DE10322859B3

DE10322859B3 - Beschickungs- und Entnahmevorrichtung zur Herstellung von dekorbeschichteten Kunststoffverbundbauteilen im Kunststoffspritzgussverfahren

Info

Publication number: DE10322859B3
Application number: DE2003122859
Authority: DE
Inventors: Wilfried Mehlhorn
Original assignee: ELEKTRO MEHLHORN
Current assignee: ELEKTRO MEHLHORN
Priority date: 2003-05-21
Filing date: 2003-05-21
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2023-05-22

Abstract

Die Vorrichtung soll es ermöglichen, ästhetisch hochwertige, reproduzierbare und den hohen Anforderungen des Automobilbaues entsprechende Innenausstattungsteile im Kunststoffspritzgussverfahren automatisch zu fertigen. DOLLAR A Um das Dekormaterial automatisch und exakt in ein Kunststoffspritzgusswerkzeug einzulegen und die gefertigten Innenausstattungsteile zu entnehmen, sind an einem Greifer einlegeseitig, adäquat zu den Aufnahmedornen des Kunststoffspritzgusswerkzeuges, Montagedorne im Durchmesser von 10 bis 20 mm, die zueinander eine formschlüssige Verbindung aufweisen, und entnahmeseitig ein Greiffinger mit einem feststehenden Gegenhalter angeordnet. DOLLAR A Die Beschickungs- und Entnahmevorrichtung eignet sich zur Herstellung von großflächigen dekorbeschichteten Innenausstattungsteilen im Kunststoffspritzgussverfahren für Fahrzeugbau, insbesondere den Automobilbau.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschickungs- und Entnahmevorrichtung zur Herstellung von dekorbeschichteten Kunststoffverbundbauteilen im Kunststoffspritzgussverfahren für den Fahrzeugbau, insbesondere den Automobilbau, mit der das Einlegen der Dekormaterialien in das Kunststoffspritzgusswerkzeug und die Entnahme der großflächigen Innenausstattungsteile automatisch erfolgt.
Die Herstellung von dekorbeschichteten Kunststoffverbundbauteilen sind der Fachwelt im allgemeinen bekannt. Hierbei wird der Verbund aus einer Textilmaterialschicht und einem Kunststoffbauteil mittels Verkleben hergestellt. Diese Technologie kommt insbesondere in der Automobilindustrie zur Anwendung, wenn großflächige Innenausstattungsbauteile zu fertigen sind. Das Verfahren erfordert allerdings eine Vielzahl von separaten Arbeitsschritten, die nur manuell ausgeführt werden können und sich nicht automatisieren lassen.

Eine Möglichkeit der automatischen Herstellung von Kunststoffteilen mit umspritzten Einlegeteilen beschreibt die DE 198 03 171 C2 . Diese Vorrichtung zur Handhabung vorgeformter Einlegeteile und hergestellter Werkstücke einer Spritzgussmaschine umfasst einen translatorisch verschiebbar geführten Greifkopf, der an dem Kunststoffspritzgusswerkzeug zugewandten Ende einer Linearführung angeordnet ist, welche aus einem Trägerstab besteht und längsverschiebbar gehalten ist. Ein Antriebsmotor bewirkt hierbei das Verschieben des Trägerstabes in die unterschiedlichsten Positionen, nämlich in die Bestückungs position, in die Einlege- und Entnahmeposition sowie in die Ablageposition. In der Bestückungsposition werden dem Greifkopf über die Zuführungsvorrichtung einer Bereitstellungsvorrichtung mit auf einer Spule aufgewickelten, flexiblen Bandmaterial, Einlegeteile zugeführt. Hierbei wird von der Spule Bandmaterial abgezogen und mittels einer Spannvorrichtung oberhalb des Greiferkopfes gespannt. Eine Trennvorrichtung trennt aus dem gespannten Bandmaterial Einlegeteile heraus, welche von den Greifelementen des Greifkopfes für den Transport in das geöffnete Kunststoffspritzgusswerkzeug ergriffen werden. Das ausgestanzte Bandmaterial wird anschließend auf eine Aufnahmespule aufgerollt.

