DE102011078911A1

DE102011078911A1 - Vorrichtung zum Beschneiden von Faserverbund-Werkstücken

Info

Publication number: DE102011078911A1
Application number: DE201110078911
Authority: DE
Inventors: Michael Schillinger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2011-07-11
Filing date: 2011-07-11
Publication date: 2013-01-17

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Beschneiden von vorgeformten Werkstücken, insbesondere von vorgeformten Werkstücken aus Faserverbundmaterial, bereitgestellt, mit einer Auflage zum Kontaktieren einer ersten Oberfläche des Werkstücks und einer luftdichten Gegenschale zum Kontaktieren einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche des Werkstücks, so dass das Werkstück zwischen der Auflage und der Gegenschale angeordnet werden kann. Die Vorrichtung umfasst außerdem eine Ansaugvorrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks im Bereich einer der Gegenschale zugewandten Oberfläche der Auflage zum flächigen Ansaugen der luftdichten Gegenschale an die Auflage, so dass in einem Betriebszustand der Vorrichtung das dazwischen angeordnete Werkstück zwischen der Aufnahme und der Gegenschale mittels der angesaugten Gegenschale fixiert ist. Des Weiteren wird ein Verfahren zum Beschneiden eines vorgeformten Werkstücks mittels einer entsprechenden Vorrichtung mit den folgenden Schritten beschrieben: Einlegen des Werkstücks in die Vorrichtung zwischen Auflage und Gegenschale, Fixieren des Werkstücks zwischen Auflage und Gegenschale, Beschneiden des Werkstücks, Entnehmen des Werkstücks, wobei der Schritt des Fixierens des Werkstücks ein Erzeugen eines Unterdrucks im Bereich einer dem Werkstück bzw. der Auflage zugewandten Oberfläche der Auflege zum flächigen Ansaugen der luftdichten Gegenschale an die Auflage umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Beschneiden von vorgeformten Werkstücken, insbesondere von vorgeformten Werkstücken aus Faserverbundmaterial, sowie ein Verfahren zum Beschneiden der entsprechenden Werkstücke.
Beschnittvorrichtungen zum Beschneiden von vorgeformten Werkstücken aus Faserverbundmaterial, sogenannte „Preforms”, sind allgemein bekannt. Diese weisen üblicherweise eine Auflage mit einer dreidimensionalen Kontur auf, die im Wesentlichen an eine Form des Werkstücks angepasst ist und somit das Werkstück auf einer ersten Oberfläche möglichst flächig stützt. Außerdem ist eine Gegenschale vorgesehen, die auf eine entgegengesetzt angeordnete zweite Oberfläche des Werkstücks aufgepresst wird, um das Werkstück zwischen Auflage und Gegenschale zu fixieren.
Mittels zusätzlicher Greifer bzw. Greifarme wird das Werkstück auf die Auflage gelegt und nach erfolgtem Beschnitt wieder entfernt. In Abhängigkeit von der Größe des Werkstücks kann es erforderlich sein, mehrere Greifer vorzusehen, die mittels einer komplexen Steuerung für eine gemeinschaftliche Bewegung des Werkstücks synchron gesteuert werden müssen.
Üblicherweise wird die Gegenschale mittels einer zentralen Führung oder über seitliche Spannelemente auf das Werkstück und somit gegen die Auflage gepresst, so dass das Werkstück zwischen Auflage und Gegenschale fixiert ist. Anschließend kann ein Beschnitt des Werkstücks entlang einer Zuschnittlinie erfolgen. Diese Zuschnittlinie kann beispielsweise umlaufend um die Gegenschale verlaufen.
Die Gegenschale muss also stetig mittels eines Niederhalters oder über Spannelemente in Richtung der Auflage gepresst werden, um das Werkstück zu fixieren und auf diese Weise einen Beschnitt zu ermöglichen, ohne dass das Werkstück aufgrund der auftretenden Kräfte bewegt wird.
Zur Verwendung als Niederhalter ist üblicherweise eine Schließe, eine Presse oder eine zentrale Führung mit Gegenhaltern vorgesehen, welche Öffnungs- und Schließbewegungen ausführen und die erforderlichen Press- und Haltekräfte bereitstellen können. Die Gegenschale muss hierzu ausreichend steif ausgebildet sein, um die erforderlichen Presskräfte auf das Werkstück und die Auflage zu übertragen und das Werkstück trotz der einwirkenden Schnittkräfte ausreichend zu fixieren. Als nachteilig hieran erweisen sich jedoch die zentrale Führung und die gegebenenfalls vorhandenen Spannelemente. Diese stehen in der Regel als störende Konturen robotergeführten oder portalgeführten Schneidköpfen beim Zuschnitt des Werkstücks entlang der Zuschnittlinie im Weg und behindern deren Bewegungsumfänge, so dass die Schneidköpfe die Störkonturen „umfahren” müssen.
