EP3509976A1 - Greifvorrichtung und greifverfahren zum greifen einer spule - Google Patents

Greifvorrichtung und greifverfahren zum greifen einer spule

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EP3509976A1
EP3509976A1 EP17781004.1A EP17781004A EP3509976A1 EP 3509976 A1 EP3509976 A1 EP 3509976A1 EP 17781004 A EP17781004 A EP 17781004A EP 3509976 A1 EP3509976 A1 EP 3509976A1
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EP
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tape
reel
gripping
spool
clamping
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    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/37—Tapes

Definitions

  • the present invention relates to a gripping device and a gripping method for gripping a spool, in particular a reel, a feeder for supplying the reel, and a transport system and a transport method for transporting a reel.
  • fiber composites such as carbon fiber reinforced plastic (CFRP) have become more and more widespread in a variety of applications. Compared to metallic materials, these fiber composites offer greater design freedom and application-specific formulation options.
  • Corresponding production systems for the production of molded parts usually comprise so-called preform manufacturing units, in which the mostly flat blanks are produced, press units and optionally injection units, post-processing units and a corresponding automation for the handling of the preforms.
  • preforms are key technology in the realization of efficient mass production with reproducible and stable component quality.
  • Semi-finished fiber products such as with a binder (hot melt) wetted and / or with a matrix partially or fully impregnated fiber yarns and / or fabrics (so-called prepregs), such as fiber fabric, fiber knits, fiber fabric or fiber mats used.
  • prepregs partially or fully impregnated fiber yarns and / or fabrics
  • the matrix has the task of embedding the heavy-duty fibers (support function) and fill their gaps completely (blocking function).
  • additional elasticizing components such as elastomers
  • elastomers can be used.
  • blanks are produced in a cutting process, which usually completely line the formed component.
  • fiber or tape laying methods tape laying method
  • the tape is usually supplied on a roll (reel), cut to length to a tape or tape strip or strip and placed on a laying table or on a previously deposited on the laying table band structure.
  • the tape strip As the tape strip is deposited, it is connected pointwise to the underlying belt layer via a number of ultrasonic welding heads. Especially the use of tapes made of thermoplastic continuous fibers has proven to be an attractive process variant. In the processing of the bands often automatic laying devices are used, which are able to store a structured tape. Such a device is known, for example, from WO 2014/083196 A1.
  • a lay-up machine for laying and adhering tape sections to a part to be manufactured, comprising a first material feeding unit for feeding tape tape material; first gripping means for drawing wall sections from the first material feed unit and for positioning the strip sections in guideways; a first cutting device for cutting to length of the band portions of the first material supply unit; a movement table; and at least one tape stitching unit for placing on a working surface of the moving table and for fixing the tape portions; the lay-up machine further comprising a second material supply unit for feeding strip material; second gripping means for drawing strip portions from the first material feeding unit and for positioning the strip portions in guideways; and a second cutter for cutting to length of the band portions from the first material supply unit.
  • Object of the present invention is in this context to improve the handling of the coils, in particular the tape reels and to increase the efficiency of the production process of the production of tape structures, also referred to as tape structures.
  • a gripping device for gripping a coil comprising: a holding element for fixing the coil; a clamping element for clamping a material beginning of a material wound on the coil in order to keep the material under tension; and a base body to which the holding element and the tensioning element are fastened and which is adapted to be coupled to a drive device for moving the material, wherein the holding element and the tensioning element are designed to fix the coil and clamp the beginning of the material when the coil is in a feed device provided; and disengage the bobbin and the initial material restraint when the bobbin is held in a material receiver of a processing system.
  • a gripping device for gripping a tape reel comprising: a holding member for fixing the tape spool; a tensioning member for clamping a tape leader of a tape wound on the tape spool to keep the tape under tension; and a base body to which the holding member and the tension member are fixed and which is coupled to a driving device for moving the tape spool, wherein the holding member and the tensioning member are adapted to set the tape spool and clamp the tape top when the tape spool in a feeding device is provided for providing the tape reel; and disengaging the tape reel and the beginning of tape restraint when the tape reel is held in a media take-up of a processing system.
  • the gripping device is used in particular to automate the handling of a reel during processing in a corresponding processing system or in the supply to a processing system.
  • the tape reel is provided by means of a feeding device so that it can be grasped and picked up by a gripping device.
  • the gripping device comprises at least one holding element, by means of which the tape spool can be fixed. Fixing is here understood to mean detachable fastening in the sense of coupling.
  • the clamping element sets the beginning of the tape actively or passively, so that the tape remains taut and can not spring open.
  • Clamping is understood herein to mean in particular a releasable fastening of the strip beginning on the clamping device with or without actively exerting a tensile force on the strip beginning.
  • Holding element and clamping element thus act preferably as actuators.
  • Retaining element and clamping element are attached to a base body which can be connected to a drive device. By the drive device, a force can be exerted on the main body, whereby the holding element, the clamping element and the fixed means of the holding element reel are moved.
  • the tape reel is received by the gripping member in the feeder and then transported by the drive device in a material receptacle of a processing unit.
  • Retaining element and clamping element are designed, that is to say in particular correspondingly arranged on the base body and relative to one another and can be correspondingly activated to correspond with and cooperate with the feed device and the material receptacle.
  • the present invention allows automation of the processes when changing a tape reel.
  • the tape is kept tensioned without the need for manual intervention.
  • the gripping device it is no longer necessary for the operator to be present and actively involved in each reel change.
  • the base body is formed substantially flat for application to a base of the body facing the reel flank of the tape reel; and the retaining element is designed to fix the tape reel on the reel flank facing the main body so that the reel flank facing away from the main body is accessible in a fixed state, wherein the retaining element in particular has a receiving profile for receiving the reed flank.
  • the main body has at least one side on a surface or is preferably formed substantially as a disk or disk-shaped. The end face of the tape reel is applied to the main body. By applying directly a wobbling of the tape spool in the clamped state is prevented or at least reduced.
  • the holding element cooperates with the reed flank.
  • the holding element has an extension which is formed with a receiving profile and cooperates with the coil edge.
  • the receiving profile encompasses or surrounds the coil flank or part of the circumference of the coil flank.
  • the receiving profile is designed as a U-profile. A contact between the holding element and the band, through which the band could be damaged or contaminated, is avoided.
  • the holding element is arranged substantially on a side facing away from the tape spool of the base body and projects beyond the base body for fixing the tape spool parallel and orthogonal to the main body to set the tape spool on the main body facing the reed edge.
  • at least part of the retaining element projects beyond the base body in the direction of the tape reel. The supernatant causes the holding element with the main body facing the coil edge can cooperate at its periphery to set the tape reel on its coil edge. The main body facing away from the coil edge remains accessible. It also ensures that the retaining element does not come into contact with the tape and damage it.
  • the gripping device comprises at least two further holding elements, wherein the holding element and the further holding elements are adapted to set the reel on the spool flank facing the main body in a staggered arrangement, preferably offset by approximately 90 °.
  • the total of at least three holding elements cooperate to hold the tape reel.
  • the holding elements are preferably arranged offset relative to each other with respect to the tape reel by about 90 ° and / or identical.
  • the holder at three points a stable attachment is achieved.
  • the tape reel can be clamped between the holding elements.
  • Each individual holding element only needs to absorb a relatively small force.
  • the main body is substantially circular, preferably annular with an inner circle radius which is greater than a radius of a central cylinder of the tape reel formed; and the holding member adapted to set the tape reel in concentric alignment with the main body.
  • the holding element comprises a holding pneumatics or a holding hydraulics for clamping the reel; and / or the tensioning element a tensioning pneumatic or tensioning hydraulic for clamping clamping the beginning of the tape.
  • Both the Haltepneumatik / hydraulic and the Spannpneumatik / hydraulic preferably cause the exercise of a translational clamping movement for clamping the tape reel or the beginning of the tape. Alternatively, however, also rotational movements or pivotal movements are possible.
  • Pneumatics or hydraulics allow relatively large forces to be exerted in a small space and, in particular, enable efficient and simple control.
  • a feeding apparatus for providing a tape spool for gripping with a gripping device as described above, comprising: a biasing member for clamping a tape leader of a tape spooled on the tape spool to hold the tape under tension, the biasing member cooperating with the gripping member of the gripping device to provide tension of the tape upon gripping the tape spool in the feeding device; and the biasing member preferably comprises a biasing pneumatics or biasing hydraulics for clamping the beginning of the tape.
  • the feeding device according to the invention is designed to provide the reel in such a way that it can be gripped by the gripping device according to the invention.
  • this includes an accessible orientation of the tape reel and the beginning of the tape in the provided state.
  • the biasing member of the feeder causes the tape to be held in tension while the tape reel is in the feeder.
  • the transport system according to the invention also comprises the drive device which can be coupled to the gripping device, by which, in particular, a translational and / or rotational movement of the gripping device and of a belt reel fixed thereto is generated.
  • the transport system according to the invention forms part of a corresponding processing system for processing a belt, in particular a production unit for producing preforms.
  • the supply device comprises a storage device for providing a plurality of tape reels and / or at least as material wagon for receiving and for rolling transport a tape reel formed; and / or the feeding device comprises a conveyor belt system for feeding the reel from a storage area into a receiving area in which the reel is provided for gripping with the gripping device.
  • the feeding device is designed as a material cart with which one or more reels of tape can be transported from a storage area into the area of the gripping device. The reel or the reels can be removed directly from the material cart with the gripping device.
  • the feeding device Conveyor belt system comprises, can be supplied by the new tape reels without the involvement of the operating personnel.
  • an aspect of the invention relates to a transport system for transporting a reel, with a gripping device as described above; with a feeding device for providing a reel, in particular as described above; with a drive device for moving the reel, which can be coupled to the gripping device and which is designed to carry out a transport movement, by means of which the reel is transported by the feeder to the material receptacle of the processing system; and with a control unit for controlling the drive device, wherein the drive device is preferably designed as an industrial robot with a robot arm for coupling the gripping device.
