DE112007000212T9

DE112007000212T9 - Aktives rekonfigurierbares Streckformen

Info

Publication number: DE112007000212T9
Application number: DE200711000212
Authority: DE
Inventors: Ross Forsyth
Original assignee: Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO
Current assignee: Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization CSIRO
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2007-01-23
Publication date: 2009-06-04
Also published as: ZA200806368B; EP1976651B1; ES2373749T3; AU2007209756B2; EP1976651A4; GB0812950D0; AU2007209756A1; CN102554008B; US20100043511A1; GB2447204A; HK1173106A1; WO2007085041A1; US20150068261A1; GB2447204B; CN102554008A; CN101389420A; EP1976651A1; DE112007000212T5

Abstract

Aktives rekonfigurierbares Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug zum Formen einer dreidimensionalen Form in einem Werkstück aus Vollblech oder Maschengeflecht, um ein Paneel für eine Reflektorantenne herzustellen, wobei das Werkzeug folgendes besitzt:
eine Anordnung streckbarer, formgebender Elemente, die angetrieben werden, um während der Formgebung die gleiche Kraft pro Flächeneinheit über ein Werkstück zu erzeugen; und
eine Anordnung von Grenzschaltern, die vor der Anordnung formbildender Elemente angeordnet ist, so dass jedes formgebende Element während der Formgebung in Richtung eines jeweiligen Grenzschalters getrieben wird;
wobei im Einsatz jeder Grenzschalter durch das Werkstück aktiviert wird, während es geformt wird, und jeder Schalter bei Aktivierung eine weitere Streckung des jeweiligen angetriebenen Elementes verhindert.

Description

Technisches Gebiet
In einem ersten Aspekt handelt es sich bei der Erfindung um ein aktives, rekonfigurierbares Streckformwerkzeug bzw. Streckziehwerkzeug und in einem weiteren Aspekt handelt es sich bei der Erfindung um ein Streckform- bzw. Streckzieh-Verfahren. Das Werkzeug und das Verfahren sind nützlich, um dreidimensionale Formen aus Vollblech oder Maschengeflecht für die Herstellung von Paneelen für Reflektorantennen zu formen.
Stand der Technik
Die Herstellung genauer Antennenpaneele bleibt einer der schwierigsten und arbeitsintensivsten Aspekte der großtechnischen Reflektorantennen-Herstellung und ein Aspekt, der einen bedeutenden Einfluss auf die Antennenleistung hat.
Bei der Herstellung von Antennenpaneelen wurde eine Vielzahl von Verfahren angewendet. Einige dieser Verfahren zielen auf Kosten von Geschwindigkeit und Preis auf höchst genaue Konstruktionen ab, während andere mehr auf die Massenherstellung weniger genauer Teile abgestimmt sind. Einige der am weitesten verbreiteten Verfahren werden nachstehend kurz dargestellt:
Bed of Bolts
Bei dem bed of bolts-Verfahren werden Blechstreifen über eine Anordnung verstellbarer Schrauben gelegt, die an einem großen, flachen Tisch befestigt sind. Die Schrauben sind in der Höhe angepasst, um die erforderliche Krümmung darzustellen.
Ausreichend schmale Blechstreifen für eine Krümmung nur durch elastische Verformung werden über die oberen Enden der Schrauben gelegt und durch Vakuum nach unten gezogen. Während die Streifen durch ein leichtes Vakuum in Form gehalten werden, wird eine feste Stützkonstruktion mit der offenen Seite verbunden, um die Streifen permanent in der gebildeten bzw. gezogenen Form zu halten.
Während mit diesem Verfahren höchst genaue Paneele jeder gewünschten Form hergestellt werden können, macht das Vorhandensein von elastischen Verformungsspannungen (Formänderungswiderstand) in dem Material eine eng beabstandete Anordnung von Stützelementen erforderlich, um das Paneel in Form zu halten. Das Vakuum, mit dem das Paneel gehalten wird, kann in regelmäßigen Abständen zu oberflächlichen Vertiefungen oder Eindrücken zwischen den Schrauben führen, und die Anordnung von Stützelementen in regelmäßigen Abständen kann zu regelmäßig wiederkehrenden Wellen führen. Diese beiden Probleme haben Schwierigkeiten bei grating lobes von Antennen verursacht. Dieses bed of bolts-Verfahren wird in dem CSIRO-Patent im Hinblick auf ein rasches Einstellen der verstellbaren Schrauben genauer beschrieben [1].
Pressformen
Beim Pressformen wird eine Materialbahn zwischen geformten Werkzeugen gepresst oder zusammengedrückt. Das Material wird dabei plastisch verformt, so dass es diese Form permanent beibehält. Je nach der Form, die hergestellt wird, kann das Material während des Verformens entweder plastisch gestreckt oder zusammengedrückt werden. Nachdem die Druckkräfte entfernt wurden, tritt eine gewisse Rückverformung ein, so dass die Gestalt der Formwerkzeuge nicht zwangsläufig die gleiche ist, wie die des fertiggestellten Paneels.
Das Formen einer exakten Form ohne Falten, Knicke oder Beulen ist komplex und kann viele Änderungen an der Form, Gestalt und an den Details der Formwerkzeuge erforderlich machen. Die Werkzeuge sind meistens aus gehärteten Werkzeugstahl hergestellt, sie sind groß und teuer und es kann sein, dass mit ihnen nur eine Form bzw. Gestalt hergestellt werden kann. Um diese Werkzeuge zu betätigen, sind große Pressen mit einer Kapazität von bis zu mehreren hundert Tonnen erforderlich. Doch sobald sich die Werkzeuge einmal bewährt haben, ist die Herstellung von Wiederholteilen bzw. Folgeteilen sehr schnell.
Hydroforming
Beim Hydroforming wird ein flaches Paneel unter hydraulischem Druck in einem geformten Werkzeug gezogen. Das Material behält dann die Form des Werkzeuges. Wie beim Pressformen kehrt das Material nach dem Formen bis zu einem gewissen Grad wieder in seine frühere Form zurück. Das Hydroform-Verfahren zur Herstellung von Antennenschüsseln wurden in den Vereinigten Staaten von Anderson Manufacturing Inc. zur kommerziellen Nutzung geführt.
