DE202004011250U1

DE202004011250U1 - Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen

Info

Publication number: DE202004011250U1
Application number: DE200420011250
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),
– einem Frästisch (3) und
– einem Fräs- und Greifroboter (4),
wobei die Einrichtung (1) zum Warmformen, die Zentriereinrichtung (2) und der Frästisch (3) vom Fräs- und Greifroboter (4) anfahrbar 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 Form- 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 der bekannten Technik besteht darin, dass die zum Beschicken der Thermoformmaschinen verwendeten Plattenautomaten lange Beschickungszeiten aufweisen, in denen der Fertigungsprozess unterbrochen werden muss. Außerdem erfordern die Plattenautomaten enge Plattentoleranzen, um eine Handhabung durch den Plattenautomaten zu ermöglichen.

Ein weiterer Nachteil sind die hohen Anschaffungskosten der CNC-Fräsmaschine.

Bei auf dem Markt erhältlichen 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 darin, dass die Zwischenlagerung zwischen der Vakuumformmaschine und der CNC-Maschine entfällt.

Diese aus 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 hat den Vorteil, dass Formteile, insbesondere Kunststoffformteile, mit geringen Fertigungskosten hergestellt werden können. Aufgrund der Möglichkeit, marktübliche Standardkomponenten, beispielsweise herkömmliche Einplatz-Thermoform-Maschinen, zu verwenden, sind keine Sondermaschinen erforderlich.

Überdies kann auf die mit den Standardkomponenten gelieferte Steuerungssoftware zurückgegriffen werden, so dass keine besonderen Steuerungsprogramme erforderlich sind. Der Steuerungsaufwand ist insgesamt gering. Ebenso ist der Umrüstaufwand bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gering. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat ferner den Vorteil, dass weder eine Platten-Beschickungsmaschine noch eine CNC-Fräsmaschine erforderlich sind. Weitere Vorteile bestehen darin, dass die Erfindung einen geringen Platzbedarf hat. Überdies ist nur ein Greifer erforderlich. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist leicht zu bedienen und erfordert einen nur geringen Schulungsaufwand. Dabei gewährleistet die erfindungsgemäße Vorrichtung eine hohe Prozesssicherheit. Da bei der Erfindung die Zwischenlagerung der Formteil-Rohlinge zwischen der Thermoform-Maschine und der CNC-Maschine entfällt, können die Lagergröße und der Logistikaufwand reduziert werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders gut zur Automatisierung, wodurch eine verbesserte Konstanz der Teilequalität erzielt wird. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lässt sich ein hoher Wirkungsgrad bei geringem maschinellen Aufwand erreichen. Die einzelnen Anlagekomponenten unterliegen nur geringem Verschleiß und verursachen deshalb vergleichsweise wenig Wartungskosten.

Besonders vorteilhaft ist bei der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit, während des Betriebes Platten ohne Unterbrechung des Prozesses einem Plattenstapel zuzuführen.

Vorzugsweise umfasst die Einrichtung zum Warmformen eine Einplatz-Thermoform-Maschine, insbesondere mit Ausschiebezylinder. Eine solche Einplatz-Thermoform-Maschine lässt sich besonders gut in den Produktionsablauf integrieren.

Die Platten-Zentriereinrichtung kann eine schräge Zentrierplatte mit einem Zentrieranschlag umfassen. Eine solche Zentriereinrichtung erlaubt auf einfache und wirkungsvolle Weise eine exakte Zentrierung der zu bearbeitenden Teile.

Der Frästisch kann eine Werkstückaufnahme mit einer Vakuumhalterung aufweisen, wodurch vorteilhafterweise eine präzise und sichere Fixierung der Werkstücke beim Fräsen erreicht wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Fräs- und Greifroboter einen Kombinationsaufsatz mit einem Fräser und einem Greifer auf, wodurch eine Platz sparende Implementierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht wird.

