DE202010004266U1 - Flexible mounting profile made of carbon fiber reinforced plastic - Google Patents
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Abstract
Montageprofil aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK), insbesondere der Handhabungstechnik, dadurch gekennzeichnet, dass es einen biege- und torsionsfesten Kernbereich (1) und wenigstens einen Flanschbereich (2) aufweist.Mounting profile of carbon fiber reinforced plastic (CFRP), in particular the handling technique, characterized in that it has a bending and torsion resistant core region (1) and at least one flange region (2).
Description
Die Erfindung betrifft ein flexibles Montageprofil aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, im weiteren Verlauf mit CFK abgekürzt.The The invention relates to a flexible mounting profile of carbon fiber reinforced Plastic, later abbreviated CFK.
Montageprofile der Handhabungstechnik sind aus dem Stand der Technik bekannt.mounting profiles the handling technique are known from the prior art.
Diese bestehen in der Regel aus Metall oder Kunststoff und können ferner mit Rasterbohrungen versehen sein, durch welche die Profile flexibel mit weiteren Profilen in einem Montagegerüst verbunden oder mit Endeffektoren versehen werden können.These are usually made of metal or plastic and can also be provided with grid holes through which the profiles flexibly connected with other profiles in a scaffold or can be provided with end effectors.
Weiterhin sind derartige Profile für die Verwendung an Manipulatoren, speziell an Industrierobotern, vorgesehen.Farther are such profiles for use on manipulators, especially for industrial robots.
Ein
Montageprofil für den Einsatz innerhalb eines Montagegerüstes
beschreibt Druckschrift
Dabei handelt es sich um ein Positioniergerüst für ein oder mehrere Arbeitselemente, bestehend aus ein oder mehreren Gerüstteilen, beziehungsweise Montageprofilen, und Anschlussteilen für die Arbeitselemente.there it is a positioning framework for a or more work elements consisting of one or more scaffolding parts, or mounting profiles, and connection parts for the work items.
Die einzelnen Teile werden über Verbindungselemente mittels Klemmeinrichtungen miteinander verbunden und über stiftartige Elemente positioniert.The individual parts are connected via fasteners Clamping devices connected to each other and pin-like Positioned elements.
Die Gerüstteile sind als zumindest bereichsweise rohr- oder stangenförmige Teile ausgebildet, die aus Metall, Kunststoff oder einem anderen geeigneten Material bestehen.The Scaffolding parts are as at least partially tubular or formed rod-shaped parts made of metal, plastic or other suitable material.
Desweiteren ist das Postioniergerüst unter anderem für die Verwendung an einem Manipulator, vorzugsweise einem Industrieroboter vorgesehen.Furthermore is the postioniergerüst among others for the Use on a manipulator, preferably an industrial robot intended.
Ein
weiteres Montageprofil ist in Gebrauchsmusterschrift
Hierbei handelt es sich um eine Strebe oder ein Aufnahmeteil mit rechtwinkligem Querschnitt für ein System zum Aufbau von Vorrichtungen zum Aufspannen von Werkstücken. Die Strebe weist in regelmäßigen Abständen angeordnete Rasterbohrungen auf. Weiterhin besteht eine derartige Strebe aus handelsüblichen Winkel- oder U-Profilen, gefertigt aus geeigneten Aluminiumlegierungen.in this connection it is a strut or a receiving part with a right angle Cross section for a system for building devices for clamping workpieces. The strut points in regular Interspaced grid holes on. Continue to exist Such a strut of commercial angle or U-profiles made of suitable aluminum alloys.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Montageprofile aus Metall haben den Nachteil, dass sie je nach Abmessung eine erhebliche Eigenmasse besitzen. Wegen der durch die Eigenmasse und die zum Teil erheblichen Beschleunigungen entstehenden Kräfte sind derartige Profile nur bedingt für die Verwendung zum Beispiel an einem Manipulator geeignet.The have known from the prior art mounting profiles made of metal the disadvantage that they have a considerable net mass depending on the size. Because of the own mass and the sometimes considerable accelerations arising forces are such profiles only conditionally suitable for use, for example, on a manipulator.
