DE19955015A1 - Werkzeug zur Herstellung eines schalenförmigen Werkstücks - Google Patents

Abstract

Ein Werkzeug zur Herstellung eines schalenförmigen Werkstücks (7) weist in ihrer Höhe verstellbare Elemente (1) auf, welche in Form einer Matrix (2) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zur Herstellung eines schalenförmigen Werkstücks.

Regelmäßig werden insbesondere Schalen, welche als Negativform beispielsweise für ein Tiefziehwerkzeug dienen, derart hergestellt, daß zunächst ein Grundelement beispielsweise aus Holz angefertigt wird, welches einen Oberflächenbereich hat, der der Form der herzustellenden Schale beziehungsweise des herzustellenden Tiefziehwerkzeugs entspricht. Auf den betreffenden Bereich des Grundelements wird dann ein weicher Kunststoff aufgebracht, welcher die Form des Elements annimmt und solange auf dem Element verbleibt, bis er ausgehärtet ist. Die so entstandene Kunststoffschale kann dann als Negativform zur Herstellung des Tiefziehwerkzeugs dienen.

Selbstverständlich kann ein Werkstück aus Kunststoff auch direkt auf dem Grundelement hergestellt werden, wenn beispielsweise wegen einer nicht sehr großen Stückzahl auf die Herstellung eines Tiefziehwerkzeugs verzichtet werden kann.

In jedem Fall ist es erforderlich, zunächst ein Grundelement herzustellen, mittels welchem eine Schale hergestellt werden kann. Dies ist nachteilig, da die Herstellung des Grundelements zum einen sehr aufwendig ist und die Form des Grundelements zum anderen im Nachhinein nicht mehr oder nur mit sehr großem Aufwand veränderbar ist. Hierdurch ist in der Regel die Optimierung einer Form sehr aufwendig, da zur Auffindung einer optimalen Form eine Vielzahl von Grundelementen hergestellt werden muß.

Es ist Aufgabe der Erfindung ein Werkzeug zur Herstellung eines schalenförmigen Werkstücks zur Verfügung zu stellen, mittels welchem auf einfache Weise unterschiedlich geformte Werkstücke herstellbar sind.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung weist das Werkzeug in ihrer Höhe verstellbare Elemente auf, welche in Form einer Matrix angeordnet sind. Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Elemente derart einzustellen, daß deren Enden eine Fläche im Raum aufspannen, welche beispielsweise die Form einer Schale hat. Auf den Elementen können beispielsweise harzgetränkte Glasfasermatten aufgelegt werden, welche nach dem Aushärten des Harzes dann die Form einer herzustellenden Schale haben. Durch Verstellung der Höhe der Elemente läßt sich auf einfache Weise die im Raum aufgespannte Fläche und damit die Form des herzustellenden Werkstücks verändern. Statt der kostspieligen Herstellung von Formen für einzelne Modelle brauchen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich die Elemente entsprechend der Form des herzustellenden Werkstücks eingestellt werden. Hierdurch reduziert sich der Zeit- und Materialaufwand erheblich, was sich sehr vorteilhaft auf die Kosten auswirkt.

Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform der Erfindung herausgestellt, bei der ein Antrieb vorhanden ist, mittels welchem die Elemente in ihrer Höhe verstellbar sind. Hierdurch lassen sich die Elemente auf einfache Weise sehr genau einstellen. Die Einstellung der Höhe der Elemente läßt sich in besonders vorteilhafter Weise mittels einer Steuerung vornehmen, wie dies bei einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist. Durch die automatische Einstellung der Elemente mittels einer Steuerung lassen sich konstruktive Detailänderungen beispielsweise direkt von einem CAD-Arbeitsplatz aus realisieren.

Als besonders vorteilhaft hat sich auch eine Ausführungsform der Erfindung herausgestellt, bei der die Elemente teleskopartig ausziehbar sind. Teleskopartig ausziehbare Elemente sind als Standardbauelemente auf dem Markt vorhanden, was sich sehr vorteilhaft auf die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Vorrichtung auswirkt. Darüber hinaus lassen sich teleskopartig ausziehbare Elemente sehr gut handhaben.

Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Enden der Elemente mittels einer elastischen Folie, welche aus einem Elastomer bestehen und antihaftbeschichtet sein kann, miteinander verbunden sind. Durch die Folie wird das Aufbringen von Material auf die Enden der Elemente sehr leicht, da keine besondere Sorgfalt mehr aufgebracht werden muß.

Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausführungsform der Erfindung herausgestellt, bei der die Matrix aus mehreren Untermatrizen besteht, welche mittels Gelenken miteinander verbunden sind. Mittels einer derartigen Ausführungsform der Erfindung lassen sich in vorteilhafter Weise auch Werkstücke wie beispielsweise Schalen herstellen, welche eine sehr große Krümmung aufweisen. So lassen sich beispielsweise mittels einer derartigen Ausführungsform der Erfindung auch Schalen herstellen, welche Seitenwände haben, die etwa parallel zueinander verlaufen. Denn durch die Gelenke lassen sich die Untermatrizen soweit umklappen, daß die in den Untermatrizen angeordneten Elemente etwa waagerecht verlaufen, wohingegen die Elemente der nicht umgeklappten Untermatrizen etwa senkrecht verlaufen. Durch die Verstellung der Matrizen zueinander läßt sich eine höhere Formgenauigkeit als mit einfachen Matrizen erzielen.

Als besonders vorteilhaft hat sich bei der letztgenannten Ausführungsform erwiesen, die Gelenke als Kreuzgelenke auszubilden. Hierdurch lassen sich die Untermatrizen soweit umklappen, daß die Enden der Elemente beispielsweise die Fläche einer halbkugelförmigen Schale aufspannen. Darüber hinaus ist es bei einer entsprechenden Vielzahl und Anordnung von Untermatrizen möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung so anzuordnen, daß die Enden der Elemente die Fläche einer Vollkugel aufspannen. Selbstverständlich lassen sich auch beliebig andere Flächen aufspannen. Als besonders vorteilhaft hat sich bei der letztgenannten Ausführungsform erwiesen, die Untermatrizen auf dem Formrahmen mittels Schienen so anzuordnen, daß der Abstand zwischen den Gelenken variabel ist. Deshalb können auch konkave Formen erzeugt werden.

Bei den letztgenannten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Stellung der Matrizen zueinander einstellbar ist. Besonders zweckmäßig ist es hierbei, wenn die Stellung der Matrizen zueinander durch die Steuerung vorgenommen wird, mittels welcher die Höhe der Elemente automatisch einstellbar ist.

Mittels des erfindungsgemäßen Werkzeugs können auf einfache Weise Werkstücke unterschiedlicher Form mit hoher Oberflächengüte erzielt werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich 3 aus der nachfolgenden Beschreibung eines besonderen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Es zeigt

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Werkzeug in Ruhestellung in Seitenansicht,

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Werkzeug in Ruhestellung in Draufsicht und

Fig. 3 das in Fig. 1 dargestellte Werkzeug in einer Arbeitsstellung.

Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, weist ein erfindungsgemäßes Werkzeug mehrere in ihrer Höhe verstellbare Elemente 1 auf, welche auf einem Formrahmen 6 angeordnet sind. Die Elemente 1 sind teleskopartig ausziehbar. An den dem Formrahmen 6 abgewandten Ende sind die Elemente 1 mit einer Elastomerfolie 5 verbunden. Mehrere Formrahmen 6 sind über Gelenke 4 miteinander verbunden.

Wie insbesondere der Fig. 2 entnommen werden kann, sind die Elemente 1 in Form einer Matrix 2 angeordnet. Die Matrix 2 besteht aus mehreren Untermatrizen 3. Die Untermatrizen 3 sind jeweils auf einem Formrahmen 6 angeordnet. Die Gelenke 4 sind als Kreuzgelenke ausgebildet, wodurch sich die Untermatrizen 3 in beliebige Richtungen klappen lassen.

Wie der Fig. 3 entnommen werden kann, können die Formrahmen 6 verschiebbar auf Schienen 8 angeordnet sein, wobei die Schienen 8 dann mittels der Gelenke 4 miteinander verbunden sind. In der in Fig. 3 dargestellten Betriebsstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Schienen 8 und damit die Formrahmen 6 nicht mehr in einer Ebene angeordnet sondern in einem Winkel zueinander. Des weiteren sind die Elemente 1 unterschiedlich weit ausgezogen. Hierdurch spannen die Enden der Elemente 1 im Raum eine Fläche auf, welche die Form einer Wanne mit senkrechten Seitenwänden beschreibt. Auf der Elastomerfolie 5 sind harzgetränkte Glasfasermatten 7 angeordnet, welche die Form der herzustellenden Schale haben.

Claims (10)

1. Werkzeug zur Herstellung eines schalenförmigen Werkstücks, dadurch gekennzeichnet, daß in ihrer Höhe verstellbare Elemente (1) vorhanden sind, welche in Form einer Matrix (2) angeordnet sind.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antrieb vorhanden ist, mittels welchem die Elemente (1) in ihrer Höhe verstellbar sind.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerung vorgesehen ist, mittels welcher die Höhe der Elemente (1) automatisch einstellbar ist.

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (1) teleskopartig ausziehbar sind.

5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Elemente (1) mittels einer elastischen Folie (5) miteinander verbunden sind.

6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix (2) aus mehreren Untermatrizen (3) besteht, welche mittels Gelenken (4) miteinander verbunden sind.

7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenke (4) als Kreuzgelenke ausgebildet sind.

8. Werkzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Gelenken (4) variabel ist.

9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Untermatrizen (3) auf Schienen (8) verschiebbar angeordnet sind.

10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung der Matrizen (3) zueinander durch die Steuerung einstellbar ist.