Die Einrichtung zum Warmformen, die Platten-Zentriereinrichtung und der Frästisch können in etwa dem gleichen Abstand zum Fräs- und Greifroboter angeordnet sein. Dadurch wird erreicht, dass die einzelnen Anlagekomponenten schnell und einfach vom Fräs- und Greifroboter bedient bzw. beschickt werden können.

Ferner können die Einrichtung zum Warmformen, die Zentriereinrichtung, der Frästisch und der Fräs- und Greifroboter in einer Zelle mit einem Schutzgehäuse angeordnet sein. Dadurch wird die Anlagensicherheit zum Schutz des Bedienpersonals verbessert. Außerdem wird durch das Schutzgehäuse verhindert, dass Schmutz in den Arbeitsbereich gelangt.

In der Zelle können Transportbänder für den Transport von fertigen Formteilen und Reststücken aus der Zelle vorgesehen sein. Außerdem kann in der Zelle ein von außerhalb der Zelle zugänglicher Plattenstapel vorgesehen sein. Dadurch wird jeweils der Automatisierungsgrad der Vorrichtung erhöht.

Im Folgenden wird die Erfindung mit weiteren Einzelheiten beispielsweise und anhand der beigefügten Zeichnung erläutert.
Dabei zeigt die 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die 1 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, die hauptsächlich aber nicht ausschließlich , bei der Herstellung von Kunststoffteilen, beispielsweise für die Automobilindustrie, zum Einsatz kommt. Die einzelnen Anlagekomponenten sind in einer Zelle 9 angeordnet, die die Komponenten mit einem Schutzgehäuse umgibt. Im mittleren Bereich der Zelle 9 ist ein Fräs- und Greifroboter 4 positioniert, der als üblicher Knick-Arm-Roboter ausgeführt sein kann. Der Fräs- und Greifroboter 4 trägt einen Kombinationsaufsatz 8 mit einem Fräser und einem Greifer. Die Verwendung anderer Aufsätze, die die Greif- und Fräsfunktion erfüllen, ist möglich.
Um den Fräs- und Greifroboter 4 sind die übrigen Anlagekomponenten so angeordnet, dass diese Komponenten vom Fräs- und Greifroboter anfahrbar und somit bedienbar bzw. beschickbar sind.
Die Vorrichtung umfasst eine Einrichtung 1 zum Warmformen, die als Einplatz-Thermoform-Maschine mit einem Ausschiebezylinder ausgeführt ist. Die Vorrichtung umfasst ferner einen Frästisch 3, der eine Teileaufnahme 7 umfasst, die artikelspezifisch angepasst ist. Zur Fixierung der auf dem Frästisch 3 zu bearbeitenden Werkstücke weist dieser eine Vakuumhalterung auf, die die Werkstücke beim Fräsen durch Anlegen eines Vakuums an den Tisch 3 ansaugt und dadurch hält. Ferner sind zwei Transportbänder 10 vorgesehen, die etwas über das Schutzgehäuse der Zelle 9 hinausragen und somit mit der Umgebung der Zelle 9 in Verbindung stehen. Des Weiteren ist eine Zentriereinrichtung 2 vorgesehen, die eine schräge Zentrierplatte 5 mit einem Zentrieranschlag 6 umfasst. Dabei ist der Zentrieranschlag 6 als zwei Zentrierleisten ausgeführt, die die tiefer gelegenen Kanten der schrägen Zentrierplatte 5 begrenzen. Ferner ist ein Plattenstapel 11 vorgesehen, der durch eine im Schutzgehäuse der Zelle 9 ausgebildete Öffnung von außen zugänglich ist.
Die Einrichtung 1 zum Warmformen, der Frästisch 3, die Zentriereinrichtung 2 und der Plattenstapel 11 sind so in der Zelle 9 angeordnet, dass der Fräs- und Greifroboter 4 in der Mitte zwischen diesen Komponenten positioniert ist. Dabei kann der Fräs- und Greifroboter mit in etwa gleichem Abstand zu den einzelnen Komponenten angeordnet sein. Die Transportbänder 10 sind neben dem Frästisch 3 platziert, so dass die fertigen Formteile und die Reststücke schnell aus der Zelle 9 austransportiert werden können.
Die in der einzigen Figur gezeigte Vorrichtung wird wie folgt betrieben:
Der Fräs- und Greifroboter 4 nimmt vom Plattenstapel 11 eine Platte auf und legt diese auf der frei im Raum stehenden, schrägen Zentrierplatte 5 so ab, dass die vom Fräs- und Greifroboter 4 freigelassene Platte auf den Zentrieranschlag 6 rutscht und sich durch ihr Eigengewicht optimal selbst zentriert. Anschließend nimmt der Fräs- und Greifroboter 4 die Platte wieder auf und legt sie hochpräzise in den Formbereich der Einrichtung 1 zum Warmformen, d.h. in die Einplatz-Thermoform-Maschine. In der Einplatz-Thermoform-Maschine wird durch Tiefziehen der Formteil-Rohling gebildet, der nach dem Arbeitsgang aus dem Formbereich auf einen Ablagetisch 12 mittels eines Ausschiebezylinders ausgeschoben wird.
Der Fräs- und Greifroboter 4 nimmt den Formteil-Rohling vom Ablagetisch 12 auf und platziert diesen auf dem Frästisch 3, wobei der Formteil-Rohling auf der Werkstückaufnahme 7 abgelegt wird. Dort wird der Formteil-Rohling durch Anlegen eines Vakuums an den Frästisch 3 angesaugt und fixiert. Der Fräs- und Greifroboter 4 arbeitet nun mit dem Fräser des Kombinationsaufsatzes 8 und schneidet entsprechend einer programmierten Kontur das Formteil aus. Daraufhin transportiert der Fräs- und Greifroboter 4 mit dem Greifer des Kombinationsaufsatzes 8 sämtliche fertigen Formteile und die beim Fräsen angefallenen Abfallteile vom Frästisch 3 auf die Transportbänder 10, wobei die fertigen Formteile und die Abfallteile getrennt auf den entsprechenden Transportbändern 10 abgelegt werden.
Daraufhin wird ein neuer Fertigungszyklus begonnen, indem der Fräs- und Greifroboter 4 zum Plattenstapel 11 fährt und von dort die nächste Platte aufnimmt.

