CN112135724B - 注射成型系统和/或方法 - Google Patents

Abstract

一种用于执行一系列注射成型动作的注射成型模块，包括机器人系统。成型模块另外包括一系列锚定构件，该一系列锚定构件用于将机器人系统的至少一部分固定在发生注射成型动作的每个位置处。

Description

注射成型系统和/或方法

技术领域

本发明的实施方式涉及注射成型系统和/或方法，具体地，这种注射成型系统和/或方法被布置为优选自动地进行一系列注射热塑性成型动作。

背景技术

能够进行一系列热塑性注射成型动作的成型系统可以利用机器人系统。

例如，CN104669512描述了使用移动注射单元执行塑化和注射。在执行注射成型之后，打开其中进行成型的模具零件，并且将成型的产品脱模。

发明内容

结合系统、工具以及方法描述并说明了以下实施方式及其方面，这些系统、工具以及方法旨在是示例性和说明性的，而不限制范围。

本发明的实施方式可以被定义为总体涉及热塑性机器人注射成型，优选地旨在在成型期间在诸如连接/联接元件的相对小的细节上提供相对高的压力，这些连接/联接元件被包覆成型在由各种材料制成的相对大的结构/基底和/或大的零件上。

适用于至少某些实施方式的一个方面可以被定义为由相对小尺寸和/或重量轻的注射成型单元提供这种热塑性机器人注射成型，这些注射成型单元因此可以相对容易地操纵和装配到机器人系统(例如，关节型机器人系统)，这与执行相当的成型动作通常需要的常规注射成型机相反。

在至少某些实施方式中，模具可以以能够使得模具的段能够相对于彼此移动/滑动并且能够夹持在一起以形成适于注射成型的模具的方式被结构化，其后可以执行注射，以在位于模具中的基底上形成所需特征。其后，可以推动段向后滑动以用于零件脱模。在至少某些实施方式中，可以通过联接到至少一个模具段的大体“c”形的夹具来促进在模具段之间提供这种移动/滑动。

可以用于本发明的各种实施方式中的热塑性树脂可以包括：PA、PP、PS、ABS(等)。在一些情况下，这种成型在模腔压力上可能需要大约300ATM至大约800ATM的压力“P”，其中，“P”(压力)乘以“S”(突出表面)等于在保持期间将模具段保持在一起所需的夹紧力“F”。

在一个示例中，模具可以被布置为包括大约40cm²的突出表面“S”，并且在其中注入聚酰胺以形成零件可能需要大约20吨的夹紧力，以便在成型期间将模具的段保持在一起。

由此，本发明的至少某些注射模块实施方式的特征可以在于适于承载相对低的重量并在成型期间成型包括相对小的突出表面“S”的零件。

除了上述示例性方面和实施方式之外，通过参见附图和研究以下详细描述，其他方面和实施方式将变得显而易见。

附图说明

参见的附图中例示了示例性实施方式。预期本文公开的实施方式和附图应被认为是说明性的，而不是限制性的。然而，当结合附图阅读时，通过参考以下详细描述，可以最好地理解本发明的组织和操作方法、以及其目的、特征和优点，附图中：

图1示意性地示出了根据本发明的实施方式的注射成型模块；

图2A至图2D示意性地示出了根据本发明的实施方式的在各种注射成型阶段/动作期间的图1的注射成型模块的一部分；以及

图3示意性地示出了可以由本发明的注射成型模块的实施方式形成的结构。

应当理解，为了说明的简单和清楚起见，附图所示的元件不一定按比例绘制。例如，为了清楚起见，一些元件的尺寸可能相对于其他元件被放大。进一步地，在认为适当的情况下，附图标记可以在图中重复，以指示相似的元件。

具体实施方式

首先参见图1，图1示意性地例示了本发明的注射成型模块10的实施方式。注射成型模块10包括机器人系统12。机器人系统12包括：工业机器人13，优选为关节型工业机器人；和注射成型单元14，该注射成型单元安装到机器人13，在此安装到所示关节型机器人的最后一个机械手连杆。在非约束性示例中，机器人13可以是与由FANUC机器人、KUKA机器人、ABB机器人(等)提供的机器人类型大体类似的类型。在非约束性示例中，注射成型单元14可以为注射单元，诸如由Plasdan、Automation&Add-On Systems、E-Multi of Module-Master有限公司(等)提供的注射单元。

