DE3319391A1

DE3319391A1 - Verfahren zum ausformen von raeumlichen formteilen und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3319391A1
Application number: DE19833319391
Authority: DE
Inventors: Günter Hans 1000 Berlin Kiss
Original assignee: Individual
Current assignee: Lignotock GmbH
Priority date: 1983-05-26
Filing date: 1983-05-26
Publication date: 1984-11-29
Also published as: DE3319391C2; US4648934A

Description

Henkel, Pfenning, Feiler, Hänzel & Meinig 3319391 Patentanwälte

Palentanwälte - Kuriurstendamm 170. D-1000 Beilm 15

European Patent Attorneys Zugelassene Vertreter vor dem Europäischen Patentamt

Dr. phiL G. Henkel. München Dipl-Ing J Pfenning. Berlin
Dr rer. nat L Feiler, München Dipl-Ing W Hänzel. München Dipl.-Phys K H Meinig. Berlin Dr-Ing A Butenschon. Berlin

Kurfurstendamm 170
D-1000 Berlin 15

Tel 030/8812008 09

26. Mai 1983
Me/schu
1957 (VGN)

Günter H. Kiss
Gustav-Freytag-Straße 7, lOOO Berlin 33

Verfahren zum Ausformen von räumlichen Formteilen und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

C C-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ausformen von räumlichen Formteilen nach dem" Oberbegriff des Anspruchs 1 und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

überall dort, wo ebene Ausgangsmaterialien verformt werden sollen, die Stauch und Streckbe-5 lastungen infolge ihres Aufbaues oder ihrer Zusammensetzung nicht ausgesetzt werden können, treten bei dem Ausformvorgang insbesondere dann Schwierigkeiten auf, wenn die herzustellenden räumlichen Formteile sich durch Bereiche mit starker Endverformung kennzeichnen. Nachfolgend soll diese Problematik anhand von Wirrfaservliesmaterial näher erläutert werden, wobei insbesondere an die Herstellung von Formteilen aus bindemittelhaltigen Zellulose- bzw. Lignozellulosematten gedacht ist.

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Bei der Herstellung von Formteilen aus Wirrfaservlieszuschnitten, die bekanntlich durch Wärmeeinwirkung und Beaufschlagung mit Heißdampf erweicht und verformungsfähig gemacht werden, besteht eine erhöhte Gefahr des Reißens des Faservlieses beim Ausformvorgang, da durch die Wärmebehandlung der Faserverbund weitgehend aufgelöst wird. Für den Fall, daß die herzustellenden Formteile starke Endverformungen aufweisen, muß daher Vorsorge getroffen werden, um dieses Reißen zu verhindern. Dies geschieht bisher dadurch, daß zunächst in kalten Vorformwerkzeugen der thermisch plastifizierte ebene Wirrfaserzuschnitt zu einem Vorformkörper vorgeformt und vorverdichtet wird, wobei der Vorformkörper näherungsweise die gleiche räumliche Gestalt besitzt wie das spätere fertige Formteil (DE-PS 23 38 650). Die hierzu benötigten Vorformwerkzeuge sind zum Teil sehr kompliziert, da sie aus mehreren, jeweils einen Verformungsbezirk mit einem bestximnten Verformungsgrad abdeckenden Stempeln bestehen, die unabhängig voneinander in der Reihenfolge der Verformungsgrade aus einer Cifenstellung in eine Preßstellung bewegt werden. Zur Durchführung des bekannten Verfahrens sind aaher neben dem ohnehin bereits kostenaufwendigen Preßwerkzeug zum Fertigformen auch noch entsprechend kostenaufwendige Werkzeuge zum Vorformen zwingend notwendig. Darüber hinaus werden zum Vorformen gesonderte Pressen benötigt, wodurch sich der Gesamtaufwand der bisherigen Verfahrensweise erheblich erhöht. Hinzu kommt noch, daß zum thermischen Plastizieren Heizenergie benötigt wird, die durch das mit dem Vorformen verbundene Abkühlen des Vor-

formteiles verloren geht. Es wurde daher bereits vorgeschlagen, das Gesamtverfahren dadurch wirtschaftlicher zu gestalten, daß die Vorformung und die Fertigformung zwar wie bisher in zwei voneinander getrennten Arbeitsschritten erfolgt, jedoch bei ein und derselben Wärme in aufeinanderfolgenden Hüben in einer einzigen Presse und damit ohne Zwischenabkühlung des Wirrfaservlieses (DE-OS 30 28 242) . Hierdurch verringert sich der Werkzeugaufwand um eine Werkzeughälfte, da beispielsweise die Patrize für das Vorformen auch für das Fertigpressen benutzt wird, und der genannte Verlust an thermischer Energie wird vermieden . Trotzdem benötigt man auch bei diesem Verfahren noch genau konturierte und entsprechend den Preßwerkzeugen kompliziert aufgebaute Vorformwerkzeuge, die jeweils nur für ein bestimmtes Fertigteil verwendet werden können, so daß deren Kosten demzufolge in vollem Umfang~aüf den Fertigteilpreis umgelegt werden müssen.

