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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Taktpresse für die Herstellung von Formteilen aus Kunststoff, insbesondere aus Faserverbundkunststoff, in einem aus Oberwerkzeug und Unterwerkzeug bestehenden Pressenwerkzeug, mit
- – einem Pressengestell mit Oberholm, Unterholm und gegebenenfalls Seitenteilen,
- – mehreren zwischen dem Oberholm und dem Oberwerkzeug befestigten Presszylindern,
wobei die Presszylinder als doppelt wirkende Differenzialzylinder ausgebildet sind, deren Kolben mittels Zug/Druck-Anbindung an das Oberwerkzeug oder einen oberen Werkzeugträger für das Oberwerkzeug angeschlossen sind und sowohl zum Öffnen und Schließen als auch zum Aufbringen der Presskraft eingerichtet sind.
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Kunststoff meint z. B. duroplastische Kunststoffe, d. h. insbesondere Harze, z. B. Epoxidharze, Polyesterharze oder Polyurethanharze, die zunächst flüssig, zähflüssig oder pulverförmig vorliegen und unter Wirkung eines Härters und/oder durch Druck und/oder Wärme aushärten. Grundsätzlich umfasst die Erfindung aber auch die Herstellung von Formteilen aus thermoplastischen Kunststoffen, die z. B. erwärmt (als Schmelze) in die Form eingebracht werden und dann durch Kühlung aushärten. Besonders bevorzugt meint Kunststoff einen faserverstärkten Kunststoff und folglich einen Faserverbundwerkstoff, bei dem Fasern in einer Matrix aus Kunststoff eingebettet werden bzw. eingebettet sind. Bei den Fasern kann es sich bevorzugt um Glasfasern und/oder Karbonfasern bzw. Kohlefasern, aber auch um Keramikfasern, Metallfasern und/oder Naturfasern sowie entsprechende Kombinationen handeln. Die Fasern können lose, bevorzugt jedoch in Form von Halbzeugen, z. B. als Fasermatten oder dergleichen vorliegen. Formteile meint z. B. Formteile für die Kraftfahrzeugindustrie, z. B. Karosserieteile, oder Formteile für die Luft- und Raumfahrttechnik, z. B. Rumpf, Flügelteile oder dergleichen für den Flugzeugbau. Ferner kann es sich um Komponenten für den Maschinenbau, z. B. Komponenten für den Kraftwerkbau, Anlagenbau und insbesondere Windkraftanlagen oder dergleichen handeln.
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Bevorzugt betrifft die Erfindung eine hydraulische Taktpresse für die Herstellung von Formteilen aus Faserverbundwerkstoffen im Wege des Spritzpressens, das auch als RTM-Verfahren (Resin Transfer Molding) bezeichnet wird. Bei diesem bekannten Verfahren werden zunächst die Fasern (z. B. ein Faserhalbzeug) in ein Formwerkzeug eingelegt, das in der Regel aus Oberwerkzeug und Unterwerkzeug besteht. Nach dem Schließen des Werkzeuges wird die Formmasse (z. B. eine Zwei-Komponenten-Formmasse aus einem Harz und einem Härter) in den Formraum eingespritzt, so dass die Formmasse die Fasern als Matrix umschließt und unter Bildung des Formteils aushärtet. Vor und/oder während des Einspritzens der Formmasse kann die Form mit Unterdruck bzw. Vakuum beaufschlagt werden. Da die Formmasse in der Regel nicht nur durch den Härter oder z. B. Wärme, sondern insbesondere auch durch Druck aushärtet, ist es erforderlich, die Werkzeughälften gegeneinander mit einer vorgegebenen Presskraft zu verspannen. Dazu werden die Werkzeughälften in einer Presse montiert, so dass die Formmassen nach dem Einlegen der Fasern und nach dem Schließen in das geschlossene Werkzeug eingespritzt werden. Im sogenannten „Open-Die-Modus” wird das Werkzeug nicht vollständig geschlossen, d. h. Oberwerkzeug und Unterwerkzeug liegen im Zuge des Pressens nicht unmittelbar aneinander an, sondern sie sind unter Zwischenschaltung der in den Formraum eingebrachten Formmasse durch einen (kleinen) Spalt beabstandet voneinander, wobei ein solcher Spalt in der Größenordnung von z. B. 0,1 mm bis 1 mm liegen kann. Bevorzugt betrifft die Erfindung eine hydraulische Taktpresse für die Herstellung von Formteilen in einem solchen „Open-Die-Modus”. Insbesondere bei der Herstellung im „Open-Die-Modus” kommt es neben der Aufbringung hoher Presskräfte auch auf eine sehr hohe Positionsgenauigkeit und folglich eine exakte Positionierung des Oberwerkzeugs relativ zum Unterwerkzeug an.
