WO2016005322A1 - Application tool and application method - Google Patents

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WO2016005322A1
WO2016005322A1 PCT/EP2015/065349 EP2015065349W WO2016005322A1 WO 2016005322 A1 WO2016005322 A1 WO 2016005322A1 EP 2015065349 W EP2015065349 W EP 2015065349W WO 2016005322 A1 WO2016005322 A1 WO 2016005322A1
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WO
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forming
application
application tool
tool
workpiece
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/065349
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German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan Bayer
Michael Mayer
Holger Friedel
Original Assignee
Kuka Systems Gmbh
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Publication date
Application filed by Kuka Systems Gmbh filed Critical Kuka Systems Gmbh
Publication of WO2016005322A1 publication Critical patent/WO2016005322A1/en

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C31/00Handling, e.g. feeding of the material to be shaped, storage of plastics material before moulding; Automation, i.e. automated handling lines in plastics processing plants, e.g. using manipulators or robots
    • B29C31/04Feeding of the material to be moulded, e.g. into a mould cavity
    • B29C31/08Feeding of the material to be moulded, e.g. into a mould cavity of preforms to be moulded, e.g. tablets, fibre reinforced preforms, extruded ribbons, tubes or profiles; Manipulating means specially adapted for feeding preforms, e.g. supports conveyors
    • B29C31/085Feeding of the material to be moulded, e.g. into a mould cavity of preforms to be moulded, e.g. tablets, fibre reinforced preforms, extruded ribbons, tubes or profiles; Manipulating means specially adapted for feeding preforms, e.g. supports conveyors combined with positioning the preforms according to predetermined patterns, e.g. positioning extruded preforms on conveyors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/06Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means
    • B25J15/0616Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means with vacuum
    • B25J15/0691Suction pad made out of porous material, e.g. sponge or foam
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28Shaping operations therefor
    • B29C70/30Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/38Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns

Definitions

  • the invention relates to an application tool and an application method with the features in the preamble de method and device main claim.
  • Fiber composite bodies so-called preforms or prepregs to make.
  • preforms or prepregs to make.
  • several tools or process steps are necessary for this purpose. This is for one
  • the invention solves this problem with the features in the method and device main claim.
  • Application tool and the application method have functional and economic advantages. They enable industrial realization and automation for picking up and near-net shape reshaping of such flexible workpieces. These may be piece-like flexible workpieces, e.g. flat textiles, especially in the
  • Fiber composite area preferably fiber composite body.
  • these processes can be automated and performed using an industrial robot.
  • the claimed application technique is particularly suitable for fiber composite bodies, which are designed, for example, as so-called preforms or prepregs.
  • the flexible workpieces, in particular fiber composite bodies may have a mat-like shape. You can also use a sticky or adhesive Own surface.
  • the claimed application tool can be used as
  • Combination tool combine several functions and can be used both for the surface recording of a flexible
  • Workpiece from a 2D tray, as well as for the spatial and 3D forming can be used on an external forming tool.
  • the picking and forming process is powerful and can be done quickly and safely.
  • a high forming quality of the flexible workpiece can be achieved. Wrinkling, distortion or other adverse or faulty appearances on the formed workpiece can be avoided or at least significantly reduced.
  • the claimed application technique has particular economic advantages.
  • Component production from fiber composite materials is the
  • the application tool can be designed in different ways. In the preferred embodiment, it has a controllably deformable as well
  • hardenable and reconfigurable forming head on. This can accommodate the flexible workpiece surface and spatially on an external forming tool
  • the forming head Due to its controllable deformability, the forming head can also deform when pressing the flexible workpiece to the external forming tool. At the end of this forming process, the forming head can solidify in the assumed shape. He can as
  • Shaping contour preferably full surface contact pressure of the flexible workpiece serve to the forming tool.
  • This can be a particularly high forming or
  • Mold quality of the flexible workpiece can be achieved.
  • the flexible workpiece and the forming head can be optimally adapted to the forming tool and map or shape its contour in a counter-mold.
  • the forming process can take place in several stages.
  • the same application tool can be used.
  • the flexible workpiece can be on
  • Application tool remain and does not have to be delivered between the forming stages and resumed.
  • the application tool can change in the same way as the flexible workpiece to the stepwise
  • the forming head may be controlled so that it deforms together with the flexible workpiece during forming on an external forming tool and
  • Forming head can also be controlled so that it deforms after delivery of the deformed flexible workpiece in a defined initial shape and thereby
  • the flexible workpiece is detected over its entire surface in the flat recording on its entire relevant surface and held by means of a holding means on the application tool.
  • the full-surface recording can also be achieved by a dense grid of receiving points on the application tool, so that a virtually full-surface recording is realized.
  • the recording takes place at least
  • the shaping tool has a corresponding molding for this purpose. This can be designed as a stamp or so-called male or recess or so-called die.
  • the forming head has a supporting body with a forming member arranged therein that can be controlled
  • Forming member is preferably flexurally elastic and in
  • the forming member has on its side facing the flexible workpiece receiving side on a deformation behavior, which in the deformation behavior of the flexible
  • Forming member and the flexible workpiece an equal or at least comparable Umform .
  • Forming member and flexible workpiece have the same or at least comparable shear behavior.
  • Shearable surface may e.g. by a
  • Stabilization structure are formed, which preferably also a stabilizing structure of the flexible
  • a stabilizing structure may e.g. be formed as a lattice structure or unidirectional structure (UD structure).
  • annular support frame having an inner chamber, wherein the support frame may be formed in a similar manner as the forming member, and also of one or more vacuum mattresses with a
  • Vacuum device can be formed.
  • the inner chamber of the support body may be hermetically sealed, and may be via a controllable fluid supply with a variable chamber pressure, in particular air pressure,
  • a pressure reduction is for the deformation of the forming member of the forming tool of Advantage.
  • the chamber pressure is increased again.
  • Guiding means in particular guide pins, ensure precise guidance and reproducible positioning of the
  • Forming member on the application tool is also advantageous for the programmed delivery by the industrial robot.
  • the industrial robot is advantageously designed as a tactile robot and can be based on the
  • a human-robot collaboration can also be carried out.
  • the invention also relates to an application device which comprises at least the claimed application tool.
  • the application device may include one or more shaping tools and possibly the multiaxial industrial robot.
  • At the forming tool can be secured by means of an optionally present, flexible counter-holder, the system of the flexible workpiece on the application tool in the delivery and during the forming process.
  • the counter-holder in particular a membrane, can by appropriate adhesion after the
  • Shaped body are delivered by the application tool.
  • the molding then has a correspondingly high adhesion.
  • the counterholder with the reduced adhesion can also be compared with the
  • Figure 1 an application device with a
  • Application tool an industrial robot and a forming tool in the recording and delivery of a fiber composite body
  • Figure 2 and 3 the application device of Figure 1 in different positions during the forming of the fiber composite body
  • Figure 4 the application device of Figure 1 to 3 after the forming process with open
  • Figure 5 a variant of the forming tool with a
  • the invention relates to an application tool (2) and an application method.
  • the invention further relates to an application device (1) with such
  • the application tool (2) has its own
  • inventive meaning It can be used in exchange for purely manual forming technology and together with an existing forming tool (5). It can also be operated manually and be movably supported for relief on a support structure with load balancing.
  • the application tool (2) can also be part of a preferably automatic application device (1). This can be an external component as a further component
  • Shaping tool (5) include. This can be in
  • the application device (1) may have one or more further components, in particular a multi-axis
  • Industrial robots (3) include. This is not necessary. An industrial robot (3) can also be provided by an operator of the application device (1). Alternatively, another handling device is possible.
  • the application tool (2) is shown in FIGS.
  • Industrial robot (3) can also supply with
  • the industrial robot (3) has a plurality of robot arms (7) and an output member (8) which is e.g. when
  • Rotary flange is formed.
  • the last output-side robot arm (7) is shown in FIGS. 1 to 4.
  • the industrial robot (3) can have any number and combination of rotary and / or translatory robot axes. Preferably, it is as
  • Articulated robot or articulated robot designed. It can be stationary or unsteady and has preferably five, six or more driven
  • Robot axes possibly also one or more additional axes.
  • the industrial robot (3) has a robot controller (not shown), via which also the
  • Application tool (2) can be controlled.
  • the industrial robot (3) pursues the handling and
  • Forming process a programmed path. It can be position-controlled with its robot axes and approach predetermined path points or move along a programmed path.
  • Industrial robot (3) designed as a tactile robot having an associated sensor (not shown), which detects externally acting mechanical loads and communicates with the robot controller. In this case, forces and / or moments can be detected.
  • the sensor is preferably integrated in the robot arms (7). Here, e.g. at the powered robot axes and
  • the tactile industrial robot (3) one or more force-controlled or force-controlled robot axes and possibly a compliance control have, for example, can be formed as a pure power control or a combination of position and force control ⁇ .
  • the robot axes may have a controllable or switchable brake.
  • Such a tactile robot (3) can be used for a human-robot collaboration (MRK). It may be formed, for example, according to DE 10 2007 063 099 A1, DE 10 2007 014 023 A1 or DE 10 2007 028 758 B4.
  • the application tool (2) serves to receive a flexible workpiece (4) in a planar manner and to spatially reshape the picked-up workpiece (4) on an external and preferably stationary forming tool (5).
  • the workpiece (4) is doing to a
  • Application device (1) has the same purpose or the same function.
  • the flexible workpiece (4) can be of any type, size and design. It preferably has a finite, piece-like mat shape according to FIG. 1 and is provided on a table-like support (16) in an extended, flat position.
  • the flexible workpiece (4) is
  • flexurally elastic and possibly stretch-resistant or low-stretch can be converted from its originally planar 2D shape into a spatial SD shape (18) according to FIG. This is e.g. the curved shape shown in the embodiments, in particular bell shape or shell shape.
  • the forming can take place in one or more shaping steps.
  • the flexible workpiece (4) may consist of any materials. It can be single-layered or multi-layered. Preferably, it is flat textiles, especially in the fiber composite area. In the embodiments shown, the flexible workpiece (4) is formed as a fiber composite body, which consists of a
  • synthetic base material e.g. a synthetic resin
  • mechanical stabilizing structure e.g. is formed by fibers.
  • the stabilization structure can be one-dimensional or multi-dimensional. It is preferably located on or in the deformation process affected and deformed
  • a multidimensional stabilization structure may be formed, for example, as a woven fabric or as a lattice structure.
  • the fibers are eg as glass fibers, carbon fibers,
  • Lattice structure can be strands or filaments with a
  • the flexible workpiece (4) may comprise a unidirectional material (so-called UD material) or a UD structure. This one-dimensional
  • Stabilizing structure may e.g. are formed by stretched and mostly rectified stabilizing elements without cross-linking.
  • the stabilizing elements are distributed over the workpiece surface and may be formed as embedded individual fibers or fiber bundles. Alternatively, local material thickening or the like. Possible.
  • the stabilizing elements may be over the entire length or a partial length of
  • Workpiece surface located stabilization structure in particular tissue or lattice structure, are Corperten.
  • the stabilizing elements in particular fibers, strands or threads, can move relative to one another in the surface.
  • the flexible workpiece (4) may be a combination of different ones
  • the flexible workpiece (4) may in particular consist of different layers, each having different stabilizing structures or structural combinations. Also, only individual areas can be reinforced by another structure.
  • the application tool (2) is shown in more detail in FIGS. 6 to 8. It is designed as a combination tool and is used both for two-dimensional recording of the flexible workpiece (4), as well as for the spatial deformation of the recorded workpiece (4) in one or more forming stages on an external forming tool (5).
  • the application tool (2) has a forming head (11) which can be deformed in a controllable manner and
  • the application tool (2) may further comprise a frame (9) on which the forming head (11) is arranged and supported.
  • the application tool (2), in particular the frame (9) can have a connection (10) for the
  • Output member (8) are connected directly or with the interposition of an automatic tool changer and / or a sensor.
  • the application tool (2) in particular the forming head (11), has a receiving side (14), facing the workpiece (4), which is e.g. has a planar shape in the defined starting position. During the forming process this deforms
  • Application tool (2) or the forming head (11) on the receiving side (14) and takes a deviating from the planar shape spatial shape or contour, e.g. a
  • Shell shape a. This can be a positive or convex or negative or concave shape or contour.
  • the deformed contour can be stepped or rounded. It can involve a single or multiple deformation.
  • the flexible workpiece (4) is received flat. The recording is preferably carried out on the entire
  • the flexible workpiece (4) is releasably held on the receiving side (14) by a holding means (17).
  • the holding means (17) will be explained in more detail below. It may be, for example, a releasable adhesive or adhesive connection with a specific and limited adhesive ⁇ or adhesive force.
  • the forming head (11) is controlled so that it deforms together with the recorded flexible workpiece (4) when it rests against an external forming tool (5), in particular on its shaped body (27), and then in the deformed position or contour
  • Forming head (11) can also be controlled so that it deforms back after delivery of the flexible workpiece (4) in the aforementioned defined initial shape and reconfigured.
  • the forming head (11) has a
  • Support body (19) having arranged thereon a forming member (12), the controllable deformable and
  • the forming member (12) is solidifiable.
  • the forming member (12) as a vacuum mattress with a vacuum device (13)
  • the vacuum mattress can be under outer deformation and can be strengthened and stiffened even in the deformed position.
  • Vacuum mattress has for this purpose a gas-tight and flexurally elastic and stretch-resistant shell, which is connected to the support body (19).
  • the shell is a filling of a granulate whose e.g. out
  • Vacuum mattress also has a vacuum connection for connection to the preferably on the frame (9) arranged vacuum device (13).
  • Granulate filling is compressed and solidified in the assumed and deformed position. Your compressed particles are by mutual positive engagement and / or
  • Vacuum mattress thereby forms a rigid shell, the forces introduced via the support body (19) on the
  • Vacuum mattress again flexibilized and made malleable.
  • the aforementioned receiving side (14) is arranged in the embodiments shown on the forming member (12). It is e.g. from the flexible workpiece (4) facing
  • the receiving side (14) has a deformation behavior, which corresponds to the deformation behavior of the flexible workpiece (4).
  • the receiving side (14) of the forming member (12) have a shearable surface of the type described above.
  • the receiving side (14) has, for example, a grid structure (15). Also conceivable are other geometric stabilization structures, eg an unstructured material or UD material.
  • the mutually facing and contacting surfaces of the flexible workpiece (4) and the forming head (11), in particular forming member (12), preferably have the same or at least comparable shear behavior.
  • the illustrated lattice structure (15) of the forming member (12) may be the fabric or lattice structure of the flexible one
  • Both lattice structures are formed, for example, by threads or strands that intersect at right angles in the undeformed state.
  • the strands can move in the surface relative to each other or move. You can eg to a
  • the base material of the flexible workpiece (4) in particular
  • Layer structure as the fiber composite body have.
  • the thus laminated lattice structure (15) can also form a support on the receiving side (14) and the relevant wall of the forming member (12).
