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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine Vorrichtung zum Herstellen einer Konsole (panel), die beispielsweise
als Schranktür
von einer Basisplatte verwendet werden kann, die aus einem verformbaren
Material wie beispielsweise Metall hergestellt ist. Eine Konsole
dieser Art besitzt einen ebenen Plattenteil und einen umfangsmäßig verlaufenden
Rand des Plattenteils, eine Seitenwand, die in einem Winkel zu dem
Plattenteil verläuft,
in bevorzugter Weise gemäß einem
Winkel von 90°.
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Derartige Konsolen sind allgemein
bekannt und können
beispielsweise durch Tiefziehen der Basisplatte hergestellt werden,
die aus dem verformbaren Material hergestellt ist. Bei diesem Verfahren
wird eine Randzone der Basisplatte durch einen Niederhalter und
einen Prägestempel
umschlossen. Eine Stanze preßt
dann die Basisplatte in den Prägestempel,
die Randzonen der Basisplatte werden zwischen dem Prägestempel
oder der Prägeplatte
und dem Niederhalter gezogen und werden in die definitive Form gebogen.
Es entsteht dabei ein Materialüberschuß in einer
Eckenzone der Basisplatte, wenn die Randzone aus dem flachen Zustand
in den Zustand überführt wird,
in welchem sie in einem Winkel verläuft. Speziell in der Eckenzone
wird das Basisplattenmaterial, welches in dieser Eckenzone vorhanden ist,
gefaltet. Während
des Tiefziehvorganges der Konsole verhindert der Niederhalter die
Ausbildung von Falten in der Eckenzone.
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Auf diese Weise wird eine Konsole
in einem einzelnen Schritt erhalten, die saumlose Übergänge in den
Eckenbereichen von dem ebenen Plattenteil zur Seitenwand und zwischen
den Seitenwänden aufweist.
Jedoch ist es bei diesem Verfahren erforderlich einen neuen Prägestempel
herzustellen ebenso einen Niederhalter und eine Stanzvorrichtung
und zwar für
jede Konsole mit unterschiedlichen Abmessungen. Dies hat einen nachteiligen
Einfluß auf
die Flexibilität,
die bei der Bemessung der Konsolen zugelassen wird.
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Um diese Nachteile zu beseitigen,
muß die Seitenwand
getrennt in einem Eckenabschnitt der Basisplatte ausgebildet werden.
Solch eine Verformung einer Eckenzone einer Basisplatte ist an sich bekannt.
In der DE-40 09 466 ist beispielsweise ein Verfahren beschrieben,
mit dem jede Eckenzone getrennt verformt werden kann, um einen saumlosen Übergang
zwischen dem Plattenteil und der Seitenwand zu erhalten. Die Seitenwand
selbst wird ebenfalls saumlos ausgebildet. Bei diesem Verfahren
wird von einer Rolle Gebrauch gemacht, die wie ein Diabolo gestaltet
ist. Bei einem ersten Schritt werden zwei Randzonen der Basisplatte,
die sich einer Eckenzone annähern
bzw. diese verbinden, gemäß einem
vorbestimmten Winkel nach oben gedreht. Das Zwischenprodukt, welches
auf diese Weise erhalten wird, wird auf einen Niederhalter plaziert,
woraufhin die Diabolo-Rolle über
die Eckenzone gerollt wird. Die Gestalt des Niederhalters bestimmt
die ultimative Gestalt der Eckenzone.
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Ein signifikanter Nachteil des Verfahrens, welches
in der DE-40 09 466 beschrieben ist, besteht darin, daß während der
Verformung der Eckenzone diese lediglich durch den Niederhalter
gehalten wird, so daß während die
Eckenzone gerollt wird, eine beträchtliche Wellen- oder Faltenbildung
in der Eckenzone auftritt, die noch verformt werden soll. Diese Falten
können
nicht durch den Diabolo-Roller vollständig ausgebügelt werden. Die Faltenbildung
wird durch die Tatsache verstärkt,
daß das
Zwischenprodukt eine symmetrische Gestalt in der Eckenzone besitzt.
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Die DE-35 30 513 liefert eine Beschreibung für die Herstellung
eines rechteckförmig
gestalteten Teiles, in dem Randzonen um eine Strecke nach oben gedreht
werden, und zwar von der Eckenzone unter Verwendung einer Biegevorrichtung
mit einstellbarer Länge,
so daß die
Eckenzonen der Basisplatte keiner Biegung unterworfen werden. Dann
wird eine Eckenzone, die zwischen zwei Randzonen eingeschlossen
ist, in die ultimative Gestalt durch Tiefziehen gebracht. Jedoch
liefert diese Veröffentlichung
keine Erläuterung
darüber,
wie nun das Tiefziehwerkzeug aussehen soll. Auch die Probleme, die durch
das Material verursacht werden, welches in der Eckenzone vorhanden
ist und sich aufstellt und gezogen wird, werden nicht behandelt.
