EP3551396A1

EP3551396A1 - Greifer für prüfkörper, positioniervorrichtung für rohproben, handhabungssystem für rohproben und prüfkörper sowie prüfsystem für visko-elastische werkstoffe

Info

Publication number: EP3551396A1
Application number: EP17804506.8A
Authority: EP
Inventors: Ralf Bäuerlein
Original assignee: Montech System Solutions GmbH
Current assignee: Montech System Solutions GmbH
Priority date: 2016-12-06
Filing date: 2017-11-17
Publication date: 2019-10-16
Also published as: JP2020504681A; WO2018104030A1; JP6842134B2; DE102016123585A1; US11719713B2; CN110023044A; US20190310272A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spieß-Greifer 6 zum einseitigen Greifen eines Prüfkörpers 3 aus visko-elastischen Werkstoffen mit einer Oberseite 3a und einem Randbereich 3b, wobei der Greifer eine Basis 6a und darin angeordnete Aufspießmittel 7, 7', 7'', 7''' aufweist, die parallel zur Oberseite 3a in den Randbereich 3b eines Prüfkörpers 3 einstechbar und so ausgestaltet sind, daß der Prüfkörper 3 drehfest von den Aufspießmitteln 7, 7', 7'', 7''' gehalten werden kann. Sie betrifft ferner einen Multifunktionsgreifer für einen Roboterarm, aufweisend - einen ersten Effektor 4 mit paarig aufeinander zu bewegbaren Greifbacken 5, 5' zur Aufnahme und zur bewegenden, positionierenden und sichernden Handhabung einer Rohprobe 2 vor und im Zusammenhang mit dem Stanzen von Prüfkörper 3, einen zweiten Effektor 6 mit einem Spieß-Greifer 6 nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Aufnahme und weitergebenden Handhabung von Prüfkörpern 3 nach dem Stanzen, einen dritten Effektor 13 mit Saugmitteln zur weitergebenden und positionierenden Handhabung eines Prüfkörpers 3, einen vierten Effektor 14 mit Saugmitteln zur weitergebenden Handhabung einer Rohprobe 2, wobei jeder der Effektoren 4, 6, 13, 14 in seiner Position, seiner Lage zur Rohprobe 2 beziehungsweise Prüfkörper 3, seiner Ausrichtung, Anstellkraft und Bewegung steuerbar angeordnet und ausgestaltet ist. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung 20 zum Positionieren von Rohproben 2 und Prüfkörpern 3, ein Handhabungssystem 1 für visko-elastische Rohproben 2 und Prüfkörper 3 sowie ein automatisiertes Prüfsystem für die Werkstoffprüfung von viskoelastischen Prüfkörpern 3.

Description

Greifer für Prüfkörper, Positioniervorrichtung für Rohproben, Handhabungssystem für Rohproben und Prüfkörper sowie Prüfsystem für visko-elastische Werkstoffe

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Greifer für die Handhabung von Prüfkörpern aus visko- elastischen Werkstoffen, eine Positioniervorrichtung für Rohproben aus visko-elastischen Werkstoffen, eine Handhabungsvorrichtung für Rohproben und Prüfkörper und ein

Prüfsystem für die Prüfung von Werkstoffen mit visko-elastischen Eigenschaften, wie Kunststoffe einschließlich Kautschukmischungen, Reibstoffe, Klebstoffe und Silikone.

Die Werkstoffprüfung dient der Qualitätskontrolle und wird auf verschiedenen Stufen der Fertigung durchgeführt, wie in der Materialproduktion, im Einkauf von Zwischen- und

Endprodukten und in Forschung und Entwicklung.

Die bekanntesten Werkstoffe mit viskos-elastischen Eigenschaften sind Kunststoffe. Sie bestehen aus organischen Makromolekülen, die entweder durch Umwandlung von

Naturprodukten, wie Kautschuk, oder künstlich durch Synthese niedermolekularer organischer Verbindungen hergestellt werden. Dabei werden niedermolekulare Bausteine unter Energiezufuhr zu sogenannten Makromolekülen verkettet und üblicherweise mit Additiven versetzt. Je nach Zusammensetzung und Vermischungen entstehen so

unterschiedliche Kunststofftypen, die man nach ihrem Verhalten in Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere unterscheidet. Thermoplaste, wie beispielsweise Zelluloid, sind unter Energiezufuhr immer wieder verformbar und werden beispielsweise im Spritzguß oder Strangpreßverfahren verarbeitet. Duroplaste härten bei Zimmertemperatur irreversibel aus und bilden spröde Körper, die typischerweise als Gehäuse oder Karosserieteile zum Einsatz kommen, die durch Guß- oder Preßverfahren verarbeitet werden. Elastomere sind unter Normaltemperatur elastisch verformbar, das heißt nehmen nach Dehnung wieder ihre ursprüngliche Form ein. Natur-Kautschuk kann durch Behandlung mit Schwefel oder durch Vulkanisation zu Hart- oder Weichgummi werden, Kautschuk kann aber auch synthetisch hergestellt werden. Kautschukmischungen entstehen durch Zugabe von weiteren

Materialien. Gummi ist ein Synonym für Kautschukmischungen. Reibstoffe bestehen aus mit Sand versetztem Kautschuk und dienen beispielsweise als Bremsbelege. Klebstoffe weisen in der Regel als Grundstoff Kunstharze oder Kautschuke auf. Silikone sind Verbindungen aus anorganischem Silicium und organischen Resten, die in viskos-elastischer Form als Silikon-Kautschuk, Silikonelastomere oder auch Silikonharz bekannt sind. Die vorgenannten Werkstoffe erhalten je nach ihrer Zusammensetzung ihre spezifischen Eigenschaften, die insbesondere die Fließfähigkeit, Temperaturbeständigkeit, Abrieb, Härte, Dichte, Elastizität, Viskosität, Vulkanisationseigenschaft, Verarbeitungsfähigkeit,

Lagerbeständigkeit, Ozonbeständigkeit, Dispersion, Ermüdung, Abrasion und

Prozeßfähigkeit, aber auch die Lebensdauer betreffen. Diese Werte können mit

entsprechenden Werkstoffprüfmaschinen bestimmt werden.

In der Materialproduktion dient die Werkstoffprüfung dazu, die Werkstoffe nach dem

Mischvorgang auf ihre Verarbeitungstauglichkeit zu prüfen. Um die

Verarbeitungseigenschaften zu testen, simulieren die Prüfmaschinen die Fertigungsschritte mit dem betreffenden Material, weshalb die Konsistenz des zu prüfenden Materials der

Konsistenz zum Zeitpunkt der Verarbeitung entspricht. Diese ist zwecks Verarbeitbarkeit in den beispielsweise Spritz-, Preß- und Formwerkzeugen von entsprechender Viskosität, teils gallertartig und mit noch nicht vollständig ausgeprägter Elastizität, was eine erhöhte

Klebrigkeit zur Folge hat, die die Handhabung schwierig gestaltet. Dem ausgewalzten Material werden zu Prüfzwecken zunächst Rohproben entnommen, um aus ihnen mehrere Prüfkörper einer Materialcharge fertigen zu können. Die Größe der Rohproben kann variieren und liegt typischerweise im Bereich von 40 bis 120 Millimeter, die Dicke in einem Bereich von 5 bis 18 Millimeter. Die Größe der aus diesen Rohproben ausgestanzten Prüfkörper kann ebenfalls variieren und liegt typischerweise im Bereich von 30 bis 50 Millimeter, wobei ihre Dicke durch die der Rohprobe festgelegt ist.

Im Zusammenhang mit der Materialproduktion ist für die Werkstoffprüfung der Zeitfaktor von entscheidender Bedeutung, das heißt, innerhalb welchen Zeitrahmens nach der Herstellung einer fertigen Charge ein Prüfergebnis vorliegt. Kautschukmischungen werden

beispielsweise von Mischanlagen unter Hitze in einem kurzen Zeittakt von ca. zwei bis vier Minuten in Chargen von jeweils 200 bis 500 Kilogramm angesetzt. Die noch etwa 70-80 °C heißen Mischungen werden anschließend sofort zu Bahnen, den sogenannten Fellen, gewalzt. Da die Masse zu diesem Zeitpunkt noch klebrig ist, wird die Materialbahn mit einem Antihaftmittel (Trennmittel, z.B. Talkum) beschichtet, bevor sie in der Fellkühlanlage während des Weitertransports gekühlt werden. Zu Prüfzwecken wird einer solchen Materialbahn von einem Bediener, in manchen Fällen auch von einer Rohprobenschnitteinrichtung, eine Rohprobe entnommen. Diese wird meist noch in einer Waschvorrichtung von der Trennmittelschicht befreit, wodurch eine gewisse Abkühlung erfolgt. Nachfolgend wird die Rohprobe durch Trocknung, beispielsweise

Druckluft, von der Waschlösung befreit und in einem nachfolgenden Schritt der

Stanzvorrichtung, beispielsweise einer Volumenstanze, zugeführt, in der die eigentlichen Prüfkörper herausgestanzt werden. Dazu wird die Rohprobe von einem von oben kommenden Kompressionsstempel auf einem feststehenden Stempel komprimiert und anschließend ein um den feststehenden Stempel geführtes zylindrisches Stanzeisen nach oben durch das Material geführt, so daß im Bereich der Stempelfläche ein Prüfkörper entsteht. Eine Volumenstanze stellt beim Stanzen sicher, daß der Prüfkörper immer das gleiche Materialvolumen aufweist. Die Entnahme aus der Stanzvorrichtung erfolgt bisher manuell nach Öffnen des Kompressionsstempels. Aufgrund der Klebewirkung des Materials kann es zu Festkleben des Prüfkörpers an beiden Kompressionsflächen kommen. Das

Abnehmen des Prüfkörpers ist deshalb eine mühsame Tätigkeit, die Sorgfalt und Geschick erfordert.

Die Prüfkörper werden bei einer Temperatur im Bereich von 25 bis 100 °C den

Prüfmaschinen zugeführt. Von diesen werden sie darauf geprüft, ob die betreffende

Materialmischung den Qualitätsanforderungen entspricht.

Die Prüfmaschinen stehen üblicherweise in einem Prüflabor, um definierte Prüfbedingungen sicherzustellen. Für die Bestückung der Prüfmaschinen muß also eine gewisse räumliche Distanz überwunden werden. Bis die Prüfmaschinen mit den Prüfkörpern bestückt sind, können daher bei der üblichen manuellen Handhabung ab der Entnahme der Rohprobe durchaus dreißig Minuten vergehen. Das Zeitfenster ab Entnahme der Rohprobe bis zur Messung der Prüfkörper entscheidet über die möglicherweise produzierte Ausschußmenge, die leicht mehrere Tausend Kilogramm betragen kann. Dies ist ein wichtiger Kostenfaktor für den Produzenten. Auch können Schwankungen in den Zeitverläufen, die vom Geschick des Bedieners abhängig sind, die Verläßlichkeit der Meßergebnisse beeinträchtigen.

