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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für Kohlenstoff-Faser-Flächenelemente, die zu einem Stapel übereinander angeordnet sind, um jeweils das oberste Flächenelement vom Stapel abzuheben und weiter zu verarbeiten, wobei die Vorrichtung mindestens eine an einem Walzengestell vorgesehene Walze aufweist, deren Zylindermantelfläche zum Greifen und temporären Aufwickeln des jeweiligen Kohlenstoff-Faser-Flächenelementes geeignet ist.
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Stapel aus übereinander angeordneten Kohlenstoff-Faser-Flächenelementen werden bspw. mittels einer Stichsäge auf das jeweils gewünschte Maß zugeschnitten. Vom zugeschnittenen Stapel sollen dann einzelne Lagen, d. h. die zugeschnittenen Kohlenstoff-Faser-Flächenelemente einzeln abgehoben und zu einer Weiterverarbeitungsstation transportiert werden, um dort in voneinander verschiedenen Faser-Richtungen wieder zu einem Paket übereinander gelegt zu werden. Das jeweilige Paket wird dann bspw. partiell zusammengeschweißt. Anschließend wird in das partiell zusammengeschweißte Paket ein Kunstharz injiziert, das aushärtet, um ein hartes flächiges Paket zu realisieren.
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Zum Manipulieren von Kohlenstoff-Faser-Flächenelementen, die zu einem Stapel übereinander angeordnet sind, wobei jeweils nur das oberste Flächenelement vom Stapel abgehoben werden soll, um es geeignet weiter verarbeiten zu können, sind stempelartig ausgebildete Nadelgreifer bekannt, von deren Stempel-Stirnfläche Nadeln wegstehen. Ein bekannter Nadelgreifer ST40 der Firma Sommer weist Nadeln auf, die in sich kreuzenden Nadelreihen angeordnet sind. Ein anderer bekannter Nadelgreifer NHT-2 der Firma Jensen greift in zwei voneinander abgewandten Richtungen. Die Nadeln dieser bekannten Nadelgreifer besitzen einen kleinen Hub von z. B. 0,6 mm, um passend greifen zu können. Das Handling mit solchen Nadelgreifern ist jedoch schwierig, weil der Nadelhub derartig eingestellt werden muß, dass die Nadeln nur das jeweils oberste Flächenelement des Stapels geringfügig durchstechen. Es ist jedoch oftmals nicht zuverlässig zu verhindern, dass nicht nur das jeweils oberste Flächenelement vom Stapel abgehoben wird, sondern dass zumindest auch noch das unmittelbar darunter liegende Flächenelement mit abgehoben wird. D. h. mit diesen bekannten Nadelgreifern sind Prozess-Probleme nicht zuverlässig vermeidbar.
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Weitere Mängel der bekannten Nadelgreifer bestehen darin, dass ein großflächiges Aufnadeln erforderlich ist, und dass in einer Produktionsanlage nicht zu vermeidender Staub nicht eingebunden wird.
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Aus der
DE 20 2007 006 528 U1 ist eine Vorrichtung zum Handhaben von Materialstücken bekannt, die zum Anheben der Materialstücke, d. h. von Flächenelementen, vorgesehen ist, um die Flächenelemente einer weiteren Verarbeitung zuzuführen. Diese bekannte Vorrichtung weist mindestens ein Handhabungsgerät auf, das einen mehrachsigen Manipulator mit einem Handlingswerkzeug zum Aufnehmen und Abgeben des mindestens einen Materialstücks aufweist. Das Handlingswerkzeug weist mindestens einen drehbaren Materialträger auf, der als Wickelträger oder als Materialstückträger zur Aufnahme mehrerer Materialstücke ausgebildet ist. Der Materialträger kann als drehbarer Wickelträger zum Auf- und Abwickeln von mindestens einem Materialstück ausgebildet sein. Der Wickelträger kann als eine im Wesentlichen zylindrische Rolle ausgebildet sein, die an einem Gestell drehbar gelagert ist und einen steuerbaren Drehantrieb aufweist.
