DE102017004570A1

DE102017004570A1 - Werkzeug für das Innenhochdruckumformen aus einzeln austauschbaren, formgebenden Segmenten

Info

Publication number: DE102017004570A1
Application number: DE102017004570.4A
Authority: DE
Inventors: Daniel Sebastian Staupendahl; Hamed Dardaei Joghan; Hamad ul Hassan; A. Erman Tekkaya
Original assignee: Technische Universitaet Dortmund
Current assignee: Technische Universitaet Dortmund
Priority date: 2017-05-11
Filing date: 2017-05-11
Publication date: 2018-11-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug (1) für das Innenhochdruckumformen, bei dem die für das Werkstück formgebenden Abschnitte (3) des Werkzeugs (3) aus einzeln austauschbaren, formgebenden Segmenten (3) bestehen, die an einem gemeinsamen Trägerelement (4) gehalten sind. Ein derartige Werkzeug wird dadurch erfindungsgemäß weiter entwickelt, dass das Werkzeug (1) ein ebenfalls segmentartig ausgebildetes und die formgebenden Segmente (3) des Werkzeugs (1) zumindest abschnittsweise umgebendes Halteelement (16) aufweist, das die formgebenden Segmente (3) zueinander positioniert und kraftschlüssig aneinander und an dem Trägerelement (4) festlegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug für das Innenhochdruckumformen aus einzeln austauschbaren, formgebenden Segmenten gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.
Innenhochdruckumformen ist ein Herstellungsverfahren, das häufig in der Automobilindustrie angewendet wird, um Rohre mit komplexen Geometrien zu bilden. Bei diesem Verfahren wird Hochdruckfluid auf die Innenseite eines Rohres aufgebracht, während axiale Zylinder, die an beiden Enden des Rohres angeordnet sind, einen Abschluß des Rohrinnenraums bewirken. Das Verfahren verwendet formschlüssige Formen, die präzise gefertigt werden müssen und je nach Größe des Werkstücks sehr teuer sein können. Da die Form die Kontur des Rohres definiert, müssen für jedes Konturdesign neue Matrizen hergestellt werden.
Geometrie, Festigkeit und Steifigkeit sind die wichtigsten Faktoren, die für die Konstruktion von Innenhochdruckumformwerkzeugen in Betracht gezogen werden sollten. Traditionelle Innenhochdruckumformwerkzeuge sind nur für bestimmte Teile und Abmessungen konzipiert und können nicht verwendet werden, um verschiedene Arten von Geometrien und Formen zu erzeugen. Für jede neue Geometrie ist es daher erforderlich, neue Werkzeuge zu entwerfen und herzustellen, auch wenn z.B. nur unterschiedliche Rohrlängen benötigt werden. Der Entwurfsvorgang ist zeitaufwendig und braucht Fachkräfte, die ihn teuer machen. In erster Linie wird für die Herstellung von Hydroformwerkzeugen das Rohmaterial des Werkzeuges aus dem Vollen auf die erforderliche Geometrie gebracht. Wenn die Abmessungen des Werkzeuges groß sind, wird eine große teure Maschine für deren Herstellung benötigt. Auch wird viel Abfall produziert. Der nächste Schritt im Produktionsprozess ist in der Regel die Wärmebehandlung der Werkzeugform, die erforderlich ist, um die hohe Festigkeit zu erreichen, die der plastischen Werkzeugverformung entgegenwirkt. Die Werkzeuge sind im allgemeinen randgehärtet oder durchgehärtet, was hohe Temperaturen und damit viel Energie zur Temperierung der Werkzeuge benötigt. Oftmals wird eine Beschichtung auf den Werkzeugen als letzter Schritt zur Verringerung des Werkzeugverschleißes aufgebracht. Die Produktionszeit von der anfänglichen Grobgestaltung bis zum fertig produzierten Werkzeug kann je nach Komplexität des Designs bis zu 3-4 Monate dauern. Diese Zeit verzögert die gesamte Serienproduktion.
Zur Lösung dieser Probleme wird in der DE 198 54 114 B4 ein längsverschiebbares segmentiertes Werkzeug für Kraftfahrzeuge vorgeschlagen. In diesem Werkzeug wird die Matrize beliebig in Längsrichtung segmentiert. Alle Einsätze befinden sich in einem Halter, der selbst nicht segmentiert ist. Hierdurch wird zwar die Herstellung des Halters vereinfacht und verbilligt, allerdings kann dadurch die Gesamtlänge der Form nicht verändert werden. Zudem ist durch die unvermeidbaren Toleranzen der Formen eine sichere Befestigung der Formen nicht sicher gewährleistet. Bei der DE 198 54 114 B4 werden die Segmente der Werkzeugform so klein gehalten wie die Geometrie und die Geometrievarianten eines mittels Innenhochdruckumformen herzustellenden Teils oder einer Teileserie. Die Steifigkeit des Werkzeugs gegenüber Verformungen aufgrund der wirkenden hohen Innendrücke auf das Werkstück wird vom Halter aufgebracht. Das spart Material beim Entwerfen von Formsegmenten für neue Geometrien, aber das Problem bei dieser Vorgehensweise ist die Herstellungsgenauigkeit, die für die segmentierten Formabschnitte benötigt wird. Wenn die Passung zu locker ist, erzeugt der Halter an dem System keine zusätzliche Steifigkeit, was entweder zu einer elastischen Verformung der Formsegmente führen kann, die unerwünschte Formabweichungen des Werkstücks erzeugen, oder im schlimmsten Fall zu plastischer Verformung oder Ausfall des Werkzeugs. Wenn die Passungen der Formsegmente zu eng gewählt wird, werden die Formsegmente nicht einrasten und können sich verklemmen.
In der EP 1 466 680 B1 wird eine ähnliche Idee verwendet, indem einzelne Segmente des Werkzeuges durch stiftartige Führungen zwischen Oberteil und Unterteil des Werkzeuges festgelegt werden und dadurch die Segmente direkt mit der Grundplatte verbunden werden. Einen ausdrücklichen Halter für die Segmente gibt es hierbei nicht. Die EP 1 466 680 B1 vermeidet die Komplikationen aufgrund der Fertigungsungenauigkeiten der Segmente durch das komplette Entfernen des Matrizenhalters und die Erhöhung der Matrizensegmentgrößen, um die notwendige Werkzeugsteifigkeit zu erreichen. Dies führt jedoch zu höheren Werkzeugkosten beim Ändern der Geometrie des zu produzierenden Teils. Diese Vorgehensweise eignet sich für kleine Serien oder Prototypen.
