IT202100028037A1 - Stazione di co-stampaggio robotizzata modulare - Google Patents
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Description
Descrizione dell?Invenzione Industriale avente per titolo:
?Stazione di co-stampaggio robotizzata modulare?
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad una stazione di co-stampaggio robotizzata modulare, in accordo con il preambolo della rivendicazione 1. In particolare, viene illustrata una stazione di costampaggio robotizzata modulare, compatta e automatizzata, in grado di produrre semilavorati di dimensioni variabili, effettuando su essi vari tipi di assemblaggi e lavorazioni.
Il processo di co-stampaggio plastica o costampaggio plastica ad iniezione ? quella lavorazione meccanica atta ad ottenere un prodotto finito costituito da diversi materiali plastici "fusi" con materiali inglobati o con metalli.
Questa tecnologia trova applicazione nella realizzazione di pezzi in polimero (comunemente definito plastica) con alcune caratteristiche strutturali ed elettriche che la plastica non pu? garantire. Il processo si avvale dell'utilizzo di presse ad alta efficienza meccanica e micrometrica necessarie per effettuare il co-stampaggio metalloplastica: ? quindi possibile inglobare in un solido plastico qualsiasi tipo di metallo utilizzabile per diverse applicazioni.
L?utilizzo di questo processo di stampaggio unisce le versatili forme e la leggerezza della plastica alle capacit? solide del metallo. Il ruolo del metallo ?, a seconda dei casi, ad esempio, quello di strutturare l?oggetto, mantenendone la leggerezza e la forma o, nel caso di particolari in rame, bronzo o ottone, migliorarne le caratteristiche elettriche; il risultato ? una lavorazione veloce, che abbatte i costi di produzione e ottimizza i tempi di realizzazione, in modo da rispettare sempre le esigenze espresse dalla clientela.
Sono noti nella tecnica molteplici sistemi di co-stampaggio, come ad esempio il documento US7854876 inerente ad un sistema di stampi per preforme modulari che consente capacit? di produzione flessibili, a basso costo, ad alto volume e altamente adattabili (in grado di produrre una variet? di dimensioni, forme e volumi, simultaneamente o in sequenza), oppure il documento JP2021045876, inerente ad un metodo per visualizzare un prodotto stampato del sistema di stampaggio a iniezione mediante il quale si possono facilmente ottenere informazioni su un prodotto stampato, come ad esempio eventuali difetti di fabbricazione, oppure il documento US6613262 inerente ad una macchina per lo stampaggio costituita da una base, un supporto fisso della piastra montato in modo mobile rispetto alla base, e delle piastre mobili, e ancora il documento US5075051 inerente ad un apparato di stampaggio che utilizza pi? stampi in successione attraverso una fase di innalzamento della temperatura, una fase di stampaggio ad iniezione, una fase di raffreddamento pressurizzato e una fase di rimozione dell'articolo stampato.
Lo svantaggio principale dell?arte nota riguarda sistemi di co-stampaggio nei quali l?intercambiabilit? riguarda soltanto parti dello stampo di iniezione della materia plastica, (non vi ? una vera e propria stazione di stampaggio che contiene le zone di scelta dello stampo, di stampaggio, di effettuazione di assemblaggi e lavorazioni varie e di controllo qualit?,) e in alcuni casi, pur essendo un sistema modulare, esso lo ? solamente per due tipologie di stampi, senza la possibilit? di poter variare la tipologia dei pezzi prodotti in base alle dimensioni.
Scopo della presente invenzione ? risolvere i suddetti problemi della tecnica anteriore mediante una stazione di co-stampaggio robotizzata modulare, in grado di fornire un ventaglio di semilavorati variabili dal punto di vista della dimensione su cui possono essere effettuate ulteriori operazioni di assemblaggio e lavorazione dei prodotti costampati.
Un ulteriore scopo dell?invenzione ? quello di fornire una stazione come sopra descritta, dotata di un sistema di controllo qualit? integrato nella stazione produttiva.
I suddetti ed altri scopi e vantaggi dell?invenzione, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti con una stazione di co-stampaggio robotizzata modulare come quella descritto nella rivendicazione 1. Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano l?oggetto delle rivendicazioni dipendenti.
Resta inteso che tutte le rivendicazioni allegate formano parte integrante della presente descrizione.
