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Die vorliegende Erfindung betrifft zum einen ein Formpressverfahren zum Erzeugen eines Bauteils, wobei das Formpressverfahren folgende Schritte aufweist: Vorheizen wenigstens eines plattenförmigen Halbzeuges aus thermoplastischem Faserverbundkunststoff in einer Heizvorrichtung; Ergreifen des wenigstens einen vorgeheizten Halbzeuges mit einer Manipulationsvorrichtung; Abnehmen des wenigstens einen vorgeheizten Halbzeuges mit der Manipulationsvorrichtung von der Heizvorrichtung; Einbringen des wenigstens einen vorgeheizten Halbzeuges mit der Manipulationsvorrichtung in eine Kavität eines Gesenkes einer Presse; und Pressen eines Stempels der Presse in die Kavität, wobei das Material des wenigstens einen Halbzeuges zu dem Bauteil verformt wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Formpresssystem mit einer Heizvorrichtung, die zum Vorheizen wenigstens eines plattenförmigen Halbzeuges aus thermoplastischem Faserverbundkunststoff geeignet ist; einer Manipulationsvorrichtung, die zum Ergreifen und Transportieren des wenigstens einen, in der Heizvorrichtung vorgeheizten Halbzeuges geeignet ist; und einer Presse, die ein Gesenk mit einer Kavität und einen in die Kavität einpressbaren Stempel aufweist.
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Formpressverfahren und Formpresssysteme der eingangs genannten Gattung kommen zum Einsatz, um Bauteile aus thermoplastischem Faserverbundkunststoff zu fertigen. Die hierbei verwendeten plattenförmigen Halbzeuge sind industriell aus thermoplastischem Faserverbundkunststoff z. B. in Form von Zuschnitten vorgefertigt und in zahlreichen Größen verfügbar. Normalerweise sind die Zuschnitte rechteckig ausgebildet, haben also eine Längsausdehnung, eine Querausdehnung und eine Plattendicke, die in jedem Fall deutlich geringer ist als die Längsausdehnung der plattenförmigen Halbzeuge ist.
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Aufgrund der geringen Plattendicke werden häufig mehrere solcher Halbzeuge gemeinsam in einer Presse zu einem Bauteil umgeformt.
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Die Halbzeuge werden in einer Heizvorrichtung, wie beispielsweise einem Ofen, auf einem darin befindlichen Rost vorgeheizt und müssen möglichst schnell in die Kavität der Presse eingebracht werden, sodass sie beim Pressen immer noch gut verformbar sind.
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Wenn die Kavität ausreichend groß ist, stellt das gewöhnlich kein Problem dar. Dann wird das wenigstens eine, vorgeheizte Halbzeug mit einer automatisierten Manipulationsvorrichtung, wie beispielsweise einer Greifvorrichtung, von dem Rost der Heizvorrichtung abgenommen und in die Kavität der Presse eingelegt, woraufhin sofort die Presse geschlossen werden kann und der Stempel in die Kavität einfahren kann, um das Bauteil zu formen. Dabei kann die Kavität der Presse beheizt werden.
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Probleme ergeben sich jedoch dann, wenn beispielsweise Bauteile mit schmalen, dickwandigen Strukturen aus thermoplastischem Faserverbundkunststoff, wie sie vielfach z.B. in der Automobilindustrie benötigt werden, durch Formpressen hergestellt werden sollen. In solchen Fällen muss die jeweils in der Presse verwendete Kavität schmal und tief sein. Dann lassen sich vorgeheizte und dadurch forminstabile Halbzeugplatten jedoch nur sehr schwer und/oder nur äußerst langsam automatisiert in die Kavität einlegen, sodass es zu einem Erkalten der Halbzeugplatten vor dem Schließen der Presse kommt und eine Bauteilherstellung im Prinzip durch Verformen der Halbzeugplatten nicht mehr möglich ist. Man kann zwar das Einlegen manuell vornehmen, dies steht jedoch einer industriellen Anwendbarkeit entgegen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Formpressverfahren und ein Formpresssystem zum Ausbilden von Bauteilen aus plattenförmigen thermoplastischen Faserverbundkunststoffhalbzeugen zur Verfügung zu stellen, mit welchen auf effiziente Weise auch schmale Bauteile hergestellt werden können.