Alternativ zum Ausstanzen der Einlegeteile kann Bandmaterial auf der Spule aufgewickelt sein, aus denen die Einlegeteile bereits ausgestanzt und nur noch über dünne Metallstege mit dem Bandmaterial verbunden sind. Ein Ausdrückstift drückt hierbei die vorgestanzten Einlegeteile aus dem Bandmaterial heraus, die danach ebenfalls von den Greifelementen des Greifkopfes in das geöffnete Kunststoffspritzgusswerkzeug transportiert werden.

Das Bestücken des Greifkopfes mit den Einlegeteilen kann bei geschlossener Kunststoffspritzgussform erfolgen, wodurch der Arbeitstakt verkleinert wird. In der Regel reicht die für das Einspritzen der Kunststoffmasse in das Kunststoffspritzgusswerkzeug und das anschließende Erstarren der Kunststoffmasse benötigte Zeit aus, um den Greifkopf vollständig mit den Einlegeteilen zu bestücken. Nach dem Öffnen des Kunststoffspritzgusswerkzeuges wird der mit den Einlegeteilen bestückte Greifkopf zwischen die Werkzeughälften in die Einlege- und Entnahmeposition bewegt. In einer Arbeitsstufe wird mit dem Greifkopf das Kunststoffspritzgusswerkzeug mit den Einlegeteilen bestückt und das bereits fertig gespritzte Teil aus dem Werkzeug entnommen. Nach dem Zurückbewegen des Greifkopfes und dem Schließen der Werkzeughälften kann wiederum ein Werkstück mit vorgeformten Einlegeteilen gefertigt werden, wobei sich der technologische Zyklus wiederholt.

Die beschriene Vorrichtung zur Handhandhabung vorgeformter Einlegeteile und hergestellter Werkstücke einer Spritzgussmaschine ist aufgrund ihrer konstruktiven Gestaltung als Rationalisierungsmittel zum automatischen Einlegen von weichen Dekormaterialien in ein Kunststoffspritzgusswerkzeug nicht geeignet. Die Ausführung der Werkstückaufnahme als Greifkopf ist zwar zur Aufnahme starrer Werkstücke zweckmäßig aber ungeeignet, leicht verformbarer Dekormaterialien ebenmäßig aufzunehmen und diese faltenfrei und permanent gleichmäßig in ein Kunststoffspritzgusswerkzeug einzulegen und zu fixieren.

Da das Bereitstellen bzw. das Heraustrennen der Einlegeteile aus dem Bandmaterial von der Maschinengrundzeit der Kunststoffspritzgussmaschine bestimmt wird, ist der Einsatz der Bereitstellungsvorrichtung nur dann ökonomisch vertretbar, wenn kleine Einlegeteile in kleinvolumigen Kunststoffspritzgussteilen mit einer kurzen Abkühlzeit und somit in einer kurzen Taktzeit umspritzt werden.

Bei zu fertigenden großvolumigen Kunststoffspritzgussteilen ist die Verbleibdauer des abzukühlenden Werkstückes im Werkzeug sehr lang, was sich negativ auf die Maschinenhilfszeit der Bereitstellungsvorrichtung auswirkt und somit die Effektivität dieser Bereitstellungsvorrichtung nicht gegeben ist.

Die Bereitstellung großer Einlegeteile erfordert eine monströse Dimensionierung der Bereitstellungsvorrichtung, was ebenfalls deren effektiven Einsatz nicht rechtfertigt.

Eine Rationalisierungsmöglichkeit der Herstellung von Kraftfahrzeug-Innenverkleidungsteilen aus flächigen, ein- oder mehrlagigen thermoplastischen Kunststoffen beschreibt die DE 40 28 589 C2 .