  • control unit for driving the tensioning element and the biasing element when gripping the tape reel in the feeding device is designed to match a release of the clamping of the tape by the biasing member and a clamping of the tape by the clamping element, so that the voltage of Bandes is obtained when gripping the tape reel.
  • Clamp and biasing element are controlled so that at no time the tension of the tape is lost.
  • a timing is necessary here.
  • the corresponding mechanical design must be such that the actuators do not interfere with each other.
  • control unit is designed to drive the holding element to set the tape reel in the feed position and to solve the determination of the tape reel, when the tape reel is held in the material receptacle and the beginning of the tape is kept clamped.
  • the control unit causes the tape spool to be fixed during movement by the drive device. A quick change of an empty tape reel is possible.
  • the drive device is designed to guide the beginning of the strip from the material intake to a delivery unit for conveying the strip through the processing system when the strip reel is held in the material receptacle becomes.
  • a delivery unit for conveying the strip through the processing system when the strip reel is held in the material receptacle becomes.
  • This insertion process can also be performed by the drive device. This has the advantage that no manual intervention is required for this purpose.
  • one aspect of the invention relates to a processing system for processing a tape wound on a reel, comprising a transport system as described above; and with a material receptacle for holding the reel with a holding mandrel for receiving a central cylinder of the tape reel, wherein the retaining mandrel is preferably designed to unwind the tape.
  • a further aspect relates to a gripping method for gripping a spool with a gripping device, in particular as described above, comprising the steps of: fixing the spool to a holding element and clamping a material beginning of a material wound onto the spool with a tensioning element when the spool is provided in a feeding device becomes; and releasing the definition of the coil and the clamping of the beginning of the material when the coil is held in a material receptacle of a processing system and the beginning of the material is kept clamped.
  • Another aspect relates to a gripping method for gripping a tape spool with a gripping device, in particular as described above, comprising the steps of: setting the tape spool with a holding member and clamping a tape leader of a tape spooled onto the tape spool with a tensioning member when the tape spool is provided in a feeding device becomes; and releasing the determination of the tape reel and the clamping of the tape beginning, when the tape reel in a
  • Another aspect relates to a transport method for transporting a reel with a transport system, in particular as described above, with the steps:
  • Processing system is transported; and releasing the setting of the tape reel and the clamping of the tape start, when the tape reel is held in the material receptacle of the processing system and the beginning of the tape is kept clamped.
  • the inventive method for gripping a reel and for transporting the reel can be carried out in particular with the previously described gripping device or with the transport system described above.
  • the individual process steps are carried out by the corresponding parts or elements of the device or the system.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a transport system according to a
  • Fig. 2 is a schematic representation of a tape reel and a tape wound thereon;
  • FIG. 3 is a schematic representation of a gripping device according to an aspect of the present invention
  • 4 shows a schematic detail view of a holding element for use in a gripping device according to the invention
  • FIG. 5 is a schematic illustration of a feeder according to an aspect of the present invention, which is formed as a material cart; and FIG. 6 is a schematic representation of a processing system according to one
  • FIG. 1 shows a transport system 10 according to the invention.
  • a gripping device 12 is coupled to a drive device 14.
  • a tape reel 16 is fixed.
  • the tape reel 16 is transported by a feed device 18 into a material receptacle 20 of a processing system.
  • the drive device 14 is controlled by means of a control unit 22 in accordance with the execution of the movement.
  • the transport system 10 according to the invention is suitable for use in the production of tape structures or tape structures which are used for reinforcement in fiber-reinforced components by means of the tape laying method.
  • a previous approach to solving this problem is to attach the tape leader 38 of a new tape 36 to the tape end of a previously used tape spool 16, which is also known as splicing.
  • both bands 36 lie one above the other in a spliced area. This area can usually not be further processed and must be removed with additional effort and at the expense of additional material loss by means of a cutting device and be removed from the system.
  • the problem persists that when removing a partially used tape reel 16 springs to the material remaining on the spool, making it unusable, since, among other things, dust and particles can attach to the rebound tape.
  • a reel 16 is provided for further use by means of a feed device 18, which may be preferably designed as a material cart.
  • the beginning of the tape 38 is clamped and the tape 36 is held tensioned while the tape reel 16 is in the feeder 18.
  • the tape reel 16 is received by means of the gripping device 12 according to the invention and fed to the material receptacle 20.
  • the material receptacle 20 can accommodate two tape reels 16. It is understood that other embodiments are possible, in particular for receiving only one or even further tape reels 16.
  • the gripping device 12 is moved by means of a drive device 14.
  • the drive device 14 By the drive device 14, the tape spool 16 is transported from a supply or feed position in the feeder 18 to a holding or receiving position in the material receiver 20 of the processing system 46.
  • the drive device 14, as shown is designed as an industrial robot or as a robot arm of an industrial robot.
  • the gripping device 12 is connected via a corresponding interface with the robot arm.
  • the connection can be screwed on or releasably coupled by means of a tool coupling in order to enable a tool change, so that the robot can also assume other tasks in the area of the production of strip structures.
  • the control of the drive device 14 is effected by a control unit 22 which generates a corresponding control signal.
  • the control unit 22 is preferably also adapted to drive the drive device 14 after the transfer of the tape reel 16 to the material receptacle 20 for insertion of the tape start 38 in the processing system 46 for further processing of the belt 36.
  • the band beginning 38 initially remain clamped by the clamping element 24 and the robot arm to which the gripping device 12 is coupled, can perform the appropriate insertion or Einfädel Gay.
  • FIG. 2 schematically illustrates a tape reel 16.
  • the tape reel 16 has reel flanks 32. The coil flanks close the tape reel 16 on their end faces 34.
  • a corresponding band 36 which is also referred to as a tape, wound, which preferably comprises continuous thermoplastic fibers.
  • the coil flanks 32 prevent slipping or slipping of the belt 36 in the axial direction of the tape reel 16.
  • a strip beginning 38 ie the end of the winding of the belt 36, also shown.
  • the tape spool 16 has a central cylinder 17 suitable for coupling to a rotating device for driving the tape spool 16.
  • FIG. 3 schematically illustrates a gripping device 12 according to the invention.
  • the gripping device 12 has a clamping element 24, by means of which the beginning of the tape 38 can be gripped or clamped so that a wound on the reel 16 tape 36 is always under tension and can not unwind or rebound.
  • the gripping device 12 further comprises a holding element 26, through a reel 16 can be fixed to the gripping device 12.
  • the gripping device 12 also comprises two further holding elements 26a and 26b.
  • the gripping device 12 comprises a base body 28 to which the holding elements 26, 26a, 26b and the clamping element 24 are attached. Also shown is the coupling 30 of the drive device 14.
  • the base body 28 is formed substantially as a circular disc.
  • the side facing away from the clamping element 24 and the holding elements 26, 26 a and 26 b side of the flat body 28 is flat and designed to be applied to an end face 34 of the tape spool 16.
  • the reel 16 is applied on one of its end faces 34 to the contact surface of the base body 28 of the gripping device 12 and held by the holding elements 26, 26 a and 26 b.
  • the holding elements 26, 26a and 26b and the clamping element 24 are arranged so that a tape reel 16 which is located in a feeding device 18 can be fixed and the tape leader 38 can be kept tensioned during setting and clamping.
  • the three holding elements 26, 26a and 26b are identically designed as actuators for carrying out a translatory (clamping) movement in the radial direction.
  • the holding elements 26, 26a and 26b are offset relative to the main body 28 by 90 ° to each other, so that, due to the width of a holding member 26, 26a, 26b a total of an angular range of more than 180 ° is covered and the tape reel 16 does not solve in the specified state can.
  • a part of each holding element 26, 26a, 26b projects radially and axially with respect to the main body 28 in the direction of the reel 16 via the main body 28 and thus projects beyond the main body 28.
  • the projecting part is radially movable and allows the reel 16 to be fixed or clamped on the coil flank 32, without touching the belt 36.
  • the main body 28 facing away from end face 34 and coil edge 32 of the tape reel 16 in the fixed state for receiving and for passing the tape reel 16 free.
  • the holding elements 26, 26 a and 26 b and the clamping element 24 are on the base body 28 corresponding to the configuration of the feed device 18 and der Material receiving 20 of the processing system 46 and arranged to cooperate with the supply device 18 and 20 material receiving actuated.
  • the illustrated embodiment with three identically formed active holding elements 26, 26a, 26b has proven to be particularly advantageous. It is understood, however, that other numbers of retaining elements 26, 26a, 26b and other arrangements or angles are possible. It is also possible to use only one or two holding elements 26, 26a, 26b designed as actuators and to use another or several other holding elements 26, 26a, 26b as a stop to which the reel 16 is pressed.
  • FIG. 4 schematically illustrates a holding element 26.
  • the holding element 26 comprises a corresponding receiving profile 40 for fastening a voltage applied to its end face on the gripping device 12 tape reel 16.
  • the receiving profile 40 is formed as a U-profile and surrounds a reed edge 32 of the adjacent tape reel 16.
  • the holding element 26 comprises a Haltepneumatik 42, which may be formed as a pneumatic element, such as working cylinder, which causes the exercise of a translational movement of the receiving profile 40 in the direction of the coil edge 32 and thus fixing the tape spool 16. It is understood that the holding element 26 can also be designed hydraulically and that other actuators can be used.
  • FIG. 5 schematically illustrates an inventive feeding device 18 in cooperation with a gripping device 12.
  • the feeder 18 is adapted to receive a reel 16 in a form such that it can be picked up by a gripping device 12 and transported further.
  • the gripping device 12 abuts with its flat side of the tape spool 16 and defines this.
  • the feeder 18 is configured as a stocker for receiving a total of four tape reels 16 provided in succession.
  • the uppermost reel 16 in the illustration is accessible and can be fixed with the gripping device. There is a transfer of the tape reel from the feeder 18 to the gripping device 12th
  • the feeder has a biasing member 44 by which a leader 38 of a wound on the tape reel 16 belt 36 are kept under tension can.
