DE102013208778A1

DE102013208778A1 - Einrichtung zum Aufnehmen, Handhaben und/oder Ablegen von textilen Strukturen

Info

Publication number: DE102013208778A1
Application number: DE102013208778.0A
Authority: DE
Inventors: Marian Körber; Tobias Gerngroß
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2014-11-13
Anticipated expiration: 2033-05-14
Also published as: DE102013208778B4

Abstract

Einrichtung (102) zum Aufnehmen, Handhaben und/oder Ablegen von textilen Strukturen mit zwei winklig verkreuzten Fasersystemen, insbesondere bei einer Herstellung von Faserverbundwerkstoff-Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (102) eine Gitterstruktur mit einem ersten Stabsystem mit ersten parallelen Stäben und einem zweiten Stabsystem mit zweiten parallelen Stäben aufweist, wobei das erste Stabsystem und das zweite Stabsystem zueinander winklig verkreuzt angeordnet und rhombusartig oder parallelogrammartig verschiebbar sind, um eine baulich und/oder verbesserte Einrichtung (102) bereitzustellen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Aufnehmen, Handhaben und/oder Ablegen von textilen Strukturen mit zwei winklig verkreuzten Fasersystemen, insbesondere bei einer Herstellung von Faserverbundwerkstoff-Bauteilen.
Aus der DE 10 2008 042 574 B4 ist eine Vorrichtung bekannt zum automatischen Ablegen und Drapieren einer Vielzahl bahnförmiger Abschnitte eines Flächengebildes, insbesondere eines multiaxialen Fasergeleges und/oder eines Verstärkungsgewebes, zur Schaffung eines Profilvorformlings auf einem Kern durch wiederholtes Ablegen und Drapieren der Abschnitte, um ein Verstärkungsprofil durch Imprägnierung des Profilvorformlings mit einem aushärtbaren Kunststoffmaterial in einem Formwerkzeug herzustellen, bei der mindestens ein Abschnitt in mindestens einer Kassette zwischen zwei Rollenbahnen zur Ablage auf dem Kern bereitgehalten wird.
Aus der DE 10 2010 043 036 A1 ist ein Endeffektor bekannt, umfassend einen flexiblen Behälter, der einen Füllstoff enthält, wobei der Füllstoff zwischen einem fließfähigen oder verformbaren Zustand und einem starren oder formhaltigen Zustand schaltbar ist, und ein oder mehrere Arbeitselemente zum Greifen, Temperieren und/oder Kompaktieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Einrichtung baulich und/oder funktional zu verbessern. Insbesondere soll eine Einrichtung für große, doppelt gekrümmte Zielgeometrien bereitgestellt werden. Insbesondere soll eine Einrichtung bereitgestellt werden, mit der auch komplexe Drapierungen durchführbar sind. Insbesondere sollen Drapierungsmöglichkeiten erweitert sein. Insbesondere soll eine Flexibilität erhöht sein. Insbesondere soll eine erhöhte Anzahl unterschiedlicher textiler Strukturen drapierbar sein. Insbesondere soll eine erhöhte Positions- und Faserwinkelgenauigkeit erreichbar sein ohne erhöhten Aufwand. Insbesondere soll bei einem mehrlagigen Ablegen textiler Strukturen ein Verschieben bereits abgelegter Strukturen vermieden sein. Insbesondere soll eine Arbeitsgenauigkeit erhöht sein. Insbesondere soll eine Prozesssicherheit erhöht sein. Insbesondere soll ein kraftbehaftetes Einzwingen von textilen Strukturen in eine 3D-Geometrie vermieden sein. Insbesondere soll ein unbeabsichtigtes Gleiten und/oder Verscheren textiler Strukturen vermieden sein. Insbesondere soll eine Beschädigung textiler Strukturen vermieden sein. Insbesondere soll ein Automatisierungsgrad erhöhbar sein. Insbesondere soll ein manueller Arbeitsanteil verringerbar sein.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Einrichtung zum Aufnehmen, Handhaben und/oder Ablegen von textilen Strukturen mit zwei winklig verkreuzten Fasersystemen, insbesondere bei einer Herstellung von Faserverbundwerkstoff-Bauteilen, wobei die Einrichtung eine Gitterstruktur mit einem ersten Stabsystem mit ersten parallelen Stäben und einem zweiten Stabsystem mit zweiten parallelen Stäben aufweist und das erste Stabsystem und das zweite Stabsystem zueinander winklig verkreuzt angeordnet und rhombusartig oder parallelogrammartig verschiebbar sind.
