DE112016006226T5

DE112016006226T5 - Kopfeinheit und Kopfzuführungseinheit zur Steuerung des Austritts eines Werkstoffs aus verformbaren Kunststoffmaterialien

Info

Publication number: DE112016006226T5
Application number: DE112016006226.5T
Authority: DE
Inventors: Jan-Anders MANSSON; DaeHwa KO
Original assignee: Qeestar Co Ltd
Current assignee: Eelcee Ltd Gunpo-Si Kr
Priority date: 2016-01-14
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2018-10-11
Also published as: US10828831B2; KR20170085368A; CN108472865A; US20190022936A1; CN108472865B; KR101785703B1; WO2017122942A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kopfeinheit und eine Kopfzuführungseinheit. Die Kopfeinheit gemäß der vorliegenden Erfindung stellt diejenige dar, welche einen Werkstoff aus verformbaren Kunststoffmaterialien abgeben kann, wobei die Kopfeinheit folgende Merkmale aufweist: eine Kopfleitung, die die Bewegung des Werkstoffs führt; eine Kopfheizung, die die Kopfleitung teilweise oder vollständig umgibt und die Temperatur des sich innerhalb der Kopfleitung bewegenden Werkstoffs einstellt; und eine Austrittsöffnung, die an einem Ende der Kopfleitung angeordnet ist und aus der der Werkstoff nach außen abgegeben wird. Ferner weist die Kopfzuführungseinheit gemäß der vorliegenden Erfindung folgende Merkmale auf: eine Eintrittsöffnung, in die ein Werkstoff aus verformbaren Kunststoffmaterialien eingeleitet wird; eine Eintrittsleitung, die den über die Eintrittsöffnung eingeleiteten Werkstoff führt; eine Kopfzuführungs-Heizung, die die Temperatur des durch das Innere der Eintrittsleitung durchgehenden Werkstoffs einstellt; und einen Kopfbefestigungsteil zum Befestigen der den Werkstoff abgebenden Kopfeinheit. Dudurch kann die Temperatur des leicht verfestigbaren, aushärtbaren oder degradierbaren Werkstoffs gesteuert werden, so dass der reibungslose Austritt des Werkstoff durchgeführt und so dieser Werkstoff in verschiedene Winkel und Positionen abgegeben werden kann, was folglich zur Herstellung eines noch komplizierteren und präziseren, kubischen 3D-objektes führen kann.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kopfeinheit und eine Kopfzuführungseinheit zur Steuerung des Austritts eines Werkstoffs aus verformbaren Kunststoffmaterialien, insbesondere mittels welcher die Temperatur des Werkstoffs kontinuierlich gesteuert werden kann und dabei dieser Werkstoff reibungslos nach außen abgegeben werden kann.
Stand der Technik
Kürzlich werden die Technologien zur Herstellung der inneren Verstärkungsstoffe zum Erhöhen der Festig- und Haltbarkeiten mit Hilfe von Kunststoffverbundwerkstoffen verwendet. Außerdem werden die Forschungen über die generativen (oder additiven) Fertigungsvorrichtungen sowie über die Technologien zur Herstellung der inneren Skelette, wie z.B. der inneren Verstärkungsstoffe der Polymer-Verbundmaterialien sehr lebhaft betrieben.
Werden die solchen Vorrichtungen und Technologien daher verwendet, dann kann die Verbrauchsmenge an Ausgangsmaterial für ein kubisches Objekt aus leichten Verbundwerkstoffen reduziert sowie die mechanische Leistung derselben erhöht werden. An dieser Stelle stehen 3D-Druckverfahren und 3D-Formverfahren im Rampenlicht. Insbesondere kann die Geschwindigkeit der generative Fertigung durch die solchen Verfahren verbessert werden, so dass diese gegenwärtig als ein Teil eines automatisierten Prozesses funktionieren konnten.
Da sich die Technologien zur generativen Fertigung auf die verschiedenen Bereiche, wie z.B. Zubehörmarkt für Kraftfahrzeuge, sowie Flugyeugteile, Elektronik-Bauteile, Verbraucherelektronik, Sportartikel, Baumaterialien oder dergleichen erweitern können, ist ihr Potenzialwert sehr hoch. Jedoch müssen noch mehr Forschungen und Entwicklungen erfolgen, um präzisere Skelettstruktur kostenseitig effizient herstellen zu können.
Insbesondere verwendet die additive Fertigungsvorrichtung zur Herstellung eines inneren Skeletts einen schmalen und endlos langen Strang als Ausgangsmaterial, wobei dieses Ausgangsmaterial aus einer Substanz besteht, die meistens leicht verfestigt, ausgehärtet oder degradiert werden kann, weshalb eine Technologie erforderlich ist, über die ein solches Ausgangsmaterial nicht verfestigt, ausgehärtet oder degradiert werden kann, bis es durch das Innere der additiven Fertigungsvorrichtung durchgehen und dann nach außen austreten kann.
Ferner führt die additive Fertigungsvorrichtung eine freie Orbitalbewegung (z.B. Dreh-, Längs- oder Kurvenbewegung) durch, um eine Gestalt mit verschiedenen und komplizierten Strukturen zu erzeugen, wobei sich dabei aus ihren figurativen Eigenschaften ein Problem ergibt, dass, während das Ausgangsmaterial durch die die umfangreichen Gelenkbewegungen ausführende, additive Fertigungsvorrichtung durchgeht, seine Spannung nur schwer konstant beibehalten werden kann.
Ist die Spannung des Ausgangsmaterials dabei zu stärkt, dann kann dies zum Ausfall der additiven Fertigungsvorrichtung führen, während, wenn die Spannung des Ausgangsmaterials zu leicht ist, dann es schwer wird, die Austrittsgeschwindigkeit und Position des Ausgangsmaterials zu steuern.
Z.B. eine in Südkorea eingetragene Patentveröffentlichungs-Nr. KR 10-1198621 (Bezeichnung: Stoßfängerstange aus Kunststoffverbundmaterialien für Kraftfahrzeuge) offenbart eine Stoßfängerstange, innerhalb deren Grundkörper eine Einlageverstärkung eingesetzt ist. Allerdings wurden die Ausführungen bezüglich einer Herstellungsvorrichtung zur Herstellung der Stoßfängerstange mit der eingesetzten Einlageverstärkung nicht genug offenbart, wobei kein Hinweis auf einen Schlüssel zum Überwinden der oben erwähnten Probleme herausgefunden werden kann.
Offenbarung der Erfindung
Technische Aufgabe
Zur Lösung der oben genannten Probleme des Standes der Technick liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Kopfeinheit und eine Kopfzuführungseinheit bereitzustellen, mittels welcher die Temperatur eines Werkstoffs aus den verformbaren Kunststoffmaterialien, die leicht verfestigt, ausgehärtet oder degradiert werden können, gesteuert werden kann und so der Werkstoff in verschiedene Winkel und Positionen austreten kann.
Lösung der technischen Aufgabe der Erfindung
Dabei stellt eine Kopfeinheit zur Lösung der technischen Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung diejenige dar, welche einen Werkstoff aus verformbaren Kunststoffmaterialien abgeben kann, wobei die erfindungsgemäße Kopfeinheit dabei folgende Merkmale aufweist: eine Kopfleitung, die die Bewegung des Werkstoffs führt; eine Kopfheizung, die die Kopfleitung teilweise oder vollständig umgibt und die Temperatur des sich innerhalb der Kopfleitung bewegenden Werkstoffs einstellt; und eine Austrittsöffnung, die an einem Ende der Kopfleitung angeordnet ist und aus der der Werkstoff nach außen abgegeben wird.