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Diese Aufgabe wird einerseits durch ein Formpressverfahren zum Erzeugen eines Bauteils gelöst, bei dem das Formpressverfahren folgende Schritte aufweist: Vorheizen wenigstens eines plattenförmigen Halbzeuges aus thermoplastischem Faserverbundkunststoff in einer Heizvorrichtung; Ergreifen des wenigstens einen vorgeheizten Halbzeuges mit einer Manipulationsvorrichtung; Abnehmen des wenigstens einen vorgeheizten Halbzeuges mit der Manipulationsvorrichtung von der Heizvorrichtung; Einbringen des wenigstens einen vorgeheizten Halbzeuges mit der Manipulationsvorrichtung in eine Kavität eines Gesenkes einer Presse; und Pressen eines Stempels der Presse in die Kavität, wobei das Material des wenigstens einen Halbzeuges zu dem Bauteil verformt wird; und wobei das Formpressverfahren zwischen dem Schritt des Abnehmens und dem Schritt des Einbringens folgende Schritte aufweist: Kippen und/oder Halten des wenigstens einen vorgeheizten Halbzeuges mit wenigstens einem Halteelement der Manipulationsvorrichtung in eine(r) gekippte(n) oder aufrechte(n) Ausrichtung und Transportieren des wenigstens einen vorgeheizten Halbzeuges in dieser Ausrichtung mit der Manipulationsvorrichtung zu der Kavität; wobei das wenigstens eine Halbzeug bei dem Schritt des Einbringens in dieser gekippten oder aufrechten Ausrichtung durch die Manipulationsvorrichtung in die Kavität eingebracht wird.
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Vorzugsweise wird oder ist auf die Kavität ein die Tiefe der Kavität vergrößernder Aufsatz aufgebracht.
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Das erfindungsgemäße Formpressverfahren ist ein Verfahren, das in die Gruppe der im Englischen „compression moulding“ genannten Verfahren einzuordnen ist. Bei dem erfindungsgemäßen Formpressverfahren wird zunächst das wenigstens eine plattenförmige Halbzeug, das in Form eines Zuschnitts kommerziell erhältlich ist, aber auch als vorzugsweise rechteckiger Zuschnitt in dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann, in der Heizvorrichtung vorgeheizt. Hierbei liegt das Halbzeug typischerweise flächig, horizontal auf einem Rost in der Heizvorrichtung auf, kann jedoch grundsätzlich auch anders in der Heizvorrichtung erwärmt werden. Beispielsweise kann das Halbzeug in der Heizvorrichtung hängend erwärmt werden. Dabei können auch mehrere plattenförmige Halbzeuge vorzugsweise, aber nicht unbedingt liegend, über- und/oder nebeneinander in der Heizvorrichtung, beispielsweise auf dem Rost, vorgesehen sein.
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Insofern bei der Heizvorrichtung ein Rost zur Aufnahme des wenigstens einen plattenförmigen Halbzeugs zur Anwendung kommt, kann der Rost aus der Heizvorrichtung herausgezogen werden, sodass das wenigstens eine, vorgeheizte Halbzeug mit Hilfe der Manipulationsvorrichtung ergriffen und von dem Rost abgenommen werden kann.
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Wenn das Halbzeug horizontal liegend in der Heizvorrichtung vorgewärmt wird, wird das wenigstens eine vorgewärmte Halbzeug mit der Manipulationsvorrichtung um die Längsachse und/der die Querachse des plattenförmigen Halbzeuges gekippt. Dabei wird das wenigstens eine Halbzeug in eine gekippte oder aufrechte, vorzugsweise senkrechte, Stellung gebracht.
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In dieser gekippten oder aufrechten Stellung wird das wenigstens eine vorgeheizte Halbzeug mittels der Manipulationsvorrichtung in die Kavität eingebracht, auf der vorzugsweise ein Aufsatz aufgebracht ist. Der Aufsatz bildet dabei einen Tauchkantenaufsatz. Der Aufsatz weist in bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung aufrecht stehende Wände auf, sodass er die Kavität nach oben funktionell vergrößert. Ist das wenigstens eine Halbzeug in die Kavität eingebracht, steht es vorzugsweise mit einer seiner Seitenkanten auf dem Boden der Kavität auf. Besonders bevorzugt steht das wenigstens eine Halbzeug senkrecht in der Kavität, kann jedoch auch mit einem Winkel seiner flächigen Oberflächen zu dem Boden der Kavität von günstigerweise 45° bis 135° in der Kavität stehen. In jedem Fall liegt das wenigstens eine Halbzeug bei der vorliegenden Erfindung nicht horizontal in der Kavität, wie es im Stand der Technik der Fall ist.
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Durch das Kippen und/oder Drehen des wenigstens einen Halbzeuges kann dieses in der gekippten oder aufrechten Ausrichtung, also nicht liegend, sondern hängend, leicht und schnell mit der automatisierten Manipulationsvorrichtung in die Kavität eingebracht werden. Somit ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, schmale und/oder dickwandige Bauteile aus faserverstärktem Kunststoff zu pressen.