Die Werkzeuge beim Hydroforming sind groß, aber einfach im Vergleich zu den Werkzeugen beim Pressformen, und sie können aus Weichstoffmaterialien hergestellt sein, oder mit einer Polymerfüllung hinterlegt sein, um die Formgebung zu vereinfachen. Es ist keine große Presse erforderlich. Es können extrem große Paneele hergestellt werden und Schwankungen in den Eigenschaften des Materials des Werkstückes können die Wiederholbarkeit der Rückverformung nach dem Formen beeinflussen.
Jüngste Bemühungen in den Vereinigten Staaten von Amerika, die darauf abzielten, Antennenlösungen für die Radioastronomie zu entwickeln, führten zu dem erfolgreichen Hydroforming zahlreicher 6 Meter Schüsseln für Allan Telescope Array, und Untersuchungen bezüglich des Hydroforming von Reflektoren mit einem Durchmesser von 12 Metern werden fortgesetzt.
Streckformen bzw. Streckziehen
Der Begriff Streckformen bzw. Streckziehen bezieht sich auf eine Reihe von Gebieten des Metallformens, vom Formen gekrümmter Träger bis zum Formen von Paneelen für Flugzeug- und Kraftfahrzeugkarosserien. Wie beim Pressformen oder Hydroforming ist ein geformtes Werkzeug oder ein Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug erforderlich.
Im Falle von Streckformen bzw. Streckziehen von Platten wird die Platte entlang zweier gegenüberliegender Kanten fest eingespannt und über einem geformten Formblock gehalten. Der Formblock wird dann unter die fest gezogene Platte geführt (oder die Greifelemente gehen nach unten), bis die Form des Streckformwerkzeuges bzw. Streckziehwerkzeuges in dem Material reproduziert wird, ähnlich wie beim Strecken oder Ziehen einer dünnen Gummischicht über einen Fußball beispielsweise. Dies ist in 1 veranschaulicht. In 1(a) ist eine Materialschicht oder Materialbahn gezeigt, die zum Strecken über einem Formblock eingespannt ist. In 1(b) wird die Streckbeanspruchung von den Greifelementen angewendet und der Formblock wird in Bezug auf die Schicht oder Bahn zu der Kontaktstelle bewegt. In 1(c) ist das Formen bzw. Ziehen abgeschlossen.
Die gleichzeitige Anwendung von Streck- und Formkräften reduziert die Rückverformung des Materials nach dem Streckformen bzw. Streckziehen erheblich und kann sie fast eliminieren. Der Mechanismus, durch den dies erreicht wird, ist in 2 veranschaulicht.
In 2(a) wurde ein Stück Material durch Anwenden einer Biegebeanspruchung verformt. Zugspannung und Druckspannung werden in dem Material erzeugt, wenn es gebogen wird. Diese Spannungen nehmen in Richtung Außenseiten des Materials an Größe zu und es gibt in der Mitte eine neutrale Achse, in der keine Zugspannung oder Druckspannung vorhanden ist.
Alle Materialien kehren nach der plastischen Verformung bis zu einem gewissen Grad elastisch in ihre vorherige Form zurück und zwar in eine Richtung entgegengesetzt zu den angewendeten Verformungsspannungen. In diesem Fall führt die ungleichmäßige Verteilung von Spannungen dazu, dass sich das Material etwas richtet, nachdem die Biegebeanspruchung entfernt ist, und die endgültige Krümmung ist deutlich geringer als beabsichtigt.
In 2(b) wurde das Material entlang seiner eigenen Achse sowohl gebogen als auch gestreckt. Wenn die Streckbeanspruchung ausreicht, um ein Nachgeben oder eine leichte plastische Verformung in dieser Richtung zu verursachen, ändern sich die Spannungen in dem Material zu einer gleichmäßigen Verteilung der Zugspannung hin. Später, wenn die Streckbeanspruchung entfernt wird, tritt die elastische Rückverformung entlang der Mittellinie des Materials auf, wobei sich die Form insgesamt kaum oder überhaupt nicht verändert.
Eine hydraulisch angetriebene Maschine, genannt Streckform- bzw. Streckziehmaschine, wird für die Durchführung dieses Vorganges verwendet. Sie besteht aus einer Basisfläche oder aus einem Tisch, an der bzw. an dem das Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug montiert ist, sowie einer Anordnung von Greifern auf beiden Seiten, die die Kanten der Werkstücke halten, während es über den Formblock gezogen wird. Die Greifer wenden gleichzeitig eine ausreichend große Streckbeanspruchung an, so dass das Material des Werkstücks über seine gesamte Breite nachgeben kann. Streckform- bzw. Streckziehmaschinen werden auf industrieller Ebene relativ häufig eingesetzt.
Das Streckformen bzw. Streckziehen wurde herkömmlich über massiven Formblöcken aus Metall, Hartplastik und gelegentlich auch Holz durchgeführt, bei denen die Formen anspruchslos und die Genauigkeit nicht kritisch ist.
Bei dem Streckformen bzw. Streckziehen handelt es sich um einen recht schnellen Vorgang, doch der Bedarf nach fabrikmäßig hergestellten Formwerkzeugen und die Beschränkungen, die durch Formblöcke mit festen Formen auferlegt werden, haben zu der Entwicklung von rekonfiguierbaren Werkzeugen geführt, die aus einer Anordnung verstellbarer Elemente bestehen, die so eingestellt werden können, dass sie eine Approximation an eine kontinuierliche, gekrümmte Fläche bilden, in der Art ähnlich dem oben beschriebenen bed of bolts.
Eine Darstellung eines rekonfiguierbaren Streckform- bzw. Streckziehwerkzeuges mit einer 6 × 6 Anordnung verstellbarer Elemente ist in 3 gezeigt. In der Praxis sind diese Elemente an ihren Ausgangsflächen meistens gewölbt anstatt mit flachen Enden, wie gezeigt.
Da die Oberfläche des rekonfigurierbaren Formblocks eher aus einzelnen Facetten als aus einer kontinuierlichen Oberfläche besteht, ist eine Schicht aus Polymergummi über das obere Ende des Formwerkzeugs gelegt, um zu verhindern, dass es eingedrückt wird. Diese Schicht wird als Interpolator bezeichnet.
Es ist eine Reihe von Arbeiten veröffentlicht worden, in denen die Entwicklung und Anwendung dieser Technik auf die Herstellung oder Reparatur von Flugzeugen sowohl aus Blech als auch aus Verbundmaterialien detailliert beschrieben wird. [2], [3], [4].
