlang der Linie III-III der

Fig. 12;

Fig. 15 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der

Fig. 12;

Fig. 16 eine Draufsicht auf die Deckelöffnungsund Schließeinheit;

Fig. 17 eine den Betrieb der Einheit darstellende

Ansicht;

Fig. 18 eine vergrößerte Detailansicht eines Teils

der Einheit, in der auch der Betriebsablauf dargestellt wird;

Fig. 19 einen Schnitt entlang der Linie V-V der

Fig. 18;

Fig. 2 0 eine Draufsicht auf eine Formengruppe; Fig. 21 eine Draufsicht auf eine Formen-Fxeigabe-

einheit;

Fig. 22 eine Vorderansicht der Formen-Freigabeeinheit; Fig. 23 einen Schnitt entlang der Linie Vi-VI der

Fig. 21;

Fig. 24 einen Schnitt entlang der Linie VII-VII der

Fig. 21;

Fig. 25 eine teilweise geschnittene Vorderansicht

eines Teils der Formen-Freigabeeinheit;

Fig. 26 eine Freigabedetektor- und Ausblaseinheit; Fig. 27 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII der

Fig. 26;

Fig. 2 8 eine Draufsicht auf eine Rohmaterial-Füll-

einheit;

Fig. 29 eine Vorderansicht der Fülleinheit; Fig. 30 eine Teilansicht im Schnitt entlang der

Linie IX-IX der Fig. 28;

Fig. 31 eine Vorderansicht einer Rohmaterial-Zuführeinheit;

Fig. 32 eine seitliche Teilansicht der Rohmaterial-Zuführeinheit;

Fig. 33 eine Draufsicht auf die Rohmaterial-Zuführeinheit; und

Fig. 34 einen Schnitt entlang der Linie X-X der

Fig. 33.

Das in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiel enthält zwei Formen-Haltevorrichtungen A, eine Heizvorrichtung B, zwei Kühlkammern C und einen Robotermechanismus D zum Einfüllen von Rohmaterial in die Formen und zum Herausnehmen der Formkörper. Die Arbeiten werden von einem Steuerpult E aus automatisch gesteuert.

Die Heizvorrichtung B ist dort angeordnet, wo die Dreh-Ortskurven der beiden Formen sich zwischen den beiden Formen-Haltevorrichtungen A schneiden. Die Kühlkammern C sind im Schwenkbereich jeder der beiden Formen-Haltevorrichtungen A angeordnet. Der Robotermechanismus D ist so angeordnet, daß er die beiden Ortskurven der Formen-Haltevorrichtungen A kreuzt, wenn diese von der Heizvorrichtung B zu den Kühlkammern C bewegt werden. Der Robotermechanismus enthält eine Einheit 600 zum öffnen und Schließen des Deckels der Form, eine Formen-Freigabeeinheit 700, eine Einheit 800 zum Feststellen der Formenfreigabe und ausgerüstet mit einem Gebläse zum Reinigen der Form, sowie eine Halteeinheit 500 zum Tragen und Haltern der Einheiten 700, 800 und 900.

In den Figuren 1 und 2 wird gezeigt, daß die Formen-Haltevorrichtung A so aufgebaut ist, daß eine Form 200 an einem Drehkreuz 117 einer Drehscheibe am Ende eines Armes 102 gehaltert werden kann. Der Arm 102 ist an einem Drehtisch 101 (Fig. 3 bis 6) befestigt.

Der Drehtisch 101 ist mittels Rollen 105 auf Schienen 104 gelagert. Die Schienen 104 liegen auf einem Sockel 103, auf dem ein Haltezapfen 106 vorgesehen ist. Der Drehtisch 101 ist mit einem Getriebemotor 107 einschließlich Bremse gekoppelt, der auf dem Drehtisch 101 angeordnet ist. Der Drehtisch 101 ist auf dem Sockel 102 mittels eines Zapfens 106 gelagert und ein Ritzel 108 ist an der Unterseite des Drehtisches mit einem Zahnsegment 109 im Eingriff, dessen Mittelpunkt mit dem Zapfen 106 zusammenfällt. Der Arm 102 wird von einem auf dem Drehtisch 101 angeordneten Traggestell 110 getragen und ist über einen Doppelwellenarm aus einer äußeren Welle 102.. und einer inneren Welle 102„ mit Getriebemotoren (einschließlich Bremsen) 111 und 112 gekuppelt. Am Ende des Armes 102 ist im rechten Winkel zum Arm eine Spindel für das Drehkreuz angeordnet. Die Spindel 113 ist über einen Zylinder 114 mit der inneren Welle 102„ und über Zahnräder 115, 116 mit der äußeren Welle 102.. gekuppelt. Hierdurch kann die Spindel 113 sowohl um ihre eigene Achse als auch um die Achse des Armes 102 rotieren.

Die Drehkreuze 117 auf den Drehscheiben sind an den Enden der Spindeln 113 angeordnet und eine Mehrzahl

von Formen 2 00 sind auf entgegengesetzten der Spindeln 113 auf dem Drehkreuz 117 befestigt.

Der Drehtisch 101 ist mit Endschaltern 118 versehen, die auf dem Sockel 103 angeordnet sind (Fig. 4). Diese Endschalter 118 dienen zum Anhalten des Drehtisches 101 an der Position, an der Rohmaterial eingefüllt und die Form freigegeben wird, sowie an der Heizposition und an der Kühlposition der Form 2 00. Das Anhalten und Verriegeln in den entsprechenden Positionen erfolgt durch die in den Getriebemotoren 107 angeordneten Bremsen.

