WO2020216613A1

WO2020216613A1 - BAUTEIL-HANDHABUNGSVORRICHTUNG ZUM BAUTEILHANDLING UND DAMIT AUSGERÜSTETE SPRITZGIEßMASCHINE

Info

Publication number: WO2020216613A1
Application number: PCT/EP2020/059925
Authority: WO
Inventors: Jürgen Schulze
Original assignee: Sumitomo (Shi) Demag Plastics Machinery Gmbh
Priority date: 2019-04-25
Filing date: 2020-04-07
Publication date: 2020-10-29
Also published as: DE102019205940A1; CN114364491A; CA3138003A1; JP2022530120A; EP3959041A1; US20220177237A1; MX2021012806A

Abstract

Eine Bauteil-Handhabungsvorrichtung zum Bauteilhandling bei Arbeits- oder Prozessmaschinen, insbesondere bei Spritzgießmaschinen, umfasst - eine außer- oder innerhalb des Handling-Raumes (HR) der Handhabungsvorrichtung verlaufende Basis-Linearachse (T¹), - eine translatorisch auf der Basis-Linearachse (T¹) verschiebbare Mehrachs-Anordnung (9) mit = einer orthogonal zur Basis-Linearachse (T¹) verlaufenden Haupt-Rotationsachse (R¹), = einer parallel dazu gerichteten, über einen ersten Roboterarm (11) an die Haupt-Rotationsachse (R1) angebundenen Neben-Rotationsachse (R²), die einen zweiten Roboterarm (12) schwenkbar über den Handling-Raum (HR) führt, und = einer am zweiten Roboterarm (12) exzentrisch zur Neben-Rotationsachse (R²) angebundene Vertikal-Linearachse (T²), sowie - eine an die Vertikal-Linearachse (T²) angebundene Greifvorrichtung (5) für ein zu handhabendes Bauteil (BT).

Description

Bauteil-Handhabungsvorrichtung zum Bauteilhandling und damit ausgerüstete Spritzgießmaschine

Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Pa tentanmeldung DE 10 2019 205 940.6 in Anspruch, deren Inhalt durch Be zugnahme hierin aufgenommen wird.

Die Erfindung betrifft eine Bauteil-Handhabung s Vorrichtung zum Bauteil handling bei Arbeits- oder Prozessmaschinen, wie beispielsweise bei Spritzgießmaschinen sowie eine damit ausgerüstete Spritzgießmaschine.

Die der Erfindung zugrunde liegende Problematik des Standes der Technik soll am Beispiel einer Spritzgießmaschine näher erläutert werden. So beru hen derzeit übliche Handhabungsvorrichtungen für die Bauteilentnahme bei Spritzgießmaschinen, wie sie derzeit auch von der Anmelderin einge setzt werden, in der Regel auf 4-achsigen Linear-Robotern, die drei transla torische und mindestens eine, aber auch bis zu drei rotatorische Achsen aufweisen. Eine derartige Handhabung s Vorrichtung, wie sie beispielsweise auch als Portalroboter zur Versorgung von Werkzeugmaschinen mit Werk zeugen und Werkstücken aus der DE 41 27 446 Al bekannt ist, ist in Fig. 8 in einem Anwendungsfall gezeigt, bei der die Handhabung s Vorrichtung 1‘ auf die feste Werkzeug- Aufspannplatte 2 einer Spritzgießmaschine aufge sattelt ist. Von dieser Spritzgießmaschine ist lediglich noch die bewegliche Aufspannplatte 3 der Schließeinheit ohne Kniehebel und von der Spritzein heit lediglich der Düsenanschluss 4 des Plastifizierzylinders gezeigt. Im Folgenden sollen sowohl bei der Beschreibung des Standes der Technik als auch der Erfindung die entsprechenden Achsen mit„T^x“ bzw.„R^x“ - T : translatorische Achse, R rotatorische Achse, x: Position der Achse in der kinematischen Kette - bezeichnet werden. Die vorstehend erläuterte 4- achsige Anordnung wird also beispielsweise bezeichnet mit den Achsen T¹T²T³R¹, wie sie in Fig. 6 eingezeichnet sind. Die translatorischen Achsen dienen der Lageänderang des Greifwerkzeuges 5‘ für das handhabende Bauteil BT im Raum, die rotatorische(n) Achse(n) R¹ dessen Orientie- rungsänderung, also beispielsweise zur Entnahme des aufrecht im offenen Spritzgießwerkzeug positionierten Bauteils BT und dessen Ablage auf ei nen horizontalen Träger 6‘. Diese Handhabung svorrichtungen sind über der Spritzgießmaschine aufgebaut und weisen einen kubischen Arbeitsraum auf

