Die Erfindung betrifft eine Greiferanordnung für das Anheben eines biegeschlaffen Halbzeugs von einer Unterlage und ein entsprechendes Verfahren. Derartige

Greiferanordnungen werden beispielsweise zum Aufnehmen, Handhaben und Ablegen textiler Halbzeuglagen bei der Herstellung faserverstärkter Kunststoffbauteile verwendet, etwa um ein erwärmtes und vorverdichtetes faserverstärktes Halbzeug aus einer Heizpresse in eine Formpresse zu überführen.

Bei der Herstellung faserverstärkter Kunststoffbauteile ist es erforderlich, das

Faserhalbzeug, nachdem es in einer Heizpresse vorverdichtet und erhitzt worden ist, zügig aus der Heizpresse zu entnehmen und in eine Formpresse zu übergeben, in der dem Halbzeug eine vorgesehene Form gegeben und das während des

F ormgebungsprozesses noch warme Halbzeug abgekühlt wird, um es zu verfestigen. Das in der Heizpresse vorverdichtete und erhitzte faserverstärkte Halbzeug ist biegeschlaff und kann klebrig sein, wodurch es an der Unterlage der Heizpresse anhaftet. Dies erschwert es, das warme und klebrige Halbzeug aus der Heizpresse aufzunehmen, wozu es zunächst von der Unterlage der Heizpresse abgelöst werden muss. Dies erfolgt heutzutage meistens noch manuell und ist dementsprechend fehleranfällig. Das Halbzeug kann beim Entnehmen aus der Heizpresse zerreißen, durch übermäßige Zugbeanspruchung Materialinhomogenitäten aufweisen, oder durch unvorsichtiges Handling einen Faltenwurf aufweisen.

Die DE 20 2007 000 899 Ui beschreibt eine Handhabungseinrichtung für flexible mattenartige Materialstücke aus Faserwerkstoffen, beispielsweise CFK. Die

Handhabungseinrichtung weist eine oder mehrere Handhabungsgeräte auf, die einen mehrachsigen Manipulator mit Handlingwerkzeug zum Aufwickeln und Abwickeln von mindestens einem Materialstück aufweisen. Die Handhabungseinrichtung weist weiterhin einen oder mehrere Ablagetische für Materialstücke und/oder

Materialstückstapel auf. Ein Wickelträger der Handhabungseinrichtung weist eine Aufnahmeeinrichtung mit einer Saugleiste mit mehreren schaltbaren Saugabschnitten auf. Die Saugleiste wiederum weist mehrere einzeln oder gruppenweise schaltbare und im Wesentlichen punktförmige Saugelemente auf.

Ähnliche Vorrichtungen und entsprechende Verfahren sind auch in der DE io 2014 226 160 Ai und in der DE 10 2012 104 276 Ai beschrieben. Die WO 2015/169578 Ai beschreibt eine weitere Transportvorrichtung sowie ein entsprechendes

Transportverfahren zum Transportieren eines Halbzeugs.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Greiferanordnung der eingangs beschriebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass sie dazu geeignet ist, auch an einer Unterlage anhaftende biegeschlaffe Halbzeuge prozesssicher anzuheben.

Diese Aufgabe wird durch eine Greiferanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ein entsprechendes Verfahren ist Gegenstand des nebengeordneten

Patentanspruchs 10. Vorteilhafte Ausführungsformen sind jeweils in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Demgemäß ist vorgesehen, dass die Greiferanordnung ein auf einer Unterlage liegendes biegeschlaffes Halbzeug sowie mindestens ein Greiferpaar mit einem Saug- oder Nadelgreifer und mit mindestens einem Klemmgreifer aufweist, wobei der Saug- oder Nadelgreifer zwischen einer Aufnahmeposition zum Aufnehmen eines Rands des biegeschlaffen Halbzeugs und einer Übergabeposition zum Übergeben des Rands des biegeschlaffen Halbzeugs an den Klemmgreifer um eine Achse verschwenkbar ist.