Das Dokument liefert somit keine Lösung dafür, um das Aufrichten und Ziehen
des Eckenabschnitts zu ermöglichen,
welches in einer gesteuerten Weise während des Tiefziehvorganges
stattfinden kann.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht
darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei dem bzw.
bei der eine Eckenzone einer Basisplatte örtlich verformt werden kann,
um eine Seitenwand zu erhalten, die im wesentlichen senkrecht zur
Basisplatte verläuft
und saumlose Übergänge besitzt,
bei der jedoch eine Faltenbildung soweit wie möglich verhindert wird und zwar
während
der Ausbildung der Eckenzone und beim Aufrichten und Ziehen und
zwar in einer gesteuerten Weise.
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Diese Aufgabe wird mit Hilfe eines
Verfahrens gemäß dem Anspruch
1 oder mit Hilfe einer Vorrichtung gemäß dem Anspruch 3 gelöst.
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Ein wichtiger Aspekt des Verfahrens
nach der Erfindung liegt in der Tatsache begründet, daß die Randzonen der Basisplatte über einen
Winkel von im wesentlichen 90° entlang
Biegelinien nach oben gebogen werden, wobei Seitenwände gebildet werden,
die sich zumindest soweit wie eine Eckenzone der Basisplatte fortsetzen
und die einen Ausguß (spout)
bilden, der in der Eckenzone nach außen vorspringt.
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Ein anderer wichtiger Aspekt des
Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß der Ausguß, der auf diese Weise ausgebildet
wird, ein Teil der Eckenzone, der durch die Biegelinien definiert
ist und auch durch eine Linie gemäß einer Rundung der Basisplatte,
und solche Teile der Seitenwände,
die sich in die Eckenzone hin fortsetzen, in einen konischen Ausguß verformt
werden, wobei die konische Gestalt besonders in demjenigen Teil
des konischen Ausgusses in Erscheinung tritt, der sich entlang der
Linie der Rundung erstreckt. Der konische Ausguß ist im wesentlichen symmetrisch
in Bezug auf eine Zweisektor-Ebene der Ecke, die in den Seitenwänden enthalten
ist, welche sich an die Eckenzone anschließen. Das Zwischenprodukt, welches
auf diese Weise hergestellt wurde, wird in eine Vorrichtung positioniert, welche
den konischen Ausguß zwischen
einem Prägestempel
und einem Niederhalter festklemmt. Zu diesem Zweck haben der Niederhalter
und der Prägestempel
eine dreidimensionale Gestalt, die im wesentlichen der Gestalt des
Ausgusses entspricht. Es wird dann eine Stanze verwendet, um die
Eckenzone in dem Prägestempel
oder Prägeplatte
zu drücken, es
wird der Ausguß zwischen
dem Prägestempel oder
Prägeplatte
und dem Niederhalter gezogen. Das Ergebnis besteht aus einer durchgehend
runden Ecke an dem Plattenteil, wobei eine Faltenbildung verhindert
ist und wobei das Aufrichten und Ziehen auf ein Minimum begrenzt
werden und zwar während des
Tiefziehvorgangs.