In der Antriebseinheit für den Arm 102 ist eine Steuereinheit vorgesehen, um den Arm 102 anzuhalten und zu verriegeln, wenn die Formengruppe 2 00 sich horizontal in einer bestimmten Position in der Füll- und Formen-Freigabeposition befindet; diese Steuereinheit regelt die Drehgeschwindigkeit der Spindel 112 und die Bewegungsgeschwindigkeit des Drehtisches 101.

Auf einem Rahmen 2 01 sind zehn Formen 200 in einer Reihe fest angeordnet, und vier Rahmen 2 01 sind parallel zueinander auf einer Montageplatte 201 angeordnet, die wiederum an dem Drehkreuz 117 befestigt ist. Von der Montageplatte 2 02 stehen Spannsäulen 2 03 ab, die an ihren oberen Enden Verbindungseinheiten 204 tragen (Fig. 17 und 18).

Auf der Form 2 00 ist ein Deckel 210 vorgesehen. Aus Fig. 20 ist zu erkennen, daß zehn Deckel 210 in senkrechter Richtung über die entsprechenden Befestigungspunkte von vier Trägern 211 zusammen auf- und abbewegt werden können, wobei jeder Deckel mit einer Feder 220 versehen ist, die derart vorgespannt ist, daß der Zwischenraum zwischen der oberen Oberfläche des Deckels und dem Träger 211 vergrößert wird. Weitere Träger 212 sind rechtwinklig zu den Trägern 211 oberhalb von diesen angeordnet. Ein Paar von Spannhaken 216 ist über Stifte 221 mittels Montageplatten 215 schwenkbar aufgehängt, und zwar an einer Position, an der sie an die Anordnungen der Träger 212 angreifen. Eine Feder 219 ist derart vorgespannt, daß sie den Zwischenraum zwischen den Spannhaken 216 verkleinert. Aus den Fig. 18 und 19 geht hervor, daß im Bereich der oberen Flächen der Spannhaken 216 auf den Trägern 212 Säulen 214 angeordnet sind. Diese Säulen 214 können in senkrechter Richtung auf- und abbewegt werden, und sind an ihrem oberen Ende mit einer Kontaktfläche 217 versehen, die an der Deckelöffnungs- und Schließeinheit 600 angreift, und mit einer weiteren Kontaktfläche 218, die an den Spannhaken 216 angreift. Das Gewicht der Säule 214 ist geringer als die Spannkraft der Feder 219, und die Säule 214 ist auf den geschlossenen Haken 216 angeordnet und wird von diesen getragen. Wird die Säule 214 entgegen der Kraft der Feder 219 nach unten gedrückt, so werden die Haken geöffnet. Außerdem sind Magnetanker 213 vorgesehen, die

mit einem Elektromagneten 602 zusammenarbeiten, der auf den oberen Flächen der beiden Enden des Trägers 212 angeordnet ist (Fig. 16 bis 18).

Die Heizvorrichtung B ist mit einem Gebläsebrenner versehen und hat eine solche Größe, daß das Drehkreuz 117 mit den Formen 200 innerhalb der Heizvorrichtung sich um die Achsen des Armes 102 und der Spindel 113 drehen kann. Außerdem ist die Heizvorrichtung B mit Schlitzen 301 versehen, durch die die Arme 102 von beiden Seiten eintauchen können. Zum Durchführen der Formen ist eine auf- und· abbewegbare Tür 302 vorgesehen, die über eine Kette von einem Zylinderkolben angetrieben wird. In der Haltevorrichtung sind ein Brenner 303 und ein Umwälzgebläse 304 vorgesehen, um die Formen anzublasen, sowie ein Entlüftungsgebläse 305 an der Oberseite der Heizvorrichtung (Fig. 7).

Der Brenner 303 ist ein abwärts gerichteter Propangasbrenner. Die Temperatur wird mittels Temperaturfühler automatisch geregelt, wobei die Temperatur aufgezeichnet und digital angezeigt wird. Die Temperatur kann automatisch geregelt und die Heizzeit kann durch einen Zeitgeber gesteuert werden (Fig. 8 und 9).

Die Schlitze 3 01 werden im Betrieb der Heizvorrichtung durch Abdeckungen geschlossen, und das öffnen und Schließen der Tür 302, das Drehen des Armes 102, der Betrieb der Gebläse 304 und 305 und die Zündung des

Brenners 303 werden in geeigneter Weise zusammenhängend gesteuert.

Die Kühlkammer C hat eine Größe, daß das die Formen 2 00 tragende Drehkreuz 117 sich darin drehen kann und ist mit einem Schlitz zum Herausführen des Armes 102 und einem Ausgang für die Formen 200 versehen. Der Ausgang für die Formen 2 00 weist einen Verschluß 402 auf, der als durch einen Motor 4 05 betätigbarer Vorhang ausgebildet ist, weiterhin ist der Schlitz 4 01 durch einen hängenden Vorhang (nicht gezeigt) abgedeckt.

Die Kühlkammer C ist weiterhin mit einer Düse zum Einspritzen von Wasser und einem Abfluß versehen, sowie einem Gebläse 4 03 an der Seite zum Kühlen der Luft und zum Verteilen der Wassertropfen, wodurch eine graduelle Fühlung sowohl durch das Wasser als auch durch Luftkühlung erfolgt. An der Oberseite ist ein Entlüftungsgebläse 4 04 vorgesehen, um die heiße Luft und den durch die Kühlung entwickelten Dampf abzuführen (Fig. 10).