Mithilfe des mindestens einen Saug- oder Nadelgreifers kann somit das biegeschlaffe und gegebenenfalls gegenüber Zugspannungen empfindliche Halbzeug zunächst im Randbereich mit Hilfe der Saug- oder Nadelgreifer minimalinvasiv angehoben und von der Unterlage abgelöst werden, wodurch es möglich wird, den dann freiliegenden Rand mit Hilfe des Klemmgreifers sicher zu fassen. Dazu ist es vorgesehen, dass der Saug oder Nadelgreifer, nachdem er mit dem biegeschlaffen Halbzeug in Eingriff steht, eine Schwenkbewegung um eine Achse vollzieht, um das biegeschlaffe Halbzeug am Rand anzuheben. Die Achse kann sich parallel zu der Unterlage erstrecken. Dabei kann die vollzogene Schwenkbewegung gerade dazu eingerichtet sein, dass der Saug- oder Nadelgreifer zwischen einer Aufnahmeposition, in welcher der Saug- oder Nadelgreifer für die in Eingriffnahme mit dem biegeschlaffen Halbzeug ausgerichtet ist, und einer Übergabeposition, in welcher der von dem Saug- oder Nadelgreifer erfasste Rand des biegeschlaffen Halbzeugs so zu dem mindestens einen Klemmgreifer ausgerichtet ist, dass der Klemmgreifer den Rand greifen und damit halten kann, verschwenkbar ist.

Der Klemmgreifer kann zumindest senkrecht zu der Unterlage verstellbar sein, so dass ein Abstand des Klemmgreifers zu der Unterlage einstellbar ist. Diese Hubbewegung des Klemmgreifers kann insbesondere dazu dienen, dass das nach dem Erlassen des Rands des biegeschlaffen Halbzeugs durch den Klemmgreifer über wesentliche

Flächenabschnitte immer noch mit der Unterlage klebend verbundene biegeschlaffe Halbzeug vorsichtig von der Unterlagen abgelöst wird, wozu von dem Klemmgreifer eine definierte, die mechanischen Eigenschaften des Halbzeugs berücksichtigende Hubbewegung durchgeführt wird.

Der Klemmgreifer kann weiterhin parallel zu der Unterlage verstellbar sein, wobei der Klemmgreifer vorzugsweise in zwei sich senkrecht zueinander erstreckende Richtungen verstellbar ist, die sich parallel zu einer Verschwenkebene des Saug- oder Nadelgreifers senkrecht zu der Achse erstrecken, um welche der Saug- oder Nadelgreifer zwischen der Aufnahmeposition und der Übergabeposition verschwenkbar ist.

Der Saug- oder Nadelgreifer kann von der Aufnahmeposition in die Übergabeposition um beispielsweise 45° bis 90° verschwenkt sein. Grundsätzlich kann die

Schwenkbewegung jedoch darauf begrenzt werden, dass der Rand gerade ausreichend von der Unterlage abgelöst ist, so dass der mindestens eine Klemmgreifer den Rand prozesssicher greifen kann. Eine darüber hinausgehende Schwenkbewegung des Saugoder Nadelgreifers ist nicht erforderlich.

Der Saug- oder Nadelgreifer und der Klemmgreifer können in der Übergabeposition des Saug- oder Nadelgreifers in einer Richtung parallel zu der Achse, um die der Saugoder Nadelgreifer verschwenkbar ist, fluchten. Dadurch kann erreicht werden, dass mit dem Verschwenken des Saug- oder Nadelgreifers, der mit dem Rand des biegeschlaffen Halbzeugs in Eingriff steht, der Rand des biegeschlaffen Halbzeugs in den

Eingriffsbereich des Klemmgreifers gebracht wird, so dass der Klemmgreifer selbst keine translatorische, rotative oder sonstige Bewegung vollziehen muss, um den Randbereich des biegeschlaffen Halbzeugs fassen zu können. Für das Fassen des Rands kann der Klemmgreifer beispielsweise zwei zueinander verstellbare Klemmbacken aufweisen, zwischen denen das biegeschlaffe Halbzeug einklemmbar ist. So kann der Saug- oder Nadelgreifer gerade dazu eingerichtet sein, bei dem Verschwenken aus der Aufnahmeposition in der Übergabeposition bei geöffnetem Klemmgreifer den Rand des biegeschlaffen Halbzeugs zwischen die

Klemmbacken des Klemmgreifers einzuführen.

