用于在半成品的表面上喷射塑料元件的设备的制作方法

本发明涉及一种用于在半成品的表面上构成或喷射元件，尤其塑料元件的设备。所述设备能够尤其有利地用于大型半成品，例如大的板材、型材或车身部件，以便直接在所期望的位置构成具有相应所期望的几何形状和尺寸的塑料元件。因此，例如能够直接在半成品的钻孔中制造塑料衬套。但是也能够喷射元件。这有利地在如下情况下获得成功：在半成品的表面上存在轮廓元件，在注塑成型过程中元件材料能够被注射到所述轮廓元件中，或者能够包覆突出于半成品的表面的轮廓元件。

背景技术

尤其在应设有元件的大型构件中，迄今为止用于制造和运行的耗费根据适合于所述制造和运行的注塑成型设施或工具是巨大的，因为半成品至少大部分必须配得进相应的模具中。在此，在件数较少的情况下，工具成本起着特别重要的作用。

如果要在位于多个彼此间隔开设置的位置上的半成品上构成元件，那么注塑模具的成本增加，因为为此通常使用昂贵的、成本密集的热流道系统。

通常，注塑成型设施的尺寸过大，借助于所述注塑成型设施由金属或复合材料构成混合结构。

此外不利的是，在启动注塑成型机器和大面积的模具时必须忍受大量的材料损失。

借助于注塑成型法能够加工各种各样的材料，除了塑料，如硅树脂、泡沫，如果含有相应的金属或陶瓷颗粒的塑料基质通过注塑成型来加工，其中所述塑料基质于是能够承担粘合剂的作用，那么也能够加工金属和陶瓷复合材料。可选地，复合材料能够必要时随后也热脱除有机成分并且紧接着进行烧结。

在所描述的方法内，附加元件(金属插件、引脚、电气和电子元件等)能够成形地被包套并且与半成品连接。

因此，重要的是，在塑料注塑成型中实现模具的充分密封，使得塑料不会溢出，并且能够保证被喷射的附加元件能够在相应所期望的位置上并且以预设的形状构成。为此通常需要大的力和压力。

在已知的解决方案中，通常借助于C形框架来传递闭合力，所述C形框架朝向一侧敞开。因此，待置入模具中的半成品的尺寸不受注塑成型装置的限制。然而不利的是，对于大的半成品，也必须使用大的从而成本密集的系统来移动和定位半成品。

技术实现要素：

本发明的目的是，提出灵活制造元件的可能性，所述元件通过注塑成型在半成品上构成，并且借助于所述元件能够避免现有技术的缺点。

根据本发明，该目的通过具有权利要求1的特征的设备来实现。本发明的有利的设计方案和改进形式能够通过在从属权利要求中描述的特征来实现。

在根据本发明的用于在半成品的表面上构成或喷射元件，尤其塑料元件的设备中，C形的支架元件有利地构成为，使得所述支架元件能够与操纵器一起沿着关于半成品的至少一个轴线运动，并且能够局部地以限定的方式定位。

在C形的支架元件的两个相对置地设置的第一支腿中的一个上存在构成用于注塑成型的装置并且在C形的支架元件的第二支腿设置有配对夹具，所述第二支腿与构成用于注塑成型的装置相对置。

替选于此，构成用于注塑成型的装置也能够设置在定位支架的一个支腿上并且配对夹具在此能够设置在定位支架的相对置的支腿上，其中构成用于注塑成型的装置和相对置地设置的配对夹具或第二模具相对于彼此的定位能够借助于定位支架来进行。在这种情况下，C形的支架元件形成有保持支架和定位支架。在此，靠外的或平行于定位支架设置的保持支架应以铰接的方式与操纵器或者与构成用于注塑成型的装置连接并且以铰接的方式与配对夹具连接。定位支架在此应与配对夹具和与构成用于注塑成型的装置刚性连接。

在定位支架的支腿中的至少一个支腿上能够有利地存在线性引导装置，所述线性引导装置构成用于使模具相对于彼此或相对于模具或相对于配对夹具的位置定位。借助于所述线性引导装置，能够补偿C形的支架元件的弯曲，所述弯曲在没有线性引导装置的情况下可能导致在半成品上构成的塑料元件处的定位错误。

线性引导装置应实现相应的支腿垂直于其纵轴线的运动，在所述支腿上线性引导装置设置在定位支架上。

定位支架和保持支架在此不彼此连接，而是形成平行的负荷路径。保持支架能够传递对于注塑成型所需的压力，而定位支架能够平衡由于所述设备自重而出现的力。

然而，在根据本发明的设备中，也能够使用任何原则上适用于构成或者喷射元件的装置，其中但是注塑成型是优选的。

此外，所述设备构成为，使得当应构成元件时，半成品能够设置在配对夹具和装置之间。

朝向半成品的表面的方向，在所述表面上应构成元件，设置具有相应的元件的负轮廓的、朝半成品的相应的表面敞开的模具。

所述装置和/或配对夹具可向着半成品的相应的表面运动，使得当元件借助于注塑成型制造时，其中模具和配对夹具于是彼此相对置地设置，模具的敞开的侧以被加载压力的方式接触半成品的相应的表面并且配对夹具以被加载压力的方式接触半成品的相对置的表面。