在所例示的示例中，看到注射成型模块10包括工作站16，在此为两个这种可能的工作站161、162。工作站161例示了准备好用于注射成型的装载站161，并且可选的工作站162例示了经历注射成型准备的卸载站。

当工作站161已经处于装载状态和/或经历由机器人系统12进行的注射成型过程时，工作站162可以在一个时间跨度期间经历装载。注射成型模块10可以另外包括材料筒仓20、以及位于各个站附近并与其相关联的可能的容器22。容器可以用于存储可能插入模具中的结构构件、成型所需的附件(等)。各个工作站另外包括一个或多个成型地点18。

本发明的至少某些实施方式的注射成型模块可以被具体实施为包括一个或如在此例示的两个且在一些情况下多于两个的工作站。包括若干工作站的模块的实施方式可以表现出提高的整体注射成型效率，因为在一个工作站(例如161)经历由机器人系统12进行的注射成型过程的同时，其他工作站(例如162)可以经历装载，以便例如在当前忙碌的工作站161中发生的注射过程完成之后，使其他工作站为由同一机器人系统12进行的后续注射成型过程做准备。

参见图2A至图2D，以便更仔细地观察在注射成型过程的各个阶段期间注射成型模块10的一部分。在此，看到注射模块10包括注射地点18的一个可能的实施方式，该注射地点包括锚定构件24，该锚定构件在此由固定到工作站的底座1600的一个或多个锚定轨241来具体实施。底座1600可以通过腿保持从地面抬起，以形成可能的桌状工作站构造。

注射地点18另外包括模具26，该模具在此包括第一模具段261和第二模具段262。第一模具段261可以固定到底座1600，而第二模具段262可以固定到可移动固定装置28。固定装置28可以被布置为移动第二模具段262，以形成模具26的闭合和打开状态。在模具26的打开状态下(例如在图2A中例示)，第二模具段可以从第一模具段261上方被置于一旁(setaside from)，从而从上方露出在此形成在模具段261内的模腔。

在模具26的闭合状态下(如图2C例示)，第二模具段262可以位于第一模具段261上方，并且可以触发锁定活塞以推动第二模具段262和第一模具段261之间的接合，该接合适于在这种模具内执行注射成型。在闭合状态下，模具26可以准备好用于注射成型。模具26包括注入口17，该注入口在此形成在第二模具段262中，熔融材料可以在注射成型过程期间通过该注入口引入到模具26中。

在图2A中看到的视图中，注射地点18在适于将预制结构构件装载到模具26中以充当至少部分地由包覆模具覆盖的基底的布置中。图2B例示了在工作站的装载期间可以获得的阶段，在该阶段中，结构构件32已经被放置为突出到工作站的模具26的模腔中和/或完全放置在其内。固定到底座1600的可能的支撑件1在装载/放置在模具中时可以与各个模具26相邻放置，以支撑结构构件。这种结构构件可以存储在容器22中，并且在一些实施方式中，可以手动地装载到模具26中/上。图2C提供了具有若干注射地点18的工作站的视图，所有注射地点都包括处于闭合状态的模具26。由此，在该视图中看到的工作站可以具体实施准备好用于注射成型的装载工作站。

图2C例示了由机器人系统12实施的注射成型过程的一个选择。在本发明的一个实施方式中，机器人系统12可以根据程序操作，以在装载工作站(诸如工作站161)的注射地点18处执行注射成型过程/步骤。在第一步骤中，机器人系统12可以被操纵为将其注射单元14定位为与注射地点18的锚定构件24配合接合，熔融材料到地点的模具中的注射被编程为在该注射地点中发生。

机器人系统12与锚定构件的配合可以通过将机器人系统(在此例如在注射单元14处)配置为包括联接构件42来执行，该联接构件被布置为与锚定构件24配合。在至少某些实施方式中，机器人系统12与锚定构件24的配合可以旨在在将加压熔融材料注射到装载注射地点18的模具26中期间将注射单元14固定在适当的位置(在此固定到底座1600)。机器人系统12也可以被布置为包括支架3，该支架用于在注射成型过程期间稳定机器人系统和/或抵靠底座1600为机器人系统提供反支撑。由支架3提供的这种稳定和/或反支撑可以抵抗在注射成型期间作用的力，诸如由注射单元14在这种成型过程/动作期间施加的压力产生的力矩力。在非约束性示例中，注射单元14可以被布置为在大约1000atm至大约2500atm的压力(诸如大约1500atm(等))下执行注射成型。

