DE102015116302A1

DE102015116302A1 - Downholder, effector and method for producing a layer structure of sheet-like thermoplastic fiber matrix semi-finished layers

Info

Publication number: DE102015116302A1
Application number: DE102015116302.0A
Authority: DE
Inventors: Manfred Schönheits; Alfons Schuster; Philipp Gänswürger; Frederic Fischer; Matthias Beyrle
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2015-09-25
Publication date: 2017-03-30

Abstract

Niederhalter (100) für flächige thermoplastische Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen, wobei der Niederhalter (100) ein vorgegebenes Mindest-Eigengewicht, wenigstens einen Halteabschnitt (108) für eine Faser-Matrix-Halbzeug-Lage, wenigstens eine Ausnehmung (122) für einen abschnittsweisen Zugang zu einer niedergehaltenen Faser-Matrix-Halbzeug-Lage und wenigstens einen Verbindungsabschnitt (128) zum lösbaren Verbinden des Niederhalters (100) mit einem Effektor (104), insbesondere für einen Industrieroboter, aufweist, Effektor (104), insbesondere für einen Industrieroboter, zum Aufnehmen, Handhaben und/oder Ablegen von flächigen thermoplastischen Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen, wobei der Effektor (104) wenigstens einen mit dem wenigstens einen Verbindungsabschnitt (128) eines derartigen Niederhalters (100) korrespondierenden Verbindungsabschnitt (130) zum lösbaren Verbinden des Niederhalters (100) mit dem Effektor (104) aufweist, und Verfahren zum Herstellen eines Lagenaufbaus aus flächigen thermoplastischen Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen mithilfe eines derartigen Effektors (104) und eines derartigen Niederhalters.Hold-down (100) for sheet-like thermoplastic fiber matrix semi-finished layers, wherein the hold-down (100) has a predetermined minimum own weight, at least one holding section (108) for a fiber-matrix semi-finished layer, at least one recess (122) for a section-wise access to a held down fiber-matrix semifinished layer and at least one connecting section (128) for releasably connecting the hold-down (100) with an effector (104), in particular for an industrial robot, effector (104), in particular for a An industrial robot for picking up, handling and / or depositing sheet-like thermoplastic fiber-matrix semi-finished layers, wherein the effector (104) comprises at least one connecting section (130) corresponding to the at least one connecting section (128) of such a blank holder (100) Connecting the hold-down (100) with the effector (104), and method for producing a layer structure of planar n thermoplastic fiber matrix semi-finished layers using such an effector (104) and such a blank holder.

Description

Die Erfindung betrifft einen Niederhalter für flächige thermoplastische Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen. Außerdem betrifft die Erfindung einen Effektor, insbesondere für einen Industrieroboter, zum Aufnehmen, Handhaben und/oder Ablegen von flächigen thermoplastischen Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Lagenaufbaus aus flächigen thermoplastischen Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen mithilfe eines derartigen Effektors und eines derartigen Niederhalters.The invention relates to a hold-down for flat thermoplastic fiber matrix semi-finished layers. Moreover, the invention relates to an effector, in particular for an industrial robot, for receiving, handling and / or depositing sheet-like thermoplastic fiber matrix semi-finished layers. In addition, the invention relates to a method for producing a layer structure of sheet-like thermoplastic fiber matrix semi-finished layers using such an effector and such a blank holder.

Aus der am 27.03.2015 veröffentlichten Publikation M. Kühnel, A. Schuster, A. Buchheim, M. Kießig, T. Gerngross, M. Kupke (2015): Automatisiertes endkonturnahes Preforming Carbonfaser-Verstärkter Thermoplaste mittels robotischer Halbzeugablage, Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt-Lilienthal-Oberth e. V., Bonn, 2015 , ist ein Greifer für einen Industrieroboter bekannt. Der Greifer weist einen Saugerrahmen mit Vakuumsaugern, eine Vakuumerzeugung und eine Ventilinsel, einen Ultraschall-Generator, eine Linearachse mit einer Ultraschall-Hefteinheit auf einer vertikalen Vorschubeinheit, einen Steuerrechner der Linearachse, eine Kamera für eine Zuschnittserkennung und eine Sensorik auf. An dem Saugerrahmen ist eine Niederhalteeinheit angeordnet, die über einen Abwurf einer flächigen Gummimatte gewährleistet, dass abgelegte Zuschnitte während eines Heftprozesses flächig in eine Form gedrückt werden. Abwurf und Aufnahme der Gummimatte erfolgen über Elektropermanentmagneten, die aus Sicherheitsgründen stromlos greifen und über eine konische Aufnahmevorrichtung immer in die gleiche Position zentriert werden.From the am 27.03.2015 Published M. Kühnel, A. Schuster, A. Buchheim, M. Kiessig, T. Gerngross, M. Kupke (2015): Automated near-net shape preforming of carbon fiber reinforced thermoplastics using robotic semi-finished products, German Aerospace Society -Lilienthal-Oberth e. V., Bonn, 2015 , a gripper for an industrial robot is known. The gripper has a suction frame with vacuum cups, a vacuum generator and a valve terminal, an ultrasonic generator, a linear axis with an ultrasonic stapler on a vertical feed unit, a control computer of the linear axis, a camera for a blank detection and a sensor. On the suction frame a hold-down unit is arranged, which ensures a drop of a flat rubber mat that stored blanks are pressed flat during a stitching process in a mold. The rubber mat is ejected and picked up by means of electro-permanent magnets, which de-energize for safety reasons and are always centered in the same position via a conical receiving device.

Aus der DE 101 29 514 A1 ist ein Verfahren bekannt zum automatisierten Ablegen von Thermoplastbändchen auf eine Werkzeugplattform, wobei die Werkzeugplattform während des Legeprozesses im Bereich von 50°C unterhalb bis 40°C oberhalb der Kristallisationstemperatur des zu verarbeitenden Thermoplasten beheizt wird und das abgelegte Thermoplastbändchen an der Werkzeugoberfläche anhaftet und nach Beendigung des Legeprozesses die Werkzeugplattform mit dem darauf abgelegten Bauteil abkühlt und das abgelegte Bauteil sich von der Werkzeugplattform ablösen lässt.From the DE 101 29 514 A1 a method is known for the automated placing of thermoplastic tapes on a tool platform, wherein the tool platform is heated during the laying process in the range of 50 ° C below to 40 ° C above the crystallization temperature of the thermoplastic to be processed and the deposited thermoplastic tape adheres to the tool surface and after completion of the laying process cools the tool platform with the component deposited thereon and the deposited component can be detached from the tool platform.

Aus der DE 100 12 378 A1 ist Verfahren bekannt zum automatisierten Ablegen von faserverstärkten Thermoplastbändern mit dem Tapelegeverfahren, wobei das Anlegen einer elektrischen Spannung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes zwischen Werkzeugplattform und faserverstärktem Thermoplastbändchen das Anhaften von faserverstärkten Kunststoffbändern auf einer elektrisch isolierten Werkzeugoberfläche infolge des elektrostatischen Feldes und der elektrischen Polarisierung ermöglicht.From the DE 100 12 378 A1 A method is known for automated laying fiber reinforced thermoplastic tapes with the tape laying method, wherein the application of an electrical voltage for generating an electric field between tool platform and fiber reinforced thermoplastic tape allows the adhesion of fiber reinforced plastic tapes on an electrically insulated tool surface due to the electrostatic field and the electrical polarization.