Von diesen Arbeiten diskutieren [2] und [3] Aspekte der Betätigung und Steuerung der Elemente eines rekonfigurierbaren Streckform- bzw. Streckziehwerkzeuges unter Verwendung von 2688 einzelnen, beweglichen Elementen mit Servomotor und geführter screw control, um die Positionen der verstellbaren Elemente einzustellen, bevor sie eingerastet werden, und das Werkzeug als herkömmliches, feststehendes Formwerkzeug verwendet wird. Es existiert eine Reihe von Patenten, die die Aspekte der Konstruktion und Steuerung dieser Art von System abdeckt. [5], [6], [7], [8].
In [4] weist Walcyk darauf hin, dass für Verbundmaterialien automatische Aufbaumaschinen verwendet werden können, um im flachen Zustand Verbundelemente über den rekonfigurierbaren Werkzeugen vorzubereiten, und das rekonfigurierbare Werkzeuge anschließend aktiv an dem Teil von unten zu führen, um die erforderliche Krümmung zu formen.
Diese Verfahren haben offenbar eine Reihe von Nachteilen:
Bei großen Werkzeugen mit vielen Elementen ist die Aufgabe, Tausende von einzelnen Elementen zu steuern, schwierig. Jedes Element ist einem Teil der Gesamtkraft unterworfen, die von der Streckform- bzw. Streckziehmaschine angewendet wird, so dass die Elemente robust sein müssen, oder sie sind hinsichtlich Positionierung oder Wiederholbarkeit wahrscheinlich unzuverlässig.
Wenn es um Paneele mit nicht gleichmäßiger Krümmung geht, kann der effektive Druck zwischen dem Interpolator und dem Material des Werkstücks variieren, was zu unterschiedlichen Ausmaßen von Druck des Interpolators auf der Oberseite der Formwerkzeugelemente führt. Das führt dazu, dass die Form des geformten Teils von der Nennfläche, die durch die Werkzeugelemente definiert wird, abweicht.
Und schließlich wird jede Verformung der Werkzeugstruktur unter Belastung in der Form des Werkstücks nachgebildet, da die gesamte Belastung des Formens durch die Struktur des Formwerkzeugs und seiner Elemente unterstützt wird.
Offenbarung der Erfindung
Ein erster Aspekt der Erfindung ist ein aktives, rekonfigurierbares Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug zum Formen einer dreidimensionalen Form in einem Werkstück aus Vollblech oder Maschengeflecht, um ein Paneel für eine Reflektorantenne herzustellen. Das Werkzeug weist folgendes auf:
Eine Anordnung streckbarer, formgebender Elemente, die angetrieben werden, um während der Formgebung die gleiche Kraft pro Flächeneinheit über ein Werkstück zu erzeugen, und eine Anordnung von Grenzschaltern, die vor der Anordnung formbildender Elemente angeordnet sind, so dass jedes formgebende Element während der Formgebung in Richtung eines jeweiligen Grenzschalters getrieben wird,
wobei jeder Grenzschalter im Einsatz durch das Werkstück aktiviert wird, während es geformt wird, und jeder Schalter bei Aktivierung eine weitere Streckung des jeweiligen angetriebenen Elementes verhindert.
Die Anordnung von Grenzschaltern definiert die Form, die dem Werkstück gegeben werden soll. Das aktive, rekonfigurierbare Werkzeug erreicht die Formkontrolle des Werkstücks durch direktes Messen des Werkstücks während des Formens. Das Werkzeug erlaubt auch eine Variation der erzeugten Form und erleichtert die Korrektur systematischer Formgebungsfehler, wie beispielsweise die Verformung der Werkzeugstruktur oder die Kompression eines Interpolators. Außerdem kann das Werkzeug auch noch ein Formenkontroll-Feedback oder eine Fehlerkorrektur aufweisen, während die Formgebung fortschreitet.
Das Werkzeug kann in einer herkömmlichen, industriellen Streckform- bzw. Streckziehmaschine eingesetzt werden, ohne dass an der normalen Einstellung oder dem Betrieb der Maschine bedeutende Veränderungen vorgenommen werden müssen. So können beispielsweise auch die herkömmlichen, einander gegenüberliegenden Werkstück-Greifer verwendet werden.
Die formgebenden Elemente können Hydraulikzylinder und Stößel aufweisen, die jeweils von einer einzigen Hydraulikenergiequelle angetrieben werden. Da die hydraulisch angetriebenen Elemente über Hydraulikleitungen mit einer einzigen Energiequelle verbunden sind, wird der Hydraulikdruck in den Zylindern ausgeglichen. Dies verhindert, dass ein Zylinder eine lokale, übermäßige Verformung des Werkstücks verursacht.
Jeder Stößel kann von einem Kippsegment überragt werden und jedes Kippsegment kann mit seinen angrenzenden Segmenten verriegelt werden, um eine kontinuierliche, gelenkige Fläche zu bilden. Aufgrund der Verwendung von Kippsegmenten kann die Anordnung von Elementen schwach besetzt sein verglichen mit einem herkömmlichen, rekonfigurierbaren Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug. Die Kippsegmente können einen sphärischen Sitz aufweisen, damit die sphärischen Enden auf die Stößel der Hydraulikzylinder passen.
Ein Interpolator kann sich an der gelenkigen Fläche befinden, um das Werkstück aufzunehmen.
Die Stößel werden im allgemeinen unter dem Werkstück angeordnet, um konkave Werkstück zu erzeugen. Eine Erweiterung der Erfindung besteht darin, eine Anordnung von Stößeln sowohl über als auch unter dem Werkstück zu platzieren. Dies ermöglicht die Herstellung von Paneelen sowohl mit konkaver als auch mit konvexer Krümmung.
Die Grenzschalter können vertikal über den jeweiligen Kippsegmenten ausgerichtet sein. Auch andere Stellen können für die Grenzschalter verwendet werden, vorausgesetzt, sie können durch die Bewegung des Werkstücks, des Interpolators oder des Stößels betätigt werden, während die Formgebung des Werkstücks fortschreitet. Jeder Schalter kann mit einem einfachen Magnetventil in der Hydraulikleitung, die zu ihrem jeweiligen Zylinder führt, verbunden werden. Während das Werkstück geformt wird, kontaktiert es einen oder mehrere der Grenzschalter und sobald dies passiert, wird der Schalter betätigt und schließt das Magnetventil und verhindert, dass sich das jeweilige Kippsegment weiter bewegt.
