Die Erfindung bezieht sich auf eine Greifereinrichtung für bogenverarbeitende Maschinen, in denen Bogen intermittierend von einer Bearbeitungsstation zur nächsten transportiert werden, mit Greifern zum Erfassen eines Bogens, die an einer Greiferstange befestigt sind, die sich quer zur Transportrichtung erstreckt und an deren Enden Seitenteile befestigt sind, die Einrichtungen zur Anbindung an eine Transportvorrichtung und zur Führung der Greifereinrichtung aufweisen.
Solche, z.B. in der DE-PS 3 044 084 beschriebenen Greifereinrichtungen müssen nicht nur den anfallenden maximalen Belastungen gewachsen sein, sondern dürfen sich im Betrieb auch nicht zu stark verformen, damit aufeinanderfolgende Arbeitsvorgänge, beispielsweise Bedrucken eines Bogens und anschliessendes Ausstanzen des bedruckten Bogenabschnitts, mit grösster Präzision durchgeführt werden können. Das kritische Bauteil ist dabei die Greiferstange, bei der massgebliche Durchbiegungen unvermeidbar sind, da an ihr die den Bogen haltenden Greifer befestigt sind und sie zumindest über die Bogenbreite frei trägt. Es ist daher notwendig, die auftretenden Verformungen gering zu halten, um den Bogen genau positionieren und auszurichten zu können.
Da die Biegesteifigkeit eines Bauteils entscheidend von dem Elastizitätsmodul des verwendeten Materials abhängt, sind die bekannten Greifereinrichtungen aus Stahl hergestellt, weil dieser Werkstoff einen sehr hohen Elastizitätsmodul aufweist und dabei relativ kostengünstig ist. Neben dem Elastizitätsmodul wird die Biegesteifigkeit eines Bauteils durch dessen Trägheitsmoment(e) bestimmt. Um die notwendige Steifigkeit der Greifereinrichtung zu gewährleisten, werden die Wanddicken der einzelnen Bauteile, wie Greiferstange und Seitenteile, entsprechend stark gewählt, damit über ein entsprechend hohes Trägheitsmoment in Verbindung mit dem Elastizitätsmodul insbesondere die Greiferstange mit einer ausreichend hohen Biegesteifigkeit versehen wird.
Nachteilig dabei ist jedoch, dass zur Erzielung der erforderlichen Verformungssteifigkeit Wanddicken notwendig werden, aufgrund derer die Greifereinrichtungen wegen des hohen spezifischen Gewichts von Stahl eine grosse Masse erhalten. Eine grosse von der Transportvorrichtung zu beschleunigende oder zu verzögernde Masse erfordert wiederum entsprechend hohe Antriebskräfte. Darüber hinaus wird aber auch die Greifereinrichtung selbst aufgrund ihrer eigenen Massenträgheitskräfte während der Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsvorgänge, die in relativ schneller Abfolge etwa 2- bis 3-mal pro Sekunde erfolgen, erheblich belastet. Dieses führt vor allem zu einer erhöhten Biegebelastung der Greiferstange und kann auch ein Ausspringen der gesamten Greifereinrichtung aus den Führungen hervorrufen. Selbst der Bruch einer Greifereinrichtung ist schon aufgetreten.
Da die Greifereinrichtungen von Endlosketten transportiert werden, treten ferner in den Umlenkbereichen zusätzlich hohe Fliehkräfte auf, die ebenfalls zu einem Ausspringen oder zu einer Verformung oder zu einem Bruch der Greifereinrichtung führen können. Eine steifere oder tragfähigere Ausbildung der Greifereinrichtung ist nur über eine Vergrösserung der Wanddicken möglich, was jeweils wieder eine Vergrösserung der Masse bedeutet und damit wiederum zu einer Erhöhung der Belastung infolge höherer Massenträgheitskräfte führt. So muss letztendlich die Geschwindigkeit, mit der die Greifereinrichtung durch die bogenverarbeitende Maschine transportiert wird, beschränkt werden, da eine beliebige Vergrösserung der Masse bzw. der Abmessungen der Greifereinrichtung nicht möglich ist.
Demgegenüber liegt die Aufgabe der Erfindung darin, die Masse der eingangs beschriebenen Greifereinrichtung bei in etwa gleichbleibender Steifigkeit zu reduzieren.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass bei einer gattungsgemässen Greifereinrichtung die Greiferstange aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt ist.
