CH691357A5 - 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 Handhabungsgerätes 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 Spritzgussmaschine angepasst werden. Normalerweise sind Translationen in minde stens zwei senkrecht aufeinander stehenden Raumrichtungen sowie eine Rotation des Transportgutes um 90 DEG  erforderlich. Daher sind herkömmliche Handhabungsgeräte mit Transportmitteln für Translationen und mit Transportmitteln für Rotationen um Achsen, welche mit den linearen Translationen mitbewegt 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 Elemente lassen sich schlecht unter den Schutzhauben von Spritzgussmaschinen unterbringen, sodass oft aufwändige und teure Speziallösungen nötig sind. 



  Ein zweiter Nachteil herkömmlicher Handhabungsgeräte besteht darin, dass sie relativ viel Zeit für die verschiedenen aufeinander folgenden 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 Produktionszyklen und grossen Produktionsmengen haben nämlich schon Sekundenbruchteile 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 zu Grunde, ein Platz und Zeit sparendes sowie Material schonendes Handhabungsgerät für den Einsatz auf Spritzgussmaschinen anzugeben. 



  Die Aufgabe wird gelöst durch das erfindungsgemässe Handhabungsgerät, wie es im unabhängigen Patentanspruch definiert ist. Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, den Transport von Anguss oder Spritzgussteil nicht als ruckartige Abfolge von verschiedenen Translationen und Rotationen auszuführen, sondern als eine einzige kontinuierliche Bewegung entlang einer stetig differenzierbaren 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 erfindungsgemässe Handhabungsgerät Platz im Vergleich mit herkömmlichen Vorrichtungen, 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 Kostenersparnis einher. Zweitens spart das erfindungsgemässe Handhabungsgerät Zeit im Vergleich mit herkömmlichen Vorrichtungen, weil der zurückzulegende Weg in der Regel kürzer ist und weil mehrere Beschleunigungen und Verzögerungen entfallen. Der Zeitgewinn schlägt sich in einer messbaren Produktivitätssteigerung 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 pneumatischen oder elektromotorischen Antriebsmitteln oder auch mechanisch über die Fahrbewegung der beweglichen Werkzeugplatte der Spritzgussmaschine erfolgen. Die Greifmittel können beispielsweise pneumatisch oder elektromotorisch betätigt werden. Zwecks optimaler Synchronisation werden die Transport- 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 Spritzgussmaschine mit Greifmitteln des erfindungsgemässen Handhabungsgerätes, 
   Fig. 2 einen schematischen Grundriss des erfindungsgemässen Handhabungsgerätes, 
   Fig. 3 einen schematischen Grundriss eines Handhabungsgerätes 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 bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Handhabungsgerätes. 
 



  Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils einer Spritzgussmaschine. Durch eine Spritzeinheit 1 wird Kunststoffschmelze zu einem Spritzgusswerkzeug geführt und in y-Richtung in dieses Werkzeug eingespritzt. Das Spritzgusswerkzeug ist der Übersichtlichkeit wegen nicht eingezeichnet, befindet sich aber in einem Formschlussbereich 2. Der Formschlussbereich 2 wird begrenzt durch eine feste Werkzeugplatte 3 und eine bewegliche Werkzeugplatte 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 Spritzgusswerkzeuges 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 Spritzeinheit 1, z.B. parallel zur x-Richtung, ausgerichtet. In dieser Eingriffslage E können sie das (nicht eingezeichnete) Transportgut ergreifen. In der Ausgangslage 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 Ausgangslage A können sie das Transportgut deponieren, beispielsweise durch eine \ffnung in der Unterlage 7 in einen bereitstehenden Behälter. (\ffnung und Behälter sind hier nicht eingezeichnet.) 



  Die Greifmittel 9 bestehen im Wesentlichen aus einem Greifkopf 10 und einem 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 erfindungsgemässe Handhabungsgerät transportiert die Greifmittel 9 in einer einzigen kontinuierlichen Bewegung entlang einer stetig differenzierbaren Kurve, angedeutet durch einen Pfeil 12. Bei herkömmlichen Handhabungsgeräten ist hingegen der Transport eine ruckartige Abfolge von verschiedenen Translationen und Rotationen. Mit dem erfindungsgemässen Handhabungsgerät kann der Transportweg den Platzverhältnissen in der Spritzgussmaschine optimal angepasst werden. Insbesondere hat das erfindungsgemässe Handhabungsgerät Platz unter der Schutzhaube 8, sodass diese nicht abgeändert oder neu konstruiert werden muss. 