Die DE 10 2004 056 294 B4 wiederum beschreibt die Idee von Segmenten aus verschiedenen Materialien für Einsätze, wodurch aber nur der Reibungskoeffizient zwischen umzuformendem Werkstück und dem Werkzeug beeinflusst werden soll.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Werkzeug für das Innenhochdruckumformen aus einzeln austauschbaren, formgebenden Segmenten derart weiter zu entwickeln, dass eine sehr flexible und kostengünstige Zusammenstellung der Werkzeugeinsätze an sich verändernde Werkstückformen möglich ist, ohne dass der Umbau des Werkzeugs problematisch ist oder die Stabilität des Werkzeugs insgesamt beeinträchtigt wird.
Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich hinsichtlich der Vorrichtung aus den Merkmalen des Anspruchs 1 in Zusammenwirken mit den Merkmalen des Oberbegriffes. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug für das Innenhochdruckumformen, bei dem die für das Werkstück formgebenden Abschnitte des Werkzeugs aus einzeln austauschbaren, formgebenden Segmenten bestehen, die an einem gemeinsamen Trägerelement gehalten sind. Ein derartiges gattungsgemäßes Werkzeug wird dadurch in erfindungsgemäßer Weise weiter entwickelt, dass das Werkzeug ein ebenfalls segmentartig ausgebildetes und die formgebenden Segmente des Werkzeugs zumindest abschnittsweise umgebendes Halteelement aufweist, das die formgebenden Segmente zueinander positioniert und kraftschlüssig aneinander und an dem Trägerelement festlegt. Die Segmente werden dabei nicht mehr oder nicht mehr ausschließlich durch eine direkte Befestigung an dem Trägerelement befestigt, sondern mittels des Halteelementes, das hierfür wiederum segmentartig aufgebaut ist und in einzelnen Teilen an dem Trägerelement befestigt wird. Hierdurch wird es zum einen möglich, durch Herstellungstoleranzen der formgebenden Segmente unvermeidbare Maßabweichungen der aus einer Reihung der formgebenden Segmente gebildeten Form für das Innenhochdruckumformen z.B. eines Rohres auszugleichen und gleichzeitig die Befestigung der formgebenden Segmente sowie den Austausch einzelner oder weniger formgebender Segmente technisch einfach umzusetzen. Man kann sich die Anordnung der formgebenden Segmente zur gewünschten Form für das Innenhochdruckumformen so vorstellen, dass jeweils Teilbereiche der gewünschten Werkzeugform aus diesen im einfachsten Fall klötzchenartig aufgebauten Segmenten gebildet werden und hierfür die einzelnen Segmente aneinander angrenzend innerhalb des Werkzeuges zu liegen kommen. Diese für jedes herzustellende Werkstück anders gebildete Anordnung der einzelnen Segmente muss dann in dieser Form festgelegt und derart in ihrer Lage zueinander gesichert werden, dass die einzelnen Segmente sich aufgrund der hohen Drücke bei der Umformung mittels Innenhochdruckumformen nicht zueinander verschieben können. Gleichzeitig müssen die Segmente aber auch dicht und ohne Spalten zwischen sich zueinander positioniert werden, damit die mittels Innenhochdruckumformen von den formgebenden Segmenten sich abformende Form des Werkstücks möglichst genau und ohne Stufen und in sich glatt sind. Wird jedes einzelne der Segmente, wie im Stand der Technik bekannt, z.B. durch Verschraubungen auf einer Grundplatte gehalten, so ist dies zwar grundsätzlich möglich, erfordert aber komplexe Bohrbilder in der Grundplatte und ist bei notwendigen Variationen der Anordnung der formgebenden Segmente wenig flexibel. Verspannt man die formgebenden Segmente hingegen durch ein Halteelement kraftschlüssig miteinander und legt dabei gleichzeitig die formgebenden Segmente an dem Trägerelement fest, so sind keine komplexen Bohrbilder zur Verschraubung der Segmente notwendig und die unvermeidbaren Maßabweichungen der formgebenden Segmente lassen sich einfach ausgleichen. Hierdurch wird die Herstellung der für das Innenhochdruckumformen notwendigen Werkzeuge wesentlich vereinfacht und damit wesentlich kostengünstiger, gleichzeitig sind derartig gebildete Werkzeuge wesentlich flexibler gegenüber Änderungen, z.B. für die Herstellung geometrisch ähnlicher, sich aber maßlich oder bezüglicher einzelner Formdetails unterscheidenden Werkstücke. Solche sich nur wenig unterscheidenden Werkstücke können häufig schon durch Austausch einzelner oder weniger formgebender Segmente erzeugt werden, wobei dieser Austausch mit wenig Aufwand und damit schnell und kostengünstig erfolgen kann. Die einzelnen Segmente können dabei in ihren Abmessungen und Formen passend an die Geometrie des Werkstücks angepasst werden, da die Abmessungen und Formen der Segmente wenig bis keinen Einfluss auf die Festlegung an dem Trägerelement hat. Diese Festlegung wird vorwiegend oder ausschließlich mit Hilfe des Halteelementes realisiert, das sich wesentlich einfacher und unabhängiger von der jeweiligen Form der Segmente an dem Trägerelement festlegen lässt. Zudem lässt sich durch die kraftschlüssige Festlegung der formgebenden Segmente aneinander und an dem Trägerelement die Steifigkeit der Anordnung der formgebenden Segmente gegenüber der Belastung beim Durchführen des Innenhochdruckumformens und den dabei herrschenden hohen Drücken erhöhen, so dass Werkstückfehler aufgrund unbeabsichtigter Verlagerungen oder Verformungen der einzelnen Segmente unter der Druckbelastung reduziert werden können.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung ist das Halteelement derart an dem Trägerelement und relativ zu den formgebenden Segmenten festlegbar ist, dass es Maßabweichungen aufgrund von Toleranzen und/oder Lageabweichungen der formgebenden Segmente ausgleicht. Hierzu können die einzelnen Segmente des Halteelementes z.B. mittels Verschraubungen oder Klemmung so an dem Trägerelement festgelegt werden, dass sie ihre Lage zu den formgebenden Segmenten und zueinander leicht verlagern können, um sich z.B. an die nicht glatt ausgebildeten Außenflächen der formgebenden Segmente anzupassen und diese sicher klemmen zu können. Hierdurch wird das Problem von Doppelpassungen bei der Festlegung der formgebenden Segmente verhindert. Auch kann durch die segmentierte Ausgestaltung und die unabhängige Festlegung der einzelnen Segmente des Halteelementes an dem Trägerelement dafür gesorgt werden, dass größere Maßabweichungen in der Anordnung der formgebenden Segmente nicht dazu führen können, dass die formgebenden Segmente nicht sicher geklemmt werden.
