DE102013103136A1

DE102013103136A1 - Fiber-laying device

Info

Publication number: DE102013103136A1
Application number: DE102013103136.6A
Authority: DE
Inventors: Marcus Perner
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-10-02
Anticipated expiration: 2033-03-28
Also published as: FR3003796A1; FR3003796B1; DE102013103136B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Faser-Legevorrichtung zur Herstellung eines Fasergeleges eines Faserverbundbauteils, die einen Roboter mit einer Bewegungsvorrichtung und einen Ablegekopf hat. Der Ablegekopf hat eine Faserlegeeinheit zum Legen von Fasern auf einem Werkzeug, wobei mit einer Steuerungseinheit die Bewegungsvorrichtung des Roboters zum Positionieren des Ablegekopfes angesteuert werden kann. Mit Hilfe einer Ausgleichsaktuatorik können mechanische Störschwingungen beim Ablegen eliminiert werden.The invention relates to a fiber laying device for producing a fiber fabric of a fiber composite component, which has a robot with a movement device and a laying head. The laying head has a fiber laying unit for laying fibers on a tool, wherein the movement device of the robot for positioning the laying head can be controlled with a control unit. With the help of a compensation actuator, mechanical interference vibrations when being deposited can be eliminated.

Description

Die Erfindung betrifft eine Faser-Legevorrichtung zur Herstellung eines Fasergeleges eines Faserverbundbauteils sowie ein Verfahren hierzu. The invention relates to a fiber laying device for producing a fiber fabric of a fiber composite component and a method thereof.

Bei der Fertigung von großen Faserverbundbauteilen, beispielsweise für den Bereich der Luftfahrt oder für Windkraftanlagen, werden in der Regel Faser-Legevorrichtungen, die auch als Fiber-Placement-Anlagen bezeichnet werden, verwendet. Solche Anlagen weisen meist einen Roboter (beispielsweise ein Knickarm-Roboter oder eine Portalanlage) auf, an deren einem Ende als Endeffektor ein Ablegekopf angeordnet ist. Mit Hilfe des Ablegekopfes werden Fasern bzw. Faserstreifen auf einem Werkzeug abgelegt, um so das Fasergelege des Faserverbundbauteils herstellen zu können. In the manufacture of large fiber composite components, for example in the field of aviation or for wind power plants, fiber laying devices, which are also referred to as fiber placement systems, are generally used. Such systems usually have a robot (for example an articulated-arm robot or a gantry system), at one end of which a laying head is arranged as the end effector. With the help of the laying head fibers or fiber strips are stored on a tool so as to produce the fiber layer of the fiber composite component can.

Der Ablegekopf hat meist eine Andruckrolle, mit der Fasern, die über eine Faserrolle bereit gestellt werden, auf das Werkzeug angedrückt werden können. Dabei fährt der Roboter der Faser-Legevorrichtung eine vordefinierte Bahntrajektorie ab, damit der Ablegekopf über die Andruckrolle den Faserstreifen bzw. die Fasern an der vorbestimmten Position auf dem Werkzeug ablegen kann. The deposition head usually has a pressure roller, can be pressed with the fibers that are provided via a fiber roll on the tool. In this case, the robot moves the fiber laying device from a predefined Bahntrajektorie so that the laying head can place the fiber strip or the fibers on the predetermined position on the tool on the pinch roller.

Das Fasermaterial wird nunmehr in mehreren Bahnen nebeneinander abgelegt, so dass sich in der gesamten Fläche eine Laminatschicht bilden lässt. Mehrere Laminatschichten zum Teil unterschiedlicher geometrischer Form ergeben dann das Fasergelege des herzustellenden Faserverbundbauteils. The fiber material is now deposited side by side in several tracks, so that a laminate layer can be formed in the entire surface. Several laminate layers, some of which have a different geometric shape, then yield the fiber layer of the fiber composite component to be produced.

Aufgrund der zu bewegenden Masse derartiger Faser-Legevorrichtungen ist der Ablegeprozess durchaus mit einigen Prozessungenauigkeiten, insbesondere bezüglich der Position, verbunden, was unter Umständen bei sicherheitskritischen Bauteilen zu Ausschuss führen kann. Denn werden die Positionen der einzelnen Faserstreifen nicht innerhalb eines gewissen Toleranzbereiches eingehalten, so kann dies zu Bauteilschäden führen. Due to the mass to be moved such fiber laying devices of the deposition process is quite associated with some process inaccuracies, in particular with respect to the position, which may sometimes lead to rejection in safety-critical components. If the positions of the individual fiber strips are not maintained within a certain tolerance range, this can lead to component damage.

