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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Handhabung von flachen konturierten
Bauteilen.
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Zur
Handhabung von flachen Bauteilen, insbesondere von formlabilen Bauteilen,
werden spezielle Handhabungseinrichtungen benötigt, mit
denen die Bauteile in geeigneter Weise gegriffen und transportiert
werden können. Oftmals sind dabei klassische mechanische
Greifprinzipien nicht mehr anwendbar.
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Aus
dem Stand der Technik sind Handhabungsvorrichtungen bekannt, welche
auf Unterdruck basieren. Dabei werden die flachen Bauteile über Saugeinrichtungen
angesaugt und können anschließend durch die Handhabungsvorrichtung
an eine an dere Stelle transportiert werden. Die bekannten, mit Unterdruck
arbeitenden Systeme sind meist komplex aufgebaut und ermöglichen
keine einfache Anpassung an Bauteile mit verschiedenen Konturen.
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In
dem Dokument
CA 2 639
134 A1 ist eine Vorrichtung zur Vereinzelung von flachen
Objekten von einem Stapel beschrieben, bei der die auf der Oberseite
des Stapels aufliegenden Objekte über in einer Reihe angeordneter
Saugelemente angehoben werden und abtransportiert werden. Es ist
dabei eine optische Erkennung mittels einer Lichtquelle und einer
Kamera vorgesehen, mit der die Lage der obersten Objekte auf dem
Stapel ermittelt wird. Basierend auf der optischen Erkennung werden
Saugelemente derart angesteuert, dass lediglich die obersten Objekte
auf dem Stapel angehoben werden. Die Vorrichtung benötigt
ein aufwändiges optisches Erkennungssystem und kann nicht
zum Anheben von beliebig geformten flachen Objekten eingesetzt werden.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Handhabung von flachen
konturierten Bauteilen zu schaffen, welche eine einfache und flexibel anpassbare
Handhabung der Bauteile ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch die Vorrichtung gemäß Anspruch
1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen definiert.
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In
der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zumindest
ein Unterdruckmodul mit einem Unterdruckerzeuger vorgesehen, der
mit einer Saugelement-Anordnung verbunden ist, welche eine Vielzahl von
in einer Fläche, insbesondere einer ebenen Fläche,
angeordneten aktivierbaren und deaktivierbaren Saugelementen umfasst,
wobei ein jeweiliges Saugelement im aktivierten Zustand über
den im Betrieb des Unterdruckerzeugers generierten Unterdruck eine
Saugkraft zum Ansaugen von einem dem jeweiligen Saugelement gegenüber
liegenden Bereich eines flachen konturierten Bauteils ausübt,
welches in Richtung einer nach oben gerichteten Saugkraft unter
der Saugelement-Anordnung angeordnet ist. In der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Saugelement-Anordnung
vorgesehen. Diese Steuereinrichtung kann die Saugelement-Anordnung
basierend auf geometrischen Daten, welche die Kontur eines oder
mehrerer vorbestimmter, unter der Saugelement-Anordnung befindlicher
flacher Bauteile beschreiben, derart steuern, dass solche Saugelemente
der Saugelement-Anordnung aktiviert werden, welche das Aufnehmen
ausschließlich des oder der vorbestimmten flachen Bauteile
durch Ansaugen an die Saugelement-Anordnung bewirken.
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Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass basierend auf geometrischen
Konturdaten von anzuhebenden flachen Bauteilen, welche üblicherweise
in digitaler Form, beispielsweise als CAD-Daten, vorliegen, eine
Saugelement-Anordnung zum Anheben der Bauteile in geeigneter Weise
gesteuert werden kann, so dass nur die vorbestimmten Bauteile angehoben
werden und andere flache Bauteile nicht durch die Vorrichtung aufgenommen
werden. Die Handhabungsvorrichtung eignet sich dabei insbesondere
zur Handhabung von zugeschnittenen Bauteilen, beispielsweise von
auf einem Cutter-Tisch ausgeschnittenen Zuschnitten aus textilem
Material. Durch die Steuereinrichtung können die geometrischen
Daten der Zuschnitte, welche z. B. bereits beim Ausschneiden der
Zuschnitte von einer automatischen Schneidvorrichtung verwendet
wurden, derart verarbeitet werden, dass lediglich die Zuschnitte
selber und nicht ein verbleibender Verschnitt durch die Handhabungsvorrichtung
aufgenommen wird.