In einer ersten Ausgestaltung ist es dabei denkbar, dass das Halteelement die formgebenden Segmente ringförmig umgibt. Hierbei bilden die einzelnen Segmente des segmentartig aufgebauten Halteelementes eine Art ringförmigen Wall um die formgebenden Segmente herum und verspannen diese von außen nach innen gegeneinander und gegen die gegenüberliegenden Segmente des Halteelementes. In einer anderen Ausgestaltung ist es ebenfalls denkbar, dass das Halteelement die formgebenden Segmente nur an jeweils gegenüberliegenden Abschnitten berandet und entsprechend gegeneinander verspannt.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Segmente des Halteelementes derart an dem Trägerelement angeordnet und relativ zu den formgebenden Segmenten des Werkzeugs festlegbar sind, dass die Segmente des Halteelementes die formgebenden Segmente gegeneinander vorspannen und/oder klemmen. Durch das rein klemmende Festlegen der formgebenden Segmente muss keine Verbindung der einzelnen formgebenden Segmente zu dem Trägerelement hergestellt werden, wodurch aufwändige Bohrbilder oder sonstige Befestigungsmöglichkeiten an dem Trägerelemente entfallen können. Auch ist es durch die Segmentierung des Halteelementes möglich, dass die Halteelemente z.B. durch leichte Verdrehungen oder Verschiebungen relativ zu ihrem Befestigungen an dem Trägerelement Toleranzen der formgebenden Segmente selbst und der Lage der formgebenden Segmente zueinander und zu dem Trägerelement ausgleichen können.
Weiterhin ist es denkbar, dass das Halteelement in Längsrichtung und Querrichtung und/oder konturbegleitend zu Werkstückformen der Werkstückabmessungen segmentiert ist. Häufig werden die Abmessungen der Werkzeuge etwa rechteckig ausgebildet sein, so dass das Haltelement in der Ebene des Trägerelementes z.B. längs und quer zum Werkstück aus jeweils einzelnen Segmenten gebildet ist. Auch ist es möglich, dass das Haltelement in der Ebene des Trägerelementes konturbegleitend zu Werkstückformen wie etwa Formen in den formgebenden Segmenten segmentiert wird. Selbstverständlich ist auch eine andere Art der Segmentierung des Halteelementes möglich. Die Abmessungen und die Form dieser einzelnen Segmente kann dabei auch an die Notwendigkeiten aufgrund von Werkstückgeometrie maschinelle und Einrichtungen zur Durchführung des Innenhochdruckumformens angepasst werden. Von wesentlichem Vorteil ist es hierbei, wenn die z.B. in Längsrichtung und Querrichtung der Werkstückabmessungen jeweils aneinander grenzenden segmentierten Abschnitte des Halteelementes im verspannten Zustand der formgebenden Segmente beabstandet zueinander angeordnet sind. Hierdurch wird gewährleistet, dass die in Längsrichtung und Querrichtung angeordneten Segmente des Halteelementes bei jeder Anordnung und Toleranzlage der formgebenden Segmente auch bei größeren Maßabweichungen immer sicher die formgebenden Segmente klemmen können, ohne dass die in Längsrichtung und Querrichtung angeordneten Segmente des Halteelementes sich gegenseitig behindern können oder sich aneinander abstützen. Am einfachsten wird an derartig benachbarten Segmenten des Halteelementes ein entsprechender Abstand der benachbarten Segmente zueinander vorgesehen, der auch bei ungünstiger Kumulation von Maßabweichungen nicht zu Null wird.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Trägerelement eine segmentierte, plattenartig oder strangartig ausgebildete Anordnung von aneinander gereihten Segmenten bildet. Hierdurch kann zum einen eine große Auflagefläche des jeweiligen Trägerelementes für die formgebenden Segmente des Werkzeugs erzeugt werden, gleichzeitig kann aber auch durch verkettete Anordnung der aneinander gereihten Segmente eine große Länge eines derart gebildeten Trägerelementes erreicht werden. Dabei ist es denkbar, dass die Segmente des Trägerelementes formschlüssig und/oder kraftschlüssig aneinander festlegbar sind. Formschlüssig könnten die Segmente etwa durch puzzleartige Verbindungsabschnitte oder Stifte und Stiftbohrungen lösbar miteinander verbunden werden, kraftschlüssig wäre mit Hilfe von Schraubverbindungen realisierbar.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung ist es denkbar, dass die Segmente des Halteelementes an den Berandungen des Trägerelementes mit dem Trägerelement verbindbar sind. Hierbei umgeben die Segmente des Halteelementes die Berandungen des Trägerelementes außenseitig und werden gegenüber den Berandungen des Trägerelementes verspannt. Dabei sollten die Abmessungen des segmentierten Trägerelementes geringer sein als die äußeren Abmessungen der jeweiligen Anordnung der formgebenden Segmente, damit unabhängig von den jeweiligen Abmessungen der formgebenden Segmente immer noch sicher eine Klemmwirkung erreicht werden kann, bevor die Segmente des Halteelementes an den Berandungen des Trägerelementes anliegen. Die Segmente des Halteelementes umgeben dabei die Berandungen des Trägerelementes außenseitig.
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist es jedoch auch denkbar, dass das Trägerelement plattenartig ausgebildet ist und alle Segmente des Halteelementes und der formgebenden Segmente auf der Oberseite des Trägerelementes festlegbar sind. Hierbei bildet das Trägerelement eine Auflage und Abstützfläche sowohl für die Segmente des Halteelementes als auch für die formgebenden Segmente des Werkzeuges, wodurch eine separate Montagefläche für das Vorbereiten des Werkzeugs bei der Bestückung mit den jeweiligen formgebenden Segmenten entfallen kann.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die Segmente des Halteelementes durch Schraubelemente und/oder Klemmelemente an dem Trägerelement festgelegt werden. Schraubelemente bzw. Klemmelemente erlauben eine einfache und gleichwohl hochfeste kraftschlüssige Verbindung der Segmente des Halteelementes an dem Trägerelement und können einfach gelöst und wieder geklemmt werden. Durch entsprechende Ausrichtung der Klemmwirkung der Schraubelemente bzw. Klemmelemente bezogen auf die Ebene des Trägerelementes kann dafür gesorgt werden, dass die Segmente des Halteelementes und damit auch die formgebenden Segmente gegeneinander und gegen das Trägerelement gespannt werden und damit ihre Lage auch bei den üblichen hohen Drücken des Innenhochdruckumformens mit den daraus resultierenden Kräften auf die formgebenden Segmente nicht verändern.