So ist beispielsweise aus der DE 10 2012 102 204 eine Faser-Legevorrichtung zur Herstellung eines Fasergeleges eines Faserverbundbauteils bekannt, bei der mit Hilfe einer Kanten-Erfassungsvorrichtung die Faserkanten bereits abgelegter Faserbahnen erfasst werden sollen. In Abhängigkeit der Position dieser erfassten Faserkante einer bereits abgelegten Faserbahn wird dann eine Online-Bahnkorrektur der aktuell abzulegenden Faserbahn durchgeführt, um so zu erreichen, dass die Faserbahnen möglichst formschlüssig angrenzend aneinander abgelegt werden. For example, from the DE 10 2012 102 204 a fiber laying device for producing a fiber fabric of a fiber composite component known in which the fiber edges of already deposited fiber webs to be detected by means of an edge detection device. Depending on the position of this detected fiber edge of a fiber web already laid down, an online web correction of the fiber web currently to be deposited is then carried out so as to achieve that the fiber webs are placed adjacent to one another as far as possible in a form-fitting manner.

Darüber hinaus ist aus der DE 10 2009 035 877 A1 eine Ausgleichsaktuatorik für einen Werkzeugtisch bekannt, bei dem kleinste Abweichungen in der Ist-Position gegenüber einer vorgegebenen Soll-Position zu einer Ansteuerung der Ausgleichsaktuatorik derart führen, dass der Bearbeitungstisch, auf dem das Werkstück angeordnet ist, verschoben werden kann, um so die Abweichung zwischen Soll-Position und Ist-Position auszugleichen. In addition, from the DE 10 2009 035 877 A1 a Ausgleichsaktuatorik for a tool table, in which the smallest deviations in the actual position compared to a predetermined desired position lead to a control of the Ausgleichsaktuatorik such that the machining table on which the workpiece is arranged, can be moved to the deviation between Balance desired position and actual position.

Eine Abweichung von einer vorgegebenen Soll-Position entsteht im Übrigen häufig auch durch Schwingungen der Roboteranlage beim Ablegen der Fasern, die meist aufgrund der großen Kräfte und der hohen kinematischen Massen entstehen. Derartige Schwingungen solcher Roboteranlagen können jedoch beim Herstellen der Fasergelege zu Toleranzabweichungen führen, die insbesondere bei sicherheitskritischen Bauteilen nicht geduldet werden können. Incidentally, a deviation from a predefined setpoint position often also arises due to vibrations of the robot system during the laying down of the fibers, which usually arise due to the large forces and the high kinematic masses. However, such vibrations of such robot systems can lead to tolerance deviations during production of the fiber scrims, which can not be tolerated, in particular in the case of components that are critical to safety.

Es ist demnach Aufgabe der vorliegenden Erfindung ene verbesserte Faser-Legevorrichtung zu schaffen, mit der Positionsabbweichungen durch Schwingungen der Anlage selbst korrigiert oder verhindert werden können. It is therefore an object of the present invention to provide an improved fiber laying device with which position deviations can be corrected or prevented by vibrations of the system itself.

Die Aufgabe wird mit einer Faser-Legevorrichtung erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Die Aufgabe wird auch mit einem Verfahren zur Herstellung eines Fasergeleges gemäß Anspruch 7 erfindungsgemäß gelöst. The object is achieved with a fiber laying device according to the invention with the features of claim 1. The object is also achieved by a method for producing a fiber fabric according to claim 7 according to the invention.

Demnach wird gattungsgemäß eine Faser-Legevorrichtung beansprucht, die einen Roboter aufweist, der eine Bewegungsvorrichtung und einen Ablegekopf hat. Die Bewegungsvorrichtung des Roboters kann beispielsweise in Form einer Portalanlage oder eine Knickarmroboters ausgebildet sein. Accordingly, a fiber laying apparatus is claimed which comprises a robot having a moving device and a laying head. The movement device of the robot can be designed, for example, in the form of a portal system or an articulated robot.

Der an dem Roboter angeordnete Ablegekopf dient dabei dazu, Fasern auf ein Werkzeug abzulegen. Hierfür weist der Ablegekopf eine Faserlegeeinheit auf, mit der die Fasern bzw. Faserstreifen auf das Werkzeug gelegt werden können. The deposition head arranged on the robot serves to deposit fibers on a tool. For this purpose, the laying head on a fiber lay unit, with which the fibers or fiber strips can be placed on the tool.