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Die
erfindungsgemäße Handhabungsvorrichtung hat den
Vorteil, dass automatisiert Bauteile ohne Saugverluste aufgenommen
werden können und die Vorrichtung flexibel an verschiedene
Konturen angepasst werden kann, indem der Steuereinrichtung die
entsprechenden Geometriedaten der anzuhebenden Konturen bereitgestellt
werden und von dieser zur Ansteuerung der Saugelemente geeignet verarbeitet
werden. Mittels der Steuereinrichtung kann auch wiederum das Ablassen
der angehobenen Bauteile durch die Deaktivierung der Saugelemente erreicht
werden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Saugelemente
der Saugelement-Anordnung matrixförmig angeordnet, d. h.
sie sind in einer Fläche aus einer Vielzahl von Reihen und
Spalten positioniert. Hierdurch kann effizient auch die Aufnahme
von großflächigen Bauteilen erreicht werden. Die
Anzahl an Saugelementen in der Saugelement-Anordnung kann je nach
Größe der aufzuhebenden Bauteile geeignet variiert
werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine
Saugelement-Anordnung mit 50 und mehr Saugelementen, insbesondere
mit 100 und mehr Saugelementen, verwendet. Die Vorrichtung kann
gegebenenfalls auch 1000 und mehr Saugelemente zur Aufnahme von
sehr großen Bauteilen aufweisen. Analog kann die Flächendichte
die Saugelemente in geeigneter Weise je nach aufzuhebendem Bauteil
variiert werden. In einer Ausführungsform liegt der Abstand
zwischen benachbarten Saugelementen bei einigen Millimeter, insbesondere
zwischen 20 mm und 50 mm. Es sind jedoch auch beliebige andere Größen
von Abständen denkbar.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung umfasst ein jeweiliges Saugelement der Saugelement-Anordnung
eine Saugöffnung, welche mittels eines über die Steuereinrichtung
steuerbaren Aktors zur Aktivierung des Saugelements geöffnet
und zur Deaktivierung des Saugelements geschlossen werden kann.
Diese Variante hat den Vorteil, dass durch das Öffnen und Schließen
der entsprechenden Saugöffnungen auf einfache Weise selektiv
Saugkräfte mit einem einzigen zentralen Unterdruckerzeuger
generiert werden können.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung ist in zumindest einem Teilbereich
der Saugelement-Anordnung jeder Saugöffnung ein im Bereich
der jeweiligen Saugöffnung angeordneter Aktor zum Öffnen
und Schließen der jeweiligen Saugöffnung zugeordnet. Das
heißt, jede Saugöffnung verfügt über
einen separaten Aktor zum Öffnen und Schließen.
Auf diese Weise kann die Vorrichtung sehr schnell über
die jeweiligen Aktoren an Konturen von neuen aufzunehmenden Bauteilen
angepasst werden.
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In
einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sind für zumindest einen Teilbereich der Saugelement-Anordnung
ein oder mehrere verfahrbare Aktoren vorgesehen, wobei ein jeweiliger verfahrbarer
Aktor einer Mehrzahl von Saugöffnungen zugeordnet ist und
an die Position jeder Saugöffnung der Mehrzahl von Saugöffnungen
verfahren kann, um dort das Öffnen oder Schließen
der jeweiligen Saugöffnung zu bewirken. Diese Variante
der Erfindung hat den Vorteil, dass die Anzahl der zum Öffnen
bzw. Schließen der Saugelemente zu verwendenden Aktoren
vermindert werden kann. Dabei erfolgt das Öffnen bzw. Schließen
der Saugöffnung vorzugsweise durch die Betätigung
eines an der Saugöffnung vorgesehenen Schließelements
mittels des verfahrbaren Aktors.
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In
einer Variante der Erfindung sind zumindest ein Teil der verfahrbaren
Aktoren innerhalb des Unterdruckmoduls oder an oder auf dem Unterdruckmodul
angeordnet. Gegebenenfalls besteht jedoch auch die Möglichkeit,
dass ein Teil der verfahrbaren Aktoren in einem separaten, vom Unterdruckmodul getrennten
Modul ausgebildet sind. Die verfahrbaren Aktoren können
beispielsweise über ein entsprechendes Portalsystem unterhalb
der Fläche der Saugöffnungen verfahren werden.