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Eine bevorzugte Ausführungsform
des Verfahrens nach der Erfindung wird nunmehr in Einzelheiten unter
Hinweis auf die Zeichnung weiter unten beschrieben. In den Zeichnungen
zeigen:
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1 einen
Eckenteil einer Konsole mit Seitenwänden;
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2 eine
Basisplatte;
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2a die
Basisplatte entsprechend 2, wobei
eine Randzone nach oben gekehrt ist und zwar soweit wie in die Eckenzone
hinein;
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2b die
Basisplatte gemäß 2, wobei eine Randzone über ihre
gesamte Länge
nach oben gekehrt ist;
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3 die
Basisplatte gemäß 2a, wobei eine zweite Randzone
bis zu der Eckenzone hin nach oben gekehrt ist;
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3a die
Basisplatte gemäß 2b, wobei eine zweite Randzone
bis hin in die Eckenzone hin nach oben gekehrt ist;
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4 eine
Basisplatte, die Seitenwandabschnitte enthält, welche nach oben gekehrt wurden
und wobei diese zwischen einem Prägestempel und einer dazu passenden
Stanze festgeklemmt ist;
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5 die
Situation gemäß 4, wobei ein Prägestempel
und ein Niederhalter hinzugefügt
sind;
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6 die
Situation, bei der der Prägestempel
und der Niederhalter geschlossen sind;
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7 die
Situation, bei der der Prägestempel
und der Niederhalter geöffnet
worden sind, so daß der
konische Ausguß,
der gebildet wurde, gesehen werden kann;
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8 eine
Situation, bei der die Stanze und dazu passende Stanze mit der dazwischen
festgeklemmten Basisplatte wiedergegeben sind, wobei diese nach
unten in Bezug auf den Stempel und den Niederhalter bewegt wurden;
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9 einen
optimierten Niederhalter;
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10 den
Prägestempel
oder Prägeplatte, die
dem Niederhalter von 9 zugeordnet
ist;
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11 zwei
schematische Ansichten einer vereinfachten Ausführungsform eines Niederhalters und
eines Prägestempels
gemäß der Erfindung;
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12 ein
Modell einer Oberfläche,
welches für
eine Berechnung unter Verwendung des finite Elementemethode verwendet
wird;
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13 eine
Oberfläche,
die das Ergebnis der Berechnung unter Verwendung der finite Elementemethode
darstellt;
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14 eine
diagrammartige Wiedergabe einer Vorrichtung, die für das Verfahren
gemäß der Erfindung
geeignet ist;
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15 eine
Draufsicht auf einen Prägestempel
und eine dazu passende Stanze;
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16 eine
schematische Querschnittsansicht gemäß den Linien A-A, B-B, C-C
und D-D in 15 beim Start
des Tiefziehprozesses;
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17 eine
schematische Querschnittsansicht gemäß den Linien A-A, B-B, C-C
und D-D in 15 bei der
Hälfte
des Tiefziehprozesses; und
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18 eine
schematische Querschnittsansicht gemäß den Linien A-A, B-B, C-C
und D-D in 15 beim Ende
des Tiefziehprozesses.
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1 zeigt
einen Eckenteil einer Konsole, die durch Anwendung des Verfahrens
gemäß der Erfindung
erzeugt wird. Die Konsole hat im wesentlichen die Form eines Troges 1 mit
einem flachen Boden 2 und mit einer Seitenwand 4,
die sich entlang einem Außenrand 3 des
Bodens 2 erstreckt. Bei diesem Beispiel ist der Boden 2 rechteckförmig gestaltet und
zwar mit im wesentlichen geradlinigen Kantenabschnitten 3a, 3b und
einer gerundeten Kante oder Rand 3c in einer Eckenzone 5 des
Troges 1, was durch eine strichlierte Linie 5a angezeigt
ist.
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Der Boden 2 kann auch in
die Gestalt eines Dreiecks gebracht sein, ebenso in eine hexagonale oder
eine andere polygonale Gestalt wie beispielsweise auch einer Trapezgestalt.
Die Randabschnitte 3a, 3b sind in einem Winkel
zueinander orientiert. Die Winkel, die durch die verschiedenen Seitenwandabschnitte
eingeschlossen werden, sind nicht notwendigerweise untereinander
in einer einzelnen Konsole gleich.
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Bei dem vorliegenden Beispiel schließen die Rand-
oder Kantenabschnitte 3a, 3b einen Winkel von
90° ein.
Die Rand- oder Kantenabschnitte 3a, 3b verlaufen über die
gerundete Kante oder Rand 3c ineinander über. Im
allgemeinen wird die gerundete Kante oder Rand 3c als Teil
des Umfanges eines Kreises beschrieben. Andere Gestalten wie beispielsweise
ein Teil des Umfangs einer Ellipse sind ebenfalls möglich.
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Die Seitenwandabschnitte 4a, 4b,
die sich an die Randabschnitte 3a, 3b anschließen, gehen
ineinander über
und zwar über
eine gekrümmte
Wand bzw. Wandabschnitte 4c, der sich an den gerundeten Rand
oder Kante 3c anschließt.
Bei dem vorliegenden Beispiel ist der gekrümmte Wandabschnitt 4c Teil
eines Zylinders und wird in dem Text, der nachfolgt, als Eckenwandteil 4c bezeichnet.
