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Die
Erfindung betrifft eine Positionier- und Haltevorrichtung.
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Aus
der Praxis und aus der
EP 1 126
965 ist es bekannt, Kunststoffteile in einem Cut'n-Fold-Verfahren
umzuformen. Bei diesem Verfahren erfolgt nur eine zonenweise Erwärmung,
und die Einleitung der Umformungskräfte erfolgt in nichterwärmten
Zonen. Die Einleitung der Umformkräfte ist bisher von Hand erfolgt,
oder es sind roboterartige Manipulatoren eingesetzt worden.
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Sowohl
eine Verformung per Hand als auch der Einsatz von roboterartigen
Manipulatoren sind sehr kostenaufwendig.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Mittel zur Verfügung
zu stellen, mit denen es mit geringem Aufwand möglich ist,
Elemente umzuformen und insbesondere zu falten.
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Die
Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit
den Merkmalen der Ansprüche 1, 10, 12 bzw. 14.
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Gemäß der
Erfindung ist eine Positionier- und Haltevorrichtung vorgesehen,
die eine erste und eine zweite Krafteinleitungseinrichtung aufweist,
die an gegenüberliegenden Enden einer gebogenen Spreiz-
und/oder Stauchvorrichtung angeordnet sind. Eine solche Positionier- und
Haltevorrichtung erlaubt es, Elemente, insbesondere Zuschnitte umzuformen, indem
schlicht die gebogene Spreiz- und/oder Stauchvorrichtung auf- bzw.
zugefahren wird. Über die dabei an dem Element angreifenden
Krafteinleitungseinrichtungen kann so gefaltet werden, ohne dass
es aufwendiger Roboter bedarf. Die mit Umformung, insbesondere der
Faltung angestrebte Geometrie resultiert dabei aus der Geometrie
des Elementes bzw. Zuschnittes, der beispielsweise als durch eine
erwärmte oder anderwärtig geschwächte Zone
vorgegebenen Biegelinie sowie dem Verfahrweg der Spreiz- und/oder
Stauchvorrichtung. Dabei bleiben die verschiedenen Abschnitte des
Elementes bzw. des Zuschnittes zumindest während der Umformung
scharnierartig miteinander verbunden.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
vorgesehen, dass die erste und/oder die zweite Krafteinleitungseinrichtung jeweils
tellerartige Kontaktflächen aufweisen. Dies ermöglicht
es, Kräfte großflächig aufzubringen ohne eine
Beschädigung der Oberfläche des umzuformenden
Elementes zu riskieren.
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Gemäß einer
weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ist vorgesehen, dass die erste und/oder die zweite Krafteinleitungseinrichtung
jeweils als Saugnäpfe ausgebildet sind. Bei einer solchen
Ausgestaltung können Vor- und/oder Nacharbeiten an einem
Werkstück hinsichtlich der Befestigung der Krafteinleitungseinrichtungen
vermieden werden. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht
es ferner, mit einer hohen Taktzahl Umformungen durchzuführen.
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Wenn – wie
gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung vorgesehen – die erste und/oder die zweite Krafteinleitungseinrichtung gelenkig,
insbesondere mit einem Kugelgelenk an der Spreiz- und/oder Stauchvorrichtung
angeordnet sind, können größere Toleranzen
zugelassen werden, ohne dass das Arbeitsergebnis gefährdet
wird. In einem solchen Falle ist auch eine Applizierung der Vorrichtung
per Hand besonders einfach möglich.
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Weiter
bevorzugt ist vorgesehen, dass die Spreiz- und/oder Stauchvorrichtung
mindestens eine Kolbenzylindereinheit umfasst. Bei Verwendung einer
Kolbenzylindereinheit ist es möglich, eine gesamte Anlage
mit einem Druckluft- und/oder Vakuumaggregat zu betreiben.
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Besonders
einfach aufgebaute Spreiz- und/oder Stauchvorrichtungen ergeben
sich, wenn die Kolbenzylindereinheit eine gekrümmte, insbesondere
kreisbogenförmig verlaufende Zylinderlängsachse
aufweist, und/oder wenn die Spreiz- und/oder Stauchvorrichtung mindestens
eine erste und eine zweite Kolbenzylindereinheit ausweist, die kettenartig
hintereinander geschaltet sind. Dies gilt insbesondere, wenn mindestens
die erste, vorzugsweise die erste und die zweite Krafteinleitungseinrichtung
bei einer Betätigung der Vorrichtung einen Kreisbogen beschreiben.
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Um
eine flexibel zu betreibende Anlage zur Verfügung stellen
zu können, ist gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung ein Positionieradapter, insbesondere
ein Positioniersaugnapf vorgesehen.
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Die
vorgenannten Wirkungen und Vorteile ergeben sich auch bei einer
Positionier- und Halteanlage zur Durchführung von Faltaufgaben,
die mindestens eine erste Positionier- und Haltevorrichtung nach
einem der zuvor erörterten Ansprüche sowie eine
Steuerung zu deren Betätigung aufweist. Daher wird auch
für eine solche Anlage Schutz beansprucht.