Die Greiferanordnung kann mindestens einen Greiferbalken aufweisen, entlang welchem mehrere der Greiferpaare angeordnet sind, wobei sich der Greiferbalken mit den Greiferpaaren entlang des Randes des biegeschlaffen Halbzeugs erstreckt. Dabei kann die Greiferanordnung einen ersten und einen zweiten der Greiferbalken aufweisen, wobei der erste Greiferbalken an einem ersten von zwei gegenüberliegenden Rändern des biegeschlaffen Halbzeugs angreift und wobei der zweite Greiferbalken an dem zweiten der gegenüberliegenden Ränder angreift.

Ein Abstand der Greiferbalken kann zueinander verstellbar sein, insbesondere der senkrechte Abstand der Greiferbalken. Dazu können die Greiferbalken beispielsweise parallel zueinander angeordnet sein. Die Greiferbalken können einen ersten Abstand zueinander einnehmen, wenn die Saug- oder Nadelgreifer in der Aufnahmeposition sind. Die Greiferbalken können einen zweiten Abstand einnehmen, der größer als der erste Abstand ist, wenn das biegeschlaffe Halbzeug von den Klemmgreifern gehalten ist.

Die beiden Greiferbalken können über jeweils eine von jeweils zwei

gegenüberliegenden Stirnseiten an einer Linearführung festgelegt sein, wobei die jeweils andere Stirnseite ein freies Ende des jeweiligen Greiferbalkens ist. Ein Abstand der Greiferbalken zueinander, beispielsweise der senkrechte Abstand der beiden sich parallel zueinander erstreckenden Greiferbalken, kann durch Verlagern mindestens eines der Greiferbalken entlang der Linearführung einstellbar sein. Über die

Linearverstellung kann die Greiferanordnung an einen Mehrachsenroboter

angebunden sein, so dass der Mehrachsenroboter die Greiferanordnung über die freien Enden der Greiferbalken zwischen den Plattenpaaren der Heizpresse einführen, auf das aufzunehmende biegeschlaffe Bauteil auflegen und für das Ablösen des biegeschlaffen Bauteils von der Heizpressenunterseite gegeneinander verstellen kann. Gemäß einem anderen Aspekt wird ein Verfahren für das Anheben eines biegeschlaffen Halbzeugs von einer Unterlagen beschrieben, dass die Schritte aufweist:

Bereitst eilen eines auf einer Unterlage angeordneten biegeschlaffen Halbzeugs und einer Greiferanordnung, die mindestens ein Greiferpaar mit mindestens einem Saug- oder Nadelgreifer und mindestens einem Klemmgreifer aufweist;

Aufnehmen eines Rands des auf der Unterlage angeordneten bicgeschlaffen Halbzeugs mit dem mindestens einen Saug- oder Nadelgreifer in einer Aufnahmeposition des Saug- oder Nadelgreifers ;

Verschwenken des mindestens einen Saug- oder Nadelgreifers aus der Aufnahmeposition in eine Übergabeposition, wobei der Rand von der Unterlage abgehoben wird, und

Übergeben des Rands des biegeschlaffen Halbzeugs an den mindestens einen Klemmgreifer und Halten des Rands des biegeschlaffen Halbzeugs mit dem mindestens einen Klemmgreifer.

Nach dem Übergeben des biegeschlaffen Halbzeugs an den mindestens einen

Klemmgreifer kann der mindestens eine Saug- oder Nadelgreifer weiterhin mit dem Rand in Eingriff stehen, oder mit dem Rand außer Eingriff stehen. Grundsätzlich sollen die Klemmgreifer dazu eingerichtet sein, die erforderliche Haltekraft für das

Manövrieren des biegeschlaffen Bauteils bereitstellen zu können.

Das Verfahren kann weiterhin das vollständige Abheben des biegeschlaffen Halbzeugs von der Unterlage aufweisen, wenn der Rand des biegeschlaffen Halbzeugs von dem mindestens einen Klemmgreifer gehalten ist.

