DE202004011249U1

DE202004011249U1 - Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen

Info

Publication number: DE202004011249U1
Application number: DE200420011249
Authority: DE
Original assignee: Rehau AG and Co
Current assignee: Rehau Automotive SE and Co KG
Priority date: 2004-07-17
Filing date: 2004-07-17
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2014-07-18

Abstract

Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen mit
– einer Einrichtung (1) zum Warmformen,
– einer Zentriereinrichtung (2), die der Einrichtung (1) zum Warmformen nachgeordnet ist,
– wenigstens einem Frästisch (3), der der Zentriereinrichtung (2) nachgeordnet und von der Einrichtung (1) zum Warmformen beabstandet ist, und
– wenigstens einem Fräsroboter (4), der dem Frästisch (3) zugeordnet ist,
wobei die Einrichtung (1) zum Warmformen und der wenigstens eine Frästisch (3) durch eine Transporteinrichtung (5) verbunden sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen.
Üblicherweise wird bei der Herstellung von Formteilen, insbesondere aus Polymermaterial, ein Formteil-Rohling durch Tiefziehen gefertigt, der durch Fräsen in seine endgültige Form gebracht wird. Zum Tiefziehen werden Thermoform-Maschinen verwendet, die mit Plattenautomaten verbunden sind, die kalte Polymerplatten in die Thermoform-Maschinen eintragen. Nach dem Formprozess werden die vollausgeformten Formteil-Rohlinge aus dem Formbereich austransportiert. Dies erfolgt meist mit pneumatischen Schiebern, die die Formteil-Rohlinge auf einen Ablagetisch befördern. Von diesem Ablagetisch werden die Formteil-Rohlinge durch das Bedienpersonal dem nächsten Fertigungsschritt zugeführt. Hierzu kann eine fünfachsige CNC-Fräsmaschine verwendet werden, die die Randabschnitte der Formteil-Rohlinge konturgerecht abtrennt. Die fertiggestellten Formteile sowie die angefallenen Abfallteile werden der CNC-Fräsmaschine nach dem Fräsprozess entnommen.
Diese bekannte Technik hat den Nachteil, dass Bedienpersonal erforderlich ist, um die Formteil-Rohlinge dem nächsten Bearbeitungsschritt, d.h. dem Fräsprozess zuzuführen. Ferner kann die CNC-Fräsmaschine nur mit kalten Formteil-Rohlingen beschickt werden, da der Schrumpfprozess erst ca. einen Tag nach der Entformung weitgehend abgeschlossen ist. Würden die warmen Formteil-Rohlinge in die Fräsmaschine eingelegt und bearbeitet werden, würde dies zu differierenden Außenabmessungen der Formteile führen, da eine konstante Zeit zwischen dem Formprozess und Fräsprozess in der Praxis nicht eingehalten werden kann. Aus diesem Grunde werden die Formteil-Rohlinge in einem Zwischenlager aufbewahrt, wodurch die Prozesskosten steigen.
Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Technik besteht darin, dass die zum Beschicken der Thermoformmaschinen verwendete Plattenautomaten lange Beschickungszeiten aufweisen, während denen der Fertigungsprozess unterbrochen werden muss. Außerdem erfordern die Plattenautomaten enge Plattenteller-Toleranzen, um eine Handhabung durch den Plattenautomaten zu ermöglichen.
Ein weiterer Nachteil sind die hohen Anschaffungskosten der CNC-Fräsmaschine.
Bei auf den Markt gebrachten Systemeinheiten wird das Thermoformen und Fräsen in einer Maschine zusammengefasst. Diese Systemeinheit umfasst eine Vakuumformmaschine, eine Beschickungseinrichtung und eine CNC-Einrichtung. Der Vorteil dieser Maschine besteht insbesondere darin, dass die Zwischenlagerung zwischen der Vakuumformmaschine und der CNC-Maschine entfällt.
Diese nach dem Stand der Technik bekannten Maschinen haben allerdings den Nachteil, dass die Leistung der Thermoformeinheit nur in wenigen Fällen mit der möglichen Fräsleistung der CNC-Einheiten synchronisiert werden kann. Darüber hinaus beinhaltet die Komplettmaschine teure Bestandteile aus speziell konstruierten CNC-Maschinenkomponenten, wozu neben dem Transportsystem insbesondere CNC-Fräseinheiten zählen. Diese Maschine ist deshalb nur in bestimmten Fällen wirtschaftlich einsetzbar. Insbesondere ist diese Maschine nur für Großteile mit einfacher Randbeschnitt-Geometrie sinnvoll. Ein weiterer Nachteil der Maschine ist das hohe Risiko für den Staub- und Späneeintritt vom Fräsbereich in den Thermoformbereich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die bei niedrigen Fertigungskosten die Herstellung von Formteilen, insbesondere aus Kunststoff, mit guter Teilequalität ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung bringt den Vorteil, dass die Fertigungskosten im Vergleich zu bekannten Tiefziehverfahren gering sind. Außerdem ist keine Entwicklung spezieller Steuerungen erforderlich, da die Standardsteuerungen mit der handelsüblichen Standardsoftware der Einzelgeräte verwendet werden können.