  • the biasing member 44 acts as an actuator for clamping the ribbon leader 38.
  • the biasing member 44 is configured to hold the ribbon beginnings 38 of all four ribbon spools 16 under tension. The effect on the strip beginnings 38 takes place in each case separately by separate clamping elements, for example clamping jaws (not shown), so that a single release of the beginning of the strip 38 of the uppermost reel 16 is possible when this is gripped by the gripping device 12.
  • the reel 16 is fixed and the beginning of the tape 38 is clamped with the clamping element 24 while the tape reel 16 is in the feeder 18.
  • the biasing member 44 and the clamping element 24 of the gripping device 12 are designed to correspond. When gripping the reel 16 biasing member 44 and clamping element 24 cooperate, so that the tension of the belt 36 is maintained during the gripping operation.
  • the biasing element 44 only releases the beginning of the strip 38 when it is clamped by the tensioning element 24.
  • Both the biasing element 44 and the clamping element 24 may be designed, for example, as pneumatic or hydraulic elements. By virtue of the force exerted therewith, in particular two clamping jaws can execute a clamping movement and clamp the band 36 or the band beginning 38. It is understood that other actuators and / or other constructions are possible.
  • FIG. 6 schematically illustrates a further processing of the reel 16 in a processing system 46.
  • a tape laying device Shown is a tape laying device.
  • a tape reel 16 is held in a corresponding material receptacle 20.
  • a retaining pin 48 is provided, which engages as an extension in a central cylinder 17 of the tape spool 16.
  • the retaining pin 48 is driven so that it can cause an active unwinding of the belt 36.
  • the band 36 is guided over one or more deflection rollers 50 through a dancer system 52.
  • the dancer system 52 causes by means of a spring system a tape supply.
  • the band 36 is cut by a cutting device 54. For clean cutting it is necessary that the belt 36 is stopped for a short time.
  • the dancer system 52 can compensate for this brief braking or stopping of the tape movement.
  • a Feed unit 56 which feeds the belt 36 and the cutting device 54 feeds.
  • the belt 36 or a strip section separated from the belt 38 is then placed on a laying table 60, which is preferably also designed as a vacuum system.
  • the band structures are produced by laying.
  • band 36 or tape in the context of the present invention is preferably meant any type of sheet material, in particular a prepreg material having, for example, a width between 30 and 200 mm, which is suitable for being laid down by means of a tape laying device.
  • prepreg material means 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 pre-impregnated.
  • the fibers are, in particular, carbon fibers, but are equally applicable to glass fibers or other, in particular artificially produced, fibers.
  • the band 36 can be arranged on a carrier material, in particular a carrier foil or a carrier paper, which separates from the carrier material during the laying down of the tape to build up the laminate, wherein the carrier material is removed by means of a suitable device of the laying device, for example wound up.
  • a suitable device of the laying device for example wound up.
  • tapes which do not require carrier materials.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung (12) zum Greifen einer Bandspule (16), mit: einem Halteelement (26) zum Festlegen der Bandspule (16); einem Spannelement (24) zum Einspannen eines Bandanfangs (38) eines auf die Bandspule (16) aufgespulten Bandes (36), um das Band unter Spannung zu halten; und einem Grundkörper (28), an dem das Halteelement (26) und das Spannelement (24) befestigt sind und der ankoppelbar an eine Antriebsvorrichtung (14) zum Bewegen der Bandspule (16) ausgebildet ist, wobei das Halteelement (26) und das Spannelement (24) dazu ausgebildet sind, die Bandspule (16) festzulegen und den Bandanfang (38) einzuspannen, wenn die Bandspule (16) in einer Zuführvorrichtung (18) zum Bereitstellen der Bandspule (16) bereitgestellt wird; und die Festlegung der Bandspule (16) und die Einspannung des Bandanfangs (38) zu lösen, wenn die Bandspule in einer Materialaufnahme (20) eines Verarbeitungssystems (46) gehalten und der Bandanfang (38) eingespannt gehalten wird. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Zuführvorrichtung (18), ein Transportsystem (10), ein Verarbeitungssystem (46) sowie ein Greifverfahren und ein Transportverfahren.

Description

Greifvorrichtunq und Greifverfahren zum Greifen einer Spule Die vorliegende Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung und ein Greifverfahren zum Greifen einer Spule, insbesondere einer Bandspule, eine Zuführvorrichtung zum Bereitstellen der Bandspule sowie ein Transportsystem und ein Transportverfahren zum Transport einer Bandspule. In den vergangenen Jahrzehnten haben Faserverbundwerkstoffe wie beispielsweise CFK (Carbon-faserverstärkter Kunststoff) eine immer weitere Verbreitung in verschiedenen Anwendungsbereichen erfahren. Im Vergleich zu metallischen Werkstoffen bieten diese Faserverbundwerkstoffe eine höhere Gestaltungsfreiheit sowie anwendungsspezifische Formulierungsmöglichkeiten. Entsprechende Produktionssysteme zur Herstellung von Formteilen umfassen dabei üblicherweise sogenannte Preform-Herstelleinheiten, in denen die zumeist flachen Rohlinge hergestellt werden, Presseinheiten und gegebenenfalls Injektionseinheiten, Nachbearbeitungseinheiten sowie eine entsprechende Automatisierung für das Handling der Preformen .
Die automatisierte Herstellung der Preformen stellt eine Schlüsseltechnologie bei der Realisierung einer effizienten Großserienfertigung mit reproduzierbarer und stabiler Bauteilqualität dar. Heutzutage werden zur Herstellung von endlosfaserverstärkten Bauteilen überwiegend textile Halbzeuge, insbesondere Faser-Halbzeuge, wie beispielsweise mit einem Binder (Schmelzkleber) benetzte und/oder mit einer Matrix teilweise oder vollständig imprägnierte Fasergarne und/oder Flächengebilde (sogenannte Prepregs), wie Fasergewebe, Fasergestricke, Fasergelege oder Fasermatten verwendet. Hierbei hat die Matrix die Aufgabe, die hochbelastbaren Fasern einzubetten (Stützfunktion) und deren Zwischenräume vollständig auszufüllen (Sperrfunktion).
Grundsätzlich kommen als Binder- und/oder Matrix-Werkstoffe Materialien aus den Gruppen der Thermoplaste oder der Duroplaste infrage. Gegebenenfalls können zusätzlich elastifizierende Komponenten, wie Elastomere, eingesetzt werden. Aus den daraus gefertigten Halbzeugen, die als Rollen- oder Plattenware in Standardformaten zur Verfügung stehen, werden in einem Schneidprozess Zuschnitte erzeugt, die in der Regel das umgeformte Bauteil vollständig auskleiden. Beim Zuschneiden kann je nach Bauteilgeometrie ein nicht unbeträchtlicher Verschnitt entstehen. Um dies zu vermeiden, werden sogenannte Faser- oder auch Band-Legeverfahren (Tape- Legeverfahren) eingesetzt. Das Band wird üblicherweise auf einer Rolle (Bandspule) geliefert, auf Länge zu einem Tape bzw. Bandabschnitt oder Bandstreifen geschnitten und auf einem Legetisch bzw. auf einer bereits auf dem Legetisch abgelegten Bandstruktur abgelegt. Mit dem Ablegen des Bandstreifens wird dieser über eine Anzahl an Ultraschall-Schweißköpfen punktweise mit der darunterliegenden Bandschicht verbunden. Speziell die Verwendung von Bändern aus thermoplastischen Endlosfasern hat sich dabei als attraktive Prozessvariante herausgestellt. Bei der Verarbeitung der Bänder werden vielfach automatische Legevorrichtungen eingesetzt, die in der Lage sind, ein Band strukturiert abzulegen. Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus WO 2014/083196 A1 bekannt. Beschrieben wird eine Auflege-Maschine zum Auflegen und Anheften von Bandabschnitten auf ein herzustellendes Teil, mit einer ersten Material-Zuführungseinheit zum Zuführen von Tape-Bandmaterial; ersten Greifmitteln zum Ziehen von Wandabschnitten von der ersten Material-Zuführungseinheit und zum Positionieren der Bandabschnitte in Führungsbahnen; einer ersten Schneideinrichtung zum Schneiden auf Länge der Bandabschnitte von der ersten Material-Zuführungseinheit; einem Bewegungstisch; und zumindest einer Bandhefteinheit zum Platzieren auf einer Bearbeitungsfläche des Bewegungstisches und zum Festheften der Bandabschnitte; wobei die Auflege- Maschine weiterhin eine zweite Material-Zuführungseinheit zum Zuführen von Bandmaterial; zweite Greifmittel zum Ziehen von Bandabschnitten von der ersten Material-Zuführungseinheit und zum Positionieren der Bandabschnitte in Führungsbahnen; und eine zweite Schneideinrichtung zum Schneiden auf Länge der Bandabschnitte von der ersten Material-Zuführungseinheit aufweist.
Insbesondere bei der Handhabung der auf Spulen (Bandspulen) aufgewickelten Bänder (insbesondere unidirektional faserverstärkte Bänder, sog. UD-Tapes) kommt es jedoch oft zu Schwierigkeiten und ineffizienten Abläufen, da das Band auf der Bandspule ohne weitere Befestigung aufgrund seiner Eigenspannung auffedert und sich somit abwickeln kann. Aufgrund des Auffederns befindet sich der Bandanfang an einer Undefinierten Stelle, was die Weiterverarbeitung erschwert und oft eine Intervention durch das Bedienpersonal erfordert. Zudem können sich auf einem aufgefederten Band Verschmutzungen auch auf tieferen Lagen ansammeln, die die Qualität der Preformen beeinträchtigen können. Daher ist es oft nicht möglich, eine nur teilweise aufgebrauchte Bandspule, welche zum Beispiel dann entsteht, wenn ein Wechsel der Breite des Bandes in der Bandlegevorrichtung notwendig ist, zu einem späteren Zeitpunkt erneut zu verwenden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es in diesem Zusammenhang, die Handhabung der Spulen, insbesondere der Bandspulen zu verbessern und die Effizienz des Produktionsvorgangs der Herstellung von Bandstrukturen, auch als Tapestrukturen bezeichnet, zu erhöhen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine im Vergleich zu früheren Ansätzen schnellere und kostengünstigere Herstellung von Bandstrukturen zu ermöglichen.