  • This wall, in particular sheath wall, can also easily deform under external influence and has a flexible workpiece (4) corresponding
  • the aforementioned and preferably flat holding means (17) serves to hold the optionally suspended workpiece (4) in the receiving position on the forming member (12).
  • the holding means (17) can be formed by the aforementioned adhesive or adhesive connection, the so-called tack.
  • the fiber composite adheres e.g. with its sticky surface of the base material at the
  • connection is preferably over the entire workpiece surface, wherein the
  • Receiving side (14) circumferentially may have an excess.
  • the adhesive or adhesive bond can be solved when a counter force is applied to the other side of the workpiece, which is greater than the holding force of the holding means (17).
  • the holding means (17) preferably has a defined and limited holding force, in particular adhesive or adhesive force.
  • the holding means (17) may be controllable, wherein the holding force is changed. During transport and possibly also during the deformation of the flexible workpiece (4), the holding force
  • the holding force can be turned off. This can e.g. based on adhesion due to electrostatic or other physical effects.
  • a voltage to the holding means (17) whose holding power can be changed, in particular, if necessary, on and off.
  • Corresponding effects can e.g. by a variable temperature of the holding means (17) and a concomitant change in the
  • controllable holding means (17) are formed by a suction device.
  • the holding means (17) may also be formed by a clamping, tensioning device and / or another mechanical holding mechanism or the like.
  • the flexible workpiece (4) may have a tack (tack). This may correspond to the tack of the holding means (17) or deviate from this.
  • the tack of the flexible workpiece (4) may be predetermined, e.g. through material properties. It can also be adjustable and possibly changeable. The tack may depend on several factors, e.g. from the temperature. The tack can thus be e.g. be set by controlling the ambient temperature and possibly also changed as needed.
  • Heat energy can the flexible workpiece (4) on the forming head (11) to be added or removed. This can e.g. conductively via the contact point on the receiving side (14) or via the holding means (17). In this case, both tieres of workpiece (4) and holding means (17) can be controlled by the corresponding temperatures and
  • the holding means (17) may then be a temperature changing means, which e.g. conductively adjoin the workpiece (4) its temperature and according to its stickiness by heating and / or cooling and possibly
  • the forming head (11) can have a predetermined and constant tack, wherein the holding means (17) nevertheless has temperature-changing means, by means of which only the tack of the flexible workpiece (4) is set and optionally changed.
  • a conductive heat also from the environment, for example by hot gas, a
  • heating of the flexible workpiece (4) is inductive or other
  • the support body (19) has an annular support frame (20) which surrounds an inner chamber (22).
  • the support frame (20) is on one side with the forming member (12), in particular with the
  • Vacuum mattress and on the other side with a
  • the chamber (22) may be formed as a fluid chamber and connected to a controllable fluid supply (25).
  • a fluid in particular a gas, preferably air, in the
  • Fluid chamber (22) are fed and on the other hand sucked out of the chamber (22).
  • the variable by means of the controllable fluid supply (25) chamber pressure acts on the back of the forming member (12).
  • overpressure e.g. the forming member (12) and the forming head (11)
  • the forming member (12) can deform under external action during the forming process and move into the fluid chamber (22).
  • the support body (19), in particular its support frame (20) can follow this movement during deformation as needed.
  • the support frame (20) can for this purpose also have controllable deformable and solidifiable and reconfigurable frame walls (21). These may e.g. as inflatable tubes and in particular as a vacuum mattresses in the manner described above
  • the Frame walls (21) are preferably formed as straight side walls.
  • flexible corner parts (23) for example stretchable films, can be arranged on the frame corners, which gas-tightly connect the side walls (21) over their corners and follow their deformation movements.
  • the forming member (12) is over one or more
  • the guide means (24) connected to the frame (9).
  • the guide means (24) are e.g. as guide pins
  • Forming member (12) extend in the starting position and perpendicular to the support plate of the frame (9).
  • the guide pins (24) are on the frame (9) in a defined shape with predetermined degrees of freedom in one or more of the axes shown x, y, z
  • the guide means (24) ensure a reproducible and defined position of the forming member (12) during the deformation in the forming process. They can also be useful in the reconfigured starting position. In particular, a shearing or shifting parallel to the support plate of the frame (9) is prevented. This is also the necessary reference to the frame (9) and the
  • the application tool (2) thus has a defined Tool Center Point (TCP).
  • TCP Tool Center Point
  • the forming tool (5) has a preferred
  • stationary arranged tool carrier (26) on which a shaped body (27) is arranged.
  • the molded body (27) can be present several times. In the shown
  • Embodiments is the shaped body (27) as a stamp or Male forms and defines the positive mold for the desired deformation of the flexible workpiece (4), which then receives a corresponding negative mold (18).
  • the molded body (27) is sunk in a trough-like depression of the tool carrier (26).
  • Deepening forms a chamber (30) surrounding the molded body (27), which is open on one side, in particular on the upper side. About this access opening, the application tool (2) with the recorded workpiece (4) can be supplied.
  • the counter support (28) supports the retaining means (17).
  • the counter-holder (28) can be omitted in another embodiment.
  • the application tool (2) can then directly to the forming tool (5), in particular to the
  • Shaped body (27) are delivered.
  • the illustrated flexible counter-holder (28) is e.g. as a thin-walled and flexurally elastic plastic membrane, e.g. Silicone, formed. This is by means of a
  • Fixation (29) attached to the tool carrier (26). It spans in the initial position shown in Figure 1 and in the extended position, the access opening.
  • the fixation (29) is e.g. designed as a fixing frame, the
  • the fixation (29) or the fixing frame may, if necessary, be opened in accordance with FIG. 4, for example pivoted.
  • the counter-holder (28), in particular the membrane, has a lower adhesive or adhesion to the
  • the flexible workpiece (4) as the application tool (2).
  • the flexible workpiece (4) can thereby after the
  • FIG. 3 shows this position with the formed negative mold (18).
  • the optional counterholder (28) or the thin-walled membrane is deformed accordingly and between the
  • a tactile industrial robot (3) with its sensory abilities is advantageous in the delivery and deformation and can control the process based on the detected reaction forces or moments and correct as needed.
  • the with the counter-holder (28) closed receiving opening in the tool carrier (26) forms a gas-tight fluid chamber (30) with a control device (32) for the
  • a negative pressure or suction pressure can also be applied, in particular in the end position of FIG. 3.
  • the molded body (27) may have a larger adhesive or
  • Adhesive force to the workpiece (4) as the holding means (17) develop. In this way, during the withdrawal movement, the workpiece (4) can be released from the application tool (2) and remain on the shaped body (27). Alternatively, the application tool (2) the recorded and
  • Figures 2 to 4 also illustrate the deformation and solidification behavior of the forming head (11) and the forming member (12). At the delivery and for the Forming process of the flexible workpiece (4) is the
  • FIG. 4 shows the
  • Negative mold (18) The pressing forces during forming and compacting with the forming head (11) according to FIGS. 3 and 4 can be achieved by means of a corresponding pressure guide in the
  • Fluid chamber (22) are supported.
  • the forming member (12) is solidified in the deformed position. It retains this solidified shape even when retreating
  • the forming head (11) or the forming member (12) can be reconfigured in the manner described above and brought to the starting position according to FIG. 1 for the next picking and forming cycle.
  • the forming process is single-stage. In a variant, not shown, it may be multi-level, wherein the forming head (11) with the
  • Received workpiece (4) successively different shaping tools (5) is fed and there Various deformation steps are performed.
  • the forming head (11) or its forming member (12) can be switched in each case in a suitable manner deformation soft in the various deformations and then solidified again.
  • Figure 5 also shows a possibly further process step after the deformation of the workpiece (4) and forming head (11) or forming member (12) according to FIG 3.
  • After removal of the application tool (2) can further compacting and also a solidification of the molded body (27) remaining workpiece (4) by otherwise pressing pressure.
  • this purpose e.g. in the area of the fluid chamber (30)
  • the forming tool (5) a movable closure (31), in particular a pivotable lid for the chamber (30) and for the access opening in
  • the shutter (31) can also be moved under control. Between the closure or lid (31) in the closed position and the closure or lid (31) in the closed position and the closure or lid (31) in the closed position and the closure or lid (31) in the closed position and the closure or lid (31) in the closed position and the closure or lid (31) in the closed position and the closure or lid (31) in the closed position and the closure or lid (31) in the closed position and the closure or lid (31) in the closed position and the
  • a further sealed chamber portion (33) is formed.
  • a fluid in particular air or another gas can be fed with pressure in order to support the aforementioned suction in the chamber area under the membrane (28).
  • Variant may be a compact tion of the deformed workpiece (4) by a separately supplied pressure stamp
  • Embodiments are possible in various ways.
  • the features of the above-described embodiments and their variants can be arbitrary
  • the forming head (11) may be structurally designed in another way. He can e.g. a dense and
  • Deformation behavior can be influenced.
  • the starting position can be reconfigured, in the e.g. all free pen ends lie in a common plane.
  • the shaping tool (5) can also be modified in which, for example, the shaped body (27) has a concave shape instead of the convex shape shown and is formed as a depression or matrix in the chamber bottom. Deformation of the flexible workpiece (4) and the deformable connected forming member (12) can then be effected for example via the support body (19), for example by a significantly increased internal pressure in the fluid chamber (22). LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

The invention relates to an application tool (2) and an application method for a flexible workpiece (4); the application tool (2) is designed as a combined tool for accommodating the flat flexible workpiece (4) and three-dimensionally shaping same on an external shaping tool (5) and is provided with a shapeable head (11) that can be deformed in a controlled manner, rigidified and reconfigured. The shapeable head (11) comprises a supporting element (19) having a shapeable member (12) which is disposed on the supporting element (19), can be deformed in a controlled manner and be rigidified, and is designed like a mat, is bendable and optionally non-extensible or low-extensible.

Description

BESCHREIBUNG  DESCRIPTION
Applikationswerkzeug und Applikationsverfahren Application tool and application method
Die Erfindung betrifft ein Applikationswerkzeug und ein Applikationsverfahren mit den Merkmalen im Oberbegriff de Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruchs. The invention relates to an application tool and an application method with the features in the preamble de method and device main claim.
In der Praxis ist es bekannt, auf manueller Basis das Aufnehmen und endkonturnahe Umformen von flexiblen In practice, it is known on a manual basis, the recording and near-net shape reshaping of flexible
Faserverbundkörpern, sogenannten Preforms oder Prepregs, vorzunehmen. Außerdem sind hierfür mehrere Werkzeuge bzw. Prozessschritte notwendig. Dies ist für eine  Fiber composite bodies, so-called preforms or prepregs to make. In addition, several tools or process steps are necessary for this purpose. This is for one
Automatisierung und eine Großserienfertigung ungünstig. Automation and a mass production unfavorable.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Applikationstechnik für flexible Werkstücke aufzuzeigen . It is therefore an object of the present invention to provide an improved application technique for flexible workpieces.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Verfahrens- und Vorrichtungshauptanspruch. The invention solves this problem with the features in the method and device main claim.
Die beanspruchte Applikationstechnik, d.h. das The claimed application technique, i. the
Applikationswerkzeug und das Applikationsverfahren, haben funktionale und wirtschaftliche Vorteile. Sie ermöglichen eine Industriealisierung und Automatisierung für das Aufnehmen und endkonturnahe Umformen von solchen flexiblen Werkstücken. Dies können stückartige flexible Werkstücke sein, z.B. flächige Textilien, insbesondere im Application tool and the application method have functional and economic advantages. They enable industrial realization and automation for picking up and near-net shape reshaping of such flexible workpieces. These may be piece-like flexible workpieces, e.g. flat textiles, especially in the
Faserverbundbereich, vorzugsweise Faserverbundkörper. Fiber composite area, preferably fiber composite body.
Insbesondere können diese Prozesse automatisiert und unter Einsatz eines Industrieroboters durchgeführt werden. In particular, these processes can be automated and performed using an industrial robot.
Die beanspruchte Applikationstechnik eignet sich besonders für Faserverbundkörper, die z.B. als sog. Preforms oder Prepregs ausgebildet sind. Die flexiblen Werkstücke, insbesondere Faserverbundkörper, können eine mattenartige Form haben. Sie können auch eine haftende oder klebende Oberfläche besitzen. The claimed application technique is particularly suitable for fiber composite bodies, which are designed, for example, as so-called preforms or prepregs. The flexible workpieces, in particular fiber composite bodies, may have a mat-like shape. You can also use a sticky or adhesive Own surface.
Das beanspruchte Applikationswerkzeug kann als The claimed application tool can be used as
Kombiwerkzeug mehrere Funktionen in sich vereinen und kann sowohl für das flächige Aufnehmen eines flexiblen Combination tool combine several functions and can be used both for the surface recording of a flexible
Werkstücks aus einer 2D-Ablage, als auch für das räumliche und 3D-Umformen an einem externen Formgebungswerkzeug eingesetzt werden. Der Aufnahme- und Umformprozess ist leistungsfähig und kann schnell und sicher durchgeführt werden. Ferner kann eine hohe Umformqualität des flexiblen Werkstücks erzielt werden. Faltenbildungen, Verzüge oder andere nachteilige oder fehlerhafte Erscheinungen am umgeformten Werkstück können vermieden oder zumindest signifikant gemindert werden .  Workpiece from a 2D tray, as well as for the spatial and 3D forming can be used on an external forming tool. The picking and forming process is powerful and can be done quickly and safely. Furthermore, a high forming quality of the flexible workpiece can be achieved. Wrinkling, distortion or other adverse or faulty appearances on the formed workpiece can be avoided or at least significantly reduced.
Die beanspruchte Applikationstechnik hat insbesondere wirtschaftliche Vorteile. Im Bereich der The claimed application technique has particular economic advantages. Around
Bauteilherstellung aus Faserverbundmaterialien ist dieComponent production from fiber composite materials is the
Automatisierung und Verkettung der einzelnen Bestandteile der Prozesskette ein wichtiger Beitrag, um solche Automation and chaining of the individual components of the process chain make an important contribution to such
Faserverbundmaterialien für den Großserienbereich Fiber composite materials for mass production
kostengünstig einsetzen zu können. Die Handhabung der hochempfindlichen Halbzeuge bzw. flexiblen Werkstücke aus dem Faserverbundmaterial im Lauf der Prozesskette stellt eine Schlüsselkomponente dar, die dank der beanspruchten Applikationstechnik nun kostengünstig und leistungsfähig automatisiert werden kann. to use cost-effective. The handling of the highly sensitive semi-finished products or flexible workpieces from the fiber composite material in the course of the process chain is a key component that can now be automated cost-effectively and efficiently thanks to the claimed application technology.