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2 zeigt
den Teil einer ebenen Basisplatte 19, die das Ausgangsmaterial
für den
Trog 1 bildet, der ausgebildet werden soll. Eine strichlierte
Linie ist dazu verwendet, um den äußeren Rand oder Kante 3 anzuzeigen,
die bzw. der ausgebildet werden soll. Der Plattenabschnitt 14,
der außerhalb
des Außenrandes 3 liegt,
soll die Seitenwand 4 bilden. Die Seitenwandabschnitte 4a, 4b werden
nach oben gekehrt beispielsweise mit Hilfe einer Biegemaschine und zwar über einen
Winkel von in bevorzugter Weise 90° entlang den Biegelinien 7a, 7b.
Die Biegelinien 7a, 7b erstrecken sich bis hin
zu der Eckenzone 5 und schließen einen vorbestimmten Winkel
ein. Bei diesem Beispiel liegt der Winkel, der durch die Biegelinien 7a, 7b eingeschlossen
wird bei 90°.
Es sind jedoch auch andere Winkel möglich, obwohl diese im allgemeinen
zwischen 45° und
135° liegen.
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2a zeigt
die Basisplatte 19 gemäß 2 mit einer nach oben gezerrten
Randzone, welche den Seitenwandabschnitt 4a bildet. Während diese
Zone nach oben gekehrt wird, wird die Eckenzone 5 nicht abgestützt, so
daß die
Eckenzone 5 sich frei verformen kann. Wenn der Seitenwandabschnitt 4b dann ausgebildet
wird, besteht das Ergebnis aus der Basisplatte, die in 3 gezeigt ist, und sie besitzt
einen faltenförmigen Übergang 10 zwischen
den Seitenwandabschnitten 4a und 4b, wobei dieser
faltenförmige Übergang 10 im
wesentlichen symmetrisch ist, wobei die Symmetrieebene im wesentlichen
der Zweisektor-Ebene des Winkels entspricht der zwischen den Seitenwandabschnitten 4a, 4b eingeschlossen
ist.
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2b zeigt
die Basisplatte 19 gemäß 2, bei der eine Randzone
nach oben gekehrt wurde und zwar ihrer gesamten Länge, so
daß dadurch
der Seitenwandabschnitt
4a ausgebildet wurde. Während der
Seitenwandabschnitt 4b ausgeformt wird, wird der Seitenwandabschnitt 4a abgestützt, so
daß das
Ergebnis aus einer Basisplatte besteht, die in 3a veranschaulicht ist, wobei der faltenförmige Übergang 10 zwischen
den Seitenwandabschnitten 4a und 4b vorhanden
ist. Die Basisplatte, die in 3a veranschaulicht
ist, hat den Vorteil, daß der
faltenförmige Übergang 10 lediglich
auf einer Seite der Basisplatte vorspringt. Dies bedeutet, daß eine Seite
des faltenförmigen Übergangs
in der Ebene des Seitenwandabschnitts 4a liegt. Die Basisplatte,
welche die Seitenwandabschnitte 4a, 4b aufweist,
die auf diese Weise ausgebildet wurden, ist speziell für eine automatisierte
Herstellungsverarbeitung geeignet, um den Eckenwandteil 4a auszubilden.
Der Seitenwandabschnitt 4a kann als Referenz in einer Produktionsvorrichtung
verwendet werden und macht die Basisplatte für eine Bewegung entlang einer
Führung
geeignet.
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Ein Ausguß (spout) 10 ist in
der Eckenzone 5 ausgebildet und zwar als Ergebnis davon,
daß die Seitenwandabschnitte 4a, 4b nach
oben gekehrt wurden (siehe 3).
Dieser Teil 25 der Eckenzone 5, der durch die
Biegelinien 7a, 7b umschlossen ist, und durch
eine Linie der Rundung 18, muß in den Eckenwandabschnitt 4c geformt
werden und zwar zusammen mit solchen Abschnitten der Seitenwandabschnitte 4a, 4b,
die sich in die Eckenzone erstrecken.
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Um dies zu erreichen, wird bei einem
nachfolgenden Schritt der ebene Boden 4 zwischen einem Prägestempel 11 und
einem dazu passenden Stempel 12 eingeklemmt, wobei die
Seitenwandabschnitte 4a, 4b gegen den Stempel 11 drücken, wie
dies in 4 veranschaulicht
ist. Der Prägestempel 11 bestimmt
die Krümmung
des Eckenwandabschnitts 4c entlang der Linie der Rundung 18.
