DE102011114015A1

DE102011114015A1 - Endeffektor

Info

Publication number: DE102011114015A1
Application number: DE102011114015A
Authority: DE
Inventors: Raphael Reinhold; Carsten Steinhäuser
Original assignee: Broetje Automation GmbH
Current assignee: Broetje Automation GmbH
Priority date: 2011-06-21
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2012-12-27
Also published as: WO2012175151A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Endeffektor für die Handhabung eines Faserzuschnitts (3) und dessen Fixierung auf einer Unterlage (4), insbesondere auf einem weiteren Faserzuschnitt (3), mittels eines Bindermaterials (5), wobei eine Greifanordnung (6) vorgesehen ist, durch die ein haltender Eingriff mit dem Faserzuschnitt (3) herstellbar ist und wobei jeweils separat von der Greifanordnung (6) eine Applizieranordnung (7) für das Applizieren von Bindermaterial (5) auf der Unterlage (4) und eine Aktivierungsanordnung (8) für das Aktivieren des applizierten Bindermaterials (5) vorgesehen sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Endffektor, für die Handhabung von Faserzuschnitten und deren Fixierung mittels eines Bindermaterials gemäß Anspruch 1 sowie ein Verfahren für die Handhabung eines Faserzuschnitts und dessen Fixierung mittels eines Bindermaterials gemäß Anspruch 11.
Bei dem in Rede stehenden Endeffektor handelt es sich um ein manipulatorgeführtes Werkzeug, also um ein Werkzeug, das bestimmungsgemäß an einem Manipulator angeordnet, insbesondere dort angeflanscht ist. Bei dem Manipulator kann es sich um Bewegungsapparate jeglicher Art handeln. Regelmäßig handelt es sich bei dem Manipulator um einen Roboter.
Die Handhabung und Fixierung von Faserzuschnitten spielt bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen eine wichtige Rolle. Solche Faserverbundbauteile werden beispielsweise zunehmend in der Flugzeugindustrie eingesetzt, um Strukturbauteile wie Rumpfschalen mit geringem Gewicht und guten mechanischen Eigenschaften bereitstellen zu können ( DE 10 2007 003 275 A1 ).
Die bei der Herstellung von Faserverbundbauteilen zur Anwendung kommenden Fertigungsverfahren umfassen in vielen Fällen den Verfahrensschritt des Einbringens eines Matrixharzes in einen Faservorformling (Preform). Dies ist beispielsweise der Fall bei dem bekannten Harzinjektionsverfahren (Resin Transfer Moulding, RTM). Beim Harzinjektionsverfahren wird ein Matrixharz in ein geschlossenes Umformwerkzeug injiziert, in dem sich ein oben genannter Faservorformling befindet.
Der Faservorformling besteht regelmäßig aus mehreren Lagen von Faserzuschnitten, die mittels eines Bindermaterials im Sinne einer Heftung aneinander fixiert sind. Bei der Herstellung der Faservorformlinge muss darauf geachtet werden, dass eine genaue Positionierung der Faserzuschnitte relativ zueinander eingehalten wird und dass eine hinreichend sichere Fixierung der Faserzuschnitte untereinander realisiert ist. Dabei darf die Fixierung das spätere Einbringen des Matrixharzes in den Faservorformling nicht negativ beeinflussen.
Bei einer bekannten Vorrichtung zur Herstellung eines Faservorformlings ( DE 103 53 070 B4 ) finden Faserzuschnitte aus Kohlenstofffasern Anwendung, die ein Bindermaterial enthalten. Zum Aufschmelzen des zunächst in festem Zustand vorliegenden Bindermaterials wird eine elektrische Spannung an den jeweiligen Faserzuschnitt angelegt. Damit lassen sich die Faserzuschnitte bereichsweise aufheizen, so dass das Bindermaterial entsprechend verflüssigt wird. Nachteilig ist hier die Tatsache, dass die Vorrichtung aufwendig und das Verfahren wenig effizient ist, da die Faserzuschnitte in der Regel ganzflächig mit Bindermaterial benetzt werden.
