AT15887U1

AT15887U1 - Siloxane-based adhesion gripper

Info

Publication number: AT15887U1
Application number: ATGM8058/2017U
Authority: AT
Inventors: Ing Umut Cakmak Dipl; Ing Dr Michael Fischlschweiger Dipl; Ing Dipl (Fh) Sebastian Picheta; Mont Zoltan Major Dr
Original assignee: Engel Austria Gmbh
Priority date: 2013-08-27
Filing date: 2013-08-27
Publication date: 2018-08-15
Also published as: DE102014012121A1; DE102014012121B4; AT514771A1

Abstract

Haltevorrichtung (1), insbesondere Adhäsionsgreifer, mit einer Haltung (2) und einem in oder an der Halterung (2) befestigten Greifstempel (3), wobei der Greifstempel (3) aus einem einphasigen Kunststoffkörper mit einer elastomeren Kontaktfläche (4) besteht, wobei der Greifstempel (3) und dessen Kontaktfläche (4) aus einem mit einem Vernetzer vernetzten Siloxan besteht.Holding device (1), in particular adhesion gripper, with a posture (2) and a gripping punch (3) fixed in or on the holder (2), the gripping punch (3) consisting of a single-phase plastic body with an elastomeric contact surface (4) the gripping punch (3) and its contact surface (4) consists of a crosslinked with a crosslinking siloxane.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung, insbesondere einen Adhäsionsgreifer, mit einer Halterung und einem in oder an der Halterung befestigten Greifstempel. Zudem betrifft die Erfindung einen Handlingroboter mit einer solchen Haltevorrichtung und eine Formgebungsmaschine mit einem entsprechenden Handlingroboter. Weiters betrifft die Erfindung die Verwendung einer Haltevorrichtung sowie ein Verfahren zum Halten von Teilen während der Herstellung von Verbundbauteilen unter Verwendung einer Haltevorrichtung.Description: The invention relates to a holding device, in particular an adhesion gripper, with a holder and a gripping punch mounted in or on the holder. In addition, the invention relates to a handling robot with such a holding device and a shaping machine with a corresponding handling robot. Furthermore, the invention relates to the use of a holding device and a method for holding parts during the production of composite components using a holding device.

[0002] Generell befasst sich die Erfindung mit dem Greifen und Positionieren von Teilen mit einer Haltevorrichtung. Im Speziellen können solche Teile Verbundbauteile, insbesondere Faserhalbzeuge, sein, die während einer automatisierten Komposite- Bauteil-Herstellung gegriffen, bewegt und positioniert werden. Greifersysteme für den Betrieb in teil- und vollautomatisierten Fertigungsprozessen können in magnetische Greifer, elektrostatische Greifer, mechanische Greifer, Abformgreifer, Sauggreifer, Nadelgreifer und Adhäsionsgreifer unterteilt werden. Für die angestrebte Anwendung werden derzeit vorwiegend Nadelgreifer und vereinzelt Saug- und Adhäsionsgreifer eingesetzt.In general, the invention is concerned with the gripping and positioning of parts with a holding device. In particular, such parts may be composite components, in particular semi-finished fiber products, which are gripped, moved and positioned during automated composite component manufacturing. Gripper systems for operation in partially and fully automated manufacturing processes can be divided into magnetic grippers, electrostatic grippers, mechanical grippers, impression grippers, suction grippers, needle grippers and adhesion grippers. Currently, mainly needle grippers and occasional suction and adhesion grippers are used for the intended application.

[0003] Nadelgreifer sind Stand der Technik für das Greifen von Textilen und Stoffen. Dabei werden Nadeln im Textil verhakt um dieses zu transportieren. Adhäsionsgreifer mit Klebeband oder fluidische Haftvermittler werden verwendet, um besonders empfindliche Objekte mit ebenen Flächen zu greifen und zu bewegen. Hierbei wird die Oberflächenklebrigkeit der Greifer ausgenutzt. Das Ablösen am Zielort wird bei Klebebändern durch die Haftung des Objekts zum Untergrund bestimmt, welche höher sein sollte als die Haftung zum Klebeband. Im Gegensatz dazu muss bei fluidischen Haftvermittlern beim Ablösen des Objekts die Viskosität erniedrigt (z. B. durch Temperatur) werden.Needle grippers are state of the art for gripping textiles and fabrics. Needles are hooked into the fabric to transport this. Adhesive tape adhesives or fluidic primers are used to grip and move particularly delicate flat surface objects. Here, the surface tackiness of the gripper is utilized. The detachment at the destination is determined for adhesive tapes by the adhesion of the object to the substrate, which should be higher than the adhesion to the tape. In contrast, in the case of fluidic adhesion promoters, the viscosity must be lowered (eg due to temperature) when the object is removed.

[0004] Ein Nachteil des Nadelgreifers ist der Verzug der Faserorientierung durch das Einhaken der Nadeln. Die Eindringtiefe der Nadeln kann auch zur unerwünschten Aufnahme von mehreren Faserhalbzeugen führen. Nachteilig kann es auch zum Herausziehen von einzelnen Fäden beim Ablegen der Faserhalbzeuge kommen.A disadvantage of the needle gripper is the delay of the fiber orientation by hooking the needles. The penetration depth of the needles can also lead to the unwanted uptake of several semi-finished fiber products. It can also be disadvantageous to pull out individual threads when depositing the semi-finished fiber products.

