WO2024251894A1 - System zum positionieren und fixieren von mehreren stofflagen für ein automatisiertes fügen - Google Patents

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fabric layer
fabric
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handling
fixing
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Michael Mayr
Michael HOFMANNRICHTER
Anton WOHLGEMUTH
Urs Hunziker
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Silana GmbH
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Silana GmbH
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Definitions

  • the present invention relates to a system and a method for handling and processing layers of fabric with a handling mechanism.
  • a textile processing system which is designed for automated sewing, for example, requires a handling mechanism to separate the fabric from a stack and, after manipulation, to feed it to a sewing system (or sewing machine) in sufficient proximity.
  • robots with an effector are used, on which appropriate gripping mechanisms are arranged to grip the piece of fabric.
  • pieces of fabric that make up a piece of clothing have different sizes and can have different properties (thickness, air permeability, stiffness, etc.) both among each other and within the same piece.
  • the handling robot has the effector, to which the corresponding handling mechanism is attached, in particular in an exchangeable manner.
  • the handling robot is attached to the floor or work table with a stationary robot base in order to introduce corresponding forces into the corresponding system.
  • the handling robot can also be configured in such a way that the robot base is designed to be movable along the floor.
  • a robot arm can be arranged between the effector and the robot base, which has, for example, one or more joints in order to control the effector into a desired position.
  • fabric layer refers to the possible textiles or textile parts of a textile product, in particular a piece of clothing.
  • the term fabric layer includes different types of knitted fabrics, in particular woven fabrics and fleeces.
  • the left/left side of a fabric layer is understood to be the inside (i.e. the underside of the fabric, the inside of the fabric or the 'not pretty side' of a fabric layer. In a piece of clothing, the left side corresponds to the non-visible side of the fabric layer.
  • the right/right side of a fabric layer is used to refer to the 'pretty side' of a fabric or fabric layer (e.g. the top of the fabric, the visible side, the outside of the fabric).
  • a fabric part can consist of several fabric layers.
  • a fabric part (such as a piece of clothing) can be folded over several times and lie on a work table as a fabric layer stack with several fabric layers.
  • the fabric layers can each represent separate fabric parts that form a fabric layer stack on top of each other.
  • a joining area of a fabric layer describes an area that is to be processed with a joining unit.
  • the joining area can, for example, be the area of a fabric layer where a seam or hem can run.
  • joining areas of two superimposed fabric layers are placed on top of each other so that they can be connected using the joining unit (for example by sewing or welding).
  • the controllable handling mechanism and the fixing mechanism are arranged on the effector.
  • the fixing mechanism is designed to fasten at least two layers of material, which in particular lie on top of one another, so that the fixed two layers of material can be conveyed in particular as a package or as a stack of layers of material.
  • the handling mechanism can transport a fabric layer or the described fabric layers fixed together, for example to the joining unit.
  • the effector or the handling mechanism can adapt to the contour of the fabric layers, for example by adjusting the fixing points of the handling mechanism to which the fabric layer is fixed.
  • the fixing elements described below can be arranged for this purpose, in which the individual fixing points are formed.
  • the handling mechanism covers in particular the outline-relevant points of a contour of the fabric layer, with one edge of the fabric layers preferably remaining free as a joining area and not being covered by the handling mechanism.
  • the area of the fabric layers that is covered by the effector or the handling mechanism for fixing the fabric layers is referred to below as the effector contour.
  • the fixing mechanism is arranged entirely on the effector.
  • part of the fixing mechanism can also be arranged on a work table on which, for example, the fabric layers are placed.
  • the handling mechanism is completely attached to the effector, but part of the handling mechanism can also be attached to the work table.
  • functional elements of the fixing mechanism can form elements of the handling mechanism and vice versa.
  • a holding needle device or suction device of the fixing mechanism can fix several fabric layers, but also hold the stack of fabric layers thus formed to the effector, so that the function of the handling mechanism is also fulfilled.
  • the effector thus forms an end part of the handling robot with, for example, grippers as handling mechanisms, which grasp and manipulate a fabric layer (for example a flat, unprocessed fabric layer or an entire garment as a fabric layer) or a fabric layer stack consisting of fabric layers that are fastened with the fixation mechanism.
  • grippers as handling mechanisms, which grasp and manipulate a fabric layer (for example a flat, unprocessed fabric layer or an entire garment as a fabric layer) or a fabric layer stack consisting of fabric layers that are fastened with the fixation mechanism.
  • the joining unit is configured to process the joining areas of a fabric layer and/or to connect at least two fabric layers.
  • the joining unit can be a sewing machine, a welding machine, a stapling machine, a crochet machine, an automatic gluing machine or other automatic connecting machines for fabric layers.
  • the joining unit can, for example, connect two layers of material to one another to create a seam (fabric seam or weld seam, etc.).
  • the seam describes, for example, the connection of two layers of material using a thread or yarn, with at least one material essentially being a fabric, a fleece or a woven fabric.
  • An effector/gripper system according to the invention equipped in this way is able to layer fabric layers precisely on top of one another so that these two fabric layers can then be joined.
  • a piece of fabric can also be folded over using the folding device described below to create two fabric layers, which can then be fixed and processed further (e.g. folding over the hem).
  • preparatory measures can be carried out with the system before placement, these can include folding (see folding device described below), or adding (an adhesive), inserting (auxiliary material for ultrasonic welding), etc. made possible with the fixing mechanism.
  • such a preparatory action is made possible by an additional device or fixation mechanism, which is installed either on the effector or on the work table.
  • a plastic welding technique especially ultrasonic welding
  • a suitable auxiliary material (ultrasonic welding tape, hot glue, etc.) can also be inserted beforehand (or during the welding process) using the feed device.
  • an adhesive can be placed beforehand using a dosing device.
  • the feed device can, for example, feed a solid welding material, such as a welding wire, or a viscous fluid, which solidifies under the influence of heat, in particular to the superimposed joining areas of the fabric layers in the stack of fabric layers.
  • the feed device can, for example, be attached to the work table or to the effector.
  • the fixing mechanism accordingly has a heat-generating welding element, which heats the welding material in the joining area in the fabric layers so that a weld seam can be produced.
  • the fixing mechanism has a holding-down device which is designed to apply a pressing force to the first material layer and the second material layer in the direction of the work surface.
  • the holding-down device can press against the work table/work surface with a force, which leads to a fixing of the two intermediate material layers.
  • the effector can also allow compressed air to flow between its underside and the material layers. This is particularly helpful when the effector has to reposition itself so that it can quickly overcome the adhesive forces between the effector and the first material layer.
  • the work table has a work surface that can be moved across a surface of the work table.
  • the first fabric layer and the second fabric layer can be fastened to the work surface using the fixing mechanism.
  • the fixation to the work table can also be done on or with the help of a base (work surface) that is movably placed on the work table.
  • a base work surface
  • This base plate can also be a tackboard.
  • the work surface can be designed as a thin plate and moved across the work table using an air pressure cushion or rollers.
  • the work surface can also be magnetic (permanently magnetic or electromagnetic) and act accordingly as a magnetic element of the magnetic device described above.
  • the fixing mechanism has a fixing surface within an effector contour, in which a fixing force can be transferred to at least the first material layer.
  • the fixing surface is smaller than 1 cm 2 , in particular smaller than 20 mm 2 , in particular smaller than 8 mm 2 .
  • the fixing mechanism has a plurality of fixing surfaces which are spaced apart from one another by more than 2 cm, in particular more than 3 cm, and more particularly more than 4 cm. For a later joining process, no prior continuous fixing surface for fixing the stack of material layers needs to be provided. It has been found that even smaller fixations at certain intervals are sufficient for a high seam quality.
  • the effector contour describes the area on a material layer at which the fixing mechanism and/or the handling mechanism exerts a fixing force or holding force.
  • the effector contour is defined, for example, by the border of the fixing surface or by the connecting lines between the individual fixing points at which there is holding contact with a held material layer within the x-y plane.
  • the connecting lines form an effector contour within the material layer.
  • the material layer can be tensioned and thus defines the x-y plane.
  • the joining areas are formed on the outer edge areas of the material layers, which lie outside the effector contour, which is defined by the fixing points, and the material layer can be untensioned there and protrude from the x-y plane, so to speak.
  • the fixing mechanism is designed such that the joining area forms a projection of more than 0.5 cm, in particular more than 1 cm, further in particular more than 2 cm or more than 3 cm relative to an effector contour.
  • the resulting material projection defines the joining areas and a subsequent joining becomes possible.
  • the joining area can then be placed on at least one other free joining area of another fabric layer.
  • the joining area can be manipulated in such a way that it is folded (e.g. for a hem) and thus form the fabric layer.
  • the fixing elements can be arranged on the effector so that they can pivot and extend.
  • the handling mechanism and/or the fixing mechanism can be arranged on one of the fixing elements, wherein the handling mechanism is further designed to fix and transport the stack of fabric layers to the joining unit for handling, in particular within the effector contour.
  • the handling mechanism is selected from the group consisting of grippers, suction cups, clamps, areas with increased friction and/or electrostatic attraction, holding needles, rollers, freezing grippers, and/or Bernoulli grippers.
  • the fixing element has several handling mechanisms (and/or several fixing mechanisms).
  • Electroadhesive grippers for electrostatic attraction work with electrostatic fields. Holding forces are generated by polarization. They can be generated on the top side of the fabric layer that is in contact with a gripper dielectric of the electroadhesive gripper.
  • a Bernoulli gripper has a suction body, whereby compressed air flows outwards between the fabric part and the suction body along the xy plane via a flow channel of the suction body at the edge areas of the suction body. In the center of the suction body there is an air opening which is coupled to the flow channel. Due to the Bernoulli effect, air is sucked into the flow channel from the direction of the fabric part. This creates a fixing force of the fabric part on the suction body.
  • a freezing gripper has a very cooled contact surface with the material part, whereby frozen water or ice acts as an adhesive that adheres the material part to the contact surface. The water can be taken as an adhesive from the atmosphere (humidity) or added from an adhesive supply.
  • Combined grippers which for example have vacuum nozzles for fixing using negative pressure and at the same time using holding needles, can also be attached to the effector according to the invention.
  • the fixing elements can be designed in such a way that they are designed with zones or fixing devices that fix with different negative pressures, different surface flows and/or different electrostatic gripping positions to adapt to special textile properties of the material layer.
  • the effector has a contact surface within the effector contour, on which one of the Fabric layers or the fabric layer stack can be applied.
  • the contact surface forms in particular part of the handling mechanism for fixing one of the fabric layers or the fabric layer stack, wherein the contact surface is designed to hold one of the fabric layers or the fabric layer stack magnetically, using air pressure, mechanically or electrostatically to the effector.
  • the contact surface allows the fabric layers or the fabric layer stack to be transported and later deposited without distortion or wrinkles. After the fabric layers have been positioned or stacked, the fabric layers can be fixed more easily with the contact surface.
  • the contact surface can, for example, be part of the magnetic device and be designed accordingly to be magnetic.
  • the contact surface can hold the fabric layers with negative pressure, with mechanical elements (e.g. continuous microneedles) or with electrostatic elements.
  • Fig. 1 to Fig. 4 show schematic representations of a system for handling and processing fabric layers according to an exemplary embodiment, wherein two fabric layers 111, 112 are fixed and conveyed to a joining unit 140.
  • the system has a handling robot 100 with an effector 101 for handling fabric layers, a handling mechanism 120 which is at least partially arranged on the effector 101, wherein the handling mechanism 120 is designed to place a first fabric layer 111 flat on a second fabric layer 112 lying on the work surface 102 of a work table 103, and a fixing mechanism 130 which is at least partially arranged on the effector 101.
  • the effector 101 thus forms an end part of the handling robot 100 with, for example, a suction device as handling mechanism 120, which grasps and manipulates a fabric layer 111, 112 or a fabric layer stack 113 consisting of fabric layers 111, 112 that are fastened with the fixing mechanism 130.
  • a suction device as handling mechanism 120, which grasps and manipulates a fabric layer 111, 112 or a fabric layer stack 113 consisting of fabric layers 111, 112 that are fastened with the fixing mechanism 130.
  • the fixation device 130 is activated on the effector 101.
  • the fixation mechanism 130 has a holding needle device 131, which penetrates holding needles 132 through the two fabric layers 111, 112 in order to hold these two together in a fabric layer stack 113.
  • the handling mechanism 120 is activated again, for example by a suction cup/suction device generating negative pressure, and thus the fabric layer stack 113 is attached to the effector 101.
  • the effector 101 is then conveyed together with the fabric layer stack 113 to the joining unit 140, so that the joining areas 114, 115 are positioned exactly in the processing area of the joining unit 140.
  • the joining unit 140 can then process the joining areas 114, 115.
  • the effector contour 501 describes the area on a material layer 111, 112, on which the fixing mechanism 130 and/or the handling mechanism 120 exerts a fixing or holding force.
  • the effector contour 501 is defined, for example, by the border of the fixing surface or by the connecting lines between the individual fixing points, at which there is a holding contact with a held material layer 111, 112 within the xy plane.
  • a plurality of holding needles 132 have been introduced by the holding needle device 131 in order to hold the two material layers 111, 112 together.
  • the connecting lines form the Effector contour 501 within the material layer 111, 112.
  • Fig. 7 shows a schematic representation of an effector 101 with a contact surface 701 according to an exemplary embodiment.
  • the contact surface 701 is formed within the effector contour 501, to which one of the material layers 111, 112 or the material layer stack 113 can be applied.
  • the contact surface 701 forms in particular a part of the handling mechanism 120 for fixing one of the material layers or the material layer stack 113, wherein the contact surface 701 is designed in such a way that one of the material layers 111, 112 or the material layer stack 113 is held magnetically, based on air pressure, mechanically or electrostatically on the effector 101.
  • the contact surface 701 allows the fabric layers 111, 112 or the fabric layer stack 113 to be transported without distortion or creases and to be deposited later. After positioning or stacking the fabric layers 111, 112, the fabric layers 111, 112 can be fixed more easily using the contact surface 701.
  • the work surface 102 has a support device 702 which is designed to fix one of the material layers 111, 112 or the material layer stack 113 on the work surface 102 by means of a support force, in particular by means of pneumatic, mechanical and/or electrostatic support forces.
  • the support device 702 is fastened to the work table 103, for example.
  • the support device 702 can be based on pneumatic, electrostatic or magnetic principles. For example, a ferromagnetic plate can lie on the work table 103, onto which a material layer 111, 112 is placed, which can later serve as the magnetic element 601 of the magnetic device.
  • Fig. 8 shows a schematic representation of an effector 101 with a handling mechanism 120 and a fixing mechanism 130 according to an exemplary embodiment.
  • the effector 101 can first be placed over a fabric layer stack 113 in order to introduce holding needles 132 into the fabric layers 111, 112 so that the fabric layers 111, 112 are fastened to one another.
  • the effector 101 with the handling mechanism 120 which has a suction device, for example, can be placed over the fabric layer stack 113 in order to hold it to the effector 101 and to be transported further to a joining unit 140.
  • the effector 101 can have several, e.g. five, fixation elements 901.
  • a fixation element 901 has at least one fixation mechanism 130, for example a mechanical gripper 1001, gripper with vacuum nozzles, needle unit with holding needles 132, a fixation system with electrostatic attraction, fixation rollers, in particular counter-rotating fixation rollers and/or clamps.
  • the x-y plane is defined as the plane in which the material layer is located when it is fixed by the fixing elements.
  • the material layer is stretched between the fixing elements. In this stretched state, the material layer has a flat shape and is therefore located within the x-y plane.
  • the normal of the x-y plane forms the z direction.
  • the x-y plane forms the material plane and the thickness of the material is defined along the z direction.
  • the handling robot 100 has at least one sensor unit 902, wherein the sensor unit 902 has an optical sensor for determining an orientation of the fabric layer stack 113 relative to the effector 101 and/or the joining unit 140, a force sensor for measuring a fixing force of the fixing mechanism 130 for fixing the fabric layer 111, 112 and/or a weight sensor for measuring a weight of the fixed fabric layer stack 113.
  • the handling robot 100 is configured to control the fixing mechanism 130 based on the measured sensor parameter of the sensor unit 902.
  • the handling mechanisms 120 are adjusted in real time based on a location area or a sensor signal.
  • the control unit 105 for controlling the handling robot 100 and the joining unit 140 is coupled to the sensor unit 902 so that the control unit 105 can process all relevant measurement data for controlling the system.
  • an environmental sensor 903 for measuring an environmental parameter can be coupled to the control unit 105, in particular to measure the temperature, the humidity and/or the dew point of the surrounding atmosphere, wherein the handling mechanism 120 and/or the fixing mechanism 130 can be controlled based on the measured environmental parameter. It has been shown that taking the local climate (humidity, temperature fluctuations, dew point, etc.) into account when setting the holding forces is important for the reliability of the overall process.