Mit Hilfe der Bewegungsvorrichtung des Roboters und einer Steuereinheit, welche die Bewegungsvorrichtung des Roboters ansteuern kann, wird der Ablegekopf entsprechend seiner vorgegebenen Soll-Position gegenüber dem Werkzeug positioniert, so dass die Fasern an der entsprechenden Position auf dem Werkzeug gelegt werden können. With the aid of the movement device of the robot and a control unit which can control the movement device of the robot, the deposition head is positioned according to its predetermined desired position with respect to the tool, so that the fibers can be placed in the corresponding position on the tool.

Um nun Abweichungen bezüglicher dieser vorgegebenen Soll-Position aufgrund von Schwingungen des Roboters zu korrigieren, ist erfindungsgemäß ein Sensor an dem Roboter vorgesehen, welcher zur Detektion von mechanischen Schwingungen an dem Roboter eingerichtet ist. Derartige Sensoren können beispielsweise Beschleunigungssensoren sein, welche die entsprechenden Beschleunigungsanteile der mechanischen Schwingungen detektieren. Dabei können sowohl periodische als auch nicht-periodische mechanische Schwingungen einschließlich Vibrationen detektiert werden. In order to correct deviations with respect to this predetermined desired position due to vibrations of the robot, according to the invention a sensor is provided on the robot, which is set up for the detection of mechanical vibrations on the robot. Such sensors may be, for example, acceleration sensors, which are the corresponding ones Detect acceleration components of the mechanical vibrations. Both periodic and non-periodic mechanical vibrations including vibrations can be detected.

Des Weiteren ist erfindungsgemäß an dem Roboter eine Ausgleichsaktuatorik angeordnet, die mindestens einen Aktor hat, der mit der Faserlegeeinheit in mechanischer Wirkverbindung steht und so eingerichtet ist, dass er die Faserlegeeinheit in mindestens einer Raumrichtung bewegen kann. Die Faserlegeeinheit ist somit in die mindestens eine Raumrichtung zumindest gegenüber der Bewegungsvorrichtung, vorteilhafterweise gegenüber dem Ablegekopf, bewegbar. Mit Hilfe der Ausgleichsaktuatorik wird somit die Faserlegeeinheit von dem Roboter getrennt, so dass zwischen der bewegbaren kinematischen Kette des Roboters ausgehend von der Bewegungsvorrichtung über den Ablegekopf bis zur Faserlegeeinheit eine weitere Bewegungsvorrichtung vorgesehen ist, welche die Faserlegeeinheit unabhängig von der Bewegungsvorrichtung bewegen kann. Furthermore, according to the invention a compensation actuator is arranged on the robot, which has at least one actuator which is in mechanical operative connection with the fiber laying unit and is arranged so that it can move the fiber laying unit in at least one spatial direction. The fiber laying unit is thus movable in the at least one spatial direction at least with respect to the movement device, advantageously with respect to the laying head. With the help of Ausgleichsaktuatorik thus the fiber laying unit is separated from the robot, so that between the movable kinematic chain of the robot from the movement device on the laying head to the fiber laying unit, a further movement device is provided which can move the fiber laying unit independently of the moving device.

Der mindestens eine Sensor sowie die Ausgleichsaktuatorik sind mit einer Ausgleichsregelung verbunden, die erfindungsgemäß eingerichtet ist, in Abhängigkeit von den detektierten mechanischen Schwingungen des Roboters den mindestens einen Aktor der Ausgleichsaktuatorik derart anzusteuern, dass die aus der Ansteuerung des Aktors resultierenden Bewegungen der Faserlegeeinheit den mechanischen Schwingungen an der Faserlegeeinheit in mindestens einer Raumrichtung entgegenwirken. The at least one sensor and the Ausgleichsaktuatorik are connected to a compensation control, which is configured according to the invention, depending on the detected mechanical vibrations of the robot to control the at least one actuator of Ausgleichsaktuatorik such that the resulting from the activation of the actuator movements of the fiber laying unit the mechanical vibrations counteract the fiber laying unit in at least one spatial direction.