Am einfachsten lässt sich dies dadurch erreichen, dass die Schraubelemente und/oder Klemmelemente unter einem Winkel bezogen auf die Ebene des Trägerelementes wirken. Durch die unter einem Winkel verlaufende Klemmwirkung der Schraubelemente bzw. Klemmelemente kann gezielt der Anteil der Klemmung senkrecht zur Fläche des Trägerelementes und parallel zur Fläche des Trägerelementes beeinflusst werden. So können z.B. die Schraubelemente bzw. Klemmelemente bei einer alle Segmente des Halteelementes auf der Oberseite des Trägerelementes festlegenden Ausgestaltung unter einem steilen Winkel von z.B. zwischen 60° und knapp unter 90° bezogen auf die Ebene des Trägerelementes wirken. Hierbei ist zu beachten, dass ein Mindestwinkel eingehalten werden muss, um die sonst auftretende Selbsthemmung zu überwinden. Hierdurch werden die Segmente des Halteelementes vorrangig auf der Oberfläche des Trägerelemente verspannt und die Klemmung der formgebenden Segmente untereinander ist entsprechend geringer. Andersherum können die Schraubelemente bzw. Klemmelemente bei einer segmentartigen Ausgestaltung des Trägerelementes mit an den Berandungen des Trägerelementes angeordneten formgebenden Segmenten unter einem flachen Winkel von z.B. zwischen 0° und 30° bezogen auf die Ebene des Trägerelementes wirken. Hierdurch werden die Segmente des Halteelementes vorrangig gegen die Umrandung des Trägerelementes verspannt und die Klemmung der formgebenden Segmente an dem Trägerelement ist entsprechend geringer.
Weiterhin ist es auch denkbar, dass in besonders belasteten Bereichen des Werkzeugs die Schraubelemente bzw. Klemmelemente einzelne Segmente des Halteelementes aneinander festlegen und dadurch derartig benachbarte Segmente des Halteelementes zusätzlich stabilisiert werden.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn das Trägerelement mindestens eine Führungs- und Positionierungseinrichtung, vorzugsweise eine schienenartige Form aufweist, die eine Grobpositionierung und/oder formschlüssige Abstützung der formgebenden Segmente an dem Trägerelement erlaubt. Hierbei können etwa entlang der Symmetrielinien des Trägerelementes derartige Führungs- und Positionierungseinrichtung an dem Trägerelement vorgesehen werden, die zur vereinfachten Einrichtung des Werkzeugs und die sicheren Abstützung der formgebenden Segmente an dem Trägerelement genutzt werden können. Die an diesen Führungs- und Positionierungseinrichtungen anliegenden formgebenden Segmente sind dann formschlüssig an dem Trägerelement abgestützt und bilden eine Art Lager für die benachbarten formgebenden Segmente, die von dem Halteelement gegen diese inneren formgebenden Segmente verspannt werden. Dabei ist es denkbar, dass die Führungs- und Positionierungseinrichtung für die formgebenden Segmente sich in Längsrichtung und/oder Querrichtung der Werkstückabmessungen erstrecken. Ausgebildet werden können derartige Führungs- und Positionierungseinrichtungen als nutartige Vertiefung, vorzugsweise als Rechtecknut oder T-Nut oder Schwalbenschwanznut in dem Trägerelement, und/oder als schienenartiger Vorsprung an dem Trägerelement.
In einer anderen Ausgestaltung ist es aber auch denkbar, dass mindestens eines oder einzelne der formgebenden Segmente an dem Trägerelement, vorzugsweise kraftschlüssig festgelegt sind. So können z.B. zentrale formgebende Segmente etwa zusätzlich direkt mit dem Trägerelement verschraubt werden, so dass hier eine Abstützung benachbarter formgebender Segmente an dem zusätzlich verschraubten formgebenden Segment wie bei der Verwendung von Führungs- und Positionierungseinrichtungen erzielt werden kann. Ergänzend könnten an derartig kraftschlüssig festgelegten formgebenden Segmenten selbst auch Führungs- und Positionierungseinrichtungen wie z.B. Stifte, Vorsprünge oder sonstige formschlüssige Elemente angebracht werden, die die angrenzenden formgebenden Segmente gegenüber den kraftschlüssig festgelegten formgebenden Segmenten führen und positionieren.
Weiterhin ist es von Vorteil, wenn die Segmente des Halteelementes aus einem höhersteiferen Material als das Material der formgebenden Segmente gebildet sind, da hierdurch eine zusätzliche Versteifung der Anordnung von formgebenden Segmenten, Halteelement und Trägerelement erreicht werden kann, die die mechanischen Belastungen aufgrund der hohen Drücke beim Innenhochdruckumformen noch besser erreicht werden kann. Dabei kann die Festigkeit oder auch die Oberflächenhärte der Segmente des Halteelementes selbst geringer sein, da außer den Spannkräften keine zusätzlichen Belastungen auf die Segmente des Halteelementes wirken.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkzeugs für das Innenhochdruckumformen zeigt die Zeichnung.
Es zeigen:

1 - eine dreidimensionale Ansicht eines erfindungsgemäßen Werkzeugs für das Innenhochdruckumformen, eingebaut in ein Säulengestell zur Führung von Unterteil und Oberteil, in einer Ansicht auf den Aufbau des Unterteils des Werkzeugs,
2 - eine zweidimensionale Draufsicht auf das Unterteil des Werkzeugs gemäß 1 mit dabei erkennbarer Zuordnung von formgebenden Segmenten, segmentiertem Halteelement und Trägerelement sowie den Klemmschrauben zur Festlegung des Halteelements an dem Trägerelement,
3 - eine dreidimensionale Ansicht des Unterteils des Werkzeugs gemäß 2,
4 - eine geschnittene Darstellung des Unterteils des Werkzeugs gemäß 3 mit erkennbarer Anordnung einiger Klemmschrauben zur Festlegung der Segmente des Halteelements,
5 - eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Werkzeugs in einer zweidimensionalen Draufsicht mit einer segmentierten Ausgestaltung des Trägerelements und randseitig an dem Trägerelement angeordnetem Halteelement,
6 - eine geschnittene Darstellung des Unterteils des Werkzeugs gemäß 5 mit erkennbarer Anordnung einiger Klemmschrauben zur Festlegung der Segmente des Halteelements,
7 - eine zweidimensionale Draufsicht auf ein segmentiertes Trägerelement mit formschlüssiger Verbindung der Segmente des Trägerelementes,
8 - eine geschnittene Darstellung des Unterteils des Werkzeugs mit Darstellung abgeschrägt ausgebildeter Flächen von Halteelementen und formgebenden Elementen,
9 - eine zweidimensionale Draufsicht auf ein konturbegleitend segmentiertes Werkzeug mit formschlüssiger Verbindung der formgebenden Segmente untereinander.