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Durch den Aufsatz, der auf der Kavität vorgesehen ist, ragt das wenigstens eine, in die Kavität eingebrachte Halbzeug nicht aus dem Aufsatz heraus. Der Stempel kann daher bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst in den Aufsatz und dann in die Kavität einfahren, wobei das Material des wenigstens einen Halbzeuges in der Form verbleibt. Der Aufsatz ist hierfür an die Form der Kavität angepasst und verlängert deren Seitenkontur nach oben.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Formpressverfahrens wird bei dem Schritt des Vorheizens das wenigstens eine Halbzeug auf einem Rost der Heizvorrichtung liegend vorgeheizt; und der Schritt des Ergreifens weist folgenden Schritt auf: Eindringen des wenigstens einen, von einer Front der Manipulationsvorrichtung auskragenden Halteelementes quer oder senkrecht zu einer flächigen Oberfläche des wenigstens einen Halbzeuges in das Material des wenigstens einen Halbzeuges; und das Formpressverfahren weist zwischen dem Schritt des Einbringens und dem Schritt des Pressens folgenden Schritt auf: Herausbringen des wenigstens einen Halteelementes aus dem Material des wenigstens einen Halbzeuges.
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Das Erwärmen des Halbzeuges während dieses auf dem Rost aufliegt, hat den Vorteil, dass die Form des Halbzeuges, trotz dass dieses beim Erwärmen seine Festigkeit verliert, also erschlafft, zumindest weitestgehend gewahrt werden kann. Wird das wenigstens eine Halbzeug in der Heizvorrichtung hängend vorgewärmt, kann sich die Form eines hängend erwärmten Halbzeuges zumindest partiell verändern.
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Insbesondere dann, wenn das wenigstens eine Halbzeug auf einen Rost liegend mit der Heizvorrichtung vorgewärmt wird, kann es besonders gut durch das Eindringen des Halteelementes in die flächige Oberfläche des Halbzeuges erfasst werden.
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Nach dem Einbringen des Halbzeuges mit dem wenigstens einem Haltelement in das Gesenk der Presse wird das wenigstens eine Halteelement aus dem Halbzeug und der Presse herausgezogen, damit das Eindringen des Stempels in das Gesenk nicht durch das Halteelement behindert wird.
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In einer Variante des erfindungsgemäßen Formpressverfahrens hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn der Schritt des Eindringens ein Eindrehen des wenigstens einen Halteelementes in das Material des wenigstens einen Halbzeuges und der Schritt des Herausbringens ein Herausdrehen oder Herausziehen des wenigstens einen Halteelementes aus dem Material des wenigstens einen Halbzeuges aufweist.
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Um das Halteelement in das Halbzeug eindrehen zu können ist dieses günstigerweise korkenzieher- oder schraubenartig ausgebildet. Durch das Eindrehen derartiger Halteelemente in das Halbzeug kann dieses gut gegriffen und gehalten werden. Die korkenzieher- oder schraubenartige Ausgestaltung des Halteelementes verhindert ein Herabrutschen des Halbzeuges von dem Halteelement während des Bewegens des Halbzeuges von einer horizontalen in eine aufrechte Position und dem Transport des Halbzeuges zu der Presse.
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Alternativ kann das Halteelement jedoch auch in das Halbzeug hineingesteckt werden. In einem solchen Fall kann das Halteelemente beispielsweise messer-, nadel- oder harpunenartig ausgebildet sein. Auch ist es möglich, das wenigstens eine Halbzeug mittels eines zangenartig ausgebildeten Greifers zu erfassen und zu halten.
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Insbesondere dann, wenn das wenigstens eine Halteelement in die von dem Rost wegzeigende flächige Oberfläche des Halbzeuges eingebracht wird, hat es sich hinsichtlich des Einbringens des Halbzeuges in die Kavität als vorteilhaft herausgestellt, wenn in dem Aufsatz wenigstens ein vertikaler Schlitz vorgesehen ist, in den das wenigstens eine Halteelement beim Schritt des Einbringens des wenigstens einen Halbzeuges in die Kavität hineinfährt.
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Durch den wenigstens einen in dem Aufsatz vorgesehenen Schlitz ist es möglich, das wenigstens eine vorgewärmte Halbzeug während dessen Führung durch das Halteelement so tief in die Kavität einzubringen, bis dieses mit einer Seitenkante den Boden der Kavität berührt. Hierdurch wird eine besonders exakte Positionierung des Halbzeuges in der Kavität gewährleistet.
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Das wenigstens eine Halteelement kann nach dem Einbringen bzw. Platzieren des Halbzeuges in der Kavität problemlos durch den wenigstens einen Schlitz aus dem Halbzeug und der Kavität entfernt werden, sodass der Pressvorgang nicht durch das Halteelement behindert wird.
