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Vorrichtung und Verfahren zur automatisierten Formteilherstellung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000202437D
Original Publication Date: 2010-Dec-15
Included in the Prior Art Database: 2010-Dec-15
Document File: 3 page(s) / 249K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Für die Verpackungen verschiedener Konsum- und Industriegüter sowie Lebensmittel werden häufig speziell an das Produkt angepasste Formteile aus Hartfolie oder Weich- bzw. Hartschaum verwendet. Die Herstellung der Formteile erfolgt für Hartfolien durch Tiefziehen bzw. für Hartschaumschalen durch Spritzgießen oder Aufschäumen. Für die Herstellung werden sogenannte Formwerkzeuge verwendet. Bislang erfolgt die Konstruktion derartiger Formwerkzeuge für die Verpackungsherstellung manuell per CAD (Computer Aided Design) oder als Papierzeichnung. Hergestellt werden die Werkzeuge auf CNC Maschinen oder per Hand (CNC: Computerized Numerical Control). Dabei werden in der Regel mehrere Einzelteile gefertigt, welche dann zu einem Werkzeug montiert werden. Die Aufteilung in Einzelteile ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn komplizierte Geometrien verwirklicht werden sollen oder das Formteil Hinterschneidungen aufweist. Dieser Prozess der Werkzeugherstellung läuft parallel zur eigentlichen Herstellung des zu verpackenden Produktes ab. Besonders bei kurzlebigen Produkten, d. h. Produkten mit einem kurzen Produktlebenszyklus und somit hoher Austauschrate, ist dieser Prozess sehr aufwändig. Der konventionelle Ablauf der Verpackungsproduktion nach dem Stand der Technik ist in Abbildung 1 dargestellt.

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Vorrichtung und Verfahren zur automatisierten Formteilherstellung

Idee: Thomas Ehben, DE-Deutschland

Für die Verpackungen verschiedener Konsum- und Industriegüter sowie Lebensmittel werden häufig speziell an das Produkt angepasste Formteile aus Hartfolie oder Weich- bzw. Hartschaum verwendet. Die Herstellung der Formteile erfolgt für Hartfolien durch Tiefziehen bzw. für Hartschaumschalen durch Spritzgießen oder Aufschäumen. Für die Herstellung werden sogenannte Formwerkzeuge verwendet.

Bislang erfolgt die Konstruktion derartiger Formwerkzeuge für die Verpackungsherstellung manuell per CAD (Computer Aided Design) oder als Papierzeichnung. Hergestellt werden die Werkzeuge auf CNC Maschinen oder per Hand (CNC: Computerized Numerical Control). Dabei werden in der Regel mehrere Einzelteile gefertigt, welche dann zu einem Werkzeug montiert werden. Die Aufteilung in Einzelteile ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn komplizierte Geometrien verwirklicht werden sollen oder das Formteil Hinterschneidungen aufweist. Dieser Prozess der Werkzeugherstellung läuft parallel zur eigentlichen Herstellung des zu verpackenden Produktes ab. Besonders bei kurzlebigen Produkten, d. h. Produkten mit einem kurzen Produktlebenszyklus und somit hoher Austauschrate, ist dieser Prozess sehr aufwändig. Der konventionelle Ablauf der Verpackungsproduktion nach dem Stand der Technik ist in Abbildung 1 dargestellt.

Es wird nun ein neuartiges Verfahren zur Bereitstellung solcher Formwerkzeuge vorgeschlagen, welches sich mit der teilweisen Automatisierung des Herstellungsprozesses befasst. Dies stellt eine Erweiterung des aktuellen Verpackungsherstellungsprozesses dar. Zum einen wird eine Vorrichtung zur automatisierten Werkzeugkonstruktion (a) vorgeschlagen, bestehend aus einer Datenverarbeitungseinheit, auf der eine geeignete Software abläuft. Diese beinhaltet unter anderem Algorithmen für eine automatische Findung der Werkzeuggeometrie mit den folgenden Funktionen:

• Bestimmung der Hüllfläche des zu verpackenden Produktes

• Glättung der Hüllfläche durch Reduktion der Biegegradienten

• Volumenzugabe durch Normalenverschiebung, d. h. Verschiebung aller Oberflächenpunkte in Richtung des jeweiligen Normalenvektors

Darüber hinaus beinhaltet die vorschlagsgemäße Vorrichtung eine Schnittstelle zur Übertragung von Steuerungsdaten an verschiedene Roboter (siehe Abbildung 2) sowie zur Übertragung der CNC Daten an spanende Maschine zur Werkzeugherstellung. Vorzugsweise erfolgt die Übertragung hierfür im G-CODE-Format. Die ideengemäße Lösung beinhaltet weiterhin einen sogenannten Handhabungsroboter (b), der die Rohlinge der für die Werkzeugherstellung benötigten Einzelteile in die für die spanende Werkzeugbearbeitung vorgesehene CNC-Maschine positioniert. Ein weiterer Bestandteil der Neuerung ist ein Montage-Roboter (...