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Die Erfindung betrifft einen Drapiergreifer zum Greifen und Drapieren von ausgeschnittenen Faseranordnungen, mit mehreren an einer Tragstruktur vorgesehenen hubbeweglichen Haltestößeln, die zwischen einer eingefahrenen Grundstellung und einer ausgefahrenen Hubendlage verfahrbar sind. Die Haltestößel dienen dabei zum Aufnehmen, Halten, Verformen und Einbringen der Faseranordnung in ein Formwerkzeug. Die Haltestößel sind dabei insbesondere parallel zueinander angeordnet und unabhängig voneinander in Hubrichtung verfahrbar. Insgesamt dient ein derartiger Drapiergreifer zum Aufnehmen von ausgeschnittenen Faseranordnungen, zum Verformen der aufgenommenen Faseranordnung derart, dass sie in ein unebenes Formwerkzeug entsprechend des Oberflächenverlaufs eingelegt werden kann. Auf Grund der hubbeweglichen Haltestößel kann die ausgeschnittene Faseranordnung letztendlich in das Formwerkzeug drapiert werden. In einem weiteren Arbeitsgang kann dann die Faseranordnung beispielsweise wärmebehandelt werden, vakuumbehandelt werden und/oder mit Harz injiziert werden.
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Aus der
DE 10 2011 116 119 A1 ist ein Drapiergreifer mit mehreren parallel zueinander verlaufenden, hubbeweglichen Haltestößeln bekannt.
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Aus der
DE 10 2011 106 214 A1 ist ein Endeffektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Die Haltestößel sind dabei durch eine verformbare Trägerplatte miteinander verbunden.
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Aus der
US 2012/0076629 A1 ist eine Greifvorrichtung bekannt, die mehrere Anlagesegmente aufweist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Drapiergreifer bereitzustellen, mit dem ausgeschnittene Faseranordnungen vorteilhaft in ein Formwerkzeug eingelegt werden können.
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Diese Aufgabe wird mit einem Drapiergreifer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Folglich ist vorgesehen, dass an den freien Ende der Haltestößel Stößelgelenke vorgesehen sind, an welchen Anlagesegmente zur Anlage an die Faseranordnung vorgesehen sind. Auf Grund des Vorsehens von Stößelgelenken können die einzelnen Anlagesegmente ihre Ausrichtung bezüglich der einzelnen Stößel ändern und sich damit optimal an die Oberfläche des Formwerkzeugs anpassen. Zudem kann die Faseranordnung bereits vor Einlegen der Faseranordnung in das Formwerkzeug über entsprechendes Verfahren der einzelnen Stößel in eine Form gebracht werden, die der Oberfläche des Formwerkzeugs entspricht. Insbesondere sind die Stößelgelenke dreiachsige Gelenke, die beispielsweise als Kugelgelenke ausgebildet sind. Vorteilhafterweise sind in der Grundstellung die Anlagesegmente senkrecht zu den Haltestößeln verlaufend ausgebildet. Die einzelnen Anlagesegmente sind dabei zu benachbarten Anlagesegmenten vorzugsweise geringfügig beabstandet angeordnet. Dadurch kann sich eine schützende, sich an die Oberfläche der Faseranordnung anpassende Anlagefläche zum Aufnahmen, Halten und Verformen der Faseranordnung und letztlich zum Einlegen der Faseranordnung in das Formwerkzeug bereitgestellt werden.
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Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass benachbarte Anlagesegmente Wirkabschnitte derart aufweisen, dass die benachbarten Anlagesegmente sich innerhalb eines Hubgrenzabstandes der zugehörigen, benachbarten Haltestößel aneinander ausrichten. Dies hat den Vorteil, dass beim Verfahren der Haltestößel gewährleistet wird, dass die benachbarten Anlagesegmente so ausgerichtet sind, dass sich eine weitgehend stufenfreie und geschlossene Oberfläche ergibt.
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Vorzugsweise sind Rückstellmittel vorgesehen, die die Anlagesegmente um das jeweilige Stößelgelenk in eine senkrecht zum jeweiligen Haltestößel ausgerichtete Lage rückstellen. Als Rückstellmittel kommen insbesondere Federelemente in Betracht.
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Die Wirkabschnitte können vorteilhaft nachgiebig und/oder gefedert am Anlagesegment befestigt ausgeführt sein, um die Darstellung einer dreidimensional geformten Oberfläche des Formwerkzeugs abbilden zu können.