Weiterhin sind derartige Profile schwingungsanfällig und müssen mittels Verstrebungen oder geeigneten Profilausbildungen versteift werden, was wiederum zur Erhöhung der Massen führt. Diese Nachteile können durch die Verwendung von Kunststoff, insbesondere CFK, verringert werden.Farther Such profiles are susceptible to vibration and must stiffened by bracing or suitable profile training which in turn leads to an increase in masses. These disadvantages can be explained by the use of plastic, in particular CFRP, be reduced.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Profile aus Kunststoff beziehungsweise CFK haben den Nachteil, dass durch das nachträgliche, insbesondere anwenderseitige Einbringen von Ausnehmungen, zum Beispiel Positionierbohrungen, die Biege- und Torsionsfestigkeit des Profils in nicht vorbestimmbarer Weise verringert wird und somit dessen Haltbarkeit nicht mehr zuverlässig gewährleistet werden kann.The known from the prior art profiles made of plastic or CFK have the disadvantage that by the subsequent, in particular user-side introduction of recesses, for example positioning holes, the bending and torsional strength of the profile in unpredictable Way is reduced and thus its durability no longer reliable can be guaranteed.
Um dies zu verhindern wäre es beispielsweise möglich, das Profil an den Bohrungen wiederum nachträglich zu verstärken, was jedoch sehr aufwändig und teuer ist und zudem die Masse eines derartigen Profils nachträglich wieder erhöht.Around for example, it would be possible to prevent this to subsequently reinforce the profile at the wells, which is very complex and expensive and also the mass of such a profile subsequently increased again.
Weiterhin könnten die benötigten Ausnehmungen bereits im Herstellungsprozess in das Profil integriert werden, wodurch sich jedoch die Herstellungskosten erhöhen würden und die Verwendung des Profils ausschließlich im Rahmen der vorgefertigten Ausnehmungen erfolgen kann.Farther could the required recesses already in the Manufacturing process can be integrated into the profile, resulting in However, the production costs would increase and the use of the profile exclusively in the context of prefabricated recesses can be made.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein masseoptimiertes, flexibel einsetzbares und rationell herstellbares CFK-Montageprofil insbesondere der Handhabungstechnik zu schaffen, welches in der Lage ist, die erforderliche Biege- und Torsionsfestigkeit auch nach dem Einbringen von Ausnehmungen zu gewährleisten.It The object of the invention is a mass-optimized, flexibly usable and rationally manufacturable CFRP mounting profile in particular the handling technology to create which is capable of the required bending and Torsional resistance even after the introduction of recesses too guarantee.
Die Aufgabe wird durch die im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The Task is specified by the protection claim 1 Characteristics solved. Preferred developments emerge from the dependent claims.
Ein erfindungsgemäßes Montageprofil aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) weist einen biege- und torsionsfesten Kernbereich und wenigstens einen Flanschbereich auf. Der Flanschbereich ist mit dem Kernbereich verbunden und dient der Befestigung von anzukoppelnden Elementen wie z. B. Endeffektoren, anderen Profilen oder Koppelelementen, während der Kernbereich der Aufnahme der auftretenden Biege- und Torsionskräfte dient. Als Endeffektoren werden alle Zielsysteme der kinematischen Kette wie beispielsweise Aktoren, Positionierelemente oder Abtastelemente verstanden.One Mounting profile made of carbon fiber reinforced according to the invention Plastic (CFRP) has a bending and torsion-resistant core area and at least one flange portion. The flange area is connected to the core area and serves for the attachment of coupled Elements such. B. end effectors, other profiles or coupling elements, while the core area of the recording of the occurring bending and torsional forces serves. As end effectors are all Target systems of the kinematic chain such as actuators, Positioning elements or sensing understood.