Der Betrieb der Düse und des Lüfters 403 werden durch einen Zeitgeber gesteuert, und das Öffnen und Schließen des Verschlusses 4 02, das Drehen des Armes 102 und der Betrieb der Düse und der Gebläse werden automatisch zueinander gesteuert.

Der Robotermechanismus D weist eine Deckelöffnungs- und Schließeinheit 600, eine Formen-Freigabeeinheit 700, eine

Freigabedetektor- und Ausblaseinheit 800, eine Rohmaterial-Fülleinheit 900 und eine Halteeinheit 500 zum Tragen der Einheiten 600, 700, 800 und 900 auf (Fig. 11).

Die Halteeinheit 500 weist einen drehbaren Arm 502 auf, der an dem Ende einer Säule 503 mit einer Indexvorrichtung 501 versehen ist. Die Halteeinheit 500 stellt den Formen die Einheiten 600, 700, 800 und 900 zur Verfügung (Fig. 12 bis 14) .

Insbesondere ist an der Unterseite des Armes 502 eine Welle 504 befestigt, und ein Zahnrad 505 ist konzentrisch zur Welle 504 angeordnet und mit der Welle 504 und dem hohlen Teil der Säule 503 gekuppelt. In das Zahnrad greift ein Ritzel 5 06 ein, das von einem Getriebemotor 507 (einschließlich Bremse) angetrieben wird (Fig. 15).

Auf der Unterseite des Zahnrades 505 sind Verriegelungslöcher 508 vorgesehen, und an der Oberseite der Säule sind Verriegelungsstifte 509 vorgesehen, die in die Verriegelungslöcher eingreifen. Die Verriegelungsstifte 509 sind mit dem Ende eines Kolbens eines Zylinders 510 verbunden, der an der Säule 503 befestigt ist und hydraulisch betrieben wird.

Die Indexvorrichtung 501 ist über eine zylindrische Säule 511 am Ende des Armes 502 befestigt. Im Inneren der Säule 511 ist eine Welle 512 drehbar gelagert, an deren unterem, aus der Säule 511 herausstehenden Ende ein Zahnrad 513 ange-

ordnet ist. Die Welle 512 trägt außerdem vier Tragarme 514, die radial an der Welle befestigt sind.

In das Zahnrad 513 greift ein Ritzel 516 ein, das von einem Getriebemotor 515 (einschließlich Bremse), der an der zylindrischen Säule 511 befestigt ist, angetrieben wird (Fig. 13).

Der gleiche Verriegelungsmechanismus (zwischen der Säule 503 und dem Arm 5 02) ist zwischen der Säule 511 und der Welle 512 vorgesehen. Hierzu sind auf der Oberseite des Zahnrades 513 Verriegelungslöcher 518 im Abstand von 90° angeordnet, und der darin eingreifende Verriegelungsstift 519 ist mit dem Ende des Kolbens eines Zylinders 520 verbunden, der an der Säule 511 befestigt ist (Fig. 14).

An den Enden der vier Tragarme 514 sind vier Zylinder 517.., 517», 517₃ und 517. befestigt, und die unteren Enden der Zylinder 517 tragen Befestigungsflansche 521, die wiederum die Einheiten 600, 700, 800 und 900 tragen, um diese in senkrechter Richtung auf- und abbewegen zu können.

Diese Aufhängung der Einheiten 600, 700, 800 und 900 an den Befestigungsflanschen 521 ist zweckmäßig, um die einzelnen Formschritte durchzuführen; die Zylinder 517 und 52 0 sind an ein entsprechend ausgebildetes hydraulisches System mit einem Kompressor und Ventilen angeschlossen und

werden auf geeignete Weise betätigt.

Die Haltepositionen des Armes 514 und der Indexvorrichtung 5 01 werden durch Endschalter festgestellt, und die Drehgeschwindigkeit kann geregelt sein. Insgesamt können die Operationen des Robotermechanismus D automatisch durch entsprechende Signale gesteuert werden.

Die Deckelöffnungs- und Schließeinheit 600 enthält einen Rahmen 601/ an dem ein Elektromagnet 602 und Zylinder befestigt sind. Der Rahmen 601 ist an dem Befestigungsflansch 521 aufgehängt.

Der Elektromagnet 6 02 ist an einer Position angeordnet, in der er mit dem Magnetanker 213 des Trägers 212 zusammenarbeiten kann. Der Zylinder 603 weist eine Kolbenstange 6 04 auf, die mit der Kontaktfläche 217 am Ende der Säule 214 zusammenarbeitet.

Der Zylinder 603 ist an eine Hydraulikwelle F angeschlossen und der Elektromagnet 602 an eine Betriebsspannungsquelle (Fig. 16 bis 19).

Die Formen-Freigabeeinheit 700 weist an jeder der vier Montageplatten 701 zehn Spannzylinder 702 auf, die an diesen Platten angehängt sind. Die vier Montageplatten 701 sind an Endplatten 706 befestigt. Am unteren Teil der Zylinder 702 sind jeweils zwei Spannarme 703 befestigt

und bilden insgesamt eine Reihe von Spannvorrichtungen für die Formen 2 00. Die mittleren zwei Reihen von Montageplatten 701 sind an Aufhängeplatten 7 04 befestigt,

3.

und die Flansche 520 sind jeweils mit den Aufhängeplatten 704 verbunden (Fig. 21 bis 24).