Alternativ werden die entsprechenden Störelemente gesteuert geöffnet und anschließend wieder geschlossen, um den Schneidköpfen an der jeweiligen Position des Zuschnitts ausreichend Bewegungsfreiheit zu geben.
In beiden Fällen ist jeweils ein hoher Steuerungsaufwand erforderlich. Auch ist hierdurch eine Gestaltungsfreiheit bei der Bauteilgestaltung im Schnittbereich bzw. Zuschnittbereich prozessbedingt eingeschränkt. Folglich treten entsprechende Werkzeugkosten für die gesamte Vorrichtung und ein entsprechend hoher Wartungsaufwand aufgrund eines vergleichsweise anspruchsvollen und komplexen Aufbaus auf.
Auch die beschriebenen Greifer, welche das jeweilige Werkstück in die Vorrichtung einsetzen und nach erfolgtem Zuschnitt wieder aus dieser entfernen, erhöhen als zusätzlich vorzusehende Elemente die Komplexität des Aufbaus zusätzlich.
Folglich ist der Wechsel eines Werkstücks bzw. der gesamte Prozessablauf komplex und zeitintensiv, wodurch entsprechende Investitionskosten, Wartungskosten und hohe Taktzeiten entstehen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Vorrichtung zum Beschneiden von vorgeformten Werkstücken bereitzustellen, welche die vorgenannten Nachteile reduziert oder sogar beseitigt und insbesondere höhere Taktzeiten ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst mittels einer Vorrichtung zum Beschneiden gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie mittels eines Verfahrens gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 8. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Demnach wird eine Vorrichtung zum Beschneiden von vorgeformten Werkstücken vorgeschlagen, mit einer Auflage zum Kontaktieren einer ersten Oberfläche des Werkstücks und einer luftdichten Gegenschale zum Kontaktieren einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche des Werkstücks, so dass das Werkstück zwischen der Auflage und der Gegenschale angeordnet werden kann. Die Vorrichtung umfasst außerdem eine Ansaugvorrichtung zum Erzeugen eines Unterdrucks im Bereich einer der Gegenschale zugewandten Oberfläche der Auflage zum flächigen Ansaugen der luftdichten Gegenschale an die Auflage, so dass in einem Betriebszustand der Vorrichtung das dazwischen angeordnete Werkstück zwischen der Aufnahme und der Gegenschale mittels der angesaugten Gegenschale fixiert ist.
Die beschriebene Vorrichtung ist insbesondere zum Beschneiden von vorgeformten Werkstücken aus Faserverbundmaterial vorgesehen. Diese Werkstücke erfahren nach einem Formgebungsprozess zum Erzeugen einer gewünschten Kontur in der Regel einen Beschnitt der Randbereiche entlang einer Zuschnittlinie. Hierzu wird das vorgeformte Werkstück also mit seiner ersten Oberfläche auf die Auflage aufgelegt und mit der Gegenschale auf der zweiten Oberfläche bedeckt. Das Werkstück liegt somit zwischen der Auflage und der Gegenschale.
Erfindungsgemäß kann anschließend mittels der vorgesehenen Ansaugvorrichtung ein Unterdruck im Bereich der Auflage, insbesondere auf der dem Werkstück bzw. der Gegenschale zugewandten Oberfläche erzeugt werden. Vorzugsweise wird der Unterdruck derart erzeugt, dass die Gegenschale flächig in Richtung der Auflage angesaugt wird. Da insbesondere die Werkstücke aus Faserverbundmaterial eine luftdurchlässige Struktur aufweisen, kann somit mit einem im Bereich der Auflage erzeugten Unterdruck sowohl das Werkstück als auch die dahinterliegende Gegenschale angesaugt werden. Die Gegenschale ist hierzu insbesondere luftdicht ausgebildet, so dass eine optimale und zuverlässige Ansaugung in Richtung der Auflage ermöglicht wird.
Besonders geeignet ist hierzu ein flexibles luftdichtes Material, wie beispielsweise eine Tiefziehschale oder aber eine entsprechend Luftdichte Beschichtung auf einer der beiden Oberflächen der Gegenschale.