Aufgrund der Tatsache, dass sich mechanische Schwingungen an dem Roboter bis zur Faserlegeeinheit übertragen, können mit Hilfe der Ausgleichsaktuatorik die Störbewegungen des Roboters, die auf den mechanischen Schwingungen basieren, reduziert oder gar eliminiert werden, da mit Hilfe der Ausgleichsaktuatorik und der Ausgleichsregelung die Faserlegeeinheit mit Hilfe des Aktors so bewegt wird, dass sie den Störbewegungen entgegenwirkt. Dabei kann sowohl Amplitude als auch Frequenz der mechanischen Schwingung als Störbewegung detektiert und entsprechende Bewegungen der Faserlegeeinheit mit Frequenz und Amplitude erzeugt werden, die diesen mechanischen Schwingungen entgegenwirken. Due to the fact that mechanical vibrations transmitted to the robot to the fiber laying unit, with the help of Ausgleichsaktuatorik the jamming motions of the robot based on the mechanical vibrations can be reduced or eliminated, since with the help of Ausgleichsaktuatorik and the compensation control, the fiber laying unit with Help the actuator is moved so that it counteracts the disturbing movements. In this case, both the amplitude and the frequency of the mechanical oscillation can be detected as a disturbing movement and corresponding movements of the fiber laying unit with frequency and amplitude can be generated, which counteract these mechanical oscillations.

Hierdurch entsteht der Vorteil, dass kleine Positionsabweichungen aufgrund der mechanischen Störschwingungen der gesamten Roboteranlage verhindert werden, so dass die Faser-Legevorrichtung Fasern mit einer Genauigkeit im Mikrometerbereich ablegen kann. Dabei dient die Bewegungsvorrichtung des Roboters als eine Art grobe Vorpositionierung, während mit Hilfe der Ausgleichsaktuatorik dann die Fasern hochgenau auf das Werkzeug gelegt werden. This has the advantage that small position deviations are prevented due to the mechanical disturbing vibrations of the entire robot system, so that the fiber laying device can deposit fibers with an accuracy in the micrometer range. In this case, the movement device of the robot serves as a kind of rough pre-positioning, while using the Ausgleichsaktuatorik then the fibers are placed with high precision on the tool.

Dadurch wird es möglich, dass insbesondere bei großen Robotern aufgrund der wirkenden Kräfte und hohen kinematischen Masse dennoch eine hochpräzise Ablage der Fasern erreicht werden kann. So können Fasern mit Hilfe der erfindungsgemäßen Faser-Legevorrichtung mit einer Toleranz von weniger 0,2 mm hochgenau auf das Werkzeug abgelegt werden. This makes it possible that, in particular in large robots due to the forces acting and high kinematic mass nevertheless a high-precision storage of the fibers can be achieved. Thus, fibers can be deposited with the aid of the fiber laying device according to the invention with a tolerance of less than 0.2 mm with high precision on the tool.

Vorteilhafterweise befindet sich die Ausgleichsaktuatorik an dem Ablegekopf, und zwar beispielsweise zwischen Ablegekopf und Faserlegeeinheit. Der Aktor der Faserlegeeinheit steht dann in mechanischer Wirkverbindung mit der Faserlegeeinheit und kann so die Bewegung in die mindestens eine Raumrichtung initiieren. Advantageously, the Ausgleichsaktuatorik is at the deposition head, namely, for example, between the laying head and fiber laying unit. The actuator of the fiber laying unit is then in mechanical operative connection with the fiber laying unit and can thus initiate the movement in the at least one spatial direction.

Die Faserlegeeinheit kann eine Andruckrolle zum Andrücken und Ablegen der Fasern auf dem Werkzeug haben, wobei der mindestens eine Aktor der Ausgleichsaktuatorik dann mit der Andruckrolle in mechanischer Wirkverbindung zum Bewegen der Andruckrolle in mindestens eine Raumrichtung steht. Dabei kann der Andruckrolle über eine Faserrolle, auf der die abzulegenden Faserstreifen aufgerollt sind, die abzulegenden Faserstreifen bereitgestellt werden. Störbewegungen, die sich im Ablegekopf ausbreiten, werden dann durch die Ausgleichsaktuatorik an der Andruckrolle verringert oder eliminiert. The fiber laying unit may have a pressure roller for pressing and depositing the fibers on the tool, wherein the at least one actuator of the Ausgleichsaktuatorik then with the pressure roller in mechanical operative connection for moving the pressure roller in at least one spatial direction. In this case, the pressure roller can be provided over a fiber roll, on which the fiber strips to be deposited are rolled up, the fiber strips to be deposited. Jamming movements that propagate in the laying head are then reduced or eliminated by the compensating actuator on the pressure roller.