Faserverstärkter Kunststoff weist im Verhältnis zu seinem spezifischen Gewicht und damit zu seiner Masse einen hohen Elastizitätsmodul auf. Dies lässt eine der bisherigen Konstruktion von Greiferstangen entgegengesetzte Vorgehensweise zu, da bei einer Verringerung der Wandstärken die Massenträgheitskräfte zumindest soweit reduziert sind, dass durch die zwangsläufig ebenfalls verminderte Biegesteifigkeit keine Vergrösserung der Durchbiegung eintritt. Mit einer erfindungsgemässen Greifereinrichtung werden sowohl das durch die Transportvorrichtung zu bewegende Gewicht als auch die Trägheitskräfte der Greifereinrichtung selbst erheblich reduziert, ohne dass die Verformungen der Greifereinrichtung vergrössert werden.
Damit besteht die Möglichkeit, entweder bei einer der vorbekannten Greifereinrichtung entsprechenden Belastung eine höhere Transportgeschwindigkeit zu fahren, da bei in etwa gleichbleibender Steifigkeit geringere Massen vorhanden sind, oder es wird bei ungefähr gleichbleibender Geschwindigkeit ein ruhigerer Arbeitsablauf erreicht, da beim Beschleunigen und Abbremsen geringerer Massen geringere Schwingungen auftreten und somit das Schwingungsverhalten der Einrichtung verbessert wird. Dabei kann die Raumform der erfindungsgemässen Greifereinrichtung im Wesentlichen gleich der der bekannten Greifereinrichtung sein, sodass sie in vorhandene Anlagen eingebaut werden kann. Ebenso sind die von Ausricht- bzw. Führungseinrichtungen aufzubringenden Kräfte weitaus geringer als bei der bekannten Greifereinrichtung, da das auszurichtende Gewicht wesentlich vermindert ist.
Vorzugsweise ist die Greiferstange als Hohlprofil ausgebildet. Damit wird gegenüber einem Vollprofil eine weitere Gewichtseinsparung ohne wesentlichen Biegesteifigkeitsverlust möglich, da die Trägheitsmomente im Wesentlichen von den vom Profilschwerpunkt weiter entfernt liegenden Querschnittsteilen bestimmt werden.
Die Greiferstange ist bevorzugt aus carbonfaserverstärktem Kunststoff oder ebenfalls bevorzugt aus glasfaserverstärktem Kunststoff hergestellt. Mit diesen Fasern ist es möglich, bei geringem Eigengewicht die Greiferstange mit einer sehr hohen Steifigkeit zu versehen. Dabei werden die Carbon- oder Kohlenstoff- oder Graphitfasern bzw. die Glasfasern in Kunststoffe, sogenannte Laminate, eingebettet. Mit der Wahl des Faserverlaufs in Bezug auf die Belastungs- bzw. Durchbiegungsrichtung der Greiferstange, wird deren Steifigkeit festgelegt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Enden der Greiferstange zum Verkleben mit den Seitenteilen ausgebildet. Hierdurch ist eine ebenso einfache wie wirkungsvolle Verbindung zwischen Greiferstange und Seitenteilen herstellbar.
Vorteilhafterweise bestehen die Seitenteile aus Aluminium und sind, in ebenfalls vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung, zur seitlichen Führung der Gleiteinrichtung mit Kunststoff-Gleitführungen versehen, die an einem Ende des Greiferstange feststehend und am anderen Ende federnd ausgebildet sind. Aufgrund der geringen spezifischen Gewichte von Aluminium und Kunststoff kann die gesamte Masse der Greifereinrichtung weiter gesenkt werden. Dabei ist eine Reduzierung der Masse gegenüber der bekannten Greifereinrichtung um fast die Hälfte möglich. Dies bietet die Möglichkeit, bei gleicher Belastung eine höhere Geschwindigkeit zu fahren oder bei gleichbleibender Geschwindigkeit den Ablauf weiter ruhiger zu gestalten, wie bereits weiter oben erläutert. Darüber hinaus haben Kunststoffteile an sich den Vorteil, geringere Laufgeräusche als Stahlteile zu erzeugen.
