EP1447153A1 - Werkzeugmaschine für das Aussenhochdruckumformen von Platinen - Google Patents

Werkzeugmaschine für das Aussenhochdruckumformen von Platinen Download PDF

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EP1447153A1
EP1447153A1 EP03025836A EP03025836A EP1447153A1 EP 1447153 A1 EP1447153 A1 EP 1447153A1 EP 03025836 A EP03025836 A EP 03025836A EP 03025836 A EP03025836 A EP 03025836A EP 1447153 A1 EP1447153 A1 EP 1447153A1
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EP
European Patent Office
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mold
interchangeable
tool
insert
machine tool
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Withdrawn
Application number
EP03025836A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Dipl.-Ing. Schwarz
Sascha Dipl.-Ing. Sikora
Bernd Dipl.-Ing. Stieler
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Stahl AG
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    • B21D26/02—Shaping without cutting otherwise than using rigid devices or tools or yieldable or resilient pads, i.e. applying fluid pressure or magnetic forces by applying fluid pressure
    • B21D26/021—Deforming sheet bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D26/021—Deforming sheet bodies
    • B21D26/031—Mould construction

Definitions

  • the invention relates to one of two tool halves assembled machine tool for external high pressure forming of circuit boards, in particular for the manufacture of Wall panels, with one in the first half of the tool trained, towards the second half of the tool via a pressure medium movable form stamp and a trained in the second half of the tool, with a the pressurized active medium supporting the board filled mold cavity of a mold hollow body, the Board at its peripheral edge between one in the the first tool half provided hold-down and the The edge of the mold cavity can be clamped.
  • the particular advantage of the invention Machine tool is that by using exchangeable inserts in both tool halves, i.e. both for the hold-down and form stamp as well as for the hollow mold body receiving the active medium, a inexpensive and quick to convert the Machine tool for modifying the tool geometry or the tool surface is possible.
  • the interchangeable insert of the mold hollow body not to be made of a high strength material because it is on the rest of the hollow body is supported. So he can consist of a material that is inexpensive can produce the desired shape.
  • Another Possibility of variation can be obtained without much effort be when the die between his insert on the circuit board side and one Base element, via which it is connected to the pressure medium is a replaceable spacer plate for varying the Has displacement path. This spacer plate also serves to bridge the transition from the base element to replaceable insert of the hold-down device, which otherwise surrounds free form stamp. Especially in the area prototype and small series production carry this with little effort associated conversion options to a significant reduction in component costs.
  • Wall panels to be manufactured can be replaced by replacing them of inserts for hold-down devices, form stamps and Mold hollow body simply a modification of the dimensions of the panels, for example to adapt to Building corners, windows or doors are done without how Previously customary, post-processing of panels in Standard size would be required.
  • Enhancement of the external appearance design elements Bring graphics into the panels. It goes without saying doing that the application of an inventive Machine tool not limited to the construction area, but also in the automotive or white goods industry is possible.
  • the interchangeable use of the hollow mold in the area the edge of his mold cavity enclosed by him at least one recess in which replaceable Shape segments for varying the geometry of the Opening cross section of the mold cavity can be used.
  • This enables, for example, in the case of alone differ in their outer dimensions designed components, especially in the case differently dimensioned flat components, with insert filled with the active medium in the hollow mold can be left and only be Opening cross-section through the exchange of individual Form segments according to the geometric specifications is adjusted.
  • the interchangeable spacer plate and / or at least one of the interchangeable inserts and / or Segments are made of plastic.
  • plastic By using it of plastic as a material can be mentioned Tool components inexpensively and with high create geometric variability. At the same time thus a gentle effect on the surface of the Ensured board to be formed.
  • the interchangeable spacer plate and / or at least one the interchangeable inserts and / or segments Tool steel, a zinc alloy or concrete.
  • the machine tool comprises two tool halves 1, 2 like a press, including one to be reshaped Board can be moved together.
  • the lower, stationary tool half 2 one from a rigid, closed at the bottom Mounting frame 3 e.g. made of metal and one in it used hollow body insert 4 e.g. made of plastic existing mold hollow body.
  • Mold hollow body insert 4 is a trough-shaped Mold cavity 5 formed.
  • the Molded hollow body insert 4 has on the upper edge 4a of the mold cavity 5 on the inside a circumferential, rounded trailing edge 4b. On the edge 4a a blank covering the mold cavity to be formed 7 hung up.
  • the upper tool half 1 includes one Hold-down unit 8, which in turn is a Forming unit 9 surrounds.
  • the hold-down unit 8 comprises one Drive 8a, the one below Base element 8b is connected so that this in the direction the lower tool half 2 is adjustable.