Hier setzt die vorliegende Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, den Aufwand für die Vorformwerkzeuge weiter zu verringern, insbesondere den Fertigteil spezifischen Werkzeuganteil zu senken, und damit die Flexibilität des Verfahrens sowie der Vorrichtung zur" Durchführung desselben zu vergrößern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs durch die in seinem kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst. Die Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung nach dem Hauptanspruch und die Vorrichtung zu deren Durchführung.

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Dadurch, daß das zu verformende Material zu den besonders kritischen Verformungsbereichen des Preßwerkzeuges hin nachgezogen wird, . I₃^ ohne daß zunächst ein dem fertigen Formte±'l,_rmnäherungsweise entsprechendes Vor formte 13: _ur hergestellt wird, entfällt wenigstens ein_s „ falls aufwendiges konturangepaßtes Vorformwegfegj§&g_aus=. Da die Konturanpassung der HauptkostenfakteQ^_er-. bei der Fertigung von Vorformwerkzeugen-isfe, bedeutet dies eine erhebliche Kosteneinsparung gegenüber dem bisherigen Stand der Technik,,. Darüber hinaus ergibt sich ein wesentlicher -»_c Vorteil gegenüber dem bekannten Verfahren dadurch, daß während des Nachziehens von Zuschnitten aus Faservlieswerkstoff oder dergleichen Material dieses mit dem auf höhere Temperaturen erwärmten Preßwerkzeug nicht ganzflächig in Berührung-···-^ kommt, wodurch beispielsweise auch ein vorzei-_f tiges Anhärten duroplastischer Bindemittelanteile im Faservlies vermieden

Besonders vorteilhaft ist es, daß das auszuformende ebene Material nach dem thermischen. . Plastifizieren direkt in das Preßwerkzeug für die Herstellung des fertigen Formteils eingelegt wird und nach dem Nachziehen sxon Faservliesmaterial zu den gewünschten Verformungsbereichen hin beim eigentlichen Preßvorgang kein weiteres Material mehr transportiert wird» Damit erübrigt sich die Transportstabilität der Vorformteile, die bei den bisherigen zweistufigen Verfahren notwendig war, mn das Vorformteil von der Vorformstation zum Heißpreßwerkzeug zu transportieren« Besonders vorteilhaft ist, daß eine angepaßte Vorformteilkontur nicht mehr notwendig ist,

da das Einlegen in ein separates Preßwerkzeug, zu dem eine angepaßte Kontur notwendig ist, ebenfalls entfällt. Da, wo beim Stand der Technik in ein und derselben Wärme in aufeineinanderfolgenden Hüben einer einzigen Presse Vorformung und Fertigformung ohne Zwischenabkühlung des Wirrfaservlieses durchgeführt werden kann, ist das Nachziehen von Faservliesmaterial immer noch an eine konturgenaue Vorformung gebunden.

Erfindungsgemäß wird diese Koppelung zwischen dem Nachziehen von Faservliesmaterial mit einer konturgenauen Vorformung aufgelöst. Eine definierte Kontur wird weder aus Transport- noch aus Beschickungsgründen gebraucht.

Das beschriebene Verfahren kann dadurch vorteilhaft weitergebildet werden, daß das Nachziehen des Faservlieswerkstoffes dadurch in beabsichtigter Weise beeinflußt wird, daß der Faservlieszuschnitt oder dergleichen zu verformendes Material während des Nachziehens in Teilbereichen derart fixiert wird, daß aus diesen Bereichen kein oder vergleichbar weniger Werkstoff nachgezogen werden kann. Auf diese Weise läßt sich verhindern, daß dann, wenn eine besonders komplizierte Formgebung vorliegt, bei der das Material beispielsweise zu mehreren Verformungsbezirken hin nachgezogen werden muß, keine gegenseitige Beeinflussung der Nachziehvorgänge mit daraus resultierenden unzulässigen Zugspannungen im Faservlieswerkstoff auftritt. Dies kann beispielsweiese dann der Fall sein, wenn zwischen zwei Preßwerkzeugbereichen mit größerer Verformung, die konkav ausgebildet sind, ein konvex ausgebildeter Preßwerkzeugbereich liegt, unter Nachziehen von Material soll dabei jede Art von Materialtransport verstanden werden, also auch das Hinschieben zu einer Stelle.