Der vorgenannte Typ von Handhabung s Vorrichtung weist verschiedene Nachteile auf So sind die drei translatorischen Achsen T ¹ T²T³ in der Regel als offene Führungen mit einer sogenannten Verlustschmierung ausgebil det, was ein hohes Risiko einer Kontamination des Werkzeuges oder der darin gefertigten Bauteile mit sich bringt. Dies trifft vor allem für die bei den zyklisch direkt über und/oder im Werkzeug- und Bauteilablage- Bereich befindlichen Achsen der Handhabung s Vorrichtung 1‘ zu. Für die Erreichung von mindestens fünf Freiheitsgraden dieser Handhabung svor richtungen sind zwei zusätzliche Rotationsachsen R' R² erforderlich, die am Ende der kinematischen Kette aus den drei linearen Achsen T¹T²T³, also an der dritten translatorischen Achse T³ angeordnet sind. Diese beiden Rotati onsachsen R³R² müssen also bei jeder Bewegung der dritten translatori schen Achse T³ im Erdschwerefeld mit bewegt werden, was zu einem ho hen Energieeinsatz mit einer entsprechend ungünstigen Energiebilanz führt.

Ferner führt die Anordnung der Rotationsachse(n) an der dritten Linearach se bei dieser zu einer erhöhten Schwingungsneigung aufgrund eines Pen- deleffekts, dem gegebenenfalls durch eine Nutzlastreduzierang an der drit ten translatorischen Achse entgegengewirkt werden muss.

Wenn bei einem solchen Linear-Roboter die zweite translatorische Achse T² als starrer, an der ersten translatorischen Achse T¹ verschiebbarer Aus leger 7‘konzipiert ist, an dem die dritte translatorische Achse T³ vertikal verfährt, so besteht insbesondere für in vertikaler Richtung lange Bauteile eine erhebliche Kollisionsgefahr mit diesem Ausleger 7‘ bei der Bautei lentnahme aus dem geöffneten Spritzgieß- Werkzeug. Eine solche Kollisi onssituation zwischen dem schraffiert dargestellten, lang gestreckten Bau teil BT mit diesem Ausleger 7‘ ist in Fig. 8 dargestellt.

Weiterhin bleibt der begrenzte kubische Roboter-Arbeitsraum dieser Handhabung s Vorrichtung 1‘ durch das Hinzufügen weiterer rotatorischer Freiheitsgrade unverändert, kann also dadurch nicht vergrößert werden, da sich durch diese rotatorischen Freiheitsgrade nur die Orientierung des Greifwerkzeuges ändert.

Bei einem weiteren Stand der Technik, wie er durch die offenkundige Vor benutzung der Firma Automations- und Qualitäts Systeme AG, Benderer- straße 33, 9494 Schaan, FF in Form der Handhabung s Vorrichtung„AQS-P 120 Dreharm-Roboter“ gegeben ist, wird eine kinematische Kette aus einer translatorischen Achse, einer daran drehbar angeordneten rotatorischen Achse, einer daran in orthogonaler Richtung zur ersten translatorischen Achse angeordneten zweiten translatorischen Achse sowie mindestens zwei weiteren rotatorischen Achsen an der zweiten translatorischen Achse ge bildet. In Kurzfassung ist diese Anordnung also anzugeben mit

T^T^R³. Hier ergeben sich ähnliche Nachteile wie bei der erstgenannten Anordnung T¹T²T³R¹. Der Ersatz der dortigen zweiten translatorischen Achse T² durch die beiden parallel angeordneten Drehachsen R¹ und R² vor und hinter der translatorischen Achse T² hat die Wirkung, dass durch die Anordnung der zweiten Drehachse R² an der vertikalen translatorischen Achse T² wiede rum vergleichsweise hohe Massen bewegt werden müssen, was sich nach teilig auf Schwingungs verhalten, Energiebilanz und Bauteil-Tragfähigkeit der Anordnung auswirkt. Darüber hinaus wird bei dieser Anordnung durch eine alleinige Rotation von R² nur eine Orientierangsänderang des Greif werkzeugs, aber keine Lageänderang im Raum bewirkt.

