DE2428396C2 - PreBwerkzeug zum Verformen von flächigen Werkstücken aus nachgiebig verformbaren Werkstoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Preßwerkzeug zum Ver· formen von flächigen Werkstücken aus nachgiebig verformb?ren Werkstoffen, wie Textilien. Kunststoffen Kunststoffschaum, oder aus daraus bestehenden Ver bundwerkstoffen, nach dem Oberbegriff von Patent anspruch 1.

Bei bekannten Preßwerkzeugen zum Verformen vor flächigen Werkstücken aus nachgiebig verformbarer Werkstoffen sind die Werkstückhaltevorrichtungen ir der Regel starr und gestatten kein Nachgleiten dei Werkstücks während des Formvorgangs. Es hat siel jedoch gezeigt, daß auch bei nachgiebig verformbarer Werkstoffen bei ungleichmäßiger Verformung eine: flächigen Werkstücks, d. h. unterschiedlichen Verfor mungsgraden in den einzelnen Zonen des Werkstücks die Gefahr besteht, daß bestimmte Werkstoffbcreichi überdehnt werden und aufreißen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Preß werkzeug zum Verformen von flächigen Werkstücker aus nachgiebig verformbaren Werkstoffen zu schaffen bei welchem die Wcrkstückhaltevorrichtung so ausge bildet ist, daß auch bei stark asymmetrischen Preßfor men während des Pressens eine möglichst gleichmäßi ge Beanspruchung des Werkstücks in allen seinen Be reichen erfolgt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Preßwerkzeuj gemäß Patentanspruch 1.

Es ergibt sich ein Preßwerkzeug, dessen Werkstück haltevorrichtung nicht nur das Werkstück einspannt sondern auch bei unterschiedlichen Verformungen, wit auch bei sehr starken Verformungen das Werkstück ir die Preßform nachgleiten läßt. Hierdurch wird eir Überdehnen des Werkstücks vermieden.

Bei Blechziehwerkzeugen sind Werksliickhaltevor richtungen bekannt, die ein Nachgleilen der Wcrkstük ke in die Preßform gestatten; diese sind jedoch speziel für die Bearbeitung von Blechen geeignet, nicht jedoel für die vorliegend in Frage kommenden Materialien.

Bei der Auslührungsform gemäß Anspruch 2 wire durch die Begrenzung der Länge des Nachgleitweg: sichergestellt, daß das Werkstück trolz des Nachglci lens in einem Mindestmaß verformt wird.

Bei der Ausführungsforni gemäß Anspruch 3 stell ein Speicherglied sicher, daß schon während des Nach glcitens eine Werkstückverformung stattfinden kann wobei der Grad der Verformung in Beziehung gcselz werden kann zu der Länge des Nachgleitwegs, indeir

man als Speicherglied ein entsprechendes Maschinenelement, beispielsweise eine Feder mit entsprechender Kennlinie, vorsieht. Die Rückstellkraft des Speicherglieds kann aber auch beispielsweise durch Gegengewichte, pneumatisch, hydraulisch oder in anderer Weise mechanisch aufgebracht werden.

Durch Festlegung nicht nur der Länge des Nachgleitwegs, sondern auch von Anfangspunkt und Endpunkt, ist das Nächgleiten genau definierbar und vorbestimmbar.

Besonders einfach konstruiert ist die Ausführungsform gemäß Anspruch 4.

Etwas komplizierter sind die Ausführungsformen gemäß den Ansprüchen 6 und 7; diese werden jedoch dafür den Werkstückgegebenheiten in optimaler Weise gerecht. Hier kann besonders gut Unterschieden in der Beschaffenheit der Preßform, beispielsweise Unterschieden in der Matrizentiefe, wie auch unterschiedlicher Beschaffenheit des Werkstücks, beispielsweise der Werkstückdicke und/oder Werkstückfestigkeit Rechnung getragen werden.