Bei den Schaltern selbst kann es sich um einfache, mechanische EIN-AUS Schalter handeln. Alternativ kann es sich bei den Schaltern um analoge Einrichtungen mit ständigem Kontakt handeln und sie können derart programmiert oder eingestellt sein, dass sie in der entsprechenden Höhe auslösen. Folglich ist es möglich, eine Formgebung in mehreren Stufen durchzuführen, bei der ein Paneel im Anfangsstadium, im Zwischenstadium und im Fertigstadium oder im Vor- und Fertigstadium geformt wird. Dieser abgestufte Ansatz kann vorteilhaft sein, wenn tiefe Formen oder höchste Genauigkeit oder beides erforderlich ist, indem übermäßiges Ziehen oder Strecken oder die Möglichkeit der Beulverformung oder des Abknickens in irgendeinem Stadium vermieden wird.
Um sich einer kontinuierlich gekrümmten Oberfläche weiter anzunähern, können die formgebenden Oberflächen der Kippsegmente mit einem sphärischen Radius geformt werden, der sich der Krümmung des erforderlichen Paneels annähert.
Für das Werkzeug können mehrere Sätze von Kippsegmenten mit einer Reihe von sphärischen Radien zur Verfügung gestellt werden. Alternativ könnte das obere Ende jedes Kippsegmentes flach gemacht werden, wobei vorgesehen werden kann, dass Einschübe für verschiedene sphärische Radien befestigt werden.
Wenn ein einzelnes Paneel Bereiche mit hoher und niedriger Krümmung besitzt, könnte ein Satz Segmente mit entsprechenden inkremental verschiedenen Radien an dem Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug befestigt werden, um diese Abweichungen zu berücksichtigen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung dreidimensionaler Formen in einem Werkstück aus Vollblech oder Maschengeflecht, um ein Paneel für eine große Reflektorantenne herzustellen. Das Verfahren weist folgendes auf:
Strecken eines Werkstücks aus Metall in einen flachen Zustand vor einer Anordnung streckbarer, formgebender Elemente.
Antreiben eines jeden formgebenden Elementes der Anordnung, um die gleiche Kraft pro Flächeneinheit über dem Werkstück zu erzeugen, so dass in dem Werkstück eine Form gebildet wird.
Strecken eines jeden formgebenden Elementes in Richtung eines jeweiligen Grenzschalters während der Formgebung, bis das Werkstück den Grenzschalter aktiviert.
Verhindern der weiteren Ausdehnung eines formgebenden Elementes bei Aktivierung des jeweiligen Grenzschalters.
Im Gegensatz zu anderen Implementierungen der rekonfigurierbaren Streckform- bzw. Streckziehwerkzeuge ist die gleichzeitige Positionskontrolle einer sehr großen Anzahl von angetriebenen Elementen nicht erforderlich. In dieser Erfindung werden die formgebenden Elemente angetrieben, die gleiche Kraft pro Flächeneinheit über dem Werkstück zu erzeugen, und die Kraftverteilung und die Elementpositionen während des Streckens werden durch das natürliche Verhalten des Materials des Werkstücks kontrolliert.
Die formgebenden Elemente können Hydraulikstößel aufweisen und mit dem Verfahren können innerhalb des Hubes der Hydraulikstößel Paneele beliebiger Krümmung hergestellt werden.
Die Endposition der formgebenden Elemente und daher die Paneelform ist "dumm" und erfordert keine aktive Intervention durch ein Steuerungssystem, auch wenn sie von der Anordnung von Grenzschaltern genau gesteuert wird. Es wird davon ausgegangen, dass die Einstellung der Grenzschalter-Anordnung gemäß dem in [1] beschriebenen Verfahren durchgeführt werden kann.
Abweichungen zwischen gemessenen und theoretischen Paneelformen können in den Einstellungen der Grenzschalter-Anordnung berücksichtigt werden. Wenn die Grenzschalter- Anordnung auch für das Messen der Form verwendet wird, kann es unter Umständen möglich sein, einen automatischen Vorgang mit Formenkontrolle im geschlossenen Regelkreis (closed loop) zu implementieren.
Bei Verwendung der Erfindung können aus einem Stück Material große Paneelabschnitte geformt werden, was die Zeit und Arbeit unnötig macht, die mit dem Auflegen zahlreicher einzelner Streifen verbunden ist, wie es in dem bed of bolts-Verfahren erforderlich ist.
Wenn einteilige Paneele verwendet werden, die starr auf eine exakte Gestalt geformt sind, werden mehrfache vorgeformte Stützrippen, um die Form des Paneels zu halten, unnötig, und auch die Notwendigkeit, die Rippen mit den Verbindungsstellen zwischen den einzelnen Streifen zu fluchten, fällt weg. Somit kann die Stützkonstruktion auf Steifigkeit und Wirtschaftlichkeit ausgelegt werden, ohne dass durch das Layout oder die Krümmung des Paneels Zwänge auferlegt sind.
In dem Verfahren werden vorhandene Metallformmaschinen und -techniken, Standardteile und ein einfaches Steuerungssystem verwendet.
Das vorgeschlagene Verfahren bietet deutliche Verbesserungen hinsichtlich Kosten und Einsatzflexibilität bzw. Vielseitigkeit, während gleichzeitig eine äquivalente Oberflächengenauigkeit nach den besten, derzeit verfügbaren Verfahren beibehalten wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Der Stand der Technik wurde oben unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 eine Reihe schematischer Diagramme, die das Streckformen bzw. Streckziehen veranschaulichen. In 1(a) ist eine Materialbahn oder Materialschicht gezeigt, die zum Strecken über einem Formblock eingespannt ist. In 1(b) wird die Streckbeanspruchung von den Greifern oder Greifelementen angewendet und der Formblock wird in Bezug auf die Schicht oder Bahn zu der Kontaktstelle bewegt. In 1(c) ist das Formen abgeschlossen.
2(a) ist ein Diagram, das die Verteilung der Zugspannungen und Druckspannungen während des Biegens eines Materialstücks zeigt.
2(b) ist ein Diagramm, das nur die Verteilung der Zugspannungen während des Streckformens bzw. Streckziehens zeigt.
3 ist ein Diagramm, das ein rekonfigurierbares Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug mit einer 6 × 6 Anordnung verstellbarer Elemente zeigt.