Weitere Handhabungsvorrichtungen insbesondere zur Verwendung mit einer Formgebungsmaschine sind in der DE 10 2014 014 265 Al bzw. US 2012/0294961 Al gezeigt. Bei diesen bekannten Vorrichtungen wird eine Achsenanordnung mit einer translatorischen, horizontalen Basisachse T¹, zwei parallel dazu gerichteten, rotatorischen Achsen R¹ und R² sowie einer translatorischen Vertikalachse T² eingesetzt. Bei der erstgenannten Druck schrift ist die Achsenreihenfolge T' R' R²T², bei der zweitgenannten Druck schrift T¹T²R¹R². Beide Konstruktionen haben gemein, dass die beiden ro tatorischen Achsen R' R² zum Lage- und Orientierungsausgleich des zu greifenden Objektes um eine horizontale Achse zwangsgekoppelt sind, in soweit also durch die beiden Rotationsachsen keine echten getrennten Frei heitsgrade geschaffen werden. Darüber hinaus ist der von diesen Handha bungsvorrichtungen abdeckbare Handling-Raum auf die Auskragungsseite des um die Rotationsachsen schwenkbaren Auslegers stark begrenzt.

Eine weitere bekannte Handhabungsvorrichtung, wie sie beispielsweise grundsätzlich aus der US 5 802 201 A bekannt ist, beruht auf einem soge nannten SCARA-Roboter, bei dem an zwei aufeinanderfolgenden, paralle- len rotatorischen Achsen R¹ und R² eine parallel zu diesen Achse ver schiebbare translatorische Achse T¹ und daran mindestens eine weitere Ro tationsachse R³ folgen. Dabei ist die translatorischen Achse T¹ zentrisch zur dritten Rotationsachse R³, was die Verwendung von Rundführungen und Kugelrollspindeln für die Bewegung dieser beiden Achsen erforderlich macht und diese Führungs- und Antrieb selemente sind nun zwar für axiale Belastungen gut geeignet, reagieren aber mechanisch empfindlich auf radi ale Belastungen und Stöße, wie sie insbesondere beim Bauteilhandling in Spritzgieß Werkzeugen auftreten. Weiterhin sind die damit erzielbaren bzw. erforderlichen mechanischen Steifigkeiten, Verfahrwege und -geschwin- digkeiten für die Achse T¹ gerade in der Anwendung in Spritzgießmaschi nen wohl nicht ausreichend.

Als weiterer Stand der Technik ist auf die CN 108 544 482 Al hinzuwei sen, bei der eine lineare vertikale Achse eines SCARA-Roboters über eine Kette statt der üblichen Ausführung mit einer Kugelrollspindel angetrieben wird.

Bei dem aus der US 2017/0239810 Al bekannten SCARA-Roboter kann der erste Arm des Roboters durch den Einsatz von Verbindungsstücken beliebig verlängert oder verkürzt werden. Hierdurch weisen die Arme des SCARA-Roboters unterschiedliche Längen auf.

Die Handhabungsvorrichtungen gemäß den beiden vorgenannten Druck schriften bringen hinsichtlich der geschilderten Problematik im Zusam menhang mit dem Bauteil-Handling bei Spritzgießmaschinen keine An satzpunkte für eine Verbesserung. Die Diskussion des Standes der Technik ist abzuschließen mit einem Hin weis auf die Möglichkeit, für das Bauteil-Handling aufwändige 6-achsige Industrieroboter einzusetzen. Diese weisen einen kugelförmigen Arbeits raum auf und bieten eine große Spanne von Nutzlasten. Um aber ver gleichbare Arbeitsräume wie ein Linearroboter aufzuweisen, müssen diese Roboter verhältnismäßig groß hinsichtlich ihrer Reichweite gewählt wer den, wodurch diese Gerätschaften dann dementsprechend schwierig auf bzw. an kleine Arbeitsmaschinen (SGM) zu adaptieren sind. Weiterhin be dingt die Bedienung einen hohen Schulungsbedarf, so dass der Einsatz in der Regel nur bei komplexen Aufgabenstellungen gerechtfertigt ist.