Folglich wird das Werkstück einerseits durch den erzeugten Unterdruck in Richtung der Auflage gesaugt und gehalten. Andererseits wird das Werkstück zusätzlich mittels der angesaugten Gegenschale gegen die Auflage gepresst und somit zwischen diesen beiden Elementen fixiert. Es kann nun ein Zuschnitt des Werkstücks erfolgen, ohne dass dieses aufgrund der einwirkenden Schnittkräfte verschoben oder unbeabsichtigt bewegt wird. Eine derartige Fixierung kann schnell und unkompliziert erfolgen und erlaubt dennoch einen exakten Zuschnitt, so dass hohe Taktzeiten der Vorrichtung ermöglicht werden. Außerdem kann auf störende Spannelemente zum Verspannen von Auflage und Gegenschale verzichtet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Auflage und die Gegenschale jeweils eine an die erste bzw. zweite Oberfläche des vorgeformten Werkstücks angepasste Oberfläche zum jeweils flächigen Kontaktieren des Werkstücks. Dies bedeutet, dass die Auflage und die Gegenschale jeweils eine Negativform der Kontur des Werkstücks aufweisen. Umfasst das Werkstück beispielsweise auf einer der Auflage zugewandten Oberfläche eine Erhebung, so ist an der entsprechenden Stelle der Oberfläche der Aufnahme eine korrespondierende Vertiefung vorgesehen, die derart ausgestaltet ist, dass eine flächige Kontaktierung der Oberflächen erfolgt. Entsprechendes gilt für eine Vertiefung auf der Werkstückoberfläche. Auch eine Kontur der Gegenschale kann auf diese Art und Weise zur flächigen Kontaktierung korrespondierend an die Kontur des Werkstücks angepasst sein.
Des Weiteren kann die Vorrichtung im Bereich einer Zuschnittlinie des Werkstücks Elektromagnete umfassen, welche der Auflage und/oder der Gegenschale zugeordnet und mit an der Gegenschale bzw. der Auflage angeordnetem, magnetisierbarem Material wechselwirkend ausgebildet sind, um die Gegenschale relativ zu der Auflage zumindest im Bereich der Zuschnittlinie lösbar zu fixieren.
Dies bietet den Vorteil, dass das Werkstück nicht allein durch den beschriebenen Unterdruck und die hierdurch erzielte Ansaugung der Gegenschale in Richtung der Auflage fixiert wird. Es kann zusätzlich eine Anziehungskraft bereitgestellt werden, welche die Gegenschale in Richtung der Auflage zieht und somit das Werkstück fixiert. Vorzugsweise sind die Elektromagneten an mindestens einem der beiden Elemente angeordnet. Mindestens an dem gegenüberliegenden Element ist das magnetisierbare Material angeordnet, so dass die beschriebene Anziehungskraft bereitgestellt werden kann. Die bevorzugte Anordnung im Bereich der Zuschnittlinie, also beispielsweise benachbart hierzu, ermöglicht eine besonders vorteilhafte Fixierung des Werkstücks, welche eine exakte Schnittführung und damit einen exakten Verlauf einer hierbei entstehenden Schnittkante an dem Werkstück ermöglicht.
Vorzugsweise ist das magnetisierbare Material als Stahlprofil, Stahlkante und/oder Stahlband ausgebildet und an der Auflage und/oder an der Gegenschale angeordnet. Das magnetisierbare Material kann somit zumindest abschnittsweise entlang der Zuschnittlinie, insbesondere in einem geringen Abstand zu der tatsächlichen Schnittlinie erstreckt angeordnet sein, um das Werkstück im Bereich des Zuschnittes optimal zu fixieren und somit einen exakten Schnitt ermöglichen. Dies bedeutet, dass die Auflage oder die Gegenschale selbst nicht aus magnetisierbarem Material, sondern aus nicht magnetischem Material besteht, falls die entsprechenden Stahlprofile, Stahlkanten und/oder Stahlbänder vorgesehen werden. Diese können beispielsweise aufgesteckt, aufgeklebt oder geklemmt an dem jeweiligen Element befestigt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Gegenschale einen lösbaren Absauganschluss zum Erzeugen eines Unterdrucks auf einer dem Werkstück bzw. der Auflage zugewandten Oberfläche und/oder eine Kopplungsvorrichtung zum lösbaren Verbinden mit einer Umsetzvorrichtung.
Mittels des Absauganschlusses kann also auch im Bereich der Gegenschale bzw. im Bereich der Gegenschalenoberfläche ein Unterdruck erzeugt werden. Hierdurch kann das Werkstück bei entsprechend ausreichender Höhe des Unterdrucks an die Gegenschale angesaugt und mit dieser bewegt werden.
