DE202016105861U1 - Tape laying device for flexible and fast laying of tapes with short cycle time - Google Patents
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Abstract
Tapelegevorrichtung (1), aufweisend: eine Materialzufuhreinheit (10, 10a) zum Zuführen eines Tape-Bandmaterials (2), eine Schneideinrichtung (20, 20a) zum Abtrennen eines Tapes (5, 5a) von dem Tape-Bandmaterial (2), eine Legeeinrichtung (40, 40a) zum Aufnehmen und zum Platzieren des abgetrennten Tapes (5, 5a) auf einem Legetisch (50), und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung zum Steuern und/oder Regeln des Betriebs der Tapelegevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Legeeinrichtung (40, 40a) ein flächiges Transportelement und eine Vakuumeinrichtung (45) aufweist, wobei die Vakuumeinrichtung (45) unter Steuerung und/oder Regelung der Steuer- und/oder Regeleinrichtung aktiviert und deaktiviert werden kann, und wobei die Vakuumeinrichtung (45) derart mit dem flächigen Transportelement verbunden ist, so dass das Tape (5, 5a) mittels dem von der Vakuumeinrichtung (45) erzeugtem Unterdruck auf einer unteren Seite des flächigen Transportelements gehalten werden kann.A tape laying apparatus (1) comprising: a material feed unit (10, 10a) for feeding a tape tape material (2), a cutter (20, 20a) for separating a tape (5, 5a) from the tape tape material (2) Laying device (40, 40a) for picking up and placing the severed tape (5, 5a) on a laying table (50), and a control and / or regulating device for controlling and / or regulating the operation of the tape laying device, characterized in that the Laying device (40, 40a) has a planar transport element and a vacuum device (45), wherein the vacuum device (45) can be activated and deactivated under control and / or regulation of the control and / or regulating device, and wherein the vacuum device (45) in such a way is connected to the flat transport element, so that the tape (5, 5 a) can be held by means of the negative pressure generated by the vacuum device (45) on a lower side of the flat transport element.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tapelegevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruch 1.The present invention relates to a tape laying apparatus according to the preamble of claim 1.
Die Anwendungen für Faserverbundwerkstoffe sind über die vergangenen Jahrzehnte immer weiter gestiegen, insbesondere wenn sie als preiswerte Alternative zu den metallischen Werkstoffen gesehen werden konnten, mit den Vorteilen der Gestaltungsfreiheit und anwendungsspezifischer Formulierungsmöglichkeiten. Speziell der Werkstoff CFK (Carbonfaserverstärkter Kunststoff) hat ein extrem hohes Leichtbaupotential, wobei er sich zugleich durch seine hohe Festigkeit und sehr hohe Struktursteifigkeit auszeichnet. Letzteres ist beispielsweise im Automobilbau ein wichtiges Kriterium. Fiber composite applications have continued to increase over the past decades, especially when viewed as a cost-effective alternative to metallic materials, with the benefits of design freedom and application-specific formulation capabilities. Specifically, the material CFK (carbon fiber reinforced plastic) has an extremely high lightweight potential, while being characterized by its high strength and very high structural rigidity. The latter is an important criterion in automotive engineering, for example.
Die heutigen Entwicklungstätigkeiten für Produktionsanlagen zur Verarbeitung von Faserverbundwerkstoffen reichen daher von reiner Maschinenentwicklung bis hin zu schlüsselfertigen Produktionssystemen. Erstere umfassen für gewöhnlich Preform-Herstelleinheiten, Presseinheiten und ggf. Injektionseinheiten sowie Nachbearbeitungseinheiten – letztere die entsprechende Automatisation für das Preform-Handling, die Werkzeugreinigung, die Bauteilentnahme und dergleichen mehr. Therefore, today's development activities for fiber composite processing equipment ranges from pure machine development to turnkey production systems. The former usually include preform manufacturing units, press units and optionally injection units and post-processing units - the latter the corresponding automation for preform handling, tool cleaning, component removal and the like.
Die automatisierbare Herstellung der Preform stellt eine Schlüsseltechnologie im Herstellungsprozess von endlosfaserverstärkten Faserverbundbauteilen zur Realisierung einer effizienten Großserienfertigung mit reproduzierbarer stabiler Bauteilqualität dar. Aber auch bei sogenannten Hybridbauteilen, also formgepressten Blechen, die vornehmlich mit Carbonfaser-Halbzeugen verpresst werden, um kritische Belastungszonen zusätzlich zu verstärken, müssen sich alle Produktions-Einheiten anlagen- und steuerungstechnisch integrieren lassen, wenn eine hinreichende Produktivität erreicht werden soll. The automatable production of the preform represents a key technology in the production process of continuous fiber reinforced fiber composite components to realize an efficient mass production with reproducible stable component quality. But also in so-called hybrid components, ie compression molded sheets, which are mainly pressed with carbon fiber semi-finished products to reinforce critical stress zones in addition All production units must be able to integrate plant and control technology if sufficient productivity is to be achieved.
Zur Herstellung von endlosfaserverstärkten Bauteilen werden heute überwiegend textile Faser-Halbzeuge wie mit einem Binder (Schmelzkleber) benetzte und/oder mit einer Matrix teilweise oder vollständig imprägnierte Faser-Garne und/oder Flächengebilde (sog. Prepregs) wie Fasergewebe, Fasergestricke, Fasergelege oder Fasermatten verwendet. Die Matrix von faserverstärkten Kunststoffen hat die Aufgabe, die hochbelastbaren Fasern einzubetten (Stützfunktion) und deren Zwischenraum vollständig auszufüllen (Sperrfunktion). For the production of continuous fiber-reinforced components, predominantly textile fiber semi-finished products such as fiber impregnated with a binder (hot melt adhesive) and / or with a matrix partially or completely impregnated fiber yarns and / or fabrics (so-called prepregs) such as fiber fabrics, fiber knits, fiber fabric or fiber mats used. The matrix of fiber-reinforced plastics has the task of embedding the heavy-duty fibers (supporting function) and completely filling their intermediate space (blocking function).