Da die hierfür ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel betrachteten Wirrfaservliese in aller Regel duroplastische Bindemittelanteile enthalten, ist es vorteilhaft, das Ausformen zum fertigen Formteil unter Anwendung von Druck und Temperatur vorzunehmen. Das vorliegende Verfahren kann, falls gewünscht, auch in ungeheizten Preßwerkzeugen ausgeführt werden, nämlich dann, wenn das Wirrfaservlies ausschließlich thermoplastisch wirkende Bindemittel enthält. Hierbei ist besonders vorteilhaft, daß beim Nachziehen von Faservlieswerkstoff kein ganzflächiger Oberflächenkontakt zwischen Matte und kaltem Werkzeug besteht, so daß die thermoplastischen Bindemittelanteile nicht vorzeitig erstarren.

Zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens sind Vorrichtungen geeignet, mit denen ein entsprechendes Nachziehen von Faservlieswerkstoff zu den gewünschten Verformungsbereichen des Preßwerkzeuges, besonders solchen mit starker Endverformung, hin erzielt werden kann. Eine gesondert bewegliche Hilfsvorrichtung wird in das geöffnete Preßwerkzeug, das heißt zwischen die beiden Werkzeughälften ein- und aus diesen ausgebracht.

Die Vorrichtung muß sicherstellen, daß das.'Nachziehen des Faservlieswerkstoffes in einem ausreichenden Umfang erfolgt.

Ein vorteilhaft verbesserter Fertigungsablauf wird beispielsweise dadurch erreicht, daß die gesondert bewegliche Hilfsvorrichtung dem Preßwerkzeug den Zuschnitt des Faservlieswerkstoffes zuführt und/oder das im vorangegangenen Arbeitstakt ausgeformte Fertigteil aus dem Preßwerkzeug abführt.

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Da Nebenbewegungen des Arbeitstaktes zeitgleich mit der Durchführung des Nachziehens des Faservliesmaterials abläuft, wird eine optimale Taktfolge ermöglicht.
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Das vorliegende Verfahren ermöglicht es, erstmalig stark vereinfachte Hilfsvorrichtungen in Form von einfachen Stößeln zum Nachziehen des Faservlieswerkstoffes einzusetzen. Der in das geöffnete Preßwerkzeug ein- und ausbringbare bewegliche Stößel berührt bei seiner Bewegung den Faservlieszuschnitt derart, daß der Faservlieswerkstoff zu ihm hin nachgezogen wird, wobei der Stößel einem Preßwerkzeugbereich geometrisch zugeordnet ist, bei dessen fehlerfreier Ausformung nachgezogener Faservlieswerkstoff benötigt wird. Derartige Stößel sind einfach zu fertigende Bauelemente, die im Gegensatz zu den■ bisher benötigten Vorformwerkzeugen nicht- nur für die Fertigung eines jeweils speziellen Teiles verwendbar sind, sondern die je nach Bedarf auch zu Fertigungseinheiten für andere Fertigteilformen umgerüstet werden können. Hierdurch wird die Flexibilität und die Rentabilität des Gesamtfertigungsverfahrens wesentlich verbessert.

Das Nachziehen des Faservlieswerkstoffes ikann in vorteilhafter Weise dadurch begünstigt werden, daß das dem Faservlieszuschnitt zugekehrte Stößelende ein auswechselbares, allseitig verrundetes Kopfstück besitzt. Hierbei verhindert die allseitige Verrundung des Kopfstückes das Einreißen der Faservlieszuschnitte im Berührungsbereich mit dem Kopfstück des Stößelendes während des Nachziehens unabhängig vom Ziehwinkel.

Die Auswechselbarkeit der Kopfstücke gestattet es, beispielsweise mit einem Standardsatz von Kopfstücken unterschiedlicher Größe und Geometrie alle in der Praxis anfallenden Nachziehprobleme zu lösen, so daß keine speziell auf ein bestimmtes Fertigteil zugeschnittenen Vorformwerkzeuge mehr benötigt werden.Ein weiterer Vorteil gegenüber dem bisherigen Stand der Technik besteht darin, daß die Einzelstößel, mit denen Wirrfaservlies nachgezogen wird, eine Bewegungsrichtung haben können, die mit der Bewegungsrichtung des Preßwerkzeuges beliebige Winkel einschließen. Dies ist insbesondere bei komplizierter Formgebung mit großem Nachziehbedarf von Vorteil, weiL unerwünschte Reibungskräfte, die beim Ziehen um spitze Winkel auftreten,durch die Wahl der Stößelrichtung vermindert werden können. Beim herkömmlichen Vorgehen ist dies zwar in Form von zusätzlichen Schieberwerkzeugen grundsätzlich ~ möglich, die Fertigung solcher Schieberwerkzeuge erfordert jedoch einen unverhältnismäßig großen Aufwand und verteuert die Werkzeughaltung erheblich.