In der 1 ist in einer dreidimensionalen Ansicht eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Werkzeugs 1 für das Innenhochdruckumformen dargestellt, eingebaut in ein Säulengestell 7 zur Führung von Unterteil 15 und Oberteil 9, in einer Ansicht auf den Aufbau des Unterteils 15 des Werkzeugs 1. Derartige Säulengestelle 7 sind bekannt und dienen zur einfachen und reproduzierbaren Zuordnung von Unterteil 15 und Oberteil 9 des Werkzeugs 1 im Zuge des Einlegens eines hier etwa rohrförmigen, nicht dargestellten Werkstücks in das Werkzeug 1, in dem das Werkstück in der Kavität 6 durch Innenhochdruckumformen in an sich bekannter Weise aufweiten umgeformt wird.
Die 2 zeigt eine zweidimensionale Draufsicht auf das Unterteil 15 des Werkzeugs 1 gemäß 1 mit dabei erkennbarer Zuordnung von formgebenden Segmenten 3, segmentiertem Halteelement 16 und Trägerelement 4 sowie den Klemmschrauben 10 zur Festlegung des Halteelements 16 an dem Trägerelement 4, die 3 eine dreidimensionale Ansicht des Unterteils 15 des Werkzeugs 1 gemäß 2.
Die Kavität 6 für das Werkstück ist hierbei in ebenfalls an sich bekannter Weise aus einzelnen formgebenden Segmenten 3 zusammen gesetzt, in deren Oberseite die jeweils benötigten geometrischen Teilformen der Kavität 6 eingearbeitet sind. Diese formgebenden Segmente 3 werden in diesem Beispiel aus einer Anzahl von etwa prismatischen Körpern gebildet, die in ihrer geometrischen Zuordnung zueinander auf einem plattenförmigen Trägerelement 4 angeordnet werden. Dieser segmentierte Aufbau des Unterteils 15 des Werkzeugs 1 hat den Vorteil, dass bei formmäßigen oder maßlichen Änderungen oder auch Verschleiß einzelner Abschnitte des Unterteils 15 einzelne formgebende Segmente 3 einfach ausgetauscht und ersetzt oder auch gegen andere, anders geformte formgebende Segmente 2 gewechselt werden können. Im Gegensatz zu aus einer komplett aus dem Vollen gearbeiteten Kavität ermöglicht dieser segmentierte Aufbau daher wesentlich mehr Flexibilität und eine deutliche Kostenersparnis, vor allem, wenn mit einem Werkzeug 1 Werkstücke gleicher Grundgeometrie, aber unterschiedlicher Abmessungen des gesamten Werkstücks oder von Werkstückdetails gefertigt werden müssen. So ist es hierbei möglich, nur die jeweils sich maßlich oder formmäßig unterscheidenden formgebenden Segmente 3 des Werkzeugs 1 auszutauschen und alle anderen formgebenden Segmente 3 weiter zu benutzen. Durch die Segmentierung ist es weiterhin möglich, besonders belastete formgebende Segmente 3 etwa aus einem höherfesten Material herzustellen oder auch eine höherwertige Oberflächenvergütung daran aufzubringen, wodurch die Verschleißeigenschaften günstig beeinflusst werden können. Weiterhin ist es möglich lokal nur an ausgesuchten Segmenten 3 die Reibverhältnisse an der Oberfläche der formgebenden Segmente 3 zu beeinflussen, indem dort z.B. polierte oder auch strukturierte Oberflächen angebracht werden, die das Fließen des Werkstoffs des Werkstücks in diesem Bereich gezielt beeinflussen können. Wenig belastete formgebende Segmente 3 oder formgebende Segmente 3 mit geringeren Toleranzanforderungen können aus niedriger festem oder nachgiebigerem Material hergestellt werden.
Derartig aus formgebenden Segmenten 3 gebildete Kavitäten 6 waren für Innenhochdruckumformwerkzeuge 1 grundsätzlich schon bekannt, hatten jedoch den großen Nachteil, dass die Festlegung der formgebenden Segmente 3 an dem Trägerelement 4 wenig flexibel war und eine Umrüstung für Werkstücke gleicher Grundgeometrie, aber unterschiedlicher Detailabmessungen dadurch sehr kompliziert wurde. Üblicherweise wurden die formgebenden Segmente 3 jeweils einzeln direkt an dem Trägerelement 4 etwa durch Verschraubungen befestigt, so dass das Trägerelement 4 eine große Anzahl entsprechender Bohrungen 14 zur Festlegung von Schrauben 11 benötigte. Bei Austausch einzelner formgebender Segmente 3 mit maßlichen Abweichungen oder sonstigen Änderungen der formgebenden Segmente 3 mussten teilweise für jedes formgebende Segment 3 mehrere Bohrungen 14 vorgesehen werden, um eine Festlegung dieses geänderten formgebenden Segmentes 3 an dem Trägerelement 4 zu realisieren. Dies war aufwändig und wenig flexibel und damit unzufriedenstellend.
Mit der vorliegenden Erfindung wird hingegen ein völlig anderer Weg zur Festlegung der formgebenden Segmente 3 an dem Trägerelement 4 beschritten, indem die formgebenden Segmente 3 nicht mehr direkt an dem Trägerelement 4 befestigt, sondern mit Hilfe eines ebenfalls aus Segmenten 2 gebildeten Halteelementes 16 gegen das Trägerelement 4 und gegen andere formgebende Segmente 3 kraftschlüssig verspannt und damit insgesamt kraftschlüssig an dem Trägerelement 4 festgelegt werden. Dies schließt nicht vollständig aus, dass einzelne oder auch mehrere formgebende Segmente 3 trotzdem direkt an dem Trägerelement 4 gesichert werden, diese Art der Festlegung steht aber nur an zweiter Stelle. So kann es z.B. hilfreich sein, bei einem Überkopf angeordneten Werkzeugoberteil die dort hängend angeordneten formgebenden Segmente 3 zusätzlich zu der kraftschlüssigen Festlegung mit Hilfe des aus Segmenten 2 gebildeten Halteelementes 16 zusätzlich zu verschrauben, um bei einer teilweisen Demontage einzelner formgebender Segmente 3 ein Herunterfallen weiterer formgebender Segmente 3 zu verhindern.
