DE102019104521A1

DE102019104521A1 - Verfahren und Effektor zum Drapieren eines Halbzeugs

Info

Publication number: DE102019104521A1
Application number: DE102019104521.5A
Authority: DE
Inventors: Patrick Kaufmann; Marcin Malecha; Steffen Kritsch
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2019-02-22
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2020-08-27

Abstract

Verfahren zum Drapieren eines bahnförmigen textilen Halbzeugs an einer gekrümmten Formwerkzeugoberfläche mithilfe eines Effektors (100), der Effektor (100) aufweisend eine Drapierwalze (102) mit mehreren gesondert voneinander antreibbaren ersten Drapierwalzenabschnitten (106), wobei die ersten Drapierwalzenabschnitte (106) unter Berücksichtigung einer Ablagebahn, einer Winkelgeschwindigkeit, einer Vorschubgeschwindigkeit und/oder eines Drapierverhaltens des Halbzeugs jeweils gesondert kontrolliert angetrieben werden, und Effektor (100) zum Drapieren eines bahnförmigen textilen Halbzeugs an einer gekrümmten Formwerkzeugoberfläche, der Effektor (100) aufweisend eine Drapierwalze (102) mit einer Drapierwalzennabe (104) und mehreren gesondert voneinander antreibbaren ersten Drapierwalzenabschnitten (106), bei dem die ersten Drapierwalzenabschnitte (106) jeweils drehbar an der Drapierwalzennabe (104) gelagert sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Drapieren eines bahnförmigen textilen Halbzeugs an einer gekrümmten Formwerkzeugoberfläche mithilfe eines Effektors, der Effektor aufweisend eine Drapierwalze mit mehreren gesondert voneinander antreibbaren ersten Drapierwalzenabschnitten. Außerdem betrifft die Erfindung einen Effektor zum Drapieren eines bahnförmigen textilen Halbzeugs an einer gekrümmten Formwerkzeugoberfläche, der Effektor aufweisend eine Drapierwalze mit einer flexiblen Drapierwalzennabe und mehreren gesondert voneinander antreibbaren ersten Drapierwalzenabschnitten.
Aus dem Dokument DE 10 2014 001 414 A1 ist ein Ablegekopf bekannt zum automatisierten Ablegen eines flächigen Materials auf eine Ablegefläche, umfassend eine Bevorratungseinrichtung zur drehbaren Lagerung einer Vorratsrolle von aufgewickeltem Material, und eine Förder- und Ablegeeinrichtung, umfassend ein Führungs- und Antriebssystem zum Abwickeln und Fördern von Material von der Vorratsrolle, und ein Drapiersystem umfassend eine Drapierwalze zum Drapieren von zugeführtem Material auf die Ablegefläche, bei dem im Verlauf der Breite der Drapierwalze wenigstens eine Antriebseinheit zum Drehantreiben der Drapierwalze mittels eines am Umfang der Drapierwalze angreifenden Treibriemens vorgesehen ist.
Dem Dokument DE 10 2014 001 414 A1 zufolge wird vorgeschlagen, dass die Drapierwalze eine integrierte Riemenscheibe aufweist, die auf einer bzw. beiden Seiten mit einem bzw. zwei separat ausgebildeten Abschnitten eines mehrstückig zusammengesetzten Walzenkörpers drehfest verbunden ist, um ein großes Drehmoment vom Treibriemen auf die Drapierwalze zu übertragen.
Außerdem wird dem Dokument DE 10 2014 001 414 A1 zufolge vorgeschlagen, dass die Antriebseinheiten im Hinblick auf die damit bewerkstelligte Drehwinkelgeschwindigkeit der Drapierwalze jeweils individuell verstellbar ausgebildet sind, um bei einer nicht mit beliebigem Ausmaß tordierbaren Drapierwalze mit einem durchgehenden Walzenkörper und/oder einem durchgehenden Drehstab zumindest eine zeitweilige Ungleichmäßigkeit der Drehwinkelgeschwindigkeit verschiedener Bereiche der Drapierwalze zu realisieren. In diesem Zusammenhang wird auch eine Gestaltung der Drapierwalze vorgeschlagen, bei welcher diese über ihre Breite betrachtet aus mehreren Abschnitten zusammengesetzt ist, wobei diese einzelnen Abschnitte mangels starrer Drehkopplung prinzipiell beliebig zueinander verdreht werden können.
Aus dem Dokument DE 10 2016 118 791 A1 ist ein Verfahren bekannt zum bahnförmigen Konfektionieren und/oder Ablegen eines biegeschlaffen flächigen Materials an einer gekrümmten Formwerkzeugoberfläche mithilfe eines Industrieroboters, insbesondere bei einer Herstellung von Verbundwerkstoff-Bauteilen, wobei unter Berücksichtigung einer Krümmung der Formwerkzeugoberfläche Materialbahnkonturen mit zumindest annähernd gleich langen Längskanten und optimierte Bewegungsbahnen zum Ablegen der Materialbahnen an der Formwerkzeugoberfläche bestimmt werden.