[0005] Weiters sind hohe Investitionskosten notwendig und ein großer Nadelverschleiß ist gegeben.Furthermore, high investment costs are necessary and a large needle wear is given.

[0006] Bei Adhäsionsgreifern ist ein Nachteil die Materialübertragung vom Klebeband oder Haftvermittler auf das zu greifende Halbzeug. Zudem sind die Adhäsionskräfte gering und schwer kontrollierbar bedingt durch Änderung der Klebschicht über die Nutzungsdauer (Werkstoffalterung, Verschleiß, etc.). Weiters ist die Belastungs- und Geschwindigkeitsabhängigkeit der Adhäsion zu gering um die Belastung selbst als Steuerungsquelle bezüglich Aufnehmen und Abheben des Halbzeuges zu verwenden. Dies zieht aufwändige mechanische Komponenten des Greifers nach sich, womit nach der Aufnahme des Halbzeuges eine Ablage ermöglicht werden kann. Da mit diesen Systemen nicht die Adhäsionskraft des Andrückmaterials an das Halbzeug kontrolliert werden kann, führt das Abheben oft zum Ausziehen von Fasern aus dem Halbzeug. Weiters wird die Positionierungsgenauigkeit eingeschränkt. Letztlich kommt es auch oftmals zum Verzug der Faserorientierung durch erschwertes Abheben des Greifers speziell durch die Klebeschicht, die an das Stützmaterial angekoppelt ist.In the case of adhesive grippers, a disadvantage is the transfer of material from the adhesive tape or adhesion promoter to the semifinished product to be gripped. In addition, the adhesion forces are low and difficult to control due to change in the adhesive layer over the service life (material aging, wear, etc.). Furthermore, the load and speed dependence of the adhesion is too low to use the load itself as a control source with respect to picking up and taking off the semifinished product. This entails complicated mechanical components of the gripper after, which can be made possible after recording of the semi-finished product storage. Since these systems can not control the adhesive force of the pressure-exerting material on the semifinished product, the lifting-off often leads to the extraction of fibers from the semifinished product. Furthermore, the positioning accuracy is restricted. Finally, it often comes to delay the fiber orientation by difficult lifting of the gripper, especially by the adhesive layer, which is coupled to the support material.

[0007] Durch die steigende Nachfrage nach endlosfaserverstärkten Komposite-Bauteilen müssen vermehrt teil- und vollautomatisierte Herstellungs- und Verarbeitungsverfahren entwickelt werden, um ökonomisch fertigen zu können.Due to the increasing demand for continuous fiber reinforced composite components increasingly semi-automatic and fully automated manufacturing and processing methods must be developed in order to produce economically.

[0008] Dabei ist die Positionierung der Faserhalbzeuge ein wesentlicher Schritt. Die Erfindung wurde durch die Hantierungsprobleme (handling) von Faserhalbzeugen inspiriert. Üblicherweise liegen diese Faserhalbzeuge als Zuschnitte (flat pattern) in einem Magazin oder direkt am Schneidtisch auf und müssen zum Aufbringen (Drapieren) auf oder in eine Form gebracht werden. Das Aufgreifen der Faserhalbzeuge aus dem Magazin oder Schneidtisch erschwert sich durch ihre Merkmale, wie ebene, sehr dünne Halbzeuge und die Empfindlichkeit gegenüber dem Verrutschen der Faserorientierung bei geringen aufgebrachten Kräften. Die Beibehaltung der Faserorientierung während des Herstellprozesses ist ein Hauptauswahlkriterium für einen Greifer (siehe dazu Nachteile des Standes der Technik).The positioning of the semi-finished fiber products is an essential step. The invention was inspired by the handling problems (handling) of semifinished fiber products. Usually these semi-finished fiber products are as blanks (flat pattern) in a magazine or directly on the cutting table and must be brought to apply (draping) or in a mold. The picking up of semi-finished fiber products from the magazine or cutting table is complicated by their features, such as flat, very thin semi-finished products and the sensitivity to slipping of the fiber orientation with low applied forces. Maintaining fiber orientation during the manufacturing process is a major selection criterion for a gripper (see disadvantages of the prior art).

[0009] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Haltevorrichtung zu schaffen. Insbesondere sollen die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme vermieden werden. Zudem sollen während des Herstellungsprozesses keine Defekte (Faserverzüge, Löcher) durch das Greifen in das Halbzeug eingebracht werden.The object of the present invention is to provide a comparison with the prior art improved holding device. In particular, the problems known from the prior art should be avoided. In addition, during the manufacturing process, no defects (fiber distortions, holes) are introduced by gripping into the semifinished product.