Diese und weitere Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch eine Greifvorrichtung zum Greifen einer Spule, mit: einem Halteelement zum Festlegen der Spule; einem Spannelement zum Einspannen eines Materialanfangs eines auf die Spule aufgespulten Materials, um das Material unter Spannung zu halten; und einem Grundkörper, an dem das Halteelement und das Spannelement befestigt sind und der ankoppelbar an eine Antriebsvorrichtung zum Bewegen des Materials ausgebildet ist, wobei das Halteelement und das Spannelement dazu ausgebildet sind, die Spule festzulegen und den Materialanfang einzuspannen, wenn die Spule in einer Zuführvorrichtung bereitgestellt wird; und die Festlegung der Spule und die Einspannung des Materialanfangs zu lösen, wenn die Spule in einer Materialaufnahme eines Verarbeitungssystems gehalten wird.
Weiterhin werden diese und weitere Aufgaben erfindungsgemäß gelöst durch eine Greifvorrichtung zum Greifen einer Bandspule, mit: einem Halteelement zum Festlegen der Bandspule;einem Spannelement zum Einspannen eines Bandanfangs eines auf die Bandspule aufgespulten Bandes, um das Band unter Spannung zu halten; und einem Grundkörper, an dem das Halteelement und das Spannelement befestigt sind und der ankoppelbar an eine Antriebsvorrichtung zum Bewegen der Bandspule ausgebildet ist, wobei das Halteelement und das Spannelement dazu ausgebildet sind, die Bandspule festzulegen und den Bandanfang einzuspannen, wenn die Bandspule in einer Zuführvorrichtung zum Bereitstellen der Bandspule bereitgestellt wird; und die Festlegung der Bandspule und die Einspannung des Bandanfangs zu lösen, wenn die Bandspule in einer Materialaufnahme eines Verarbeitungssystems gehalten wird. Die Greifvorrichtung dient insbesondere der Automatisierung der Handhabung einer Bandspule bei der Verarbeitung in einem entsprechenden Verarbeitungssystem bzw. bei der Zuführung zu einem Verarbeitungssystem. Die Bandspule wird mittels einer Zuführvorrichtung bereitgestellt, sodass sie mit einer Greifvorrichtung gegriffen und aufgenommen werden kann. Um die Bandspule zu befestigen, umfasst die Greifvorrichtung zumindest ein Halteelement, durch das die Bandspule festgelegt werden kann. Unter Festlegen wird hierbei ein lösbares Befestigen im Sinne eines Ankoppeins verstanden. Durch das Spannelement wird ein auf der Bandspule aufgespultes Band auf Spannung gehalten, wenn die Bandspule von der Greifvorrichtung gegriffen wird. Das Spannelement wirkt auf den Bandanfang, also auf das zugängliche Ende des Bandes, ein. Das Spannelement legt den Bandanfang aktiv oder passiv fest, sodass das Band gespannt bleibt und sich nicht auffedern kann. Unter Einspannen versteht sich hierin demnach insbesondere ein lösbares Befestigen des Bandanfangs an der Einspannvorrichtung mit oder ohne aktivem Ausüben einer Zugkraft auf den Bandanfang. Solange sich die Bandspule in der Greifvorrichtung befindet, wird mittels des Spannelements ein Auffedern verhindert. Halteelement und Spannelement wirken demnach bevorzugt als Aktoren. Halteelement und Spannelement sind an einem Grundkörper befestigt, der mit einer Antriebsvorrichtung verbunden werden kann. Durch die Antriebsvorrichtung kann eine Kraft auf den Grundkörper ausgeübt werden, wodurch das Halteelement, das Spannelement sowie die mittels des Halteelements festgelegte Bandspule bewegt werden. Die Bandspule wird durch das Greifelement in der Zuführvorrichtung aufgenommen und dann mittels der Antriebsvorrichtung in eine Materialaufnahme einer Verarbeitungseinheit transportiert. Halteelement und Spannelement sind dazu ausgebildet, also insbesondere entsprechend auf dem Grundkörper und relativ zueinander angeordnet sowie entsprechend ansteuerbar, mit der Zuführvorrichtung und der Materialaufnahme zu korrespondieren und zusammenzuwirken.
Im Vergleich zu bisherigen Ansätzen erlaubt die vorliegende Erfindung eine Automatisierung der Abläufe beim Wechsel einer Bandspule. Das Band wird auf Spannung gehalten ohne dass es manueller Intervention bedarf. Durch die Verwendung der Greifvorrichtung ist es nicht mehr erforderlich, dass das Bedienpersonal bei jedem Bandspulenwechsel zugegen und aktiv beteiligt ist. Weiterhin wird vermieden, dass ein Band auf einer Bandspule auffedert und aufgrund von Verschmutzungen nicht mehr verwendbar ist. Demnach werden bisherige Ansätze in Bezug auf Kosten sowie in Bezug auf Schnelligkeit verbessert. Durch die vollständige Automatisierung des Prozesses beim Bandspulenwechsel, kann der Wechsel sehr schnell vorgenommen werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Greifvorrichtung ist der Grundkörper im Wesentlichen flächig zum Anlegen an eine dem Grundkörper zugewandte Spulenflanke der Bandspule ausgebildet; und das Halteelement dazu ausgebildet, die Bandspule an der dem Grundkörper zugewandten Spulenflanke festzulegen, sodass die dem Grundkörper abgewandte Spulenflanke in festgelegtem Zustand zugänglich ist, wobei das Halteelement insbesondere ein Aufnahmeprofil zur Aufnahme der Spulenflanke aufweist. Der Grundkörper weist zumindest einseitig eine Fläche auf bzw. ist bevorzugt im Wesentlichen als Scheibe oder auch scheibenförmig ausgebildet. Die Stirnfläche der Bandspule wird an den Grundkörper angelegt. Durch das direkte Anlegen wird ein Wackeln der Bandspule im eingespannten Zustand verhindert oder zumindest vermindert. Zudem wird erreicht, dass die dem Grundkörper abgewandte Spulenflanke im festgelegten Zustand zu Aufnahme bzw. zu Weitergabe der Bandspule frei zugänglich bleibt. Hierdurch wird das Einlegen in die Materialaufnahme der Verarbeitungseinheit erleichtert. Zum Halten der Bandspule in der Greifvorrichtung wirkt das Halteelement mit der Spulenflanke zusammen. Das Halteelement weist einen Fortsatz auf, der mit einem Aufnahmeprofil ausgebildet ist und mit der Spulenflanke zusammenwirkt. Insbesondere umfasst bzw. umgreift das Aufnahmeprofil die Spulenflanke bzw. einen Teil des Umfangs der Spulenflanke. Bevorzugt ist das Aufnahmeprofil als U-Profil ausgebildet. Ein Kontakt zwischen Halteelement und Band, durch den das Band beschädigt oder verschmutzt werden könnte, wird vermieden. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Halteelement im Wesentlichen auf einer der Bandspule abgewandten Seite des Grundkörpers angeordnet und überragt den Grundkörper zum Festlegen der Bandspule parallel und orthogonal zum Grundkörper, um die Bandspule an der dem Grundkörper zugewandten Spulenflanke festzulegen. Bevorzugt steht zumindest ein Teil des Halteelements über den Grundkörper in Richtung der Bandspule über. Der Überstand bewirkt, dass das Halteelement mit der dem Grundkörper zugewandten Spulenflanke an ihrem Umfang zusammenwirken kann, um die Bandspule an ihrer Spulenflanke festzulegen. Die dem Grundkörper abgewandte Spulenflanke bleibt zugänglich. Zudem wird sichergestellt, dass das Halteelement nicht mit dem Band in Kontakt kommt und dieses beschädigt. In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Greifvorrichtung zumindest zwei weitere Halteelemente, wobei das Halteelement und die weiteren Halteelemente dazu ausgebildet sind, die Bandspule an der dem Grundkörper zugewandten Spulenflanke in versetzter Anordnung, bevorzugt um ungefähr 90° versetzt, festzulegen. Die insgesamt zumindest drei Halteelemente wirken zum Halten der Bandspule zusammen. Die Halteelemente sind bevorzugt bezüglich der Bandspule um ungefähr 90° versetzt gegenüber einander angeordnet und/oder identisch ausgebildet. Durch die Halterung an drei Punkten wird eine stabile Befestigung erreicht. Insbesondere kann die Bandspule zwischen den Halteelementen eingeklemmt werden. Jedes einzelne Halteelement muss lediglich eine relativ geringe Kraft aufnehmen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Grundkörper im Wesentlichen kreisförmig, bevorzugt kreisringförmig mit einem Innenkreisradius, der größer als ein Radius eines Zentralzylinders der Bandspule ist, ausgebildet; und das Halteelement dazu ausgebildet, die Bandspule in konzentrischer Ausrichtung zum Grundkörper festzulegen. Durch eine kreisringförmige Ausbildung des Grundkörpers sowie durch die konzentrische Ausrichtung der Bandspule wird erreicht, dass ein Zentralzylinder der Bandspule sowohl auf der dem Grundkörper abgewandten Seite der Bandspule als auch auf der dem Grundkörper zugewandten Seite der Bandspule zugänglich ist. Hierdurch kann eine Befestigung der Bandspule an der Materialaufnahme am Zentralzylinder der Bandspule vorgenommen werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Halteelement eine Haltepneumatik oder eine Haltehydraulik zum klemmenden Festlegen der Bandspule; und/oder das Spannelement eine Spannpneumatik oder Spannhydraulik zum klemmenden Einspannen des Bandanfangs. Sowohl die Haltepneumatik/-hydraulik als auch die Spannpneumatik/-hydraulik bewirken bevorzugt das Ausüben einer translatorischen Klemmbewegung zum Einklemmen der Bandspule bzw. des Bandanfangs. Alternativ sind jedoch auch rotatorische Bewegungen oder Schwenkbewegungen möglich. Eine Pneumatik oder eine Hydraulik erlauben das Ausüben vergleichsweise großer Kräfte auf kleinem Raum und ermöglichen insbesondere eine effiziente und einfache Ansteuerung.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Zuführvorrichtung zum Bereitstellen einer Bandspule zum Greifen mit einer Greifvorrichtung wie zuvor beschrieben, mit: einem Vorspannelement zum Einspannen eines Bandanfangs eines auf die Bandspule aufgespulten Bandes, um das Band unter Spannung zu halten, wobei das Vorspannelement mit dem Spannelement der Greifvorrichtung zusammenwirkt, um eine Spannung des Bandes beim Greifen der Bandspule in der Zuführvorrichtung zu erhalten; und das Vorspannelement bevorzugt eine Vorspannpneumatik oder eine Vorspannhydraulik zum klemmenden Festlegen des Bandanfangs umfasst.