Aus der am 21.03.2018 angemeldeten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2018 106 602.3 ist ein Verfahren bekannt zum Drapieren eines bahnförmigen Textilhalbzeugs an einer gekrümmten Formwerkzeugoberfläche mithilfe eines Industrieroboters und einer Vorrichtung zum Drapieren eines bahnförmigen Textilhalbzeugs an einer gekrümmten Formwerkzeugoberfläche mithilfe eines Industrieroboters, die Vorrichtung aufweisend eine Bevorratungseinrichtung und eine Drapiereinrichtung mit einer Drapierwalze, wobei die Vorrichtung wenigstens eine verlagerbare Ausgleichswalze aufweist, um beim Drapieren wenigstens eine Bahnkantenlänge des Textilhalbzeugs an die Formwerkzeugoberfläche anzupassen, wobei die wenigstens eine Ausgleichswalze verlagert wird, um beim Drapieren wenigstens eine Bahnkantenlänge des Textilhalbzeugs an die Formwerkzeugoberfläche anzupassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Verfahren zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Effektor baulich und/oder funktional zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Außerdem wird die Aufgabe gelöst mit einem Effektor mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Vorteilhafte Ausführungen und/oder Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das Verfahren kann zum Herstellen von Faser-Kunststoff-Verbund-Bauteilen durchgeführt werden. Die Bauteile können insbesondere Fahrzeugbauteile, wie Kraftfahrzeugbauteile oder Flugzeugbauteile, sein. Die Bauteile können Bauteile einer Windkraftanlage, insbesondere Rotorbauteile, sein.
Das Drapieren kann ein Umformen des Halbzeugs und/oder ein Ablegen des Halbzeugs an der Formwerkzeugoberfläche umfassen. Das Drapieren kann zum Anpassen des Halbzeugs an die Formwerkzeugoberfläche dienen. Das Drapieren kann dazu dienen, vorgegebene Faserverläufe darzustellen. Das Halbzeug kann beim Drapieren zumindest abschnittsweise umgeformt, gestreckt und/oder verzogen werden. Beim Drapieren können Faserwinkel gezielt geändert werden.
Das Halbzeug kann als Gewebe, Gewirk, Gestrick, Geflecht oder Nähgewirk, vorliegen. Das Halbzeug kann Fasern aufweisen. Das Halbzeug kann mehrere Fasersysteme aufweisen. Die Fasern eines Fasersystems können zueinander zumindest annähernd parallel verlaufen. Die Fasern unterschiedlicher Fasersysteme können zueinander winklig verlaufen und sich kreuzen. Das Halbzeug kann organische Fasern, wie Aramidfasern, Kohlenstofffasern, PolyesterFasern, Nylon-Fasern, Polyethylen-Fasern, Plexiglas-Fasern, und/oder anorganische Fasern, wie Basaltfasern, Borfasern, Glasfasern, Keramikfasern, Kieselsäurefasern, aufweisen.
Das Halbzeug kann ein trockenes Halbzeug sein. Das Halbzeug kann biegeschlaff sein. Ein biegeschlaffes Halbzeug kann ein Halbzeug sein, das nicht eigensteif ist. Das Halbzeug kann flächig sein. Das Halbzeug kann zunächst aufgerollt vorliegen. Das Halbzeug kann abrollbar oder abgerollt sein. Das Textilhalbzeug kann konfektionierbar oder konfektioniert sein. Ein Konfektionieren kann ein Ablängen, Zuschneiden, Zusammensetzen und/oder Fügen, wie Kleben, Schweißen und/oder Nähen, umfassen.
Das Halbzeug kann mit einem Matrixmaterial infiltrierbar sein. Das Matrixmaterial kann thermoplastisch sein. Das Matrixmaterial kann Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polysulfon (PSU), Polyetherimid (PEI) und/oder Polytetrafluorethen (PTFE) aufweisen. Das Matrixmaterial kann duroplastisch sein. Das Matrixmaterial kann Epoxidharz (EP), ungesättigtes Polyesterharz (UP), Vinylesterharz (VE), Phenol-Formaldehydharz (PF), Diallylphthalatharz (DAP), Methacrylatharz (MMA), Polyurethan (PUR) und/oder Aminoharze, wie Melaminharz (MF/MP) oder Harnstoffharz (UF), aufweisen. Das Matrixmaterial kann Benzoxaine aufweisen.
Die Formwerkzeugoberfläche kann einfach oder mehrfach gekrümmt sein. Die Formwerkzeugoberfläche kann räumlich gekrümmt sein. Die Formwerkzeugoberfläche kann zumindest abschnittsweise zylinderartig, halbzylinderartig oder teilzylinderartig, gekrümmt sein. Die Formwerkzeugoberfläche kann zumindest abschnittsweise positiv, konvex, rückenartig, negativ, konkav und/oder muldenartig gekrümmt sein. Die Formwerkzeugoberfläche kann zumindest abschnittsweise schalenartig gekrümmt sein. Die Formwerkzeugoberfläche kann zumindest abschnittsweise reliefartig gekrümmt sein.