Claims

Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen mit – einer Einrichtung (1) zum Warmformen, – einer Zentriereinrichtung (2), – einem Frästisch (3) und – einem Fräs- und Greifroboter (4), wobei die Einrichtung (1) zum Warmformen, die Zentriereinrichtung (2) und der Frästisch (3) vom Fräs- und Greifroboter (4) anfahrbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (1) zum Warmformen eine Einzelplatz-Thermoform-Maschine, insbesondere mit Ausschiebezylinder, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriereinrichtung (2) eine schräge Zentrierplatte (5) mit einem Zentrieranschlag (6) umfasst.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Frästisch (3) eine Werkstückaufnahme (7) mit einer Vakuumhalterung aufweist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräs- und Greifroboter (4) einen Kombinationsaufsatz (8) mit einem Fräser und einem Greifer aufweist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (1) zum Warmformen die Zentriereinrichtung (2) und der Frästisch (3) in etwa im gleichem Abstand zum Fräs- und Greifroboter (4) angeordnet sind.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (1) zum Warmformen, die Zentriereinrichtung (2), der Frästisch (3) und der Fräs- und Greifroboter (4) in einer Zelle (9) mit einem Schutzgehäuse angeordnet sind.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zelle (9) Transportbänder (10) für den Transport von fertigen Formteilen und Reststücken aus der Zelle (9) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zelle (9) ein von außerhalb der Zelle (9) zugänglicher Plattenstapel (11) vorgesehen ist.