Des Weiteren kann die genannte Kopplungsvorrichtung an der Gegenschale vorgesehen sein, um mit deren Hilfe die Gegenschale mit der Umsetzvorrichtung zu verbinden. Mit Hilfe der Umsetzvorrichtung, die beispielsweise als Roboterarm ausgebildet ist, ist es in einem gekoppelten Zustand möglich, die Gegenschale zu bewegen.
Wird also sowohl der Ansauganschluss als auch die Kopplungsvorrichtung vorgesehen, so kann die Gegenschale mittels der Umsetzvorrichtung bewegt und zum Aufnehmen eines Werkstücks eingesetzt werden. Die Umsetzvorrichtung bewegt die angekoppelte Gegenschale zu einem Werkstück, welches sich in Reichweite zu der Umsetzvorrichtung befindet, und setzt die Gegenschale flächig auf die entsprechende Oberfläche des Werkstücks auf. Durch Erzeugen eines Unterdrucks an der dem Werkstück zugewandten Seite der Gegenschale wird das Werkstück an die Gegenschale angesaugt und kann zusammen mit der Gegenschale bewegt, insbesondere verschwenkt, werden, um die beiden Elemente gemeinsam auf die Auflage aufzulegen bzw. mit der Auflage zusammenzuführen. Sobald das Werkstück und die Gegenschale mit der Auflage zusammengebracht wurden, kann in einem optionalen Schritt der von der Gegenschale bereitgestellte Unterdruck abgeschaltet und als weitere Option die Kopplungsvorrichtung gelöst werden, so dass die Umsetzvorrichtung entfernt werden kann und ein Zuschnitt nicht durch die Umsetzvorrichtung behindert wird.
Nach erfolgter Erzeugung eines Unterdrucks im Bereich der Aufnahme und anschließendem Zuschnitt des Werkstücks kann die Umsetzvorrichtung wieder an die Gegenschale angekoppelt werden – soweit sie entfernt wurde – und erneut ein Unterdruck im Bereich der Gegenschale zum Ansaugen des Werkstücks erzeugt werden. Hierzu muss der im Bereich der Auflage erzeugte Unterdruck abgeschaltet werden. Anschießend kann das Werkstück in angesaugtem Zustand mittels der Gegenschale und der Umsetzvorrichtung aus der Vorrichtung entfernt und beispielsweise einer nachfolgenden Bearbeitungsstation zugeführt werden. Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht somit eine einfache Handhabung des Werkstücks ohne zusätzliche Greifer vorsehen zu müssen, welche das Werkstück aufnehmen und bewegen.
Vorzugsweise kann die Gegenschale auf der dem Werkstück bzw. der Auflage zugewandten Oberfläche eine luftdurchlässige Schaumschicht zum flächigen Ansaugen der Gegenschale an das Werkstück bzw. die Auflage umfassen. Die Schaumschicht stellt eine besonders luftdurchlässige Schicht bereit, die für eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Unterdrucks zwischen Gegenschale und Werkstück sorgt. Auf diese Weise wird ein lediglich starkes lokales Ansaugen, beispielsweise im Bereich einer Ansaugdüse, verhindert, so dass ein zuverlässiger Transport des Werkstücks mit Hilfe der Gegenschale erfolgen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Auflage eine Mehrzahl von Ansaugöffnungen zum Erzeugen des Unterdrucks umfassen, so dass das Werkstück bzw. die Gegenschale an der Auflage fixierbar ist. Vorzugsweise sind die Ansaugöffnungen in der dem Werkstück bzw. der Gegenschale zugewandten Oberfläche der Auflage angeordnet und dazu ausgebildet, Luft in diesem Bereich anzusaugen, um einen Unterdruck bereitzustellen, der dazu geeignet ist das Werkstück und/oder die Gegenschale in Richtung der Auflage anzuziehen. Besonders bevorzugt, sind die Ansaugöffnungen gleichmäßig über die Oberfläche zum Bereitstellen eines möglichst gleichmäßigen Unterdrucks verteilt. Alternativ können die Ansaugöffnungen aber auch im Bereich der Zuschnittlinie, also in unmittelbarer Nähe hierzu, angeordnet sein, um insbesondere in diesem Bereich eine verstärkte Ansaugung bereitzustellen.