Aus der DE 10 2013 109 857 A1 ist eine Vorrichtung bekannt zum Zuschneiden und Handhaben eines flächenhaften Zuschnitts aus Fasergewebe oder Fasergelege zur Herstellung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoff, mit einer Zuschnitteinrichtung und einer Handhabungseinrichtung, bei der die Zuschnitteinrichtung eine Stanzeinrichtung mit zumindest einem Stanzmesser, welches eine Kontur bildet, einem Stanztisch, auf welchem das Fasergewebe oder Fasergelege abgelegt ist, und einer Stanzpresse, welche unter Ausführung eines Stanzhubs das Stanzmesser gegen den Stanztisch und durch das Fasergewebe oder Fasergelege drückt, und bei der die Handhabungseinrichtung zumindest eine innerhalb der Kontur des zumindest einen Stanzmessers integrierte aktivierbare Halterung aufweist, welche so gestaltet ist, dass der aus dem Fasergewebe oder Fasergelege entsprechend der Kontur heraus getrennte Zuschnitt damit vom Stanztisch zumindest anhebbar ist. Um die Kontur herum sind heb- und senkbare Niederhalteeinrichtungen vorgesehen, sodass verbleibender Stanzabfall und/oder das sich dort befindende Fasergewebe oder Fasergelege außerhalb der Kontur des Stanzmessers auf dem Stanztisch haltbar ist. Die Niederhalteeinrichtungen sind an dem Stanztisch und/oder an dem Stanzmesser angeordnet und zumindest teilweise außerhalb der Kontur und/oder zumindest teilweise um die Kontur herum vorgesehen.From the DE 10 2013 109 857 A1 a device is known for cutting and handling a planar blank of fiber fabric or fiber fabric for the production of components made of fiber composite material, with a cutting device and a handling device, wherein the cutting device comprises a punching device with at least one punching knife, which forms a contour, a punching table, on which the fiber fabric or fiber layer is stored, and a punch press which presses the punching knife against the punching table and through the fiber fabric or fiber web while performing a punching stroke, and wherein the handling device has at least one integrated within the contour of the at least one punchable activatable holder, which so is designed so that the cut out of the fiber fabric or fiber fabric according to the contour out blank is thus at least raised by the punching table. Around the contour are raised and lowered hold-down devices provided so that remaining punching waste and / or located there fibrous or fiber fabric outside the contour of the punching knife on the punching table is preserved. The hold-down devices are arranged on the punching table and / or on the punching blade and provided at least partially outside the contour and / or at least partially around the contour.

Aus der DE 10 2013 214 480 A1 ist ein Verfahren bekannt zur Herstellung eines Werkstücks aus einer Platine oder einem Vorformling umfassend folgende Verfahrensschritte: Einlegen einer Platine oder eines Vorformlings mit Mitteln zum Befestigen der Platine oder des Vorformlings in einem Werkzeug in einen Hohlraum eines Form-Werkzeugs, Fixieren der Platine oder des Vorformlings an dem Werkzeug und Schließen des Werkzeugs. Die Platine wird vor dem Schließen des Werkzeugs durch einen Niederhalter auf eine Matrize des Werkzeugs gepresst.From the DE 10 2013 214 480 A1 a method is known for producing a workpiece from a blank or a preform, comprising the following method steps: inserting a blank or a preform with means for securing the blank or preform in a tool in a cavity of a molding tool, fixing the blank or the preform on the tool and closing the tool. The blank is pressed onto a die of the tool by a blank holder before closing the tool.

Aus der EP 2 246 160 A1 ist eine Vorrichtung bekannt zum Schneiden von Glas- oder Kohlefasertextilbahnen in vorzugsweise langgestreckte Zuschnitte, mit einer Materialauflage, mindestens einem ein Schneidmesser tragenden Messerkopf, der in einem konstantem Abstand von der Materialauflage in Richtung einer X-Achse und einer Y-Achse eines orthogonalen Koordinatensystems über eine auf der Materialauflage aufliegende Glas- oder Kohlefasertextilbahn bewegbar ist, sowie mindestens einem Niederhalter, der die Glas- oder Kohlefasertextilbahn in unmittelbarer Nachbarschaft des Schneidmessers gegen die Materialauflage anliegend festhält, bei der der Messerkopf in Richtung der Y-Achse in Bezug zum Niederhalter verfahrbar ist, wobei sich das Schneidmesser am Niederhalter entlang bewegt.From the EP 2 246 160 A1 a device is known for cutting glass or carbon fiber textile sheets in preferably elongated blanks, with a material support, at least one cutter blade carrying a cutting blade, the at a constant distance from the material support in the direction of an X-axis and a Y-axis of an orthogonal coordinate system a lying on the material support glass or carbon fiber fabric web is movable, and at least one hold-down, which holds the glass or carbon fiber textile web in the immediate vicinity of the cutting blade against the material support fitting, wherein the cutter head in the direction of the Y-axis is movable in relation to the hold-down, wherein the cutting blade moves along the hold-down.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Niederhalter baulich und/oder funktional zu verbessern. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Effektor baulich und/oder funktional zu verbessern.The object of the invention is to constructively and / or functionally improve an abovementioned holding-down device. In addition, the invention has the object, structurally and / or functionally to improve an effector mentioned above.

Die Aufgabe wird gelöst mit einem Niederhalter für flächige thermoplastische Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen, wobei der Niederhalter ein vorgegebenes Mindest-Eigengewicht, wenigstens einen Halteabschnitt für eine Faser-Matrix-Halbzeug-Lage, wenigstens eine Ausnehmung für einen abschnittsweisen Zugang zu einer niedergehaltenen Faser-Matrix-Halbzeug-Lage und wenigstens einen Verbindungsabschnitt zum lösbaren Verbinden des Niederhalters mit einem Effektor, insbesondere für einen Industrieroboter, aufweist.The object is achieved with a hold-down for flat thermoplastic fiber matrix semi-finished layers, the hold-down a predetermined minimum weight, at least one holding section for a fiber-matrix semi-finished layer, at least one recess for a partial access to a downheld Fiber matrix semi-finished layer and at least one connecting portion for releasably connecting the hold-down with an effector, in particular for an industrial robot having.

Außerdem wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst mit einem Niederhalter für flächige thermoplastische Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen, wobei der Niederhalter ein vorgegebenes Mindest-Eigengewicht, wenigstens einen Halteabschnitt für eine Faser-Matrix-Halbzeug-Lage, wenigstens eine Ausnehmung für einen abschnittsweisen Zugang zu einer niedergehaltenen Faser-Matrix-Halbzeug-Lage und wenigstens einen Verbindungsabschnitt zum lösbaren Verbinden des Niederhalters mit einem Effektor, insbesondere für einen Industrieroboter, aufweist und wobei der Niederhalter mehrschichtig und/oder plattenartig ausgeführt ist.In addition, the object underlying the invention is achieved with a hold-down for flat thermoplastic fiber matrix semi-finished layers, the hold-down a predetermined minimum weight, at least one holding portion for a fiber-matrix semifinished product, at least one recess for a section Access to a held-down fiber-matrix semi-finished layer and at least one connecting portion for releasably connecting the hold-down with an effector, in particular for an industrial robot, and wherein the hold-down is made multi-layered and / or plate-like.