Die erfindungsgemäße Zuführvorrichtung ist dazu ausgelegt, die Bandspule derart bereitzustellen, dass sie mit der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung gegriffen werden kann. Insbesondere versteht sich hierunter eine zugängliche Ausrichtung der Bandspule sowie des Bandanfangs im bereitgestellten Zustand. Das Vorspannelement der Zuführvorrichtung bewirkt, dass das Band auf Spannung gehalten wird während sich die Bandspule in der Zuführvorrichtung befindet. Das erfindungsgemäße Transportsystem umfasst zudem die an die Greifvorrichtung ankoppelbare Antriebsvorrichtung, durch die insbesondere eine translatorische und/oder rotatorische Bewegung der Greifvorrichtung sowie einer daran festgelegten Bandspule erzeugt wird. Das erfindungsgemäße Transportsystem stellt einen Teil eines entsprechenden Verarbeitungssystems zum Verarbeiten eines Bandes, insbesondere einer Herstellungseinheit zum Herstellen von Preformen, dar. In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Zuführvorrichtung eine Vorratsvorrichtung zum Bereitstellen mehrerer Bandspulen und/oder ist als Materialwagen zur Aufnahme und zum rollenden Transportieren mindestens einer Bandspule ausgebildet ; und/oder umfasst die Zuführvorrichtung ein Förderbandsystem zum Fördern der Bandspule aus einem Vorratsbereich in einen Aufnahmebereich, in dem die Bandspule zum Greifen mit der Greifvorrichtung bereitgestellt wird. Die genannten Merkmale können hierbei allein oder in Kombination verwendet werden. Das Bereitstellen mehrerer Bandspulen bewirkt, dass seltener Bandspulen nachgeliefert werden müssen, wodurch die Produktivität gesteigert werden kann. Vorteilhafterweise ist die Zuführungsvorrichtung als Materialwagen ausgebildet, mit dem eine oder mehrere Bandspulen von einem Lagerbereich in den Bereich der Greifvorrichtung transportiert werden können. Die Bandspule oder die Bandspulen können dem Materialwagen mit der Greifvorrichtung direkt entnommen werden. Alternativ oder auch in Kombination ist es möglich, dass die die Zuführvorrichtung ein Förderbandsystem umfasst, durch das neue Bandspulen ohne Mitwirkung des Bedienpersonals zugeführt werden können.
Weiterhin betrifft ein Aspekt der Erfindung ein Transportsystem zum Transport einer Bandspule, mit einer Greifvorrichtung wie zuvor beschrieben; mit einer Zuführvorrichtung zum Bereitstellen einer Bandspule, insbesondere wie zuvor beschrieben; mit einer an die Greifvorrichtung ankoppelbaren Antriebsvorrichtung zum Bewegen der Bandspule, die dazu ausgebildet ist, eine Transportbewegung auszuführen, durch die die Bandspule von der Zuführvorrichtung zu der Materialaufnahme des Verarbeitungssystems transportiert wird; und mit einer Steuereinheit zum Steuern der Antriebsvorrichtung, wobei die Antriebsvorrichtung bevorzugt als Industrieroboter mit einem Roboterarm zum Ankoppeln der Greifvorrichtung ausgebildet ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Transportsystems ist die Steuereinheit zum Ansteuern des Spannelements und des Vorspannelements beim Greifen der Bandspule in der Zuführvorrichtung ausgebildet, um ein Lösen der Einspannung des Bandes durch das Vorspannelement und ein Einspannen des Bandes durch das Spannelement aufeinander abzustimmen, sodass die Spannung des Bandes beim Greifen der Bandspule erhalten wird. Spannelement und Vorspannelement werden so gesteuert, dass zu keinem Zeitpunkt die Spannung des Bandes verloren geht. Insbesondere ist hier eine zeitliche Abstimmung notwendig. Zudem muss die entsprechende mechanische Ausführung so sein, dass sich die Aktoren nicht gegenseitig behindern. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steuereinheit zum Ansteuern des Halteelements ausgebildet, um die Bandspule in der Zuführposition festzulegen und die Festlegung der Bandspule zu lösen, wenn die Bandspule in der Materialaufnahme gehalten und der Bandanfang eingespannt gehalten wird. Die Steuereinheit bewirkt, dass die Bandspule während der Bewegung durch die Antriebsvorrichtung festgelegt ist. Ein schneller Wechsel einer leeren Bandspule wird ermöglicht.
Bevorzugt ist die Antriebsvorrichtung dazu ausgebildet, den Bandanfang von der Materialaufnahme zu einer Fördereinheit zur Förderung des Bandes durch das Verarbeitungssystem zu führen, wenn die Bandspule in der Materialaufnahme gehalten wird. Beim Wechseln einer Bandspule ist es zumeist erforderlich, dass der Bandanfang ausgehend von der Spule zu einer entsprechenden Einheit des Verarbeitungssystems geführt wird, die das Band dann einzieht bzw. fördert. Dieser Einlegevorgang kann ebenfalls durch die Antriebsvorrichtung durchgeführt werden. Dies hat den Vorteil, dass auch hierzu kein manuelles Eingreifen erforderlich ist.
Zudem betrifft ein Aspekt der Erfindung ein Verarbeitungssystem zum Verarbeiten eines auf eine Bandspule aufgewickelten Bandes, mit einem Transportsystem wie zuvor beschrieben; und mit einer Materialaufnahme zum Halten der Bandspule mit einem Haltedorn zum Aufnehmen eines Zentralzylinders der Bandspule, wobei der Haltedorn bevorzugt zum Abwickeln des Bandes angetrieben ausgebildet ist.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Greifverfahren zum Greifen einer Spule mit einer Greifvorrichtung, insbesondere wie zuvor beschrieben, mit den Schritten: Festlegen der Spule mit einem Halteelement und Einspannen eines Materialanfangs eines auf die Spule aufgespulten Materials mit einem Spannelement, wenn die Spule in einer Zuführvorrichtung bereitgestellt wird; und Lösen der Festlegung der Spule und der Einspannung des Materialanfangs wenn die Spule in einer Materialaufnahme eines Verarbeitungssystems gehalten und der Materialanfang eingespannt gehalten wird. Ein weiterer Aspekt betrifft ein Greifverfahren zum Greifen einer Bandspule mit einer Greifvorrichtung, insbesondere wie zuvor beschrieben, mit den Schritten: Festlegen der Bandspule mit einem Halteelement und Einspannen eines Bandanfangs eines auf die Bandspule aufgespulten Bandes mit einem Spannelement, wenn die Bandspule in einer Zuführvorrichtung bereitgestellt wird; und Lösen der Festlegung der Bandspule und der Einspannung des Bandanfangs, wenn die Bandspule in einer
Materialaufnahme eines Verarbeitungssystems gehalten und der Bandanfang eingespannt gehalten wird.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Transportverfahren zum Transport einer Bandspule mit einem Transportsystem, insbesondere wie zuvor beschrieben, mit den Schritten:
Bereitstellen der Bandspule in einer Zuführvorrichtung;
Festlegen der Bandspule mit einem Halteelement und Einspannen eines Bandanfangs eines auf die Bandspule aufgespulten Bandes mit einem Spannelement, wenn die Bandspule in der Zuführvorrichtung bereitgestellt wird; Ausführen einer Transportbewegung mit einer Antriebsvorrichtung, durch die die Bandspule von der Zuführvorrichtung zu einer Materialaufnahme eines
Verarbeitungssystems transportiert wird; und Lösen der Festlegung der Bandspule und der Einspannung des Bandanfangs, wenn die Bandspule in der Materialaufnahme des Verarbeitungssystems gehalten und der Bandanfang eingespannt gehalten wird.
Die erfindungsgemäßen Verfahren zum Greifen einer Bandspule und zum Transport der Bandspule lassen sich insbesondere mit der zuvor beschriebenen Greifvorrichtung bzw. mit dem zuvor beschriebenen Transportsystem ausführen. Die einzelnen Verfahrensschritte werden dabei von den entsprechenden Teilen bzw. Elementen der Vorrichtung bzw. des Systems ausgeführt.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es versteht sich, dass die Greifvorrichtung, die Zuführvorrichtung, das Transport- und das Verarbeitungssystem sowie die Verfahren entsprechend der für die Greifvorrichtung, die Zuführvorrichtung bzw. für das Transport- und das Verarbeitungssystem in den abhängigen Ansprüchen beschriebenen Ausgestaltungen ausgeführt sein können.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Transportsystems gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Bandspule und eines darauf aufgewickelten Bandes;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Greifvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung; Fig. 4 eine schematische Detailansicht eines Halteelements zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Greifvorrichtung;
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Zuführvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, die als Materialwagen ausgebildet ist; und Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Verarbeitungssystems gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung.