Durch die Ausbildung und Funktion des Through the training and function of
Applikationswerkzeugs als Kombiwerkzeug und des Application tool as a combination tool and the
Applikationsverfahrens als Kombiprozess können die Application process as a combination process, the
Prozessschritte vereinfacht und beschleunigt werden. Ein mehrmaliges Aufnehmen und Wiederabgeben des flexiblen Werkstücks kann entfallen. Außerdem sind die bisher üblichen weiteren Zwischenschritte im Aufnahme- und Umformprozess nicht mehr erforderlich. Durch die Process steps are simplified and accelerated. A repeated recording and Wiederabgeben the flexible workpiece can be omitted. In addition, the usual further intermediate steps in the recording and Forming process no longer required. By the
Integration der Aufnahme und Umformung des flexiblen Integration of the recording and transformation of the flexible
Werkstücks in einen automatisierten und robotergestüt zen Prozess wird die Struktur des flexiblen Werkstücks, insbesondere des Faserverbundkörpers, nicht negativ beeinflusst. Außerdem wird eine sehr hohe Ablegequalität hinsichtlich Positionsgenauigkeit, Verzugsarmut, Workpiece in an automated and robotergestüt zen process, the structure of the flexible workpiece, in particular the fiber composite body, not adversely affected. In addition, a very high quality of placement in terms of position accuracy, low distortion,
Sicherstellung der Strukturintegrität usw. erzielt. Zudem wird der Gesamtprozess durch die Integration beschleunigt. Das Faserverbundmaterial wird schonender als beim Stand der Technik behandelt. Ensuring structural integrity, etc. achieved. In addition, the overall process is accelerated by integration. The fiber composite material is treated more gently than in the prior art.
Das Applikationswerkzeug kann in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. In der bevorzugten Ausführungsform weist es einen steuerbar verformungsfähigen sowie The application tool can be designed in different ways. In the preferred embodiment, it has a controllably deformable as well
verfestigungsfähigen und rekonfigurierbaren Umformkopf auf. Dieser kann das flexible Werkstück flächig aufnehmen und räumlich an einem externen Formgebungswerkzeug hardenable and reconfigurable forming head on. This can accommodate the flexible workpiece surface and spatially on an external forming tool
umformen. Durch seine steuerbare Verformungsfähigkeit kann der Umformkopf sich ebenfalls beim Andrücken des flexiblen Werkstücks an das externe Formgebungswerkzeug verformen. Am Ende dieses Umformvorgangs kann der Umformkopf sich in der eingenommenen Form verfestigen. Er kann als reshape. Due to its controllable deformability, the forming head can also deform when pressing the flexible workpiece to the external forming tool. At the end of this forming process, the forming head can solidify in the assumed shape. He can as
Andrückmittel fungieren und für eine innerhalb der Pressing act and for a within the
Formgebungskontur bevorzugt vollflächige Anpressung des flexiblen Werkstücks an das Formgebungswerkzeug dienen. Hierdurch kann eine besonders hohe Umform- oder Shaping contour preferably full surface contact pressure of the flexible workpiece serve to the forming tool. This can be a particularly high forming or
Abformqualität des flexiblen Werkstücks erzielt werden. Das flexible Werkstück und der Umformkopf können sich optimal an das Formgebungswerkzeug anpassen und dessen Kontur in einer Gegenform abbilden oder abformen. Mold quality of the flexible workpiece can be achieved. The flexible workpiece and the forming head can be optimally adapted to the forming tool and map or shape its contour in a counter-mold.
Der Umformprozess kann ggf. in mehreren Stufen ablaufen. Dabei kann das gleiche Applikationswerkzeug benutzt werden. Das flexible Werkstück kann am If necessary, the forming process can take place in several stages. The same application tool can be used. The flexible workpiece can be on
Applikationswerkzeug verbleiben und muss nicht zwischen den Umformstufen abgegeben und erneut aufgenommen werden. Das Applikationswerkzeug kann sich dabei genauso wie das flexible Werkstück an die stufenweise veränderten Application tool remain and does not have to be delivered between the forming stages and resumed. The application tool can change in the same way as the flexible workpiece to the stepwise
Konturenvorgaben der Formgebungswerkzeuge anpassen. Der Umformkopf kann derart gesteuert sein, dass er sich gemeinsam mit dem flexiblen Werkstück beim Umformen an einem externen Formgebungswerkzeug verformt und Adjust the contour specifications of the forming tools. The forming head may be controlled so that it deforms together with the flexible workpiece during forming on an external forming tool and
anschließend in der verformten Lage verfestigt. Der then solidified in the deformed position. Of the
Umformkopf kann ferner derart gesteuert sein, dass es sich nach Abgabe des verformten flexiblen Werkstücks in eine definierte Ausgangsform zurückverformt und dadurch Forming head can also be controlled so that it deforms after delivery of the deformed flexible workpiece in a defined initial shape and thereby
rekonfiguriert. Er kann dadurch ein neues flexibles reconfigured. He can thereby create a new flexible
Werkstück flächig greifen. Das flexible Werkstück wird bei der flächigen Aufnahme an seiner gesamten relevanten Oberfläche vollflächig erfasst und mittels eines Haltemittels am Applikationswerkzeug gehalten. Die vollflächige Aufnahme kann auch durch einen dichten Raster von Aufnahmestellen am Applikationswerkzeug erzielt werden, sodass eine quasi vollflächige Aufnahme realisiert wird. Die Aufnahme erfolgt zumindest an Grasp workpiece flatly. The flexible workpiece is detected over its entire surface in the flat recording on its entire relevant surface and held by means of a holding means on the application tool. The full-surface recording can also be achieved by a dense grid of receiving points on the application tool, so that a virtually full-surface recording is realized. The recording takes place at least
denjenigen Werkstückbereichen, die bei der anschließenden räumlichen Umformung betroffen sind und ihre Lage ändern. Durch die flächige Aufnahme ist eine exakte Nachformung des Formgebungswerkzeugs möglich. Das Formgebungswerkzeug hat hierfür einen entsprechenden Formkörper. Dieser kann als Stempel oder sogenannte Patrize oder als Vertiefung bzw. sogenannte Matrize ausgebildet sein. Für die konstruktive und funktionale Gestaltung des those workpiece areas that are affected by the subsequent spatial transformation and change their position. Due to the two-dimensional recording an exact reshaping of the forming tool is possible. The shaping tool has a corresponding molding for this purpose. This can be designed as a stamp or so-called male or recess or so-called die. For the constructive and functional design of the
Applikationswerkzeuges und seines Umformkopfes gibt es verschiedene Möglichkeiten. In der bevorzugten Ausführung weist der Umformkopf einen Stützkörper mit einem darin angeordneten Umformglied auf, dass steuerbar  Application tool and its forming head, there are various options. In the preferred embodiment, the forming head has a supporting body with a forming member arranged therein that can be controlled
verformungsfähig sowie verfestigungsfähig ist. Das deformable and solidifiable. The
Umformglied ist bevorzugt biegeelastisch und im Forming member is preferably flexurally elastic and in
Wesentlichen dehnfest ausgebildet. Es kann eine Mattenform haben und als Umformmatte gestaltet sein. In der Essentially designed stretch-resistant. It can be a mat shape have and be designed as Umformmatte. In the
bevorzugten Ausführungsform ist es als Vakuummatratze mit einer Vakuumeinrichtung ausgebildet. Das Umformglied weist an seiner dem flexiblen Werkstück zugewandten Aufnahmeseite ein Verformungsverhalten auf, welches an das Verformungsverhalten des flexiblen preferred embodiment, it is designed as a vacuum mattress with a vacuum device. The forming member has on its side facing the flexible workpiece receiving side on a deformation behavior, which in the deformation behavior of the flexible
Werkstücks angepasst ist. Insbesondere zeigen das Workpiece is adjusted. In particular, that show
Umformglied und das flexible Werkstück ein gleiches oder zumindest vergleichbares Umformverhalten. Forming member and the flexible workpiece an equal or at least comparable Umformverhalten.
Hierfür ist eine scherfähige Oberfläche an der This is a scherfähige surface on the
Aufnahmeseite von Vorteil, wobei die Oberflächen von Receiving side of advantage, the surfaces of
Umformglied und flexiblem Werkstück ein gleiches oder zumindest vergleichbares Scherverhalten haben. Die Forming member and flexible workpiece have the same or at least comparable shear behavior. The
scherfähige Oberfläche kann z.B. durch eine Shearable surface may e.g. by a
eindimensionale oder mehrdimensionale one-dimensional or multi-dimensional
Stabilisierungsstruktur gebildet werden, die bevorzugt auch einer Stabilisierungsstruktur des flexiblen  Stabilization structure are formed, which preferably also a stabilizing structure of the flexible
Werkstücks, insbesondere des Faserverbundkörpers, Workpiece, in particular of the fiber composite body,
entspricht. Eine Stabilisierungsstruktur kann z.B. als Gitterstruktur oder unidirektionale Struktur (UD-Struktur) ausgebildet sein. Der Stützkörper für das Umformglied, insbesondere die Vakuummatratze, kann seinerseits verformungs- und equivalent. A stabilizing structure may e.g. be formed as a lattice structure or unidirectional structure (UD structure). The support body for the forming member, in particular the vacuum mattress, in turn, deformation and
verfestigungsfähig sein. Er kann hierfür einen be solidifiable. He can do this one
ringförmigen Stützrahmen mit einer innenliegenden Kammer aufweisen, wobei der Stützrahmen in ähnlicher Weise, wie das Umformglied, ausgebildet sein kann und ebenfalls von einer oder mehreren Vakuummatratzen mit einer annular support frame having an inner chamber, wherein the support frame may be formed in a similar manner as the forming member, and also of one or more vacuum mattresses with a
Vakuumeinrichtung gebildet werden kann. Die innenliegende Kammer des Stützkörpers kann luftdicht abgeschlossen sein, und kann über eine steuerbare Fluidversorgung mit einem veränderbaren Kammerdruck, insbesondere Luftdruck, Vacuum device can be formed. The inner chamber of the support body may be hermetically sealed, and may be via a controllable fluid supply with a variable chamber pressure, in particular air pressure,
beaufschlagt werden. Eine Druckreduzierung ist für das Verformen des Umformglieds am Formgebungswerkzeug von Vorteil. Für die Rekonfigurierung und Rückverformung des Umformglieds wird der Kammerdruck wieder erhöht. be charged. A pressure reduction is for the deformation of the forming member of the forming tool of Advantage. For the reconfiguration and re-deformation of the forming member, the chamber pressure is increased again.
Führungsmittel, insbesondere Führungsstifte, sorgen für eine exakte Führung und reproduzierbare Positionierung desGuiding means, in particular guide pins, ensure precise guidance and reproducible positioning of the
Umformglieds am Applikationswerkzeug. Dies ist auch für die programmierte Zustellung durch den Industrieroboter von Vorteil. Der Industrieroboter ist vorteilhafterweise als taktiler Roboter ausgebildet und kann anhand der Forming member on the application tool. This is also advantageous for the programmed delivery by the industrial robot. The industrial robot is advantageously designed as a tactile robot and can be based on the
Belastungen aufnehmenden Sensorik den Zustell- und Strain absorbing sensors the delivery and
Anpressvorgang beim Umformprozess optimal ausführen.  Optimally perform the pressing process during the forming process.
Bedarfsweise kann auch eine Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) erfolgen. Die Erfindung betrifft auch eine Applikationseinrichtung, die zumindest das beanspruchte Applikationswerkzeug umfasst. Ferner kann die Applikationseinrichtung ein oder mehrere Formgebungswerkzeuge und ggf. den mehrachsigen Industrieroboter beinhalten. Am Formgebungswerkzeug kann mittels eines ggf. vorhandenen, flexiblen Gegenhalters die Anlage des flexiblen Werkstücks am Applikationswerkzeug bei der Zustellung und beim Umformprozess gesichert werden. Der Gegenhalter, insbesondere eine Membran, kann durch eine entsprechende Haftfähigkeit nach dem If required, a human-robot collaboration (MRK) can also be carried out. The invention also relates to an application device which comprises at least the claimed application tool. Furthermore, the application device may include one or more shaping tools and possibly the multiaxial industrial robot. At the forming tool can be secured by means of an optionally present, flexible counter-holder, the system of the flexible workpiece on the application tool in the delivery and during the forming process. The counter-holder, in particular a membrane, can by appropriate adhesion after the
Umformvorgang das Ablösen des weiterhin vom Forming process the detachment of the continue from
Applikationswerkzeugs gehaltenen verformten Werkstücks ermöglichen. Andererseits kann das verformte Werkstück auch wieder an das Formwerkzeug, insbesondere den  Allow application tool held deformed workpiece. On the other hand, the deformed workpiece can also be returned to the mold, in particular the
Formkörper, vom Applikationswerkzeug abgegeben werden. Der Formkörper hat dann eine entsprechend hohe Haftfähigkeit. Shaped body, are delivered by the application tool. The molding then has a correspondingly high adhesion.
Der Gegenhalter mit der verminderten Haftfähigkeit kann während des Umformvorgangs sich auch gegenüber dem The counterholder with the reduced adhesion can also be compared with the
Formkörper verformen und bewegen. Durch den flexiblen Gegenhalter, insbesondere die Membran und die verminderte Haftfähigkeit wird die Qualität des Umformprozesses gesteigert. Die Gefahr eines temporären Anbackens oder anderweitigen Haftens des flexiblen Werkstucks beim Umformvorgang und der hieraus evtl. entstehende Verzug Werkstücks können vermieden oder zumindest signifikant gemindert werden. Deform and move shaped bodies. Due to the flexible counterholder, in particular the membrane and the reduced adhesion, the quality of the forming process is increased. The danger of a temporary caking or otherwise sticking of the flexible workpiece during the forming process and the resulting distortion of the workpiece can be avoided or at least significantly reduced.
In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte In the subclaims are further advantageous
Ausgestaltung der Erfindung angegeben. Embodiment of the invention specified.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen: The invention is illustrated by way of example and schematically in the drawings. In detail show:
Figur 1: eine Applikationseinrichtung mit einem Figure 1: an application device with a
Applikationswerkzeug, einem Industrieroboter und einem Formgebungswerkzeug bei der Aufnahme und Zustellung eines Faserverbundkörpers, Figur 2 und 3: die Applikationseinrichtung von Figur 1 in verschiedenen Stellungen beim Umformen des Faserverbundkörpers ,  Application tool, an industrial robot and a forming tool in the recording and delivery of a fiber composite body, Figure 2 and 3: the application device of Figure 1 in different positions during the forming of the fiber composite body,
Figur 4: die Applikationseinrichtung von Figur 1 bis 3 nach dem Umformvorgang bei geöffnetemFigure 4: the application device of Figure 1 to 3 after the forming process with open
Formgebungswerkzeug, Shaping tool,
Figur 5: eine Variante des Formgebungswerkzeugs mit einem Figure 5: a variant of the forming tool with a
Deckel ,  Lid,
Figur 6 und 7: perspektivische Ansichten des Figures 6 and 7: perspective views of
Applikationswerkzeugs aus verschiedenen Blickwinkeln und Figur 8: eine Seitenansicht des Applikationswerkzeugs von  Application tool from different angles and Figure 8: a side view of the application tool of
Figur 6 und 7.  FIGS. 6 and 7.