Die Faser-Matrix-Halbzeug-Lage kann einen Faserverbundwerkstoff aufweisen. Die Faser-Matrix-Halbzeug-Lage kann warmumformbar sein. Die Faser-Matrix-Halbzeug-Lage kann in kaltem Zustand zumindest abschnittsweise uneben sein. Die Faser-Matrix-Halbzeug-Lage kann eine textile Struktur aufweisen, die in eine thermoplastische Kunststoffmatrix eingebettet ist. Die textile Struktur kann ein Gewebe, Gewirk, Gestrick, Geflecht, Nähgewirk oder Tape sein. Die textile Struktur kann organische Fasern, wie Aramidfasern, Kohlenstofffasern, Polyester-Fasern, Nylon-Fasern, Polyethylen-Fasern, Plexiglas-Fasern, und/oder anorganische Fasern, wie Basaltfasern, Borfasern, Glasfasern, Keramikfasern, Kieselsäurefasern, aufweisen. Die Fasern können Filamente aufweisen. Die Filamente können zu Rovings zusammengefasst sein. Die Matrix kann Polyetheretherketon (PEEK), Polyphenylensulfid (PPS), Polysulfon (PSU), Polyetherimid (PEI) und/oder Polytetrafluorethen (PTFE) aufweisen.The fiber-matrix semi-finished layer may comprise a fiber composite material. The fiber-matrix semi-finished layer can be hot-workable. The fiber-matrix semi-finished layer can be uneven at least in sections when cold. The fiber-matrix semi-finished layer may have a textile structure which is embedded in a thermoplastic polymer matrix. The textile structure may be a woven, knitted, knitted, braided, stitched or tape. The textile structure may include organic fibers such as aramid fibers, carbon fibers, polyester fibers, nylon fibers, polyethylene fibers, plexiglass fibers, and / or inorganic fibers such as basalt fibers, boron fibers, glass fibers, ceramic fibers, silica fibers. The fibers may have filaments. The filaments can be combined into rovings. The matrix may include polyetheretherketone (PEEK), polyphenylene sulfide (PPS), polysulfone (PSU), polyetherimide (PEI) and / or polytetrafluoroethene (PTFE).

Der Niederhalter kann ein derartiges Mindest-Eigengewicht aufweisen, dass eine unebene Faser-Matrix-Halbzeug-Lage eben gedrückt wird, wenn der Niederhalter auf der Faser-Matrix-Halbzeug-Lage abgelegt wird und/oder dass sich eine Faser-Matrix-Halbzeug-Lage nicht ungewollt verformt und/oder bewegt, wenn der Niederhalter auf der Faser-Matrix-Halbzeug-Lage abgelegt ist. Der wenigstens eine Halteabschnitt kann eben sein. Der wenigstens eine Halteabschnitt kann flächig sein. Die wenigstens eine Ausnehmung kann rund sein. Der Niederhalter kann mehrere Ausnehmungen aufweisen. Die Ausnehmungen können gleichmäßig verteilt angeordnet sein. Die Ausnehmungen können matrixartig verteilt angeordnet sein. Ein Zugang zu einer gehaltenen Faser-Matrix-Halbzeug-Lage kann zum Heften mehrerer Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen ermöglicht sein.The hold-down device may have such a minimum dead weight that an uneven fiber-matrix semi-finished layer is just pressed when the hold-down is deposited on the fiber-matrix semi-finished layer and / or that a fiber-matrix semi-finished Position not unintentionally deformed and / or moved when the hold-down is placed on the fiber-matrix semi-finished layer. The at least one holding section can be flat. The at least one holding section can be flat. The at least one recess may be round. The hold-down can have a plurality of recesses. The recesses can be arranged evenly distributed. The recesses may be distributed in a matrix-like manner. Access to a held fiber-matrix semi-finished layer may be possible for stitching a plurality of fiber-matrix semi-finished layers.

Der Niederhalter kann eine Halteplatte aufweisen. Die Halteplatte kann steif sein. Der wenigstens eine Halteabschnitt kann mit der Halteplatte gebildet sein. Die Halteplatte kann viereckig sein. Die Halteplatte kann Unterdruckkanäle aufweisen. Die Unterdruckkanäle können im Wesentlichen in einer Erstreckungsebene der Halteplatte verlaufen. Die Unterdruckkanäle können einander kreuzend angeordnet sein. Die Unterdruckkanäle können gitterartig angeordnet sein.The hold-down device can have a holding plate. The retaining plate can be stiff. The at least one holding portion may be formed with the holding plate. The retaining plate can be quadrangular. The retaining plate may have vacuum channels. The vacuum channels may extend substantially in an extension plane of the retaining plate. The vacuum channels can be arranged crossing each other. The vacuum channels can be arranged like a grid.

Die Halteplatte kann Ausnehmungen für einen abschnittsweisen Zugang zu einer niedergehaltenen Faser-Matrix-Halbzeug-Lage aufweisen. Die Ausnehmungen der Halteplatte können zur Bildung von Ausnehmungen des Niederhalters dienen. Die Unterdruckkanäle können zwischen den Ausnehmungen der Halteplatte verlaufen.The retaining plate may have recesses for a partial access to a held down fiber matrix semifinished layer. The recesses of the holding plate can serve to form recesses of the hold-down. The vacuum channels can run between the recesses of the retaining plate.

An der Halteplatte kann eine perforierte Deckschicht zum dichten Halten einer Faser-Matrix-Halbzeug-Lage angeordnet sein. Die Deckschicht kann ein elastisches Material aufweisen. Die Deckschicht kann ein dichtendes Material aufweisen. Die Deckschicht kann im Bereich der Unterdruckkanäle perforiert sein.On the retaining plate, a perforated cover layer for tightly holding a fiber-matrix semifinished layer can be arranged. The cover layer may comprise an elastic material. The cover layer may comprise a sealing material. The cover layer can be perforated in the region of the vacuum channels.

Der Niederhalter kann eine Verbindungsplatte aufweisen. Die Verbindungsplatte kann steif sein. Die Verbindungsplatte kann viereckig sein. Die Verbindungsplatte kann Ausnehmungen für einen abschnittsweisen Zugang zu einer niedergehaltenen Faser-Matrix-Halbzeug-Lage aufweisen. Die Ausnehmungen der Verbindungsplatte können zur Bildung von Ausnehmungen des Niederhalters dienen. Die Verbindungsplatte kann zumindest abschnittsweise ein ferromagnetisches Material aufweisen.The hold-down may have a connection plate. The connection plate can be stiff. The connection plate can be quadrangular. The connection plate may have recesses for a partial access to a held down fiber matrix semifinished layer. The recesses of the connecting plate can serve to form recesses of the hold-down. The connecting plate may at least partially comprise a ferromagnetic material.

Eine Kontur der Halteplatte und eine Kontur der Verbindungsplatte können einander zumindest annähernd entsprechen. Die Ausnehmungen der Halteplatte und die Ausnehmungen der Verbindungsplatte können einander zumindest annähernd entsprechen. Die Ausnehmungen der Halteplatte und die Ausnehmungen der Verbindungsplatte können zumindest annähernd deckungsgleich angeordnet sein. Die Halteplatte und die Verbindungsplatte können voneinander beabstandet und zueinander parallel angeordnet sein.A contour of the holding plate and a contour of the connecting plate may correspond to each other at least approximately. The recesses of the retaining plate and the recesses of the connecting plate may correspond to each other at least approximately. The recesses of the retaining plate and the recesses of the connecting plate can be arranged at least approximately congruent. The retaining plate and the connecting plate may be spaced from each other and arranged parallel to each other.

Zwischen der Halteplatte und der Verbindungsplatte kann wenigstens ein Abstandselement angeordnet sein. Der wenigstens eine Verbindungsabschnitt des Niederhalters kann in das wenigstens eine Abstandselement integriert sein. Das wenigstens eine Abstandselement kann außenseitig eine zylinderartige Form aufweisen. Das wenigstens eine Abstandselement kann einen Konusabschnitt zum zentrierten Verbinden des Niederhalters mit einem Effektor für einen Industrieroboter aufweisen. Der Konusabschnitt kann als Innenkonus ausgeführt sein, der sich in Richtung der Verbindungsplatte hin öffnet.At least one spacer element can be arranged between the holding plate and the connecting plate. The at least one connecting portion of the hold-down can be integrated into the at least one spacer element. The at least one spacer element can have a cylindrical shape on the outside. The at least one spacer element may comprise a cone section for centering the blank holder with an effector for an industrial robot. The cone section can be designed as an inner cone which opens in the direction of the connecting plate.