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Insbesondere dann, wenn die Kavität eine spezielle Form aufweist, ist es günstig, eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Formpressverfahrens anzuwenden, in der von einer Front der Manipulationsvorrichtung wenigstens zwei parallel zueinander ausgerichtete Halteelemente auskragen, wobei das Formpressverfahren zwischen dem Schritt des Abnehmens und dem Schritt des Einbringens, vor, während und/oder nach dem Schritt des Kippens und/oder Haltens in gekippter oder aufrechter Ausrichtung, folgenden Schritt aufweist: Verändern der Form des wenigstens einen vorgeheizten Halbzeuges in Anpassung an die Form der Kavität durch wenigstens eine Relativbewegung dieser wenigstens zwei Halteelemente zueinander.
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Durch die Bewegung wenigstens eines der beiden Halteelemente kann ein zunächst flächig ausgebildetes Halbzeug in seiner Form verändert werden. So kann das Halbzeug durch die Bewegung wenigstens eines der Halteelemente beispielsweise geknickt oder in eine Wellenform überführt werden und damit der Form der Kavität angepasst werden, wodurch das Ergebnis des Pressvorgangs positiv beeinflusst wird. Je mehr Halteelemente die Manipulationsvorrichtung aufweist, desto stärker kann die Form des Halbzeuges verändert werden und desto besser kann die Form des Halbzeuges auch an die Form der Kavität angepasst werden. Vorteilhafterweise sind hierbei alle Halteelemente unabhängig voneinander bewegbar. Es ist jedoch auch denkbar, dass einige Halteelemente nur eine gekoppelte Bewegung ausführen können.
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Je nachdem wie die Form des ursprünglich flächig ausgebildeten Halbzeuges geändert werden soll, werden die Halteelemente vor, zurück, nach oben oder unten bewegt oder aber um ihre Längsachse gekippt.
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Die Aufgabe wird ferner durch ein Formpresssystem mit einer Heizvorrichtung, die zum Vorheizen wenigstens eines plattenförmigen Halbzeuges aus thermoplastischem Faserverbundkunststoff geeignet ist; einer Manipulationsvorrichtung, die zum Ergreifen und Transportieren des wenigstens einen, in der Heizvorrichtung vorgeheizten Halbzeuges geeignet ist; und einer Presse, die ein Gesenk mit einer Kavität und einen in die Kavität einpressbaren Stempel aufweist, gelöst, wobei auf der Kavität ein die Tiefe der Kavität vergrößernder Aufsatz aufgebracht ist und die Manipulationsvorrichtung wenigstens ein Halteelement aufweist, mit dem das wenigstens eine vorgeheizte Halbzeug um eine Längsachse und/oder eine Querachse des Halbzeuges drehbar und/oder in einer gekippten oder aufrechten Ausrichtung haltbar ist.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, die in der Heizvorrichtung erwärmten Halbzeuge in einer senkrechten oder nahezu senkrechten, jedenfalls nicht in einer horizontalen Ausrichtung in die Kavität des Gesenkes der Presse einzubringen, wodurch insbesondere sehr schmale Bauteile ausgebildet werden können.
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Die in der Heizvorrichtung erwärmten Halbzeuge werden hierzu mittels des wenigstens einen Halteelementes der Manipulationsvorrichtung aus der Heizvorrichtung entnommen und, wenn dies nicht bereits der Fall ist, in eine gekippte oder aufrechte, also eine sich von einer horizontalen Position unterscheidende Position gebracht. Anschließend wird das wenigstens eine Halbzeug mit der Manipulationsvorrichtung in die Kavität der Presse eingesetzt. Vorzugsweise weist das Halbzeug hierbei die gleiche oder nahezu gleiche Ausrichtung wie eine Seitenwand der Kavität auf, sodass sich das Halbzeug mehr oder weniger an die Seitenwand der Kavität anschmiegt. Nach dem Einbringen des Halbzeuges in Kavität wird das wenigstens eine Halteelement der Manipulationsvorrichtung von und/oder aus dem Halbzeug entfernt und aus der Presse zurückgezogen, sodass der Pressvorgang nicht durch die Manipulationsvorrichtung gestört wird.
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Damit das Halbzeug beim Pressen noch warm ist und ein einwandfreies Pressteil ausgebildet werden kann, hat es sich als günstig erwiesen, wenn von der Entnahme des Halbzeuges aus der Heizvorrichtung bis hin zur Abgabe des Halbzeuges in die Presse und dem Entfernen des wenigstens einen Halteelementes aus und/oder von dem Halbzeug nicht mehr als eine Minute vergeht.
