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DE102019205940A1 - Bauteil-Handhabungsvorrichtung zum Bauteilhandling und damit ausgerüstete Spritzgießmaschine - Google Patents

Bauteil-Handhabungsvorrichtung zum Bauteilhandling und damit ausgerüstete Spritzgießmaschine Download PDF

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DE102019205940A1
DE102019205940A1 DE102019205940.6A DE102019205940A DE102019205940A1 DE 102019205940 A1 DE102019205940 A1 DE 102019205940A1 DE 102019205940 A DE102019205940 A DE 102019205940A DE 102019205940 A1 DE102019205940 A1 DE 102019205940A1
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DE
Germany
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axis
handling device
robot arm
handling
linear axis
Prior art date
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Application number
DE102019205940.6A
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English (en)
Inventor
Jürgen Schulze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo SHI Demag Plastics Machinery GmbH
Original Assignee
Sumitomo SHI Demag Plastics Machinery GmbH
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Publication date
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Priority to PCT/EP2020/059925 priority patent/WO2020216613A1/de
Priority to US17/594,384 priority patent/US20220177237A1/en
Priority to CN202080031302.9A priority patent/CN114364491A/zh
Priority to CA3138003A priority patent/CA3138003A1/en
Priority to EP20722223.3A priority patent/EP3959041A1/de
Priority to JP2021563315A priority patent/JP2022530120A/ja
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Abstract

Eine Bauteil-Handhabungsvorrichtung zum Bauteilhandling bei Arbeits- oder Prozessmaschinen, insbesondere bei Spritzgießmaschinen, umfasst
- eine außerhalb 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

  • Die Erfindung betrifft eine Bauteil-Handhabungsvorrichtung 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 beruhen derzeit übliche Handhabungsvorrichtungen für die Bauteilentnahme bei Spritzgießmaschinen, wie sie derzeit auch von der Anmelderin eingesetzt werden, in der Regel auf 4-achsigen Linear-Robotern, die drei translatorische und mindestens eine, aber auch bis zu drei rotatorische Achsen aufweisen. Eine derartige Handhabungsvorrichtung ist in 8 in einem Anwendungsfall gezeigt, bei der die Handhabungsvorrichtung 1' auf die feste Werkzeug-Aufspannplatte 2 einer Spritzgießmaschine aufgesattelt ist. Von dieser Spritzgießmaschine ist lediglich noch die bewegliche Aufspannplatte 3 der Schließeinheit ohne Kniehebel und von der Spritzeinheit 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 „Tx“ bzw. „Rx“ - 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 6 eingezeichnet sind. Die translatorischen Achsen dienen der Lageänderung des Greifwerkzeuges 5' für das handhabende Bauteil BT im Raum, die rotatorische(n) Achse(n) R1 dessen Orientierungsänderung, also beispielsweise zur Entnahme des aufrecht im offenen Spritzgießwerkzeug positionierten Bauteils BT und dessen Ablage auf einen horizontalen Träger 6'. Diese Handhabungsvorrichtungen sind über der Spritzgießmaschine aufgebaut und weisen einen kubischen Arbeitsraum auf.
  • Der vorgenannte Typ von Handhabungsvorrichtung weist verschiedene Nachteile auf. So sind die drei translatorischen Achsen T1T2T3 in der Regel als offene Führungen mit einer sogenannten Verlustschmierung ausgebildet, was ein hohes Risiko einer Kontamination des Werkzeuges oder der darin gefertigten Bauteile mit sich bringt. Dies trifft vor allem für die beiden zyklisch direkt über und/oder im Werkzeug- und Bauteilablage-Bereich befindlichen Achsen der Handhabungsvorrichtung 1' zu. Für die Erreichung von mindestens fünf Freiheitsgraden dieser Handhabungsvorrichtungen sind zwei zusätzliche Rotationsachsen R1R2 erforderlich, die am Ende der kinematischen Kette aus den drei linearen Achsen T1T2T3, also an der dritten translatorischen Achse T3 angeordnet sind. Diese beiden Rotationsachsen R1R2 müssen also bei jeder Bewegung der dritten translatorischen Achse T3 im Erdschwerefeld mit bewegt werden, was zu einem hohen Energieeinsatz mit einer entsprechend ungünstigen Energiebilanz führt.
  • Ferner führt die Anordnung der Rotationsachse(n) an der dritten Linearachse bei dieser zu einer erhöhten Schwingungsneigung aufgrund eines Pendeleffekts, dem gegebenenfalls durch eine Nutzlastreduzierung an der dritten translatorischen Achse entgegengewirkt werden muss.