Der Kernbereich ist nach einer bevorzugten Variante in der Lage, die im Montageprofil auftretenden Biege- und Torsionskräfte vollständig und allein, also ohne Beteilung des Flanschbereichs aufzunehmen. Als Biege- und Torsionskräfte sind auch bei bestimmten Einsatzzuständen auftretende reine Zug- oder reine Druckkräfte anzusehen, wobei bei Verwendung des Montageprofils vornehmlich Biege- und Torsionskräfte auftreten. Diese Kräfte entstehen zum einen durch die statische Belastung des Montageprofils durch daran angebrachte Massen, zum anderen aber auch durch die Eigenmasse des Montageprofils selbst sowie zum anderen durch die bei der Verwendung, zum Beispiel an einem Industrieroboter, aufgrund der Beschleunigungen vorliegenden dynamischen Lasten.Of the Core area is capable of a preferred variant, the occurring in the mounting profile bending and torsional forces completely and alone, ie without the involvement of the flange area take. As bending and torsional forces are also at certain operating conditions occurring pure train or View pure compressive forces, wherein when using the mounting profile mainly bending and torsional forces occur. These Forces arise on the one hand by the static load the mounting profile by attached masses, on the other hand also by the net weight of the mounting profile itself as well as the other by in use, for example on an industrial robot, due to the accelerations present dynamic loads.
An den äußeren Seiten des Kernbereichs befindet sich erfindungsgemäß wenigstens ein Flanschbereich.At the outer sides of the core area is located According to the invention at least one flange.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit einfachen Mitteln eine definierte Stabilität des Montageprofils unabhängig davon, welche Eingriffe in den Flanschbereich durch Ausnehmungen erfolgen, immer zuverlässig gewährleistet bleibt. Hieraus leitet sich der Vorteil ab, dass Überwachungen und Instruktionen in der Anwendung unterbleiben können.One particular advantage of the invention is that with simple Means a defined stability of the mounting profile independently of which interventions in the flange area by recesses done, always reliably ensured. From this derives the benefit of having surveillance and instructions can be omitted in the application.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Kernbereich in Form eines Hohlprofils ausgebildet. Dadurch ergibt sich der besondere Vorteil, dass der Kernbereich, im Vergleich zu einem als Vollprofil ausgebildeten Kernbereich, die geforderte Steifigkeit bei einem geringeren Eigengewicht erreicht, sowie dass eine eindeutige Abgrenzung von Kernbereich und dem mindestens einen Flaschbereich erreichbar wird.In In a preferred embodiment, the core region is in the form of a Hollow profiles formed. This gives the special advantage that the core area, compared to a solid profile trained Core area, the required stiffness at a lower dead weight achieved, as well as that a clear demarcation of core area and the at least one bottle area is reached.
In einer besonderen Ausgestaltung weist der Flanschbereich Ausnehmungen auf. Der Flanschbereich kann als besonderer Vorteil dabei auch nachträglich, also nach dem Abschluss des Herstellungsprozesses des Montageprofils, mit anwenderspezifischen Ausnehmungen, zum Beispiel durch Span- oder Bohrvorgänge versehen werden. Die Ausnehmungen können dabei auch be liebige kundenspezifische Formen und Positionen aufweisen wobei dies im Fall der bevorzugten Variante, bei der der Kernbereich in der Lage ist, die im Montageprofil auftretenden Biege- und Torsionskräfte vollständig und allein, also ohne Beteilung des Flanschbereichs aufzunehmen, bis hin zur vollständigen Durchtrennung oder abschnittweisen Ausklinkung des Flanschbereichs erfolgen kann.In In a particular embodiment, the flange region has recesses on. The flange area can also be retrofitted as a special advantage so after completing the manufacturing process of the assembly profile, with user-specific recesses, for example by chip or Drilling operations are provided. The recesses can thereby also have any customer-specific shapes and positions this being the case in the preferred variant where the core region is capable of the bending and torsional forces occurring in the mounting profile completely and alone, ie without the involvement of the flange area to the complete transection or section by section Notching of the flange can take place.