In den wenigstens einen Verbindungsabschnitt kann eine Unterdruckleitung integriert sein. Das wenigstens eine Abstandselement kann einen Durchgang aufweisen und zur Unterdruckleitung dienen.In the at least one connecting portion, a vacuum line may be integrated. The at least one spacer element can have a passage and serve for the vacuum line.

Außerdem wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst mit einem Effektor, insbesondere für einen Industrieroboter, zum Aufnehmen, Handhaben und/oder Ablegen von flächigen thermoplastischen Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen wobei der Effektor wenigstens einen mit dem wenigstens einen Verbindungsabschnitt eines Niederhalters nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche korrespondierenden Verbindungsabschnitt zum lösbaren Verbinden des Niederhalters mit dem Effektor aufweist.In addition, the object underlying the invention is achieved with an effector, in particular for an industrial robot, for receiving, handling and / or depositing sheet-like thermoplastic fiber matrix semi-finished layers wherein the effector at least one with the at least one connecting portion of a blank holder after at least one has the connecting portion corresponding to the preceding claims for releasably connecting the hold-down with the effector.

Der Effektor kann zur Anordnung an einem Manipulator, insbesondere an einem Industrieroboter, dienen. Der Effektor kann einen Anschlussflansch zur Verbindung mit dem Manipulator aufweisen. Der Effektor kann ein Werkzeug zum Verbinden mehrerer Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen miteinander aufweisen. Der Effektor kann eine Sonotrode aufweisen. Der Effektor kann einen Leistungsanschluss, wie Unterdruckanschluss und/oder Stromanschluss, aufweisen. Der Effektor kann einen Signalanschluss aufweisen. Der Effektor kann als Endeffektor dienen. Der Industrieroboter kann einen Manipulator aufweisen. Der Industrieroboter kann einen Anschlussflansch zur Verbindung mit dem Effektor aufweisen. Der Industrieroboter kann eine Steuereinrichtung aufweisen. Die Steuereinrichtung kann zum Kontrollieren des Effektors dienen.The effector can be used for arrangement on a manipulator, in particular on an industrial robot. The effector may have a connection flange for connection to the manipulator. The effector may include a tool for connecting a plurality of fiber-matrix semi-finished layers together. The effector may have a sonotrode. The effector may have a power port, such as vacuum port and / or power port. The effector may have a signal terminal. The effector can serve as an end effector. The industrial robot may have a manipulator. The industrial robot may have a connection flange for connection to the effector. The industrial robot may have a control device. The controller may serve to control the effector.

Der Effektor kann wenigstens einen mit einem Konusabschnitt wenigstens eines Abstandselements des Niederhalters korrespondierenden Gegenkonusabschnitt aufweisen. Der Gegenkonusabschnitt kann als Außenkonus ausgeführt sein, dessen Spitze in Richtung des Niederhalters weist. In den wenigstens einen Verbindungsabschnitt des Effektors kann eine Unterdruckleitung integriert sein. Das wenigstens eine Gegenkonusabschnitt kann einen Durchgang aufweisen und zur Unterdruckleitung dienen. Der Effektor kann eine mit einer Halteplatte des Niederhalters korrespondierende elektrisch schaltbare Magneteinrichtung aufweisen. Der Effektor kann eine schaltbare Unterdruckeinrichtung aufweisen. Die Unterdruckeinrichtung kann eine Vakuumpumpe aufweisen. Die Vakuumpumpe kann an den wenigstens einen Verbindungsabschnitt des Effektors angeschlossen sein.The effector may have at least one countercone section corresponding to a cone section of at least one spacer element of the hold-down device. The countercone portion may be designed as an outer cone, the tip points in the direction of the hold-down. In the at least one connecting portion of the effector, a vacuum line can be integrated. The at least one countercone portion may have a passage and serve for the vacuum line. The effector may have an electrically switchable magnetic device corresponding to a holding plate of the hold-down device. The effector may have a switchable vacuum device. The vacuum device may include a vacuum pump. The vacuum pump may be connected to the at least one connecting portion of the effector.

Außerdem wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe gelöst mit einem Verfahren zum Herstellen eines Lagenaufbaus aus flächigen thermoplastischen Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen mithilfe eines derartigen Effektors und eines derartigen Niederhalters, wobei das Verfahren wenigstens einen der folgenden Schritte aufweist: ebenes Halten einer zweiten Faser-Matrix-Halbzeug-Lage mithilfe einer aktivierten ersten Unterdruckeinrichtung an einer Haltefläche; Positionieren des Effektors mit dem Niederhalter und einer zweiten Unterdruckeinrichtung auf der zweiten Faser-Matrix-Halbzeug-Lage; Deaktivieren der ersten Unterdruckeinrichtung und aktivieren der zweiten Unterdruckeinrichtung; Aufnehmen der zweiten Faser-Matrix-Halbzeug-Lage von der Haltefläche und Positionieren der zweiten Faser-Matrix-Halbzeug-Lage auf einer zuvor abgelegten ersten Faser-Matrix-Halbzeug-Lage; Lösen des Niederhalters von dem Effektor; Verbinden der ersten Faser-Matrix-Halbzeug-Lage und der zweiten Faser-Matrix-Halbzeug-Lage miteinander.In addition, the object underlying the invention is achieved with a method for producing a layer structure of sheet-like thermoplastic fiber matrix semi-finished layers by means of such an effector and such a blank holder, wherein the method comprises at least one of the following steps: planar holding a second fiber Matrix semi-finished layer by means of an activated first vacuum device on a holding surface; Positioning the effector with the blank holder and a second vacuum device on the second fiber-matrix semi-finished layer; Deactivating the first vacuum device and activating the second vacuum device; Receiving the second fiber-matrix semi-finished layer from the support surface and positioning the second fiber-matrix semi-finished layer on a previously deposited first fiber-matrix semi-finished layer; Releasing the hold-down from the effector; Connecting the first fiber-matrix semi-finished layer and the second fiber-matrix semi-finished layer together.

Eine Faser-Matrix-Halbzeug-Lage oder ein Lagenaufbau aus flächigen thermoplastischen Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen kann auch als Organoblech bezeichnet werden. Eine Faser-Matrix-Halbzeug-Lage kann als Konturteil vorliegen. Eine Faser-Matrix-Halbzeug-Lage kann als Zuschnitt vorliegen. Ein Eine Faser-Matrix-Halbzeug-Lage kann durch eine Trennverfahren aus einem Faser-Matrix-Halbzeug hergestellt sein. Die Haltefläche kann eine Haltefläche einer Schneideinrichtung sein. Die zweite Unterdruckeinrichtung kann an dem Effektor wirksam sein. Die zuvor abgelegte erste Faser-Matrix-Halbzeug-Lage kann an einer weiteren Haltefläche abgelegt sein. Die weitere Haltefläche kann unterdruckbeaufschlagt sein, um die erste Faser-Matrix-Halbzeug-Lage an der weiteren Haltefläche zu halten. Die erste Faser-Matrix-Halbzeug-Lage und die zweite Faser-Matrix-Halbzeug-Lage können miteinander durch Ultraschallschweißen verbunden werden. Die erste Faser-Matrix-Halbzeug-Lage und die zweite Faser-Matrix-Halbzeug-Lage können miteinander durch Punktschweißen verbunden werden.A fiber-matrix semi-finished layer or layer structure of sheet-like thermoplastic fiber-matrix semi-finished layers may also be referred to as organic sheet. A fiber-matrix semifinished layer can be present as a contraindication. A fiber-matrix semi-finished layer may be present as a blank. A fiber-matrix semifinished layer can be produced by a separation process from a fiber-matrix semifinished product. The holding surface may be a holding surface of a cutting device. The second vacuum device may be effective on the effector. The previously deposited first fiber-matrix semi-finished layer can be deposited on a further holding surface. The further holding surface may be subjected to negative pressure in order to hold the first fiber-matrix semi-finished layer on the further holding surface. The first fiber-matrix semi-finished layer and the second fiber-matrix semi-finished layer can be joined together by ultrasonic welding. The first fiber-matrix semi-finished layer and the second fiber-matrix semi-finished layer can be joined together by spot welding.