Das Verfahren kann mithilfe eines Industrieroboters durchführbar sein. Der Industrieroboter kann einen Manipulator aufweisen. Der Manipulator kann wenigstens einen Armabschnitt aufweisen. Der Manipulator kann wenigstens ein Gelenk aufweisen. Der Industrieroboter kann eine elektrische Kontrolleinrichtung aufweisen. Der Industrieroboter kann programmierbar sein. Der Effektor kann an dem Industrieroboter, insbesondere an dem Manipulator, anordenbar oder angeordnet sein.
Die Winkelgeschwindigkeit kann eine Winkelgeschwindigkeit an einer Außenfläche eines ersten Drapierwalzenabschnitts sein. Die Vorschubgeschwindigkeit kann eine Geschwindigkeit eines Tool Center Points (TCP) sein. Die Vorschubgeschwindigkeit kann eine Vorschubgeschwindigkeit entlang einer Ablagebahn sein. Die Ablagebahn kann eine Bahn auf der Formwerkzeugoberfläche sein. Die Ablagebahn kann zumindest abschnittsweise entsprechend der Formwerkzeugoberfläche gekrümmt sein. Das Drapierverhalten kann von Materialkenngrößen des Halbzeugs beeinflusst sein. Die ersten Drapierwalzenabschnitte können einzeln und/oder gruppenweise gesondert kontrolliert angetrieben werden. Die ersten Drapierwalzenabschnitte können elektrisch kontrolliert angetrieben werden. Die ersten Drapierwalzenabschnitte können geschwindigkeitskontrolliert, drehzahlkontrolliert, momentkontrolliert, stromkontrolliert und/oder spannungskontrolliert angetrieben werden.
Ein erster Drapierwalzenabschnitt kann einem Tool Center Point zugeordnet werden. Dieser erste Drapierwalzenabschnitt kann bezüglich des Tool Center Points synchronisiert angetrieben werden. Die übrigen ersten Drapierwalzenabschnitte können jeweils unter Berücksichtigung eines gesonderten Offsets angetrieben werden. Die Offsets können jeweils einen Abstand vom Tool Center Point, eine Ablagebahn, eine Ablagegeschwindigkeit und/oder ein Drapierverhaltens des Halbzeugs berücksichtigen. Die Offsets können während dem Drapieren gesondert berechnet und/oder aufgegeben werden.
Die ersten Drapierwalzenabschnitte können jeweils gesondert kontrolliert angetrieben werden, um das Halbzeug aktiv zu drapieren. Das aktive Drapieren kann ein gezieltes Umformen, Strecken und/oder Verziehen umfassen, insbesondere durch jeweils gesondert kontrolliertes Antreiben der ersten Drapierwalzenabschnitte.
Der Effektor kann zur Anordnung an einem Industrieroboter, insbesondere an einem Manipulator, dienen. Der Effektor kann eine Effektorbasis aufweisen. Der Effektor kann auch als Ablegekopf bezeichnet werden. Der Effektor kann eine Bevorratungseinrichtung für das Halbzeug aufweisen. Der Effektor kann eine Förder- und Ablegeeinrichtung aufweisen. Der Effektor kann ein Führungs- und Antriebssystem zum Abwickeln und Fördern des Halbzeugs aufweisen. Der Effektor kann ein Drapiersystem zum Drapieren von zugeführtem Halbzeug auf die Formwerkzeugoberfläche aufweisen. Die Drapierwalze kann zu dem Drapiersystem gehören. Der Effektor kann wenigstens eine Antriebseinheit zum Drehantreiben der Drapierwalze, insbesondere der ersten Drapierwalzenabschnitte, aufweisen. Die Antriebseinheit kann Elektromotoren aufweisen.
Die Drapierwalze kann an der Effektorbasis angeordnet sein. Die Drapierwalze kann dazu dienen, das Halbzeug kraftschlüssig an der Formwerkzeugoberfläche zu drapieren. Die Drapierwalze kann eine Drapierwalzenlängsachse und/oder eine Drapierwalzenoberfläche aufweisen. Die Drapierwalze, die Drapierwalzenlängsachse und/oder die Drapierwalzenoberfläche können/kann zumindest abschnittsweise flexibel, elastisch, krümmbar, verformbar und/oder verlagerbar sein.
Die Drapierwalzennabe kann an den ersten Drapierwalzenabschnitten angeordnet sein. Die Drapierwalzennabe kann zumindest abschnittsweise flexibel, elastisch, krümmbar, verformbar und/oder verlagerbar sein. Die Drapierwalzennabe kann aus einem Federstahl, einem Faser-Kunststoff-Verbund oder einem Kunststoff, hergestellt sein.