Demgegenüber weist eine Kopfzuführungseinheit zur Lösung der technischen Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung folgende Merkmale auf: eine Eintrittsöffnung, in die ein Werkstoff aus verformbaren Kunststoffmaterialien eingeleitet wird; eine Eintrittsleitung, die den über die Eintrittsöffnung eingeleiteten Werkstoff führt; eine Kopfzuführungs-Heizung, die die Temperatur des durch das Innere der Eintrittsleitung durchgehenden Werkstoffs einstellt; und einen Kopfbefestigungsteil zum Befestigen einer den Werkstoff abgebenden Kopfeinheit.
Effekt der Erfindung
Mittels der erfindungsgemäßen Kopfeinheit und Kopfzuführungseinheit, welche gemäß der vorstehenden Ausgestaltungen den Austritt des Werkstoffs aus verformbaren Kunststoffmaterialien steuern, kann die Temperatur des leicht verfestigbaren, aushärtbaren oder degradierbaren Werkstoffs gesteuert werden, so dass der reibungslose Austritt des Werkstoffs durchgeführt und so dieser Werkstoff in verschiedene Winkel und Positionen abgegeben werden kann, was folglich zur Herstellung eines noch komplizierteren und präziseren, kubischen 3D-Objektes führen kann.
Figurenliste
In den Zeichnungen zeigen:

1a einen Roboter 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Darstellung;
1b einen Roboter 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Darstellung;
2 eine Kopfeinheit 200 und eine Kopfzuführungseinheit 400 gemäß einer Ausgestaltung des Roboters 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes gemäß der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Darstellung;
3a eine Darstellung zur Verdeutlichung eines Bewegungswegs eines Werkstoffs bei dem Roboter 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3b eine Darstellung zur Verdeutlichung eines Bewegungswegs eines Werkstoffs bei dem Roboter 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 eine Kopfeinheit 200 gemäß einer Ausgestaltung des Roboters 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Schnittdarstellung;
5 bis 7 jeweils eine Drehung der Kopfeinheit 200 mittels einer Radanordnung;
8a eine Transformatoreinheit 300 gemäß einer Ausgestaltung gemäß einer Ausgestaltung des Roboters 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Darstellung;
8b eine Transformatoreinheit 300 gemäß einer Ausgestaltung gemäß einer Ausgestaltung des Roboters 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer schematischen Darstellung;
9 bis 11 jeweils eine Darstellung zur Verdeutlichung einer Drehung bzw. Bewegung der Kopfeinheit 200 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
12 und 13 jeweils eine Darstellung zur Verdeutlichung einer Drehung bzw. Bewegung der Kopfeinheit 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen bestimmte Ausführungsbeispile zur Ausführung der vorliegenden Eerfindung dargestellt sind, ist die vorliegende Erfindung näher erläutert. Bezüglich der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten, bestimmten Ausführungsbeispiele sind diese dabei für einen Fachmann aus dem Gebiet, zum dem diese Erfindung gehört, dazu genug ausführlich erläutert, damit der Fachmann die vorliegende Erfindung ausführen kann. Obwohl neben den bestimmten Ausführungsbeispielen auch andere Ausführungsbeispiele, die voneinander unterschiedlich sind, hierin beschrieben sind, müssen diese nicht notwendigerweise einander ausschließend sein. Außerdem sollte die nachfolgend ausführliche Beschreibung nicht als die vorliegende Erfindung einschränkend verstanden werden.
Dabei sollte die ausführliche Beschreibung der in den beiligenden Zeichnungen dargestellten, bestimmten Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den diese begleitenden Zeichnungen gelesen werden, wobei diese Zeichnungen dabei als Teil der Beschreibung der gesamten Erfindung gelten. Und wird die Erwähnung der Richtungen oder Richtcharakteristiken nur für die Bequemlichkeit der Beschreibung verwendet und sollte daher nicht absichtlich als einen Rechtsumfang dieser Erfindung einschränkend verstanden werden.
Ferner sollten konkret die Begriffe, „unten, oben, horizontal, vertikal, oberseitig, unterseitig, aufwärts, abwärts, im Oberteil, im Unterteil oder dergleichen“ bzw. die davon abgeleiteten Wörter (z.B. „in Richtung Horizont, nach unten, nach oben oder dergelichen“) unter Hinweis auf alle erläuterte Beschreibungen bezüglich der Zeichnungen interpretiert werden. Insbesondere werden diese relativen Begriffe nur für die Bequemlichkeit der Beschreibung verwendet, weshalb es hierdurch nicht verlangt werden sollte, dass eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in betimmter Richtung aufgebaut oder bewegt werden muss.
Außerdem können die Begriffe, die die gegenseitigen Verbindungsbeziehungen zwischen den Bestandteilen darstelle, wie z.B. „angebracht, befestigt, verbunden, angeschlossen, miteinander verbunden oder dergleichen“ einen Zustand bedeuten, bei dem die einzelnen Bestandteile direkt oder indirekt aneinander befestigt, miteinander verbunden oder aneinander fixiert sind, wobei sie auch gleichzeitig als andere Zustände, z.B. bei denen die einzelnen Bestandteile beweglich bzw. unbeweglich aneinander befestigt oder fixiert bzw. miteinander verbunden sind, umfassend zu verstehen sein.
1a und 1b zeigen jeweils einen Roboter 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes gemäß einem jeweiligen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Darstellung, wobei 2 eine Kopfeinheit 200 und eine Kopfzuführungseinheit 400 gemäß einer Ausgestaltung des Roboters 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes gemäß der vorliegenden Erfindung in einer perspektivischen Darstellung zeigt. Wie aus 1a und 1b ersichtlich, weist der Roboter 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes gemäß dem jeweiligen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hierbei eine Kopfeinheit 200, eine Transformatoreinheit 300, eine Kopfzuführungseinheit 400 und eine Körpereinheit 500 auf.
Nun weist die Körpereinheit 500 einen Drehfuß 510 und einen Koppelarm 520 auf. Dabei führt der Drehfuß 510 um eine Drehachse 501a eine Drehbewegung F-F' auf einer Horizontalebene durch. Ein Ende des Koppelarms 520 ist mit dem Drehfuß 510 verbunden, während ein anderes Ende des Koppelarms 520 mit der Kopfzuführungseinheit 400 verbunden ist.
Dabei können der Koppelarm 520 und die Kopfzuführungseinheit 400, bzw. der Kopperarm 520 und der Drehfuß 520 jeweil mittels eines Elements, das um eine Achse schwenkbar ist, wie z.B. eines Zapfenbands oder einer Welle miteinander verbunden sein, wobei dies jedoch nicht auf das genannte Beispiel beschrängkt ist.
Noch konkreter gesagt, ist das eine Ende des Koppelarms 520 mit dem Drehfuß 510 gegenüber diesem schwenkbar verbunden. Um eine Verbindungsachse 501b eines Bereichs, bei dem der Koppelarm 520 und der Drehfuß 510 miteinander verbunden sind, führt der Koppelarm 520 dabei eine Drehbewegung E-E' durch.
Hingegen ist das andere Ende des Koppelarms 520 mit der Kopfzuführungseinheit 400 gegenüber dieser schwenkbar verbunden. Dabei dient der Koppelarm 520 als Längselement zum Verstellen der Höhe der Kopfzuführungseinheit 400 relativ zur Horizontalebene.
Also führt die Kopfzuführungseinheit 400 um eine Verbindungsachse 401a eines Bereichs, bei dem der Koppelarm 520 und die Kopfzuführungseinheit 400 miteinander verbunden sind, eine Drehbewegung D-D' durch.
Ferner führt die Kopfzuführungseinheit 400 um eine Längsachse eine Drehbewegung C-C' durch. Mit der Drehung der Kopfzuführungseinheit 400 können auch die Transformatoreinheit 300 und die Kopfeinheit 100, die Beiden mit der Kopfzuführungseinheit 400 verbunden sind, dabei in Zusammenhang mit dieser gedreht werden.
