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Die
Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Handhaben von luftdurchlässigen und/oder
biegeschlaffen Bauteilen mit Nadelgleitern, einer Zylinderplatte
und einer Bodenplatte. Es wird der Handhabungsgegenstand durch schräges Einstechen
der Nadeln des Nadelgleiters in Richtung der Bohrungen der Zylinderplatte
in das Werkstück
zwischen Bodenplatte und den Nadeln fixiert.
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Solche
Werkzeuge werden für
Automatisierungsvorgänge
benötigt,
welche Bauteile aus Textilien, Faserverbundwerkstoffen, Schaumstoff,
Filz oder Flies handhaben. Kunstleder, Gummi oder andere forminstabile
oder luftdurchlässige
Werkstoffe gehören
ebenfalls zum Einsatzgebiet eines solchen Werkzeuges.
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Immer
wieder treten in der Industrie Probleme beim Handhaben von biegeschlaffen
und/oder luftdurchlässigen
Bauteilen auf. Der Grund hierfür
ist zum einen in der sich ändernden
Form des Bauteiles zu sehen und zum anderen an die Anforderungen heutiger
Automatisierungsgeräte.
Die Forschungen und Entwicklungen vergangener Jahre haben einige viel
versprechende Lösungen
aufgezeigt. Das Patent WO1988004271A1 ist eines der bisher führenden Lösungen und
zeigt das durch wenig mechanischen Aufwand eine Krafteinleitung
für Nadeln
so bereit gestellt werden kann, dass diese zum Ergreifen von forminstabilen
Bauteilen genutzt werden kann. Auch FR0002293388A1 zeigte bereits
ein paar Jahre früher
dass es Geräte
gibt, die diese problematischen Materialien handhaben können. Andere
Veröffentlichungen
G8806177.9 zeigen unter anderem simpel konzipierte Greifer, die
jedoch nicht ohne weiteres auf heutige Anlagen übertragbar sind. Durch die
Anforderungen der Industrie nach besonders kleinen und leistungsfähigen Produkten
sind Nadelgreifer entwickelt worden, die sich auch andere Nadelformen
zu nutze machen CH0000667259A-4. Bei anderen, nicht geradlinigen
Nadelformen ist es jedoch schwierig ein spannungsfreies Greifen
sicherzustellen. All diese Entwicklungen haben gezeigt, dass selbst
schwierigste Materialien handhabbar sind, jedoch ist auffällig, dass
diese Erfindungen und Prinzipien nicht flexibel einsetzbar sind.
Um in der heutigen Zeit auf die ständigen Veränderungen in der Industrie reagieren
zu können,
ist Flexibilität
jedoch unerlässlich.
Die bekannten Lösungen
sind vor allem in der Übertragbarkeit
auf andere Abmessungen nachteilig, der dadurch eingeschränkte Verwendungsbereich kann
bei einer Änderung
des zu fertigenden Produkts große
Kosten und neue Risiken mit sich bringen. Hieraus ergibt sich die Überlegung
ein Werkzeug zu entwickeln, welches auf vielfältigste Formen übertragbar
ist und somit flexibler auf veränderte
Anforderungen reagieren kann, ohne neue Arten von Werkzeugen einsetzen
zu müssen.
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Das
Greifen mit einstechenden Nadeln bringt immer einen gewissen Grad
an Zerstörung
mit sich, wodurch der Einsatz von Nadelgreifern begrenzt ist. Die
Möglichkeiten
zerstörungsfrei
zu greifen sind jedoch vielfältig
und können
durch Sauggreifer oder Gefriergreifer problemlos bewältigt werden.