Die Kopfstücke der Stößel können an sich aus beliebigen Werkstoffen bestehen, sofern diese nur die benötigte Temperaturfestigkeit besitzen. Vorteilhaft ist es dabei, wenn die Kopfstücke aus einem Elastomer, vorzugsweise höherer Temperaturfestigkeit , bestehen? da sie in diesem Falle zusätzliche Anpassungsmöglichkeiten an unterschiedliche Verformungsgeometrien besitzen. Möglich ist auch das Verwenden von Kopfstücken aus einem nachgiebig verformbaren Kohlkörper, der mit Gas oder Flüssigkeit gefüllt ist= Bei derartigen Kopfstücken läßt sich eine weitgehende zusätzliche Konturanpassung bei geringen Anpassungskräften erreichen,,

womit die Vorrichtungen noch größere Flexibilität erhält. Der Stößel selbst kann in Form eines aufblasbaren Luftkissens oder dergleichen ausgebildet sein.

Besteht für größere Bereiche innerhalb des Preßwerkzeuges ein nennenswerter Nachziehbedarf an Faservlieswerkstoff, so läßt sich die Vorrichtung dadurch vorteilhaft weiterbilden, daß mehrere Kopfstücke gemeinsam auf eine verformbare Zwischenschicht einwirken, und zwar derart, daß Faservlieswerkstoff zu einem größeren Verformungsbereich des Preßwerkzeuges nachgezogen wird. Bei dieser Vorgehensweise sorgt die verformbare Zwischenschicht dafür, daß die Nachziehbereiche ineinander übergehen und WerkstoffStauchungen beziehungsweise unzulässige Zugspannungen an Übergangsstellen zwischen den Stößelkopfstücken abgemindert bzw. vermindert werden. Darüber hinaus bietet die verformbare Zwischenschicht eine zusätzliche'Möglichkeit, notwendige örtliche Konturanpassungen während des Nachziehens vorzunehmen, ohne daß speziell konturierte und damit teuere Hilfswerkzeuge notwendig sind.

Der Aufbau einer einfachen Hilfsvorrichtung mit einem oder mehreren Stößeln zum Nachziehen von Faservliesv/erkstoffen ist dadurch vorteilhaft weiterzubilden, daß die gesondert bewegliche Hilfsvorrichtung aus einem an Führungselementen geführten Rahmen besteht, in dem die Antriebselemente der Stößel in Form von pneumatisch oder hydraulisch angetriebenen Zylindern umsetzbar befestigt sind. Die Befestigungspunkte für die Antriebselemente der Stößel können rasterförmig

über die gesamte Rahmenfläche verteilt SeIn₈, so daß ein Rahmen, der in seiner Größe der nutzbaren Aufspannfläche der Presse, die die Preßwerkzeuge betätigte entspricht, für alle auf dieser Presse anfallenden Fertigteilausformungen als

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Hilfsvorrichtung verwendet werden kann. Die

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Befestigung der Antriebszylinder der Stößel auf dem Befestigungsraster des Rahmens kann beispielsweise in Form von Kugelköpfen erfolgen, so daß die Stößel in beliebigen Winkeln einstellbar sind ο Wirken mehrere Stößel gemeinsam ._iauf eine verformbare Zwischenschicht, so kann diese Zwischenschicht entweder direkt an dem Rahmen der Hilfsvorrichtung befestigt werden, oder sie kann mit Hilfe von nachgiebig federnden Bauelementen an diesem befestigt werden, falls die verformbare Zwischenschicht nicht die Gesamtfläche des Rahmens abdecken soll.