Das Aufnehmen, Handhaben und/oder Ablegen kann im Rahmen einer Herstellung eines Faserverbundwerkstoff-Bauteils erfolgen. Das Bauteil kann ein Fahrzeugbauteil sein. Das Fahrzeug kann ein Landfahrzeug, Kraftfahrzeug, Luftfahrzeug, Wasserfahrzeug oder Raumfahrzeug sein. Das Aufnehmen, Handhaben und/oder Ablegen kann im Rahmen eines Anlegens von textilen Strukturen an eine Oberfläche eines Formwerkzeugs oder an weitere textile Strukturen, die an einem Formwerkzeug angeordnet sind, erfolgen. Die textile Struktur kann Glasfasern, Kohlenstofffasern, Keramikfasern, Aramidfasern, Borfasern, Basaltfasern, Stahlfasern, Naturfasern und/oder Nylonfasern aufweisen. Die textile Struktur kann Fasern aufweisen. Die Fasern können Filamente aufweisen. Die Filamente können zu einem Roving zusammengefasst sein. Die textile Struktur kann ein Gewebe oder Gelege sein. Die textile Struktur kann biegeschlaff sein. Zur Herstellung des Faserverbundwerkstoff-Bauteils kann die textile Struktur mehrlagig angeordnet werden. Die textile Struktur kann ein Zuschnitt sein. Die textile Struktur kann ein erstes Fasersystem und ein zweites Fasersystem aufweisen. Das erste Fasersystem und das zweite Fasersystem können zueinander winklig verkreuzt angeordnet sein. Die zwei winklig verkreuzten Fasersysteme können zumindest annähernd rechtwinklig verkreuzt sein. Das erste Fasersystem und das zweite Fasersystem können zueinander zumindest annähernd rechtwinklig verkreuzt angeordnet sein.
Die ersten Stäbe können zumindest annähernd gleiche Längen aufweisen. Die ersten Stäbe können voneinander zumindest annähernd gleich weit beabstandet angeordnet sein. Die zweiten Stäbe können zumindest annähernd gleiche Längen aufweisen. Die zweiten Stäbe können voneinander zumindest annähernd gleich weit beabstandet angeordnet sein. Die ersten Stäbe und die zweiten Stäbe können zumindest annähernd gleiche Längen aufweisen. Ein Abstand zwischen den ersten Stäben kann einem Abstand der zweiten Stäbe zumindest annähernd entsprechen. Die Gitterstruktur kann einen umlaufenden Rahmen aufweisen. Der Rahmen kann mithilfe der Stäbe gebildet sein. Die Gitterstruktur kann in einer Mittelstellung eine quadratische Form aufweisen. Die Gitterstruktur kann in einer Mittelstellung eine rechteckige Form aufweisen.
Die Stäbe können elastisch biegsam sein. Die Stäbe können zugfest sein. Die Stäbe können druckfest sein. Die Stäbe können jeweils einen runden Querschnitt aufweisen. Die Stäbe können jeweils einen flachen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Die Stäbe können jeweils aus einem biegeelastischen Kunststoff hergestellt sein. Der Kunststoff kann faserverstärkt sein. Bei nicht gebogenen Stäben kann die Gitterstruktur zumindest annähernd eben sein.
Die ersten Stäbe und die zweiten Stäbe können an Knotenpunkten miteinander gelenkig verbunden sein. An den Knotenpunkten kann zwischen einem ersten Stab und einem zweiten Stab jeweils ein Gelenk angeordnet sein. Die Gelenke können Drehgelenke sein. Die Gelenke können jeweils einen Freiheitsgrad aufweisen. Die Gitterstruktur kann äußere Knotenpunkte aufweisen. Die äußeren Knotenpunkte können an dem Rahmen angeordnet sein. Die äußeren Knotenpunkte können an den Ecken der Gitterstruktur angeordnet sein. Die Gitterstruktur kann innere Knotenpunkte aufweisen. Die inneren Knotenpunkte können innerhalb des Rahmens angeordnet sein.