Dazu kann ein Drehelement (nicht dargestellt) zum Zielen auf die Drehung der Kopfzuführungseinheit 400 vorgesehen sein, wobei das Drehelement als verschiedene bekannte Dreheinrichtungen ausgeführt werden kann.
Ferner ist die Kopfeinheit 200 an der Kopfzuführungseinheit 400 angekoppelt. D.h. ist die Kopfeinheit 200 an einem in der Kopfzuführungseinheit 400 vorgesehenen Kopfbefestigungsteil 440 angekoppelt. Dabei führt die Kopfeinheit 200 um eine Verbindungsachse 401b eines Bereichs, bei dem die Kopfeinheit 200 und das Kopfbefestigungsteil 440 aneinander angekoppelt sind, eine Drehbewegung B-B' durch.
Wie in 1a dargestellt, wird die Drehbewegung B-B' der Kopfeinheit 200 durch die Bewegung der Transformatoreinheit 300 eingestellt. D.h. ist die Kopfeinheit 200 mit der Transformatoreinheit 300 verbunden, wobei die Kopfeinheit 200 und die Transformatoreinheit 300, die beiden um die Verbindungsachse 401b aneinander gegenüberliegen, gegenläufig - z.B. wenn sich eine Ausgestaltung der Transformatoreinheit 300 senkt, dann wird die Kopfeinheit 200 erhöht, während, wenn die eine Ausgestaltung der Transformatoreinheit 300 erhöht wird, dann die Kopfeinheit 200 gesenkt wird - eine vertikale Drehbewegung B-B' durchführen.
Hingegen kann die Drehbewegung B-B' der Kopfeinheit 200 dadurch erfolgen, dass die Kopfeinheit 200 mit der Transformatoreinheit 300 drehbar verbunden ist, wie in 1b dargestellt. D.h. kann die Kopfeinheit 200 an der Stirnseite der Transformatoreinheit 300 um eine Achse drehbar angeschlossen sein.
Dabei führt die Kopfeinheit 200 um ihre Längsachse 201a eine Drehbewegung A-A' von 360° durch. Nun kann eine 360°-Mehrdrehung (360°, 720°, ...) der Kopfeinheit 200 mittels der Radanordnung durchgeführt werden. Hierbei kann ein Abstandhalter derart an der Kopfeinheit 200 vorgesehen sein, dass die Leitungsdrähte, die von der Kopfeinheit 200 umfasst sind, durch die Drehung der Kopfeinheit 200 nicht beeinflusst werden.
Wie oben beschrieben, kann der Roboter 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes gemäß der vorliegenden Erfindung eine mehrachsige Drehbewegung durchführen. Obwohl es oben so beschrieben wurde, dass eine sechsachsige Drehbewegung möglich ist, wird auch eine achtachsige Drehbewegung dann ermöglicht, wenn ein kippbarer Werkzeugtisch-Roboter, an dem ein Drehfuß angekoppelt ist, vorgesehen ist.
D.h. kann der Roboter 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes gemäß der vorliegenden Erfindung z.B. folgende Drehungen durchführen:

Eine erste Achsendrehung : Drehung A-A' um eine Längsachse 201a der Kopfeinheit 200;
Eine zweite Achsendrehung : Drehung B-B' der Kopfeinheit 200, die durch die Transformatoreinheit 300 eingestellt wird;
Eine dritte Achsendrehung : Drehung C-C' um eine Längsachse der Kopfzuführungseinheit 400;
Eine vierte Achsendrehung : Drehung D-D' der Kopfzuführungseinheit 400 um eine Verbindungsachse 401a, über die der Koppelarm 520 mit der Kopfzuführungseinheit 400 verbunden ist;
Eine fünfte Achsendrehung : Drehung E-E' des Koppelarms 520 um eine Verbindungsachse 501b, über die der Drehfuß 510 mit der Koppelarm 520 verbunden ist;
Eine sechste Achsendrehung : Drehung F-F' des Drehfuß 510 um eine Drehachse 501a senkrecht zur Horizontalebene;
Eine siebte und eine achte Achsendrehung : Drehung des Werkzeugtischs (nicht dargestellt), der mit dem Drehfuß 510 verbunden ist und ein zweiachsige Drehung durchführen kann.

So kann die Bewegung des Kopfeinheit 200, die die verformbaren Kunststoffmaterialien abgibt, fein eingestellt werden, so dass ein kubisches 3D-Objekt mit einer komplizierteren und präziseren Gestalt hergestellt werden kann.
Beim Roboter 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes, der die Kopfeinheit 200 und die Kopfzuführungseinheit 400 gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist, wird ein Bewegungsweg eines Wergs 50 durch einen inneren Durchgang gebildet, der durch das Verbinden der Kopfeinheit 200, der Transformatoreinheit 300 und der Kopfzuführungseinheit 400 miteinander ausgebildet wird.
D.h. hat der Roboter 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes, der die Kopfeinheit 200 und die Kopfzuführungseinheit 400 gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist, eine Einbaustruktur, innerhalb der der Bewegungsweg des Wergs 50 vorgesehen ist, der durch das Verbinden der Kopfzuführungseinheit 400, der Transformatoreinheit 300 und der Kopfeinheit 200 miteinander ausgebildet wird.
Hierbei stellt das Werg 50 dasjenige dar, welches aus Polymermaterial oder Verbundmaterial besteht und kontinuierlich verläuft, wie z.B. Garn, Tau, Bündel, Band, Streifen oder dergleichen. Als Polymermaterial können dabei die Thermoplastie, wie PLA, PE, PP, PA, ABS PC, PET, PEI, PEEK, etc. oder ein Epoxyd, ein ungesättigter Polyester, die Duroplaste, wie z.B. PI, PUR, etc. verwendet werden. Ferner können die Verstärkungsfasern GF (Glasfaser), KF (Kohlefaser), NF (Naturfaser), AF (Aramidfaser) oder dergleichen sein. Außerdem kann der Roboter zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes für ein Textilgarn oder einen Faserstrang verwendet werden.
Ferner wird das Endverbundmaterial durch das Einmischen einer Faser in das Polymermaterial gebildet, wobei die Faser eine Glasfaser, Kohlefaser, Borfaser, Tonerdefaser, Siliziumkarbidfaser, Aramidfaser, jeweilige Barthaare oder die Kombinationen davon sein, wobei dies jedoch nicht darauf beschränkt ist.
Zunächst kann ein Garn, ein Tau, ein Strang, ein Band oder ein Streifen in die Herstellungsvorrichtung 100 injiziert werden. Daher werden das Garn, das Tau, der Strang, das Band und der Streifen über einen Ofen - umfassend einen Kollektor, eine Heizung, einen Kompaktor, etc. - samt zur Gänze oder teilweise zu einem Werg zusammengefügt. Schließlich dienen die Kopfzuführungseinheit 400, die Transformatoreinheit 300 und die Kopfeinheit 100 zur Verdichtung und Zusammenfügung des Wergs 50.
Als Werkstoff für das schließlich hergestellte, kubische Objekt gemäß der vorliegenden Erfindung wurden das Garn, der Strang, das Tau, das Band und der Streifen, etc. vorstehend durch Beispiele erläutert, wobei jedoch zum deutlichen Verständnis der vorliegenden Erfindung nur das Werg repräsentativ für die anderen Werkstoffe in der folgenden Beschreibung geschildert wird.