Zur Erzeugung des Unterdrucks im Bereich der Gegenschale und/oder der Auflage kann eine entsprechende Saugvorrichtung, beispielsweise in Form einer Pumpe, vorgesehen werden. Außerdem kann die Vorrichtung eine entsprechende Anlagensteuerung zur Steuerung der Unterdruck-Erzeugung und/oder eine Anlagensteuerung zur Steuerung der Elektromagnete umfassen.
Des Weiteren wird ein Verfahren zum Beschneiden eines geformten Werkstücks mittels der beschriebenen Vorrichtung bereitgestellt, mit den folgenden Schritten:

– Einlegen des Werkstücks in die Vorrichtung zwischen Auflage und Gegenschale,
– Fixieren des Werkstücks zwischen Auflage und Gegenschale,
– Beschneiden des Werkstücks,
– Entnehmen des Werkstücks,

Hierbei umfasst der Schritt des Fixierens des Werkstücks ein Erzeugen eines Unterdrucks im Bereich einer dem Werkstück bzw. der Auflage zugewandten Oberfläche der Auflage zum flächigen Ansaugen der luftdichten Gegenschale an die Auflage.
Insbesondere kann der Schritt des Einlegens ein Ausrichten des Werkstücks umfassen. Dank der flächigen Ansaugung kann auf eine zentrale Führung oder zusätzliche Spannelemente verzichtet werden und ein automatisiertes Einlegen auf einfache Weise erzielt werden.
Außerdem kann der Schritt des Einlegens des Werkstücks mindestens einen der folgenden Schritte umfassen:

– Ansaugen des Werkstücks mittels der Gegenschale durch Erzeugen eines Unterdrucks im Bereich einer dem Werkstück zugewandten Oberfläche der Gegenschale vor dem Einlegen des Werkstücks,
– Einlegen des Werkstücks mittels der Gegenschale, wobei die Gegenschale mit einer Umsetzvorrichtung zum Bewegen der Gegenschale lösbar gekoppelt ist,
– Fixieren des Werkstücks zwischen Gegenschale und Auflage mittels Ansaugen der Gegenschale an die Auflage,
– Aktivieren von Elektromagneten zum weiteren Fixieren des Werkstücks zwischen der Gegenschale und der Auflage,
– Abkoppeln der Gegenschale von der Umsetzvorrichtung nach dem Einlegen des Werkstücks zwischen die Auflage und die Gegenschale vor dem Beschneiden des Werkstücks.

Es versteht sich, dass nicht alle der genannten Schritte durchgeführt werden müssen. Insbesondere das Aktivieren der Elektromagneten oder das Abkoppeln der Gegenschale sind jeweils lediglich optional vorgesehen. Auch kann die Abfolge der Schritte abgeändert werden, soweit dies sinnvoll ist und die Schritte sich nicht gegenseitig bedingen.
Des Weiteren kann der Schritt des Entnehmens des Werkstücks mindestens einen der folgenden Schritte umfassen:

– Ankoppeln der Gegenschale an eine Umsetzvorrichtung zum Entnehmen des Werkstücks,
– Deaktivieren von Elektromagneten zum Lösen einer Fixierung des Werkstücks zwischen der Gegenschale und der Auflage,
– Ansaugen des Werkstücks mittels der Gegenschale durch Erzeugen eines Unterdrucks auf einer dem Werkstück zugewandten Oberfläche der Gegenschale,
– Entnehmen des Werkstücks mittels der Gegenschale.

Auch für diese Abfolge von Schritten versteht es sich, dass nicht alle der genannten Schritte durchgeführt werden müssen. Insbesondere das Deaktivieren der Elektromagneten oder das Ankoppeln der Gegenschale sind jeweils lediglich optional vorgesehen. Auch kann die Abfolge der Schritte abgeändert werden, soweit dies sinnvoll ist und die Schritte sich nicht gegenseitig bedingen.
