DE102011119225A1

DE102011119225A1 - Handhabungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102011119225A1
Application number: DE201110119225
Authority: DE
Inventors: Christian Eberdt; Dipl.-Ing. Klumpp Simon; Moritz Schröder
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2012-08-23

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Handhabungsvorrichtung zu einem Handling von zumindest einer textilen Halbzeuglage (10, 11, 12) bei einer Herstellung eines faserverstärkten Kraftfahrzeugbauteils, mit einer zu einer bewegungstechnischen Kopplung mit einem Manipulator und/oder einem Roboterarm vorgesehenen Greifeinheit (13), die zumindest ein Greifwerkzeug (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26) aufweist, das zu dem Handling eine Halbzeuglage (10, 11, 12) greift. Es wird vorgeschlagen, dass das Greifwerkzeug (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26) zumindest zwei Greifeffektoren (27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39) aufweist, die zu einem gemeinsamen Greifen der Halbzeuglage (10, 11, 12) entlang der Halbzeuglage (10, 11, 12) beabstandete Greifkräfte bereitstellen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Handhabungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2006 048 069 A1 ist bereits eine Handhabungsvorrichtung zu einem Handling einer textilen Halbzeuglage bei einer Herstellung eines faserverstärkten Kraftfahrzeugbauteils, mit einer zu einer bewegungstechnischen Kopplung mit einem Manipulator und/oder einem Roboterarm vorgesehenen Greifeinheit, die ein Greifwerkzeug aufweist, das zu dem Handling die Halbzeuglage greift, bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, Herstellkosten des Kraftfahrzeugbauteils zu verringern. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer Handhabungsvorrichtung zu einem Handling von zumindest einer textilen Halbzeuglage bei einer Herstellung eines faserverstärkten Kraftfahrzeugbauteils, mit einer zu einer bewegungstechnischen Kopplung mit einem Manipulator und/oder einem Roboterarm vorgesehenen Greifeinheit, die zumindest ein Greifwerkzeug aufweist, das zu dem Handling eine Halbzeuglage greift.
Es wird vorgeschlagen, dass das Greifwerkzeug zumindest zwei Greifeffektoren aufweist, die zu einem gemeinsamen Greifen der Halbzeuglage entlang der Halbzeuglage beabstandete Greifkräfte bereitstellen. Dadurch kann eine textile Halbzeuglage besonders sicher gegriffen und gehandhabt werden, wodurch eine Prozesssicherheit erhöht werden kann. Es können aufeinander gestapelte Halbzeuglagen sicher vereinzelt und definiert abgelegt werden, wodurch die textilen Halbzeuglagen prozesssicher und vollautomatisch gehandhabt werden können. Dadurch kann eine vollautomatische und damit großserientechnische Herstellung des faserverstärkten Kraftfahrzeugbauteils realisiert werden, wodurch Herstellkosten des Kraftfahrzeugbauteils verringert werden können. Vorzugsweise handhabt die Handhabungsvorrichtung die textile Halbzeuglage zu einer Herstellung einer Preform des Kraftfahrzeugbauteils. Unter einem „Halbzeug” soll insbesondere ein vorgefertigtes Rohmaterial verstanden werden, das zur Herstellung der Preform und damit des Kraftfahrzeugbauteils ein Ausgangsmaterial ausbildet. Unter einem „textilen Halbzeug” soll insbesondere ein biegeschlaffes Flächengebilde verstanden werden, das insbesondere als ein Gewebe, als ein Gelege und/oder als ein Gestrick ausgebildet ist. Das textile Halbzeug ist vorteilhaft zur mechanischen Stabilisierung des Kraftfahrzeugbauteils vorgesehen. Das textile Halbzeug ist vorzugsweise als ein Kohlenstofffasergebilde ausgebildet. Unter einer „Preform” soll insbesondere ein Vorformling verstanden werden, der eine Vorstufe des Kraftfahrzeugbauteils bildet. Vorzugsweise weist die Preform bereits eine Form des Kraftfahrzeugbauteils auf oder ist formnah zum Kraftfahrzeugbauteil ausgebildet. Vorzugsweise ist die Preform als eine textile Preform ausgebildet. Die Preform ist vorteilhaft als ein endkonturnaher, trockener Faservorformling ausgebildet. Das Kraftfahrzeugbauteil wird vorzugsweise nach einem Resin Transfer Moulding-Verfahren (RTM) hergestellt. Vorzugsweise ist das Kraftfahrzeugbauteil als ein Faserverbundbauteil ausgebildet. Das Kraftfahrzeugbauteil ist vorteilhaft aus einem kohlenstofffaserverstärkten Kunststoff (CFK) ausgebildet. Unter „einer bewegungstechnischen Kopplung mit einem Manipulator und/oder einem Roboterarm” soll insbesondere verstanden werden, dass die Greifeinheit automatisiert von dem Manipulator und/oder dem Roboterarm bewegt wird. Unter „automatisiert” soll insbesondere ohne einen manuellen Eingriff eines Bedieners und/oder mittels einem von einer Steuer- und/oder Regeleinheit gesteuerten und/oder geregelten Antrieb verstanden werden. Unter einem „Greifwerkzeug, das zu dem Handling eine Halbzeuglage greift” soll insbesondere ein Greifwerkzeug verstanden werden, das zum Handling eine einzige Halbzeuglage greift. Unter einem „Greifeffektor” soll insbesondere ein Greifer verstanden werden, der die Greifkraft zum Greifen der Halbzeuglage, mit der die Halbzeuglage gehandhabt werden kann, bereitstellt, wobei der Greifer die Halbzeuglage beim Greifen vorzugsweise direkt kontaktiert. Die Greifeffektoren sind vorzugsweise separat zueinander ausgebildet und/oder angeordnet. Vorzugsweise weisen die Greifeffektoren einen Abstand zueinander auf und/oder stellen zumindest zwei Greifangriffspunkte mit einem Abstand zueinander bereit, der maximal 30 Zentimeter, vorteilhaft maximal 15 Zentimeter und besonders vorteilhaft maximal 10 Zentimeter beträgt. Vorteilhaft ist ein einziger Greifeffektor in der Lage eine Halbzeuglage zu befördern. Unter einem „gemeinsamen Greifen” soll insbesondere verstanden werden, dass die zumindest zwei Greifeffektoren die gleiche Halbzeuglage greifen und/oder mit der Greifkraft beaufschlagen. Unter „vorgesehen” soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt, ausgestattet und/oder angeordnet verstanden werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Greifeinheit ein Trägergerüst aufweist, das dazu vorgesehen ist, fest mit dem Manipulator und/oder dem Roboterarm verbunden zu werden, und das Greifwerkzeug ein fest mit dem Trägergerüst verbundenes Führungselement aufweist, das die zumindest zwei Greifeffektoren relativ zu dem Trägergerüst beweglich aufnimmt. Dadurch kann ein besonders vorteilhaftes Handhaben der Halbzeuglage realisiert werden. Unter einem „Führungselement” soll insbesondere ein Führungselement verstanden werden, das die zumindest zwei Greifeffektoren linear führen und/oder bewegen kann.