Um eine vorteilhafte Materialverteilung in der Eckenzone 5 zu
erhalten, ist es in Verbindung mit dem faltenförmigen Übergang 10 zu bevorzugen,
der ausgebildet wird, wenn die Seitenwandabschnitte 4a, 4b nach
oben gekehrt werden und der genannte Teil 25 der Eckenzone 5, der
in einen im wesentlichen konischen Ausguß 10a zu gestalten
ist, der sich entlang dem gerundeten Rand oder Kante 3c erstreckt,
daß die
Biegelinien 7a, 7b, die sich in die Eckenzone 5 erstrecken,
soweit wie möglich
geglättet
oder geradegerichtet werden. Dies wird dadurch erreicht, in dem
ein Prägestempel 13 und
ein Niederhalter 16 zueinander hinbewegt werden und zwar
jeweils entlang der dazu passenden Stanze 12 und der Stanze 13,
wobei der faltenförmige Übergang 10 zwischen
dem Prägestempel 13 und
dem Niederhalter 16 (siehe 5)
eingeklemmt wird. Der Niederhalter 16 ist in einer solchen Weise
ausgebildet, daß dann,
wenn er sich zu dem Prägestempel 13 hin
bewegt, er den faltenförmigen Übergang 10 offen
faltet und diesen zusammen mit dem Teil 25 der Eckenzone 5 in
eine Ausnehmung 17 in dem Prägestempel 13 stößt. Bei
dem Prozeß wird das
Material in der Eckenzone 5 nicht mehr als erforderlich
verformt, wird jedoch vielmehr wieder verteilt, so daß Oberflächenunregelmäßigkeiten
beseitigt werden (siehe 6).
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Das halbfertige Produkt, welches
auf diese Weise hergestellt wurde, kann verformt werden und zwar
unter Anwendung des Tiefziehprozesses, um einen ebenen Boden 2 mit
einer Seitenwand 4 auszubilden, die sich saumlos an den
Boden 2 anschließt. 7 zeigt das halbfertige
Produkt mit dem konischen Ausguß 10a.
Der konische Ausguß 10a ist in
Bezug auf die Winkelhalbierungsebene des Winkels symmetrisch, der
zwischen den Seitenwandabschnitten 4a, 4b eingeschlossen
ist.
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Das halbfertige Produkt kann auch
in einem getrennten Schritt unter Verwendung eines geeigneten Prägestempels
oder Prägeplatte
und eines Niederhalters hergestellt werden, andererseits mit Hilfe der
Stanze und des Niederhalters und mit Hilfe des Prägestempels
und des dazu passenden Stanzwerkzeugs auf der anderen Seite, die
einzelne Einheiten bilden.
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Das halbfertig gestellte Produkt
wird dann erneut zwischen dem Prägestempel 11 und
die dazu passende Stanze bzw. Stanzwerkzeug 12 festgeklemmt
und es wird der konische Ausguß 10a durch den
Prägestempel 13 und
den Niederhalter 16 umschlossen. Die Kraft, mit der der
Prägestempel 13 und
der Niederhalter 16 zueinander hingepreßt werden, ist im wesentlichen
konstant. Wenn eine Kraft in einer abwärtsverlaufenden Richtung, senkrecht
zum Boden 2, nun auf das Stanzwerkzeug 11 und
das dazu passende Stanzwerkzeug ausgeübt wird, wird der konische
Ausguß 10a nach
außen gezogen
und zwar um einen Spalt, der zwischen dem Prägestempel 13 und dem
Niederhalter 16 gebildet wird und zwar in einen Spalt,
der zwischen dem Stanzwerkzeug 11 und dem Prägestempel 13 ausgebildet
wird (siehe 8). Die
Weite oder Breite der Zweispalte entspricht im wesentlichen der
Dicke des Materials, welches zu verformen ist. Die Ausbildung der
Wellungen oder Falten wird durch die Tatsache verhindert, daß der konische
Ausguß 10a zwischen
dem Prägestempel 13 und
dem Niederhalter 16 eingeschlossen ist. 1 zeigt einen Teil des Endproduktes,
welches erzeugt wird, wenn das Verfahren gemäß der Erfindung angewendet
wird.
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Mit Hilfe des Verfahrens nach der
Erfindung wird ein konischer Ausguß 10a in der Eckenzone 5 ausgebildet
und dieser Ausguß (spout)
kann problemlos verformt werden und zwar unter Anwendung des Tiefziehprozesses.
Indem der konische Ausguß 10a und
die sich anschließenden
Teile der Seitenwandabschnitte 4a, 4b zwischen
dem Prägestempel 13 und
dem Niederhalter 16 eingeschlossen werden, wird die Ausbildung
von Falten verhindert und die Möglichkeit
geschaffen, örtlich
die Platten zu verformen, die in Bezug auf die Höhe der Seitenwand und dem Krümmungsradius
des Bodens 2 relativ dünn sind,
wenn das Verfahren gemäß der Erfindung
zur Anwendung gebracht wird.