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Weitere
Vorteile ergeben sich, wenn eine Verteilerplatte zur Lagefixierung
mindestens einer Positionier- und Haltevorrichtung vorgesehen ist.
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Die
vorgenannten Wirkungen und Vorteile zeigen sich auch schon bei einer
Spreiz-Stauchvorrichtung, insbesondere für eine Positionier-
und Haltevorrichtung nach einem der zuvor erörterten Ansprüche,
wenn das Zylinderelement eine gekrümmte Zylinderlängsachse
aufweist. Daher wird auch für eine solche Spreiz-Stauchvorrichtung
Schutz beansprucht. Die Vorteile zeigen sich insbesondere, wenn die
Zylinderachse einen kreisbogenförmigen Verlauf aufweist.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung
im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
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Darin
zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Positionier- und Halteanlage
mit einer erfindungsgemäßen Positionier- und Haltevorrichtung
gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung in einem Schnitt in einer ersten Position, und
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2 die
Positionier- und Halteanlage mit der erfindungsgemäßen
Positionier- und Haltevorrichtung in einer zweiten Position.
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Die
in den 1 und 2 gezeigte Positionier- und
Halteanlage 100 dient zur Faltung von im Ausgangszustand
ebenen Zuschnitten 102. Der in den 1 und 2 gezeigte
Zuschnitt 102 besteht aus PMMA, welches im Handel auch
unter der Marke „Plexiglas” bekannt ist. Die Positionier-
und Halteanlage 100 weist eine Positionier- und Haltevorrichtung 104 auf,
welche zumindest in einem Ausgangszustand an einer Vakuumverteilerplatte 106 angeordnet ist.
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Die
Positionier- und Haltevorrichtung 104 weist eine kreisförmig
gebogene Spreiz-Stauchvorrichtung 108 auf. Diese Spreiz-Stauchvorrichtung 108 umfasst
eine im wesentlichen kreisförmig gebogene Kolbenzylindereinheit 110 mit
einem Kolben 112 und einem im wesentlichen kreisförmig
gekrümmten Zylinderelement 114.
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An
dem Kolben 112 greift eine kreisförmig gebogene
Kolbenstange 116 an, wobei der Krümmungsradius
der Hauptachse der Kolbenstange 116 dem Krümmungsradius
der Hauptachse des Zylinderelementes 114 im Wesentlichen
gleich ist, so dass die Einheit aus Kolben 112 und Kolbenstange 116 in dem
Zylinderelement 114 auf einem Kreisbogen verfahren werden
kann.
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An
seinem einen stirnseitigen Ende ist das Zylinderelement 114 mit
einem ersten Abschlusselement 118 verschlossen. Das erste
Abschlusselement 118 weist einen aus einem harten Kunststoff
gefertigten Kern 120 sowie einen Dichtungsrand 122 aus
einem weichen Kunststoff oder einem gummiartigen Material auf, so
dass an der Außenseite des ersten Abschlusselementes 118 ein
flacher Raum 124 gebildet ist, in welchem über
eine in dem ersten Abschlusselement 118ausgebildete erste
Leitung 126 ein technisches Vakuum aufgebaut werden kann,
wenn das erste Abschlusselement 118 wie in 1 gezeigt mit
seinem kreisförmig umlaufenden Rand 128 an einem
Zuschnitt 102 anliegt. Das erste Abschlusselement 118 kann
daher auch als erster Saugnapf bezeichnet werden.
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Das
erste Abschlusselement 118 weist darüber hinaus
eine zweite Leitung 130 auf, mit welcher Druckluft in einem
Zylinderraum 132 geleitet werden kann, um den Kolben 112 und
damit die Kolbenstange 116 zu verfahren. In entsprechender
Weise kann aber auch über die Leitung 130 ein
Vakuum aufgebracht werden, um eine der vorbeschriebenen Spreizbewegung
entgegen gesetzte Stauchbewegung durchzuführen. Die Rückführbewegung
kann allerdings auch mittels einer Rückholfeder 134 bewirkt
werden, welche in einem Ringraum 136 im Innern des Zylinderelementes 114,
die Kolbenstange 116 umgebend angeordnet ist.
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Ein
dem ersten Abschlusselement 118 entsprechendes zweites
Abschlusselement 138 ist an dem dem Kolben 112 gegenüber
liegenden Ende der Kolbenstange 116 angeordnet. Auch dieses
zweite Abschlusselement 138 weist ein Kern 140 aus
Hartkunststoff sowie einen weichen Dichtungsrand 142 auf,
womit wiederum ein flacher Saugraum 144 begrenzt wird,
um bei Aufbringung eines Vakuums über eine Leitung 146 das
zweite Abschlusselement 138 an dem Zuschnitt 102 festzulegen.
Das zweite Abschlusselement 138 kann daher auch als zweiter Saugnapf
bezeichnet werden.