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Solche Pressen für die Herstellung von z. B. Formteilen aus Faserverbundkunststoff arbeiten im Taktbetrieb. In der Praxis ist es dabei bisher üblich, Plungerzylinder als Presszylinder zu verwenden und zusätzlich mehr oder weniger aufwändige Schließvorrichtungen sowie gegebenenfalls Rückzugseinrichtungen, z. B. Rückzugszylinder, vorzusehen. Der Aufbau der aus der Praxis bekannten Hydraulikpressen für die Herstellung von Formteilen aus Faserverbundwerkstoff ist daher verhältnismäßig aufwändig. Dies hängt auch damit zusammen, dass sehr hohe Presskräfte aufgebracht werden müssen. Um mit Presszylindern mit verhältnismäßig geringem Hydraulikflüssigkeitsvolumen arbeiten zu können und dennoch Pressenwerkzeuge unterschiedlicher Dimension einsetzen zu können, wurden separate Öffnungsvorrichtungen vorgeschlagen, so dass mit den Presszylindern lediglich geringe Wege zurückgelegt werden können/müssen.
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Den bekannten Konzepten ist gemeinsam, dass die Werkzeugträger in der Regel mit Langhubzylindern bewegt und gegenüber dem Pressengestell verklemmt oder verriegelt wird. Zum Aufbringen der Presskraft bzw.
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Schließkraft sowie zum genauen Steuern sind separate Kurzhubzylinder vorgesehen.
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So beschreibt z. B. die
DE 36 37 544 A1 eine hydraulische Schnellhubpresse in Fensterrahmenbauweise für die Herstellung von faserverstärkten Kunststoff-Formteilen mit einem die obere Formhälfte tragenden Pressbär, der mit einer hydraulischen Schnelllaufeinrichtung für den Leerhub und einer hydraulischen Kurzhubeinrichtung für den Arbeitshub heb- und senkbar ist. Für den Arbeitshub werden Differenzialzylinder eingesetzt. Diese stehen jeweils über Druckstangen mit einer hydraulischen Klemmhülsenverriegelung in Wirkverbindung. Dabei ist vorgesehen, dass bereits bei Beginn oder vor dem Absenken des Pressbars mit Hilfe der hydraulischen Schnellfahrantriebe aus einem Druckspeicher Druckmittel in die Druckkissen der Kurzhubzylinderanordnungen eingeleitet wird, um darin eine Druckvorspannung zu erzeugen, die ausreicht, um das Gewicht aller Druckstangen und aller Kolben gegenüber dem Querhaupt aufzuheben. Die fahrsynchrone Verriegelung der Druckstangen mit dem Querhaupt bewirkt somit ein stoßfreies Abfangen der bewegten Massen. Nach der Verriegelung wird durch weitere Einleitung von Druckmittel über eine Zuleitung in den Zylinderraum der erforderliche Pressdruck für den Pressvorgang ausgeübt, wobei die Kolben den Pressbär mit der Matrize gegen die Patrize und den Pressentisch drücken.