Risulter? immediatamente ovvio che si potranno apportare a quanto descritto, innumerevoli varianti e modifiche (per esempio relative a forma, dimensioni, disposizioni e parti con funzionalit? equivalenti) senza discostarsi dal campo di protezione dell'invenzione come appare dalle rivendicazioni allegate.
La presente invenzione verr? meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
- la FIG. 1 mostra la stazione di co-stampaggio robotizzata modulare (100) secondo la presente invenzione; e
- la Fig. 2 mostra la stazione di co-stampaggio robotizzata modulare (100) con la connessione dei moduli operativi e dei sistemi di controllo, secondo la presente invenzione.
La stazione di co-stampaggio robotizzata modulare (100) ? progettata per realizzare semilavorati e prodotti finiti mediante l?iniezione in stampo di materiale termoplastico che ingloba inserti metallici, tipicamente per la produzione di connettori elettrici, circuiti di potenza o componenti plastici di forma complessa con inserti metallici; essa ? divisa in tre aree principali costituite da una iniziale di preparazione e controllo degli inserti, una intermedia dove tramite una pressa e uno stampo viene iniettano il materiale termoplastico e infine una finale dedicata ad eventuali operazioni accessorie di assemblaggio e lavorazione, o ai collaudi di produzione di alti volumi di componenti.
La stazione di co-stampaggio robotizzata modulare (100) ? costituita da un dispositivo di connessione modulare (101), progettato per gestire differenti moduli (105) per la produzione e realizzazione di specifici componenti, una pressa d?iniezione verticale (102), necessaria per iniettare il materiale ad alta pressione in uno stampo, un sistema di movimentazione e controllo (103) progettato per la manipolazione dei componenti semilavorati e per il controllo della qualit? ed, in modo opzionale, almeno un sistema di preparazione finale (104), progettato per effettuare operazioni di pulizia ed imballo dei componenti prodotti.
Vantaggiosamente, come si evince dalle figure, un primo dispositivo di connessione modulare (101) ? connesso a monte alla pressa d?iniezione verticale (102), a sua volta connessa a valle al sistema di movimentazione e controllo (103) che porta ad una serie di secondi dispositivi di connessione modulare (101) atti a ricevere (come illustrato in Figura 2) moduli di assemblaggio / lavorazione e controllo (113).
Il primo dispositivo di connessione modulare (101) ? provvisto di un sistema di connessione (107) meccanico elettro-pneumatico e software completamente autonomo: tale sistema di connessione (107) ? atto a garantire una connessione standardizzata dei moduli (105) nel primo dispositivo di connessione modulare (101).
I moduli (105) della stazione di co-stampaggio robotizzata modulare (100) sono delle semi-macchine realizzate per eseguire operazioni specifiche nel processo produttivo della stazione di co-stampaggio robotizzata modulare (100), ovvero operazioni di lavorazione necessarie per la trasformazione del componente da produrre e operazioni di controllo per la verifica della qualit? dei componenti prodotti.
Attualmente, sono stati sviluppati i seguenti moduli, che sono ovviamente esemplificativi delle possibili operazioni di assemblaggio e lavorazione effettuabili dal sistema (100) inventivo:
- Modulo di piantaggio circuiti con controllo CN del rapporto forza/corsa
- Modulo pressa per la tranciatura di circuiti da bobina
- Modulo di asservimento e piantaggio boccole
- Modulo di separazione di piste elettriche
- Modulo di controllo di micro-perdite in pressione con elio.
I dispositivi di connessione modulare (101), connessi alla pressa d?iniezione verticale (102), sono provvisti di sistemi di riferimento meccanico (106) atti a garantire il corretto posizionamento<, >e la corretta precisione dei moduli (105) nel dispositivo di connessione modulare (101): tali sistemi di riferimento meccanico (106) sono necessari a garantire la ripetibilit? e la precisione del posizionamento dei moduli (105, 113) nel dispositivo di connessione modulare (101), come si evince dalla Figura 1.
Inoltre, i dispositivi di connessione modulare (101) sono provvisti di una connessione elettropneumatica mediante un insieme di attuatori (108) necessari per la connessione di linee di aria compressa, segnali elettrici di sicurezza (interlock), tensione elettrica e connessione ethernet dei moduli (105) nei dispositivi di connessione modulare (101), come si evince dalla Figura 1.