[0010] Diese Aufgabe wird durch eine Haltevorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Demnach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Greifstempel aus einem einphasigen Kuststoffkörper mit einer elastomeren Kontaktfläche besteht, wobei der Greifstempel und dessen Kontaktfläche aus einem mit einem Vernetzer vernetzten Siloxan besteht. Statt einem Andruckkörper und Klebeband wie bei bisher bekannten Adhäsionsgreifern wird ein einphasiger Kunststoffkörper (Greifstempel) für das zu greifende Objekt verwendet, wodurch zusätzliche mechanische Komponenten zur Ermöglichung der Ablösung - wie beispielsweise gemäß der DE 10 2012 001 095 A1 und der DE 20 2009 016 463 U1 notwendig - nicht mehr zwingend erforderlich sind. Durch die Festigkeit/Steifigkeit der Kontaktfläche des Greifstempels ist es somit möglich, dass der Greifstempel ohne zusätzliche Paarung mit einem anderen Werkstoff in der Lage ist, die Ablöse- und Aufnahmekräfte aufzunehmen.This object is achieved by a holding device with the features of claim 1. Accordingly, the invention provides that the gripper punch consists of a single-phase Kuststoffkörper with an elastomeric contact surface, wherein the gripping punch and its contact surface consists of a cross-linked with a crosslinker siloxane. Instead of a pressure body and adhesive tape as in previously known adhesion grippers, a single-phase plastic body (gripping punch) is used for the object to be gripped, whereby additional mechanical components to enable the detachment - such as according to DE 10 2012 001 095 A1 and DE 20 2009 016 463 U1 necessary - no longer mandatory. Due to the strength / rigidity of the contact surface of the gripper punch, it is thus possible that the gripper punch without additional pairing with another material is able to absorb the detachment and absorption forces.

[0011] Anders ausgedrückt zeichnet sich der Greifstempel durch geschwindigkeitsabhängige Grundmaterialeigenschaften und Oberflächenadhäsion mit einem thermorheologisch einfachen Werkstoffverhalten im Einsatztemperaturbereich aus. Durch die Geschwindigkeitsabhängigkeit der Belastung können nach dem Andrücken der Objekte diese mit hoher Geschwindigkeit aufgegriffen werden, wogegen zum Ablegen der Greifstempel mit langsamen Geschwindigkeiten vom zu greifenden Gewebe abgelöst wird. Entscheidend ist, dass beim Aufgreifen die Adhäsion in der Grenzschicht (Kontaktfläche) zwischen Greifstempel und Gewebe (zu greifendes Teil) höher ist, als zwischen Gewebe und Untergrund. Beim Ablegen muss gegensätzliches Verhalten der Grenzschichten gelten. Das Grenzschichtverhalten wird durch die Rate der mechanischen Beanspruchung des Gesamtsystems bestimmt und kann daher innerhalb eines Intervalls beliebig variiert werden.In other words, the gripping punch is characterized by speed-dependent base material properties and surface adhesion with a thermorheologically simple material behavior in the operating temperature range. Due to the speed dependency of the load, after the objects have been pressed on, they can be picked up at high speed, whereas, for depositing, the gripper punch is detached from the tissue to be gripped at slow speeds. The decisive factor is that when picking up the adhesion in the boundary layer (contact surface) between the punch and the tissue (part to be gripped) is higher than between the tissue and the substrate. When depositing, contrary behavior of the boundary layers must apply. The boundary layer behavior is determined by the rate of mechanical stress of the entire system and can therefore be varied as desired within an interval.

[0012] Parameter für die ordnungsmäßige Anwendung des ratenabhängigen Adhäsionsgreifers sind die Auflagefläche, die Dicke des Greifstempels, die Oberflächenstrukturierung und die Einstellung der inhärenten Oberflächenklebrigkeit. Die inhärente Oberflächenklebrigkeit sollte so eingestellt werden, dass Kontamination des Faserhalbzeugs durch Materialübertragung vom Stempel ausgeschlossen werden kann. Je nach Anwendungsgebiet, benötigten Kräften, Faserwerkstoff, Umgebungsbedingung (Staub, Reinraum, etc.) können alle Silikonelastomere (vernetzte Siloxane) eingesetzt werden, die eine ratenabhängige Oberflächenadhäsion oder Beschichtung zeigen. Im Speziellen kann dies Polydimethylsiloxan (PDMS) sein. Die Formulierung sollte so gewählt werden, dass eine ausreichend stabile Oberflächenklebrigkeit über die Produktionsdauer gewährleistet wird. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dabei vorgesehen, dass der Volumensanteil des siloxanbasierenden Vernetzers (Crosslinker) zwischen 1 % und 10 % liegt.Parameters for the proper use of the rate-dependent adhesion gripper are the support surface, the thickness of the gripper punch, the surface structuring and the adjustment of the inherent surface tackiness. The inherent surface tackiness should be adjusted so that contamination of the semifinished fiber can be excluded by material transfer from the stamp. Depending on the field of application, forces required, fiber material, ambient conditions (dust, clean room, etc.), it is possible to use all silicone elastomers (crosslinked siloxanes) which show a rate-dependent surface adhesion or coating. In particular, this may be polydimethylsiloxane (PDMS). The formulation should be chosen so as to ensure a sufficiently stable surface tack over the duration of the production. According to a preferred embodiment, it is provided that the volume fraction of the siloxane-based crosslinker (crosslinker) is between 1% and 10%.