Von besonderem Vorteil ist auch die Ausführungsforni gemäß den Ansprüchen 9 bis 11, bei welcher die Wcrkstückhaltevorrichtung das Werkstück zwar schon wahrend des Formvorgangs nur unter Widerstand nachgleiten läßt, bei welcher aber eine endgültige Fixierung des Werkstücks erst nach dem Nachgleiten erfolgt.

Die Befestigung des Werkstücks in der Werkstückhaltcvorrichtung kann wie bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 5 einfach durch nach auswärts gerichtete Stahlspitzen erfolgen; diese Art der Befestigung kann gemäß der Ausführungsform nach Anspruch 8 noch etwas sicherer und feiner einstellbar sein. Die Befestigung kann aber auch einfach durch Festklemmen mittels eines Niederhalters erfolgen, wie bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 13 Diese Befestigungsart hat den Vorteil, daß das Werkstück nicht durchdrungen wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger Ausführungsformen der Erfindung an Hand der Zeichnungen. Diese zeigen in

F i g. 1 einen Schnitt durch ein Preßwerkzeug mit geöffneter Preßform,

F i g. 2 einen der F i g. 1 entsprechenden Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Preßwerkzeug mit an dem feststehenden Teil des Werkzeugs angeordneter Werkstückhaltevorrichtung,

F i g. 3 und 4 einen der F i g. 2 entsprechenden Schnitt durch eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Preßwerkzeugs mit an dem bewegbaren Teil des Werkzeugs angeordnetem Gegenlager,

F i g. 5 eine perspektivische Draufsicht auf die Matrize eines erfindungsgemäßen Preßwerk/cugs, bei dem verschiedene <\usführungsformen der Wcrkstückhaltevorrichtung kombiniert sind, und

F i g. b die Einzelheit eines Schnitts durch eine weitere Aiisfiihriingsform der Wcrkstiiekhaltevorrichmng dos erfindungsgeniäßen Preßwerkzeugs, mit einer anderen Art der Befestigung des Werkstücks.

In F" i g. I bildet der feststehende Teil I des Werk /eiigs gleichzeitig den Maschinenrahmen, und der bewegbare Teil 2 des Werkzeugs ist um eine Achse 3 schwenkbar. Natürlich könnte der bewegbare Teil 2 ties Werkzeugs auch durch eine Translationsbcwegiing /ustcllbar sein.

Der Antrieb des Werkzeugs besieht aus einem

Druckzylinder 4 mit einer Stoßstange 5, die auf den Hebel 6 einer Doppelkurbel wirkt. Ein Hebel 7 der Doppelkurbel ist über ein Dämpfungsglied 8 an einer einstellbaren Lasche 9 festgelegt. Die Lasche 9 sitzt an dem bewegbaren Teil 2 des Werkzeugs, welcher auch die Patrize 11, hier in Fachwerkbauweise bzw. Leichtbauweise ausgeführt, trägt. Die Matrize 15 ist der Patrize 11 gegenüberliegend in dem feststehenden Teil 1 des Werkzeugs vorgesehen.

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform des Preßwerkzeugs, bei welcher die Haltevorrichtung für das Werkstück 10 an der feststehenden Matrize 15 angebracht ist. Die Werkstückhaltevorrichtung weist einen an der Matrize 15 starr befestigten Haltearm 12 auf, an dessen freiem Ende 14 ein Haltewinkel 16a unter Zwischenschaltung einer Feder 13 gegen die Federkraft verschiebbar befestigt ist. Die Oberseite des Haltewinkels 16a ist mit nach auswärts gerichteten Stahlspitzen 17 bestückt.

F i g. 2 zeigt in durchgezogenen Linien die Stellung des Haltewinkels 16a beim Einlegen des Werkstücks 10. Nach dem Einlegen des Werkstücks wird die Patrize 11 in Pfeilrichtung zugestellt. Durch die beim Verformen des Werkstücks 10 auftretende Spannung, die über die Stahlspitzen 17 auf den Haltewinkel 16a übertragen wird, wird die Feder 13 gespannt, und das Werkstück 10 folgt der Patrize 11 in die Matrize 15 nach, bis der Haltewinkel 16a an der Oberkante der Matrize 15 in seiner Endstellung fixiert ist.