Zum Verbinden der ersten Faser-Matrix-Halbzeug-Lage und der zweiten Faser-Matrix-Halbzeug-Lage miteinander kann Werkzeug zum Verbinden der Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen durch die wenigstens eine Ausnehmung des Niederhalters zu den miteinander zu verbindenden Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen geführt werden. Das Werkzeug kann ein Sonotrode sein. Das Verfahren kann wiederholt durchgeführt werden.For connecting the first fiber-matrix semifinished layer and the second fiber-matrix layer Semifinished layer with each other tool for connecting the fiber-matrix semi-finished layers can be passed through the at least one recess of the blank holder to the fiber-matrix semi-finished layers to be joined together. The tool can be a sonotrode. The process can be repeated.

Zusammenfassend und mit anderen Worten dargestellt ergibt sich somit durch die Erfindung unter anderem ein Verfahren und eine Apparatur zur automatisierten Herstellung von thermoplastischen Organoblechen.In summary and in other words, the invention thus provides inter alia a method and an apparatus for the automated production of thermoplastic organic sheets.

Eine unerwünschte Verformung eines Zuschnitts kann mithilfe der Apparatur während eines gesamten Prozessablaufs verhindert werden, um damit verbundene Probleme zu eliminieren. Dabei kann ein zusätzliches beschwerendes Element eine zentrale Rolle spielen. Ein Beschwerer/Niederhalter kann sowohl bei einem Abrollen des Zuschnitts von einer Schneidvorrichtung als auch bei einem Heften auf dem Zuschnitt liegen und durch sein Gewicht sicherstellen, dass der Zuschnitt sich weder ungewollt verformen noch bewegen kann. Damit der Zuschnitt durch z. B. Sauger gegriffen werden kann und eine Hefteinheit Zugang zu einer Oberfläche des Zuschnitts hat, kann der Beschwerer über entsprechende Aussparungen verfügen. Um an verschiedenen Punkten bzw. Aussparungen heften zu können, kann ein Mechanismus vorgesehen sein, der es ermöglicht, den Beschwerer von einem Endeffektor zu lösen, sozusagen also „abzuwerfen”. Ein Roboter kann dadurch die Hefteinheit an eine beliebige Position bewegen und so beliebige Heftpunkte setzen. Nach einem Anheften kann der Beschwerer über den Mechanismus wieder aufgenommen und ein Zyklus kann mit einem nächsten Zuschnitt fortgesetzt werden.Unwanted deformation of a blank can be prevented by the apparatus throughout the process to eliminate associated problems. An additional weighting element can play a central role here. A loader / hold-down can lie both on a blanking of a cutting device as well as a stapling on the blank and ensure by its weight that the blank can not deform or move unintentionally. So that the blank by z. B. sucker can be gripped and a stapler unit has access to a surface of the blank, the complainant may have corresponding recesses. In order to be able to attach at various points or recesses, a mechanism can be provided which makes it possible to detach the weight from an end effector, that is to say to "throw it off". A robot can thereby move the stapler unit to any position and thus set any stapling points. After pinning, the payer can resume via the mechanism and a cycle can be resumed with a next cut.

Das Problem einer Eigendeformation von Zuschnitten aus thermoplastischen Faserverbundhalbzeugen kann prozessweit gelöst werden. Ein zusätzliches Element (Beschwerer) eines Endeffektors, das eine freie Bewegung des Endeffektors gegenüber einem Zuschnitt und so beliebige Positionierung der Heftpunkte ermöglicht, kann abgeworfen und wieder aufgenommen werden. Eine automatische Re-Positionierung sowie ein Abdichten einer trennbaren Unterdruckleitung können in einer Komponente integriert werden. Eine saugende Kontakt- bzw. Haltefläche sowie eine Beschwerungsfunktion können in einer Komponente integriert werden.The problem of self-deformation of blanks from thermoplastic fiber composite semi-finished products can be solved process-wide. An additional element (loader) of an end effector, which allows free movement of the end effector relative to a blank and thus any positioning of the stapling points, can be discarded and resumed. An automatic re-positioning as well as a sealing of a separable vacuum line can be integrated in one component. A sucking contact or holding surface as well as a weighting function can be integrated in one component.

Mit „kann” sind insbesondere optionale Merkmale der Erfindung bezeichnet. Demzufolge gibt es jeweils ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das das jeweilige Merkmal oder die jeweiligen Merkmale aufweist.By "may" in particular optional features of the invention are referred to. Accordingly, there is an embodiment of the invention each having the respective feature or features.

Die Erfindung erleichtert oder ermöglicht es, Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen automatisiert zu handhaben und/oder zu bearbeiten. Mithilfe des Niederhalters kann sowohl eine Faser-Matrix-Halbzeug-Lage aufgenommen, gehandhabt und/oder gehalten als auch die Faser-Matrix-Halbzeug-Lage eben niedergehalten werden. Eine Herstellung eines Lagenaufbaus eines mehrlagigen Organoblechs wird erleichtert oder ermöglicht. Eine unerwünschte Eigendeformation einer Faser-Matrix-Halbzeug-Lage wird verhindert. Eine positions- und/oder lagengenaue Verarbeitung, wie Trennen und/oder Heften, wird erleichtert oder ermöglicht. Eine unerwünschte Verformung einer Faser-Matrix-Halbzeug-Lage wird prozessweit bzw. prozessübergreifend verhindert. Eine unerwünschte Verformung einer Faser-Matrix-Halbzeug-Lage wird nicht nur bei einer Erstlage, sondern auch bei folgenden Lagen verhindert. Ein Heften auch komplex geformter Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen wird ermöglicht. Ein Heften an von einer Geraden abweichenden Stellen wird ermöglicht. Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen sind in definierter Position und Form aufnehmbar. Unebene Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen können mithilfe des Niederhalters und/oder des Effektors eben gedrückt bzw. gehalten werden.The invention facilitates or makes it possible to handle and / or process fiber-matrix semifinished product layers in an automated manner. By means of the blank holder, both a fiber-matrix semi-finished layer can be picked up, handled and / or held and also the fiber-matrix semi-finished layer can be held down. A production of a layer structure of a multilayer organic sheet is facilitated or made possible. An undesired inherent deformation of a fiber-matrix semi-finished layer is prevented. A position and / or location accurate processing, such as cutting and / or stapling, is facilitated or enabled. An undesirable deformation of a fiber-matrix semi-finished layer is prevented process-wide or across processes. An undesirable deformation of a fiber-matrix semi-finished layer is prevented not only in a first position, but also in the following layers. Stapling even complex shaped fiber-matrix semi-finished layers is possible. Stapling at points deviating from a straight line is made possible. Fiber matrix semi-finished layers can be accommodated in a defined position and shape. Uneven fiber-matrix semi-finished layers can be pressed or held with the help of the hold-down and / or the effector.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher beschrieben. Aus dieser Beschreibung ergeben sich weitere Merkmale und Vorteile. Konkrete Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können allgemeine Merkmale der Erfindung darstellen. Mit anderen Merkmalen verbundene Merkmale dieser Ausführungsbeispiele können auch einzelne Merkmale der Erfindung darstellen.Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to figures. From this description, further features and advantages. Concrete features of these embodiments may represent general features of the invention. Features associated with other features of these embodiments may also constitute individual features of the invention.