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Die
US 4 541 886 A offenbart eine zum Manipulieren von mit Epoxydharz imprägnierten Kohlenstoff-Faser-Flächenelementen vorgesehene Vorrichtung, die zwei Zylinder aufweist, die an einem auf einem Tisch liegenden Flächenelement an seinen beiden voneinander entfernten Endabschnitten zur Anlage gebracht werden. Anschließend werden die beiden Zylinder entlang des Tisches im entgegengesetzten Drehsinn aufeinander zu bewegt, bis sie sich fast berühren. In diesem Zustand werden die beiden Zylinder mit dem an ihnen haftenden Flächenelement zu einem Werkstück übertragen, an dem das Flächenelement angebracht werden soll. Im nächsten Verfahrensschritt wird der eine Zylinder am Werkstück zur Anlage gebracht und auf dem Werkstück abgerollt, um den entsprechenden Abschnitt des Flächenelementes auf dem Werkstück anzulegen. Dann wird der andere Zylinder gegen das Werkstück bewegt und an ihm angelegt und entlang dem Werkstück abgerollt, um das Flächenelement mit seiner gesamten Längenabmessung auf dem Werkstück zur Ablage zu bringen.
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Aus der
DE 43 40 724 A1 ist es bekannt, dass bei der Herstellung oder Verarbeitung von Kunststoffen oder sonstigen Stoffen, die in Form von Bahnen vorliegen, Walzen mit Beschichtungen für den Transport, die Führung, das Umlenken, das Auf- und Abwickeln, das Auftragen von Substanzen u. s. w. verwendet werden. Dazu werden bestimmte Oberflächenbeläge ausgebildet, so dass Walzen über unterschiedliche Oberflächen und Rauhigkeiten verfügen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der es sicher und zuverlässig möglich ist, jeweils nur das oberste Flächenelement von einem Stapel aus Kohlenstoff-Faser-Flächenelementen abzuheben und zu einer Weiterverarbeitungsstation zu transportieren.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1, d. h. dadurch gelöst, das Walzengestell als länglich rechteckiger Gitterrahmen ausgebildet ist, der ein Befestigungsorgan für einen Roboterarm aufweist, wobei an dem Walzengestell ein Paar Walzen zueinander parallel vorgesehen sind, die mittels zugehöriger, am Walzengestell angeordneter Antriebseinrichtungen, die von Kolben-Zylinder-Einheiten gebildet sind, achsparallel voneinander weg und aufeinander zu bewegbar sind.
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Erfindungsgemäß kann die Zylindermantelfläche eine Oberflächenrauhigkeit aufweisen, die zum Greifen und temporären Aufwickeln des jeweils obersten Kohlenstoff-Faser-Flächenelementes eines Flächenelement-Stapels geeignet ist. Dabei kann die Zylindermantelfläche direkt und unmittelbar mit einer entsprechenden Oberflächen-Rauhigkeit ausgebildet sein. Eine andere bevorzugte Möglichkeit besteht darin, dass die Zylindermantelfläche eine Beschichtung mit einer Oberflächen-Rauhigkeit aufweist, die zum Greifen und temporären Aufwickeln des jeweiligen Kohlenstoff-Faser-Flächenelementes geeignet ist.
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Bei der Beschichtung kann es sich um eine Korund-Beschichtung, eine Industriediamant-Beschichtung o. dgl. handeln. Die Korund-Beschichtung kann bspw. eine Körnung 40 bis 100 besitzen. Bevorzugt kann es sein, wenn die Korund-Beschichtung eine Körnung 60 besitzt.
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Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass von der Zylindermantelfläche der jeweiligen Walze kurze Nadeln wegstehen, die zum Greifen und temporären Aufwickeln des jeweiligen Kohlenstoff-Faser-Flächenelementes geeignet sind.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist die Vorteile auf, dass beim Aufwickeln kaum zu vermeidender Staub in den Wickel aus dem aufgewickelten Flächenelement eingebunden wird, so dass während des Transportes des besagten aufgewickelten Flächenelementes eine Staubbindung gegeben ist, und dass ein schneller Transport vom Stapel weg zu einer Weiterverarbeitungsstation möglich sind.
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Ist die Zylindermantelfläche der jeweiligen Walze mit einer oberflächlich rauen Beschichtung versehen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die Walze in bestimmten Zeitabständen mittels eines gasförmigen Fluides, bspw. mit Luft, gereinigt wird.