一旦已经完成给定注射地点的注射成型，机器人系统12就可以将注射单元14推动到例如装载工作站内的后续新注射地点，以执行新地点的模具的注射成型。该过程可以继续，直到已经在例如装载工作站的所有注射地点处执行了注射成型动作为止。

如在图2D中看到的，将熔融材料注射到结构构件32上可以导致形成包覆模具插入件35，该插入件在此在某些示例中充当结构构件之间的联接桥接，以形成如图2D中看到的以及如图3中示意性例示并由附图标记34指示的骨架状结构。插入件35也可以不必形成为结构构件之间的桥接，诸如形成在仅一个结构构件的端处和/或形成为从结构构件开始的分支构造(等)。

如在图2D和图3中看到的结构34可以由结构构件32形成，该结构构件在不同位置处通过插入件35进行包覆成型，这些插入件由从在注射地点处执行的注射成型过程而固化的材料形成。形成插入件35的位置可以包括两个不同结构构件相遇的交叉点(等)。

通过插入件35在两个不同结构构件之间进行的联接可以允许连接具有不同材料的结构构件。比如，虽然结构34中的第一结构构件32可以由铝制成，但是通过插入件35连接到第一结构构件的相邻的第二结构构件32可以由塑料材料形成。

可以由上述机器人注射过程形成的结构34的示例可以包括车辆横向构件，诸如驾驶舱横梁、前载物台(等)。可以由上述机器人注射过程形成的结构34的其它示例可以包括相对大的物体，诸如存储结构(诸如棚屋)的门或门的一部分(等)。

机器人系统10的注射单元14可以包括用于接收将在注射成型过程中使用的材料的进料构件38。这种材料的提供可以来自筒仓20，并且注射成型过程可以包括对机器人系统12进行编程以被操纵为朝向筒仓20(可能在筒仓下方)推动进料构件38，以便接收一定剂量的材料。在一些实施方式中，进料构件38可以采取漏斗状构件的形式，该构件尤其借助于重力接收从筒仓20倒出且经由漏斗进入注射单元中的材料。

机器人系统12可以被布置为接收成型地点18和/或模具26的成型参数或与成型地点18和/或模具26相关联的成型参数，后续注射成型动作即将在该成型地点18和/或模具26处发生。

这种成型参数可以包括与适于将在给定注射地点处发生的注射成型动作的材料和/或材料剂量相关的信息。例如，给定注射地点18处的模具26可能需要一定量的材料(例如，由材料的重量限定)，以产生零件(例如，插入件35)，并且提供给注射单元的材料的剂量可以大体对应于该量。

由此，注射模块10的或与其相关联的控制器(未示出)可以被编程为在进料漏斗38处向注射单元提供一定量的材料，该一定量的材料大体对应于在注射地点处形成零件所需的材料量，该材料即将朝向该注射地点行进。

因此，对于后续的注射成型动作，机器人系统12和/或注射单元14可以被编程或控制为根据其将在其被编程为处理的后续注射地点处执行的注射成型过程来运送不同量的材料(例如，以重量测量)。

可能与将要发生的后续成型动作相关联的成型参数的另外示例可包括以下项中的任意一项：塑化/配量终点(mm)、螺杆RPM(转/分钟)、背压(巴)、吸回冲程(mm)、注射速度(mm/秒)、V/P转换点(mm)、填充/保持压力(巴)、填充/保持时间(秒)和/或冷却时间(秒)。

在某些实施方式中，诸如各个成型动作所需的材料量的成型参数可以存储在与控制器相关联(或包括在控制器中)的存储器中，并且根据队列中的下一个模具/注射地点，控制器可以限定将在筒仓20处提供的材料量。在某些实施方式中，筒仓20可以被布置为填充、可能基本上完全填充进料构件38，并且位于进料构件38中或与其相邻的传感器(例如，料位传感器)可以感测和/或信号通知注射单元14应何时返回到筒仓20以便进行材料再填充。

注射单元14包括喷嘴19(参见图2C指示)，熔融材料适于通过该喷嘴离开注射单元以便被加压到模具中。在图所例示的示例中，看到注射单元14在相对于地面保持直立时且在喷嘴开口向下且沿着向下指向的轴线“N”定向的情况下执行注射成型动作。在图中还看到，进料构件38沿着大体平行于喷嘴的轴线“N”的轴线“I”定向，以在注射单元定向在直立位置时沿着轴线“I”接收材料。看到图1中指示了两个轴线“N”和“I”，图2C中也指示了轴线“I”。