  • Wenn bei einem solchen Linear-Roboter die zweite translatorischen Achse T2 als starrer, an der ersten translatorischen Achse T1 verschiebbarer Ausleger 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 Bauteilentnahme aus dem geöffneten Spritzgieß-Werkzeug. Eine solche Kollisionssituation zwischen dem schraffiert dargestellten, lang gestreckten Bauteil BT mit diesem Ausleger 7' ist in 8 dargestellt.
  • Weiterhin bleibt der begrenzte kubische Roboter-Arbeitsraum dieser Handhabungsvorrichtung 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 Vorbenutzung der Firma Automations- und Qualitätssysteme AG, Bendererstraße 33, 9494 Schaan, FL in Form der Handhabungsvorrichtung „AQS-P 120 Dreharm-Roboter“ gegeben ist, wird eine kinematische Kette aus einer translatorischen Achse, einer daran drehbar angeordneten rotatorischen Achse, eine daran in orthogonaler Richtung zur ersten translatorischen Achse angeordneten zweiten translatorischen Achse sowie mindestens zwei weiteren rotatorischen Achsen an der zweiten translatorischen Achse gebildet. In Kurzfassung ist diese Anordnung also anzugeben mit T1R1T2R2R3.
  • 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 wiederum vergleichsweise hohe Massen bewegt werden müssen, was sich nachteilig auf Schwingungsverhalten, Energiebilanz und Bauteil-Tragfähigkeit der Anordnung auswirkt. Darüber hinaus wird bei dieser Anordnung durch eine alleinige Rotation von R2 nur eine Orientierungsänderung des Greifwerkzeugs, aber keine Lageänderung im Raum bewirkt.
  • Eine weitere bekannte Handhabungsvorrichtung, wie sie beispielsweise grundsätzlich aus der US 5 802 201 A bekannt ist, beruht auf einem sogenannten SCARA-Roboter, bei dem an zwei aufeinanderfolgenden, parallelen rotatorischen Achsen R1 und R2 eine parallel zu diesen Achse verschiebbare translatorische Achse T1 und daran mindestens eine weitere Rotationsachse 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 Antriebselemente sind nun zwar für axiale Belastungen gut geeignet, reagieren aber mechanisch empfindlich auf radiale Belastungen und Stöße, wie sie insbesondere beim Bauteilhandling in Spritzgießwerkzeugen auftreten. Weiterhin sind die damit erzielbaren bzw. erforderlichen mechanischen Steifigkeiten, Verfahrwege und -geschwindigkeiten für die Achse T1 gerade in der Anwendung in Spritzgießmaschinen wohl nicht ausreichend.
  • Als weiterer Stand der Technik ist auf die CN 108 544 482 A1 hinzuweisen, 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 A1 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 Druckschriften bringen hinsichtlich der geschilderten Problematik im Zusammenhang mit dem Bauteil-Handling bei Spritzgießmaschinen keine Ansatzpunkte für eine Verbesserung.
  • Die Diskussion des Standes der Technik ist abzuschließen mit einem Hinweis auf die Möglichkeit, für das Bauteil-Handling aufwändige 6-achsige Industrieroboter einzusetzen. Diese weisen einen kugelförmigen Arbeitsraum auf und bieten eine große Spanne von Nutzlasten. Um aber vergleichbare Arbeitsräume wie ein Linearroboter aufzuweisen, müssen diese Roboter verhältnismäßig groß hinsichtlich ihrer Reichweite gewählt werden, wodurch diese Gerätschaften dann dementsprechend schwierig auf bzw. an kleine Arbeitsmaschinen (SGM) zu adaptieren sind. Weiterhin bedingt die Bedienung einen hohen Schulungsbedarf, so dass der Einsatz in der Regel nur bei komplexen Aufgabenstellungen gerechtfertigt ist.