An Binder- und/oder Matrix-Werkstoffen können grundsätzlich Materialien aus den Gruppen der Thermoplaste oder der Duroplaste und ggf. zusätzlicher elastifizierender Komponenten, wie Elastomere, eingesetzt werden, welche sich in der Festigkeit, der maximalen Dehnung, der Einsatztemperatur, der Verarbeitungsgeschwindigkeit und der Chemikalienbeständigkeit unterscheiden. Duroplastische Formmassen lassen sich durch Temperatureinwirkung plastifizieren, sind in diesem Moment formbar und härten dann irreversibel unter Druck und Temperatur aus. Im Gegensatz zu den Thermoplasten bestehen die Elastomere und Duroplaste (auch Duromere genannt) nach der Verarbeitung, d. h. im gebrauchsfertigen Zustand, aus mehr oder weniger stark vernetzten Makromolekülen, die in der Regel weder schmelzbar noch löslich sind. In principle binder materials and / or matrix materials can be used materials from the groups of thermoplastics or thermosets and optionally additional elasticizing components, such as elastomers, which in the strength, the maximum elongation, the operating temperature, the processing speed and the Distinguish chemical resistance. Thermosetting molding compounds can be plasticized by the action of temperature, are malleable at this moment and then cure irreversibly under pressure and temperature. In contrast to the thermoplastics, the elastomers and thermosets (also called thermosets) after processing, d. H. in the ready-to-use state, of more or less strongly cross-linked macromolecules, which are generally neither fusible nor soluble.
Aus diesen Halbzeugen, die als Rollen oder Plattenware in Standardformaten zur Verfügung stehen, werden in einem Schneidprozess Zuschnitte erzeugt, die in der Regel das umgeformte Bauteil vollflächig auskleiden. Beim Schneiden der Zuschnitte entsteht, je nach Bauteilgeometrie ein signifikanter Schneidabfall, der nicht verarbeitet werden kann und die Effizienz dieses Prozesses erheblich verschlechtert. From these semi-finished products, which are available as rolls or sheets in standard formats, blanks are produced in a cutting process, which usually line the formed component completely. When cutting the blanks, depending on the component geometry, a significant cutting waste is generated that can not be processed and significantly reduces the efficiency of this process.
Zur Verbesserung der Ressourceneffizienz können endlosfaserverstärkte Bauteile über Faser- oder auch als Tape-Legeverfahren bekannt gewordene Verfahren wesentlich verschnittärmer bzw. verschnittfrei hergestellt werden. Speziell die Verwendung von Tapes aus thermoplastischen Endlosfasern erweist sich als eine sehr attraktive Prozessvariante. Hierbei stellt insbesondere das Legen der für gewöhnlich als Tape vorliegende Faserverbundwerkstoffe zum Aufbau eines Laminats eine besondere Herausforderung dar. Mit einem „Tape“ ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung vorzugsweise jegliche Art von bahnförmigem Material, insbesondere ein Prepregmaterial, das beispielsweise eine Breite zwischen 30 und 200 mm aufweist, gemeint, welches für ein Ablegen mittels einer Tapelegevorrichtung geeignet ist. Mit „Prepegmaterial“ sind vorliegend insbesondere Fasergarne (Rovings), Fasergelege und/oder Fasergewebe gemeint, welche mit einem Binder benetzt und/oder mit einer Matrix, beispielsweise einer Duroplastmatrix oder Thermoplastmatrix, teilweise oder vollständig imprägniert, insbesondere vorimprägniert, sind. To improve resource efficiency, continuous fiber-reinforced components can be produced substantially less waste or without wastage via processes that have become known as tape-laying methods. In particular, the use of tapes made of thermoplastic continuous fibers proves to be a very attractive process variant. Here, in particular, the laying of the usually present as a tape fiber composites for building a laminate is a particular challenge. With a "tape" in the context of the present invention is preferably any kind of sheet material, in particular a prepreg material, for example, a width between 30 and 200 mm, which is suitable for depositing by means of a tape-laying device. By "prepreg material" is meant herein in particular fiber yarns (rovings), fiber scrims and / or fiber webs, which are wetted with a binder and / or impregnated with a matrix, for example a thermoset matrix or thermoplastic matrix, partially or completely impregnated, in particular preimpregnated.
Bei den „Fasern“ handelt es sich insbesondere um Kohlenstofffasern, der Begriff „Fasern“ umfasst aber in gleicher Weise auch Glasfasern oder andere, insbesondere natürliche oder künstlich hergestellte, Fasern. The "fibers" are, in particular, carbon fibers, but the term "fibers" likewise includes glass fibers or other fibers, in particular natural or man-made fibers.
Das Tape kann auf einem Trägermaterial angeordnet sein, insbesondere einer Trägerfolie oder einem Trägerpapier, das während des Ablegens des Tapes zum Aufbau des Laminats sich von dem Trägermaterial löst, wobei das Trägermaterial mittels einer geeigneten Einrichtung der Tapelegevorrichtung beseitigt, beispielsweise aufgewickelt, wird. Bevorzugt können jedoch auch Tapes Verwendung finden, die keine Trägermaterialien mehr benötigen. The tape can be arranged on a carrier material, in particular a carrier film or a carrier paper, which dissolves during the laying down of the tape for building the laminate from the carrier material, wherein the carrier material by means of a suitable device of the tape laying device eliminated, for example, wound. However, it is also preferable to use tapes which no longer require carrier materials.
Zur Verarbeitung von Tapes ist bekannt, diese von einer Spule oder Rolle abzuziehen, auf Länge zu schneiden und auf einen Legetisch bzw. einer bereits auf dem Legetisch abgelegten Tapestruktur abzulegen. Mit dem Ablegen eines Tapestreifens bzw. von Tapes wird das Tape über eine Anzahl an Ultraschall-Schweißköpfen punktweise mit der darunter liegende Tapeschicht verbunden. For the processing of tapes is known to deduct these from a spool or roll to cut to length and place on a laying table or already laid on the laying table tapestry. By laying down a tape strip or tapes, the tape is connected pointwise to the underlying tape layer via a number of ultrasonic welding heads.