然而，注意，在某些实施方式中，注射单元可能被要求在未必以直立取向定向时(诸如也在以水平取向保持且轴线“N”侧向延伸且可能大体平行于地面时)执行注射成型动作。另外，在某些注射模块中，喷嘴和进料构件各自的轴线“N”和“I”可以不必彼此平行，诸如倾斜或大体彼此垂直。

由此，注射单元在经由进料构件接收材料时的取向可以不同于注射单元在执行注射成型动作时的取向。因此，在一些情况下，注射模块10可以被编程为在经由进料构件38将材料接收到注射单元中的情况与注射单元可以移动到所需取向以便执行注射成型动作的时间之间暂停某一持续时间。在一些情况下，这种持续时间可以由所谓的“塑化时间”或“配量时间”限定，该“塑化时间”或“配量时间”通常限定进入注射单元的材料准备好用于注射所花费的时间跨度。

在本申请的描述和权利要求中，动词“包括”和“具有”及其词形变化中的每个用于指示动词的宾语不是必须为动词的主语的构件、部件、元件或零件的完全列出。

此外，虽然已经在附图和前面描述中详细例示并描述了本申请，但这种例示和描述被认为是图示或示例性的，且是非限制性的；由此，技术不限于所公开的实施方式。本领域技术人员在实践所要求保护的技术时可以从附图、技术以及所附权利要求的研究理解并实施对所公开实施方式的变化。

在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以满足在权利要求中列举的若干项的功能。在彼此不同的从属权利要求中列举特定措施的简单事实不指示无法有利地使用这些措施的组合。

如果术语、特征、数值或范围等在这里结合诸如“大约、接近于、基本上、大体、至少”等的术语引用，则本技术还被理解为包括这种确切术语、特征、数值或范围等。换言之，“大约3”也应包括“3”，或者“基本上垂直”也应包括“垂直”。权利要求中的任意附图标记不应被解释为限制范围。

虽然已经在一定特定程度上描述了本实施方式，但是应当理解，在不背离如下文要求保护的本发明的范围的情况下，可以进行各种变更和修改。

Claims (19)

1.一种用于执行一系列注射包覆成型动作的注射成型模块，所述模块包括：关节型机器人系统；和一系列锚定构件，该一系列锚定构件用于将所述机器人系统的至少一部分固定在发生注射成型动作的每个位置处，其中，所述机器人系统包括机器人和联接到所述机器人的注射成型单元，并且所述机器人是关节型机器人，所述注射成型单元联接到所述机器人的最后一个机械手，其中，通过使所述机器人系统的至少一部分与所述一系列锚定构件中相应的一个进行配合接合来实现所述固定，并且其中，

所述机器人系统的被固定的所述至少一部分是与所述注射成型单元和/或所述机器人的最后一个机械手相邻的部分。

2.根据权利要求1所述的注射成型模块，包括至少一个第一工作站，该至少一个第一工作站包括多个注射地点，在该多个注射地点处，布置发生不同的注射成型动作，并且其中，每个注射地点包括模具。

3.根据权利要求2所述的注射成型模块，包括至少一个第二工作站，该至少一个第二工作站包括多个注射地点，在该多个注射地点处，布置发生不同的注射成型动作，并且其中，所述第一工作站是准备好用于注射成型的装载工作站，并且所述第二工作站是尚未准备好用于注射成型的卸载工作站。

4.根据权利要求3所述的注射成型模块，其中，所述装载工作站包括装载到所述模具的至少一些中的预制结构构件。

5.根据权利要求2所述的注射成型模块，其中，每个模具包括至少两个段，并且其中，所述模具的段中的第一模具段是固定段，并且所述模具的段中的第二模具段能够相对于所述第一模具段移动。

6.根据权利要求5所述的注射成型模块，其中，所述第二模具段能够在打开位置与闭合位置之间移动，在该打开位置，该第二模具段从所述第一模具段被置于一旁，在该闭合位置，该第二模具段抵靠所述第一模具段，