Die Einrichtung kann einen Träger mit einem Basisabschnitt, ersten Armabschnitten und zweiten Armabschnitten aufweisen, wobei die Armabschnitte jeweils ein mit dem Basisabschnitt gelenkig verbundenes erstes Ende und ein mit der Gitterstruktur gelenkig verbundenes zweites Ende aufweisen können. Der Träger kann zum Tragen der Gitterstruktur dienen. Die Gitterstruktur kann an dem Träger angeordnet sein. Der Basisabschnitt kann eine Stange aufweisen. Die Stange kann starr sein. Die Stange kann einen eckig profilierten Querschnitt aufweisen. Die Stange kann eine Längsachse aufweisen. Die Längsachse der Stange kann zur ebenen Gitterstruktur zumindest annähernd rechtwinklig angeordnet sein. Der Basisabschnitt kann Querträger aufweisen. Die Stange und die Querträger können miteinander fest verbunden sein. Zwischen einem Armabschnitt und dem Basisabschnitt kann jeweils ein Gelenk angeordnet sein. Zwischen einem Armabschnitt und der Gitterstruktur kann jeweils ein Gelenk angeordnet sein. Die Gelenke können Drehgelenke sein. Die Gelenke können jeweils einen Freiheitsgrad aufweisen. Zwischen einem Armabschnitt und dem Basisabschnitt angeordnete Gelenke können sperrbar sein.
Die Armabschnitte können mit der Gitterstruktur jeweils an Knotenpunkten der ersten Stäbe und der zweiten Stäbe verbunden sein. Die ersten Armabschnitte können an äußeren Knotenpunkten und die zweiten Armabschnitte können an inneren Knotenpunkten der ersten Stäbe und der zweiten Stäbe mit der Gitterstruktur verbunden sein.
An dem Basisabschnitt können die ersten Armabschnitte längsfest und die zweiten Armabschnitte längsverschiebbar angeordnet sein. Die Bezeichnungen „längsfest” und „längsverschiebbar” beziehen sich auf eine Längsachse der Stange des Basisabschnitts. Die ersten Armabschnitte können mit den Querträgern verbunden sein. Zwischen dem Basisabschnitt, insbesondere der Stange, und den zweiten Armabschnitten kann eine Linearführung angeordnet sein. Die Linearführung kann eine Gleitführung sein. Die Linearführung kann eine Schienenführung sein. Die Linearführung kann eine Führungshülse aufweisen. Die zweiten Armabschnitte können mit der Führungshülse verbunden sein. Zwischen dem Basisabschnitt, insbesondere der Stange, und der Führungshülse kann eine längsverschiebbare Nut-Feder-Verbindung gebildet sein.
An dem Basisabschnitt können ausgehend von der Gitterstruktur zuerst die ersten Armabschnitte und nachfolgend die zweiten Armabschnitte angeordnet sein. Alternativ können an dem Basisabschnitt ausgehend von der Gitterstruktur zuerst die zweiten Armabschnitte und nachfolgend die ersten Armabschnitte angeordnet sein.
Die Einrichtung kann einen Aktuator zum kontrollierten Verschieben der zweiten Armabschnitte an dem Basisabschnitt aufweisen. Der Aktuator kann eine Linearaktuator sein. Der Aktuator kann eine Kolben-Zylinder-Anordnung aufweisen. Der Aktuator kann pneumatisch, hydraulisch oder elektromotorisch betätigbar sein. Der Aktuator kann mithilfe einer Steuereinrichtung kontrollierbar sein. Die Steuereinrichtung kann eine Steuereinrichtung eines Industrieroboters sein.
Der Basisabschnitt kann eine Führung für die zweiten Armabschnitte aufweisen. Die Führung kann eine Führungsplatte mit langlochartigen Ausnehmungen aufweisen. Die Führungsplatte kann zur ebenen Gitterstruktur zumindest annähernd parallel angeordnet sein. Die Ausnehmungen können bezogen auf die Gitterstruktur diagonal angeordnet sein.