Die Erfindung betrifft ein Applikationswerkzeug (2) und ein Applikationsverfahren. Die Erfindung betrifft ferner eine Applikationseinrichtung (1) mit einem solchen The invention relates to an application tool (2) and an application method. The invention further relates to an application device (1) with such
Applikationswerkzeug (2). Application tool (2).
Das Applikationswerkzeug (2) hat eigenständige The application tool (2) has its own
erfinderische Bedeutung. Es kann im Austausch zur rein manuellen Umformtechnik und zusammen mit einem bereits vorhandenen Formgebungswerkzeug (5) eingesetzt werden. Es kann auch manuell bedient werden und dabei zur Entlastung an einer Tragkonstruktion mit Lastausgleich beweglich abgestützt sein. Das Applikationswerkzeug (2) kann außerdem Bestandteil einer bevorzugt automatischen Applikationseinrichtung (1) sein. Diese kann als weitere Komponente ein externes inventive meaning. It can be used in exchange for purely manual forming technology and together with an existing forming tool (5). It can also be operated manually and be movably supported for relief on a support structure with load balancing. The application tool (2) can also be part of a preferably automatic application device (1). This can be an external component as a further component
Formgebungswerkzeug (5) beinhalten. Dieses kann in Shaping tool (5) include. This can be in
beliebiger Zahl vorhanden sein. Für einen mehrstufigen Umformprozess sind zwei oder mehr Formgebungswerkzeuge (5) vorgesehen . Any number may be present. For a multi-stage forming process, two or more forming tools (5) are provided.
Die Applikationseinrichtung (1) kann eine oder mehrere weitere Komponenten, insbesondere einen mehrachsigen The application device (1) may have one or more further components, in particular a multi-axis
Industrieroboter (3) beinhalten. Dies ist allerdings nicht notwendig. Ein Industrieroboter (3) kann auch von einem Betreiber der Applikationseinrichtung (1) beigestellt werden. Alternativ ist eine andere Handhabungseinrichtung möglich . Industrial robots (3) include. This is not necessary. An industrial robot (3) can also be provided by an operator of the application device (1). Alternatively, another handling device is possible.
Das Applikationswerkzeug (2) wird in den gezeigten The application tool (2) is shown in FIGS
Ausführungsbeispielen von einem mehrachsigen Embodiments of a multi-axis
Industrieroboter (3) gehalten und geführt. Über den Industrial robot (3) held and managed. On the
Industrieroboter (3) kann auch eine Versorgung mit Industrial robot (3) can also supply with
Betriebsmitteln, z.B. Signal- und Leistungsströmen, Resources, e.g. Signal and power currents,
Druckluft etc. und eine Steuerung der Werkzeugfunktionen erfolgen. Der Industrieroboter (3) hat mehrere Roboterarme (7) und ein Abtriebsglied (8), welches z.B. als  Compressed air, etc. and a control of the tool functions done. The industrial robot (3) has a plurality of robot arms (7) and an output member (8) which is e.g. when
Drehflansch ausgebildet ist. In Figur 1 bis 4 ist der Übersicht halber nur der letzte abtriebseitige Roboterarm (7) dargestellt. Rotary flange is formed. For the sake of clarity, only the last output-side robot arm (7) is shown in FIGS. 1 to 4.
Der Industrieroboter (3) kann eine beliebige Zahl und Kombination von rotatorischen und/oder translatorischen Roboterachsen aufweisen. Vorzugsweise ist er als The industrial robot (3) can have any number and combination of rotary and / or translatory robot axes. Preferably, it is as
Gelenkarmroboter oder Knickarmroboter ausgebildet. Er kann stationär oder instationär angeordnet sein und hat vorzugsweise fünf, sechs oder mehr angetriebene Articulated robot or articulated robot designed. It can be stationary or unsteady and has preferably five, six or more driven
Roboterachsen, ggf. auch eine oder mehrere Zusatzachsen. Robot axes, possibly also one or more additional axes.
Der Industrieroboter (3) besitzt eine Robotersteuerung (nicht dargestellt) , über die auch das The industrial robot (3) has a robot controller (not shown), via which also the
Applikationswerkzeug (2) angesteuert werden kann. Der Industrieroboter (3) verfolgt beim Handhabungs- und  Application tool (2) can be controlled. The industrial robot (3) pursues the handling and
Umformprozess eine programmierte Bahn. Er kann mit seinen Roboterachsen positionsgesteuert sein und vorgegebene Bahnpunkte anfahren oder sich entlang einer programmierten Bahn bewegen. Forming process a programmed path. It can be position-controlled with its robot axes and approach predetermined path points or move along a programmed path.
In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist der In the embodiments shown is the
Industrieroboter (3) als taktiler Roboter ausgebildet, der eine zugeordnete Sensorik (nicht dargestellt) aufweist, die extern einwirkende mechanische Belastungen detektiert und mit der Robotersteuerung kommuniziert. Hierbei können Kräfte und/oder Momente erfasst werden. Die Sensorik ist vorzugsweise in die Roboterarme (7) integriert. Hierbei können z.B. an den angetriebenen Roboterachsen und Industrial robot (3) designed as a tactile robot having an associated sensor (not shown), which detects externally acting mechanical loads and communicates with the robot controller. In this case, forces and / or moments can be detected. The sensor is preferably integrated in the robot arms (7). Here, e.g. at the powered robot axes and
insbesondere an deren Lagerstellen Kraft- oder especially at their bearings force or
Momentensensoren und Wegsensoren angeordnet sein. In einer anderen Ausführungsform kann eine Sensorik zwischen dem Abtriebsglied (8) und dem Applikationswerkzeug (2) Be arranged moment sensors and displacement sensors. In another embodiment, a sensor between the driven member (8) and the application tool (2)
angeordnet sein. be arranged.
Der taktile Industrieroboter (3) kann eine oder mehrere kraftgesteuerte oder kraftgeregelte Roboterachsen und ggf. eine Nachgiebigkeitsregelung haben, die z.B. als eine reine Kraftregelung oder eine Kombination einer Positions¬ und Kraftregelung ausgebildet sein kann. Außerdem können die Roboterachsen eine Steuer- oder schaltbare Bremse haben. Ein solcher taktiler Roboter (3) kann für eine Mensch-Roboter-Kollaboration (MRK) eingesetzt werden. Er kann z.B. gemäß der DE 10 2007 063 099 AI, DE 10 2007 014 023 AI oder DE 10 2007 028 758 B4 ausgebildet sein. Das Applikationswerkzeug (2) dient gemäß Figur 1 bis 4 dazu, ein flexibles Werkstück (4) flächig aufzunehmen und das aufgenommene Werkstück (4) an einem externen und bevorzugt stationären Formgebungswerkzeug (5) räumlich umzuformen. Das Werkstück (4) wird dabei an einen The tactile industrial robot (3), one or more force-controlled or force-controlled robot axes and possibly a compliance control have, for example, can be formed as a pure power control or a combination of position and force control ¬. In addition, the robot axes may have a controllable or switchable brake. Such a tactile robot (3) can be used for a human-robot collaboration (MRK). It may be formed, for example, according to DE 10 2007 063 099 A1, DE 10 2007 014 023 A1 or DE 10 2007 028 758 B4. According to FIGS. 1 to 4, the application tool (2) serves to receive a flexible workpiece (4) in a planar manner and to spatially reshape the picked-up workpiece (4) on an external and preferably stationary forming tool (5). The workpiece (4) is doing to a
Formkörper (5) des Formgebungswerkzeugs (5) angedrückt und an dessen räumliche Kontur angeformt. Die  Shaped mold body (5) of the forming tool (5) and integrally formed on the spatial contour. The
Applikationseinrichtung (1) hat den gleichen Zweck bzw. die gleiche Funktion. Application device (1) has the same purpose or the same function.
Das flexible Werkstück (4) kann von beliebiger Art, Größe und Ausbildung sein. Es hat vorzugsweise eine endliche, stückartige Mattenform gemäß Figur 1 und wird auf einer tischartigen Auflage (16) in gestreckter, ebener Lage bereit gestellt. Das flexible Werkstück (4) ist The flexible workpiece (4) can be of any type, size and design. It preferably has a finite, piece-like mat shape according to FIG. 1 and is provided on a table-like support (16) in an extended, flat position. The flexible workpiece (4) is
biegeelastisch und ggf. dehnfest oder dehnarm. Es kann aus seiner ursprünglich ebenen 2D-Form in eine räumliche SD- Form (18) gemäß Figur 4 überführt werden. Dies ist z.B. die in den Ausführungsbeispielen gezeigte gewölbte Form, insbesondere Glockenform oder Schalenform. Das Umformen kann in einem oder mehreren Formgebungsschritten erfolgen. flexurally elastic and possibly stretch-resistant or low-stretch. It can be converted from its originally planar 2D shape into a spatial SD shape (18) according to FIG. This is e.g. the curved shape shown in the embodiments, in particular bell shape or shell shape. The forming can take place in one or more shaping steps.
Das flexible Werkstück (4) kann aus beliebigen Materialien bestehen. Es kann einschichtig oder mehrschichtig sein. Vorzugsweise handelt es sich um flächige Textilien, insbesondere im Faserverbundbereich. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist das flexible Werkstück (4) als Faserverbundkörper ausgebildet, der aus einem The flexible workpiece (4) may consist of any materials. It can be single-layered or multi-layered. Preferably, it is flat textiles, especially in the fiber composite area. In the embodiments shown, the flexible workpiece (4) is formed as a fiber composite body, which consists of a
synthetischen Basismaterial, z.B. einem Kunstharz, und einer mechanischen Stabilisierungsstruktur besteht, die z.B. von Fasern gebildet wird. synthetic base material, e.g. a synthetic resin, and a mechanical stabilizing structure, e.g. is formed by fibers.
Die Stabilisierungsstruktur kann eindimensional oder mehrdimensional sein. Sie befindet sich bevorzugt an oder in der beim Umformprozess betroffenen und verformten The stabilization structure can be one-dimensional or multi-dimensional. It is preferably located on or in the deformation process affected and deformed
Werkstückoberfläche. Sie kann auch im Innenbereich des flexiblen Werkstücks (4) angeordnet sein. Eine mehrdimensionale Stabilisierungsstruktur kann z.B. als Gewebe oder als Gitterstruktur ausgebildet sein. Die Fasern sind z.B. als Glasfasern, Kohlenstofffasern, Workpiece surface. It can also be arranged in the interior of the flexible workpiece (4). A multidimensional stabilization structure may be formed, for example, as a woven fabric or as a lattice structure. The fibers are eg as glass fibers, carbon fibers,
KunstStofffasern oder dgl . ausgeführt. Eine Gewebe- oderKunstStofffasern or the like. executed. A fabric or
Gitterstruktur kann Stränge oder Fäden mit einer Lattice structure can be strands or filaments with a
kreuzweisen oder rautenartigen Anordnung besitzen. have a crosswise or rhombic arrangement.
In einer anderen Variante kann das flexible Werkstück (4) ein unidirektionales Material (sog. UD-Material) oder eine UD-Struktur aufweisen. Diese eindimensionale In another variant, the flexible workpiece (4) may comprise a unidirectional material (so-called UD material) or a UD structure. This one-dimensional
Stabilisierungsstruktur kann z.B. von gestreckten und überwiegend gleichgerichteten Stabilierungselementen ohne Querverkettung gebildet werden. Die Stabilierungselemente sind über die Werkstückoberfläche verteilt und können als eingelagerte einzelne Fasern oder Faserbündel ausgebildet sein. Alternativ sind lokale Materialverdickungen oder dgl. möglich. Die Stabilierungselemente können sich über die gesamte Länge oder eine Teillänge der Stabilizing structure may e.g. are formed by stretched and mostly rectified stabilizing elements without cross-linking. The stabilizing elements are distributed over the workpiece surface and may be formed as embedded individual fibers or fiber bundles. Alternatively, local material thickening or the like. Possible. The stabilizing elements may be over the entire length or a partial length of
Werkstückoberfläche erstrecken. Workpiece surface extend.
Bei der Verformung kann die vorzugsweise an der In the deformation, preferably at the
Werkstückoberfläche befindliche Stabilisierungsstruktur, insbesondere Gewebe- oder Gitterstruktur, verschert werden. Hierbei können sich die Stabilierungselemente, insbesondere Fasern, Stränge oder Fäden, in der Oberfläche relativ zueinander verschieben. Workpiece surface located stabilization structure, in particular tissue or lattice structure, are verscherten. In this case, the stabilizing elements, in particular fibers, strands or threads, can move relative to one another in the surface.
Des Weiteren kann es sich bei dem flexiblen Werkstück (4) um eine Kombination von verschiedenen Furthermore, the flexible workpiece (4) may be a combination of different ones
Materialien/Strukturen handeln. Das flexible Werkstück (4) kann insbesondere aus verschiedenen Schichten bestehen, die jeweils unterschiedliche Stabilierungsstrukturen bzw. Strukturkombinationen aufweisen. Auch können nur einzelne Bereiche durch eine andere Struktur verstärkt werden. Das Applikationswerkzeug (2) ist in Figur 6 bis 8 näher dargestellt. Es ist als Kombiwerkzeug ausgebildet und wird sowohl zum flächigen Aufnehmen des flexiblen Werkstücks (4), als auch zum räumlichen Umformen des aufgenommenen Werkstücks (4) in einer oder mehreren Umformstufen an einem externen Formgebungswerkzeug (5) eingesetzt. Materials / structures act. The flexible workpiece (4) may in particular consist of different layers, each having different stabilizing structures or structural combinations. Also, only individual areas can be reinforced by another structure. The application tool (2) is shown in more detail in FIGS. 6 to 8. It is designed as a combination tool and is used both for two-dimensional recording of the flexible workpiece (4), as well as for the spatial deformation of the recorded workpiece (4) in one or more forming stages on an external forming tool (5).
Das Applikationswerkzeug (2) weist einen Umformkopf (11) auf, der in steuerbarer Weise verformungsfähig und The application tool (2) has a forming head (11) which can be deformed in a controllable manner and
verfestigungsfähig ist. Er kann außerdem rekonfiguriert und aus einer verformten und verfestigten Lage in eine definierte Ausgangslage zurückgebracht werden. In dieser z.B. gestreckten Ausgangslage kann er gemäß Figur 1 das flexible Werkstück (4) flächig aufnehmen. is solidifiable. It can also be reconfigured and returned from a deformed and consolidated position to a defined starting position. In this e.g. Stretched starting position, he can record according to Figure 1, the flexible workpiece (4) area.