Jeder der Zylinder 702 ist auf der Oberseite mit einem Ritzel 711 versehen, welches zwischen zwei Montageplatten 701 angeordnet ist. Die Enden der Spahnarme 703 sind durch Stifte 712 an den Enden der Kolben 717 der Zylinder 702 befestigt. Die Spannarme 7 03 sind in der Mitte über Stifte 713 an den Befestigungsteilen der Enden der Zylinder 702 schwenkbar gelagert, und die Einspannenden der Spannarme 7 03 können durch die Aufwärts- und Abwärtsbewegungen des Kolbens 717 geöffnet und geschlossen werden (Fig. 2 5) .

Neben den mittleren Montageplatten 791a sind zwei äußere Montageplatten 701b vorgesehen. Räumlich zwischen den inneren und äußeren Montageplatten 7 01a und 701b sind in waagerechter Richtung zwei Zylinder an einer der Endplatten 706 vorgesehen. Zahnstangen 708 sind mit einer Betätigungsplatte 7 09 gekuppelt, und die Zahnstangen 7 08 befinden sich im Eingriff mit den Ritzeln 711 der Zylinder 702 auf den entgegengesetzten Flächen der Montageplatten 701a und 7 01b. Außerdem sind Führungsplatten 710 an verschiedenen Positionen der Montageplatten 701 vorgesehen (Fig. 21 und 22) .

Rechtwinkling zur Montageplatte 701 sind zwei weitere Montageplatten 714 zur Befestigung von Hubzylindern befestigt. Ein solcher Hubzylinder 715 weist am Ende seines Kolbens einen Block 716 auf und ist rechtwinklig zur Montageplatte 714 angeordnet. Der Block 716 ist an einer Position angeordnet, in der er mit der Platte an der Form 200 in Berührung kommt.

Alle Zylinder 702, 707 und 715 sind an eine entsprechende Hydraulikquelle F angeschlossen (Fig. 25).

Die Freigabedetektor- und Ausblaseinheit 800 ist mit einem Ausblasteil versehen, das mit zehn Düsen 802 und einem Formen-Freigabedetektor versehen ist. Dieser Freigabedetektor enthält einen Fühlstift 803 an vier Verteilerleitungen 801 in der Weise, daß die Düse 802 und der Fühlstift 803 jeweils einer Form 2 00 zugeordnet sind (Fig. 26 und 27).

Die Verteilerleitung 801 wird an beiden Enden in einer solchen Weise blockiert, daß die Verteilerleitung 801

der inneren Reihe und die Verteilerleitung 801, der äußeren Reihe neben der Verteilerleitung 801 in der Mitte

in eine T-förmige Verteilerzuführleitung 804 eingefügt sind und als Kombination an eine Druckluftquelle angeschlossen sind. Die Blasvorgänge werden bei jedem Satz der Zuführeinrichtung alternativ durchgeführt. Die Verteilerleitung 801 wird durch einen Verteilerträger 807 getragen,

der an einer an einem Hängeträger 805 aufgehängten Sitzplatte 806 angeordnet ist/ wobei der Hängeträger 805 vertikal über einem Rahmen 808 an dem Flansch 521 aufgehängt ist.

Der Formen-Freigabe-Leckdetektor ist in der unteren Mitte zwischen den Verteilerleitungen 801 und 801, angeordnet.

Der Fühlstift 803 weist eine L-förmige Form auf und ist an einer Stange 810 im unteren Bereich befestigt. Mit einer Stange 810 ist ein Satz von fünf Fühlstiften verbunden und acht solcher Sätze werden mit einer solchen Anordnung von Formen 200 benutzt.

Die Stange 810 ist mit acht Montageplatten 811 drehbar verbunden, die an einer Montageplatte 812 für Endschalter aufgehängt sind. Die Montageplatte 812 wird von einem Bolzen getragen, der den Rahmen 808 mit dem Hängeträger 805 verbindet.

An der Stange 810 ist ein nach oben gerichteter Anschlagstößel 813 befestigt, und in der Montageplatte 812 ist eine Aussparung 814 vorgesehen, durch die der Anschlagstößel 813 hindurchgeführt ist. Die Aussparung 814 hat eine Größe, daß der Anschlagstößel 813 eine Kippbewegung ausführen kann, und ein Bolzen 815 begrenzt diesen Kippbereich in der Aussparung 814. Auf der Montageplatte

ist ein Endschalter 816 vorgesehen und weist einen Abstand von dem Anschlagstößel 813 auf. Durch das Gewicht des Fühlstiftes 803 wird dieser Abstand des Anschlagstößels 813 von dem Endschalter 816 aufrechterhalten, und dieser Abstand wird durch den Bolzen eingestellt.

Der Endschalter 816 ist mit einer Stoppvorrichtung und Alarmeinrichtung der nachfolgenden Stationen gekuppelt.

Die Einschaltvorgänge der Ausblaszeit und das Ausblasen in den verschiedenen Blasabschnitten sind in zwei Gruppen eingeteilt, die durch eine Zeitgabevorrichtung gesteuert werden.

Die Rohmaterial-Fülleinheit 900 ist für eine Reihe von zehn Formen 200 mit zehn Integraleinheiten von Injektionsdüsen 901 ausgerüstet, wobei der Rahmen 201 mit den zehn Formen 200 bewegbar ist, um über die Leitung mit der Rohmaterial-Zuführeinheit 950 zu kommunizieren (Fig. 28 bis 30).