Es zeigen schematisch und beispielhaft:They show schematically and by way of example:

1 einen mehrschichtigen plattenartigen Niederhalter für flächige thermoplastische Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen, 1 a multilayer plate-like hold-down for flat thermoplastic fiber-matrix semi-finished layers,

2 einen Effektor mit einem von dem Effektor gelösten mehrschichtigen plattenartigen Niederhalter für flächige thermoplastische Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen, 2 an effector with a multi-layered plate-like hold-down, which is detached from the effector, for sheet-like thermoplastic fiber-matrix semi-finished layers,

3 einen Effektor mit einem mit dem Effektor verbundenen mehrschichtigen plattenartigen Niederhalter für flächige thermoplastische Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen, 3 an effector with a multi-layered plate-like hold-down connected to the effector for flat thermoplastic fiber-matrix semi-finished layers,

4 ein Aufnehmen einer flächigen thermoplastischen Faser-Matrix-Halbzeug-Lage von einer Haltefläche, 4 picking up a sheet-like thermoplastic fiber-matrix semi-finished layer from a holding surface,

5 ein Ablegen und Niederhalten einer flächigen thermoplastischen Faser-Matrix-Halbzeug-Lage auf einer zuvor abgelegten Faser-Matrix-Halbzeug-Lage, 5 depositing and holding down a sheet-like thermoplastic fiber-matrix semifinished product Position on a previously deposited fiber-matrix semifinished layer,

6 ein Verbinden zweier flächiger thermoplastischer Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen miteinander, 6 a joining of two flat thermoplastic fiber matrix semi-finished layers to one another,

7 ein Wiederaufnehmen eines Niederhalters für flächige thermoplastische Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen und 7 a resumption of a hold-down for sheet-like thermoplastic fiber matrix semi-finished layers and

8 einen Zugang eines Werkzeugs zum Verbinden zweier flächiger thermoplastischer Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen miteinander durch Ausnehmungen eines Niederhalters. 8th an access of a tool for connecting two flat thermoplastic fiber matrix semi-finished layers to each other through recesses of a blank holder.

1 zeigt einen mehrschichtigen plattenartigen Niederhalter 100 für flächige thermoplastische Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen 102 von unten. 2 zeigt einen Effektor 104 mit dem von dem Effektor 104 gelösten Niederhalter 100. 3 zeigt den Effektor 104 mit dem mit dem Effektor verbundenen Niederhalter 100. 1 shows a multilayer plate-like hold-down 100 for flat thermoplastic fiber-matrix semi-finished layers 102 from underneath. 2 shows an effector 104 with that of the effector 104 dissolved hold-down 100 , 3 shows the effector 104 with the down device connected to the effector 100 ,

Der Niederhalter 100 weist ein derartiges Mindest-Eigengewicht auf, dass eine unebene Faser-Matrix-Halbzeug-Lage 102 eben gedrückt wird, wenn der Niederhalter 100 auf der Faser-Matrix-Halbzeug-Lage 102 abgelegt wird und/oder dass sich eine Faser-Matrix-Halbzeug-Lage 102 nicht ungewollt verformt und/oder bewegt, wenn der Niederhalter 100 auf der Faser-Matrix-Halbzeug-Lage 102 abgelegt ist.The hold down 100 has such a minimum dead weight that an uneven fiber-matrix semifinished layer 102 just pressed when the hold down 100 on the fiber-matrix semi-finished layer 102 is stored and / or that is a fiber-matrix semifinished layer 102 not unintentionally deformed and / or moved when the hold-down 100 on the fiber-matrix semi-finished layer 102 is stored.

Der Niederhalter 100 weist eine steife, viereckige, ebene Halteplatte 106 auf. Die Halteplatte 106 bildet einen Halteabschnitt 108 des Niederhalters 100. Die Halteplatte 100 weist gitterartig angeordnete Unterdruckkanäle 110 auf, die in einer Erstreckungsebene der Halteplatte 106 verlaufen.The hold down 100 has a stiff, square, flat plate 106 on. The holding plate 106 forms a holding section 108 the hold-down 100 , The holding plate 100 has lattice-like arranged vacuum channels 110 on, in an extension plane of the retaining plate 106 run.

An der Halteplatte 106 ist eine perforierte Deckschicht 112 zum dichten Halten einer Faser-Matrix-Halbzeug-Lage 102 angeordnet. Die Deckschicht ist aus einem dichtenden und elastischen Material hergestellt und weist im Bereich der Unterdruckkanäle 110 Löcher 114 auf.On the retaining plate 106 is a perforated top layer 112 for tightly holding a fiber-matrix semi-finished layer 102 arranged. The cover layer is made of a sealing and elastic material and has in the region of the vacuum channels 110 holes 114 on.

Der Niederhalter 100 weist eine steife, viereckige, ebene Verbindungsplatte 116 auf. Die Halteplatte 106 und die Verbindungsplatte 116 weisen einander entsprechende Konturen auf. Die Halteplatte 106 und die Verbindungsplatte 116 weisen jeweils matrixartig verteilt angeordnete runde Ausnehmungen 118, 120 auf. Die Ausnehmungen 118, 120 der Halteplatte 106 und der Verbindungsplatte 116 bilden Ausnehmungen 122 des Niederhalters für einen abschnittsweisen Zugang zu einer niedergehaltenen Faser-Matrix-Halbzeug-Lage 102.The hold down 100 has a stiff, square, flat connecting plate 116 on. The holding plate 106 and the connection plate 116 have corresponding contours on each other. The holding plate 106 and the connection plate 116 each have a matrix-like distributed round recesses 118 . 120 on. The recesses 118 . 120 the holding plate 106 and the connection plate 116 form recesses 122 the hold down for a partial access to a held down fiber matrix semifinished layer 102 ,

Die Halteplatte 106 und die Verbindungsplatte 116 sind mithilfe von Abstandselementen 124 voneinander beabstandet und zueinander parallel angeordnet. Die Abstandselemente 124 weisen jeweils außenseitig eine zylindische Form und einen sich in Richtung der Verbindungsplatte 116 hin öffnenden Innenkonusabschnitt 126 zum zentrierten Verbinden des Niederhalters 100 mit dem Effektor 104 auf. Die Innenkonusabschnitte 126 bilden jeweils einen in das Abstandselement 124 integrierten Verbindungsabschnitt 128 des Niederhalters 100. Die Abstandselemente 124 weisen jeweils einen in die Unterdruckkanäle 110 mündenden Durchgang auf und dienen damit zur Unterdruckleitung.The holding plate 106 and the connection plate 116 are by means of spacers 124 spaced apart and arranged parallel to each other. The spacers 124 each have a cylindrical shape on the outside and in the direction of the connecting plate 116 opening inner cone section 126 for centering the hold-down 100 with the effector 104 on. The inner cone sections 126 each form one in the spacer element 124 integrated connection section 128 the hold-down 100 , The spacers 124 each have one in the vacuum channels 110 opening passage and thus serve for vacuum line.