An der Gitterstruktur können Halteelemente zum Halten einer textilen Struktur variabel positionierbar angeordnet sein. Die Halteelemente können jeweils an eine textile Struktur angepasst positionierbar sein. Die Halteelemente können Sauggreifer sein. Die Halteelemente können einen Coanda-Effekt nutzen. Wenn der Aktuator zum Verschieben der zweiten Armabschnitte und die Halteelemente mithilfe derselben Energieart betätigbar sind, ergibt sich ein reduzierter Aufwand.
Die Einrichtung kann als Endeffektor eines Industrieroboters nutzbar sein. Der Industrieroboter kann eine Basis, einen Manipulator und eine Steuereinrichtung aufweisen. Die Einrichtung kann wenigstens eine Kupplung zur Verbindung mit dem Manipulator aufweisen. Die wenigstens eine Kupplung kann zu der ebenen Gitterstruktur zumindest annähernd parallel angeordnet sein. Die wenigstens eine Kupplung kann zu der ebenen Gitterstruktur winklig angeordnet sein. Mehrere Kupplungen ermöglichen eine erhöhte Flexibilität. Die Einrichtung kann an einem Portal nutzbar sein.
Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein System zum Greifen und Drapieren von Geweben und Gelegen. Das Greifersystem kann in der Lage sein, Zuschnitte an große, doppelt gekrümmte Werkzeugoberflächen zu drapieren. Das Greifersystem kann an ein Drapierverhalten des Gewebes anpassbar sein. Aufgrund einer anpassbaren Verformung sind hohen Umformkräfte vermieden. Eine auftretende Verscherung eines Materials kann materialschonend erfolgen. Ein Umformmechanismus des Greifersystems kann einem natürlichen Umformverhalten des Materials entsprechen, wodurch eine Bildung von Falten verhinderbar ist. Im Greifersystem können Stäbe zu beiden Faserrichtungen im Gewebe/Gelege parallel ausrichtbar sein. An Knotenpunkten kann ein rotatorischer Freiheitsgrad zugelassen sein, sodass ein Winkel zwischen Rundstangenprofilen variabel ist. Bei einer Verformung der Rundstangenprofile können sich im ebenen Zustand bestehenden Rechtecke zu Rauten wandeln. Diese Verformung ist vergleichbar mit einer Verformung, die das Gewebe/Gelege während einer Drapierung in eine doppelt gekrümmte Form vollführt. Das System ermöglicht ein zielgenaues Drapieren und Ablegen mit hoher Positions- und Faserwinkelgenauigkeit. Bei einer sequentiellen Drapierung mehrerer Zuschnitte werden die darunterliegenden Zuschnitte, in ihrer Position und Faserwinkeln nicht beeinflusst. Das Greifersystem ist für eine große Geometrie- und Größenvielfalt von Zuschnitten geeignet. Einzelne Greifelemente können geschickt befestigt sein. Abhängig von einer individuellen Zuschnittsvielfalt können die Greifelemente mit geringem Aufwand anpassbar sein.
Die Greifermechanik kann einem Drapierverhalten eines Gewebes/Geleges folgen. Dies kann durch eine parallele Ausrichtung von Stäben im Greifersystem zu den beiden Faserrichtungen im Gewebe/Gelege ermöglicht sein. An den Knotenpunkten kann ein rotatorischer Freiheitsgrad zugelassen sein. Keine hohen Kräfte wirken auf das Material, da nur materialschonende Verscherung in die Zuschnitte eingebracht wird. Dies verhindert Falten und Beschädigungen. Das Gewebe kann durch eine geschickte Positionierung von Greifelemente fixierbar sein. D. h. zum einen kann eine Vielzahl von Zuschnittsgeometrien bedienbar sein, zum anderen kann eine hohe Flexibilität bestehen für andere Zuschnittssets durch einfache Umpositionierung der Greifelemente.