Eine automatisierte Handhabung scheiterte bisher daran, daß die Handhabung der vorgenannten Werkstoffe im heißen, klebrigen Zustand mit herkömmlicher

Automatisierungstechnik nicht möglich war. So würde jeder mechanische Zugriff mit herkömmlicher Greiftechnik die Gefahr des Festklebens am Greifelement bedeuten. Dies steht einer sicheren, reibungslosen Handhabung und exakten Positionierung der Prüfkörper entgegen. Die DE 10 2007 031 847 B3 offenbart eine Greifvorrichtung für einen Industrieroboter zum Erfassen und Plazieren von nachgiebigen Gegenständen, wie Fleisch, Obst oder kleinen Fischen. Dieses Greifvorrichtung weist eine Kombination von zwei Saugnäpfen in einer über dem Objekt befindlichen Anlagefläche und einem dazwischenliegenden Greiferpaar auf, wobei das Greiferpaar das mit den Saugnäpfen bereits erfaßte Objekt zusätzlich seitlich faßt. Dieser Greifer ist nicht dazu geeignet, flächige, forminstabile und klebrige Objekte zu handhaben.

Die DE 10 2012 018 438 A1 beschreibt eine Handhabungseinrichtung mit einem an einem Roboterarm befindlichen Manipulator für flächenhafte Gegenstände, wie Folien, Matten oder dünne Platten. Mittels mehrerer Saugnäpfe werden einzelne Lagen, z.B. Dämm-Matten, aus einem direkt am Roboterarm befindlichen Vorrats-Magazin entnommen und am Montageort plaziert. Insbesondere für eine Montage mehrerer solcher Objekte innerhalb eines

Hohlraums, wie einem Auto, erlaubt diese Vorrichtung die Montage mehrerer dieser Objekte hintereinander, ohne den Roboterarm aus dem Hohlraum herausfahren zu müssen. Für die Handhabung von Rohproben und Prüfkörpern in der Werkstoffprüfung eignet sich diese Vorrichtung nicht, da Rohproben und Prüfkörper nicht in Lagen abgelegt und gehandhabt werden können.

Es sind ferner Nadelgreifer zum Greifen und Transportieren von porösen, textilen oder weichen Objekten, wie Gewebelagen, bekannt. Beispielhaft sei hier die DE 20 2016 103 770 U1 genannt, die einen solchen Nadelgreifer weiterbildet. Bei den bekannten Nadelgreifern sind Nadeln vorgesehen, die aus einer Basis heraus paarweise divergierend und/oder konvergierend von oben in ein Objekt verfahrbar sind, so daß das Objekt beim Anheben von den in gegensätzlicher Winkelstellung eingestochenen, wie Widerhaken wirkenden Nadeln gehalten wird. Ein solcher Nadelgreifer ist für die Handhabung von viskosen und klebrigen Rohproben oder Prüfkörpern nicht geeignet, da schräg von oben in eine Rohprobe oder einen Prüfkörper eingestochene Nadeln in der weichen, möglicherweise noch gallertartigen Masse ohne ausreichende Formfestigkeit nicht genügend Widerstand finden würden. Es bestünde die Gefahr des Abrutschens, und die sichere Positionierung eines Prüfkörpers ist nicht möglich. Insbesondere für das Entnehmen von klebrigen Prüfkörpern aus einer Stanze ist dieser Greifer nicht geeignet. Der Arbeitsbereich einer Stanze erlaubt nämlich in der Regel keinen Zugriff von oben. Entweder befindet sich über dem Prüfkörper das Stanzeisen mit dem Auswerfer oder bei Volumenstanzen der Kompressionsstempel. Es sind ferner Greifer mit paarweise aufeinander zu bewegbare Nadelelementen bekannt. Die AT 399 835 B beispielsweise beschreibt einen Greifer mit zwei steuerbar gegeneinander beweglichen Greiffingern, auf denen mehrere Greifnadeln angeordnet sind. Diese

Greifnadeln dienen der punktförmigen Auflage und damit auch der Verteilung der Haltekräfte auf dem zu haltenden Körper, wie Mikrotiterplatten, und sind für den Ausgleich von möglichen Unebenheiten auf der Oberfläche auf einer Wippe angeordnet. Die soll die Haltesicherheit auch bei geringen Haltekräften bei gleichzeitiger Verhinderung von

Beschädigungen an der Oberfläche sicherstellen. Daher sind die Nadeln nicht zum

Einstechen, sondern zum punktförmigen Aufliegen auf einem festen Körper ausgebildet und der Greifer insgesamt nicht zum Aufspießen und der Handhabung von weichen, klebrigen Prüfkörpern geeignet.

Die G 84 17 777.2 U1 beschreibt eine Vorrichtung zum Entnehmen von hinterschnittenen Weichschaumteilen aus ihren Formen, die eine Greifeinrichtung mit zwei nadelbesetzten, gegeneinander beweglichen Backen umfaßt. Auch dieser Greifer eignet sich nur für Objekte, die eine gewisse Strukturfestigkeit in ihrem Körper aufweisen. Für die Handhabung von klebrigen, also insbesondere in ihrer körperlichen Form instabilen Prüfkörpern ist ein solcher Greifer nicht geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist daher, Elemente für eine automatisierte Handhabung von

Rohproben und Prüfkörpern in der Werkstoffprüfung visko-elastischer Werkstoffe

bereitzustellen. Eine zentrale Aufgabe betrifft einen Greifer für die Handhabung von klebrigen Prüfkörpern aus visko-elastischen Werkstoffen, die eine flächige Oberseite und eine seitliche Randfläche, im folgenden Randbereich genannt, aufweisen. Diese Aufgabe wird mit einem Spieß-Greifer gelöst, der eine Basis und darin angeordnete Aufspießmittel aufweist, die parallel zur Oberseite in den Randbereich eines Prüfkörpers einstechbar und so ausgestaltet sind, daß der Prüfkörper drehfest von den Aufspießmitteln gehalten werden kann. Die Aufspießmittel bewirken zum einen eine der Schwerkraft entgegenwirkende Tragwirkung hinsichtlich des über den Aufspießmitteln liegenden

Materials, darüber hinaus gewähren die zwischen den eingestochenen Aufspießmitteln und dem Prüfkörper wirkenden Reibungskräfte sicheren Halt. Die Drehfestigkeit wird durch eine nicht-rotationssymmetrische Ausgestaltung der Aufspießmittel erreicht, nämlich durch eine horizontale Ausdehnung, parallel zur Oberseite des Prüfkörpers, die einem Drehen des Prüfkörpers um die Aufspießmittel Widerstand entgegensetzt. Ein solcher Greifer erlaubt das sichere Greifen des Prüfkörpers von lediglich einer Seite. Damit ist gemeint, daß die

Greifbewegung des Spieß-Greifers in eine Richtung erfolgt, ohne daß es des

Zusammenwirkens mit einem zweiten Greifelement bedarf. Dadurch, daß dabei die

Aufspießmittel auf einer Ebene parallel zur Oberseite des Prüfkörpers in dessen

Randbereich eindringen, kann der Spieß-Greifer zudem schon zum Einsatz kommen, während der Prüfkörper noch durch Kompressionskraft in der Stanze fixiert ist. Dies erlaubt eine definierte, positionierte Aufnahme und das Abheben am Stanzstempel klebender Prüfkörper, was eine definierte, positionierte Weitergabe des Prüfkörpers ermöglicht. Die durch das Aufspießen des Prüfkörpers entstandenen Hohlräume im Material schließen sich entweder aufgrund noch ausreichend vorhandener Viskosität oder wie bei Hartgummi später in der Prüfmaschine, die selbst mit großen Kräften auf den Prüfkörper einwirkt. Sie stören den Prüfvorgang nicht. Mit diesem erfindungsgemäßen Spieß-Greifer läßt sich insbesondere dieser schwierigste Teil der Handhabung von noch heißen, klebrigen Prüfkörpern

verwirklichen. Er eröffnet somit die Möglichkeit, die Handhabung von visko-elastischen Prüfkörpern in der Werkstoffprüfung und darüber hinaus auch den ganzen Vorbereitungs- und Prüfvorgang zu automatisieren.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung sieht vor, die Aufspießmittel als parallel angeordnete Nadeln auszubilden. Diese lassen sich aufgrund aufgrund des minimierten Widerstands besonders gut einstechen. Parallel geführte Nadeln erlauben, sie feststehend am Greifer anzuordnen. Bei verfahrbaren Nadeln vereinfachen sie die Zustellbewegung, da nur ein Antrieb dafür erforderlich ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht eine Abstreifvorrichtung vor, mittels derer ein

aufgespießter Prüfkörper von den Aufspießmitteln geschoben werden kann, wobei die Abstreifvorrichtung eine vor der Basis angeordnete Stirnfläche mit einer Ausnehmung zum Durchtritt der Aufspießmittel aufweist und wobei Stirnfläche und Aufspießmittel relativ zueinander bewegbar ausgestaltet und angeordnet sind, so daß die Aufspießmittel zur Aufnahme eines Prüfkörpers in einer Greifstellung durch die Ausnehmung der Stirnfläche herauskragen können und nach dem Abstreifen des Prüfkörpers von der Stirnfläche maskiert sind. Die direkt am Spieß-Greifer angeordnete Abstreifvorrichtung erlaubt eine positionierte Ablage an schwer zugänglichen Positionen ohne zusätzliche Werkzeuge oder Hilfsmittel. Ein weiterer vorteilhafter Effekt der Abstreifvorrichtung ist, daß die Stirnfläche die Aufspießmittel in Ruhestellung maskiert und Unfällen oder Kollisionen der Aufspießmittel mit anderen Geräten oder Personen verhindert.

Möglicher Ausführungsvarianten sehen vor, daß entweder die Aufspießmittel oder die Stirnfläche feststehend ausgebildet ist. Ist die Stirnfläche feststehend, befindet sie sich nahe an der Basis. Der Greifer kann dann besonders platzsparend zur Aufnahmeposition bewegt werden und erst vor Ort die Aufspießmittel ausfahren. Das Ausfahren kann dabei sowohl vor dem Einstechen geschehen, so daß die Zustellkraft vom ganzen Greifer ausgeht, oder die Einstechmittel werden aus dem direkt vor dem Prüfkörper positionierten Greifer in den Prüfkörper eingefahren, so daß die Aufspießmittel mit der Zustellkraft beaufschlagt werden müssen.

Eine vorteilhafte Weiterentwicklung des Spieß-Greifers sieht vor, daß die Aufspießmittel mindestens eine Hohlnadel aufweisen. Hohlnadeln können mit Druckluft beaufschlagt werden, womit das mechanische Abstreifen der klebrigen Prüfkörper unterstützt werden kann.