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Führungselement die zumindest zwei Greifeffektoren zumindest im Wesentlichen parallel zu der Greifkraft beweglich aufnimmt. Dadurch kann die Halbzeuglage kontrolliert, insbesondere in einer Bearbeitungseinheit, abgelegt werden. Unter „im Wesentlichen” soll insbesondere eine maximale Abweichung von 50 Grad, besonders vorteilhaft von 20 Grad und ganz besonders vorteilhaft von 5 Grad verstanden werden. Unter „parallel zu der Greifkraft” soll insbesondere parallel zu einer Richtung, in die die Greifkraft wirkt, verstanden werden. In einem Zustand, in dem die Halbzeuglage von den zumindest zwei Greifeffektoren gegriffen ist, ist das Führungselement vorzugsweise dazu vorgesehen, die zumindest zwei Greifeffektoren zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Flächennormalen der Halbzeuglage zu bewegen. Unter einer „Bearbeitungseinheit” soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, in der die zumindest eine Halbzeuglage, vorzugsweise zur Herstellung der Preform, oder in der die Preform, vorzugsweise zur Herstellung des Kraftfahrzeugbauteils, bearbeitet wird.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Greifeinheit zumindest ein Abstreifwerkzeug aufweist, das die Halbzeuglage in zumindest einem Betriebszustand von den zumindest zwei Greifeffektoren löst. Dadurch kann ein unvollständiges Lösen der Halbzeuglage von den Greifeffektoren vermieden werden, wodurch die Prozesssicherheit weiter erhöht werden kann.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die zumindest zwei Greifeffektoren die Halbzeuglage in zumindest einem Betriebszustand schräg greifen. Dadurch kann eine oberste Halbzeuglage der aufeinander gestapelten Halbzeuglagen von einer darunter liegenden Halbzeuglage vorteilhaft abgeschält werden, wodurch das Vereinzeln der Halbzeuglagen verbessert werden kann. Vorzugsweise greifen die zumindest zwei Greifeffektoren in dem zumindest einen Betriebszustand die Halbzeuglage an einer Randgeometrie schräg. Unter einer „Randgeometrie” soll insbesondere ein Bereich der Halbzeuglage verstanden werden, dessen Erstreckung entlang der Halbzeuglage ausgehend von einem Rand der Halbzeuglage in Richtung einer Mute der Halbzeuglage maximal 50 Zentimeter, vorteilhaft maximal 20 Zentimeter und besonders vorteilhaft maximal 10 Zentimeter beträgt. Unter „schräg” soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass die Greifeffektoren eine Greifkraft bereitstellen, die schräg zu einer Flächennormalen der Halbzeuglage, vorzugsweise zu einer Flächennormalen einer Fläche der Halbzeuglage, auf die die Greifkraft nach dem Greifen wirkt, orientiert ist und/oder wirkt. Unter „schräg greifen” soll insbesondere ein Vorgang verstanden werden, in dem die Greifkraft der zumindest zwei Greifeffektoren schräg zu der Flächennormalen einer in einem gelagerten und/oder gestapelten Zustand befindlichen Halbzeuglage, vorzugsweise zu einer Flächennormalen einer Fläche der in dem gelagerten und/oder gestapelten Zustand befindlichen Halbzeuglage, auf die die Greifkraft nach dem Greifen wirkt, orientiert ist und/oder wirkt. Unter einer „in einem gelagerten und/oder gestapelten Zustand befindlichen Halbzeuglage” soll insbesondere eine Halbzeuglage verstanden werden, die auf einer Ablage oder auf einer anderen Halbzeuglage, vorzugsweise gänzlich, angeordnet ist, d. h. sich in einem Zustand befindet, der sich von einem an der Greifeinheit angehängten Zustand unterscheidet.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Greifeinheit zumindest ein zusätzliches Greifwerkzeug mit zumindest zwei Greifeffektoren aufweist, die zu einem gemeinsamen Greifen der Halbzeuglage entlang der Halbzeuglage beabstandete Greifkräfte bereitstellen. Dadurch können die zumindest zwei Greifwerkzeuge einer Gruppe zugeordnet werden, die beide zum Greifen einer gleichen Halbzeuglage vorgesehen sind, wodurch die Halbzeuglage besonders sicher gehandhabt werden kann. Unter „zusätzlich” soll in diesem Zusammenhang insbesondere in Bezug auf das oben eingeführte Greifwerkzeug verstanden werden. Unter einem „zusätzlichen Greifwerkzeug” soll insbesondere ein Greifwerkzeug verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, zusätzlich zu dem oben eingeführten Greifwerkzeug die Halbzeuglage zu greifen und/oder gemeinsam mit dem oben eingeführten Greifwerkzeug ein und dieselbe Halbzeuglage zu greifen.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung weist das zusätzliche Greifwerkzeug ein Führungselement auf, wobei die Führungselemente der verschiedenen Greifwerkzeuge jeweils unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Dadurch kann die zumindest eine Halbzeuglage zum Ablegen vorgeformt werden, wodurch ein besonders vorteilhaftes Ablegen, insbesondere in die Bearbeitungseinheit, realisiert werden kann. Unter einem „Ansteuern des Greifwerkzeugs” soll insbesondere ein Steuern und/oder Regeln einer Bewegung der zumindest zwei Greifeffektoren bezüglich des Trägergerüsts verstanden werden. Unter „unabhängig voneinander ansteuerbar” soll insbesondere verstanden werden, dass die Greifeffektoren eines Greifwerkzeugs unabhängig von den Greifeffektoren eines anderen Greifwerkzeugs bewegt werden können und/oder die Greifeffektoren eines Greifwerkzeugs relativ zu den Greifeffektoren eines anderen Greifwerkzeugs bewegt werden können.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Greifeinheit zumindest ein weiteres zu einem Greifen einer weiteren Halbzeuglage vorgesehenes Greifwerkzeug mit zumindest zwei Greifeffektoren und einem Führungselement aufweist, wobei die Führungselemente der verschiedenen Greifwerkzeuge jeweils unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Dadurch kann ein Greifen von zwei voneinander unterschiedlichen, vorzugsweise übereinander gestapelten Halbzeuglagen realisiert werden. Weiter kann ein formflexibles Greifen bezüglich einer Geometrie der zumindest einen Halbzeuglage realisiert werden. Unter „weitere” soll in diesem Zusammenhang insbesondere in Bezug auf die oben eingeführten Greifwerkzeuge oder im Bezug auf die oben eingeführte Halbzeuglage verstanden werden. Unter einem „weiteren Greifwerkzeug” soll insbesondere ein Greifwerkzeug verstanden werden, das dazu vorgesehen ist, zusätzlich zu den oben eingeführten Greifwerkzeugen eine andere Halbzeuglage zu greifen und/oder im Vergleich zu den oben eingeführten Greifwerkzeugen eine andere Halbzeuglage zu greifen.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Handhabungsvorrichtung eine Steuer- und/oder Regeleinheit aufweist, die zum Greifen der zumindest einen Halbzeuglage wenigstens bei einem Anliegen der Greifeffektoren auf der zumindest einen Halbzeuglage das zumindest eine Führungselement kraftlos schaltet. Dadurch kann ein Sensoraufwand, insbesondere zu einer Erfassung einer Stapelhöhe der gestapelten Halbzeuglagen, reduziert werden. Unter „kraftlos” soll insbesondere verstanden werden, dass dem Führungselement eine die Bewegung des zumindest einen Greifeffektors erzeugende und/oder eine gegen den zumindest einen Greifeffektor wirkende Kraft fehlt, wodurch vorzugsweise der zumindest eine Greifeffektor bei einem Kontakt mit der Halbzeuglage bewegungstechnisch nachgibt und insbesondere bei dem Anliegen auf der Halbzeuglage durch eine weitere Bewegung des Führungselements in Richtung der Halbzeuglage in dem Führungselement bewegt.
Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Steuer- und/oder Regeleinheit eine Vorformungsfunktion aufweist, die zu einer Umformung der zumindest einen Halbzeuglage die Greifeffektoren relativ zueinander zu bewegt. Dadurch kann die zumindest eine Halbzeuglage besonders einfach während der Handhabung vorgeformt werden, wodurch das Ablegen, insbesondere in der Bearbeitungseinheit, optimiert werden kann.
Weiter ist es vorteilhaft, wenn die Steuer- und/oder Regeleinheit eine Ablagefunktion aufweist, die zu einem Ablegen der zumindest einen Halbzeuglage auf wenigstens einem Ablageelement die zumindest zwei Greifeffektoren gegen das Ablageelement drückt. Dadurch kann eine kontrollierte Ablage der zumindest einen Halbzeuglage realisiert werden. Unter einem „Ablageelement” soll insbesondere ein Element verstanden werden, auf dem die zumindest eine Halbzeuglage, vorzugsweise zur Bearbeitung, abgelegt wird. Das Ablageelement ist vorzugsweise als ein Bearbeitungselement der Bearbeitungseinheit ausgebildet, wie insbesondere als ein Preformwerkzeug, das zu einer Umformung der zumindest einen Halbzeuglage in die Preform vorgesehen ist.
Weiter wird ein Verfahren zu einem Handling von zumindest einer textilen Halbzeuglage bei einer Herstellung eines faserverstärkten Kraftfahrzeugbauteils, insbesondere zu einem Handling mittels einer erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung, vorgeschlagen, bei dem zu einem Vereinzeln von aufeinander gestapelten Halbzeuglagen zumindest ein Greifwerkzeug in die gestapelten Halbzeuglagen eintaucht und eine Halbzeuglage greift, wobei das zumindest eine Greifwerkzeug kraftlos in die gestapelten Halbzeuglagen eintaucht. Dadurch können die aufeinander gestapelten Halbzeuglagen besonders sicher vereinzelt werden, wodurch eine automatisierte Herstellung des faserverstärkten Kraftfahrzeugbauteils realisiert werden kann. Vorzugsweise sind die aufeinander gestapelten Halbzeuglagen in einem Halbzeuglagenmagazin gelagert und somit taucht das zumindest eine Greifwerkzeug zum Vereinzeln kraftlos in das Halbzeuglagenmagazin ein. Unter „eintauchen” soll insbesondere eingreifen verstanden werden. Vorzugsweise erfolgt das kraftlose Eintauchen automatisiert.
Ferner wird für das Verfahren vorgeschlagen, dass zumindest eine gegriffene Halbzeuglage durch das Handling zu einer Bearbeitungseinheit befördert wird, wodurch die Preform automatisiert hergestellt werden kann. Unter einer „gegriffenen Halbzeuglage” soll insbesondere eine Halbzeuglage verstanden werden, die durch die von den Greifeffektoren bereitgestellte Greifkraft angehängt ist. Vorzugsweise wird die zumindest eine gegriffene Halbzeuglage automatisiert zu der Bearbeitungseinheit befördert.
Insbesondere ist es für das Verfahren vorteilhaft, wenn zumindest eine gegriffene Halbzeuglage durch das Handling gezielt vorgeformt wird. Dadurch kann ein Ablegen der gegriffenen Halbzeuglage verbessert werden. Vorzugsweise wird die zumindest eine gegriffene Halbzeuglage während des Handlings, insbesondere während der Beförderung von den aufeinander gestapelten Halbzeuglagen zu der Bearbeitungseinheit, gezielt vorgeformt. Unter „gezielt” soll insbesondere eine gewollte, bewusste und/oder vorher eingestellte Vorformung verstanden werden.
Außerdem wird für das Verfahren vorgeschlagen, dass das zumindest eine Greifwerkzeug zu einer Ablage der zumindest einen gegriffenen Halbzeuglage in die Bearbeitungseinheit wenigstens teilweise eintaucht, wodurch das Ablegen weiter verbessert werden kann.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
1 eine Handhabungsvorrichtung mit dreizehn Greifwerkzeugen und einem Abstreifwerkzeug und
2 eines der Greifwerkzeuge und das Abstreifwerkzeug.
Die 1 und 2 zeigen eine Handhabungsvorrichtung zu einem Handling von drei textilen Halbzeuglagen 10, 11, 12 bei einer Herstellung eines faserverstärkten Kraftfahrzeugbauteils. Die Handhabungsvorrichtung ist in einer Herstellvorrichtung, die zur Herstellung des faserverstärkten Kraftfahrzeugbauteils vorgesehen ist, angeordnet. Sie ist zu einer Handhabung in einer Preformprozesskette vorgesehen, in der eine textile Preform aus den textilen Halbzeuglagen 10, 11, 12 hergestellt wird. Die Handhabungsvorrichtung nimmt zum Handling vollautomatisiert die Halbzeuglagen 10, 11, 12 gemeinsam von einem Halbzeuglagenmagazin, in dem die Halbzeuglagen 10, 11, 12 zur Herstellung der Preform aufeinander gestapelt sind, auf, befördert diese zu einer Bearbeitungseinheit und legt sie in der Bearbeitungseinheit ab. Die Bearbeitungseinheit ist als eine Preformpresse ausgebildet, die die Halbzeuglagen 10, 11, 12 zu der Preform umformt. Durch die Handhabungsvorrichtung wird ein Handhabungsschritt von dem Halbzeuglagenmagazin bis zur Ablage der Halbzeuglagen 10, 11, 12 in der Bearbeitungseinheit, in der die Preform hergestellt wird, vollautomatisiert durchgeführt. Die Halbzeuglagen 10, 11, 12 weisen zueinander jeweils unterschiedliche Geometrien bzw. Zuschnitte auf. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Halbzeuglage 10 M-förmig, die Halbzeuglage 11 halbkreisförmig und die Halbzeuglage 12 rechteckförmig ausgebildet. Die Halbzeuglagen 10, 12 sind auf der Halbzeuglage 11 angeordnet und damit gestapelt. Natürlich können die Halbzeuglagen 10, 11, 12 auch andere Geometrien aufweisen.