Die beschriebene Nadelvorrichtung zum Übernehmen und Halten von flächigen Werkstücken ist hierbei so ausgebildet, dass sie für das Verarbeiten einzelner Rohlinge oder Werkstücke geeignet sein soll, und zwar auch dann, wenn es sich um schwierig handhabbare, luftdurchlässige Werkstücke handelt. Dies wird dadurch gelöst, dass die Nadeln zum Ergreifen, Spannen und Freigeben getrennter Werkstücke in ihrer Erstreckungsrichtung gegenüber Nadelgreifern vor- und zurückbewegbar sind, die der Heizplatte zugeordnet und mit dieser in die und aus der Heizstation verlagerbar sind.

Mit dieser Nadelvorrichtung werden die zu verformenden Werkstücke von der bewegbaren Heizplatte mit ihren Nadelgreifern und gegenüber diesen ein- und ausfahrbaren Nadeln selbst unmittelbar aufgenommen, so dass zumindest in der Heizstation eine andere Transporteinrichtung entfällt. Die Heizplatte fährt zunächst aus der Heizstation heraus, nimmt an einer Ablage oder von einem Stapel das Werkstück mittels der ausgefahrenen Nadeln auf und fährt danach wieder in die Heizstation zurück. Dabei wird das Werkstück für den Erwärmungsprozess gespannt. Schließlich wird das erwärmte Werkstück durch eine Verlagerung der Heizplatte in Richtung auf die Verformungsstation weitertransportiert, worauf das erwärmte Werkstück lediglich durch das Zurückziehen der Nadeln, also deren Einfahren in die Nadelgreifer, abfällt und übergeben wird.

Die DE 34 34 748 C2 beschreibt eine Zusatzeinrichtung für Formpressen, in die als Ausgangsmaterial mattenförmige Werkstücke aus Kunststoff, verstärkten Kunststoff oder ähnliche Materialien eingebracht werden.

Zur Minimierung der Gesamtzykluszeit der Presse, die bei manueller Beschickung und Entnahme ausschließlich von der Bedienungskraft bestimmt wird, soll mittels dieser Zusatzeinrichtung das Entnehmen und Beschicken gleichzeitig und ohne Zeitverlust erfolgen. Sie besteht im wesentlichen aus einer Entnahmevorrichtung und einer Beschickungsvorrichtung, die an einer Schwenkeinrichtung angeordnet sind.

Die Entnahmevorrichtung besitzt Aufnahmen zur Aufnahme der fertigen Teile. Entsprechend der Formgebung der Teile können hierbei die Aufnahmen unterschiedlich ausgebildet sein.

Die Beschickungseinrichtung besteht aus Niederhaltern und Nadelgreifern. Mit den Nadelgreifern wird das Harzmattenpaket außerhalb der Presse an einem definierten Punkt gegriffen. Danach schwenkt die Schwenkeinrichtung in Wartestellung vor die Presse. Nach dem Auffahren der Presse schwenkt die Zusatzeinrichtung in das Werkzeug hinein und liegt direkt unterhalb des Oberwerkzeuges, in welchem auch die fertigen Teile hängen. Die fertigen Teile werden nunmehr aus dem Oberwerkzeug ausgestoßen und gelangen in die Aufnahme der Entnahmevorrichtung. Danach wird die Zusatzeinrichtung auf das Unterwerkzeug abgesenkt. Die Harzmattenpakete werden auf das Unterwerkzeug aufgelegt und von den Niederhaltern über das Unterwerkzeug gedrückt, während die Nadelgreifer wieder aus dem Harzmattenpaketen herausgezogen werden. Nachdem die Niederhalter in die Beschickungsvorrichtung zurückgezogen sind, schwenkt die Zusatzeinrichtung nach oben und wieder aus der Presse heraus. Sobald das Werkzeug frei ist, wird dieses wieder geschlossen.

Außerhalb der Presse werden die fertigen Teile abgehoben und der Beladevorgang kann von vorne beginnen.