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Je nach Ausgestaltungsvariante der Heizvorrichtung kann das Halbzeug liegend oder hängend in der Heizvorrichtung vorgeheizt werden, wobei eine liegende Ausrichtung des Halbzeuges in der Heizvorrichtung favorisiert wird. Für Letzteres weist die Heizvorrichtung vorteilhafterweise einen Rost auf, auf welchem das Halbzeug während des Vorwärmens aufliegt. Ferner kann die Heizvorrichtung aber auch eine Platte, eine lediglich Randbereich des Halbzeuges haltende Haltevorrichtung oder eine andere Vorrichtung zum horizontalen Halten des Halbzeuges aufweisen.
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Als besonders günstig hat es sich herausgestellt, wenn auf das Gesenk der Presse ein die Kavität des Gesenks erhöhender Aufsatz aufgebracht ist. Durch den Aufsatz wird, ohne die Kavität des Gesenkes tiefer ausgestalten zu müssen, erreicht, dass das wenigstens eine in der Kavität aufrecht stehende Halbzeug nicht über den Rand der Pressform, hier der Kavität einschließlich des Aufsatzes, herausragt, womit ein Austreten des Halbzeuges aus der Pressform während des Pressvorgangs vermieden wird. Das Aufbringen eines Aufsatzes auf das Gesenk hat sich im Vergleich zum Ändern der Kavität des Gesenkes als kostengünstig herausgestellt. Es ist jedoch auch möglich, anstelle oder zusätzlich zu dem Aufsatz die Kavität des Gesenkes in seiner Tiefe zu verändern.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Formpresssystems kragt das wenigstens eine Halteelement von einer Front der Manipulationsvorrichtung aus und ist um seine Längsachse drehbar. Durch die drehbare Ausgestaltung des Halteelementes kann dieses einfach in eine Oberfläche des Halbzeuges eingedreht werden, wodurch das wenigstens eine Halbzeug auch gegriffen werden kann, wenn dieses auf einem Gitter oder ähnlichem aufliegt. Ferner kann das wenigstens eine Halbzeug durch das Eindrehen des Halteelementes in das Halbzeug auch sicher gehalten werden. So kann insbesondere beim Drehen des Halbzeuges von einer liegenden in eine aufrechte Position ein Herunterrutschen des Halbzeuges von dem Halteelement vermieden werden.
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Es hat sich bei der vorliegenden Erfindung als besonders günstig herausgestellt, wenn das wenigstens eine Halteelement stiftförmig ausgebildet ist.
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Das wenigstens eine Halteelement kann das wenigstens eine Halbzeug besonders sicher halten, wenn gemäß einer Ausbildung des erfindungsgemäßen Formpresssystems das wenigstens eine Halteelement wie ein Korkenzieher ausgebildet ist. Ferner kann das Halteelement jedoch auch schraubenartig ausgestaltet sein, um in das Halbzeug eingedreht zu werden.
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In alternativen Ausgestaltungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung kann das Halteelement jedoch auch eine nadel-, messer- oder harpunenartige Form aufweisen und zum Aufnehmen des Halbzeuges in diese eingestochen werden. Zudem könnte das Halteelement aber auch in Form eines zangenartigen Greifers ausgebildet sein. Letztere Ausgestaltungsmöglichkeit ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das wenigstens eine Halbzeug zum Vorwärmen in die Heizvorrichtung eingehängt wird.
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In einem favorisierten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Formpresssystems ist in dem Aufsatz wenigstens ein vertikaler Schlitz vorgesehen. Der wenigstens eine Schlitz ermöglicht ein optimales Einbringen des Halbzeuges in das Gesenk der Pressform. So kann das das wenigstens eine Halbzeug haltende Halteelement in den wenigstens einen Schlitz geführt werden, während sich das Halbzeug innerhalb des Aufsatzes oder der Kavität und die Manipulationsvorrichtung außerhalb des Aufsatzes oder der Kavität befindet. Entsprechend wird das Einsetzen des wenigstens einen Halbzeuges in das Gesenk nicht durch das wenigstens eine Halteelement gehindert.
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Um ein Austreten des Materials des wenigstens einen Halbzeuges während des Pressvorganges durch den wenigstens einen Schlitz zu vermeiden, ist es günstig, wenn der wenigstens eine Schlitz so schmal wie möglich ausgebildet ist. Um ein Einführen des Halteelementes in einen derart schmalen Schlitz zu gewährleisten, kann das Halteelement entweder an sich komplett sehr schmal ausgebildet sein oder lediglich im Bereich des Schlitzes verjüngt sein. Letzteres kann beispielsweise durch eine Querschnittsminimierung oder durch Anbringen des eigentlichen Halteelementes an einem sehr schmal ausgebildeten Verbindungssteg realisiert werden.
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Günstigerweise weist der Aufsatz so viele Schlitze auf, wie die Manipulationsvorrichtung Halteelemente besitzt. Es ist jedoch auch denkbar, dass der Aufsatz mehr Schlitze aufweist, als die Manipulationsvorrichtung Halteelemente hat.