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Um
bei der Umformung einen exakten Winkel α (2)
zu erhalten, ohne übermäßige Anforderungen
an die zur Beaufschlagung der Kolben-Zylindereinheit mit Druckluft vorgesehen
Steuerung stellen zu müssen, sind eine Einstellschiene 148,
ein Einstellbügel 150 und eine Einstellschraube 152 vorgesehen,
wobei die Einstellschiene 148 fest mit dem Zylinderelement 114 und
der Einstellbügel 150 fest mit der Kolbenstange 116 verbunden
ist. Aus dem Festlegepunkt der Einstellschraube 152 an
dem Einstellbügel 150 resultiert mit dem Anschlag 154 an
der Einstellschiene 148 der Verformungs- bzw. Faltwinkel α,
welcher in dem gezeigten Beispiel in den 1 und 2 α =
90° beträgt.
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Um
einen flexiblen Anschluß der Positionier- und Haltevorrichtung 104 an
der Vakuumverteilerplatte zu ermöglichen, ist ein dritter
Saugnapf 156 vorgesehen, welcher fest mit der Einstellschiene 148 verbunden
ist. Auch dieser Saugnapf 156 hat einen Kern 158 aus
Hartkunststoff sowie einen Dichtrand 160 aus einem weichen,
dauerelastischen Material.
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Mit
der in den Zeichnungen gezeigten Positionier- und Halteanlage 100 läßt
sich besonders vorteilhaft folgendes Verfahren durchführen.
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Zunächst
werden die Krafteinleitungsvorrichtungen, die zuvor auch als Saugnäpfe 118, 138 bezeichnet
worden sind und deren bevorzugte Ausführungsform daher
als „VAC'N FOLD Säuglinge” bezeichnet
werden können, von der fahr- und/oder schwenkbaren Vakuumverteilerplatte 106 an
vorgegebene Positionen verbracht und dort festgesaugt.
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Nach
dem Erzeugen erwärmter Biegelinien an einem Zuschnitt,
von denen in den 1 und 2 eine erste
Biegelinie 162 gezeigt ist, nach dem Cut'n Fold-Verfahren
(Heizen), wird die Vakuumverteilerplatte 106 an das Werkstück 102herangeführt, und
dort werden die Krafteinleitungsvorrichtungen („VAC'N FOLD
Säuglinge”) mit Vakuum an dem Zuschnitt fixiert.
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Sind
die Krafteinleitungsvorrichtungen (Saugnäpfe) an dem Zuschnitt
(Werkstück) festgesaugt, werden die Vakuumleitungen in
der Vakuum-Verteiler-Platte belüftet, wodurch diese freigegeben
werden, um sich frei im Raum bewegen zu können.
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Auch
weitere Vakuumsauger der Heizvorrichtung (nicht gezeigt), die den
Zuschnitt (das Werkstück) während des Heizens
in Position gehalten haben, werden jetzt belüftet.
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An
einem Schwenkarm wird der Zuschnitt (das Werkstück) jetzt
angehoben und Druckluft auf den oder die Kolben gegeben, so dass
die „Säuglinge” entsprechend der eingestellten
Winkel, falten können. Der eigentliche Faltvorgang passiert
unabhängig von der Vakuumverteilerplatte. An einem Schwenkarm
hängend wird das Werkstück frei im Raum umgeformt.
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Die
Flächennormalen beschreiben beim Falten sehr komplexe Raumkurven,
die man natürlich programmieren könnte. Mit diesen
Programmen könnten entsprechende Roboterarme komplexer
Manipulatoren gesteuert werden. Vermutlich müsste man für
10 Flächen auch 10 Roboterarme einsetzen. Das ist nicht
nur sehr teuer in der Anschaffung, sondern ist auch kostenbelastend
bei jeder Neueinrichtung. Außerdem können 10 Roboterarme
sich bei kleineren Werkstücken leicht in die Quere kommen. Gemäß der
Neuerung können die Roboterarme völlig entfallen.
Diese komplexen Programme und Roboterarme werden mit der Erfindung
vermieden.
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Die
unbeheizten Flächen des Werkstücks sind bei der
Faltung grundsätzlich bei der Formgebung beteiligt. Werden
bestimmte Winkel bei der Umformung vorgegeben und erreicht, dann
wird eine wiederholbare geometrische Form des Werkstücks bei
dem Faltvorgang erzeugt. Die jetzt benutzten notwenigen Abkühlvorrichtungen
können in Zukunft entfallen.
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Ein
besonders schöner Vorteil der Erfindung ist es, dass sich
mit dieser exakte Winkel zwischen zwei benachbarten Flächen
eines Zuschnittes erzeugen lassen. Bemerkenswert ist, dass die Vorrichtungen
während der Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens vom Zuschnitt (Werkstück) selbst getragen werden.
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Da
das Falten mit Druckluft erfolgt, wird die erfindungsgemäße
Vorrichtung auch als „Jet Folder” bezeichnet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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