CN117203037A - 在一个方法步骤中层压具有弯折的膜的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将外部材料(2)层压在部件(B)上的方法和制造装置，其中外部材料围绕所述部件(B)的至少一个部件边缘(K)弯折，其中所述制造装置包括：部件保持器(20)，其用于将所述部件(B)保持在所述部件保持器(20)的支撑侧(21)上，其中所述部件保持器(20)设置有多个空气通道开口(22)或真空开口，以便利用抽吸装置(A)将空气从所述支撑侧(21)上方的区域(23)通过所述空气通道开口(22)或真空开口抽吸至背向所述支撑侧(21)的抽吸区域(24)；柔性薄膜(F)，其用于施加在所述外部材料(2)的表面侧(S)上，特别是施加到随后在所述部件(B)上形成外部材料的可见侧的表面侧上，所述外部材料(2)到施加到所述部件上，其中所述薄膜(F)优选地是柔性的，由此通过抽吸装置(A)在区域(23)中产生负压使得所述薄膜紧密地贴靠在外部材料(2)的表面上，并且进一步至少在围绕部件边缘的所述部件(B)上的所述外部材料(2)的弯折上紧密地贴靠在所述外部材料(2)上。

Description

在一个方法步骤中层压具有弯折的膜的装置和方法

技术领域

本发明涉及在一个方法步骤中层压具有弯折的膜的装置和方法。

背景技术

改进的层压工艺特别适用于车辆制造。重点在于生产率、成本和制造技术。一种层压方法是例如皮革层压。高品质的汽车内饰以其设计和一流加工的材料令人印象深刻。织物和皮革内饰不再专门用于高端市场，而是越来越多地使用在中等价格市场的车辆中。因此，期望找到能够将这些材料、织品、皮革、物质等(下文中通常称为外部材料)施加到基体或载体的自动化工艺。

在多种应用中，由皮革、人造革、物质、薄膜或其他材料制成的外部材料必须牢固地粘合到基材表面，并且还必须产生弯折。

常见的方法是膜层压方法，其中在减压介质(膜)下产生负压，从而将外部材料牢固地压在基材上。保持负压直至基材和外部材料之间的粘合剂硬化并且可以移除层压部件。通常使用温度活化的粘合剂。

目前的膜层压工艺的缺点是负压产生的压紧压力仅作用在部件的正面，因此弯折区域不能被压紧压力覆盖。换句话说，使用已知方法不能在一个加工步骤中生产弯折。然后必须在下游工艺中生产弯折区域。

术语“弯折”意指的这样的区域：其中外部材料包裹在载体的边缘周围并粘合到边缘的背面。

已知的膜层压工艺的另一个缺点是，由于膜较硬，所以只有相对平坦的部件适合于这种膜层压。在复杂的三维成型的部件中，膜无法沿循部件轮廓，因此不会在这些区域施加接触压力。

另一个缺点源于这样的事实：在常规的膜层压系统中，膜被牢固地夹紧在所谓的夹紧框架中，而夹紧框架又组装在下降装置上。将膜下降到部件上并施加负压后，不再可能检查外部材料是否正确定位在基材上。

特别是作为天然材料的皮革和用于外部材料的其他材料对加工也提出了非常高的要求。为了高效地且以可重复的品质加工真皮等敏感材料，表面处理、粘合剂应用的各个流程和实际层压必须精确协调。这通常发生在手工、费力的工作中，特别是对于弯折而言。

各种变体、品质要求、件数和大量特定于项目的影响参数需要改进的制造解决方案，而这些解决方案只能通过丰富的经验以及完善的技术和工艺的知识来实施。这需要大量的努力和高昂的成本。

所提到的层压工具在现有技术中是存在的，但是具有已经解释过的缺点。尽管这些技术很成熟并且经过实践考验，但它们需要很高的工具成本并且不允许在一个方法步骤中弯折。总体而言，现有技术中已知的装置和方法作为整体不能在层压期间、特别是在单个方法步骤中产生弯折。

发明内容

因此，本发明的目的是克服上述缺点并提供一种改进的用于弯折的层压物的装置和相应的方法。

这应该伴随着高度的灵活性，即可以在同一条层压生产线上使用复杂形状的部件或车辆零件，以实现更低的制造成本、改进的质量管理或批量生产以及风险最小化。

该目的通过根据权利要求1的特征的组合来实现。

为此目的根据本发明提供一种制造装置，其中在布置在部件载体上的部件和可从内部施加负压的薄膜之间将外部材料施加到所述部件上，然后活化设置在所述部件和所述外部材料之间的粘合剂。

本发明通过使用柔性薄膜作为相对于环境的压力隔离介质来克服上述困难。结合工件载体的适当设计，设计的足够薄且柔性的薄膜还可以紧密地包围部件背面的弯折区域，以便负压(即接触压力)足以用于层压。