Das beschrieben Verfahren bzw. die hierfür vorgesehene Vorrichtung bieten die Vorteile eines Beschnittes ohne störende Störkonturen, so dass der Zuschnitt grundsätzlich ohne Unterbrechungen möglich ist. Die Anlagentechnik wird aufgrund des Aufbaus und der Nutzung der Gegenschale zum Umsetzen des Werkstücks deutlich vereinfacht und der Energiebedarf sowie die Instanthaltungskosten reduziert. Auch müssen aufgrund der beschrieben Ausgestaltung keine zusätzlichen Greifer zum Umsetzen des Werkstücks vorgesehen werden. Auch im Falle eines Ab- und Ankoppelns der Gegenschale wird eine Taktzeit gegenüber bekannten Greifersystemen und bekannten Werkzeugwechseln deutlich verkürzt und vereinfacht, wodurch die Vorrichtung weniger störanfällig ist. Zusätzlich wird aufgrund der reduzierten Anzahl von Geräten und Vorrichtungen eine erforderliche Produktionsfläche reduziert.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Beschneiden von Werkstücken in einer schematischen Schnittansicht,
2 eine schematische Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Bereich einer Zuschnittlinie und
3 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Beschneiden eines Werkstücks mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zum Beschneiden eines Werkstücks 13 mit einer Auflage 11 und einer Gegenschale 12. Zwischen der Auflage 11 und der Gegenschale 12 ist in der dargestellten Ausführungsform das Werkstück 13 angeordnet, welches jedoch nicht Teil der Vorrichtung 10 ist. Die Auflage 11 und die Gegenschale 12 sind jeweils an die Form des Werkstücks 13 angepasst, so dass eine jeweils dem Werkstück zugewandte Oberfläche flächig auf einer entsprechenden Oberfläche des Werkstücks 13 aufliegt. Die Auflage 11 ist in der dargestellten Ausführungsform optional auf einer Sockelplatte 14 angeordnet, insbesondere beabstandet zu dieser. Außerdem umfasst die Auflage 11 eine Anzahl von Ansaugöffnungen 11a, welche zum Absaugen von Luft aus dem Bereich der dem Werkstück zugewandten Oberfläche der Auflage 11 vorgesehen ist, so dass in einem Betriebszustand in diesem Bereich ein Unterdruck zum Ansaugen des Werkstücks 13 bzw. der Gegenschale 12 an die Auflage 11 erfolgt.
Die Ansaugöffnungen 11a können entweder direkt mit einer Ansaugvorrichtung (nicht dargestellt) verbunden sein, oder es kann gemäß der dargestellten Ausführungsform die Luft über weitere Ansaugöffnungen 14a in der Sockelplatte 14 abgesaugt werden. Um eine möglichst flächige Ansaugung des Werkstücks 13 an die Oberfläche 11b der Auflage 11 zu erzielen, sind die Ansaugöffnungen 11a möglichst gleichmäßig über die Oberfläche 11b verteilt angeordnet. Es kann somit sowohl das Werkstück 13 als auch die Gegenschale 12 angesaugt und folglich bezüglich der Auflage 11 fixiert werden, um das Werkstück entlang einer Zuschnittlinie (Bereich Z, vgl. 2) zu beschneiden.
Um eine leichte Handhabbarkeit des Werkstücks und auch der Gegenschale zu erzielen, umfasst die Gegenschale 12 eine Kopplungsvorrichtung 12a, mit welcher die Gegenschale 12 mit einer Umsetzvorrichtung (nicht dargestellt) gekoppelt werden kann. Außerdem kann die Kopplungsvorrichtung 12a bzw. die Gegenschale 12c eine Ansaugöffnung 12c umfassen. Es kann mit dieser Luft aus dem Bereich der Oberfläche 12b abgesaugt und somit ein Unterdruck im Bereich der Oberfläche 12b zum Ansaugen des Werkstücks 13 an die Oberschale 12 erzeugt werden. Das Werkstück kann bei ausreichendem Unterdruck durch die Gegenschale 12 aus der Vorrichtung 10 entfernt und ein neues Werkstück 13 auf die Auflage 11 mittels der Gegenschale 12 aufgelegt werden.
Um eine möglichst optimale und flächige Ansaugung des Werkstücks 13 an die Gegenschale 12 zu gewährleisten, kann an der Oberfläche 12b eine Schaumschicht (nicht dargestellt) vorgesehen werden.
2 zeigt eine schematische Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 gemäß 1 im Bereich Z (vgl. 1) einer Zuschnittlinie. Diese wird durch einen optionalen Schneidkanal 24 dargestellt, in den ein Messer 21 nach Durchtrennen des Werkstücks 13 eintritt. Auf diese Weise kann das Messer 21 vor schnellem Abstumpfen geschont werden. Selbstverständlich kann aber ebenso auf den Schneidkanal 24 verzichtet werden oder dieser mit weichem, messerschonendem Material gefüllt sein.
Das Werkstück 13 wird wie voranstehend beschrieben, unter anderem mittels der Gegenschale 12 gegen die Auflage 11 gepresst und somit zum Beschneiden fixiert. Zusätzlich ist in der dargestellten Ausführungsform ein Elektromagnet 23 in der Auflage 11 vorgesehen, der in einem Betriebszustand mit magnetischem Material 22 Wechselwirken kann, welches an der Gegenschale 12 angebracht ist, um mit Hilfe der Anziehungskraft die Gegenschale 12 gegen die Auflage 11 zu pressen und somit das Werkstück 13 zu fixieren. Selbstverständlich kann das magnetische Material 22 und der Elektromagnet 23 vertauscht angeordnet sein.