Die ersten Drapierwalzenabschnitte können jeweils eine scheibenartige, zylindrische und/oder walzenartige Form aufweisen. Die ersten Drapierwalzenabschnitte können jeweils unabhängig voneinander um eine Drehachse drehbar sein. Die ersten Drapierwalzenabschnitte können jeweils mithilfe eines Zugmittels antreibbar sein. Die ersten Drapierwalzenabschnitte können jeweils zumindest abschnittsweise eine flexible, elastische und/oder verformbare Oberfläche aufweisen. Die ersten Drapierwalzenabschnitte können auch als Anpressrollen bezeichnet werden. Die ersten Drapierwalzenabschnitte können aufgrund ihrer Antreibbarkeit auch als aktive Drapierwalzenabschnitte bezeichnet werden.
Die ersten Drapierwalzenabschnitte können mithilfe winkelbeweglicher Lager gelagert sein. Die winkelbeweglichen Lager können dazu dienen, Schiefstellungen zwischen der Drapierwalzennabe und den ersten Drapierwalzenabschnitten zu ermöglichen. Die winkelbeweglichen Lager können Pendellager, wie Pendelkugellager, oder Gelenklager sein.
Der Effektor kann wenigstens einen freien zweiten Drapierwalzenabschnitt aufweisen. Der wenigstens eine zweite Drapierwalzenabschnitt kann drehbar an der Drapierwalzennabe gelagert sein. Der wenigstens eine zweite Drapierwalzenabschnitt kann antriebsfrei sein. Der wenigstens eine zweite Drapierwalzenabschnitt kann ohne drehfeste Verbindung zu ersten Drapierwalzenabschnitten und/oder der Drapierwalzennabe sein. Der wenigstens eine zweite Drapierwalzenabschnitt kann auch als passiver Drapierwalzenabschnitt bezeichnet werden. Der wenigstens eine zweite Drapierwalzenabschnitt kann eine scheibenartige, zylindrische und/oder walzenartige Form aufweisen. Der wenigstens eine zweite Drapierwalzenabschnitt kann unabhängig von den ersten Drapierwalzenabschnitten um eine Drehachse drehbar sein. Der wenigstens eine zweite Drapierwalzenabschnitt kann zumindest abschnittsweise eine flexible, elastische und/oder verformbare Oberfläche aufweisen.
Der wenigstens eine zweite Drapierwalzenabschnitt kann axialseitig reibungsreduziert sein. Der wenigstens eine zweite Drapierwalzenabschnitt kann in Erstreckungsrichtung seiner Drehachse gerichtete Seiten aufweisen, die als Axialseiten bezeichnet werden können. Zur Reibungsreduktion kann der wenigstens eine zweite Drapierwalzenabschnitt axialseitig gleitbeschichtet sein, axialseitig des wenigstens einen zweiten Drapierwalzenabschnitts kann ein Gleitelement angeordnet sein und/oder axialseitig des wenigstens einen zweiten Drapierwalzenabschnitts kann ein Zwischenraum vorgesehen sein.
Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein Ablageprozess zum Drapieren von rollend abgelegten biegeschlaffen Materialien.
Durch gezielte Ansteuerung einzelner Motoren der Anpressrolle kann ein Ablageergebnis beeinflusst werden. Dazu kann mithilfe einer gezielten geometrieabhängigen Ansteuerung und/oder Geschwindigkeitsregelung ein aktiver Drapierprozess erzeugt werden. Dabei kann eine Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebseinheit in einem Punkt, deckungsgleich zum TCP des Roboters, auf der Anpressrolle mit der TCP Ablagegeschwindigkeit des Roboters synchronisiert werden. Für jedes Antriebssegment kann ein geometrieabhängiger Offset berechnet und während der Ablage online aufgegeben werden, um eine geometrieabhängige Geschwindigkeitskorrektur für jede einzelne Antriebseinheit zu ermöglichen.
Zusätzlich kann mittels dieser Methode das Halbzeug, das auch als Material bezeichnet werden kann, aktiv in die Ablageform drapiert werden. Das Drapierergebnis sowie der Faserwinkel kann so mittels des Geschwindigkeitsoffsets aktiv beeinflusst werden. Zusätzlich kann zur geometriebedingten Korrektur ein weiterer Geschwindigkeitsoffset auferlegt werden, der das Drapierergebnis und damit den Faserwinkel zusätzlich beeinflusst.
Eine Anzahl von zweiten Drapierwalzenabschnitten, die auch als Segmente bezeichnet werden können, sowie eine Füllung von Zwischenbereiche zwischen den ersten Drapierwalzenabschnitten, die auch als Antriebseinheiten bezeichnet werden können, kann je nach Formgeometrie und abzulegendem Material angepasst werden. Denkbar sind dabei eine durchgehende Schaumstofffüllung sowie eine Anpressrolle ohne Füllung zwischen den Antriebseinheiten oder jegliche Kombination dazwischen.