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Aus der
DE 35 23 164 C1 ist eine hydraulische Presse für die Herstellung von Pressteilen aus faserverstärktem Kunststoff bekannt, die ebenfalls über einen Schließhubantrieb und einen Presshubantrieb verfügt. Dabei ist der Schließhubantrieb mit zumindest einer Schließhubzylinderkolbenanordnung ausgerüstet, die zwischen oberem (beweglichen) Pressenholm und Pressentraverse arbeitet, wobei der am oberen (beweglichen) Pressenholm angeordnete Presshubantrieb eine Mehrzahl von Presshubzylinderkolbenanordnungen mit Hohlkolben und umgebenden Zylindern aufweist.
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Eine gattungsgemäße hydraulische Taktpresse ist z. B. aus der
DE 20 2012 104 004 U1 bekannt. Diese dient der Herstellung und/oder der Beschichtung von plattenförmigen Werkstoffen, insbesondere Holzwerkstoffplatten. Dazu ist sie mit einer oberen Pressenplatte und einer unteren Pressenplatte ausgerüstet.
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Eine Pressenanlage zum Herstellen von Formteilen aus Kunststoff, insbesondere aus einem Faserverbundwerkstoff, ist im Übrigen aus der
DE 10 2009 060 526 A1 bekannt.
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Die
DE 20 2010 007 238 U1 beschreibt alternativ eine Presse in der Ausführungsform als Servospindelpresse mit Direktantrieb, wobei die Presse einen Maschinenrahmen umfasst, der zumindest einen Pressentisch, ein Kopfstück und mindestens eine Antriebsbaugruppe und mindestens einen Seitenständer mit Stößelführungen aufweist. Dem Regelkreis der Antriebe ist zumindest ein lineares absolutes Wegmesssystem zugeordnet, in dem jeder Antrieb entweder mit den Signalen eines fest zugeordneten Messsystems beaufschlagt wird oder in dem jedem Antrieb definierte und rechentechnisch verarbeitete Signale zugeordnet werden. Damit soll eine aktive dynamische Kompensation des ständig schwankenden Abstandsfehlers zwischen der Stößelunterkante und der Fläche am Pressentisch erfolgen.
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In der
DE 10 2006 015 022 B4 wird eine hydraulische Presse für die Kunststoff- und Metallverarbeitung beschrieben, die aus einem Pressenrahmen mit daran angeordnetem Pressentisch und darin verfahrbar angeordnetem Pressenstößel besteht, wobei für den schnellen Leerhub des Pressenstößels Eilgangzylinder mit einer Stößelanbindung angeordnet sind, wobei an dem oberen Querhaupt des Pressenrahmens der oder die Arbeitszylinder mit zum Pressentisch gerichteten Kolben fest angeordnet sind. Am Kolben sind in Richtung Pressentisch eine Kupplungsklaue und entgegengesetzt hierzu eine Traverse mit Positionier- und Synchronisierzylinder für den Kolben angeordnet, wobei der Kolben eine zentrisch angeordnete zylindrische Verlängerung zur gleitenden Führung einer Zahnstange aufweist. Diese Zahnstange ist mit dem Pressenstößel verbunden.
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Insgesamt haben sich die bekannten Pressen in der Praxis grundsätzlich bewährt. Der Aufbau ist jedoch verhältnismäßig aufwändig. Davon ausgehend wird in der älteren, nicht vorveröffentlichten
DE 10 2012 102 594 A1 der Anmelderin bereits vorgeschlagen, die Presszylinder als doppelt wirkende Differenzialzylinder auszubilden, deren Kolben mittels Zug/Druck-Anbindung direkt an den oberen Werkzeugträger angeschlossen sind und sowohl zum Öffnen und Schließen als auch zum Aufbringen der Presskraft eingerichtet sind. Der Aufbau wird gegenüber bekannten Lösungen mit Plungerzylindern und zusätzlichen Rückzugszylindern, Schnellhubantrieben oder dergleichen erheblich vereinfacht. Dieser Vorschlag soll im Rahmen der vorliegenden Anmeldung weiterentwickelt werden.