Ein Beispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschreiben. Es zeigen:
4 ist eine Reihe von Diagrammen, die das Prinzip der Funktion eines aktiven Streckform- bzw. Streckziehwerkzeuges zeigt. 4(a) zeigt ein rekonfigurierbares Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug in einer industriellen Streckform- bzw. Streckziehmaschine, bevor das Strecken beginnt. 4(b) zeigt das rekonfigurierbare Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug an einer Zwischenstelle des Streckens. 4(c) zeigt das Werkzeug bei Abschluss des Streckens.
5(a) ist ein Diagramm, das ein Kippsegment für das Werkzeug aus 4 zeigt. 5(b) ist das Kippsegment aus 5(a) umgekehrt.
6 ist ein Diagramm, das drei verriegelte bzw. fest ineinander zusammengefügte Kippsegmente zeigt, die eine gelenkige Fläche bilden.
7(a) veranschaulicht ein Modell einer Anordnung von Stößeln und Kippsegmenten unter einer Anordnung von Stoppvorrichtungen. 7(b) zeigt, wie die Anordnung von Segmenten kippt und ausgerichtet ist, um die Krümmung zu bilden, die von den Stoppvorrichtungen definiert wird, wenn sie miteinander in Berührung kommen.
Die besten Ausführungsarten der Erfindung
Unter Bezugnahme auf 4(a) weist das Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug 10 eine schwach besetzte Anordnung von Elementen 12 auf. Jedes Element 12 besitzt einen Hydraulikzylinder 14, die allesamt aus einer einzigen Hydraulikenergiequelle 16 angetrieben werden. Ein hydraulischer Stößel 18 kann von jedem Zylinder 14 nach oben gestoßen werden. Das Werkzeug kann in einer herkömmlichen industriellen Streckform- bzw. Streckziehmaschine zum Einsatz kommen, ohne dass bedeutende Änderungen an der normalen Einstellung oder Einrichtung oder dem Betrieb der Maschine vorgenommen werden müssen.
Der Abstand zwischen den Elementen 12 ist viel größer als in den zuvor beschriebenen rekonfigurierbaren Werkzeugen und jeder Stößel 18 wird von einem Kippsegment 20 überragt. Jedes Kippsegment 20 ist mit seinen angrenzenden Segmenten verriegelt und bildet eine kontinuierliche, gelenkige Fläche, die allgemein mit 22 bezeichnet ist. Ein Polymer-Interpolator 24 ist zwischen den Segmenten 20 und dem Werkstück 26 angeordnet, das von den Greifern 28 und 30 gehalten wird.
Anstatt eine feststehende, voreingestellte Fläche bereitzustellen, über die eine Schicht oder eine Bahn wie in einer Streckform- bzw. Streckziehmaschine gestreckt wird, wird das Material 26 in flachem Zustand gehalten, während die Stößel 18 des rekonfigurierbaren Werkzeugs nach oben gestoßen werden und so eine dreidimensionale Form in dem Paneel formen.
Die hydraulisch angetriebenen Elemente 12 werden nicht einzeln gesteuert. Da sie über die Hydraulikleitungen mit einer einzigen Hydraulikenergiequelle 16 verbunden sind, wird der Hydraulikdruck in den Zylindern ausgeglichen. Dadurch wird verhindert, dass eine lokale übermäßige Verformung des Werkstücks 26 durch irgendeinen Zylinder verursacht wird.
Über dem Werkstück 26 befindet sich eine Anordnung von Grenzschaltern 32, die vertikal über jedem aktiven Element 12 ausgerichtet sind. Jeder Schalter 32 ist mit einem einfachen Magnetventil 34 in der Hydraulikleitung verbunden, die zu ihrem jeweiligen Zylinder 14 führt. Bei den Schaltern 32 selbst kann es sich um einfache, mechanische EIN-AUS-Grenzschalter der Art handeln, die oft in Industriemaschinen verwendet werden, wo eine Kontaktschaltung vorkommt. Alternativ kann es sich bei den Schaltern um analoge Einrichtungen mit ständigem Kontakt handeln, wie beispielsweise Linearspannungs-Differentialübertrager (LVDTs), die auf die richtige Höhe programmiert oder eingestellt sind.
Wenn eine solche programmierbare Vorrichtung anstelle eines EIN-AUS-Schalters verwendet wird, kann es möglich sein, eine Formgebung in mehreren Stufen durchzuführen, bei der ein Paneel im Anfangsstadium, im Zwischenstadium oder im Vor- und Fertigstadium geformt wird. Dieser abgestufte Ansatz kann vorteilhaft sein, wenn tiefe Formen oder höchste Genauigkeit oder beides erforderlich ist, indem übermäßiges Strecken oder die Möglichkeit der Beulverformung oder des Abknickens in irgendeinem Stadium vermieden wird.
Wenn das Werkstück 26 nach oben geht, kommen Bereiche des Werkstücks mit einigen der Grenzschaltern 32 in Berührung, wie in 4(b) gezeigt ist, sperren das Magnetventil für den Zylinder an dieser Stelle und verhindern eine weitere Bewegung. Wenn alle Magnetventile auf diese Art und Weise, wie in 4(c) gezeigt, geschlossen wurden, ist der Formvorgang abgeschlossen.
Durch das abschließende Strecken des Werkstücks, nachdem alle aktiven Elemente ihre jeweiligen Grenzschalter kontaktiert haben, werden innere Spannungen in dem Material des Werkstücks ausgeglichen, und es wird sichergestellt, dass die geformte Gestalt nach dem Loslassen aller Formkräfte und der Entfernung des Werkstücks aus der Streckform- bzw. Streckziehmaschine bewahrt bleibt.
Die Positionen der Anordnung der Grenzschalter definieren die Form des Werkstücks, das hergestellt wird. Es wird davon ausgegangen, dass die Einstellung der Grenzschalter-Anordnung gemäß dem in [1] beschriebenen Verfahren durchgeführt werden kann.
Einzelheiten der Werkzeugausrüstung
Die Anordnung der Kippsegmente 20, die an den Enden der hydraulischen Zylinderstößel 18 eingesetzt werden, greift ineinander ein. Auf diese Art und Weise wird eine kontinuierliche, gelenkige Fläche geschaffen. Der Interpolator sitzt auf der relativ kontinuierlichen Fläche 22 und die Kombinationswirkung besteht darin, lokale, erhabene Stellen zu verhindern, die das Werkstück 26 zwischen Stellen, die von der Grenzschalter-Anordnung gemessen werden, eindrücken könnten.