Eine Reibung zwischen Schaumstofffüllstücken der Anpressrolle kann beispielsweise durch gleitfähige Beschichtungen, gleitfähige Abtrennungen oder Abstände/Zwischenräume reduziert werden. Dabei kann je nach Anwendungsfall und Materialbeschaffenheit darauf geachtet werden, dass das Material nicht in Spalten zwischen den Antriebseinheiten und eventuellen Schaumstoff bzw. Anpressrollensegmenten eingezogen werden kann.
Folgende Merkmale und/oder Kombinationen von Merkmalen können die Erfindung charakterisieren: Geometrieabhängiger Geschwindigkeitsoffset; Geschwindigkeitsoffset zur aktiven Faserwinkel Manipulation; Verbesserte Lagerung der Drapierwalzennabe; Gleitfähige Beschichtung reibender und/oder beweglicher Rollenteile; Entfernen oder Absenken passiven Segmentteile; Vergrößerte Segmentierung passiver Zwischenbereiche.
Zu weiteren technischen Merkmalen der vorliegenden Erfindung wird auf das Dokument DE 10 2014 001 414 A1 verwiesen, dessen Merkmale auch zur Lehre der vorliegenden Erfindung gehören und das vollständig in die Offenbarung der vorliegenden Erfindung einbezogen ist.
Mit der Erfindung wird eine Ablagequalität erhöht und Möglichkeiten zum Beeinflussen einer Drapierung werden geschaffen und/oder erweitert. Eine Prozesssicherheit und/oder eine Prozessreproduzierbarkeit wird erhöht. Ein dynamisches Kontrollieren wird ermöglicht. Ein Verschleiß des Effektors und eine Geräuschentwicklung können reduziert werden.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben, dabei zeigen schematisch und beispielhaft:

1 einen Effektor mit einer Drapierwalze und Antriebseinheiten,
2 eine Drapierwalze mit ersten Drapierwalzenabschnitten und zweiten Drapierwalzenabschnitten,
3 eine Drapierwalze mit einer Drapierwalzennabe und ersten Drapierwalzenabschnitten,
4 eine Drapierwalze mit einer Drapierwalzennabe, ersten Drapierwalzenabschnitten, zweiten Drapierwalzenabschnitten und Gleitabschnitten,
5 eine Drapierwalze mit einer Drapierwalzennabe, ersten Drapierwalzenabschnitten, mehrfach unterteilten zweiten Drapierwalzenabschnitten und Gleitabschnitten in Gesamtansicht und in ausschnittsweiser Detailansicht,
6 ein Drapieren eines bahnförmigen textilen Halbzeugs an einer mehrfach gekrümmten Formwerkzeugoberfläche,
7 ein Drapieren eines bahnförmigen textilen Halbzeugs an einer mehrfach gekrümmten Formwerkzeugoberfläche, und
8 ein Drapieren eines bahnförmigen textilen Halbzeugs an einer mehrfach gekrümmten Formwerkzeugoberfläche.

1 zeigt ausschnittsweise einen Effektor 100 für einen Industrieroboter zum Drapieren eines bahnförmigen textilen Halbzeugs an einer gekrümmten Formwerkzeugoberfläche.
Der Effektor 100 weist eine Effektorbasis, eine Bevorratungseinrichtung, ein Führungs- und Antriebssystem, eine Drapierwalze 102 mit einer Drapierwalzennabe 104 und mehreren ersten Drapierwalzenabschnitten, wie 106, und Antriebseinheiten, wie 110, auf. Die Bevorratungseinrichtung, das Führungs- und Antriebssystem, die Drapierwalze 102 und die Antriebseinheiten 110 sind an der Effektorbasis angeordnet.
Das Führungs- und Antriebssystem dient zum Abwickeln und Fördern des Halbzeugs, die Drapierwalze 102 dient dazu zugeführtes Halbzeug kraftschlüssig an der Formwerkzeugoberfläche zu drapieren, die ersten Drapierwalzenabschnitte 106 sind jeweils gesondert voneinander drehbar an der Drapierwalzennabe 104 gelagert und mithilfe eines Zugmittels gesondert voneinander antreibbar, die Antriebseinheiten 110 dienen zum Antreiben der ersten Drapierwalzenabschnitte 106.
Die Drapierwalzennabe 104 ist vorliegend aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff hergestellt und damit elastisch krümmbar. Die ersten Drapierwalzenabschnitte 106 weisen jeweils eine zylindrische scheibenartige Form auf. Die ersten Drapierwalzenabschnitte 106 sind jeweils mithilfe winkelbeweglicher Lager, wie Pendellager oder Gelenklager, gelagert, um Schiefstellungen zwischen der Drapierwalzennabe 104 und den ersten Drapierwalzenabschnitten 106 zu ermöglichen.
