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Die Erfindung betrifft eine Handlingvorrichtung zum Handhaben eines Formteils, insbesondere zum Handhaben eines in einer Formgebungsmaschine hergestellten Formteils. Zudem betrifft die Erfindung eine Anordnung mit einer Formaufspannplatte und einer solchen an, insbesondere auf, der Formaufspannplatte angeordneten Handlingvorrichtung. Weiters betrifft die Erfindung eine Formgebungsmaschine, insbesondere eine Spritzgießmaschine, mit einer solchen Anordnung oder einer Handlingvorrichtung.
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In Industrieanlagen zur Fertigung unterschiedlichster Teile gibt es bereits seit vielen Jahrzehnten diverse Arten von Handlingvorrichtungen, mit denen Produkte oder einzelne Komponenten bewegt werden.
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Aus dem gattungsfremden Industriebereich der Palettiersysteme ist dazu beispielsweise aus der
EP 2 722 139 A2 ein entsprechender Apparat bekannt. Dieser ist allerdings für Formgebungsanlagen gänzlich ungeeignet, da aufgrund der Rahmenförmigkeit nur relativ kleine Teile transportiert werden können. Zudem kann die Bewegung der Teile nur nach oben erfolgen, da der Apparat in Betrieb auf dem Boden steht. Die räumlichen Bewegungsmöglichkeiten sind somit begrenzt.
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Eine ebenfalls gattungsfremde multiaxiale Werkzeugkopf-Positioniervorrichtung ohne Zwangssteuerung von Achsbewegungen miteinander geht aus der
US 2006/0242818 A1 hervor.
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Eine weitere Greifvorrichtung mit diversen, nicht zwangsgesteuerten Achsen geht aus der
US 3,984,009 hervor, die dem gattungsfremden Automobilbereich zuzuordnen ist.
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Die Einsatzgebiete gattungsbildender Handlingvorrichtungen sind dagegen Formgebungsmaschinen bzw. Spritzgießmaschinen, bei denen die produzierten Kunststoff- bzw. Spritzgießteile aus einem Bereich zwischen Formaufspannplatten der Formgebungsmaschine entnommen und entsprechend weiter transportiert werden. Bekannt sind dabei sowohl pneumatische als auch servomotorische Linearentnahmegeräte, wobei je nach Größe der Formgebungsmaschine oder nach Ausführung des Werkzeugs unterschiedliche Achshübe bzw. Ständerhöhen vorhanden sein müssen. Die Höhenpositionierung der Entnahmegeräte zur jeweiligen Formgebungsmaschine und der damit verbundenen maximalen Spritzteilgröße wird dabei zum einen mittels fixer maschinen- und anwendungsabhängiger Anbindungsteile (z. B. Ständer) und zum anderen mit entsprechenden Hublängen der einzelnen Achsen so realisiert, dass die zu entnehmenden Teile über die typischen Holme problemlos darüber transportiert werden können.
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Dazu sei auf die 1 und 2 verwiesen, wo unterschiedlich große Formaufspannplatten 13 mit derselben Handlingvorrichtung 4 versehen sind. Diese Handlingvorrichtung 4 weist ein Basiselement 5 auf, welches der horizontalen Schlittenachse Z entspricht, entlang der der Schlitten 1 in Z-Richtung bewegbar ist. An diesem Schlitten 1 wiederum ist eine Horizontalträger 2 in horizontaler X-Richtung quer zur Z-Richtung verfahrbar. Wiederum an diesem Horizontalträger 2 ist der Auslegerarm 3 angebracht und an diesem in vertikaler Y-Richtung verfahrbar. Dadurch kann ein an der Spitze des Auslegerarms 3 angebrachtes Haltemittel (z. B. eine Greifvorrichtung) entsprechend in fast alle Positionen zwischen den Formaufspannplatten 13 bewegt werden, um ein Formteil bzw. Spritzgießteil zu entnehmen. Um diese bekannten Handlingvorrichtungen 4 bei unterschiedlich großen Formaufspannplatten 13 in möglichst gleicher Art und Weise einsetzen zu können, müssen zusätzliche Ständer 14 vorgesehen sein, die die Größenunterschiede der Formaufspannplatten 13 bzw. der Spritzgießteile ausgleichen. Diese zusätzlichen Ständer 14 mit der Ständerhöhe SH sind relativ aufwändig und kostenintensiv, vor allem da zu jeder Formaufspannplatte 13, Formgebungsmaschine und Handlingvorrichtung 4 der Ständer 14 individuell angepasst werden muss. Es gibt aber nicht nur eine Abhängigkeit der Ständerhöhe SH von diesen Komponenten, sondern auch von der Größe des Spritzgießteils und von den Arten der am Auslegerarm 3 angeordneten Haltemittel bzw. Hilfsachsen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Handlingvorrichtung zu schaffen. Insbesondere sollen durch die Handlingvorrichtung selbst Größenunterschiede der Formgebungsmaschine und/oder der erzeugten Formteile ausgeglichen werden können, ohne umständliche zusätzliche Aufsätze bzw. Ständer fertigen und anpassen zu müssen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Handlingvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 erreicht. Demnach umfasst die erfindungsgemäße Handlingvorrichtung ein Basiselement, einen Schwenkarm, der mit dem Basiselement verbunden, um eine erste Schwenkachse verschwenkbar gelagert und von einem Schwenkarmantrieb bewegbar ist, einen Auslegerarm, der von einem Auslegerarmantrieb entlang einer Auslegerarmachse relativ zum Schwenkarm bewegbar ist, wobei die Relativbewegung des Auslegerarms zum Schwenkarm unabhängig von einer Bewegung des Schwenkarms durchführbar ist, und ein Trägerelement, über das der Auslegerarm mit dem Schwenkarm verbunden ist, wobei das Trägerelement am Auslegerarm verschwenkbar bewegbar gelagert ist und wobei die Verschwenkbewegungen des Schwenkarms zum Basiselement und des Trägerelements zum Schwenkarm zwangsgekoppelt sind. Vor allem durch die Schwenkbarkeit des Schwenkarms können unterschiedliche Größen der Formaufspannplatten bzw. der Formteile ausgeglichen werden, ohne umständliche Adaptierungen über zusätzliche Ständer vornehmen zu müssen.