  • the Base element 8b is underside with a interchangeable insert 8c, which, for example, from Plastic is made, provided.
  • the forming unit 9 comprises a base element 9a, which by a pressure medium, not shown, e.g. one Hydraulic cylinder, in the direction of the lower tool half 2 is adjustable and pressurizable.
  • the Base element 9a has an underside, for example Interchangeable spacer plate 9b made of steel on, partially in the recess of the interchangeable Insert 8c protrudes. Depending on the thickness of the spacer plate 9b used in each case Adjust the travel of the pressure medium.
  • the spacer plate 9b On the bottom the spacer plate 9b in turn is a shaped stamp insert 9c mounted, the one acting on the board 7 Surface the shape of the to be formed from the board 7 Component determined.
  • the board 7 To form the board 7, this is first on her circumferential edge between the upper edge 4a of the Mold cavity 5 and the bottom of the interchangeable Insert 8c of the hold-down unit 8 clamped and thereby sealing the cavity 5 so that no Active medium between the boundary 4a and the board 7 can leak. This is done by the corresponding Moving the base element 8b and the insert 8c by the drive 8a. Then the forming unit 9 by the pressure medium not shown so far adjusted below that the die insert 9c in the des Molded hollow body insert 4 is immersed, the yielding at its edge clamped board 7 over the Mold cavity 5 delimiting drawing edge 4b of the Molded hollow body insert 4 pulled and in the desired Is transformed.
  • the receiving frame 10 is a molded hollow body insert 11 used, which of the in Fig. 1st shown deviates that he is in the area of one Longitudinal edge of the enclosed cavity 12 a Has recess in which a replaceable Form segment 13 is used, the Opening cross section of the hollow mold insert 11 certainly.
  • Fig. 2b can by simple replacement of the mold segment 13 by another Shape segment 13 'the opening cross section quickly, especially without replacing the usually large one Molded hollow body insert 11 changed in width be, increasing the flexibility of the machine tool is further increased.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine aus zwei Werkzeughälften (1, 2) aufgebaute Werkzeugmaschine zum Außenhochdruckumformen von Platinen (7), insbesondere zum Herstellen von Wandpaneelen, mit einem in der ersten Werkzeughälfte (1) ausgebildeten, in Richtung der zweiten Werkzeughälfte (2) über ein Druckmittel verschiebbaren Formstempel (9c) und einem in der zweiten Werkzeughälfte (2) ausgebildeten, mit einem Formhohlkörper (3,4), in dem ein mit einem die Platine (7) abstützenden, druckbeaufschlagten Wirkmedium gefüllter Formhohlraum (5) ausgebildet ist, wobei die Platine (7) an ihrem umlaufenden Rand zwischen einem in der ersten Werkzeughälfte (1) vorgesehenen Niederhalter (8c) und der Berandung (4a) des Formhohlraums (5) einklemmbar ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Platine (7) einwirkenden Flächen des Niederhalters (8) und des Formstempels (9) sowie der Formhohlkörper (3,4) jeweils von einem auswechselbaren Einsatz (8c,9c,4) gebildet sind. Dadurch ist eine kostengünstige und schnell durchführbare Umrüstung der Werkzeugmaschine zur Modifikation der Werkzeuggeometrie bzw. der Werkzeugoberfläche möglich. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine aus zwei Werkzeughälften aufgebaute Werkzeugmaschine zum Außenhochdruckumformen von Platinen, insbesondere zum Herstellen von Wandpaneelen, mit einem in der ersten Werkzeughälfte ausgebildeten, in Richtung der zweiten Werkzeughälfte über ein Druckmittel verschiebbaren Formstempel und einem in der zweiten Werkzeughälfte ausgebildeten, mit einem die Platine abstützenden, druckbeaufschlagten Wirkmedium gefüllten Formhohlraum eines Formhohlkörpers, wobei die Platine an ihrem umlaufenden Rand zwischen einem in der ersten Werkzeughälfte vorgesehenen Niederhalter und der Berandung des Formhohlraums einklemmbar ist.