[0013] Der wesentliche und entscheidende Vorteil für den Einsatz der Erfindung in der Produktion ist die geringe aufgebrachte mechanische Beanspruchung beim Greifen der Faserhalbzeuge, insbesondere beim Ablösen des Greifers vom Halbzeug. Somit wird die Beibehaltung der Faserorientierung gewährleistet. Der Adhäsionsgreifer ist prädestiniert für das Greifen von ebenen und empfindlichen Halbzeugen. Zudem sind die Kunststoff-Stempel günstiger als Nadelgreifer oder Vakuumsaugnäpfe. Für den Einsatz von vernetzten Siloxanen ergibt sich ein weiterer Vorteil der Unabhängigkeit von Produzenten entsprechender Adhäsionsstempel. Diese können als Zweikomponentenwerkstoff (Basispolymer und Vernetzer) in eine Gießform gegossen und somit die Greifstempel hergestellt werden. Falls höhere Kräfte gefordert werden (z. B. heben von schweren Objekten), kann mit einfachen Konstruktionen die Anzahl der Greifstempel pro Manipulationsarm erhöht und folglich die Flächenkraft pro Greifstempel reduziert werden.The essential and decisive advantage for the use of the invention in production is the low mechanical stress applied when gripping the semi-finished fiber products, especially when detaching the gripper from the semifinished product. Thus, the maintenance of fiber orientation is ensured. The adhesive gripper is predestined for gripping even and delicate semi-finished products. In addition, the plastic punches are cheaper than needle grippers or vacuum suction cups. For the use of crosslinked siloxanes there is a further advantage of independence from producers of corresponding adhesion stamps. These can be cast as a two-component material (base polymer and crosslinker) in a mold and thus the gripping punches are produced. If higher forces are required (eg lifting of heavy objects), simple designs can increase the number of grippers per manipulation arm and thus reduce the area force per gripper punch.

[0014] Um die Eigenschaften der Kontaktfläche des Greifstempels noch näher zu definieren, ist gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass zur Prüfung des mechanische Verlustfaktors gemäß DIN 53513 in der Fassung vom März 1990 des Materials des Greifstempels bei einer Konditionierungstemperatur von 23° C +/- 2° C für einen Konditionierungszeitraum von 10 Minuten in einem mechanisch unbeanspruchten Zustand in einem Prüfverfahren mit den Prüfparametern Prüfkörper gemäß Punkt 5.3 der DIN 53513 in der Fassung vom März 1990, Mitteldehnung = 20 % gemäß DIN 53513 in der Fassung vom März 1990 und Dehnungsamplitude = 2 % gemäß DIN 53513 in der Fassung vom März 1990 wenigstens eine erste Prüfung mit diesen Prüfparametern bei einer Frequenz von 0,1 Hz durchgeführt wird und sich dabei ein erster mechanischer Verlustfaktor ergibt, wenigstens eine zweite Prüfung mit den obigen Prüfparametern bei einer Frequenz von 100 Hz durchgeführt wird und sich dabei ein zweiter mechanischer Verlustfaktor ergibt, wobei der zweite mechanische Verlustfaktor wenigstens doppelt so groß ist wie der erste mechanische Verlustfaktor. Dadurch ist die ratenabhängige Kontaktflächenbeschaffenheit des vernetztes Siloxan aufweisenden Greifstempels eindeutig überprüfbar definiert.In order to define the properties of the contact surface of the gripping punch even closer, it is provided according to a particularly preferred embodiment of the present invention that for testing the mechanical loss factor according to DIN 53513 in the version of March 1990 of the material of the Greifstempels at a conditioning temperature of 23 ° C +/- 2 ° C for a conditioning period of 10 minutes in a mechanically unstressed condition in a test method with test parameters according to point 5.3 of DIN 53513 in the version of March 1990, average strain = 20% according to DIN 53513 in the version of March 1990 and strain amplitude = 2% according to DIN 53513 in the version of March 1990 at least a first test with these test parameters at a frequency of 0.1 Hz is performed and this results in a first mechanical loss factor, at least a second test with the above test parameters at a frequency of 100 Hz and results in a second mechanical loss factor, wherein the second mechanical loss factor is at least twice as large as the first mechanical loss factor. As a result, the rate-dependent contact surface quality of the cross-linked siloxane-containing gripper punch is defined clearly verifiable.

[0015] Im Folgenden sind Herstellungsbeispiele von Greifstempeln einer Haltevorrichtung mit konkreten Messergebnissen angeführt.In the following, production examples of gripper punches of a holding device with concrete measurement results are given.

[0016] Beispiel 1: [0017] Zwei Siloxankomponenten werden bei Raumtemperatur (23° C) gegossen und in einer Form, die der Endkontur entspricht, bei der Gießtemperatur in 24 Stunden ausgehärtet. Der Anteil des Vernetzers (Vernetzerkomponente) beträgt zwei Volumenprozente. Als zu haltendes Objekt wird ein Glasfaserhalbzeug mit einem Flächengewicht von 276 g/m2 verwendet. Beträgt die Haltekraft (Andrückkraft des Stempelmaterials am Halbzeug) 10 N, dann ist die Grenzgeschwindigkeit bei der das Halbzeug von der Haltevorrichtung aufgenommen werden kann 10 mm/s.Example 1: Two siloxane components are poured at room temperature (23 ° C) and cured in a mold corresponding to the final contour at the casting temperature in 24 hours. The proportion of crosslinker (crosslinker component) is two percent by volume. The object to be held is a fiberglass semi-finished product with a basis weight of 276 g / m2. If the holding force (pressing force of the stamp material on the semifinished product) is 10 N, then the limit speed at which the semifinished product can be picked up by the holding device is 10 mm / s.