Mit „kann” sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist für große, doppelt gekrümmte Zielgeometrien geeignet. Es sind auch komplexe Drapierungen durchführbar. Drapierungsmöglichkeiten sind erweitert. Eine Flexibilität ist erhöht. Eine erhöhte Anzahl unterschiedlicher textiler Strukturen bzw. Zuschnitte ist drapierbar. Eine erhöhte Positions- und Faserwinkelgenauigkeit ist erreichbar ohne erhöhten Aufwand. Bei einem mehrlagigen Ablegen textiler Strukturen bzw. Zuschnitte ist ein Verschieben bereits abgelegter Strukturen vermieden. Eine Arbeitsgenauigkeit ist erhöht. Insbesondere soll eine Prozesssicherheit erhöht sein. Ein kraftbehaftetes Einzwingen von textilen Strukturen bzw. Zuschnitte in eine 3D-Geometrie ist vermieden. Ein unbeabsichtigtes Gleiten und/oder Verscheren textiler Strukturen bzw. Zuschnitte ist vermieden. Eine Beschädigung textiler Strukturen ist vermieden. Ein Drapieren ist bereits während eines Greifprozesses durchführbar. Damit werden bereits abgelegte textile Strukturen bzw. Zuschnitte nicht durch eine Druck- und/oder Schiebedrapierung beeinflusst. Faserrichtungen und Ablagepositionen sind gut einstellbar. Ein Automatisierungsgrad ist erhöhbar. Ein manueller Arbeitsanteil ist verringerbar.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.
Es zeigen schematisch und beispielhaft:
1 einen Industrieroboter mit einem Endeffektor zum Aufnehmen, Handhaben und/oder Ablegen textiler Zuschnitte,
2 einen Endeffektor zum Aufnehmen, Handhaben und/oder Ablegen textiler Zuschnitte mit einer Gitterstruktur und einem Träger,
3 eine Gitterstruktur in ebenem Zustand und
4 eine Gitterstruktur in doppelt gekrümmtem Zustand.
1 zeigt einen Industrieroboter 100 mit einem Endeffektor 102 zum Aufnehmen, Handhaben und/oder Ablegen textiler Zuschnitte. Der Industrieroboter 100 weist eine Basis 104 auf. Die Basis 104 kann ortsfest oder bewegbar angeordnet sein. Der Industrieroboter 100 weist einen Manipulator 106 auf. Der Manipulator 106 weist mehrere starre Glieder auf, die miteinander mithilfe von Gelenken verbunden sind. Die Gelenke sind mithilfe von Antrieben kontrolliert verstellbar. Ein Ende 108 dieser Gliederkette ist frei beweglich. An dem Ende ist der Endeffektor 102 angeordnet.
Der Endeffektor 102 dient zum Aufnehmen, Handhaben und/oder Ablegen textiler Zuschnitte. Die textilen Zuschnitte weisen zwei rechtwinklig verkreuzte Fasersysteme auf. Beispielsweise sind die textilen Zuschnitte aus einem Kohlenstofffaser-Gewebe oder -gelege hergestellt. Das Aufnehmen, Handhaben und/oder Ablegen erfolgt vorliegend im Rahmen einer Herstellung von Faserverbundwerkstoff-Bauteilen, beispielsweise für ein Luftfahrzeug oder ein Kraftfahrzeug. Mithilfe des Endeffektor 102 werden die textilen Zuschnitte aufgenommen und an einer Oberfläche eines Formwerkzeugs mit einer dreidimensional gekrümmten Oberfläche oder an weitere textile Strukturen, die an dem Formwerkzeug angeordnet sind, abgelegt. Beispielsweise weist das Formwerkzeug eine kugelkalottenartige Oberfläche auf. Mithilfe des Endeffektor 102 werden textile Zuschnitte insbesondere mehrlagig abgelegt.