Das Abheben des biegeschlaffen Halbzeugs von der Unterlage kann das Spannen des biegeschlaffen Halbzeugs aufzeigen, wozu an gegenüberliegenden Rändern des biegeschlaffen Halbzeugs mit jeweils mindestens einem Greiferpaar der jeweilige Rand angehoben und der Abstand gegenüberliegender Greiferpaare erhöht wird. Das Verschwenken des mindestens einen Saug- oder Nadelgreifers aus der

Aufnahmeposition in die Übergabeposition kann das Verschwenken des Saug- oder Nadelgreifers um 45 ⁰ bis 90° aufweisen.

Für die Durchführung des Verfahrens wird vorzugsweise eine Greiferanordnung der zuvor beschriebenen Art verwendet.

Durch die Kombination von Nadel- oder Sauggreifern und Klemmgreifern kann zunächst ein kleiner Teil des biegeschlaffen Halbzeugs, insbesondere der Randbereich des biegeschlaffen Halbzeugs beispielsweise von einer unteren Platte einer Heizpresse angehoben werden, bevor das biegeschlaffe Bauteil dann mit den Klemmgreifern kraftschlüssig gegriffen und von der unteren Platte der Heizpresse abgehoben wird. Dies ermöglicht es, dass das erhitzte, biegeschlaffe Halbzeug, beispielsweise eine Fasermatte, beim Abheben nicht beschädigt wird. Wenn ein Paar Greiferbalken über eine Linearverstelleinheit unter einem variablen Abstand zueinander angeordnet ist, wird erreicht, dass die Greiferanordnung stufenlos in ihrer Größe dem jeweils erforderlichen Maß des Halbzeugs angepasst werden kann, wodurch Umrüstzeiten und damit verbundene Kosten verringert werden.

Die Greiferanordnung kann einen Schwenkantrieb für die Drehung der Saug- oder Nadelgreifer aufweisen. Dazu können entlang einer von dem Schwenkantrieb angetriebenen Achse, die beispielsweise parallel zu einem der zuvor beschriebenen Greiferbalken verläuft, mehrere Saug- oder Nadelgreifer regelmäßig beabstandet und synchron angetrieben werden. Ein Drehantrieb kann dazu vorgesehen sein, um die Klemmgreifer anzusteuern. Auch hierbei kann wiederum der Drehantrieb eine Achse antreiben, die parallel zu dem zuvor beschriebenen Greiferbalken verläuft und über die sämtliche der entlang des Greiferbalkens angeordneten Klemmgreifer synchron angetrieben sind.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachstehenden Figuren erläutert. Dabei zeigen:

Figuren 1 bis 4 schematisch und schrittweise den Anhebevorgang eines

biegeschlaffen Halbzeugs mithilfe einer erfindungsgemäßen

Greiferanordnung; Figur 5 in perspektivischer Darstellung eine beispielhafte

Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Greiferanordnung; und

Figur 6 eine perspektivische Detailansicht der Greiferanordnung gemäß

Figur 5.

Die Figuren 1 bis 4 zeigen schematisch den Anhebevorgang eines biegeschlaffen Bauteils 100 mithilfe einer erfindungsgemäßen Greiferanordnung. Die

erfmdungsgemäße Greiferanordnung weist zwei funktional unterschiedliche

Greifersysteme auf, nämlich mindestens einen Saug- oder Nadelgreifer 1 für das Anheben eines Randbereichs 101 des biegeschlaffen Halbzeugs 100 und mindestens einen Klemmgreifer 2 für das feste Verbinden des biegeschlaffen Bauteils mit der Greiferanordnung, um das biegeschlaffe Halbzeug 100 von der Unterlage 200, auf welcher das biegeschlaffe Halbzeug 100 aufgelegt ist, abzuheben.

Die Unterlage 200 kann beispielsweise die Unterseite einer Heizpresse sein, innerhalb welcher das beispielsweise als faserverstärktes Kunststoffbauteil bereitgestellte biegeschlaffe Halbzeug vorgewärmt und vorverdichtet wird, so dass es in einem folgenden B earbeitungsschritt in einer Formpresse formgebend bearbeitet und abgekühlt werden kann, so dass ein faserverstärktes Formbauteil erhalten wird, wie es etwa in KFZ-Karosseriebereich beispielsweise als Hutablage, Türinnenverkleidung, oder als Dämmelement Verwendung findet.