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Im Übrigen kennt man aus der
DE 10 2005 041 252 A1 einen elektrohydraulischen Pressenantrieb mit einer Bewegungseinrichtung zum Verfahren eines Presselementes und mit einer hydraulischen Kompensationseinrichtung zur zumindest teilweisen Kompensation der Gewichtskraft der Masse des Presselementes, wobei die Kompensationseinrichtung einen in Kompensationsrichtung wirkenden Druckraum aufweist, der zur Kompensation mit Hochdruck beaufschlagbar ist und zum Aufbringen einer ersten Presskraft druckentlastbar ist.
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Schließlich wird in der
WO 99/54 123 A1 ein Verfahren zum Betrieb einer hydraulischen Presse beschrieben, wobei das Eigengewicht des Presswerkzeuges und der mechanischen Zwischenglieder in der oberen Endlage durch eine in Öffnungsrichtung der Presse wirkende Druckbeaufschlagung eines weiteren hydraulischen Zylinders ausgeglichen wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Taktpresse zu schaffen, die bei einfachem Pressenaufbau eine besonders wirtschaftliche Herstellung von Formteilen aus Kunststoff, insbesondere Faserverbundwerkstoff, mit hoher Genauigkeit ermöglicht.
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Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einer gattungsgemäßen hydraulischen Taktpresse der eingangs beschriebenen Art, dass zwischen Oberholm einerseits und Oberwerkzeug oder oberem Werkzeugträger andererseits zusätzlich zu den Presszylindern zumindest ein Kompensationszylinder befestigt ist, mit welchem vor und während des Schließens der Presse und vor dem Aufbringen der Presskraft eine der Presskraft entgegengesetzte Kompensationskraft erzeugt wird, mit der ein durch zumindest die Gewichtskraft des Oberwerkzeuges und gegebenfalls des Werkzeugträgers erzeugtes Spiel innerhalb der Anbindung der Presszylinder an das Oberwerkzeug kompensiert wird.
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Die Erfindung geht dabei zunächst einmal von der Erkenntnis aus, dass es besonders zweckmäßig ist, die Presse mit Presszylindern auszurüsten, die als doppelt wirkende Differenzialzylinder sowohl für das Aufbringen der Presskraft als auch für das Öffnen und Schließen der Presse eingerichtet sind. Auf separate Rückzugszylinder, Schnellhubantriebe oder dergleichen wird erfindungsgemäß folglich verzichtet. Damit kann auf eine Positionierung der Presszylinder selbst, z. B. durch separate Spindeltriebe oder dergleichen, verzichtet werden. Auch aufwändige Verriegelungseinrichtungen sind nicht erforderlich. Sowohl das Öffnen und Schließen der Presse als auch das Aufbringen der Presskraft wird allein über die Presszylinder realisiert, welche im Sinne einer Zug/Druck-Anbindung mit dem Oberwerkzeug oder einem oberen Werkzeugträger verbunden sind.