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



  Fig. 2 zeigt einen schematischen Grundriss einer Ausführungsform des erfindungsgemässen 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) Führung vorgegeben sein. Schematisch eingezeichnet sind die Teile Spritzeinheit 1, Formschlussbereich 2, feste Werkzeugplatte 3, bewegliche Werkzeugplatte 4 und Schutzhaube 8 der Spritzgussmaschine. Der viertelkreisförmige Transportweg 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 Handhabungsgerät 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 Formschlussbereich 2 entfernt ist. In einem zweiten Transportschritt erfolgt eine Rotation 13.2 der Greifmittel 9 um 90 DEG .

   In einem dritten Transportschritt erfolgt eine Translation 13.3 der ersten Tranportmittel 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 Viertelkreis. 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 unbedingt in einer Ebene liegen, sondern kann eine Kurve im dreidimensionalen Raum sein. Deren Parameterdarstellung in einem kartesischen Koordinatensystem lautet x = x(s), y = y(s), z = z(s); dabei ist s = s(t) ein Kurvenparameter, welcher seinerseits von der Zeit t abhängt. Jedem Wert s aus dem Definitionsbereich 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 aufweisen 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  NOTEQUAL  A. Der Transportweg 13 kann auch geschlossen sein, d.h. sein Anfangspunkt Q und sein Endpunkt R können zusammenfallen.

   Die Greifmittel 9 werden vorzugsweise derart entlang des Transportweges 13 geführt, dass der Winkel  alpha  zwischen 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 erfindungsgemässen Handhabungsgerätes. Die Greifmittel 9 sind in der Eingriffslage E eingezeichnet; sie bestehen aus einem Greifkopf 10 und einem beispielsweise 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 viertelkreisförmigen Transportweges 13; sie ist in diesem Beispiel eine Gleitführung und besteht aus einer Führungsöffnung 17 in einer Grundplatte 18 und zwei darin gleitenden Führungsbolzen 19, 19 min .

   Die beiden Führungsbolzen 19, 19 min  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 Beispiel 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 Grundplatte 18 befestigt. Durch die Bewegung des Kolbens 23 im Zylinder 22 werden die Greifmittel 9 in einer wohldefinierten Lage entlang des viertelkreisförmigen Transportweges 13 geführt. In einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform kann der Antrieb zum Transport der Greifmittel 9 mechanisch über die Fahrbewegung der beweglichen Werkzeugplatte 4 der Spritzgussmaschine 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 Spritzgussmaschinen mit Greifmitteln 9 zum Ergreifen von Transportgut und mit Transportmitteln 15 zum Transportieren der Greifmittel entlang eines Transportweges 13 ausgestattet. Die theoretische Parameterdarstellung des Transportweges 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 Greifmitteln (9) zum Ergreifen von Transportgut und mit Transportmitteln (15) zum Transportieren der Greifmittel entlang eines Transportweges (13), dessen theoretische Parameterdarstellung in einem kartesischen Koordinatensystem x = x(s), y = y(s), z = z(s) lautet, wobei s = s(t) ein Kurvenparameter ist und seinerseits von der Zeit t abhängt, 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) transportierbar sind, dass ein Winkel alpha zwischen ihrer Längsachse und dem jeweiligen Tangentenvektor u(s) für jeden Wert s aus dem Definitionsbereich 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 gekennzeichnet, 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 deponieren, befinden.

6. Handhabungsgerät nach den Ansprüchen 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangspunkt (Q) des Transportweges (13) mit der Eingriffslage (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 Ausgangslage (A) im Wesentlichen parallel zur Einspritzrichtung der Spritzgussmaschine stehen.

8. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, 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 Führungsöffnung (17) in einer Grundplatte (18) und zwei in der Führungsöffnung gleitenden Führungsbolzen (19, 19 min ) besteht.

10. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, 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 derselben Steuerung gesteuert werden wie die Spritzgussmaschine.

12. Handhabungsgerät nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifmittel (9) aus einem Greifkopf (10) und einem 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 gekennzeichnet, dass der Greifantrieb (11) pneumatisch wirkt.