Wieder in Bezug auf 3a und 3b, wird es auf den Bewegungsweg des Wergs 50 eingegangen, wobei dieses Werg 50 über eine Eintrittsöffnung 430, die am Ende einer Eintrittsleitung 410 der Kopfzuführungseinheit 400 vorgesehen ist, eingeleitet wird. Dabei wird die Eintrittsöffnung 430 von einer außen vorgesehenen Werg-Versorgung (nicht dargestellt) mit dem Werg beaufschlagt. Natürlich kann es erlaubt sein, dass die Werg-Versorgung (nicht dargestellt) innerhalb des Roboters 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes, der die Kopfeinheit 200 und die Kopfzuführungseinheit 400 gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist, vorgesehen ist.
Wie nachfolgend beschrieben, kann die Eintrittsöffnung 430 zudem mit einer außen vorgesehenen Heizung (nicht dargestellt) verbunden sein und so von dieser mit einer temperierten Luft beaufschlagt werden. Dabei kann die temperierte, über die Eintrittsöffnung bereitgestellte Luft das Werg 50 an der Verfestigung, Aushärtung oder Degradierung hindern und somit zur Verhinderung der Verfestigung, Aushärtung oder Degradierung des Wergs 50 dienen, das durch das Innere des die Kopfeinheit 200 und die Kopfzuführungseinheit 400 gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisenden Roboters 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes durchgeht.
Dann passiert das Werg 50, das durch die Eintrittsöffnung 430 durchging, die Eintrittsleitung 410 der Kopfzuführungseinheit 400 und danach tritt in die Transformatoreinheit 300 ein.
Da die Kopfzuführungseinheit 400 innerhalb der Eintrittsleitung 410 eine Heizung 420 aufweist, bewegt sich das Werg 50 dabei in einem Zustand, bei dem es während des Passierens der Leitung 410 in Längsrichtung nicht verfestigt, ausgehärtet oder degradiert wird, weiter bis zur Transformatoreinheit 300.
Wie nachfolgend näher beschrieben, ist die Transformatoreinheit 300 ferner mit mehreren Rollen versehen, wobei diese mehreren Rollen die Bewegung des Wergs 50 führt. Nachdem das Werg 50 die Kopfzuführungseinheit 400 passierte und dann in die Transformatoreinheit 300 eintrat, kommt es mit den jeweiligen Rollen in Kontakt und so verändert seine Laufrichtung. Also wird ein Laufweg des Wergs 50 durch die Struktur und Anordnung der mehreren Rollen definiert.
Beim Roboter 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes gemäß der ersten Ausführungsbeispiel, das in 3a dargestellt ist, stellt die Transformatoreinheit 300, die die Kopfeinheit 200 dreht, die Bewegung oder Drehung der Kopfeinheit 200 gemäß der vorliegenden Erfindung ein, so dass sich die Anordnung der mehreren Rollen (in 3a sind fünf Rollen gezeigt, wobei dies jedoch nicht darauf beschränkt ist) verändert. So wird die Laufrichtung des Wergs 50 verändert und so auch die Spannung des Wergs 50 beeinflusst.
Dabei ist mindestens eine von den mehreren Rollen derart ausgelegt, dass sie die Spannung des Wergs 50, die sich während der Bewegung des Wergs verändert, konstant beibehalten kann. Konkret dient mindestens eine von den mehreren Rollen als die Rolle zur Beibehaltung der Spannung des Wergs 50. Nun beteiligen sich die resten Rollen außer der mindestens einen Rolle zur Beibehaltung der Spannung an der Laufführung des Wergs 50 und gleichzeitig an der Drehung der Kopfeinheit 200.
Beim Roboter 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes gemäß der zweiten Ausführungsbeispiel, das in 3b dargestellt ist, wird die Anordung der mehreren Rollen (in 3b sind vier Rollen dargestellt, wobei dies jedoch nicht darauf beschränkt ist) hingegen nicht verändert, wenn die die Kopfeinheit 200 drehende Transformatoreinheit 300 die Kopfeinheit 200 bewegt oder dreht. Da mindenstens eine von den mehreren Rollen dabei die Rolle zur Spannungsverstellung ist, kann die Spannung des Wergs 50 konstant beibehalten werden.
Dann bewegt sich das Werg 50, das die Transformatoreinheit 300 passierte, weiter in Richtung auf die Kopfeinheit 200. An einer Stirnseite der Transformatoreinheit 300 ist eine Koppelung 302 dabei vorgesehen, wobei diese Koppelung 302 mit einer sich am Ende der Kopfeinheit 200 befindenden Koppelung 252 verbunden ist. Dabei können die Koppelung 252 der Kopfeinheit 200 und die Koppelung 302 der Transformatoreinheit 300 direkt miteinander verbunden sein, aber auch über ein geeignetes Verbindungselement unmittelbar miteinander verbunden sein.
Nachdem das Werg 50 in die Kopfeinheit 200 eintrat, passiert es dann die Kopfleitung 212 der Kopfeinheit 200 und wird so nach außen abgegeben. Dabei ist die Kopfleitung 212, das ein zylinderisches Längselement darstellt, durch eine Kopfheizung 214 umgegeben ist. Daher behält die Kopfheizung 214 bei passender Temperatur bei, was es bewirkt, dass das durch das Innere der Kopfleitung 212 durchgehende Werg 50 nicht verfestigt, ausgehärtet oder degradiert wird.
Wie vorstehend beschrieben, ist der Roboter 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes, der die Kopfeinheit 200 gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist, mit mehreren Heizungen verseehen, um die Verfestigung, Aushärtung und Degradierung des Wergs 50 zu verhindern. Nur beim Abgeben des Wergs 50 ist es nötig, die Temperatur des Wergs 50 passend einzustellen. Dies ist nötig, zum einen, um zu verhindern, dass das Werg 50 an einem Substrat, auf das es austritt, anklebt, oder verfestigt wird, zum andern, um eine Austrittsposition oder Austrittsrate einzustellen. Zum reibungslosen Austreten des Wergs 50, ist die Kopfeinheit 200 mit einer temperierten Gebläseluftleitung 246 zum Temperieren des nach außen abzugebenden Wergs 50 versehen. Durch diese Gebläseluftleitung 246 kann das Werg 50 direkt oder indirekt auf eine gewünschte Temperatur eingestellt werden, so dass das Werg 50 ohne Verklebung aus der Kopfeinheit 200 abgegeben werden kann.
Dabei ist der Roboter 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes, der die Kopfeinheit 200 gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist, nicht auf eine bestimmte Temperatur oder einen bestimmten Temperaturbereich beschränkt, die oder der durch die Heizung oder Gebläseluftleitung eingestellt wird.
Dabei kann man ruhig sagen, dass die Temperatur des temperierten Wergs 50 als Temperatur oder Temperaturbereich verstanden werden kann, die oder der einen Austritt des Wergs 50 ohne Verklebung und/oder eine erforderte Austrittsrate ermöglichen kann.
4 zeigt eine Schnittdarstellung einer Kopfeinheit 200 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in 4 dargestellt, weist die Kopfeinheit 200 einen Kopfkörper 210 mit einer Kopfleitung 212 und Kopfheizung 214, eine Radanordnung 220, einen Abstandhalter 222, ein drehbares Gehäuse 230, eine Zylinderanordnung 240, eine Austrittsöffnung 250 und eine Koppelung 252 auf. Hierbei weist die Zylinderanordnung 240 ferner eine Zylinderrolle 242, einen Zylinderrollenhalter 244 und eine Gebläseluftleitung 246 auf.
Dabei stellt die vorstehende Ausgestaltung diejenige dar, welche zu den vorteilhaften Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung gehört, wobei, wenn die Funktionen der Kopfeinheit 200 gemäß der vorliegenden Erfindung beibehalten werden können, es erlaubt sein kann, dass andere Ausgestaltung hinzugefügt wird, oder dass ein Teil von der vorstehenden Ausgetaltung entfällt.