Der Effektor 104 weist zum lösbaren Verbinden des Niederhalters 100 mit dem Effektor 104 Verbindungsabschnitte 130 mit Außenkonusabschnitten 132 auf. Die Außenkonusabschnitte 132 des Effektors 104 korrespondieren mit den Innenkonusabschnitten 126 des Niederhalters 100. Die Außenkonusabschnitte 130 weisen jeweils einen Durchgang auf und dienen damit zur Unterdruckleitung. Die Verbindungsabschnitte 130 sind jeweils rohrstutzenartig ausgeführt und mithilfe einer Vakuumpumpe unterdruckbeaufschlagbar.The effector 104 points to releasably connect the hold-down 100 with the effector 104 connecting sections 130 with outer cone sections 132 on. The outer cone sections 132 of the effector 104 correspond with the inner cone sections 126 the hold-down 100 , The outer cone sections 130 each have a passage and thus serve for vacuum line. The connecting sections 130 are each designed like a pipe socket and with the help of a vacuum pump unterdruckbeaufschlagbar.

Wenn der Niederhalter 100 mit dem Effektor 104 verbunden ist, sitzen die Außenkonusabschnitte 130 in den Innenkonusabschnitten 126 ein. Damit ist eine zentrierte Verbindung gewährleistet. Außerdem dichten die Außenkonusabschnitte 130 und die Innenkonusabschnitten 126 gegeneinander ab. Damit ist zwischen dem Effektor 104 und dem Niederhalter 100 eine Unterdruckleitung geschlossen.If the downholder 100 with the effector 104 connected, sit the outer cone sections 130 in the inner cone sections 126 one. This ensures a centered connection. In addition, the outer cone sections seal 130 and the inner cone sections 126 against each other. This is between the effector 104 and the hold-down 100 a vacuum line closed.

Die Verbindungsplatte 116 ist aus einem ferromagnetischen Material hergestellt. Der Effektor 104 weist eine mit der Verbindungsplatte 116 des Niederhalters 100 korrespondierende elektrisch schaltbare Magneteinrichtung auf, um den Niederhalter 100 mit dem Effektor 104 zu verbinden bzw. von dem Effektor 104 zu lösen.The connection plate 116 is made of a ferromagnetic material. The effector 104 has one with the connection plate 116 the hold-down 100 corresponding electrically switchable magnetic device to the hold-down 100 with the effector 104 to connect or from the effector 104 to solve.

4 zeigt einen Effektor 200, wie Effektor 104 gemäß 1 bis 3, mit einem Niederhalter 202, wie Niederhalter 100 gemäß 1 bis 3, beim Aufnehmen einer flächigen thermoplastischen Faser-Matrix-Halbzeug-Lage 204 von einer Haltefläche 206. Die Faser-Matrix-Halbzeug-Lage 204 ist an der Haltefläche 206 mithilfe einer aktivierten Unterdruckeinrichtung eben gehalten. Der Effektor 200 mit dem Niederhalter 202 und einer Unterdruckeinrichtung wird auf der Faser-Matrix-Halbzeug-Lage 204 positioniert. Nachfolgend wird die Unterdruckeinrichtung der Haltefläche 206 deaktiviert, die Unterdruckeinrichtung des Effektors 200 aktiviert und die Faser-Matrix-Halbzeug-Lage 204 von der Haltefläche 206 aufgenommen. 4 shows an effector 200 , like effector 104 according to 1 to 3 , with a hold-down 202 like hold down 100 according to 1 to 3 when receiving a sheet-like thermoplastic fiber matrix semifinished sheet 204 from a holding surface 206 , The fiber matrix semi-finished layer 204 is on the holding surface 206 evenly held by means of an activated vacuum device. The effector 200 with the hold down 202 and a vacuum device is placed on the fiber-matrix semi-finished layer 204 positioned. Subsequently, the negative pressure device of the holding surface 206 deactivated, the negative pressure device of the effector 200 activated and the fiber-matrix semi-finished layer 204 from the holding surface 206 added.

5 zeigt ein Ablegen und Niederhalten der Faser-Matrix-Halbzeug-Lage 204 auf einer zuvor abgelegten Faser-Matrix-Halbzeug-Lage 208. Die zuvor abgelegte Faser-Matrix-Halbzeug-Lage 208 ist an einer Haltefläche 210 mithilfe einer aktivierten Unterdruckeinrichtung eben gehalten. Die Faser-Matrix-Halbzeug-Lage 204 wird auf der zuvor abgelegten Faser-Matrix-Halbzeug-Lage 208 positioniert und der Niederhalter 202 wird von dem Effektor 200 gelöst. 5 shows depositing and holding down the fiber-matrix semifinished layer 204 on a previously deposited fiber-matrix semi-finished layer 208 , The previously deposited fiber-matrix semi-finished layer 208 is on a holding surface 210 evenly held by means of an activated vacuum device. The fiber matrix semi-finished layer 204 is on the previously deposited fiber matrix semifinished layer 208 positioned and the hold-down 202 is from the effector 200 solved.

6 zeigt ein Verbinden der Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen 204, 208 miteinander. Der Effektor 200 weist ein Werkzeug 212 zum Verbinden der Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen 204, 208 miteinander auf. Vorliegend ist das Werkzeug eine Sonotrode zum punktuellen Ultraschallverschweißen der Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen 204, 208. 6 shows a joining of the fiber-matrix semi-finished layers 204 . 208 together. The effector 200 has a tool 212 for joining the fiber-matrix semi-finished layers 204 . 208 with each other. In the present case, the tool is a sonotrode for punctual ultrasonic welding of the fiber-matrix semi-finished layers 204 . 208 ,

7 zeigt ein Wiederaufnehmen des Niederhalters 202 von den miteinander verbundenen Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen 204, 208. Das mit 4 bis 7 gezeigte und beschriebene Verfahren wird wiederholt durchgeführt, um einen Lagenaufbau herzustellen. 7 shows a resumption of the hold-down 202 from the interconnected fiber-matrix semi-finished layers 204 . 208 , That with 4 to 7 The method shown and described is performed repeatedly to produce a layer structure.

8 zeigt einen Zugang des Werkzeugs 212 zum Verbinden der Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen 204, 208 miteinander durch Ausnehmungen 214 des Niederhalters 202. Zum Verbinden der Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen 204, 208 miteinander wird das Werkzeug 212 durch die Ausnehmungen 214 des Niederhalters 202 zu den miteinander zu verbindenden Faser-Matrix-Halbzeug-Lagen 204, 208 geführt. 8th shows an access of the tool 212 for joining the fiber-matrix semi-finished layers 204 . 208 with each other through recesses 214 the hold-down 202 , For connecting the fiber-matrix semi-finished layers 204 . 208 each other becomes the tool 212 through the recesses 214 the hold-down 202 to the fiber-matrix semi-finished layers to be joined together 204 . 208 guided.