Ganz besonders vorteilhaft ist es nun, wenn der Aktor der Ausgleichsaktuatorik mit der Faserlegeeinheit derart in Wirkverbindung steht, dass die Faserlegeeinheit oder die Andruckrolle in lateraler Richtung bezüglich der Ablegerichtung bewegbar ist. Denn es wurde erkannt, dass gerade Störbewegungen oder mechanische Schwingungen, die bezüglich der Ablegerichtung in lateraler Richtung wirken, zu einer Ungenauigkeit beim Ablegen der Faserlagen führen. Werden solche lateralen Störschwingungen erkannt, so kann der Aktor der Ausgleichsaktuatorik so angesteuert werden, dass die Bewegung der Faserlegeeinheit oder Andruckrollen in lateraler Richtung den lateralen Störschwingungen entgegenwirkt. Hierdurch werden die Positionsungenauigkeiten in lateraler Richtung verringert oder eliminiert. It is now particularly advantageous if the actuator of the compensation actuator is operatively connected to the fiber-laying unit in such a way that the fiber-laying unit or the pressure roller can be moved in the lateral direction with respect to the depositing direction. For it has been recognized that just disturbing movements or mechanical vibrations, which act in the lateral direction with respect to the depositing direction, lead to an inaccuracy when depositing the fiber layers. If such lateral spurious vibrations are detected, then the actuator of the compensation actuator can be controlled such that the movement of the fiber-laying unit or pressure rollers in the lateral direction counteracts the lateral spurious vibrations. As a result, the position inaccuracies in the lateral direction are reduced or eliminated.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Ausgleichsaktuatorik eine erste Festkörpergelenkanordnung auf, über die die Faserlegeeinheit mit dem Ablegekopf mechanisch gekoppelt und gegenüber dem Ablegekopf in die mindestens eine Raumrichtung, vorteilhafterweise in lateraler Richtung, bewegbar ist. Die Faserlegeeinheit oder die Andruckrolle ist so über die erste Festkörpergelenkanordnung mit dem Roboter verbunden. In a particularly advantageous embodiment, the Ausgleichsaktuatorik a first solid-state hinge assembly over which the fiber laying unit with the laying head mechanically coupled and the depositing head in the at least one spatial direction, advantageously in the lateral direction, is movable. The fiber laying unit or the pressure roller is thus connected to the robot via the first solid-state joint arrangement.

Die Ausgleichsaktuatorik weist darüber hinaus eine zweite Festkörpergelenkanordnung auf, die mit dem mindestens einen Aktor und der Faserlegeeinheit mechanisch gekoppelt ist und so einen Hebel ausbildet, über den die Faserlegeeinheit dann in ihre vorbestimmte Raumrichtung bewegt werden kann, wenn der Aktor entsprechend mit einem Stellsignal angesteuert wird. Der Aktor steht somit über den Hebel der zweiten Festkörpergelenkanordnung in mechanischer Wirkverbindung mit der Faserlegeeinheit und kann so die Bewegung der Faserlegeeinheit initiieren. The Ausgleichsaktuatorik also has a second solid-state hinge assembly, the is mechanically coupled to the at least one actuator and the fiber laying unit and thus forms a lever, via which the fiber laying unit can then be moved in its predetermined spatial direction, when the actuator is driven in accordance with a control signal. The actuator is thus in mechanical operative connection with the fiber laying unit via the lever of the second solid-body joint arrangement and can thus initiate the movement of the fiber laying unit.

Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die zweite Festkörpergelenkanordnung ein Kniehebelgelenk ausbildet, wobei beispielsweise der Aktor im Inneren der Kniehebelgelenkanordnung angeordnet ist und so über eine Längenänderung des Aktors eine Bewegung der Faserlegeeinheit initiiert. It is particularly advantageous in this case if the second solid-state joint arrangement forms a toggle joint, wherein, for example, the actuator is arranged in the interior of the toggle joint arrangement and thus initiates a movement of the fiber laying unit via a change in length of the actuator.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen: The invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 – Prinzipdarstellung einer Faser-Legevorrichtung; 1 - Schematic representation of a fiber laying device;

2 – schematische Darstellung eines Ablegekopfes mit Ausgleichsaktuatorik; 2 - Schematic representation of a deposition head with Ausgleichsaktuatorik;

3 – Ausführungsbeispiel einer Ausgleichsaktuatorik. 3 - Embodiment of a Ausgleichsaktuatorik.