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Gemäß der Erfindung sind die Wirkabschnitte so ausgebildet, dass sie bei Überschreiten des Hubgrenzabstandes von benachbarten Haltestößeln unabhängig von den Anlagesegmenten dieser benachbarten Haltestößeln ausrichten. Dies hat den Vorteil, dass dann, wenn nicht sämtliche Anlagesegmente des Greifers zum Aufnehmen der Faseranordnung benötigt werden, die Anlagesegmente, die nicht benötigt werden, insbesondere in der Grundstellung verbleiben können, ohne diejenigen Anlagesegmente, die an benachbarten Haltestößeln angeordnet sind, aber zur Aufnahme der Faseranordnung vorgesehen sind, beeinflussen. Eine Nichtbeeinflussung, beziehungsweise eine Nichtausrichtung, erfolgt dann, wenn der Hubabstand benachbarter Haltestößel einen Hubgrenzabstand überschreitet.
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Der eine Haltestößel ist dann im Vergleich zum benachbarten Haltestößel vergleichsweise weit ausgefahren.
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Die Wirkabschnitte können insbesondere als miteinander zusammenhängende Magnetabschnitte ausgebildet sein. Dabei ist es denkbar, dass in den Randbereichen der Anlagesegmente Permanentmagnete eingebracht sind, die mit den magnetischen Wirkabschnitten benachbarter Anlagesegmenten zusammenwirken. Bei Überschreiten des Hubgrenzabstandes beziehungsweise bei Verlassen der gegenseitigen Magnetfelder, entfällt ein Zusammenwirken der Magnetabschnitte; die Anlagesegmente richten sich dann nicht mehr aneinander aus.
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Die Wirkabschnitte können auch als zusammenhängende Gelenkabschnitte ausgebildet sein, insbesondere als Filmscharniere und weiter insbesondere als elastisch nachgiebige Filmscharniere.
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Ferner ist denkbar, dass die Wirkabschnitte als miteinander zusammenwirkende Klettabschnitte ausgebildet sind, wobei die Klettabschnitte ein elastisches Trägermaterial aufweisen können. Bei Überschreiten eines Grenzabschnittes können die Klettabschnitte sich voneinander lösen, so dass benachbarte Haltestößel auch einen großen Hubabstand einnehmen können.
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Zudem ist möglich, dass die Wirkabschnitte als miteinander zusammenwirkende Clips- und/oder Rastabschnitte ausgebildet sind. Auch diese Clips- und/oder Rastabschnitte können elastisch sein, so dass innerhalb des Hubgrenzabstandes eine entsprechende Ausrichtung erfolgt.
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Die Anlagesegmente sind ihrerseits vorzugsweise biegesteif ausgebildet, und insbesondere aus Kunststoff. Ferner ist vorteilhaft, wenn sämtliche Anlagesegmente identisch ausgebildet sind und insbesondere eine identische Grundfläche vorsehen.
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Die Grundfläche kann dabei vorzugsweise drei- oder mehreckig sein. Als vorteilhaft hat sich eine dreieckige, gleichseitige Grundform erwiesen. Allerdings ist ebenfalls denkbar, dass auch eine viereckige, oder sechseckige, oder runde Grundform vorgesehen wird.
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Ferner ist besonders vorteilhaft, wenn die einzelnen Haltestößel über Dreiachsgelenke an der Tragstruktur angeordnet sind. Hierdurch wird ein weiteres, optimales Anpassen an die Oberfläche des Formwerkzeugs ermöglicht. Dabei ist denkbar, dass ein Rückstellmechanismus vorgesehen ist, der die Haltestößel, sofern keine Kräfte auf sie wirken, in eine senkrecht zur Tragstruktur verlaufende Grundstellung zurückführt.
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Die Dreiachsgelenke können ihrerseits einen Stellantrieb zur hubbeweglichen Verfahrbarkeit des jeweiligen Haltestößels aufweisen. Die jeweiligen Stellantriebe können dabei insbesondere separat angesteuert werden, so dass letztendlich die Oberflächenstruktur des Formwerkzeugs nachgebildet werden kann.
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Die Haltestößel ihrerseits können Unterdruckkanäle aufweisen, wobei die Anlagesegmente dann Ansaugeinlässe aufweisen, und wobei die Unterdruckkanäle über in den Stößelgelenken vorgesehene Verbindungskanäle mit den Ansaugeinlässen verbunden sind. Dies ist dann vorteilhaft, wenn ein Greifen mittels Unterdruck erfolgt. Die Unterdruckkanäle der Haltestößel sind dabei mit einem Unterdruckraum verbindbar, so dass ein Ansaugen der Faseranordnung an den ihr zugewandten Seiten der Anlagesegmente möglich wird.