[0018] Beispiel 2: [0019] Zwei Siloxankomponenten werden bei Raumtemperatur (23° C) gegossen und in einer Form, die der Endkontur entspricht, bei der Gießtemperatur in 24 Stunden ausgehärtet. Der Anteil des Vernetzers beträgt zwei Volumenprozente. Als zu haltendes Objekt wird ein Karbonfaserhalbzeug mit einem Flächengewicht von 200 g/m2 verwendet. Beträgt die Haltekraft (Andrückkraft des Stempelmaterials am Halbzeug) 10 N, dann ist die Grenzgeschwindigkeit bei der das Halbzeug von der Haltevorrichtung aufgenommen werden kann 6 mm/s.Example 2: Two siloxane components are poured at room temperature (23 ° C) and cured in a mold corresponding to the final contour at the casting temperature in 24 hours. The proportion of the crosslinker is two percent by volume. The object to be held is a semi-finished carbon fiber product with a basis weight of 200 g / m2. If the holding force (pressing force of the stamp material on the semifinished product) is 10 N, then the limit speed at which the semifinished product can be taken up by the holding device is 6 mm / s.

[0020] Beispiel 3: [0021] Zwei Siloxankomponenten werden bei Raumtemperatur (23° C) gegossen und in einer Form, die der Endkontur entspricht, bei der Gießtemperatur in 24 Stunden ausgehärtet. Der Anteil des Vernetzers beträgt fünf Volumenprozente. Als zu haltendes Objekt wird ein Glasfaserhalbzeug mit einem Flächengewicht von 276 g/m2 verwendet. Beträgt die Haltekraft (Andrückkraft des Stempelmaterials am Halbzeug) 10 N dann ist die Grenzgeschwindigkeit bei der das Halbzeug von der Haltevorrichtung aufgenommen werden kann 20 mm/s.Example 3: Two siloxane components are poured at room temperature (23 ° C) and cured in a mold corresponding to the final contour at the casting temperature in 24 hours. The proportion of the crosslinker is five percent by volume. The object to be held is a fiberglass semi-finished product with a basis weight of 276 g / m2. If the holding force (pressing force of the stamp material on the semifinished product) is 10 N then the limit speed at which the semifinished product can be picked up by the holding device is 20 mm / s.

[0022] Beispiel 4: [0023] Zwei Siloxankomponenten werden bei Raumtemperatur (23° C) gegossen und in einer Form, die der Endkontur entspricht, bei der Gießtemperatur in 24 Stunden ausgehärtet. Der Anteil des Vernetzers beträgt fünf Volumenprozente. Als zu haltendes Objekt wird ein Karbonfaserhalbzeug mit einem Flächengewicht von 200 g/m2 verwendet. Beträgt die Haltekraft (Andrückkraft des Stempelmaterials am Halbzeug) 10 N, dann ist die Grenzgeschwindigkeit bei der das Halbzeug von der Haltevorrichtung aufgenommen werden kann 14 mm/s.Example 4: Two siloxane components are poured at room temperature (23 ° C) and cured in a mold corresponding to the final contour at the casting temperature in 24 hours. The proportion of the crosslinker is five percent by volume. The object to be held is a semi-finished carbon fiber product with a basis weight of 200 g / m2. If the holding force (pressing force of the stamp material on the semifinished product) is 10 N, then the limit speed at which the semifinished product can be picked up by the holding device is 14 mm / s.

[0024] Für Faserhalbzeuge wird eine Materialformulierung mit geringerer Volumenkonzentration des Vernetzers angewendet als für Organobleche oder Tapes. Dies ist bedingt durch die Oberflächenbeschaffenheit der Halbzeuge einerseits und andererseits durch die erhöhte (Saug- )Haftung der Adhäsionsgreifer bei geschlossenen Oberflächen im Vergleich zu Faserhalbzeugen.For semi-finished fiber products, a material formulation with a lower volume concentration of the crosslinker is used than for organic sheets or tapes. This is due to the surface quality of the semi-finished products on the one hand and on the other hand by the increased (suction) adhesion of the adhesive gripper with closed surfaces in comparison to semifinished fiber products.

[0025] Schutz wird auch begehrt für einen Handlingroboter mit einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung sowie für eine Formgebungsmaschine mit einem solchen Handlingroboter. Konkret kann die Formgebungsmaschine eine Presse, Schließpresse oder Spritzgießmaschine sein.Protection is also sought for a handling robot with a holding device according to the invention and for a molding machine with such a handling robot. Concretely, the forming machine may be a press, closing press or injection molding machine.