Durch das Einbringen der Ausnehmungen in den, nicht notwendig am Kraftfluss in dem Montageprofil beteiligten, Flanschbereich wird die Kräfteaufnahmefähigkeit der Kernbereichs nicht berührt und die definierte Festigkeit des Montageprofils, auch nach dem Einbringen der Ausnehmungen, gewährleistet.By the introduction of the recesses in the, not necessarily on the power flow involved in the mounting profile, flange area is the power receptiveness the core area does not touch and the defined strength the mounting profile, even after the introduction of the recesses guaranteed.
In bevorzugter Ausführung dienen diese Ausnehmungen zur Kopplung und Positionierung des Montageprofils selbst, beispielsweise an einem Manipulator eines Industrieroboters, oder weiterer Komponenten, wie zum Beispiel Endeffektoren oder Profilen an das Montageprofil.In preferred embodiment, these recesses serve for coupling and positioning of the mounting profile itself, for example a manipulator of an industrial robot, or other components, such as end effectors or profiles to the mounting profile.
In einer weiteren bevorzugten Variante sind die Ausnehmungen als Bohrungen ausgebildet.In In a further preferred variant, the recesses are bores educated.
Über diese Bohrungen und entsprechende Positionier- und Kopplungselemente sind weitere Komponenten an das Montageprofil koppelbar.about these holes and corresponding positioning and coupling elements Additional components can be coupled to the mounting profile.
Gleichzeitig werden die Komponenten durch die Bohrungen sowie die entsprechenden Positionier- und Kopplungselemente exakt positioniert und ausgerichtet.simultaneously the components through the holes as well as the corresponding Positioning and coupling elements precisely positioned and aligned.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung setzt sich ein erfindungsgemäßes Montageprofil aus einzelnen Teilprofilen zusammen. Diese Teilprofile entstehen beispielsweise in Sandwichbauweise durch Laminieren und Pressen der CFK-Schichten.To Another preferred embodiment is an inventive Mounting profile composed of individual sub-profiles together. These subprofiles arise for example in sandwich construction by lamination and Pressing the CFRP layers.
Vorzugsweise handelt es sich bei den Teilprofilen um U-Profile. Diese sind rationell herstellbar. Durch die möglichen herstellbaren Winkelstellungen der Flanken und der Basis zueinander können als besonderer Vorteil durch, insbesondere stoffschlüssiges, Verbinden von Flanken- und Basisaußenflächen unterschiedliche Gesamtprofile erzeugt werden, die einen Kernbereich und mindestens einen Flanschbereich ausbilden.Preferably the subprofiles are U-profiles. These are rational produced. Due to the possible manufacturable angular positions of Flanks and the base to each other can be special Advantage by, in particular cohesive, connecting different from flank and base exterior surfaces Overall profiles are generated that have a core area and at least form a flange area.
In bevorzugter Ausführung werden die U-Profil auf die Art miteinander verbunden, dass die Basis der U-Profile den Kernbereich, insbesondere in der Form eines Hohlprofils und die vorhandene Flanken der U-Profile die Flanschbereiche des Montageprofils bilden. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass sehr einfach und kostengünstig herstellbare U-Profile aus CFK, insbesondere auch gleiche U-Profile, durch einfaches Verkleben zu einem erfindungsgemäßen Montageprofil zusammenfügbar sind, wobei ein eine besonders stabile Ausbildung des Kernbereichs in der Form eines Hohlprofils erreicht werden kann und wobei zugleich die Flanschbereiche ausgebildet werden.In preferred embodiment, the U-profile on the Art connected to each other, that the base of the U-profiles the core area, especially in the form of a hollow profile and the existing flanks the U-profiles form the flange areas of the mounting profile. One particular advantage is that very simple and inexpensive manufacturable U-profiles made of CFRP, especially the same U-profiles, by simply bonding to a novel invention Mounting profile are joined together, with a special one stable formation of the core area in the form of a hollow profile can be achieved and at the same time formed the flange become.