Im Übrigen wird zu 4 bis 8 ergänzend insbesondere auf 1 bis 3 und die zugehörige Beschreibung verwiesen.Incidentally, too 4 to 8th in addition, in particular 1 to 3 and the related description.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100: NiederhalterStripper plate
102102: Faser-Matrix-Halbzeug-LageFiber-matrix semifinished product capable
104104: Effektoreffector
106106: HalteplatteRetaining plate
108108: Halteabschnittholding section
110110: UnterdruckkanalVacuum channel
112112: Deckschichttopcoat
114114: Lochhole
116116: Verbindungsplatteconnecting plate
118118: Ausnehmungrecess
120120: Ausnehmungrecess
122122: Ausnehmungrecess
124124: Abstandselementspacer
126126: Konusabschnitt, InnenkonusabschnittCone section, inner cone section
128128: Verbindungsabschnittconnecting portion
130130: Verbindungsabschnittconnecting portion
132132: Gegenkonusabschnitt, AußenkonusabschnittCountercone section, outer cone section
200200: Effektoreffector
202202: NiederhalterStripper plate
204204: Faser-Matrix-Halbzeug-LageFiber-matrix semifinished product capable
206206: Halteflächeholding surface
208208: Faser-Matrix-Halbzeug-LageFiber-matrix semifinished product capable
210210: Halteflächeholding surface
212212: WerkzeugTool

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10129514 A1 [0003]
DE 10012378 A1 [0004]
DE 102013109857 A1 [0005]
DE 102013214480 A1 [0006]
EP 2246160 A1 [0007]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

27.03.2015 Published M. Kühnel, A. Schuster, A. Buchheim, M. Kiessig, T. Gerngross, M. Kupke (2015): Automated near-net shape preforming of carbon fiber reinforced thermoplastics using robotic semi-finished products, German Aerospace Society -Lilienthal-Oberth e. V., Bonn, 2015 [0002]

Claims

Stripper plate ( 100 . 202 ) for sheet-like thermoplastic fiber matrix semi-finished layers ( 102 . 204 . 208 ), wherein the hold-down ( 100 . 202 ) a predetermined minimum own weight, at least one holding section ( 108 ) for a fiber-matrix semi-finished layer ( 102 . 204 . 208 ), at least one recess ( 122 ) for a partial access to a retained fiber matrix semifinished product layer ( 102 . 204 . 208 ) and at least one connecting section ( 128 ) for detachably connecting the hold-down ( 100 . 202 ) with an effector ( 104 . 200 ), in particular for an industrial robot.

Stripper plate ( 100 . 202 ) for sheet-like thermoplastic fiber matrix semi-finished layers ( 102 . 204 . 208 ), wherein the hold-down ( 100 . 202 ) a predetermined minimum own weight, at least one holding section ( 108 ) for a fiber-matrix semi-finished layer ( 102 . 204 . 208 ), at least one recess ( 122 ) for a partial access to a retained fiber matrix semifinished product layer ( 102 . 204 . 208 ) and at least one connecting section ( 128 ) for detachably connecting the hold-down ( 100 . 202 ) with an effector ( 104 . 200 ), in particular for an industrial robot, and wherein the hold-down device ( 100 . 202 ) is executed in a multi-layered and / or plate-like manner.

Stripper plate ( 100 . 202 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the hold-down ( 100 . 202 ) a holding plate ( 106 ) and a connection plate ( 116 ) having.

Stripper plate ( 100 . 202 ) according to claim 3, characterized in that the retaining plate ( 106 ) Vacuum channels ( 110 ) having.

Stripper plate ( 100 . 202 ) according to claim 4, characterized in that the vacuum channels ( 110 ) substantially in an extension plane of the retaining plate ( 106 ).

Stripper plate ( 100 . 202 ) according to at least one of claims 4 to 5, characterized in that the retaining plate ( 106 ) Recesses ( 118 ) for a partial access to a retained fiber matrix semifinished product layer ( 102 . 204 . 208 ) and the vacuum channels ( 110 ) between the recesses ( 118 ).

Stripper plate ( 100 . 202 ) according to at least one of claims 3 to 6, characterized in that on the retaining plate ( 106 ) a perforated cover layer ( 112 ) for holding a fiber-matrix semifinished layer ( 102 . 204 . 208 ) is arranged.

Stripper plate ( 100 . 202 ) according to at least one of claims 3 to 7, characterized in that the connecting plate ( 116 ) has at least partially a ferromagnetic material.

Stripper plate ( 100 . 202 ) according to at least one of claims 3 to 8, characterized in that the connecting plate ( 116 ) Recesses ( 120 ) for a partial access to a retained fiber matrix semifinished product layer ( 102 . 204 . 208 ) having.

Stripper plate ( 100 . 202 ) according to at least one of claims 3 to 9, characterized in that the retaining plate ( 106 ) and the connection plate ( 116 ) are spaced apart and arranged parallel to each other.

Stripper plate ( 100 . 202 ) according to at least one of claims 3 to 10, characterized in that between the retaining plate ( 106 ) and the connection plate ( 116 ) at least one spacer element ( 124 ) is arranged.

Stripper plate ( 100 . 202 ) according to claim 11, characterized in that the at least one connecting section ( 128 ) of the hold-down ( 100 . 202 ) in the at least one spacer element ( 124 ) is integrated.

Stripper plate ( 100 . 202 ) according to at least one of claims 11 to 12, characterized in that the at least one spacer element ( 124 ) a cone section ( 126 ) for centering the hold-down ( 100 . 202 ) with an effector ( 104 . 200 ) for an industrial robot.

Stripper plate ( 100 . 202 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that in the at least one connecting portion ( 128 ) a vacuum line is integrated.

Effector ( 104 . 200 ), in particular for an industrial robot, for receiving, handling and / or depositing sheet-like thermoplastic fiber matrix semi-finished layers ( 102 . 204 . 208 ), characterized in that the effector ( 104 . 200 ) at least one with the at least one connecting portion ( 128 ) of a hold-down ( 100 . 202 ) according to at least one of the preceding claims corresponding connecting portion ( 130 ) for detachably connecting the hold-down ( 100 . 202 ) with the effector ( 104 . 200 ) having.

Effector ( 104 . 200 ) according to claim 14, characterized in that the effector ( 104 . 200 ) at least one with a cone section ( 124 ) at least one spacer element of the hold-down ( 100 . 202 ) corresponding countercone section ( 132 ) having.

Effector ( 104 . 200 ) according to at least one of claims 14 to 16, characterized in that in the at least one connecting section ( 130 ) of the effector ( 104 . 200 ) a vacuum line is integrated.

Effector ( 104 . 200 ) according to at least one of claims 15 to 17, characterized in that the effector ( 104 . 200 ) one with a retaining plate ( 106 ) of the hold-down ( 100 . 202 ) has corresponding electrically switchable magnetic device.

Effector ( 104 . 200 ) according to at least one of claims 15 to 18, characterized in that the effector ( 104 . 200 ) has a switchable vacuum device.

Method for producing a layer structure from sheet-like thermoplastic fiber-matrix semi-finished layers ( 102 . 204 . 208 ) using an effector ( 104 . 200 ) according to at least one of claims 15 to 19 and a hold-down ( 100 . 202 ) according to at least one of claims 1 to 14, characterized in that the method comprises at least one of the following steps: planar holding of a second fiber-matrix semi-finished layer ( 204 ) by means of an activated first vacuum device on a holding surface ( 206 ); Positioning the effector ( 104 . 200 ) with the hold-down ( 100 . 202 ) and a second vacuum device on the second fiber-matrix semi-finished layer ( 204 ); Deactivating the first vacuum device and activating the second vacuum device; Picking up the second fiber-matrix semi-finished layer ( 204 ) from the holding surface ( 206 ) and positioning the second fiber-matrix semi-finished layer ( 204 ) on a previously deposited first fiber-matrix semi-finished layer ( 208 ); Release the hold-down ( 100 . 202 ) from the effector ( 104 . 200 ); Connecting the first fiber-matrix semifinished layer ( 208 ) and the second fiber-matrix semi-finished layer ( 204 ) together.

A method according to claim 20, characterized in that for connecting the first fiber-matrix semi-finished layer ( 208 ) and the second fiber-matrix semi-finished layer ( 204 ) together a tool ( 212 ) for joining the fiber-matrix semi-finished layers ( 204 . 208 ) through the at least one recess ( 122 ) of the hold-down ( 100 . 202 ) to the fiber-matrix semi-finished layers to be joined together ( 204 . 208 ) to be led.

Method according to at least one of claims 20 to 21, characterized in that the method is carried out repeatedly.