2 zeigt eine Drapierwalze 200 mit einer Drapierwalzennabe 202, ersten Drapierwalzenabschnitten, wie 204, und freien zweiten Drapierwalzenabschnitten, wie 206. Die ersten Drapierwalzenabschnitte 204 weisen jeweils eine zylindrische scheibenartige Form auf, sind jeweils drehbar an der Drapierwalzennabe 202 gelagert und mithilfe einer Antriebseinheit antreibbar. Die zweiten Drapierwalzenabschnitte 206 weisen jeweils eine zylindrische walzenartige Form auf, sind jeweils unabhängig von den ersten Drapierwalzenabschnitten 204 drehbar an der Drapierwalzennabe 202 gelagert und antriebsfrei. Die zweiten Drapierwalzenabschnitte 206 sind vorliegend aus einem geschäumten elastischen Kunststoff hergestellt und weisen damit eine elastische und verformbare Oberfläche auf. Die ersten Drapierwalzenabschnitte 204 und die zweiten Drapierwalzenabschnitten 206 der Drapierwalze 200 sind jeweils abwechselnd angeordnet. Zwischen den zweiten Drapierwalzenabschnitten 206 angeordnete erste Drapierwalzenabschnitte 204 erstrecken sich jeweils von einem ersten Drapierwalzenabschnitt zum benachbarten ersten Drapierwalzenabschnitt und füllen damit einen Zwischenraum zwischen den ersten Drapierwalzenabschnitten 204 auf. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
3 zeigt eine Drapierwalze 300 mit einer Drapierwalzennabe 302 und ersten Drapierwalzenabschnitten, wie 304. Die ersten Drapierwalzenabschnitte 304 weisen jeweils eine zylindrische scheibenartige Form auf, sind jeweils drehbar an der Drapierwalzennabe 302 gelagert und mithilfe einer Antriebseinheit antreibbar. Zwischen den ersten Drapierwalzenabschnitten 304 sind Zwischenräume, wie 306, gebildet. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
4 zeigt eine Drapierwalze 400 mit einer Drapierwalzennabe 402, ersten Drapierwalzenabschnitten, wie 404, freien zweiten Drapierwalzenabschnitten, wie 406, und Gleitabschnitten, wie 408, auf. Die ersten Drapierwalzenabschnitte 404 weisen jeweils eine zylindrische scheibenartige Form auf, sind jeweils drehbar an der Drapierwalzennabe 402 gelagert und mithilfe einer Antriebseinheit antreibbar. Die zweiten Drapierwalzenabschnitte 406 weisen jeweils eine zylindrische walzenartige Form auf, sind jeweils unabhängig von den ersten Drapierwalzenabschnitten 404 drehbar an der Drapierwalzennabe 402 gelagert und antriebsfrei. Die zweiten Drapierwalzenabschnitte 406 sind vorliegend aus einem geschäumten elastischen Kunststoff hergestellt und weisen damit eine elastische und verformbare Oberfläche auf. Die ersten Drapierwalzenabschnitte 404 und die zweiten Drapierwalzenabschnitten 406 der Drapierwalze 400 sind jeweils abwechselnd angeordnet. Zwischen den zweiten Drapierwalzenabschnitten 406 angeordnete erste Drapierwalzenabschnitte 404 erstrecken sich jeweils von einem ersten Drapierwalzenabschnitt zum benachbarten ersten Drapierwalzenabschnitt und füllen damit einen Zwischenraum zwischen den ersten Drapierwalzenabschnitten 404 auf. Zwischen den ersten Drapierwalzenabschnitten 404 und den zweiten Drapierwalzenabschnitten 406 ist zur axialseitigen Reibungsreduktion jeweils ein Gleitabschnitt 408 angeordnet. Die Gleitabschnitte 408 sind beispielsweise als axialseitige Gleitbeschichtung der ersten Drapierwalzenabschnitte 404 und/oder der zweiten
Drapierwalzenabschnitte 406 oder als scheibenförmige Gleitelemente ausgeführt. Alternativ können zwischen den ersten Drapierwalzenabschnitten 404 und den zweiten Drapierwalzenabschnitten 406 Zwischenräume vorgesehen sein. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