Hierzu umgeben die Segmente 2 des Halteelementes 16 die formgebenden Segmente 3 wie im Beispiel der 1 oder besser noch in den 2 und 3 erkennbar umrandend in einer hier beispielhaft rechteckigen Anordnung, wobei zwischen den benachbarten Abschnitten von Segmenten 2 des Halteelementes 16 in den Ecken Spalte 8 zwischen den benachbarten Segmenten 2 frei bleiben. In einer Reihung nebeneinander angeordnete Segmente 2 des Halteelementes 16 können hingegen aneinander anliegen. Im Inneren der umrandenden Anordnung der Segmente 2 des Halteelementes 16 sind die formgebenden Segmente 3 nebeneinander und sich gegenseitig berührend so angeordnet, dass die jeweiligen Oberflächenabschnitte der Kavität 6 möglichst glatt ineinander übergehen und sich daher vor allem an den Kanten dieser Oberflächenabschnitte der Kavität 6 keinen Versatz oder Kanten bildet, der sich beim Innenhochdruckumformen auf das sich aufweitende Werkstück übertragen und darauf abbilden könnte.
Diese Anordnung der formgebenden Segmente 3 wird nun dadurch gesichert, dass die Segmente 2 des Halteelementes 16 durch schräg angeordnete Klemmschrauben 10 wie noch nachstehend näher erläutert so gegen die formgebenden Segmente 3 und das Trägerelement 4 verspannt werden, dass die formgebenden Segmente 3 aneinander und nach unten gegen das Trägerelement 4 gepresst und damit in ihrer Lage relativ zueinander und zu dem Trägerelement 4 fixiert werden.
Hierzu sind die Schrauben 10, wie in der 4 am besten zu erkennen, unter einem Winkel α in das Innere des Halteelementes 16 hin geneigt angeordnet und lassen sich in Bohrungen 14 unter diesem schrägen Winkel α einschrauben. Hierdurch wird jedes Segment 2 des Halteelementes 16 sowohl nach innen auf die formgebenden Segmente 3 zu als auch nach unten auf das Trägerelement 4 hin vorgespannt und die formgebenden Segmente 3 daher zusammen und nach unten auf das Trägerelement 4 gepreßt. Soll ein oder sollen mehrere formgebende Segmente 3 ausgetauscht werden, kann diese Klemmung durch die Segmente 2 des Halteelementes 16 einfach gelöst und die jeweiligen formgebenden Segmente 3 aus dem Unterteil 15 entnommen werden. Die entlang der Anordnung der Segmente 2 des Halteelementes 16 angeordneten Schrauben 10 sind dabei immer unter einem Winkel α so nach innen zu den formgebenden Segmenten 3 geneigt, dass diese wie beschrieben belastet werden.
Die formgebenden Segmente 3 können aber, wie aufgrund des Herstellungsprozesses gar nicht zu vermeiden, nicht hundertprozentig genau auf Maß gefertigt werden, sondern unterliegen kleinen Toleranzabweichungen. Dadurch können sich auch bei einer bestimmungsgemäß Anordnung der formgebenden Segmente 3 mit einer glatten Innenfläche der Kavität an den äußeren, den Segmenten 2 des Halteelementes 16 zugewandten Rändern der formgebenden Segmente 3 kleine Absätze oder Stufen bilden. Die Segmente 2 des Halteelementes 16 können durch ihre Art der Anordnung und Festlegung an dem Trägerelement 4 derartige Ungenauigkeiten begrenzt ausgleichen, da sie aufgrund der Schrauben 10 mit ein wenig Spiel behaftet gehalten sind und sich dadurch auch leicht schräg an die jeweils sich einstellende Außenkontur der formgebenden Segmente 3 anpressen können. Es wird durch die Segmentierung des Halteelementes 16 erreicht, dass die formgebenden Segmente 3 immer sicher in ihrer jeweiligen Anordnung geklemmt werden können, auch wenn kleine Fertigungsungenauigkeiten vorliegen.
Die Spalte 8 zwischen hier senkrecht aufeinander stoßenden Segmenten 2 des Halteelementes 16 dienen dazu, dass in diesen Eckbereichen des Halteelementes 16 keine Doppelpassungen auftreten können, die eine sichere Klemmung der formgebenden Segmente 3 behindern könnte. Die Maße der Spalte 8 sorgen dafür, dass die leichten Verschiebungen der Segmente 2 des Halteelementes 16 nach innen auf die formgebenden Segmente 3 zu frei möglich sind, ohne dass es zu einer Berührung benachbarter Segmente 2 im Eckbereich kommt
Wie in der 4 besonders gut zu erkennen, spannen die Klemmschrauben 10 aufgrund des recht großen und sich von 90° nur wenig unterscheidenden Anstellwinkels der Schraubenachse vornehmlich und mit dem größeren Kraftanteil nach unten auf das Trägerelement 4 zu und nur zu einem geringeren Anteil auf die formgebenden Segmente 3 hin.
Wie weiterhin aus den 1 bis 4 zu erkennen ist, kann an dem Trägerelement 4 eine hier schienenartig nach oben vorspringend ausgebildete Führungs- und Positionierungseinrichtung 5 angeordnet sein, durch die die formgebenden Segmente 3 mit entsprechenden, in den Figuren nicht direkt erkennbaren Gegenformen formschlüssig in Längsrichtung geführt positioniert und abgestützt werden können. Diese Führungs- und Positionierungseinrichtung 5 ist besonders vorteilhaft für die Zusammenstellung der formgebenden Segmente 3 beim Rüsten des Werkzeugs 1, da hierdurch eine genaue Positionierung der formgebenden Segmente 3 zueinander und zu den entsprechenden formgebenden Segmenten 3 des Oberteils 9 vereinfacht wird. Außerdem können sich die formgebenden Segmente 3 auch nach den Verspannen der Segmente 3 des Halteelementes 16 an dieser Führungs- und Positionierungseinrichtung 5 in einer Richtung abstützen, wodurch die Steifigkeit der erzeugten und geklemmten Anordnung von formgebenden Segmenten 3 und Segmenten 2 des Halteelementes 16 weiter erhöhen lässt.