Die Aufgabe, Elemente für die automatisierte Handhabung von Rohproben und Prüfkörpern in der Werkstoffprüfung visko-elastischer Werkstoffe bereitzustellen, wird ferner mit einem Multifunktionsgreifer gelöst, dieser aufweisend

- einen ersten Effektor mit paarig aufeinander zu bewegbaren Greifbacken zur

Aufnahme und zur bewegenden, positionierenden und sichernden Handhabung einer Rohprobe vor und im Zusammenhang mit dem Stanzen von Prüfkörper,

einen zweiten Effektor mit einem erfindungsgemäßen Spieß-Greifer zur Aufnahme und weitergebenden Handhabung von Prüfkörpern nach dem Stanzen,

- einen dritten Effektor mit Saugmitteln zur weitergebenden und positionierenden

Handhabung eines Prüfkörpers,

einen vierten Effektor mit Saugmitteln, zur weitergebenden Handhabung einer Rohprobe, wobei jeder der Effektoren in seiner Position, seiner Lage zur Rohprobe beziehungsweise zum Prüfkörper, seiner Ausrichtung, Anstellkraft und Bewegung steuerbar angeordnet und ausgestaltet ist. Ein solcher Multifunktionsgreifer kann im Zusammenhang mit einem Roboterarm eingesetzt werden, der anstelle von vier separaten Bewegungsachsen alle Handhabungsvorgänge mit einem mehrachsigen Arm ausführen kann. Dies erlaubt eine platzsparende und besonders effiziente Handhabung. Dabei dient der erste Effektor dazu, die Rohprobe aufzunehmen, die entweder manuell oder automatisch zugeführt sein kann, und sie nach Handhabung von Vorbereitungsschritten in den Bereich der Stanzvorrichtung zu bewegen sowie nach

Abschluß des Stanzvorgangs zur weiteren Ablage zwischenzulagern. Zu den

Vorbereitungsschritten gehören beispielsweise das Waschen und Trocknen der Rohprobe, sie umfassen aber auch das Anbringen von Randschnitten zwischen Rand und

Stanzbereich, die es nach dem Stanzen ermöglichen, die Rohprobe von dem noch in der Stanze fixierten Prüfkörper zu trennen. In der Stanzvorrichtung komprimiert ein

Kompressionsstempel die Rohprobe im Stanzbereich gegen eine Widerlagerfläche, bevor das Stanzeisen in Gegenrichtung einen Prüfkörper ausstanzt. Der die Rohprobe haltende erste Effektor kann dank des in der Rohprobe befindlichen Randschnitts die Rohprobe um einen komprimierten Prüfkörper herum aus der Stanzvorrichtung herausziehen. Mit den sich gegenüberstehenden Greifbacken kann die Rohprobe in einem Randbereich beidseitig gefaßt so werden, daß der übrige Bereich für das Ausstanzen von Prüfkörper zugänglich bleibt. Greifbacken sind gut steuerbar, so daß sichergestellt ist, daß der benötigte

Kraftschluß ausgeübt wird Das Greifbackenpaar des ersten Effektors hält die Rohprobe dabei fest und sicher, so daß sie bei allen mechanischen Beanspruchungen ihre Position innerhalb des Greifers nicht verändert.

Der Spieß-Greifer am zweiten Effektor kann vor dem Prüfkörper positioniert werden und dieser mit einer Stellkraft gegen die Reibung im Prüfkörper und die Kompressionskraft der Stanzvorrichtung seitlich in den Prüfkörper getrieben werden. Nach dem Entfernen des Kompressionsstempels kann der Prüfkörper abgehoben werden. Der Prüfkörper ist durch das Einstechen formschlüssig mit den Aufspießmitteln verbunden, was ein sicheres Abheben und Positionieren erlaubt. Zusätzlich wird der Prüfkörper durch die zwischen Prüfkörper und Aufspießmittel wirkenden Reibungskräfte sicher gehalten. Wirkungsweise und Vorteile des erfindungsgemäßen Greifers für die Handhabung eines Prüfkörpers wurden bereits ausführlich beschrieben. Der dritte Effektor in Gestalt eines Sauggreifers dient der Aufnahme des Prüfkörpers aus dem Zwischenlager und der Positionierung des Prüfkörpers für die Zuführung zur Prüfeinheit, nachdem er vom zweiten Effektor in einem Zwischenlager abgestreift wurde. Für diese Art der Handhabung, die im wesentlichen nur der Schwerkraft des Prüfkörpers standhalten muß, reicht die Haltekraft eines Sauggreifers. Dieser erlaubt ein einfaches Aufnehmen und

Ablegen an definierten Positionen.

Der vierte, ebenfalls als Sauggreifer ausgestaltete Effektor dient der abschließenden

Handhabung der Rohproben nach der Beendigung des Stanzvorgangs, das heißt nachdem der erste Effektor die fertig verarbeitete und gegebenenfalls noch beschriftete Rohprobe in einer Zwischenablage abgelegt hat. Dort wird die Rohprobe vom vierten Effektor

aufgenommen und zur abschließenden Ablage (Abfall, Archivierung, Nachkontrolle) in einem Behälter abgelegt. Hierfür ist üblicherweise keine exakte Positionierung erforderlich, wegen der größeren Abmessung der Rohprobe gegenüber einem Prüfkörper muß der vierte Effektor aber stärker ausgestaltet sein als der dritte Effektor. Dieser vierte Effektor ist auch

zweckmäßig, um die Parallelisierung der Arbeitsgänge zu erhöhen.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß die Greifbacken des ersten Effektors im Greifbereich eine randständige Aussparung aufweisen und dadurch mindestens teilweise zweigeteilt sind. Diese Ausgestaltung erlaubt ein Zusammenwirken mit einer

Ausführungsform der nachfolgend aufgeführten Positioniervorrichtung, mittels derer

Rohproben mit dem ersten Effektor des Multifunktionsgreifers an definierter Position aufgenommen werden können.

Eine weitere Teilaufgabe der Erfindung ist, Mittel bereitzustellen, die die Positionierung einer visko-elastischen Rohprobe für ein Handhabungssystem erlauben.

Diese Teilaufgabe wird mit einer Positioniervorrichtung gelöst, aufweisend

- eine Gleitfläche mit einer Längsausrichtung Y und einer Querausrichtung X, die

Gleitfläche aufweisend eine Aufnahmeseite und eine in Längsausrichtung Y

gegenüberliegenden Abgabeseite,

wobei die Gleitfläche von der Aufnahmeseite zur Abgabeseite hin eine Neigung aufweist, durch die eine Fortbewegung der zugeführten Rohprobe entlang der

Neigungsrichtung per Schwerkraft bewirkbar ist, und wobei beidseitig entlang der Gleitfläche Randelemente als Führungen der Rohprobe während der Bewegung auf der Gleitfläche im Betrieb angeordnet sind, die in Neigungsrichtung konvergieren, um im Betrieb die Rohprobe innerhalb der

Querausrichtung X zu positionieren,

und wobei auf der Abgabeseite Auffangmittel vorgesehen sind, die im Betrieb die Rohprobe bei Erreichen der Abgabeseite in einer definierten Position innerhalb der Längsausrichtung Y auffangen,

und wobei die Auffangmittel Randelemente sowie einen Stift oder Haken aufweisen, der am Abgabeende zwischen den Randelementen aus der Ebene der Gleitfläche herauskragt,

und wobei die Gleitfläche an der Abgabeseite beidseitig zum Stift oder Haken

Ausnehmungen als Eingriffsbereiche für Greifbacken sowie Rollen aufweist, die in Neigungsrichtung drehbar gelagert sind.

Die zur Abgabeseite hin abwärts geneigte Gleitfläche bewirkt, daß eine Rohprobe, die auf der Aufnahmeseite zugeführt wird, aufgrund der Schwerkraft zur Abgabeseite hin gleitet. Gleichzeitig sorgen die Randelemente für ein sichere Führung auf der Gleitfläche. Ihre Verjüngung bewirkt eine Positionierung der Rohprobe innerhalb der Querausrichtung X der Gleitfläche. Die Positionierung der Rohprobe in Längsausrichtung erfolgt durch die

Auffangmittel, die am Abgabebereich angeordnet sind. Damit wird die Rohprobe innerhalb der Positioniervorrichtung in einer exakten X- Y-Position zur Aufnahme durch das

Handhabungssystem bereitgehalten und erspart die Notwendigkeit, mittels

Sensorvorrichtung oder anderen Mitteln die Position zu erfassen und den aufnehmenden Greifer entsprechend zu steuern. Die Ausgestaltung der Auffangmittel sieht vor, daß sie durch die Randelemente gebildet werden. Hierzu muß der Abstand zwischen den

Randelementen am Ende der Verjüngung so bemessen sein, daß er kleiner ist als der Durchmesser der Rohproben. Dann kann die Rohprobe von den Randelemente im

Abgabebereich aufgefangen werden. Der Stift oder Haken, der am Abgabeende zwischen den Randelementen aus der Gleitfläche herauskragt, erlaubt ein sicheres Positionieren von Rohproben, deren Radius kleiner ist als der Abstand zwischen den Randelementen, denn sie werden zentriert an definierter Position aufgefangen und für die Entnahme bereitgehalten. In dieser Ausgestaltung können Rohproben unterschiedlicher Größe ohne Umrüstung sicher positioniert werden. Die beiden Ausnehmungen an der Abgabeseite dienen als

Eingriffsbereich für Greifbacken, insbesondere paarig angeordnete oder zweigeteilte. Dies erlaubt einen einfachen und sicheren Zugriff zur Entnahme der Rohprobe aus der Positioniervorrichtung aus ihrer definierten Position, wobei der Stift oder Haken als Führung für die Greifbacken dienen kann. Die Ausgestaltung der Gleitfläche mit Rollen, die in

Neigungsrichtung drehbar gelagert sind, verringert die Reibung der Rohprobe mit der Gleitfläche, durch die es zu unerwünschten Ablagerungen auf der Fläche und damit einer Verringerung der Gleitfähigkeit im Laufe des Betriebs kommen kann. Dadurch wird eine dauerhafte Gleitfähigkeit der Rohproben auf der Gleitfläche sichergestellt.

Aufgabe der Erfindung ist ferner, ein Handhabungssystem bereitzustellen, das eine automatisierte Handhabung von Rohproben und daraus gestanzten Prüfkörpern aus viskos- elastischen Werkstoffen, wie sie für die Werkstoffprüfung benötigt werden, erlaubt.

Dies wird mit einem Handhabungssystem ermöglicht, aufweisend

einen ersten Effektor mit paarig angeordneten, aufeinander zu bewegbaren

Greifbacken zur Aufnahme und zur bewegenden, positionierenden und sichernden Handhabung einer Rohprobe vor und im Zusammenhang mit dem Stanzen von

Prüfkörpern,

einen dritten Effektor mit Saugmitteln zur weitergebenden und positionierenden Handhabung eines Prüfkörpers,

einen vierten Effektor mit Saugmitteln, zur weitergebenden Handhabung einer

Rohprobe,

wobei jeder der Effektoren in seiner Position, seiner Lage zur Rohprobe bzw. zum Prüfkörper, seiner Ausrichtung, Anstellkraft und Bewegung steuerbar angeordnet und ausgestaltet ist und die Effektoren an einem Multifunktionsgreifer und dieser an einem

Roboterarm angeordnet sind,

und ferner aufweisend

Steuermittel für die Effektoren, um die Handhabung der dem System zugeführten Rohproben sowie der aus ihnen gestanzten Prüfkörper gemäß den zuvor genannten Funktionen während der Vorbereitung und Durchführung der Werkstoffprüfung zu steuern.