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Die Gestalt des Prägestempels
und der Prägeplatte
und des Niederhalters bestimmen die ultimative Qualität des Endproduktes.
In idealer Weise wird die Verformung der Eckenzone während der Ausbildung
des konischen Ausgusses 10a minimal gehalten und zwar in
dem in geeigneter Weise die Gestalt des Prägestempels und des Niederhalters ausgewählt wird.
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Die Kosten für die Herstellung des Prägestempels
und des Niederhalters können
eine Rolle bei der Auswahl der Gestalt des Prägestempels und des Niederhalters
spielen.
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9 veranschaulicht
einen optimierten Niederhalter 16.
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10 zeigt
den Prägestempel 13,
der dem Niederhalter 16 zugeordnet ist, welcher in 9 gezeigt ist. Der Niederhalter 16 besitzt
eine Oberfläche 31,
deren Weite oder Breite der Weite oder Breite des konischen Ausgusses 10a entspricht,
der verformt werden soll. Die Oberfläche 31 stößt gegen
eine Innenfläche
des konischen Ausgusses 10a an, der verformt werden soll.
Die Oberfläche 31 besteht
aus einer sogenannten doppelt gekrümmten Fläche, deren Gestalt unter Verwendung
der finite Elementenmethode berechnet wird. Mit Hilfe dieser Methode
wird es möglich,
eine Gestalt für
den Prägestempel 13 und
den Niederhalter 16 zu berechnen, bei der die Krümmung der
Oberfläche
so klein wie möglich
ist. Dieses Verfahren ist allgemein bekannt und kann beispielsweise
für die
Berechnung der Verformungen in den Materialien angewendet werden,
wenn diese Kräften
oder äußeren Einflüssen ausgesetzt
werden. Ein mathematisches Modell wird von dem in Frage stehenden
Bereich hergestellt, um die Berechnung durchzuführen. 12 zeigt ein Modell einer Eckenkantenzone,
die in eine Anzahl von Zonenelementen aufgeteilt ist. Wenn die Größe der Zone
und die Größe der Elemente
in geeigneter Weise ausgewählt
wird, gibt es kaum irgendeine oder überhaupt keine Verformung der
Elemente, die nächstliegend zu
den umfangsmäßigen Rändern 42, 43 angeordnet sind.
Eine Anzahl von Grenzbedingungen sind in dem Modell inkorporiert.
Die Auswahl der Grenzbedingungen bestimmt das Ergebnis der Berechnung. Die
Grenzbedingung für
die umfangsmäßige Kante oder
Rand 41 besteht darin, daß keine Verschiebung auftreten
darf. Im Gegensatz dazu wird den Umfangsrändern 42, 43 eine
Verschiebung aufgedrückt. In
diesem Fall besteht die Verschiebung aus einer Drehung um einen
Winkel von 90°.
Eine Grenzbedingung wird auch hinsichtlich der Senkrechten der Elemente
aufgezwungen, die sich an die Umfangsränder 42, 43 anschließen, wobei
eine Drehung der Senkrechten um einen Winkel von 90° in lediglich
einer Richtung möglich
ist. Die Anforderung nach Kontinuität wird für die gesamte Oberfläche gefordert.
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Das Ergebnis der Berechnung ist in 13 veranschaulicht und kann
dazu verwendet werden, um einen Niederhalter 16 und einen
Prägestempel 13,
der dem Niederhalter 16 zugeordnet ist, herzustellen. Der
konische Ausguß 10a,
welcher zwischen einem Niederhalter 16 und dem Prägestempel 13 dieser
Konstruktion eingeklemmt ist, wird einer minimalen Verformung unterzogen.
Als ein Ergebnis ist ein größerer Prozentsatz
der Verformbarkeit der Basisplatte 19 dafür verfügbar, um
den Eckenwandteil 4c zu bilden. Ferner führen der
optimierte Niederhalter 16 und der Prägestempel 13 zu einem
allmählichen
und durchgehenden Übergang
zwischen den Seitenwandabschnitten 4a, 4b und
dem Eckenwandteil 4c. Es gibt keinen abrupten Übergang
in der Oberfläche
des Endproduktes.