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Für einen großen Bewegungsspielraum sind die Auslegerachse und die Schwenkachse quer, vorzugsweise normal, zueinander ausgerichtet. Dadurch unterstützen bzw. „verdoppeln” sich die Bewegungen entlang der Auslegerachse und um die Schwenkachse.
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Prinzipiell kann die Handlingvorrichtung seitlich an der Formaufspannplatte angeordnet sein. In so einem Fall kann vorgesehen sein, dass die Schwenkachse vertikal ausgerichtet ist, während die Auslegerachse horizontal ausgerichtet ist und von der Seite her in den Bereich zwischen Formaufspannplatte eingreifen kann. Vor allem aufgrund des Gewichts der Handlingvorrichtung ist aber bevorzugt vorgesehen, dass die Handlingvorrichtung auf der Formaufspannplatte angeordnet ist. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Auslegerachse vertikal ausgerichtet ist, während die erste Schwenkachse horizontal ausgerichtet ist. Vor allem durch die Schwenkbarkeit des Schwenkarms um die erste horizontale Schwenkachse wird – neben einer Verstellung in horizontaler Richtung – eine zusätzliche Bewegungsmöglichkeit in vertikaler Richtung geschaffen, sodass die Höhenunterschiede der Formgebungsmaschine bzw. der gefertigten Formteile ausgeglichen werden können. Das heißt, es werden zusätzlich zur reinen Vertikalbewegung über den Auslegerarm auch vertikale Bewegungsmöglichkeiten über den Schwenkarm und dessen Schwenkachse geschaffen. In wiederum anderen Worten bedeutet das, dass über den Schwenkarm sowohl eine Bewegung in horizontaler Richtung als auch in vertikaler Richtung ermöglicht wird.
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Grundsätzlich sei angeführt, dass es bereits diverse Handlingvorrichtungen gibt, bei denen Schwenkachsen eingesetzt werden. Ein Beispiel dafür ist die
US 2012/0294961 A1 . Gemäß dieser Schrift erfolgt aber die Verschwenkbewegung nicht unabhängig von einer linearen Bewegung entlang einer vertikalen Achse. Vielmehr ist die Verschwenkbewegung des mittleren Hebels immer abhängig von einer Vertikalbewegung eines ersten Schlittens. Zudem gibt es auch kein drittes Bewegungselement, das entlang einer dritten Achse selbständig motorisch verstellbar wäre.
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Die
EP 1 982 799 B1 zeigt einen verschwenkbaren Werkstückträger. Auch ein Hauptträger ist auf einem Drehteller drehbar. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung ist aber ein Knickarm um eine vertikale Achse drehbar am Horizontalausleger gelagert. Mit dieser Verschwenkbarkeit kann somit keine Unabhängigkeit von einer Ständerhöhe erreicht werden.