Die Funktionen der Effektoren entsprechen denen des zuvor bereits beschriebenen

Multifunktionsgreifers, nur daß sie sich auch an eigenständig zu steuernden Achsen befinden können. Dieses Handhabungssystem erlaubt die vollständig automatisierte Handhabung von Rohproben und Prüfkörpern aus weichen, klebrigen Werkstoffen. Damit können

Werkstoffprüfungen solcher Materialien in der Produktion erheblich schneller und unter gleichbleibender Qualität ausgeführt werden. Daß die Effektoren mittels eines

Multifunktionsgreifers an einem Roboterarm angeordnet sind, erlaubt einen effektiveren Einsatz. In diesem Fall sind alle vier Effektoren an dem Multifunktionsgreifer so angeordnet, daß der Roboterarm jeden Effektor separat zum Einsatz bringen kann. Dadurch muß nur ein Roboterarm verfahren und gesteuert werden, was Platz spart und die Abläufe vereinfacht.

Aufgabe der Erfindung ist ferner, ein System für eine vollautomatisierte Werkstoffprüfung für Werkstoffe mit viskos-elastische Eigenschaften bereitzustellen.

Dies wird mit einem Prüfsystem erreicht, aufweisend

ein erfindungsgemäßes Handhabungssystem,

eine Stanzvorrichtung zum Stanzen von Prüfkörpern aus einer Rohprobe,

- eine Prüfeinheit mit mindestens einer Prüfmaschine zum Ausführen von

Werkstoffprüfungen an Prüfkörpern,

eine Positioniervorrichtung für zugeführte Rohproben,

wobei die Steuermittel so ausgebildet sind, daß sie im Betrieb die Effektoren so steuern, daß eine Rohprobe der Stanzvorrichtung zugeführt, ausgestanzte Prüfkörper aus der

Stanzvorrichtung entnommen und der Prüfeinheit zugeführt werden und daß die

Prüfergebnisse erfaßt, analysiert, dargestellt und weitergeleitet werden können.

Durch die Einbindung einer Positioniervorrichtung ist eine automatisierte Zuführung zum Prüfsystem möglich, da das Prüfsystem den Prüfkörper in definierter Position aufnehmen und den weiteren Stationen definiert zuführen kann. Die Handhabungsvorrichtung kann die erforderlichen Arbeitsgänge mit der Stanzvorrichtung vollständig automatisiert ausführen und die erzeugten Prüfkörper ebenfalls automatisiert der Prüfeinheit zuführen. Die Prüfeinheit kann eine oder mehrere Prüfmaschinen enthalten, so daß ein Prüfkörper je nach

Anforderung einer bestimmten Prüfmaschine zugeführt werden kann. Da die Prüfmaschinen modular in der Prüfeinheit angeordnet sind, kann die Prüfeinheit nach Bedarf entsprechende Prüfmaschinen für die verschiedenen Parameter enthalten. Die Steuermittel können die gesammelten Ergebnisse verarbeiten und analysieren und die Prüfergebnisse entweder an eine entsprechende Ausgabeeinheit oder anderweitig weiterleiten. Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Systems sieht vor, eine Lagervorrichtung zur

Zwischenlagerung gestanzter Prüfkörper vorzusehen. Hierdurch ist es möglich, eine stärkere Parallelisierung der Vorgänge zu erreichen. Prüfungen können prinzipiell ein bis dreißig Minuten dauern, auch wenn in der Praxis die meisten Prüfungen nur wenige Minuten lang durchgeführt werden. Wenn die Prüfeinheit belegt ist, kann die Herstellung der Prüfkörper aus Rohproben ungehindert fortgesetzt und die vorbereiteten Prüfkörper in einer Art Pufferstation zwischengelagert werden. Zur sicheren Positionierung ist diese

vorteilhafterweise mit mindestens einer Mulde ausgestattet, in der ein Prüfkörper

formgerecht abgelegt werden kann, um eine sichere, definierte Wiederaufnahme durch den dritten Effektor zu erlauben. Dadurch ist sichergestellt, daß die Position des Prüfkörpers während der Zwischenlagerung nicht versehentlich verändert wird. Die mindestens eine Mulde weist einen erhöhten Randbereich auf, der sich über einen Teil des Umfangs der Mulde erstreckt, und an dem der erfindungsgemäße Spießgreifer als zweiter Effektor den aufgespießten Prüfkörper sicher und schonend abstreifen kann. Durch die runde Paßform des Randbereichs ist ein effizientes Abstreifen möglich. Die Anzahl der Mulden muß sich an der Ausstattung und Leistungsfähigkeit des Systems orientieren.

Vorzugsweise weist die Positioniervorrichtung des Prüfsystems die Merkmale von Anspruch 14 auf.

Vorzugsweise ist das System ferner so ausgestaltet, daß es mit einer Werkstoff- Produktionslinie koppelbar ist, die eine Mischvorrichtung sowie eine Steuerung aufweist, wobei die Steuermittel des Prüfsystems bezüglich der Prüfergebnisse der Prüfeinheit mit den Steuermitteln der Produktionslinie so zusammenwirken können, daß die Mischvorrichtung in Abhängigkeit der Analyseergebnisse der Steuereinheit des Prüfsystems steuerbar ist. Die Kopplung kann über eine zwischengeschaltete Förderstrecke erfolgen oder auch durch direkte Anbindung. Entscheidend ist, daß dabei nicht nur die mechanischen Elemente zusammenwirken, damit die Rohproben vollautomatisiert an das Prüfsystem weitergeleitet werden, sondern daß die Steuermittel des Prüfsystems so mit den Steuermitteln der Mischanlage zusammenwirken, daß die Mischungsverhältnisse je nach Prüfergebnis modifiziert werden können. Sobald die Prüfungen im Prüfsystem ergeben, daß ein

Parameter nicht erfüllt ist, kann die Mischvorrichtung darauf reagieren, indem es für die nächste Charge die Zusammensetzung anpaßt. Damit können Materialverluste minimiert und somit eine effizientere Materialproduktion erreicht werden. Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, das Prüfsystem unter Luftabschluß von einem Gehäuse zu umgeben, in dem eine Vorrichtung zur Erzeugung von Überdruck vorgesehen ist. Schutzgehäuse sind für Handhabungsvorrichtungen aus Sicherheitsgründen vorgesehen. Durch den Luftabschluß eines solchen Gehäuses können definierte Versuchsbedingungen, ähnlich wie im herkömmlichen Prüflabor, erreicht werden. Beeinträchtigung durch Staub, Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsschwankungen können damit vermieden werden. Durch die Vorrichtung zur Erzeugung von Überdruck, beispielsweise in Form einer Klimaanlage, kann im Gehäuse ein Überdruck erzeugt werden, der ein Eindringen von Staubpartikeln aus der Umgebung sicher verhindert, auch wenn beispielsweise die Tür zum Gehäuse geöffnet werden muß. Gerade weil das Prüfsystem in unmittelbarer Nähe zur Produktionsstätte stehen kann, ist mit Schmutzbelastung in der Luft zu rechnen, so daß mit dieser

Ausgestaltung der Schmutzbelastung entgegengewirkt werden kann. Die Klimaanlage kann darüber hinaus auch für definierte Temperaturen und damit für definierte Prüfbedingungen sorgen.

Wenn dieses Prüfsystem mit der effizienten Variante des Handhabungssystem in Form des Roboterarms mit den vier in einem Multifunktionselement verbundenen Effektoren

ausgestattet ist, erreicht man eine höchst effektive, autonom arbeitende und abgeschlossene Prüfzelle, die als Modul an die Werkstoffproduktion angekoppelt werden und mit dieser zusammenwirken kann, ohne daß es zu Qualitätsschwankungen der Prüfkörper oder größeren zeitlichen Verzögerungen bis zur Prüfung kommt.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 a den erfindungsgemäßen Spießgreifer für Prüfkörper und weitere Teilelemente des erfindungsgemäßen Handhabungssystems in einer beispielhaften

Ausgestaltung,

Fig. 1 b,c,d alternative Ausführungsbeispiele der Aufspießmittel als Prinzipskizze

Fig. 2 die Darstellung von Fig. 1 a beispielhaft mit allen Effektoren in

Betriebszustand,

Fig. 3a, 3b die erfindungsgemäße Positioniervorrichtung in einem Ausführungsbeispiel, Fig. 4 das erfindungsgemäße Handhabungssystem in einem erfindungsgemäßen Prüfsystem in einem Ausführungsbeispiel,

Fig. 5a, 5b das erfindungsgemäße Prüfsystem in einem anderen Ausführungsbeispiel aus zwei unterschiedlichen Perspektiven

Fig. 6a einen Ausschnitt von Fig. 5b im Detail (Stanzvorrichtung und

Randschnittvorrichtung), Fig. 6b einen weiteren Ausschnitt von 5b im Detail (erfindungsgemäße

Lagervorrichtung) und

Fig. 7 das erfindungsgemäße Prüfsystem in einer Ausführungsvariante und Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Multifunktionsgreifer 16 mit den vier Effektoren 4, 6, 13, 14 in Ruhestellung, wie er in einem Handhabungssystem 1 eines Prüfsystems 30 (siehe Fig. Fig. 6a, 6b) zum Einsatz kommen kann. Ein solcher Multifunktionsgreifer 16 ist dazu gedacht, an einem Linearsystem (siehe Fig. 3) oder an einem Roboterarm 31 (siehe Fig. 5a, 5b) befestigt zu werden und durch entsprechende Positionierung und Orientierung sowie Betätigung der Effektoren 4, 6, 13, 14 alle

erforderlichen Handhabungen an Rohproben 2 (nicht dargestellt) und Prüfkörpern (nicht dargestellt) in der Vorbereitung und Durchführung von Werkstoffprüfungen durchzuführen. Der erfindungsgemäße Spieß-Greifer 6 kann aber auch ebensogut eigenständig zum Einsatz kommen.

Der erste, hier als doppeltes Greifbackenpaar 5, 5' ausgestaltete Effektor 4 dient zur Handhabung einer Rohprobe 2 (nicht dargestellt) ab der Aufnahme in das

Handhabungssystem 1 (siehe Fig. 5a) und der Zwischenablage nach Abschluß des

Stanzvorgangs. Der erfindungsgemäßer Spieß-Greifer 6 als zweiter Effektor 6 dient der Handhabung eines gestanzten Prüfkörpers 3 (nicht dargestellt) bei der Entnahme aus der Stanzvorrichtung 32 (siehe Fig. 6a) bis zur Zwischenablage. Der dritte, als Sauggreifer 13 ausgestaltete Effektor 13 dient der Aufnahme eines Prüfkörpers 3 (nicht dargestellt) von der Zwischenablage und Zuführung zur Prüfeinheit 33 (siehe Fig. 5a, 5b). Der vierte, ebenfalls als Sauggreifer 14 ausgestaltete Effektor 14 dient der Wieder-Aufnahme der abgelegten Rohprobe 2 zur abschließenden Handhabung. Die hier doppelt beziehungsweise zweigeteilt ausgestalteten Greifbacken (5, 5') sind so beabstandet voneinander angeordnet, daß eine Aussparung 17 gebildet ist. Der gleiche Effekt würde bei einteiligen Greifbacken 5, 5' dadurch erreicht, daß die Greifbacken 5, 5' über einen Teil ihres Greifbereichs eine endständige Aussparung aufweisen. Diese

Ausgestaltung erlaubt ein Zusammenwirken mit der in Fig. 4a, 4b erläuterten

Positioniervorrichtung 20. Die Flächen der Greifbacken 5, 5' weisen eine Riffelung 5a auf, die sich beim Kontakt mit der weichen Rohprobe 2 in diese hineindrückt. Wenn die Riffelung 5a eine Sägezahnkontur aufweist, kann die Haltekraft in einer Richtung erhöht werden.