In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Transportsystem 10 dargestellt. Eine Greifvorrichtung 12 ist an eine Antriebsvorrichtung 14 angekoppelt. An der Greifvorrichtung 12 ist eine Bandspule 16 festgelegt. Mittels der Antriebsvorrichtung 14 wird die Bandspule 16 von einer Zuführvorrichtung 18 in eine Materialaufnahme 20 eines Verarbeitungssystems transportiert. Die Antriebsvorrichtung 14 wird mittels einer Steuereinheit 22 entsprechend zum Ausführen der Bewegung angesteuert. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Transportsystem 10 zur Verwendung in der Herstellung von Bandstrukturen bzw. Tapestrukturen, welche zur Verstärkung in faserverstärkten Bauteilen zur Verwendung kommen, mittels des Band- bzw. Tape- Legeverfahrens.
Bei entsprechenden Legevorrichtungen besteht das Problem, dass das zu verarbeitende und auf Spulen, insbesondere Bandspulen 16, vorhandene Rohmaterial, welches in Form eines Bandes 36, welches auch als Tape bezeichnet wird, vorliegt, aufgrund seiner Eigenspannung auf der Spule auffedert und sich abwickeln kann, sodass sich der Bandanfang 38 an einer Undefinierten Position befindet, die ein automatisiertes Beladen der Bandspule 16 und Einfädeln des Bandes 36 unmöglich macht. Bei der Lieferung der Bandspulen 16 ist der Bandanfang 38 zumeist durch eine Punktschweißverbindung (insbesondere mittels Ultraschallschweißen) oder ähnliches mit der darunterliegenden Schicht verbunden. Diese Verbindung muss vor der Weiterverarbeitung gelöst werden.
Ein bisheriger Ansatz zur Lösung dieses Problems besteht darin, den Bandanfang 38 eines neuen Bandes 36 an das Bandende einer vorher verwendeten Bandspule 16 anzuheften, welches auch als Spleißen bekannt ist. Bei diesem Ansatz liegen beide Bänder 36 in einem gespleißten Bereich übereinander. Dieser Bereich kann zumeist nicht weiterverarbeitet werden und muss unter zusätzlichem Aufwand und unter Inkaufnahme zusätzlichen Materialverlustes mittels einer Schneideinrichtung entfernt und aus dem System ausgeschleust werden. Zudem bleibt das Problem bestehen, dass es bei der Entnahme einer nur teilweise verbrauchten Bandspule 16 zum Auffedern des auf der Spule verbleibenden Materials kommt, wodurch dieses unbrauchbar werden kann, da sich unter anderem Staub und Partikel an dem aufgefedertem Band anlagern kann. Zudem ist die Position des Bandanfanges 38 nicht mehr genau definiert, wodurch ein automatisiertes Wiederverwenden der teilweise aufgebrauchten Bandspule 16 nicht möglich ist und somit teilweise aufgebrauchte Bandspulen 16 nur durch einen händischen Prozess in den Prozess zum Legen von Bandstrukturen zurückgeführt werden können. Erfindungsgemäß wird eine Bandspule 16 mittels einer Zuführvorrichtung 18, die bevorzugt als Materialwagen ausgebildet sein kann, für die weitere Verwendung bereitgestellt. Der Bandanfang 38 wird eingespannt und das Band 36 wird auf Spannung gehalten, solange sich die Bandspule 16 in der Zuführvorrichtung 18 befindet. Durch die Einspannung sind die Länge und Position des Bandes 36, und insbesondere des Bandanfanges 38, fest definiert. Anschließend wird mittels der erfindungsgemäßen Greifvorrichtung 12 die Bandspule 16 aufgenommen und der Materialaufnahme 20 zugeführt. In der dargestellten Ausführungsform kann die Materialaufnahme 20 zwei Bandspulen 16 aufnehmen. Es versteht sich, dass auch andere Ausführungen möglich sind, insbesondere zur Aufnahme lediglich einer oder auch weiterer Bandspulen 16.
Die Greifvorrichtung 12 wird mittels einer Antriebsvorrichtung 14 bewegt. Durch die Antriebsvorrichtung 14 wird die Bandspule 16 von einer Bereitstellungs- oder Zuführposition in der Zuführvorrichtung 18 in eine Halte- oder Aufnahmeposition in der Materialaufnahme 20 des Verarbeitungssystems 46 transportiert. Bevorzugt ist die Antriebsvorrichtung 14 wie dargestellt als Industrieroboter bzw. als Roboterarm eines Industrieroboters ausgebildet. Die Greifvorrichtung 12 ist über eine entsprechende Schnittstelle mit dem Roboterarm verbunden. Die Verbindung kann insbesondere angeschraubt oder mittels einer Werkzeugkopplung lösbar angekoppelt sein, um einen Werkzeugwechsel zu ermöglichen, so dass der Roboter auch andere Aufgaben im Bereich der Herstellung von Bandstrukturen übernehmen kann. Die Steuerung der Antriebsvorrichtung 14 wird von einer Steuereinheit 22 bewirkt, die ein entsprechendes Steuersignal erzeugt. Die Steuereinheit 22 ist bevorzugt zudem dazu ausgebildet, die Antriebsvorrichtung 14 nach der Übergabe der Bandspule 16 an die Materialaufnahme 20 zum Einführen des Bandanfangs 38 in das Verarbeitungssystem 46 zur weiteren Verarbeitung des Bandes 36 anzusteuern. Hierzu kann der Bandanfang 38 zunächst weiterhin durch das Spannelement 24 eingespannt bleiben und der Roboterarm, an den die Greifvorrichtung 12 gekoppelt ist, kann die entsprechende Einführ- oder Einfädelbewegung ausführen. Ebenfalls ist es jedoch auch möglich, dass ein separater Roboterarm zum Einführen bzw. Einfädeln des Bandes 38 verwendet und angesteuert wird. Alternativ ist es auch denkbar, dass nach Übergabe der Bandspule 16 an die Materialaufnahme 20 der Bandanfang 38 durch eine Spanneinrichtung in der Materialaufnahme 20 eingespannt gehalten wird und am Roboterarm ein Werkzeugwechsel von der Greifvorrichtung 12 zu einer Greifeinrichtung erfolgt, welche dann das Band 36 durch die Materialaufnahme führen und dem Verarbeitungssystem 46 zuführen kann. Es versteht sich, dass die Antriebsvorrichtung 14 in anderen Ausführungsformen auch in einer gemeinsamen Vorrichtung mit der Zuführvorrichtung 18 kombiniert ausgeführt sein kann. Zudem ist auch eine Kombination mit der Materialaufnahme 20 bzw. mit dem Verarbeitungssystem 46 denkbar. In der Figur 2 ist schematisch eine Bandspule 16 illustriert. Die Bandspule 16 weist Spulenflanken 32 auf. Die Spulenflanken schließen die Bandspule 16 auf ihren Stirnseiten 34 ab. Auf der Bandspule 16 ist ein entsprechendes Band 36, welches auch als Tape bezeichnet wird, aufgewickelt, das bevorzugt thermoplastische Endlosfasern umfasst. Die Spulenflanken 32 verhindern ein Abgleiten oder Abrutschen des Bandes 36 in Axialrichtung der Bandspule 16. In der schematischen Darstellung ist zudem ein Bandanfang 38, also das Ende der Wicklung des Bandes 36, dargestellt. Die Bandspule 16 weist einen Zentralzylinder 17 auf, der sich zum Ankoppeln an eine Drehvorrichtung zum Antreiben der Bandspule 16 eignet. In der Figur 3 ist eine erfindungsgemäße Greifvorrichtung 12 schematisch illustriert. Die Greifvorrichtung 12 weist ein Spannelement 24 auf, mittels dem der Bandanfang 38 gegriffen oder eingespannt werden kann, sodass ein auf der Bandspule 16 aufgewickeltes Band 36 stets unter Spannung steht und sich nicht abwickeln bzw. auffedern kann. Die Greifvorrichtung 12 umfasst weiterhin ein Halteelement 26, durch das eine Bandspule 16 an der Greifvorrichtung 12 festgelegt werden kann. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform umfasst die Greifvorrichtung 12 zudem zwei weitere Halteelemente 26a und 26b. Weiterhin umfasst die Greifvorrichtung 12 einen Grundkörper 28, an dem die Halteelemente 26, 26a, 26b sowie das Spannelement 24 befestigt sind. Ebenfalls dargestellt ist die Ankopplung 30 der Antriebsvorrichtung 14.
In der dargestellten Ausführungsform ist der Grundkörper 28 im Wesentlichen als kreisförmige Scheibe ausgebildet. Die dem Spannelement 24 sowie den Halteelementen 26, 26a und 26b abgewandte Seite des flächigen Grundkörpers 28 ist flach und zum Anlegen an eine Stirnseite 34 der Bandspule 16 ausgebildet. Die Bandspule 16 wird an einer ihrer Stirnseiten 34 an die Anlagefläche des Grundkörpers 28 der Greifvorrichtung 12 angelegt und von den Halteelementen 26, 26a und 26b gehalten. Erfindungsgemäß sind die Halteelemente 26, 26a und 26b sowie das Spannelement 24 so angeordnet, dass eine Bandspule 16, die sich in einer Zuführvorrichtung 18 befindet, festgelegt werden kann und der Bandanfang 38 während des Festlegens und Einspannens auf Spannung gehalten werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die drei Halteelemente 26, 26a und 26b identisch als Aktuatoren zum Ausführen einer translatorischen (Klemm-) Bewegung in Radialrichtung ausgebildet. Die Halteelemente 26, 26a und 26b sind bezüglich des Grundkörpers 28 um 90° zueinander versetzt, sodass, aufgrund der Breite eines Halteelements 26, 26a, 26b insgesamt ein Winkelbereich von mehr als 180° abgedeckt wird und sich die Bandspule 16 im festgelegten Zustand nicht lösen kann. Ein Teil jedes Halteelements 26, 26a, 26b steht über den Grundkörper 28 radial und axial bezüglich des Grundkörpers 28 in Richtung der Bandspule 16 über und überragt somit den Grundkörper 28. Der überragende Teil ist radial beweglich und erlaubt das Festlegen bzw. Festklemmen der Bandspule 16 an der Spulenflanke 32, ohne dass das Band 36 berührt wird. Zudem bleibt in dieser Anordnung die dem Grundkörper 28 abgewandte Stirnseite 34 bzw. Spulenflanke 32 der Bandspule 16 im festgelegten Zustand zur Aufnahme und zur Weitergabe der Bandspule 16 frei. Die Halteelemente 26, 26a und 26b sowie das Spannelement 24 sind auf dem Grundkörper 28 korrespondierend zur Ausgestaltung der Zuführvorrichtung 18 bzw. der Materialaufnahme 20 des Verarbeitungssystems 46 angeordnet sowie zum Zusammenwirken mit Zuführvorrichtung 18 und Materialaufnahme 20 ansteuerbar.