2 zeigt den Endeffektor 102 mit einer Gitterstruktur 110 und einem Träger 112. Die Gitterstruktur 110 besteht aus einem ersten Stabsystem mit ersten Stäben 114, 116, 118, 120 und einem zweiten Stabsystem mit zweiten Stäben 122, 124, 126, 128. Die ersten Stäbe 114, 116, 118, 120 und die zweiten Stäbe 122, 124, 126, 128 sind in einer ebenen Mittelposition zueinander rechtwinklig verkreuzt angeordnet. Die ersten Stäbe 114, 116, 118, 120 und die zweiten Stäbe 122, 124, 126, 128 sind an Knotenpunkten, wie 130, 132, 134, 136, 138, 140, miteinander verbunden. Die ersten Stäbe 114, 120 und die zweiten Stäbe 122, 128 bilden einen Rahmen der Gitterstruktur 110. Die Gitterstruktur 110 weist äußere Eckknotenpunkte, wie 132, 134, 136, auf. Die Gitterstruktur 110 weist innere Knotenpunkte, wie 138, 140, auf. An den Knotenpunkte, wie 132, 134, 136, 138, 140, sind die Stäbe 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126, 128 miteinander mithilfe von Drehgelenken gelenkig verbunden. Die Stäbe 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126, 128 sind jeweils elastisch biegsam und vorliegend als Flachstäbe ausgeführt. Die ersten Stäbe 114, 116, 118, 120 und die zweiten Stäbe 122, 124, 126, 128 sind vorliegend voneinander jeweils gleich weit beabstandet. Die Gitterstruktur 110 weist vorliegend in ebenem Zustand eine quadratische Form auf. Die Stäbe 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126, 128 110 bestehen vorliegend aus glasfaserverstärktem Kunststoff.
Der Träger 112 weist einen Basisabschnitt 142 mit einer Stange 144 und Querträgern, wie 146, 148, auf. Die Stange 144 und die Querträger, wie 146, 148, sind miteinander fest verbunden, beispielsweise verschweißt. Die Stange 144 ist zur ebenen Gitterstruktur 110 rechtwinklig angeordnet. Die Querträger, wie 146, 148, sind zur ebenen Gitterstruktur 110 parallel angeordnet. Der Träger 112 weist erste Armabschnitte, wie 150, 152, 154, und zweite Armabschnitte, wie 156, 158, 160, auf. Die ersten Armabschnitte, wie 150, 152, 154, sind jeweils sowohl mit dem Basisabschnitt 142 als auch mit der Gitterstruktur 110 mithilfe von Drehgelenken gelenkig verbunden. Die Drehgelenke zwischen den ersten Armabschnitten, wie 150, 152, 154 und dem Basisabschnitt 142 sind mithilfe pneumatischer Aktuatoren sperrbar. Damit ist eine Stabilität kontrollierbar. Damit ist ein Drapieren kontrollierbar. Die ersten Armabschnitte, wie 150, 152, 154, sind mit den Eckknotenpunkte, wie 132, 134, 136, der Gitterstruktur 110 verbunden. Die ersten Armabschnitte, wie 150, 152, 154, sind mit den Querträgern, wie 148, der Gitterstruktur 110 verbunden.
Die Stange 144 ist starr und weist einen eckigen Querschnitt auf. An der Stange 144 ist eine Schiebehülse 162 angeordnet. Die Schiebehülse 162 ist an der Stange 144 verschiebbar. Ein Verschieben der Schiebehülse 162 entlang der Stange 144 erfolgt kontrolliert mithilfe eines pneumatischen Aktuators. Die zweiten Armabschnitte, wie 156, 158, 160, sind jeweils sowohl mit der Schiebehülse 162 als auch mit der Gitterstruktur 110 mithilfe von Drehgelenken gelenkig verbunden. Die zweiten Armabschnitte, wie 156, 158, 160, sind mit den inneren Knotenpunkte, wie 138, 140, der Gitterstruktur 110 verbunden. Der Basisabschnitt 142 weist eine Führungsplatte 164 mit langlochartigen Führungen für die zweiten Armabschnitte, wie 156, 158, 160, auf. Der Träger 112 ist vorliegend aus Aluminiumprofilen aufgebaut.
An dem Basisabschnitt 142 des Trägers 112 sind zwei Kupplungen 166, 168 zur Verbindung des Endeffektors 102 mit dem Manipulator 106 des Industrieroboters 100 angeordnet. Die Kupplung 166 ist zur ebenen Gitterstruktur 110 parallel angeordnet. Die Kupplung 168 ist zur ebenen Gitterstruktur 110 mit einem Winkel von 45° angeordnet. An der Gitterstruktur 110 sind pneumatische Sauggreifer, wie 170, angeordnet. Die Sauggreifer, wie 170, können an der Gitterstruktur 110 jeweils an einen aufzunehmenden textilen Zuschnitt angepasst angeordnet werden.