Eine weitere bekannte Vorrichtung zur Herstellung von Faservorformlingen ( DE 102 37 694 ) basiert auf dem Prinzip, zwischen zwei aneinander zu fixierenden Faserzuschnitten eine ganzflächige Bindermaterialfolie anzuordnen und diese Anordnung zum Aufschmelzen des Bindermaterials aufzuheizen. Auch diese Vorrichtung ist aufwendig und ebenfalls in obigem Sinne wenig effizient, soweit der Einsatz von Bindermaterial betroffen ist.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine konstruktiv einfache Vorrichtung anzugeben, mit der ein Faservorformling im Hinblick auf einen effizienten Einsatz von Bindermaterial herstellbar ist.
Das obige Problem wird durch einen Endeffektor für einen Manipulator gemäß Anspruch 1 gelöst.
Wesentlich ist zunächst die grundsätzliche Überlegung, dass sowohl die Handhabung von Faserzuschnitten als auch deren Fixierung mittels eines Bindermaterials von ein und demselben Endeffektor bereitgestellt werden kann, der wie oben erläutert einem irgendwie gearteten Manipulator zugeordnet ist.
Vorschlagsgemäß ist der Endeffektor mit einer Greifanordnung, durch die ein haltender Eingriff mit einem Faserzuschnitt herstellbar ist und, jeweils separat von der Greifanordnung, mit einer Applizieranordnung für das Applizieren von Bindermaterial auf eine Unterlage und eine Aktivierungsanordnung für das Aktivierung des applizierten Bindermaterials ausgestattet.
Der Begriff „Aktivieren des Bindermaterials” ist hier weit zu verstehen. Die Aktivierung kann auf die Beifügung chemischer Zusätze, auf eine mechanische Einwirkung, auf eine Wärmebehandlung o. dgl. zurückgehen. Dabei kann die Aktivierung mit einem Aufschmelzen des zuvor im festen Zustand vorliegenden Bindermaterials einhergehen. In einer anderen Variante ist die Aktivierung des Bindermaterials mit dem Aushärten eines zuvor im flüssigen Zustand befindlichen Bindermaterials gleichzusetzen.
Mit dem vorschlagsgemäßen Endeffektor lassen sich jeweils mit hoher Betriebssicherheit die Handhabung der Faserzuschnitte einerseits und die Fixierung der Faserzuschnitte mittels eines Bindermaterials bewerkstelligen, was im Wesentlichen auf die separate Realisierung der Greifanordnung einerseits und der Applizieranordnung und der Aktivierungsanordnung andererseits zurückgeht.
Durch die räumliche Flexibilität des Endeffektors lässt sich das Bindermaterial bei geeigneter Auslegung räumlich gezielt applizieren, was die oben angesprochene Effizienz hinsichtlich des Verbrauchs von Bindermaterial erhöht.
Bei der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 3 ist es entsprechend vorgesehen, dass mittels der Applizieranordnung Bindermaterial an vorbestimmten Klebebereichen applizierbar ist. Auf ein ganzflächiges Applizieren von Bindermaterial kann so verzichtet werden. In besonders bevorzugter Ausgestaltung erfolgt das Applizieren von Bindermaterial sogar im Wesentlichen punktuell, so dass weitgehend beliebige Applikationsmuster auf eine Unterlage aufgetragen werden können, soweit der Endeffektor mittels eines Manipulators entsprechend bewegungsgeführt wird.
Bei der weiter bevorzugten Ausgestaltung gemäß Anspruch 5 ist separat von der Greifanordnung eine Andrückanordnung vorgesehen. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass sich ein Kompaktieren zweier zu fixierender Faserzuschnitte vor oder während des Aktivieren des Bindermaterials bewährt hat.