In besonders einfacher Weise läßt sich bei dieser Konstruktion der Taktablauf der Fertigung dadvöSfefimä" verbessern, daß der Rahmen an seiner UnterseitsaVensan sich bekannte Bauelemente zum Transport ^r' ~ des Faservlieszuschnittes aufweist und daß er an seiner Oberseite Bauelemente trägt, die das im vorangegangenen Arbeitstakt ausgeformte fertige Formteil derart fixieren, daß es zusammen mit dem Rahmen aus dem geöffneten Preßwerkzeug""" =" ausgebracht wird, wodurch sich vorteilhaft die notwendige Bewegungszeit des Hilfswerkzeuges -t-täuen beim Aus- und Einfahren in das geöffnete Preß¹- ■'-- -' -S werkzeug gleichzeitig zur Beschickung und zur Entleerung der Presse mit ausnutzen läßt, so daß die Nebenzeiten des Arbeitstaktes insgesamt minimiert werden.

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Bei komplizierten Formgebungen mit großem Nachziehbedarf an Faservlieswerkstoff kann es vorteilhaft sein, die gesondert bewegliche Hilfsvorrichtung mit mehreren Stößeln auszubilden, die zeitlich gestaffelt bewegt werden. Auf diese Weise lassen sich unzulässige Zugspannungen des Faservlieswerkstoffes, die sich aus zeitlichem Zusammentreffen von Nachziehvorgängen aus unterschiedlicher Richtung ergeben könnten, vermeiden. Hierdurch wird es möglich, mehr Faservlieswerkstoff nachzuziehen, ohne daß der Faservlies-■zuschnitt durch Reißen oder Ausdünnen versagt.

Die gesondert bewegliche Hilfsvorrichtung kann auch aus einem dreh- und schwenkbaren Gelenkarm bestehen, der einen um mindestens eine Achse beweglichen bzw. drehbaren Arbeitskopf mit mindestens einem Stößel trägt. Der zeitliche und geometrische Bewegungsablauf der Hilfsvorrichtung kann "programmier bar gestaltet werden. Eine derartige Hilfsvorrichtung ist beim heutigen Stand der Technik in Form von "Industrierobotern", die zweiprogrammierbar sind und für unterschiedliche Arbeitsvorgänge eingesetzt werden können,denkbar zu realisieren.

Derartige Industrieroboter können im Gegensatz zu Hilfsvorrichtungen in Rahmenform, die auf eine jeweilige Pressengröße abgestimmt sind, universell für beliebige Nachziehoperationen von Faservlieswerkstoff programmiert werden und an Pressen unterschiedlicher Größe eingesetzt werden.

Die jeweils zu verwendenden Vorrichtungen ergeben dann die größte Effektivität, wenn der Bewegungsablauf der gesondert beweglichen Hilfsvorrichtung, also letztlich des oder der Stößel

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und der Bewegungsablauf der Presse, die das Preßwerkzeug betätigt, derart gekoppelt sind, daß ein zumindest halbautomatisch ablaufender Arbeitszyklus entsteht, wobei die Koppelung mit Hilfe mechanischer Bauelemente, wie beispielsweise Endschaltern,und/oder elektronischer Hilfsmittel, wie beispielsweise weg- und zeitgetakteter programmierbarer Kleinrechner, erfolgen kann. Durch diese Maßnahme wird der Aufwand für Nebenzeiten und Bedienung der Fertigungsvorrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens im Rahmen des möglichen minimiert und die Rentabilität der Gesamtfertigung erhöht. „ .

Die Erfindung sei nunmehr anhand der Figuren näher erläutert, die nur beispielsweise angegeben sind. Es bedeutet:

Die Figuren 1 bis 4 verdeutlichen dabei - anhand einer schematischen Schnittdarstellung - den erfindungsgemäßen Verfahrensablauf j und zwar in seiner einfachsten Form. In den Figuren 5 bis 7 ist die Wirkungsweise einer gesondert beweglichen Hilfsvorrichtung in gleicher Art dargestellt, bei der mehrere Stößel zeitlich gestaffelt auf eine verformbare Zwischenschicht einwirken. Die Figuren 8 bis 10 schließlich erläutern - ebenfalls in schematischer Schnittdarstellung »die Möglichkeit, mit Hilfe der Stößel der gesondert beweglichen Hilfsvorrichtung Faservliesmaterial nicht nur nachzuziehen, wobei Zugspannungen auftreten - sondern auch in Teilbereichen nachzuschieben» was für die Belastung des Faservliesmaterials günstiger ist.

AP.