Demgemäß wird in dem in Figur 1 dargestellten ersten Schritt zunächst die

Greiferanordnung derart in Richtung der Unterlage 200 abgesenkt, dass der Saug- oder Nadelgreifer 1 auf einer von der Unterlage 200 abgewandten Oberseite des

biegeschlaffen Halbzeugs 100 zur Auflage kommt. Wie in der Zusammenschau der Figuren 1 und 2 zu erkennen ist, kann die Greiferanordnung, wenn sie über den Saug oder Nadelgreifer 1 auf das biegeschlaffe Halbzeug 100 aufgesetzt ist, zwar mit dem biegeschlaffen Halbzeug in Eingriff gebracht werden, beispielsweise indem die

Greifernadeln des Nadelgreifers 1 in das Halbzeug 100 eingeführt werden. Der

Klemmgreifer 2 ist jedoch in der in Figur 2 dargestellten Stellposition der

Greiferanordnung mit dem Rand 101 des biegeschlaffen Halbzeugs 100 immer noch außer Eingriff. Um den Rand 101 des biegeschlaffen Halbzeugs 100 mit dem Klemmgreifer 2 in

Eingriff bringen zu können, wird der Saug- oder Nadelgreifer l, nachdem er mit dem biegeschlaffen Halbzeug 100 in Eingriff gebracht worden ist, um seine Schwenkachse 3 verschwenkt, vorliegend um ungefähr 90°, wobei der Saug- oder Nadelgreifer 1 mit dem Halbzeug 100 in Eingriff bleibt, so dass der Rand 101 des biegeschlaffen Halbzeugs 100 in den geöffneten Klemmgreifer 2 eingeführt wird, wie es in Figur 3 dargestellt ist.

Die in Figur 2 gezeigte Aufnahmeposition des Saug- oder Nadelgreifers 1 und die in Figur 3 dargestellte Übergabeposition des Saug- oder Nadelgreifers 1 sind um 90° zueinander versetzt. Es sind jedoch Ausführungsformen denkbar, bei denen bereits eine Verschwenkung des Saug- und Nadelgreifers um beispielsweise 45 ⁰ ausreichend ist, um den Rand 101 des biegeschlaffen Halbzeugs 100 hinreichend weit in den Klemmgreifer 2 einzuführen, so dass der Klemmgreifer 2 den Rand 101 prozesssicher fassen und halten kann.

Wie in der Zusammenschau der Figuren 2 und 3 zu erkennen ist, sind der Saug- oder Nadelgreifer 1 und der Klemmgreifer 2 in Richtung senkrecht zur Zeichnungsebene hintereinander angeordnet, wobei zumindest die Eingriffsbereiche von Saug- oder Nadelgreifer 1 und Klemmgreifer 2, mit welchen die beiden Greiferarten 1, 2 mit dem Rand 101 des biegeschlaffen Halbzeugs 100 in Eingriff gebracht werden können, hintereinander, mithin fluchtend zueinander angeordnet sind. Dies ermöglicht es, dass im Zuge der Verschwenkbewegung des Saug- und Nadelgreifers 1 der Rand 101 des biegeschlaffen Halbzeugs 100 selbsttätig in den Eingriffbereich des Klemmgreifers 2 gebracht wird, ohne dass sich dazu der Klemmgreifer 2 über eine weitere

translatorische oder rotative Bewegung auf den Rand 101 des Halbzeuges 100 zu bewegen muss, um ihn erfassen zu können.

In Figur 4 ist zu erkennen, dass, nachdem der Rand 101 des biegeschlaffen Halbzeugs 100 von dem Klemmgreifer 2 sicher gehalten ist, die Greiferanordnung von der Unterlage 200 abgehoben wird, wodurch sich der von der Unterlage 200 abgelöste Randbereich des biegeschlaffen Halbzeugs 100 weiter vergrößert. Diese Hubbewegung kann im Wesentlichen senkrecht zur Unterlage 200 vollzogen werden. Um ein vollständiges Ablösen des biegeschlaffen Halbzeugs 100 von der Unterlage 200 zu erreichen, kann die Greiferanordnung weiterhin eine Bewegung parallel zur Unterlage 200 durchführen, wodurch das Halbzeug 100 eine Spannung erhält, die es von der Unterlage 200 ablöst. Das Spannen des Halbzeugs 100, indem die Greiferanordnung parallel zu der Unterlage 200 bewegt wird, dient nicht nur dem schonenden Ablösen des biegeschlaffen Halbzeugs 100 von der Unterlage 200, sondern hat darüber hinaus den V orteil, dass der Hub, um welchen die Greiferanordnung senkrecht zu der