In einer bevorzugten Variante verfügt jede Öffnung über
ein passives Schließelement, wie z. B. einen federgelagerten
Stößel, wobei der Aktor durch entsprechende Bewegung das
passive Schließelement in die Öffnungsstellung bzw.
die Schließstellung versetzen kann. Der Aktor kann dabei
beispielsweise als Stift ausgestaltet sein, der zum Öffnen
bzw. Schließen der Öffnung gegen einen Verschlusspfropfen
drückt, wodurch der Verschlusspfropfen derart arretiert
wird, dass er die Öffnung schließt oder freigibt.
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Die
in der Erfindung eingesetzten Aktoren können beliebig ausgestaltet
sein. Sie müssen lediglich zwei Zustände einnehmen
können, wobei in einem Zustand das Öffnen einer
Saugöffnung und in einem anderen Zustand das Schließen
der Saugöffnung bewirkt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform
sind zumindest ein Teil der Aktoren durch Magnetkraft betätigte
Bauelemente.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung umfasst die Saugelement-Anordnung eine Saugblende mit
den darin vorgesehenen Saugöffnungen, wobei innerhalb eines
sich an die Saugblende anschließenden Gehäuses,
welches mit dem Unterdruckerzeuger verbunden ist, die Saugströme
der aktivierten Saugelemente verteilt werden. Ein besonders kompakter
Aufbau der Vorrichtung wird dabei dadurch erreicht, dass zumindest
ein Teil der Aktoren in dem Gehäuse vorgesehen sind.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist benachbart zu der Saugblende ein Saugkasten ausgebildet,
der z. B. ein Teil des mit dem Unterdruckerzeuger verbundenen Gehäuses
sein kann und der Öffnungen hin zu Strömungsdurchführungen
aufweist, welche in Draufsicht auf die Saugblende zwischen benachbarten
Saugöffnungen angeordnet sind, wobei elektrische und/oder
elektronische Bauelemente, welche einen Teil der jeweiligen Aktoren
bilden oder mit diesen verbunden sind, zwischen den Strömungsdurchführungen
angeordnet sind. Strömungsdurchführungen sind
dabei insbesondere Bauteile mit einem oder mehreren Kanälen,
durch welche Saugströme in dem mit dem Unterdruckerzeuger
verbundenen Gehäuse verteilt werden. Die Bauteile können
z. B. aus Metall oder Kunststoff bestehen und die Kanäle
in den Bauteilen können z. B. einen Durchmesser aufweisen, der
im Bereich des Durchmessers der Saugöffnungen liegt. Auf
diese Weise wird verhindert, dass die Saugströme direkt
mit elektrischen bzw. elektronischen Bauelementen in Kontakt kommen,
was zu einem Defekt dieser empfindlichen Bauelemente durch angesaugte
Staubpartikel bzw. Verunreinigungen führen kann.
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In
einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform ist
das zumindest eine Unterdruckmodul bewegbar, beispielsweise über
einen mit dem Modul verbundenen Roboter oder ein Portalsystem, wodurch über
das Unterdruckmodul aufgenommene flache Bauteile von einem Ort an
einen anderen transportiert werden können und dann durch
Deaktivierung der entsprechenden Saugelemente wieder abgelassen
werden können.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung ist in einer besonders
bevorzugten Ausführungsform derart ausgestaltet, dass mit
der Vorrichtung formlabile Bauteile, insbesondere textile Materialien,
aufnehmbar sind.
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In
einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform ist über
die Steuereinrichtung auch der durch den Unterdruckerzeuger generierte
Unterdruck in Abhängigkeit von einer oder mehreren Steuergrößen
steuerbar, wobei das oder die Steuergrößen beispielsweise
eine Spezifikation des Materials (z. B. die Dichte, das Flächengewicht,
die Permeabilität und dergleichen) des aufzunehmenden Bauteils und/oder
der Anzahl von gleichzeitig aufzunehmenden Materiallagen des aufzunehmenden
Bauteils umfasst. Auf diese Weise kann automatisiert in Abhängigkeit
von bereitgestellten Spezifikationsdaten der aufzunehmenden Bauteile
ein ausreichender Saugdruck zum Anheben der Bauteile bereitgestellt werden.