Die im Stand der Technik beschriebenen Rationalisierungsmittel übernehmen, transportieren und halten die mattenförmigen Kunststoffe mit Nadelgreifern. Diese besitzen den Nachteil, dass ihre Verwendung den hohen Anforderungen des Fahrzeugbaues, insbesondere den des Automobilbaues hinsichtlich der ästhetischen Reproduzierbarkeit von dekorbeschichteten Innenausstattungsteilen, gefertigt im Kunststoffspritzgussverfahren unter Verwendung von gemusterten, strukturierten usw. Dekormaterialien, nicht genügen. Des weiteren führt eine Nadelfixierung des Dekormaterials im Kunststoffspritzgussverfahren, bedingt durch die aufzunehmenden hohen Zugkräfte, zum Verziehen der Gewebefasern und somit zur Verwerfung des Gewebes. Neben dieser Beeinträchtigung der Qualität des zu fertigenden Innenausstattungsteiles ist der Einsatz von Nadelgreifern technisch nur mit hohen Aufwand zu realisieren.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine aufwandminimierte Beschickungs- und Entnahmevorrichtung zur Herstellung von dekorbeschichteten Kunststoffverbundbauteilen zu entwickeln, mit deren Einsatz ästhetisch hochwertige, reproduzierbare und den hohen Anforderungen des Automobilbaues entsprechende Innenausstattungsteile automatisch im Kunststoffspritzgussverfahren gefertigt werden können und dass Dekormaterial ohne Verzug bzw. Verwerfung verarbeitet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die gelochten Dekormaterialzuschnitte in der Dekormaterial-Montagestation unkompliziert und exakt auf die Montagedorne des Greifers montiert werden können. Mit Hilfe der formschlüssigen Verbindung zwischen den Montagedornen des Greifers und den Aufnahmedornen des geöffneten Kunststoffspritzgusswerkzeuges wird eine exakte, automatische Positionierung des Dekormaterials im Kunststoffspritzgusswerkzeug erreicht. Die großen Durchmesser der Aufnahmedorne im Kunststoffspritzgusswerkzeug gewährleisten die beizubehaltende Lagefixierung des Dekormaterials während des Hinterspritzens, und verhindern, bedingt durch die Aufnahme hoher Lochleibungskräfte des Dekormaterials, ein Verziehen bzw. Verwerfen des Gewebes. Mit dem Greiffinger kann das Innenausstattungsteil auf einfachste Weise automatisch entformt und dem weiteren Arbeitsprozess zugeführt werden.

Die Beschickungs- und Entnahmevorrichtung ist technisch einfach und somit kostengünstig zu realisieren.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 und 3 angegeben.

Die Weiterbildung nach Patentanspruch 2 ermöglicht es, die Montage des Dekormaterials in der Dekormaterial-Montagestation auch automatisch zu gestalten.