Die Kippsegmente 20 sind auf einer Seite mit einem sphärischen Sitz 36 versehen, um auf die sphärischen Enden 38 an den Stößeln 18 der Hydraulikzylinder zu passen. Ein einfacher Sicherungsring aus Draht kann verwendet werden, um die Segmente nach dem Formen auf den Stößeln zu halten, wenn die Hydraulikzylinder in ihre Ruheposition eingezogen werden.
Um sich weiter an eine kontinuierlich gebogene Oberfläche anzunähern, und um den Interpolator 24 darin zu unterstützen, eine gleichmäßige Krümmung des Werkstücks zu erzeugen, sind die Oberseiten der Kippsegmente 20 mit einem sphärischen Radius geformt, der sich der Krümmung des erforderlichen Paneels annähert.
Wenn die Reihe von Paneelen, die geformt werden sollen, eine große Auswahl von sphärischen Radien benötigt, können mehrere Sätze von Kippsegmenten mit einer Auswahl von sphärischen Radien, die sich in Inkrementen von beispielsweise 1 m unterscheiden, bei Bedarf an dem Werkzeug befestigt werden.
Alternativ könnte das obere Ende eines jeden Kippsegmentes flach gemacht werden, wobei vorgesehen werden kann, dass Einschübe für verschiedene sphärische Radien befestigt werden.
Wenn ein einzelnes Paneel Bereiche mit hoher und niedriger Krümmung besitzt, könnte ein Satz Segmente mit entsprechenden inkremental verschiedenen Radien an dem Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug befestigt werden, um diese Abweichungen zu berücksichtigen.
5 zeigt eine mögliche Konstruktion von Kippsegmenten 20 und veranschaulicht die Merkmale 38 und 40, die in angrenzende Segmente eingreifen, und eine gelenkige Fläche, sowie den Stutzen zur Montage des Segmentes an dem hydraulischen Stößeln bilden. 6 veranschaulicht das Eingreifen oder Verriegeln einer Vielzahl von Segmenten 20.
7(a) veranschaulicht ein Modell einer Anordnung von Stößeln und Kippsegmenten 42 unter einer Anordnung von Stoppvorrichtungen 44. 7(b) zeigt, wie die Anordnung von Segmenten 42 kippt und ausgerichtet ist, um die Krümmung zu bilden, die von den Stoppvorrichtungen 44 definiert wird, wenn sie miteinander in Berührung kommen.
Spannungen, die sich in rekonfigurierbaren Werkzeugen entwickeln
In einem Beispiel liefert eine Antenne mit einem Durchmesser von 15 m mit einem f/d von 0,4 eine Brennweite von 6 m. Da der Mindestradius eines Parabolspiegels der doppelten Brennweite entspricht, muss ein Teil einer sphärischen Fläche mit einem Radius von 12 m aus Aluminiumtafeln mit einer Stärke von 1,2 mm dem Streckformen bzw. Streckziehen unterzogen werden. Bei dem in Betracht gezogenen Material handelt es sich um die Qualität 5005-H34, das eine Streckgrenze von 138 MPa [9] besitzt.
Dieses Streckformen bzw. Streckziehen ist analog dem Hydroforming, bei dem Hydraulikdruck verwendet wird, um eine flache Tafel zu verformen. Wenn man uneingeschränkt vorgehen kann, lässt sich mit beiden Verfahren ein sphärischer Radius herstellen. Da die Zugspannungen in der Wand eines sphärischen Behälters, der einem internen hydraulischen Druck ausgesetzt ist, in alle Richtungen gleich sind, und die Zugspannungen proportional zum Druck ausfallen, ist es völlig ausreichend, das Streckformen bzw. Streckziehen als Hydraulikdruckproblem zu behandeln, um die Realisierbarkeit des vorgeschlagenen Streckform- bzw. Streckziehverfahrens zu prüfen.
In diesem Fall sind die Streckgrenzen, die durch die Streckform- bzw. Streckzieh-Greifer in dem Werkstück erzeugt werden, äquivalent den Zugspannungen in den Wänden eines Druckgefäßes. Deshalb ist der Anpressdruck an einer der Kippsegmente äquivalent dem Innendruck in einem Behälter mit dem gleichen Radius und der gleichen Zugspannung an den Wänden.
Die Zugspannung in einem dünnwandigen sphärischen Druckbehälter ist gleich: f = Pr/2twobei:

f: = die Spannung (MPa)
P: = der Innendruck (MPa)
r: = der Radius des Gefäßes (m) und
t: = die Wandstärke (m)

Bei einem Gefäß oder Behälter mit einem Radius von 12 m, einer Wandstärke von 1,2 mm und einer Zugspannung an der Wand von 138 MPa, beträgt der äquivalente Innendruck daher 0,276 MPa. Das ist der Oberflächeninnendruck, der an einem Kippsegment vorhanden wäre, um ein Paneel auf einen Radius von 12 m zu streckformen bzw. zu streckziehen.
Ein Modell einer möglichen Konstruktion eines Kippsegments, das dieser Belastung unterworfen ist, wurde unter Verwendung eines linearen, mechanischen Finite-Elemente-Analyse Paketes – COSMOSXpress – untersucht und die Ergebnisse zeigen, dass die maximalen Spannungen, die in diesem Teil erzeugt werden, ungefähr 8,5 MPa betragen. Wenn das Kippsegment aus Weichstahl mit einer Streckgrenze von 250 MPa hergestellt ist, stellt das für die Konstruktion einen Sicherheitsfaktor von mindestens 29 dar.
Die Last, die von dem Kippsegment getragen wird, wird auch von dem Hydraulikzylinder getragen. Wenn man von einem Zylinder mit einem Kolbendurchmesser von 75 mm ausgeht, kann der erforderliche Hydraulikdruck festgestellt werden.
Die Druckbelastung in Höhe von 0,276 MPa am oberen Ende des Kippsegmentes, zusammen mit der Fläche an der Oberseite von 0,019 m² gibt eine normale Belastung auf einem Stößel von 5,25 kN an. Der Hydraulikdruck, der erforderlich ist, um diese Last an einem 75 mm Kolben zu erzeugen, beträgt 1,19 MPa. Wenn Toleranzen für Verluste berücksichtigt werden, ist ein Mindestsystemdruck von ungefähr 2,5 MPa erforderlich. Industrielle Hydrauliksysteme, die aus Standardteilen hergestellt sind, arbeiten meistens mit Systemdrücken im Bereich zwischen 20 MPa und 60 MPa, so dass die Anforderungen an den Hydraulikdruck sehr gering sind.