Ein Verschieben der Schiebehülse 162 an der Stange 144 bewirkt eine Verformung der Gitterstruktur 110. Dabei biegen sich die Stäbe 114, 116, 118, 120, 122, 124, 126, 128 und die Stabsysteme werden abschnittsweise rhombenartig verformt. Ein Verschieben der Schiebehülse 162 an der Stange 144 bewirkt eine Verformung der Gitterstruktur 110 zwischen einer ebenen und einer doppelt gekrümmten Form. Die doppelt gekrümmte Form kann eine kugelkalottenartige Form sein.
Zum Aufnehmen eines textilen Zuschnitts wird der Endeffektor 102 zunächst mithilfe des Manipulators 106 derart über dem eben aufliegenden textilen Zuschnitt angeordnet, dass die Stabsysteme zu den Fasersystemen parallel ausgerichtet sind. Dabei befindet sich die Gitterstruktur 110 in einem ebenen Zustand. Nachfolgend wird der textile Zuschnitt mithilfe der Sauggreifer gegriffen. Nachfolgend wird der Aktuator betätigt und die Schiebehülse 162 an der Stange 144 verschoben. Dabei verformt sich die Gitterstruktur 110 zusammen mit dem textilen Zuschnitt. Aufgrund der parallelen Ausrichtung der Stabsysteme der Gitterstruktur 110 und der Fasersysteme des textilen Zuschnitts sind die Verformungen von Gitterstruktur 110 und textilem Zuschnitt derart aufeinander abgestimmt, dass der textile Zuschnitt ohne großen Kraftaufwand, mit materialschonender Verscherung und ohne Faltenbildung drapiert werden kann. Der Endeffektor 102 „kopiert” sozusagen das Materialverhalten des textilen Zuschnitts. Nachfolgend wird der textile Zuschnitt an eine Oberfläche eines Formwerkzeugs oder an weitere textile Strukturen, die an dem Formwerkzeug angeordnet sind, abgelegt. Dabei ist eine Krafteinwirkung nicht erforderlich, sodass bereits an dem Formwerkzeug angeordnete Zuschnittlagen nicht beeinträchtigt werden.
3 zeigt eine Gitterstruktur 200, wie Gitterstruktur 110 gemäß 2, in ebenem Zustand. 4 zeigt die Gitterstruktur 200 in doppelt gekrümmtem Zustand. Die Gitterstruktur 200 weist zwei Stabsysteme 202, 204 mit jeweils mehreren Stäben auf. Die Eckknotenpunkte 206, 208, 210, 212 sind über erste Armabschnitte an einem Träger fest angeordnet. Mithilfe eines Aktuators kann über eine Schiebehülse und zweiten Armabschnitte auf einen Mittleren Bereich der Gitterstruktur 200 eine Druck- oder Zugkraft 214 aufgebracht werden. Aus 4 ist ersichtlich, wie die Stabsysteme 202, 204 in doppelt gekrümmtem Zustand abschnittsweise rhombenartig verformt sind. Die rhombenartige Verformung ergibt sich als ebene Projektion einer Kugelkalottenoberfläche. Die rhombenartige Verformung erfolgt insbesondere entlang den Diagonalen ausgehend von den Diagonalen und den Eckknotenpunkten 206, 208, 210, 212 abnehmend. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und 2 sowie die zugehörige Beschreibung verwiesen.