Bemerkenswert ist dabei, dass die Verwendung von Aluminium für die Seitenteile oder von Kunststoff für die Führungen deswegen möglich ist, weil aufgrund der geringen Massenträgheitskräfte der erfindungsgemässen Greifereinrichtung geringere Antriebs- und Führungskräfte erforderlich sind.
Die Fasern sind mit Vorteil in mehreren Lagen gewickelt. So wird eine individuelle, auch richtungsabhängige Anpassung der Steifigkeit an bestimmte Anforderungen möglich.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Fasern in vier Lagen gewickelt, wobei die erste, innenliegende Faserlage in Längsrichtung der Greiferstange, die zweite Faserlage unter 45 DEG zur Längsrichtung der Greiferstange, die dritte Faserlage wieder in Längsrichtung der Greiferstange und die vierte, aussenliegende Faserlage senkrecht zur zweiten Faserlage unter 45 DEG zur Längsrichtung der Greiferstange gewickelt ist. Die in Längsrichtung der Greifstange gewickelten Fasern verleihen dieser eine hohe Biegesteifigkeit, während die in der 45 DEG -Richtung gewickelten Fasern einerseits die Torsionssteifigkeit der Greiferstange erhöhen und andererseits die in Längsrichtung gewickelten Fasern fixieren.
Bevorzugt beträgt die Wanddicke der Greiferstange in etwa 4 bis 5 mm. Aufgrund der geringen Wanddicke liegen die Fasern im Randbereich des Querschnitts der Greiferstange, das heisst, ihr Abstand zum Querschnittsschwerpunkt der Greiferstange ist möglichst gross, sodass die Trägheitsmomente ebenfalls möglichst gross werden.
Nachfolgend wird ein Beispiel für eine erfindungsgemässe Greiferstange beschrieben.
Die hergestellte Greiferstange ist ein rechteckiges Hohlprofil aus einem mit Kohlenstofffasern verstärkten Kunststoff (CFK). Dabei wurde eine T300-Faser mit einem Elastizitätsmodul von 230 000 N/mm<2> eingesetzt. Als Harz/Härter-System wurde LY556/HY917 verwendet, das bei 120 DEG C aushärtet. Der Einsatz dieses Harz/Härter-Systems war möglich, da die Greiferstange für einen Einsatz bei Raumtemperatur vorgesehen war. Der Faservolumengehalt betrug @ = 60%.
Die Aussenabmessungen des rechteckigen Profilrohres betragen 46 x 24 mm. Die beiden Enden laufen keilförmig auseinander, sodass Seitenteile zur Führung der Greiferstange bzw. der Greifereinrichtung sowie als Krafteinleitungselemente eingeklebt werden können.
Die Wände des Profilrohrs bzw. der Greiferstange bestehen aus vier Faserlagen. Auf seinen Schmalseiten weist das Profil eine innenliegende, 1 mm starke Lage I auf, in der die Fasern in Längsrichtung der Greiferstange gewickelt sind. In der 0,5 mm starken Lage II sind die Fasern umlaufend unter 45 DEG zur Längsrichtung der Greiferstange gewickelt. In der Lage III laufen die Fasern auf den Schmal- und den Breitseiten des Profils wieder parallel zur Längsrichtung der Greiferstange. Die Dicke dieser Lage III beträgt 3 mm. In der letzten, die äussere Oberfläche der Greiferstange bildenden Lage IV sind die Fasern wieder unter 45 DEG zur Längsrichtung der Greiferstange, und zwar senkrecht zu den unter 45 DEG verlaufenden Fasern der zweiten Lage, gewickelt. Diese Lage IV ist wie die Lage II 0,5 mm stark.
Die Materialkennwerte der verwendeten CFK-Lagen sowie geometrische Werte und Gewichte der CFK-Greiferstange sind den folgenden zwei Tabellen zu entnehmen, wobei die Z-Achse in Längsrichtung der Greiferstange und die X-Achse in Richtung der grösseren Abmessung des Rechtecks verläuft.