Bei luftdurchlässigen Materialien kann gegebenenfalls auch
das Anheben von mehreren, übereinander liegenden Materiallagen
bewirkt werden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sind mehrere Unterdruckmodule nebeneinander angeordnet,
wodurch eine zusammenhängende Saugelement-Anordnung aus
den Saugelement-Anordnungen der einzelnen Unterdruckmodule gebildet
wird, wobei alle Saugelemente der zusammenhängenden Saugelement-Anordnung
mittels der Steuereinrichtung derart steuerbar sind, dass sich über
mehrere Saugelement-Anordnungen erstreckende flache Bauteile aufgenommen
werden können. Auf diese Weise wird ein flexibel anpassbarer
modularer Aufbau der Handhabungsvorrichtung erreicht, so dass die
Vorrichtung in Abhängigkeit von der Größe
der aufzunehmenden Bauteile geeignet durch Hinzunahme von Modulen
vergrößert bzw. verkleinert werden kann. Dabei
wird durch eine gemeinsame Steuereinheit ein Zusammenwirken aller
nebeneinander angeordneter Unterdruckmodule zur Aufnahme von Bauteilen
erreicht.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten
Figuren detailliert beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Unterdruckmoduls zur Handhabung
von labilen Materialen gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
Schnittansicht durch das Unterdruckmodul der 1; und
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3 eine
perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur Handhabung von
labilen Materialien, welche eine Mehrzahl von Unterdruckmodulen
gemäß 1 umfasst.
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1 zeigt
in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform eines
Unterdruckmoduls 1, mit dem eine Saugkraft generiert werden
kann, um formlabile Materialien anzuheben. Der Anwendungszweck des
Unterdruckmoduls 1 ist dabei der automatisierte Transport
von Zuschnitten von textilem Material, insbesondere von CF-Material
(CF = Kohlefaser), von einer Zuschneidestation zu einer anderen Station,
an der das Material weiterverarbeitet wird. Das Material wird dabei
automatisch auf einem Cutter-Tisch mit einem entsprechenden Schneidwerkzeug
zugeschnitten, wobei hierfür das textile Material von einer
Rolle auf den Cutter-Tisch abgerollt wird und dort mit dem Schneidwerkzeug
bearbeitet wird. Anschließend werden ein oder mehrere Unterdruckmodule
gemäß der Ausführungsform der 1 automatisiert über
den Cutter-Tisch bewegt, und mittels einer entsprechenden Steuereinrichtung
werden dann basierend auf den CAD-Daten der ausgeschnittenen Zuschnitte
Saugkräfte derart erzeugt, dass ausschließlich
die Zuschnitte über Unterdruck angehoben werden und der
Verschnitt auf dem Cutter-Tisch verbleibt.
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Die
angehobenen Zuschnitte werden danach an eine Zwischenstation transportiert,
an der sie abgelegt werden, indem die Saugkräfte wieder
entsprechend abgeschaltet werden, so dass sich die Zuschnitte von
dem Unterdruckmodul 1 lösen. Anschließend
erfolgt die Weiterverarbeitung des textilen Materials. Das Unterdruckmodul 1 kann
dabei zum Ablegen der Zuschnitte für eine nachfolgende
Weiterverarbeitung in einem sog. VAP-Prozess (VAP = Vacuum Assisted
Process) eingesetzt werden, bei dem Lagen von CF-Material, welche
auf einer Seite mit einem Bindervlies versehen sind, auf ein entsprechendes
Formwerkzeug gelegt werden und durch Wärmeeinwirkung über
das Schmelzen des Bindervlies miteinander verklebt werden. Anschließend
wird in einem Vakuum-Prozess Harz in das Gewebe des CF-Materials
injiziert, welches das gesamte Gewebe durchdringt. Nach Aushärten
des Harzes und entsprechenden Nachverarbeitungsschritten wird schließlich
ein kohlefaserverstärkter Verbundwerkstoff erhalten. Das
Verfahren kann dabei in einer Vielzahl von technischen Anwendungsgebieten
eingesetzt werden, beispielsweise können mit dem Verfahren
Formteile aus Verbundwerkstoff für den Flugzeugbau hergestellt
werden.
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Das
Unterdruckmodul 1 gemäß 1 umfasst
einen an sich bekannten Unterdruckerzeuger 2, der ein entsprechendes
Vakuum generiert und hierdurch einen Luftstrom an seiner Unterseite über
einen entsprechenden Vakuumanschluss 201 (2) ansaugt.