Ein weiterer Bereich, der betrachtet wurde, war die Biegespannung, die durch Reibungswiderstand – wenn das Werkstück oder der Interpolator während des Streckens über die Oberseiten der Kippsegmente gleitet – seitlich auf die Stößel der Hydraulikzylinder angewendet wird. Bei dem Interpolator kann es sich um eine Art von Urethangummi handeln. Diese Materialien sind in vielen Zusammensetzungen mit unterschiedlichen Härtegraden erhältlich. Die Hersteller von Polyurethanen für Überzüge von Rollen von Förderbändern behaupten, dass der Reibungskoeffizient (μ) für diese Materialien der Anwendung angepasst werden kann, wobei μ = 0,4 ein Mindestwert ist.
Um sämtliche Eventualitäten abzudecken, wurde der ungünstigste Reibungskoeffizient von μ = 1,0 angenommen, wie bei einem Zylinderstößel mit einem Durchmesser von 50 mm, ausladend mit einer freien Länge von 250 mm.
Wie oben, wird eine Axiallast auf ein Kippsegment von 5,25 kN angenommen. Wenn μ = 1,0 ist, beträgt die seitliche Belastung an der Spitze des Stößels ebenfalls 5,25 kN, die gleichzeitig mit der axialen Zylinderlast angewendet wird. Die Analyse eines Modells, das einen Stößel aus legiertem Stahl eines Hydraulikzylinders unter dieser kombinierten Last zeigt, ergibt einen Sicherheitsfaktor von ungefähr 6. Während der Sicherheitsfaktor in dem Stößel niedriger ist als der in dem Kippsegment, zeigt diese kurze Analyse, dass die Spannungen, die in den wichtigsten Bauteilen eines Werkzeuges erzeugt werden, um dieses Konzept zu implementieren, gering sind, und dass die Implementierung durchführbar ist. Eine Optimierung der Konstruktion und eine Auswahl der entsprechenden Hydraulikkomponenten wird zu einem zuverlässigen und robusten System führen.
Auch wenn die Erfindung unter Bezugnahme auf ein bestimmtes Beispiel beschrieben worden ist, so kann sie selbstverständlich dahingehend erweitert werden, dass eine Anordnung von Stößeln sowohl über als auch unter dem Werkstück angeordnet wird. Dies ermöglicht die Herstellung von Paneelen sowohl mit konkaver als auch mit konvexer Krümmung. Alternativ kann die Erfindung auch mit Konstruktionen verwendet werden, die die Verbindungsstellen der Paneele entlang Flexionslinien zwischen konkaven und konvexen Bereichen anbringen.
Der Fachmann auf dem Gebiet wird verstehen, dass zahlreiche Variationen und/oder Änderungen an der Erfindung vorgenommen werden können, wie in den besonderen Ausführungsarten gezeigt ist, ohne dass man sich dadurch vom Erfindungsgedanken oder Geltungsbereich der Erfindung entfernt, wie sie umfassend beschrieben worden sind. Die vorliegenden Ausführungsarten sind deshalb in jeder Hinsicht als Veranschaulichung und nicht einschränkend zu verstehen.
Zusammenfassung
Diese Erfindung bezieht sich auf ein aktives rekonfigurierbares Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug und in einem weiteren Aspekt handelt es sich bei der Erfindung um ein Streckform- bzw. Streckzieh-Verfahren. Das Werkzeug besitzt eine Anordnung streckbarer, formgebender Elemente, die angetrieben werden, um während der Formgebung die gleiche Kraft pro Flächeneinheit über ein Werkstück zu erzeugen. Eine Anordnung von Grenzschaltern ist vor der Anordnung formbildender Elemente angeordnet, so dass jedes formgebende Element während der Formgebung in Richtung eines jeweiligen Grenzschalters getrieben wird. Im Einsatz wird jeder Grenzschalter durch das Werkstück aktiviert, während es geformt wird, und jeder Schalter verhindert bei Aktivierung eine weitere Streckung des jeweiligen angetriebenen Elementes. Das Werkzeug und das Verfahren sind nützlich, um dreidimensionale Formen aus Vollblech oder Maschengeflecht für die Herstellung von Paneelen für Reflektorantennen zu formen.
Literatur:

[1] US Patent 5,976,287 "Method and Apparatus of Stud Array Upstand Setting", Parsons, Barker, Yabsley, Kesteven, Bird, Harrigan. November 2 1999.
[2] Daniel F. Walczyk, Yong-Tai Im, Rensselaer Polytechnic Institute, "Hydraulically-Actuated Reconfigurable Tool for Flexible Fabrication: Implementation and Control". Transactions of the American Society of Mechanical Engineers, Volume 122, pp 562–568. August 2002.
[3] John M. Papazian, Northrop Grumman Corporation, "Tools of Change", Mechanical Engineering Online Magazine, American Society of Mechanical Engineers, February 2002.
[4] Daniel F. Walczyk, Jean F. Hosford, Rensselaer Polytechnic Institute, John M. Papazian, Northrop Grumman Corporation. "Using Reconfigurable Tooling and Surface Heating for Incremental Forming of Composite Aircraft Parts". Journal of Manufacturing Science and Engineering, Volume 125, pp 333–343, May 2003.