Die zehn Düsen 901 sind in einem Ventilkörperblock integral ausgerichtet, der auf einem Rahmen befestigt ist, der gleichzeitig Getriebemotoren 902 trägt. Dieser Rahmen ist an seinen beiden längsseitigen Enden mit Enddplatten 903 versehen, und von diesen Platten 903 stehen Ritzel 904 ab, die mit den Motoren 902 gekuppelt sind.

An dem Rahmen sind außerdem Gleitböcke 905 befestigt.

Montageplatten 906 für Führungsschienen sind durch eine Verbindungsstange 911 an einem Hängeträger 912 angeordnet, der an dem Flansch 521 befestigt ist. Die Montageplatten 906 sind mit Zahnstangen 907 versehen, in die das Ritzel 904 eingreift. Führungsschienen 908 stehen im Kontakt mit dem Gleitblock 905 und sind auf einander gegenüberstehenden Flächen angeordnet. Außerdem sind vier Endschalter 909 im Abstand von vier Reihen von Formen 2 00 an den unteren Enden einer der Montageplatten 906 für die Führungsschienen vorgesehen. Außerdem ist ein Nockenstößel 910 an einer Position vorgesehen, aus der er mit dem Endschalter 909 am unteren Ende der Führungsschiene 908 zusammenarbeitet.

Die Düse 901 weist ein Injektionsventil auf, das durch einen Zylinder 92 0 angetrieben wird. Mit anderen Worten, der Ventilkörper und die Ventilmembran der Ventileinheit 921 sind an dem unteren Ende des Zylinders befestigt und ein Ventilstößel ist mit dem unteren Ende des Kolbens verbunden. Der Zylinder 92 0 ist an eine Hydraulikquelle F angeschlossen und das Ventil 921 ist mit der Rohmaterial-Zuführeinheit 95 0 verbunden (Fig. 3 0).

Die Düse 901 weist eine Form auf, durch die es möglich ist, den Formen gleichzeitig oder nur teilweise durch entsprechende Auswahl Rohmaterial (Granulat) zuzuführen.

Die Rohrmaterial-Zuführeinheit 950 ist mit Pumpen 952 versehen, die in entsprechend zugeordneten Tanks 951 angeordnet sind. Die Tankanordnung ist in zwei solcher Tanks aufgeteilt, um Rohmaterial in fester Form (Granulat) zu speichern. Die Pumpen 952 sind mit der Rohmaterial-Fülleinheit 900 verbunden (Fig. 31 bis 34).

Transportwagen 953, die die Tanks 951 aufweisen, sind mit Zylindern 954 ausgerüstet, die auf der Oberseite durch eine Säule 955 getragen werden. An der Unterseite des Kolbens des Zylinders 954 ist eine Druckstange vorgesehen, die in den Tank 951 hineinreicht. An der Unterseite der Druckstange 956 ist eine Druckplatte

957 vorgesehen. Am unteren Ende der Führungsstange

958 der Druckplatte 957 ist ein Pumpenkopf 959 vorhanden, und fünf Pumpenzylinder 96 0 sind in dem Pumpenkopf

959 vorgesehen. Am unteren Ende des Zylinders 960 ist ein Ventil 961 angeordnet, und die Druckplatte 957 wird von dem Pumpenkolben 962 des Zylinders 960 getragen.

Der Auslaß 966 der Pumpe ist mit fünf integralen Anschlüssen 964 des Transportwagens 953 verbunden und diese Anschlüsse sind über entsprechende Leitungen mit den Düsen 901 der Einheit 900 verbunden.

Zwei Endschalter 965 sind in senkrechter Richtung im Abstand voneinander an der Säule 955 angeordnet und ein

Nockenstößel 967 steht mit der Oberseite der Druckstange 956 zwischen den Endschaltern 965 in Verbindung. Die die Endschalter 965 tragende Säule 955 ist mit einer mit einer Skala versehenen Zahnstange 968 versehen, auf der der obere Endschalter 965 mittels eines Ritzels 969 auf- und abbewegt werden kann, um den Hub des Zylinders 954 zu steuern. Das Ritzel kann festgestellt werden.

In den beiden Tanks 951 sind je nach Bedarf gleiche oder verschiedene Materialien gespeichert und können durch den Druck einer Pumpe 952 durch ein Schaltventil wahlweise der Einheit 900 zugeführt werden.

In den Tanks 951 sind Heizungen vorgesehen und ein Temperaturfühler 970 und eine TemperaturrrRegeleinheit

971 regeln die Temperatur des geschmolzenen Rohmaterials.

In den Figuren 31 bis 34 bezeichnet das Bezugszeichen

972 einen Niveaumesser, das Bezugszeichen 973 ein Ablaßventil und das Bezugszeichen 974 ein Transportrad. Der Zylinder 954 ist mit einer Hydraulikversorgung verbunden .

Eine Rutsche oder ein Förderband zur Aufnahme der geformten Produkte ist unterhalb der sich überschneidenden Dreh-Ortskurven der Formen-Freigabeeinheit 7 00 für beide Drehpositionen des Armes 502 in der Nähe der Säule des Robotermechanismus D vorgesehen. In bestimmter Höhe

ist eine Trägerstange oder eine laterale Stange vorgesehen, die den Formkörper berührt und die gehalten und in einer Drehbewegung zu der Einheit 700 bewegt wird, um den Formkörper im Bereich der Rutsche oder des Förderbandes zu ergreifen, wenn dieser nicht von selbst herunterfällt. Parallel mit der Formmaschine ist eine Heizvorrichtung vorgesehen, um den Formkörper zu säubern und zu formen.