<tb><TABLE> Columns=3 Tabelle 1: Materialkennwerte der verwendeten CFK-Lagen
<tb>Head Col 2 to 3 AL=L: Faserverlauf
<tb>Head Col 2 AL=L: Längsrichtung
<tb>Head Col 1: +/- 45 DEG
<tb><SEP>E-Modul in Z-Richtung<SEP>139 000 N/mm<2><SEP>24 500 N/mm<2>
<tb><CEL AL=L>E-Modul in X-Richtung<SEP>7 900 N/mm<2><SEP>24 500 N/mm<2>
<tb><SEP>Schubmodul<SEP>7 300 N/mm<2><SEP>35 900 N/mm<2>
<tb><CEL AL=L>Dichte bei @ = 60 vol%<SEP>1,542 g/cm<3><SEP>1,542 g/cm<3>
<tb></TABLE>
<tb><TABLE> Columns=2 Tabelle 2:
Geometrische Werte und die Gewichtsabschätzung der CFK-Greiferstange<SEP>Querschnitt der Greiferstange<SEP>528 mm<2><SEP>Länge<SEP>1114 mm
<tb><SEP>Volumen der Greiferstange<SEP>588,2 cm<3>
<tb><SEP>Gewicht der Greiferstange<SEP>907 g
<tb><SEP>gesch. Gewicht des Kerns mit Inserts<SEP>380 g
<tb><SEP>gesamtes Gewicht<SEP>1287 g
<tb></TABLE>
Die Biegesteifigkeit der Greiferstange um die senkrecht zur Z-Achse und zur X-Achse verlaufende Y-Achse sowie um die X-Achse sind den nachfolgenden Tabellen 3 und 4 zu entnehmen.
<tb><TABLE> Columns=4 Tabelle 3: Biegesteifigkeit der Greiferstange um die Y-Achse
<tb>Head Col 2 AL=L: Flächenträgheitsmoment um Y
<tb>Head Col 1: E-Modul
<tb>Head Col 2: Produkt Ely
<tb><SEP>Lage I<SEP>10 954 mm<4><SEP>139 000 N/mm<2><SEP>1 523 Nm<2>
<tb><CEL AL=L>Lage II<SEP>10 872 mm<4><SEP>24 500 N/mm<2><SEP>266 Nm<2>
<tb><SEP>Lage III<SEP>90 621 mm<4><SEP>139 000 N/mm<2><SEP>12 600 Nm<2>
<tb><SEP>Lage IV<SEP>20 015 mm<4><SEP>24 500 N/mm<2><SEP>490 Nm<2>
<tb><SEP>Summe<CEL CB=4 AL=L>14 879 Nm<2>
<tb></TABLE>
<tb><TABLE> Columns=4 Tabelle 4: Biegesteifigkeit der Greiferstange um die X-Achse
<tb>Head Col 2 AL=L: Flächenträgheitsmoment um X
<tb>Head Col 1: E-Modul
<tb>Head Col 2:
Produkt Elx
<tb><SEP>Lage I <SEP>682 mm<4><SEP>139 000 N/mm<2><SEP>95 Nm<2>
<tb><CEL AL=L>Lage II <SEP>2 996 mm<4><SEP>24 500 N/mm<2><SEP>73 Nm<2>
<tb><SEP>Lage III <SEP>29 659 mm<4><SEP>139 000 N/mm<2><SEP>4 123 Nm<2>
<tb><SEP>Lage IV <SEP>7 366 mm<4><SEP>24 500 N/mm<2><SEP>180 Nm<2>
<tb><SEP>Summe <CEL CB=4 AL=L>4 471 Nm<2>
<tb></TABLE>
Mithilfe bekannter Formeln wurde aus vorgegebenen Werten für Lastannahmen und für Taktzeiten über die Geschwindigkeit und Beschleunigung eine auf die Greiferstange wirkende gleichmässige Linienlast errechnet, mit der unter Zugrundelegung der linearen Balkentheorie der Festigkeitsnachweis sowie der Verformungsnachweis geführt wurde. Der Nachweis der Festigkeit erfolgte dabei durch Einhaltung einer maximalen 0,2%-Dehnung an der Bauteiloberfläche, und zum Nachweis der maximalen Verformung wurde die maximale Durchbiegung der Greiferstange berechnet und einer als zulässig vorgegebenen maximalen Durchbiegung gegenübergestellt.