[0026] Weiters wird Schutz für die Verwendung einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung zum Halten von Teilen während der Herstellung von Verbundbauteilen begehrt. Konkret können solche Verbundbauteile Halbzeuge, im Speziellen Faserhalbzeuge oder Faserverbundhalbzeuge, sein. Bevorzugt wird eine Haltevorrichtung in einem Formgebungsverfahren, vorzugsweise in einem Kunststoffformgebungsverfahren wie beispielsweise einem Kunststoffspritzgießverfahren oder RTM-Verfahren (resin transfer molding), verwendet.Furthermore, protection is sought for the use of a holding device according to the invention for holding parts during the manufacture of composite components. Specifically, such composite components can be semi-finished products, in particular semi-finished fiber products or semi-finished fiber composite products. Preferably, a holding device is used in a molding process, preferably in a plastic molding process such as a plastic injection molding or RTM (resin transfer molding) process.

[0027] Darüber hinaus wird Schutz für ein Verfahren zum Halten von Teilen während der Herstellung von Verbundbauteilen unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung begehrt. Dabei ist vorgesehen, dass ausgehend von einer Position, in der die Kontaktfläche mit dem zu haltenden Teil kontaktiert ist und das zu haltende Teil auf einer Ablagefläche aufliegt, die Halterung von der Ablagefläche mit einer Entfernungsgeschwindigkeit wegbewegt wird, wobei, wenn die Halterung mit einer ersten, niedrigen Entfernungsgeschwindigkeit von der Ablagefläche wegebewegt wird, die Kontaktfläche vom zu haltenden Teil gelöst wird und, wenn die Halterung mit einer über ersten Entfernungsgeschwindigkeit liegenden zweiten, höheren Entfernungsgeschwindigkeit wegbewegt wird, das gehaltene Teil über die Kontaktfläche mit der Halterung mitbewegt wird.In addition, protection is sought for a method for holding parts during the manufacture of composite components using a holding device according to the invention. It is envisaged that starting from a position in which the contact surface is contacted with the part to be held and the part to be held rests on a support surface, the holder is moved away from the support surface at a removal rate, wherein when the holder with a first , Low removal speed is moved away from the storage surface, the contact surface is released from the part to be held and, when the holder is moved away with a second, higher removal speed lying above the first removal speed, the held part is moved over the contact surface with the holder.

[0028] Weiteren Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Darin zeigen: [0029] Fig. 1 schematisch eine Spritzgießmaschine mit Handlingroboter, [0030] Fig. 2 bis 6 diverse Darstellungen einer Haltevorrichtung, [0031] Fig. 7 schematisch einen Halte- und Transportablauf und [0032] Fig. 8 den Halte- und Transportablauf mit einem Diagramm eines Kraftverlaufs.Further details and advantages of the present invention will be explained with reference to the figure description with reference to the embodiments illustrated in the drawings. 1 schematically shows an injection molding machine with handling robot, [0030] FIGS. 2 to 6 show various illustrations of a holding device, [0031] FIG. 7 shows schematically a holding and transport process, and [0032] FIG. and transport process with a diagram of a force curve.

[0033] In Fig. 1 ist schematisch eine Spritzgießmaschine 5 mit einer vertikalen Schließeinheit 7 und einer Einspritzvorrichtung 6 dargestellt. An den Formaufspannplatten 13 und 14 der Schließeinheit 7 sind jeweils Formhälften befestigt, die zusammen das Werkzeug 8 bilden. Zudem ist ein Handlingroboter 11 dargestellt, von dem ein Greifarm 15 in den Bereich zwischen den Formhälften bewegbar ist. An diesem Greifarm 15 ist eine Haltevorrichtung 1 angebracht, vorzugsweise bewegbar gelagert. Diese Haltevorrichtung 1 ist über eine hier nicht dargestellte Koppelvorrichtung 12 am Greifarm 15 gehalten und weist eine Halterung 2 und einen Greifstempel 3 auf. Auf der unteren Formhälfte des Werkzeugs 8 liegt ein Teil 9 auf, das von der Kontaktfläche 4 des Greifstempels 3 kontaktiert wird. Das Teil 9 kann entweder ein gerade eingelegtes Vorprodukt (zum Beispiel eine Gewebe) oder auch ein gerade produziertes, bereits funktionalisiertes, beispielsweise umspritztes, Verbundbauteil sein.In Fig. 1, an injection molding machine 5 with a vertical closing unit 7 and an injection device 6 is shown schematically. On the platens 13 and 14 of the clamping unit 7 each mold halves are fixed, which together form the tool 8. In addition, a handling robot 11 is shown, from which a gripping arm 15 is movable into the area between the mold halves. At this gripper arm 15, a holding device 1 is mounted, preferably movably mounted. This holding device 1 is held on a coupling device 12, not shown here on the gripper arm 15 and has a holder 2 and a gripping punch 3. On the lower mold half of the tool 8 is a part 9, which is contacted by the contact surface 4 of the gripper punch 3. The part 9 can be either a pre-product (for example a fabric) that has just been inserted or else a just-produced, already functionalized, for example overmolded, composite component.