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Beim Aufwickeln des jeweils obersten Flächenelementes eines Stapels aus Kohlenstoff-Faser-Flächenelementen wird die jeweilige Walze in Bezug zum aufzuwickelnden Flächenelement auf Zug gerollt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich optimal dazu, jeweils nur das oberste Flächenelement von einem Stapel übereinander angeordneter Kohlenstoff-Faser-Flächenelemente abzuheben, auf die Walzen temporär aufzuwickeln, das aufgewickelte Flächenelement dann zu einer Weiterverarbeitungsstation zu transportieren und dort genau richtig orientiert wieder von den Walzen abzuwickeln und eine Anzahl Flächenelemente in der Weiterverarbeitungsstation mit der jeweils richtigen Faserrichtungs-Orientierung zu einem flächigen Paket übereinander anzuordnen. Das Paket kann dann in bekannter Art und Weise bspw. partiell zusammengeschweißt werden, um anschließend z. B. ein Kunstharz zu injizieren und nach dem Aushärten des Kunstharzes ein hartes flächiges Paket zu verwirklichen.
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Derartige flächige Pakete aus Kohlenstoff-Faser-Flächenelementen kommen bspw. im Automobilbau zur Anwendung.
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Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei es sich versteht, dass die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt sondern durch die Ansprüche definiert ist.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung in Blickrichtung von schräg oben, mit einem Paar Walzen, die zueinander benachbart positioniert sind, und
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2 die Vorrichtung gemäß 1, wobei die beiden Walzen voneinander entfernt positioniert sind.
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Die 1 und 2 zeigen eine Ausbildung der Vorrichtung 10, die für (nicht gezeichnete) Kohlenstoff-Faser-Flächenelemente vorgesehen ist, die zu einem Stapel übereinander angeordnet sind. Die Vorrichtung 10 dient dazu, jeweils nur das oberste Flächenelement von dem Stapel abzuheben und zu einer Weiterverarbeitungsstation zu transportieren, in der das Flächenelement dann weiter verarbeitet wird.
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Die Vorrichtung 10 weist ein Walzengestell 12 auf, das als länglich rechteckiger Gitterrahmen 14 ausgebildet ist.
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Am Walzengestell 12 sind ein Paar Walzen 16 zueinander parallel vorgesehen. Die jeweilige Walze 16 ist an einem Lagerbügel 18 gelagert. Die Lagerbügel 18 sind am Walzengestell 12 linear beweglich geführt vorgesehen. Die lineare Beweglichkeit der Lagerbügel 18 mit den zugehörigen Walzen 16 ist in 1 durch die Doppelpfeile 20 angedeutet.
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Am Walzengestell 12 sind Antriebseinrichtungen 22 vorgesehen, mittels welchen die Walzen 16 voneinander weg und aufeinander zu bewegbar sind.
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In den 1 und 2 sind Antriebseinrichtungen 22 gezeichnet, die von Kolben-Zylinder-Einheiten 24 gebildet sind. Dabei ist der jeweilige Zylinder 26 an einem zugehörigen Endholm 28 des Gitterrahmens 14 und an einem Zentralholm 30 des Gitterrahmens 14 befestigt. Vom Zentralholm 30 steht ein Befestigungsorgan 32 weg, das für einen Roboterarm eines Industrie-Roboters vorgesehen ist.
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Die Kolbenstange der jeweiligen Kolben-Zylinder-Einheit 24 ist mit der Bezugsziffer 34 bezeichnet. Die jeweilige Kolbenstange 34 ist an einer Konsole 36 angebracht, die vom zugehörigen Lagerbügel 18 wegsteht.
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Die Walzen 16 weisen eine Zylindermantelfläche 38 auf, die zum Greifen und temporären Aufwickeln des jeweils obersten Flächenelementes eines Stapels aus Kohlenstoff-Faser-Flächenelementen geeignet ist. Das Aufwickeln auf die zugehörige Walze 16 erfolgt unter Zug relativ zum besagten obersten Flächenelement.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 12
- Walzengestell (von 10)
- 14
- Gitterrahmen (von 12)
- 16
- Walze (von 10 an 12)
- 18
- Lagerbügel (für 16)
- 20
- Doppelpfeil (bei 18)
- 22
- Antriebseinrichtung (für 16)
- 24
- Kolben-Zylinder-Einheit (von 22)
- 26
- Zylinder (von 24)
- 28
- Endholm (von 14)
- 30
- Zentralholm (von 14)
- 32
- Befestigungsorgan (an 28)
- 34
- Kolbenstange (von 24)
- 36
- Konsole (an 18 für 34)
- 38
- Zylindermantelfläche (von 16)