Nachfolgend soll der Formvorgang des Kunststoffrohmaterials in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben werden. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird die eine Formen-Haltevorrichtung mit A₁ und die andere mit A- bezeichnet, Bei der Formen-Haltevorrichtung A₁ wird Rohmaterial in die Form 200 eingefüllt, die Form 200 durch die Heizvorrichtung B geschickt und anschließend in der Kühlkammer C gekühlt, während sich die andere Formen-Haltevorrichtung A~ in der Heizvorrichtung B befindet.

Der Drehtisch 101 der Vorrichtung A₁ wird durch den Motor 107 gedreht und die Formengruppe 200 wird in die Formen-Freigabe- und Rohmaterial-Ladeposition bewegt. Der Drehtisch 101 wird in dieser Position verriegelt, der Arm 102 wird eingestellt und verriegelt in einer Position, in der vier Reihen von Formengruppen 200 in horizontaler Richtung in der vorbestimmten Richtung ausgerichtet sind.

Andererseits wird der Arm 502 des Robotermechanismus D durch den Motor 507 gedreht und in die Formen-Freigabe-

und Rohmaterial-Ladeposition der Vorrichtung A. bewegt und dort verriegelt.

Zuerst wird die Welle 512 durch den Motor 515 gedreht, dann die Deckelöffnungs- und Schließeinheit 6 00 entfernt und in Bezug auf die Formengruppe 200 verriegelt. Dann wird die Einheit 600 durch den Zylinder 517. nach unten bewegt, der Elektromagnet 6 02 betätigt, um über den Magnetanker 213 den Formendeckel 210 zu betätigen. Danach wird der Zylinder 603 betätigt, um die Spannhaken 216 zu öffnen, wodurch die Berührung der Formengruppe 200 mit dem Formendeckel 210 freigegeben wird. Schließlich wird die Einheit 6 00 durch den Zylinder 517.. in den jenigen Zustand gebracht, daß der Formendeckel 210 am Boden gehalten wird, um auf diese Weise voll geöffnet zu werden.

Anschließend wird die Verriegelung der Welle 512 freigegeben, diese Welle 512 in Drehung versetzt, und die Formen-Freigabeeinheit 700 wird auf die Form 2 00 gebracht und verriegelt. Dann wird die Einheit 7 00 nach unten bewegt in eine Position, in der das geformte Produkt durch die Öffnung in der Form 200 mittels der Spannarme 703 durch den Zylinder 517₂ gehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt werden die Spannarme 703 durch den Zylinder geöffnet, und die Spannarme 703 werden anschließend durch den Zylinder 702 geschlossen, um den Formkörper

zu erfassen. Nachdem dies erfolgt ist, wird der Zylinder 703 durch den Zylinder 707 rotiert und der Zylinder 715 wird betätigt. Dann werden die Spannarme 703 während des Rotierens angehoben und der Formkörper wird während dieses Verdrehvorganges aus der Form 200 herausgezogen. Gleichzeitig mit diesen Schritten wird die Einheit 700 durch den Zylinder 517₂ angehoben, wodurch die Formenfreigabe abgeschlossen wird.

Der Formkörper wird durch Betätigung des Zylinders 702 in eine Rutsche abgeworfen. Fällt der Formkörper beim Öffnen der Spannarme 703 nicht heraus, so wird dieser durch die Tragestange herausgedrückt und gelangt in den Produktsammelbehälter. Anschließend erfolgt als nächster Schritt der Warmbehandlungsschritt.

Anschließend wird die Verriegelung der Welle 502 freigegeben und diese gelangt in Rotation und die Freigabedetektor- und Ausblaseinheit 800 wird an der freien Formengruppe 2 00 positioniert und verriegelt. Dann wird der Fühlstift 803 durch den Zylinder 517., nach unten

I
bewegt in eine Position, in der/ er gegen den Formkörper drückt, wenn dieser sich immer noch in der Form 200 befindet. Sollte dies der Fall sein und berührt der Fühlstift 803 den Formkörper, so dreht sich die Stange 810 und bringt den Anschlagstößel 813 in Kontakt mit dem Endschalter 816, der den nächsten Vorgang stoppt. Der

Formkörper wird dann manuell oder durch andere Mittel entfernt oder es wird Alarm gegeben.

Eine andere Lösung besteht darin, für eine durch einen Zeitgeber eingestellte Zeit Druckluft bei jedem Formvorgang einzublasen und auf diese Weise die Form 2 00 zu säubern. Im Anschluß an diesen Reinigungsvorgang wird die Einheit durch den Zylinder 511\ angehoben.

Anschließend wird die Verriegelung der Welle 512 gelöst und diese in Drehung versetzt, und die Einheit 900 wird an der gesäuberten Formengruppe 2 00 positioniert und verriegelt.

Anschließend wird die Einheit 900 durch den Zylinder 517. nach unten in eine Position gebracht, in der die öffnung der Düse 901 der Öffnung der Form 2 00 gegenüberliegt. Zu diesem Zeitpunkt steht die Düsenreihe 9 01 in der letzten Reihe der Formengruppe und geschmolzenes Kunststoff-Rohmaterial wird in die Form 2 00 dieser Reihe geladen. Beim Einfüllen des Rohmaterials wird der Zylinder 960 der Rohmaterial-Zuführeinheit 950 automatisch betätigt, um eine bestimmte Menge von geschmolzenem Rohmaterial einzufüllen. Die Zuführmenge wird bestimmt durch den Hub des Kolbens des Pumpenzylinders 960. Ist der Füllvorgang abgeschlossen, wird die Düse 901 durch den Zylinder 517. kurzzeitig angehoben und durch den Motor 902 in die nächste Formenreihe gefahren und dort wieder abgesenkt. Anschließend

erfolgt ein weiterer Füllvorgang, und diese beschriebenen Schritte wiederholen sich/ bis der Gesamtfüllvorgang abgeschlossen ist/ die Einheit 900 angehoben und in die Wartestellung gebracht ist.