Eine überzeugende
Lösung
für Gefriergreifer
ist das Patent DE4411862C1, die aufzeigt das zerstörungsfreies
Greifen von biegeschlaffen und luftdurchlässigen Bauteilen gut realisierbar
ist. Dieser Greifer ist jedoch von bestimmten Umweltbedingungen
abhängig,
die nicht immer gegeben sind, wodurch ein Werkzeug mit Nadeln nicht
generell ersetzt werden kann. Auch spielt der Grad der Luftdurchlässigkeit
beim Einsatz von Gefrier- und
Sauggreifern eine wichtige Rolle und schränk das Einsatzgebiet solcher
Greifer ein. Durch die fehlende Flexibilität der bekannten Nadelgreifer
werden meist mehrere Greifwerkzeuge, oder speziell für eine Aufgabe
entwickelte Greifwerkzeuge benötigt.
Das Werkzeug aus Anspruch 1 ist auf vielfältigste Formen übertragbar
und bietet bei jeder Form einen hohen Grad an Flexibilität durch
Verändern
der belegten Bohrungen. Damalige Gewichtsnachteile bei flexibel
einsetzbaren Systemen können mit
diesem direkt betriebenen System weg gemacht werden. Durch das hier
vorliegende Werkzeug ist es erstmals möglich, Nadelgreifer mit gleicher
Funktionssicherheit auf die verschiedensten Formen und Bedürfnissee
der Industrie anzupassen. Am Beispiel eines Runden Nadelgreifers
mit diesem Prinzip (1.1)
soll verdeutlicht werden, dass ein Greifen in allen Richtungen möglich ist.
Gleichzeitig ist Baugröße und Gewicht
vergleichbar mit heutigen bewährten Produkten.
Durch die Wahl einer Runden Bauform des Greifers ist es weiterhin
möglich
geworden sowohl große
als auch besonders kleine Bauteile sicher handhaben zu können und
hierbei sogar noch eine Haltekrafterhöhung gegenüber alternativen Produkten
zu erreichen. Durch die kleine Bauform und die hohe Flexibilität eröffnen sich
neue Anwendungsgebiete. So ist es vorstellbar, Handgreifer zu entwickeln, die
beispielsweise zum Verlegen von Dämmmaterial in der Bauindustrie
verwendet werden könnten,
oder auch Greifeinrichtungen zum Ergreifen von Heu in der Landwirtschaft.
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Im
Folgenden soll das Werkzeug mit Hilfe von Zeichnungen näher beschrieben
werden. Die Zeichnungen zeigen
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1.1 einen Schnitt durch das
gesamte Werkzeug,
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1.2 eine Isometrische Ansicht
des gesamten Werkzeuges,
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2.1 die Draufsicht mit Schnittverlaufsdarstellung
von Zylinderplatte mit Nadelgleitern und Anschlagsplatte,
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2.2 die Schnitte nach den
Verlaufslinien aus 2.1,
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2.3 isometrische Ansichten
von oben und unten der Zylinderplatte mit Nadelgleitern und Anschlagsplatte,
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3.1 einen Nadelgleiter in
der Seitenansicht,
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3.2 eine Isometrische Ansicht
eines Nadelgleiters.
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Das
in 1.1 gezeigte Werkzeug
zum Handhaben von luftdurchlässigen
und/oder biegeschlaffen Bauteilen zeigt eine runde Bauart mit Druckluftanschluss 10 im
ruhenden Zustand. An dem Gehäuse 1 ist
ein Dichtring 9 eingelassen, welcher das Entweichen von
Druckluft unterbindet. Die Zylinderplatte 2 und der Hubverstellungsring 3 sind
durch mehrere Schraubverbindungen 11 miteinander verbunden.
Anschlagsplatte 7 ist ebenfalls mit einer Schraubverbindung 8 mit
Zylinderplatte 2 fest verbunden. In Zylinderplatte 2 sind
in jede Bohrung ein Nadelgleiter 5 und eine Feder 6 eingelassen,
welche mit der Bodenplatte 4 abschließen. Die Bodenplatte 4 ist
durch zwei oder mehr Schrauben mit dem Verstellring 3 verbunden.
Durch das Einlassen von Druckluft in 10 wird das Volumen
zwischen dem Gehäuse 1 und
der Zylinderplatte 2 gefüllt. Wird ein Druck erreicht,
der die Federkraft von 6 übersteigt, beginnt sich jeder
Nadelgleiter 5 in Bewegungsrichtung 12 zu bewegen.