Die Weiterbildung nach Patentanspruch 3 begünstigt die unkomplizierte manuelle Montage des Dekormaterials auch unter den Gesichtspunkten des Arbeitsschutzes.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
1 den Greifer im geöffneten Kunststoffspritzgusswerkzeug der Beschickungs- und Entnahmestation
2 die Position des Dekormaterials auf einem Montagedorn der Einlegeseite des Greifers vor der Übergabe auf einen Aufnahmedorn
3 die Position des Dekormaterials auf einem Aufnahmedorn des Kunststoffspritzgusswerkzeuges nach der Übergabe
4 die Anordnung der von dem Greifer gebildeten Dekormaterial-Montagestation und der Beschikkungs- und Entnahmestation Der in 1 in einem geöffneten Kunststoffspritzgusswerkzeug dargestellte Greifer 5 wird von zwei zueinander parallel beabstandeten Funktionshaltern 8 gebildet. Außenseitig bildet der Greifer 5, zur Auswerferseite 1 des Kunststoffspritzgusswerkzeuges, die Einlegeseite 6 und zur Düsenseite 3 die Entnahmeseite 7.
Adäquat zu den Aufnahmedornen 2 in der Auswerferseite 1 des Kunststoffspritzgusswerkzeuges sind im Funktionshalter 8 der Einlegeseite 6 Führungszylinder 9 kraft- oder formschlüssig eingelassen. Im Kaliber dieser Führungszylinder 9 sind pneumatisch positionierbare Montagedorne 10 angeordnet, die mit den Montagedornen 2 zur gegenseitigen axialen Fixierung eine formschlüssige Verbindung aufweisen.
Am Funktionshalter 8 der Entnahmeseite 7 des Greifers 5 ist in Höhe der Werkzeugformbegrenzung ein pneumatisch betätigter, einfach wirkender Greiffinger 11 mit feststehendem Gegenhalter angeordnet, der auf einfache Weise die gefertigten Innenausstattungsteile aus dem Kunststoffspritzgusswerkzeug automatisch entnimmt. Der gut zugängliche Zwischenraum zwischen den Funktionshaltern 8 dient der konstruktiven Anordnung der benötigten Pneumatikantriebe.
Das zugeschnittene Dekormaterial 14 wird mit seinen Lochungen in der Dekormaterial-Montagestation 12 außerhalb der heißen Kunststoffspritzgussmaschine auf die Montagedorne 10 des Greifers 5 manuell aufgebracht. Hierbei gewährleisten die im Durchmesser von 10 bis 20 mm dimensionierten und eine kegelstumpfförmige Montagespitze aufweisende Montagedorne 10 eine einfache, sichere und verletzungsfreie Montage des Dekormaterials 14.
Eine kegelförmige Gestaltung der Montagespitze des Montagedornes 10 ist jedoch dann sinnvoll, wenn der manuelle Arbeitsschritt der Montage des Dekormaterials 14 mit weiteren Rationalisierungsmitteln automatisiert werden soll.
Während des Aufschiebens des Dekormaterials 14 werden die Montagedorne 10 über den Pneumatikantrieb in Montageposition gehalten, so dass diese aus den Führungszylindern 9 gleichmäßig beabstandet herausragen und die Führungszylinder 9 die Aufstecktiefe des Dekormaterials 14 an der Einlegeseite 6 des Greifers 5 begrenzen (2).
Nach dem Aufstecken des Dekormaterials 14 wird der Greifer 5 in senkrechter Richtung aus der Dekormaterial-Montagestation 12 bewegt, in ausreichender sicherheitstechnischer Höhe zur Beschickungs- und Entnahmestation 13 transportiert, danach in das geöffnete Kunststoffspritzgusswerkzeug abgesenkt und positioniert. Hierbei nehmen die Montagedorne 10 des Funktionshalters 8 der Einlegeseite 6 eine gegenüberstehende Lage zu den Aufnahmedornen 2 der Auswerferseite 1 des Kunststoffspritzgusswerkzeuges ein. Nach der Entlüftung des Pneumatikzylinders wird der Funktionshalter 8 der Einlegeseite 6 zur Auswerferseite 1 des Kunststoffspritzgusswerkzeuges geschwenkt, so dass sich die Montagedorne 10 achsgenau auf die Aufnahmedorne 2 zubewegen.
Mit der gleichen Dimensionierung der Durchmesser von den Aufnahmedornen 2 und den Montagedornen 10 sowie den zueinander angeordneten formschlüssigen Verbindungen ist ein störungsfreier Übergang zwischen den Dornen geschaffen, der ein problemloses Übergeben des Dekormaterials 14 in das Kunststoffspritzgusswerkzeug ermöglicht.
Mit dem Weiterschwenken des Funktionshalters 8 in Richtung der Auswerferseite 1 schieben die Aufnahmedorne 2 die Montagedorne 10 in die Führungszylinder 9. Mit dem Eindringen der Aufnahmedorne 2 in die Führungszylinder 9 wird das Dekormaterial 14 auf die Aufnahmedorne 2 übertragen, wobei die Führungszylinder 9 die Funktion von Abstreifern übernehmen (3).
Während der exakten, automatischen Übergabe des Dekormaterials 14 von der Einlegeseite 6 des Greifers 5 entnimmt der pneumatisch arbeitende Greiffinger 11 mit seinem feststehenden Gegenhalter das zuvor fertiggestellte Innenausstattungsteil aus der Werkzeugform der Düsenseite 3 des Kunststoffspritzgusswerkzeuges. Nach dem automatischen Einlege- und Entnahmevorgang werden die Funktionshalter 8 in ihre Ausgangsstellung zurückgefahren und der Greifer 5 in umgekehrter Richtung von der Beschickungs- und Entnahmestation 13 zur Dekormaterial-Montagestation 12 zurückbewegt (4) um erneut, nach der pneumatischen Positionierung der Montagedorne 10, mit Dekormaterial 14 bestückt zu werden.
Hierbei dient der senkrechte und wagerechte Transport des Greifers 5 von der Beschickungs- und Entnahmestation 13 zur Dekormaterial-Montagestation 12 neben der Freihaltung von Produktionsfläche auch dem Aspekt der Arbeitssicherheit und der Unfallvorbeugung.
Während die Einlegeseite 6 des Greifers 5 in der Dekormaterial-Montagestation 12 erneut mit Dekormaterial 14 bestückt werden kann, fährt das Kunststoffspritzgusswerkzeug zusammen, um das eingelegte Dekormaterial 14 zu einen Innenausstattungsteil zu hinterspritzen.