Der Vakuumanschluss 201 ist im zentralen Bereich einer
Absaughaube 3 vorgesehen, welche mit einem Verteilermodul
zur Verteilung der Saugströme verbunden ist. Das Verteilermodul
ist rechteckförmig aufgebaut und durch vier Seitenwände
gebildet ist, von denen in 1 die vordere
Seitenwand 4a, die linke Seitenwand 4b und die
rechte Seitenwand 4c ersichtlich sind. An der Unterseite
des Verteilermoduls liegt ein Saugkasten 5 an, in dessen
Inneren Aktoren vorgesehen sind, welche ein Öffnen bzw.
Verschließen von Saugöffnungen 601 in
einer Saugblende 6 bewirken, mit welcher der Saugkasten 5 auf
seiner Unterseite verbunden ist. Die einzelnen Öffnungen 601 sind
dabei matrixförmig in parallelen Reihen und Spalten angeordnet,
wobei durch die einzelne Ansteuerung der Saugöffnungen 601 mittels
eines entsprechenden Aktors, der definiert Saugkräfte in
vorbestimmten Flächenbereichen generiert werden können,
wie weiter unten anhand von 2 erläutert
wird. Dabei ist in der hier beschriebenen Ausführungsform
jeder Saugöffnung 601 ein separater Aktor zugeordnet.
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An
den Seitenwänden 4b bzw. 4c des Verteilermoduls
sind jeweils ein Paar von Trägerelementen 5b, 5d bzw. 5a, 5c vorgesehen,
mit denen das Unterdruckmodul 1 an einem Trägermodul
befestigt werden kann, welches über einen Roboter bewegt
werden kann. Wie weiter unten anhand von 3 erläutert
wird, kann das Trägermodul 11 dabei derart ausgestaltet
sein, dass eine Vielzahl der Unterdruckmodule 1 an dem
Trägermodul 11 über jeweilige Trägerelemente
befestigt wird. Dabei kann die Bewegung des Unterdruckmoduls 1 bzw.
der Vielzahl der Unterdruckmodule anstatt durch einen Roboter auch
durch ein entsprechendes Portalsystem bewirkt werden, auf dem das
oder die Unterdruckmodule 1 auf Schienen verfahren werden.
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2 zeigt
eine Schnittansicht entlang einer Schnittebene der 1,
welche parallel zu den Seitenwänden 4b und 4c sowie
mittig zwischen diesen Seitenwänden verläuft.
Dabei ist aus Übersichtlichkeitsgründen von dem
Unterdruckerzeuger 2 lediglich dessen Vakuumanschluss 201 wiedergegeben. 2 zeigt
den Innenaufbau des Unterdruckmoduls 1, welches eine Vielzahl
jeweiliger Bauelemente 601, 7, 701, 702, 703 und 9 enthält,
wobei aus Übersichtlichkeitsgründen jedoch nur
einige dieser Bauelemente mit dem jeweiligen Bezugszeichen versehen sind. 2 zeigt
ferner die rückwärtige Seitenwand 4d des
Verteilermoduls, welche nicht aus 1 ersichtlich
ist. Man erkennt in 2 eine Reihe entsprechender
Saugöffnungen 601 in der Saugblende 6,
welche an der unteren Öffnung des quaderförmigen
Saugkastens 5 anliegt. Gegenüberliegend zu jeder Öffnung 601 ist
eine Öffnung in der Oberseite des Saugkastens 5 vorgesehen,
durch welche sich ein Stößel 703 eines
Aktors 7 erstreckt, an dessen Unterseite entsprechende
Ventilelemente in der Form von Verschlusspfropfen 701 vorgesehen
sind. Die Verschlusspfropfen 701 sind in einem unteren
Teilbereich konisch geformt und Wechselwirken mit einem konischen Öffnungsabschnitt
der Öffnungen 601 auf der Oberseite der Saugblende 6.
Die Stößel 703 mit den Verschlusspfropfen 701 werden
dabei über einen entsprechenden Hubmagneten 702 angehoben bzw.
abgesenkt, wobei die Hubmagneten 702 in einer Aktorleiste 501 auf
der Oberseite des Saugkastens 5 befestigt sind.
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Die
Betätigung der entsprechenden Aktoren erfolgt mit Hilfe
elektronischer Bauteile auf einer Steuerplatine 8, wobei
die elektronischen Bauteile schematisch durch gestrichelte Rechtecke
auf der Steuerplatine 8 angedeutet sind. Es ist dabei eine Mehrzahl
von Steuerplatinen 8 vorgesehen, wobei in 2 lediglich
zwei Steuerplatinen 8 im linken Bereich und im rechten
Bereich des Unterdruckmoduls 1 angedeutet sind.