Wird dieser Druck soweit reduziert, dass die Federkraft von 6 über den
ausgeübten Druck
wächst,
beginnt sich jeder Nadelgleiter 5 wieder in seine Ausgangslage
zu bewegen.
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In 1.2 ist das Werkzeug in einer
isometrischen Ansicht dargestellt und zeigt die Schraubverbindung 11 zwischen
Hubverstellring, Zylinderplatte und Gehäuse deutlicher. Weiterhin wird
die Aufnahme für
Trägersysteme
durch Gewindebohrungen 12 verdeutlich, welche sich auf
dem Werkzeug in der Nähe
von der Druckluftzufuhr 10 befinden.
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2.1 zeigt die Draufsicht
auf die Zylinderplatte 2 mit Anschlagsplatte 7 und
deren Verschraubung 8. Die Anschlagsplatte 7 besitzt
Bohrungen 7' um
die Druckluftzufuhr für
die inneren Nadelgleiter 5 sicherzustellen, jedoch sind
diese wesentlich kleiner als der Durchmesser des Nadelgleiterkopfes
um einen Anschlag für
diesen sicherzustellen. Der Durchmesser der Anschlagsplatte 7 ist
so gewählt,
dass er bis zur Mitte der äußeren Nadelgleiterbohrungen 2' hineinragt.
Die aufgezeigten Schnitte A–A
und B–B verlaufen
so, dass sie genau je ein Nadelpaar schneiden. Die Anzahl der Nadelpaare
sind frei wählbar, aber
es ist mindestens ein Nadelpaar notwendig um eine Greiffunktion
zu erreichen und mindestens ein Nadelpaar in jede Richtung (innen
/ außen)
um eine sichere Greiffunktion zu erreichen.
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Die
Schnitte in 2.2 zeigen
die beiden unterschiedlichen Richtungen 12 der Nadelgleiter 5,
um eine sichere Funktion zu gewährleisten.
Die Aufgabe der Anschlagsplatte 7 wird hier noch einmal
verdeutlicht, sie verhindert das Herausbewegen der Nadelgleiter
aus den Bohrungen 2' und
wird deshalb mit der Schraubverbindung 8 fixiert. Die Winkel
der Bohrungen 2' sind
so gewählt,
dass sie eine optimale Funktionserfüllung gewährleisten (je 45° zur Horizontalen),
jedoch ist es auch möglich
für jedes
Nadelpaar einen anderen Einstechwinkel zu wählen. Die Bewegungsrichtung 12 der
Nadelgleiter kann somit auf die jeweilige Aufgabe abgestimmt werden.
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2.3 zeigt die Zylinderplatte
in isometrischer Ansicht und verdeutlicht die Aufnahme im Gehäuse noch
einmal. Diese Aufnahme wird durch Schraubverbindung 11 und
den zugehörigen
Gewindebohrungen 2" realisiert.
Die Ansicht der Oberseite zeigt die Funktion der Anschlagsplatte
mit den Bohrungen 7' deutlicher.
Die Ansicht von unten soll das Einstichbild mit den nach innen und
außen
zeigenden Nadeln verdeutlichen und zeigt die Nadelgleiter 5 in der
Ruhestellung.
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3.1 zeigt einen Nadelgleiter
mit seinen Komponenten. Hierbei ist der Kolben 5.1 mit
einer nicht lösbaren
Verbindung, die in 3.2– 5' verdeutlicht
ist, mit der Nadel 5.2 verbunden. Der Kolben und die Nadel
sind von dem jeweiligen Betriebsbedingungen (Material des zu greifenden
Bauteils), der gewünschten
Einstechtiefe, der gewünschten
Einstechkraft und der zur Verfügung
stehenden Druckluft abhängig.
Der Dichtungsring 5.3 ist nach den jeweiligen Bedingungen
zu wählen.