Das durch die Herstellvorrichtung hergestellte Kraftfahrzeugbauteil ist als ein kohlenstofffaserverstärktes Kunststoffbauteil ausgebildet. Die Halbzeuglagen 10, 11, 12 werden zur Herstellung des Kraftfahrzeugbauteils als ein Ausgangsmaterial verwendet. Die Halbzeuglagen 10, 11, 12 sind jeweils als ein Gewebe ausgebildet. Sie sind jeweils als ein Carbongewebe ausgebildet. Die Halbzeuglagen 10, 11, 12 sind jeweils als eine Halbzeugmatte ausgebildet. Sie dienen zur mechanischen Verstärkung des Kraftfahrzeugbauteils. Die Herstellvorrichtung stellt das Kraftfahrzeugbauteil nach einem Resin Transfer Moulding-Verfahren (RTM) her. Die Handhabungsvorrichtung kann natürlich auch zu einem Handling von einer anderen Anzahl an textilen Halbzeuglagen 10, 11, 12 und/oder zur Durchführung eines anderen Handhabungsschritts vorgesehen sein.
Zum Greifen der drei Halbzeuglagen 10, 11, 12 weist die Handhabungsvorrichtung eine Greifeinheit 13 auf, die bewegungstechnisch mit einem nicht näher dargestellten Roboterarm gekoppelt ist. Die Greifeinheit 13 vereinzelt die gestapelten Halbzeuglagen 10, 11, 12 aus dem Halbzeuglagenmagazin und legt diese definiert in der Bearbeitungseinheit ab. Die Greifeinheit 13 weist dreizehn Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, eine fest mit dem Roboterarm verbundene Anbindungsplatte 55 und ein Trägergerüst 40, das die Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 und die Anbindungsplatte 55 trägt, auf. Die Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 greifen zum Handling die Halbzeuglagen 10, 11, 12. Die Anbindungsplatte 55 ist fest mit dem Tragergerüst 40 verbunden. Sie verbindet das Trägergerüst 40 fest mit dem Roboterarm. Durch eine durch den Roboterarm verursachte Bewegung werden das Trägergerüst 40 und damit die Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 gemeinsam bewegt. Das Trägergerüst 40 ist als ein Profilrahmen ausgebildet.
Die Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 sind beabstandet zueinander mit dem Trägergerüst 40 verbunden. Zur flexiblen Anordnung der Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 weist das Trägergerüst 40 mehrere Montagepunkte 56 für die Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 auf. Die Anordnung und damit die Montage der Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 auf dem Trägergerüst 40 ist somit flexibel und an eine Geometrie der zu greifenden Halbzeuglagen 10, 11, 12 angepasst. Die Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 können an beliebigen Stellen auf dem Trägergerüst 40 angebracht werden, wodurch die Greifeinheit 13 flexibel an unterschiedlichste Geometrien der Halbzeuglagen 10, 11, 12 angepasst werden kann.
Die Greifeinheit 13 und damit die dreizehn Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 sind in diesem Ausführungsbeispiel zum Greifen von den drei Halbzeuglagen 10, 11, 12 vorgesehen. Die Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 sind in drei Gruppen unterteilt, wobei eine Gruppe an Greifwerkzeugen 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 einer Halbzeuglage 10, 11, 12 zugeordnet ist, d. h. jeweils eine Gruppe an Greifwerkzeugen 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 ist zum Greifen von einer Halbzeuglage 10, 11, 12 vorgesehen. Dabei sind die Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 innerhalb einer Gruppe, d. h. die Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 die ein und derselben Gruppe zugehörig sind, im Bezug zueinander als zusätzliche Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 und in Bezug auf die Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, die einer anderen Gruppe zugehörig sind, als weitere Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 ausgebildet.
Die Greifwerkzeuge 18, 19, 20, 21, 22, 24, 26 bilden eine erste Gruppe. Die Greifwerkzeuge 18, 19, 20, 21, 22, 24, 26 greifen die Halbzeuglage 10 gemeinsam. Sie sind der Halbzeuglage 10 zugeordnet. Jedes der Greifwerkzeuge 18, 19, 20, 21, 22, 24, 26 aus der ersten Gruppe ist in Bezug auf jedes der anderen Greifwerkzeuge 18, 19, 20, 21, 22, 24, 26 aus der ersten Gruppe als ein zusätzliches Greifwerkzeug ausgebildet, da diese zum Handling die gleiche Halbzeuglage 10 greifen.
Die Greifwerkzeuge 17, 23, 25 bilden eine zweite Gruppe. Die Greifwerkzeuge 17, 23, 25 greifen die Halbzeuglage 11 gemeinsam. Sie sind der Halbzeuglage 11 zugeordnet. Jedes der Greifwerkzeuge 17, 23, 25 aus der zweiten Gruppe ist in Bezug auf jedes der anderen Greifwerkzeuge 17, 23, 25 aus der zweiten Gruppe als ein zusätzliches Greifwerkzeug ausgebildet, da diese zum Handling die gleiche Halbzeuglage 11 greifen. Jedes der Greifwerkzeuge 18, 19, 20, 21, 22, 24, 26 aus der ersten Gruppe ist in Bezug auf jedes der Greifwerkzeuge 17, 23, 25 aus der zweiten Gruppe als ein weiteres Greifwerkzeug ausgebildet, da die Gruppen unterschiedlichen Halbzeuglagen 10, 11 zugeordnet sind. Umgekehrt gilt analoges und zwar das jedes der Greifwerkzeuge 17, 23, 25 aus der zweiten Gruppe in Bezug auf jedes der Greifwerkzeuge 18, 19, 20, 21, 22, 24, 26 aus der ersten Gruppe als ein weiteres Greifwerkzeug ausgebildet ist.
Die Greifwerkzeuge 14, 15, 16 bilden eine dritte Gruppe. Die Greifwerkzeuge 14, 15, 16 greifen die Halbzeuglage 12 gemeinsam. Sie sind der Halbzeuglage 12 zugeordnet. Jedes der Greifwerkzeuge 14, 15, 16 aus der dritten Gruppe ist in Bezug auf jedes der anderen Greifwerkzeuge 14, 15, 16 aus der dritten Gruppe als ein zusätzliches Greifwerkzeug ausgebildet, da diese zum Handling die gleiche Halbzeuglage 12 greifen. Jedes der Greifwerkzeuge 18, 19, 20, 21, 22, 24, 26 aus der ersten Gruppe ist in Bezug auf jedes der Greifwerkzeuge 14, 15, 16 aus der dritten Gruppe als ein weiteres Greifwerkzeug ausgebildet, da die Gruppen unterschiedlichen Halbzeuglagen 10, 12 zugeordnet sind. Geht man von der zweiten Gruppe aus, gilt analoges und zwar, dass jedes der Greifwerkzeuge 17, 23, 25 aus der zweiten Gruppe in Bezug auf jedes der Greifwerkzeuge 14, 15, 16 aus der dritten Gruppe als ein weiteres Greifwerkzeug ausgebildet ist. Geht man von der dritten Gruppe aus, gilt analoges und zwar, dass jedes der Greifwerkzeuge 14, 15, 16 aus der dritten Gruppe in Bezug auf jedes der Greifwerkzeuge 18, 19, 20, 21, 22, 24, 26 aus der ersten Gruppe und in Bezug auf jedes der Greifwerkzeuge 17, 23, 25 aus der zweiten Gruppe als ein weiteres Greifwerkzeug ausgebildet ist.