  • FIG. 10 shows a schematic representation of a handling mechanism 120 with a gripping device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a gripper 1001 of the gripping device is designed such that it encloses the edge of the fabric layer stack 113 and grips it from above and below, i.e. from the left and right side of the fabric layer stack 113.
  • Fig. 11 shows a schematic representation of a handling mechanism 120 with a suction device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the suction device has a suction device 1101, wherein the suction device is designed to suck air from the first and second fabric layers 111, 112 by means of the suction device 1101 in such a way that the first and second fabric layers 111, 112 lying on top of one another can be fixed to the suction device. Since the fabric layers 111, 112 are permeable to air to a certain extent due to their material properties, two or more fabric layers can be attached in a fabric layer stack 113 by means of suction with an appropriately set suction power.
  • the suction device has, for example, a vacuum pump, which can be arranged, for example, at a distance from the effector, for example on the work table 103.
  • Fig. 12 shows a schematic representation of a handling mechanism 120 with an electrostatically charged attraction element 1201 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the electrostatically charged attraction element 1201 can, for example, be electrostatically charged in order to fix the material of the material layers 111, 112 accordingly.
  • the electrostatic charge can, for example, be generated via a correspondingly connected power generation device which is controlled by the control unit 105.
  • Fig. 15 shows a schematic representation of a handling mechanism 120 with a gripper 1001 that grips an upper side of a fabric layer, according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the gripper 1001 grips a region of a surface of the fabric layer stack 113 in a pincer-like manner.
  • Fig. 16 shows a schematic representation of a handling mechanism 120 with a suction surface 1601 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the suction surface 1601 forms a contact surface 701 as part of the handling mechanism 120, against which one of the material layers 111, 112 or the material layer stack 113 can be placed.
  • the suction surface 1601 has a plurality of suction openings 1602.
  • Fig. 17 to Fig. 19 show schematic representations of a fixing mechanism 130 with a folding device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the folding device is designed to fold an edge region of a fabric layer 111 such that the folded edge region forms the first fabric layer 111, which lies on top of the second fabric layer 112.
  • the folding device has a clamping element 1703 in order to clamp the folded first fabric layer 111 and the second fabric layer 112 together.
  • the folding device is attached to the work table 103 by means of a bearing 1704.
  • a fixed support beam 1702 is arranged on the bearing 1704.
  • the folding device also has a movable folding beam 1701, which is movably arranged on the bearing 1704.
  • the folding beam 1701 runs parallel to the support beam 1702 and can be pivoted about this support beam 1702.
  • the folding beam 1701 and the support beam 1702 run parallel (and e.g. horizontally) to the work surface 102.
  • the folding beam 1701 is pivoted around the support beam 1702, whereby the folding beam 1701 remains parallel to the support beam 1702 and an area of the fabric layers
  • the clamping element 1703 is then swung out over the edge of the effector 101 or the suction surface 1601 and clamps the two fabric layers 111, 112 together.
  • the effector 101 or the suction surface 1601 has a contact area 1705 on which an edge area of the folded-over second fabric layer 112 rests, so that the clamping element 1703 can clamp this edge area or press it against the contact area 1705.
  • the contact area 1705 can have a projection on the effector 101 or the suction surface 1601, which extends from an edge of the effector 101 or the suction surface 1601, and around which the fabric layer 112 rests after being folded over. In other words, the projection is arranged between the two fabric layers 111, 112 after being folded over.
  • the length of the folded second material layer 112 can be longer than a distance between an edge of the effector 101 or the suction surface 1601 and the support bar 1702.
  • an end region of the folded second material layer 112 is folded up and placed on the edge surface.
  • the clamping element 1703 then pivots in the direction edge surface and clamps the folded-up part of the second fabric layer 112.
  • the effector 101 can pull out the fabric layers 111, 112 horizontally, in the direction of extension of the folding bar 1701 and the support bar 1702, with the fabric layers 111, 112 being held in the folded position by means of the clamping element 1703.
  • the effector 101 can now be pivoted into a horizontal position so that the fabric layers 111, 112 can lie flat on the work table 103.
  • the clamping element 1703 continues to clamp the fabric layers 111, 112 together.
  • the joining areas 114, 115 are shown at the free end, where the sewing machine 140 can, for example, set a seam.
  • Fig. 20 shows a schematic representation of the folding device, which can be arranged on a work table 103.
  • the folding beam 1701 and the support beam 1702 are attached at one end to the bearing 1704. Free ends are provided at the opposite ends of the folding beam 1701 and the support beam 1702.
  • the effector 101 can be moved horizontally so that the folding beam 1701 is moved out of the pocket formed between the fabric layers 111, 112.
  • Fig. 21 shows a schematic representation of a fabric layer 111 with a projection 2101 outside an effector contour 501, according to an exemplary embodiment.
  • the fabric layer 111 has, for example, the shape of a shirt.
  • the second fabric layer 112 is arranged below the fabric layer 111.
  • the first fabric layer 111 has a plurality of fixing areas 2100.
  • the fixing points of the handling mechanism 120 and/or the fixing mechanism 130 engage the fixing area in 2100.
  • fixing points such as Handling mechanism 120 is provided to lift the first fabric layer 111 as tensioned as possible without creases.
  • Fixing elements for the fixing mechanism 130 can be provided inside the effector contour 501, to which the fixing mechanism 130 fixes both fabric layers 111, 112 together.
  • corresponding holding needles 132 of the holding needle device 131 can be introduced into the fixing elements of the fixing mechanism 130 in order to fasten both fabric layers 111, 112 together.
  • the holding pins 1301 spread and fix the two fabric layers 111, 112.
  • the holding needles 1301 which are in particular again aligned parallel to one another, are released again from the material layers 111, 112.
  • the surface shape of the control surface 2201 can be deformable and in particular pre-tensioned by means of mechanical, pneumatic or hydraulic elements.
  • the elastic control surface 2201 can be designed to be deformable so that it can be pre-tensioned and automatically deformed back into an initial position without an external restoring force, for example by the holding needles 1301 running parallel or by the holding needles 1301 being at an angle to one another.
  • a control chamber 2202 is formed between the effector 101 and the control surface 2201.
  • the control chamber can be supplied with air (or a gas, in a hydraulic embodiment a hydraulic fluid) via an air line 2203.
  • air or a gas, in a hydraulic embodiment a hydraulic fluid
  • an overpressure can be generated in the control chamber 2202, whereby the control surface 2201 is deformed outwards and the holding needles 1301 are spread accordingly (see Fig. 23).
  • air can also be drawn out of the control chamber 2202, so that a negative pressure is generated and the control surface 2201 is deformed inwards (see Fig. 24).
  • the holding needles 1301 are thus pressed together at their tips.
  • a corresponding material layer 111, 112 can be held by means of the spread or compressed holding needles 1301.

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Handhaben und Verarbeiten von Stofflagen. Das System weist einen Handhabungsroboter (100) mit einem Effektor (101) zum Handhaben von Stofflagen, eine Handhabungsmechanik (120), welche zumindest teilweise am Effektor (101) angeordnet ist, wobei die Handhabungsmechanik (120) ausgebildet ist, eine erste Stofflage (111) flach auf eine zweite, auf der Arbeitsfläche (102) eines Arbeitstisches (103) aufliegende Stofflage (112) zu platzieren, und eine Fixierungsmechanik (130) auf, welche zumindest teilweise am Effektor (101) angeordnet ist. Die Fixierungsmechanik (130) ist eingerichtet, die erste Stofflage (111) und die zweite Stofflage (112) zu einem Stofflagenstapel (113) aufeinander derart zu fixieren, dass ein Fügebereich (114) der ersten Stofflage (111) auf einem weiteren Fügebereich (115) der zweiten Stofflage (112) aufliegt, wobei die Handhabungsmechanik (120) ferner derart steuerbar ist, dass die aufeinander liegenden ersten und zweiten Stofflagen (111, 112) zu einer Fügeeinheit (140) zum Bearbeiten der Fügebereiche beförderbar sind.

Description

System zum Positionieren und Fixieren von mehreren Stofflagen für ein automatisiertes Fügen
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Handhaben und Verarbeiten von Stofflagen mit einer Handhabungsmechanik.
Hintergrund der Erfindung
Auf dem technischen Gebiet der Textilverarbeitung ist es ein Ziel, den Automatisierungsgrad zu erhöhen, um Personal kosten und entsprechend Produktionskosten zu senken.
Ein Textilverarbeitungssystem, welches z.B. für ein automatisiertes Nähen ausgebildet ist, benötigt einen Handhabungsmechanismus, um den Stoff von einem Stapel zu vereinzeln und nach einer Manipulation in genügender Nähe einem Nähsystem (bzw. Nähmaschine) zuzuführen. Hierfür werden Roboter mit einem Effektor eingesetzt, an welchem entsprechende Greifmechaniken zum greifendes Textilstücks angeordnet sind. Allerdings weisen Stoffteile, welche ein Kleidungsstück darstellen, unterschiedliche Größen auf und können sowohl untereinander als auch innerhalb desselben Stückes unterschiedliche Eigenschaften (Dicke, Luftdurchlässigkeit, Steifheit, usw.) aufweisen.
Um diese dünnen und leicht verformbaren Textilstücke zu greifen, werden an die Handhabung der Textilstücke während der Textilverarbeitung hohe Anforderungen gestellt. Für die Manipulation von Textilstücken sind in der Robotik unterschiedliche Arten von Effektoren mit entsprechenden Greifern bekannt. Diese Greifer können als konturadaptiver Greifer ausgebildet sein und beispielsweise ein anpassbares Umgreifen verschiedenartiger Textilstücke ermöglichen. Ferner sind verschiedene Vakuum-Greifsysteme bekannt, welche mittels Saugnäpfen das Textilstück fixieren und handhaben können.
Insbesondere können zumindest an einer Fügeeinheit zwei Stofflagen übereinander abgelegt werden, wobei jede Stofflage einzeln befördert werden muss.
Darstelluno der Erfinduno
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Manipulation mehrerer Stofflagen zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird mit einem System und einem Verfahren zum Handhaben und Verarbeiten von Stofflagen gemäß den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System zum Handhaben und Verarbeiten von Stofflagen beschrieben. Das System weist einen Handhabungsroboter mit einem Effektor zum Handhaben von Stofflagen und eine Handhabungsmechanik, welche zumindest teilweise (d.h. vollständig am Effektor oder teilweise am Effektor und teilweise an einem Arbeitstisch) am Effektor angeordnet ist. Die die Handhabungsmechanik ist ausgebildet, eine erste Stofflage flach auf eine zweite, auf der Arbeitsfläche eines Arbeitstisches aufliegende Stofflage zu platzieren.
Ferner weist das System eine Fixierungsmechanik auf, welche zumindest teilweise am Effektor (d.h. vollständig am Effektor oder teilweise am Effektor und teilweise an einem Arbeitstisch) angeordnet ist. Die Fixierungsmechanik ist eingerichtet, die erste Stofflage und die zweite Stofflage zu einem Stofflagenstapel aufeinander derart zu fixieren, dass ein Fügebereich der ersten Stofflage auf einem weiteren Fügebereich der zweiten Stofflage aufliegt. Die Handhabungsmechanik ist ferner derart steuerbar, dass die aufeinander liegenden ersten und zweiten Stofflagen zu einer Fügeeinheit zum Bearbeiten der Fügebereiche beförderbar sind.
Ferner wird gemäß einem weiteren Aspekt ein Verfahren zum Handhaben und Verarbeiten von Stofflagen beschrieben. Eine erste Stofflage wird flach auf einer zweiten, auf einer Arbeitsfläche aufliegenden Stofflage platziert mittels einer Handhabungsmechanik eines Effektors eines Handhabungsroboters. Die erste Stofflage und die zweite Stofflage werden aufeinander zu einem Stofflagenstapel mittels einer Fixierungsmechanik des Effektors fixiert, derart, dass ein Fügebereich der ersten Stofflage auf einem weiteren Fügebereich der zweiten Stofflage aufliegt. Die Handhabungsmechanik wird derart gesteuert, dass die aufeinander liegenden ersten und zweiten Stofflage zu einer Fügeeinheit zum Bearbeiten der Fügebereiche beförderbar sind.
Der Handhabungsroboter weist den Effektor auf, an welchem die entsprechenden Handhabungsmechanik, insbesondere austauschbar, angebracht ist. Der Handhabungsroboter ist mit einer stationären Roboterbasis am Boden oder am Arbeitstisch befestigt, um entsprechende Kräfte in das entsprechende System einzuleiten. Alternativ ist der Handhabungsroboter auch derart konfigurierbar, dass die Roboterbasis entlang des Bodens verfahrbar ausgebildet ist. Zwischen dem Effektor und der Roboterbasis kann ein Roboterarm angeordnet sein, welcher beispielsweise eines oder mehrere Gelenke aufweist, um somit den Effektor in eine gewünschte Position zu steuern.
Der Handhabungsroboter ist ein programmierbares Mehrzweck- Handhabungsgerät für das Bewegen von Material, Werkstücken, Werkzeugen oder Spezialgeräten. Insbesondere ist der Handhabungsroboter ausgebildet, die Stofflagen handzuhaben bzw. zu manipulieren und entsprechend zu bewegen und zu positionieren. Mit anderen Worten ermöglicht der Handhabungsroboter eine maschinengesteuerte Positionsänderungsmöglichkeit in mehr als einer Achse und/oder entlang einer translatorischen Positionsänderung der Stofflagen.
Unter dem Begriff Stofflage werden die möglichen Textilien oder Textilteile eines Textil Produkts, insbesondere eines Kleidungsstückes verstanden. Der Begriff Stofflage schließt unterschiedliche Gewirkformen ein, insbesondere Gewebe und Vliese. Als links/linke Seite einer Stofflage wird die Innenseite (d.h. die Stoffunterseite, Stoffinnenseite bzw. die 'nicht schönen Seite' einer Stofflage verstanden. Bei einem Kleidungsstück entspricht die linke Seite der nicht sichtbaren Seite der Stofflage. Als Rechts / rechte Seite einer Stofflage wird die 'schöne Seite' eines Stoffes bzw. Stofflage verwendet (z.B. die Stoffoberseite, Sichtseite, Stoffaußenseite). Bei einem Kleidungsstück entspricht die rechte Seite der sichtbaren Seite des Stoffes bzw. der Stofflage (z.B. der Außenseite eines T-Shirts). Ferner kann ein Stoffteil aus mehreren Stofflagen bestehen. Beispielsweise kann ein Stoffteil (wie beispielsweise ein Kleidungsstück) mehrfach umgeschlagen sein und als Stofflagenstapel mit mehreren Stofflagen auf einem Arbeitstisch aufliegen. Alternativ können die Stofflagen jeweils getrennte Stoffteile darstellen, die übereinander einen Stofflagenstapel bilden.
Ein Fügebereich einer Stofflage beschreibt einen Bereich, der mit einer Fügeeinheit bearbeitet werden soll. Der Fügebereich kann beispielsweise derjenige Bereich einer Stofflage sein, an welchem eine Naht oder ein Saum verlaufen kann. Insbesondere werden Fügebereiche zweier aufeinanderliegenden Stofflagen übereinandergelegt, damit diese mittels der Fügeeinheit verbunden werden können (beispielsweise mittels Nähens oder Schweißens). An dem Effektor sind die steuerbare Handhabungsmechanik und die Fixierungsmechanik angeordnet. Die Fixierungsmechanik ist ausgebildet, zumindest zwei Stofflagen, welche insbesondere aufeinander liegen, zu befestigen, sodass die fixierten zwei Stofflagen insbesondere als Paket bzw. als Stofflagenstapel beförderbar sind.
Insbesondere kann die Handhabungsmechanik eine Stofflage oder die beschriebenen zusammenfixierten Stofflagen befördern, beispielsweise zu der Fügeeinheit. Der Effektor bzw. die Handhabungsmechanik kann sich an die Kontur der Stofflagen anpassen, beispielsweise indem Fixierungspunkte der Handhabungsmechanik, an welchem die Stofflage fixiert wird, einstellbar ist. Beispielsweise können dazu die unten beschriebenen Fixierungselemente angeordnet werden, in welchen die einzelnen Fixierungspunkte ausgebildet sind. Dabei deckt die Handhabungsmechanik insbesondere die umrissrelevanten Punkte einer Kontur der Stofflage ab, wobei bevorzugt ein Rand der Stofflagen als Fügebereich frei bleibt und nicht durch die Handhabungsmechanik abgedeckt wird. Der Bereich der Stofflagen, der von dem Effektor bzw. der Handhabungsmechanik zum Fixieren der Stofflagen abgedeckt wird, wird im folgenden Effektorkontur genannt.