Ferner können marktübliche Standardkomponenten, beispielsweise vollautomatische Thermoformmaschinen, übliche Transportmaschinenelemente einschließlich Steuerung, standardmäßige Knickarm-Roboter, Transportbänder und Krümler in der Erfindung verwendet werden. Auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung können ohne weiteres größere Teile mit Abmessungen > 750 mm in jeder Richtung gefertigt werden. Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine CNC-Fräsmaschinen erforderlich sind, sinken die Investitions- und Fertigungskosten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch eine hohe Prozesssicherheit und eine hohe Reproduzierbarkeit aus. Außerdem entfällt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Zwischenlagerung zwischen der Thermoform-Maschine und der CNC-Maschine, so dass die Lagergröße und der Logistikaufwand reduziert werden können und keine innerbetrieblichen Zwischenverpackungen erforderlich sind. Aufgrund der durch die Erfindung erzielbaren Automatisierung wird eine verbesserte Konstanz der Teilequalität erreicht. Dabei sind alle Einstellwerte archivierbar und reproduzierbar. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich ferner durch eine sehr hohe Leistung aus und gestattet eine vollautomatische Produktion, wobei die Formteile inline komplett gefräst werden können.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die räumliche Distanz zwischen dem Fräsbereich und dem Thermoformbereich ein Einbringen von Frässpänen in den Thermoformbereich verringert wird. Durch die flexible Anzahl der Fräsroboter kann die erforderliche Fräsleistung mit der Kapazität der Einrichtung zum Warmformen synchronisiert werden. Durch die Verwendung von Standardelementen und die damit einhergehende einfache Austauschmöglichkeit wird eine hohe Verfügbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gewährleistet. Überdies sind alle Streckenkomponenten gut zugänglich.
Von besonderer Bedeutung ist bei der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit, insbesondere unterschiedliche Formteilgeometrien, die in der Thermoformmaschine geformt werden, zeitgleich zu bearbeiten. Hierzu sind jeweils formangepasste Aufnahmen den Frästischen zugeordnet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist hierdurch besonders flexibel einsetzbar.
Vorzugsweise umfasst die Einrichtung zum Warmformen eine Thermoform-Maschine, insbesondere mit automatischer Zuführung und automatischem Austrag.
Eine solche Thermoform-Maschine eignet sich besonders gut für die Automatisierung der Vorrichtung.
Die Zentriereinrichtung kann wenigstens eine Zentriereinheit zur formangepassten Zentrierung von geformten Rohlingen aus der Einrichtung zum Warmformen umfassen.
Weiterhin kann der Frästisch eine Werkstückaufnahme mit einer Vakuumhalterung aufweisen. Ein solcher Frästisch ermöglicht eine sichere und präzise Fixierung des Formteil-Rohlings bei der Bearbeitung mit dem Fräsroboter.
Der Fräsroboter kann einen Knickarm-Roboter mit einem Fräserantrieb umfassen, wodurch eine flexible Bearbeitung von Formteil-Rohlingen mit unterschiedlichen Konturen ermöglicht wird.
Vorzugsweise umfasst die Transporteinrichtung ein CNC-Transportsystem mit einer linearen Horizontalachse, auf der wenigstens ein, vorzugsweise zwei, Läufer mit je einer linearen Vertikalachse verfahrbar angeordnet sind. Mit einem solchen CNC-Transportsystem lässt sich besonders gut der automatische Transport der Teile zwischen der Einrichtung zum Warmformen, der Zentriereinrichtung und dem Frästisch verwirklichen.
Die Vorrichtung kann ferner einen Krümler zum Zerkleinern von Restabschnitten umfassen, der dem Frästisch nachgeordnet ist. Mit diesem Krümler können beim Fräsen anfallende Abfallteile zerkleinert und dem Fertigungsprozess erneut zugeführt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung mit weiteren Einzelheiten beispielsweise und anhand der beigefügten schematischen Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigt: die 1 eine Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die 1 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen, insbesondere eine vollautomatische Thermoformstrecke nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Auf dieser Vorrichtung können beispielsweise Kunststoffformteile für die Automobilindustrie hergestellt werden. Die Vorrichtung umfasste eine Einrichtung 1 zum Warmformen (Tiefziehen) von Formteil-Rohlingen aus Kunststoffplatten.