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Gemäß 2 werden
die einzelnen Aktoren 7 unterschiedlich angesteuert, wobei
bei einigen Aktoren 7 der Verschlusspfropfen 701 angehoben
ist und hierdurch die Öffnung 601 freigegeben
wird und in anderen Aktoren 7 der Verschlusspfropfen 701 abgesenkt
ist und hierdurch die Öffnung 601 dichtend verschlossen
wird. Zwischen den Aktoren 7 erstrecken sich an vorbestimmten
Stellen Strömungsdurchführungen 9, welche
längliche, sich in die Blattebene der 2 hinein
erstreckende Bauteile mit einer Mehrzahl von zwischen Ober- und
Unterseite des Bauteils verlaufenden Bohrungen sind, von denen eine
im Schnitt gezeigt ist. Dabei sind in Richtung senkrecht zur Blattebene
mehrere Strömungsdurchführungen 9 hintereinander
angeordnet. Über die Strömungsdurchführungen
werden Saugkanäle zwischen dem Saugkasten 5 und
einer oberen Abdeckplatte 10 gebildet. Hierdurch werden
Saugströme über die entsprechenden Blendenöffnungen 601 durch
die Bohrungen der Strömungsdurchführungen 9 hindurch
in einen Bereich unterhalb der Absaughaube 3 geleitet.
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Wie
sich aus 2 ergibt, sind die elektronischen
Bauteile zur Betätigung der Aktoren 7 jeweils in
einem geschlossenen Bereich angeordnet, der von unten durch den
Saugkasten 5, von oben durch die Abdeckplatte 10 sowie
seitlich durch die Strömungsdurchführungen 9 abgeschlossen
ist. Der angesaugte Saugstrom kommt somit nicht mit den empfindlichen
elektronischen Bauteilen in Kontakt, sondern wird über
die Bohrungen in den Strömungsdurchführungen 9 direkt
nach oben hin zum Unterdruckerzeuger abgesaugt. Auf diese Weise
wird sichergestellt, dass es nicht zu einer Beeinträchtigung
der Funktionalität der Aktoren 7 durch eingesaugte
Staub- bzw. Textilpartikel kommt. Die Anzahl der Aktoren 7 kann je
nach anzuhebendem textilem Material variieren. Ebenso kann auch
der Abstand der einzelnen Öffnungen 601 und damit
der Krafteinleitungspunkte in geeigneter Weise verändert
werden. In einer Ausführungsform weisen die Aktoren 7 Abstände
zwischen 20 und 25 mm auf. Ebenso kann die Größe
der Saugblende 6 in geeigneter Weise je nach Anwendungsfall,
d. h. je nach Größe der anzuhebenden Bauteile, variiert
werden. Anstatt von Aktoren 7 mit Hubmagneten 701 können
auch anders ausgestaltete Aktoren 7 verwendet werden, beispielsweise
basierend auf Linearmotoren. Entscheidend ist lediglich, dass die
Aktoren 7 ein Umschalten zwischen zwei definierten, stabilen
Zuständen ermög lichen, wobei in einem Zustand
die entsprechende Öffnung 601 freigegeben wird
und in dem anderen Zustand die Öffnung 601 verschlossen
wird.
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Ein
wesentliches Merkmal des Unterdruckmoduls 1 der 2 besteht
darin, dass eine zentrale (nicht aus 2 ersichtliche)
Steuereinheit 13 vorgesehen ist, mit der entsprechende
Geometriedaten von anzuhebenden Zuschnitten auf einem Cutter-Tisch
verarbeitet werden. Aus den Geometriedaten ergibt sich die Kontur
von einem oder mehreren, auf dem Cutter-Tisch ausgeschnittenen Zuschnitten. Das
Unterdruckmodul 1 kann an eine definierte Position oberhalb
der ausgeschnittenen Zuschnitte verfahren werden. In dieser Position
ist die Lage der Konturen der Zuschnitte basierend auf den Geometriedaten
in Bezug auf die Saugöffnungen 601 in der Saugblende 6 bekannt. Über
die zentrale Steuereinheit werden dann automatisiert auf Basis der
Geometriedaten diejenigen Saugöffnungen 601 der
Saugblende 6 über die Aktoren freigegeben, welche
sich in Draufsicht von oben innerhalb der Kontur der Zuschnitte
befinden. Alle anderen Saugöffnungen 601, d. h.