Zweckmäßigerweise wird die Sägezahnkontur so angeordnet, daß die Haltekraft gegen ein Herausziehen der Rohprobe 2 verstärkt wird. Dadurch wird das Aufnehmen der Rohprobe 2 erleichtert und die benötigte Zustellkraft der Greifbacken 5, 5' für einen sicheren Halt kann verringert werden. Zum Ablegen der aufgrund ihrer Klebrigkeit anhaftenden Rohproben 2 können diese nach Öffnen der Greifbacken 5, 5' entweder abgeschüttelt oder abgestreift werden. Die verarbeiteten Rohproben 2 müssen nämlich nicht mehr exakt positioniert werden, sondern werden in Auffangbehältern 46a (siehe 5a) gesammelt.

Der erfindungsgemäße Spieß-Greifer 6 als zweiter Effektor 6 weist hier als Stechmittel 7 zwei parallel angeordnete, senkrecht in der Basis 6a verankerte Nadeln 7', 7" auf. Für die üblichen Prüfkörper 3 haben solche Nadeln 7', 7" in der Regel einen Durchmesser von 1 ,6 bis 1 ,8 Millimeter. Sie können als Hohlnadeln 7', 7" ausgestaltet sein, wie hier

andeutungsweise erkennbar, um mittels Druckluftbeaufschlagung das mechanische

Abstreifen der Prüfkörper 3 zu unterstützen. Die Abstreifvorrichtung 9, 10 ist hier bei feststehend ausgestalteten Nadeln 7', 7" als verstellbare Stirnfläche 9 mit einer Ausnehmung 10 ausgestaltet. Die Stirnfläche ist hier über ein Stellelement 1 1 mit dem Spieß-Greifer 6 verbunden und befindet sich in einer die Nadeln 7', 7" maskierenden Stellung. Doppelpfeil 12 stellt den Verstellweg des Stellmittels 1 1 dar.

Das Stellelement 1 1 dient dazu, die Stirnfläche an die Basis 6a heranzufahren, so daß die Nadeln 7', 7" durch die Ausnehmung 10 (hier nur andeutungsweise erkennbar, siehe auch Fig. 2) herauskragen und mit entsprechender Zustellkraft in den Randbereich 3a eines Prüfkörpers 3 (siehe Fig. 2) hineingestochen werden können. Die erforderliche Zustellkraft kann zwischen wenigen Gramm bei Silikonen und bis zu acht Kilogramm bei Hartgummi liegen. Als dritter Effektor 13 dient der Sauggreifer 13 für die Handhabung der Prüfkörper 3 während der Zuführung zur Prüfeinheit 33 (siehe Fig. 5a, 5b). Nach dem Prüfvorgang können die Prüfkörper 3 direkt von den Prüfmaschinen aus dem System abgegeben werden, beispielsweise in einen Auffangbehälter. Der Sauggreifer 13, hier als Vakuumsauger ausgebildet, hat weniger Haltekraft als der Spieß-Greifer 6, diese reicht aber für die betreffenden Handhabungsschritte aus, da der Prüfkörper 3 nur gegen die Schwerkraft aufgenommen, transportiert und positioniert werden muß. Die Saugvorrichtung kann als auch als Haftsauger oder Luftstromsauger ausgestaltet sein. Das gleiche gilt für den vierten Sauggreifer-Effektor 14, hier ebenfalls als Vakuumsauger dargestellt, der der weiteren Handhabung der Rohprobe 2 nach dem abgeschlossenen Stanzvorgang dient. Er muß nur eine entsprechend größere Haltekraft als der dritte Effektor 13 aufweisen, da Rohproben 2 größer als Prüfkörper 3 sind. Nach dem Stanzvorgang, bei dem nacheinander bis zu fünf Prüfkörper 3 aus einer Rohprobe 2 ausgestanzt werden, wird die Rohprobe 2 von dem ersten Effektor 4 in eine Zwischenablage verbracht, von der aus sie durch den vierten Effektor 14 aufgenommen und zur Entfernung aus dem System in eine entsprechende Ablage 46a (nicht dargestellt, siehe Fig. 5a und 5b) verbracht werden kann, für die keine exakte Positionierung mehr erforderlich ist. Eine solche Ablage 46a kann beispielsweise ein Sammelbehälter 46a für die Zuführung zum Abfall oder in das Archiv sein.

Je nach Anordnung der Effektoren 4, 6, 13, 14 auf dem Multifunktionsgreifer 16 muß der Roboterarm 31 (nicht dargestellt, siehe Fig. 5a, 5b) beweglich ausgestaltet und steuerbar sein. Die Effektoren 4, 6, 13, 14 sind zweckmäßigerweise in verschiedene Richtungen ausgerichtet und endständig angeordnet, um einen guten Eingriff in Maschinenbereiche sicherzustellen.

Die Fig. 1 b, 1 c, und 1 d zeigen alternative Ausgestaltungsmöglichkeiten der Stechmittel 7 in Draufsicht auf die Basis 6a. In Fig. 1 b ist das Stechmittel 7 als flaches Oval ausgebildet, das hier vollständig hohl ausgebildet ist. Diese Kontur stellt den drehfesten Halt sicher. Fig. 1 c zeigt als Stechmittel 7 eine mittige rotationssymmetrische Hohlnadel 7' mit seitlich angeordneten Rippen 7a, wobei die Rippen 7a für den drehfesten Halt sorgen. Fig. 1 d zeigt eine Ausgestaltung der Aufspießmittel 7 als drei parallele Nadeln 7', 7", 7"', die hier auch als Hohlnadeln abgebildet sind. Bei Verwendung von rotationssymmetrischen Nadeln 7' ist eine solche Mehrfachanordnung erforderlich, um die Drehfestigkeit des Halts sicherzustellen. Sind die Nadeln feststehend angeordnet, müssen sie auch parallel angeordnet sein. Sind sie verfahrbar in der Basis 6a angeordnet, können sie auch geringfügig konvergieren oder divergieren. Entscheidend ist nur, daß sie im wesentlichen in einer Ebene angeordnet sind und im wesentlichen parallel zur Oberseite 3a des Prüfkörpers eingestochen werden. Fig. 2 zeigt den gleichen Multifunktionsgreifer 16 wie in Fig. 1 , diesmal zu

Demonstrationszwecken an allen Effektoren 4, 6, 13, 14 bestückt mit Rohproben 2 und Prüfkörpern 3. Das doppelte Greifbackenpaar 5, 5' des ersten Effektors 6 hält eine Rohprobe 2. Diese weist drei Stanzbereiche 2b auf, aus denen Prüfkörper 3 ausgestanzt wurden. Von jedem Stanzbereich 2b aus führt ein Randschnitt 2a zum Außenrand der Rohprobe 2. Dieser Randschnitt 2a wird vor dem Stanzvorgang ausgeführt und dient dazu, daß der

Backengreifer 6 die Rohprobe 2 um den noch in der Stanzvorrichtung 32 (siehe Fig. 6a) gehaltenen Prüfkörper 3 herum aus der Stanzvorrichtung 32 herausziehen kann. Hierfür sind hohe Haltekräfte erforderlich, da Material- und Reibungskräfte überwunden werden müssen, um eine Öffnung der Rohprobe 2 um den ausgestanzten und noch fixierten Prüfkörper 3 herum entlang des Randschnitts 2a zu erreichen. Die Randschnitte 2a können entweder unmittelbar hintereinander weg für alle zu stanzenden Prüfkörper 3 einer Rohprobe 2 erfolgen, oder für jeden zu stanzenden Prüfkörper 3 direkt vor dem jeweiligen Stanzvorgang. Dies ist Sache der Handhabungssteuerung. Weitere Details hierzu werden zu Fig. 6a, 6b beschrieben.

Zum Ausstanzen führt der Backengreifer 4 die Rohprobe 2 zur Stanzvorrichtung 32 (nicht dargestellt, siehe Fig. 6a) und positioniert sie in der Stanzvorrichtung 32 so, daß das

Stanzeisen 28 (nicht dargestellt, siehe Fig. 6a) exakt das Ende des Randschnitts 2a trifft. Der Grund, warum die Stanzbereiche 2b nicht unmittelbar im Randbereich einer Rohprobe 2 liegen, ist, daß dieser Beschädigungen oder Unregelmäßigkeiten aufweisen kann. Durch das Stanzen von Prüfkörper 3 im Innern der Rohprobenfläche ist sichergestellt, daß die

Prüfkörper 3 alle die gleiche Qualität und Quantität aufweisen.

Der Spieß-Greifer 6 als zweiter Effektor 6 trägt auf seinen zwei Nadeln 7', 7" einen

Prüfkörper 3, in dessen Randbereich 3a die Nadeln 7 eingestochen sind. Dazu ist die

Stirnfläche 9 der Abstreifvorrichtung 8 mittels Stellelement 1 1 in eine Position an der Basis 6a verbracht, bei der die Nadeln 7', 7" durch die Ausnehmung 10 der Stirnfläche 9 kragen. Die Ausnehmung 10 ist so bemessen, daß sie kleiner ist als die Außenkontur des

Prüfkörpers 3, so daß dieser, wenn die Stirnfläche 9 mittels Stellelement 1 1 wieder von der Basis 6a wegbewegt wird, mit der Stirnfläche 9 von den Nadeln 7', 7" geschoben wird. Der gleiche Effekt wird erreicht, wenn in einer alternativen, hier nicht dargestellten Ausgestaltung die Aufspießmittel 7 ein- und ausfahrbar in der Basis 6a angeordnet sind und die Stirnfläche 9 in der Basis 6a integriert ist, so daß der Prüfkörper 3 beim Zurückfahren der Nadeln 7', 7" in die Basis 6a durch die Ausnehmung 10 von der Stirnfläche 9 abgestreift werden. Soll mit Hohlnadeln und Druckluftbeaufschlagung gearbeitet werden, ist die erstbeschriebene Ausführungsform einfacher zu verwirklichen, da feststehende Nadeln 7', 7" leichter mit Druckluft beaufschlagbar sind.

Insbesondere bei Verwendung von Hohlnadeln ist ein für die Verschleißfestigkeit geeignetes Material zu wählen. Hierfür eignet sich beispielsweise gehärteter Edelstahl, wobei die

Spitzen von Hohlnadeln idealerweise angeschrägt sind wie bei Injektionskanülen, um das Eindringen zu erleichtern.

Der dritte Effektor 13 trägt als Vakuum-Sauggreifer 13 einen Prüfkörper 3 und der vierte Effektor 14 ebenfalls als Vakuum-Sauggreifer 14 eine Rohprobe 2. Der Sauggreifer 14 ist größer dimensioniert als der Sauggreifer 13, um eine größere Haltekraft für die größeren Rohproben bereitstellen zu können.