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Weiters ist auch die
EP 1 384 562 B1 bekannt, gemäß der zwei horizontale Schlitten normal zueinander verfahrbar sind. Zudem ist ein dritter Schlitten in einer vertikalen Richtung verfahrbar. Darüber hinaus ist am zweiten Schlitten ein zusätzlicher Schwenkantrieb mit einer horizontalen Achse zum Schwenken des dritten Schlittens vorgesehen. Dadurch können, je nach Bedarf, die ohnehin vorhandenen Bewegungsrichtungen ergänzt werden, was zu einer beschleunigten Bewegung beitragen kann. Nachteilig bei dieser Ausführung ist aber, dass bei einer Verschwenkbewegung immer der gesamte dritte Schlitten mitgeschwenkt wird, was unter anderem zu Platzproblemen führen kann. Zudem kann der verschwenkte dritte Schlitten nicht so einfach Hindernissen ausweichen. Es gibt somit bei dieser Schrift nur eine Verschwenkachse zwischen dem zweiten Schlitten und dem dritten Schlitten. Demgegenüber gibt es erfindungsgemäß einerseits eine erste horizontale Schwenkachse, mit der der zusätzliche Höhenausgleich ermöglicht wird und es gibt eine zusätzliche Verschwenkung zwischen dem Trägerelement und dem Schwenkarm, wobei die Relativ- bzw. Verschwenkbewegungen des Schwenkarms zum Basiselement und des Trägerelements zum Schwenkarm zwangsgekoppelt sind. Das heißt, während sich der Schwenkarm um die erste horizontale Schwenkachse in eine Drehrichtung verschwenkt, wird gleichzeitig über die Zwangskoppelung durch Verschwenken des Trägerelements zum Schwenkarm in die andere Drehrichtung ausgeglichen, sodass der Auslegerarm in derselben vertikalen Ausrichtung – bevorzugt parallel zur Vertikalausrichtung der Formaufspannplatte – verbleibt. Diese selbe vertikale Ausrichtung wird vor allem bei einer Eins-zu-eins-Übersetzung der Verschwenkbewegungen erreicht. Alternativ können aber dennoch davon abweichende Übersetzungen – ohne zwingende Beibehaltung der Parallelität – vorhanden sein. Wichtig ist, dass aber zwei Verschwenkbewegungen vorhanden sind, die voneinander abhängig sind. Zudem ist von Vorteil, dass durch Verschwenken des zweiten Bewegungselements Störkonturen, welche bei einer herkömmlichen starren und rein horizontalen Ausführung in bzw. außerhalb der Formgebungsmaschine auftreten können, umfahren werden können.
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Bevorzugte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Grundsätzlich kann der Schwenkarm bzw. dessen erste Schwenkachse an einer fixen Position relativ zum Basiselement angeordnet sein. Um aber eine zusätzlichen Freiheitsgrad zu erlangen, ist bevorzugt vorgesehen, dass am Basiselement ein Schlitten angeordnet ist, der von einem Schlittenantrieb entlang einer, vorzugsweise horizontalen, Schlittenachse linear bewegbar ist. Besonders bevorzugt kann dabei vorgesehen sein, dass der Schwenkarm am Schlitten um die erste, horizontale Schwenkachse schwenkbar gelagert ist. Somit ist der Schwenkarm indirekt über den Schlitten mit dem Basiselement verbunden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist bevorzugt vorgesehen, dass die erste, horizontale Schwenkachse parallel zu dieser horizontalen Schlittenachse angeordnet ist. Dadurch kann die Anbringung am Basiselement möglichst bewegungsoptimiert erfolgen. Anders ausgedrückt ist die horizontale Schwenkachse parallel zur Stirnseite der Formaufspannplatte ausgerichtet.
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Um eine gute Erreichbarkeit der zu transportierenden Formteile zu garantieren, ist bevorzugt vorgesehen, dass der Auslegerarm – und vor allem die daran angebrachte Greifvorrichtung – in eine horizontal ausgerichtete Ebene bewegbar ist, die vertikal unterhalb der Schlittenachse liegt. Dadurch kann der Auslegerarm auch weit unterhalb der Schlittenachse bewegt werden.
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Die Schlittenachse kann sich generell im untersten Bereich des Basiselements befinden. Bevorzugt ist allerdings vorgesehen, dass die Schlittenachse auf dem Basiselement in einer horizontalen Ebene verläuft. Die gute Erreichbarkeit lässt sich deshalb anders ausgedrückt auch dadurch gewährleisten, indem der Auslegerarm in eine horizontale ausgerichtete Ebene bewegbar ist, die vertikal unterhalb des Basiselements liegt.
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Es ist somit generell eine Nutzung des Arbeitsraumes seitlich, oberhalb und unterhalb der Schlittenachse bzw. des Basiselements möglich, vor allem da sich die Entnahme der Formteile meist seitlich und unterhalb der Schlittenachse abspielt.
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Besonders vorteilhaft ist bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass der Schlittenantrieb, der Schwenkarmantrieb und der Auslegerarmantrieb am Schlitten montiert sind. Dadurch sind die oftmals relativ schweren Antriebe gewichtsschonend am Basiselement angebracht und sie müssen nicht an weit ausgefahrenen Bereichen angebracht sein, wo das Gewicht zusätzliche negative Einflüsse auf die Verfahrbewegungen und auf den Kraftaufwand hätte. Es kann aber durchaus auch vorgesehen sein, dass zumindest der Auslegerarmantrieb nicht am Schlitten sondern am Schwenkarm oder am Trägerelement befestigt ist.