Dabei kann der Kopfkörper 210 eine zylindrische Längsleitung 212 darstellen und zur Führung der Bewegung des Wergs 200, das die Transformatoreinheit 300 passierte und dann in die Kopfeinheit 200 eintrat, dienen.
Außerdem umgibt die Kopfheizung 214 ein Teil oder die Gesamtheit der Kopfleitung 212, und dient zur Einstellung der Temperatur der Kopfleitung 212 und darüber hinaus der Temperatur des durch die Kopfleitung 212 aktuell durchgehenden Wergs 50. D.h. wird das Werg 50, das derzeitig durch die Kopfleitung 212 durchgeht, nicht verfestigt, ausgehärtet oder degradiert, und so nach außen reibungslos abgegeben, weil es durch das Innere der durch die Kopfheizung 214 temperierten Kopfleitung durchgehen kann.
Die Radanordnung 220 ist in einer definierten Position des Kopfkörpers 210 vorgesehen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Radanordnung in der Nähe von einem Ende, das sich in einer Gegenseite einer Austrittsöffnung 250 der Kopfeinheit 200 befindet, vorgesehen ist, wie in 4 dargestellt.
Nun ermöglicht die Radanordnung 220 eine Mehrdrehung (360°, 720°, ...) des Kopfkörpers 210. D.h. besteht die Radanordnung 220 aus einem Rad, einem Flansch und einer Dichtung, etc. und dreht den Kopfkörper 210.
Dabei könnten die Leitungsdrähte, die innerhalb der Kopfeinheit 200 angeordnet sind, durch die Drehung des Kopfkörpers 210 beeinflusst werden. Um dies zu verhindern, ist die Kopfeinheit 200 mit einem drehbaren Gehäuse 230 und einem Abstandhalter 222 versehen.
D.h. ist das drehbare Gehäuse 230 in seiner Innenseite mit mindestens einem Abstandhalter 222 versehen, wobei sich die Leitungsdrähte in einem durch den mindestens einen Abstandhalter 222 beabstandeten Raum befinden, so dass nur der Kopfkörper 210 selbst ohne Einfluss auf die Leitungsdrähte (d.h. Verdrehung, Unterbrechung, etc.) gedreht werden kann.
Mittels der Radanordnung 220 kann die Kopfeinheit 200 eine Drehbewegung A-A' um eine Achse 201a entlang der Längsrichtung durchführen. 5 bis 7 zeigen jeweils eine Drehbwegung der Kopfeinheit 200 mittels der Radanordnung 220. Dabei zeigen 5 bis 7 jeweils aufgrund des Roboters 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes gemäß dem der 1a entsprechenden, ersten Ausführungsbeispiel die Drehbewegung, wobei auch die Drehbewegung der Kopfeinheit 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel auf die gleiche Weise erfolgen kann. Dadurch wird es bezüglich der Drehbewegung A-A' um die Achse 201a der Kopfeinheit 200 auf die entsprechende Darstellung und Erläuterung des zweiten Ausführungsbeispiels verzichtet.
In Bezug auf 5 bis 7, kann die Kopfeinheit 200 ohne Hilfe von der Transformatoreinheit 300 oder Kopfzuführungseinheit 400, d.h. selbstständig die Mehrdrehung (360°, 720°, ...) durchführen. Natürlich werden die Leitungsdrähte mittels des drehbaren Gehäuses 230 und Abstandhalters 222 nicht durch die Drehung beeinflusst.
Ferner führt die Drehung der Kopfeinheit 200 nicht die des Wergs 50 herbei. D.h. stellt die Radanordnung 220 die Drehung der Kopfeinheit 200 ein, wobei jedoch das durch das Innere der Kopfeinheit 200 durchgehende Werg 50 nicht gedreht nach außen austreten kann.
Diese Drehung der Kopfeinheit 200 kann zur noch präziseren Erzeugung der kubischen Objekte mit verschiedenen Gestalten und Strukturen dienen.
Nun ist die Zylinderanordnung 240 an einem Teil des Kopfkörpers 210 fixiert. Dabei ist es vorteilhaft, wenn sich die Zylinderanordnung 240 in der Nähe von einer Austrittsöffnung 250, über die das Werg 50 austritt, befindet.
Hierbei versetzt die Zylinderanordnung 240 mittels der Hin- und Herbewegung eines inneren Kolbens den Zylinderrollenhalter 244 in eine gerade Hin- und Herbewegung. So führt der Zylinderrollenhalter 244 an der Längsrichtung der Kopfeinheit 200 entlang die gerade Hin- und Herbewegung L-L durch.
Demgegenüber ist eine Zylinderrolle 242 an einem Ende des Zylinderrollenhalters 244 vorgesehen. Dabei weist die Zylinderrolle 242 eine Funktion zur präzisen Führung des austretenden Wergs 50 auf.
Führt der Zylinderrollenhalter 244 dabei die gerade Hin- und Herbewegung L-L durch, dann führt auch die Zylinderrolle 242, die am einen Ende des Zylinderrollenhalters 244 vorgesehen ist, eine gerade Hin- und Herbewegung L'-L' durch.
Wenn die Zylinderrolle 242 nicht vorgesehen ist, dann wird das Werg 50 durch die Schwerkraft gerade gesenkt oder klebt an der Austrittsöffnung 250 an, wodurch das Werg 50 in die gewünschte Position nur schwer abgegeben werden könnte. Wird der Bewegungsweg zum abschließenden Austreten des Wergs 50 durch die Zylinderrolle 242 geführt, dann wird die präzise Abgabe des Wergs in die gewünschte Position jedoch ermöglicht, so dass mittels des Werkstoffs aus den verformbaren Kunststoffmaterialien ein kubisches 3D-Objekt mit komplizierterer Gestalt hergestellt werden kann.
Demgegenüber ist die Zylinderanordnung 240 mit einer Gebläseluftleitung 246 versehen. Wie oben erwähnt, weist die Gelbäseluftleitung 246 eine Funktion zur direkten oder indirekten Senkung der Temperatur des austretenden Wergs 50 auf.
Ferer kann die Gebläseluftleitung 246 die Bestandteile der Zylinderanordnung 240, d.h. den inneren Kolben (nicht dargestellt), den Zylinderrollenhalter 244 und die Zylinderrolle 242 temperieren. Insbesondere stellt die Gebläseluftleitung 246 die Temperatur der Zylinderrolle 242, die mit einem Ende der Gebläseluftleitung in Kontakt kommt, sowie die Temperatur des Wergs 50, das durch die Zylinderrolle 242 geführt wird, ein. Noch genauer gesagt, wenn sich die Zylinderrolle 242 anhand der Bewegung des inneren Kolbens der Zylinderanordnung 240 vorwärts - in die Laufrichtung des Wergs 50 - bewegt, dann kommt das Werg 50, das die Leitung 212 der Kopfeinheit 200 passierte und dann aus der Austrittsöffnung 250 austrat, mit der Zylinderrolle 242 in Kontakt, so dass seine endgültige Austrittsrichtung geführt werden kann.
Dabei wird die Temperatur des Wergs 50, das mit der durch die Gebläseluftleitung 246 temperierte Zylinderrolle 242 in Kontakt kommt, auf die zum reibungslosen Austreten geeignete Temperatur eingestellt. Mit anderen Worten, tritt das Werg 50 aus der Austrittsöffnung 250 aus, aber fällt nicht nieder, sondern kann sein Laufweg durch die Zylinderrolle 242 geführt werden, weshalb das Werg 50 in die gewünschte Position abgegeben werden kann, wobei daneben auch das durch die Gebläseluftleitung 246 temperierte Werg 50 ohne Anklebung an der Asutrittsöffnung 250 oder Zylinderrolle 242 reibungslos nach außen abgegeben werden kann.