[5] US Patent 6,012,314 "Individual Motor Pin Module", Sullivan et al, January 11 2000
[6] US Patent 6,053.026 "Block Set Form Die Assembly", Nardiello et al, April 25 2000
[7] US Patent 6,089,061 "Modularised Reconfigurable Heated Forming Tool", Haas et al, July 18 2000
[8] US Patent 6,578,399 "Single Die Modularised Reconfigurable Honeycomb Core Forming Tool", Haas et al, June 17 2003
[9] http://www.matweb.com/index.asp?ckck=1 Accessed September 2005.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 5976287 [0093]
- US 6012314 [0093]
- US 6053026 [0093]
- US 6089061 [0093]
- US 6578399 [0093]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Daniel F. Walczyk, Yong-Tai Im, Rensselaer Polytechnic Institute, "Hydraulically-Actuated Reconfigurable Tool for Flexible Fabrication: Implementation and Control". Transactions of the American Society of Mechanical Engineers, Volume 122, pp 562–568. August 2002 [0093]
- John M. Papazian, Northrop Grumman Corporation, "Tools of Change", Mechanical Engineering Online Magazine, American Society of Mechanical Engineers, February 2002 [0093]
- Daniel F. Walczyk, Jean F. Hosford, Rensselaer Polytechnic Institute, John M. Papazian, Northrop Grumman Corporation. "Using Reconfigurable Tooling and Surface Heating for Incremental Forming of Composite Aircraft Parts". Journal of Manufacturing Science and Engineering, Volume 125, pp 333–343, May 2003 [0093]
- http://www.matweb.com/index.asp?ckck=1 [0093]

Claims

Aktives rekonfigurierbares Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug zum Formen einer dreidimensionalen Form in einem Werkstück aus Vollblech oder Maschengeflecht, um ein Paneel für eine Reflektorantenne herzustellen, wobei das Werkzeug folgendes besitzt: eine Anordnung streckbarer, formgebender Elemente, die angetrieben werden, um während der Formgebung die gleiche Kraft pro Flächeneinheit über ein Werkstück zu erzeugen; und eine Anordnung von Grenzschaltern, die vor der Anordnung formbildender Elemente angeordnet ist, so dass jedes formgebende Element während der Formgebung in Richtung eines jeweiligen Grenzschalters getrieben wird; wobei im Einsatz jeder Grenzschalter durch das Werkstück aktiviert wird, während es geformt wird, und jeder Schalter bei Aktivierung eine weitere Streckung des jeweiligen angetriebenen Elementes verhindert.
Aktives rekonfigurierbares Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug nach Anspruch 1, wobei die Anordnung von Grenzschaltern die Form definiert, die dem Werkstück gegeben werden soll.
Aktives rekonfigurierbares Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Werkzeug ein Formenkontroll-Feedback oder eine Fehlerkorrektur aufweist, während die Formgebung fortschreitet.
Aktives rekonfigurierbares Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die formgebenden Elemente Hydraulikzylinder und Stößel aufweisen, die jeweils von einer einzigen Hydraulikenergiequelle angetrieben werden.
Aktives rekonfigurierbares Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug nach Anspruch 4, wobei der Stößel von einem Kippsegment überragt wird und jedes Kippsegment mit seinen angrenzenden Segmenten verriegelt ist, um eine kontinuierliche, gelenkige Fläche zu bilden.
Aktives rekonfigurierbares Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug nach Anspruch 5, wobei die Kippsegmente einen sphärischen Sitz aufweisen, damit die sphärischen Enden auf die Stößel der Hydraulikzylinder passen.
Aktives rekonfigurierbares Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug nach einem der vorhergehende Ansprüche, wobei sich ein Interpolator an der gelenkigen Fläche befindet, um das Werkstück aufzunehmen.
Aktives rekonfigurierbares Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Stößel unter dem Werkstück angeordnet sind, um konkave Werkstücke zu erzeugen.
Aktives rekonfigurierbares Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei eine Anordnung von Stößeln sowohl über als auch unter dem Werkstück vorhanden ist.
Aktives rekonfigurierbares Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug nach Anspruch 5, wobei die Grenzschalter vertikal über den jeweiligen Kippsegmenten ausgerichtet sind.
Aktives rekonfigurierbares Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeder Grenzschalter mit einem einfachen Magnetventil in der Hydraulikleitung verbunden ist, die zu ihrem jeweiligen Zylinder führt, so dass es – während das Werkstück geformt wird – einen oder mehrere der Grenzschalter kontaktiert, und sobald dies passiert, der Schalter betätigt wird und das Magnetventil schließt und verhindert, dass sich das jeweilige Kippsegment weiter bewegt.
Aktives rekonfigurierbares Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei den Grenzschaltern um analoge Einrichtungen mit ständigem Kontakt handelt.
Aktives rekonfigurierbares Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug nach Anspruch 12, wobei die Grenzschalter so programmiert oder eingestellt sind, dass sie in einer voreingestellten Höhe auslösen.
Aktives rekonfigurierbares Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug nach einem der Ansprüche 4 bis 13, wobei die formgebenden Oberflächen der Kippsegmente mit einem sphärischen Radius geformt werden, der sich der Krümmung des erforderlichen Paneels annähert.
Aktives rekonfigurierbares Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug nach Anspruch 14, wobei mehrere Sätze von Kippsegmenten mit einer Reihe von sphärischen Radien für das Werkzeug zur Verfügung gestellt werden.
Aktives rekonfigurierbares Streckform- bzw. Streckziehwerkzeug nach Anspruch 14, wobei das obere Ende eines jeden Kippsegmentes flach ist, wobei vorgesehen werden kann, dass Einschübe für verschiedene sphärische Radien befestigt werden.
Verfahren zum Formen dreidimensionaler Formen in einem Werkstück aus Vollblech oder Maschengeflecht, um ein Paneel für eine große Reflektorantenne herzustellen, wobei das Verfahren folgendes aufweist: Strecken eines Werkstücks aus Metall in einen flachen Zustand vor einer Anordnung streckbarer, formgebender Elemente; Antreiben eines jeden formgebenden Elementes der Anordnung, um die gleiche Kraft pro Flächeneinheit über dem Werkstück zu erzeugen, so dass in dem Werkstück eine Form gebildet wird; Strecken eines jeden formgebenden Elementes in Richtung eines jeweiligen Grenzschalters während der Formgebung, bis das Werkstück den Grenzschalter aktiviert; und Verhindern der weiteren Ausdehnung eines formgebenden Elementes bei Aktivierung des jeweiligen Grenzschalters.
Verfahren nach Anspruch 17, das den weiteren Schritt der Anwendung von Formenkontroll-Feedback oder einer Fehlerkorrektur aufweist, während die Formgebung fortschreitet.
Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei jeder Grenzschalter mit einem einfachen Magnetventil in der Hydraulikleitung verbunden ist, die zu ihrem jeweiligen Zylinder führt, so dass es – während das Werkstück geformt wird – einen oder mehrere der Grenzschalter kontaktiert, und sobald dies passiert, der Schalter betätigt wird und das Magnetventil schließt und verhindert, dass sich das jeweilige Kippsegment weiter bewegt.
Verfahren nach Anspruch 17, 18 oder 19, wobei die Grenzschalter so programmiert oder eingestellt sind, dass sie in einer voreingestellten Höhe auslösen.