Bei den besonders bevorzugten Ausgestaltungen gemäß den Ansprüchen 4 und 7 ist die Aktivierungsanordnung mit einer Heizanordnung für das Aktivierung des Bindermaterials ausgestattet, die einer Variante der Andrückanordnung zugeordnet ist. Die letztgenannte Ausgestaltung stellt sich im Hinblick auf eine kompakte Bauweise als besonders vorteilhaft dar.
Nach einer weiteren Lehre gemäß Anspruch 11, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren für die Handhabung eines Faserzuschnitts und dessen Fixierung mittels eines Bindermaterials beansprucht.
Wesentlich bei dem vorschlagsgemäßen Verfahren ist zunächst die Tatsache, dass ein vorschlagsgemäßer Endeffektor zur Anwendung kommt. Bei geeigneter Positionierung des Endeffektors durch den Manipulator wird in einem ersten Schritt mittels der Applizieranordnung Bindermittel auf eine Unterlage appliziert, bei der es sich vorteilhafterweise bereits um einen Faserzuschnitt handelt. In einem zweiten Schritt wird mittels der Greifanordnung des Endeffektors ein ggf. weiterer Faserzuschnitt auf die Unterlage aufgelegt, wobei schließlich in einem dritten Schritt mittels der Aktivierungsanordnung das applizierte Bindermaterial ausgehärtet wird.
Gemäß Anspruch 12 wird die Schrittfolge aus den Schritten 1 bis 3 insbesondere mehrmals wiederholt, um einen Faservorformling aus mindestens zwei Lagen von Faserzuschnitten herzustellen.
Das vorschlagsgemäße Verfahren eröffnet eine bislang unbekannte Flexibilität bei der automatisierten Herstellung von Faservorformlingen. Dies gilt insbesondere bei großflächigen Bauteilen, wie sie beispielsweise im Bereich der Flugzeugindustrie auftreten.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
1a) einen vorschlagsgemäßen Endeffektor, der an einen Manipulator angeflanscht ist und b) der Endeffektor gemäß a) in einer perspektivischen Ansicht schräg von oben,
2 der Endeffektor gemäß 1a) bei in der Betriebsstellung befindlicher Andrückanordnung und b) bei in der Parkstellung befindlicher Andrückanordnung, jeweils in einer perspektivischen Ansicht schräg von unten,
3 den vorschlagsgemäßen Endeffektor gemäß 1 im teilweise demontierten Zustand in einer perspektivischen Ansicht schräg von oben und
4 den Endeffektor gemäß 1a) beim Applizieren von Bindermaterial, b) beim Greifen eines Faserzuschnitts und c) beim Fixieren des gegriffenen Faserzuschnitts.
Bei dem vorschlagsgemäßen Endeffektor handelt es sich um ein manipulatorgeführtes Werkzeug, das bestimmungsgemäß an einem Manipulator 1 angeordnet ist. Bei dem Manipulator 1 kann es sich, wie eingangs erläutert, um Bewegungsapparate jeglicher Art handeln. Hier und vorzugsweise handelt es sich bei dem Manipulator 1 um einen Roboter, wie in 1a gezeigt ist.
Der vorschlagsgemäße Endeffektor findet in erster Linie Einsatz bei der Herstellung von mehrlagigen, behinderten Faservorformlingen 2. Ein solcher Faservorformling 2 ist in 4c dargestellt. Der Faservorformling 2 besteht aus mindestens zwei Lagen von Faserzuschnitten 3, die aneinander fixiert sind. Bei den Faserzuschnitten 3 kann es sich beispielsweise um Faserzuschnitte aus Glasfaser, Kohlefaser, Aramidfaser o. dgl. handeln.
Im Einzelnen dient der vorschlagsgemäße Endeffektor der Handhabung eines obigen Faserzuschnitts 3 sowie dessen Fixierung auf einer Unterlage 4. Grundsätzlich lassen sich mit dem Endeffektor auch mehrere Faserzuschnitte 3 gleichzeitig handhaben, die dann entsprechend gemeinsam auf einer Unterlage 4 fixierbar sind. Denkbar ist auch, dass der Faserzuschnitt 3 selbst mehrlagig ausgestaltet ist.