Die dargestellte Ausführungsform mit drei identisch ausgebildeten aktiven Halteelementen 26, 26a, 26b hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Anzahlen von Halteelementen 26, 26a, 26b sowie andere Anordnungen oder Winkel möglich sind. Ebenfalls ist es möglich, lediglich ein oder zwei als Aktuatoren ausgebildete Halteelemente 26, 26a, 26b zu verwenden und ein anderes bzw. mehrere andere Halteelemente 26, 26a, 26b als Anschlag, an den die Bandspule 16 angepresst wird, zu verwenden.
In der Figur 4 ist ein Halteelement 26 schematisch illustriert. Das Halteelement 26 umfasst zur Befestigung einer mit ihrer Stirnseite an der Greifvorrichtung 12 anliegenden Bandspule 16 ein entsprechendes Aufnahmeprofil 40. Das Aufnahmeprofil 40 ist als U-Profil ausgebildet und umgreift eine Spulenflanke 32 der anliegenden Bandspule 16. In der dargestellten Ausführungsform umfasst das Halteelement 26 eine Haltepneumatik 42, welche als pneumatisches Element, beispielsweise Arbeitszylinder ausgebildet sein kann, die das Ausüben einer translatorischen Bewegung des Aufnahmeprofils 40 in Richtung der Spulenflanke 32 und damit ein Festlegen der Bandspule 16 bewirkt. Es versteht sich, dass das Halteelement 26 auch hydraulisch ausgeführt sein kann sowie dass auch andere Aktuatoren verwendet werden können.
In der Figur 5 ist eine erfindungsgemäße Zuführvorrichtung 18 im Zusammenspiel mit einer Greifvorrichtung 12 schematisch illustriert. Die Zuführvorrichtung 18 ist dazu ausgelegt, eine Bandspule 16 in einer Form aufzunehmen, dass diese durch eine Greifvorrichtung 12 aufgenommen und weiter transportiert werden kann. Die Greifvorrichtung 12 liegt mit ihrer flachen Seite an der Bandspule 16 an und legt diese fest. In der dargestellten Ausführungsform ist die Zuführvorrichtung 18 als Vorratsvorrichtung zum Aufnehmen von insgesamt vier Bandspulen 16 ausgebildet, die nacheinander bereitgestellt werden. Die in der Darstellung oberste Bandspule 16 ist zugänglich und kann mit der Greifvorrichtung festgelegt werden. Es erfolgt eine Übergabe der Bandspule von der Zuführvorrichtung 18 an die Greifvorrichtung 12.
Die Zuführvorrichtung weist ein Vorspannelement 44 auf, durch das ein Bandanfang 38 eines auf die Bandspule 16 aufgespulten Bandes 36 unter Spannung gehalten werden kann. Das Vorspannelement 44 wirkt als Aktor zum Einklemmen des Bandanfangs 38. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Vorspannelement 44 dazu ausgelegt, die Bandanfänge 38 aller vier Bandspulen 16 unter Spannung zu halten. Die Einwirkung auf die Bandanfänge 38 erfolgt dabei jeweils separat durch separate Klemmelemente, beispielsweise Klemmbacken (nicht dargestellt), sodass ein einzelnes Lösen des Bandanfangs 38 der obersten Bandspule 16 möglich ist, wenn diese mit der Greifvorrichtung 12 gegriffen wird.
Die Bandspule 16 wird festgelegt und der Bandanfang 38 wird mit dem Spannelement 24 eingespannt, während sich die Bandspule 16 in der Zuführvorrichtung 18 befindet. Das Vorspannelement 44 und das Spannelement 24 der Greifvorrichtung 12 sind dazu korrespondierend ausgebildet. Beim Greifen der Bandspule 16 wirken Vorspannelement 44 und Spannelement 24 zusammen, sodass die Spannung des Bandes 36 während des Greifvorgangs erhalten bleibt. Das Vorspannelement 44 gibt erst dann den Bandanfang 38 frei, wenn er durch das Spannelement 24 eingespannt ist. Sowohl das Vorspannelement 44 als auch das Spannelement 24 können dabei beispielsweise als pneumatische oder hydraulische Elemente ausgeführt sein. Durch die damit ausgeübte Kraft können insbesondere zwei Klemmbacken eine Klemmbewegung ausführen und das Band 36 bzw. den Bandanfang 38 einklemmen. Es versteht sich, dass auch andere Aktoren und/oder andere Konstruktionen möglich sind.
In der Figur 6 ist eine Weiterverarbeitung der Bandspule 16 in einem Verarbeitungssystem 46 schematisch illustriert. Dargestellt ist eine Band- Legevorrichtung. Eine Bandspule 16 wird in einer entsprechenden Materialaufnahme 20 gehalten. Hierzu ist ein Haltedorn 48 vorgesehen, der als Fortsatz in einen Zentralzylinder 17 der Bandspule 16 eingreift. Vorteilhafterweise ist der Haltedorn 48 angetrieben, sodass er ein aktives Abwickeln des Bandes 36 bewirken kann. Zur weiteren Verarbeitung wird das Band 36 über eine oder mehrere Umlenkrollen 50 durch ein Tänzersystem 52 geführt. Das Tänzersystem 52 bewirkt mittels eines Federsystems einen Bandvorrat. Im weiteren Verlauf wird das Band 36 von einer Schneidvorrichtung 54 geschnitten. Zum sauberen Schneiden ist es erforderlich, dass das Band 36 kurz angehalten wird. Um trotzdem ein kontinuierliches Abwickeln der Bandspule 16 zu ermöglichen, kann das Tänzersystem 52 dieses kurze Abbremsen oder Abstoppen der Bandbewegung ausgleichen. Weiterhin vorgesehen ist eine Fördereinheit 56, die das Band 36 einzieht und der Schneidvorrichtung 54 zuführt. Mittels einer oder mehrerer Förderbänder 58, die bevorzugt als Vakuum- Transportbänder ausgebildet sind, wird das Band 36 bzw. ein vom Band 38 abgetrennter Bandabschnitt dann auf einen Legetisch 60, der bevorzugt ebenfalls als Unterdrucksystem ausgebildet ist, gelegt. Auf dem Legetisch 60 werden die Bandstrukturen im Legeverfahren hergestellt.
Mit einem Band 36 oder 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 Band-Legevorrichtung 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.
Bei den Fasern handelt es sich insbesondere um Kohlenstofffasern, ist aber in gleicher Weise auch für Glasfasern oder andere, insbesondere künstlich hergestellte, Fasern anwendbar. Das Band 36 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 Legevorrichtung beseitigt, beispielsweise aufgewickelt, wird. Bevorzugt können jedoch auch Bänder Verwendung finden, die keine Trägermaterialien benötigen. Die Erfindung wurde anhand der Zeichnungen und der Beschreibung umfassend beschrieben und erklärt. Die Beschreibung und Erklärung sind als Beispiel und nicht einschränkend zu verstehen. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Ausführungsformen oder Variationen ergeben sich für den Fachmann bei der Verwendung der vorliegenden Erfindung sowie bei einer genauen Analyse der Zeichnungen, der Offenbarung und der nachfolgenden Patentansprüche.
In den Patentansprüchen schließen die Wörter „umfassen" und „mit" nicht das Vorhandensein weiterer Elemente oder Schritte aus. Der Undefinierte Artikel„ein" oder „eine" schließt nicht das Vorhandensein einer Mehrzahl aus. Ein einzelnes Element oder eine einzelne Einheit kann die Funktionen mehrerer der in den Patentansprüchen genannten Einheiten ausführen. Die bloße Nennung einiger Maßnahmen in mehreren verschiedenen abhängigen Patentansprüchen ist nicht dahingehend zu verstehen, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht ebenfalls vorteilhaft verwendet werden kann. Bezugszeichen in den Patentansprüchen sind nicht einschränkend zu verstehen.
Bezuaszeichenliste P1527
10 Transportsystem
12 Greifvorrichtung
14 Antriebsvorrichtung
16 Bandspule
17 Zentralzylinder
18 Zuführvorrichtung
20 Materialaufnahme
22 Steuereinheit
24 Spannelement
26 Halteelement
26a Halteelement
26b Halteelement
28 Grundkörper
30 Ankopplung
32 Spulenflanke
34 Stirnseiten
36 Band
38 Bandanfang
40 Aufnahmeprofil
42 Haltepneumatik
44 Vorspannelement
46 Verarbeitungssystem
48 Haltedorn
50 Umlenkrolle
52 Tänzersystem
54 Schneidvorrichtung
56 Fördereinheit
58 Transportband
60 Legetisch

Claims

Patentansprüche
Greifvorrichtung (12) zum Greifen einer Spule, mit:
einem Halteelement (26) zum Festlegen der Spule;
einem Spannelement (24) zum Einspannen eines Materialanfangs eines auf die Spule aufgespulten Materials, um das Material unter Spannung zu halten; und einem Grundkörper (28), an dem das Halteelement (26) und das Spannelement (24) befestigt sind und der ankoppelbar an eine Antriebsvorrichtung (14) zum Bewegen des Materials ausgebildet ist, wobei das Halteelement (26) und das Spannelement (28) dazu ausgebildet sind, die Spule festzulegen und den Materialanfang einzuspannen, wenn die Spule in einer Zuführvorrichtung (18) bereitgestellt wird; und die Festlegung der Spule und die Einspannung des Materialanfangs zu lösen, wenn die Spule in einer Materialaufnahme eines Verarbeitungssystems gehalten wird.