Unterlage bewegt wird, begrenzt werden kann, etwa weil zwischen den beiden

Presswerkzeughälften der Heizpresse nur begrenzter Platz in Richtung senkrecht zu den Heizwerkzeughälften vorhanden ist.

Die Figur 5 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Greiferanordnung, wie sie zur Durchführung des mit Bezug auf die Figuren 1 bis 4 beschriebenen Verfahrens verwendet werden kann. Diese besteht im Wesentlichen aus einem ersten und einem zweiten Greiferbalken 4, die über einen ihrer beiden gegenüberliegenden Stirnseiten 5, 6 an einer Linearführung befestigt sind. Die jeweils gegenüberliegende Stirnseite 5, 6 der Greiferbalken 4 bildet ein freies Ende der Greiferbalken, über welche die

Greiferbalken 4 etwa zwischen den beiden Werkzeughälften einer Heizpresse eingeführt werden können, um auf dem Halbzeug, welches sich noch in der Heizpresse befindet, abgelegt werden zu können.

Die beiden Greiferbalken 4 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zueinander und sind entlang der Linearführung 7 zueinander verstellbar, mithin in Richtung senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der Greiferbalken 4 aufeinander zu und voneinander weg.

Durch diese Verstellmöglichkeit kann die mit Bezug auf die Figur 4 beschriebene Spannbewegung der Greiferanordnung zum Ablösen des biegeschlaffen Halbzeugs 100 von der Unterlage 200 vollzogen werden. Des weiteren wird eine flexible Anpassung der Greiferanordnung an jeweils Vorgefundene Abmessungen des anzuhebenden Halbzeugs ermöglicht.

Entlang jedes der Greiferbalken 4 ist eine Vielzahl Greiferpaare bestehend aus jeweils einem Saug- oder Nadelgreifer 1 und einem Klemmgreifer 2 angeordnet, wie es im Detail besser in Figur 6 zu erkennen ist. Demgemäß weist der Greiferbalken 4 eine Mehrzahl der Greiferpaare 1, 2 auf, welche unter einem regelmäßigen Abstand in Längserstreckungsrichtung des Greiferbalkens 4 angeordnet sind. Es ist jeweils ein Schwenkantrieb 8 für den synchronen Antrieb der Saug- oder Nadelgreifer und ein Schwenkantrieb 10 für den Antrieb der Klemmgreifer vorgesehen. Die

Synchronisierung der Saug- oder Nadelgreifer 1 erfolgt über eine erste Antriebsachse 9, mit welcher sämtliche Saug- oder Nadelgreifer 1 des Greiferbalkens 4 drehfest und stellpositionstreu verbunden sind. Ein zweiter Schwenkantrieb 10 für den Antrieb der Klemmgreifer weist wiederum eine Antriebsachse n für den synchronen Antrieb der Klemmgreifer 2, insbesondere deren Klemmbache zueiandern, auf, mit welcher sämtliche Klemmgreifer 2 des Greiferbalkens 4 drehfest und stellpositionstreu gekoppelt sind. Das in Figur 6 dargestellte Greifersystem kann beispielsweise mithilfe eines Mehrachsroboters manövriert werden.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Bezugszeichenliste: Saug- oder Nadelgreifer

Klemmgreifer

Schwenkachse des Saug- oder Nadelgreifers Greiferbalken

erste Stirnseite

zweite Stirnseite

Linearführung

Schwenkantrieb Saug- oder Nadelgreifer Antriebsachse Saug- oder Nadelgreifer Schwenkantrieb Klemmgreifer

Antriebsachse Klemmgreifer

biegeschlaffes Halbzeug

Rand

Unterlage