Zur Verarbeitung von Tapes und zur Durchführung eines Tape-Legeverfahrens werden vielfach automatische Vorrichtungen eingesetzt, welche in der Lage sind, ein Tape strukturiert abzulegen. Bekannt sind insbesondere sog. Tapelegevorrichtungen, unter welchen vorliegend beispielsweise auch eine sog. Fiber-Placement-Vorrichtung zu verstehen ist. For processing tapes and for carrying out a tape laying process, automatic devices are often used which are able to deposit a structured tape. Known are in particular so-called. Tapelegevorrichtungen, which in the present case, for example, a so-called. Fiber placement device is to be understood.
Eine beispielhafte Tapelegevorrichtung ist aus dem Dokument
Die
Bei beiden dieser bekannten Tapelegevorrichtungen besteht der Nachteil, dass wegen dem nur seitlichen Führen und Halten der Tapes mittels der Führungsschienen das zu verarbeitende Tape-Bandmaterial eine hinreichend hohe innere Steifigkeit aufweisen muss, so dass es nicht dazu kommt, dass das Tape-Bandmaterial durchhängt und aus den Führungsschienen fällt. Dies kann eine unerwünschte Einschränkung hinsichtlich der verarbeitbaren Materialien, Dicken und/oder Breiten darstellen.In both of these known Tapelegevorrichtungen has the disadvantage that because of the only lateral guiding and holding the tapes by means of the guide rails to be processed tape tape material must have a sufficiently high internal stiffness, so that it does not happen that the tape tape sags and falls out of the guide rails. This may represent an undesirable limitation on processable materials, thicknesses and / or widths.
Auch kann wegen dem nur relativ losen Halten der Tapes mittels der seitlichen Führungsschienen die Taktzeit nicht beliebig erhöht werden. Dies liegt daran, dass bei einer zu raschen Bewegung beim Absenken des Legekopfs, bei der dementsprechend das Tape rasch gegen den Widerstand der umgebenden Luft bewegt werden muss, sich die Gefahr, dass das Tape aus den Führungsschienen „geweht“ wird und herausfällt, signifikant erhöhen kann. Also, because of the only relatively loose holding the tapes by means of the lateral guide rails, the cycle time can not be increased arbitrarily. This is because if the laying head is lowered too rapidly, and the tape accordingly has to be rapidly moved against the resistance of the surrounding air, the risk of the tape "blowing" and falling out of the guide rails will increase significantly can.
Für die Verlegung von großflächigen Fasergeweben beschreibt das Dokument
Diese beiden Dokumente beschreiben groß bauende Sauggreifer, die sich nicht für eine Anwendung in einer Tapelegevorrichtung, wie beispielsweise in den oben genannten Dokumenten
Das Dokument
In dem Dokument
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Tapelegevorrichtung anzugeben, welches die vorstehenden Nachteile überwindet. It is therefore an object of the invention to provide an improved tape laying apparatus which overcomes the above drawbacks.
Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Tapelegevorrichtung anzugeben, welche ein schnelles Legen von Bauteilen oder von Bauteillagen mit kurzer Zykluszeit erlauben. In particular, it is an object of the invention to provide an improved tape laying apparatus which allows for fast laying of components or component layers with a short cycle time.
Es ist eine nochmals weitere Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Tapelegevorrichtung anzugeben, welche flexibel und rasch zum effizienten Ablegen von Tape-Bandmaterial unterschiedlicher Breiten eingesetzt werden können. It is still a further object of the invention to provide an improved tape laying apparatus which can be used flexibly and rapidly for efficiently depositing tape tape of varying widths.
Es ist eine nochmals weitere Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Tapelegevorrichtung anzugeben, die mit geringen Anlagenkosten und Betriebskosten eingesetzt werden können. It is yet another object of the invention to provide an improved tape laying apparatus that can be used with low equipment costs and operating costs.
Als eine Lösung wird eine Tapelegevorrichtung angegeben, aufweisend: eine Materialzufuhreinheit zum Zuführen eines Tape-Bandmaterials, eine Schneideinrichtung zum Abtrennen eines Tapes von dem Tape-Bandmaterial, eine Legeeinrichtung zum Aufnehmen und zum Platzieren des abgetrennten Tapes auf einem Legetisch, und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung zum Steuern und/oder Regeln des Betriebs der Tapelegevorrichtung, wobei die Legeeinrichtung ein flächiges Transportelement und eine Vakuumeinrichtung aufweist, wobei die Vakuumeinrichtung unter Steuerung und/oder Regelung der Steuer- und/oder Regeleinrichtung aktiviert und deaktiviert werden kann, und wobei die Vakuumeinrichtung derart mit dem flächigen Transportelement verbunden ist, so dass das Tape mittels von der Vakuumeinrichtung erzeugtem Unterdruck auf einer unteren Seite des flächigen Transportelements gehalten werden kann.As a solution, there is provided a tape laying apparatus comprising: a material supply unit for feeding a tape tape material, a cutter for cutting a tape from the tape tape, a laying device for picking up and placing the separated tape on a lay table, and a control and / or control device for controlling and / or regulating the operation of the tape laying device, wherein the laying device comprises a flat transport element and a vacuum device, wherein the vacuum device can be activated and deactivated under the control and / or regulation of the control and / or regulating device, and wherein the Vacuum device is connected to the flat transport element, so that the tape can be held by means of the vacuum device generated negative pressure on a lower side of the flat transport element.
Das flächige Transportelement kann vorzugsweise als zumindest ein um Umlenkrollen umlaufendes, endloses Transportband, bevorzugt als zwei oder mehr parallel verlaufende, um Umlenkrollen umlaufende, endlose Transportbänder ausgeführt sein. The flat transport element may preferably be designed as at least one circulating around deflection rollers, endless conveyor belt, preferably as two or more parallel, circulating around pulleys, endless conveyor belts.