[0034] In Fig. 2 ist in einer perspektivischen Darstellung die Haltevorrichtung 1 mit Halterung 2 und Greifstempel 3 ersichtlich. Dazu passend ist in Fig. 3 eine Seitenansicht und in Fig. 4 die Seitenansicht mit strichliert eingezeichneten inneren Komponenten der Haltevorrichtung 1 dargestellt, wobei diese nicht im Detail beschrieben werden. Fig. 5 zeigt eine Draufsicht und Fig. 6 den Schnitt A-A gemäß Fig. 5. In diesen Zeichnungen ist jeweils die Koppelvorrichtung 12 ersichtlich, über die die Haltevorrichtung 1 lösbar mit dem Greifarm 15 verbunden ist. Die Koppelvorrichtung 12 kann beispielsweise eine formschlüssige Verbindung zum Greifarm 15 her-stellen.In Fig. 2, the holding device 1 with holder 2 and 3 Greifstempel is visible in a perspective view. 3 is a side view and FIG. 4 shows the side view with dashed inner components of the holding device 1, these being not described in detail. FIG. 5 shows a top view and FIG. 6 shows the section A-A according to FIG. 5. In these drawings, the coupling device 12 can be seen, via which the holding device 1 is detachably connected to the gripping arm 15. The coupling device 12, for example, a positive connection to the gripping arm 15 ago-make.

[0035] In Fig. 7 ist schematisch der Ablauf der Bewegung der Haltevorrichtung 1 beim Greifen, Transportieren und Ablegen des Teils 9 gezeigt. Gemäß Schritt I liegt das Teil 9 (z. B. ein Fasergewebe) auf einer Ablagefläche 10 auf. Diese Ablagefläche 10 kann beispielsweise in einemIn Fig. 7 the flow of the movement of the holding device 1 when gripping, transporting and depositing the part 9 is shown schematically. According to step I, the part 9 (eg a fiber fabric) rests on a support surface 10. This shelf 10 may for example in a

Magazin, auf einem Schneidtisch, einem Förderband oder direkt auf einer Formhälfte ausgebildet sein. Die Haltevorrichtung 1 befindet sich oberhalb des Teils 9. Gemäß Schritt II wird die Kontaktfläche 4 des Greifstempels 3 auf das Teil 9 gedrückt. Durch das Drücken wird in der Grenzfläche zwischen dem Greifstempel 3 und dem Teil 9 eine Adhäsionskraft aufgebaut. Wenn dann gemäß Schritt III die Haltevorrichtung 1 mit einer relativ hohen, zweiten Entfernungsgeschwindigkeit V2 von der Ablagefläche 10 wegbewegt wird, wird aufgrund der Adhäsionskraft auch das Teil 9 mitbewegt. Anschließend kann gemäß Schritt IV das Teil 9 an eine beliebige Stelle transportiert werden. An dieser Stelle angelangt, wird das Teil 9 über die Halterung 2 und den Greifstempel 3 wieder auf eine Ablagefläche 10 gelegt (siehe Schritt V). Für das Lösen des Teils 9 vom Greifstempel 3 gibt es zwar die Möglichkeit, dass Teil 9 mechanisch festzuhalten, bevorzugt werden aber die beiden folgenden Varianten: Gemäß einer ersten Löseart liegt das Teil 9 (Halbzeug) auf der Auflagefläche 10 auf, wobei zwischen Auflagefläche 10 und Teil 9 eine bestimmte Adhäsionskraft wirkt. Durch langsames Abheben der Haltevorrichtung 1 mit einer ersten, niedrigen Entfernungsgeschwindigkeit V1 erfolgt das Lösen, da die Adhäsionskraft zwischen der Kontaktfläche 4 und Teil 9 geringer ist als zwischen Teil 9 und Ablagefläche 10 (siehe Schritt VI). Gemäß einer zweiten Löseart kann zunächst ähnlich wie in Schritt II ein Andrücken des Teils 9 erfolgen, wonach durch langsame Bewegung der Haltevorrichtung 1 in die Gegenrichtung der Greifstempel 3 langsam (Entfernungsgeschwindigkeit V1) vom Teil 9 gelöst bzw. abgezogen wird.Magazine, be formed on a cutting table, a conveyor belt or directly on a mold half. The holding device 1 is located above the part 9. According to step II, the contact surface 4 of the gripping punch 3 is pressed onto the part 9. By pressing an adhesion force is built up in the interface between the gripping punch 3 and the part 9. If, according to step III, the holding device 1 is moved away from the depositing surface 10 at a relatively high, second removal speed V2, the part 9 is also moved due to the adhesive force. Subsequently, according to step IV, the part 9 can be transported to any desired location. Arrived at this point, the part 9 is placed over the holder 2 and the gripping punch 3 again on a support surface 10 (see step V). Although it is possible for the part 9 to be mechanically retained, the following two variants are preferred: According to a first release mode, the part 9 (semi-finished product) rests on the support surface 10, wherein between support surface 10 and part 9 acts a certain adhesion force. By slowly lifting the holding device 1 with a first, low removal speed V1, the release takes place, since the adhesion force between the contact surface 4 and part 9 is less than between part 9 and storage surface 10 (see step VI). According to a second release mode, first of all, as in step II, pressing of the part 9 takes place, after which slowly the slowing movement of the holding device 1 in the opposite direction releases the gripping punch 3 from the part 9 (removal speed V1).