1 zeigt eine Faser-Legevorrichtung 1, die einen Roboter 2 mit einer Bewegungseinheit 3 und einem Ablegekopf 4 hat. Die Bewegungsvorrichtung 3 ist dabei als Knickarmroboter ausgebildet. Über eine Steuerungseinheit 5 kann die Bewegungsvorrichtung 3 des Roboters 2 zum Positionieren des Ablegekopfes 4 gegenüber einem Werkzeug 6 bewegt werden, so dass Fasern mit Hilfe des Ablegekopfes 4 an einer vorbestimmten Sollposition auf dem Werkzeug 6 abgelegt werden können. 1 shows a fiber laying device 1 that is a robot 2 with a movement unit 3 and a deposition head 4 Has. The movement device 3 is designed as articulated robot. Via a control unit 5 can the movement device 3 of the robot 2 for positioning the depositing head 4 opposite a tool 6 be moved so that fibers with the help of the deposition head 4 at a predetermined target position on the tool 6 can be stored.

Denkbar ist allerdings auch, dass der Roboter als Portalanlage ausgebildet ist. However, it is also conceivable that the robot is designed as a portal system.

2 zeigt schematisch die Darstellung eines Ablegekopfes mit Ausgleichsaktuatorik. Der aus der 1 ersichtliche Ablegekopf 4 weist an seinem einen Ende eine Faserlegeeinheit 7 auf, die als Andruckrolle ausgebildet ist, so dass dieser Andruckrolle 7 bereitgestellte Faserstreifen auf dem Werkzeug 6 abgelegt werden können. 2 schematically shows the representation of a laying head with Ausgleichsaktuatorik. The from the 1 apparent depositing head 4 has at its one end a fiber laying unit 7 on, which is designed as a pressure roller, so that this pressure roller 7 provided fiber strips on the tool 6 can be stored.

Zwischen dem Ablegekopf 4 und der Faserlegeeinheit 7 ist erfindungsgemäß die Ausgleichsaktuatorik 8 angeordnet, die einen Aktor 9 aufweist, der in mechanischer Wirkverbindung mit der Faserlegeeinheit 7 steht. Die Wirkverbindung ist dabei so ausgebildet, dass der Aktor 9 die Faserlegeeinheit 7 in mindestens eine Raumrichtung bewegen kann, vorteilhafter Weise in lateraler Richtung. Between the deposition head 4 and the fiber-laying unit 7 is the Ausgleichsaktuatorik invention 8th arranged, which is an actor 9 having, in mechanical operative connection with the fiber laying unit 7 stands. The active compound is designed so that the actuator 9 the fiber laying unit 7 can move in at least one spatial direction, advantageously in the lateral direction.

In 2 sind des Weiteren an dem Ablegekopf 4 zwei Sensoren 10 angeordnet, welche zum Detektieren von mechanischen Schwingungen in dem Ablegekopf eingerichtet sind. Derartige Sensoren 10 können beispielsweise Beschleunigungssensoren sein, mit denen Beschleunigungssignale des Ablegekopfes 4 erfasst werden können. In 2 are also at the deposition head 4 two sensors 10 arranged, which are adapted to detect mechanical vibrations in the laying head. Such sensors 10 For example, acceleration sensors may be used with which acceleration signals of the deposition head 4 can be detected.

Sowohl die Sensoren 10 als auch der Aktor 9 der Ausgleichsaktuatorik 8 sind mit einer Ausgleichsregelung 11 verbunden, die Bestandteil der Ausgleichsaktuatorik 8, an dem Ablegekopf 4 oder in der Steuerungseinheit 5 angeordnet sein kann. Die Ausgleichsregelung 11 erfasst die Sensorsignale der Sensoren 10 und ermittelt die Schwingungsparameter der mechanischen Störschwingungen, insbesondere Frequenz und Amplitude. In Abhängigkeit dieser detektierten mechanischen Schwingungen bzw. Schwingungsparameter wird nun der Aktor 9 der Ausgleichsaktuatorik 8 so angesteuert, dass die Bewegung der Faserlegeeinheit 7 diesen mechanischen Schwingungen entgegenwirkt. Both the sensors 10 as well as the actor 9 the Ausgleichsaktuatorik 8th are with a compensation scheme 11 connected, which is part of Ausgleichsaktuatorik 8th , at the depositing head 4 or in the control unit 5 can be arranged. The compensation scheme 11 detects the sensor signals of the sensors 10 and determines the vibration parameters of the mechanical spurious, in particular frequency and amplitude. As a function of these detected mechanical oscillations or oscillation parameters, the actuator will now be 9 the Ausgleichsaktuatorik 8th so controlled that the movement of the fiber laying unit 7 counteracts these mechanical vibrations.