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Dabei hat sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn die Unterdruckkanäle der Haltestößel an den den Anlagesegmenten abgewandten Enden über Druckeinlässe in einer Unterdruckkammer münden, wobei die Druckeinlässe in der Grundstellung dicht gegen einen Verschlussanschlag wirken und bei Verlassen der Grundstellung die Druckeinlässe mit Unterdruck der Unterdruckkammer beaufschlagbar sind. Damit wird gewährleistet, dass bei den Haltestößeln, die sich in der Grundstellung befinden, kein Ansaugen erfolgt. Lediglich dann, wenn die Haltestößel aus der Grundstellung zum Greifen und/oder Verformen der Faseranordnung ausfahren, werden die zugehörigen Anlagesegmente mit Unterdruck beaufschlagt.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und den zugehörigen Figuren zu entnehmen.
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Es zeigen:
- 1 einen Längsschnitt durch einen Drapiergreifer;
- 2 die Unteransicht des Drapiergreifers gemäß 1;
- 3 drei Haltestößel des Greifers gemäß 1; und
- 4 die Unteransicht der Anlagesegmente der Haltestößel gemäß 3.
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1 zeigt einen systematischen Schnitt durch einen Drapiergreifer 10. Der Drapiergreifer 10 umfasst eine Tragstruktur 12 in Form eines Gehäuses. An der Tragstruktur 12 sind eine Vielzahl von hubbeweglichen Haltestößeln 14 vorgesehen. Die Haltestößel 14 können dabei zwischen einer Grundstellung, wie sie die beiden äußeren Haltestößel 14 einnehmen, und einer ausgefahrenen Hubendlage verfahren werden. An den freien Enden der Haltestößel sind Stößelgelenke 16 in Form von Kugelgelenken vorgesehen, an welchen Anlagesegmente 18 zur Anlage an eine ausgeschnittene Faseranordnung vorgesehen sind. Die einzelnen Stößel 14 sind dabei über Dreiachsgelenke 20 an der Tragstruktur befestigt.
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Die Dreiachsgelenke 20 umfassen nicht dargestellte Stellantriebe, mit denen die Stößel 14 in axialer Richtung aus der Grundstellung in eine Arbeitsstellung beziehungsweise in die Hubendlage verfahren werden können. Die Stellantriebe sind dabei jeweils einzeln von einer zentralen Steuereinheit, die ebenfalls nicht dargestellt ist, ansteuerbar, so dass die Stößel 14 unabhängig von benachbarten Stößel ihre Hublage verändern können. Auf Grund des Vorsehens der Dreiachsgelenke können die Stößel 14 wenigstens bedingt um die Dreiachsgelenke 20 verschwenkt werden, um sich optimal an die Faseranordnung, oder an eine Oberfläche eines Formwerkzeugs, an die die Faseranordnung angedrückt werden soll, anzulegen.
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Wie aus der Unteransicht des Greifers 10 gemäß 2 deutlich wird, weisen die einzelnen Anlagesegmente 18 eine dreieckige Grundform auf. Vorzugsweise ist die dreieckige Grundform gleichschenklig. Die Dreiecke können dabei so aneinander angeordnet sein, dass möglichst wenig Freiraum zwischen den einzelnen Anlagesegmenten 18 vorgesehen ist.
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In 2 ist eine aufzunehmende und in ein Formwerkzeug zu verbringende ausgeschnittene Faseranordnung 22 schraffiert angedeutet. Um diese Faseranordnung 22 aufzunehmen, werden lediglich diejenigen Haltestößel 14 aus der Grundstellung verfahren, die von der Faseranordnung 22 voll abgedeckt werden. Die zu diesen Haltestößeln 14 zugehörigen Anlagesegmente 18 sind in 2 ebenfalls schraffiert dargestellt. Diejenigen Anlagesegmente 18, die in 2 nicht schraffiert dargestellt sind, sind an denjenigen Haltestößeln 14 angeordnet, die in der Grundstellung verbleiben.