Die Technologie des Außenhochdruckumformens von Platinen als Tiefziehverfahren mit Wirkmedium, d.h. ohne feste Matrize, ist seit vielen Jahren bekannt (DE 1 240 801 B; EP 1 095 717 A2). Das Prinzip dieses Verfahrens besteht darin, daß die umzuformende Platine unter Festklemmen ihres umlaufenden Randbereichs auf der einen Seite von einem Formstempel druckbeaufschlagt wird und auf der anderen Seite an einem in einen Formhohlkörper gefüllten, unter Druck stehenden Wirkmedium, beispielsweise einer Flüssigkeit oder einem Gel, abgestützt ist. Dabei wird die neue Form der Platine durch die Form des Formstempels vorgegeben. Der Vorteil des Außenhochdruckumformens besteht darin, daß es die Produktion von Bauteilen mit hoher Maßhaltigkeit erlaubt. Zudem zeichnet sich das Außenhochdruckumformen dadurch aus, daß die Platine auf der Wirkmedienseite sehr schonend behandelt wird. Deshalb wird dieses Verfahren bevorzugt dann eingesetzt, wenn eine Seite der Platine eine empfindliche Oberfläche, z.B. eine lackierte Oberfläche, aufweist.
Im Falle mittels Außenhochdruckumformens hergestellter Wandpaneele ermöglicht die hohe Maßhaltigkeit ein exaktes Fugenbild an einer mit Wandpaneelen verkleideten Gebäudefassade und somit ein hochwertiges optisches Erscheinungsbild.
Wie bei vielen anderen Umformverfahren ist auch beim Außenhochdruckumformen als nachteilig anzusehen, daß dieses Verfahren hinsichtlich auch nur geringfügiger Änderungen der zu erzeugenden Bauteilgeometrie unflexibel ist, d.h. daß eine Geometrieänderung nur durch den Aufbau eines völlig neuen Werkzeugs möglich ist. Dies erschwert eine wirtschaftliche Produktion von Bauteilserien kleiner und mittlerer Stückzahl oder von Sonderbauteilen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeugmaschine der eingangs genannten Art anzugeben, mit der sich Bauteile unterschiedlicher Geometrie kostengünstig produzieren lassen.
Diese Aufgabe wird bei einer Werkzeugmaschine der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß
  • die auf die Platine einwirkenden Flächen des Niederhalters und des Formstempels jeweils von einem auswechselbaren Einsatz gebildet sind, und
  • der Formhohlkörper einen auswechselbaren, mit dem Wirkmedium gefüllten Einsatz aufweist, dessen seinen Formhohlraum begrenzende Berandung mit dem auswechselbaren Einsatz des Niederhalters zum Einklemmen der Platine zusammenwirkt.
Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine besteht darin, daß durch die Verwendung auswechselbarer Einsätze in beiden Werkzeughälften, d.h. sowohl für den Niederhalter und Formstempel als auch für den das Wirkmedium aufnehmenden Formhohlkörper, eine kostengünstige und schnell durchführbare Umrüstung der Werkzeugmaschine zur Modifikation der Werkzeuggeometrie bzw. der Werkzeugoberfläche möglich ist. Vor allem braucht der auswechselbare Einsatz der Formhohlkörpers nicht aus einem hochfesten Material zu sein, weil er an dem übrigen Formhohlkörper abgestützt ist. Er kann also aus einem Material bestehen, aus dem sich preisgünstig die gewünschte Form herstellen läßt. Eine weitere Variationsmöglichkeit kann ohne größeren Aufwand erhalten werden, wenn der Formstempel zwischen seinem platinenseitig angeordneten Einsatz und einem Sockelelement, über das er mit dem Druckmittel verbunden ist, eine auswechselbare Distanzplatte zur Variation des Verschiebeweges aufweist. Diese Distanzplatte dient auch zur Überbrückung des Übergangs vom Sockelelement zum auswechselbaren Einsatz des Niederhalters, der den sonst freiliegenden Formstempel umgibt. Insbesondere im Bereich der Prototypen- und Kleinserienfertigung führen diese mit wenig Aufwand verbundenen Umrüstmöglichkeiten zu einer nennenswerten Senkung der Bauteilkosten.
Im Falle von mittels Außenhochdruckumformens herzustellender Wandpaneele kann durch das Auswechseln der Einsätze für Niederhalter, Formstempel und Formhohlkörper einfach eine Modifikation der Abmessungen der Paneele, beispielsweise zur Anpassung an Gebäudeecken, Fenstern oder Türen erfolgen, ohne daß, wie bisher üblich, eine Nachbearbeitung von Paneelen in Standardgröße erforderlich wäre. Ebenso lassen sich zur Aufwertung des äußeren Erscheinungsbildes Designelemente, Graphiken in die Paneele einbringen. Es versteht sich dabei, daß die Anwendung einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine nicht auf den Baubereich beschränkt, sondern ebenso in der Automobil- oder Weißwarenindustrie möglich ist.
Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung weist der auswechselbare Einsatz des Formhohlkörpers im Bereich der Berandung seines von ihm umschlossenen Formhohlraums mindestens eine Aussparung auf, in die auswechselbare Formsegmente zur Variation der Geometrie des Öffnungsquerschnittes des Formhohlraums einsetzbar sind. Dies ermöglicht, daß beispielsweise im Falle allein bezüglich ihrer äußeren Abmessungen unterschiedlich gestalteter Bauteile, insbesondere im Falle unterschiedlich dimensionierter Flachbauteile, der mit dem Wirkmedium gefüllte Einsatz im Formhohlkörper belassen werden kann und lediglich sein Öffnungsquerschnitt durch den Austausch einzelner Formsegmente entsprechend den geometrischen Vorgaben angepaßt wird.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die auswechselbare Distanzplatte und/oder mindestens einer der auswechselbaren Einsätze und/oder Segmente aus Kunststoff bestehen. Durch der Verwendung von Kunststoff als Werkstoff lassen sich die genannten Werkzeugkomponenten kostengünstig und mit hoher geometrischer Variabilität herstellen. Gleichzeitig ist somit eine schonende Einwirkung auf die Oberfläche der umzuformenden Platine gewährleistet. Neben dem Einsatz von Kunststoff ist jedoch ebenso denkbar, daß die auswechselbare Distanzplatte und/oder mindestens einer der auswechselbaren Einsätze und/oder Segmente aus Werkzeugstahl, einer Zinklegierung oder Beton bestehen.
Bei der Verwendung von Werkzeugstahl ist darüber hinaus die Fertigung der Einsätze bzw. Formsegmente als Lamellenwerkzeuge im Rahmen eines Rapid-Tooling-Prozesses denkbar.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1
eine Werkzeugmaschine zum Außenhochdruckumformen in Querschnitt und
Fig. 2a, b
jeweils einen Formhohlkörpereinsatz mit eingesetztem Formsegment in Draufsicht.
Die Werkzeugmaschine umfaßt zwei Werkzeughälften 1,2, die nach Art einer Presse unter Einschluß einer umzuformenden Platine zusammengefahren werden können.
Gemäß Fig. 1 weist die untere, stationäre Werkzeughälfte 2 einen aus einem nach unten geschlossenen, formsteifen Aufnahmerahmen 3 z.B. aus Metall und einen darin eingesetzten Formhohlkörpereinsatz 4 z.B. aus Kunststoff bestehenden Formhohlkörper auf. In dem Formhohlkörpereinsatz 4 ist ein wannenförmiger Formhohlraum 5 ausgebildet. Über eine in dem Aufnahmerahmen 3 und dem Formhohlkörpereinsatz 4 ausgebildete Druckleitung 6 ist der Formhohlraum 5 mit einem Wirkmedium, beispielsweise Wasser, befüllbar. Der Formhohlkörpereinsatz 4 weist an der oberen Berandung 4a des Formhohlraums 5 innenseitig eine umlaufende, abgerundete Ziehkante 4b auf. Auf die Berandung 4a ist eine den Formhohlraum überdeckende, umzuformende Platine 7 aufgelegt.
Die obere Werkzeughälfte 1 umfaßt eine Niederhaltereinheit 8, welche ihrerseits eine Umformeinheit 9 umgibt.
Im einzelnen umfaßt die Niederhaltereinheit 8 einen Antrieb 8a, der mit einem darunter befindlichen Sockelelement 8b verbunden ist, so daß dieses in Richtung der unteren Werkzeughälfte 2 verstellbar ist. Das Sockelelement 8b ist unterseitig mit einem auswechselbaren Einsatz 8c, welcher beispielsweise aus Kunststoff gefertigt ist, versehen.
Die Umformeinheit 9 umfaßt ein Sockelelement 9a, welches durch ein nicht dargestelltes Druckmittel, z.B. einen Hydraulikzylinder, in Richtung der unteren Werkzeughälfte 2 verstellbar und mit Druck beaufschlagbar ist. Das Sockelelement 9a weist unterseitig eine beispielsweise aus Stahl gefertigte, auswechselbare Distanzplatte 9b auf, die teilweise in die Ausnehmung des auswechselbaren Einsatzes 8c hineinragt. In Abhängigkeit der Dicke der jeweils eingesetzten Distanzplatte 9b läßt sich der Stellweg des Druckmittels einstellen. An der Unterseite der Distanzplatte 9b wiederum ist ein Formstempeleinsatz 9c montiert, dessen auf die Platine 7 einwirkende Oberfläche die Form des aus der Platine 7 zu formenden Bauteils bestimmt.