Alternativ kann das flächige Transportelement eine plattenförmige Auflagefläche aufweisen, die in und entgegen der Transportrichtung der Tapes verfahrbar ist. Alternatively, the flat transport element may have a plate-shaped support surface, which is movable in and against the transport direction of the tapes.
Indem ein flächiges Transportelement vorgesehen wird, das sich im Falle der Ausführung des flächigen Transportelements als ein endlos umlaufendes Transportband, fortlaufend in Transportrichtung des Tape-Bandmaterials bzw. der Tapes bewegt, bzw. das sich im Falle der Ausführung des flächigen Transportelements als eine plattenförmige Auflagefläche in der Transportrichtung des Tape-Bandmaterials bzw. der Tapes bewegt, um das Tape-Bandmaterial bzw. die Tapes aufzunehmen und zu bewegen, wird es möglich, mit der Tapelegevorrichtung Tapes unterschiedlicher Breite und/oder Länge zu legen. Insbesondere ist es auf diese Weise auch möglich, mittels der Tapelegevorrichtung auch kurze und kürzeste Tapes, insbesondere auch winkelig zugeschnittene Tapes zu legen. Da hierzu neben einer etwaigen Umrüstung der Materialzuführung keine wesentliche Rekonfiguration der Tapelegevorrichtung erforderlich ist, kann die Tapelegevorrichtung vielseitig und effizient eingesetzt werden. By a flat transport element is provided which moves in the case of the execution of the flat transport element as an endlessly circulating conveyor belt, continuously in the transport direction of the tape tape material or tapes, or in the case of the execution of the flat transport element as a plate-shaped support surface moved in the transport direction of the tape tape or the tapes to accommodate the tape tape and tapes and move, it is possible to use the Tapelegevorrichtung tapes of different width and / or length to lay. In particular, it is also possible in this way, by means of the tape laying device to lay short and shortest tapes, in particular also angularly cut tapes. Since this in addition to a possible conversion of the material supply no significant reconfiguration of Tapelegevorrichtung is required, the Tapelegevorrichtung can be used versatile and efficient.
Gleichzeitig wird mit der Verwendung eines flächigen Transportelements erreicht, dass die Legeeinrichtung ein oder mehrere Tapes großflächig aufnehmen kann, wobei die ebenfalls vorgesehene Vakuumeinrichtung für ein sicheres Halten der Tapes an dem Transportelement sorgt. Durch diesen sicheren Halt ist es möglich, die Legeeinrichtung sehr rasch zu bewegen, und damit die Zykluszeit erheblich zu verkürzen, ohne dass hierbei zu befürchten wäre, dass das oder die Tapes ihre Position verlieren. Die Tapelegevorrichtung kann daher hohe Legeraten bei gleichzeitig hoher Qualität der gelegten Bauteile gewährleisten. At the same time is achieved with the use of a flat transport element that the laying device can accommodate one or more tapes over a large area, the vacuum device also provided for a secure holding the tapes on the transport element provides. With this secure hold, it is possible to move the laying device very quickly, and thus to shorten the cycle time considerably, without this being to be feared that the tapes or lose their position. The tape laying device can therefore ensure high laying rates while maintaining high quality of laid components.
Vorzugsweise weist die Vakuumeinrichtung eine Vakuumkammer, eine Vielzahl von Öffnungen, eine Saugkammer und ein zwischen der Vakuumkammer und der Saugkammer angeordnetes, verstellbares Verschlusselement auf, wobei das Verschlusselement eine Vielzahl von Durchlassöffnungen aufweist, wobei in einer ersten Stellung des Verschlusselements die Durchlassöffnungen die Öffnungen der Vakuumkammer zumindest teilweise überdecken, so dass eine fluide Verbindung zwischen der Saugkammer und der Vakuumkammer besteht, und wobei in einer zweiten Stellung des Verschlusselements die Durchlassöffnungen keine Überdeckung mit den Öffnungen der Vakuumkammer aufweisen, so dass die fluide Verbindung zwischen der Saugkammer und der Vakuumkammer unterbrochen ist. Preferably, the vacuum device comprises a vacuum chamber, a plurality of openings, a suction chamber and an adjustable closure element arranged between the vacuum chamber and the suction chamber, wherein the closure element has a plurality of passage openings, wherein in a first position of the closure element, the passage openings the openings of the vacuum chamber at least partially cover so that there is a fluid connection between the suction chamber and the vacuum chamber, and wherein in a second position of the closure member, the passage openings have no overlap with the openings of the vacuum chamber, so that the fluid communication between the suction chamber and the vacuum chamber is interrupted.
Die Vakuumkammer steht dabei in Verbindung mit einer Vakuumpumpe, die vorzugsweise kontinuierlich betrieben wird, um die Vakuumkammer unter einem Vakuum bzw. unter Unterdruck zu halten. Insbesondere kann der Unterdruck in der Vakuumkammer von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung gesteuert und/oder geregelt auf einen Sollwert des Unterdrucks gesteuert oder geregelt werden. Die Vakuumkammer kann somit als ein großes Reservoir an Vakuum bzw. Unterdruck betrachtet werden, so dass, wenn das Verschlusselement betätigt wird, um die Durchlassöffnungen des Verschlusselements in vollständige Überdeckung mit den Öffnungen der Vakuumkammer zu bringen, durch die entstehende fluide Verbindung zwischen der Vakuumkammer und der Saugkammer die im Vergleich zur Vakuumkammer viel kleinere Saugkammer sehr rasch entleert werden kann, so dass sich auch in der Saugkammer in kürzester Zeit der für das Halten des Tapes erforderliche Unterdruck einstellt. Mit dieser Ausgestaltung kann die zur Aktivierung der Vakuumeinrichtung erforderliche Zeitdauer sehr klein gehalten werden, was wiederum eine Verkürzung der Zykluszeit und einhergehend damit eine Erhöhung der Legerate der Tapelegevorrichtung erlaubt. The vacuum chamber is in communication with a vacuum pump, which is preferably operated continuously to keep the vacuum chamber under a vacuum or under negative pressure. In particular, the negative pressure in the vacuum chamber can be controlled and / or regulated by the control and / or regulating device to a desired value of the negative pressure. The vacuum chamber may thus be considered as a large reservoir of vacuum, so that when the closure member is actuated to bring the passage openings of the closure member into complete registration with the openings of the vacuum chamber, by the resulting fluid communication between the vacuum chamber and the suction chamber, the much smaller compared to the vacuum chamber suction chamber can be emptied very quickly, so that also sets in the suction chamber in a very short time required for holding the tape vacuum. With this configuration, the time required to activate the vacuum device can be kept very small, which in turn allows a shortening of the cycle time and, consequently, an increase in the laying rate of the tape laying device.