Vantaggiosamente, i dispositivi di connessione modulare (101) sono inoltre provvisti di un?interconnessione software mediante la quale i controllori logici programmabili (PLC) autonomi dei moduli (105) avviano una connessione di comunicazione mediante protocollo Ethernet con i controllori logici programmabili (PLC) dei dispositivi di connessione modulare (101), come si evince dalla Figura 1.
In aggiunta, il primo dispositivo di connessione modulare (101) ? provvisto di una tavola girevole di carico (110) necessaria per la manipolazione dei componenti semilavorati: tale tavola girevole di carico (110) ? connessa al primo dispositivo di connessione modulare (101), come si evince dalla Figura 1.
La stazione di co-stampaggio robotizzata modulare (100) comprende inoltre una pressa d?iniezione verticale (102) in grado di effettuare lavorazioni su materiali termoplastici mediante l?ausilio di inserti metallici: tale pressa d?iniezione verticale (102) ? provvista di dispositivi traslatori (109) necessari per la manipolazione dei componenti semilavorati, ed ? connessa al dispositivo di connessione modulare (101) ed al sistema di movimentazione e controllo (103), come si evince dalla Figura 1.
Vantaggiosamente, la stazione di costampaggio robotizzata modulare (100) ? provvista di un sistema di movimentazione e controllo (103), connesso alla pressa d?iniezione verticale (102) ed al sistema di preparazione finale (104), e costituito da una tavola girevole di carico (111) e da almeno due robot antropomorfi (112); la tavola girevole di carico (111) ed i robot antropomorfi (112) sono necessari per operazioni di movimentazione e per la manipolazione dei componenti semilavorati.
Inoltre, il sistema di movimentazione e controllo (103) ? connesso operativamente ad un insieme di moduli di assemblaggio/lavorazione e controllo (113) necessari per effettuare eventuali ulteriori operazioni di assemblaggio e/o lavorazione e per la verifica della qualit? dei componenti prodotti. I moduli di assemblaggio/lavorazione e controllo (113) sono connessi al sistema di movimentazione e controllo (103) mediante un sistema di connessione meccanico elettro-pneumatico e software completamente autonomo, come si evince dalla Figura 2.
La stazione di co-stampaggio robotizzata modulare (100) ? provvista, in modo opzionale, di almeno un sistema di preparazione finale (104), connesso al sistema di movimentazione e controllo (103), comprende un robot antropomorfo (114) necessario per le operazioni di pulizia ed imballo dei componenti prodotti, come si evince dalla Figura 2.
La modularit? della stazione di co-stampaggio robotizzata modulare (100) ? un aspetto innovativo anche nel relativo software: la stazione di costampaggio robotizzata modulare (100) ? gestita da una rete di PLC connessi con un protocollo di comunicazione Ethernet.
Ogni singolo modulo (105, 113) ? equipaggiato con un PLC autonomo in grado di connettersi con il PLC della parte fissa; poich? la programmazione specifica del modulo (105, 113) ? contenuta nello stesso, non ? necessario modificare la programmazione della parte fissa quando si connette il modulo (105, 113) stesso. In particolare, non ? necessario rivedere la programmazione base dell?isola anche quando si connette un modulo di nuova costruzione.
La programmazione ? fortemente orientata alla modularit? e ha come obiettivo ridurre al massimo i tempi di riconfigurazione della macchina da una produzione all?altra.
Riepilogando, la stazione di co-stampaggio robotizzata modulare (100) dell?invenzione comprende quindi:
- almeno un primo dispositivo di connessione modulare (101), progettato per essere connesso operativamente a e per gestire almeno un modulo (105) per la produzione e realizzazione di specifici componenti;
- una pressa d?iniezione verticale (102), necessaria per iniettare materiale ad alta pressione in uno stampo e connessa operativamente all?almeno un primo dispositivo di connessione modulare (101);
- un sistema di movimentazione e controllo (103) progettato per la manipolazione ed il controllo dei componenti semilavorati, connesso operativamente alla pressa d?iniezione verticale (102);
- almeno un secondo dispositivo di connessione modulare (101), progettato per essere connesso operativamente a e per gestire almeno un modulo (113) per effettuare eventuali operazioni di assemblaggio, lavorazione e controllo sui componenti; ed - opzionalmente, almeno un sistema di preparazione finale (104), connesso operativamente al sistema di movimentazione e controllo (103), e progettato per effettuare operazioni di pulizia ed imballo dei componenti prodotti.