Bei der Unterlage 4 handelt es sich im Rahmen der Herstellung eines Faservorformlings 2 regelmäßig um einen weiteren Faserzuschnitt 3. Denkbar ist aber auch, dass es sich bei der Unterlage 4 um die Untermatrize eines Umformwerkzeugs handelt. Dies betrifft meist nur die Fixierung der untersten Lage des Faservorformlings 2 auf der entsprechenden Untermatrize des Umformwerkzeugs.
In allen Fällen erfolgt die Fixierung mittels eines Bindermaterials 5, bei dem es sich vorzugsweise um ein Epoxid-Bindermaterial handelt, das im flüssigen Aggregatzustand appliziert wird. Grundsätzlich sind hier auch andere Bindermaterialien 5 anwendbar.
Wesentlich für den vorschlagsgemäßen Endeffektor ist die Tatsache, dass der Endeffektor insbesondere für die Herstellung von Faservorformlingen 2 mehrere Funktionen in sich vereint. Bei diesen Funktionen handelt es sich um das Greifen der Faserzuschnitte 3, das Applizieren von Bindermaterial 5 und das Aktivieren von Bindermaterial 5.
Entsprechend ist der Endeffektor zunächst mit einer Greifanordnung 6 ausgestattet, durch die ein haltender Eingriff mit dem jeweiligen Faserzuschnitt 3 herstellbar ist. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Greifanordnung 6 auch für das Greifen eines mehrlagigen Faservorformlings 2 geeignet ist, so dass sich mit dem Endeffektor zahlreiche Handhabungsaufgaben erledigen lassen.
Separat von der Greifanordnung 6 ist eine Applizieranordnung 7 für das Applizieren von Bindermaterial 6 auf der jeweiligen Unterlage 4 vorgesehen. Bevorzugt ist hier das Applizieren des Bindermaterials 5 durch Sprühauftrag. Andere Varianten sind denkbar.
Separat von der Greifanordnung 6 ist ferner eine Aktiverungsanordnung 8 für das Aktivieren des applizierten Bindermaterials 5 vorgesehen. Für die Aktivierung sind verschiedene Varianten denkbar. Vorliegend steht die thermische Aktivierung des applizierten Bindermaterials 5 im Vordergrund.
Für die Ausgestaltung der Greifanordnung 6 sind zahlreiche vorteilhafte Varianten denkbar. Vorzugsweise weist die Greifanordnung 6 mindestens ein Greifelement 6a–d, hier insgesamt vier Greifelemente 6a–d, auf. Bei dem mindestens einen Greifelement 6a–d kann es sich beispielsweise um Zangengreifer, Nadelgreifer, Gefriergreifer o. dgl. handeln. Vorzugsweise ist die Greifanordnung 6 allerdings als pneumatische Greifanordnung ausgestaltet, wobei die Greifelemente 6a–d entsprechend als pneumatische Greifelemente, insbesondere als Sauggreifelemente, ausgestaltet sind.
Die Applizieranordnung 7 ist vorzugsweise mit mindestens einem Applikator 7a ausgestattet, der dem vorzugsweise im Wesentlichen punktuellen Applizieren von Bindermaterial 5 an vorbestimmten Klebebereichen 9 dient. Bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Applikator 7a an eine nicht dargestellte, zentrale Station angeschlossen, in der ein zunächst pulverförmiges Bindermaterial 5 aufgeschmolzen wird. Über einen beheizten Schlauch 10 gelangt das aufgeschmolzene Bindermaterial 5 zu dem eine Auftragdüse aufweisenden Applikator 7a. Das im Wesentlichen punktuelle Applizieren von Bindermaterial 5 auf der Unterlage 4, hier auf dem Faserzuschnitt 3, ist der Darstellung gemäß 4a zu entnehmen.