Um zu erlauben, dass die Saugkammer so schnell wie möglich unter Unterdruck gesetzt werden kann, sind die Vakuumkammer und die Saugkammer vorzugsweise jeweils so bemessen, dass ein Verhältnis des Volumens der Vakuumkammer zum Volumen der Saugkammer wenigstens 5:1, bevorzugt 10:1 oder mehr und besonders bevorzugt 15:1 oder mehr beträgt.In order to allow the suction chamber to be vacuumed as quickly as possible, the vacuum chamber and the suction chamber are preferably each sized so that a ratio of the volume of the vacuum chamber to the volume of the suction chamber is at least 5: 1, preferably 10: 1 or more and more preferably 15: 1 or more.
Das Verschlusselement kann als eine Schieberleiste ausgebildet sein, und bevorzugt weist die Vakuumeinrichtung weiter ein Führungselement für die Schieberleiste auf, welches eingerichtet ist, eine Aufnahme und Führung für die Schieberleiste zu bilden, und wobei die Saugkammer in dem Führungselement ausgebildet und von diesem teilweise begrenzt wird.The closure element may be formed as a slide bar, and preferably the vacuum device further comprises a guide element for the slide bar, which is adapted to form a receptacle and guide for the slide bar, and wherein the suction chamber is formed in the guide member and partially bounded by this ,
Alternativ oder ergänzend kann vorzugsweise auch vorgesehen sein, dass das flächige Transportelement eine Seite der Saugkammer begrenzt, wobei in dem flächigen Transportelement eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen ausgebildet sind, durch die Luft in die Saugkammer eingesaugt werden kann. Alternatively or additionally, it can preferably also be provided that the planar transport element delimits one side of the suction chamber, wherein a plurality of passage openings are formed in the planar transport element, through which air can be sucked into the suction chamber.
Auf diese Weise kann sowohl eine einfache, kostengünstige und zuverlässige Ausgestaltung erreicht werden, als auch eine möglichst nahe Anordnung des flächigen Transportelements, auf dem mittels Unterdruck die Tapes gehalten werden sollen, an der Vakuumkammer ermöglicht werden. Die auch zur Überbrückung des Zwischenraums dienende Saugkammer kann daher ein sehr kleines Volumen aufweisen, insbesondere im Vergleich zur Vakuumkammer, was ebenfalls dazu beiträgt, den Unterdruck sehr schnell aufbauen und abbauen zu können, um die Vakuumeinrichtung zu aktivieren bzw. zu deaktivieren. Mit dieser Maßnahme kann daher die erforderliche Zykluszeit weiter verkürzt werden. In this way, both a simple, inexpensive and reliable design can be achieved, as well as the closest possible arrangement of the flat transport element on which the tapes are to be held by means of negative pressure on the vacuum chamber can be enabled. The also serving to bridge the gap suction chamber can therefore have a very small volume, especially in comparison to the vacuum chamber, which also helps to build the vacuum very quickly and degrade can to activate the vacuum device or disable. With this measure, therefore, the required cycle time can be further shortened.
Zum Verstellen des Verschlusselements kann eine Aktuatorvorrichtung vorgesehen werden, wobei die Aktuatorvorrichtung von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung so angesteuert wird, dass zum Aktivieren der Vakuumeinrichtung das Verschlusselement in die erste Stellung zu verstellen, und zum Deaktivieren der Vakuumeinrichtung das Verschlusselement in die zweite Stellung zu verstellen. Die Aktuatorvorrichtung kann dabei insbesondere als ein elektromotorischer, bevorzugt servomotorischer Linearantrieb ausgeführt sein, der ein schnelles und präzises Bewegen und damit einhergehend Verstellen des Verschlusselements erlaubt. For adjusting the closure element, an actuator device may be provided, wherein the actuator device is controlled by the control and / or regulating device so that to activate the vacuum device to adjust the closure element in the first position, and for deactivating the vacuum device, the closure element in the second position to adjust. The actuator device can be designed in particular as an electromotive, preferably servo-motor linear drive, which allows a fast and precise movement and concomitant adjustment of the closure element.
Weiter ist es möglich, eine Vielzahl von Kanälen vorzusehen, über welche die Saugkammer dauerhaft mit einer Umgebung und/oder mit einer Einrichtung zum Einlasen eines Gases, vorzugsweise Druckluft, verbunden ist. Die Kanäle können insbesondere in dem Führungselement ausgebildet sein. Further, it is possible to provide a plurality of channels, via which the suction chamber is permanently connected to an environment and / or to a device for injecting a gas, preferably compressed air. The channels may be formed in particular in the guide element.