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Ergänzend zu den Presszylindern wird zwischen Oberholm und Oberwerkzeug zusätzlich zumindest ein Kompensationszylinder angeordnet. Dieser Kompensationszylinder ist jedoch nicht als Rückzugszylinder für das Öffnen der Presse eingerichtet, sondern als einfacher Kompensationszylinder, mit welchem eine der Presskraft entgegengesetzte Kompensationskraft erzeugt wird. Dabei geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass sich Pressgenauigkeit und Pressgeschwindigkeit erhöhen lassen, wenn das gegebenenfalls in der Anbindung der Presszylinder vorhandene Spiel mit Hilfe eines Kompensationszylinders kompensiert wird. Dieser Kompensationszylinder wird dabei so ausgelegt und betrieben, dass das Spiel bzw. die Spiellose in der Anbindung der Presszylinder zwischen Oberholm und Oberwerkzeug „rausgezogen” werden. Denn grundsätzlich besteht bei der Herstellung von Formteilen im „Open-Die-Modus” eine besonders hohe Anforderung an die Genauigkeit der Presse. Es kommt auf eine exakte Positionierung des Oberwerkzeuges relativ zum Unterwerkzeug an. Ein Spiel bzw. Spiellose innerhalb der Anbindung der Presszylinder können diese Genauigkeit verringern oder aber die Geschwindigkeit des Herstellungsprozesses reduzieren, da diese Spiellose erst im Zuge des eigentlichen Pressprozesses und folglich erst nach dem Injizieren der Formmasse ”herausgedrückt” werden. Davon ausgehend geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, dass sich der Pressprozess optimieren lässt, wenn die Möglichkeit besteht, Spiellose bereits vor dem Aufbringen der Presskraft ”zu entfernen”. Dieses gelingt mit dem erfindungsgemäßen Kompensationszylinder, der so ausgelegt ist, dass er entgegengesetzt der Presskraft eine Kompensationskraft aufbringt, welche um ein vorgegebenes Maß größer als die Gewichtskraft des Oberwerkzeuges sowie gegebenenfalls des oberen Werkzeugträgers (und gegebenenfalls auch der Gewichtskraft der Kolben der Presszylinder) ist.
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Die Presszylinder sind besonders bevorzugt schwenkbar an den Oberholm und/oder die Kolben der Presszylinder sind besonders bevorzugt schwenkbar an das Werkzeug bzw. den oberen Werkzeugträger angelenkt. Dieses kann z. B. mit Hilfe von auf Zug und Druck belastbaren, sphärischen Gelenklagern oder alternativ auch mit kardanischen Gelenkanbindungen gelingen. Um eine einwandfreie gelenkige Anbindung zu realisieren, sind solche Gelenklager in der Regel mit einem gewissen Bewegungsspiel ausgerüstet. Erfindungsgemäß lässt sich dieses Bewegungsspiel mit Hilfe des Kompensationszylinders kompensieren, und zwar bereits vor und während des Schließens der Presse und vor dem Aufbringen der Presskraft. Das Oberwerkzeug wird folglich mit Hilfe der Presszylinder unter Zuhilfenahme des Kompensationszylinders sofort in eine spielfreie Position und folglich sofort „auf Punkt” gefahren, ohne dass dann ein eventuell vorhandenes Spiel anschließend im Zuge des Pressprozesses wieder herausgeregelt werden müsste.
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In der Praxis ist es bislang üblich, die Presse zunächst „teilweise” zu schließen, z. B. auf eine Spaltweite von 0,4 mm. Anschließend wird die Formmasse injiziert und dann wird mit den Presszylindern bis auf den gewünschten Spalt (z. B. 0,2 mm) nachgedrückt, und zwar insbesondere, um Poren innerhalb des Formteils zu schließen. Dieses Schließen der Poren ist für die Festigkeit des herzustellenden Formteils von großer Bedeutung. Erfindungsgemäß gelingt es nun, die für ein optimales Schließen von Poren erforderliche Soll-Position sehr exakt anzufahren, ohne dass im Zuge des Aufbringens der Presskraft ein aufwändiges Ausregeln erforderlich wird. Der Prozess wird damit insgesamt beschleunigt.
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Der Kompensationszylinder kann während des gesamten Prozesses mit der vorgegebenen Kompensationskraft „mitlaufen”, so dass ständig Spiellose rausgezogen werden.
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Die erfindungsgemäße Presse ist in der Regel mit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung ausgerüstet oder verbunden. Die Presszylinder bzw. deren Steuerventile sind mit der Steuer- und Regeleinrichtung verbunden, und zwar bevorzugt für eine Druckregelung und/oder Wegregelung. Eine solche Presse kann folglich weggeregelt und/oder druckgeregelt betrieben werden. Ergänzend kann der Kompensationszylinder ebenfalls an die Steuer- und Regeleinrichtung angeschlossen sein.