Weiterhin ist es auch denkbar, dass einzelne formgebende Segmente 3, etwa die mittleren formgebenden Segmente 3 für die kugelförmige Erweiterung des Werkstücks, selbst durch Klemmschrauben 11 direkt mit dem Trägerelement 4 verbunden werden können, wodurch etwa das Einrichten der Anordnung der formgebenden Segmente 3 weiter vereinfacht werden kann.
In den 1 bis 4 ist eine Ausgestaltung des Trägerelementes 4 in Form einer Platte dargestellt, bei der alle Segmente 3 von Halteelement 16 und alle formgebenden Segmente 3 auf der Oberfläche dieses Trägerelementes 4 angeordnet und geklemmt werden. Gemäß 5 ist aber auch eine andere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Werkzeugs 1 denkbar und in einer zweidimensionalen Draufsicht dargestellt, bei der eine segmentierte Ausgestaltung des von oben in der 5 nicht sichtbaren Trägerelements 4 mit randseitig an dem Trägerelement 4 angeordnetem Halteelement 16 realisiert ist. Hierbei dient das Trägerelement 4 nur als Auflagefläche für die formgebenden Segmente 3, die Segmente 3 des Halteelementes 16 sind hingegen an den äußeren Rändern des Trägerelementes 4 angeordnet und gegen diese Ränder verspannt. Dies ist insbesondere in der 6 gut zu erkennen. Die Segmente 12 des Trägerelementes können dabei kraftschlüssig über Verschraubungen oder auch formschlüssig, wie in der 7 zu erkennen mittels puzzleförmiger Formelemente 13 aneinander festlegbar und eignen sich daher besonders dafür, längenveränderliche Trägerelemente 4 herzustellen, etwa bei Werkstücken mit verschiedenen Längenabmessungen oder dgl.
Diese Segmente 12 des Trägerelementes 4 sind dabei in an sich bekannter Weise unterhalb der formgebenden Segmente 3 angeordnet, wobei für die schon beschriebene Klemmung der formgebenden Segmenten 3 die Außenmaße der Segmente 12 des Trägerelementes 4 ein wenig kleiner als die zugehörigen Abmessungen der formgebenden Segmente 3 sein sollten. Dieses leichte Untermaß dient wie schon die Spalte 8 in den Ecken des Halteelementes 16 gemäß der 1 bis 4 dazu, immer eine sichere Klemmung der formgebenden Segmente 3 zu gewährleisten.
Die Segmente 3 des Halteelementes 16 sind wiederum mit Klemmschrauben 10 gegenüber den Segmenten 12 des Trägerelementes 4 verspannt, wobei diese Klemmschrauben 10 unter einem wesentlich flacheren Winkel α oder auch unter unterschiedlichen Winkeln α₁ und α₂ gegenüber den umgebenden Stirnflächen geneigt sind. Wie in der 6 besonders gut zu erkennen, spannen die Klemmschrauben 10 aufgrund des kleinen und sich von 0° nur wenig unterscheidenden Anstellwinkels der Schraubenachse vornehmlich und mit dem größeren Kraftanteil nach innen auf die formgebenden Segmente 3 hin und nur zu einem geringeren Anteil auf das Trägerelement 4 zu.
In der 8 ist eine geschnittene Darstellung des Unterteils 15 des Werkzeugs 1 mit Darstellung unter einem einheitlichen Winkel β oder auch abschnittsweise unterschiedlichen Winkeln β₁ und β₂ abgeschrägt ausgebildeter Flächen von Halteelementen 2 und formgebenden Segmente 3 zu erkennen. Hierbei sind die äußeren Flächen der formgebenden Segmente 3 und die inneren Flächen der Segmente des Halteelementes 2 zueinander gegengleich trapezförmig um einen Schrägungswinkel β oder auch abschnittsweise unterschiedlichen Schrägungswinkeln β₁ und β₂ jeweils passend zueinander abgeschrägt ausgebildet, wodurch bei der schon ausführlich beschriebenen kraftschlüssigen Verspannung der formgebenden Segmente 3 durch die Segmente des Halteelementes 2 eine weitere Versteifung des Verbundes erreicht werden kann, da diese schräg gegengleichen Fläche eine zusätzliche Kraftwirkung auf die formgebenden Segmente 3 in Richtung auf das Trägerelement 4 zu hervorrufen. Durch die Winkel Schrägungswinkel β oder auch abschnittsweise unterschiedlichen Schrägungswinkeln β₁ und β₂ ergibt sich auch ein zusätzlicher Formschluss zwischen den formgebenden Segmenten 3 und den Segmenten des Halteelementes 2.
Die 9 schließlich zeigt eine zweidimensionale Draufsicht auf ein konturbegleitend segmentiertes Werkzeug 1 mit formschlüssiger Verbindung der formgebenden Segmente 3 untereinander. Hierbei ist das Unterteil 15 des Werkzeugs 1 aus konturbegleitend geformten Segmenten 3 gebildet, die sich an die hier etwa Y-förmige Grundform der Kavität 6 des Werkzeugs 1 anpassen. Ein zentrales formgebenden Segment 3 im Mittenbereich des Unterteils 15 ist zusätzlich mit Klemmschrauben 11 an einem nicht dargestellten Trägerelement 4 verschraubt. Die sich rechts und links an dieses zentrale formgebende Segment 3 anschließenden Segmente 3 sind mit formschlüssigen Elementen 17 an dem zentralen formgebenden Segment 3 und benachbarten Segmenten 3 gehalten und werden wie schon ausführlich beschrieben durch die Segmente 2 des Halteelementes kraftschlüssig verspannt. Die Formgebung und die Segmentierung der konturbegleitend segmentierten formgebenden Segmente 3 und entsprechend der Segmente 2 des Halteelementes ist dabei abhängig von der Form der Kavität 6 und kann sehr unterschiedlich gestaltet werden.