  • Ausgehend von den geschilderten Problemen des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bauteil-Handhabungsvorrichtung zum Bauteilhandling bei Arbeits- oder Prozessmaschinen anzugeben, die ohne praktischen mechanischen Mehraufwand bezüglich unterschiedlichster Eigenschaften, wie geringere Anfälligkeit gegen Schmiermittel-Verschmutzungen, niedrigeres Kollisionsrisiko bei der Bauteilentnahme, größere Flexibilität bei der Bauteilentnahme, höhere Nutzlast und Energieeffizienz, größeren Arbeitsraum und vielem mehr verbessert ist.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Bauteil-Handhabungsvorrichtung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Demnach umfasst der Erfindungsgegenstand in seinem Basis-Konzept
    • - eine außerhalb des Handling-Raumes der Handhabungsvorrichtung verlaufende Basis-Linearachse,
    • - eine translatorisch auf der Basis-Linearachse verschiebbare Mehrachs-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 erfindungsgemäße Anordnung mit T1R1R2T2 anzugeben. Dabei wird die zweite translatorischen Achse T2 in der eingangs beschriebenen Anordnung T1T2T3R1 durch die beiden Rotationsachsen R1R2 ersetzt, die parallel aufeinanderfolgend über den ersten Roboterarm in einem Abstand angeordnet sind. Ferner erfolgt die Anordnung der zweiten, vertikalen translatorischen Achse T2 in der erfindungsgemäßen Anordnung T1R1R2T2 durch den zweiten Roboterarm 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 Lageänderung kombinierte Orientierungsänderung des Greifwerkzeuges möglich. Damit entfällt die Notwendigkeit, für eine Orientierungsänderung des Greifwerkzeuges mechanisch empfindliche Kugelrollspindeln als kombinierte Axial-RotationsAchsen zu verwenden, wie dies bei den eingangs beschriebenen SCARA-Robotern 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 erheblich reduziert.
  • Im Vergleich zu den eingangs erörterten kinematischen Ketten T1T2T3R1 und T1R1T2R2R3 wird beim Erfindungsgegenstand durch die Anordnung der Rotationsachse R2 vor der translatorischen Achse T2 in der kinematischen Kette die Schwingungsneigung durch den erwähnten Pendel-Effekt nicht erhöht und es erfolgt damit keine Nutzlastreduzierung an der translatorischen Achse T2. Dies bringt eine verbesserte Energiebilanz mit sich.
  • Durch die exzentrische Anbindung der Vertikal-Linearachse T2 an der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung 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 T1T2T3R1 ovalförmig um die gesamte Linearachse T1 herum erstrecken kann, wodurch der Arbeitsraum seitlich und auch rückwärtige erweitert wird, ohne dass sich die Grundabmessungen der Roboterstruktur vergrößern müsste.
  • Aus den vorstehenden Ausführungen wird deutlich, dass durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Bauteil-Handhabungsvorrichtung mit der kinematischen Kette T1R1R2T2 eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber den Handling-Roboter-Konzepten nach dem Stand der Technik erzielbar ist.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Bauteil-Handhabungsvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. So verläuft die Basis-Linearachse T1 sinnvollerweise horizontal, wobei in der Anwendung der Handhabungsvorrichtung für die Bauteilentnahme aus einer Spritzgießmaschine die Basis-Linearachse T1 in unterschiedlichen Anordnungen zu dem Arbeitsraum der Spritzgießmaschine angeordnet werden kann, wie beispielsweise quer oder parallel zur Schließrichtung der Spritzgießmaschine, auf deren Bedien- oder Bediengegenseite sowie auf der festen oder im Bereich der beweglichen Werkzeug-Aufspannplatte. Damit ist eine optimale Anpassbarkeit des Handling-Raumes an die räumlichen Gegebenheiten 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, besonders bevorzugt mindestens das Fünffache der wirksamen Länge des zweiten Roboterarmes betragen. Durch diese Länge kann in Verbindung mit der Verschiebbarkeit der ersten rotatorischen Achse entlang der ersten translatorischen Achse eine vergleichsweise große Fläche durch die Handhabungsvorrichtung abgedeckt werden.
  • In vorteilhafter Weise kann ferner die am zweiten Roboterarm angebundene 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 gehaltenen Bauteils mit einer Struktur der Handhabungsvorrichtung wirksam vor.