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Insgesamt lassen sich mit der erfindungsgemäßen hydraulischen Taktpresse bei einfachem Aufbau Formteile in besonders wirtschaftlicher Weise schnell herstellen. Moderne, doppelt wirkende Differenzialzylinder ermöglichen trotz verhältnismäßig großer Ölvolumina ein schnelles und exaktes Schließen und Öffnen und außerdem das Aufbringen selbst höchster Presskräfte. Durch den zusätzlichen Kompensationszylinder wird der Pressprozess optimiert und Geschwindigkeit und Genauigkeit werden erhöht.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Herstellen von Formteilen aus Kunststoff in einer Taktpresse der beschriebenen Art. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationskraft mit dem Kompensationszylinder vor und während des Schließens der Presse und vor dem Aufbringen der Presskraft erzeugt wird, so dass im Zuge des Schließens der Presse bzw. des Werkzeuges eine spielfreie Position angefahren wird. Die Kompensationskraft ist dabei um ein vorgegebenes Maß größer als die Gewichtskraft, und zwar die Gewichtskraft zumindest des Oberwerkzeuges sowie gegebenenfalls des oberen Werkzeugträgers und/oder der Kolben der Presszylinder. Besonders bevorzugt wird während des Schließens und bis zum Aufbringen der Presskraft eine konstante Kompensationskraft mit dem Kompensationszylinder aufgebracht. Die Herstellung erfolgt dabei bevorzugt im „Open-Die-Modus”, wobei mit Hilfe der Presszylinder unter Ergänzung des Kompensationszylinders im Zuge des Schließens der Presse sofort die gewünschte Position des Oberwerkzeugs relativ zum Unterwerkzeug angefahren werden kann, und zwar besonders bevorzugt, bevor die Formmasse injiziert wird. Das Oberwerkzeug wird folglich besonders bevorzugt direkt in die gewünschte Soll-Position für den Pressprozess gefahren.
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Durch die erfindungsgemäß erzielte hohe Genauigkeit kann im Rahmen der Erfindung auf separate Wegmesssysteme zur Kontrolle und/oder Regelung der Position des Oberwerkzeuges grundsätzlich verzichtet werden. Die Erfindung umfasst aber auch Ausführungsformen mit entsprechenden Wegmesssystemen.
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Es liegt außerdem im Rahmen der Erfindung, während des Pressens fortlaufend die Drücke in den einzelnen Zylinderkammern bzw. die sich daraus ergebenden Presskräfte sämtlicher Presszylinder zu ermitteln und einer Steuer-/Regeleinrichtung zuzuführen. Diese Steuer-/Regeleinrichtung ermittelt aus den ermittelten Drücken/Kräften unter Berücksichtigung von in der Steuer-/Regeleinrichtung abgelegten Strukturdaten der Presse fortlaufend Verformungen des Pressengestells. Damit werden dann die Presszylinder unter Berücksichtigung dieser ermittelten Verformungen des Pressengestells derart beaufschlagt, dass die ermittelten Verformungen (bei der Einstellung der Soll-Werte) kompensiert werden. Erfindungsgemäß erfolgt folglich eine rechnerische Kompensation der Verformungen der gesamten Rahmenstruktur. Die Verformungen des Pressengestells bzw. der Rahmenstruktur werden fortlaufend während des Pressens bzw. während der Erhöhung des Pressdruckes iterativ ermittelt unter Berücksichtigung von online durchgeführten Berechnungen (z. B. nach