Anwendungen solcher Industrieroboter - teilweise auch mit weniger Ach sen - sind beispielsweise in der WO 2018/235430A1 in Form eines Polier systems für Eisenbahnwaggons gezeigt. Die JP 04115885 A offenbart ein Handhabung s System für Werkstücke mit einem drei rotatorische Achsen R' R²R' verfahrbar an einer linearen Achse T¹ aufweisenden Manipulati onsarm. Da diese Vorrichtung keine lineare Vertikalachse aufweist, müss ten auch hier die durch die Rotationsachsen beweglich angetriebenen Aus legerarme für einen ausreichend hohen Handling-Raum vergleichsweise lang ausgebildet sein. Dies führt wiederum zu einem höheren Konstrukti onsaufwand für die zu beherrschenden Gewichte der Arme und gegebenen falls Einbußen bei der Tragkraft der Handhabung s Vorrichtung.

Schließlich zeigt die DE 39 07 331 A1 einen Palettierroboter, bei dem hän gend an einer translatorischen Achse T¹ zwei rotatorische Achsen R' R² angebunden sind, um unter der Traverse mit der Achse T¹ zum Palettieren von Druckerzeugnissen einen darunter platzierten Hubtisch problemlos erreichen zu können. Eine derartige Konstruktion ist allerdings zur Hand habung von Werkstücken, die beispielsweise aus einer Spritzgießmaschine zu entnehmen sind, grundsätzlich nicht einsetzbar, da der Raum unter der Traverse durch die Formplatten der Spitzgießmaschine belegt ist.

Ausgehend von den geschilderten Problemen des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bauteil-Handhabungs

vorrichtung zum Bauteilhandling bei Arbeits- oder Prozessmaschinen an zugeben, die ohne praktischen mechanischen Mehraufwand bezüglich un terschiedlichster Eigenschaften, wie geringere Anfälligkeit gegen

Schmiermittel- Verschmutzungen, niedrigeres Kollisionsrisiko bei der Bau teilentnahme, größere Flexibilität bei der Bauteilentnahme, höhere Nutzlast und Energieeffizienz, größeren Arbeitsraum und vielem mehr verbessert ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Bauteil-Handhabung s Vorrichtung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Demnach umfasst der Erfindungsgegenstand in seinem Basis-Konzept

- eine außer- oder innerhalb des Handling-Raumes der Handhabungs vorrichtung verlaufende Basis-Linearachse,

- eine translatorisch auf der Basis-Linearachse verschiebbare Mehr- achs-Anordnung mit

= einer orthogonal zur Basis-Linearachse verlaufenden Haupt- Rotationsachse,

= einer parallel dazu gerichteten, über einen ersten Roboterarm an die Haupt-Rotationsachse angebundenen Neben-Rotationsachse , die einen zweiten Roboterarm schwenkbar über den Handling- Raum führt, und

= einer am zweiten Roboterarm exzentrisch zur Neben- Rotationsachse angebundene Vertikal-Linearachse, sowie - eine an die Vertikal-Linearachse angebundene Greifvorrichtung für ein zu handhabendes Bauteil.

In der eingangs eingeführten Achsen-Nomenklatur ist die erfindungsgemä ße Anordnung mit T^R²!² anzugeben. Dabei wird die zweite translatori schen Achse T² in der eingangs beschriebenen Anordnung T'T²T¹R^I durch die beiden Rotationsachsen R' R² ersetzt, die parallel aufeinanderfolgend über den ersten Roboterarm in einem Abstand angeordnet sind. Ferner er folgt die Anordnung der zweiten, vertikalen translatorischen Achse T² in der erfindungsgemäßen Anordnung T^R²!² durch den zweiten Roboter arm exzentrisch zur Rotationsachse R², womit die translatorischen Achse eine in der Regel kreisförmige Bewegung um die zweite Rotationsachse durchführen kann. Damit ist eine mit einer Lageänderang kombinierte Ori entierung sänderung des Greifwerkzeuges möglich. Damit entfällt die Not wendigkeit, für eine Orientierangsänderang des Greifwerkzeuges mecha nisch empfindliche Kugelrollspindeln als kombinierte Axial-Rotations- Achsen zu verwenden, wie dies bei den eingangs beschriebenen SCARA- Robotem der Fall ist.

Da bei der erfindungsgemäßen Anordnung die zweite rotatorische Achse R² nur die zweite lineare Achse T² über den Handling-Raum führt, ist die Zahl der offenen Schmierstellen dort gegenüber dem Stand der Technik also im Verhältnis von 2 auf 1 und damit das Verschmutzungsrisiko erheb lich reduziert.