In Figur 1 ist mit 1 das obere Heisspresswerkzeug, mit 2 das untere Heisspresswerkzeug und mit 3 die die Werkzeuge betätigende Presse bezeichnet. 4 ist der Faservlieszuschnitt, der auf dem unteren Heisspresswerkzeug 2 abgelegt ist. Die gesondert bewegliche Hilfsvorrichtung besteht aus der Rahmenkonstruktion 5, dem pneumatisch angetriebenen Preßstempel 6 und den an ihm befestigten Stößel kopf stück 7. Die aus den Bauelementen 5 bis 7 bestehende gesondert bewegliche Hilfsvorrichtung kann an FUhrungselementen zwischen die geöffneten Heisspresswerkzeuge ein- und ausgefahren werden, diese Führungselemente sind in den Figuren 1 bis 4 nicht mit dargestellt. Die Figur 1 erläutert die Ausgangsposition vor Beginn des erfindungsgemäßen Nachziehens von Faservlieswerkstoff.

Figur 2 stellt ein Stadium des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufes dar, in dem das Nachziehen des Faservlieswerkstoffes gerade beendet ISt₉ und der Faservlieszuschnitt 4 durch das Niedergehen des Stößel kopf Stückes 7 in das untere Heisspresswerkzeug 2 örtlich eingedrückt wurde, wobei Faservlieswerkstoff vom Rande her nachgezogen wurde, und der ursprüngliche Faservlieszuschnitt 4 die Form 4' angenommen hat, wobei diese Form 4¹ mit der Werkzeugkontur des unteren Heisspresswerkzeuges 2 nicht identisch ist.

Figur 3 zeigt den Verfahrensschritt, in dem das Nachziehen des Vlieses - wie in Figur 2 dargestellt - beendet ist, und die aus den Bauelementen 5₉ 6 und 7 bestehende gesondert bewegliche Hilfsvorrichtung nach dem Wiedereinfahren des Stößels 6 aus dem geöffneten

Heisspresswerkzeugen entfernt wurde. Der ursprünglich „ .

■■ ir'osi näherungsweise ebene Faservlieszuschnitt 4 hat dabei infolge des Nachziehens von Faservlieswerkstoff die vorgekrümmte Form 4' angenommen, wodurch der für das Ausformen zum Fertigteil notwendige Nachziehbedarf an Faservlieswerkstoff soweit,g „ deckt ist₉ daß ein fehlerfreies Ausformen möglich .ist. Dieses

- -■> t^:si teren Stadium des Äusformens des nachgezogenen Faservlieszuschnittes

- ν \sla / auf zum Fertigteil 4'" durch Niederfahren des oberen Heißpresswerk-

" i:--,tes 4 zeuges 1 zeigt die Figur 4. Mach dem Aushärten des so ausgeformten Fertigteils 4" kann die Presse wieder geöffnet, die gesondert bewegliche Hilfsvorrichtung wieder eingefahren,, und

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der Ausgangszustand» wie er in Figur 1 dargestellt ist, wieder

hergestellt werden«

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Figur 5 zeigt ein unteres Heisspresswerkzeug 2_S das bereits

c-Ji lebt mit dem Faservlieszuschnitt 4 beschickt wurde. Die Kontur des

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gewünschten Fertigteiles ist in diesem Falle komplizierter als

»iGswerk= die in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Fertigte!!kontur.

- hgfif Fassr-Die in Figur 5 ebenfalls mitdargestellte gesondert bewegliche Hilfsvorrichtung besteht wieder aus aer Rahmenkonstruktion 5° sowie in diesem Falle 3 Stößeln S₈ von denen die beiden äußeren mit Hilfe der schwenkbaren Befestigung 8 gegenüber der Bewegungs-

-21»

richtung der Presse geneigt sind. Die Stößel kopfstück© 7 wirken dabei gemeinsam auf eine verformbare Zwischenschicht 9_S die mit Hilfe der federnden Bauelemente 10 an der Rahmenkonstruktion S so aufgehängt ist, daß sie jeweils über die Stößel kopfstücke 7 gespannt wird. (Das obere Heisspresswerkzeug ist, da in den Figuren 5 bis 7 nur das Nachziehen von Faservlieswerkstoff < dargestellt ISt₁, nicht mi ^abgebildet.)

Figur 6 erläutert die erste Phase des Nachziehens von Faservlieswerkstoff: !Der mittlere StöBel δ wurde nach unten bewegt. Er drückt damit die verformbar Zwischenschicht 9 soweit nach unten, dlaß der Faservlieswerkstoff im Bereich der erhöhten Mitte des Heisspresswerkzeuges 2 festgeklemmt una festgehalten wird_B so daß aus diesem Bereich beim späteren Nachziehen von Faservlieswerkstoff kein Merkstoff zurückgezogen werden kann, wodurch dieser Bereich unzulässig geschwächt würde»

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Figur 7 stellt den zweiten Schritt des Nachziehens von Faservlieswerkstoff dar : Die beiden geneigten Außenstößel 6 wurden niedergefahren, wodurch der Faservlieszuschnitt 4 zu den jeweiligen Flanken des mittleren Bereiches hin nachgezogen wurde. Die verformbare Zwischenschicht 9,die durch die federnden Spannelemente 10 jeweils straff gehalten wird, sorgt dabei dafür, daß im kritischen Mittenbereich der Werkstoff nach dem Nachziehen auf größerer Fläche durch Anlegen an das untere Heisspresswerkzeug 2 festgehalten wird, wodurch Faservliesschwächungen in diesem kritischen Bereich vermieden werden. Das Zusammenwirken von Stößel bewegung und Spannelementen 10 erzeugen dabei eine Bewegung der verformbaren Zwischenschicht 9, die große Ähnlichkeit mit einer Abrollbewegung hat: Hierdurch werden Zugspannungen beim Nachziehen im kritischen Mittel bereich des unteren Heisspresswerkzeuges 2 weitgehend vermieden, wodurch ein fehlerfreies Ausformen des

Fertigteiles begünstigt wird.

Figur 8 erläutert schließlich eine besonders vorteilhafte Anbringung des Stößels 6 an der Rahmenkonstruktion 5. Durch diese Anordnung wird es möglich, Faservlieswerkstoff nicht nur durch Nachziehen in bestimmte Bereiche des Heisspresswerkzeuges zu transportieren, sondern auch Vlieswerkstoff von außen her zu exponierten Bereichen hinzuschieben. Da beim Schieben von Faser, vlieswerkstoff Zugspannungen unterbunden sind, stellt diese Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung eine besonders günstige Lösung für den Fall dar, daß das Formteil örtlich begrenzte, schwer formbare Bereiche aufweist, die einen erhöhten Nachziehbedarf an Faservlieswerkstoff haben. Diese Nachschiebemöglichkeit von Faservlieswerkstoff wird dadurch erreicht, daß der Stößel 6, der das verrundete Stößel kopfstück 7 trägt, mit Hilfe des beweglichen Schwenklagers 8' an der Rahmenkonstruktion 5 befestigt ist. Durch die verstellbare Anschlagschraube 13 und die Feder 12 wird der Stößel 6 mit Hilfe des Trägerbleches 11 in der dargestellten Position fixiert.

Figur 9 zeigt die nächste Phase der Stößel bewegung. Das Stößeikopfstück 7 hat seine vorläufige Endposition auf dem Faservlieszuschnitt 4 erreicht. Der Stößel 6 und alle an ihm befestigten

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Bauelemente (13, 11 und 12) hat dabei noch die gleiche Position wie in Figur 8.

Figur 10 erläutert schließlich das Nachschieben von Faservlieswerkstoff dadurch, daß der Stößel 6 mit dem an seinen Ende befestigten Stößel kopfstück 7 noch weiter ausfährt:Bei weiteren Ausfahren des Stößels 6 stützt sich das Stößel kopfstück 7 auf dem vorverdichteten Bereich 4'" des Faservlieszuschnittes 4 ab. In Folge der £xentrizität zwischen diesem Kraftangriffspunkt und dem Schwenklager 8* verändert dabei der Stößel 6 seine ursprüngliche Winkelstellung und schwenkt in die dargestellte Position (die der Figur 9 entsprechende Stößelposition ist gestrichelt mit eingetragen). Bei dieser Winkelverschwenkung des Stößels 6 um den WinkelOf wandert das' Stößelkopfstück 7 in Richtung des eingezeichneten Pfeiles, und schiebt dabei Faservlieswerkstoff in Richtung auf die Vertiefung des unteren Heisspresswerkzeuges 2 nach, wo dieser Faservlieswerkstoff zum Ausformen benötigt wird. Der ursprünglich ebene Faservlieszuschnitt 4 nimmt dabei wieder die gekrümmte Form 4¹ an. An Stelle der in den Figuren 8 bis 10 dargestellten Schwenk lagerkonstruktion 8¹ kann die Erfindung natürlich auch jede andere entsprechend bewegliche Konstruktion nach dem Stand der Technik besitzen. Besonders günstig kann es dabei sein, wenn die zur Winkeländerung benötigte Beweglichkeit und die Rückfederungseigenschaften gegen den Anschlag gleichzeitig durch beweglich federnde Metall- Gummielemente sichergestellt werden, die die Funktion sowohl des in den Figuren 8 bis 10 dargestellten Schwenklagers 8¹ als auch die der Feder 12 übernehmen könnten.