Zum Umformen der Platine 7 wird diese zunächst an ihrem umlaufenden Rand zwischen der oberen Berandung 4a des Formhohlraums 5 und der Unterseite des auswechselbaren Einsatzes 8c der Niederhaltereinheit 8 eingeklemmt und dadurch der Hohlraum 5 so abgedichtet, daß kein Wirkmedium zwischen der Berandung 4a und der Platine 7 austreten kann. Dies erfolgt durch entsprechendes Verfahren des Sockelelementes 8b und des Einsatzes 8c durch den Antrieb 8a. Sodann wird die Umformeinheit 9 durch das nicht dargestellte Druckmittel so weit nach unten verstellt, daß der Formstempeleinsatz 9c in den des Formhohlkörpereinsatzes 4 eintaucht, wobei die nachgebend an ihrem Rand eingeklemmte Platine 7 über die den Formhohlraum 5 begrenzende Ziehkante 4b des Formhohlkörpereinsatzes 4 gezogen und in der gewünschten Weise umgeformt wird.
In den in Fig. 2a in Draufsicht dargestellten Aufnahmerahmen 10 ist ein Formhohlkörpereinsatz 11 eingesetzt, welcher dahingehend von dem in Fig. 1 dargestellten abweicht, daß er im Bereich der einen Längskante des eingeschlossenen Hohlraums 12 eine Aussparung aufweist, in die ein auswechselbares Formsegment 13 eingesetzt ist, das den Öffnungsquerschnitt des Formhohlkörpereinsatzes 11 bestimmt. Wie in Fig. 2b dargestellt, kann durch einfaches Ersetzen des Formsegmentes 13 durch ein anderes Formsegment 13' der Öffnungsquerschnitt schnell, insbesondere ohne Austauschen des in der Regel großen Formhohlkörpereinsatzes 11 in der Breite verändert werden, wodurch die Flexibilität der Werkzeugmaschine weiter erhöht wird.
Es versteht sich, dass in diesem Fall auch der Einsatz 8c des Sockelelementes 8b und der Formstempeleinsatz 9c ausgewechselt werden müssen.

Claims (5)

  1. Aus zwei Werkzeughälften (1,2) aufgebaute Werkzeugmaschine zum Außenhochdruckumformen von Platinen, insbesondere zum Herstellen von Wandpaneelen, mit einem in der ersten Werkzeughälfte (1) ausgebildeten, in Richtung der zweiten Werkzeughälfte (2) über ein Druckmittel verschiebbaren Formstempel (9) und einem in der zweiten Werkzeughälfte ausgebildeten, mit einem Formhohlkörper(3,4), in dem ein mit einem die Platine (7) abstützenden, druckbeaufschlagten Wirkmedium gefüllter Formhohlraum (5) ausgebildet ist, wobei die Platine (7) an ihrem umlaufenden Rand zwischen einem in der ersten Werkzeughälfte vorgesehenen Niederhalter (8) und der Berandung (4a) des Formhohlraums (5) des Formhohlkörpers (3,4) einklemmbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die auf die Platine (7) einwirkenden Flächen des Niederhalters (8) und des Formstempels (9) jeweils von einem auswechselbaren Einsatz (8c,9c) gebildet sind, und
    der Formhohlkörper einen auswechselbaren, mit dem Wirkmedium gefüllten Einsatz (4) aufweist, dessen Berandung (4a) mit dem auswechselbaren Einsatz (8c) des Niederhalters (8) zum Einklemmen der Platine (7) zusammenwirkt.
  2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Formstempel zwischen seinem platinenseitig angeordneten Einsatz (9c) und einem Sockelelement (9a), über das er mit dem Druckmittel verbunden ist, eine auswechselbare Distanzplatte (9b) zur der Einstellung seines Stellweges aufweist.
  3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der auswechselbare Einsatz (4) des Formhohlkörpers (3, 4) im Bereich der Berandung (4a) des von ihm umschlossenen Formhohlraums (5) mindestens eine Aussparung aufweist, in die auswechselbare Formsegmente (13,13') zur Variation der Geometrie des Öffnungsquerschnittes des Formhohlraums (4) einsetzbar sind.
  4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die auswechselbare Distanzplatte (9b) und/oder mindestens einer der auswechselbaren Einsätze (8c, 9c,4) und/oder Formsegmente (13,13') aus Kunststoff bestehen.
  5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die auswechselbare Distanzplatte (9b) und/oder mindestens einer der auswechselbaren Einsätze (8c, 9c,4) und/oder Formsegmente (13,13') aus Werkzeugstahl, einer Zinklegierung oder Beton bestehen.
EP03025836A 2003-02-12 2003-11-11 Werkzeugmaschine für das Aussenhochdruckumformen von Platinen Withdrawn EP1447153A1 (de)

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