Hierdurch können die mechanischen Störschwingungen an dem Ablegekopf 4, die sich normalerweise auf die Faserlegeeinheit 7 übertragen und somit eine Positionsungenauigkeit beim Ablegen hervorrufen, gedämpft werden. As a result, the mechanical disturbing vibrations on the laying head 4 which are usually on the fiber lay unit 7 transmitted and thus cause a position inaccuracy when depositing, are attenuated.

Die Ausgleichsregelung 11 kann darüber hinaus auch derart eingerichtet sein, dass sie ein Bewegungssignal der Bewegungsvorrichtung 3 des Roboters 2 erhält, um so die von den Sensoren 10 gelieferten Beschleunigungssignale hinsichtlich der Störschwingungen zu filtern. Dabei werden aus den von den Sensoren 10 gelieferten Signalen die Bewegungsanteile, die der Roboter 2 ausführt, herausgerechnet, so dass die Störschwingungen verbleiben. The compensation scheme 11 In addition, it can also be set up in such a way that it receives a movement signal of the movement device 3 of the robot 2 so as to get that from the sensors 10 supplied acceleration signals with respect to the spurious vibrations. These are from the of the sensors 10 supplied signals the movement shares, which the robot 2 executed out, so that the spurious oscillations remain.

3 zeigt schematisch ein Beispiel einer Ausgleichsaktuatorik 8 mit Festkörpergelenken in einer Draufsicht. Im Bereich A ist die Faserlegeeinheit 7 (nicht gezeigt) vorgesehen. Dazu befindet sich an der Ausgleichsaktuatorik 8 im Bereich A eine Plattform 12, auf der die Faserlegeeinheit 7 angebracht wird. Über eine erste Festkörpergelenkanordnung 13 ist die Plattform 12 und somit die Faserlegeeinheit 7 in eine laterale Raumrichtung R_l bewegbar, wobei die Richtung, die mit dem Pfeil R_a gekennzeichnet ist, die Ablegerichtung angibt. 3 schematically shows an example of a Ausgleichsaktuatorik 8th with solid joints in a plan view. In area A is the fiber laying unit 7 (not shown). This is located at the Ausgleichsaktuatorik 8th in area A a platform 12 on which the fiber lay unit 7 is attached. About a first solid-state joint arrangement 13 is the platform 12 and thus the fiber laying unit 7 in a lateral spatial direction R _L movable, wherein the direction indicated by the arrow R _a indicating the direction of deposition.

In einem Bereich B ist der Aktuator 9 in der Ausgleichsaktuatorik 8 vorgesehen, der über einen Hebelmechanismus mit der Plattform 12 in Wirkverbindung steht. Hierfür ist eine zweite Festkörpergelenkanordnung 14 vorgesehen, die als Kniehebelgelenk ausgebildet ist und bei einer Längenänderung des Aktuators 9 dazu führt, dass die Plattform 12 sich in lateraler Richtung R_l bewegt. In an area B is the actuator 9 in the Ausgleichsaktuatorik 8th provided, via a lever mechanism with the platform 12 is in active connection. This is a second solid-state hinge assembly 14 provided, which is designed as a toggle joint and a change in length of the actuator 9 that leads to the platform 12 moves in the lateral direction R _l .

Die Ausgleichsaktuatorik 8 weist somit ein Gehäuse auf, in dem die vorher beschriebenen Elemente angeordnet sind, so dass sich die Ausgleichsaktuatorik 8 mit dem Gehäuse an dem Ablegekopf 4 befestigen lässt. Mechanische Störschwingungen in lateraler Raumrichtung werden durch eine entsprechende Bewegung der Faserlegeeinheit 7 ausgeglichen. The compensation actuator 8th thus has a housing in which the previously described elements are arranged so that the Ausgleichsaktuatorik 8th with the housing at the depositing head 4 attach. Mechanical disturbing vibrations in a lateral spatial direction are caused by a corresponding movement of the fiber laying unit 7 balanced.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Faser-Legevorrichtung Fiber-laying device
2 2: Roboter robot
3 3: Bewegungsvorrichtung mover
4 4: Ablegekopf laying head
5 5: Steuerungseinheit control unit
6 6: Werkzeug Tool
7 7: Faserlegeeinheit Fiber laying unit
8 8th: Ausgleichsaktuatorik Ausgleichsaktuatorik
9 9: Aktor actuator
10 10: Sensor sensor
11 11: Ausgleichsregelung compensation scheme
12 12: Plattform für Faserlegeeinheit Platform for fiber-laying unit
13 13: erste Festkörpergelenkanordnung first solid-state joint arrangement
14 14: zweite Festkörpergelenkanordnung second solid-state joint arrangement
R_l R _l: Bewegungsrichtung in lateraler Richtung Direction of movement in the lateral direction
R_a R _a: Ablegerichtung des Ablegekopfes Deposition direction of the depositing head

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012102204 [0006]
DE 102009035877 A1 [0007]

Claims

Fiber-laying device ( 1 ) for producing a fiber fabric of a fiber composite component, with a robot ( 2 ), which is a movement device ( 3 ) and a deposition head ( 4 ), wherein the deposition head ( 4 ) a fiber-laying unit ( 7 ) for laying fibers on a tool ( 6 ) for producing the fiber fabric, and with a control unit ( 5 ) used to drive the movement device ( 3 ) of the robot ( 2 ) for positioning the laying head ( 4 ) opposite the tool ( 6 ), characterized by a) at least one on the robot ( 2 ) arranged sensor ( 10 ) for detecting mechanical vibrations on the robot ( 2 ) b) one on the robot ( 2 ) compensation compensation ( 8th ) containing at least one actor ( 9 ), which is connected to the fiber-laying unit ( 7 ) in mechanical operative connection for moving the fiber laying unit ( 7 ) is in at least one spatial direction (R _l ), and c) one with the at least one sensor ( 10 ) of the compensation actuator ( 8th ) ( 11 ), which is set up, depending on the detected mechanical vibrations of the robot ( 2 ) the at least one actuator ( 9 ) of the compensation actuator ( 8th ) in such a way that the activation of the actuator ( 9 ) resulting movements of the fiber laying unit ( 7 ) counteract the mechanical vibrations on the fiber laying unit in at least one spatial direction.

Fiber laying device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the Ausgleichsaktuatorik ( 8th ) at the depositing head ( 4 ) in mechanical operative connection with the fiber laying unit ( 7 ) is arranged standing.

Fiber laying device ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the fiber laying unit ( 7 ) has a pressure roller for pressing and depositing the fibers on the tool, wherein the at least one actuator ( 9 ) of the compensation actuator ( 8th ) is in mechanical operative connection with the pressure roller for moving the pressure roller in at least one spatial direction.

Fiber laying device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator ( 9 ) the Ausgleichsaktuatorik with the fiber lay unit ( 7 ) for moving the fiber-laying unit ( 7 ) in the lateral direction (R _l ) with respect to the laying direction (R _a ) is in operative connection.

Fiber laying device according to one of the preceding claims, characterized in that the Ausgleichsaktuatorik ( 8th ) a first solid-state joint arrangement ( 13 ) over which the fiber lay unit ( 7 ) with the depositing head ( 4 ) mechanically coupled and opposite the laying head ( 4 ) is movable in the at least one spatial direction (R _l ), and a second solid-state joint arrangement ( 14 ) with the at least one actuator ( 9 ) and the fiber-laying unit ( 7 ) is mechanically coupled and forms a lever, via which the at least one actuator ( 9 ) of the compensation actuator ( 8th ) with the fiber-laying unit ( 7 ) is in mechanical operative connection.

Fiber laying device ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the second solid-state joint arrangement ( 14 ) forms a toggle joint.

A method of manufacturing a fiber lay a fiber composite component, fibers are deposited on a tool by driving of the moving means of the robot for positioning the laying head with respect to the tool in which a robot having a moving device, and a laying head by means of an arranged on the laying head fiber laying unit, characterized characterized in that i) at least one sensor arranged on the robot detects mechanical vibrations on the robot, and ii) with a compensation actuator arranged on the robot and having at least one actuator which is in mechanical operative connection with the fiber laying unit for moving the sensor Fiber laying unit is in at least one spatial direction, the fiber laying unit is moved in response to the detected mechanical vibrations by means of a compensation control such that the resulting movements of the fiber laying unit the mechanical vibrations at the Faserlegeein counteract unit in at least one spatial direction.

A method according to claim 7, characterized in that the fiber laying unit is moved by means of the actuator of the compensating movement in the lateral direction with respect to the laying direction.

A method according to claim 7 or 8, characterized in that the fiber lay unit is moved by means of a solid-state joint arrangement, which is mechanically coupled to the at least one actuator and the fiber laying unit and forms a lever.