der Finite-Elemente-Methode) kompensiert. Damit kann grundsätzlich eine Kompensation von Verformungen der gesamten Rahmenstruktur unter Verzicht auf separate Positions- bzw. Wegmesssysteme im Bereich des Pressenwerkzeuges erfolgen. Optional kann aber auch auf solche Positions- bzw. Wegmesssysteme zurückgegriffen werden. Die Steuer-/Regeleinrichtung kann als leistungsfähige Datenverarbeitungsanlage ausgebildet werden, in welcher umfassende Informationen über die Rahmenstruktur abgelegt sind. Über die Kammerdrücke in den Zylindern kann während des Druckaufbaus bzw. während des Pressens unter Berücksichtigung der abgelegten Daten auf Strukturverformungen geschlossen werden, welche dann entsprechend kompensiert werden können. Dieses gelingt insbesondere durch im Hintergrund online ablaufende bzw. online durchgeführte Finite-Elemente-Berechnungen. Auf diese Weise lässt sich die erforderliche Genauigkeit im Bereich des Pressenwerkzeuges für aufwändige RTM-Prozesse erreichen, so dass sich in wirtschaftlicher Weise Formteile höchster Qualität herstellen lassen. Alternativ oder ergänzend kann es zweckmäßig sein, die Kompensation auch unter Berücksichtigung von Temperaturwerten durchzuführen, die an mehreren Stellen des Pressengestells aufgenommen werden. Auf diese Weise können dann nicht nur (über die Presszylinder) mechanische Verformungen festgestellt werden, sondern insbesondere auch Verformungen durch Temperatureinflüsse, die in der Praxis aus verschiedenen Gründen in Kauf genommen werden müssen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.
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Die einzige Figur zeigt eine hydraulische Taktpresse (als RTM-Presse) in einer stark vereinfachten Darstellung.
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Es handelt sich um eine hydraulische Taktpresse (z. B. RTM-Presse) für die Herstellung von Formteilen aus Kunststoff, insbesondere Faserverbundkunststoff. In einer solchen Taktpresse wird ein Pressenwerkzeug montiert, welches sich aus Oberwerkzeug 1a und Unterwerkzeug 1b zusammensetzt. Ein solches Formwerkzeug kann z. B. mit einem Faserhalbzeug beschickt und dann geschlossen werden. Nach dem Beschicken kann der Formraum mit der Formmasse, z. B. Harz und Härter, befüllt werden. Die Formmasse härtet unter Anwendung von Druck und gegebenenfalls Wärme in der Presse aus.
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Die Presse weist ein Pressengestell 2 mit Oberholm 3 und Unterholm 4 sowie Seitenteilen 5 auf. Es kann sich z. B. um eine Presse in Rahmenbauweise handeln, die sich aus einer Vielzahl von (geschlossenen) hintereinander angeordneten Pressenrahmen zusammensetzt. Alternativ kommt jedoch auch eine Presse in Säulenbauweise in Betracht, so dass die Seitenteile dann von Pressensäulen oder dergleichen gebildet werden. Die Presse weist einen in vertikaler Richtung verfahrbaren oberen Werkzeugträger 7 auf, an dem das Oberwerkzeug 1a befestigt ist. Das Unterwerkzeug 1b ruht in der Regel ortsfest auf dem Unterholm 4 oder einem auf dem Unterholm 4 angeordneten Pressentisch bzw. unteren Werkzeugträger 4'. An dem Oberholm 3 des Pressengestells 2 sind mehrere Presszylinder 8 befestigt, deren Kolben 9 auf den oberen Werkzeugträger 7 arbeiten.