Im Vergleich zu den eingangs erörterten kinematischen Ketten T'T²T¹R^I und T¹R¹T²R²R³ wird beim Erfindungsgegenstand durch die Anordnung der Rotationsachse R² vor der translatorischen Achse T² in der kinemati schen Kette die Schwingungsneigung durch den erwähnten Pendel-Effekt nicht erhöht und es erfolgt damit keine Nutzlastreduzierang an der transla torischen Achse T². Dies bringt eine verbesserte Energiebilanz mit sich.

Durch die exzentrische Anbindung der Vertikal-Linearachse T² an der er findungsgemäßen Handhabung s Vorrichtung ist keine Kollisionskontur an der das Greifwerkzeug tragenden Struktur vorhanden, sodass insbesondere bei langen, vertikalen Bauteilen deren Handling nicht gestört werden kann.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Achsen-Konzeption liegt in der damit erzielten Erweiterung des Arbeitsraumes, der sich beispielsweise gegenüber der kinematischen Kette T'T^T 'R¹ ovalförmig um die gesamte Linearachse T¹ herum erstrecken kann, wodurch der Arbeitsraum seitlich und auch rückwärtig erweitert wird, ohne dass sich die Grundabmessungen der Roboterstruktur vergrößern müsste.

Aus den vorstehenden Ausführungen wird deutlich, dass durch die erfin dungsgemäße Ausgestaltung der Bauteil-Handhabung s Vorrichtung mit der kinematischen Kette T^R²!² eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber den Handling-Roboter-Konzepten nach dem Stand der Technik erzielbar ist.

Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Bauteil-Hand habungsvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. So verläuft die Basis-Linearachse T¹ sinnvollerweise horizontal, wobei in der Anwendung der Handhabung s Vorrichtung für die Bauteilentnahme aus ei ner Spritzgießmaschine die Basis-Linearachse T¹ in unterschiedlichen An ordnungen zu dem Arbeitsraum der Spritzgießmaschine angeordnet werden kann, wie beispielsweise quer oder parallel zur Schließrichtung der Spritz gießmaschine, auf deren Bedien- oder Bediengegenseite sowie auf der fes ten oder im Bereich der beweglichen Werkzeug- Aufspannplatte. Damit ist eine optimale Anpassbarkeit des Handling-Raumes an die räumlichen Ge gebenheiten in einer Werkhalle und Zugänglichkeit des Handling-Raumes zwischen den geöffneten Werkzeug- Aufspannplatten und seitlich davon zur Ablage der aus der Form entnommenen Bauteile gewährleistet.

In einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes kann die wirksame Länge des ersten Roboter- Arms ein Vielfaches, insbesondere mindestens das Dreifache, vorzugsweise mindestens das Vierfache, beson ders bevorzugt mindestens das Fünffache der wirksamen Länge des zwei ten Roboterarmes betragen. Durch diese Länge kann in Verbindung mit der Verschiebbarkeit der ersten rotatorischen Achse entlang der ersten transla torischen Achse eine vergleichsweise große Fläche durch die Handha bung s Vorrichtung abgedeckt werden.

In vorteilhafter Weise kann ferner die am zweiten Roboterarm angebunde ne Vertikal-Linearachse T² eine fest am zweiten Roboterarm angebrachte Führung aufweisen, in dem eine vertikale Führungstraverse verschiebbar gelagert ist. Dies beugt einer Kollisionsgefahr eines am Greifwerkzeug ge haltenen Bauteils mit einer Struktur der Handhabungsvorrichtung wirksam vor.

Um bei der erfindungsgemäßen Handhabung s Vorrichtung fünf Freiheits grade zu erreichen, genügt im Gegensatz zu den kinematischen Ketten T¹T²T³R¹ und T¹R¹T²R²R³ nach dem Stand der Technik die Hinzufügung einer Schwenk-Rotationsachse am unteren Ende der Vertikal-Linearachse. Bei jeder Bewegung der Letzteren im Erdschwerefeld ist nur diese Rotati onsachse mit zu bewegen, was wiederum einer verbesserten Energiebilanz zugute kommt. Die Erfindung betrifft schließlich eine Spritzgießmaschine umfassend eine Spritzeinheit, eine Schließeinheit mit einer festen und einer beweglichen Werkzeug- Aufspannplatte und einer Handhabung s Vorrichtung gemäß der vorstehend erörterten Erfindung.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Schemadarstellung einer Bauteil-

Handhabungsvorrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die geöffneten Werkzeug- Aufspann platten eine Spritzgießmaschine mit aufgesattelter Bauteil- Handhabung s Vorrichtung in einer exemplarischen Aufbausi tuation,