Die Fixierungsmechanik ist dabei in einer beispielhaften Ausführungsform vollständig am Effektor angeordnet. Beispielsweise kann aber auch ein Teil der Fixierungsmechanik an einem Arbeitstisch angeordnet sein, auf welchen beispielsweise die Stofflagen platziert sind. Entsprechend ist die Handhabungsmechanik vollständig am Effektor befestigt, jedoch kann auch ein Teil der Handhabungsmechanik am Arbeitstisch befestigt sein. In beispielhaften Ausführungsformen können Funktionselemente der Fixierungsmechanik Elemente der Handhabungsmechanik bilden und umgekehrt. Beispielsweise kann eine Haltenadelvorrichtung oder Saugvorrichtung der Fixierungsmechanik mehrere Stofflagen fixieren, aber auch den so gebildeten Stofflagenstapel an den Effektor halten, sodass ebenfalls die Funktion der Handhabungsmechanik erfüllt wird.
Der Effektor bildet somit ein Endteil des Handhabungsroboters mit beispielsweise Greifern als Handhabungsmechanik aus, die eine Stofflage (beispielsweise eine flächige unbearbeitete Stofflage oder ein ganzes Kleidungsstück als Stofflage) oder einen Stofflagenstapel, der aus Stofflagen besteht, die mit der Fixierungsmechanik befestigt sind, ergreifen und manipulieren.
Die Fügeeinheit ist konfiguriert zum Bearbeiten der Fügebereiche einer Stofflage und/oder zum Verbinden von zumindest zwei Stofflagen. Die Fügeeinheit kann eine Nähmaschine, eine Schweißmaschine, eine Heftmaschine, eine Häkelmaschine, ein Klebeautomat oder weitere Verbindungsautomaten für Stofflagen sein.
Die Fügeeinheit kann beispielsweise zwei Stofflagen miteinander verbinden, sodass eine Naht (Stoffnaht oder Schweißnaht, etc.) entsteht. Die Naht beschreibt beispielsweise die Verbindung zweier Stofflagen mittels eines Fadens oder Garns, wobei zumindest das eine Material im Wesentlichen einen Stoff, ein Vlies oder ein Gewebe darstellt.
Für eine automatische Konfektionierung von Textil Produkten ist das Verbinden von zwei längeren Stofflagen eine grundlegende Voraussetzung für viele Produkte. Dafür können erfindungsgemäß mittels der Handhabungsmechanik zwei Stofflagen genau platziert werden, sodass die Fügebereiche exakt übereinanderliegen und mittels der Fixierungsmechanik fixiert werden. Damit mehrere Stoffstücke mit dem Effektor präzise aufeinandergestapelt und dann für die weitere Verarbeitung fixiert werden können erlaubt der erfindungsgemäße Effektor ein Ablegen einer ersten Stofflagen auf einer Oberfläche eines Arbeitstisches, ein präzises Ausrichten und Ablegen einer weiteren Stofflage auf der bereits auf dem Arbeitstisch aufliegenden Stofflagen und ein Fixieren der beiden Stofflagen mittels der Fixierungsmechanik. Mittels der Handhabungsmechanik kann ein 'Umpositionieren einer Stofflage ' und 'Aufschichten' ermöglicht werden. Ein derart ausgerüstetes erfindungsgemäßes Effektor-/G re ifersy stem ist in der Lage Stofflagen exakt aufeinander zu schichten, so dass danach diese beiden Stofflagen gefügt werden können. Es kann damit aber auch ein Stoffteil mit der unten beschriebenen Umlegevorrichtung umgeschlagen werden, so dass daraus zwei Stofflagen entstehen, welche dann fixiert und weiterverarbeitet werden können (z.B. Saum umschlagen). Zur Fixierung der zwei Stofflagen aufeinander können allenfalls schon vor der Platzierung Vorbereitungsmaßnahmen mit dem System geleistet werden, diese können ein Umfalten (Siehe unten beschriebenen Umlegevorrichtung), oder mit der Fixierungsmechanik ermöglichten Zufügen (eines Klebstoffes), Einfügen (Hilfsmaterial zum Ultraschallschweißen) usw. umfassen. Eine solche vorbereitende Aktion wird erfindungsgemäß mit einer Zusatzeinrichtung bzw. Fixierungsmechanik ermöglicht, welche entweder am Effektor oder am Arbeitstisch installiert ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Fixierungsmechanik eine Schweißvorrichtung, insbesondere eine Ultraschallschweißvorrichtung, zum, insbesondere temporären, Zusammenschweißen der ersten und zweiten Stofflagen auf. Die Fixierungsmechanik weist insbesondere eine Zuführvorrichtung zum Zuführen von Schweißmaterial aufweist.
Je nach Materialbeschaffenheit kann eine Kunststoffschweisstechnik, insbesondere Ultraschallschweissen, eingesetzt werden. Auch kann vorher (oder während des Schweissprozesses) ein geeignetes Hilfsmaterial (Ultraschall-schweissband, Heisskleber, usw.) Schweißmaterial mittels der Zuführeinrichtung eingelegt werden. Alternativ kann vorher mittels einer Dosiereinrichtung ein Kleber platziert werden. Beispielsweise kann der Effektor zu einem Stofflagenstapel fahren. Die Zuführvorrichtung kann beispielsweise ein festes Schweißmaterial, wie beispielsweise einen Schweißdraht, oder ein Viskose Fluid, welches sich unter Hitzeeinwirkung verfestigt, insbesondere an den aufeinander liegenden Fügebereichen der Stofflagen im Stofflagenstapel, zuführen. Dabei kann die Zuführvorrichtung beispielsweise am Arbeitstisch oder am Effektor befestigt sein. Die Fixierungsmechanik weist entsprechend ein Hitze erzeugen des Schweißelement auf, welches im Bereich der Fügebereich in der Stofflagen das Schweißmaterial erwärmt, sodass eine Schweißnaht herstellbar ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Fixierungsmechanik eine Saugvorrichtung mit zumindest einem Sauger aufweist, wobei die Saugvorrichtung ausgebildet ist, mittels des Saugers Luft von der ersten und zweiten Stofflage derart abzusaugen, dass die aufeinander liegenden ersten und zweiten Stofflagen an der Saugeinrichtung fixierbar sind. Da die Stofflagen aufgrund ihrer Materialbeschaffenheit zu einem gewissen Grad luftdurchlässig sind, kann mit einer entsprechend eingestellten Saugleistung zwei oder mehr Stofflagen in einem Stofflagenstapel mittels Saugens befestigt werden. Die Saugvorrichtung weist beispielsweise eine Vakuumpumpe auf, die beabstandet vom Effektor, beispielsweise am Arbeitstisch, angeordnet werden kann. Eine oder mehrere Sauger wie beispielsweise Saugnäpfe, können als Teil der Fixierungsmechanik am Effektor befestigt sein. Ferner kann die Saugvorrichtung mit den Saugern auch Teile der Handhabungsmechanik bilden, um die fixierten Stofflagen auszurichten und zu befördern. Die Saugvorrichtung bildet in einer beispielhaften Ausführungsform auch Teile der Handhabungsmechanik zum Handhaben der Stofflagen.
Beispielsweise kann die Saugvorrichtung zusätzlich im Arbeitstisch einen Anzugbereich ausbilden, um eine auf dem Arbeitstisch aufliegende Stofflagen von unten (nach dem Prinzip eines Vakuumspanntisches) zu halten und von oben mit dem Effektor das Obergewebe gehalten werden. Somit kann eine verbesserte relative Ausrichtung zwischen der ersten Stofflagen und der zweiten Stofflagen erreicht werden, da die am Arbeitstisch aufliegende Stofflagen nicht verrutscht und fixiert bleibt.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das System eine Umlegevorrichtung auf, welche eingerichtet ist, einen Randbereich einer Stofflage derart umzulegen, dass der umgelegte Randbereich die erste Stofflage bildet, welche auf der zweiten Stofflage aufeinanderliegt. Die Umlagevorrichtung ist insbesondere am Arbeitstisch angeordnet. Die Umlegevorrichtung weist eine, am Effektor oder am Arbeitstisch eingerichtete Klemmvorrichtung auf, welche insbesondere am Effektor eingerichtet ist, um die umgelegte erste Stofflage und die zweite Stofflage zusammenzuklemmen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Fixierungsmechanik eine Magnetvorrichtung auf, welche eingerichtet ist, ein Magnetelement in Richtung Effektor derart anzuziehen, dass die Stofflagen, welche zwischen dem Effektor und dem Magnetelement anordbar sind, fixierbar sind. Das Magnetelement kann beispielsweise eine flache magnetische Scheibe ausbilden, welche unter einer unteren Stofflage auf dem Arbeitstisch auffliegt. Über die untere Stofflagen können weitere Stofflagen platziert werden. Die Magnetvorrichtung am Effektor kann beispielsweise einen steuerbaren Elektromagneten aufweisen. Somit kann der Effektor zu dem Stofflagenstapel fahren und die Magnetvorrichtung aktivieren, sodass das unten angeordnete Magnetelement in Richtung Magnetvorrichtung bzw. Effektor angezogen wird und die zwischenliegenden Stofflagen fixiert.
Die Magnetvorrichtung weist insbesondere ein weiteres Magnetelement auf, wobei die erste Stofflage mit dem Magnetelement und die zweite Stofflage mit dem weiteren Magnetelement fixierbar ist. Beispielsweise können zwei Stofflagen in ihren Fügebereichen überlappen und die restlichen Bereiche der zwei Stofflagen nebeneinander auf dem Arbeitstisch aufliegen. Unter jedem der weiteren Bereiche der Stofflagen kann ein entsprechendes Magnetelement, angeordnet werden, sodass beide Stofflagen nebeneinander durch die Magnetvorrichtung an den Effektor angezogen werden können.
Ferner kann die Magnetvorrichtung eine Zuführvorrichtung aufweisen, die eingerichtet ist, zumindest ein Magnetelement auf der Arbeitsfläche zu positionieren und auszurichten. Beispielsweise kann ein Manipulierer aus einem Stapel von Magnetelementen jeweils ein Magnetelement greifen und an einer gewünschten Position auf dem Arbeitstisch platzieren. Anschließend kann mittels des Handhabungsmechanismus eine Stofflage auf dem entsprechenden Magnetelement platziert werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Fixierungsmechanik eine Klemmvorrichtung auf, welche eingerichtet ist, die erste Stofflage und die zweite Stofflage zusammenzuklemmen. Die Klemmvorrichtung weist beispielsweise ein Magazin mit Klemmen auf, die temporär und lösbar an dem Stofflagenstapel zum Befestigen der Stofflagen angebracht werden können. Die Klemmvorrichtung kann eine entsprechende Klammer oder Heftklammer auch mittels Durchstechens der Stofflagen, ähnlich wie bei einem Nähschritt, einbringen. Der Stoff kann sozusagen mittels temporären Hilfsklemmen fixiert werden, welche dann bei oder nach einem späteren Arbeitsgang entfernt werden. Auch Nähen gehört zu den hier relevanten Heftprozessen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Fixierungsmechanik eine Klebevorrichtung auf, welche eingerichtet ist, ein temporäres Zusammenkleben der ersten Stofflage und der zweiten Stofflage bereitzustellen. Zudem kann die Klebevorrichtung ein Wärmeelement, wie beispielsweise einen erhitzten Balken oder einen Heißluftfön, aufweisen, um beispielsweise ein Heißkleben zu ermöglichen. Insbesondere können verschiedene Klebematerialien, wie beispielsweise Schnellkleber, Kontaktkleber, druckaktivierte Klebstoffe oder Verschweißkleber (z.B. bei PVC- Materialien) eingesetzt werden.
Die Klebstoffe sind dabei derart ausgebildet, dass eine Klebekraft erzeugt wird, die ein späteres Lösen der Stofflagen ermöglicht. Ferner kann ein Klebstoff ausgebildet sein, unter Einwirkung von Temperatur oder unter Einwirkung bestimmter Strahlung (zum Beispiel UV-Strahlung) seine Klebewirkung einzubüßen, sodass die Stofflagen nach einem Fügeschritt wieder gelöst werden können. Entsprechend kann die Klebevorrichtung beispielsweise eine Temperiereinrichtung oder eine Strahlungseinrichtung aufweisen, die zum Lösen der Klebeverbindung ausgebildet ist. Die Temperiereinrichtung oder die Strahlungseinrichtung kann beispielsweise am Arbeitstisch angeordnet werden.
Die Klebevorrichtung weist ferner insbesondere eine Zuführvorrichtung auf, die konfiguriert ist, mittels Zugabe eines Klebemittels ein temporäres Zusammenkleben der ersten Stofflage und der zweiten Stofflage bereitzustellen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist das Klebemittel insbesondere wasserlösliche Polymere, insbesondere Polyethylenglycol und/oder Polyvinylalkohol, Na-Thiosulfat-Pentahydrat, Na-Acetat-Trihydrat, Ammonalaun dodecahydrat, Harnstoffe und/oder eutektische Salzgemische auf. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Klebemittel insbesondere einen druckaktivierten Klebstoff, einen Heißleim und/oder einen Zweikomponentenklebstoff auf, insbesondere, dass das Klebemittel bei und/oder nach einem weiteren Verarbeitungsschritt wieder entfernbar ist, insbesondere zusammen mit einem Materialteil der ersten Stofflage, der zweiten Stofflage und/oder des Stofflagenstapels abtrennbar. Die Klebevorrichtung zum temporären Fixieren der Stofflagen kann beispielsweise ein Klebstoff aufweisen, welcher thermisch aktiviert werden kann (Heisskleberprinzip) und danach beim ersten Waschgang ausgewaschen werden kann. Dafür kommen beispielsweise wasserlösliche Polymere mit relativ moderatem Schmelzpunkt zum Einsatz. So zum Beispiel PEG (Polyethylenglycol). Beispielsweise kann ein wasserlösliches Polymer mit erhöhter Schmelztemperatur, etwa um die 200 Grad Celsius PVOH (Polyvinylalkohol) mit passendem Hydrolysationsgrad ausbilden. Ferner sind tiefschmelzende Salze, wie Na-Thiosulfat-Pentahydrat (Schmelzpunkt bzw. Glasübergangstemperatur FP 45-50 Grad Celsius) oder Na-Acetat-Trihydrat (Schmelzpunkt FP z.B. 60 Grad Celsius) oder Ammonalaundodecahydrat (Schmelzpunkt FP z.B. 120 Grad Celsius). Hier handelt es sich bei der Abkühlung und Verklebung um eine Phasenumwandlung, die durch die feine Gewebe-/Faserstruktur stark begünstigt ist. Auch sind diese Produkte hinsichtlich Giftigkeit und Entsorgung/Waschwasser relativ unproblematisch.
In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wird ein schnellreagierender (z.B. druckaktivierter) Klebstoff zum insbesondere temporären Fixieren eingesetzt werden. Eine der möglichen Realisierungsformen ist ein gekapselter Sekundenkleber, derart gekennzeichnet, dass die Kapsel unter Druck aufbricht. Die Kapsel ist z.B. aus einem steifen brüchigen Material, wie z.B. Glas und sehr klein (Kapseldurchmesser im Mikrometerbereich). Die Darreichung kann dabei sowohl als Pulver von Kügelchen, als auch weiter eingearbeitet in Klebepunkte oder Klebebänder sein. Die Verarbeitung kann trocken oder in einem Förderfluid sein (welches den Sekundenkleber ergänzt oder alternativ die zweite Phase bei einem schnell aushärtenden Zweikomponentenkleber ist [erste Phase innerhalb der Kapseln]). Durch Druck (durch den Effektor oder eine am Tisch montierte Zusatzausrüstung) wird der Klebstoff aktiviert, heftet sehr schnell die beiden Stofflagen und macht so die gewünschte Fixierung. Wenn diese im Bereich eines Abschnittes nach der nachherigen Fügung geschieht, ist auch die Verschmutzung, das 'nicht mehr Entfernen können' und die Steifigkeit dieses Prozesses nicht von Nachteil. Alternativ kann dies auch mit einem Heißkleber realisiert werden.
Ferner kann als Klebstoff PVOH-Kleber mit geringem Wasseranteil, also flüssig bis tiefschmelzend, eingesetzt werden. Zudem kann eine Harnstoffschmelze mit einem Schmelzpunkt FP z.B. 133 Grad Celsius eingesetzt werden. Zudem sind eutektische Salzgemische oder Substanzgemische als Klebstoff einsetzbar.