并且其中，模具的装载在所述打开位置处，其中，装载手动地执行。

7.一种使用注射成型模块用于执行注射成型的方法，该方法包括以下步骤：

提供包括关节型机器人系统的注射成型模块和联接到所述关节型机器人系统的注射成型单元；

将所述关节型机器人系统的至少一些部分朝向计划发生注射包覆成型动作的位置移动；以及

使用一系列锚定构件，通过使所述机器人系统与所述一系列锚定构件中相应的一个进行配合接合，将与所述注射成型单元和/或所述关节型机器人系统的最后一个机械手相邻的部分锚定为与至少一些发生注射成型的所述位置相邻，其中，锚定至少暂时地处于每个这种位置，并且其中，

所述机器人系统包括用于接收用于注射成型的材料的进料构件，并且在接收材料之后，所述机器人系统在执行注射成型动作之前相对于地面维持相同的取向一段时间，并且其中，

在接收材料时相对于所述机器人系统的地面的取向不同于在执行所述注射成型动作中的至少一些时相对于地面的取向。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述机器人系统包括机器人和联接到所述机器人的注射成型单元，并且其中，所述机器人是关节型机器人，并且所述注射成型单元联接到所述机器人的最后一个机械手。

9.根据权利要求7所述的方法，包括至少一个第一工作站，该至少一个第一工作站包括多个注射地点，在该多个注射地点处，布置发生不同的注射成型动作，并且其中，每个注射地点包括模具。

10.根据权利要求9所述的方法，包括至少一个第二工作站，该至少一个第二工作站包括多个注射地点，在该多个注射地点处，布置发生不同的注射成型动作。

11.根据权利要求7所述的方法，其中，所述机器人系统在至少一些成型动作之前接收一定剂量的材料，并且其中，所述材料的剂量大体对应于将要发生的所述注射成型动作所需的材料的量。

12.根据权利要求7所述的方法，其中，所述机器人系统相对于地面维持相同的取向的所述一段时间大体对应于在所述机器人系统中接收的所述材料准备好用于注射所花费的时间跨度，并且其中，锚定是在注射成型期间。

13.根据权利要求7所述的方法，包括接收与将要发生的成型动作有关的成型参数的步骤，其中，所述成型参数包括以下参数中的至少一个：塑化/配量终点(毫米)、螺杆RPM(转/分钟)、背压(巴)、吸回冲程(毫米)、注射速度(毫米/秒)、V/P转换点(毫米)、填充/保持压力(巴)、填充/保持时间(秒)和/或冷却时间(秒)。

14.一种使用注射成型模块用于在预制结构构件上执行注射包覆成型的方法，所述方法包括以下步骤：

提供包括关节型机器人系统的注射成型模块和联接到所述关节型机器人系统的注射成型单元；

将所述机器人系统的至少一些部分朝向不同注射地点移动，每个注射地点包括其中计划发生注射成型动作的不同模具；

将至少一个预制结构构件预先装载到每个模具中；以及

根据与将要发生的每个包覆成型动作有关的成型参数，在所述至少一个预制结构构件上执行所述每个包覆成型动作，其中，所述包覆成型动作中的至少一些具有包覆成型插入件，所述模具被布置为包括突出表面，并且其中，执行每个包覆成型动作包括：使用一系列锚定构件，通过使与所述注射成型单元和/或所述关节型机器人系统的最后一个机械手相邻的部分与所述一系列锚定构件中相应的一个进行配合接合，将所述机器人系统锚定为与将要发生所述包覆成型动作的所述模具相邻。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述突出表面的尺寸为大约40cm²。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，在注射包覆成型动作期间模具内的模腔内的压力为300ATM至800ATM。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，成型参数包括将要发生的注射成型动作所需的材料的剂量。

18.根据权利要求14所述的方法，包括在所述机器人系统处接收一定剂量的材料的步骤，其中，在此之后，所述机器人系统在执行注射成型动作之前相对于地面维持相同的取向一段时间，并且

其中，所述一段时间大体对应于在所述机器人系统中接收的所述剂量的材料准备好用于注射所花费的时间跨度。

19.根据权利要求14所述的方法，其中，成型参数包括以下参数中的至少一个：塑化/配量终点(毫米)、螺杆RPM(转/分钟)、背压(巴)、吸回冲程(毫米)、注射速度(毫米/秒)、V/P转换点(毫米)、填充/保持压力(巴)、填充/保持时间(秒)和/或冷却时间(秒)。

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