Wenn die Vakuumeinrichtung deaktiviert wird, indem die fluide Verbindung zwischen der Saugkammer und der Vakuumkammer unterbrochen wird, während gleichzeitig noch ein Tape auf dem flächigen Transportelement gehalten wird und so den Zustrom von Luft von außen in die Saugkammer verhindert oder wesentlich behindert, können die Kanäle den Zustrom von Luft aus der Umgebung ermöglichen, so dass der in der Saugkammer herrschende Unterdruck rasch abgebaut wird und das gehaltene Tape losgelassen wird. Dieses sehr rasche Deaktivieren der Vakuumeinrichtung trägt ebenfalls zur signifikanten Verkürzung der Zykluszeit bei. If the vacuum device is deactivated by the fluid communication between the suction chamber and the vacuum chamber is interrupted while still holding a tape on the flat transport element, thus preventing or substantially obstructing the flow of air from the outside into the suction chamber, the channels can Allow air to flow in from the environment so that the vacuum prevailing in the suction chamber is rapidly released and the held tape is released. This very rapid deactivation of the vacuum device also contributes to the significant shortening of the cycle time.
Da die Kanäle sehr klein bemessen sein können, ist es nicht erforderlich, die Kanäle während der aktiven Phase der Vakuumeinrichtung zu verschließen; vielmehr genügt es, dass die vergleichsweise kleine Luftmenge, die während der aktiven Phase durch die Kanäle in die Saugkammer einströmt, über die Vakuumkammer und die die Vakuumkammer entleerende Vakuumpumpe abzusaugen, ohne dass die von der Vakuumwirkung bewirkte Haltekraft wesentlich beeinträchtigt wird. Auch dies trägt zu einer einfachen, effektiven und kostengünstigen Ausgestaltung bei. Since the channels can be very small, it is not necessary to close the channels during the active phase of the vacuum device; Rather, it is sufficient that the relatively small amount of air flowing through the channels during the active phase in the suction chamber to suck through the vacuum chamber and the vacuum chamber emptying the vacuum pump without the vacuum effect caused by the holding force is significantly impaired. This also contributes to a simple, effective and cost-effective design.
Alternativ wäre es auch denkbar die Kanäle oder zumindest ein Teil der Kanäle mit einer Einrichtung zum Einlassen eines Gases in die Saugkammer zu verbinden. Im Falle der Unterbrechung der fluiden Verbindung zwischen Vakuumkammer und Saugkammer durch das Verschlusselement kann die Einrichtung zum Einlassen eines Gases in die Saugkammer aktiviert werden und so einen leichten Überdruck zum Ablösen des Tapes erzeugen. Die Kanäle sind somit nicht dauerhaft offen, wodurch bei einer fluiden Verbindung zwischen Vakuumkammer und Saugkammer kein Gas in die Saugkammer aus der Umgebung einströmen kann.Alternatively, it would also be conceivable to connect the channels or at least part of the channels to a device for introducing a gas into the suction chamber. In the case of the interruption of the fluid communication between the vacuum chamber and the suction chamber by the closure element, the means for introducing a gas into the suction chamber can be activated and thus produce a slight overpressure for detaching the tape. The channels are thus not permanently open, whereby at a fluid connection between the vacuum chamber and the suction chamber no gas can flow into the suction chamber from the environment.
Alternativ wäre es auch denkbar, insbesondere bei Kanälen mit größeren Öffnungen, die Kanäle mit einem Verschlussmechanismus während der aktiven Phase der Vakuumeinrichtung zu verschließen und so ein eintreten von Luft in die Saugkammer zu verhindern. Um ein Abbau des Unterdruckes in der Saugkammer zu ermöglichen, wenn das Verschlusselement die Öffnungen zur Vakuumkammer überdeckt, kann der Verschlussmechanismus für die Kanäle mit dem Verschlusselement gekoppelt sein, so dass beim Schließen der Öffnungen zur Vakuumkammer gleichzeitig die Kanäle zum Abbau des Unterdruckes in der Saugkammer geöffnet werden. Alternatively, it would also be conceivable, especially for channels with larger openings to close the channels with a shutter mechanism during the active phase of the vacuum device and thus to prevent the entry of air into the suction chamber. In order to allow a reduction of the negative pressure in the suction chamber, when the closure member covers the openings to the vacuum chamber, the closure mechanism for the channels may be coupled to the closure member, so that when closing the openings to the vacuum chamber simultaneously the channels for reducing the negative pressure in the suction chamber be opened.
Besonders bevorzugt können die Kanäle so bemessen sein, dass die Vielzahl von Kanälen in Summe einen Querschnitt aufweisen, der 1/5 oder weniger, bevorzugt 1/10 oder weniger und besonders bevorzugt 1/20 oder weniger einer Summe der Querschnitte der in dem Verschlusselement ausgebildeten Durchlassöffnungen ist. Particularly preferably, the channels can be dimensioned such that the plurality of channels in total have a cross section which is 1/5 or less, preferably 1/10 or less and particularly preferably 1/20 or less of a sum of the cross sections of the formed in the closure element Passage openings is.
Mit einer derartigen Bemessung kann sichergestellt werden, dass auch im aktiven Betrieb der Vakuumeinrichtung durch die Kanäle einströmende Luft ohne wesentliche Einwirkung sicher und rasch abgeführt werden und der in der Saugkammer herrschende Unterdruck aufrecht erhalten werden kann. With such a dimensioning can be ensured that even in active operation of the vacuum device through the channels incoming air are discharged safely and quickly without significant impact and prevailing in the suction chamber negative pressure can be maintained.
Alternativ oder ergänzend ist es für ein rasches bzw. nochmal rascheres Abschalten des Vakuums auch möglich Düsen anzuordnen mit denen zur Deaktivierung der Vakuumeinrichtung gezielt ein Gas, vorzugsweise Druckluft, in die Saugkammer eingedüst werden kann, so dass insbesondere kurzzeitig ein leichter Überdruck in der Saugkammer erzeugt wird, was das Ablösen von Tapes von dem flächigen Transportelement, insbesondere nach dem Ablegen und Platzieren der Tapes auf dem Legetisch, weiter unterstützt. Auf diese Weise kann die Zykluszeit nochmals verkürzt werden.Alternatively or additionally, it is also possible for a quick or again faster shutdown of the vacuum nozzles to deactivate the vacuum device targeted a gas, preferably compressed air, can be injected into the suction chamber, so that in particular briefly generates a slight overpressure in the suction chamber is what further supports the detachment of tapes from the flat transport element, in particular after placing and placing the tapes on the laying table. In this way, the cycle time can be shortened again.