Nachfolgend wird es auf die Transformatoreinheit 300, die die Drehung der Kopfeinheit 200 steuert, einfach eingegangen.
Nun stellt 8a gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Ausgestaltung einer Transformatoreinheit 300 dar, die auf die Drehung der Kopfeinheit 200 zielt, wobei die Transformatoreinheit 300 von der Kopfzuführungseinheit 400 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst oder damit verbunden wird. Wie in 8a gezeigt, weist die Transformatoreinheit 300 mehrere Rollen auf. In 8a geht es im Wesentlichen davon aus, dass sie gesamt fünf Rollen aufweist, wobei jedoch in den anderen Ausführungsbeispielen eine wenigere Anzahl der Rollen vorgesehen sein kann, während in den weiteren Ausführungsbeispielen noch mehrere Anzahl der Rollen vorgesehen sein kann.
Dabei sind mindestens zwei von der ersten bis fünften Rolle 311 bis 315 über einen Draht (nicht dargestellt) miteinander verbunden, so dass die Abstände zwischen der ersten bis fünften Rolle 311 bis 315 konstant beibehalten werden. so kann der Bewegungsweg des Wergs 50, der in der ersten bis fünften Rolle 311 bis 315 ausgebildet ist, auf einer konstanten Länge beibehalten werden.
Also definieren die erste bis die fünfte Rolle 311 bis 315 den Bewegungsweg des Wergs 50, wobei die Abstände zwischen der ersten bis fünften Rolle 311 bis 315 konstant beibehalten werden, so dass eine konstruktive Stabilität der Transformatoreinheit 300 erreicht wird und die gesamte Länge des durch die Transformatoreinheit 300 durchgehenden Wergs 50 konstant wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Draht (nicht dargestellt) an einem Drahtanhang, der jeweils in der zweiten bis fünften Rolle 312 bis 315 vorgesehen ist, befestigt, so dass die Länge der jeweiligen Rolle konstant wird.
Demgegenüber können eine erste bis sechte Kette (nicht dargestellt), die in der Transformatoreinheit 300 vorgesehen sind, in Zusammenhang mit der Positionsveränderung der ersten bis fünften Rolle 311 bis 315 ihre Gestalt verändern.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind eine relative Position der zweiten Rolle 312 zu der ersten Rolle 311 und eine relative Position der ersten Rolle 311 zu der zweiten Rolle 312 konstant. D.h. verändert sich die Anordnung (Abstand und Winkel) der ersten 311 und der zweiten Rolle 312 zueinander nicht.
Ferner sind eine relative Position der fünften Rolle 315 zu der dritten Rolle 313 und eine relative Position der dritten Rolle 313 zu der fünften Rolle 315 konstant. D.h. verändert sich die Anordnung (Abstand und Winkel) der dritten 313 und der fünften Rolle 315 zueinander nicht.
Dabei ist auch bei der vierte Rolle 314, die zwischen der dritten 313 und der fünften Rolle 315 angeordnet ist, eine relative Position der vierten Rolle zur dritten 313 und fünften Rolle 315 konstant, wobei jedoch, wenn die vierte Rolle 314 als Rolle zur Spannungsverstellung dient, dann die realtive Position innerhalb eines bestimmten Bereichs variiert werden kann.
So ist es so erklärt, dass sich die erste 311 und die zweite Rolle 312 als eine Einheit bewegen und auch die dritte bis fünfte Rolle 313 bis 315 als eine Einheit bewegen. Hierbei sind die zweite 312 und die dritte Rolle 313 über ein Verbindungselement 350 miteinander verbunden.
Wird ein Teil der Transformatoreinheit 300 (das einen Bereich darstellt, in dem die dritte bis fünfte Rolle eingeschlossen sind) um die fünfte Rolle 315 gedreht, dann werden auch die dritten 313 und die vierte Rolle 314 einen konstanten Abstand und Winkel beibehaltend gedreht.
So wird die Position der zweiten Rolle 312, die über das Verbindungselement 350 mit der dritten Rolle 313 verbunden ist, verändert.
Dabei führt die Positionsveränderung der zweiten Rolle 312 auch die Positionsveränderung der ersten, mit konstantem Abstand und Winkel angeordneten Rolle 311 herbei.
Dabei führen die Positionsveränderungen der ersten 311 und der zweiten Rolle 312, die anhand der Drehung der fünften Rolle 315 erfolgen, zur Bewegung der Kopfeinheit 200, da die Koppelung 252 der Kopfeinheit 200 mit der Koppelung 302 der Transformatoreinheit 300 verbunden ist, wobei die Koppelung 302 der Transformatoreinheit 300 in der Nähe von der ersten Rolle 311 fixiert ist. D.h. sind der Abstand und der Anordnungswinkel zwischen der Koppelung 302 der Transformatoreinheit 300 und der ersten Rolle 311 konstant.
Da die Kopfeinheit 200 am Kopfbefestigungsteil 440 der Kopfzuführungseinheit 400 angeschlossen ist, führen die Kopfeinheit 200 und das eine Teil (Bereich, der die erste und die zweite Rolle aufweist) der Transformatoreinheit 300 eine relative Bewegung um die Verbindungsachse 401b zwischen der Kopfeinheit 200 und dem Kopfbefestigungsteil 440 durch.
Wird es mittels eines Hebelprinzips erläutert, dann wirkt die Verbindungsachse 401b zwischen der Kopfeinheit 200 und dem Kopfbefestigungsteil 440 als Abstützpunkt, der Bereich, in dem sich die erste Rolle 311 der Transformatoreinheit 300 befindet, als Kraftpunkt, und die Kopfeinheit 200 als Wirkpunkt.
Wird der Bereich der Transformatoreinheit 300, in dem sich die erste Rolle 311 befindet, steigend bewegt (gedreht), dann wird die Kopfeinheit 200 sinkend bewegt (gedreht), während, wenn der Bereich der Transformatoreinheit 300, in dem sich die erste Rolle 311 befindet, sinkend bewegt (gedreht), dann wird die Kopfeinheit 200 steigend bewegt (gedreht).
D.h. bildet der Kopfbefestigungsteil 440 einen Aufnahmeraum, der die Transformatoreinheit 300 aufnimmt, wobei die Transformatoreinheit 300 innerhalb der durch den Kopfbefestigungsteil 440 definierten Länge die Bewegung oder Drehung der Kopfeinheit steuert.
Dabei ist die Länge des Kopfbefestigungsteils 440 konstant, wobei sich die die Bewegung der Kopfeinheit 100 steuernde Transformatoreinheit 300 innerhalb des Kopfbefestigungsteils 440 befindet. Dadurch ist die Transformatoreinheit 300 in einer begrenzten Länge (d.h. Länge des Kopfbefestigungsteils 440) vorgesehen, so dass sie die Bewegung der Kopfeinheit 200 erreichen kann, was dazu führen kann, dass der Roboter 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes noch kompakter aufgebaut werden kann.
Nachfolgend wird es auf eine detaillierte Ausgestaltung der Transformatoreinheit 300 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Die in 8b dargestellte Transformatoreinheit 300 weist ebenfalls mehrere Rollen auf, wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Beim zweiten Ausführungsbeispiel geht es im Wesentlichen davon aus, dass die Transformatoreinheit gesamt vier Rollen aufweist, wobei jedoch in den anderen Ausführungsbeispielen eine wenigere Anzahl der Rollen vorgesehen sein kann, während in den weiteren Ausführungsbeispielen noch mehrere Anzahl der Rollen vorgesehen sein kann.