Hier und vorzugsweise ist die Aktivierungsanordnung 8 mit einer Heizanordnung 11 ausgestattet, die der Aktivierung des Bindermaterials 5 dient. Entsprechend wird beim Aktivieren das nach dem Applizieren zumindest teilweise erstarrte Bindermaterial 5 wieder aufgeschmolzen, um eine Verbindung mit dem zu fixierenden Faserzuschnitt 2 bzw. den zu verbindenden Faserzuschnitten 3 einzugehen.
Interessant bei dem dargestellten Endeffektor ist auch die Tatsache, dass separat von der Greifanordnung 6 neben der Heizanordnung 11 zusätzlich eine Andruck anordnung 12 vorgesehen ist, mittels der ein von der Greifanordnung 6 gehaltener Faserzuschnitt 3 an die Unterlage 4, hier und vorzugsweise an einen weiteren Faserzuschnitt 3, andrückbar ist. Der Vorgang des Andrückens ist in 4c dargestellt. Das Andrücken ist mit einem Kompaktieren des sich aufbauenden Faservorformlings 2 verbunden, was zu einer besonders hohen Lagegenauigkeit der einzelnen Faserzuschnitte 3 innerhalb des Faservorformlings 2 führt.
Es lässt sich der Darstellung gemäß 4c entnehmen, dass die Andrückanordnung 12 das Andrücken hier nur an vorbestimmten Bereichen der Unterlage 4 vornimmt. Hier und vorzugsweise handelt es sich bei den Andrückbereichen genau um die oben angesprochenen Klebebereiche 9, auf die zuvor Bindermaterial 5 appliziert worden ist. Die Darstellung gemäß 2 zeigt besonders deutlich, dass die Andrückanordnung 12 eine Anzahl von Andrückstempeln 13, hier insgesamt neun Andrückstempel 13, aufweist. Solche Andrückstempel 13 lassen sich konstruktiv einfach umsetzen.
Eine besonders kompakte Gesamtanordnung ergibt sich dadurch, dass mittels der Heizanordnung 11 die Andrückanordnung 12, hier also die Andrückstempel 13 der Andrückanordnung 12, zur Aktivierung des Bindermaterials 5 beheizbar ist bzw. sind. Die Heizanordnung 11 ist in die Andrückanordnung 12, hier in die Andrückstempel 13, integriert.
2a zeigt, dass die Andrückanordnung 12 grundsätzlich störend für das Greifen eins Faserzuschnitts 3 ist. Vor diesem Hintergrund ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Andrückanordnung 12 mittels eines Andruck-Stellantriebs 14 entlang der Andrückrichtung 15 zwischen einer Betriebsstellung (2a) und einer Parkstellung (2b) verstellbar ist. Bei geeigneter Auslegung lässt sich damit erreichen, dass bei in der Parkstellung befindlicher Andrückanordnung 12 ein Greifen eines Faserzuschnitts 3 mittels der Greifanordnung 6 möglich ist, ohne dass die Andrückanordnung 12 in Eingriff mit dem Faserzuschnitt 3 kommt, wobei in der Betriebsstellung die Andrückanordnung 12 in Eingriff mit dem gegriffenen Faserzuschnitt 3 kommt und den Faserzuschnitt 3 dadurch an eine Unterlage 4 andrückbar ist.
4b zeigt den Greifvorgang eines Faserzuschnitts 3 mittels der Greifanordnung 6 bei in der Parkstellung befindlicher Andrückanordnung 12. Die Andrückanordnung 12 ist hier deutlich beabstandet von dem Faserzuschnitt 3 und stört den Greifvorgang entsprechend nicht. Beim anschließenden Auflegen des gegriffenen Faserzuschnitts 3 auf eine Unterlage 4 wird die Andrückanordnung 12 in die Betriebsstellung überführt, so dass ein kraftschlüssiger Eingriff zwischen der Andrückanordnung 12, hier den Andrückstempeln 13, und dem gegriffenen Faserzuschnitt 3 resultiert.