Die Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 sind analog zueinander ausgebildet. Lediglich eine Anordnung und eine Gruppenzugehörigkeit unterscheidet die Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 voneinander, weswegen im Folgenden lediglich das Greifwerkzeug 15 näher beschrieben wird. Das Greifwerkzeug 15 ist zum Greifen der Halbzeuglage 12 vorgesehen. Das Greifwerkzeug 15 weist zwei Greifeffektoren 28, 29 auf, die zu einem gemeinsamen Greifen der Halbzeuglage 12 entlang der zu greifenden Halbzeuglage 12 beabstandete Greifkräfte bereitstellen. Die Greifeffektoren 28, 29 stellen zum gemeinsamen Greifen der Halbzeuglage 12 jeweils eine Greifkraft bereit, die entlang der Halbzeuglage 12 beabstandet auf die Halbzeuglage 12 wirkt. Durch die zwei Greifeffektoren 28, 29 weist das Greifwerkzeug 15 zwei Greifangriffspunkte auf, die entlang der Halbzeuglage 12 beabstandet zueinander angeordnet sind. Die Greifeffektoren 28, 29 stellen zwei Greifangriffspunkte bereit, die einen Abstand zueinander von ca. 10 Zentimetern aufweisen. Die Greifkräfte sind parallel zueinander angeordnet. Die Greifeffektoren 28, 29 sind fest miteinander verbunden. Sie sind bewegungstechnisch miteinander gekoppelt. Die Greifeffektoren 28, 29 sind separat zueinander ausgebildet und beabstandet zueinander angeordnet. Sie stellen jeweils eine Greifkraft bereit, die beabstandet zueinander entlang einer Ebene wirkt, wobei die Greifkräfte in eine Richtung wirken, die parallel oder im Wesentlichen parallel zur Flächennormalen einer in der Ebene angeordneten Fläche orientiert ist.
Die Greifeffektoren 28, 29 stellen jeweils eine als eine Ansaugkraft ausgebildete Greifkraft bereit. Sie weisen jeweils eine Ansaugfläche auf, wobei die Ansaugflächen beabstandet zueinander sind. Das Greifwerkzeug 15 saugt die Halbzeuglage 12 an zwei beabstandeten Stellen an. Die zwei voneinander beabstandeten Stellen, an denen das Greifwerkzeug 15 die Halbzeuglage 12 ansaugt, weisen einen Abstand zueinander auf, der maximal 30 Zentimeter, vorteilhaft maximal 15 Zentimeter und besonders vorteilhaft maximal 10 Zentimeter beträgt. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand der Stellen, an denen das Greifwerkzeug 15 die Halbzeuglage 12 ansaugt, ca. 10 Zentimeter. Die Greifeffektoren 28, 29 sind jeweils als ein Saugeffektor ausgebildet. Sie sind jeweils als ein Coanda-Greifer ausgebildet.
Zur beweglichen Aufnahme der Greifeffektoren 28, 29 weist das Greifwerkzeug 15 ein fest mit dem Trägergerüst 40 verbundenes Führungselement 42 auf, das die zwei Greifeffektoren 28, 29 relativ zu dem Trägergerüst 40 beweglich lagert. Das Führungselement 42 ist an einem entsprechenden Montagepunkt 56 fest mit dem Trägergerüst 40 verbunden. Das Führungselement 42 ist zur automatisierten Bewegung der Greifeffektoren 28, 29 vorgesehen. Das Führungselement 42 bewegt die Greifeffektoren 28, 29 in Abhängigkeit einer nicht näher dargestellten Steuer- und Regeleinheit der Handhabungsvorrichtung.
Das Führungselement 42 nimmt die zwei Greifeffektoren 28, 29 parallel oder im Wesentlichen parallel zu der Greifkraft beweglich auf. Es bewegt die zwei Greifeffektoren 28, 29 parallel oder im Wesentlichen parallel zu der Greifkraft. Das Führungselement 42 bewegt die zwei Greifeffektoren 28, 29 in Richtung oder entgegen der Richtung der Greifkraft. Das Führungselement 42 bewegt die Greifeffektoren 28, 29 paarweise. Es verändert einen Abstand zwischen den Greifeffektoren 28, 29 und dem Trägergerüst 40. Das Führungselement 42 ist als eine Lineareinheit ausgebildet. Es beaufschlagt die Greifeffektoren 28, 29 mit einem Hub. Das Führungselement 42 ist als ein Führungszylinder ausgebildet. Es ist als ein pneumatisches Führungselement ausgebildet. Zur Dämpfung der Greifeffektoren 28, 29 weist der Führungszylinder einen Schalldämpfer auf. Grundsätzlich können die Greifeffektoren 28, 29 alternativ oder zusätzlich auch mit einer Bündelung einer Abluft gedämpft werden. Natürlich kann das Führungselement 42 auch als ein hydraulisches Führungselement ausgebildet sein.
Jedes der Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 weist jeweils zwei Greifeffektoren auf, die zu dem gemeinsamen Greifen der entsprechenden, d. h. ihnen zugeordneten Halbzeuglage 10, 11, 12 entlang der entsprechenden Halbzeuglage 10, 11, 12 beabstandete Greifkräfte bereitstellen. Dabei sind in den 1 und 2 lediglich die Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 sichtbar, da die nicht sichtbaren Greifeffektoren in der dargestellten Perspektive von dem Trägergerüst 40 verdeckt werden.
Zur paarweisen Bewegung der Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 weist jedes Greifwerkzeug 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 ein Führungselement 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 auf. Die Führungselemente 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 sind voneinander unabhängig, wodurch die Bewegung der jeweils zwei Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 eines Greifwerkzeugs 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 jeweils zu anderen Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 eines anderen Greifwerkzeugs 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 unabhängig ist. Die Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 eines Greifwerkzeugs 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 sind jeweils von den anderen Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 eines anderen Greifwerkzeugs 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 paarweise bewegungstechnisch entkoppelt. Dabei soll unter „paarweise” verstanden werden, dass die jeweils zwei Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 eines Greifwerkzeugs 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 zu den jeweils zwei Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 eines anderen Greifwerkzeugs 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 bewegungstechnisch entkoppelt sind.
Zur bewegungstechnischen Entkopplung der Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 voneinander sind die Führungselemente 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 unabhängig voneinander ansteuerbar. Die Führungselemente 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 weisen jeweils einen unabhängigen Steuereingang auf, wodurch das jeweilige Führungselement 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 unabhängig von einer Ansteuerung eines anderen Führungselements 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 angesteuert wird. Grundsätzlich können die Führungselemente 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 aber auch gemeinsam und/oder gruppenweise ansteuerbar sein.
Zur Einstellung eines schrägen Greifens der Halbzeuglagen 10, 11, 12 sind die Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 jeweils schwenkbar an dem jeweiligen Führungselement 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 gelagert. Die Einstellung des schrägen Greifens der Halbzeuglagen 10, 11, 12 ist kraft- und/oder formschlüssig fixierbar. Die Einstellung erfolgt manuell. Ein Schwenkwinkel der Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 ist innerhalb eines Winkelbereichs frei einstellbar und damit anpassbar. Natürlich kann die Einstellung aber auch automatisiert, also mittels der Steuer- und Regeleinheit, erfolgen.