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Es ist in der Praxis für den konischen
Ausguß 10a wünschenswert,
daß dieser
geringfügig
gestreckt wird, während
dieser zwischen dem Niederhalter und dem Prägestempel eingeklemmt wird,
um jegliche Oberflächenunregelmäßigkeiten
zu beseitigen. Die Unregelmäßigkeiten,
die in dem Eckenteil vorhanden sind, können beispielsweise ausgebildet worden
sein, während
die Seitenwandabschnitte 4a, 4b nach oben gekehrt
werden. Die Geometrie des optimierten Prägestempels 13 und
des Niederhalters 16 kann sicherstellen, daß solche
Oberflächenunregelmäßigkeiten
beseitigt werden, indem das Material gestreckt wird. Es sind nur
niedrige Werte der Kraft erforderlich, um dies zu erreichen und
es wird ein besseres Ergebnis erzielt als dasjenige, welches beispielsweise
durch Rollen erzielt werden kann. Um den Streckvorgang auszuführen, wird
auf jedes Element während
der Berechnung eine Ausdehnung angewendet.
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11 zeigt
zwei schematische perspektivische Ansichten eines Prägestempels 20 und
eines Niederhalters 21 zum Umschließen des konischen Ausgusses 10a,
der an der Basisplatte ausgebildet ist und zwar mit den Seitenwandteilen,
wobei der Prägestempel
und der Niederhalter einfach herzustellen sind, beispielsweise unter
Verwendung der Drahtfunken-Erosionstechnik. Aufgrund dieser Tatsache
wird eine Ausdehmung in dem Prägestempel 20 angeordnet,
deren Oberfläche
durch eine zylinderförmige
Fläche 24 und
durch zwei Tangentenflächen 22, 23 an
der zylinderförmigen
Fläche 24 gebildet
ist, welche den Radius des Eckenwandteiles, der auszubilden ist,
bestimmt. Die Achse der zylinderförmigen Fläche 24 liegt in der
Winkelhalbierungsebene des Winkels, der durch die Seitenwandteile
der Basisplatte eingeschlossen ist, und bildet einen Winkel mit
der Basisplatte. Dieser Winkel liegt allgemein zwischen 15° und 50°. Die zwei
Oberflächen 22, 23,
die tangential zu der Zylinderfläche 24 verlaufen,
bilden einen Winkel miteinander, der so ausgewählt wird, daß virtuell
der gesamte konische Ausguß 10a,
der an der Basisplatte ausgebildet ist, durch den Prägestempel 20 und
den Niederhalter 21 umschlossen oder eingeschlossen werden
kann. An seiner Seite, die zu dem Prägestempel 20 hinweist,
ist die Gestalt des Niederhalters 21 im wesentlichen komplementär zu dem Prägestempel.
Wenn der Prägestempel 20 und
der Niederhalter 21 zueinander hinbewegt werden, wird ein
Spalt zwischen dem Prägestempel 20 und
dem Niederhalter 21 gebildet, wobei die Breite oder Weite des
Spaltes im wesentlichen der Dicke der Basisplatte 19 entspricht,
die zu verformen ist. Aufgrund der einfachen Geometrie ist ein gewisser
Flexibilitätsfreiheitsgrad
möglich
und zwar hinsichtlich der Breite oder Weite des Spaltes, der zwischen
dem Prägestempel 20 und
dem Niederhalter 21 gebildet wird. Darüber hinaus sind der Prägestempel
und der Niederhalter einfach und kostengünstig herstellbar.
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Offensichtlich sind zusätzlich zu
den oben beschriebenen Gestalten des Prägestempels und des Niederhalters 16 andere
Gestalten ebenso möglich,
die um den Abschnitt der Eckenzone herumgepaßt werden können, die tiefgezogen werden
soll.
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14 veranschaulicht
schematisch eine Vorrichtung 30 nach der Erfindung. Die
Vorrichtung 30 umfaßt
ein Stanzwerkzeug 40 und ein Gegenstanzwerkzeug bzw. dazu
passendes Stanzwerkzeug 41, mit deren Hilfe ein halbfertiges
Produkt eingeklemmt werden kann und in der Vorrichtung 30 positioniert
werden kann. Offensichtlich sind auch andere Einrichtungen denkbar,
die zum Positionieren des halbfertigen Produktes in der Vorrichtung 30 geeignet sind.
Die Vorrichtung 30 umfaßt ferner den Prägestempel 20,
der die Gestalt des fertigen Produktes bestimmt und den Niederhalter 21.