In der Tapelegevorrichtung kann auch vorgesehen werden, dass zwischen der Schneideinrichtung und der Legeeinrichtung zumindest eine Zuführungseinrichtung angeordnet ist, welche ein flächiges Transportelement aufweist, auf dem von der Schneideinrichtung abgetrennte Tapes in Auflage auf einer Oberfläche des flächigen Transportelements aufgenommen werden können. In the tape laying device can also be provided that between the cutting device and the laying device at least one feeding device is arranged, which has a flat transport element, on the tapes separated from the cutting device in circulation on a Surface of the flat transport element can be added.
Vorzugsweise weist die Legeeinrichtung weiter zumindest eine Hefteinrichtung auf, die eingerichtet ist, die von der Legeeinrichtung platzierten Tapes an einer zuvor auf dem Legetisch abgelegten Tapelage anzuheften. Dabei kann insbesondere vorgesehen werden, die Steuer- und/oder Regeleinrichtung so einzurichten, dass die Aktivierung der Hefteinrichtung zum Anheften der Tapes und die Deaktivierung der Vakuumeinrichtung gleichzeitig angesteuert werden. Preferably, the laying device further comprises at least one stapling device, which is set up to attach the tape placed by the laying device to a previously stored on the laying table stacking. In this case, provision may be made, in particular, for the control and / or regulating device to be set up in such a way that the activation of the stapling device for attaching the tapes and the deactivation of the vacuum device are simultaneously controlled.
Bevorzugt ist die Steuer- und/oder Regeleinrichtung eingerichtet, die Aktivierung der Vakuumeinrichtung unmittelbar nach dem Abheben der Legeeinrichtung vom Legetisch anzusteuern. Unmittelbar im vorliegenden Sinne kann die Bedeutung zugeordnet werden, dass die Vakuumeinrichtung dann eingeschaltet wird, wenn kein Kontakt mehr zwischen der Legeeinheit und dem abzulegenden Tape besteht. Das abgelegte Tape verbleibt dabei auf dem Legetisch oder auf einer bereits abgelegten Tapestruktur haften, da dies mit der Hefteinheit dort zuvor fixiert wurde. Preferably, the control and / or regulating device is set up to activate the activation of the vacuum device immediately after lifting the laying device from the laying table. Immediately in the present sense, the meaning can be assigned that the vacuum device is then turned on when there is no contact between the laying unit and the tape to be deposited. The discarded tape will remain on the lay table or stick to an already laid-down tape structure, as this has been previously fixed there with the stapler unit.
Mit der vorgenannten Tapelegevorrichtung kann insbesondere auch ein Tapelegeverfahren ausgeführt werden. Das Tapelegeverfahren zeichnet sich durch folgende Verfahrensschritte aus: Zuführen eines Tape-Bandmaterials mittels einer Materialzufuhreinheit; Abtrennen eines Tapes von dem Tape-Bandmaterial mittels einer Schneideinrichtung; und Aufnehmen und Platzieren des abgetrennten Tapes auf einem Legetisch mittels einer Legeeinrichtung, wobei die Legeeinrichtung ein flächiges Transportelement und eine mit dem flächigen Transportelement verbundene Vakuumeinrichtung aufweist, wobei zum Aufnehmen des Tapes die Vakuumeinrichtung aktiviert wird, so dass das Tape mittels von der Vakuumeinrichtung erzeugtem Unterdruck auf einer unteren Seite des flächigen Transportelements gehalten wird, und wobei nach dem Platzieren des Tapes die Vakuumeinrichtung deaktiviert wird. Es kann dabei bevorzugt vorgesehen werden, dass das flächige Transportelement als zumindest ein um Umlenkrollen umlaufendes, endloses Transportband ausgeführt ist. Ebenfalls kann vorzugsweise vorgesehen werden, dass die Vakuumeinrichtung eine Vakuumkammer, eine Vielzahl von Öffnungen, eine Saugkammer und ein zwischen der Vakuumkammer und der Saugkammer angeordnetes, verstellbares Verschlusselement aufweist, wobei das Verschlusselement eine Vielzahl von Durchlassöffnungen aufweist, wobei das Verschlusselement bevorzugt als eine Schieberleiste ausgebildet ist, wobei zum Aktivieren der Vakuumeinrichtung das Verschlusselement in eine erste Stellung verstellt wird, in welcher die Durchlassöffnungen des Verschlusselements die Öffnungen der Vakuumkammer zumindest teilweise überdecken, so dass eine fluide Verbindung zwischen der Saugkammer und der Vakuumkammer besteht, und wobei zum Deaktivieren der Vakuumeinrichtung das Verschlusselement in eine zweite Stellung verstellt wird, in welcher die Durchlassöffnungen des Verschlusselements keine Überdeckung mit den Öffnungen der Vakuumkammer aufweisen, so dass die fluide Verbindung zwischen der Saugkammer und der Vakuumkammer unterbrochen ist. Eine bevorzugte Ausführungsform umfasst weiter, nach dem Platzieren des Tapes, ein Anheften des von der Legeeinrichtung platzierten Tapes an einer zuvor auf dem Legetisch abgelegten Tapelage mittels einer Hefteinrichtung, wobei das Anheften des Tapes bevorzugt gleichzeitig mit der Deaktivierung der Vakuumeinrichtung erfolgt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass ein Gas, vorzugsweise Druckluft, über die Kanäle und/oder Düsen in die Saugkammer eingeblasen wird. Hiermit kann erreicht werden, dass der in der Saugkammer herrschende Unterdruck rasch abgebaut wird und das Ablegen der Tapes auf dem Legetisch zügig und ohne Anhaftungsprobleme an der Legeeinrichtung erfolgt. In particular, a tape laying method can also be carried out with the aforementioned tape laying device. The tape laying method is characterized by the following method steps: feeding a tape tape material by means of a material feed unit; Separating a tape from the tape tape by means of a cutter; and picking up and placing the separated tape on a laying table by means of