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Um das wenigstens eine vorgeheizte Halbzeug schon vor dessen Einbringen in die Kavität an die Form der Seitenwand der Kavität anpassen zu können und damit das Pressverfahren zu optimieren, ist das erfindungsgemäße Formpresssystem in einer Ausführungsform so ausgebildet, dass die Manipulationsvorrichtung wenigstens zwei von einer Front der Manipulationsvorrichtung auskragende, parallel zueinander ausgerichtete Halteelemente aufweist, welche unabhängig voneinander vor und/oder zurück bewegbar sind.
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Durch die Relativbewegung der Halteelemente zueinander kann das Halbzeug beispielsweise geknickt oder wellenförmig ausgebildet werden und damit an die Form der Kavität angepasst werden, wodurch der Pressvorgang optimiert wird und ein Pressteil mit hoher Qualität hervorgebracht werden kann.
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Es besteht auch die Möglichkeit, dass wenigstens eines der beiden Halteelemente nach oben oder unten bewegbar bzw. neigbar ist, wodurch der Formgebung des Halbzeuges kaum Grenzen gesetzt sind und dieses optimal an die Form der Kavität anpassbar ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, deren Aufbau, Funktion und Vorteile werden im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert, wobei
- 1 ein auf einem Rost liegendes Halbzeug mit darüber angeordneten Halteelementen in einer Ansicht von schräg oben zeigt;
- 2 das Halbzeug aus 1 in einer von den Halteelementen gegriffenen, gedrehten Position in einer Ansicht von schräg oben zeigt;
- 3 das Halbzeug aus den 1 und 2 in vorgeformten Zustand in einer Ansicht von schräg oben zeigt;
- 4 das Einbringen des Halbzeuges in eine Presse in einer Ansicht von schräg oben zeigt;
- 5 das in die Presse eingebrachte Halbzeug in einer Ansicht von schräg oben zeigt;
- 6 das in die Presse eingebrachte Halbzeug in einer Ansicht von schräg oben zeigt, wobei die Halteelemente aus dem Halbzeug entfernt wurden;
- 7 die Presse in einem geschlossenen Zustand in einer Ansicht von schräg oben zeigt.
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Die 1 bis 7 zeigen einzelne, aufeinanderfolgende Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. In den 1 bis 7 verwendete gleiche Bezugszeichen kennzeichnen gleiche Komponenten.
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1 zeigt ein auf einem Rost 5 liegendes Halbzeug 1 mit darüber angeordneten Halteelementen 21, 22, 23 in einer Ansicht von schräg oben. Der Übersichtlichkeit halber wurde die Heizvorrichtung, in welcher der Rost 5 vorgesehen ist, sowie die Manipulationsvorrichtung, an welcher die Halteelemente 21, 22, 23 angebracht sind, nicht dargestellt.
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Der Rost 5 ist horizontal in der Heizvorrichtung ausgerichtet, wobei das Halbzeug 1 zum Erwärmen desselben auf dem Rost 5 gelegt wurde.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Halbzeug 1 plattenartig, flächig, rechteckig ausgebildet, wobei das Halbzeug 1 im Vergleich zu seiner Länge eine geringe Bereite aufweist und nur eine sehr geringe Dicke besitzt. Als günstig hat es sich herausgestellt, wenn das Halbzeug 1 eine Breite von 80 mm, eine Dicke von 0,5 bis 6 mm, vorzugsweise 4 mm, und eine beliebige Länge aufweist.
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In anderen Ausführungsformen kann das Halbzeug 1 auch eine andere Gestalt aufweisen. Beispielsweise kann das Halbzeug 1 trapezförmig oder oval ausgebildet sein. Die ursprüngliche Ausgestaltung des Halbzeuges 1 richtet sich nach einem zum Pressen des Halbzeuges 1 verwendeten Gesenk und damit der Form des herzustellenden Werkstückes.
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Durch das Auflegen des Halbzeuges 1 auf den Rost 5 wird die Form des Halbzeuges 1 auch während des Erwärmens beibehalten, auch wenn dieses bei Erwärmen seine Stabilität verringert. So wird das erwärmte Halbzeug 1 durch den Rost 5 gehalten und ein Fließen des Materials des Halbzeuges 1 weitestgehend vermieden. Insbesondere dann, wenn das Halbzeug 1 nicht zu stark erhitzt wird oder das Halbzeug 1 aus Materialien ausgebildet ist, welche auch beim Erwärmen des Halbzeuges ihre Form beibehalten, kann das Halbzeug 1 jedoch auch in die Heizvorrichtung eingehängt oder in anderer Form in der Heizvorrichtung gelagert werden.