5 zeigt eine Drapierwalze 500 mit einer Drapierwalzennabe 502, ersten Drapierwalzenabschnitten, wie 504, mehrfach unterteilten freien zweiten Drapierwalzenabschnitten, wie 506, und Gleitabschnitten, wie 508, 510, in Gesamtansicht und in ausschnittsweiser Detailansicht. Die ersten Drapierwalzenabschnitte 504 weisen jeweils eine zylindrische scheibenartige Form auf, sind jeweils drehbar an der Drapierwalzennabe 502 gelagert und mithilfe einer Antriebseinheit antreibbar. Die zweiten Drapierwalzenabschnitte 506 sind jeweils unabhängig von den ersten Drapierwalzenabschnitten 504 drehbar an der Drapierwalzennabe 502 gelagert und antriebsfrei. Die zweiten Drapierwalzenabschnitte 506 weisen jeweils mehrere, vorliegend drei, Drapierwalzenabschnittteile, wie 512, 514, 516 auf. Die Drapierwalzenabschnittteile 512, 514, 516 weisen jeweils eine zylindrische scheibenartige Form auf, sind vorliegend aus einem geschäumten elastischen Kunststoff hergestellt und weisen damit eine elastische und verformbare Oberfläche auf. Die ersten Drapierwalzenabschnitte 504 und die zweiten Drapierwalzenabschnitten 506 der Drapierwalze 500 sind jeweils abwechselnd angeordnet. Zwischen den zweiten Drapierwalzenabschnitten 506 angeordnete erste Drapierwalzenabschnitte 504 erstrecken sich jeweils von einem ersten Drapierwalzenabschnitt zum benachbarten ersten Drapierwalzenabschnitt und füllen damit einen Zwischenraum zwischen den ersten Drapierwalzenabschnitten 504 auf. Zwischen den ersten Drapierwalzenabschnitten 504 und den zweiten Drapierwalzenabschnitten 506 sowie zwischen den Drapierwalzenabschnittteilen 512, 514, 516 ist zur axialseitigen Reibungsreduktion jeweils ein Gleitabschnitt, 508, 510 angeordnet. Die Gleitabschnitte 508, 510 sind beispielsweise als axialseitige Gleitbeschichtung der ersten Drapierwalzenabschnitte 504 und/oder der zweiten Drapierwalzenabschnitte 506 oder als scheibenförmige Gleitelemente ausgeführt. Alternativ können zwischen den ersten Drapierwalzenabschnitten 504 und den zweiten Drapierwalzenabschnitten 506 und/oder zwischen den Drapierwalzenabschnittteilen 512, 514, 516 Zwischenräume vorgesehen sein. Im Übrigen wird ergänzend insbesondere auf 1 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.
6 bis 8 zeigt ein Drapieren eines bahnförmigen textilen Halbzeugs 600 an einer mehrfach gekrümmten Formwerkzeugoberfläche 602.
Die ersten Drapierwalzenabschnitte, wie 604, unter Berücksichtigung einer Ablagebahn 606, einer Ablagegeschwindigkeit 608 und/oder eines Drapierverhaltens des Halbzeugs 600 jeweils gesondert kontrolliert angetrieben werden. Es ist nicht nur eine statische Synchronisation einer Ablagegeschwindigkeit 608 mit einer Robotergeschwindigkeit 610, gegebenenfalls umfassend einen Geschwindigkeitsoffsets, zum Ausgleich beim Abfahren von Kurven ermöglicht, sondern die ersten Drapierwalzenabschnitte 604 können jeweils gesondert kontrolliert angetrieben werden, um das Halbzeug 600 aktiv zu drapieren, wobei das Halbzeug 600 gezielt umgeformt, gestreckt, und/oder verzogen werden kann.
Dabei kann, wie aus 6 ersichtlich, die Ablagegeschwindigkeit 608 entsprechend einer Umfangsgeschwindigkeit eines ersten Drapierwalzenabschnitts 604 in einem Tool Center Point (TCP) 612 eines Industrieroboters mit einer Robotergeschwindigkeit 610 des Industrieroboters im TCP 612 synchronisiert werden.
Die übrigen ersten Drapierwalzenabschnitte 614, 616, 618, 620 können, wie aus 7 und 8 ersichtlich, jeweils unter Berücksichtigung eines gesonderten Offsets angetrieben werden. Dabei zeigt 8 eine Schnittdarstellung entlang der in 7 mit 622 bezeichneten Ebene. Die Offsets können jeweils einen Abstand vom Tool Center Point 612, eine Ablagebahn 624, 626, 628, 630, eine Robotergeschwindigkeit 610 und/oder ein Drapierverhaltens des Halbzeugs 600 berücksichtigen. Die Offsets können während dem Drapieren gesondert berechnet und/oder aufgegeben werden.
Mit „kann“ sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es auch Weiterbildungen und/oder Ausführungsbeispiele der Erfindung, die zusätzlich oder alternativ das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweisen.
Aus den vorliegend offenbarten Merkmalskombinationen können bedarfsweise auch isolierte Merkmal herausgegriffen und unter Auflösung eines zwischen den Merkmalen gegebenenfalls bestehenden strukturellen und/oder funktionellen Zusammenhangs in Kombination mit anderen Merkmalen zur Abgrenzung des Anspruchsgegenstands verwendet werden.