Um eine übermäßige Kraftausübung von der Andrückanordnung 12 auf die Unterlage 4 zu vermeiden, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Andrückanordnung 12, hier die Andrückstempel 13, entgegen der Andrückrichtung 15 federnd nachgiebig ausgestaltet ist bzw. sind. Hierfür ist jedem Andrückstempel 13 ein Federelement 16 nach Art einer Schraubenfeder zugeordnet.
Der strukturelle Aufbau des in der Zeichnung dargestellten, vorschlagsgemäßen Endeffektors stellt sich konstruktiv einfach und insgesamt besonders kompakt dar. Das liegt im Wesentlichen daran, dass die Greifanordnung 6 an einer ersten Trägerplatte und die Aktivierungsanordnung 8, hier zusammen mit der Andrückanordnung 12, an einer zweiten Trägerplatte 18 angeordnet sind. Dabei ist die erste Trägerplatte 17 parallel zu der zweiten Trägerplatte 18 angeordnet, wobei in besonders bevorzugter Ausgestaltung die zweite Trägerplatte 18 mittels des Andruck-Stellantriebs 14 gegenüber der ersten Trägerplatte 17 zwischen einer Parkstellung (4b) und einer Betriebsstellung (4c) verstellbar ist.
Die erste Trägerplatte 17 ist über einen Rahmen 19 mit einer mechanischen Schnittstelle 20 für den Manipulator 1 ausgestattet, über den der Endeffektor an den Manipulator 1 angeflanscht werden kann. Relativ zum Manipulator 1 ist die erste, die Greifanordnung 6 aufnehmende Trägerplatte 17 also starr angeordnet. Die zweite, der Aktivierungsanordnung 8 zugeordnete Trägerplatte 18 ist entsprechend verstellbar relativ zum Manipulator 1 ausgestaltet. Hierfür weist der Andrück-Stellantrieb 14 zwei Linearantriebe 14a, 14b auf, die hier und vorzugsweise pneumatisch betrieben sind. Dadurch, dass die Heizanordnung 11 lediglich zwischen zwei Endstellungen hin und her verstellbar ist, reichen hier zwei einfache Pneumatikzylinder mit entsprechender Linearführung aus.
Nach einer weiteren Lehre, der ebenfalls eigenständige Bedeutung zukommt, wird ein Verfahren für die Handhabung eines Faserzuschnitts 3 und dessen Fixierung mittels eines Bindermaterials 5 durch einen vorschlagsgemäßen Endeffektor beansprucht.
Es wird vorgeschlagen, dass jeweils bei geeigneter Positionierung des Endeffektors in einem ersten Schritt mittels der Applizieranordnung 7 Bindermaterial 5 auf eine Unterlage 4, hier auf einen Faserzuschnitt 3, appliziert wird (4a), dass in einem zweiten Schritt mittels der Greifanordnung 6 ein hier und vorzugsweise weiterer Faserzuschnitt 3 auf die Unterlage 4 aufgelegt wird (Übergang von 4b auf 4c) und dass in einem dritten Schritt mittels der Aktivierungsanordnung 8 das applizierte Bindermaterial 5 aktiviert wird (4c).
Das vorschlagsgemäße Verfahren lasst sich im Rahmen der Herstellung der oben angesprochenen, mehrlagigen Faservorformlinge 2 anwenden. Hierfür wird die obige Schrittfolge aus den Schritten 1 bis 3 mindestens zweimal, vorzugsweise mehrmals, wiederholt, wobei es sich bei der Unterlage 4 um den jeweils zuletzt aufgelegten Faserzuschnitt 3 handelt. Die Herstellung eines zweilagigen, bebinderten Faservorformlings 2 ergibt sich entsprechend aus der in 4 dargestellten Schrittfolge.
Um einen effizienten Einsatz von Bindermaterial 5 sicherzustellen, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass mittels der Applizieranordnung 7 Bindermaterial 5 nur an den oben angesprochenen, vorbestimmten Klebebereichen 9 appliziert wird. Dies lässt sich mit dem vorschlagsgemäßen Endeffektor leicht bewerkstelligen, wie oben erläutert wurde.