  • Um bei der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung fünf Freiheitsgrade 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 Rotationsachse 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 Handhabungsvorrichtung 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:
    • 1 eine perspektivische Schemadarstellung einer Bauteil-Handhabungsvorrichtung,
    • 2 eine Draufsicht auf die geöffneten Werkzeug-Aufspannplatten eine Spritzgießmaschine mit aufgesattelter Bauteil-Handhabungsvorrichtung in einer exemplarischen Aufbausituation,
    • 3 und 4 eine Seitenansicht und Draufsicht der Bauteil-Handhabungsvorrichtung gemäß 2,
    • 5 eine Seitenansicht einer Spritzgießmaschine mit aufgesattelter Bauteil-Handhabungsvorrichtung während des Bauteil-Entnahmevorgangs,
    • 6 eine schematische Draufsicht auf eine Handhabungsvorrichtung mit eingezeichnetem theoretischen Arbeitsraum,
    • 7 eine Zusammenstellung von Draufsichten analog 2 von verschiedenen relativen Positionen von Handhabungsvorrichtung zu Spritzgießmaschine, und
    • 8 eine Seitenansicht analog 5 mit einer Bauteil-Handhabungsvorrichtung nach dem Stand der Technik.
  • Wie aus 1 deutlich wird, umfasst die gezeigte Handhabungsvorrichtung 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 aufgesetzt. 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 1 in seiner horizontalen Ausdehnung schraffiert angedeuteten Handling-Raum HR führt.
  • Am zweiten Roboterarm 12 ist mit einer Exzentrizität e eine anhand von 3 noch näher zu erörternde Vertikal-Linearachse T2 angebunden, an deren unteres Ende 13 über eine dritte, horizontale Schwenk-Rotationsachse R3 ein Greifwerkzeug 5 für in 1 nicht näher dargestellte Bauteil angebunden ist.
  • Mithilfe der in 1 gezeigten Handhabungsvorrichtung 1 kann mittels des Greifwerkzeuges 5 ein Bauteil durch eine entsprechend programmgestützte Bahnsteuerung innerhalb des Handling-Raums HR im Erdschwerefeld g manövriert werden, um beispielsweise eine Spritzguss-Bauteil aus einer geöffneten Form zu entnehmen und auf eine Unterlage, wie beispielsweise dem Träger 6' gemäß 8 ablegen.
  • In den 2 bis 5 ist die Handhabungsvorrichtung 1 in realitätsnaher Ausgestaltung und Anwendung dargestellt. Sie ist über einen Sockel 14 auf der festen Aufspannplatte 2 der in 2 und 5 mit eingezeichneten Spritzgießmaschine aufgesattelt, wobei die Basis-Linearachse T1 parallel zur Ebene der Aufspannplatte 2, also quer zur Schließrichtung SR Aufspannplatten 2, 3 verläuft. In der entsprechenden Längsführung 8 ist der Basiskopf 10 mittels eines entsprechenden Antriebsmotors 15 längs verschiebbar geführt. Am Basiskopf 10 ist der erste Roboterarm 11 mittels eines Antriebsmotors 16 verschwenkbar um die Haupt-Rotationsachse R1 gelagert.
  • Am freien Ende des Roboterarms 11 ist die Neben-Rotationsachse R2 angeordnet, mit der über einen weiteren Antriebsmotor 17 der zweite Roboterarm 12 verschwenkbar gelagert angetrieben ist. Die wirksame Länge L11 des ersten Roboterarms 11 entspricht etwa dem Fünffachen der wirksamen Länge L12 des zweiten Roboterarms 12.
  • Am freien Ende des zweiten Roboterarms 12 ist die Vertikal-Linearachse T2 angeordnet. Wie insbesondere aus 3 deutlich wird, ist die Führung 18 dieser Linearachse T2 mit seinem Antriebsmotor 19 fest am zweiten Roboterarm 12 angeordnet und führt die vertikale Führungstraverse 20 der Linearachse T2. Am unteren Ende 13 dieser Traverse 20 ist schließlich die Schwenk-Rotationsachse R3 angebracht, mit deren Hilfe das Greifwerkzeug 5 um eine horizontale Achse zur Orientierungsänderung eines davon gehaltenen Bauteils schwenkbar ist.
  • Wie aus 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 Handhabungsvorrichtung 1 vorsteht. Insgesamt kann - wie in 2 durch zwei unterschiedliche Stellungen der Mehrachs-Anordnung 9 und in 4 angedeutet ist - durch eine entsprechende Ansteuerung der Basis-Linearachse T1 in X-Richtung und der beiden Rotationsachsen R1, R2 in den Drehrichtungen α1, α2 der in 2 schraffiert umrissene Handling-Raum HR vom Greifwerkzeug 5 erreicht werden. Dieser erstreckt sich - anders als der Handling-Raum bei Handhabungsvorrichtungen 1' gemäß dem Stand der Technik - auch seitlich der Basis-Linearachse und auf die rückwärtige Seite der Längsführung 8.