Insbesondere bei wasserlöslichen Polymeren wurden gute Klebereigenschaften erzielt worden. So zum Beispiel mit dem Produkt Kollisolv PEG 3350 der Firma BASF, welches bei nur 50 Grad aufschmilzt und leicht wasserlöslich ist.
Insbesondere sind die oben beschriebenen Klebstoffe auch ungiftig und für Medizinanwendungen zugelassen, was keine Diskussionen bezüglich Humankontakt bei Kleidern vor dem Waschen aufbringt. Zusätzlich kann die Klebung in einem Bereich der Stofflagen erfolgen, der in der späteren Bearbeitung abgetrennt wird.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist die Fixierungsmechanik eine Haltenadelvorrichtung auf, welche eingerichtet ist, Haltenadeln in die erste Stofflage und die zweite Stofflage zur Fixierung einzubringen. Mittels der Haltenadelvorrichtung kann entweder von Effektorseite, von Arbeitstischseite oder von einem Hilfssystem aus (z.B. Hilfsplatte, Nadelband) eine oder mehrere nadelartige Stifte bzw. Haltenadeln aus einem Magazin in oder durch die Stofflagen getrieben werden, um diese miteinander zu befestigen.
Die Haltenadelvorrichtung weist insbesondere eine Zuführvorrichtung, beispielsweise ein Haltenadelmagazin, auf, die konfiguriert ist, Haltenadeln für die Haltenadelvorrichtung zuzuführen. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform weist die Fixierungsmechanik eine Heftvorrichtung aufweist, welche eingerichtet ist, zumindest eine Heftklammer in die erste Stofflage und die zweite Stofflage zur Fixierung einzubringen, wobei die Heftvorrichtung insbesondere eine Zuführvorrichtung aufweist, die konfiguriert ist, Heftklammern für die Heftvorrichtung zuzuführen,
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Fixierungsmechanik eine Niederhaltevorrichtung auf, welche eingerichtet ist, eine Anpresskraft auf die erste Stofflage und die zweite Stofflage in Richtung Arbeitsfläche aufzubringen. Die Niederhaltevorrichtung kann mit einer Kraft gegen den Arbeitstisch/die Arbeitsfläche drücken, was zu einer Fixierung der beiden zwischenliegenden Stofflagen führt. Alternativ kann der Effektor auch Druckluft zwischen seine Unterseite und die Stofflagen einströmen lassen. Dies ist insbesondere dann hilfreich, wenn sich der Effektor umpositionieren muss, damit er die Adhesivkräfte zwischen Effektor und erster Stofflage schnell überwinden kann.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Arbeitstisch eine Arbeitsauflage auf, die beweglich über eine Oberfläche des Arbeitstisches verfahrbar ist. Die erste Stofflage und die zweite Stofflage sind mittels der Fixierungsmechanik auf der Arbeitsauflage befestigbar. Die Fixierung am Arbeitstisch kann auch auf oder mit Hilfe einer auf dem Arbeitstisch beweglich platzierten Unterlage (Arbeitsauflage) erfolgen. Auf dieser kann zum Beispiel nur die untere Stofflage fixiert werden (z.B. durch Festklemmen). Diese Unterplatte kann auch ein Tackboard sein. Beispielsweise kann die Arbeitsauflage als dünne Platte ausgebildet sein und mittels eines Luftdruckkissens oder mittels Rollen über den Arbeitstisch verfahren werden. Die Arbeitsauflage kann auch magnetisch ausgebildet sein (Permanent magnetisch oder elektromagnetisch) und entsprechend als Magnetelement der oben beschriebene Magnetvorrichtung fungieren. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Fixierungsmechanik innerhalb einer Effektorkontur eine Fixierungsfläche auf, in welcher eine Fixierungskraft auf zumindest die erste Stofflage übertragbar ist. Die Fixierungsfläche ist kleiner als 1 cm2, insbesondere kleiner als 20 mm2, insbesondere kleiner als 8 mm2 ist. Zusätzlich oder alternativ weist die Fixierungsmechanik eine Vielzahl an Fixierungsflächen auf, welche mehr als 2 cm, insbesondere mehr 3cm, weiter insbesondere mehr als 4 cm beabstandet voneinander sind. Für einen späteren Fügeprozess muss keine vorgängige durchgehende Fixierungsfläche für die Fixierung des Stofflagenstapels bereitgestellt werden. Es wurde festgestellt, dass auch kleinere Fixierungen in gewissen Abständen für eine hohe Nahtqualität ausreichen.
Die Effektorkontur beschreibt den Bereich auf einer Stofflagen, an welchen die Fixierungsmechanik und/oder die Handhabungsmechanik eine Fixierungskraft oder Haltekraft ausübt. Die Effektorkontur wird beispielsweise definiert durch die Umrandung der Fixierungsfläche oder durch die Verbindungslinien zwischen den einzelnen Fixierungspunkte, an welchen ein Haltekontakt mit einer gehaltenen Stofflage innerhalb der x-y-Ebene vorliegt. Die Verbindungslinien bilden eine Effektorkontur innerhalb der Stofflage. Im Inneren des Haltebereichs kann die Stofflage gespannt werden und definiert somit die x-y-Ebene. An den äußeren Randbereichen der Stofflagen, welche außerhalb der Effektorkontur liegen, das durch die Fixierungspunkte definiert wird, werden die Fügebereiche ausgebildet und die Stofflage kann dort ungespannt vorliegen und sozusagen aus der x-y-Ebene hervorragen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Fixierungsmechanik derart ausgebildet, dass der Fügebereich gegenüber einer Effektorkontur mehr als 0,5 cm, insbesondere mehr als 1 cm, weiter insbesondere mehr als 2 cm oder mehr als 3 cm einen Überstand bildet. Durch den so entstehenden Stoffüberstand werden die Fügebereiche definiert und wird eine nachfolgende Fügung möglich. Der Fügebereich kann dann auf zumindest einem anderen freien Fügebereich einer weiteren Stofflage platziert werden. Alternativ kann der Fügebereich derart manipuliert werden, dass er gefaltet wird (z.B. für einen Saum) und so aus einer Stofflage die bilden.
Die Fixierungselemente können an dem Effektor schwenkbar und ausfahrbar angeordnet werden. An einem der Fixierungselemente kann die Handhabungsmechanik und/oder die Fixierungsmechanik angeordnet sein, wobei die Handhabungsmechanik ferner ausgebildet ist, den Stofflagenstapel zum Handhaben zu der Fügeeinheit, insbesondere innerhalb der Effektorkontur, zu fixieren und zu befördern. Die Handhabungsmechanik ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend Greifern, Saugern, Klammern, Bereiche mit erhöhter Reibung und/oder elektrostatischer Anziehung, Haltenadeln, Rollen, Gefrier-Greifer, und/oder Bernoulli-Greifer. Insbesondere weist das Fixierungselement mehrere Handhabungsmechaniken (und/oder mehrere Fixierungsmechaniken) auf.
Elektroadhäsive Greifer zur elektrostatischen Anziehung arbeiten mit elektrostatischen Feldern. Haltekräfte werden durch Polarisation erzeugt. Sie können auf der Oberseite der Stofflage erzeugt werden, die sich in Kontakt mit einem Greiferdielektrikums des elektroadhäsiven Greifers befindet.
Ein Bernoulligreifer weist einen Saugkörper auf, wobei über einen Strömungskanal des Saugkörpers an den Randbereichen des Saugkörpers Druckluft zwischen dem Stoffteil und dem Saugkörper entlang der x-y-Ebene nach außen geströmt wird. In dem Zentrum des Saugkörpers befindet sich eine Luftöffnung, welche mit dem Strömungskanal gekoppelt ist. Aufgrund des Bernoullieffekts wird Luft aus Richtung des Stoffteils in den Strömungskanal eingesaugt. Somit entsteht eine Fixierungskraft des Stoffteils an dem Saugkörper. Ein Gefriergreifer weist eine stark gekühlte Kontaktfläche mit dem Stoffteil auf, wodurch gefrorenes Wasser bzw. Eis als Haftmittel das Stoffteil an die Kontaktfläche anhaftet. Dabei kann das Wasser als Haftmittel aus der Atmosphäre (Luftfeuchtigkeit) bezogen werden oder von einer Haftmittelzufuhr hinzugefügt werden.
Der Effektor kann mehrere, z.B. fünf oder mehr Fixierungselemente aufweisen. Ein Fixierungselement weist zumindest eine Fixierungsmechanik auf, beispielsweise einen mechanischen Greifer, Greifer mit Vakuumdüsen, Nadeleinheit mit Haltenadeln, ein Fixierungssystem mit elektrostatischer Anziehung, Fixierungsrollen, insbesondere gegenläufige Fixierungsrollen und/oder Klammern.
Auch kombinierte Greifer, welche beispielsweise Vakuumdüsen zum Fixieren mittels Unterdrucks und zugleich mittels Haltenadeln aufweisen, können erfindungsgemäß an den Effektor befestigt werden. Die Fixierungselemente können derart ausgebildet sein, dass diese mit Zonen bzw. Fixierungsvorrichtungen ausgebildet sind, die mit unterschiedlichen Unterdrücken, unterschiedlichen Flächenströmungen und/oder unterschiedlichen elektrostatischen Greifpositionen zur Anpassung an spezielle Textileigenschaften der Stofflage fixieren.
Die Fixierungselemente weisen beispielsweise jeweils zumindest eine Trägerstange auf, welche mit einem Ende beweglich an dem Effektor befestigt ist. Entlang der Trägerstange oder an einem freien Ende der Trägerstange sind entsprechende Fixierungsvorrichtungen bzw. Fixierungsmechanik vorgesehen, wie beispielsweise ein Greifer oder eine Haltenadelvorrichtung, welche Haltenadeln zum Halten des Stoffstücks aufweist. Die Trägerstange kann insbesondere schwenkbar und/oder translatorisch verschiebbar an dem Effektor befestigt sein. Ferner kann die Trägerstange beispielsweise teleskopartig ein- und ausfahrbar sein, um ihre Länge zu verändern. Zudem kann die Trägerstange selbst zumindest ein Gelenk aufweisen, sodass die Trägerstange selbst zwei zu sich verschwenkbare Teilbereiche aufweist. Somit kann eine exakte Einstellung und Justage der Greifvorrichtung eines Fixierungselements ermöglicht werden. Die Verstellung der Effektorkontur des Effektors kann zum Beispiel durch integrierte Aktoren (z.B. Schrittmotoren mit mechanischer Übertragung auf die Fixierungselemente) ermöglicht werden.
Die Fixierungselemente sind an dem Effektor derart angeordnet, dass zumindest ein Fixierungselement oder alle Führungselemente zwei Freiheitsgrade pro Arm in einer x-y-Ebene und insbesondere einen weiteren zusätzlicher Freiheitsgrad in der z-Ebene (zum Wegklappen inaktiver Greifer) aufweisen.
Die x-y Ebene wird dabei als diejenige Ebene definiert, in welcher die Stofflage vorliegt, wenn es von den Fixierungselementen fixiert ist. Insbesondere wird die Stofflage zwischen den Fixierungselementen aufgespannt. In diesem aufgespannten Zustand weist die Stofflage eine plane Form auf, und liegt somit innerhalb der x-y-Ebene. Die Normale der x-y-Ebene bildet die z- Richtung aus. Mit anderen Worten bildet die x-y-Ebene die Stoffebene aus und entlang der z-Richtung wird die Dicke des Stoffes definiert.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das Fixierungselement zumindest zwei, insbesondere unterschiedliche, Handhabungsmechaniken auf. Die zwei Handhabungsmechaniken weisen unterschiedliche Greifmechanismen auf und/oder können die Handhabungsmechaniken unterschiedliche Greifintensitäten auf der linken und der rechten Seite eine der Stofflagen oder des Stofflagenstapels anwenden. Die Handhabungsmechaniken sind insbesondere in Abhängigkeit von einem Manipulationsschritt und/oder einem Fügeschritt aktivierbar und ansteuerbar sind, wobei die Handhabungsmechaniken insbesondere elektrostatische und/oder unterdruckbasierende Handhabungsmechaniken aufweist.
Wenn beispielsweise mit derselben Handhabungsmechanik Stofflagen unterschiedlicher Dicke, unterschiedlicher technischer/haptischer Eigenschaften oder unterschiedlicher Schichtung 'links' / 'rechts' verarbeitet werden müssen, ist es von Vorteil, wenn das Greifen in einem weiteren Freiheitsgrad gesteuert werden kann.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Handhabungsmechanik derart steuerbar, dass unterschiedliche Greifintensitäten zum Fixieren einer der Stofflagen oder des Stofflagenstapels steuerbar sind, und/oder wobei der Effektor zumindest zwei Handhabungsmechaniken aufweist, die selektiv zum Fixieren einer der Stofflagen oder des Stofflagenstapels steuerbar sind.
Beispielsweise kann auf unterschiedliches Greifen auf Links- und auf Rechtsseite einer Stofflagen bzw. eines Stofflagenstapel z.B. auf Linksseite mit Nadeln einer Nadelvorrichtung, und auf Rechtsseite mit einer Vakuumvorrichtung der Stofflagenstapel gehandhabt werden, damit die Rechtsseite nicht von den Haltenadeln penetriert wird und schöner bleibt.
Beispielsweise kann ein unterschiedliches ortsabhängiges Greifen bei einer Stofflagen sinnvoll sein, wenn z.B. der Effektor nur einen Greifer für eine große Fläche aufweist, aber an einem anderen Ort der Effektor mehrere Greifer nahe beieinander aufweist. Ferner kann an der Kante der Stofflage, an welcher die Fügung stattfindet, eine stärkere Fixierung eingeleitet werden.
Ferner ist ein zeitlich variables Greifen (z.B. Unterschiedliche Greifintensitäten beim Manipulieren, Platzieren und/oder Verschieben) möglich. So kann ermöglicht werden, beim Verschieben der Stofflagen auf dem Arbeitstisch eine tiefere Saugkraft einzusetzen, weil sich sonst der Effektor auf dem Arbeitstisch festsaugt, als beim freien Manipulieren einer Stofflage.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Handhabungsmechanik ein Auflageelement, insbesondere eine Auflageplatte, zum Auflegen des zu befördernden Stofflagenstapels, auf, wobei die Handhabungsmechanik insbesondere derart konfiguriert ist, dass die mit der Fixierungsmechanik fixierten erste Stofflage und zweite Stofflage zusammen anhebbar sind und das Auflageelement unter die fixierte erste Stofflage und zweite Stofflage beförderbar ist. Das Auflageelement kann beispielsweise eine Gabelform, bzw. die Auflageplatte kann eine runde Auflagefläche oder eine eckige Auflagefläche aufweisen. Ferner kann das Auflageelement eine Haftoberfläche aufweisen, sodass die Stofflagen während des Transports oder des Fügens nicht ungewollt herunterrutschen. Das Auflageelement kann beispielsweise (z.B. über einen weiteren Roboterarm) gelenkig an dem Effektor angeordnet sein, um entsprechend unter oder zwischen die Stofflagen eingeschoben zu werden.