Schließlich wird die Verriegelung der Welle 512 freigegeben und die Welle verdreht, die Deckelöffnungs- und Schließeinheit 600, die den Formendeckel 210 hält, wird durch den Zylinder 51V₁ in die untere Position gebracht. Der Elektromagnet 6 02 wird dann abgeschaltet, wenn der Magnetanker 213 angezogen ist, wodurch die Spannhaken 216 durch den Zylinder 603 in dieser Position geschlossen werden und die Verbindungseinheit 2 04 der Spannsäule 203 berühren, wodurch der Schließvorgang des Deckels auf der Form 2 abgeschlossen wird.

Da in dem Mechanismus A₁ zwei Drehkreuze 117 vorgesehen sind, werden die Spindeln 113 der Drehkreuze in Drehung versetzt, um für die anderen Formen 2 00 die gleichen Vorgänge zu wiederholen.

Sind die Formen 200 des Mechanismus A₁ vollständig mit Rohmaterial gefüllt, wird die Verriegelung des Drehtisches 101 freigegeben und dieser rotiert, und die Formen 200 werden angehalten und in der Position verriegelt, in der die Formen 2 00 in der Heizvorrichtung B erhitzt werden. Die Heizvorrichtung B umschließt die Formen 200, wobei die Tür 302 geschlossen ist; die Beheizung erfolgt durch die Brenner 303. Während dieser Zeit werden die Spindeln

um die Spindelachse und um die Achse des Armes 102 gedreht, und eine geschmolzene Hautschicht wird auf der Innenwand der Form 2 00 gebildet.

Nachdem der Heizvorgang beendet ist, wird die Tür 302 geöffnet und der Drehtisch wird aus seiner Verriegelung freigegeben und gedreht, und die Form 2 00 wird anschließend in die Kühlkammer C bewegt und dort verriegelt.

Nachdem der Verschluß 4 02 der Kammer C abwärts bewegt worden ist, wird aus den Düsen Druckwasser ausgespritzt und das Gebläse 4 03 wird zum Kühlen eingeschaltet.

Die Spindel 113 wird während des Kühlvorganges rotiert, und die geschmolzene Hautschicht in der Form 2 00 kann auf diese Weise effektiv gekühlt und zum Erstarren gebracht werden.

Für die·andere Formen-Haltevorrichtung A„ ist der Heizvorgang in der Heizvorrichtung abgeschlossen, wenn die Haltevorrichtung A₁ sich in der Kühlvorrichtung befindet und von dort nach dem Abkühlen in die Freigabe- und Rohmaterial-Einfüllposition bewegt wird. Der Robotermechanismus D wird ebenfalls in die Formen-Freigabe- und Rohmaterial-Füllposition des Mechanismus A„ bewegt, und für die übrigen Formen 200 des Mechanismus A„ werden ähnliche automatische Vorgänge abgewickelt.

In den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die Einheiten durch den Robotermechanismus D gedreht und durch lineare Anhebbewegungen bewegt, wobei die senkrechte Achse als Mittelpunkt dient. Es ist jedoch auch möglich, die Einheiten um eine horizontale Drehachse zu bewegen, indem die Einheiten entlang der Achse des drehbaren Trägers angeordnet werden und durch horizontale, lineare Bewegungen positioniert werden.

Durch die vorliegende Erfindung werden die Nachteile und Schwierigkeiten konventioneller Vorrichtungen vermieden, und es wird ein Verfahren zum automatischen Formen thermoplastischen Kunststoffes vorgeschlagen, das ohne manuelle Betätigungen auskommt. Ebenso wird eine Formmaschine hierfür vorgeschlagen, durch die der Wirkungsgrad durch die Automation der Rotationsformvorrichtung wesentlich verbessert wird, so daß eine Massenproduktion bei außerordentlich niedrigen Kosten möglich ist.

Claims

Nr. 19-16, 4-chome, Aoto, Katsushika-ku, Tokyo, JAPAN Verfahren zum automatisierten Herstellen eines Formkörpers aus Kunststoff und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum automatischen Herstellen eines Formkörpers aus Kunststoff, insbesondere eines Puppenteils, bei dem eine Formzone eine automatische Steuereinheit, eine Formen-Haltevorrichtung, einen Robotermechanismus zum Öffnen und Schließen eines Deckels der Form, zum Freigeben des Formkörpers aus der Form, zum Feststellen einer Formfreigabe, zum Reinigen der Form sowie zum Füllen der Form mit Rohmaterial, eine Heizvorrichtung und eine Kühlkammer aufweist,

JB/iml

Martinistraße 24
D-2800 Bremen!