Die Greifwerkzeuge 14, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 26, die eine Halbzeuglage 10, 11, 12 an ihrer Randgeometrie schräg greifen, weisen schräg angeordnete Greifeffektoren 27, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 38, 39 auf, die die entsprechende Halbzeuglage 10, 11, 12 vor einem Greifen und damit vor einem Anhängen schräg mit der Greifkraft beaufschlagen, wodurch die Halbzeuglage 10, 11, 12 von einer unteren Halbzeuglage abgeschält wird. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Greifeffektoren 27 des Greifwerkzeugs 14, die Greifeffektoren 30 des Greifwerkzeugs 16, die Greifeffektoren 31, 32 des Greifwerkzeugs 17, die Greifeffektoren des Greifwerkzeugs 18, die Greifeffektoren des Greifwerkzeugs 19, die Greifeffektoren des Greifwerkzeugs 20, die Greifeffektoren des Greifwerkzeugs 21, die Greifeffektoren des Greifwerkzeugs 22, die Greifeffektoren 33 des Greifwerkzeugs 23, die Greifeffektoren 34, 35 des Greifwerkzeugs 24 und die Greifeffektoren 38, 39 des Greifwerkzeugs 26 verschwenkt angeordnet und fixiert. Die Greifeffektoren 27, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 38, 39 greifen die entsprechende in einem gestapelten Zustand befindliche Halbzeuglage 10, 11, 12 schräg an ihrer Randgeometrie. Sie beaufschlagen die jeweilige in dem gestapelten Zustand befindliche Halbzeuglage 10, 11, 12 schräg mit der Greifkraft.
Zum sicheren Losen der gegriffenen und damit angehängten Halbzeuglage 11 von den Greifeffektoren 31, 32, 33, 36, 37 und damit von den Greifwerkzeugen 17, 23, 25 weist die Greifeinheit 13 ein Abstreifwerkzeug 54 auf. Das Abstreifwerkzeug 54 ist den Greifwerkzeugen 17, 23, 25 und damit der zweiten Gruppe zugeordnet. Es streift die Halbzeuglage 11 in die als die Preformpresse ausgebildete Bearbeitungseinheit von den Greifeffektoren 31, 32, 33, 36, 37 ab. Das Abstreifwerkzeug 54 drückt zum Abstreifen die Halbzeuglage 11 von den Greifeffektoren 31, 32, 33, 36, 37 in Richtung eines Ablageelements 57, auf dem die Halbzeuglagen 10, 11, 12 abgelegt werden sollen. Das Abstreifwerkzeug 54 ist hubbeweglich ausgebildet. Es streift die Halbzeuglage 11 automatisiert ab. Das Ablageelement 57 ist dabei in der Bearbeitungseinheit angeordnet. Es ist als ein Preformwerkzeug der als die Preformpresse ausgebildeten Bearbeitungseinheit ausgebildet.
Das Abstreifwerkzeug 54 weist zwei Führungselemente 58, 59 und einen Abstreifer 60 auf. Die Führungselemente 58, 59 lagern den Abstreifer 60 relativ zu dem Trägergerüst 40 beweglich. Das Führungselement 58 ist fest mit dem Trägergerüst 40 verbunden. Es nimmt das Führungselement 59 relativ zu dem Trägergerüst 40 beweglich auf. Das Führungselement 59 nimmt den Abstreifer 60 relativ zu dem Führungselement 58 beweglich auf. Der Abstreifer 60 kontaktiert zum Abstreifen die Halbzeuglage 11 direkt. Das Führungselement 59 ist zur automatisierten Bewegung des Abstreifers 60 und das Führungselement 58 zur automatisierten Bewegung des Führungselements 59 und damit auch des Abstreifers 60 vorgesehen. Die Führungselemente 58, 59 bewegen den Abstreifer 60 in Abhängigkeit der Steuer- und Regeleinheit.
Das Führungselement 58 bewegt das Führungselement 59, und damit auch den Abstreifer 60, und das Führungselement 59 bewegt den Abstreifer 60 parallel oder im Wesentlichen parallel zu der Greifkraft. Die Führungselemente 58, 59 verändern jeweils einen Abstand zwischen dem Abstreifer 60 und dem Trägergerüst 40. Die Führungselemente 58, 59 sind jeweils als eine Lineareinheit ausgebildet. Das Führungselement 58 beaufschlagt das Führungselement 59 mit einem Hub. Das Führungselement 59 beaufschlagt den Abstreifer 60 mit einem Hub. Die Führungselemente 58, 59 sind jeweils als ein Führungszylinder ausgebildet. Sie sind jeweils als ein pneumatisches Führungselement ausgebildet. Grundsätzlich ist es denkbar, dass das Abstreifwerkzeug 54 starr ausgebildet und damit fest beispielsweise mit dem Führungselement 52 verbunden ist und die angehängte Halbzeuglage 11 bei einer Bewegung der Greifeffektoren 36, 37 in Richtung dem Trägergerüst 40 an dem Abstreifer 60 anschlägt und dadurch von den Greifeffektoren 36, 37 gelöst wird. Natürlich können die Führungselemente 58, 59 jeweils auch als ein hydraulisches Führungselement ausgebildet sein. Weiter kann die Handhabungsvorrichtung auch weitere und/oder zusätzliche Abstreifwerkzeuge aufweisen.
Zur rutschfesten Anordnung der Halbzeuglagen 10, 11, 12 aus dem Ablageelement 57 der Bearbeitungseinheit weist die Greifeinheit 13 nicht näher dargestellte Gegenhalter auf, die dazu vorgesehen sind, bei dem Ablegen der Halbzeuglagen 10, 11, 12 mit nicht näher dargestellten Fixierelementen der Bearbeitungseinheit zusammenzuwirken, wodurch die Halbzeuglagen 10, 11, 12 in der Bearbeitungseinheit arretiert werden. Die Gegenhalter sind korrespondierend zu den Fixierelementen der Bearbeitungseinheit ausgebildet. Die Fixierelemente sind auf dem Ablageelement 57 fest angeordnet. Sie sind an einem Rand des Ablageelements 57 fest angeordnet. Die Fixierelemente sind dazu vorgesehen, zur Arretierung und damit zur rutschfesten Anordnung der Halbzeuglagen 10, 11, 12 diese aufzuspießen. Die Gegenhalter sind dazu vorgesehen, eine Kraft zum Aufspießen aufzubringen. Sie drücken die Halbzeuglagen 10, 11, 12 auf die Fixierelemente. Die Fixierelemente der Bearbeitungseinheit sind als Nadeln ausgebildet. Grundsätzlich können die Fixierelemente auch als andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Fixierelemente ausgebildet sein, wie beispielsweise als Stifte.
Zur Steuerung und/oder Regelung der Greifeinheit 13 und des Roboterarms und damit zur automatisierten Handhabung der Halbzeuglagen 10, 11, 12 weist die Handhabungsvorrichtung die Steuer- und Regeleinheit auf. Die Steuer- und Regeleinheit steuert die Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, die Führungselemente 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 58, 59 und den Roboterarm.