Mit anderen Worten kann somit die oberste bzw. die obersten Stofflagen eines Stofflagenstapels angehoben werden. Hierfür kann die Handhabungsmechanik mittels der erläuterten Ausführungsbeispiele (z.B. mittels eines temporären Klebers, mit Halte- bzw. Mikronadeln, mittels eines Bernoulligreifer oder mittels Saugern bzw. Vakuum) die oberste Stofflage oder zumindest eine Kante bzw. einen Rand anheben, sodass das Auflageelement dazwischen gefahren werden kann, d.h. zwischen oberster Stofflage(n) und den darunterliegenden Stofflagen oder dem Arbeitstisch anschließend transportiert werden. Mit anderen Worten bewegt sich das Auflageelement zunächst in x- oder y-Richtung unter die anzuhebende Stofflage, so dass am Anfang die Frontkante des Auflageelement parallel zur geraden Schnittkante der Stofflage ist. Wenn das Auflageelement ganz (oder zumindest) untergeschoben ist, wird das Auflageelement zusammen mit der anzuhebenden Stofflage vertikal bzw. in z-Richtung hochgehoben und so vereinzelt vom Rest der darunterliegenden Stofflagen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Effektor zumindest zwei Fixierungselemente mit jeweils zumindest einer Handhabungsmechanik aufweist, wobei die Fixierungselemente, insbesondere entlang einer x-y-Ebene der Stofflage, zueinander verfahrbar an dem Effektor derart gekoppelt sind, dass eine fixierte Stofflage oder der Stofflagenstapel aufspannbar ist.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Handhabungsroboter zumindest eine Sensoreinheit auf, wobei die Sensoreinheit einen optischen Sensor zum Bestimmen einer Orientierung des Stofflagenstapels relativ zu dem Effektor und/oder der Fügeeinheit, einen Kraftsensor zum Messen einer Fixierungskraft der Fixierungsmechanik zur Fixierung der Stofflage und/oder einen Gewichtssensor zum Messen eines Gewichts des fixierten Stofflagenstapels aufweist. Der Handhabungsroboter ist eingerichtet, basierend auf dem gemessenen Sensorparameter der Sensoreinheit die Fixierungsmechanik zu steuern. In einer beispielhaften Ausführungsform werden die Handhabungsmechaniken basierend auf einem Ortsbereich oder einem Sensorsignal in Echtzeit angepasst. So kann zum Beispiel das 'Greifen' in sehr kurzer Distanz über einer Stofflagen reduziert werden, damit die neue Stofflagen flach auf die bereits aufgelegte Stofflage fällt oder es kann zu einem geeigneten Zeitpunkt eine zusätzliche Handhabungsmechanik für die zweite Stofflage oder den Umschlag des einen Stoffteils aktiviert werden. Ein solches Einwirken eines Sensors auf die Handhabungsmechanik kann sowohl als Steuerung, als auch als Regelung implementiert sein. Bei einer Steuerung wirkt die Aktion an der Handhabungsmechanik nicht auf als Regelkreis, sondern nur als Initiator. Bei einer Regelung wirkt die Aktion am Greifsystem auf das Sensorsignal zurück und es wird ein Regelkreis gebildet. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Handhabungsmechanik Haltenadeln auf, welche derart konfiguriert ist, dass eine Einstechtiefe und/oder ein Einstechwinkel zumindest einer Haltenadel steuerbar ist, insbesondere in Echtzeit und/oder basierend auf einem Sensorfeedback. Eine zusätzliche Form eines differenzierten Greifens mit der Handhabungsmechanik kann die Tiefe einer Haltenadel und/oder den Winkel einer Haltenadel (und insbesondere eine Vielzahl davon betreffen). So kann zum Beispiel eine Haltenadel beim Vereinzeln in einem flachen Winkel oder nicht so tief in die Stofflage eingesteckt werden, währenddem beim Heften von zwei Stofflagen (für die Fügung) ein steilerer Winkel oder eine größere Einstechtiefe verwendet werden kann, um sicher beide Stofflagen zu erfassen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform wobei Haltenadeln einen Durchmesser von kleiner 1300 Mikrometer, kleiner 900 Mikrometer, insbesondere kleiner 550 Mikrometer, weiter insbesondere kleiner 250 Mikrometer, aufweisen. Es hat sich herausgestellt, dass bei feinen Mikronadeln als Haltenadeln in Kombination mit einem geeigneten Vakuumunterdruck und einem passenden Luftstrom nach der Bearbeitung keine qualitätsstörenden Effekte auf der Stoffoberfläche Zurückbleiben. Dies hat sich besonderes bei Nadeldurchmessern von kleiner 1300 Mikrometer, kleiner 900 Mikrometer, insbesondere kleiner 550 Mikrometer, bevorzugt kleiner 250 Mikrometer gezeigt.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist die Arbeitsfläche für eine Stofflage eine Auflageeinrichtung auf, welche eingerichtet ist, mittels einer Auflagekraft, insbesondere mittels pneumatischer, mechanischer und/oder elektrostatischer Auflagekräfte, eine der Stofflagen oder den Stofflagenstapel auf der Arbeitsfläche zu fixieren. Die Auflageeinrichtung ist beispielsweise an dem Arbeitstisch befestigt. Die Auflageeinrichtung kann auf pneumatischen, elektrostatischen oder magnetischen Prinzipien basieren. So kann z.B. auf dem Arbeitstisch eine ferromagnetische Platte liegen, auf welche eine Stofflage (insbesondere die unterste erste Stofflage) abgelegt wird. Nach Umlegen eines Teils dieser Stofflagen oder nach dem Platzieren einer zweiten Stofflagen kann die Handhabungsmechanik mittels eines Magneten (insbesondere eines Elektromagneten) die Metallplatte anziehen und so die Stofflagen dazwischen fixieren. Alternativ kann sowohl auf der Tisch- als auch auf der Effektorseite ein elektrostatischer Haltemechanismus eingesetzt werden. Dies hilft insbesondere bei der genauen Platzierung von zwei Stofflagen übereinander. Nach der Platzierung kann dann der Effektor bzw. die Fixierungsmechanik die Fixierung derart verstärken, dass zwei Stofflagen sicher gehalten werden und eine in den Tisch eingebaute Auflageeinrichtung kann ausgeschaltet werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das System eine Glättungsmechanik auf, welche konfiguriert ist, eine der Stofflagen oder den Stofflagenstapel zur Faltenreduktion zu glätten, wobei die Glättungsmechanik konfiguriert ist zum Glattstreichen, Glattrollen, Repositionieren, Schütteln, Blasen, Flachdrücken, Strecken und/oder Walken eine der Stofflagen (oder des Stofflagenstapel. Die Glättungsmechanik weist zur Faltenerkennung insbesondere einen Faltenerkennungssensor aufweist, wobei die Glättungsmechanik derart steuerbar ist, dass bei Faltenerkennung ein Glättungsvorgang durchführbar ist. Die Glättungsmechanik kann dabei an dem Arbeitstisch und/oder an dem Effektor angeordnet sein. Die Glättungsmechanik kann in jedem Prozessschritt durchgeführt bzw. aktiviert werden oder nur bei einem Detektieren von Falten.
Die Glättungsmechanik weist beispielsweise eine Rolle auf oder ein Stabelement, sodass mittels Glattstreichen bzw. Glattrollen die Stofflage geglättet werden kann. Die Stofflage wird beispielsweise auf der Arbeitsfläche abgelegt und die Reibung/Haftung zur Arbeitsfläche kann grösser als die durch den Effektor eingebrachte Kraft zur Glattstreichung sein, welche mit einem flachen Kamm als auch mit Rollen geschehen kann. Somit kann eine Glättung durchgeführt werden.
Ferner kann die Glättungsmechanik des Effektors derart umgesetzt werden, dass eine Stofflage positioniert wird, in dem die Stofflagen vom Effektor nochmals angehoben und geglättet wieder abgelegt wird. Entsprechend kann die Glättungsmechanik des Effektors derart umgesetzt werden, dass eine Stofflagen geschüttelt wird, so dass sich die Falten reduzieren.
Die Glättungsmechanik kann ferner einen Druckluft-Auslass aufweisen, sodass durch Druckluft wird auf die Oberfläche der Stofflagen glatt geblasen wird, insbesondere an Orten mit Falten, wodurch diese hinausgedrückt werden.
Ferner kann die Glättungsmechanik eine plattenförmige flache Zone am Effektor ausbilden, womit allfällige Falten geglättet werden können, wenn die Glättungsmechanik auf.
Ferner kann die Glättungsmechanik mittels Streckens eine Stofflagen faltenfrei gestalten. Beispielsweise kann der Effektor eine Stofflagen ablegen und erneut greifen. Aufgrund der Reibung der Stofflagen zu dem Untergrund kann eine vom Zentrum des Effektors weggehende Streckung der Stofflage ermöglicht werden. Dieser Prozess kann in kleinen Schritten stattfinden und mehrfach gemacht werden.
Ferner kann die Glättungsmechanik einen elastischen oder aufblasbaren Stempel aufweisen, mittels welchem Druck auf die Stofflage übertragbar ist. Dadurch vergrößert sich der elastische bzw. aufblasbare Stempel und zieht so die Stofflage mit, so dass diese sich glättet.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist der Effektor innerhalb der Effektorkontur eine Anlagefläche auf, an welcher eine der Stofflagen oder der Stofflagenstapel anlegbar ist. Die Anlagefläche bildet insbesondere einen Teil der Handhabungsmechanik zum Fixieren einer der Stofflagen oder des Stofflagenstapels aus, wobei die Anlagefläche derart ausgebildet ist, eine der Stofflagen oder den Stofflagenstapel magnetisch, luftdruckbasierend, mechanisch oder elektrostatisch am Effektor zu halten. Die Anlagefläche erlaubt es, die Stofflagen oder den Stofflagenstapel Verzugs- und faltenfrei zu transportieren und später zu deponieren. Nach dem Positionieren, bzw. Aufschichten der Stofflagen kann mit der Anlagefläche, die Stofflagen einfacher fixiert werden. Die Anlagefläche kann zum Beispiel Teil der Magnetvorrichtung sein und entsprechend magnetisch ausgebildet sein. Ferner kann die Anlagefläche mit Unterdrück, mit mechanischen Elementen (z.B. durchgehende Mikronadeln) oder mit elektrostatischen Elementen die Stofflagen halten.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Anlagefläche als Teil der Handhabungsmechanik eine Saugfläche ausgebildet, an welcher eine der Stofflagen oder der Stofflagenstapel anlegbar ist. Die Saugfläche weist eine Vielzahl von Ansaugöffnungen auf, insbesondere mehr als 9, mehr als 15, mehr als 22 und/oder mehr als 30 Ansaugöffnungen, wobei die Ansaugöffnungen insbesondere mit einem Durchmesser von kleiner 20 mm, insbesondere kleiner 10 mm, weiter insbesondere kleiner 5 mm, weiter insbesondere kleiner 3 mm ausgebildet sind. Bei einer auf Unterdrück basierenden Handhabungsmechanik kann bei einer kleinen Ansaugöffnung nur mit hohem Unterdrück genügend Kraft erzeugt werden, um die Stofflagen zu halten. Die Stofflage verformt sich, was insbesondere das Bügeln in einem nächsten Arbeitsschritt notwendig machen könnte. Andererseits Verformen große Ansaugöffnungen auch bei wenig Unterdrück das Textile Material derart stark, dass es nicht mehr genügend flach in der x-y-Ebene liegt. Zusätzlich kann beim Positionieren auf einer anderen Stofflage diese auch noch angesaugt werden, was der genauen Positionierung entgegenwirkt. Aus diesem Grund wurde eine Lösung gewählt, welche eine Vielzahl von kleinen Ansaugöffnungen (die auf eine größere Fläche oder Kante verteilt sind) verwendet. So werden gute Ergebnisse erreicht mit mehr als 9, insbesondere mehr als 15, bevorzugt mehr als 22 besonders bevorzugt mehr als 30 Ansaugöffnungen. Die Versuche bezüglich kleinerer Durchmesser dieser Ansaugöffnungen haben ergeben, die Stofflagen plan in der x-y-Ebene hält. Dies verhindert insbesondere Verzug und Faltenbildung für das spätere Niederlegen.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das System eine Datenverarbeitungseinheit auf, welche konfiguriert ist, Stofflagendaten betreffend insbesondere Stofflagenmaterial und/oder Stofflagengeometrie bereitzustellen, wobei die Datenverarbeitungseinheit ferner konfiguriert ist, Verarbeitungsdaten, insbesondere links-/rechts-Lage, Ausrichtung, Auffaltungen und/oder Herstellungsqualität einer der Stofflagen oder des Stofflagenstapels bereitzustellen. Somit können von dem System Informationsdetails zum Platzierten der Stofflagen an ein nachfolgendes Handlingsystem für den nächsten Arbeitsschritt übergeben werden. Dadurch kann die Neuaufnahme von Positionsdetails, Materialdetails und/oder links- /rechts-herum Platzierung der Stofflage entfallen. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere Details zu Materialeigenschaften, links-/rechts-Lage, Ort, Auffaltungen und/oder Herstellungsqualität zur Weitergabe geeignet sind.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die erste Stofflage, die zweite Stofflage und/oder der Stofflagenstapel ein Textil produkt, insbesondere ein Kleidungsstück oder Teile davon darstellen. Mit dem erfindungsgemäßen System wird eine Möglichkeit der sehr schonenden Stoffbehandlung und der nachher nicht sichtbaren (bzw. kaum sichtbaren) Spuren, welche durch die Manipulationssysteme hinterlassen werden, bilden gerade für die Bekleidungsindustrie einen besonderen Vorteil. Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform weist das System einen Umgebungssensor zum Messen eines Umgebungsparameters auf, insbesondere der Temperatur, der Luftfeuchtigkeit und oder dem Taupunkt der umgebenden Atmosphäre, wobei der Handhabungsmechanismus und/oder der Fixierungsmechanismus basierend auf dem gemessenen Umgebungsparameter steuerbar ist. Es hat sich gezeigt, dass die Berücksichtigung des lokalen Klimas (Feuchtigkeit, Temperaturschwankungen, Taupunkt, usw.) für die Einstellung der Haltekräfte von Wichtigkeit für die Zuverlässigkeit des Gesamtprozesses ist. Aus diesem Grund wirken entsprechende Sensoren zurück auf die beschriebenen Greifsysteme. Eine derart realisierte Regelschleife ist insbesondere bei elektrostatischen Greifprozessen von besonderem Vorteil.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist die Arbeitsfläche zumindest zum Teil in einen Arbeitstisch eingebettet, wobei die Arbeitsfläche kleiner als 1 cm, insbesondere kleiner als 5 mm, weiter insbesondere kleiner als 3 mm dick ist. Die Arbeitsfläche kann entweder ein festmontierter Arbeitstisch sein oder eine bewegbare Hilfsplatte (Arbeitsfläche), welche zumindest in einer Koordinatenrichtung bewegt werden kann. Alternativ kann diese Hilfsplatte auch vorübergehend mit dem Effektor verbunden werden und sich so gleichzeitig mit dem Effektor bewegen. Insbesondere kann die Arbeitsfläche in den Arbeitstisch teilintegriert sein und in zumindest einer Richtung eine Oberfläche ohne wesentliche Höhenunterschiede bilden (und z.B. in eine andere Richtung verschiebbar sein). Auch kann die Arbeitsfläche relativ dünn ausgelegt werden (in z-Richtung, also technisch gesprochen 'von kleiner Höhe sein').
Es wird darauf hingewiesen, dass die hier beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. So ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier expliziten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind. Insbesondere sind einige Ausführungsformen der Erfindung mit Vorrichtungsansprüchen und andere Ausführungsformen der Erfindung mit Verfahrensansprüchen beschrieben. Dem Fachmann wird jedoch bei der Lektüre dieser Anmeldung sofort klar werden, dass, sofern nicht explizit anders angegeben, zusätzlich zu einer Kombination von Merkmalen, die zu einem Typ von Erfindungsgegenstand gehören, auch eine beliebige Kombination von Merkmalen möglich ist, die zu unterschiedlichen Typen von Erfindungsgegenständen gehören.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 bis Fig. 4 zeigen schematische Darstellungen eines Systems zum Handhaben und Verarbeiten von Stofflagen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, wobei zwei Stofflagen fixiert werden und zu einer Fügeeinheit befördert werden, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Handhabungsmechanik, welche einen Stofflagenstapel innerhalb einer Effektorkontur hält.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Magnetvorrichtung als Fixierungsmechanik gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Effektors mit einer Anlagefläche gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Effektors mit einer Handhabungsmechanik und einer Fixierungsmechanik gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems zum Handhaben und Verarbeiten von Stofflagen mit Fixierungselementen, die am Effektorangeordnet sind, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung einer Handhabungsmechanik mit einer Greifvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung einer Handhabungsmechanik mit einer Saugvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 12 zeigt eine schematische Darstellung einer Handhabungsmechanik mit einem elektrostatisch geladenem Element gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 13 zeigt eine schematische Darstellung einer Handhabungsmechanik mit Haltenadeln gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 14 zeigt eine schematische Darstellung eines Effektors mit mehreren verschiedenen Handhabungsmechaniken, beispielsweise mit einem Sauger und Haltenadeln gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 15 zeigt eine schematische Darstellung einer Handhabungsmechanik mit einem Greifer, der eine Oberseite einer Stofflage greift, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 16 zeigt eine schematische Darstellung einer Handhabungsmechanik mit einer Ansaugfläche gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 17 bis Fig. 19 zeigen schematische Darstellungen einer Fixierungsmechanik mit einer Umlegevorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 20 zeigt eine schematische Darstellung der Umlegevorrichtung, die an einem Arbeitstisch angeordnet ist, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 21 zeigt eine schematische Darstellung von Stofflagen mit einem Überstand außerhalb einer Effektorkontur, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
Fig. 22 bis Fig. 24 zeigen schematische Darstellungen einer Handhabungsmechanik mit Haltenadeln gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
Fig. 25 zeigt eine schematische Darstellung einer Positionierung einer dritten Stofflage auf zwei bereits vernähten Stofflagen gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform.
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Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch.