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Nach dem Erwärmen des Halbzeuges 1 in der Heizvorrichtung wird das Halbzeug 1 durch die Halteelemente 21, 22, 23 ergriffen. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die nicht dargestellte Manipulationsvorrichtung beispielsweise drei Halteelemente 21, 22, 23 auf, welche dem Ergreifen des Halbzeuges 1 dienen.
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Die Halteelemente 21, 22, 23 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem stabförmigen Verbindungssteg 211, 221, 231 und einem sich in Längsrichtung an den Verbindungssteg 211, 221, 231 anschließenden, korkenzieherartig ausgebildeten Halteteil 212, 222, 232 ausgebildet. Zum Aufnehmen des Halbzeuges 1 werden die Halteteile 212, 222, 232 der Halteelemente 21, 22, 23 in eine Oberfläche 11 des Halbzeuges 1 eingedreht. Die Halteelemente 21, 22, 23 sind hierzu drehbar an der Manipulationsvorrichtung vorgesehen. Die Halteelemente 21, 22, 23 werden so lange in das Halbzeug 1 eingedreht, bis diese auf einen durch den Rost 5 erzeugten Widerstand treffen, sodass ein Durchbohren des Rostes 5 vermieden wird.
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In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Halteelemente 21, 22, 23 gleichmäßig über die Länge des Halbzeuges 1, in einem Randbereich des Halbzeuges 1 verteil angeordnet. Eine solche Anordnung der Halteelemente 21, 22, 23 hat sich insbesondere im Hinblick auf das spätere Einsetzen des Halbzeuges 1 in eine Presse 3 als vorteilhaft herausgestellt.
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Die Halteelemente 21, 22, 23 können in alternativen Ausführungsformen jedoch auch an anderen Stellen in das Halbzeug 1 eingreifen. Ferner ist es auch möglich, das Halbzeug auf andere Weise zu ergreifen. Beispielsweise kann die Manipulationsvorrichtung zum Ergreifen des Halbzeuges 1 zangenartige Geifer oder messer-, nadel- oder schraubenartige Halteelemente aufweisen. Ebenso kann eine andere Anzahl an Halteelementen 21, 22, 23 gewählt werden. Die Manipulationsvorrichtung hat mindestens ein Halteelement 21, 22, 23. Günstig ist es, wenn die Anzahl und Anordnung der Halteelemente in Abhängigkeit der Form und Größe des Halbzeuges 1 gewählt wird. Hierzu ist es vorstellbar, dass die Anzahl und Anordnung der von der Manipulationsvorrichtung vorgesehenen Halteelemente variierbar ist.
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Ein Ergreifen des Halbzeuges 1 mittels korkenzieherartiger Halteelemente 21, 22, 23 hat sich insbesondere dann als vorteilhaft erwiesen, wenn das Halbzeug 1 auf einem Rost 5 oder einer anderen Haltevorrichtung aufliegt, da das Halbzeug 1 durch das Aufliegen auf dem Rost 5 nur schwer von einem beispielsweise zangenartig ausgebildeten Greifer erfasst werden kann.
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Nach dem Greifen des Halbzeuges 1 mit den Halteelementen 21, 22, 23 wird das Halbzeug 1 durch die Manipulationseinrichtung von dem Rost 5 abgehoben und mittels der Manipulationseinreichung in eine aufrechte Position gebracht, wie es in 2 zu sehen ist.
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In dem in 2 gezeigten Verfahrensschritt ist das Halbzeug 1 um dessen Längsachse L um 90° gedreht, sodass dieses durch die Manipulationsvorrichtung von einer horizontalen in eine vertikale Ausrichtung überführt ist. In alternativen Ausführungsformen ist es jedoch auch möglich, dass das Halbzeug 1 nicht um seine Längsachse L sondern um seine Querachse Q gedreht wird oder nicht um 90°, sondern um einen Winkel zwischen 40° und 130° gedreht wird. Günstigerweise entspricht die Ausrichtung des Halbzeuges 1 nach dem Drehen in etwa der Ausrichtung einer Seitenwand der Kavität 310 der Presse 3.
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Nach dem Drehen des Halbzeuges 1 in eine aufrechte Position wird dieses mittels der Manipulationsvorrichtung an die Form der Kavität 310 des Gesenks 31 angepasst. Hierzu werden die Haltelemente 21, 22, 23 unabhängig voneinander vor, zurück, nach oben oder unten bewegt. 3 zeigt ein Halbzeug 1 nach dem Umformen mittels der von der Manipulationsvorrichtung vorgesehenen Halteelemente 21, 22, 23. Das in 3 gezeigte Halbzeug 1 wurde in dem gezeigten Beispiel zweimal geknickt, sodass dieses eine mehr oder weniger gewellte Platte ausbildet.