Es ergibt sich ein einwandfreies Einlegen und Aufspannen des Werkstücks, und bei der nachfolgenden sehr starken Verformung ein definiertes Nachgleiten des Werkstücks, entweder längs des gesamten Umfangs, oder nur längs Umfangsbereichen. Hierdurch wird ein Überdehnen des Werkstücks vermieden. Die Werkstückhaltevorrichtung ist je nach der Art des zu formenden Werkstücks, dem Verformungsgrad, der Wcrkstoffqualität, sowie der Werkstoffdicke ausgebildet.

Die Länge des Nachgleitwegs kann durch eine entsprechende Dimensionierung der Feder 13 bestimmt werden. Es ist auch möglich, die Feder 13 an dem Ende 14 des Haltearms 12 einstellbar zu befestigen, um den Nachgleitweg in Anpassung an verschiedene Werkstoffe des Werkstücks 10 einstellen zu können.

Während bei der Werkstückhaltevorrichtung der F i g. 2 der Rand des Werkstücks 10 bereits beim Einlegen endgültig fixiert ist, wird bei der Wcrksiückhaltevorrichtung nach den F i g. 3 und 4 der Rand des Werkstücks erst nach dem Nachglciten endgültig fixiert.

In Fig. 3 weist die Werkstückhaltevorrichtung ein rohrförmiges Auflager 16b auf, welches fest an der feststehenden Matrize 15 angebracht ist. Das Auflager 166 weist an der dem Werkstück 10 zugewandten Fläche Durchbrechungen 19 auf.

An der Patrize 11 ist eine Führungshülse 23 verschiebbar angeordnet. Sie trägt an ihrem unteren Ende ein ebenfalls rohrförmiges Gegenlager 25 mit Durchbrechungen 26 entsprechend den Durchbrechungen 19 des Auflagers 16b. Die Führungshülse 23 ist durch eine Feder 24 abgestützt, welche das Gegenlager 25 von der Patrize 11 entfernt hält. In der Führungshülse 23 ist ein Stahlstift 20 geführt, der an einem fest an der Patrize 11 montierten Tragarm 21 fest, gegebenenfalls einstellbar. montiert ist.

Nach dem losen Auflegen des Werkstücks 10 auf das Auflager 16b wird die Patrize 11 in die Matrize 15 ein gefahren. Kurz, bevor das Werkstück 10 von der Patri-

ze 11 berührt wird, kommt das Gegenlager 26 auf dem Werkstück 10 zum Aufliegen und klemmt dieses gegen das Auflager 16fo Im Zuge der weiteren Verformung bzw. der weiteren Annäherung der Patrize 11 an die Matrize 15 verstärkt sich zwar die Klemmkraft zwisehen Auflager 16b und Gegenlager 25, das Werkstück 10 kann aber zwischen diesen hindurchgleiten, bis die Spitze des Stahlstifts 20 durch die Durchbrechungen 26. das Werkstück 10 und die Durchbrechung 19 hindurchtritt (vgl. F i g. 4). Damit ist das Werkstück 10 endgültig im Randbercich fixiert.

Bei einem Preßwerkzeug mit einer so ausgebildeten Werkstückhaltevorrichtung findet also auf der ersten Wegstrecke beim Zusammenfahren der Preßform und bei Beginn der Verformung des Werkstücks ein nachgiebiges Festhalten des Werkstücks durch Auflager und Gegenlager statt. Durch diese federnde Klemmung wird unterschiedlichen Werkstoffdicken Rechnung gctragen; gleichzeitig wird bei steigendem Preßdruck, d.h. bei stärker eingefahrener Patrize 11, also bei zunehmendem Verformungsgrad des Werkstücks, das Werkstück immer fester gehalten, bis von einem definierten vorbestimmbaren Verformungsgrad ab durch Einstechen der Stahlstifte 20 das Werkstück am Rande endgültig fixiert ist und ein Nachgleiten nicht mehr möglich ist.