Für diese Einrichtung 1 zum Warmformen kann eine automatische Thermoform-Maschine mit automatischer Plattenzuführung in den Thermoformbereich und automatischem Austrag der geformten Rohlinge verwendet werden. Der Einrichtung 1 zum Warmformen sind Zentriereinheiten nachgeordnet, um die aus dem Thermoformbereich austransportierten, geformten Rohlinge in eine reproduzierbare Position zu bringen.
Wie in der einzigen Figur dargestellt, ist der Zentriereinrichtung 2 wenigstens ein Frästisch 3 nachgeordnet, der von der Einrichtung 1 zum Warmformen beabstandet ist. Der in der 1 gezeigte Abstand ist beispielhaft zu verstehen. Der wenigstens eine Frästisch 3 kann auch näher oder weiter entfernt von der Einrichtung 1 zum Warmformen angeordnet sein. Überdies können mehr als ein Frästisch 3, im vorliegenden Beispiel zwei Frästische 3, aber auch drei oder auch vier Frästische, je nach der Kapazität der Einrichtung 1 zum Warmformen vorgesehen sein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im Hinblick auf die Fräskapazität beliebig erweiterbar. Durch die Beabstandung der Frästische 3 von der Einrichtung 1 zum Warmformen wird wirkungsvoll verhindert, dass Frässpäne in den Thermoformbereich eindringen.
Überdies ist jedem Frästisch 3 wenigstens ein Fräsroboter 4 zugeordnet. Im vorliegenden Beispiel sind jedem Frästisch 3 zwei Fräsroboter 4 zugeordnet. Für die Fräsroboter 4 können herkömmliche Standard-Knickarm-Roboter verwendet werden, die um die jeweiligen Frästische 3 positioniert sind.
Die einzelnen Anlagekomponenten, insbesondere die Einrichtung 1 zum Warmformen und die Frästische 3, sind durch eine Transporteinrichtung 5 verbunden. Die Transporteinrichtung 5 umfasst ein übliches CNC-Transportsystem mit einer linearen Horizontalachse 6, auf der beispielsweise zwei Läufer 7 verfahrbar angeordnet sind. Die beiden Läufer 7 weisen jeweils eine vertikale Linearachse 8 auf, an der zugehörige Greiferelemente angeordnet sind. Eine andere Anzahl von Läufern 7, beispielsweise nur ein Läufer 7 oder drei oder mehr Läufer 7, ist möglich.
Die im Verfahrbereich des Transportsystems freistehend angeordneten Frästische 3 verfügen über eine Vakuumhalterung, bei der die zu bearbeitenden Formteil-Rohlinge an die jeweiligen Frästische 3 durch Anlegen eines Vakuums angesaugt werden. Überdies ist an jeden Frästisch 3 eine Späneabsaugung angeschlossen.
Zur Ablage der fertig bearbeiteten Formteile ist ein Tisch 10 im Verfahrbereich der Transporteinrichtung 5 vorgesehen. Ferner ist ein Transportband 11 zum Abtransport der Restabschnitte aus dem Fräsprozess im Anschluss an die Transporteinrichtung 5 vorgesehen. Das Transportband 11 mündet in einen Krümler 9 zum Zerkleinern der Restabschnitte. Anstelle des Ablagetisches 10 kann ein weiteres Transportband zum Abtransport der fertig bearbeiteten Formteile vorgesehen sein. Die in der einzigen Figur gezeigte Thermoformstrecke kann von einer Schutzumhausung umgeben sein.
Zur Herstellung von Formteilen wird die vorstehend beschriebene Vorrichtung wie folgt betrieben.
Die Einrichtung 1 zum Warmformen, d.h. die vollautomatische Thermoform-Maschine mit angebautem Plattenbeschickungsgerät, trägt fertig geformte Formteil-Rohlinge so aus, dass sie mittels einer formangepassten Zentrierung reproduzierbar genau an einer definierten Stelle abgelegt werden. Die Transporteinrichtung, die mit einer CNC-Steuerung ausgerüstet ist, übernimmt mit den an einem der Läufer 7 vorgesehenen Greifern ein oder mehrere Formteil-Rohlinge und transportiert diese auf jeweils eine (nicht gezeigte) Fräsaufnahme, die auf einem der Frästische 3 platziert ist. Dort werden die Formteil-Rohlinge durch Anlegen eines Vakuums angesaugt und gehalten. Die um die Frästische 3 angeordneten Fräsroboter 4 weisen jeweils einen an der sechsten Achse befestigten Fräserantrieb auf und schneiden zeitgleich entsprechend einer vorprogrammierten Kontur die Formteile aus den jeweiligen Formteil-Rohlingen aus. Die Anzahl der Fräsroboter 4 wird durch die erzielbare Zykluszeit des Fräsarbeitsganges und des Thermoformens bestimmt.
Mit dem Ende des Fräsarbeitsganges übernimmt die Transporteinrichtung 5 sowohl die fertig beschnittenen Formteile als auch die Restabschnitte und transportiert die Formteile auf ein nicht gezeigtes pufferndes Transportband. Die Restabschnitte werden auf das Transportband 11 befördert, das in den Aufgabeschacht des Krümlers 9 mündet. Dort werden aus den Restabschnitten Korngrößen erzeugt, die als Rücklaufmaterial zur Herstellung neuer Platten verwendet werden können.
Zeitgleich zum Fräsprozess arbeitet die Einrichtung 1 zum Warmformen am nächsten Zyklus zur Herstellung der Formteil-Rohlinge.