Die benötigte Menge an Bindermaterial 5 lässt sich besonders gering halten, wenn das Bindermaterial 5 wie oben erläutert nur im Wesentlichen punktuell aufgebracht wird. Bei geeigneter Auslegung des Bindermaterials 5 ist ein sofortiges Aushärten des Bindermaterials 5 nach dem Andrücken möglich.
Entsprechend ist es vorzugsweise auch vorgesehen, dass mittels der Andrückanordnung 12 das Andrücken nur an vorbestimmten Bereichen der Unterlage 4, hier und vorzugsweise nur an den Klebebereichen 9, vorgenommen wird. Damit wird sichergestellt, dass eine mechanische Beanspruchung der Faserzuschnitte 3 auf ein Minimum beschränkt ist.
Mit dem vorschlagsgemäßen Endeffektor und dem vorschlagsgemäßen Verfahren lassen sich weitgehend beliebige Faservorformlinge 2 automatisiert erzeugen.
Dadurch, dass die Applizieranordnung 7 und die Aktivierungsanordnung 8 jeweils separat von der Greifanordnung 6 ausgestaltet sind, lässt sich sicherstellen, dass die Funktion des Greifens der Faserzuschnitte 3 weitgehend unbeeinflußt von den Funktionen des Applizierens und des Aktivierens vorgenommen werden kann. Im Einzelnen sind die Greifelemente 6a–d in einer Projektion in Andrückrichtung 15 gesehen zu den Andrückstempeln 13 versetzt angeordnet. Dadurch kann beispielsweise ein Verkleben der Greifanordnung 6 durch Bindermaterial 5 sicher ausgeschlossen werden.
Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass der wie oben erläutert hergestellte Faservorformling 2 nach längerer Lagerung erneut aktiviert wird. Hierfür ist lediglich eine entsprechende Positionierung des Faservorformlings 2 bei entsprechender Ansteuerung des Manipulators 1 erforderlich.
Ein Manipulator 1, der mit einem vorschlagsgemäßen Endeffektor ausgestattet ist, soll auch als solcher beanspruchbar sein. Insoweit darf auf alle obigen Erläuterungen verwiesen werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007003275 A1 [0003]
DE 10353070 B4 [0006]
DE 10237694 [0007]

Claims

Endeffektor für die Handhabung eines Faserzuschnitts (3) und dessen Fixierung auf einer Unterlage (4), insbesondere auf einem weiteren Faserzuschnitt (3), mittels eines Bindermaterials (5), wobei eine Greifanordnung (6) vorgesehen ist, durch die ein haltender Eingriff mit dem Faserzuschnitt (3) herstellbar ist und wobei jeweils separat von der Greifanordnung (6) eine Applizieranordnung (7) für das Applizieren von Bindermaterial (5) auf der Unterlage (4) und eine Aktivierungsanordnung (8) für das Aktivieren des applizierten Bindermaterials (5) vorgesehen sind.
Endeffektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifanordnung (6) mindestens ein Greifelement (6a–d) aufweist, vorzugsweise, dass die Greifanordnung (6) als pneumatische Greifanordnung ausgestaltet ist, vorzugsweise, dass das mindestens eine Greifelement (6a–d) als pneumatisches Greifelement, insbesondere als Sauggreifelement, ausgestaltet ist.
Endeffektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Applizieranordnung (7) mindestens einen Applikator (7a) aufweist, der dem insbesondere im Wesentlichen punktuellen Applizieren von Bindermaterial (5) an vorbestimmten Klebebereichen (9) dient, vorzugsweise, dass die Applizieranordnung (7) einen einzigen Applikator (7a) aufweist, der dem insbesondere im Wesentlichen punktuellen Applizieren von Bindermaterial (5) dient.
Endeffektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungsanordnung (7) eine Heizanordnung (11) für die Aktivierung des Bindermaterials (5) aufweist.
Endeffektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass separat von der Greifanordnung (6) eine Andrückanordnung (12) vorgesehen ist, mittels der ein von der Greifanordnung (6) gehaltener Faserzuschnitt (3) an die Unterlage (4), insbesondere an einen weiteren Faserzuschnitt (3), andrückbar ist.
Endeffektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückanordnung (12) das Andrücken nur an vorbestimmten Bereichen der Unterlage (4), insbesondere an den Klebebereichen (9), vornimmt, vorzugsweise, dass die Andrückanordnung (12) eine Anzahl von Andrückstempeln (13) aufweist.
Endeffektor nach Anspruch 4 und ggf. nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Heizanordnung (11) die Andrückanordnung (12), insbesondere die Andrückstempel (13) der Andrückanordnung (12), zum Aktivieren des Bindermaterials (5) beheizbar ist bzw. sind, vorzugsweise, dass die Heizanordnung (11) in die Andrückanordnung (12) integriert ist, weiter vorzugsweise, dass die Heizanordnung (11) in die Andrückstempel (13) integriert ist.
Endeffektor nach Anspruch 5 und ggf. nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückanordnung (12) mittels eines Andrück-Stellantriebs (14) entlang der Andrückrichtung (15) zwischen einer Parkstellung und einer Betriebsstellung verstellbar ist, vorzugsweise, dass bei in der Parkstellung befindlicher Andrückanordnung (12) ein Greifen eines Faserzuschnitts (3) mittels der Greifanordnung (6) möglich ist, ohne dass die Andruckanordnung (12) in Eingriff mit dem Faserzuschnitt (3) kommt und dass in der Betriebsstellung die Andrückanordnung (12) in Eingriff mit dem gegriffenen Faserzuschnitt (3) kommt und der Faserzuschnitt (3) dadurch an eine Unterlage (4) andrückbar ist.
Endeffektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Andrückanordnung (12) entgegen der Andrückrichtung (15) federnd nachgiebig ausgestaltet ist.
Endeffektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifanordnung (6) an einer ersten Trägerplatte (17) und die Aktivierungsanordnung (8) und/oder die Andrückanordnung (12) an einer zweiten Trägerplatte (18) angeordnet sind, vorzugsweise, dass die erste Trägerplatte (17) parallel zu der zweiten Trägerplatte (18) angeordnet ist, weiter vorzugsweise, dass die zweite Trägerplatte (18) mittels des Andrück-Stellantriebs (14) gegenüber der ersten Trägerplatte (17) zwischen einer Parkstellung und einer Betriebsstellung verstellbar ist.
Verfahren für die Handhabung eines Faserzuschnitts (3) und dessen Fixierung mittels eines Bindermaterials (5) durch einen Endeffektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeweils bei geeigneter Positionierung des Endeffektors in einem ersten Schritt mittels der Applizieranordnung (7) Bindermaterial (5) auf eine Unterlage (4), insbesondere einen Faserzuschnitt (3), appliziert wird, in einem zweiten Schritt mittels der Greifanordnung (6) ein ggf. weiterer Faserzuschnitt (3) auf die Unterlage (4) aufgelegt wird und in einem dritten Schritt mittels der Aktivierungsanordnung (8) das applizierte Bindermaterial (5) aktiviert wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung eines Faservorformlings (2) aus mindestens zwei Lagen von Faserzuschnitten (3) die Schrittfolge aus den Schritten eins bis drei insbesondere mehrmals wiederholt wird, wobei es sich bei der Unterlage (4) um den jeweils zuletzt aufgelegten Faserzuschnitt (3) handelt.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Applizieranordnung (7) Bindermaterial (5) nur an vorbestimmten Klebebereichen (9) appliziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Andrückanordnung (12) das Andrücken nur an vorbestimmten Bereichen der Unterlage (4), insbesondere an den Klebebereichen (9), vorgenommen wird.