)e nach Art der durchzuführenden Verformung kann die Werkstückhaltevorrichtung dieser Ausführungsform längs des gesamten Umfangs des Werkstücks angreifen, oder nur in Unterteilungsabschnitten; sie kann auch mit anderen Ausführungsformen der Wcrkstückhaltevorrichtung, beispielsweise starren Ausführungsformen, für die übrigen Bereiche kombiniert sein. Hierdurch kann man die Bereiche, in denen das Werkstück nachgleiten soll, festlegen und andere Bereiche hiervon ausnehmen.

F i g. 5 zeigt eine Ausführungsform des Preßwerkzeugs mit teils nachgiebigen, teils starren Werkstück haltevorrichtungen längs des Werkstückumfangs. Hier sind Unterieilungsabschnitte 16c in Form von drehbaren Haltestangen, die mit Stahlspitzen 17 versehen sind, vorgesehen. Die Haltestangen 16c sind über Hebel 28 an Laschen 29, die an der Matrize 15 befestigt sind, angclcnfct. Ferner sind die Hebel 28 noch über Federn

31 mit der Matrize 15 verbunden. Zum Drehen der HaI-testangcn 16c sind Spannhebel 30 vorgesehen, die in Richtung der Pfeile 18 nach auswärts bewegbar und in ihrer Stellung arretierbar sind, so daß das Werkstück nicht aus den Spitzen 17 herausrutschen kann. Die Federn 31 gewährleisten die erforderliche Elastizität.

Weitere Unterteilungsabschnitte der Wcrkstückhaltcvorrichlung werden von festen Auflagerscliiencn 16c/, die mil Stahlspitzen 17 besetzt sind und an der Matrize 15 lest angebracht sind, gebildet. In Richtung der Pfeile

32 schwenkbare Haltehebel 33 dienen der zusätzlichen Sicherung gegen ein Herausrutschen des Werkstücks nach dem Einhängen in die Stahlspitzen 17.

Weitcrc Unterteilungsabschnitte 16c haben die Form von mit Stahlspitzen 17 besetzten, in Richtung der Pfeile 34 schwenkbaren Bügeln. Die Bügel sind um Drehpunkte 35 schwenkbar und sitzen auf Führungen 36, die durch einen Hubzylinder 37 in Richtung des Pfeils 39 auf- und abgefahren werden können. Federn 38 sorgen für die Erzeugung von Rückstellkräftcn.

Die Werkstückhaltevorrichtung des erfindungsgemäßen Preßwerkzeugs kann auch an Stelle der punktförmigen Befestigung mit Hilfe der Stahlspitzen 17 eine linienförmige Festlegung des Werkstücks vorsehen. Dies ist besonders bei sehr empfindlichen Werkstoffen, z. B. Verbundstoffen mit Schaumstoffunterlagen, zu empfehlen.

In Fi g. 6 ist eine solche linienförmige Art der Befestigung, die in längsverlaufende Flächenberührung übergeht, dargestellt. Beispielsweise kann die Halteschiene 16t/ eine Kerbe 42 aufweisen, in welche das Werkstück 10 durch eine Niederhalterstange 41, die an einem Gegenlager 40 befestigt ist, gedrückt wird. Da* Gegenlager 40 kann entweder an der Patrize 11, odei an der Halteschiene 16d befestigt sein. Hierdurch er gibt sich eine unmachgiebige Fixierung des werk Stücks 10 in der Werkstückhaltevorrichtung, wobei di< Nachgiebigkeit durch entsprechendes Nachgleiten de: Werkstückhaltevorrichtung selbst erreichbar ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Ca

   Patentansprüche:

   1. Preßwerkzeug zum Verformen von flächigen Werkstücken aus nachgiebig verformbaren Werkstoffen, wie Textilien, Kunststoffen, Kunststoffschaum oder aus daraus bestehenden Verbundwerkstoffen, mit einer von einer Matrize urd einer Patrize gebildeten Preßform sowie mit einer den beim Preßvorgang feststehenden Teil des Werkzeuges umgebenden, gegebenenfalls unterteilten Werkstückhaltevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (10) durch die Werkstückhaltevorrichtung (12 bis 14, 16a, 17; 16f>,

   19 bis 26; 16e, 35 bis 39; 16c; 27 bis 31; 164 40 bis 42) wenigstens auf einem Teil ihres Umfangs in die Preßform (11,15) nachgleitbar gehalten ist.