Telefon Telecopierer Telex Datex-P

0421-328037 0421-326834 244020fepatd 44421040311

gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

- Feststellen der Formfreigabe durch die Formen-Haltevorrichtung (A) ,

- Reinigen der Innenseite der Form (2 00),

- Füllen der Form (200) mit einer bestimmten Menge an Rohmaterial in geschmolzenem Zustand,

- Schließen des Deckels (210) der Form (200),

- Einsetzen der Form (2 00) in die Heizvorrichtung (B),

- Rotieren der Form (2 00) zum Herstellen einer geschmolzenen Kunststoff-Hautschicht an den Innenwänden der Form (200),

- Einsetzen der Form (200) in die Kühlkammer (C),

- Abkühlen der geschmolzenen Kunststoff-Hautschicht

in der Kühlkammer (C) bei weiterem Rotieren der Form (200),

- Weitergabe der Form (2 00) von der Kühlkammer (C) an eine Formen-Freigabevorrichtung (700),

- öffnen des Deckels (210) der Form (200) und

- Entfernen des Formkörpers aus der Form (2 00).

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß Luft in die Form (200) eingeblasen wird, um das Innere der Form zu reinigen, bevor sie mit geschmolzenem Rohmaterial gefüllt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das Formstück aus der sich drehenden Form (2 00) entfernt wird, indem die erstarrte

Hautschicht an Halteansätzen ergriffen wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß das öffnen des Deckels (210) der Form (200), das Reinigen der Form, das Füllen mit Rohmaterial und das Schließen des Deckels (210) der Form (200) durch den Robotermechanismus (D) erfolgt.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Formen κ (2 00) vorgesehen ist und daß der Formvorgang in allen \

t Formen einschließlich des Öffnens und Schließens der *^v

Deckel (210) automatisch und gleichzeitig erfolgt.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Formen (200) auf einer Mehrzahl von Flächen vorgesehen ist, daß die Flächen nacheinander in den Formvorgang gebracht und automatisch durch den Aufheizschritt und den Abkühlschritt geführt werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Füllens der Form (200) mit Rohmaterial und der Schritt des Ent-

fernens des Formkörpers aus der Form durch den Robotermechanismus (D) ausgeführt werden..und daß ein Paar von Formen-Haltevorrichtungen (A) vorgesehen ist, um die Formen (200) abwechselnd von dem Robotermechanismus (D) zu der Heizvorrichtung (B) zu transportieren.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet, daß der Heizschritt in einer Heizvorrichtung (B) durchgeführt wird und daß ein Paar von Formen-Haltevorrichtungen (A) abwechselnd und automatisch zwischen der Heizvorrichtung (B) und der Rohmaterial-Fülleinheit (900),zwischen der Heizvorrichtung (B) und der Kühlkammer (C) und der Formen-Freigabeposition (7 00) bewegt wird.

9. Vorrichtung zum automatisierten Formen eins Formkörpers aus Kunststoff, insbesondere eines Puppenteils, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch

einen Robotermechanismus (D), der eine Deckelöffnungsund Schließeinheit (600) für die Formen (200),

eine Formen-Freigabeeinheit (700),

eine Freigabedetektor- und Ausblaseinheit (800) und

eine Rohmaterial-Fülleinheit (900) aufweist;

eine Heizvorrichtung (B) ;
eine Kühlkammer (C) ;

eine Formen-Haltevorrichtung (A), die eine Transporteinheit zum Transportieren der Form (200) vom Robotermechanismus (D) zur Heizvorrichtung (B), von der Heizvorrichtung zur Kühlkammer (C) und von der Kühlkammer zum Robotermechanismus (D) enthält und so ausgelegt ist, daß sie sich um ihre eigene und um die Achse der Formen-Haltevorrichtung (A) dreht; und

eine automatische Steuereinheit (E).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, ^ dadurch gekennzeichnet, daß der Robotermechanismus (D) ■ > zum öffnen und Schließen des Deckels (210) der Form (200) *- einen mit Betätigungseinheiten versehenen Trägermechanismus enthält, der die Betätigungseinheiten in die Formen-Freigabestellung bringt und in der Folge automatisch den Deckel der Form öffnet, die Form reinigt, das Rohmaterial in die Form füllt und den Deckel (210) der Form auf ein Stoppsignal der Formen-Haltevorrichtung (A) hin schließt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehplatte mit einer Mehrzahl von Formen (2 00) der Formen-Halteeinheiten (500) versehen ist, daß die Drehplatte an den beiden Enden einer orthogonalen Achse an den Enden von Doppelwellen (102) angeordnet ist und daß die Doppelwellen (102)

derart ausgebildet sind, daß sie sich um ihre eigene Achse und um die Arme drehen.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (B) eine zu öffnende Tür (302) sowie einen Steuermechanismus zum öffnen und Schließen der Tür beim Einführen bzw. Herausnehmen enthält.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlkammer (C) einen Sprühmechanismus zum Zuführen von Kühlwasser, ein Gebläse (404) zum Sammeln und Absaugen von Dampf sowie einen zu öffnenden Vorhang (402) vor der Öffnung enthält.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Robotermechanismus (D) zum öffnen und Schließen des Deckels der Form eine Mehrzahl von Einfülldüsen (901) für geschmolzenes Rohmaterial, eine Mehrzahl von Düsen (802) zum Einblasen von Luft in die Formen zu deren Reinigung, einen oder mehrere deckelöffnende und -schließende Mechanismen zum öffnen und Schließen des Deckels oder der Deckel an Formöffnung oder -Öffnungen, eine Mehrzahl von Greifvorrichtungen zum Ergreifen und Entfernen der Formkörper aus den Formen enthält, wobei alle Vorrichtungen Mechanismen und Düsen an einem

Arm mit rotierender Welle angeordnet sind, und daß ein drehbar in eine vorbestimmte Winkelstellung bewegbarer Übertragungsmechanismus zum Drehen des Armes in eine Mehrzahl von Stellungen vorgesehen ist.