3 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Beschneiden eines Werkstücks mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 (vgl. 1 und 2) gemäß der voranstehenden Beschreibung. Demnach erfolgt in einem ersten Schritt ein Ansaugen des Werkstücks 13 mittels der Gegenschale 12 (GS) durch Erzeugen eines Unterdrucks im Bereich einer dem Werkstück zugewandten Oberfläche 12b der Gegenschale 12. Beispielsweise ist die Gegenschale 12 hierzu an einer Umsetzvorrichtung (UV, nicht dargestellt) angeordnet und kann mittels dieser bewegt werden. Somit ist es möglich, die Gegenschale 12 (GS) zu dem Werkstück 13 (WS) an einer bestimmten Position zu verfahren und dieses dort durch Ansaugen aufzunehmen. Anschließend kann die Gegenschale 12 zu der Auflage 11 bewegt werden, wo ein Einlegen des Werkstücks 13 (WS) mittels der Gegenschale erfolgt, beispielsweise durch Auflegen des Werkstücks 13 (WS) auf die Auflage 11 und Absenken der Gegenschale 12 (GS) auf das Werkstück 13 (WS), so dass das Werkstück 13 (WS) zwischen der Auflage 11 und der Gegenschale angeordnet ist. Anschließend erfolgt ein Fixieren des Werkstücks 13 (WS) zwischen Gegenschale 12 (GS) und Auflage mittels Ansaugen der Gegenschale 12 (GS) an die Auflage. Hierzu wird im Bereich der Oberfläche 11b ein Unterdruck durch Absaugen von Luft durch die Absaugöffnungen 11a erzeugt, so dass das Werkstück 13 (WS) und die Gegenschale 12 an die Auflage angesaugt werden. Lediglich optional kann zum Fixieren außerdem ein Aktivieren von Elektromagneten zum weiteren Fixieren des Werkstücks 13 (WS) zwischen der Gegenschale 12 (GS) und der Auflage 11 erfolgen. Ebenfalls optional kann ein Abkoppeln der Gegenschale 12 (GS) von der Umsetzvorrichtung (UV) nach dem Einlegen des Werkstücks 13 (WS) zwischen die Auflage 11 und die Gegenschale 12 (GS) vor dem Beschneiden des Werkstücks 13 (WS) erfolgen. Dies bietet den Vorteil, dass die Umsetzvorrichtung zumindest soweit entfernt werden kann, dass ein Zuschnitt nicht behindert wird. Es kann jedoch auch auf eine Abkopplung verzichtet werden.
Anschließend kann ein Beschneiden des Werkstücks 13 (WS) vorgenommen werden.
Ein anschließendes Entnehmen des Werkstücks 13 (WS) erfolgt in den folgenden Schritten: Zunächst erfolgt ein gegebenenfalls erforderliches Ankoppeln der Umsetzvorrichtung (UV) an die Gegenschale 12 und eine Deaktivierung der Ansaugung an die Auflage 11 sowie ein Deaktivieren von Elektromagneten zum Lösen einer Fixierung des Werkstücks 13 (WS) zwischen der Gegenschale und der Auflage vorgenommen. Nachfolgend wird durch erneutes Ansaugen des Werkstücks 13 (WS) an die Gegenschale 12 (GS) ein Entnehmen bzw. Bewegen des Werkstücks 13 mittels der Gegenschale 12 ermöglicht. Auf diese Weise kann das Werkstück (WS) für eine weitere Verarbeitung umgesetzt werden.

Claims

Vorrichtung zum Beschneiden von vorgeformten Werkstücken, insbesondere von vorgeformten Werkstücken aus Faserverbundmaterial, mit einer Auflage (11) zum Kontaktieren einer ersten Oberfläche des Werkstücks (13) und einer luftdichten Gegenschale (12) zum Kontaktieren einer gegenüberliegenden zweiten Oberfläche des Werkstücks (13), so dass das Werkstück (13) zwischen der Auflage (11) und der Gegenschale (12) angeordnet werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine Ansaugvorrichtung (11a) zum Erzeugen eines Unterdrucks im Bereich einer der Gegenschale (12) zugewandten Oberfläche (11b) der Auflage (11) zum flächigen Ansaugen der luftdichten Gegenschale (12) an die Auflage (11) umfasst, so dass in einem Betriebszustand der Vorrichtung (10) das dazwischen angeordnete Werkstück (13) zwischen der Aufnahme (11) und der Gegenschale (12) mittels der angesaugten Gegenschale (12) fixiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage (11) und die Gegenschale (12) jeweils eine an die erste bzw. zweite Oberfläche des vorgeformten Werkstücks (13) angepasste Oberfläche (11b bzw. 12b) zum jeweils flächigen Kontaktieren des Werkstücks (13) umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung im Bereich (Z) einer Zuschnittlinie des Werkstücks (13) Elektromagnete (23) umfasst, welche der Auflage (11) und/oder der Gegenschale (12) zugeordnet und mit an der Gegenschale (12) bzw. der Auflage (11) angeordnetem, magnetisierbarem Material (23) wechselwirkend ausgebildet sind, um die Gegenschale (12) relativ zu der Auflage (11) zumindest im Bereich (Z) der Zuschnittlinie lösbar zu fixieren.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetisierbare Material (23) als Stahlprofil, Stahlkante oder Stahlband ausgebildet und an der Auflage (11) und/oder an der Gegenschale (12) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenschale (12) einen lösbaren Absauganschluss (12c) zum Erzeugen eines Unterdrucks auf einer dem Werkstück bzw. der Auflage zugewandten Oberfläche (12b) und/oder eine Kopplungsvorrichtung (12a) zum lösbaren Verbinden mit einer Umsetzvorrichtung umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenschale (12) auf der dem Werkstück (13) bzw. der Auflage (11) zugewandten Oberfläche (12b) eine luftdurchlässige Schaumschicht zum flächigen Ansaugen der Gegenschale (12) an das Werkstück (13) bzw. die Auflage (11) umfasst.
Vorrichtung nach einer der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage (11) eine Mehrzahl von Ansaugöffnungen (11a) zum Erzeugen des Unterdrucks umfasst, so dass das Werkstück (13) bzw. die Gegenschale (12) an der Auflage (11) fixierbar ist.
Verfahren zum Beschneiden eines geformten Werkstücks (13) mittels einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit den folgenden Schritten: – Einlegen des Werkstücks (13) in die Vorrichtung (10) zwischen Auflage (11) und Gegenschale (12), – Fixieren des Werkstücks (13) zwischen Auflage (11) und Gegenschale (12), – Beschneiden des Werkstücks (13), – Entnehmen des Werkstücks (13), dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Fixierens des Werkstücks (13) ein Erzeugen eines Unterdrucks im Bereich einer dem Werkstück (13) bzw. der Auflage (12) zugewandten Oberfläche (11b) der Auflage (11) zum flächigen Ansaugen der luftdichten Gegenschale (12) an die Auflage (11) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Einlegens des Werkstücks (13) außerdem mindestens einen der folgenden Schritte umfasst: – Ansaugen des Werkstücks (13) mittels der Gegenschale (12) durch Erzeugen eines Unterdrucks im Bereich einer dem Werkstück (13) zugewandten Oberfläche (12b) der Gegenschale (12) vor dem Einlegen des Werkstücks (13), – Einlegen des Werkstücks (13) mittels der Gegenschale (12), wobei die Gegenschale (12) mit einer Umsetzvorrichtung zum Bewegen der Gegenschale (12) lösbar gekoppelt ist, – Fixieren des Werkstücks (13) zwischen Gegenschale (12) und Auflage (11) mittels Ansaugen der Gegenschale (12) an die Auflage (11), – Aktivieren von Elektromagneten (23) zum weiteren Fixieren des Werkstücks (13) zwischen der Gegenschale (12) und der Auflage (11), – Abkoppeln der Gegenschale (12) von der Umsetzvorrichtung nach dem Einlegen des Werkstücks (13) zwischen die Auflage (11) und die Gegenschale (12) vordem Beschneiden des Werkstücks (13).
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Entnehmens des Werkstücks (13) mindestens einen der folgenden Schritte umfasst: – Ankoppeln der Gegenschale (12) an eine Umsetzvorrichtung zum Entnehmen des Werkstücks (13), – Deaktivieren von Elektromagneten (23) zum Lösen einer Fixierung des Werkstücks (13) zwischen der Gegenschale (12) und der Auflage (11), – Ansaugen des Werkstücks (13) mittels der Gegenschale (12) durch Erzeugen eines Unterdrucks auf einer dem Werkstück (13) zugewandten Oberfläche (12b) der Gegenschale (12), – Entnehmen des Werkstücks (13) mittels der Gegenschale (12).