Bezugszeichenliste

100: Industrieroboter
102: Endeffektor
104: Basis
106: Manipulator
108: freies Ende
110: Gitterstruktur
112: Träger
114: erster Stab
116: erster Stab
118: erster Stab
120: erster Stab
122: zweiter Stab
124: zweiter Stab
126: zweiter Stab
128: zweiter Stab
130: Knotenpunkt
132: Eckknotenpunkt
134: Eckknotenpunkt
136: Eckknotenpunkt
138: innerer Knotenpunkt
140: innerer Knotenpunkt
142: Basisabschnitt
144: Stange
146: Querträger
148: Querträger
150: erster Armabschnitt
152: erster Armabschnitt
154: erster Armabschnitt
156: zweiter Armabschnitt
158: zweiter Armabschnitt
160: zweiter Armabschnitt
162: Schiebehülse
164: Führungsplatte
166: Kupplung
168: Kupplung
170: Sauggreifer
200: Gitterstruktur
202: Stabsystem
204: Stabsystem
206: Eckknotenpunkt
208: Eckknotenpunkt
210: Eckknotenpunkt
212: Eckknotenpunkt
214: Druck- oder Zugkraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008042574 B4 [0002]
DE 102010043036 A1 [0003]

Claims

Einrichtung (102) zum Aufnehmen, Handhaben und/oder Ablegen von textilen Strukturen mit zwei winklig verkreuzten Fasersystemen, insbesondere bei einer Herstellung von Faserverbundwerkstoff-Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (102) eine Gitterstruktur (110, 200) mit einem ersten Stabsystem (202) mit ersten parallelen Stäben (114, 116, 118, 120) und einem zweiten Stabsystem (204) mit zweiten parallelen Stäben (122, 124, 126, 128) aufweist, wobei das erste Stabsystem (202) und das zweite Stabsystem (204) zueinander winklig verkreuzt angeordnet und rhombusartig oder parallelogrammartig verschiebbar sind.
Einrichtung (102) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe (114, 116, 118, 120, 122, 124, 126, 128) elastisch biegsam sind.
Einrichtung (102) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Stäbe (114, 116, 118, 120) und die zweiten Stäbe (122, 124, 126, 128) an Knotenpunkten (130, 132, 134, 136, 138, 140, 206, 208, 210, 212) miteinander gelenkig verbunden sind.
Einrichtung (102) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (102) einen Träger (112) mit einem Basisabschnitt (142), ersten Armabschnitten (150, 152, 154) und zweiten Armabschnitten (156, 158, 160) aufweist, wobei die Armabschnitte (150, 152, 154, 156, 158, 160) jeweils ein mit dem Basisabschnitt (142) gelenkig verbundenes erstes Ende und ein mit der Gitterstruktur (110, 200) gelenkig verbundenes zweites Ende aufweisen.
Einrichtung (102) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Armabschnitte (150, 152, 154, 156, 158, 160) mit der Gitterstruktur (110, 200) jeweils an Knotenpunkten (132, 134, 136, 138, 140, 206, 208, 210, 212) der ersten Stäbe (114, 116, 118, 120) und der zweiten Stäbe (122, 124, 126, 128) verbunden sind.
Einrichtung (102) nach wenigstens einem der Ansprüche 4–5, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Armabschnitte (150, 152, 154) an äußeren Knotenpunkten (132, 134, 136, 206, 208, 210, 212) und die zweiten Armabschnitte (156, 158, 160) an inneren Knotenpunkten (138, 140) der ersten Stäbe (114, 116, 118, 120) und der zweiten Stäbe (122, 124, 126, 128) mit der Gitterstruktur (110, 200) verbunden sind.
Einrichtung (102) nach wenigstens einem der Ansprüche 4–6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Basisabschnitt (142) die ersten Armabschnitte (150, 152, 154) längsfest und die zweiten Armabschnitte (156, 158, 160) längsverschiebbar angeordnet sind.
Einrichtung (102) nach wenigstens einem der Ansprüche 4–7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Basisabschnitt (142) ausgehend von der Gitterstruktur (110, 200) zuerst die ersten Armabschnitte (150, 152, 154) und nachfolgend die zweiten Armabschnitte (156, 158, 160) angeordnet sind.
Einrichtung (102) nach wenigstens einem der Ansprüche 4–8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (102) einen Aktuator zum kontrollierten Verschieben der zweiten Armabschnitte (156, 158, 160) an dem Basisabschnitt (142) aufweist.
Einrichtung (102) nach wenigstens einem der Ansprüche 4–9, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisabschnitt (142) eine Führung (164) für die zweiten Armabschnitte (156, 158, 160) aufweist.
Einrichtung (102) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Gitterstruktur (110, 200) Halteelemente (170) zum Halten einer textilen Struktur variabel positionierbar angeordnet sind.
Einrichtung (102) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (102) als Endeffektor eines Industrieroboters (100) nutzbar ist.