附加地，在配对夹具上能够存在朝向半成品的表面敞开的第二模具。其能够设置在该处或作为配对夹具的组成部分。如果应在半成品中构成的开口(例如钻孔)处/中制造元件，那么能够使用第二模具。

有利地，不同地构成的第一和/或第二模具可更换地紧固在所述装置或配对夹具上，使得能够制造不同几何构造和/或尺寸的元件。

所述装置和/或配对夹具能够借助于驱动器朝向半成品的相应的表面和在与其相反的方向上以平移方式运动。如果所述装置和/或配对夹具朝向半成品的表面运动，那么半成品被夹在第一模具和配对夹具之间。在此，至少第一模具贴靠在半成品的表面上，使得第一模具对于塑化的元件材料而言紧密地贴靠并且能够借助于所述装置通过在该表面上的注塑成型来制造元件。如果存在第二模具，那么该第二模具同样以类似的形式密封地贴靠在半成品的相对置的表面上，使得如果塑化的元件材料能够通过半成品中的穿孔进入第二模具，也能够在该处构成元件的一部分。优选地，配对夹具应借助于驱动器以平移方式运动。

电驱动器能够用作为用于平移运动的驱动器，所述电驱动器可选地与传动装置连接，以便实现所需的压力。但是，在所述设备上也可使用液压或气动的驱动器。

C形的支架元件、保持支架和/或定位支架应至少部分地通过玻璃纤维增强或碳纤维增强的塑料形成，以便考虑到轻质结构方面并且尽管如此仍具有足够的强度。其也能够构成为混合结构，在所述混合结构中也能够存在用于加强、稳定和/或用于紧固的金属元件。

所述装置能够构成有塑化单元，所述塑化单元具有可旋转地支承在塑化圆筒中的蜗杆，所述蜗杆构成用于将塑化材料计量地输送到一个/多个模具中。在塑化单元上应存在加热装置并且连接有元件材料输送装置。除了或代替蜗杆，还能够使用可将压力施加到塑化材料上的装置。

C形的支架元件能够以由工人手动地借助于牵引装置或运动学操作机构辅助的方式，借助于在一个或多个运动轴线上的线性驱动器或者借助于作为操纵器的工业机器人来运动。能够根据待加工的半成品选择借助于相应的操纵器的运动类型。因此，如果元件应沿着半成品边缘至少在距边缘大致恒定的距离沿着所述边缘构成，那么能够使所述设备运动的简单的线性驱动器例如就够用了。

如果所述设备能够在足够结实的绳索处悬挂式地由工人移动，那么所述设备的运动同样是可行的。为此，至少部分地补偿所述设备的质量的拉力能够在相应的绳索上起作用，使得工人只需施加小的力就能将所述设备移动到所期望的位置。如果所述设备用于制造复杂的并且待在半成品的多个不同位置上构成的元件或在不同的半成品中使用，那么使用多轴机器人应该是有利的。

通过可移动的注射单元，元件在半成品上的成型也能够在连续的生产过程内执行。设备和操纵器在此沿着生产方向以预设的生产速度运动。由此，混合结构能够在连续的生产线中制造，而不必提取构件。

能够与半成品的表面接触的配对夹具或者配对夹具的一部分或配对夹具的第二模具能够围绕一个或两个垂直于所述装置的力作用方向定向的轴线可旋转地支承。因此，如果在半成品的朝向配对夹具的表面上存在不平坦部或倾斜面，那么能够实现补偿。由于配对夹具或配对夹具的一部分的可旋转性并且可选地还有可枢转性，能够保证：即使在表面倾斜的情况下也能够实现在半成品的相应的表面上的贴靠。配对夹具或配对夹具的一部分也能够铰接地与定位支架的支腿或第二支腿连接以进行枢转并且尽可能也用于旋转。因此也能够防止半成品的表面受损，这种受损尤其会在配对夹具或配对夹具的一部分贴靠在半成品的相应的表面上时发生。

如果至少第二模具构成用于制造元件的旋转对称的部分，那么可旋转的配对夹具或配对夹具的可旋转的部分也能够与第二模具结合使用。

可在根据本发明的设备中使用的模具也能够具有多个独立的并且也彼此分开的形状，所述形状又优选能够分别经由至少一个通道分开地填充塑化的元件材料。各个形状能够具有不同的几何造型和/或尺寸，使得由此能够相应地构成不同的元件。能够控制塑化的元件材料的输送，使得模具的仅一个或多个特定的形状由塑化的元件材料填充从而构成特定的元件。为此，例如能够在通道中设置有可控制的阀，经由所述通道将塑化的材料运送到模具的特定形状中。这些形状自然同样朝向半成品的相应表面是敞开的。