Claims

Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen mit – einer Einrichtung (1) zum Warmformen, – einer Zentriereinrichtung (2), die der Einrichtung (1) zum Warmformen nachgeordnet ist, – wenigstens einem Frästisch (3), der der Zentriereinrichtung (2) nachgeordnet und von der Einrichtung (1) zum Warmformen beabstandet ist, und – wenigstens einem Fräsroboter (4), der dem Frästisch (3) zugeordnet ist, wobei die Einrichtung (1) zum Warmformen und der wenigstens eine Frästisch (3) durch eine Transporteinrichtung (5) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (1) zum Warmformen eine Thermoform-Maschine, insbesondere mit automatischer Zuführung und automatischem Austrag umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriereinrichtung (2) wenigstens eine Zentriereinheit zur formangepassten Zentrierung von geformten Rohlingen aus der Einrichtung (1) zum Warmformen umfasst.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Frästisch (3) eine Werkstückaufnahme mit einer Vakuumhalterung aufweist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Fräsroboter (4) einen Knickarm-Roboter mit einem Fräserantrieb umfasst.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (5) ein CNC-Transportsystem mit einer linearen Horizontalachse (6) umfasst, auf der wenigstens ein, vorzugsweise zwei Läufer (7) mit je einer linearen Vertikalachse (8) verfahrbar angeordnet sind.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Krümler (9) zum Zerkleinern von Restabschnitten dem wenigstens einen Frästisch (3) nachgeordnet ist.