Das Applikationswerkzeug (2) kann ferner ein Gestell (9) umfassen, an dem der Umformkopf (11) angeordnet und abgestützt ist. Das Applikationswerkzeug (2), insbesondere das Gestell (9) kann einen Anschluss (10) für den The application tool (2) may further comprise a frame (9) on which the forming head (11) is arranged and supported. The application tool (2), in particular the frame (9) can have a connection (10) for the
Industrieroboter (3) aufweisen. Hier kann das Industrial robot (3) have. Here you can
Abtriebsglied (8) direkt oder unter Zwischenschaltung eines automatischen Werkzeugwechslers und/oder einer Sensorik angeschlossen werden. Das Applikationswerkzeug (2), insbesondere der Umformkopf (11) hat eine dem Werkstück (4) zugewandte Aufnahmeseite (14), die z.B. in der definierten Ausgangslage eine ebene Form aufweist. Beim Umformprozess verformt sich das  Output member (8) are connected directly or with the interposition of an automatic tool changer and / or a sensor. The application tool (2), in particular the forming head (11), has a receiving side (14), facing the workpiece (4), which is e.g. has a planar shape in the defined starting position. During the forming process this deforms
Applikationswerkzeug (2) bzw. der Umformkopf (11) an der Aufnahmeseite (14) und nimmt eine von der ebenen Form abweichende räumliche Form oder Kontur, z.B. eine Application tool (2) or the forming head (11) on the receiving side (14) and takes a deviating from the planar shape spatial shape or contour, e.g. a
Schalenform, ein. Dies kann eine positive bzw. konvexe oder negative bzw. konkave Form oder Kontur sein. Die verformte Kontur kann stufenförmig oder gerundet sein. Sie kann eine einfache oder mehrfache Verformung beinhalten. Das flexible Werkstück (4) wird flächig aufgenommen. Die Aufnahme erfolgt dabei vorzugsweise an der gesamten Shell shape, a. This can be a positive or convex or negative or concave shape or contour. The deformed contour can be stepped or rounded. It can involve a single or multiple deformation. The flexible workpiece (4) is received flat. The recording is preferably carried out on the entire
Oberfläche oder zumindest an dem später umgeformten Surface or at least on the later transformed
Oberflächenbereich. Das flexible Werkstück (4) wird dabei an der Aufnahmeseite (14) durch ein Haltemittel (17) lösbar gehalten. Das Haltemittel (17) wird nachfolgend näher erläutert. Es kann z.B. eine lösbare Klebe- oder Haftverbindung mit einer bestimmten und begrenzten Klebe¬ oder Haftkraft sein. Surface area. The flexible workpiece (4) is releasably held on the receiving side (14) by a holding means (17). The holding means (17) will be explained in more detail below. It may be, for example, a releasable adhesive or adhesive connection with a specific and limited adhesive ¬ or adhesive force.
Der Umformkopf (11) wird derart gesteuert, dass er sich gemeinsam mit dem aufgenommenen flexiblen Werkstück (4) bei der Anlage an einem externen Formgebungswerkzeug (5) , insbesondere an dessen Formkörper (27), verformt und sich anschließend in der verformten Lage oder Kontur The forming head (11) is controlled so that it deforms together with the recorded flexible workpiece (4) when it rests against an external forming tool (5), in particular on its shaped body (27), and then in the deformed position or contour
verfestigt. Über die Verfestigung können Andrückkräfte auf das verformte Werkstück (4) übertragen und über den gesamten Verformungsbereich verteilt werden. Der solidified. By solidification, pressure forces can be transmitted to the deformed workpiece (4) and distributed over the entire deformation range. Of the
Umformkopf (11) kann ferner derart gesteuert werden, dass er sich nach Abgabe des flexiblen Werkstücks (4) in die vorerwähnte definierte Ausgangsform zurück verformt und rekonfiguriert . Forming head (11) can also be controlled so that it deforms back after delivery of the flexible workpiece (4) in the aforementioned defined initial shape and reconfigured.
Für die konstruktive Ausführung des Applikationswerkzeugs (2) und des Umformkopfes (11) gibt es verschiedene For the structural design of the application tool (2) and the forming head (11) there are various
Möglichkeiten. Bei der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform weist der Umformkopf (11) einen  Options. In the embodiment shown in the drawings, the forming head (11) has a
Stützkörper (19) mit einem daran angeordneten Umformglied (12) auf, das steuerbar verformungsfähig sowie Support body (19) having arranged thereon a forming member (12), the controllable deformable and
verfestigungsfähig ist. Das Umformglied (12) ist is solidifiable. The forming member (12) is
vorzugsweise mattenartig ausgebildet. Es ist preferably formed mat-like. It is
biegeelastisch und bevorzugt auch dehnfest oder dehnarm ausgebildet . in den gezeigten Varianten ist das Umformglied (12) als Vakuummatratze mit einer Vakuumeinrichtung (13) flexurally elastic and preferably designed to be stretch-resistant or low-stretch. in the variants shown, the forming member (12) as a vacuum mattress with a vacuum device (13)
ausgestaltet. Die Vakuummatratze kann sich unter äußerer formgebender Einwirkung verformen und lässt sich auch in der verformten Lage verfestigen und versteifen. Die designed. The vacuum mattress can be under outer deformation and can be strengthened and stiffened even in the deformed position. The
Vakuummatratze weist zu diesem Zweck eine gasdichte und biegeelastische sowie dehnfeste Hülle auf, die mit dem Stützkörper (19) verbunden ist. In der Hülle befindet sich eine Füllung aus einem Granulat, dessen z.B. aus Vacuum mattress has for this purpose a gas-tight and flexurally elastic and stretch-resistant shell, which is connected to the support body (19). In the shell is a filling of a granulate whose e.g. out
Kunststoff bestehende Partikel druckfest sind. Die Plastic existing particles are pressure-resistant. The
Vakuummatratze weist ferner einen Vakuumanschluss zur Verbindung mit der bevorzugt am Gestell (9) angeordneten Vakuumeinrichtung (13) auf. Vacuum mattress also has a vacuum connection for connection to the preferably on the frame (9) arranged vacuum device (13).
Über die Vakuumeinrichtung (13) kann Gas, insbesondere Luft aus der Hülle abgesaugt werden, wodurch die Via the vacuum device (13) gas, in particular air can be sucked out of the shell, whereby the
Granulatfüllung in der eingenommenen und verformten Lage verdichtet und verfestigt wird. Ihre verdichteten Partikel werden durch gegenseitigen Formschluss und/oder Granulate filling is compressed and solidified in the assumed and deformed position. Your compressed particles are by mutual positive engagement and / or
Reibschluss in ihrer Lage fixiert. Die verfestigte Friction locked in place. The solidified
Vakuummatratze bildet dadurch eine steife Schale, die über den Stützkörper (19) eingeleitete Kräfte auf das Vacuum mattress thereby forms a rigid shell, the forces introduced via the support body (19) on the
aufgenommene Werkstück (4) übertragen kann. Bei Aufhebung des Unterdrucks durch Öffnen des Vakuumanschlusses oder aktives Einblasen von Gas, insbesondere Luft, wird die Versteifung und Verfestigung aufgehoben und die recorded workpiece (4) can transmit. When the negative pressure is released by opening the vacuum connection or actively blowing in gas, in particular air, the stiffening and solidification is canceled and the
Vakuummatratze wieder flexibilisiert und verformungsfähig gemacht . Vacuum mattress again flexibilized and made malleable.
Die vorerwähnte Aufnahmeseite (14) ist in den gezeigten Ausführungsformen am Umformglied (12) angeordnet. Sie wird z.B. von der dem flexiblen Werkstück (4) zugewandten The aforementioned receiving side (14) is arranged in the embodiments shown on the forming member (12). It is e.g. from the flexible workpiece (4) facing
Hüllenwand der Vakuummatratze gebildet. Die Aufnahmeseite (14) weist ein Verformungsverhalten auf, welches an das Verformungsverhalten des flexiblen Werkstücks (4) Cover wall of the vacuum mattress formed. The receiving side (14) has a deformation behavior, which corresponds to the deformation behavior of the flexible workpiece (4).
angepasst ist und vorzugsweise diesem entspricht. Hierfür kann die Aufnahmeseite (14) des Umformglieds (12) eine scherfähige Oberfläche der vorbeschriebenen Art aufweisen. Wie Figur 6 bis 8 verdeutlichen, weist die Aufnahmeseite (14) z.B. eine Gitterstruktur (15) auf. Denkbar sind auch andere geometrische Stabilisierungsstrukturen, z.B. ein unstrukturiertes Material oder UD-Material. is adapted and preferably corresponds to this. For this purpose, the receiving side (14) of the forming member (12) have a shearable surface of the type described above. As FIGS. 6 to 8 make clear, the receiving side (14) has, for example, a grid structure (15). Also conceivable are other geometric stabilization structures, eg an unstructured material or UD material.
Die einander zugewandten und kontaktierenden Oberflächen des flexiblen Werkstücks (4) und des Umformkopfs (11), insbesondere Umformglieds (12), haben vorzugsweise ein gleiches oder zumindest vergleichbares Scherverhalten. The mutually facing and contacting surfaces of the flexible workpiece (4) and the forming head (11), in particular forming member (12), preferably have the same or at least comparable shear behavior.
Die gezeigte Gitterstruktur (15) des Umformglieds (12) kann der Gewebe- oder Gitterstruktur des flexiblen The illustrated lattice structure (15) of the forming member (12) may be the fabric or lattice structure of the flexible one
Werkstücks (4) entsprechen. Hierüber kann das Verformungs¬ und Scherverhalten aneinander angepasst werden. Beide Gitterstrukturen werden z.B. von Fäden oder Strängen gebildet, die sich im unverformten Zustand rechtwinklig kreuzen. Bei einer räumlichen Verformung und insbesondere einer Wölbung der Gitterstruktur können sich die Stränge in der Oberfläche relativ zueinander verscheren oder verschieben. Sie können dabei z.B. zu einer Workpiece (4) correspond. Here About the deformation ¬ and shear behavior can be adapted to each other. Both lattice structures are formed, for example, by threads or strands that intersect at right angles in the undeformed state. In a spatial deformation and in particular a curvature of the lattice structure, the strands can move in the surface relative to each other or move. You can eg to a
rautenähnlichen Anordnung wechseln. Das Basismaterial des flexiblen Werkstücks (4), insbesondere change rhomboid-like arrangement. The base material of the flexible workpiece (4), in particular
Faserverbundkörpers, folgt dieser Bewegung. Beim Applikationswerkzeug (2) kann die Gitterstruktur (15) des Umformglieds (12) zwischen flexiblen Folien Fiber composite body, follows this movement. In the application tool (2), the grid structure (15) of the forming member (12) between flexible films
eingebettet sein. Sie kann dabei einen ähnlichen be embedded. You can do a similar
Schichtaufbau wie der Faserverbundkörper haben. Die dermaßen kaschierte Gitterstruktur (15) kann außerdem eine Auflage auf der Aufnahmeseite (14) und der betreffenden Wandung des Umformglieds (12) bilden. Diese Wandung, insbesondere Hüllenwandung, kann sich ebenfalls unter äußerer Einwirkung leicht verformen und hat ein dem flexiblen Werkstück (4) entsprechendes Layer structure as the fiber composite body have. The thus laminated lattice structure (15) can also form a support on the receiving side (14) and the relevant wall of the forming member (12). This wall, in particular sheath wall, can also easily deform under external influence and has a flexible workpiece (4) corresponding
Verformungsverhalten. Durch diese Anpassungen im Deformation behavior. Through these adjustments in the
Verformungsverhalten werden Faltenbildung, Verzüge oder andere Störungen am Werkstück (4) bei einem Umformvorgang vermieden . Deformation behavior, wrinkling, distortion or other disturbances on the workpiece (4) in a forming process avoided.
Das vorerwähnte und bevorzugt flächige Haltemittel (17) dient dazu, das gegebenenfalls schwebend aufgenommene Werkstück (4) in der Aufnahmeposition am Umformglied (12) zu halten. Das Haltemittel (17) kann durch die vorerwähnte Klebe- oder Haftverbindung, den sogenannten Tack, gebildet werden. Der Faserverbundkörper haftet z.B. mit seiner klebrigen Oberfläche des Basismaterials an der The aforementioned and preferably flat holding means (17) serves to hold the optionally suspended workpiece (4) in the receiving position on the forming member (12). The holding means (17) can be formed by the aforementioned adhesive or adhesive connection, the so-called tack. The fiber composite adheres e.g. with its sticky surface of the base material at the
Aufnahmeseite (14), insbesondere an der eingebettetenRecording page (14), especially at the embedded
Gitterstruktur (15). Die Verbindung besteht vorzugsweise über die gesamte Werkstückoberfläche, wobei die Grid structure (15). The connection is preferably over the entire workpiece surface, wherein the
Aufnahmeseite (14) umlaufend ein Übermaß aufweisen kann. Die Klebe- oder Haftverbindung kann gelöst werden, wenn an der anderen Werkstückseite eine Gegenkraft angelegt wird, die größer als die Haltekraft des Haltemittels (17) ist. Das Haltemittel (17) hat vorzugsweise eine definierte und begrenzte Haltekraft, insbesondere Klebe- oder Haftkraft.  Receiving side (14) circumferentially may have an excess. The adhesive or adhesive bond can be solved when a counter force is applied to the other side of the workpiece, which is greater than the holding force of the holding means (17). The holding means (17) preferably has a defined and limited holding force, in particular adhesive or adhesive force.
In einer anderen Variante kann das Haltemittel (17) steuerbar sein, wobei dessen Haltekraft verändert wird. Während des Transports und ggf. auch während der Umformung des flexiblen Werkstücks (4) kann die Haltekraft In another variant, the holding means (17) may be controllable, wherein the holding force is changed. During transport and possibly also during the deformation of the flexible workpiece (4), the holding force
eingeschaltet sein und eine konstante oder ggf. be switched on and a constant or possibly
veränderliche Größe haben. Zum Abgeben des flexiblen have variable size. To deliver the flexible
Werkstücks (4) oder zu anderen Zwecken kann die Haltekraft ausgeschaltet werden. Dies kann z.B. auf Adhäsion durch elektrostatische oder andere physikalische Effekte beruhen. Durch Anlegen einer Spannung an das Haltemittel (17) kann dessen Haltekraft verändert werden, insbesondere bedarfsweise ein- und ausgeschaltet werden. Entsprechende Effekte lassen sich z.B. durch eine veränderliche Temperatur des Haltemittels (17) und eine damit einhergehende Veränderung der Workpiece (4) or for other purposes, the holding force can be turned off. This can e.g. based on adhesion due to electrostatic or other physical effects. By applying a voltage to the holding means (17) whose holding power can be changed, in particular, if necessary, on and off. Corresponding effects can e.g. by a variable temperature of the holding means (17) and a concomitant change in the
Haftkraft erzielen. Ferner kann das steuerbare Haltemittel (17) von einer Saugeinrichtung gebildet werden. In Achieve adhesive force. Furthermore, the controllable holding means (17) are formed by a suction device. In
weiterer Abwandlung kann das Haltemittel (17) auch durch eine Klemm-, Spanneinrichtung und/oder einen anderen mechanischen Haltemechanismus oder Ähnliches gebildet sein. Further modification, the holding means (17) may also be formed by a clamping, tensioning device and / or another mechanical holding mechanism or the like.