  • In 6 ist eine Darstellung analog 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 Handhabungsvorrichtung 1 dar.
  • In 7 A bis E sind verschiedene Anordnungsvarianten der erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung 1 relativ zu einer Spritzgießmaschine mit ihren festen und beweglichen Aufspannplatten 2, 3 dargestellt.
  • Teilbild A entspricht 2. Dabei erfolgt die Bauteilablage auf der Bedien-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 Spritzgießmaschine 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 Platzvorgaben Genüge geleistet werden.
  • In den Teilbildern D und E ist die Längsführung 8 der Handhabungsvorrichtung 1 quer zur Schließrichtung SR jeweils im Bereich der geöffneten, beweglichen Aufspannplatte 3 über diese so aufgeständert, dass der Handling-Raum HR entweder auf die Bediengegenseite BGS (7 D) oder die Bedienseite BS (7 E) auslangt. Im letztgenannten Fall sind wieder Schutzmaßnahmen für den Maschinenführer 21 vorgesehen.
  • Der Vollständigkeit halber ist noch auf 7 F zu verweisen, in der die in 8 gezeigte Handhabungsvorrichtung 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 Handhabungsvorrichtung 1 insbesondere bei der Anwendung an Kunststoff-Spritzgießmaschinen eine Vielzahl von Vorteilen nennen:
    • - optimierte Bauteilentnahme bei kleinen Spritzgießmaschinen und niedrigen Hallenhöhen
    • - keine Störkonturen über der Plastifiziereinheit bei gleicher Personensicherheit
    • - höhere Nutzlast (z.B. > 20%) an der Vertikalachse
    • - größere Flexibilität durch seitliche und auch rückwärtige Bauteile-Handhabung
    • - kleinere Totbereiche der Handhabungsvorrichtung durch die vertikale Anordnung der Antriebsmotoren 15, 16, 17
    • - größerer Arbeitsraum (z.B. > 46%) durch die erfindungsgemäße Achsenüberlagerungen
    • - höhere Dynamik durch eine vektorielle Geschwindigkeitsüberlagerung in X-Richtung durch die Achsen T1R1
    • - die Anzahl der Achsen mit offenen Linear-Führungen ist deutlich reduziert mit proportional entsprechender Verringerung der Verschmutzungsgefahr des Werkzeuges und der Bauteil-Ablage
    • - höhere Energieeffizienz durch geringeren Materialeinsatz und die Reduktion zyklisch bewegter Massen im Erdschwerefeld g.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 5802201 A [0009]
    • CN 108544482 A1 [0010]
    • US 2017/0239810 A1 [0011]

Claims (9)

  1. Bauteil-Handhabungsvorrichtung zum Bauteilhandling bei Arbeits- oder Prozessmaschinen, insbesondere bei Spritzgießmaschinen, umfassend - eine außer/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).
  2. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis-Linearachse (T1) horizontal verläuft.
  3. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 für die Bauteilentnahme aus einer Spritzgießmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis-Linearachse (T1) quer oder parallel zur Schließrichtung (SR), auf der Bedien- oder Bediengegenseite der Spritzgießmaschine insbesondere auf deren feste Aufspannplatte (2) aufsattelbar oder im Verstellbereich der beweglichen Aufspannplatte (3) angeordnet ist.
  4. Handhabungsvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Länge (L11) des ersten Roboterarms (11) ein Vielfaches der wirksamen Länge (L12) des zweiten Roboterarms (12) beträgt.
  5. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wirksame Länge (L11) des ersten Roboterarms (11) mindestens das Dreifache, vorzugsweise mindestens das Vierfache, besonders bevorzugt mindestens das Fünffache der wirksamen Länge (L12) des zweiten Roboterarms (12) beträgt.
  6. Handhabungsvorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die am zweiten Roboterarm (12) angebundene Vertikal-Linearachse (T2) eine fest am zweiten Roboterarm (12) angebrachte Führung (18) aufweist, in dem eine vertikale Führungstraverse (20) verschiebbar gelagert ist.
  7. Handhabungsvorrichtung 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.
  8. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifvorrichtung (5) mit der Schwenk-Rotationsachse (R3) am unteren Ende (13) der Vertikal-Linearachse (T2) angeordnet ist.
  9. Spritzgießmaschine umfassend - eine Spritzeinheit, und - eine Schließeinheit mit einer festen und einer beweglichen Werkzeug-Aufspannplatte (2, 3), gekennzeichnet durch - eine Handhabungsvorrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche.
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