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Diese Presszylinder 8 sind als doppelt wirkende Differenzialzylinder ausgebildet, deren Kolben 9 mittels Zug/Druck-Anbindungen direkt an den oberen Werkzeugträger 7 angeschlossen sind, so dass mit diesen Differenzialzylindern nicht nur die Presskraft aufgebracht wird, sondern auch das Öffnen und Schließen der Presse erfolgt. Der Hub der Presszylinder 8 ist dabei ausreichend groß, so dass auch ein Werkzeugwechsel und eine Anpassung an unterschiedliche Werkzeuggeometrien und insbesondere Werkzeughöhen möglich ist. Auf zusätzliche Antriebe, beispielsweise zum Öffnen der Presse, wird verzichtet. Dennoch ist erfindungsgemäß zwischen Oberholm 3 und Oberwerkzeug 1a bzw. oberem Werkzeugträger 7 zusätzlich zu den Presszylindern 8 ein Kompensationszylinder 12 befestigt, mit welchem eine der Presskraft F entgegengesetzte Kompensationskraft K erzeugt wird. Mit dieser Kompensationskraft K wird ein durch die Gewichtskraft G des Oberwerkzeugs und des oberen Werkzeugträgers erzeugtes Spiel innerhalb der Anbindung der Presszylinder 8 kompensiert. Der Kompensationszylinder 12 kann z. B. mit einer konstanten Kompensationskraft K betrieben werden, die etwas höher ist als das Eigengewicht G des Oberwerkzeuges bzw. des oberen Werkzeugträgers sowie gegebenenfalls der Kolben der Presszylinder. Mit dieser Kompensationskraft K wird folglich ein Spiel in der Anbindung der Presszylinder 8 an das Oberwerkzeug 1a kompensiert und folglich werden Spiellose rausgezogen. Dieses gelingt bereits vor dem Aufbringen der Presskraft, so dass die Spiellose bereits vor dem Aufbringen der Presskraft herausgezogen werden. Mit Hilfe der Presszylinder 8 wird folglich unter Zuhilfenahme des Kompensationszylinders 12 sofort eine spielfreie Soll-Position angefahren. Die Differentialzylinder 8 werden im Betrieb an den entsprechenden Kolbenflächen mit den Drücken P1 und P2 beaufschlagt, die in der Figur angedeutet sind. Der Kompensationszylinder 12 wird mit dem konstanten Druck P3 beaufschlagt.
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In der Stirnansicht auf die Presse sind lediglich zwei nebeneinander angeordnete Presszylinder 8 erkennbar. Es ist jedoch zweckmäßig, mehrere solche Zylinderreihen nebeneinander vorzusehen, so dass z. B. mit insgesamt vier Presszylindern oder auch sechs Presszylindern gearbeitet werden kann. Zusätzlich ist dann lediglich noch der Kompensationszylinder vorgesehen, wobei bei besonders bevorzugten Ausführungsformen mit lediglich einem Kompensationszylinder gearbeitet wird. Optional kann auch pro Zylinderreihe ein Kompensationszylinder 12 vorgesehen sein. Auf zusätzliche Linearantriebe und insbesondere Schließantriebe wird jedoch verzichtet.
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Der obere Werkzeugträger 7 kann in vertikaler Richtung seitlich an den Seitenteilen 5 des Pressengestells geführt sein. Dies ist in der Fig. nicht dargestellt. Um eine exakte und variable Positionierung des Oberwerkzeugs relativ zum Unterwerkzeug zu ermöglichen, sind die Kolben 9 der Presszylinder 8 schwenkbar an den oberen Werkzeugträger angeschlossen. Im Ausführungsbeispiel ist eine Anbindung unter Zwischenschaltung von auf Zug und Druck belastbaren, sphärischen Gelenklagern 10 angedeutet. Auch die Zylinder 8 sind schwenkbar an das Pressengestell, nämlich an den Oberholm 3 angelenkt und zwar ebenfalls unter Zwischenschaltung sphärischer Gelenklager 6. Ferner ist angedeutet, dass die Presszylinder 8 in bekannter Weise mit Steuerventilen 11 ausgerüstet sind, über welche zur Einstellung der Drücke P1 und P2 die beiden Volumina der doppelt wirkenden Differenzialzylinder beaufschlagt werden. Die Presszylinder 8 bzw. deren Steuerventile sind dabei mit zumindest einer nicht dargestellten Steuer- oder Regeleinrichtung verbunden, mit welcher eine exakte Steuerung/Regelung des Pressdruckes und/oder des Weges und folglich der Positionierung möglich ist.
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Auch der Kompensationszylinder 12 ist gelenkig sowohl an den Oberholm 3 als auch an den oberen Werkzeugträger 7 angelenkt.