Fig. 1 bis Fig. 4 zeigen schematische Darstellungen eines Systems zum Handhaben und Verarbeiten von Stofflagen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform, wobei zwei Stofflagen 111, 112 fixiert werden und zu einer Fügeeinheit 140 befördert werden. Das System weist einen Handhabungsroboter 100 mit einem Effektor 101 zum Handhaben von Stofflagen, eine Handhabungsmechanik 120, welche zumindest teilweise am Effektor 101 angeordnet ist, wobei die Handhabungsmechanik 120 ausgebildet ist, eine erste Stofflage 111 flach auf eine zweite, auf der Arbeitsfläche 102 eines Arbeitstisches 103 aufliegende Stofflage 112 zu platzieren, und eine Fixierungsmechanik 130 auf, welche zumindest teilweise am Effektor 101 angeordnet ist. Die Fixierungsmechanik 130 ist eingerichtet, die erste Stofflage 111 und die zweite Stofflage 112 zu einem Stofflagenstapel 113 aufeinander derart zu fixieren, dass ein Fügebereich 114 der ersten Stofflage 111 auf einem weiteren Fügebereich 115 der zweiten Stofflage 112 aufliegt, wobei die Handhabungsmechanik 120 ferner derart steuerbar ist, dass die aufeinander liegenden ersten und zweiten Stofflagen 111, 112 zu einer Fügeeinheit 140 zum Bearbeiten der Fügebereiche beförderbar sind.
Der Handhabungsroboter 100 weist den Effektor 101 auf, an welchem die entsprechenden Handhabungsmechanik 120, insbesondere austauschbar, angebracht ist. Der Handhabungsroboter 100 ist mit einer stationären Roboterbasis am Boden befestigt, um entsprechende Kräfte in den Boden einzuleiten. Zwischen dem Effektor 101 und der Roboterbasis ist ein Roboterarm 104 angeordnet, welcher beispielsweise eines oder mehrere Gelenke aufweist, um somit den Effektor 101 in eine gewünschte Position zu steuern. Insbesondere ist der Handhabungsroboter 100 ausgebildet, die Stofflagen 111, 112 handzuhaben bzw. zu manipulieren und entsprechend zu bewegen und zu positionieren.
Der Handhabungsroboter 100, sowie die entsprechende Handhabungsmechanik 120, die Fixierungsmechanik 130 und/oder die Fügeeinheit 140 (bzw. eine Nähmaschine) sind mittels einer Steuereinheit 105 gekoppelt, sodass ein vollautomatisches Positionieren der Stofflagen 111, 112 und ein nachfolgendes Fügen durchführbar ist.
An dem Effektor 101 sind die steuerbare Handhabungsmechanik 120 und die Fixierungsmechanik 130 angeordnet. Die Fixierungsmechanik 130 ist ausgebildet, zumindest zwei Stofflagen 111, 112, welche insbesondere aufeinander liegen, zu befestigen, sodass die fixierten zwei Stofflagen 111, 112 insbesondere als Paket bzw. als Stofflagenstapel 113 beförderbar sind.
Insbesondere kann die Handhabungsmechanik 120 eine Stofflage 111 oder die beschriebenen zusammenfixierten Stofflagen 111, 112 befördern, beispielsweise zu der Fügeeinheit 140 oder einer anderen Fügeeinheit. Effektor bzw. die Handhabungsmechanik 120, kann sich an die Kontur der Stofflagen 111, 112 anpassen, beispielsweise indem Fixierungspunkte der Handhabungsmechanik 120, an welchem die Stofflage 111, 112 fixiert wird, einstellbar ist. Beispielsweise können dazu die in Fig. 9 gezeigten Fixierungselemente 901 angeordnet werden, in welchen die einzelnen Fixierungspunkte ausgebildet sind.
Die Fixierungsmechanik 130 ist dabei in einer beispielhaften Ausführungsform vollständig am Effektor 101 angeordnet. Beispielsweise kann aber auch ein Teil der Fixierungsmechanik 130 an einem Arbeitstisch 103 angeordnet sein, auf welchen beispielsweise die Stofflagen platziert sind. Entsprechend ist die Handhabungsmechanik 120 vollständig am Effektor 101 befestigt, jedoch kann auch ein Teil der Handhabungsmechanik 120 am Arbeitstisch 103 befestigt sein.
Der Effektor 101 bildet somit ein Endteil des Handhabungsroboters 100 mit beispielsweise einer Saugvorrichtung als Handhabungsmechanik 120, die eine Stofflage 111, 112 oder einen Stofflagenstapel 113, der aus Stofflagen 111, 112 besteht, die mit der Fixierungsmechanik 130 befestigt sind, ergreifen und manipulieren.
Die Fügeeinheit 140 ist konfiguriert zum Bearbeiten der Fügebereiche einer Stofflage 111, 112 und/oder zum Verbinden von zumindest zwei Stofflagen
111, 112. Die Fügeeinheit 140 kann eine Fügeeinheit, eine Schweißmaschine, eine Heftmaschine, eine Häkelmaschine, ein Klebeautomat oder weitere Verbindungsautomaten für Stofflagen 111, 112 sein.
In Fig. 1 wird der Handhabungsroboter 100 gezeigt, welcher mittels einer Saugvorrichtung als Handhabungsmechanik 120 eine Stofflagen 112 auf einer Arbeitsfläche 102 des Arbeitstisches 103 platziert. Die Arbeitsfläche 102 richtet sich in einer horizontalen x,y Ebene aus. Der Effektor 101 kann beispielsweise entlang der horizontalen Ebene sowie an der vertikalen Richtung z bewegt werden.
Als nächstes kann, wie in Fig. 2 dargestellt, eine erste Stofflagen 111 mittels der Saugvorrichtung als Handhabungsmechanik 120 auf die zweite Stofflage
112, welche bereits auf dem Arbeitstisch platziert ist, aufgelegt werden. Dabei werden die Stofflagen 111, 112 derart zueinander ausgerichtet, dass beispielsweise die Fügebereich hier 114, 115, an welchem die beiden Stofflagen 111, 112 beispielsweise mittels einer Naht verbunden werden sollen, übereinander liegen und ausgerichtet sind. In einem nächsten Schritt, wie beispielsweise in Fig. 3 dargestellt, wird die Fixierungsvorrichtung 130 an dem Effektor 101 aktiviert. In der beispielhaften Darstellung weist die Fixierungsmechanik 130 eine Haltenadelvorrichtung 131 auf, welche Haltenadeln 132 durch die beiden Stofflagen 111, 112 durchdringt, um diese beiden aneinander in einem Stofflagenstapel 113 zu halten.
Anschließend, wie in Fig. 4 dargestellt, wird wiederum die Handhabungsmechanik 120 aktiviert, indem beispielsweise ein Saugnapf/Sauger Unterdrück erzeugt, und somit den Stofflagenstapel 113 an den Effektor 101 befestigt. Der Effektor 101 wird anschließend zusammen mit dem Stofflagenstapel 113 zu der Fügeeinheit 140, befördert, sodass exakt die Fügebereiche 114, 115 in dem Bearbeitungsbereich der Fügeeinheit 140 positioniert sind. Im Anschluss kann die Fügeeinheit 140 die Fügebereiche 114, 115 bearbeiten.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Handhabungsmechanik 120, welche einen Stofflagenstapel 113 innerhalb einer Effektorkontur 501 hält. Die Fixierungsmechanik 130 bzw. die Handhabungsmechanik 120 weist innerhalb der äußeren Fügebereiche 114, 115 eine Effektorkontur 501 mit einer Fixierungsfläche auf, in welcher eine Fixierungskraft auf zumindest die Stofflage 111, 112 übertragbar ist.
Die Effektorkontur 501 beschreibt den Bereich auf einer Stofflagen 111, 112, an welchen die Fixierungsmechanik 130 und/oder die Handhabungsmechanik 120 eine Fixierungs- bzw. Haltekraft ausübt. Die Effektorkontur 501 wird beispielsweise definiert durch die Umrandung der Fixierungsfläche oder durch die Verbindungslinien zwischen den einzelnen Fixierungspunkte, an welchen ein Haltekontakt mit einer gehaltenen Stofflage 111, 112 innerhalb der x-y- Ebene vorliegt. In der Darstellung in Fig. 5 sind eine Vielzahl von Haltenadeln 132 durch die Haltenadelvorrichtung 131 eingebracht worden, um die beiden Stofflagen 111, 112 Zusammenhalten. Die Verbindungslinien bilden die Effektorkontur 501 innerhalb der Stofflage 111, 112. An den äußeren Randbereichen der Stofflagen 111, 112, welche außerhalb der Effektorkontur 501 liegen, die durch die Fixierungspunkte, an welchen die Handhabungsmechanik die Stofflagen 111, 112 hält, definiert wird, werden die Fügebereiche 114, 115 ausgebildet und die Stofflage 111, 112 kann dort ungespannt vorliegen und sozusagen aus der x-y-Ebene hervorragen.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Magnetvorrichtung als Fixierungsmechanik 130. Die Magnetvorrichtung weist ein Magnetelement 601 auf. Die Magnetvorrichtung kann das Magnetelement 601 in Richtung Effektor 101 derart anzuziehen, dass die Stofflagen 111, 112, welche zwischen dem Effektor 101 und dem Magnetelement 601 anordbar sind, fixierbar sind. Das Magnetelement 601 kann beispielsweise eine flache magnetische Scheibe ausbilden, welche unter einer unteren Stofflage 111, 112 auf dem Arbeitstisch 103 auffliegt. Über die untere Stofflagen 111, 112, können weitere Stofflagen 111, 112 platziert werden. Die Magnetvorrichtung am Effektor 101 kann beispielsweise einen steuerbaren Elektromagneten aufweisen. Somit kann der Effektor 101 zu dem Stofflagenstapel 113 fahren und die Magnetvorrichtung aktivieren, sodass das unten angeordnete Magnetelement 601 in Richtung Magnetvorrichtung bzw. Effektor 101 angezogen wird und die zwischenliegenden Stofflagen 111, 112 fixiert.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Effektors 101 mit einer Anlagefläche 701 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Innerhalb der Effektorkontur 501 wird die Anlagefläche 701 gebildet, an welcher eine der Stofflagen 111, 112 oder der Stofflagenstapel 113 anlegbar ist. Die Anlagefläche 701 bildet insbesondere einen Teil der Handhabungsmechanik 120 zum Fixieren einer der Stofflagen oder des Stofflagenstapels 113 aus, wobei die Anlagefläche 701 derart ausgebildet ist, eine der Stofflagen 111, 112 oder den Stofflagenstapel 113 magnetisch, luftdruckbasierend, mechanisch oder elektrostatisch am Effektor 101 zu halten. Die Anlagefläche 701 erlaubt es, die Stofflagen 111, 112 oder den Stofflagenstapel 113 Verzugs- und faltenfrei zu transportieren und später zu deponieren. Nach dem Positionieren, bzw. Aufschichten der Stofflagen 111, 112 kann mit der Anlagefläche 701, die Stofflagen 111, 112 einfacher fixiert werden.
Die Arbeitsfläche 102 weist eine Auflageeinrichtung 702 auf, welche eingerichtet ist, mittels einer Auflagekraft, insbesondere mittels pneumatischer, mechanischer und/oder elektrostatischer Auflagekräfte, eine der Stofflagen 111, 112 oder den Stofflagenstapel 113 auf der Arbeitsfläche 102 zu fixieren. Die Auflageeinrichtung 702 ist beispielsweise an dem Arbeitstisch 103 befestigt. Die Auflageeinrichtung 702 kann auf pneumatischen, elektrostatischen oder magnetischen Prinzipien basieren. So kann z.B. auf dem Arbeitstisch 103 eine ferromagnetische Platte liegen, auf welche eine Stofflage 111, 112 abgelegt wird, die später als Magnetelement 601 der Magnetvorrichtung dienen kann.
Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Effektors 101 mit einer Handhabungsmechanik 120 und einer Fixierungsmechanik 130 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Beispielsweise kann der Effektor 101 zunächst über einen Stofflagenstapel 113 platziert werden, um Haltenadeln 132 in die Stofflagen 111, 112 einzubringen, damit die Stofflagen 111, 112 miteinander befestigt sind. In einem nächsten Schritt kann der Effektor 101 mit der Handhabungsmechanik 120, welche beispielsweise eine Saugvorrichtung aufweist, über den Stofflagenstapel 113 platziert werden, um diesen an den Effektor 101 zu halten und weiter zu einer Fügeeinheit 140 transportiert zu werden.
Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung eines Systems zum Handhaben und Verarbeiten von Stofflagen mit Fixierungselementen 901, die am Effektor 101 angeordnet sind. Die Fixierungselemente 901 können an dem Effektor 101 schwenkbar und ausfahrbar angeordnet werden. An einem der Fixierungselemente 901 kann die Handhabungsmechanik 120 und/oder die Fixierungsmechanik 130 angeordnet sein, wobei die Handhabungsmechanik 120 ferner ausgebildet ist, den Stofflagenstapel 113 zum Handhaben zu der Fügeeinheit 140, insbesondere innerhalb der Effektorkontur 501, zu fixieren und zu befördern.
Der Effektor 101 kann mehrere, z.B. fünf Fixierungselemente 901 aufweisen. Ein Fixierungselement 901 weist zumindest eine Fixierungsmechanik 130 auf, beispielsweise einen mechanischen Greifer 1001, Greifer mit Vakuumdüsen, Nadeleinheit mit Haltenadeln 132, ein Fixierungssystem mit elektrostatischer Anziehung, Fixierungsrollen, insbesondere gegenläufige Fixierungsrollen und/oder Klammern.
Die Fixierungselemente 901 weisen beispielsweise jeweils zumindest eine Trägerstange auf, welche mit einem Ende beweglich an dem Effektor 101 befestigt ist. Entlang der Trägerstange oder an einem freien Ende der Trägerstange sind entsprechende Fixierungsvorrichtungen bzw. Fixierungsmechanik 130 oder Handhabungsmechanik 120 vorgesehen, wie beispielsweise ein Greifer 1001 (siehe Fig. 10) oder eine Haltenadelvorrichtung 131, welche Haltenadeln 132 zum Halten des Stoffstücks aufweist. Die Trägerstange kann insbesondere schwenkbar und/oder translatorisch verschiebbar an dem Effektor 101 befestigt sein. Ferner kann die Trägerstange beispielsweise teleskopartig ein- und ausfahrbar sein, um ihre Länge zu verändern. Zudem kann die Trägerstange selbst zumindest ein Gelenk aufweisen, sodass die Trägerstange selbst zwei zu sich verschwenkbare Teilbereiche aufweist. Somit kann eine exakte Einstellung und Justage der Greifvorrichtung eines Fixierungselements ermöglicht werden. Die Verstellung der Effektorkontur 501 des Effektors kann zum Beispiel durch integrierte Aktoren (z.B. Schrittmotoren mit mechanischer Übertragung auf die Fixierungselemente 901) ermöglicht werden. Die Fixierungselemente 901 sind an dem Effektor 101 derart angeordnet, dass zumindest ein Fixierungselement 901 oder alle Führungselemente zwei Freiheitsgrade pro Arm in einer x-y-Ebene und insbesondere einen weiteren zusätzlicher Freiheitsgrad in der z-Ebene (zum Wegklappen inaktiver Greifer 1001) aufweisen.
Die x-y Ebene wird dabei als diejenige Ebene definiert, in welcher die Stofflage vorliegt, wenn es von den Fixierungselementen fixiert ist. Insbesondere wird die Stofflage zwischen den Fixierungselementen aufgespannt. In diesem aufgespannten Zustand weist die Stofflage eine plane Form auf, und liegt somit innerhalb der x-y-Ebene. Die Normale der x-y-Ebene bildet die z- Richtung aus. Mit anderen Worten bildet die x-y-Ebene die Stoffebene aus und entlang der z-Richtung wird die Dicke des Stoffes definiert.
Ferner weist der Handhabungsroboter 100 zumindest eine Sensoreinheit 902 auf, wobei die Sensoreinheit 902 einen optischen Sensor zum Bestimmen einer Orientierung des Stofflagenstapels 113 relativ zu dem Effektor 101 und/oder der Fügeeinheit 140, einen Kraftsensor zum Messen einer Fixierungskraft der Fixierungsmechanik 130 zur Fixierung der Stofflage 111, 112 und/oder einen Gewichtssensor zum Messen eines Gewichts des fixierten Stofflagenstapels 113 aufweist. Der Handhabungsroboter 100 ist eingerichtet, basierend auf dem gemessenen Sensorparameter der Sensoreinheit 902 die Fixierungsmechanik 130 zu steuern. In einer beispielhaften Ausführungsform werden die Handhabungsmechaniken 120 basierend auf einem Ortsbereich oder einem Sensorsignal in Echtzeit angepasst.