Die erfindungsgemässe Greiferstange weist ferner eine Eigenfrequenz c = 2ROOT (E/ rho ) auf, die um den Faktor 1,8 höher ist Stahl. Diese höhere Eigenfrequenz führt zu einer geringeren Beeinflussung der Eigenschwingung der Greiferstange auf den zu transportierenden Bogen, der somit genauer geführt werden kann.
An den Enden der erfindungsgemässen Greiferstange sind durch Verklebung Seitenteile aus Aluminium befestigt, die ihrerseits Gleitführungen aus Kunststoff aufweisen. Auf diese Weise wurde insgesamt eine Greifereinrichtung geschaffen, deren Masse bei etwa nur der Hälfte der Masse der bekannten Greifereinrichtung aus Stahl liegt.
The invention relates to a gripper device for sheet-processing machines, in which sheets are transported intermittently from one processing station to the next, with grippers for gripping a sheet, which are fastened to a gripper bar which extends transversely to the transport direction and on the ends of which side parts are fastened which have devices for connecting to a transport device and for guiding the gripper device.
Such, e.g. Gripper devices described in DE-PS 3 044 084 not only have to be able to cope with the maximum loads that occur, but also must not deform too much during operation so that successive operations, for example printing on a sheet and subsequent punching out of the printed sheet section, are carried out with the greatest precision can be. The critical component is the gripper bar, in which significant deflections are unavoidable, since the grippers that hold the bow are attached to it and at least carry them freely over the width of the bow. It is therefore necessary to keep the deformations low in order to be able to position and align the arch precisely.
Since the bending stiffness of a component depends crucially on the modulus of elasticity of the material used, the known gripper devices are made of steel because this material has a very high modulus of elasticity and is relatively inexpensive. In addition to the modulus of elasticity, the bending stiffness of a component is determined by its moment of inertia (e). In order to ensure the necessary rigidity of the gripper device, the wall thicknesses of the individual components, such as gripper bar and side parts, are chosen to be sufficiently strong so that the gripper bar, in particular, is provided with a sufficiently high bending rigidity by means of a correspondingly high moment of inertia in connection with the elasticity module.
However, it is disadvantageous that wall thicknesses are necessary to achieve the required deformation rigidity, due to which the gripper devices are given a large mass due to the high specific weight of steel. A large mass to be accelerated or decelerated by the transport device in turn requires correspondingly high driving forces. In addition, however, the gripper device itself is also considerably stressed due to its own inertial forces during the acceleration or deceleration processes, which take place in a relatively rapid sequence about 2 to 3 times per second. Above all, this leads to an increased bending load on the gripper rod and can also cause the entire gripper device to pop out of the guides. Even the breakage of a gripper device has already occurred.
Since the gripper devices are transported by endless chains, high centrifugal forces also occur in the deflection areas, which can also lead to jumping out or deformation or breakage of the gripper device. A more rigid or load-bearing design of the gripper device is only possible by increasing the wall thicknesses, which in turn means increasing the mass and thus, in turn, increasing the load as a result of higher inertia forces. Ultimately, the speed at which the gripper device is transported through the sheet-processing machine must be limited, since it is not possible to increase the mass or the dimensions of the gripper device in any way.
In contrast, the object of the invention is to reduce the mass of the gripper device described at the outset with approximately the same rigidity.
This object is achieved in that the gripper bar is made of fiber-reinforced plastic in a generic gripper device.
Fiber-reinforced plastic has a high modulus of elasticity in relation to its specific weight and thus its mass. This allows a procedure opposite to the previous design of gripper bars, since with a reduction in the wall thicknesses the inertia forces are reduced at least to such an extent that the inevitably reduced bending stiffness does not increase the deflection. With a gripper device according to the invention, both the weight to be moved by the transport device and the inertial forces of the gripper device itself are considerably reduced without the deformations of the gripper device being increased.
This makes it possible either to drive a higher transport speed with a load corresponding to the known gripper device, since lower masses are present with roughly the same stiffness, or a quieter workflow is achieved with approximately the same speed, since less masses are involved when accelerating and braking Vibrations occur and thus the vibration behavior of the device is improved. The spatial shape of the gripper device according to the invention can be essentially the same as that of the known gripper device, so that it can be installed in existing systems. Likewise, the forces to be applied by aligning or guiding devices are far lower than in the known gripping device, since the weight to be aligned is significantly reduced.
The gripper bar is preferably designed as a hollow profile. Compared to a full profile, this makes further weight savings possible without significant loss of bending stiffness, since the moments of inertia are essentially determined by the cross-sectional parts that are further away from the center of gravity of the profile.
The gripper bar is preferably made of carbon fiber reinforced plastic or also preferably made of glass fiber reinforced plastic. With these fibers it is possible to provide the gripper bar with a very high rigidity with a low weight. The carbon or carbon or graphite fibers or the glass fibers are embedded in plastics, so-called laminates. With the choice of the fiber course in relation to the direction of loading or bending of the gripper bar, its rigidity is determined.
In an advantageous development of the invention, the ends of the gripper bar are designed for gluing to the side parts. As a result, a connection between gripper bar and side parts that is as simple as it is effective can be established.
Advantageously, the side parts are made of aluminum and, in another advantageous development of the invention, are provided for the lateral guidance of the sliding device with plastic sliding guides which are fixed at one end of the gripper bar and resilient at the other end. Due to the low specific weights of aluminum and plastic, the total mass of the gripper device can be reduced further. It is possible to reduce the mass by almost half compared to the known gripper device. This offers the possibility of driving at a higher speed at the same load or of making the process more quiet at the same speed, as already explained above. In addition, plastic parts have the advantage of producing less running noise than steel parts.
It is noteworthy here that the use of aluminum for the side parts or of plastic for the guides is possible because, due to the low inertial forces of the gripper device according to the invention, fewer drive and management personnel are required.
The fibers are advantageously wound in several layers. This enables an individual, also direction-dependent adjustment of the rigidity to certain requirements.
In a further embodiment of the invention, the fibers are wound in four layers, the first, inner fiber layer in the longitudinal direction of the gripper bar, the second fiber layer at 45 ° to the longitudinal direction of the gripper bar, the third fiber layer again in the longitudinal direction of the gripper bar, and the fourth, outer fiber layer is wound perpendicular to the second fiber layer at 45 ° to the longitudinal direction of the gripper bar. The fibers wound in the longitudinal direction of the gripping bar give it a high bending stiffness, while the fibers wound in the 45 ° direction on the one hand increase the torsional stiffness of the gripper bar and on the other hand fix the fibers wound in the longitudinal direction.
The wall thickness of the gripper bar is preferably approximately 4 to 5 mm. Because of the small wall thickness, the fibers lie in the edge area of the cross section of the gripper bar, that is, their distance from the cross-sectional center of gravity of the gripper bar is as large as possible, so that the moments of inertia are also as large as possible.
An example of a gripper bar according to the invention is described below.
The gripper bar produced is a rectangular hollow profile made of a plastic reinforced with carbon fibers (CFRP). A T300 fiber with an elastic modulus of 230,000 N / mm <2> was used. LY556 / HY917, which cures at 120 ° C, was used as the resin / hardener system. The use of this resin / hardener system was possible because the gripper bar was intended for use at room temperature. The fiber volume content was @ = 60%.
The outside dimensions of the rectangular profile tube are 46 x 24 mm. The two ends diverge in a wedge shape so that side parts for guiding the gripper rod or the gripper device and as force introduction elements can be glued in.
The walls of the profile tube or the gripper bar consist of four fiber layers. On its narrow sides, the profile has an inner, 1 mm thick layer I, in which the fibers are wound in the longitudinal direction of the gripper bar. In the 0.5 mm thick layer II, the fibers are wrapped all around at 45 ° to the longitudinal direction of the gripper bar. In position III, the fibers on the narrow and broad sides of the profile again run parallel to the longitudinal direction of the gripper bar. The thickness of this layer III is 3 mm. In the last layer IV, which forms the outer surface of the gripper bar, the fibers are again wound at 45 ° to the longitudinal direction of the gripper bar, specifically perpendicular to the fibers of the second layer running at 45 °. This layer IV is 0.5 mm thick like the layer II.
The material characteristics of the CFRP layers used as well as the geometric values and weights of the CFRP gripper bar can be found in the following two tables, with the Z axis running in the longitudinal direction of the gripper bar and the X axis in the direction of the larger dimension of the rectangle.