Fig. 3a und 3b zeigen eine erfindungsgemäße Positioniervorrichtung 20 in einem

Ausführungsbeispiel, mit dem eine Rohprobe 2 dem erfindungsgemäßen

Handhabungssystem 1 definiert zugeführt werden kann. Nicht alle beschriebenen Elemente sind in beiden Abbildungen sichtbar oder mit Bezugszeichen versehen. Fig. 3a zeigt die Vorrichtung ohne und Fig. 3b mit positionierter Rohprobe 2. Die Positioniervorrichtung 20 ist hier mit einem das ganze Prüfsystem 30 (nicht dargestellt) umgebenden Gehäuse 39 (nur angedeutet) verbunden, beziehungsweise in dieses integriert, und zwar direkt unterhalb der Gehäusedecke 39. Eine Zuführung 45 dient der Zuführung von Rohproben 2 zur

Positioniervorrichtung 20. Dargestellt ist die Gleitfläche 21 mit einer Zuführseite 21 a und einer Abgabeseite 21 b, wobei sie in Längsausrichtung Y eine Neigungsrichtung (Pfeil) 21 c aufweist, die dazu dient, daß eine von einer Zuführung 45 der Aufnahmeseite 21 a übergebene Rohprobe 2 allein aufgrund ihrer Schwerkraft über die Gleitfläche 21 zur

Abgabeseite 21 b hin gleitet. Die Gleitfläche 21 ist hier durch die ganze Breite einnehmende, parallel hintereinander angeordnete Rollen 24 ausgebildet, die in Neigungsrichtung 21 c drehbar gelagert sind und dadurch die Gleitbewegung durch Minimierung der Reibungskräfte fördern. Alternativ kann die Gleitfläche 21 auch als homogene Oberfläche ausgestaltet sein, muß dann jedoch beschichtet werden, damit die durch Reibung während des Gleitens verursachten Materialablagerungen der klebrigen Rohproben 2 weitgehend vermieden werden. Eine andere Ausgestaltung zur Minimierung der Reibungskräfte wäre, statt durchgehenden walzenförmigen Rollen 24 jeweils eine Vielzahl von Einzelrollen

nebeneinander beabstandet anzuordnen, wobei die Rollen einer Rollenreihe linear mit den Vor- und Nachgängerrollen oder auch versetzt angeordnet sein können.

In Querausrichtung X der Gleitfläche 21 sorgen Seitenelemente 22, 22' dafür, daß die Rohprobe 2 beim Darübergleiten die Gleitfläche 21 nicht verläßt. Die Anordnung der konvergierend angeordneten Seitenelemente 22, 22' verjüngt sich in Neigungsrichtung 21 c. Dadurch kann die Rohprobe 2 während des Gleitens in Querausrichtung X positioniert werden. Da hier die Verjüngung durch die Seitenelemente 22, 22' symmetrisch ausgestaltet ist, erfolgt eine Zentrierung der Rohprobe 2, es könnten jedoch durch Asymmetrie auch andere X-Positionierungen vorgesehen sein. Für die Positionierung in Längsausrichtung Y sind Auffangmittel 22, 22', 23 vorgesehen. Diese werden zum einen aus den zur

Neigungsrichtung 21 c konvergierenden Randelemente 22, 22' gebildet. Ferner dient auch der aus der Gleitfläche 21 an der Abgabeseite 21 b herauskragende Haken 23 als

Auffangmittel. Dieser kann bei kleinen Rohproben alleine oder bei größeren Rohproben 2 in Verbindung mit den Randelementen 22, 22' die Rohprobe 2 in der Längsausrichtung Y positionieren. Der Haken 23 stellt sicher, daß Rohproben 2 jeglicher Größe sicher in

Längsausrichtung Y positioniert werden, ohne daß eine Umrüstung der

Positioniervorrichtung erforderlich ist, denn Rohproben 2 können in ihrem Durchmesser erheblich differieren, wie eingangs erwähnt wurde. Ausnehmungen 25 dienen dazu, dem Backengreifer 4 mit seinen Greifbacken 5, 5' (siehe Fig. 1 a und 2) ungehinderten Zugriff von beiden Seiten der Rohprobe 2 zu erlauben, wobei der Haken 23 in den Bereich der

Aussparung 17 des Backengreifers 4 paßt. Eine hier verstellbar ausgestaltete

Abdeckvorrichtung 19, in geöffneter Stellung dargestellt, sorgt in geschlossener Stellung während der Zuführung einer Rohprobe 2 durch die Zuführung 45 dafür, daß die Rohprobe 2 auch bei ungünstigem Auftreffen nicht über die Seitenelemente 22, 22' herausgeraten kann. Eine solche Zuführung erlaubt die automatische Übergabe an das Prüfsystem ab der Entnahme der Rohprobe an der Produktionslinie. Die ausgeschnittenen Rohproben brauchen dann nur noch in die Fördermittel verbracht werden, damit diese automatisch in die Zuführung zur Positioniervorrichtung gelangen.

Fig. 4 zeigt das erfindungsgemäße Handhabungssystem 1 in einer einfachen

Ausführungsform als Linearsystem 1 mit vier Achsen 18, 18', 18", 18"' in einem erfindungsgemäßen Prüfsystem 30 mit dem erfindungsgemäßen Spieß-Greifer 6 an einem erfindungsgemäßen Multifunktionsgreifers 16. Das Handhabungssystem 1 ist zwischen dem Arbeitsbereich 34 mit Stanzvorrichtung 32 und Ablagebehälter 46a für verarbeitete

Rohproben 2 und der Prüfeinheit 33 mit Ablagebehältern 46b für verarbeitete Prüfkörper 3 (nicht dargestellt) angeordnet. Der erfindungsgemäße Multifunktionsgreifers 16 ist an der vierten Achse 18"' angeordnet. Die Effektoren 4, 6, 13, 14 könnten aber genausogut auch jeweils eigenständig an der vierten Achse 18"' angeordnet sein. Effektor 4 am

Multifunktionsgreifer 16 trägt eine Rohprobe 2. Eine Steuerung (nicht dargestellt) sorgt dafür, daß die Achsen 18, 18', 18", 18"' des Handhabungssystems 1 und die Effektoren 4, 6, 13, 14 an der vierten Achse 18"' entsprechend bewegt, positioniert, orientiert und mit Zustellkraft beaufschlagt werden, so daß die weiter oben und auch noch nachfolgend beschriebenen Vorgänge ausführbar sind. Die erste Achsen 18, 18', 18" sind jeweils linear verfahrbar, während die vierte Achse 18"', die die Effektoren trägt, vier Freiheitsgrade hat, um die Effektoren zu positionieren, auszurichten und mit Zustellkraft zu beaufschlagen. Das weitere Zusammenwirken der Elemente des Prüfsystems 30 wird nachfolgend in einem weiteren Auführungsbeispiel anhand Fig. 5a und 5b näher erläutert.

Fig. 5a und 5b zeigen das erfindungsgemäße Prüfsystem 30 in einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung aus zwei unterschiedlichen Perspektiven. Dabei ist das Handhabungssystem 1 als Roboterarm 31 realisiert, der in den beiden Perspektiven eine unterschiedliche Stellung einnimmt. Manche der beschriebenen Elemente sind nur aus jeweils einer Perspektive erkennbar, sie werden hier jedoch einheitlich beschrieben. Gegenüber der Prüfeinheit 33 mit den einzelnen Werkstoffprüfmaschinen 33' bis 33"" ist ein Arbeitsbereich 34 mit

Stanzvorrichtung 32 und Randschnittvorrichtung 37, Waschvorrichtung 38, Lagervorrichtung 35, 36 und Ablagebehälter 46a für Rohproben 2 angeordnet. Dieser Arbeitsbereich 34 dient dazu, Rohproben 2 entgegenzunehmen, sie gegebenenfalls zu waschen und zu trocknen, Randschnitte 2a anzubringen, Prüfkörper 3 (nicht dargestellt) aus ihnen zu stanzen und der Prüfeinheit 33 zuzuführen. Dazu ist zwischen der Prüfeinheit 33 und dem Arbeitsbereich 34 als Handhabungssystem 1 ein Roboterarm 31 angeordnet, der hier mit einem

Multifunktionsgreifer 16 ausgestattet ist. Zu den Details des Multifunktionsgreifers 16 siehe Ausführungen zu den Figuren 1 a bis 1 d und 2.

Die Lagervorrichtung 35, 36 weist eine stationäre Lagervorrichtung 35 und eine mobile Lagervorrichtung 36 auf. Die mobile Lagervorrichtung kann außerhalb des Prüfsystems bestückt und in bestücktem Zustand in das Prüfsystem 30 eingeführt werden. Beide Lagervorrichtungen 35, 36 umfassen Mulden 35a, 36a. Bei den Mulden 35a ist ein als Abstreifrand dienender erhöhter Randbereich 35b erkennbar (siehe auch Fig. 6a).

Am Roboterarm 31 ist der Multifunktionsgreifer 16 mit einer im Backengreifer 4 gehaltenen Rohprobe 2 erkennbar. Die Zuführung der Prüfkörper 3 zu den einzelnen Prüfmaschinen 33' bis 33"" erfolgt über ein Förderband 49, auf dem der Sauggreifer 13 als dritter Effektor 13 die Prüfkörper 3 exakt positioniert, so daß sie beim Erreichen der jeweiligen Prüfmaschine 33' bis 33"" dort für die Übernahme durch die maschineneigene Transportvorrichtung

(Folienband, nicht dargestellt) entsprechend positioniert sind. Dabei wird der Prüfkörper 3 während der Bewegung des Förderbandes 47 bei Erreichen dessen Endes auf das

Folienband der Prüfmaschine 33' bis 33"" geschoben und auf diesem im Bereich der Prüfmaschine 33' bis 33"" weitertransportiert, bis er nach dem Prüfvorgang in eine entsprechende Ablagebehälter 46b abgegeben wird. In der Zwischenzeit ist der nächste Prüfkörper 3 bei der jeweiligen Prüfmaschine 33' bis 33"" angekommen, und der nächste Prüfvorgang kann unmittelbar durchgeführt werden. Durch die automatisierte Serialisierung der Prüfvorgänge bei jeder einzelnen Prüfmaschine 33' bis 33"" bei gleichzeitiger

Parallelisierung der Prüfvorgänge in der Prüfeinheit 33 kann eine maximale Prüfeffizienz erreicht werden. Eine Steuerung (nicht dargestellt) sorgt dafür, daß der Roboterarm 31 und die Effektoren 4, 6, 13, 14 entsprechend bewegt, positioniert, orientiert und mit Zustellkraft beaufschlagt werden, so daß die zuvor und auch noch nachfolgend beschriebenen Vorgänge ausführbar sind.

Für die NachVerfolgbarkeit der archivierten Rohproben können die Rohproben automatisch beschriftet werden. Die hierfür erforderlichen Daten werden von der Steuerung (nicht dargestellt) vorgegeben. Die Beschriftung erfolgt zweckmäßigerweise nach Beendigung der Stanzvorgänge, wenn die Rohprobe 2 noch vom Backengreifer 4 sicher gehalten und entsprechend orientiert werden kann.