Die Steuereinheit 105 zum Steuern des Handhabungsroboters 100 und der Fügeeinheit 140 ist mit der Sensoreinheit 902 gekoppelt, sodass die Steuereinheit 105 alle relevanten Messdaten zur Steuerung des Systems verarbeiten kann. Anna kann ein Umgebungssensor 903 zum Messen eines Umgebungsparameters an die Steuereinheit 105 gekoppelt werden, um insbesondere die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und oder den Taupunkt der umgebenden Atmosphäre zu messen, wobei der Handhabungsmechanismus 120 und/oder der Fixierungsmechanismus 130 basierend auf dem gemessenen Umgebungsparameter steuerbar ist. Es hat sich gezeigt, dass die Berücksichtigung des lokalen Klimas (Feuchtigkeit, Temperaturschwankungen, Taupunkt, usw.) für die Einstellung der Haltekräfte von Wichtigkeit für die Zuverlässigkeit des Gesamtprozesses ist.
Fig. 10 zeigt eine schematische Darstellung einer Handhabungsmechanik 120 mit einer Greifvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ein Greifer 1001 der Greifvorrichtung ist dabei derart ausgebildet, dass diese den Rand des Stofflagenstapels 113 umschließt und von oben von unten, d. h. von der linken und von der rechten Seite des Stofflagenstapels 113, diesen greift.
Fig. 11 zeigt eine schematische Darstellung einer Handhabungsmechanik 120 mit einer Saugvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Saugvorrichtung weist einen Sauger 1101 auf, wobei die Saugvorrichtung ausgebildet ist, mittels des Saugers 1101 Luft von der ersten und zweiten Stofflage 111, 112 derart abzusaugen, dass die aufeinander liegenden ersten und zweiten Stofflagen 111, 112 an der Saugeinrichtung fixierbar sind. Da die Stofflagen 111, 112 aufgrund ihrer Materialbeschaffenheit zu einem gewissen Grad luftdurchlässig sind, kann mit einer entsprechend eingestellten Saugleistung zwei oder mehr Stofflagen in einem Stofflagenstapel 113 mittels Saugens befestigt werden. Die Saugvorrichtung weist beispielsweise eine Vakuumpumpe auf, die beispielsweise beabstandet vom Effektor, beispielsweise am Arbeitstisch 103, angeordnet werden kann Fig. 12 zeigt eine schematische Darstellung einer Handhabungsmechanik 120 mit einem elektrostatisch geladenem Anziehungselement 1201 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das elektrostatisch geladene Anziehungselement 1201 kann beispielsweise elektrostatisch aufgeladen werden, um somit entsprechend das Stoffmaterial der Stofflagen 111, 112 zu fixieren. Die elektrostatische Aufladung kann beispielsweise über eine entsprechend angeschlossene Stromerzeugungseinrichtung, welche von der Steuereinheit 105 gesteuert wird, erzeugt werden.
Fig. 13 zeigt eine schematische Darstellung einer Handhabungsmechanik 120 mit Haltenadeln 1301 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Handhabungsmechanik 120 weist eine Haltenadelvorrichtung auf, welche derart konfiguriert ist, dass eine Einstechtiefe und/oder ein Einstechwinkel zumindest einer Haltenadel 1301 steuerbar ist, insbesondere in Echtzeit und/oder basierend auf einem Sensorfeedback. Eine zusätzliche Form eines differenzierten Greifens mit der Handhabungsmechanik 120 kann die Tiefe einer Haltenadel 1301 und/oder den Winkel einer Haltenadel 1301 (und insbesondere eine Vielzahl davon betreffen) darstellen.
Fig. 14 zeigt eine schematische Darstellung eine Effektor 101 mit mehreren verschiedenen Handhabungsmechaniken 120, beispielsweise mit einem Sauger 1101 und Haltenadeln 1301 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 15 zeigt eine schematische Darstellung einer Handhabungsmechanik 120 mit einem Greifer 1001, der eine Oberseite einer Stofflage greift, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Greifer lOOlgreift zangenförmig einen Bereich einer Oberfläche des Stofflagenstapels 113 auf. Fig. 16 zeigt eine schematische Darstellung einer Handhabungsmechanik 120 mit einer Ansaugfläche 1601 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Saugfläche 1601 bildet eine Anlagefläche 701 als Teil der Handhabungsmechanik 120, an welcher eine der Stofflagen 111, 112 oder der Stofflagenstapel 113 anlegbar ist. Die Saugfläche 1601 weist eine Vielzahl von Ansaugöffnungen 1602 auf.
Fig. 17 bis Fig. 19 zeigen schematische Darstellungen einer Fixierungsmechanik 130 mit einer Umlegevorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Umlegevorrichtung ist eingerichtet, einen Randbereich einer Stofflage 111 derart umzulegen, dass der umgelegte Randbereich die erste Stofflage 111 bildet, welche auf der zweiten Stofflage 112 aufeinanderliegt. Die Umlegevorrichtung weist ein Klemmelement 1703 auf, um die umgelegte erste Stofflage 111 und die zweite Stofflage 112 zusammenzuklemmen.
Die Umlegevorrichtung ist mittels einer Lagerung 1704 am Arbeitstisch 103 befestigt. An der Lagerung 1704 Uhr ist ein fixierter Anlagebalken 1702 angeordnet. Ferner weist die Umlegevorrichtung einen beweglichen Umlegebalken 1701, welcher beweglich an der Lagerung 1704 angeordnet ist. Der Umlegebalken 1701 verläuft parallel zu dem Anlagebalken 1702 und kann und diesen Anlagebalken 1702 verschwenkt werden. Der Umlegebalken 1701 und der Anlagebalken 1702 verlaufen parallel (und z.B. horizontal) zur Arbeitsfläche 102.
Wie in Fig. 17 dargestellt, ist an dem Effektor 101 an einer Ansaugfläche 1601 eine Stofflage 111 befestigt. Ferner ist an dem Effektor 101 ein schwenkbares Klemmelement 1703 am Effektor 101 bzw. der Ansaugfläche 1601 angeordnet. Das Klemmelement 1703 kann über eine Kannte des Effektors 101 bzw. der Ansaugfläche 1601 geschwenkt werden. In einer initialen Position liegen der Umlegebalken 1701 und der Anlagebalken 1702 beabstandet vor, sodass ein Bereich der Stofflage 111 zwischen dem Umlegebalken 1701 und dem Anlagebalken 1702 positioniert werden kann.
Anschließend, wie in Fig. 18 dargestellt, wird der Umlegebalken 1701 um den Anlagebalken 1702 verschwenkt, wobei der Umlegebalken 1701 zum Anlagebalken 1702 weiterhin parallel bleibt und einen Bereich der Stofflagen
111 mitnimmt und somit um den Anlagebalken 1702 umgelegt. Entsprechend liegen im Ergebnis zwei Stofflagen 111, 112 aufeinander. Zwischen dem Effektor 101 bzw. der Ansaugfläche 1601 und dem Umlegebalken 1701 liegt insbesondere der Fügebereich 115 bzw. ein Randbereich der zweiten Stofflage
112 vor. Anschließend wird das Klemmelement 1703 über die Kante des Effektors 101 bzw. der Ansaugfläche 1601 ausgeschwenkt und klemmt die beiden Stofflagen 111, 112 zusammen.
Hierfür weist der Effektor 101 bzw. der Ansaugfläche 1601 einen Anlegebereich 1705 auf, an welchem ein Randbereich der umgeklappten zweiten Stofflage 112 aufliegt, sodass das Klemmelement 1703 diese Randbereich einklemmen kann bzw. an den Anlegebereich 1705 drücken kann. Der Anlagebereich 1705 kann einen Vorsprung an dem Effektor 101 bzw. der Ansaugfläche 1601 aufweisen, welcher sich von einer Kante des Effektors 101 bzw. der Ansaugfläche 1601 erstreckt, und um welchen die Stofflage 112 nach dem Umlegen aufliegt. Mit anderen Worten ist der Vorsprung zwischen den beiden Stofflagen 111, 112 nach dem Umlegen angeordnet.
Ferner kann die Länge der umgeklappten zweiten Stofflage 112 länger sein als ein Abstand zwischen einer Kante des Effektors 101 bzw. der Ansaugfläche 1601 und dem Anlagebalken 1702. Somit wird eine Endbereich der umgeklappten zweiten Stofflage 112 and der Kantenfläche hochgeklappt und angelegt. Das Klemmelement 1703 schwenk anschließend in Richtung Kantenfläche und klemmt den hochgeklappten Teil der zweiten Stofflage 112 ein.
Wie in Fig. 19 dargestellt, kann der Effektor 101 die Stofflagen 111, 112 horizontal, in Erstreckungsrichtung des Umlegebalkens 1701 und des Anlagebalkens 1702 herausziehen, wobei die Stofflagen 111, 112 in umgeklappter Position mittels des Klemmelements 1703 gehalten werden. Der Effektor 101 kann nun in eine horizontale Lage geschwenkt werden, sodass die Stofflagen 111, 112 eben auf dem Arbeitstisch 103 aufliegen können. Das Klemmelement 1703 klemmt dabei weiterhin die Stofflagen 111, 112 zusammen. An dem freien Ende werden die Fügebereiche 114, 115 dargestellt, an welchen die Nähmaschine 140 beispielsweise eine Naht setzen kann.
Fig. 20 zeigt eine schematische Darstellung der Umlegevorrichtung, die an einem Arbeitstisch 103 angeordnet werden kann. Der Umlegebalken 1701 und der Anlagebalken 1702 sind an einem Ende an der Lagerung 1704 befestigt. An den gegenüberliegenden Enden des Umlegebalkens 1701 und des Anlagebalkens 1702 sind freie Enden vorgesehen. Nach dem Umklappen der Stofflagen 111, 112 mittels des Umlegebalkens 1701 kann der Effektor 101 horizontal verfahren werden, sodass der Umlegebalken 1701 aus der gebildeten Tasche zwischen Stofflagen 111, 112 herausgefahren wird.
Fig. 21 zeigt eine schematische Darstellung einer Stofflage 111 mit einem Überstand 2101 außerhalb einer Effektorkontur 501, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform. Die Stofflage 111 als beispielsweise die Form eines Oberhemds auf. Unterhalb der Stofflage 111 ist die zweite Stofflage 112 angeordnet. Die erste Stofflage 111 weist eine Vielzahl von Fixierungsbereich 2100 auf. An den Fixierungsbereich in 2100 greifen die Fixierungspunkte der Handhabungsmechanik 120 und/oder der Fixierungsmechanik 130. Am Rand der inneren Effektorkontur 501 werden insbesondere Fixierungspunkte wir Handhabungsmechanik 120 bereitgestellt, um die erste Stofflage 111 möglichst auf Spannung in faltenfrei anzuheben. Im Inneren der Effektorkontur 501 können Fixierungselemente für die Fixierungsmechanik 130 vorgesehen sein, an welchem die Fixierungsmechanik 130 beide Stofflagen 111, 112 zusammen fixiert. Beispielsweise können an die Fixierungselementen der Fixierungsmechanik 130 entsprechende Haltenadeln 132 der Haltenadelvorrichtung 131 eingebracht werden, um beide Stofflagen 111, 112 miteinander zu befestigen.
Wie Effektorkontur 501 ist dabei kleiner als die äußere Kontur der Stofflagen 111, 112, sodass in diesem Bereich zwischen der äußeren Kontur der Stofflagen 111, 112 und Effektorkontur 501 der Überstand 2101 gebildet wird, in welchen insbesondere der Fügebereich 114 ausgebildet wird. Der Effektor 101 kann somit die Stofflagen 111, 112 zu einer Nähmaschine 140 befördern, sodass diese in dem Fügebereich 114 eine entsprechende Naht setzt.
Fig. 22 bis Fig. 24 zeigen schematische Darstellungen einer Handhabungsmechanik 120 mit Haltenadeln 1301 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform.
Haltenadeln 1301 sind an einer Steuerfläche ein 2201 der Handhabungsmechanik 120 angeordnet, wobei eine Oberflächenform der Steuerfläche 2201 derart einstellbar ist, dass in einer ersten Ausbildung der Oberflächenform die Haltenadeln 1301 parallel zueinander orientiert sind (siehe Fig. 22), um in zumindest eine Stofflage 111, 112 einzudringen oder herauszufahren, und in einer zweiten Ausbildung der Oberflächenform die Haltenadeln 1301 nicht parallel zueinander ausgerichtet sind (siehe Fig. 23 oder Fig. 24), um diese in zumindest einer Stofflage 111, 112 zu fixieren.
Durch das Durchbiegen der Steuerfläche spreizen sich die Haltenadeln 1301 und Fixieren die beiden Stofflagen 111, 112. Beim Zurückbiegen der Steuerfläche, beispielsweise einer gleichmäßigen Bewegung oder sprunghaft mittels eines Zurückklickens, lösen sich die Haltenadeln 1301, welche insbesondere wieder parallel zueinander gerichtet sind, wieder von den Stofflagen 111, 112. Die Oberflächenform der Steuerfläche 2201 kann mittels mechanischer, pneumatischer oder hydraulischer Elemente verformbar und insbesondere vorspannbar sein. Die Steuerfläche elastisch 2201 kann verformbar ausgebildet sein, sodass diese vorgespannt werden kann und automatisch ohne externe Rückstellkraft in eine Ausgangsposition, beispielsweise indem die Haltenadeln 1301 parallel verlaufen oder indem die Haltenadeln 1301 einen Winkel zueinander aufweisen, zurück verformt wird.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird zwischen dem Effektor 101 und der Steuerfläche 2201 eine Steuerkammer 2202 gebildet. Die Steuerkammer kann über eine Luftleitung 2203 mit Luft (oder ein Gas, bei einer hydraulischen Ausführungsform eine Hydraulikflüssigkeit) versorgt werden. Beispielsweise kann in der Steuerkammer 2202 ein Überdruck erzeugt werden, wodurch sich die Steuerfläche 2201 nach außen verformt und die Haltenadeln 1301 entsprechend gespreizt werden (siehe Fig. 23) alternativ kann auch Luft aus der Steuerkammer 2202 herausgezogen werden, sodass ein Unterdrück erzeugt wird und sich die Steuerfläche 2201 nach innen verformt (siehe Figur 24). Somit werden die Haltenadeln 1301 an deren Spitzen zusammengedrückt. Mittels der auseinander gespreizten oder zusammengedrückten Haltenadeln 1301 kann eine entsprechende Stofflage 111, 112 gehalten werden.
Fig. 25 zeigt eine schematische Darstellung einer Positionierung einer dritten Stofflage 2501 auf zwei bereits vernähten Stofflagen 111, 112 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform. Eine erste Stofflage 111 und eine zweite Stofflage 112 liegen auf einem Arbeitstisch 103 teilweise aufeinander und wurden insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bereits mit einer Naht 2503 zusammengenäht. Die Handhabungsmechanik 120 ist mit einem Sauger 1101 ausgerüstet, welcher bereits eine weitere dritte Stofflage 2501 innerhalb der Effektorkontur 501 hält. Die Randbereiche der dritten Stofflage 2501 sind frei zugänglich und bilden einen dritten Fügebereich 2502. Der Effektor 101 wird mittels des Roboterarms 104 gesteuert, sodass die dritte Stofflage 2501 über die erste Stofflage 111 gelegt wird. Beispielsweise kann somit der dritte Fügebereich 2502 über der Naht 2503 und somit über den jeweiligen ersten und zweiten Fügebereichen 114, 115 liegen. Anschließend kann die erste Stofflage 111, die zweite Stofflage 112, und die dritte Stofflage 2501 miteinander vernäht werden. Die zweite Stofflage 112 kann beispielsweise ein Etikett oder Label darstellen und kann damit in eine Art Saum eingenäht werden.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass "umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und "eine" oder "ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
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Handhabungsroboter 701 Effektor Anlagefläche Effektor 702 Auflageeinrichtung
Arbeitsfläche
Arbeitstisch 901 Fixierungselemente
Roboterarm 902 Sensoreinheit
Steuereinheit 903 Umgebungssensor erstes Stoffteil/Stofflage 1001 Greifer zweites Stoffteil/Stofflage 1101 Sauger Stofflagenstapel 1201 elektrostatisches erster Fügebereich Anziehungselement weiterer Fügebereich 1301 Haltenadeln
Handhabungsmechanik 1601 Saugfläche Fixierungsmechanik 1602 Ansaugöffnung Haltenadelvorrichtung Haltenadeln 1701 beweglicher Umlegebalken
Fügeeinheit 1702 Umlegebalken
1703 Klemmelement
Effektorkontur 1704 Lagerung am Arbeitstisch Magnetelement 1705 Anlegebereich
2100 Fixierungsbereich
2101 Überstand
2201 Steuerfläche
2202 Steuerkammer
2203 Luftleitung
2501 dritte Stofflage
2502 dritter Fügebereich
2503 Naht

Claims

Patentansprüche
1. System zum Handhaben und Verarbeiten von Stofflagen, das System aufweisend einen Handhabungsroboter (100) mit einem Effektor (101) zum Handhaben von Stofflagen, eine Handhabungsmechanik (120), welche zumindest teilweise am Effektor (101) angeordnet ist, wobei die Handhabungsmechanik (120) ausgebildet ist, eine erste Stofflage (111) flach auf eine zweite, auf der Arbeitsfläche (102) eines Arbeitstisches (103) aufliegende Stofflage (112) zu platzieren, eine Fixierungsmechanik (130), welche zumindest teilweise am Effektor (101) angeordnet ist, wobei die Fixierungsmechanik (130) eingerichtet ist, die erste Stofflage (111) und die zweite Stofflage (112) zu einem Stofflagenstapel (113) aufeinander derart zu fixieren, dass ein Fügebereich (114) der ersten Stofflage (111) auf einem weiteren Fügebereich (115) der zweiten Stofflage (112) aufliegt, wobei die Handhabungsmechanik (120) ferner derart steuerbar ist, dass die aufeinander liegenden ersten und zweiten Stofflagen (111, 112) zu einer Fügeeinheit (140) zum Bearbeiten der Fügebereiche beförderbar sind.
2. System gemäß Anspruch 1, wobei die Fixierungsmechanik (130) eine Schweißvorrichtung, insbesondere eine Ultraschallschweißvorrichtung, zum, insbesondere temporären, Zusammenschweißen der ersten und zweiten Stofflagen (111, 112) aufweist, wobei die Fixierungsmechanik (130) insbesondere eine Zuführvorrichtung zum Zuführen von Schweißmaterial aufweist.
3. System gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Fixierungsmechanik (130) eine Saugvorrichtung mit zumindest einem Sauger (1101) aufweist, wobei die Saugvorrichtung ausgebildet ist, mittels des Saugers (1101) Luft von der ersten und zweiten Stofflage (111, 112) derart abzusaugen, dass die aufeinander liegenden ersten und zweiten Stofflagen (111, 112) an der Saugeinrichtung fixierbar sind.
4. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend eine Umlegevorrichtung, welche insbesondere an Arbeitstisch angeordnet ist und eingerichtet ist, einen Randbereich einer Stofflage (111, 112) derart umzulegen, dass der umgelegte Randbereich die erste Stofflage (111) bildet, welche auf der zweiten Stofflage (112) aufeinanderliegt, wobei die Umlegevorrichtung eine Klemmvorrichtung aufweist, welche am Effektor (101) oder am Arbeitstisch (103) eingerichtet ist, um die umgelegte erste Stofflage (111) und die zweite Stofflage (112) zusammenzuklemmen.
5. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Fixierungsmechanik (130) eine Magnetvorrichtung aufweist, welche eingerichtet ist, ein Magnetelement in Richtung Effektor (101) derart anzuziehen, dass die Stofflagen (111, 112), welche zwischen dem Effektor (101) und dem Magnetelement anordbar sind, fixierbar sind, wobei insbesondere die Magnetvorrichtung ein weiteres Magnetelement aufweist, wobei die erste Stofflage (111) mit dem Magnetelement und die zweite Stofflage (112) mit dem weiteren Magnetelement fixierbar ist, wobei die Magnetvorrichtung eine Zuführvorrichtung aufweist, die eingerichtet ist, zumindest ein Magnetelement auf der Arbeitsfläche zu positionieren und auszurichten.
6. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Fixierungsmechanik (130) eine Klemmvorrichtung aufweist, welche eingerichtet ist, die erste Stofflage (111) und die zweite Stofflage (112) zusammenzuklemmen.
7. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Fixierungsmechanik (130) eine Klebevorrichtung aufweist, welche eingerichtet ist, ein temporäres Zusammenkleben der ersten Stofflage (111) und der zweiten Stofflage (112) bereitzustellen, wobei die Klebevorrichtung insbesondere eine Zuführvorrichtung aufweist, die konfiguriert ist, mittels Zugabe eines Klebemittels ein temporäres Zusammenkleben der ersten Stofflage (111) und der zweiten Stofflage (112) bereitzustellen.
8. System gemäß Anspruch 7, wobei das Klebemittel insbesondere wasserlösliche Polymere, insbesondere Polyethylenglycol und/oder Polyvinylalkohol, Na-Thiosulfat-Pentahydrat, Na- Acetat-Trihydrat, Ammonalaun dodecahydrat, Harnstoffe und/oder eutektische Salzgemische aufweist, wobei das Klebemittel insbesondere einen druckaktivierten Klebstoff, einen Heißleim und/oder einen Zweikomponentenklebstoff aufweist, insbesondere, dass das Klebemittel bei und/oder nach einem weiteren Verarbeitungsschritt wieder entfernbar ist, insbesondere zusammen mit einem Materialteil der ersten Stofflage (111), der zweiten Stofflage (112) und/oder des Stofflagenstapels (113) abtrennbar ist.
9. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Fixierungsmechanik (130) eine Haltenadelvorrichtung (131) aufweist, welche eingerichtet ist, Haltenadeln (132) in die erste Stofflage (111) und die zweite Stofflage (112) zur Fixierung einzubringen, wobei die Haltenadelvorrichtung (131) insbesondere eine Zuführvorrichtung aufweist, die konfiguriert ist, Haltenadeln (132) für die Haltenadelvorrichtung (131) zuzuführen.
10. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Fixierungsmechanik (130) eine Heftvorrichtung aufweist, welche eingerichtet ist, zumindest eine Heftklammer in die erste Stofflage (111) und die zweite Stofflage (112) zur Fixierung einzubringen, wobei die Heftvorrichtung insbesondere eine Zuführvorrichtung aufweist, die konfiguriert ist, Heftklammern für die Heftvorrichtung zuzuführen und/oder wobei die Fixierungsmechanik (130) eine Niederhaltevorrichtung aufweist, welche eingerichtet ist, eine Anpresskraft auf die erste Stofflage (111) und die zweite Stofflage (112) in Richtung Arbeitsfläche (102) aufzubringen.
11. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Arbeitstisch (103) eine Arbeitsauflage aufweist, die beweglich über eine Oberfläche des Arbeitstisches (103) verfahrbar ist, wobei die erste Stofflage (111) und die zweite Stofflage (112) mittels der Fixierungsmechanik auf der Arbeitsauflage befestigbar sind.
12. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Fixierungsmechanik (130) innerhalb einer Effektorkontur (501) eine Fixierungsfläche aufweist, in welcher eine Fixierungskraft auf zumindest die erste Stofflage (111) übertragbar ist, wobei die Fixierungsfläche kleiner als 1 cm2, insbesondere kleiner als 20 mm2, insbesondere kleiner als 8 mm2 ist, und/oder diese Fixierungsmechanik (130) eine Vielzahl an Fixierungsflächen aufweist, welche mehr als 2 cm, insbesondere mehr 3cm, weiter insbesondere mehr als 4 cm beabstandet voneinander sind.
13. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Fixierungsmechanik (130) derart ausgebildet ist, dass der Fügebereich (114, 115) gegenüber einer Effektorkontur (501) mehr als 0,5 cm, insbesondere mehr als 1 cm, weiter insbesondere mehr als 2 cm oder mehr als 3 cm einen Überstand bildet.
14. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Effektor (101) zumindest ein Fixierungselement (901) aufweist, an dem die Handhabungsmechanik (120) ausgebildet ist, wobei die Handhabungsmechanik (120) ferner ausgebildet ist, den Stofflagenstapel (113) zum Handhaben zu der Fügeeinheit (140), insbesondere innerhalb der Effektorkontur (501), zu fixieren und zu befördern, wobei die Handhabungsmechanik (120) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend Greifern (1001), Saugern (1101), Klammern, Bereiche mit erhöhter Reibung und/oder elektrostatischer Anziehung, Haltenadeln (1301), Rollen, Gefrier-Greifer, und/oder Bernoulli-Greifer, wobei insbesondere das Fixierungselement (901) mehrere Handhabungsmechaniken aufweist.
15. System gemäß Anspruch 14, wobei das Fixierungselement (901) zumindest zwei, insbesondere unterschiedliche, Handhabungsmechaniken aufweist, wobei sich die zwei Handhabungsmechaniken unterschiedliche Greifmechanismen aufweisen und/oder unterschiedliche Greifintensitäten auf der linken und der rechten Seite eine der Stofflagen (111, 112) oder des Stofflagenstapels (113) anwendet, wobei die Handhabungsmechaniken insbesondere in Abhängigkeit von einem Manipulationsschritt und/oder einem Fügeschritt aktivierbar und ansteuerbar sind, wobei die Handhabungsmechaniken insbesondere elektrostatische und/oder unterdruckbasierende Handhabungsmechaniken aufweist.
16. System gemäß Anspruch 14 oder 15, wobei der Effektor (101) zumindest zwei Fixierungselemente (901) mit jeweils zumindest einer Handhabungsmechanik (120) aufweist, wobei die Fixierungselemente (901), insbesondere entlang einer x-y-Ebene der Stofflage (111, 112), zueinander verfahrbar an dem Effektor (101) derart gekoppelt sind, dass eine fixierte Stofflage (111, 112) oder der Stofflagenstapel (113) aufspannbar ist.
17. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Handhabungsmechanik (120) derart steuerbar ist, dass unterschiedliche Greifintensitäten zum Fixieren einer der Stofflagen (111, 112) oder des Stofflagenstapels (113) steuerbar sind, und/oder wobei der Effektor (101) zumindest zwei Handhabungsmechaniken aufweist, die selektiv zum Fixieren einer der Stofflagen (111, 112) oder des Stofflagenstapels (113) steuerbar sind.
18. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei die Handhabungsmechanik (120) ein Auflageelement, insbesondere eine Auflageplatte, zum Auflegen des zu befördernden Stofflagenstapels (113), aufweist, wobei die Handhabungsmechanik (120) insbesondere derart konfiguriert ist, dass die mit der Fixierungsmechanik (130) fixierten erste Stofflage (111) und zweite Stofflage (112) zusammen anhebbar sind und das Auflageelement unter die fixierte erste Stofflage (111) und zweite Stofflage (112) beförderbar ist.
19. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei der Handhabungsroboter (100) zumindest eine Sensoreinheit (902) aufweist, wobei die Sensoreinheit (902) einen optischen Sensor zum Bestimmen einer Orientierung des Stofflagenstapels (113) relativ zu dem Effektor (101) und/oder der Fügeeinheit (140), einen Kraftsensor zum Messen einer Fixierungskraft der Fixierungsmechanik (130) zur Fixierung der Stofflage (111, 112) und/oder einen Gewichtssensor zum Messen eines Gewichts des fixierten Stofflagenstapels (113), wobei der Handhabungsroboter (100) eingerichtet ist, basierend auf dem gemessenen Sensorparameter der Sensoreinheit (902) die Fixierungsmechanik (130) zu steuern.
20. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei die Handhabungsmechanik (120) Haltenadeln (1301) aufweist, welche derart konfiguriert ist, dass eine Einstechtiefe und/oder ein Einstechwinkel zumindest einer Haltenadel (1301) steuerbar ist, insbesondere in Echtzeit und/oder basierend auf einem Sensorfeedback.
21. System gemäß Anspruch 9 oder 20, wobei Haltenadeln (1301) einen Durchmesser von kleiner 1300 Mikrometer, kleiner 900 Mikrometer, insbesondere kleiner 550 Mikrometer, weiter insbesondere kleiner 250 Mikrometer, aufweisen.
22. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei die Arbeitsfläche (102) für eine Stofflage (111, 112) eine Auflageeinrichtung (702) aufweist, welche eingerichtet ist, mittels einer Auflagekraft, insbesondere mittels pneumatischer, mechanischer und/oder elektrostatischer Auflagekräfte, eine der Stofflagen (111, 112) oder den Stofflagenstapel (113) auf der Arbeitsfläche (102) zu fixieren.
23. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22, ferner aufweisend eine Glättungsmechanik, welche konfiguriert ist, eine der Stofflagen
(111, 112) oder den Stofflagenstapel (113) zur Faltenreduktion zu glätten, wobei die Glättungsmechanik konfiguriert ist zum Glattstreichen, Glattrollen, Repositionieren, Schütteln, Blasen, Flachdrücken, Strecken und/oder Walken eine der Stofflagen (111, 112) oder des Stofflagenstapel (113), wobei die Glättungsmechanik zur Faltenerkennung insbesondere einen Faltenerkennungssensor aufweist, wobei die Glättungsmechanik derart steuerbar ist, dass bei Faltenerkennung ein Glättungsvorgang durchführbar ist.
24. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei der Effektor (101) innerhalb der Effektorkontur (501) eine Anlagefläche (701), an welcher eine der Stofflagen (111, 112) oder der Stofflagenstapel (113) anlegbar ist, aufweist, wobei die Anlagefläche (701) insbesondere einen Teil der Handhabungsmechanik (120) zum Fixieren einer der Stofflagen (111, 112) oder des Stofflagenstapels (113) ausbildet, wobei die Anlagefläche (701) derart ausgebildet ist, eine der Stofflagen (111, 112) oder den Stofflagenstapel (113) magnetisch, luftdruckbasierend, mechanisch oder elektrostatisch am Effektor (101) zu halten.
25. System gemäß Anspruch 24, wobei die Anlagefläche (701) als Teil der Handhabungsmechanik (120) eine Saugfläche (1601) ausbildet, an welcher eine der Stofflagen (111, 112) oder der Stofflagenstapel (113) anlegbar ist, wobei die Saugfläche (1601) eine Vielzahl von Ansaugöffnungen (1602) aufweist, insbesondere mehr als 9, mehr als 15, mehr als 22 und/oder mehr als 30 Ansaugöffnungen (1602), wobei die Ansaugöffnungen (1602) insbesondere mit einem Durchmesser von kleiner 20 mm, insbesondere kleiner 10 mm, weiter insbesondere kleiner 5 mm, weiter insbesondere kleiner 3 mm ausgebildet sind.
26. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 25, ferner aufweisend eine Datenverarbeitungseinheit, welche konfiguriert ist, Stofflagendaten betreffend insbesondere Stofflagenmaterial und/oder Stofflagengeometrie bereitzustellen, wobei die Datenverarbeitungseinheit ferner konfiguriert ist, Verarbeitungsdaten, insbesondere links-/rechts-Lage, Ausrichtung, Auffaltungen und/oder Herstellungsqualität einer der Stofflagen (111, 112) oder des Stofflagenstapels (113) bereitzustellen.
27. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 26, wobei die erste Stofflage (111), die zweite Stofflage (112) und/oder der Stofflagenstapel (113) ein Textil produkt, insbesondere ein Kleidungsstück oder Teile davon darstellen.
28. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27, ferner aufweisend einen Umgebungssensor (903) zum Messen eines
Umgebungsparameters, insbesondere der Temperatur, der Luftfeuchtigkeit und oder dem Taupunkt der umgebenden Atmosphäre, wobei der Handhabungsmechanismus und/oder der Fixierungsmechanismus basierend auf dem gemessenen Umgebungsparameter steuerbar ist.
29. System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 28, wobei die Arbeitsfläche (102) zumindest zum Teil in einen Arbeitstisch (103) eingebettet ist, wobei die Arbeitsfläche (102) kleiner als 1 cm, insbesondere kleiner als 5 mm, weiter insbesondere kleiner als 3 mm dick ist.
30. Verfahren zum Handhaben und Verarbeiten von Stofflagen (111, 112), das Verfahren aufweisend
Patzieren einer ersten Stofflage (111) flach auf einer zweiten, auf einer Arbeitsfläche (102) aufliegenden Stofflage (112) mittels einer Handhabungsmechanik (120) eines Effektors (101) eines Handhabungsroboters (100),
Fixieren der ersten Stofflage (111) und der zweiten Stofflage (112) aufeinander zu einem Stofflagenstapel (113) mittels einer Fixierungsmechanik (130) des Effektors (101), derart, dass ein Fügebereich (114) der ersten
Stofflage (111) auf einem weiteren Fügebereich (115) der zweiten Stofflage (112) aufliegt,
Steuern der Handhabungsmechanik (120) derart, dass die aufeinander liegenden ersten und zweiten Stofflagen (111, 112) zu einer Fügeeinheit (140) zum Bearbeiten der Fügebereiche beförderbar sind.
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