diejenigen Saugöffnungen, welche im Bereich von Verschnitten
liegen, werden nicht geöffnet. Auf diese Weise wird eine
definierte Saugfläche freigegeben, so dass nur die Zuschnitte
des textilen Materials angehoben werden, wohingegen die Verschnitte
auf dem Cutter-Tisch verbleiben. Über die Steuereinheit 13 kann
gegebenenfalls auch die Stärke des durch den Unterdruckerzeuger 2 generierten
Unterdrucks in Abhängigkeit von Materialkennwerten des
anzuhebenden textilen Materials, wie z. B. Flächengewicht und
Permealität, sowie von prozesstechnischen Randbedingungen
(z. B. Ansaugen von mehreren Lagen aus textilem Material) eingestellt
und verändert werden. Nach dem Anheben des textilen Materials
wird dieses durch Bewegung des Unterdruckmoduls weiter transportiert
und an einer anderen Station zur Weiterverarbeitung abgelegt. Hierfür
werden die Saugöffnungen 601 automatisiert über
die zentrale Steuereinheit geschlossen, woraufhin sich die angesaugten
Zuschnitte von der Unterseite der Saugblende 6 lösen.
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3 zeigt
in perspektivischer Darstellung eine Ausführungsform einer
erfindungsgemäßen Handhabungsvorrichtung, bei
der eine Vielzahl der Unterdruckmodulen 1 aus 1 nebeneinander
angeordnet sind, wodurch ein rechteckiger Bereich aus 3 × 5
Untermodulen gebildet wird. Die einzelnen Untermodule sind dabei
an einem Trägermodul 11 aus einer Mehrzahl von
Längs- und Querleisten mit Hilfe der Trägerelemente 5a, 5b, 5c und 5d befestigt,
wobei in 3 nur die Trägerelemente 5a und 5c ersichtlich
sind und aus Übersichtlichkeitsgründen nur zwei
dieser Elemente mit Bezugszeichen bezeichnet sind. Auf der Oberseite
des Trägermoduls 11 ist eine Befestigungsplatte 12 zur
Anbindung an einen entsprechenden Roboter bzw. ein Portalsystem
vorgesehen. Darüber hinaus ist neben der Anbindung 12 die
zentrale Steuereinheit 13 in der Form eines Elektronikmoduls
vorgesehen, mit dem – wie oben beschrieben – die
einzelnen Aktoren der Unterdruckmodule entsprechend den Geometriedaten
der Zuschnitte gesteuert werden. Durch die Steuereinheit werden
in der Ausführungsform der 3 alle 15
Untermodule gemeinsam über die Grenzen der Untermodule
hinweg derart angesteuert, dass entsprechend den Konturen der Zuschnitte
nur solche Saugöffnungen geöffnet werden, welche
ein Anheben der ausgeschnittenen Zuschnitte bewirken. Alle anderen Saugöffnungen
bleiben geschlossen, so dass nicht die Verschnitte des textilen
Materials angehoben werden. Die Ausführungsform der 3 zeichnet sich
durch einen modularen Aufbau aus, wobei in geeigneter Weise je nach
Größe des textilen Materials mehr oder weniger
Unterdruckmodule in einem entsprechenden Träger angeordnet
und angesteuert werden können. Auf diese Weise kann das
System auf einfache Weise je nach Anwendungszweck flexibel vergrößert
bzw. verkleinert werden.
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Im
Vorangegangenen wurde eine Ausführungsform einer Handhabungsvorrichtung
basierend auf einer belochten Saugblende beschrieben, bei der für
jede Saugöffnung 601 ein entsprechender Aktor 7 zum Öffnen
und Schließen derselben vorgesehen ist. Es besteht jedoch
gegebenenfalls auch die Möglichkeit, die erfindungsgemäße
Vorrichtung mit einer geringeren Anzahl von Aktoren auszugestalten,
welche zum Öffnen bzw. Schließen der einzelnen
Saugöffnungen verfahrbar ausgestaltet sind. In diesem Fall ist
nicht jede Saugöffnung 601 der Blende 6 mit
einem Aktor versehen, sondern es wird jeweils ein passiver Schließmechanismus
für jede Saugöffnung 601 verwendet, der über
einen entsprechenden, durch ein Portalsystem verfahrbaren Ak tor
betätigt werden kann. Der Aktor kann beispielsweise als
ein Einzelaktor mit zylindrischem Stift ausgestaltet sein, der gemäß den
Geometriedaten auf der Unterseite der Saugblende verfährt
und den passiven Schließmechanismus jeweiliger Saugelemente
von unten durch Einfahren des zylindrischen Stifts in die Öffnungen betätigt.