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Aus 3 wird deutlich, dass die Haltestößel 14 hohl ausgebildet sind und einen sich in Längsrichtung durch den Haltestößel 14 erstreckenden Unterdruckkanal 24 aufweisen. Die Unterdruckkanäle 24 sind an den Anlagesegmenten 18 abgewandten Enden offen und sehen dort Druckeinlässe 26 vor. Die Unterdruckkanäle 24 erstrecken sich dabei auf der den Druckeinlässen 26 abgewandten Seiten in die Kugelabschnitte 28 der Gelenke 16. Die Kugelabschnitte 28 sind im Wesentlichen hohl und weisen auf der den Anlagesegmenten 18 zugewandten Seiten einen nach unten hin offenen Verbindungskanal 30 auf. Die Unterseiten 32 der Anlagesegmente 18 weist Ansaugeinlässe 34 auf, die über Verbindungskanäle 36 mit der Innenoberfläche der Kugelpfanne 38 des Gelenks 16 verbunden sind. Insgesamt korrespondieren folglich die Verbindungskanäle 30 mit den Verbindungskanälen 36, so dass bei Beaufschlagen der Unterdruckkanäle 24 mit Unterdruck die ausgeschnittene Faseranordnung an der Unterseite 32 von den Ansaugeinlässen 34 angesaugt werden kann.
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Vorteilhafterweise bildet die Tragstruktur 12 eine geschlossene Unterdruckkammer 39, wie sie in 1 gezeigt ist. Die Unterdruckkammer 39 kann dabei mit einem Unterdruckerzeuger verbunden sein, zur Erzeugung von Unterdruck in der Unterdruckkammer 39. Die Haltestößel 14, beziehungsweise deren Druckeinlässe 26, werden in der Grundstellung von den Stellantrieben dicht gegen einen Verschlussanschlag 40 beaufschlagt. Durch ein derartiges Verschließen der Unterdruckkanäle 24 findet an denjenigen Anlageelementen 18, deren Haltestößel 14 sich in der Grundstellung befinden, kein Ansaugen, und damit auch kein Greifen der Faseranordnung, statt. Sobald allerdings die Haltestößel 14 ihre Grundstellung verlassen, sind die Druckeinlässe 26 mit dem in der Unterdruckkammer 39 herrschenden Unterdruck verbunden, so dass letztlich diese Anlagesegmente 18 zum Greifen der Faseranordnung 22 aktiviert sind. Dadurch kann insgesamt erreicht werden, dass nur an denjenigen Anlagesegmenten 18 ein Greifen erfolgt, deren Stößel 14 sich nicht in der Grundstellung befinden.
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Um eine möglichst geschlossene und stufenfreie Fläche der einzelnen Anlagesegmente 18 zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass die einzelnen Anlagesegmente 18 Wirkabschnitte 42 aufweisen, so dass benachbarte Anlagesegmente 18 sich aneinander ausrichten. Bei der in der 3 gezeigten Ausführungsform sind die Wirkabschnitte 42 als Permanentmagnete ausgebildet und sind derart angeordnet, dass benachbarte Wirkabschnitte 42 sich magnetisch anziehen.
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In der Draufsicht gemäß 4 sind die einzelnen Anlagesegmente 18 mit ihrer dreieckigen Grundform und mit ihren Wirkabschnitten 42 deutlich zu erkennen. Aus 3 wird deutlich, dass auf Grund der Wirkabschnitte 42 ein Ausrichten der Anlagesegmente 18 in optimaler Weise möglich wird. Das mittlere Anlagesegment 18 in 3 wird dabei von den benachbarten Wirkabschnitten 42 ausgerichtet, wobei ein Verschwenken des Anlagesegments 18 auf Grund des Gelenks 16 ermöglicht wird.
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Als Wirkabschnitte 42 sind auch Scharnierabschnitte, Klettabschnitte und/oder Clips-/Rastabschnitte denkbar.
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Die Wirkabschnitte 42 sind dabei derart ausgebildet, dass sie sich lediglich innerhalb eines Hubgrenzabstandes von benachbarten Haltestößeln 14 gegenseitig ausrichten. Ein Ausrichten erfolgt nur solange, solange die Magnetfelder der sich benachbarten Wirkabschnitte 42 miteinander zusammenwirken. Bei Überschreiten eines Hubgrenzabstandes beeinflussen sich die benachbarten Wirkabschnitte 42 nicht mehr; die Magnetfelder sind außerhalb ihrer Wirkbereiche. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass in der Grundstellung verbleibende Haltestößel 14, beziehungsweise deren Anlageabschnitte 18, benachbarte, sich in einer aktivierten Stellung befindende Haltestößel 14, beziehungsweise deren Anlageabschnitte 18, nicht beeinträchtigen.
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Insgesamt wird ein vorteilhafter Drapiergreifer 10 bereitgestellt, mit dem ausgeschnittene Faseranordnungen 22 in Abhängigkeit von deren Größe vorteilhaft gegriffen werden können und wobei die Faseranordnungen 22 während des Verbringens zum Formwerkzeug entsprechend vorgeformt und in das Formwerkzeug drapiert werden können.