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Passend zur ersten Schwenkachse ist bevorzugt vorgesehen, dass das Trägerelement um eine zweite Schwenkachse schwenkbar am Schwenkarm gelagert ist. Besonders bevorzugt sind dabei diese beiden Schwenkachsen parallel zueinander ausgerichtet. Es werden somit die Verschwenkbewegungen des Schwenkarms um die erste Schwenkachse und des Trägerelements um die zweite Schwenkachse zwangsgekoppelt. In anderen Worten sind die Verschwenkbewegungen um die beiden Schwenkachsen voneinander abhängig.
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Um einen möglichst vielfältigen Einsatzbereich zu garantieren, ist bevorzugt vorgesehen, dass am Auslegerarm zumindest eine zusätzliche, von einem Hilfsantrieb bewegbare Hilfsachse angebracht ist. Diese Hilfsachse (bzw. Hilfsachsen) kann beispielsweise ein Greifarm, ein Adhäsionsgreifer oder ein anderes Handhabungselement sein.
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Grundsätzlich ist der Schlitten meist nur entlang der Schlittenachse linear am Basiselement in horizontaler Richtung bewegbar. Bevorzugt kann aber auch vorgesehen sein, dass am Basiselement eine Drehvorrichtung angeordnet ist, über die der Schlitten zusätzlich um eine vertikale Achse rotatorisch bewegbar am Basiselement gelagert ist.
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Für die Zwangskoppelung des Trägerelements mit dem Schwenkarm sind verschiedene Varianten möglich. Bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Zwangskoppelung des Trägerelements mit dem Schwenkarm elektronisch über eine Steuer- oder Regeleinheit oder mechanisch über eine Vorrichtung wie einen Riemen, eine Kette, ein Seil, in einem Parallelogramm angeordnete Stangen oder ähnliches erfolgt. Dies bewirkt, dass sich mittels der zwangsgekoppelten Schwenkbewegungen das Trägerelement immer in zur Formaufspannplatte paralleler Ausrichtung befindet. Durch eine andere Übersetzung, abweichend von einer Eins-zu-eins-Übersetzung, könnte aber auch von dieser Parallelführung abgewichen werden. Diese miteinander gekoppelten Verschwenkbewegungen ermöglichen somit eine Voreinstellung bzw. Positionierung des Auslegerarms zur entsprechenden Formgebungsmaschine.
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Grundsätzlich ist bei der vorliegenden Erfindung auch von Vorteil, dass jedes Bewegungselement (Schlitten, Schwenkarm, Auslegerarm) mit einem separaten Antrieb ausgestattet ist und somit unabhängig von den jeweils anderen bewegt werden kann. Natürlich kann aber auch eine miteinander überlagerte – synchrone – Bewegung erfolgen. Bevorzugt wird diese Bewegungsüberlagerung über die Steuer- oder Regeleinheit gesteuert. Bei der Entnahme des Spritzteils verfährt der Schwenkarm und der Auslegerarm typischerweise synchron, um eine lineare Bewegung zu erzielen. Wichtig ist aber, dass eine unabhängige Bewegung dieser Bewegungselemente voneinander auch möglich ist.
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Es kann auch zusätzlich vorgesehen sein, dass eine manuelle Verstellung der gesamten Vertikalachseinheit erfolgt. Bei nahezu komplett aufgeschwenktem Schwenkarm könnte somit der Auslegerarm nach unten verstellt werden, ohne den zur Verfügung stehenden Hub in die vertikale Achsrichtung zu reduzieren. Somit könnte mit noch weniger unterschiedlichen Hüben in vertikaler Richtung ausgekommen werden. In gleicher Art und Weise ist auch eine Verstellung nach oben ebenfalls möglich.
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Besonders bevorzugt kann weiters vorgesehen sein, dass die einzelnen Bewegungselemente pneumatisch angetrieben werden. Weiters können aber auch verschiedene Arten von mechanischen Transmissionseinheiten (Riemen, Zahnstangen, Spindeln, usw.) verwendet werden.
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Bevorzugt ist weiters vorgesehen, dass die einzelnen Bewegungselemente und das Basiselement aus Blechbiegeteilen bestehen. Alternativ oder zusätzlich können auch einzelnen Komponenten, vor allem der Schwenkarm, das Trägerelement und der Auslegerarm in moderner Leichtbauweise, vorzugsweise in Form von Faserverbundwerkstoffen, besonders bevorzugt als Organomelt, gefertigt werden. Dies bringt vor allem eine Gewichtsersparnis und somit eine einfachere Bewegung dieser Bewegungselemente.
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Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass der Schlitten und der Auslegerarm in Form von linear verfahrbaren Schlitten ausgebildet sind. Demgegenüber ist der Schwenkarm als eine Art Schwenkhebel ausgebildet.