   2. Preßvorgang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Nachgleitwegs begrenzt ist.

   3. Preßwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachgleiten des in der Werk-Stückhaltevorrichtung (12 bis 14, 16a, 17; 16/?, 19 bis 26; 16e, 35 bis 39; 56c, 27 bis 31) eingespannten Werkstücks (10) nach Überschreiten einer vorbeetimmbaren Zugspannung infolge der einsetzenden Verformung über ein Speicherglied, beispielsweise eine Feder (13; 24; 38; 31), auslösbar ist.

   4. Preßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis

   3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand des Werk-Stücks (10) auf der Werkstückhaltevorrichtung (12 bis 14, 16a, 17) fixiert ist und diese zusammen mit dem Werkstück örtlich begrenzt in Richtung auf den feststehenden Teil (1) des Werkzeuges zu bewegbar ist.

   5. Preßwerkzeug nach einem der Ansprüche I bis

   4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückhaltevorrichtung (12 bis 14, 16a, 17; 16e, 35 bis 39; 16c, 27 bis 31) mit nach auswärts gerichteten Stahlspitzen (17) zum Einspannen des Werkstücks (10) ausgebildet ist.

   6. Preßwerkzeug nach einem der Ansprüche I bis

   5, dadurch gekennzeichnet, daß Unterteilungsabtchnitle (16e) der Werkstückhaltevorrichtung (16e, i5 bis 39) gegen die Rückstellkraft von Federn (38) Um eine Achse etwa senkrecht zur Ebene des Werkttücks (10) schwenkbar sind.

   7. Preßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis

   6, dadurch gekennzeichnet, daß Untertcilungsabtchnitte (16c) der Werkstückhaltevorrichtung (16c ti bis 31) gegen die Rückstellkraft von Federn (31) lim eine Achse etwa parallel zur Ebene des Werk-Itücks (10) schwenkbar sind.

   8. Preßwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterteilungsabschnitte (16c) 0er WerkstückhaltevorrichUing (16c, 27 bis 31) um Hire eigene Achse schwenkbar und in geschwenkter Stellung feststellbar sind.

   9. Preßwerk/cug nach einem der Ansprüche I bis

   J. dadurch gekennzeichnet, daß die Werkslückhalte-Vorrichtung (16i>. 19 bis 26) ein starr an dem feststehenden Teil (1) des Werkzeugs befestigtes Auflager (166) und ein das Werkstück (10) erst nach dem Nachgleilen endgültig fixierendes Gegenlager (25) aufweist.

   K). l'rcßwcrk/eug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das an dem bewegbaren Teil (2) des Werkzeugs federnd befestigte Gegenlager (25) Durchbrechungen (26) aufweist, durch die ein Stahl stift (20) zum Fixieren des Werkstücks (10) auf derr Auflager (166) geführt ist.

   11. Preßwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, daß die Stahlstifte (20) an dem be wegbaren Teil (2) des Werkzeugs derart angeord net sind, daß die endgültige Fixierung des Werk Stücks (10) erst nach Überschreiten eines vorbe stimmten Verformungsgrads erfolgt.

   12. Preßwerkzeug nach Anspruch 11, dadurch ge kennzeichnet, daß die Stahlstifte (20) einstellbai

   sind.

   13. Preßwerkzeug nach einem der Ansprüche ! bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstück haltevorrichtung (16d, 40 bis 42) mit einer durchlau fenden Kerbe (42) ausgebildet ist, in welcher da: Werkstück (10) mittels einer Niederhalterslang; (41) od. dgl. fixierbar ist.