An deren Seiten, die zueinander hinweisen, besitzen der Prägestempel 20 und
der Niederhalter 21 jeweils eine Oberfläche, zwischen der ein Spalt
ausgebildet werden kann. Die Gestalt der Oberflächen entspricht im wesentlichen
der Gestalt des konischen Ausgusses 10a des halbfertigen
Produktes. Die Vorrichtung 30 ist auch mit einer Einrichtung
(nicht gezeigt) zum Ausüben
von Kräften
auf dem Prägestempel 20 und
dem Niederhalter 21 oder auf das Stanzwerkzeug 40 und das
Gegenstanzwerkzeug 41 ausgestattet, die zueinander hin
gerichtet verlaufen. Darüber
hinaus ist die Vorrichtung 30 so konstruiert, daß sie das
Stanzwerkzeug 40 und das dazu passende bzw. Gegenstanzwerkzeug 41 in
Bezug auf den Prägestempel 20 und den
Niederhalter 21 bewegt, so daß der konische Ausguß 10a tiefgezogen
wird. Unter Verwendung einer Vorrichtung 30 mit dieser
Konstruktion ist es möglich,
den konischen Ausguß 10a in
einem einzigen Schritt auszubilden und tiefzuziehen.
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15 zeigt
eine Draufsicht auf den Prägestempel 13 zusammen
mit der Ausnehmung 17, die an der Basis des Ergebnisses
der Berechnungen gestaltet wurde, die unter Anwendung des finite
Elementenverfahrens in der oben beschriebenen Weise ausgeführt wurden.
Ferner ist das Gegenstanzwerkzeug 12 bzw. das dazugehörende Stanzwerkzeug 12,
welches sich exakt an die Innenwand 26 des Prägestempels 13 anschließt, und
welches die ultimative Gestalt des Endproduktes bestimmt, in dem
Prägestempel 13 angeordnet.
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Die 16 bis 18 veranschaulichen schematisch
verschiedene Stufen bei dem Prozeß des Tiefziehens des konischen
Ausgusses 10a. Jede Stufe ist entlang der Querschnittslinien
A-A, B-B, C-C und D-D in 15 veranschaulicht. 16 zeigt das Festklemmen
des Bodens 2 und den Seitenwandabschnitt 4b zum
Zeitpunkt t = 0. Der konische Ausguß 10a ist zwischen
dem Prägestempel 13 und dem
Niederhalter 16 eingeschlossen, wobei die Krümmung des
konischen Ausgusses 10a von der Position abhängt und
zwar in Bezug auf die Winkelhalbierende des Winkels, der durch die
Seitenwandabschnitte 4a, 4b eingeschlossen wird.
Während
des Tiefziehvorganges, wird der konische Ausguß 10a aus dem Spalt
herausgezogen, der zwischen dem Prägestempel 13 und dem
Niederhalter 16 ausgebildet ist. Bei dem Prozeß kann das
Material, welches in dem konischen Ausguß 10a vorhanden ist,
sanft oder glatt fließen
und es wird die gesamte Zone, in der die Verformung auftreten kann,
durch entweder dem Prägestempel 13 oder
dem Niederhalter 16 umschlossen oder eingeschlossen oder
durch den Prägestempel 13 und
das Stanzwerkzeug 11, so daß die Ausbildung von Falten
oder Wellen effektiv verhindert wird. In 18 wurde der Tiefziehprozeß vervollständigt und
der konische Ausguß 10a wurde vollständig an
dem Eckenwandteil 4c (vergleiche d in 18) ausgebildet.
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Das Verfahren nach der Erfindung
ist besonders dafür
geeignet, um Konsolen herzustellen wie beispielsweise Schranktüren, Frontpanele
oder Frontverkleidungen von Schubläden und ähnlichem und zwar aus Metallplatten,
wobei ein saumloser Übergang
in einer Eckenzone der Basisplatte ausgebildet wird und zwar zwischen
der Basisplatte und den Seitenwandabschnitten der herzustellenden Konsole,
die in den Eckenabschnitt übergehen.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung kann örtlich ausgeführt werden,
so daß ein
Eckenwandteil zu einem Zeitpunkt ausgebildet wird. Wenn es gewünscht wird,
können
eine Vielzahl von Prägestempeln
und Niederhaltern verwendet werden, in welchem Fall der Abstand
zwischen den Stempeln einstellbar ist, so daß eine Vielzahl der Ecken gleichzeitig
ausgebildet werden können.
Der Prägestempel und
der Niederhalter sind an die Ecke angepaßt, die ausgebildet werden
soll.
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Die oben beschriebenen Ausführungsformen stellen
nicht einschränkende
Beispiele dar. Es ist für Fachleute
offensichtlich, daß zahlreiche
Abwandlungen und Änderungen
bei dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung vorgenommen
werden können,
ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen, wie er durch
die anhängenden
Ansprüche festgehalten
ist.