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Um unterschiedlich große Formteile handhaben zu können, ist bevorzugt vorgesehen, dass das Basiselement, der Schwenkarm und/oder der Auslegerarm jeweils länglich und einstückig ausgebildet sind. Dies bietet praktisch unbegrenzten Bewegungsspielraum gegenüber beispielsweise rahmenförmig ausgebildeten Basiselementen, Schwenkarmen bzw. Auslegerarmen. Besonders bevorzugt ist demnach vorgesehen, dass das Basiselement als längliche Traverse ausgebildet ist, wobei die Traverse zumindest eine Führungsschiene für den Schlitten aufweist. Auch der Schwenkarm ist bevorzugt als einstückiger, länglicher Hebel ausgebildet. Die Elemente zur Zwangssteuerung sind als zusätzliche, mit dem Hebel zusammenwirkende Bauteile vorgesehen. Bezüglich des Auslegerarms ist bevorzugt vorgesehen, dass dieser als einstückige, längliche, vorzugsweise ein Hohlprofil aufweisende, Stange ausgebildet ist.
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Weiters kann bevorzugt vorgesehen sein, dass durch eine seitliche Anordnung des Auslegerarms relativ zum Schwenkarm auf dem Trägerelement auch durch Schwenken des Schwenkarms ein Überfahren der horizontalen Achse bzw. des Basiselements möglich ist.
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Durch die zentrale Anordnung der einzelnen Antriebskomponenten am Basiselement ist ein Vorteil hinsichtlich der Massenverteilung bzw. der Verkabelung und Verschlauchung erzielt.
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Durch die Anordnung der zwangsgesteuerten Schwenkplatte (Trägerelement) und somit auch des Auslegerarms am Ende des Schwenkarms wird die Spritzteilgröße (Teilegröße vertikal) bei eingefahrenem Auslegerarm nicht mehr durch den bisher starren Horizontalträger begrenzt bzw. werden keine Zwischenstücke mehr zum Ausgleich benötigt. Zudem führt die schwenkbare Ausführung des Schwenkarms zu keiner Kollision mit der Formgebungsmaschine, da kein Überstand in Richtung Spritzseite bzw. Maschinenabdeckungen, wie bei vergleichbaren Geräten, gegeben ist.
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Schutz wird nicht nur für eine Handlingvorrichtung sondern auch für eine Anordnung mit einer Formaufspannplatte und einer an, insbesondere auf, der Formaufspannplatte angeordneten erfindungsgemäßen Handlingvorrichtung begehrt. Zudem wird Schutz begehrt für eine Formgebungsmaschine mit einer erfindungsgemäßen Handlingvorrichtung bzw. mit einer erfindungsgemäßen Anordnung. Insbesondere kann als Formgebungsmaschine eine Spritzgießmaschine, eine Presse oder eine Spritzpresse dienen.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen:
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1 eine Handlingvorrichtung auf kleiner Formaufspannplatte nach dem Stand der Technik,
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2 eine Handlingvorrichtung auf großer Formaufspannplatte nach dem Stand der Technik,
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3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Handlingvorrichtung mit dem Schwenkarm auf einer kleinen Formaufspannplatte,
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4 eine Handlingvorrichtung mit dem Schwenkarm auf einer großen Formaufspannplatte,
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5 eine weitere Variante einer Handlingvorrichtung mit Schwenkarm,
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6 und 7 3D-Ansichten einer Handlingvorrichtung,
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7a und 7b Explosionsdarstellungen von Komponenten der Handlingvorrichtung,
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7c eine Seitenansicht des Schwenkarms samt Auslegerarm,
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8 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Handlingvorrichtung ohne Schlitten,
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9 eine Seitenansicht der Handlingvorrichtung von 8,
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10 eine Rückansicht der Handlingvorrichtung von 8 und
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11 eine Formgebungsmaschine mit einer Formaufspannplatte und einer Handlingvorrichtung.
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Die 1 und 2 wurden bereits im einleitenden Teil zum Stand der Technik beschrieben.
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3 zeigt eine relative kleine Formaufspannplatte 13, auf der über ein Basiselement 5 eine Handlingvorrichtung 4 montiert ist. Gemeinsam bilden die Formaufspannplatte 13 und die Handlingvorrichtung 4 die Anordnung 20. Entlang diesem Basiselement 5 ist der Schlitten 1 (erstes Bewegungselement) in Z-Richtung horizontal und linear verfahrbar. An diesem Schlitten 1 wiederum ist der Schwenkarm 2 um die horizontal ausgerichtete erste Schwenkachse Xrot verschwenkbar gelagert. Dadurch kann der vom Schlitten 1 abgewandte Bereich des Schwenkarms 2 sowohl in horizontaler Richtung X quer zur Richtung Z als auch in vertikaler Richtung Y bewegt werden. An diesem vorderen Ende des Schwenkarms 2 ist zudem ein Trägerelement 9 um die zweite horizontale Schwenkachse W verschwenkbar gelagert (siehe auch 4). Dieses Trägerelement 9 bildet wiederum die Basis für den Auslegerarm 3 (Schlitten), der relativ zum Trägerelement 9 in vertikaler Y-Richtung verfahrbar ist. Durch die beiden zwangsgekoppelten Verschwenkbewegungen um die jeweils horizontalen Schwenkachsen Xrot und W bleibt der Auslegerarm 3 auch immer in paralleler Stellung zur Formaufspannplatte 13, wie dies aus einem Vergleich zwischen den 3 und 4 hervorgeht. Grundsätzlich ist durch diese Ausführungsform einer Handlingvorrichtung 4 der Vorteil gegeben, dass auf einen zusätzlichen Höhenanpassungsständer 14 (wie in den 1 und 2 ersichtlich) verzichtet werden kann, da die Höhenanpassung eben über die Verschwenkbarkeit des den Horizontalträger bildenden Schwenkarms 2 erreicht wird.