Bezugszeichenliste

100: Effektor
102: Drapierwalze
104: Drapierwalzennabe
106: erster Drapierwalzenabschnitt
110: Antriebseinheit
200: Drapierwalze
202: Drapierwalzennabe
204: erster Drapierwalzenabschnitt
206: zweiter Drapierwalzenabschnitt
300: Drapierwalze
302: Drapierwalzennabe
304: erster Drapierwalzenabschnitt
306: Zwischenraum
400: Drapierwalze
402: Drapierwalzennabe
404: erster Drapierwalzenabschnitt
406: zweiter Drapierwalzenabschnitt
408: Gleitabschnitt
500: Drapierwalze
502: Drapierwalzennabe
504: erster Drapierwalzenabschnitt
506: zweiter Drapierwalzenabschnitt
508: Gleitabschnitt
510: Gleitabschnitt
512: Drapierwalzenabschnittteil
514: Drapierwalzenabschnittteil
516: Drapierwalzenabschnittteil
600: Halbzeug
602: Formwerkzeugoberfläche
604: erster Drapierwalzenabschnitt
606: Ablagebahn
608: Ablagegeschwindigkeit
610: Robotergeschwindigkeit
612: Tool Center Point
614: erster Drapierwalzenabschnitt
616: erster Drapierwalzenabschnitt
618: erster Drapierwalzenabschnitt
620: erster Drapierwalzenabschnitt
622: Ebene
624: Ablagebahn
626: Ablagebahn
628: Ablagebahn
630: Ablagebahn

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014001414 A1 [0002, 0003, 0004, 0032]
DE 102016118791 A1 [0005]
DE 102018106602 [0006]

Claims

Verfahren zum Drapieren eines bahnförmigen textilen Halbzeugs (600) an einer gekrümmten Formwerkzeugoberfläche (602) mithilfe eines Effektors (100), der Effektor (100) aufweisend eine Drapierwalze (102, 200, 300, 400, 500) mit mehreren gesondert voneinander antreibbaren ersten Drapierwalzenabschnitten (106, 204, 304, 404, 504, 604, 614, 616, 618, 620), dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Drapierwalzenabschnitte (106, 204, 304, 404, 504, 604, 614, 616, 618, 620) unter Berücksichtigung einer Ablagebahn (606, 624, 626, 628, 630), einer Winkelgeschwindigkeit (608), einer Vorschubgeschwindigkeit (610) und/oder eines Drapierverhaltens des Halbzeugs (600) jeweils gesondert kontrolliert angetrieben werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Drapierwalzenabschnitt (106, 204, 304, 404, 504, 604) einem Tool Center Point (612) zugeordnet wird, der dem Tool Center Point (612) zugeordnete erste Drapierwalzenabschnitt (106, 204, 304, 404, 504, 604) bezüglich des Tool Center Points (612) synchronisiert angetrieben wird und die übrigen ersten Drapierwalzenabschnitte (106, 204, 304, 404, 504, 614, 616, 618, 620) jeweils unter Berücksichtigung eines gesonderten Offsets angetrieben werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Offsets jeweils einen Abstand vom Tool Center Point (612), eine Ablagebahn (606, 624, 626, 628, 630), eine Winkelgeschwindigkeit (608), eine Vorschubgeschwindigkeit (610) und/oder ein Drapierverhaltens des Halbzeugs (600) berücksichtigen.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Offsets während dem Drapieren gesondert berechnet und/oder aufgegeben werden.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Drapierwalzenabschnitte (106, 204, 304, 404, 504, 604, 614, 616, 618, 620) jeweils gesondert kontrolliert angetrieben werden, um das Halbzeug (600) aktiv zu drapieren.
Effektor (100) zum Drapieren eines bahnförmigen textilen Halbzeugs (600) an einer gekrümmten Formwerkzeugoberfläche (602), der Effektor (100) aufweisend eine Drapierwalze (102, 200, 300, 400, 500) mit einer Drapierwalzennabe (104, 202, 302, 402, 502) und mehreren gesondert voneinander antreibbaren ersten Drapierwalzenabschnitten (106, 204, 304, 404, 504, 604, 614, 616, 618, 620), dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Drapierwalzenabschnitte (106, 204, 304, 404, 504, 604, 614, 616, 618, 620) jeweils drehbar an der Drapierwalzennabe (104, 202, 302, 402, 502) gelagert sind.
Effektor (100) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Drapierwalzenabschnitte (106, 204, 304, 404, 504, 604, 614, 616, 618, 620) mithilfe winkelbeweglicher Lager gelagert sind.
Effektor (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Effektor (100) wenigstens einen drehbar an der Drapierwalzennabe (104, 202, 302, 402, 502) gelagerten freien zweiten Drapierwalzenabschnitt (206, 406, 506) aufweist.
Effektor (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine zweite Drapierwalzenabschnitt (406, 506) axialseitig reibungsreduziert ist.
Effektor (100) nach Anspruch 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zur Reibungsreduktion der wenigstens eine zweite Drapierwalzenabschnitt (406, 506) axialseitig gleitbeschichtet ist, axialseitig des wenigstens einen zweiten Drapierwalzenabschnitts (406, 506) ein Gleitelement angeordnet ist und/oder axialseitig des wenigstens einen zweiten Drapierwalzenabschnitts (406, 506) ein Zwischenraum vorgesehen ist.