Fig. 3 und 4 eine Seitenansicht und Draufsicht der Bauteil- Handhabung s Vorrichtung gemäß Fig. 2,

Fig. 5 eine Seitenansicht einer Spritzgießmaschine mit aufgesattel ter Bauteil-Handhabung s Vorrichtung während des Bauteil- Entnahmevorgangs,

Fig. 6 eine schematische Draufsicht auf eine Handhabung s Vorrich tung mit eingezeichnetem theoretischen Arbeitsraum,

Fig. 7 eine Zusammenstellung von Draufsichten analog Fig. 2 von verschiedenen relativen Positionen von Handhabung s vor- richtung zu Spritzgießmaschine, und

Fig. 8 eine Seitenansicht analog Fig. 5 mit einer Bauteil-

Handhabung s Vorrichtung nach dem Stand der Technik.

Wie aus Fig. 1 deutlich wird, umfasst die gezeigte Handhabung s Vorrich tung 1 eine horizontale Basis-Linearachse T¹, die durch eine Längsführung 8 gebildet ist. Darauf ist eine Art SCARA-Roboter als Mehrachs- Anordnung 9 in Richtung dieser Achse translatorisch verschiebbar aufge setzt. Der nicht dargestellte Verschiebeantrieb erfolgt beispielsweise über elektrische Motor-Getriebeeinheiten in Kombination mit Zahnriemen oder Zahnstange oder direkt über Linearmotoren in der Längsführung 8. Die Mehrachs- Anordnung 9 umfasst einen Basiskopf 10, in dem der Antrieb für eine erste vertikale Haupt-Rotationsachse R¹ untergebracht ist. Über einen ersten Roboterarm 11 ist in einem Abstand f von der Haupt- Rotationsachse R¹ eine ebenfalls vertikale und damit parallel zur Haupt- Rotationsachse R¹ verlaufende Neben-Rotationsachse R² angebunden, die wiederum durch einen entsprechenden Antrieb einen zweiten Roboterarm 12 schwenkbar über den in Fig. 1 in seiner horizontalen Ausdehnung schraffiert angedeuteten Handling-Raum HR führt.

Am zweiten Roboterarm 12 ist mit einer Exzentrizität e eine anhand von Fig. 3 noch näher zu erörternde Vertikal-Linearachse T² angebunden, an deren unteres Ende 13 über eine dritte, horizontale Schwenk-Rotations achse R³ ein Greifwerkzeug 5 für ein in Fig. 1 nicht näher dargestellte Bau teil angebunden ist.

Mithilfe der in Fig. 1 gezeigten Handhabung s Vorrichtung 1 kann mittels des Greifwerkzeuges 5 ein Bauteil durch eine entsprechend programmge- stützte Bahnsteuerung innerhalb des Handling-Raums HR im Erdschwere feld g manövriert werden, um beispielsweise ein Spritzguss-Bauteil aus einer geöffneten Form zu entnehmen und auf eine Unterlage, wie bei spielsweise dem Träger 6‘ gemäß Figur 8 abzulegen.

In den Fig. 2 bis 5 ist die Handhabung s Vorrichtung 1 in realitätsnaher Aus gestaltung und Anwendung dargestellt. Sie ist über einen Sockel 14 auf der festen Aufspannplatte 2 der in Fig. 2 und 5 mit eingezeichneten Spritz gießmaschine aufgesattelt, wobei die Basis-Finearachse T¹ parallel zur Ebene der Aufspannplatte 2, also quer zur Schließrichtung SR Aufspann platten 2, 3 verläuft. In der entsprechenden Fängsführung 8 ist der Basis kopf 10 mittels eines entsprechenden Antriebsmotors 15 längs verschiebbar geführt. Am Basiskopf 10 ist der erste Roboterarm 11 mittels eines An triebsmotors 16 verschwenkbar um die Haupt-Rotationsachse R¹ gelagert. Am freien Ende des Roboterarms 11 ist die Neben-Rotationsachse R² an geordnet, mit der über einen weiteren Antriebsmotor 17 der zweite Robo terarm 12 verschwenkbar gelagert angetrieben ist. Die wirksame Fänge Fn des ersten Roboterarms 11 entspricht etwa dem Fünffachen der wirksamen Fänge Ln des zweiten Roboterarms 12.