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In 5 ist zwischen der Formaufspannplatte 13 und dem Basiselement 5 ein Zwischenstück 16 (Adapterplatte) dargestellt. Dieses kann auch einstückig mit dem Basiselement 5 ausgebildet sein. An der Oberseite des Basiselements 5 sind zwei zueinander parallele Führungsschienen 15 angeordnet, entlang derer der Schlitten 1 von einem hier nicht näher eingezeichneten Schlittenantrieb 6 horizontal entlang der Z-Richtung bewegbar ist. Auf diesem Schlitten 1 ist der Schwenkarmantrieb 7 befestigt, von dem der Schwenkarm 2 um die erste horizontale Schwenkachse Xrot verschwenkbar ist. Am vom Basiselement 5 abgewandten Ende des Schwenkarms 2 ist das Trägerelement 9 angeordnet, an welchem wiederum der Auslegerarmantrieb 8 befestigt ist. Über diesen Auslegerarmantrieb 8 wird der Auslegerarm 3 in vertikaler Richtung Y relativ zum Trägerelement 9 bewegt.
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6 zeigt ein konkretes Ausführungsbeispiel einer Handlingvorrichtung 4, die über den Verbindungssockel 17 an einer hier nicht dargestellten Formaufspannplatte 13 montiert wird. Dieser Verbindungssockel 17 ist mit dem Basiselement 5 schweißverbunden bzw. einstückig mit diesem Basiselement 5 ausgebildet. Am Basiselement 5 sind zwei parallele Führungsschienen 15 ausgebildet, entlang derer der Schlitten 1 verfahrbar ist. An diesem Schlitten 1 sind alle, vorzugsweise elektromotorischen, Antriebe 6, 7 und 8 für die einzelnen Bewegungselemente 1, 2 und 3 angebracht. Über den Schlittenantrieb 6 wird das erste Bewegungselement (Schlitten 1) selbst entlang dem Basiselement 5 in Z-Richtung verfahren. Der Schwenkarmantrieb 7 wiederum dient dazu, das zweite Bewegungselement (Schwenkarm 2) um die erste Schwenkachse Xrot zu drehen bzw. zu verschwenken. Darüber hinaus dient der Auslegerarmantrieb 8 dazu, z. B. über einen Riemen oder eine sonstige Kraftübertragung, das dritte Bewegungselement (Auslegerarm 3) relativ zum Trägerelement 9 in Y-Richtung vertikal zu bewegen. Zudem dient eine mechanische Vorrichtung 12 (im konkreten Fall eine Stange eines Parallelogramms) dazu, dass die Verschwenkbewegungen um die erste Schwenkachse Xrot und um die zweite Schwenkachse W zwangsgekoppelt werden, sodass das Trägerelement 9 und mit dieser der Auslegerarm 3 immer in vertikaler Ausrichtung verbleiben. Am unteren Ende des Auslegerarms 3 kann – wie schematisch dargestellt – noch ein vierter Antrieb, nämlich der Hilfsantrieb 10, angebracht sein, über den eine Hilfsachse A (z. B. ein Greifer) bewegbar ist, um eine bessere Handhabung von Spritzgießteilen zu ermöglichen. Aus 6 geht besonders deutlich hervor, dass der Auslegerarm 3 (und mit diesem der Hilfsantrieb 10) in eine horizontal ausgerichtete Ebene bewegbar ist, die vertikal unterhalb der Schlittenachse Z, besonders bevorzugt vertikal unterhalb des gesamten Basiselements 5, liegt.
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Auch in 7 ist aus einer anderen Perspektive diese Ausführungsvariante einer Handlingvorrichtung 4 ersichtlich, wonach die Antriebe 6, 7 und 8 allesamt am Schlitten 1 angeordnet sind. Zudem sind auch die beiden Schwenkachsen Xrot und W noch besser erkennbar. Die Zwangssteuerung über die mechanische Vorrichtung 12 kann durch Stangen, Riemen, Ketten, Seile oder ähnliches erfolgen. In 7 ist zudem schematisch eine Steuer- oder Regeleinheit 11 eingezeichnet, über die die einzelnen Antriebe 6, 7 und 8 gesteuert bzw. geregelt werden können. Diese Steuer- oder Regeleinheit 11 kann auch selbst am Schlitten 1 montiert sein.