Dabei sind mindestens zwei von der ersten bis vierten Rolle (381 bis 384) hinsichtlich ihrer Position fixiert. Somit kann ein Bewegungsweg eines Wergs 50, der in der ersten bis vierten Rolle 381 bis 384 ausgebildet ist, seine konstante Länge beibehalten.
Also definieren die erste bis vierte Rolle 381 bis 384 den Bewegungsweg des Wergs 50, wobei die Abstände zwischen der ersten bis vierten Rolle 381 bis 384 konstant beibehalten werden, so dass eine konstruktive Stabilität der Transformatoreinheit 300 erreicht wird und die gesamte Länge des durch die Transformatoreinheit 300 durchgehenden Wergs 50 konstant wird.
Insbesondere kann die Position der jeweiligen Rolle ebenfalls durch einen Draht (nicht dargestellt), der an einem Drahtanhang an einer Seite der ersten bis vierten Rolle 381 bis 384 befestigt ist, fixiert werden, wie beim vorstehend erläuterten, ersten Ausführungsbeispiel, wobei die Abstände oder Längen zwischen den jeweiligen Rollen konstant beibehalten werden können.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die relativen Positionen (Abstände oder relative Winkel) der jeweiligen Rollen 381 bis 384 zueinander konstant.
Hierbei kann sich die erste Rolle 381 angrenzend an einem Befestigungsbereich, in dem die Kopfeinheit 200 und der Kopfbefestigungsteil 440 der Kopfzuführungseinheit 400 miteinander verbunden sind, befinden. Dabei kann die Kopfeinheit 200 an dem Befestigungsbereich angebracht und so um die Drehachse 401b (Vgl. 1b) in Richtung auf B-B' gedreht werden.
Hierbei dient mindestens eine von der ersten bis vierten Rolle 381 bis 384 als die Rolle zur Spannungsverstellung, die eine Funktion zur adaptiven Verstellung der Spannung des durch die Transformatoreinheit 300 durchgehenden Wergs 50 aufweist.
In 8b ist es so gezeigt, dass die dritte Rolle 383 die Funktion zur adaptiven Spannungsverstellung aufweist. Allerdings kann man ruhig sagen, dass eine andere Rolle eine solche Funktion durchführen kann, während eine separate Rolle zur Spannungsverstellung vorgesehen ist.
Wie vorstehend erläutert, definieren die jeweiligen Rollen 381 bis 384, die in der Transformatoreinheit 300 vorgesehen sind, eine Bewegungsweg des Wergs 50. In Bezug auf 3b, tritt das Werg 50 in die Transformatoreinheit 300, und dann wird durch die erste bis vierte Rolle 381 bis 384 geführt, so dass es sich weiter zur Kopfeinheit 200 bewegt.
D.h. kommt das Werg 50 mit einem Teil einer jeweiligen Umfangsfläche der ersten bis vierten Rollen 381 bis 384 in Kontakt und verändert gleichzeitig seine Laufrichtung, so dass es zur Kopfeinheit 200 bewegt wird.
Dabei könnte die Spannung des durch die erste bis vierte Rolle 381 bis 384 durchgehenden Wergs 50 verändert (erhöht oder reduziert) werden.
Um dies zu verhindern, kann die dritte Rolle 383, die die Rolle zur Spannungsverstellung darstellt, die eine Funktion zur Verstellung der Spannung des Wergs 50 aufweist, mit einem elastischen Element 388 versehen sein. Mittels dieses elastischen Eleements 388 kann die dritte Rolle 383 dadurch innerhalb eines definierten Abstands bewegt werden.
Wie in 8b gezeigt, ist ein Ende des elastischen Elements 388 mit einer Mitte der dritten Rolle 383 als Rolle zur adaptiven Spannungsverstellung verbunden, während ein anderes Ende des elastischen Elements 388 innerhalb der Transformatoreinheit 300 fixiert ist. In 8b ist das andere Ende des elastischen Elements 388 in der Mittel der vierten Rolle 384 fixiert, wobei jeodch es auch im anderen Bereich fixiert werden kann.
Dabei bewegt sich die Position der dritten Rolle 383 entsprechend der Spannungsveränderung des Wergs 50, die dadurch verursacht wird, dass das Werg 50 durch die Transformatoreinheit 300 durchgeht, innerhalb eines definierten Abstands, so dass die Spannung der Wergs 50 konstant beibehalten werden kann.
Wird der Bewegungsweg des Wergs 50 durch die erste bis vierte Rolle 381 bis 384, von denen die dritte Rolle 383 als Rolle zur adaptiven Spannungsverstellung dient, ausgebildet, dann kann die Spannung des Wergs 50 entsprechend der Spannungsveränderung des Wergs 50 konstant verstellt werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wurde es so oben genannt, dass das elastische Element 388 als Mittel dient, das die Positionsbewegung der dritten Rolle 383 als Rolle zur adaptiven Spannungsverstellung ermöglicht, wobei man jedoch ruhig sagen kann, dass ein anderes Mittel als das elastische Element vorgesehen sein kann.
Demgegenüber können die inneren Bestandteile der Transformatoreinheit 300 mittels eines Dekels (nicht dargestellt) von außen isoliert und geschützt werden.
9 bis 11 zeigen jeweils eine Drehung oder Bewegung der Kopfeinheit 200 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
9 zeigt einen Fall, dass sich die Ausgestaltung der Transformatoreinheit im gleichen Zustand befindet, wie in 8a. Dabei befindet sich die Kopfeinheit 200 in einer Richtung etwa senkrecht zur Horizontalebene, d.h. in einer Erstreckungslinie einer Längsrichtung der Kopfzuführungseinheit 400.
Hierbei ist der Fall, dass ein Bereich, in dem die dritte bis fünfte Rolle 313 bis 315 der Transformatoreinheit 300 vorgesehen sind, um die fünfte Rolle 314 nach unten gedreht wird, in 10 gezeigt, während der Fall, dass der Bereich nach oben gedreht wird, in 11 gezeigt ist. Wie in 8 gezeigt, können die dritte bis fünfte Rolle 313 bis 315 als eine Einheit bewegt werden, da sie von einem gleichen Element umfasst sind. Ferner können auch die erste 311 und die zweite Rolle 312 als eine Einheit bewegt werden, da sie auch von einem gleichen Element umfasst sind.
Darüber hinaus sind die zweite 312 und die dritte Rolle 313 über ein Verbindungselement 350 miteinander verbunden, weshalb, falls die fünfte Rolle 315 gedreht wird, alle Rollen miteinander gekoppelt bewegt werden können.
10 stellt einen Fall dar, dass ein Teilbereich der Transformatoreinheit 300, in dem die fünfte Rolle 315 eingeschlossen ist, (d.h. die dritte bis die fünfte Rolle eingeschlossen sind) um die fünfte Rolle 315 gedreht wird.
Dabei erhebt die Drehung des Teilbereichs (in dem die dritte bis die fünfte Rolle eingeschlossen sind) der Transformatoreinheit 300 um die fünfte Rolle 315 das Verbindungselement 350, das die dritte 313 und die zweite Rolle 312 miteinander verbindet, so dass ein anderer Bereich (in dem die erste und die zweite Rolle eingeschlossen sind) der Transformatoreinheit 300 bewegt wird. Wird der andere Bereich (in dem die erste und die zweite Rolle eingeschlossen sind) hingegen erhoben, dann wird die Bewegung oder Drehung der mit dem anderen Bereich verbundenen Kopfeinheit 200 verursacht. Konkret bewegt sich die Kopfeinheit 200, die sich in einer Gegenseite des anderen Bereichs um die Verbindungsachse 401b befindet, nach unten.
Hingegen stellt 11 einen Fall dar, dass ein Teilbereich der Transformatoreinheit 300, der die fünfte Rolle 315 aufweist, (d.h. in dem die dritte bis die fünfte Rolle eingeschlossen sind) in der entgegengesetzten Richtung von 10 gedreht wird.