Am freien Ende des zweiten Roboterarms 12 ist die Vertikal-Finearachse T² angeordnet. Wie insbesondere aus Fig. 3 deutlich wird, ist die Führung 18 dieser Finearachse T² mit ihrem Antriebsmotor 19 fest am zweiten Ro boterarm 12 angeordnet und führt die vertikale Führungstraverse 20 der Finearachse T². Am unteren Ende 13 dieser Traverse 20 ist schließlich die Schwenk-Rotationsachse R³ angebracht, mit deren Hilfe das Greifwerk zeug 5 um eine horizontale Achse zur Orientierungsänderung eines davon gehaltenen Bauteils schwenkbar ist. Wie aus Figur 5 deutlich wird, kann beispielsweise eine in Vertikalrichtung sehr ausladendes Bauteil BT mit Hilfe des Greifwerkzeuges 5 gegriffen und ohne Kollisionsrisiko nach oben aus dem Zwischenraum zwischen den Aufspannplatten 2, 3 herausgefahren werden, da über die Frontseite der Führungstraverse 20 kein Teil der Handhabung s Vorrichtung 1 vorsteht. Insgesamt kann - wie in Fig. 2 durch zwei unterschiedliche Stellungen der Mehrachs- Anordnung 9 und in Fig. 4 angedeutet ist - durch eine entspre chende Ansteuerung der Basis-Linearachse T¹ in X-Richtung und der bei den Rotationsachsen R¹, R² in den Drehrichtungen ai, ai der in Fig. 2 schraffiert umrissene Handling-Raum HR vom Greifwerkzeug 5 erreicht werden. Dieser erstreckt sich - anders als der Handling-Raum bei Handha bungsvorrichtungen 1‘ gemäß dem Stand der Technik - auch seitlich der Basis-Linearachse und auf die rückwärtige Seite der Längsführung 8.

In Fig. 6 ist eine Darstellung analog Fig. 2 ohne die feste Aufspannplatte einer Spritzgießmaschine gezeigt, wobei dann der Handling-Raum HR auf der Rückseite der Längsführung 8 um diese herumgeführt ist. Dies stellt den maximalen theoretischen Handling-Raum HR der gezeigten Handha bung s Vorrichtung 1 dar.

In Fig. 7 A bis E sind verschiedene Anordnung s Varianten der erfindungs gemäßen Handhabung s Vorrichtung 1 relativ zu einer Spritzgießmaschine mit ihren festen und beweglichen Aufspannplatten 2, 3 dargestellt.

Teilbild A entspricht Fig. 2. Dabei erfolgt die Bauteilablage auf der Be- dien-gegenseite BGS der Maschine.

In Teilbild B ist die gesamte Anordnung bei Anordnung der Längsführung 8 quer zur Schließrichtung SR um die Mittelachse der Spritzgießmaschine gespiegelt, sodass die Bauteilablage auf der Bedienseite BS der Spritz gießmaschine erfolgt. Der in der Zeichnung angedeutete Maschinenführer 21 ist bei dieser Anordnung durch entsprechende Maßnahmen, wie eine Gitter-Einhausung oder dergleichen geschützt.

Bei der Anordnung gemäß Teilbild C ist die Längsführung 8 parallel zur Schließrichtung SR der Spritzgießmaschine auf der Bediengegenseite BGS positioniert. Damit kann entsprechend in der Breite beengten Platzvorga ben Genüge geleistet werden.

In den Teilbildem D und E ist die Längsführung 8 der Handhabung s Vor richtung 1 quer zur Schließrichtung SR jeweils im Bereich der geöffneten, beweglichen Aufspannplatte 3 über diese so aufgeständert, dass der Hand ling-Raum HR entweder auf die Bediengegenseite BGS (Fig. 7 D) oder die Bedienseite BS (Fig. 7 E) auslangt. Im letztgenannten Fall sind wieder Schutzmaßnahmen für den Maschinenführer 21 vorgesehen.

Der Vollständigkeit halber ist noch auf Fig. 7 F zu verweisen, in der die in Fig. 8 gezeigte Handhabung s Vorrichtung 1‘ gemäß dem Stand der Technik mit ihrem deutlich geringeren Handling-Raum HR‘ bei deutlich größerem Raumbedarf der Mehrachs-Anordnung dargestellt.