Auch das flexible Werkstück (4) kann eine Klebrigkeit (Tack) aufweisen. Diese kann dem Tack des Haltemittels (17) entsprechen oder hiervon abweichen. Der Tack des flexiblen Werkstücks (4) kann vorgegeben sein, z.B. durch Materialeigenschaften. Er kann auch einstellbar und ggf. veränderbar sein. Der Tack kann von verschiedenen Faktoren abhängig sein, z.B. von der Temperatur. Der Tack kann somit z.B. durch eine Steuerung der Umgebungstemperatur eingestellt und ggf. auch bedarfsweise verändert werden. Also, the flexible workpiece (4) may have a tack (tack). This may correspond to the tack of the holding means (17) or deviate from this. The tack of the flexible workpiece (4) may be predetermined, e.g. through material properties. It can also be adjustable and possibly changeable. The tack may depend on several factors, e.g. from the temperature. The tack can thus be e.g. be set by controlling the ambient temperature and possibly also changed as needed.
Wärmeenergie kann dem flexiblen Werkstück (4) über den Umformkopf (11) zu- oder abgeführt werde. Dies kann z.B. konduktiv über die Kontaktstelle an der Aufnahmeseite (14) bzw. über das Haltemittel (17) erfolgen. Dabei können durch die enstprechenden Temperaturen beide Täcks von Werkstück (4) und Haltemittel (17) gesteuert und Heat energy can the flexible workpiece (4) on the forming head (11) to be added or removed. This can e.g. conductively via the contact point on the receiving side (14) or via the holding means (17). In this case, both täcks of workpiece (4) and holding means (17) can be controlled by the corresponding temperatures and
bedarfsweise eingestellt sowie verändert werden. Denkbar ist auch, dass der Umformkopf (11) keinen eigenen Tack aufweist, sondern nur das flexible Werkstück (4) . Das Haltemittel (17) kann dann ein Temperaturänderungsmittel sein, welches z.B. konduktiv bei anliegendem Werkstück (4) dessen Temperatur und entsprechend dessen Klebrigkeit durch Erwärmung und/oder Kühlung einstellen und ggf. be adjusted as needed and changed. It is also conceivable that the forming head (11) does not have its own tack, but only the flexible workpiece (4). The holding means (17) may then be a temperature changing means, which e.g. conductively adjoin the workpiece (4) its temperature and according to its stickiness by heating and / or cooling and possibly
verändern kann. can change.
Ferner kann der Umformkopf (11) eine vorgegebenen und konstanten Tack haben, wobei das Haltemittel (17) dennoch Temperaturveränderungsmittel aufweist, durch welche nur der Tack des flexiblen Werkstücks (4) eingestellt und ggf. verändert wird. Alternativ oder zusätzlich ist eine konduktive Wärmezufuhr auch aus der Umgebung, z.B. durch Heißgas, einen Furthermore, the forming head (11) can have a predetermined and constant tack, wherein the holding means (17) nevertheless has temperature-changing means, by means of which only the tack of the flexible workpiece (4) is set and optionally changed. Alternatively or additionally, a conductive heat also from the environment, for example by hot gas, a
Heizkörper oder dgl . möglich. Ferner ist eine Erwärmung des flexiblen Werkstücks (4) induktiv oder auf andereRadiator or the like. possible. Furthermore, heating of the flexible workpiece (4) is inductive or other
Weise möglich, z.B. durch elektromagnetische Way possible, e.g. by electromagnetic
Wechselfelder, durch Bestrahlung oder dgl.. Alternating fields, by irradiation or the like ..
Der Stützkörper (19) weist gemäß Figur 6 bis 8 einen ringförmigen Stützrahmen (20) auf, der eine innenliegende Kammer (22) umgibt. Der Stützrahmen (20) ist auf der einen Seite mit dem Umformglied (12), insbesondere mit der According to FIGS. 6 to 8, the support body (19) has an annular support frame (20) which surrounds an inner chamber (22). The support frame (20) is on one side with the forming member (12), in particular with the
Vakuummatratze, und auf der anderen Seite mit einer Vacuum mattress, and on the other side with a
Stützplatte des Gestells (9) verbunden. Die Verbindungen können gasdicht sein. Die Kammer (22) kann als Fluidkammer ausgebildet und mit einer steuerbaren Fluidversorgung (25) verbunden sein. Mittels der Fluidversorgung (25) kann ein Fluid, insbesondere ein Gas, bevorzugt Luft, in die Support plate of the frame (9) connected. The compounds can be gas-tight. The chamber (22) may be formed as a fluid chamber and connected to a controllable fluid supply (25). By means of the fluid supply (25), a fluid, in particular a gas, preferably air, in the
Fluidkammer (22) eingespeist und andererseits aus der Kammer (22) abgesaugt werden. Der mittels der steuerbaren Fluidversorgung (25) veränderbare Kammerdruck wirkt auf die Rückseite des Umformglieds (12) . Bei Überdruck werden z.B. das Umformglied (12) und der Umformkopf (11) Fluid chamber (22) are fed and on the other hand sucked out of the chamber (22). The variable by means of the controllable fluid supply (25) chamber pressure acts on the back of the forming member (12). At overpressure, e.g. the forming member (12) and the forming head (11)
gestrafft, in die definierte Ausgangslage oder -form gemäß Figur 1 gebracht sowie rekonfiguriert. Bei Unterdruck kann sich das Umformglied (12) unter äußerer Einwirkung beim Umformprozess verformen und in die Fluidkammer (22) hinein bewegen . Der Stützkörper (19), insbesondere sein Stützrahmen (20) kann dieser Bewegung bei der Verformung bedarfsweise folgen. Der Stützrahmen (20) kann hierfür ebenfalls steuerbar verformungsfähige sowie verfestigungsfähige und rekonfigurierbare Rahmenwände (21) aufweisen. Diese können z.B. als aufblasbare Schläuche und insbesondere auch als Vakuummatratzen in der vorbeschriebenen Weise mit streamlined, placed in the defined starting position or shape according to Figure 1 and reconfigured. Under reduced pressure, the forming member (12) can deform under external action during the forming process and move into the fluid chamber (22). The support body (19), in particular its support frame (20) can follow this movement during deformation as needed. The support frame (20) can for this purpose also have controllable deformable and solidifiable and reconfigurable frame walls (21). These may e.g. as inflatable tubes and in particular as a vacuum mattresses in the manner described above
Granulatfüllung und Vakuumanschluss ausgebildet sein. Die Rahmenwände (21) sind vorzugsweise als gerade Seitenwände ausgebildet. Bei einer prismatischen Rahmenkontur können an den Rahmenecken flexible Eckteile (23), z.B. dehnbare Folien, angeordnet sein, welche die Seitenwände (21) über Eck gasdicht verbinden und deren Verformungsbewegungen folgen . Granulate filling and vacuum connection to be formed. The Frame walls (21) are preferably formed as straight side walls. In the case of a prismatic frame contour, flexible corner parts (23), for example stretchable films, can be arranged on the frame corners, which gas-tightly connect the side walls (21) over their corners and follow their deformation movements.
Das Umformglied (12) ist über ein oder mehrere The forming member (12) is over one or more
Führungsmittel (24) mit dem Gestell (9) verbunden. Die Führungsmittel (24) sind z.B. als Führungsstifte Guiding means (24) connected to the frame (9). The guide means (24) are e.g. as guide pins
ausgebildet, die sich senkrecht zur Hauptebene des formed perpendicular to the main plane of the
Umformglieds (12) in Ausgangsstellung und senkrecht zur Stützplatte des Gestells (9) erstrecken. Vorzugsweise ist eine zentrale und gerade Reihe von Führungsstiften (24) vorhanden. Die Führungsstifte (24) sind am Gestell (9) in einer definierten Form mit vorgegebenen Freiheitsgraden in einer oder mehreren der gezeigten Achsen x, y, z Forming member (12) extend in the starting position and perpendicular to the support plate of the frame (9). Preferably, there is a central and straight row of guide pins (24). The guide pins (24) are on the frame (9) in a defined shape with predetermined degrees of freedom in one or more of the axes shown x, y, z
ausweichfähig geführt. Die Führungsmittel (24) sorgen für eine reproduzierbare und definierte Lage des Umformglieds (12) bei der Verformung im Umformprozess . Sie können auch in der rekonfigurierten Ausgangsstellung nützlich sein. Insbesondere wird ein Scheren oder Verschieben parallel zur Stützplatte des Gestells (9) verhindert. Hierüber wird auch der nötige Lagebezug zum Gestell (9) und zum managed evasive. The guide means (24) ensure a reproducible and defined position of the forming member (12) during the deformation in the forming process. They can also be useful in the reconfigured starting position. In particular, a shearing or shifting parallel to the support plate of the frame (9) is prevented. This is also the necessary reference to the frame (9) and the
Industrieroboter (3) in allen Prozessstellungen Industrial robots (3) in all process positions
hergestellt. Das Applikationswerkzeug (2) hat dadurch einen definierten Tool-Center-Point (TCP) . produced. The application tool (2) thus has a defined Tool Center Point (TCP).
Die Ausbildung des Formgebungswerkzeugs (5) und die verschiedenen Schritte des Aufnahme- und Umformprozesses sind in Figur 1 bis 4 dargestellt. The design of the forming tool (5) and the various steps of the receiving and forming process are shown in Figures 1 to 4.
Das Formgebungswerkzeug (5) weist einen bevorzugt The forming tool (5) has a preferred
stationär angeordneten Werkzeugträger (26) auf, an dem ein Formkörper (27) angeordnet ist. Der Formkörper (27) kann mehrfach vorhanden sein. In den gezeigten stationary arranged tool carrier (26) on which a shaped body (27) is arranged. The molded body (27) can be present several times. In the shown
Ausführungsformen ist der Formkörper (27) als Stempel oder Patrize ausgebildet und definiert die Positivform für die gewünschte Verformung des flexiblen Werkstücks (4), das dann eine entsprechende Negativform (18) erhält. Embodiments is the shaped body (27) as a stamp or Male forms and defines the positive mold for the desired deformation of the flexible workpiece (4), which then receives a corresponding negative mold (18).
Der Formkörper (27) ist in einer wannenartigen Vertiefung des Werkzeugträgers (26) versenkt angeordnet. Die The molded body (27) is sunk in a trough-like depression of the tool carrier (26). The
Vertiefung bildet eine dem Formkörper (27) umgebende Kammer (30), die an einer Seite, insbesondere an der Oberseite, offen ist. Über diese Zugangsöffnung kann das Applikationswerkzeug (2) mit dem aufgenommenen Werkstück (4) zugeführt werden. Deepening forms a chamber (30) surrounding the molded body (27), which is open on one side, in particular on the upper side. About this access opening, the application tool (2) with the recorded workpiece (4) can be supplied.
An der Zugangsöffnung ist bei den gezeigten At the access opening is shown at the
Ausführungsbeispielen ein flexibler Gegenhalter (28) für das zugestellte Applikationswerkzeug (2) und das Embodiments, a flexible counter-holder (28) for the delivered application tool (2) and the
aufgenommene und gehaltene Werkstücke (4) angeordnet. Bei der Zustellung und bei der Verformung unterstützt der Gegenhalter (28) das Haltemittel (17). accommodated and held workpieces (4) arranged. During delivery and during deformation, the counter support (28) supports the retaining means (17).
Der Gegenhalter (28) kann in einer anderen Ausführungsform entfallen. Das Applikationswerkzeug (2) kann dann direkt an das Formgebungswerkzeug (5) , insbesondere an den The counter-holder (28) can be omitted in another embodiment. The application tool (2) can then directly to the forming tool (5), in particular to the
Formkörper (27) zugestellt werden. Shaped body (27) are delivered.
Der gezeigte flexible Gegenhalter (28) ist z.B. als dünnwandige und biegeelastische Membran aus Kunststoff, z.B. Silikon, ausgebildet. Diese ist mittels einer The illustrated flexible counter-holder (28) is e.g. as a thin-walled and flexurally elastic plastic membrane, e.g. Silicone, formed. This is by means of a
Fixierung (29) am Werkzeugträger (26) befestigt. Sie überspannt in der gezeigten Ausgangsstellung von Figur 1 und in gestreckter Lage die Zugangsöffnung. Die Fixierung (29) ist z.B. als Fixierrahmen ausgebildet, der die Fixation (29) attached to the tool carrier (26). It spans in the initial position shown in Figure 1 and in the extended position, the access opening. The fixation (29) is e.g. designed as a fixing frame, the
Membran (28) randseitig festhält. Die Fixierung (29) bzw. der Fixierrahmen kann bedarfsweise gemäß Figur 4 gesteuert geöffnet, z.B. geschwenkt werden. Der Gegenhalter (28), insbesondere die Membran, hat eine geringere Klebe- oder Haftfähigkeit gegenüber dem Hold membrane (28) at the edge. The fixation (29) or the fixing frame may, if necessary, be opened in accordance with FIG. 4, for example pivoted. The counter-holder (28), in particular the membrane, has a lower adhesive or adhesion to the
flexiblen Werkstück (4) als das Applikationswerkzeug (2). Das flexible Werkstück (4) kann dadurch nach dem flexible workpiece (4) as the application tool (2). The flexible workpiece (4) can thereby after the
Umformvorgang wieder von dem Gegenhalter (28) gelöst und mit dem Applikationswerkzeug (2) abgehoben werden. Forming process again detached from the anvil (28) and lifted with the application tool (2).
Andererseits ist die schwache Klebe- oder Haftkraft auch für den Umformprozess von Vorteil. wie Figur 1 verdeutlicht, wird zunächst das flexible On the other hand, the weak adhesive or adhesive force is also advantageous for the forming process. As Figure 1 illustrates, initially the flexible
Werkstück (4) mit dem gestrichelt dargestellten Workpiece (4) with the dashed lines shown
Applikationswerkzeug (2) von der Auflage (16) in ebener Lage aufgenommen und zum Formgebungswerkzeug (5) Application tool (2) received by the support (16) in a flat position and the forming tool (5)
transportiert sowie dort über der Zugangsöffnung zunächst schwebend positioniert und gegenüber dem Formkörper (27) ausgerichtet. Anschließend erfolgt eine Zustellbewegung des Applikationswerkzeugs (2) durch den Industrierobotertransported there and initially positioned above the access opening floating and aligned with respect to the molding (27). Subsequently, a feed movement of the application tool (2) by the industrial robot
(3) , wobei die Zustellbewegung bevorzugt gerade und senkrecht zur formgebenden Oberfläche des Formkörpers (27) ausgerichtet ist. Hierbei wird der ggf. vorhandene (3), wherein the feed movement is preferably aligned straight and perpendicular to the shaping surface of the shaped body (27). This is the possibly existing
Gegenhalter bzw. die Membran (28) kontaktiert und gemäß Figur 2 mitgenommen.  Counter holder or the membrane (28) contacted and taken along in accordance with Figure 2.