Zum Greifen der Halbzeuglagen 10, 11, 12 weist die Steuer- und Regeleinheit eine Greiffunktion auf, die bei einem Anliegen der Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 auf der entsprechenden Halbzeuglage 10, 11, 12 die Führungselemente 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 kraftlos schaltet, wodurch die Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 kraftlos in das Halbzeuglagenmagazin eintauchen. Die Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 tauchen zu einem Vereinzeln von in dem Halbzeuglagenmagazin aufeinander gestapelten Halbzeuglagen 10, 11, 12 in die gestapelten Halbzeuglagen 10, 11, 12 kraftlos ein und greifen gruppenweise eine Halbzeuglage 10, 11, 12. Die Führungselemente 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 werden zum kraftlosen Eintauchen in einen kraftlosen Zustand geschaltet. Durch den kraftlosen Zustand der Führungselemente 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 reagieren die Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 nachgiebig bei dem Kontakt mit den gestapelten Halbzeuglagen 10, 11, 12. Durch den kraftlosen Zustand der Führungselemente 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 reagieren die Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 adaptiv auf eine Stapelhöhe der Halbzeuglagen 10, 11, 12 und damit auf einen Füllstand des Halbzeuglagenmagazins.
Zum Eintauchen werden die Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 gruppenweise bewegt, wodurch die Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 gruppenweise in das Halbzeuglagenmagazin eintauchen. Zur gruppenweisen Bewegung der Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 werden die Führungselemente 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 gruppenweise angesteuert. Dazu werden die Greifwerkzeuge 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 26 der ersten Gruppe gleichzeitig angesteuert, wodurch die Greifeffektoren 34, 35, 38, 39 der ersten Gruppe gleichzeitig in das Halbzeuglagenmagazin eintauchen, die Greifwerkzeuge 17, 23, 25 der zweiten Gruppe werden gleichzeitig angesteuert, wodurch die Greifeffektoren 31, 32, 33, 36, 37 der zweiten Gruppe gleichzeitig in das Halbzeuglagenmagazin eintauchen, und die Greifwerkzeuge 14, 15, 16 der dritten Gruppe werden ebenfalls gleichzeitig angesteuert, wodurch die Greifeffektoren 27, 28, 29, 30 der dritten Gruppe gleichzeitig in das Halbzeuglagenmagazin eintauchen.
Durch das Kraftlos-Schalten der Führungselemente 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 geben die Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 bei dem Anliegen und damit bei dem Kontakt mit den Halbzeuglagen 10, 11, 12 in Richtung des Trägergerüsts 40 nach, wodurch sich die Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 in Richtung des Trägergerüsts 40 bewegen, bis die Bewegung des Roboterarms in Richtung der gelagerten Halbzeuglagen 10, 11, 12 stoppt. Daraufhin wird die Greifeinheit 13 mittels des Roboterarms zurückgezogen und ein geringer Druck an den Führungselementen 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 angelegt, wodurch die Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 gleichmäßig und gemeinsam gegen die entsprechende Halbzeuglage 10, 11, 12 drücken. In diesem Zustand wird die Greifkraft der Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 eingestellt, wodurch die Halbzeuglagen 10, 11, 12 an die entsprechenden Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 angehängt werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Unterdruck in den Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 eingestellt, wodurch die Halbzeuglagen 10, 11, 12 durch die Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 angesaugt werden.
Zur Beförderung der angehängten Halbzeuglagen 10, 11, 12 weist die Steuer- und Regeleinheit eine Transportfunktion auf, die durch eine entsprechende Bewegung des Roboterarms und damit der Greifeinheit 13 die angehängten und damit gegriffenen Halbzeuglagen 10, 11, 12 von dem Halbzeuglagenmagazin in die als die Preformpresse ausgebildete Bearbeitungseinheit transportiert. Die gegriffenen Halbzeuglagen 10, 11, 12 werden durch das Handling automatisiert zu der Bearbeitungseinheit befördert. Sie werden durch die entsprechende Bewegung des Roboterarms und damit der Greifeinheit 13 von dem Halbzeuglagenmagazin in die als die Preformpresse ausgebildete Bearbeitungseinheit automatisiert transportiert.
Zur Vorformung der Halbzeuglagen 10, 11, 12 weist die Steuer- und Regeleinheit eine Vorformungsfunktion auf, die die Halbzeuglagen 10, 11, 12 während der Beförderung zu der Bearbeitungseinheit und damit vor einem Einlegen in die Bearbeitungseinheit umformt. Die gegriffenen Halbzeuglagen 10, 11, 12 werden durch das Handling gezielt vorgeformt. Sie werden durch das Handling an eine Form des Ablageelements 57 automatisiert angepasst. Die gegriffenen Halbzeuglagen 10, 11, 12 werden während des Handlings von dem Halbzeuglagenmagazin in die Bearbeitungseinheit und damit während der Beförderung zu der Bearbeitungseinheit gezielt vorgeformt.
Zur Vorformung werden die Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 entsprechend relativ zueinander bewegt. Dazu werden die unabhängig voneinander ansteuerbaren Führungselemente 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 entsprechend angesteuert. Es wird ein entsprechender Druck in den jeweiligen Führungselementen 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 eingestellt. Zur relativen Bewegung der Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 zueinander werden die Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 mittels der Führungselemente 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 parallel oder im Wesentlichen parallel zu der Greifkraft um einen unterschiedlichen Weg relativ zueinander bewegt. Es wird entsprechend der Abstand der jeweiligen Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 zu dem Trägergerüst 40, während die Halbzeuglagen 10, 11, 12 an den Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 angehängt sind, verändert. Die Vorformungsfunktion formt die Halbzeuglagen 10, 11, 12 während des Transports der angehängten und damit gegriffenen Halbzeuglagen 10, 11, 12 von dem Halbzeuglagenmagazin in die Bearbeitungseinheit.
Zur Ablage der angehängten Halbzeuglagen 10, 11, 12 auf dem Ablageelement 57 und damit in der Bearbeitungseinheit weist die Steuer- und Regeleinheit eine Ablagefunktion auf, die die Halbzeuglagen 10, 11, 12 in die als die Preformpresse ausgebildete Bearbeitungseinheit einlegt. Zum Ablegen der gegriffenen Halbzeuglagen 10, 11, 12 werden die Halbzeuglagen 10, 11, 12 in die Bearbeitungseinheit eingelegt. Dazu werden durch eine entsprechende Bewegung des Roboterarms die Greifeinheit 13 und damit die Halbzeuglagen 10, 11, 12 in die als die Preformpresse ausgebildete Bearbeitungseinheit bewegt. Die Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 tauchen zur Ablage der gegriffenen Halbzeuglagen 10, 11, 12 in die Bearbeitungseinheit ein. Sie greifen zur Ablage in die Bearbeitungseinheit ein. Der Roboterarm wird in derart angesteuert und damit bewegt, dass die Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 in die als die Preformpresse ausgebildete Bearbeitungseinheit eintauchen. Daraufhin werden die Halbzeuglagen 10, 11, 12 abgehängt, indem die Greifkraft der Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 abgestellt wird. Zum Abhängen der Halbzeuglagen 10, 11, 12 in der als die Preformpresse ausgebildeten Bearbeitungseinheit und damit zum Ablegen der angehängten Halbzeuglagen 10, 11, 12 auf dem Ablageelement 57 wird der Unterdruck in den Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 abgestellt.
Zur kontrollierten Ablage der Halbzeuglagen 10, 11, 12 auf dem Ablageelement 57 drückt die Ablagefunktion vor dem Abstellen der Greifkraft die Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 und damit die Halbzeuglagen 10, 11, 12 gegen das Ablageelement 57. Zum kontrollierten Ablegen der gegriffenen Halbzeuglagen 10, 11, 12 werden die Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 und damit die Halbzeuglagen 10, 11, 12 automatisiert gegen das Ablageelement 57 gedrückt. Es wird ein unkontrolliertes Fallenlassen und somit ein unkontrolliertes Ablegen der Halbzeuglagen 10, 11, 12 auf dem Ablageelement 57 verhindert. Die Halbzeuglagen 10, 11, 12 werden nicht einfach fallen gelassen, sondern kontrolliert auf dem Ablageelement 57 abgelegt. Dazu werden die Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 gegen das Ablageelement 57 gedrückt, indem die Führungselemente 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 entsprechend bewegt werden. Die Führungselemente 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 werden zur kontrollierten Ablage entsprechend angesteuert, so dass die Führungselemente 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 die Halbzeuglagen 10, 11, 12 weg von dem Trägergerüst 40 in Richtung des Ablageelements 57 bewegen, und zwar bevor die Greifkraft abgestellt wird.
Um ein vollständiges Ablegen und damit Lösen der Halbzeuglage 11 zu gewährleisten, weist die Steuer- und Regeleinheit eine Abstreiffunktion auf, die mittels des Abstreifwerkzeugs 54 die Halbzeuglage 11 zur Ablage auf dem Ablageelement 57 abstreift. Die Halbzeuglage 11 wird zum vollständigen Ablegen mittels des Abstreifwerkzeugs 54 abgestreift. Dazu werden die Führungselemente 58, 59, nachdem die Greifkraft abgestellt worden ist, entsprechend angesteuert. Beim Ablegen der Halbzeuglagen 10, 11, 12 werden die Halbzeuglagen 10, 11, 12 durch die Fixierelemente der Bearbeitungseinheit, die am Rand des Ablageelements 57 angeordnet sind, arretiert, wodurch ein Verrutschen der Halbzeuglagen 10, 11, 12 auf dem Ablageelement 57 und damit in der Bearbeitungseinheit verhindert wird.
Die Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 und damit die Greifeffektoren 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 weisen somit mehrere Funktionen auf. Sie sind jeweils zur Aufnahme der Halbzeuglagen 10, 11, 12, zur Beförderung der Halbzeuglagen 10, 11, 12, zur Vorformung der Halbzeuglagen 10, 11, 12 und zur Ablage der Halbzeuglagen 10, 11, 12 vorgesehen. Durch die Zuordnung der Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 in Gruppen, wobei eine Gruppe mehrere Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 aufweist, können die Halbzeuglagen 10, 11, 12 mit unterschiedlichen Geometrien und damit mit unterschiedlichen Zuschnitten mit der Greifeinheit 13 gehandhabt werden, wodurch eine flexible und schnelle Herstellung der Preform bereitgestellt wird, die eine schnelle Drapierung aufweist. Durch die Gruppierung der Greifwerkzeuge 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 können die unterschiedlichen Halbzeuglagen 10, 11, 12 bedarfsgerecht auf dem Ablageelement 57 aufeinander abgelegt werden, wodurch die Herstellung der Preform weiter beschleunigt wird. Letztendlich kann durch den Einsatz der Handhabungsvorrichtung die Herstellung des faserverstärkten Kraftfahrzeugbauteils beschleunigt und dadurch bezüglich einer Prozesszeit und eines Prozessablaufs eine großserienfähige Herstellung realisiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006048069 A1 [0002]

Claims

Handhabungsvorrichtung zu einem Handling von zumindest einer textilen Halbzeuglage (10, 11, 12) bei einer Herstellung eines faserverstärkten Kraftfahrzeugbauteils, mit einer zu einer bewegungstechnischen Kopplung mit einem Manipulator und/oder einem Roboterarm vorgesehenen Greifeinheit (13), die zumindest ein Greifwerkzeug (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26) aufweist, das zu dem Handling eine Halbzeuglage (10, 11, 12) greift, dadurch gekennzeichnet, dass das Greifwerkzeug (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26) zumindest zwei Greifeffektoren (27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39) aufweist, die zu einem gemeinsamen Greifen der Halbzeuglage (10, 11, 12) entlang der Halbzeuglage (10, 11, 12) beabstandete Greifkräfte bereitstellen.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifeinheit (13) ein Trägergerüst (40) aufweist, das dazu vorgesehen ist, fest mit dem Manipulator und/oder dem Roboterarm verbunden zu werden, und das Greifwerkzeug (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26) ein fest mit dem Trägergerüst (40) verbundenes Führungselement (41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53) aufweist, das die zumindest zwei Greifeffektoren (27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39) relativ zu dem Trägergerüst (40) beweglich aufnimmt.
Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53) die zumindest zwei Greifeffektoren (27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39) zumindest im Wesentlichen parallel zu der Greifkraft beweglich aufnimmt.
Handhabungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifeinheit (13) zumindest ein Abstreifwerkzeug (54) aufweist, das die Halbzeuglage (11) in zumindest einem Betriebszustand von den zumindest zwei Greifeffektoren (31, 32, 33, 36, 37) löst.
Handhabungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei Greifeffektoren (31, 32, 33, 34, 35, 38, 39) die Halbzeuglage (10, 11) in zumindest einem Betriebszustand schräg greifen.
Handhabungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifeinheit (13) zumindest ein weiteres zu einem Greifen einer weiteren Halbzeuglage (10, 11, 12) vorgesehenes Greifwerkzeug (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26) mit zumindest zwei Greifeffektoren (27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39) und einem Führungselement (41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53) aufweist, wobei die Führungselemente (41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53) der verschiedenen Greifwerkzeuge (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26) jeweils unabhängig voneinander ansteuerbar sind.
Verfahren zu einem Handling von zumindest einer textilen Halbzeuglage (10, 11, 12) bei einer Herstellung eines faserverstärkten Kraftfahrzeugbauteils, insbesondere zu einem Handling mittels einer Handhabungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zu einem Vereinzeln von aufeinander gestapelten Halbzeuglagen (10, 11, 12) zumindest ein Greifwerkzeug (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26) in die gestapelten Halbzeuglagen (10, 11, 12) eintaucht und eine Halbzeuglage (10, 11, 12) greift, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Greifwerkzeug (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26) kraftlos in die gestapelten Halbzeuglagen (10, 11, 12) eintaucht.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine gegriffene Halbzeuglage (10, 11, 12) durch das Handling zu einer Bearbeitungseinheit befördert wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine gegriffene Halbzeuglage (10, 11, 12) durch das Handling gezielt vorgeformt wird.
Verfahren zumindest nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Greifwerkzeug (14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26) zu einer Ablage der zumindest einen gegriffenen Halbzeuglage (10, 11, 12) in die Bearbeitungseinheit wenigstens teilweise eintaucht.