Zusammenfassend lassen sich bei der gezeigten Handhabung s Vorrichtung 1 insbesondere bei der Anwendung an Kunststoff-Spritzgießmaschinen eine Vielzahl von Vorteilen nennen:

- optimierte Bauteilentnahme bei kleinen Spritzgießmaschinen und niedri gen Hallenhöhen - keine Störkonturen über der Plastifiziereinheit bei gleicher Personensi cherheit

- höhere Nutzlast (z.B. > 20%) an der Vertikalachse

- größere Flexibilität durch seitliche und auch rückwärtige Bauteile- Handhabung

- kleinere Totbereiche der Handhabung s Vorrichtung durch die vertikale Anordnung der Antriebsmotoren 15, 16, 17

- größerer Arbeitsraum (z.B. > 46%) durch die erfindungsgemäße Achsen überlagerungen

- höhere Dynamik durch eine vektorielle Geschwindigkeitsüberlagerung in

X-Richtung durch die Achsen T' R¹

- die Anzahl der Achsen mit offenen Linear-Führungen ist deutlich redu ziert mit proportional entsprechender Verringerung der Verschmutzungsge fahr des Werkzeuges und der Bauteil-Ablage

- höhere Energieeffizienz durch geringeren Materialeinsatz und die Reduk tion zyklisch bewegter Massen im Erdschwerefeld g.

Claims

Patentansprüche

1. Bauteil-Handhabung s Vorrichtung zum Bauteilhandling bei Arbeits oder Prozessmaschinen, insbesondere bei Spritzgießmaschinen, umfas- send

- eine außer- oder innerhalb des Handling-Raumes (HR) der Handha bung s Vorrichtung verlaufende Basis-Linearachse (T¹),

- eine translatorisch auf der Basis-Linearachse (T¹) verschiebbare Mehrachs-Anordnung (9) mit

= einer orthogonal zur Basis-Linearachse (T¹) verlaufenden Haupt-

Rotationsachse (R¹),

= einer parallel dazu gerichteten, über einen ersten Roboterarm (11) an die Haupt-Rotationsachse (R¹) angebundenen Neben- Rotationsachse (R²), die einen zweiten Roboterarm (12) schwenkbar über den Handling-Raum (HR) führt, und

= einer am zweiten Roboterarm (12) exzentrisch zur Neben-

Rotationsachse (R²) angebundene Vertikal-Linearachse (T²), so wie

- eine an die Vertikal-Linearachse (T²) angebundene Greifvorrichtung (5) für ein zu handhabendes Bauteil (BT).

2. Handhabung s Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Handling-Raum (HR) ovalförmig zumindest teilweise um die Basis-Linearachse (TI), vorzugsweise um die gesamte Basis- Linearachse (T¹) erstreckt.

3. Handhabung s Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Basis-Linearachse (T¹) horizontal verläuft.

4. Handhabung s Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 für die Bauteilent nahme aus einer Spritzgießmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis-Linearachse (T¹) quer oder parallel zur Schließrichtung (SR), auf der Bedien- oder Bediengegenseite der Spritzgießmaschine insbe sondere auf deren feste Aufspannplatte (2) aufsattelbar oder im Ver stellbereich der beweglichen Aufspannplatte (3) angeordnet ist.

5. Handhabung s Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Länge (Ln) des ersten Roboterarms (11) ein Vielfaches der wirksamen Länge (Ln) des zwei ten Roboterarms (12) beträgt.

6. Handhabung s Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wirksame Länge (Ln) des ersten Roboterarms (11) mindestens das Dreifache, vorzugsweise mindestens das Vierfache, besonders bevor zugt mindestens das Fünffache der wirksamen Länge (Ln) des zweiten Roboterarms (12) beträgt.

7. Handhabung s Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die am zweiten Roboterarm (12) ange bundene Vertikal-Linearachse (T²) eine fest am zweiten Roboterarm (12) angebrachte Führung (18) aufweist, in dem eine vertikale Füh rungstraverse (20) verschiebbar gelagert ist.

8. Handhabung s Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifvorrichtung (5) über eine an einem Ende der Vertikal-Linearachse (T²) der Mehrachs- Anordnung (9) angebrachte, dazu orthogonale Schwenk-Rotationsachse (R³) an die Vertikal-Linearachse (T²) angebunden ist.

9. Handhabung s Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifvorrichtung (5) mit der Schwenk-Rotationsachse (R³) am unteren Ende (13) der Vertikal-Linearachse (T²) angeordnet ist.

10. Spritzgießmaschine umfassend

- eine Spritzeinheit, und

- eine Schließeinheit mit einer festen und einer beweglichen Werk- zeug- Aufspannplatte (2, 3),

gekennzeichnet durch

- eine Handhabung s Vorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche.