DE10129330A1 - Klemmrahmen mit einstellbarer Klemmkraft für Gewebe oder Gelege aus Fasermaterial und Verfahren zum Einbringen eines solchen Materials in ein Formgebungswerkzeug mittels eines solchen Klemmrahmens - Google Patents

Abstract

Ein Klemmrahmen (10) mit einstellbarer Klemmkraft für flexible, matten- oder planenartige Materialien (36) besteht aus zwei Rahmenteilen (10a, 10b), die längs des Rahmenumfangs verlaufende Klemmflächen (20a, 20b) aufweisen, die einander in Klemmstellung längs des Rahmenumfangs mit einem vorgegebenen, fixierbaren Abstand (A) gegenüberliegen. Die Rahmenteile (10a, 10b) sind mittels eines Öffnungsmechanismus aus der Klemmstellung in eine Öffnungsstellung relativ zueinander bewegbar und weisen in der Öffnungsstellung einen zum Einführen eines festzuklemmenden Materials ausreichenden Abstand voneinander auf. Im Bereich der Klemmfläche (220b) eines Rahmenteils (10b) verläuft längs des Rahmenumfangs ein schlauchartiges, einen geschlossenen Innenraum (26) aufweisendes Klemmorgan (24), das mit wenigstens einem Leitungsanschluß (28) derart versehen ist, daß durch Druckmittelzufuhr aus einer Druckmittelquelle oder durch Druckabbau der Anpreßdruck veränderbar ist, mit dem in der Klemmstellung dieses Klemmorgan (24) gegen die andere Klemmfläche (20a) bzw. ein zwischen den beiden Rahmenteilen (10a, 10b) befindliches Material (36) gedrückt wird.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Klemmrahmen mit einstellbarer Klemmkraft für flexible Gewebe oder Gelege aus Glas-, Kohle- oder Aramidfasern oder dergleichen, mit zwei Rahmenteilen, die längs des Rahmenumfangs verlaufende Klemmflächen aufweisen, die einander in Klemmstellung längs des Rahmenumfangs gegenüberliegen und mittels eines Öffnungsmechanismus aus der Klemmstellung in eine Öffnungsstellung relativ zueinander bewegbar sind, in der sie einen zum Einführen eines festzuklemmenden Materials ausreichenden Abstand voneinander aufweisen.
• Ein bekanntes Anwendungsbeispiel für einen derartigen Klemmrahmen findet sich bei Vorrichtungen zur Herstellung von Kunststoffformteilen, wie sie etwa im Flugzeugbau und in steigendem Maße bei Kraftfahrzeugen verwendet werden und die durch Gewebe oder Gelege der genannten Art verstärkt sind. Dabei wird der Klemmrahmen benutzt, um das Gewebe oder Gelege in den Wirkungsbereich eines ersten zweiteiligen Verformungswerkzeugs zu überführen, das dazu dient, das Gewebe oder Gelege in ein dreidimensionales Element umzuformen. Zugleich hält der Klemmrahmen das Gewebe oder Gelege während der Verformung unter einer gewissen variablen Spannung, um eine faltenfreie Verformung zu ermöglichen.
• Eine weitere Aufgabe des Rahmens besteht zu Beginn des Formgebungsvorgangs darin, sich dem feststehenden Teil des Formgebungswerkzeugs - dem beweglichen Werkzeugteil vorauseilend - anzunähern und dabei das Gewebe oder Gelege in eine solche Position zu bewegen, daß dessen Verformung, unterstützt von dem nacheilenden zweiten Werkzeugteil, in möglichst optimaler Weise vonstatten geht. Aufgrund der erzwungenen Formänderungen des Gewebes oder Geleges und bedingt durch dessen Einklemmung zwischen den beiden Rahmenteilen entstehen im Gewebe oder Gelege unterschiedlich verteilte Zugspannungen. Durch entsprechend unterschiedliche Dimensionierung der Klemmkräfte in den einzelnen Rahmenbereichen und gegebenenfalls durch Veränderung der Lage des Rahmens kann erreicht werden, daß das Gewebe oder Gelege in gewissen Bereichen des Rahmens entsprechend dem Materialbedarf der dreidimensionalen Ausformungen - und unter Aufrechterhaltung einer gewissen zulässigen Spannung - zwischen den beiden Rahmenteilen hindurchgleitet. Optimal ist der Vorgang dann, wenn die beim Anschmiegen des Gewebes oder Geleges an die Formwerkzeuge festzustellende Differenz zwischen der längsten Relativbewegung zwischen Gewebe oder Gelege und Rahmen in einem Bereich des Rahmens und der kürzesten derartigen Relativbewegung in einem anderen Bereich des Rahmens möglichst gering ist.
• Eine wesentliche Voraussetzung für eine solche optimale Verfahrensweise ist die Möglichkeit, die Klemmkraft am Klemmrahmen möglichst feinfühlig einstellen zu können. Bisher bekanntgewordene Rahmenkonstruktionen, bei welchen übereinstimmend variable mechanische Federn mit Einrichtungen zur Veränderung der Federwege zur Erzeugung der Klemmkraft eingesetzt wurden, sind dieser Forderung nur unvollkommen gerecht geworden, so daß die erzielten Ergebnisse strengen Qualitätsanforderungen nicht entsprochen haben. Als weiterer Nachteil ist zu vermerken, daß die Justierung der Klemmkraft bei den bekannten Konstruktionen einen Eingriff in Gefahrenbereich der Formgebungswerkzeuge erfordert und deshalb jede Justierungsmaßnahme ein Stillsetzen der Anlage erfordert.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Klemmrahmen der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß jederzeit - auch über einen Sicherheitsabstand hinweg - eine feinfühlige Einjustierung der auf das Gewebe oder Gelege einwirkenden Klemmkraft möglich ist, ohne dabei in einen gegebenenfalls vorhandenen Gefahrenbereich in der Umgebung des Klemmrahmens eingreifen zu müssen. Dabei soll der Fertigungsaufwand ebenso wie das Bauvolumen möglichst gering gehalten werden, so daß der Rahmen problemlos auch unter beengten Einbauverhältnissen einsetzbar ist.
• Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 darin, daß in der Klemmstellung die Klemmflächen einander mit einem vorgegebenen, fixierbaren Abstand gegenüberliegen und im Bereich der Klemmfläche eines Rahmenteils ein schlauchartiges, einen geschlossenen Innenraum aufweisendes Klemmorgan längs des Rahmenumfangs verläuft, das mit wenigstens einem Leitungsanschluß derart versehen ist, daß durch Druckmittelzufuhr aus einer Druckmittelquelle oder durch Druckabbau der Anpreßdruck veränderbar ist, mit dem in der Klemmstellung dieses Klemmorgan gegen die andere Klemmfläche bzw. ein zwischen den beiden Rahmenteilen befindliches Material gedrückt wird.
• Durch Variation des Drucks, der durch Meßgeräte jederzeit exakt anzeigbar ist, kann auch über größere Distanz der Klemmdruck in einer beliebigen Anzahl von Klemmbereichen exakt eingestellt und gegebenenfalls variiert werden, wobei zugleich der bauliche Aufwand relativ gering ist.
• Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß das schlauchartige Klemmorgan längs des Rahmenumfangs in mehrere Abschnitte unterteilt ist, deren jeder einen geschlossenen Innenraum und wenigstens einen Leitungsanschluß aufweist und daß der Innendruck jedes dieser Abschnitte unabhängig vom Innendruck der anderen Abschnitte einstellbar ist.
• Vorzugsweise ist der Abstand, den die Klemmflächen in der Klemmstellung einhalten, einstellbar, damit der Klemmrahmen an unterschiedliche Materialstärken des festzuklemmenden Materials anpaßbar ist.
• Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung besteht darin, daß die sich an die Klemmflächen anschließenden Rahmenseiten konvex gekrümmt sind und stetig in die Klemmflächen übergehen. Dadurch wird eine schonende Behandlung des Gewebes oder Geleges sichergestellt.
• Das schlauchartige Klemmorgan wird nach einer bevorzugten Ausführungsform von einer sich gegen das andere Rahmenteil öffnenden Nut des einen Rahmenteils aufgenommen, wobei nach einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung das Klemmorgan in drucklosem Zustand vollständig von der Nut aufgenommen wird.
• Seitenkräfte auf das Klemmorgan und eine Verfälschung der einjustierten Klemmwirkung durch erhöhte Reibungskräfte wird nach einer sehr vorteilhaften Weiterbildung dadurch verhindert, daß zumindest die Klemmfläche des einen Rahmenteils mitsamt dem Klemmorgan von einer gleitfähigen Abdeckung, wie etwa einem teflonbeschichteten Glasfasergewebe, überdeckt wird.
• Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann die andere Klemmfläche eine verschleißfeste, gleitfähige Oberfläche, vorzugsweise eine Keramikfläche aufweisen.
• Der erfindungsgemäße Klemmrahmen, bei welchen das Klemmorgan längs des Rahmenumfangs in mehrere Abschnitte unterteilt ist, deren jeder einen geschlossenen Innenraum und wenigstens einen Leitungsanschluß aufweist, ermöglicht eine besonders vorteilhaftes Verfahren zum Einbringen eines flexiblen Geleges oder Gewebes aus Glas-, Kohle-, Aramidfasern oder dergleichen in ein Formgebungswerkzeug zur Umformung in eine weiterverarbeitbare Verstärkungseinlage für Kunststoffformteile, wobei das Gewebe oder Gelege von einem solchen zweiteiligen Klemmrahmen in das Formgebungswerkzeug derart überführt wird, daß der Klemmrahmen das Gewebe oder Gelege in den Bereich zwischen den in Öffnungsstellung befindlichen Teilen des Formgebungswerkzeugs überführt und sich dann - dem einen Teil vorauseilend - dem anderen Teil des Formgebungswerkzeugs - nähert und dabei das Gewebe oder Gelege gegen die dreidimensionale Formgebungsfläche legt.
• Beim Einlegen eines solchen Materials in eine Form tritt das Problem auf, daß in dem nicht dehnfähigen Material während der Umformung aus einem ebenen Flächengebilde in einen dreidimensionalen Formkörper, abhängig von der Konfiguration der dreidimensionalen Form, ungleichmäßige Spannungen auftreten, die an gewissen Stellen ein Nachgleiten des Gewebes oder Geleges in den vom Klemmrahmen umschlossenen Bereich erfordern, um entweder Faltenbildung oder aber ein Einreißen des Materials zu vermeiden. Es stellt sich somit die Aufgabe, einerseits des Gewebe oder Gelege unter eine gewissen Spannung zu halten, andererseits den während der Bewegung des Klemmrahmens und des einen Werkzeugteils gegen das andere Werkzeugteil aufgrund des sich verändernden Kontakts des Materials mit den formgebenden Oberflächen der Werkzeugteile variierenden Materialbedarf in dem vom Klemmrahmen umschlossenen Bereich zu befriedigen. Die Lösung besteht bei dem geschilderten Verfahren darin, daß während der Annährung des Klemmrahmens und des anderen Teils des Formgebungswerkzeugs an den einen Teil entsprechend dem durch den Kontakt zwischen dem Gewebe oder Gelege und der formbildenden Oberfläche auftretenden Materialbedarf und/oder den im Gewebe oder Gelege auftretenden Spannungen in ausgewählten Umfangsbereichen des Klemmrahmens wegabhängig die Klemmkraft verändert wird. Dabei bezieht sich "wegabhängig" auf den vom Klemmrahmen bei der Annäherung an das eine Formteil zurückgelegten Weg. Aufgrund der geometrischen Verhältnisse kann der jeweils erforderliche Materialbedarf und die daraus resultierende Veränderung der Klemmkräfte in den einzelnen Bereichen des Klemmorgans ermittelt werden.
• Anhand der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung wird diese näher erläutert.
• Die Figur zeigt einen Querschnitt durch einen zweiteiligen Klemmrahmen in Klemmstellung, wobei jedoch in der rechten Hälfte der Figur das Klemmorgan nicht mit Druck beaufschlagt ist, während es in der linken Hälfte durch einen vorgegebenen Innendruck eine definierte Klemmkraft auf ein zwischen den beiden Rahmenteilen angeordnetes Gelege ausübt.
• Der dargestellte Klemmrahmen ist insgesamt mit 10 bezeichnet und besteht im wesentlichen aus zwei längs eines in sich geschlossenen Umfangs verlaufenden Rahmenteilen 10a und 10b. Das Rahmenteil 10a besteht aus einem aus Leichtmetall bestehenden Rahmenkörper 12a und aus mehreren längs des Rahmenumfangs aufeinanderfolgenden, ebenfalls aus Leichtmetall bestehenden Klemmleistenprofilen 14a, die sich zu einer längs des Umfangs geschlossenen Klemmleiste ergänzen. Die Klemmleistenprofile sind mit Schrauben 16a am Rahmenkörper 12a befestigt. Die Seitenflächen 18a der Klemmleistenprofile 14a sind konvex abgerundet und gehen mit einer stetigen Krümmung in die dem Rahmenteil 10b zugewandte Klemmfläche 20a über. Die Klemmfläche 20a und die Seitenflächen 18a sind mit einem verschleißfesten, nicht dargestellten dünnen Überzug aus Keramikmaterial versehen.
• Das Rahmenteil 10b besteht entsprechend aus einem Rahmenkörper 12b und damit durch Schrauben 16b befestigten Klemmleistenprofilen 14b mit Seitenflächen 18b und einer Klemmfläche 20b. In der Klemmfläche 20b befindet sich eine die Klemmleiste in ganzer Länge durchziehende Nut 22 in der ein aus Gummi oder einem Elastomer bestehendes schlauchartiges Klemmorgan 24 angeordnet ist, das einen geschlossenen Innenraum 26 enthält Durch einen Nippel 28 kann dieser Innenraum 26 mit einer nicht dargestellten Quelle eines Druckmittels verbunden und über ein Ventil mit einem ausgewählten Fülldruck beaufschlagt werden. Mit Hilfe des Ventils kann nach Wunsch der Druck im Innenraum auch abgesenkt oder der Innenraum 26 vollständig druckfrei gemacht werden. Der Innendruck kann gegebenenfalls mit Hilfe eines Anzeigegeräts exakt abgelesen und justiert werden. Auf der von der Klemmfläche 20b abgewandten Rückseite der Klemmleistenprofile 14b ist ist mit Leisten 30 und Klemmschrauben 32 eine die Seitenflächen 18b und die Klemmfläche 20b mitsamt dem in der Nut 22 befindlichen Klemmorgan 24 überdeckende Abdeckung 34 befestigt.
• Ein nicht dargestellter Mechanismus dient dazu, die beiden Rahmenteile 10a und 10b relativ zueinander zwischen zwei Betriebsstellungen zu bewegen, nämlicher einer Öffnungsstellung, in der das einzuklemmende Material zwischen die beiden Rahmenteile 10a und 10b eingebracht werden kann, und eine Klemmstellung, in welcher die beiden Rahmenteile 10a und 10b in eine einander eng benachbarte Lage überführt sind. In dieser Klemmstellung weisen die Klemmflächen 20a und 20b einen Abstand A voneinander auf, der durch eine Stellvorrichtung im Bereich des genannten Mechanismus entsprechend der Materialstärke des zu erfassenden Materials eingestellt werden kann. Der Abstand A wird mehr oder weniger durch das Klemmorgan 24 überwunden, das sich durch Druckbeaufschlagung in die in der linken Seite der Figur gezeigte Lage ausdehnt und dadurch über die Abdeckung 34 das beispielsweise gezeigte Gelege 36 gegen die Klemmfläche 20a drückt. Durch veränderlichen Klemmdruck längs des Klemmrahmens 10 kann exakt gesteuert werden, wo mehr oder weniger des Geleges 36 von außen in den vom Klemmrahmen umschlossenen Bereich nachgleiten kann, so daß sich dieses Material in optimaler Weise an die durch das Formgebungswerkzeug vorgegebene dreidimensionale Kontur anschmiegen kann.

Claims (10)

1. Klemmrahmen (10) mit einstellbarer Klemmkraft für flexible Gewebe oder Gelege (36) aus Glas-, Kohle- oder Aramidfasern oder dergleichen, mit zwei Rahmenteilen (10a, 10b), die längs des Rahmenumfangs verlaufende Klemmflächen (20a, 20b) aufweisen, die einander in einer Klemmstellung längs des Rahmenumfangs gegenüberliegen und wobei die Rahmenteile mittels eines Öffnungsmechanismus aus der Klemmstellung in eine Öffnungsstellung relativ zueinander bewegbar sind, in der sie einen zum Einführen eines festzuklemmenden Materials (36) ausreichenden Abstand voneinander aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Klemmstellung die Klemmflächen (20a, 20b) einander mit einem vorgegebenen, fixierbaren Abstand (A) gegenüberliegen und im Bereich der Klemmfläche (20b) eines Rahmenteils (10b) ein schlauchartiges, einen geschlossenen Innenraum (26) aufweisendes Klemmorgan (24) längs des Rahmenumfangs verläuft, das mit wenigstens einem Leitungsanschluß (28) derart versehen ist, daß durch Druckmittelzufuhr aus einer Druckmittelquelle oder durch Druckabbau der Anpreßdruck veränderbar ist, mit dem in der Klemmstellung dieses Klemmorgan (24) gegen die andere Klemmfläche (20a) bzw. ein zwischen den beiden Rahmenteilen (10a, 10b) befindliches Material (36) gedrückt wird.

2. Klemmrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schlauchartige Klemmorgan (24) längs des Rahmenumfangs in mehrere Abschnitte unterteilt ist, deren jeder einen geschlossenen Innenraum (26) und wenigstens einen Leitungsanschluß (28) aufweist und daß der Innendruck jedes dieser Abschnitte unabhängig vom Innendruck der anderen Abschnitte einstellbar ist.

3. Klemmrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (A), den die Klemmflächen (20a, 20b) in der Klemmstellung einhalten, einstellbar ist.

4. Klemmrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die sich an die Klemmflächen (20a, 20b) anschließenden Rahmenseiten (18a, 18b) konvex gekrümmt sind und stetig in die Klemmflächen (20a, 20b) übergehen.

5. Klemmrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das schlauchartige Klemmorgan (24) von einer sich gegen das andere Rahmenteil (10a) öffnenden Nut (22) des einen Rahmenteils (10b) aufgenommen wird.

6. Klemmrahmen nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß das Klemmorgan (24) in drucklosem Zustand vollständig von der Nut (22) aufgenommen wird.

7. Klemmrahmen nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Klemmfläche (20b) des einen Rahmenteils (10b) mitsamt dem Klemmorgan (24) von einer gleitfähigen Abdeckung (34) überdeckt wird.

8. Klemmrahmen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Klemmfläche (20a) eine verschleißfeste, gleitfähige Oberfläche aufweist.

9. Klemmrahmen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche eine Keramikfläche ist.

10. Verfahren zum Einbringen eines flexiblen Geleges oder Gewebes aus Glas-, Kohle-, Aramidfasern oder dergleichen in ein Formgebungswerkzeug zur Umformung in eine weiterverarbeitbare Verstärkungseinlage für Kunststoffformteile, wobei das Gewebe oder Gelege von einem zweiteiligen Klemmrahmen mit einstellbarer Klemmkraft nach Patentanspruch 2 in das Formgebungswerkzeug derart überführt wird, daß der Klemmrahmen das Gewebe oder Gelege in den Bereich zwischen den in Öffnungsstellung befindlichen Teilen des Formgebungswerkzeugs überführt und sich dann - dem einen Teil vorauseilend - dem anderen Teil des Formgebungswerkzeugs - nähert und dabei das Gewebe oder Gelege gegen die dreidimensionale Formgebungsfläche legt, dadurch gekennzeichnet, daß während der Annährung des Klemmrahmens und des anderen Teils des Formgebungswerkzeugs an den einen Teil entsprechend dem durch den Kontakt zwischen dem Gewebe oder Gelege und der formbildenden Oberfläche auftretenden Materialbedarf und/oder den im Gewebe oder Gelege auftretenden Spannungen in ausgewählten Umfangsbereichen des Klemmrahmens wegabhängig die Klemmkraft verändert wird.