Bezugszeichenliste

1 -: Werkzeug
2 -: Segment Halteelement
3 -: formgebendes Segment
4 -: Trägerelement
5 -: Führungs- und Positionierungseinrichtung
6 -: Kavität für Werkstück
7 -: Führungssäule
8 -: Spalt
9 -: Oberteil
10 -: Klemmschraube
11 -: Klemmschraube
12 -: Segment Trägerplatte
13 -: formschlüssige Verbindung
14 -: Bohrungen für Klemmschrauben
15 -: Unterteil
16 -: Halteelement
17 -: formschlüssiges Element
α -: Neigungswinkel Verschraubung
β -: Schrägungswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19854114 B4 [0004]
EP 1466680 B1 [0005]
DE 102004056294 B4 [0006]

Claims

Werkzeug (1) für das Innenhochdruckumformen, bei dem die für das Werkstück formgebenden Abschnitte (3) des Werkzeugs (3) aus einzeln austauschbaren, formgebenden Segmenten (3) bestehen, die an einem gemeinsamen Trägerelement (4) gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (1) ein ebenfalls segmentartig ausgebildetes und die formgebenden Segmente (3) des Werkzeugs (1) zumindest abschnittsweise umgebendes Halteelement (16) aufweist, das die formgebenden Segmente (3) zueinander positioniert und kraftschlüssig aneinander und an dem Trägerelement (4) festlegt.
Werkzeug (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (2) des Halteelementes (16) derart an dem Trägerelement (4) angeordnet und relativ zu den formgebenden Segmenten (3) festlegbar sind, dass die Segmente (2) des Halteelementes (16) die formgebenden Segmente (3) gegeneinander vorspannen und/oder klemmen.
Werkzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (2) des Halteelementes (16) derart an dem Trägerelement (4) angeordnet sind, dass die Segmente (2) des Halteelementes (16) Toleranzen der formgebenden Segmente (3) selbst und der Lage der formgebenden Segmente (3) zueinander und zu dem Trägerelement (4) ausgleichen.
Werkzeug (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (16) die formgebenden Segmente (3) umlaufend umgibt.
Werkzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (16) die formgebenden Segmente (3) nur an jeweils gegenüberliegenden Abschnitten berandet.
Werkzeug (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (16) in Längsrichtung und Querrichtung der Werkstückabmessungen und/oder konturbegleitend zu Werkstückformen segmentiert ist.
Werkzeug (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Längsrichtung und Querrichtung der Werkstückabmessungen und/oder konturbegleitend jeweils aneinander grenzenden segmentierten Abschnitte des Halteelementes (16) im verspannten Zustand der formgebenden Segmente (3) beabstandet (8) zueinander angeordnet sind.
Werkzeug (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (4) eine segmentierte, plattenartig oder strangartig ausgebildete Anordnung von aneinander gereihten Segmenten (12) bildet.
Werkzeug (1) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (12) des Trägerelementes (4) formschlüssig und/oder kraftschlüssig aneinander festlegbar sind, insbesondere durch Formelemente (13) mit entsprechend gegengleichen Formelementen (13) des Trägerelementes (4) verbindbar sind.
Werkzeug (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (2) des Halteelementes (16) im Bereich der Berandungen des Trägerelementes (4) mit dem Trägerelement (4) verbindbar sind.
Werkzeug (1) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen des segmentierten Trägerelementes (4) geringer sind als die äußeren Abmessungen der jeweiligen Anordnung der formgebenden Segmente (3).
Werkzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (4) plattenartig ausgebildet ist und alle Segmente (2) des Halteelementes (16) und der formgebenden Segmente (3) auf der Oberseite des Trägerelementes (4) festlegbar sind.
Werkzeug (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (2) des Halteelementes (16) durch Schraubelemente (10) und/oder Klemmelemente an dem Trägerelement (4) festlegbar sind.
Werkzeug (1) gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubelemente (10) und/oder Klemmelemente eine Vorspannung und/oder Klemmung der formgebenden Segmente (3) hervorrufen, durch die die formgebenden Segmente (3) aneinander und an das Trägerelement (4) gepresst werden.
Werkzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubelemente (10) und/oder Klemmelemente unter einem Winkel (α) bezogen auf die Ebene des Trägerelementes (4) wirken.
Werkzeug (1) gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubelemente (10) und/oder Klemmelemente bei einer alle Segmente (2) des Halteelementes (16) auf der Oberseite des Trägerelementes (4) festlegenden Ausgestaltung unter einem steilen Winkel (α) bezogen auf die Ebene des Trägerelementes (4) wirken.
Werkzeug (1) gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubelemente (10) und/oder Klemmelemente bei einer segmentartigen Ausgestaltung des Trägerelementes (4) mit an den Berandungen des Trägerelementes (4) verbundenen formgebenden Segmenten (3) unter einem flachen Winkel (α) bezogen auf die Ebene des Trägerelementes (4) wirken.
Werkzeug (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraubelemente (10) und/oder Klemmelemente einzelne Segmente (2) des Halteelementes (16) direkt aneinander festlegen.
Werkzeug (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (4) mindestens eine Führungs- und Positionierungseinrichtung (5), vorzugsweise eine schienenartige Form aufweist, die eine Grobpositionierung und/oder formschlüssige Abstützung der formgebenden Segmente (3) an dem Trägerelement (4) erlaubt.
Werkzeug (1) gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungs- und Positionierungseinrichtungen (5) für die formgebenden Segmente (3) sich in Längsrichtung und/oder Querrichtung der Werkstückabmessungen erstrecken.
Werkzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungs- und Positionierungseinrichtung (5) als nutartige Vertiefung, vorzugsweise als Rechtecknut oder T-Nut oder Schwalbenschwanznut, und/oder als schienenartiger Vorsprung an dem Trägerelement (4) ausgebildet sind.
Werkzeug (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines oder einzelne der formgebenden Segmente (3) an dem Trägerelement (4), vorzugsweise kraftschlüssig festgelegt sind.
Werkzeug (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (2) des Halteelementes (16) aus einem höhersteiferen Material als das Material der formgebenden Segmente (3) gebildet sind.
Werkzeug (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass besonders belastete formgebende Segmente (3) etwa aus einem höherfesten Material hergestellt und/oder eine höherwertige Oberflächenvergütung und/oder reibungsbeeinflussende Oberflächenstrukturen darauf aufgebracht sind.
Werkzeug (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenig belastete formgebende Segmente (3) oder formgebende Segmente (3) mit geringeren Toleranzanforderungen aus niedriger festem oder nachgiebigerem Material hergestellt sind.
Werkzeug (1) gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass äußeren Flächen der formgebenden Segmente (3) und die inneren Flächen der Segmente (2) des Halteelementes (16) zueinander gegengleich trapezförmig um einen Schrägungswinkel (β) abgeschrägt ausgebildet sind.