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Wie in 4 gezeigt, wird das vorgeformte Halbzeug 1 anschließend durch die Manipulationsvorrichtung zu der Presse 3 bewegt, in welcher das Halbzeug 1 umgeformt wird.
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Die Presse 3 weist eine quaderförmige, horizontal Bodenplatte 33 auf, auf welcher mittig das Gesenk 31 mit einer Kavität 310 vorgesehen ist.
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Unter einem Gesenk 31 ist hier eine Hohlform zum Pressen von Werkstücken zu verstehen, in welche das zu pressende Halbzeug 1 eingebracht wird und in welche beim Pressen ein eine Negativform zu der Hohlform aufweisender Stempel 32 eingreift.
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Wenn in dieser Erfindung von einer horizontalen Ausrichtung gesprochen wird, so ist diese parallel zu der Bodenplatte 33.
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Um das Gesenk 31 herum verteilt, ist in jeweils einer Ecke des Fundamentes 33 eine Führungssäule 34 zum Führen des in 3 nicht dargestellten Stempels 32 der Presse 3 vorgesehen.
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Auf dem Gesenk 31 ist ein die Tiefe T der Kavität 310 des Gesenks 31 vergrößernder Aufsatz 4 aufgebracht. Der Aufsatz 4 hat aufrecht stehende Wände, die an den Umriss der Kavität 310 angepasst sind. Anders als das Gesenk 31 ist der Aufsatz 4 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel nicht aus Metall, sondern einem Kunststoff, speziell einem gedruckten Kunststoff ausgebildet, wodurch der Aufsatz 4 kostengünstig herstellbar ist. In alternativen Ausführungsformen kann der Aufsatz 4 jedoch auch aus einem anderen Material, beispielsweise Metall oder faserverstärktem Kunststoff ausgebildet sein.
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Damit der Aufsatz 4 während des Einsetzens des Halbzeuges 1 in das Gesenk 31 und des Pressvorgangs nicht verrutscht, ist der Aufsatz 4 mit dem Gesenk 31 verschraubt. Ebenso kann der Aufsatz 4 aber auch stoff- oder kraftschlüssig mit dem Gesenk 31 verbunden werden.
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Unter einer Kavität 310 ist in der vorliegenden Erfindung der in einem Gesenk 31 ausgebildete Hohlraum zu verstehen, welcher die Negativform des herzustellenden Werkstückes aufweist.
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Wie in 5 veranschaulicht, wird das vorgeformte Halbzeug 1 mittels der Manipulationsvorrichtung in das Gesenk 31 mit dem darauf angebrachten Aufsatz 4 in einer stehenden Position, also nicht in horizontaler Ausrichtung des Halbzeuges 1, eingesetzt. Damit das Halbzeug 1 problemlos in das Gesenk 31 eingebracht werden kann, ohne dass das Einbringen durch die in das Halbzeug 1 eingreifenden Halteelemente 21, 22, 23 gestört wird, sind in dem Aufsatz 4 vertikal verlaufende Schlitze 41, 42, 43 vorgesehen.
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Die Schlitze 41, 42, 43 sind an jenen Stellen in dem Aufsatz 4 eingebracht, an welchen, bei anwendungsgerechter Positionierung des Halbzeuges 1 in dem Gesenk 31, die Halteelemente 21, 22, 23 an den Aufsatz 4 anstoßen würden.
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Um die Schlitze 41, 42, 43 besonders schmal ausbilden zu können und damit ein Austreten von Halbzeugmaterial aus den Schlitzen 41, 42, 43 während des Pressvorgangs zu vermeiden, sind die Halteteile 211, 221, 231 an einem sehr schmal ausgebildeten Verbindungssteg 212, 222, 232 angebracht. Der Verbindungssteg 212, 222, 232 greift während des Einsetzens des Halbzeuges 1 in das Gesenk 31 in die Schlitze 41, 42, 43 ein. Die Schlitze 41, 42, 43 sind so tief ausgebildet, dass das Halbzeug 1 problemlos auf einen Boden der Kavität 310 aufgesetzt werden kann.
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Nach dem Einsetzen des Halbzeuges 1 in das Gesenk 31 werden die Halteelemente 41, 42, 43 durch Herausdrehen aus dem Halbzeug 1 entfernt, so wie dies in 6 dargestellt ist.
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Nach dem Entfernen der Halteelemente 41, 42, 43 aus dem Halbzeug 1 und der Presse 3 wird der Stempel 32 der Presse 3 in Richtung des Gesenks 31 bewegt und damit das Halbzeug 1 in seine endgültige Form gebracht, was in 7 zu sehen ist.
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Nach dem Beenden des Pressvorgangs wird das Bauteil aus dem Gesenk 31 entnommen und es kann ein neues Halbzeug 1 in das Gesenk 1 eingebracht werden.