a laying device, wherein the laying device comprises a flat transport element and a vacuum device connected to the flat transport element, wherein the vacuum device is activated to receive the tape, so that the tape by means of negative pressure generated by the vacuum device is held on a lower side of the flat transport element, and wherein after placing the tape, the vacuum device is deactivated. It may preferably be provided that the flat transport element is designed as at least one circulating endless rollers, endless conveyor belt. Likewise, it can preferably be provided that the vacuum device has a vacuum chamber, a plurality of openings, a suction chamber and an adjustable closure element arranged between the vacuum chamber and the suction chamber, wherein the closure element has a plurality of passage openings, wherein the closure element preferably forms a slide rail is, wherein for activating the vacuum device, the closure element is adjusted to a first position in which the passage openings of the closure element at least partially cover the openings of the vacuum chamber so that there is a fluid connection between the suction chamber and the vacuum chamber, and wherein for deactivating the vacuum device the Closing element is adjusted to a second position in which the passage openings of the closure element have no overlap with the openings of the vacuum chamber, so that the fluid connection between the Saugkam mer and the vacuum chamber is interrupted. A preferred embodiment further comprises, after placing the tape, adhering the tape placed by the laying device to a stack previously deposited on the laying table by means of a stapling device, wherein the adhering of the tape preferably takes place simultaneously with the deactivation of the vacuum device. Alternatively it can be provided that a gas, preferably compressed air, is blown into the suction chamber via the channels and / or nozzles. This makes it possible to achieve that the negative pressure prevailing in the suction chamber is rapidly reduced and the laying down of the tapes on the laying table takes place rapidly and without adhesion problems on the laying device.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung wird im Nachfolgenden mit Bezug auf die Zeichnungen an Hand von beispielhaften Ausführungsformen beschrieben.Further preferred embodiments are set forth in the dependent claims. The invention will be described below with reference to the drawings with reference to exemplary embodiments.
Es zeigen:Show it:
In der
In der Schneideinrichtung
Nachdem die Tapes
Die Legeeinrichtung
Um das Absenken der Legeeinrichtung
Zur Erhöhung der Legerate ist es insbesondere vorgesehen, dass mehrere Tapes
Wie in der
Es kann weiter ebenfalls vorgesehen sein, dass, wie bekannt, während des Ablegens von Tapes
Wie in den
Die Vakuumeinrichtung
Zum anschließenden Ablegen und Platzieren des Tapes
Sobald das Tape
In der abgesenkten Position der Legeeinrichtung
In der Ausgangsstellung ist die Legeeinheit
Um ein Legen mit möglichst hoher Legerate zu ermöglichen, ist es dabei wichtig, dass eine möglichst kurze Zykluszeit erreicht wird, wobei die Zykluszeit die Zeitdauer von einem Aufnehmen eines Tapes
Um derartig kurze Zykluszeiten erreichen zu können, wird in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgeschlagen, die Legeeinrichtung
Die
Wie in der
Die Schieberleiste
Die
In der
Auf der, der Vakuumkammer
Um die Vakuumeinrichtung
Die Schieberleiste
Zum derartigen Abschalten des Vakuums kann optional weiter vorgesehen werden, zusätzliche Düsen für ein Gas, vorzugsweise Druckluft, zu integrieren, mit denen insbesondere beim Beginn des Anhebens der Legeeinrichtung
Mit Bezug zurück auf die
Im Übrigen kann ergänzend oder alternativ auch für die Zuführungseinrichtungen
Während in der vorstehenden Beschreibung die Schneideinrichtungen
Optional ist es ebenfalls möglich für die Schneideinrichtung
Weiter ist es ebenfalls möglich, die erste Schneideinrichtung
Schließlich ist es ebenfalls möglich, mehr als zwei Legeeinheiten
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Tapelegevorrichtung Tape laying device
- 22
- Tape-Bandmaterial Tape-strip material
- 5, 5a5, 5a
- Tape Tape
- 7, 7a 7, 7a
- Legekopflaying head
- 10, 10a10, 10a
- Materialzufuhreinheit Material feed unit
- 11, 11a11, 11a
- Antriebswalzen drive rollers
- 12, 12a12, 12a
- Spule Kitchen sink
- 20, 20a20, 20a
- Schneideinrichtung cutter
- 21, 21a21, 21a
- Transportband conveyor belt
- 2222
- Umlenkrollen guide rollers
- 2525
- Schneidmesser cutting blade
- 30, 30a30, 30a
- Zuführungseinrichtung feeder
- 31, 31a31, 31a
- Transportband conveyor belt
- 3232
- Umlenkrollen guide rollers
- 3333
- Abwurfbehälter Sharps container
- 3535
- Vakuumeinrichtung vacuum equipment
- 40, 40a40, 40a
- Legeeinrichtung securing device
- 41, 41a41, 41a
- Transportband conveyor belt
- 4242
- Umlenkrollen guide rollers
- 4545
- Vakuumeinrichtung vacuum equipment
- 5050
- Legetisch Legetisch
- 6060
- Transportrichtung transport direction
- 6161
- Wandung wall
- 6262
- Vakuumkammer vacuum chamber
- 6363
- Öffnung opening
- 6464
- Schieberleiste slide bar
- 6565
- Durchlassöffnung Port
- 6666
- Führungselement guide element
- 6767
- Saugkammer suction chamber
- 6868
- Kanal channel
- 7171
- Durchtrittsöffnung Through opening
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 202010014946 U1 [0020] DE 202010014946 U1 [0020]
Claims (15)
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Publications (1)
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-
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R207 | Utility model specification | ||
R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years | ||
R157 | Lapse of ip right after 6 years |