Vorzugsweise weist der Kernbereich die Form eines Rechteck Profils auf. Die ist besonders vorteilhaft, weil durch die jeweils gegenüberstehenden planparallelen Seiten einfache Kopplungen unterstützt werden und durch die Rechtwinklichkeit, gegenbenenfalls über die Verkopplung mit weiteren Profilen, definierte Positionen von Endeffektoren im Raum erreichbar sind.The core region preferably has the shape of a rectangular profile. This is particularly advantageous because simple couplings are supported by the respective opposite plane-parallel sides and ge by the squareness, ge genbeneenfalls the coupling with other profiles, defined positions of end effectors in the room can be reached.
Der Kernbereich des Montageprofils ist in einer weiteren Ausgestaltung mit einem Stabilisierungselement versehen. Material und Struktur des Stabilisierungselements werden durch die konkreten Stabilitätsanforderungen an das Montage profil bestimmt. Das Stabilitätselement wird beispielsweise formschlüssig in dem Kernbereich platziert.Of the Core area of the mounting profile is in a further embodiment provided with a stabilizing element. Material and structure of the stabilizing element are determined by the specific stability requirements determined to the mounting profile. The stability element becomes for example, placed in the core area in a form-fitting manner.
Die auf das Montageprofil einwirkenden Kräfte werden somit sowohl durch den Kernbereich, als auch durch das Stabilisierungselement aufgenommen. Weiterhin wird die Schwingungsanfälligkeit eines erfindungsgemäßen Montageprofils durch das Einbringen eines Stabilisierungselements nochmals reduziert.The forces acting on the mounting profile are thus both through the core region and through the stabilizing element added. Furthermore, the susceptibility to vibration of a Assembly profiles according to the invention by the introduction a stabilizing element again reduced.
In einer weiteren Variante ist ein erfindungsgemäßes Montageprofil über die entsprechenden Positionier- und Kopplungselemente mit weiteren Montageprofilen oder Endeffektoren verbindbar.In Another variant is an inventive Mounting profile via the corresponding positioning and Coupling elements with additional mounting profiles or end effectors connectable.
Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel an Hand vonThe Invention will be described as an embodiment with reference to
Das Ausführungsbeispiel des Montageprofils aus CFK zeigt ein Handlingsprofil, wie es an einem Manipulator eines Industrieroboters angebracht wird.The Embodiment of the mounting profile CFK shows Handling profile, as on a manipulator of an industrial robot is attached.
Es
weist zum ersten einen biege- und torsionsfesten Kernbereich
Der
Kernbereich
Derartige Kräfte können zum einen statisch auf das Montageprofil einwirken, indem das Montageprofil beispielsweise als lasttragender Bestandteil in einem Montagegerüst verwendet wird, zum anderen können aber auch dynamische Kräfte auf das Montageprofil einwirken, beispielsweise durch die teilweise enormen auf das Montageprofil einwirkenden Beschleunigungen bei Verwendung an einem Manipulator, vorzugsweise einem Industrieroboter.such Forces can be static on the mounting profile act by the mounting profile, for example, as a load-bearing Component used in a scaffolding, for others can also have dynamic forces the mounting profile act, for example by the partial enormous accelerations acting on the mounting profile Use on a manipulator, preferably an industrial robot.
In
der dargestellten Ausführungsform ist der Kernbereich
An
den äußeren vier Ecken des Kernbereichs
Dieser
Flanschbereich
Durch
die Abgrenzung von Flanschbereich
In
der dargestellten Ausführungsform setzt sich ein erfindungsgemäßes
Montageprofil aus vier einzelnen Teilprofilen zusammen. Diese sind
in einer speziellen Variante als U-Profile
Die
U-Profile
- 11
- Kernbereichcore area
- 22
- Flanschbereichflange
- 33
- Rasterbohrunggrid hole
- 44
- U-ProfilU-profile
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 20000645 U1 [0005] - DE 20000645 U1 [0005]
- - DE 202004014974 U1 [0010] - DE 202004014974 U1 [0010]
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DE201020004266 DE202010004266U1 (en) | 2010-03-29 | 2010-03-29 | Flexible mounting profile made of carbon fiber reinforced plastic |
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DE201020004266 DE202010004266U1 (en) | 2010-03-29 | 2010-03-29 | Flexible mounting profile made of carbon fiber reinforced plastic |
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