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Das
Portalsystem zum Verfahren von einem und gegebenenfalls auch mehreren
Aktoren kann als separates Bauteil getrennt von dem restlichen Unterdruckmodul 1 ausgebildet
sein. In diesem Fall wird das Unterdruckmodul 1 vor dem
Anheben der Zuschnitte zunächst zu dem Portalsystem transportiert und
anschließend werden durch einen oder mehrere verfahrbare
Aktoren die Saugöffnungen 601 gemäß den
Geometriedaten der anzuhebenden Zuschnitte geöffnet. Der
Rest der Saugöffnungen 601 bleibt geschlossen.
Ein derart konfiguriertes Unterdruckmodul 1 wird anschließend
oberhalb der Zuschnitte positioniert und hebt dann lediglich die
Zuschnitte an. Gegebenenfalls besteht auch die Möglichkeit,
dass ein oder mehrere verfahrbare Aktoren innerhalb des Unterdruckmoduls 1 integriert
sind und der passive Schließmechanismus im Inneren des
Unterdruckmoduls 1 betätigt werden kann. Anstatt
eines verfahrbaren Einzelaktors kann auch eine verfahrbare Reihe bzw.
Matrix von mehreren Aktoren verwendet wird, wobei in diesem Fall
immer mehrere nebeneinander liegende Saugöffnungen 601 geschlossen
bzw. geöffnet werden. Auf diese Weise kann schneller eine Rekonfiguration
des Unterdruckmoduls 1 an neue Konturen von Zuschnitte
erreicht werden, jedoch kann die Saugfläche nicht mehr
so präzise an die Konturen angepasst werden.
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Die
soeben beschriebene Variante eines Unterdruckmoduls 1 mit
verfahrbaren Aktoren hat den Vorteil, dass nicht für jede
Saugöffnung 601 ein separater Aktor vorgesehen
sein muss. Es muss lediglich ein einfacher passiver Schließmechanismus
vorgesehen sein, der beispielsweise als federgelagerter Stößel
mit Verschlusspfropfen und einer Arretierung ausgeführt
sein kann. Bewegt der Aktor den Stößel über
einen gewissen Punkt, so wird dieser gegen die Feder arretiert und
die Blendenöffnung freigegeben. Drückt der Aktor
den Stößel weiter als die Arretierung zurück,
so wird diese deaktiviert und die Feder drückt den Pfropfen
gegen die Öffnung, welche dadurch verschlossen wird.
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Die
im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen der
Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere können
hochflexibel unterschiedliche, auch großflächige
Zuschnitte von formlabilen Materialien gehandhabt werden. Je nach Anwendungsfall
muss lediglich eine ausreichende Anzahl von Krafteinleitungspunkten
in der Form entsprechender Saugöffnungen 601 und
Aktoren 7 vorgesehen sein. Mit der Vorrichtung können
speziell auch permeable Materialien mit extrem niedriger Strukturstabilität
prozesstechnisch sicher gehandhabt werden. Gegebenenfalls kann durch
eine Steuerung des Ansaugdrucks auch bewirkt werden, dass mehrere
Lagen von permeablen Materialien gleichzeitig angehoben werden.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, die Vorrichtung
zum Anheben von flachen formstabilen Materialien einzusetzen.
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Die
Rekonfiguration der Vorrichtung hinsichtlich verschiedener Materialien
und vor allem Konturen kann erfindungsgemäß vollkommen
automatisiert über eine zentrale Steuereinheit auf der
Basis der Geometriedaten und Materialdaten der Zuschnitte erfolgen.
Durch die Verwendung des anhand von 1 beschriebenen
flächigen, zentralen Unterdruckspeichers 1, dessen
Saugöffnungen 601 definiert freigegeben werden
können, kann die Vorrichtung hinsichtlich des Kosten- und
Energieaufwands äußerst effizient gestaltet und
betrieben werden. Durch das unterdruckbasierte Greifprinzip der
Vorrichtung entstehen auch bei hochempfindlichen Materialien keine
Beschädigungen oder Rückstände am Material.
Durch die automatisierte Steuerung der Vorrichtung kann auf eine
manuelle Handhabung von formlabilen Textilien komplett verzichtet
werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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