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7a zeigt eine Explosionsdarstellung des Schlittens 1 und des Schwenkarmantriebs 7. Zudem sind weitere wichtige Komponenten der Handlingvorrichtung 4 zumindest teilweise explosionsartig dargestellt. In den 7a bis 7c unterscheidet sich die genaue Form des Schwenkarms 2 von der Ausführungsform gemäß den 6 und 7.
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Zunächst weist der Schlitten 1 die Basisplatte 25 auf, an welcher über die Befestigungsmittel 26 insgesamt vier Führungswagen 27 montiert sind. Über diese Führungswagen 27 ist der Schlitten 1 an den Führungsschienen 15 des Basiselements 5 geführt. An der Basisplatte 25 ist der vertikal ausgerichtete Schlittenantrieb 6 montiert, welcher einerseits einen Motor und andererseits ein Getriebe aufweist. An der Basisplatte 25 ist auch die Riemenumlenkung 28 für den Riemen 29 drehbar gelagert. Der Riemen 29 ist an seinen Enden mit dem Basiselement 5 verbunden und steht in kraftübertragender Verbindung mit dem Schlittenantrieb 6.
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Weiters ist an der Basisplatte 25 über die Befestigungsmittel 30 das Getriebe 31 montiert. Gemeinsam mit dem Motor 32 bildet dieses Getriebe 31 den Schwenkarmantrieb 7 für den Schwenkarm 2.
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An der Basisplatte 25 ist auch die Steuer- oder Regeleinheit 11 als eine Baueinheit angebracht. Über diese Steuer- oder Regeleinheit 11 erfolgt die Steuerung bzw. Regelung des Schlittenantriebs 6, des Schwenkarmantriebs 7 und des Auslegerarmantriebs 8. Weiters ist auch ein Bremswiderstand 33 vorgesehen. Zudem sind an der Basisplatte auch die Gehäuseelemente 34 als Schutz für die einzelnen Antriebe befestigt.
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Für die Zwangssteuerung der Verschwenkbewegungen sind insgesamt vier wesentliche Komponenten beteiligt. Dies ist einerseits der vom Schwenkarmantrieb 7 drehbare Schwenkarm 2 und andererseits die Vorrichtung 12. Diese Vorrichtung 12 wiederum weist die Halteplatte 35, die Stange 36 und das Trägerelement 9 auf. Die Halteplatte 35 ist dazu über die Befestigungsschrauben 37 am Gehäuse des Getriebes 31 befestigt. Über die Kugellager 38, die Ausnehmung 41 in der Halteplatte 35 und die Achse 39 ist die U-Profil-förmige Stange 36 an der Halteplatte 35 drehbar gelagert. Andererseits ist das Trägerelement 9 über die Ausnehmung 42 mit der Achse 40 der Stange 36 verbunden. Das antriebsferne Ende 44 des Schwenkarms 2 ist wiederum über die Verbindungselemente 43 mit dem Trägerelement 9 drehbar verbunden. Mithin bilden die beiden Achsen 40 und 39 mit den Schwenkachsen Xrot und W eine parallelogrammförmige Zwangssteuerung für das Trägerelement 9. An diesem Trägerelement 9 wiederum ist im Ausführungsbeispiel gemäß 7a ein verformbarer Kabelkanal 45 angeordnet, durch den die nicht dargestellten Antriebsleitungen für den Hilfsantrieb 10 geführt werden.
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7b zeigt eine Explosionsdarstellung des am Schwenkarm 2 angebrachten Auslegerarmantriebs 8. Der Auslegerarmantrieb 8 weist dazu den Antriebsmotor 46 auf, der über das Getriebe 47 mit dem Schwenkarm 2 verbunden ist. Am Getriebe 47 ist über die Klemmbuchse 48 das Antriebsrad 49 für den Riemen 50 befestigt. Dieses Antriebsrad 49 und der Riemen 50 sind zumindest teilweise im Schwenkarm 2 angeordnet. Am antriebsfernen Ende 44 ist an der Schwenkachse W die Führungsrolle 51 für den Riemen 50 (über die Kugellager 52, die Schrägkugellager 53, den Ring 54, die Scheibe 55 und die Schraube 56) drehbar gelagert.
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An seinen beiden Enden ist der Riemen 50 über Klemmvorrichtungen 57 am Auslegerarm 3 befestigt, wie dies aus 7c hervorgeht. Durch Drehen des Auslegerarmantriebs 8 lässt sich somit über das Antriebsrad 49 und den Riemen 50 der Auslegerarm 3 relativ zum Trägerelement 9 bewegen. Da dieses Trägerelement 9 aufgrund der Zwangssteuerung immer vertikal ausgerichtet bleibt, erfolgt auch die Bewegung des Auslegerarms 3 in vertikaler Richtung. Der stangenförmige Auslegerarm 3 ist in dieser 7c nur schematisch angedeutet, weshalb der im Inneren des Auslegerarms 3 befindliche Kabelkanal 45 ersichtlich ist. Aus 7c ist auch nochmals die parallelogrammförmige Anordnung der Achsen 39 und 40 und der Schwenkachsen W und Xrot sowie der entsprechenden Bauteile (Halteplatte 35, Schwenkarm 2, Stange 36 und Trägerelement 9) erkennbar.