Claims

Beschickungs- und Entnahmevorrichtung zur Herstellung von dekorbeschichteten Kunststoffverbundbauteilen im Kunststoffspritzgussverfahren mit einem Kunststoffspritzgusswerkzeug, welches im geöffneten Zustand mit einer Beschickungs- und Entnahmevorrichtung befahrbar ist und in der Teilungsebene der Auswerferseite, außerhalb der Werkzeugform, Dekormaterial-Fixierelemente aufweist dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierelemente des verwendeten Kunststoffspritzgusswerkzeuges in der Teilungsebene der Auswerferseite (1) als Aufnahmedorne (2) mit einem Durchmesser von 10 bis 20 mm ausgebildet und adäquat zu diesen in der Teilungsebene der Düsenseite (3) Aufnahmebohrungen (4) angeordnet sind, dass die Beschickungs- und Entnahmevorrichtung aus einem an der Fördereinrichtung eines horizontal und vertikal arbeitenden Linearroboters montierten Greifer (5) besteht, dessen Einlegeseite (6) sowie die Entnahmeseite (7) von den Außenseiten zweier zueinander parallel beabstandeten Funktionshaltern (8) gebildet werden, dass der in das geöffnete Kunststoffspritzgusswerkzeug eingefahrene Greifer (5) an seiner Einlegeseite adäquat zu den Aufnahmedornen (2) der Auswerferseite (1) des Kunststoffspritzgusswerkzeuges Führungszylinder (9) aufweist, in deren Kaliber Montagedorne (10) analog der Durchmesser der Aufnahmedorne (2) pneumatisch für die manuelle Montage des Dekormaterials (14) positionierbar angeordnet sind, dass die Aufnahmedorne (2) und die Montagedorne (10) zueinander eine formschlüssige Verbindungen aufweisen, dass an der Entnahmeseite (7) des Greifers (5) mindestens ein bekannter einfachwirkender Greiffinger (11) mit feststehenden Gegenhalter in der Nähe der Werkzeugformbegrenzung angeordnet ist und dass der, an die Fördereinrichtung des Linearroboters montierte Greifer (5) im Gesamtfertigungszyklus eine dem Arbeitsschutz entsprechende manuelle Dekormaterial-Montagestation (12) und eine automatische Beschickungs- und Entnahmestation (13) bildet.
Beschickungs- und Entnahmevorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zur formschlüssigen Verbindung der Montagedorn (10) eine kegelförmige Spitze und der Aufnahmedorn (2) eine adäquate kegelförmige Bohrung aufweist.
Beschickungs- und Entnahmevorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zur formschlüssigen Verbindung der Montagedorn (10) eine kegelstumpfförmige Spitze und der Aufnahmedorn (2) eine adäquate kegelförmige Bohrung aufweist.