Bei der Zustell- und Vorschubbewegung kommt das In the feed and feed movement that comes
Applikationswerkzeug (2) mit dem aufgenommenen WerkstückApplication tool (2) with the recorded workpiece
(4) in Kontakt mit dem Formkörper (27), wobei sich das Umformglied (12) und das Werkstück (4) an dessen (4) in contact with the molding (27), wherein the forming member (12) and the workpiece (4) at the
formgebende Konturen anpassen und anformen. Figur 3 zeigt diese Stellung mit der ausgebildeten Negativform (18) . Der optionale Gegenhalter (28) bzw. die dünnwandige Membran wird dabei entsprechend verformt und zwischen dem adapt and shape shaping contours. FIG. 3 shows this position with the formed negative mold (18). The optional counterholder (28) or the thin-walled membrane is deformed accordingly and between the
Werkstück (4) und dem Formkörper (27) eingespannt. Ein taktiler Industrieroboter (3) mit seinen sensorischen Fähigkeiten ist bei der Zustellung und Verformung von Vorteil und kann anhand der detektierten Reaktionskräfte oder -momente den Prozess kontrollieren und bedarfsweise korrigieren . Die mit dem Gegenhalter (28) verschlossene Aufnahmeöffnung im Werkzeugträger (26) bildet eine gasdichte Fluidkammer (30), die mit einer Steuereinrichtung (32) für den Workpiece (4) and the shaped body (27) clamped. A tactile industrial robot (3) with its sensory abilities is advantageous in the delivery and deformation and can control the process based on the detected reaction forces or moments and correct as needed. The with the counter-holder (28) closed receiving opening in the tool carrier (26) forms a gas-tight fluid chamber (30) with a control device (32) for the
Fluiddruck in der Kammer (30) verbunden ist. Bei der Fluid pressure in the chamber (30) is connected. In the
Zustellung des Applikationswerkzeugs (2) gemäß Figur 2 und 3 kann in der Fluidkammer (30) ein geeigneter Gegendruck durch das eingeschlossene Fluid, insbesondere Luft oder ein anderes Gas, gebildet werden, der ebenfalls das  Delivery of the application tool (2) according to Figures 2 and 3, in the fluid chamber (30) a suitable back pressure by the trapped fluid, in particular air or another gas, are formed, which also the
Haltemittel (17) unterstützt und das Werkstück (4) an das Umformglied (12) andrückt. Der Gegendruck kann Supporting means (17) supported and the workpiece (4) presses against the forming member (12). The back pressure can
entsprechend des Werkzeugvorschubs gemindert werden. Es kann bedarfsweise auch ein Unterdruck oder Saugdruck angelegt werden, insbesondere in der Endstellung von Figur 3. be reduced according to the tool feed. If required, a negative pressure or suction pressure can also be applied, in particular in the end position of FIG. 3.
In den gezeigten Ausführungsformen wird nach dem In the embodiments shown, after
Umformvorgang gemäß Figur 3 das Applikationswerkzeug (2) mit dem weiterhin aufgenommenen Werkstück (4) wieder entfernt, insbesondere angehoben. Anschließend wird auch der Gegenhalter (28) von der Zugangsöffnung entfernt, insbesondere hochgeschwenkt. Das dann erneut zugestellte Applikationswerkzeug (2) kann das verformte Werkstück (4) wieder zum Formkörper (27) zurückbewegen und dort noch einmal andrücken sowie ggf. abgeben. Forming process according to Figure 3, the application tool (2) with the further recorded workpiece (4) again removed, in particular raised. Subsequently, the counter-holder (28) is removed from the access opening, in particular pivoted up. The application tool (2) which has then been reloaded can move the deformed workpiece (4) back to the shaped body (27), where it can be pressed once again and possibly dispensed.
Der Formkörper (27) kann eine größere Haft- oder The molded body (27) may have a larger adhesive or
Klebekraft gegenüber dem Werkstück (4) als das Haltemittel (17) entwickeln. Hierdurch kann bei der Rückzugsbewegung das Werkstück (4) vom Applikationswerkzeug (2) gelöst werden und am Formkörper (27) verbleiben. Alternativ kann das Applikationswerkzeug (2) das aufgenommene und Adhesive force to the workpiece (4) as the holding means (17) develop. In this way, during the withdrawal movement, the workpiece (4) can be released from the application tool (2) and remain on the shaped body (27). Alternatively, the application tool (2) the recorded and
verformte Werkstück (4) an anderer Stelle abgeben. Figur 2 bis 4 verdeutlichen außerdem das Verformungs- und Verfestigungsverhalten des Umformkopfes (11) bzw. des Umformglieds (12) . Bei der Zustellung und für den Umformprozess des flexiblen Werkstücks (4) wird das deliver deformed workpiece (4) elsewhere. Figures 2 to 4 also illustrate the deformation and solidification behavior of the forming head (11) and the forming member (12). At the delivery and for the Forming process of the flexible workpiece (4) is the
Umformglied (12) durch entsprechende Ansteuerung Forming member (12) by appropriate control
verformungsfähig gemacht. Bei Kontakt mit dem Formkörper (27) verformen sich das Werkstück (4) und das Umformglied (12) in entsprechender Weise und passen sich exakt an die maßgebliche Formkörperkontur an. Figur 4 zeigt die made deformable. Upon contact with the shaped body (27), the workpiece (4) and the forming member (12) deform in a corresponding manner and adapt exactly to the relevant shape body contour. FIG. 4 shows the
Negativform (18) . Die Andrückkräfte beim Umformen und Kompaktieren mit dem Umformkopf (11) gemäß Figur 3 und 4 können durch eine entsprechende Druckführung in der Negative mold (18). The pressing forces during forming and compacting with the forming head (11) according to FIGS. 3 and 4 can be achieved by means of a corresponding pressure guide in the
Fluidkammer (22) unterstützt werden. Fluid chamber (22) are supported.
Durch entsprechende Ansteuerung wird dann das Umformglied (12) in der verformten Stellung verfestigt. Es behält diese verfestigte Form auch beim Rückzug des By appropriate control then the forming member (12) is solidified in the deformed position. It retains this solidified shape even when retreating
Applikationswerkzeugs (2) und bei einer ggf. erneutenApplication tool (2) and in a possibly renewed
Zustellung nach Entfernen des Gegenhalters (28). Dieses Verformungs- und Verfestigungsverhalten findet auch bei der alternativen Ausführungsform ohne Gegenhalter (28) statt . Delivery after removing the counter-holder (28). This deformation and solidification behavior also takes place in the alternative embodiment without an anvil (28).
Bei der Übergabe des Werkstücks (4) an das When transferring the workpiece (4) to the
Formgebungswerkzeug (5) gemäß Figur 4 kann das verfestigte Umformglied (12) das aufgenommene Werkstück (4) definiert an den Formkörper (27) anlegen sowie andrücken und dabei gegebenenfalls auch noch etwas weiter verformen,  Shaping tool (5) according to Figure 4, the solidified forming member (12) defined the workpiece (4) defined on the mold body (27) create and press and thereby possibly also deform a little further,
insbesondere kompaktieren und in die Endform bringen. in particular compact and bring in the final form.
Nach Abgabe des Werkstücks (4) kann der Umformkopf (11) bzw. das Umformglied (12) in der vorbeschriebenen Weise rekonfiguriert und in die Ausgangslage gemäß Figur 1 für den nächsten Aufnahme- und Umformzyklus gebracht werden. After delivery of the workpiece (4), the forming head (11) or the forming member (12) can be reconfigured in the manner described above and brought to the starting position according to FIG. 1 for the next picking and forming cycle.
In den gezeigten Ausführungsformen ist der Umformprozess einstufig. In einer nicht dargestellten Variante kann er mehrstufig sein, wobei der Umformkopf (11) mit dem In the embodiments shown, the forming process is single-stage. In a variant, not shown, it may be multi-level, wherein the forming head (11) with the
aufgenommenen Werkstück (4) nacheinander verschiedenen Formgebungswerkzeugen (5) zugeführt wird und dort verschiedene Verformungsschritte ausgeführt werden. Der Umformkopf (11) bzw. sein Umformglied (12) kann bei den verschiedenen Verformungen jeweils in geeigneter Weise verformungsweich geschaltet und danach wieder verfestigt werden. Received workpiece (4) successively different shaping tools (5) is fed and there Various deformation steps are performed. The forming head (11) or its forming member (12) can be switched in each case in a suitable manner deformation soft in the various deformations and then solidified again.
Figur 5 zeigt außerdem einen evtl. weiteren Prozessschritt nach der Verformung von Werkstück (4) und Umformkopf (11) bzw. Umformglied (12) gemäß Figur 3. Nach Entfernen des Applikationswerkzeugs (2) kann eine weitere Kompakt ierung und auch eine Verfestigung des auf dem Formkörper (27) verbliebenen Werkstücks (4) durch anderweitigen Pressdruck erfolgen . Hierfür kann z.B. im Bereich der Fluidkammer (30) Figure 5 also shows a possibly further process step after the deformation of the workpiece (4) and forming head (11) or forming member (12) according to FIG 3. After removal of the application tool (2) can further compacting and also a solidification of the molded body (27) remaining workpiece (4) by otherwise pressing pressure. For this purpose, e.g. in the area of the fluid chamber (30)
unterhalb der am verformten Werkstück (4) aufliegenden Membran (28) ein Vakuum erzeugt werden, welches die below the deformed workpiece (4) resting on the membrane (28) a vacuum are generated which the
Membran (28) an das abgegebene Werkstück (4) anpresst. Zudem kann das Formgebungswerkzeug (5) einen beweglichen Verschluss (31), insbesondere einen schwenkbaren Deckel für die Kammer (30) bzw. für die Zugangsöffnung im Press membrane (28) against the dispensed workpiece (4). In addition, the forming tool (5) a movable closure (31), in particular a pivotable lid for the chamber (30) and for the access opening in
Werkzeugträger (26) aufweisen. Der Verschluss (31) kann ebenfalls gesteuert bewegt werden. Zwischen dem Verschluss oder Deckel (31) in der Schließstellung und dem Have tool carrier (26). The shutter (31) can also be moved under control. Between the closure or lid (31) in the closed position and the
Gegenhalter bzw. der Membran (28) wird ein weiterer abgedichteter Kammerbereich (33) gebildet. Hier kann ggf. ein Fluid, insbesondere Luft oder ein anderes Gas mit Druck eingespeist werden, um die vorerwähnte Saugwirkung im Kammerbereich unter der Membran (28) zu unterstützen. Counter holder or the membrane (28), a further sealed chamber portion (33) is formed. Here, if necessary, a fluid, in particular air or another gas can be fed with pressure in order to support the aforementioned suction in the chamber area under the membrane (28).
In einer anderen und ebenfalls nicht dargestellten In another and also not shown
Variante kann eine Kompakt ierung des verformten Werkstücks (4) durch einen separat zugestellten Druckstempel Variant may be a compact tion of the deformed workpiece (4) by a separately supplied pressure stamp
erfolgen . Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen respectively . Modifications of the shown and described
Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können die Merkmale der vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Varianten beliebig Embodiments are possible in various ways. In particular, the features of the above-described embodiments and their variants can be arbitrary
miteinander kombiniert und insbesondere auch vertauscht werden . be combined with each other and in particular be reversed.
Der Umformkopf (11) kann konstruktiv in anderer Weise ausgebildet sein. Er kann z.B. eine dichte und The forming head (11) may be structurally designed in another way. He can e.g. a dense and
gleichmäßige Matrix von axial beweglichen Stiften uniform matrix of axially movable pins
aufweisen, die bei axialer Zustellung entsprechend der formgebenden Kontur des Formkörpers (27) ausweichen und in ihrer jeweiligen Stellung in geeigneter Weise temporär fixiert, insbesondere geklemmt oder magnetisch fixiert werden. Die Ausweichbewegung kann durch Reibung oder auf andere Weise zur Herstellung eines angepassten have, which dodge at axial delivery corresponding to the shaping contour of the shaped body (27) and temporarily fixed in their respective position in a suitable manner, in particular clamped or magnetically fixed. The evasive movement may be due to friction or otherwise to produce an adapted
Verformungsverhaltens beeinflusst werden. Mittels einer Ausschubplatte kann die Ausgangslage rekonfiguriert werden, in der z.B. alle freien Stiftenden in einer gemeinsamen Ebene liegen. Deformation behavior can be influenced. By means of a Ausschubplatte the starting position can be reconfigured, in the e.g. all free pen ends lie in a common plane.
Auch das Formgebungswerkzeug (5) kann abgewandelt werden, in dem z.B. der Formkörper (27) eine konkave Form statt der gezeigten konvexen Form aufweist und als Vertiefung oder Matrize im Kammerboden ausgebildet ist. Das Verformen des flexiblen Werkstücks (4) und des verformungsfähig geschalteten Umformglieds (12) kann dann z.B. über den Stützkörper (19) bewirkt werden, z.B. durch einen deutlich erhöhten Innendruck in der Fluidkammer (22) . BEZUGSZEICHENLISTE The shaping tool (5) can also be modified in which, for example, the shaped body (27) has a concave shape instead of the convex shape shown and is formed as a depression or matrix in the chamber bottom. Deformation of the flexible workpiece (4) and the deformable connected forming member (12) can then be effected for example via the support body (19), for example by a significantly increased internal pressure in the fluid chamber (22). LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Applikationseinrichtung 1 application device
2 Applikationswerkzeug  2 application tool
3 Industrieroboter 3 industrial robots
4 Werkstück, Faserverbundmatte, Preform  4 workpiece, fiber composite mat, preform
5 Formgebungswerkzeug, mould, Vorformwerkzeug 5 forming tool, mold, preforming tool
6 Bereitstellung, Ablage 6 provision, filing
7 Roboterarm  7 robotic arm
8 Abtriebsglied 8 output member
9 Gestell  9 frame
10 Anschluss  10 connection
11 Umformkopf  11 forming head
12 Umformglied, Umformmatte, Vakuummatratze 13 Vakuumeinrichtung  12 forming element, forming mat, vacuum mattress 13 Vacuum device
14 Aufnahmeseite, Oberfläche  14 recording side, surface
15 Gitterstruktur  15 grid structure
16 Auflage  16 edition
17 Haltemittel, Tack  17 holding means, tack
18 Negativform 18 negative form
19 Stützkörper  19 supporting body
20 Stützrahmen  20 support frame
21 Rahmenwand, Seitenwand  21 frame wall, side wall
22 Fluidkammer  22 fluid chamber
23 Eckteil 23 corner part
24 Führungsmittel, Führungsstift  24 guide means, guide pin
25 Fluidversorgung  25 fluid supply
26 Werkzeugträger  26 tool carrier
27 Formkörper, Stempel, Positivform  27 moldings, stamps, positive mold
28 Gegenhalter, Membran 28 counterholder, membrane
29 Fixierung, Fixierrahmen  29 Fixation, fixing frame
30 Kammer, Fluidkammer  30 chamber, fluid chamber
31 Verschluss, Deckel  31 closure, lid
32 Steuereinrichtung für Fluiddruck  32 control device for fluid pressure
33 Kammerbereich 33 chamber area

Claims

PATENTANSPRÜCHE Applikationswerkzeug für ein flexibles Werkstück (4), insbesondere einen Faserverbundkörper, wobei das Applikationswerkzeug (2) als Kombiwerkzeug zum flächigen Aufnehmen des flexiblen Werkstücks (4) und zum räumlichen Umformen des aufgenommenen Werkstücks (4) an einem externen Formgebungswerkzeug (5) ausgebildet ist und einen steuerbar  PATENT CLAIMS Application tool for a flexible workpiece (4), in particular a fiber composite body, wherein the application tool (2) is designed as a combination tool for surface receiving the flexible workpiece (4) and for spatially forming the received workpiece (4) on an external forming tool (5) and one controllable
verformungsfähigen sowie verfestigungsfähigen und rekonfigurierbaren Umformkopf (11) aufweist, der einen Stützkörper (19) mit einem daran angeordneten steuerbar verformungsfähigen sowie deformable and solidifiable and reconfigurable forming head (11) having a support body (19) arranged thereon with a controllable deformable and
verfestigungsfähigen Umformglied (12) aufweist und wobei das Umformglied (12) mattenartig, having solidifying forming member (12) and wherein the forming member (12) mat-like,
biegeelastisch und ggf. dehnfest oder dehnarm ausgebildet ist. flexurally elastic and, if necessary, stretch-resistant or stretch-poor.
Applikationswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Umformkopf (11) derart gesteuert ist, dass er sich gemeinsam mit dem flexiblen Werkstück (4) beim Umformen an einem externen Formgebungswerkzeug (5) verformt und anschließend in der verformten Lage verfestigt. An application tool according to claim 1, characterized in that the forming head (11) is controlled so that it deforms together with the flexible workpiece (4) during forming on an external forming tool (5) and then solidified in the deformed position.
Applikationswerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Umformkopf (11) derart gesteuert ist, dass er sich nach Abgabe des flexiblen Werkstücks (4) in eine definierte Ausgangsform zurückverformt und rekonfiguriert. Applikationswerkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Application tool according to claim 1 or 2, characterized in that the forming head (11) is controlled in such a way that after the flexible workpiece (4) has been dispensed, it is deformed back into a defined initial shape and reconfigured. The application tool according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the
Umformkopf (11) einen Anschluss (10) für einen Forming head (11) has a connection (10) for a
Industrieroboter (3) aufweist. Applikationswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Umformglied (12) als Vakuummatratze mit einer Vakuumeinrichtung (13) ausgebildet ist. Industrial robot (3). Application tool according to one of the preceding claims, characterized in that the forming member (12) is designed as a vacuum mattress with a vacuum device (13).
Applikationswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Vakuummatratze eine gasdichte, biegeelastische und ggf. dehnfeste oder dehnarme Hülle mit einer druckfesten Granulatfüllung und mit einem An application tool according to one of the preceding claims, characterized in that the vacuum mattress is a gas-tight, flexurally elastic and, if applicable, stretch-resistant or low-expansion casing with a pressure-resistant granulate filling and with a
Vakuumanschluss aufweist. Having vacuum connection.
Applikationswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die dem flexiblen Werkstück (4) zugewandte An application tool according to any one of the preceding claims, characterized in that it faces the flexible workpiece (4)
Aufnahmeseite (14) des Umformglieds (12) ein Receiving side (14) of the forming member (12) a
Verformungsverhalten aufweist, welches an das Has deformation behavior, which to the
Verformungsverhalten des flexiblen Werkstücks (4) angepasst ist. Deformation behavior of the flexible workpiece (4) is adjusted.
Applikationswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die dem flexiblen Werkstück (4) zugewandte An application tool according to any one of the preceding claims, characterized in that it faces the flexible workpiece (4)
Aufnahmeseite (14) des Umformglieds (12) eine scherfähige Oberfläche aufweist. Receiving side (14) of the forming member (12) has a shearing surface.
Applikationswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Scherfähigkeit der Oberfläche an der Application tool according to one of the preceding claims, characterized in that the shearing ability of the surface on the
Aufnahmeseite (14) und die Scherfähigkeit der zugewandten Oberfläche am flexiblen Werkstück (4) einander entsprechen. Applikationswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die dem flexiblen Werkstück (4) zugewandte Receiving side (14) and the ability to shear the facing surface on the flexible workpiece (4) correspond to each other. An application tool according to any one of the preceding claims, characterized in that it faces the flexible workpiece (4)
Aufnahmeseite (14) des Umformglieds (12) eine Gitterstruktur (15) aufweist. Receiving side (14) of the forming member (12) a Lattice structure (15).
11.) Applikationswerkzeug nach einem der vorhergehenden11.) Application tool according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Gitterstruktur (15) des Umformglieds (12) derClaims, characterized in that the grid structure (15) of the forming member (12) of the
Gitterstruktur des flexiblen Werkstücks (4) Lattice structure of the flexible workpiece (4)
entspricht .  corresponds.
12. ) Applikationswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Gitterstruktur (15) des Umformglieds (12) zwischen flexiblen Folien eingebettet und als 12.) Application tool according to one of the preceding claims, characterized in that the grid structure (15) of the forming member (12) embedded between flexible films and as
Auflage (16) auf der Aufnahmeseite (14) ausgebildet ist .  Support (16) on the receiving side (14) is formed.
13. ) Applikationswerkzeug nach einem der vorhergehenden13.) Application tool according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Umformkopf (11) auf der Aufnahmeseite (14) ein bevorzugt flächiges Haltemittel (17) für das Claims, characterized in that the forming head (11) on the receiving side (14) has a preferably flat holding means (17) for the
flexible Werkstück (4) aufweist.  flexible workpiece (4).
14.) Applikationswerkzeug nach einem der vorhergehenden14.) Application tool according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Haltemittel (17) zur Einstellung der Haltekraft steuerbar ist. Claims, characterized in that the holding means (17) for controlling the holding force is controllable.
15. ) Applikationswerkzeug nach einem der vorhergehenden15.) Application tool according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Haltemittel (17) als lösbare und ggf. steuerbare Klebe- oder Haftverbindung ausgebildet ist. Claims, characterized in that the holding means (17) is designed as a detachable and optionally controllable adhesive or adhesive bond.
16. ) Applikationswerkzeug nach einem der vorhergehenden16.) Application tool according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Applikationswerkzeug (2) ein Gestell (9) für den Umformkopf (11) aufweist. Claims, characterized in that the application tool (2) has a frame (9) for the forming head (11).
17.) Applikationswerkzeug nach einem der vorhergehenden17.) Application tool according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Stützkörper (19) einen ringförmigen Stützrahmen (20) aufweist, der eine innen liegende Kammer (22) umgibt und mit dem Umformglied (12) verbunden ist. Claims, characterized in that the support body (19) has an annular support frame (20) which surrounds an internal chamber (22) and is connected to the forming member (12).
18.) Applikationswerkzeug nach einem der vorhergehenden18.) Application tool according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Stützrahmen (20) steuerbar verformungsfähige sowie verfestigungsfähige und rekonfigurierbareClaims, characterized in that the support frame (20) controllable deformable as well as solidifiable and reconfigurable
Rahmenwände (21) aufweist. Has frame walls (21).
Applikatlonswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Rahmenwände (21) als Vakuummatratzen mit einer Vakuumeinrichtung ausgebildet sind. An application tool according to one of the preceding claims, characterized in that the frame walls (21) are designed as vacuum mattresses with a vacuum device.
20.) Applikationswerkzeug nach einem der vorhergehenden20.) Application tool according to one of the preceding
Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kammer (22) als abgedichtete Fluidkammer mit veränderbarem Kammerdruck ausgebildet und mit einer steuerbaren Fluidversorgung (25) verbunden ist. Claims, characterized in that the chamber (22) is formed as a sealed fluid chamber with variable chamber pressure and connected to a controllable fluid supply (25).
21.) Applikationswerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Umformglied (12) über Führungsmittel (24), insbesondere Führungsstifte, mit dem Gestell (9) verbunden ist. 22.) Applikationseinrichtung zum räumlichen Umformen 21.) Application tool according to one of the preceding claims, characterized in that the forming member (12) via guide means (24), in particular guide pins, with the frame (9) is connected. 22.) Application device for spatial forming
eines flexiblen Werkstücks (4), insbesondere eines Faserverbundkörpers, wobei die  a flexible workpiece (4), in particular a fiber composite body, wherein the
Applikationseinrichtung (1) ein Applikationswerkzeug (2) aufweist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Applikationswerkzeug (2) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 21 ausgebildet ist. Application device (1) an application tool (2), characterized in that the application tool (2) according to at least one of claims 1 to 21 is formed.
23.) Applikationseinrichtung nach Anspruch 22, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die 23). Application device according to claim 22, characterized in that the
Applikationseinrichtung (1) ein Formgebungswerkzeug (5) mit einem Formkörper (27), insbesondere einem Stempel, zum Umformen des flexiblen Werkstücks (4) aufweist .  Application device (1) has a shaping tool (5) with a shaped body (27), in particular a punch, for forming the flexible workpiece (4).
24.) Applikationseinrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die 24.) Application device according to claim 22 or 23, characterized in that it e e n e c e s that the
Applikationseinrichtung (1) mehrere  Application device (1) several
Formgebungswerkzeuge (5) zum Vorformen und Endformen des flexiblen Werkstücks (4) aufweist.  Shaping tools (5) for preforming and final shaping of the flexible workpiece (4).
25. ) Applikationseinrichtung nach Anspruch 22, 23 oder 24, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Applikationseinrichtung (1) einen mehrachsigen 25). Application device according to claim 22, 23 or 24, characterized in that the application device (1) has a multiaxial
Industrieroboter (3) zum Halten und Führen des Applikationswerkzeugs (2) aufweist. 26.) Applikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Industrieroboter (3) als taktiler Roboter mit einer zugeordneten Sensorik ausgebildet ist, welche einwirkende äußere mechanische Belastungen  Industrial robot (3) for holding and guiding the application tool (2). 26.) Application device according to one of claims 22 to 25, characterized in that the industrial robot (3) is designed as a tactile robot with an associated sensor system, which acting external mechanical loads
detektiert.  detected.
27.) Applikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Formkörper (27) in einer Kammer (30) des 27.) Application device according to one of claims 22 to 26, characterized in that the molded body (27) in a chamber (30) of the
Formgebungswerkzeugs (5) angeordnet ist, an deren Shaping tool (5) is arranged, at whose
Zugangsöffnung ein flexibler Gegenhalter (28), insbesondere eine Membran, für das zugestellte Access opening a flexible counter-holder (28), in particular a membrane, for the delivered
Applikationswerkzeug (2) angeordnet ist. 28.) Applikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 27, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Gegenhalter (28), insbesondere die Membran, eine geringere Haftfähigkeit gegenüber dem flexiblen Werkstück (4) als das Applikationswerkzeug (2) aufweist . 29.) Applikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Formkörper (27) eine höhere Haftfähigkeit gegenüber dem flexiblen Werkstück (4) als das Application tool (2) is arranged. 28.) Application device according to one of claims 22 to 27, characterized in that the counter-holder (28), in particular the membrane, a has lower adhesion to the flexible workpiece (4) than the application tool (2). 29.) Application device according to one of claims 22 to 28, characterized in that the shaped body (27) has a higher adhesion to the flexible workpiece (4) than that
Applikationswerkzeug (2) aufweist.  Application tool (2).
30. ) Applikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 29, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Formgebungswerkzeug (5) eine Steuereinrichtung (32) für den Fluiddruck in der Kammer (30) aufweist. 30.) Application device according to one of claims 22 to 29, characterized in that the shaping tool (5) has a control device (32) for the fluid pressure in the chamber (30).
31. ) Applikationseinrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Formgebungswerkzeug (5) einen beweglichen 31). Application device according to one of claims 22 to 30, characterized in that the shaping tool (5) has a movable
Verschluss (31), insbesondere einen schwenkbaren Deckel, für die Kammer (30) aufweist.  Closure (31), in particular a pivotable lid, for the chamber (30).
32.) Applikationsverfahren für ein flexibles Werkstück (4), insbesondere einen Faserverbundkörper, wobei das flexible Werkstück (4) mit einem als 32.) Application method for a flexible workpiece (4), in particular a fiber composite body, wherein the flexible workpiece (4) with a as
Kombiwerkzeug ausgebildeten Applikationswerkzeug (2) flächig aufgenommen und an einem externen  Kombiwerkzeug formed application tool (2) and recorded on an external surface
Formgebungswerkzeug (5) räumlichen umgeformt wird, wobei der Umformkopf (11) einen Stützkörper (19) mit einem daran angeordneten steuerbar  Forming tool (5) is reshaped, wherein the forming head (11) a support body (19) arranged with a controllable
verformungsfähigen sowie verfestigungsfähigen  deformable and solidifiable
Umformglied (12) aufweist und das Umformglied (12) mattenartig, biegeelastisch und ggf. dehnfest oder dehnarm ausgebildet ist. 33.) Verfahren nach Anspruch 32, dadurch  Forming member (12) and the forming member (12) mat-like, bending elastic and possibly stretch-resistant or low-expansion is formed. 33.) Method according to claim 32, characterized
g e k e n n z e i c h n e t, dass der Umformkopf (11) derart gesteuert wird, dass er sich gemeinsam mit dem flexiblen Werkstück (4) beim Umformen an einem externen Formgebungswerkzeug (5) verformt und anschließend in der verformten Lage verfestigt. 34.) Verfahren nach Anspruch 32 oder 33, dadurch characterized in that the forming head (11) is controlled so that it is common deformed with the flexible workpiece (4) during forming on an external forming tool (5) and then solidified in the deformed position. 34.) Method according to claim 32 or 33, characterized
g e k e n n z e i c h n e t, dass der Umformkopf (11) derart gesteuert wird, dass er sich nach Abgabe des flexiblen Werkstücks (4) in eine definierte Ausgangsform zurückverformt und rekonfiguriert.  The forming head (11) is controlled in such a way that after the flexible workpiece (4) has been dispensed it deforms back into a defined initial shape and reconfigures it.
35.) Verfahren nach Anspruch 32, 33 oder 35, dadurch 35.) The method of claim 32, 33 or 35, characterized
g e k e n n z e i c h n e t, dass das Werkstück (4) mit einem bevorzugt flächigen und in der Haltekraft gesteuerten Haltemittel (17) an der Aufnahmeseite (14) des Umformkopfs (11) gehalten wird.  In other words, the workpiece (4) is held on the receiving side (14) of the forming head (11) with a holding means (17) which is preferably planar and controlled in the holding force.
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