[0036] Fig. 8 zeigt den Verfahrensablauf in Kombination mit einem möglichen Druckprofilverlauf (Ordinatenachse: Kraft) über die Manipulationszeit (Abszisse: Zeit) in einem schematischen Kraft-Zeit-Diagramm mit Abheben ohne Andrücken. Die Abziehkräfte werden als die Summe der Adhäsionskräfte in der Einspannung gemessen. Ein handelsüblicher Kraftmesssensor mit einer dem Stand der Technik entsprechenden Kalibrierung wird für die Kraftmessung eingesetzt und bei Raumtemperatur mit wenigstens einer Genauigkeit von 0,5 N gemessen. Die Abziehkräfte pro 1 mm2 des Teils 9 liegen für Kohle- und Glasfaserhalbzeuge zwischen 0,01 und 0,2 N/mm2. Die Abziehkräfte liegen für Organobleche und Tapes zwischen 0,01 und 0,3 N/mm2. Zunächst wird gemäß Schritt II der Greifstempel 3 auf das Teil 9 (Faserhalbzeug, Tape, Orga-noblech) mit einer Geschwindigkeit von 0,1 bis 100 mm/s bewegt, bis die Haltekraft erreicht ist. Dann folgt gemäß Schritt III das Abheben des Greifstempels 3 mitsamt dem Teil 9 bei einer Entfernungsgeschwindigkeit V2 zwischen 1 mm/s und 200 mm/s. Die Bewegungsrichtung ist dabei normal zur Bauteilebene. Danach wird das Teil 9 zur Umform- oder Drapierstation bzw. zum Werkzeug 8 bewegt (Schritt IV). Danach erfolgt das Ablegen des Teils 9 durch positionieren und anschließendem abziehen mit langsamer Entfernungsgeschwindigkeit V1 (0,05 bis 50 mm/s) gemäß Schritt VI. Bei festgehaltenen Teilen 9 kann auch mit erhöhter Entfernungsgeschwindigkeit V abgezogen werden. Das Abziehen kann auch mit erhöhter Geschwindigkeit erfolgen, wenn der Abziehmechanismus einem Schälmechanismus entspricht. Das Ablegen kann auch erfolgen, indem beim Ablegen wieder auf eine Haltekraft (Andrückkraft) gefahren wird und dann erst im Intervall (0,05 bis 50 mm/s) abgezogen wird.Fig. 8 shows the procedure in combination with a possible pressure profile curve (ordinate axis: force) over the manipulation time (abscissa: time) in a schematic force-time diagram with lifting without pressing. The peel forces are measured as the sum of the adhesion forces in the fixture. A commercial force measuring sensor with a prior art calibration is used for force measurement and measured at room temperature with at least 0.5N accuracy. The peel forces per 1 mm 2 of the part 9 are between 0.01 and 0.2 N / mm 2 for semi-finished carbon and glass fiberglass. The peel forces are between 0.01 and 0.3 N / mm2 for organic sheets and tapes. First, according to step II, the gripping punch 3 is moved to the part 9 (semifinished fiber product, tape, orga-noblech) at a speed of 0.1 to 100 mm / s until the holding force is reached. Then, according to step III, the lifting of the gripping punch 3, together with the part 9, follows at a removal speed V2 between 1 mm / s and 200 mm / s. The direction of movement is normal to the component level. Thereafter, the part 9 is moved to the forming or draping station or to the tool 8 (step IV). Thereafter, the deposition of the part 9 is carried out by positioning and then peeling off at a slow removal rate V1 (0.05 to 50 mm / s) according to step VI. When detained parts 9 can also be deducted with increased removal speed V. The peeling off can also take place at an increased speed if the peeling mechanism corresponds to a peeling mechanism. The depositing can also be done by moving again to a holding force (pressing force) and then only in the interval (0.05 to 50 mm / s) is deducted.

Claims

claims

1. Holding device (1), in particular adhesion gripper, with a holder (2) and a gripping punch (3) fastened in or on the holder (2), characterized in that the gripping punch (3) consists of a single-phase plastic body with an elastomeric contact surface (3). 4), wherein the gripping punch (3) and its contact surface (4) consists of a cross-linked with a crosslinking siloxane.

2. Holding device according to claim 1, characterized in that the volume fraction of the crosslinker is between 1% and 10%.

3. Holding device according to claim 1 or 2, characterized in that the elastomeric contact surface (4) is structured.

4. handling robot (11) with a handling device (1) according to one of claims 1 to 3.

5. molding machine, in particular injection molding machine (5), for producing composite components, with an injection device (6), a closing unit (7) together with tools (8) and a handling robot (11) according to claim 4 for transporting the part (9).

6. Use of a holding device (1) according to at least one of claims 1 to 3 for holding parts (9) during the production of composite components, in particular semi-finished products, preferably fiber or Faserverbundhalbzeugen.

7. Use of a holding device (1) according to claim 6 in a molding process, in particular plastic molding process, preferably plastic injection molding or RTM process.

8. A method for holding components (9) during the production of composite components using a holding device (1) according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that starting from a position (II) in which the contact surface (4) is contacted with the part to be held (9) and the part to be held (9) rests on a support surface (10), the holder (2) from the support surface (10) with a removal speed (V) is moved away, wherein - the support (2) is moved away from the support surface (10) at a first, low removal speed (V1), the contact surface (4) is released from the part (9) to be held (VI), and, if the support (2) cooperates with a second, higher removal speed (V2) lying above the first removal speed (V1) is moved away, the held part (9) being moved along the contact surface (4) with the holder (2) (III). For this 3 sheets of drawings