Fig. 6a zeigt einen Arbeitsbereichs 34 als Teilbereich des erfindungsgemäßen Prüfsystems 30 mit der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung 35, 36. Beide weisen formgerechte Mulden 35a, 36a auf, in die Prüfkörper 3 positioniert zur Wiederaufnahme durch den dritten Effektor 13 (Sauggreifer) von dem zweiten Effektor 6 (Spieß-Greifer) abgelegt werden können. Die exakte Lage der Prüfkörper 3 ist wichtig, damit eine exakte Aufnahme und positionierte Weitergabe der Prüfkörper 3 an die Prüfeinheit 33 möglich ist. Aus bestückten Mulden 35a, 36a kann der als Sauggreifer 13 ausgebildete dritten Effektor 13 Prüfkörper 3 entnehmen und einer der Prüfmaschinen 33' bis 33"" der Prüfeinheit 33 zuführen.

Die Mulden 35a, 36a weisen erhöhte Randbereiche 35b, 36b auf, die zum Abstreifen der Rohprobe 2 von den Aufspießmitteln 7 des Spieß-Greifers (nicht dargestellt) in die Mulde 35a, 36a dienen. Der Abstreifrand 3b kann alternativ zur Abstreifvorrichtung 9, 10 am Spieß- Greifer 6 zum Abstreifen aufgespießter Prüfkörper 3 (nicht dargestellt) dienen. Hier befinden sich Einkerbungen 35c am Rand der Mulden 35, in die die Aufspießmittel 7 (nicht dargestellt) beim Abstreifvorgang paßformgerecht eingreifen können, um das Abstreifen zu erleichtern. Die Mulden 35a, 36a können mit Teflon beschichtet sein, um gegebenenfalls ein Anheften der noch klebrigen Prüfkörper 3 zu verhindern.

Lagervorrichtung 35 ist als stationäres Zwischenlager ausgebildet, das fest im Arbeitsbereich 34 installiert ist und während des regulären Arbeitsverlauf von dem Spieß-Greifer 6 bestückt wird. Die Lagervorrichtung 36 ist ein optionales mobiles Zwischenlager, das dem

Arbeitsbereich 34 des Prüfsystems 30 von außen zugeführt werden kann. Die Bestückung der Lagervorrichtung 36 erfolgt dann außerhalb des Prüfsystems 30, um Prüfkörper 3 von außen in den automatisierten Ablauf einschleusen zu können. Die mobile Entnahme und Zuführung wird hier durch das Schubladenprinzip verwirklicht, ähnlich dem des Behälters 46a. Hier ist jedoch sicherzustellen, daß die Lagervorrichtung 36 innerhalb des

Arbeitsbereich eine definierte Position einnimmt, damit auch hier eine definierte Übernahme der Prüfkörper aus den Mulden 36a durch den dritten Effektor 13 möglich ist.

Links neben der Lagervorrichtung 35, 36 befindet sich ein Behälter 46a, in dem die verarbeiteten Rohproben 2 mit dem als Sauggreifer 14 ausgestalteten vierten Effektor 14 (nicht dargestellt) zur Archivierung oder Verwerfung abgelegt werden können. Der Behälter 46a kann als Schublade ausgestaltet sein, die ausfahr- und entnehmbar ist, um die dort abgelegten Rohproben 2 von außen dem Prüfsystem 30 entnehmen zu können. Rechts von der Lagervorrichtung 35, 36 befindet sich eine Waschvorrichtung 38. Bei dieser handelt es sich um ein Becken 38, das durch Düsen mit Druckluft beaufschlagt werden kann. Das

Waschen ist dann erforderlich, wenn sich auf der Rohprobe 2 noch Trennmittel befindet. Das Trennmittel dient dazu, das Anhaften während der Handhabung in der ersten heißen Phase zu verringern. Dazu wird die Rohprobe 2 mit dem ersten Effektor 4 zunächst vollständig in das Becken 38 gehalten, in dem sich entweder bereits Waschflüssigkeit befindet, oder die Rohprobe 2 wird darin mittels Wasserdüsen vollständig benetzt. Dabei muß die Rohprobe 2 dem Wasser gleichmäßig ausgesetzt sein, da dieses gleichzeitig kühlend wirkt, und sich dies nicht ungleichmäßig in der Rohprobe 2 auswirken darf. Nach dem Waschen wird die

Rohprobe 2 vertikal ausgerichtet, um ein Abknicken der lappigen Rohprobe 2 zu vermeiden. Anschließend wird die Rohprobe 2 mittels Druckluft getrocknet.

Ganz rechts im Arbeitsbereich 34 befindet sich eine Stanzvorrichtung 32 und schräg darunter eine Randschnittvorrichtung 37, deren Zusammenwirken mit dem Prüfsystem 30 in Fig. 6b näher erläutert werden. Fig. 6b zeigt aus dem Stand der Technik eine Stanzvorrichtung 32 und eine

Randschnittvorrichtung 37 als Detail zu Fig. 6a. Die Erläuterung dieser Vorrichtungen dient dazu, die Funktion des ersten Effektors 4 und die auf die Rohprobe 2 wirkenden Kräfte näher zu erläutern. Die Randschnittvorrichtung 37 dient dazu, für jeden Stanzbereich 2b (siehe Fig. 2) einen Randschnitt 2a (siehe Fig. 2) in der Rohprobe 2 (nicht dargestellt) vorzunehmen. Für das Anbringen der Randschnitte hält der erste Effektor 4 die Rohprobe 2 in den

Arbeitsbereich der Randschnittvorrichtung, innerhalb derer ein Messer von unten durch die Rohprobe 2 fährt. Die Rohprobe 2 muß dazu exakt so positioniert werden, daß der jeweilige Randschnitt 2a genau bis an den Stanzbereich 2b reicht. Dabei kann das System so gesteuert werden, daß nach jedem erfolgten Randschnitt 2a die Rohprobe 2 zum Stanzen des betreffenden Prüfkörpers 3 in die Stanzvorrichtung 32 verbracht wird, oder es können zunächst alle erforderlichen Randschnitte 2a angebracht werden und dann die

Stanzvorgänge nachfolgend für alle Prüfkörper 3 aus einer Rohprobe 2 ausgeführt werden. Das vermeidet unnötige Bewegungen des Handhabungssystems 1 (nicht dargestellt).

Werden alle Randschnitte 2a nacheinander ausgeführt, muß die Rohprobe 2 nach jedem Schnittvorgang mit dem Backengreifer 4 über dem Messer 37a bis zur nächsten

Randschnittposition gedreht werden.

Die Stanzvorrichtung 32, hier eine Volumenstanze 32, weist einen feststehenden Stempel 27 auf, auf dem die Rohprobe 2 durch den Backengreifer 4 mit dem Stanzbereich 2a zu positionieren ist. Der Kompressionsstempel 26 dient dazu, den Stanzbereich 2a durch Kompression zu fixieren und beim Schnitt mit dem Stanzeisen 28 das Volumen zu definieren. Das Stanzeisen 28 wird von unten entlang des feststehenden Stempels 27 durch die Rohprobe 2 geführt. Anschließend übt der Backengreifer 4 Zugkraft auf die noch immer mit dem Kompressionsstempel fixierte Rohprobe 2 aus. Dabei öffnet sich im Bereich des Randschnitts 2a die Rohprobe 2 um den Stanzbereich 2b, so daß der Backengreifer 4 die Rohprobe 2 um den Stanzbereich 2b herum, der nun den Prüfkörper 3 bildet, aus der Stanzvorrichtung 32 entnehmen kann.

Im nächsten Schritt kann der nicht dargestellte zweite Effektor 6 den noch komprimierten Prüfkörper 3 mit den Aufspießmitteln 7 sicher aufspießen und dabei in eine definierte

Position auf den Aufspießmitteln 7 bringen (siehe Fig. 2). Sobald der Prüfkörper 3 sicher vom Spieß-Greifer 6 aufgenommen ist, öffnet der Kompressionsstempel 26, und der Spieß- Greifer kann den Prüfkörper 3 abheben. Die Haltekraft des Spieß-Greifers 6 reicht aus, die Klebekraft des Prüfkörpers 6 auf der Fläche des Stempels 27 zu überwinden. Bei einer herkömmlichen Stanze (nicht dargestellt), die keinen Kompressionsstempel 26 aufweist, fährt ein Stanzeisen von oben in die Rohprobe. Beim Wiederhochfahren des Stanzeisens bleibt der Prüfkörper im Stanzeisen kleben und wird durch einen im Innern des Stanzeisens geführten Auswerfer nach unten auf die Auflagefläche zu aus dem Stanzeisen

herausgeschoben. Entweder kann zum Aufnehmen des Prüfkörpers 3 mit dem Spieß-Greifer 6 der Prüfkörper 3 durch den Auswerfer gegen die Auflagefläche gehalten werden, oder der Spieß-Greifer 6 kann den Prüfkörper gegen ein Widerlager, das den Prüferkörper gegen die Aufspießrichtung in seiner Position hält, aufspießen.

Der aufgenommene Prüfkörper 3 kann vom Spieß-Greifer 6 in einer Mulde 35a der

Lagervorrichtung 35 abgestreift werden. Aus einer Rohprobe 2 können je nach

Dimensionierung bis zu fünf Prüfkörper 3 ausgestanzt werden.

Fig. 7 zeigt eine Außenansicht einer Prüfzelle 30. Das Prüfsystem 30 mit dem Arbeitsbereich 34 und der Prüfeinheit 33 ist von einem luftdicht verschließbaren Gehäuse 39 umgeben, so daß es mit Überdruck beaufschlagt werden kann, was dem Schutz vor eindringenden

Staubpartikeln dient. Über die Zuführung 45, hier als über ein Förderband (nicht dargestellt) bestückbarer Einführtrichter 45 dargestellt, werden die Rohproben 2 in die unter dem

Gehäusedach (entsprechend Fig. 3a, 3b) angeordnete Positioniervorrichtung 20 (nicht dargestellt) zugeführt. Eine solche Prüfzelle 30 kann unmittelbar im Produktionsbereich, also in die Nähe einer Produktionslinie angeordnet werden, ohne daß die Gefahr von

Verschmutzung oder Schwankungen der Prüfbedingungen entstehen. Werden die Proben unmittelbar nach dem Mischvorgang entnommen, wird das Zeitfenster bis zur Prüfung minimiert. So können die Prüfergebnisse schnellstmöglich rückgekoppelt werden, insbesondere, wenn die Steuerung des erfindungsgemäßen Prüfsystems 30 mit der der Produktionslinie gekoppelt ist. Werden die Rohproben erst nach einer gewissen Kühlstrecke entnommen, verringert sich die Klebrigkeit des Materials, was der Gefahr von Ablagerungen durch Reibung insbesondere der frisch entnommenen Rohproben 2 verringert. Die

Temperaturen an den Entnahmestellen hängen von der Anlagengeschwindigkeit ab und können zwischen Raumtemperatur und 100 °C variieren.

Die Figuren stellen lediglich beispielhafte Ausgestaltungen dar. Das Handhabungssystem 1 wie auch das Prüfsystem 30 können auch anders als in den Figuren dargestellt und beansprucht zusammengestellt sein. Je nachdem, wie eine Werkstoffprüfung konkret konzipiert ist, können Arbeitsschritte aus dem automatisierten Vorgang entfallen oder anders gehandhabt werden, so daß beispielsweise der erste 4, dritte 13 und/oder vierte Effektor 14 überflüssig werden und daher nicht zwingend Bestandteil des erfindungsgemäßen

Handhabungssystems 1 sein müssen. Auch kann die erfindungsgemäße

Positioniervorrichtung 20 im Handhabungssystem 1 integriert sein. Entscheidend ist, daß mit dem erfindungsgemäßen Spieß-Greifer 6 die kontrollierte automatisierte Handhabung von Prüfkörpern 3 in der Werkstoffprüfung ermöglicht wird.