通过本发明，能够模块化的积木式系统能够用于许多应用。

在所述设备上能够存在统一或标准化的接口，用于不同的操纵器作用，借助于所述操纵器实现所期望的运动以使所述设备相对于半成品以局部限定的方式定位和/或定向。

根据本发明的设备能够集成到现有的工艺链中，其中执行多个不同的工艺步骤。

能够提高生产率并且降低成本。

不同的材料能够用于制造已知适用于注塑成型的元件。也能够将树脂注入凹部或穿孔中。

仅C形的支架元件的这两个支腿的可实现的长度是一定的限制性的使用影响。

附图说明

下面示例性地详细阐述本发明。

在此示出：

图1示出根据本发明的设备的一个示例的示意性剖视图。

图2示出根据本发明的设备的一个有利的实施方案的运动学模型，并且

图3示出根据本发明的具有作为操纵器的多轴机器人的设备的一个实施例。

具体实施方式

在图1中示出根据本发明的设备的一个示例，其中C形的支架元件1主要由碳纤维增强的塑料(CFK)形成，使得所述设备的总自重最大为120kg，但是优选小于100kg，尤其优选最多50kg。

在C-U形的支架元件1的第一支腿1.1上紧固装置1.4。所述装置由具有加热装置的塑化圆筒1.4.3形成，在所述塑化圆筒1.4.3中可旋转地支承有蜗杆1.4.2。此外，用于以颗粒形式存在的元件材料的输送装置1.4.5与设备1.4连接，所述元件材料能够是纯塑料，但是也能够是填充塑料、塑料-金属混合物或陶瓷颗粒混合物。能够经由蜗杆的转数或其转速来实现输送给第一模具1.4.1并且在该示例中也输送给第二模具1.3.1的塑化的元件材料的计量。

为了在半成品2上构成元件，所述设备能够通过附加的操纵器3，如在说明书的发明内容部分中所阐述的那样，定位在半成品2上。

在图1中示出所述设备如何以局部限定的方式定位在半成品2上。此外，设置在C形的支架元件1的第二支腿(1.2)上的配对夹具1.3通过液压的驱动器4向着半成品的在此处位于底部的表面运动。所述运动在此进行至第二模具1.3.1通过其密封面贴靠到半成品2的该表面上，并且在此第一模具1.4.1的密封面也贴靠在半成品2的相对置的表面上。在此，压力在该处起作用，所述压力保证在注塑成型时没有元件材料能够从这两个模具1.3.1和1.4.1中溢出，直到元件材料冷却至可以通过配对夹具1.3沿着相反的方向的运动进行脱模。

为此，所述设备已通过未示出的驱动器定位成，使得第一和第二模具1.3.1和1.4.1精确地定位，使得也能够在钻孔内制造元件，所述钻孔已经在半成品中构成。因此，例如能够将衬套、夹子或封闭塞作为元件制造。

在此处示出的示例中，第一和第二模具1.3.1和1.4.1分别相同地构成，但这不是绝对必要的。

根据图1的根据本发明的设备的实施方案，其中装置1.4和液压的驱动器4刚性地与支架元件1连接，具有如下缺点：支架元件1因通过液压的驱动器4施加的力而扩张，所述扩张导致模具1.4.1和1.3.1相对于彼此的不期望的移动。能够通过支架元件1的弯曲刚性的但是大质量的实施方案来减少这种移动。

替选地，在图2中示出的运动学模型示出根据本发明的设备的一个有利的实施方案，其中C形的支架元件1的主要功能——“力传递”和“模具的定位”——功能分开。在此，模具1.4.1和配对夹具1.3或两个模具1.4.1和1.3.1借助于定位支架1.6的支腿相对于彼此被引导，使得在液压的驱动器4的力作用线的方向上仅保留一个自由度，所述自由度通过线性引导装置1.7释放。压力借助于保持支架1.5施加，以便将模具1.4.1和配对夹具1.3或两个模具1.4.1和1.3.1以被加载压力的方式压向半成品2的相应的表面，期间执行加工。借助于铰链5，保持支架1.5可旋转地与操纵器(未示出)或构成用于注塑成型的装置1.4连接并且与配对夹具1.3连接。

在保持支架1.5中的压力起作用期间出现的弯曲能够通过存在于定位支架1.6的支腿上的线性引导装置1.7来补偿，使得在定位支架1.6中不出现由于压力的作用引起的弯曲负荷。

在图3中示出本发明的一个实施方案，其中C形的支架元件1借助于构成为多轴机器人的操纵器3运动。闭合力通过构成为液压缸的驱动器4产生。通过构成为注塑成型设备的装置5进行塑料元件在未示出的半成品2上的构成，所述装置安置在C形的支架元件1上。