Dabei zieht die Drehung des Teilbereichs (in dem die dritte bis die fünfte Rolle eingeschlossen sind) der Transformatoreinheit 300 um die fünfte Rolle 315 das Verbindungselement 350, das die dritte 313 und die zweite Rolle 312 miteinander verbindet, nach unten, so dass ein anderer Bereich (in dem die erste und die zweite Rolle eingeschlossen sind) der Transformatoreinheit 300 bewegt wird. Wird der andere Bereich (in dem die erste und die zweite Rolle eingeschlossen sind) hingegen gesenkt, dann wird die Bewegung oder Drehung der mit dem anderen Bereich verbundenen Kopfeinheit 200 verursacht. Konkret bewegt sich die Kopfeinheit 200, die sich in einer Gegenseite des anderen Bereichs um die Verbindungsachse 401b befindet, nach oben.
Auf diese Weise kann die Transformatoreinheit 300 mittels der mehreren Rollen 311 bis 315 ihre Gestalt in einem begrenzten Raum (in einem durch den Kopfbefestigungsteil 440 begrenzten Längenbereich) verformen, und somit die Kopfeinheit 200 drehen, was folglich dazu führen kann, dass der Roboter 100 zur Herstellung eines kubischen 3D-Objektes noch kompakter aufgebaut werden kann.
Schließlich wird die Drehung/Bewegung der Kopfeinheit 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in Bezug auf 12 und 13 erläutert.
12 stellt einen Fall dar, dass sich die Kopfeinheit 200 in einer Richtung etwa senkrecht zur Horizontalebene, d.h. in einer Erstreckungslinie einer Längsrichtung der Kopfzuführungseinheit 400 befindet. Anders als beim ersten Ausführungsbeispiel, hat die Drehung der Kopfeinheit 200 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel keine Wirkung auf die jeweiligen Rollen 381 bis 384, die in der Transformatoreinheit 300 vorgesehen sind. 13 stellt einen Fall dar, dass die Kopfeinheit 200 vertikal nach unten gedreht wird. Wie in 12 und 13, ist es beim zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Kopfeinheit 200 mittels des Kopfbefestigungsteils 400 drehbar fixiert ist, wobei die Verbindung der Kopfeinheit 200 und Transformatoreinheit 300 miteinander zur Ausbildung des Bewegungswegs des Wergs 50 vorgesehen ist.
Ferner kann die Transformatoreinheit 300 mittels der mehreren Rollen 381 bis 384 die Spannung des Wergs 50 konstant beibehalten, wobei die Kopfeinheit 300 am Kopfbefestigungsteil 440 angeschlossen ist und somit leicht gedreht werden kann.
Wie oben beschrieben, wurde die vorliegende Erfindung bezüglich eines bestimmten Ausführungsbeispiel, das vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufweist, erklärt, wobei ein Fachmann aus einem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, aus den erklärten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung verschiedene Substitutionen und Abwandlungen vorausberechnen kann. Insofern der Schutzumfang und Gedanke der vorliegenden Erfindung nicht verlassen werden, können verschiedene, konstruktive und funktionale Variationen erfolgen. So Sollten der Gedanke und Schutzumfang der vorliegenden Erfindung so umfangreich verstanden werden, wie in den in dieser Beschreibung beiliegenden Patentansprüchen beschrieben.
Industrielle Verwendbarkeit
Die vorliegende Erfidung kann verschiedenartig auf eine Vorrichtung angewandt werden, die eine Kopfeinheit zur Steuerung eines Austritts eines Werkstoffs aus Kunststoffmaterialien aufweist. Z.B. kann sie auf die Vorrichtung angewandt werden, die die Kopfeinheit zur Steuerung eines Austritts eines Werkstoffs aus verformbaren Kunststoffmaterialien aufweist, wobei die Kopfeinheit die Temperatur des Werkstoffs kontinuierlich steuern und gleichzeitig diesen Werkstoff nach außen reibungslos abgeben kann.
Wie oben beschrieben, wurde die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele erklärt, wobei es sich jedoch vielmehr verstehen kann, dass ein Fachmann aus einem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, die vorliegende Erfindung verschiedenartig abändern und verwandeln kann, ohne den in den folgenden Patentansprüchen beschriebenen Gedanke und Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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

KR 101198621 [0008]

Claims

Kopfeinheit zum Abgeben eines Werkstoffs aus verformbaren Kunststoffmaterialien, wobei die Kopfeinheit folgende Merkmale aufweist: eine Kopfleitung, die die Bewegung des Werkstoffs führt; eine Kopfheizung, die die Kopfleitung teilweise oder vollständig umgibt und die Temperatur des sich innerhalb der Kopfleitung bewegenden Werkstoffs einstellt; und eine Austrittsöffnung, die an einem Ende der Kopfleitung angeordnet ist und aus der der Werkstoff nach außen abgegeben wird.
Kopfeinheit nach Anspruch 1, wobei an einer Stirnseite der Kopfleitung eine Zylinderrolle ausgebildet ist, die zur Führung der Austrittsposition des Werkstoffs dient.
Kopfeinheit nach Anspruch 2, wobei sie ferner eine Gebläseluftleitung aufweist, die die Temperatur der Zylinderrolle einstellt, um den reibungslosen Austritt des Werkstoffs durchzuführen.
Kopfeinheit nach Anspruch 2, wobei sie ferner eine Zylinderanordnung aufweist, die die Hin- und Herbewegung der Zylinderrolle steuert.
Kopfeinheit nach Anspruch 1, wobei sie ferner eine Radanordnung aufweist, die die Mehrdrehung der Kopfeinheit steuert.
Kopfeinheit nach Anspruch 1, wobei sie ferner einen Abstandhalter und ein drehbares Gehäuse aufweist, wobei der Abstandhalter und das drehbare Gehäuse während der Drehung der Kopfeinheit die inneren Leitungsdrähte fixieren.
Kopfeinheit nach Anspruch 1, wobei sie eine Koppelung aufweist, an der die Transformatoreinheit befestigt ist, die die Bewegung des Werkstoffs führt und somit diesen Werkstoff auf die Kopfeinheit überträgt.
Kopfzuführungseinheit, wobei sie folgende Merkmale aufweist: eine Eintrittsöffnung, in die ein Werkstoff aus verformbaren Kunststoffmaterialien eingeleitet wird; eine Eintrittsleitung, die den über die Eintrittsöffnung eingeleiteten Werkstoff führt; eine Kopfzuführungs-Heizung, die die Temperatur des durch das Innere der Eintrittsleitung durchgehenden Werkstoffs einstellt; und einen Kopfbefestigungsteil zum Befestigen einer den Werkstoff abgebenden Kopfeinheit.
Kopfzuführungseinheit nach Anspruch 8, wobei die Eintrittsöffnung mit einer Luftheizung verbunden ist, die die Luft mit einer definierten Temperatur bereitstellt.
Kopfzuführungseinheit nach Anspruch 8, wobei ein Ende der Eintrittsleitung an der Transformatoreinheit angeschlossen ist, die mehrere Rollen aufweist, die einen Bewegungsweg des Werkstoffs definieren.
Kopfzuführungseinheit nach Anspruch 10, wobei der Kopfbefestigungsteil einen Aufnahmeraum bildet, in dem die Transformatoreinheit eingebaut ist.
Kopfzuführungseinheit nach Anspruch 11, wobei die Transformatoreinheit in dem Aufnahmeraum eingebaut ist und so um eine Verbindungsachse zwischen dem Kopfbefestigungsteil und der Kopfeinheit diese Kopfeinheit bewegt oder dreht.