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In 8 ist ein Ausführungsbeispiel einer Handlingvorrichtung 4 ohne Schlitten 1 gezeigt. Diese Handlingvorrichtung 4 ist über das Basiselement 5 an der hier nicht dargestellten Formaufspannplatte 13 befestigt. An diesem Basiselement 5 wiederum ist der Schwenkarm 2 um die erste horizontale Schwenkachse Xrot drehbar gelagert. Am basiselementfernen Ende des Schwenkarms 2 ist das in 10 dargestellte Trägerelement 9 angeordnet, über das eine Verbindung mit dem Auslegerarm 3 gegeben ist. Der Auslegerarm 3 ist in bei diesem Ausführungsbeispiel nicht rein linear entlang der vertikalen Auslegerarmachse Y sondern drehbar um die Achse D bewegbar, wodurch eine gleichzeitige Bewegung in X-Richtung und in Y-Richtung gegeben ist. Am Ende dieses Auslegerarms 3 ist wiederum die Hilfsachse A angeordnet, mit der die Formteile gehandhabt werden können. Auf das Trägerelement 9 wirkt die nicht näher dargestellte Vorrichtung 12 zur Zwangskoppelung der Verschwenkbewegungen um die erste horizontale Schwenkachse Xrot und um die zweite horizontale Schwenkachse W, wodurch die Frontseite des Auslegerarms 3 immer in einer vertikalen und nicht geneigten Ausrichtung bleibt. 9 zeigt eine Seitenansicht zu 8. In 10 ist ein Zahnrad 24 dargestellt, wobei über das Zahnrad 18 (siehe 8), das Zahnrad 24 und einen nicht dargestellten Zahnriemen eine Drehbewegung der Hilfsachse A möglich ist.
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Abschließend ist in 11 noch ein Ausschnitt einer Formgebungsmaschine 19 dargestellt, wobei nur ein Teil der Schließseite ersichtlich ist. Die Spritzseite mit dem Einspritzaggregat ist gar nicht dargestellt. Die Einhausung 22 bildet einen Schutz bzw. eine Sicherheitsbarriere. Die Formaufspannplatte 13 ist auf dem Rahmen 21 befestigt. Auf der Stirnseite 23 der Formaufspannplatte 13 wiederum ist die Handlingvorrichtung 4 über das Basiselement 5 angebracht. Die Handlingvorrichtung 4 und die Formaufspannplatte 13 bilden zusammen die Anordnung 20. Die dargestellte Handlingvorrichtung 4 entspricht in diesem Fall dem zweiten Ausführungsbeispiel ohne Schlitten 1.
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Allgemein sei noch angeführt, dass aus dem Stand der Technik zahlreiche Handlingroboter bekannt sind, bei denen Bewegungen um unzählige Achsen und/oder Drehpunkte möglich sind. Der Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt aber unter anderem darin, dass nur relativ wenige Bewegungsachsen vorhanden sind, wodurch die Handlingvorrichtung recht unkompliziert und günstig herstellbar ist. So ist für eine möglichst einfache Bewegung nur eine Schwenkbewegung des Schwenkarms 2 um die erste, vorzugsweise horizontale, Schwenkachse Xrot, eine Schwenkbewegung des Trägerelements 9 um die zweite, vorzugsweise horizontale, Schwenkachse W und eine lineare oder drehbare Bewegung des Auslegerarms 3 notwendig, um bereits wesentliche Vorteile gegenüber der Stand der Technik zu erreichen. Bevorzugt ist zusätzlich eine rein lineare Bewegung – gegebenenfalls überlagert mit einer Drehbewegung – des Schlittens 1 gegeben. Darüber hinaus kann auch eine Hilfsachse A drehbar und/oder linear bewegbar am Auslegerarm 3 gelagert sein.
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Prinzipiell sei zur Erfindung noch ausgeführt, dass sämtliche Angaben zur horizontalen bzw. vertikalen Ausrichtung für den Einbauzustand der Handlingvorrichtung 4 an einer Formgebungsmaschine 19 gelten. Es gilt zudem für alle Angaben hinsichtlich vertikaler und horizontaler Ausrichtung der einzelnen Achsen, dass diese auch relativ stark abweichend von einer genauen Vertikalen oder Horizontalen ausgebildet sein können. Das heißt, die genaue Ausrichtung der einzelnen Achsen kann um 20 Grad, bevorzugt nur um maximal 10 Grad, von einer genauen Vertikalen oder Horizontalen abweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2722139 A2 [0003]
- US 2006/0242818 A1 [0004]
- US 3984009 [0005]
- US 2012/0294961 A1 [0012]
- EP 1982799 B1 [0013]
- EP 1384562 B1 [0014]