- Leerseite -

Claims

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Patentansprüche

Verfahren zum Ausformen von räumlichen Formteilen, vorzugsweise mit Bereichen starker Endverformung, aus ebenen, gegen Stauch- und Streckbelastungen hochempfindlichen Materialien, wie Wirrfaservlies, etwa mit Bindemittelanteilen versehene Zelluloseoder Lignozellulose-Fasermatten, bei dem das ebene Material zwischen Preßwerkzeugen im erweichten Zustand ausgeformt wird, dadurch gekennzeichnet , daß das zwischen den noch offenen Preßwerkzeugen im ausformbaren Zustand vorliegende Material vor dem Ausformvorgang in wenigstens einen Verformungsbereich mit starker Enäverformung, unabhängig von der jeweils gewünschten tatsächlichen Formgebung des Formteils in diesem Bereich und ohne großflächige Vorverdichtung des Materials maschinell soweit hineingezogen wird, daß der damit bewirkte Materialfluß dem Nachziehbedarf für den Ausformvorgang des Formteils in etwa entspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachziehen des Materials durch mehr oder weniger starkes Fixieren von Teilbereichen desselben gesteuert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausformen der Formteile durch

Druck- und/oder Temperaturbeaufschlagung erfolgt« 30

4. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

für den Nachziehvorgang des Materials zu den gewünschten Bereichen hin eine Hilfsvorrichtung zwischen die geöffneten Preßwerkzeuge eingebracht wird.

Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß von der Hilfsvorrichtung das auszuformende Material dem Preßwerkzeug zugeführt und/oder das im vorangegangenen Ausformvorgang ausgeformte Formteil aus dem Preßwerkzeug abgeführt wird.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Hilfsvorrichtung aus wenigstens einem zwischen die geöffneten Preßwerkzeuge bringbaren und hier beweglichen Stößel besteht und daß das mit der Oberfläche des auszuformenden Materials in Eingriff bringbare freie Ende des Stößels etwa faustartig gerundet ist.

Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel armartig ausgebildet ist und daß die Bewegungsrichtung des Stößels zu der Bewegungsrichtung des Preßwerkzeuges einen Winkel bildet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Stößels ein auswechselbares Kopfstück trägt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfstück des Stößels aus einem Elastomer besteht bzw. von einem Elastomer überzogen ist.

10. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Stößel die Hilfsvorrichtung bilden und daß die einzelnen Stößel aufeinanderfolgend gegen die Oberfläche des auszuformenden Materials bewegbar sind.

11. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Stößelköpfe gemeinsam auf eine verformbare Zwischenschicht einwirken, die zwischen das auszuformende Material und einen vorbestimmten Verformungsbereich des Preßwerkzeuges zu dem Material hin nachgezogen^werden soll eingefügt ist.

12. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die

oder der eine bewegliche Hilfsvorrichtung bildende Stößel einen von Führungselementen gehaltenen Rahmen aufweist, in dem die Antriebselemente der Stößel in Form von hydraulisch oder pneumatisch angetriebenen Zylindern umsetzbar befestigt sind. 25

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen an seiner Unterseite Bauelemente, wie GreifZangen oder dergleichen, zum Transport des auszuformenden Materials besitzt und daß an seiner Oberseite Bauelemente vorgesehen sind, die das im vorangegangenen Arbeitstakt ausgeformte Formteil festhalten, so daß es zusammen mit dem Rahmen aus dem geöffneten Preßwerkzeug ausbringbar ist.

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14. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Stößel von einem dreh- und/oder schwenkbaren Gelenkarm geführt ist, der einen um mindestens eine Achse drehbaren Arbeitskopf besitzt sowie gegebenenfalls weitere Bauelemente.

15. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel in Form eines aufblasbaren Luftkissens ausgebildet ist.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Stößel (6) der gesondert beweglichen Hilfsvorrichtung in Richtung des vorgesehenen Transportes von Faservlieswerkstoff schwenkbar an der gesondert beweglichen Hilfsvorrichtung (5) befestigt ist, und zwar derart, daß der Berührungspunkt des Stößelkopfstückes (7) mit dem Faservlieszuschnitt (4) gegenüber dem Mittelpunkt der Schwenkbewegung der Aufhängung (8¹) in Transportrichtung versetzt ist, wobei der Stößel mit Hilfe von Federelementen (12) und Anschlägen

(13) im unbelasteten Zustand in eine definierte _ Endposition zurückbewegt wird.

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (6) mit Hilfe eines rückfedernd schwenkbaren Befestigungselementes - beispielsweise eines Metall-Gummielementes - an der gesondert beweglichen Hilfsvorrichtung (5) befestigt ist.