Claims (11)
1. Stazione di co-stampaggio robotizzata modulare (100) comprendente:
- almeno un primo dispositivo di connessione modulare (101), progettato per essere connesso operativamente a e per gestire almeno un modulo (105) per la produzione e realizzazione di specifici componenti;
- una pressa d?iniezione verticale (102), necessaria per iniettare materiale ad alta pressione in uno stampo e connessa operativamente a detto almeno un primo dispositivo di connessione modulare (101);
- un sistema di movimentazione e controllo (103) progettato per la manipolazione ed il controllo dei componenti semilavorati, connesso operativamente a detta pressa d?iniezione verticale (102); ed
- almeno un secondo dispositivo di connessione modulare (101), progettato per essere connesso operativamente a e per gestire almeno un modulo (113) per effettuare eventuali operazioni di assemblaggio, lavorazione e controllo sui componenti.
2. Stazione di co-stampaggio robotizzata modulare (100) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere inoltre almeno un sistema di preparazione finale (104), connesso operativamente a detto sistema di movimentazione e controllo (103), e progettato per effettuare operazioni di pulizia ed imballo dei componenti prodotti.
3. Stazione di co-stampaggio robotizzata modulare (100) secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che detti dispositivi di connessione modulare (101) sono provvisti di un sistema di connessione (107) meccanico elettropneumatico e software completamente autonomo, detto sistema di connessione (107) atto a garantire una connessione standardizzata di detti moduli (105) in detti dispositivi di connessione modulare (101).
4. Stazione di co-stampaggio robotizzata modulare (100) secondo la rivendicazione 1, 2 o 3, caratterizzata dal fatto che detti dispositivi di connessione modulare (101) sono provvisti di sistemi di riferimento meccanico (106) atti a garantire il corretto posizionamento di detti moduli (105, 113) in detti dispositivi di connessione modulare (101).
5. Stazione di co-stampaggio robotizzata modulare (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti dispositivi di connessione modulare (101) sono provvisti di una connessione elettro-pneumatica mediante un insieme di attuatori (108) necessari per la connessione di linee di aria compressa, segnali elettrici di sicurezza (interlock), tensione elettrica e connessione Ethernet di detti moduli (105, 113) in detti dispositivi di connessione modulare (101).
6. Stazione di co-stampaggio robotizzata modulare (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detti dispositivi di connessione modulare (101) sono provvisti di un?interconnessione software mediante la quale controllori logici programmabili (PLC) autonomi di detti moduli (105, 113) avviano una connessione di comunicazione mediante protocollo Ethernet con controllori logici programmabili (PLC) di detti dispositivi di connessione modulare (101).
7. Stazione di co-stampaggio robotizzata modulare (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto primo dispositivo di connessione modulare (101) ? provvisto di una tavola girevole di carico (110) necessaria per la manipolazione dei componenti semilavorati.
8. Stazione di co-stampaggio robotizzata modulare (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta pressa d?iniezione verticale (102) ? progettata per effettuare lavorazioni su materiali termoplastici mediante l?ausilio di inserti metallici, detta pressa d?iniezione verticale (102) essendo provvista di dispositivi traslatori (109) necessari per la manipolazione dei componenti semilavorati.
9. Stazione di co-stampaggio robotizzata modulare (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto sistema di movimentazione e controllo (103) comprende una tavola girevole di carico (111) ed almeno due robot antropomorfi (112), detta tavola girevole di carico (111) e detti robot antropomorfi (112) essendo progettati per effettuare operazioni di movimentazione e per la manipolazione dei componenti semilavorati.
10. Stazione di co-stampaggio robotizzata modulare (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto sistema di movimentazione e controllo (103) ? connesso operativamente a detti moduli di assemblaggio/lavorazione e controllo (105, 113) mediante un sistema di connessione meccanico elettro-pneumatico e software completamente autonomo.
11. Stazione di co-stampaggio robotizzata modulare (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detto sistema di preparazione finale (104) comprende un robot antropomorfo (114) necessario per le operazioni di pulizia ed imballo dei componenti prodotti.
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