Greifvorrichtung (12) zum Greifen einer Bandspule (16), insbesondere nach Anspruch 1 , mit:
einem Halteelement (26) zum Festlegen der Bandspule (16);
einem Spannelement (24) zum Einspannen eines Bandanfangs (38) eines auf die Bandspule (16) aufgespulten Bandes (36), um das Band (36) unter Spannung zu halten; und einem Grundkörper (28), an dem das Halteelement (26) und das Spannelement (24) befestigt sind und der ankoppelbar an eine
Antriebsvorrichtung (14) zum Bewegen der Bandspule (16) ausgebildet ist, wobei das Halteelement (26) und das Spannelement (28) dazu ausgebildet sind, die Bandspule (16) festzulegen und den Bandanfang (38) einzuspannen, wenn die Bandspule (16) in einer Zuführvorrichtung (18) zum Bereitstellen der Bandspule (16) bereitgestellt wird; und die Festlegung der Bandspule (16) und die
Einspannung des Bandanfangs (38) zu lösen, wenn die Bandspule (16) in einer Materialaufnahme (20) eines Verarbeitungssystems (46) gehalten wird.
Greifvorrichtung (12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (28) im Wesentlichen flächig zum Anlegen an eine dem
Grundkörper (28) zugewandte Spulenflanke (32) der Bandspule (16) ausgebildet ist; und dass das Halteelement (26) dazu ausgebildet ist, die Bandspule (16) an der dem Grundkörper (28) zugewandten Spulenflanke (32) festzulegen, sodass die dem Grundkörper (28) abgewandte Spulenflanke (32) in festgelegtem Zustand zugänglich ist, wobei das Halteelement (26) insbesondere ein
Aufnahmeprofil (40) zur Aufnahme der Spulenflanke (32) aufweist.
Greifvorrichtung (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (26) im Wesentlichen auf einer der Bandspule (16) abgewandten Seite des Grundkörpers (28) angeordnet ist und den Grundkörper (28) zum Festlegen der Bandspule (16) parallel und orthogonal zum Grundkörper (28) überragt, um die Bandspule (16) an der dem Grundkörper (28) zugewandten Spulenflanke (32) festzulegen.
Greifvorrichtung (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit zumindest zwei weiteren Halteelementen (26a, 26b), wobei das Halteelement (26) und die weiteren Halteelemente (26a, 26b) dazu ausgebildet sind, die Bandspule (16) an der dem Grundkörper (28) zugewandten Spulenflanke (32) in versetzter
Anordnung, bevorzugt um ungefähr 90° versetzt, festzulegen.
Greifvorrichtung (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (28) im Wesentlichen kreisförmig, bevorzugt kreisringförmig mit einem Innenkreisradius, der größer als ein Radius eines Zentralzylinders (17) der Bandspule (16) ist, ausgebildet ist; und dass das Halteelement (26) dazu ausgebildet ist, die Bandspule in konzentrischer
Ausrichtung zum Grundkörper (28) festzulegen.
Greifvorrichtung (12) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (26) eine Haltepneumatik (42) oder eine Haltehydraulik zum klemmenden Festlegen der Bandspule (16) umfasst; und/oder dass das Spannelement (24) eine Spannpneumatik oder
Spannhydraulik zum klemmenden Einspannen des Bandanfangs (38) umfasst.
Zuführvorrichtung (18) zum Bereitstellen einer Bandspule (16) mit einer
Greifvorrichtung (12) zum Greifen der Bandspule (16) nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit:
einem Vorspannelement (44) zum Einspannen eines Bandanfangs (38) eines auf die Bandspule (16) aufgespulten Bandes (36), um das Band (36) unter Spannung zu halten, wobei das Vorspannelement (44) mit dem Spannelement (24) der Greifvorrichtung (12) zusammenwirkt, um eine Spannung des Bandes (36) beim Greifen der Bandspule (16) in der Zuführvorrichtung (18) zu erhalten; und das Vorspannelement (44) bevorzugt eine Vorspannpneumatik oder eine
Vorspannhydraulik zum klemmenden Festlegen des Bandanfangs umfasst.
9. Zuführvorrichtung (18) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Zuführvorrichtung (18) als Vorratsvorrichtung zum Bereitstellen mehrerer Bandspulen (16) und/oder als Materialwagen zur Aufnahme und zum rollenden Transportieren mindestens einer Bandspule (16) ausgebildet ist und eine;
und/oder ein Förderbandsystem zum Fördern der Bandspule (16) aus einem Vorratsbereich in einen Aufnahmebereich, in dem die Bandspule (16) zum Greifen mit der Greifvorrichtung (12) bereitgestellt wird, umfasst.
10. Transportsystem (10) zum Transport einer Bandspule (16), mit:
einer Greifvorrichtung (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 7;
einer Zuführvorrichtung (18) zum Bereitstellen einer Bandspule (16),
insbesondere nach einem der Ansprüche 8 bis 9;
einer an die Greifvorrichtung (12) ankoppelbaren Antriebsvorrichtung (14) zum Bewegen der Bandspule (16), die dazu ausgebildet ist, eine Transportbewegung auszuführen, durch die die Bandspule (16) von der Zuführvorrichtung (18) zu der Materialaufnahme (20) des Verarbeitungssystems (46) transportiert wird; und einer Steuereinheit (22) zum Steuern der Antriebsvorrichtung (14), wobei die Antriebsvorrichtung (14) bevorzugt als Industrieroboter mit einem Roboterarm zum Ankoppeln der Greifvorrichtung (12) ausgebildet ist.
1 1 . Transportsystem (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die
Steuereinheit (22) zum Ansteuern des Spannelements (24) und des
Vorspannelements (44) beim Greifen der Bandspule (16) in der Zuführvorrichtung (18) ausgebildet ist, um ein Lösen der Einspannung des Bandes (36) durch das Vorspannelement (44) und ein Einspannen des Bandes (36) durch das
Spannelement (24) aufeinander abzustimmen, sodass die Spannung des Bandes (36) beim Greifen der Bandspule (16) erhalten wird.
12. Transportsystem (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 1 1 , dadurch
gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (22) zum Ansteuern des Halteelements (26) ausgebildet ist, um die Bandspule (16) in der Zuführposition festzulegen und die Festlegung der Bandspule (16) zu lösen, wenn die Bandspule (16) in der Materialaufnahme (20) gehalten und der Bandanfang (38) eingespannt gehalten wird.
13. Transportsystem (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (14) dazu ausgebildet ist, den Bandanfang (38) von der Materialaufnahme (20) zu einer Fördereinheit (56) zur Förderung des Bandes (36) durch das Verarbeitungssystem (46) zu führen, wenn die Bandspule (16) in der Materialaufnahme (20) gehalten wird.
14. Verarbeitungssystem (46) zum Verarbeiten eines auf eine Bandspule (16)
aufgewickelten Bandes (36), mit:
einem Transportsystem (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 13; und einer Materialaufnahme (20) zum Halten der Bandspule (16) mit einem Haltedorn (48) zum Aufnehmen eines Zentralzylinders (17) der Bandspule (16), wobei der Haltedorn (48) bevorzugt zum Abwickeln des Bandes (36) angetrieben ausgebildet ist.
15. Greifverfahren zum Greifen einer Spule mit einer Greifvorrichtung (12),
insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit den Schritten:
Festlegen der Spule mit einem Halteelement (26) und Einspannen eines
Materialanfangs eines auf die Spule aufgespulten Materials mit einem
Spannelement (24), wenn die Spule in einer Zuführvorrichtung (18) bereitgestellt wird; und Lösen der Festlegung der Spule und der Einspannung des
Materialanfangs wenn die Spule in einer Materialaufnahme (20) eines
Verarbeitungssystems (46) gehalten und der Materialanfang eingespannt gehalten wird.
16. Greifverfahren zum Greifen einer Bandspule (16), insbesondere nach Anspruch 15, mit einer Greifvorrichtung (12), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit den Schritten: Festlegen der Bandspule (16) mit einem Halteelement (26) und Einspannen eines Bandanfangs (38) eines auf die Bandspule (16) aufgespulten Bandes (36) mit einem Spannelement (24), wenn die Bandspule (16) in einer
Zuführvorrichtung (18) bereitgestellt wird; und Lösen der Festlegung der Bandspule (16) und der Einspannung des Bandanfangs (38), wenn die
Bandspule (16) in einer Materialaufnahme (20) eines Verarbeitungssystems (46) gehalten und der Bandanfang (38) eingespannt gehalten wird.
17. Transportverfahren zum Transport einer Bandspule (16) mit einem
Transportsystem (10), insbesondere nach einem der Ansprüche 10 bis 13, mit den Schritten:
Bereitstellen der Bandspule (16) in einer Zuführvorrichtung (18);
Festlegen der Bandspule (16) mit einem Halteelement (26) und Einspannen eines Bandanfangs (38) eines auf die Bandspule (16) aufgespulten Bandes (36) mit einem Spannelement (24), wenn die Bandspule (16) in der Zuführvorrichtung (18) bereitgestellt wird;
Ausführen einer Transportbewegung mit einer Antriebsvorrichtung (14), durch die die Bandspule (16) von der Zuführvorrichtung (18) zu einer Materialaufnahme (20) eines Verarbeitungssystems (46) transportiert wird; und
Lösen der Festlegung der Bandspule (16) und der Einspannung des
Bandanfangs (38), wenn die Bandspule (16) in der Materialaufnahme (20) des Verarbeitungssystems (46) eingespannt und der Bandanfang (38) eingespannt gehalten wird.
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