Bezugszeichenliste

Handhabungssystem

Rohprobe

a Randschnitt

b Stanzbereich, ausgestanzter Bereich

Prüfkörper

a Oberseite

b Randbereich

erster Effektor, Backengreifer

, 5' Greifbacken

a Riffelung

zweiter Effektor, Spieß-Greifer

a Basis

Aufspießmittel

', 7", 7"' Nadel, Hohlnadel

7a Rippe

9 Stirnfläche

10 Ausnehmung

1 1 Verbindungselement

12 Pfeil: Bewegungsrichtungen

13 dritter Effektor, Sauggreifer

14 vierter Effektor, Sauggreifer

16 Multifunktionsgreifer Aussparung

Positioniervorrichtung

Gleitfläche

a Zuführseite

b Abgabeseite

c Pfeil: Neigungsrichtung, 22' Seitenelemente

Haken

Rollen

Ausnehmungen

Kompressionsstempel feststehender Stempel

Stanzeisen

Fördermittel, Förderband

Prüfsystem, Prüfzelle

Roboterarm

Stanzvorrichtung

Prüfeinheit

', 33", 33"', 33"" Werkstoffprüfmaschinen

Arbeitsbereich

,36 Lagervorrichtunga, 36a Mulde

b, 36b Abstreifrand

c Einkerbung

Randschnittvorrichtunga Messer

Waschvorrichtung 39 Gehäuse

45 Zuführung

46a, 46b (Ablage-)Behälter

47 Fördermittel, Förderband

X Querausrichtung

Y Längsausrichtung

Claims

Patentansprüche

Spieß-Greifer (6) zum einseitigen Greifen eines Prüfkörpers (3) aus visko- elastischen Werkstoffen mit einer Oberseite (3a) und einem Randbereich (3b), wobei der Greifer (6) eine Basis (6a) und darin angeordnete Aufspießmittel (7, 7', 7", 7"') aufweist, die parallel zur Oberseite (3a) in den Randbereich (3b) eines Prüfkörpers (3) einstechbar und so ausgestaltet sind, daß der Prüfkörper (3) drehfest von den Aufspießmitteln (7, 7', 7", 7"') gehalten werden kann.

Spieß-Greifer (6) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Aufspießmittel (7, 7', 7", 7"') parallel angeordnete Nadeln (7', 7", 7"') aufweisen.

3. Spieß-Greifer (6) nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet,

daß eine Abstreifvorrichtung (9, 10) umfaßt ist, mittels derer ein aufgespießter Prüfkörper (3) von den Aufspießmitteln (7, 7', 7", 7"') geschoben werden kann, wobei die Abstreifvorrichtung (9, 10) eine vor der Basis (6a) angeordnete Stirnfläche (9) mit einer Ausnehmung (10) zum Durchtritt der Aufspießmittel (7, 7', 7", 7"') aufweist und wobei Stirnfläche (9) und Aufspießmittel (7, 7', 7", 7"') relativ zueinander bewegbar ausgestaltet und so angeordnet sind, daß die Aufspießmittel (7, 7', 7", 7"') in der Greifstellung zur Aufnahme eines Prüfkörpers (3) durch die Ausnehmung (10) der Stirnfläche (9) herauskragen können und nach dem

Abstreifen des Prüfkörpers (3) von der Stirnfläche (9) maskiert sind.

4. Spieß-Greifer (6) nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Aufspießmittel (7, 7', 7", 7"') feststehend in der Basis (6a) angeordnet ist und die Stirnfläche (9) relativ zu den Aufspießmitteln (7, 7', 7", 7"') bewegbar ist.

5. Spieß-Greifer (6) nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Aufspießmittel (7, 7', 7", 7"') verfahrbar in der Basis (6a) angeordnet sind und die Stirnfläche (9) feststehend ausgestaltet ist.

6. Spieß-Greifer (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Aufspießmittel (7, 7', 7", 7"') eine oder mehrere Hohlnadeln (7', 7", 7"') aufweisen.

7. Multifunktionsgreifer (16) für einen Roboterarm (31 ),

aufweisend

einen ersten Effektor (4) mit paarig aufeinander zu bewegbaren Greifbacken (5, 5') zur Aufnahme und zur bewegenden, positionierenden und sichernden Handhabung einer Rohprobe (2) vor und im Zusammenhang mit dem Stanzen von Prüfkörper (3),

einen zweiten Effektor (6) mit einem Spieß-Greifer (6) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Aufnahme und weitergebenden Handhabung von Prüfkörpern (3) nach dem Stanzen,

einen dritten Effektor (13) mit Saugmitteln zur weitergebenden und positionierenden Handhabung eines Prüfkörpers (3),

einen vierten Effektor (14) mit Saugmitteln zur weitergebenden Handhabung einer Rohprobe (2),

wobei jeder der Effektoren (4, 6, 13, 14) in seiner Position, seiner Lage zur

Rohprobe (2) beziehungsweise Prüfkörper (3), seiner Ausrichtung, Anstellkraft und Bewegung steuerbar angeordnet und ausgestaltet ist.

8. Multifunktionsgreifer (16) nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Greifbacken (5, 5') im Greifbereich eine randständige Aussparung (17) aufweisen und dadurch mindestens teilweise zweigeteilt sind.

9. Vorrichtung (20) zum Positionieren von Rohproben (2) aus visko-elastischen Werkstoffen für ein Handhabungssystem,

aufweisend

eine Gleitfläche (21 ) mit einer Längsausrichtung Y und einer Querausrichtung X, die Gleitfläche (21 ) aufweisend eine Aufnahmeseite (21 a) und eine in Längsausrichtung Y gegenüberliegenden Abgabeseite (21 b),

wobei die Gleitfläche (21 ) von der Aufnahmeseite (21 a) zur Abgabeseite (21 b) hin eine Neigung (21 c) aufweist, durch die eine Fortbewegung der zugeführten Rohprobe (2) entlang der Neigungsrichtung (21 c) per Schwerkraft bewirkbar ist,

und wobei beidseitig entlang der Gleitfläche (21 ) Randelemente (22, 22') als Führungen der Rohprobe (2) während der Bewegung auf der Gleitfläche (21 ) im Betrieb angeordnet sind, die in Neigungsrichtung (21 c) konvergieren, um im Betrieb die Rohprobe (2) innerhalb der Querausrichtung X zu positionieren, und wobei auf der Abgabeseite (21 b) Auffangmittel (22, 22', 23) vorgesehen sind, die im Betrieb die Rohprobe (2) bei Erreichen der Abgabeseite (21 b) in einer definierten Position innerhalb der Längsausrichtung Y auffangen, und wobei die Auffangmittel (22, 22', 23) Randelemente (22, 22') sowie einen Stift oder Haken (23) aufweisen, der am Abgabeende (21 b) zwischen den Randelementen (22, 22') aus der Ebene der Gleitfläche (21 ) herauskragt, und wobei die Gleitfläche (21 ) an der Abgabeseite (21 b) beidseitig zum Stift oder Haken (23) Ausnehmungen (25) als Eingriffsbereiche für Greifbacken (5, 5') sowie Rollen (24) aufweist, die in Neigungsrichtung (21 c) drehbar gelagert sind.

10. Handhabungssystem (1 ) für Rohproben (2) und Prüfkörper (3) aus viskoselastischen Werkstoffen in der Werkstoffprüfung,

aufweisend

einen ersten Effektor (4) mit paarig angeordneten, aufeinander zu bewegbaren Greifbacken (5, 5') zur Aufnahme und zur bewegenden, positionierenden und sichernden Handhabung einer Rohprobe (2) vor und im Zusammenhang mit dem Stanzen von Prüfkörpern (3),

einen vierten Effektor (14) mit Saugmitteln zur weitergebenden Handhabung einer Rohprobe (2)

wobei jeder der Effektoren (4, 6, 13, 14) in seiner Position, seiner Lage zur Rohprobe (2) beziehungsweise zum Prüfkörper (3), seiner Ausrichtung, Anstellkraft und Bewegung steuerbar angeordnet und ausgestaltet ist, und die Effektoren (4, 6, 13, 14) an einem Multifunktionsgreifer (16) nach Anspruch 7 oder 8 und dieser an einem Roboterarm (31 ) angeordnet sind,

und ferner aufweisend

Steuermittel für die Effektoren (4, 6, 13, 14), um die Handhabung der dem System zugeführten Rohproben (2) sowie der aus ihnen gestanzten Prüfkörper (3) während der Vorbereitungsschritte und der Durchführung der Werkstoffprüfung zu steuern.

1 1 . Prüfsystem (30) für die Werkstoffprüfung von viskos-elastischen Werkstoffen, aufweisend

ein Handhabungssystem nach Anspruch 10,

eine Stanzvorrichtung (32) zum Stanzen von Prüfkörper (3) aus einer Rohprobe (2),

eine Prüfeinheit (33) mit mindestens einer Prüfmaschine (33', 33", 33"', 33"") zum Ausführen von Werkstoffprüfungen an Prüfkörpern (3),

eine Positioniervorrichtung (20) für zugeführte Rohproben (2),

wobei die Steuermittel so ausgebildet sind, daß sie im Betrieb die Effektoren (4, 6, 13, 14) so steuern, daß eine Rohprobe (2) der Stanzvorrichtung (32) zugeführt, ausgestanzte Prüfkörper (3) aus der Stanzvorrichtung (32) entnommen und der Prüfeinheit (33) zugeführt werden und daß die Prüfergebnisse erfaßt, analysiert, dargestellt und weitergeleitet werden können.

12. Prüfsystem (30) nach Anspruch 1 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

daß eine Lagervorrichtung (36) für gestanzte Prüfkörper (3) vorgesehen ist.

13. Prüfsystem (30) nach Anspruch 12,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Lagervorrichtung (35, 36) mindestens eine Mulde (35a, 36a) zur Ablage eines Prüfkörpers (3) umfaßt, die einen erhöhten Randbereich (35b, 36b) aufweist.

14. Prüfsystem (30) nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Positioniervorrichtung (20) die Merkmale von Anspruch 9 aufweist.

15. Prüfsystem (30) nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14,

dadurch gekennzeichnet,

daß es mit einer Werkstoff-Produktionslinie koppelbar ist, die eine Mischvorrichtung sowie eine Steuerung aufweist, wobei die Steuermittel des Prüfsystems (30) mit den Steuermitteln der Produktionslinie so zusammenwirken können, daß die

Mischvorrichtung in Abhängigkeit der Analyseergebnisse der Steuereinheit des Prüfsystems (30) steuerbar ist.

16. Prüfsystem (30) nach einem der Ansprüche 1 1 bis 15,

dadurch gekennzeichnet,

daß es unter Luftabschluß von einem Gehäuse (39) umgeben ist, in dem eine Vorrichtung zur Erzeugung von Überdruck vorgesehen ist.