<tb> <TABLE> Columns = 3 Table 1: Material properties of the CFRP layers used
<tb> Head Col 2 to 3 AL = L: fiber flow
<tb> Head Col 2 AL = L: longitudinal direction
<tb> Head Col 1: +/- 45 DEG
<tb> <SEP> E-module in Z direction <SEP> 139 000 N / mm <2> <SEP> 24 500 N / mm <2>
<tb> <CEL AL = L> E-module in the X direction <SEP> 7 900 N / mm <2> <SEP> 24 500 N / mm <2>
<tb> <SEP> thrust module <SEP> 7 300 N / mm <2> <SEP> 35 900 N / mm <2>
<tb> <CEL AL = L> density at @ = 60 vol% <SEP> 1.542 g / cm <3> <SEP> 1.542 g / cm <3>
<tb> </TABLE>
<tb> <TABLE> Columns = 2 Table 2:
Geometric values and the weight estimate of the CFRP gripper bar <SEP> Cross section of the gripper bar <SEP> 528 mm <2> <SEP> length <SEP> 1114 mm
<tb> <SEP> Volume of the gripper bar <SEP> 588.2 cm <3>
<tb> <SEP> Weight of the gripper bar <SEP> 907 g
<tb> <SEP> closed Weight of the core with inserts <SEP> 380 g
<tb> <SEP> total weight <SEP> 1287 g
<tb> </TABLE>
The bending stiffness of the gripper rod about the Y axis running perpendicular to the Z axis and the X axis as well as around the X axis can be found in Tables 3 and 4 below.
<tb> <TABLE> Columns = 4 Table 3: Flexural rigidity of the gripper bar around the Y axis
<tb> Head Col 2 AL = L: area moment of inertia around Y
<tb> Head Col 1: modulus of elasticity
<tb> Head Col 2: product Ely
<tb> <SEP> layer I <SEP> 10 954 mm <4> <SEP> 139 000 N / mm <2> <SEP> 1 523 Nm <2>
<tb> <CEL AL = L> Layer II <SEP> 10 872 mm <4> <SEP> 24 500 N / mm <2> <SEP> 266 Nm <2>
<tb> <SEP> Layer III <SEP> 90 621 mm <4> <SEP> 139 000 N / mm <2> <SEP> 12 600 Nm <2>
<tb> <SEP> layer IV <SEP> 20 015 mm <4> <SEP> 24 500 N / mm <2> <SEP> 490 Nm <2>
<tb> <SEP> Sum <CEL CB = 4 AL = L> 14 879 Nm <2>
<tb> </TABLE>
<tb> <TABLE> Columns = 4 Table 4: Flexural rigidity of the gripper bar around the X axis
<tb> Head Col 2 AL = L: area moment of inertia around X
<tb> Head Col 1: modulus of elasticity
<tb> Head Col 2:
Product Elx
<tb> <SEP> layer I <SEP> 682 mm <4> <SEP> 139 000 N / mm <2> <SEP> 95 Nm <2>
<tb> <CEL AL = L> Layer II <SEP> 2 996 mm <4> <SEP> 24 500 N / mm <2> <SEP> 73 Nm <2>
<tb> <SEP> Layer III <SEP> 29 659 mm <4> <SEP> 139 000 N / mm <2> <SEP> 4 123 Nm <2>
<tb> <SEP> layer IV <SEP> 7 366 mm <4> <SEP> 24 500 N / mm <2> <SEP> 180 Nm <2>
<tb> <SEP> Sum <CEL CB = 4 AL = L> 4 471 Nm <2>
<tb> </TABLE>
Using known formulas, a uniform line load acting on the gripper bar was calculated from given values for load assumptions and for cycle times via the speed and acceleration. The strength was verified by observing a maximum 0.2% elongation on the component surface, and to demonstrate the maximum deformation, the maximum deflection of the gripper rod was calculated and compared to a maximum deflection that was specified as permissible.
The gripper bar according to the invention also has a natural frequency c = 2ROOT (E / rho), which is 1.8 times higher than steel. This higher natural frequency leads to less influence on the natural vibration of the gripper bar on the sheet to be transported, which can thus be guided more precisely.
At the ends of the gripper bar according to the invention, aluminum side parts are attached by gluing, which in turn have sliding guides made of plastic. In this way, a gripper device was created, the mass of which is only about half the mass of the known gripper device made of steel.