此外，使用薄膜还有其他优点。薄膜的运动是“自由”的，因此可以追随(nachführt)足够的薄膜材料，以紧密包围部件周围和下方的区域。为此，可以将薄膜松散地引入到相应的框架中，并且在部件上方引导具有薄膜的框架，使得薄膜最初大致位于部件上方。由于薄膜区域具有柔性和可追随性，当从部件侧面施加足够的负压时，薄膜可以在部件上在其表面周围贴附，就像“皮肤(Flaut)”一样地施加。代替薄膜，也可以使用压力密封扁平元件、特别是可弹性拉伸的元件。

或者，薄膜也可以在没有框架的情况下使用，只需松散地放置在部件上即可。

相应设计的装置的设计还使得能够在施加负压后查看部件的区域。这可以通过将薄膜设计成透明的来改善。这使得有针对性的过程控制成为可能，特别是在通过粘合剂的活化开始层压过程中的实际连接过程之前，检查待施加于部件的外部材料是否正确定位并贴附在部件上且没有褶皱。

在部件的特别复杂的几何形状阻止薄膜在某些区域中如皮肤般地足够紧密地贴附到部件表面的情况下，在本发明的优选实施例中，所谓的插入件在施加负压之前施用到部件上，其可以确保这些区域的目标压力分布。

本发明的另一替代实施例提供压差层压。这意味着在部件上的薄膜的内侧和薄膜的外侧(即薄膜的外部和上方的远离部件的外部区域)之间产生压力差，优选地，这除了通过来自部件侧、即来自内部的负压以外，还通过从外部额外施加过大的压力实现。通过负压和正压的有针对性的组合，即使在弯折区域和复杂的表面形状中，高度复杂的部件也可以用外部材料可靠地层压。

除了用于层压的装置之外，本发明的另一方面还涉及一种如下限定的方法：

a.将待层压的工件或待层压的部件放置到工件载体上；

b.使用抽吸装置通过常规安装在部件中的孔以及工件载体上的真空开口

抽吸现有的空气(气体)；

c.将外部材料放置在部件上，并且优选地通过将可机械致动的固定装置移动到其固定位置来固定外部材料，所述固定装置设置用于将外部材料固定在指定位置；

d.通过在外部材料的与外部材料的可见侧相反的面向部件的一侧上产生负压来固定外部材料，优选地通过在该区域中抽吸空气实现；

e.优选地，将固定装置从其固定位置移除，使得外部材料的表面没有所

述可机械致动的固定装置；

f.在外部材料上施加气密的薄膜；

g.在薄膜下方面向部件的区域中产生负压，使得薄膜紧密地贴附在外部材料的外表面上，特别是围绕部件的单个、多个或所有组件边缘；

h.通过将温度提高到至少活化温度来活化施加到外部材料的应用侧上的可热活化的粘合剂。

根据本发明优选的实施例，可以执行任何或所有以下附加步骤。

任选地可以基于表面轮廓和无皱纹和/或基于薄膜的足够的光学透明度来进行质量控制，以确保外部材料正确地设置在部件上，所述光学透明度设置成使得在粘合剂被活化之前，可以透过薄膜看到所施加的外部材料的特征(例如没有褶皱、位置、弯折区域等)，并且可以在必要时进行校正。

在本发明的另一有利实施例中可以规定，在上述步骤g)之后，将盖或钟形件移动到工件上方，从而容纳工件(优选地足够严密地封闭，使泄漏率低于介质单位时间内的流入量，从而产生过压)，然后通过压力发生装置在钟形件内实现过压。这会对薄膜和由此的外部材料上作用额外的接触压力。

因此，本发明的另一任选的方面还涉及部件B，与相同形状的传统部件相比，该部件B另外设计有大量的空气通道开口和真空通道。

还有利地，基本上使用压力差方法，其中膜两侧上的压力与装置周围区域中的环境压力明显不同。至少根据定义，环境被认为是距离层压装置大约5-15米的区域，以便在必要时确定大气压力的参考值。

进一步有利地，粘合剂的活化通过由于热空气流而增加温度来进行，优选地通过使热空气流过钟形件或盖来进行。附加地或替代地，工件载体可被加热，在钟形件中的红外辐射器或可使用这些的组合。在本发明的另一优选实施例中可以任选地规定，当粘合剂反应时，部件被冷却。

当使用钟形件时，首先去除钟形件内的多余压力，然后打开或移除钟形件，然后关闭薄膜下方的负压，去除薄膜，最后移除具有层压的外部材料的部件。

与纯红外线加热相比的优点是，加热时可以更快、更好地获取热量，并且更均匀、更容易控制热量的引入。有利地，载热介质(例如加热的空气)被控制成具体的温度并流过钟形件下方的封闭空间。

根据本发明的装置的进一步有利的实施例是：

-热空气进气口和热空气出口通向部件保持器的内部空间，以便从运输系统的废热装置供应和引出热空气，

-部件保持器内部空间中设置有一个或多个空气旋流装置，

-外部装置的废热用作活化所需的热量，

-部件载体可更换地附接至可移动传输系统上的底板或工具承载板。

附图说明

本发明的其他有利的改进方案在从属权利要求中被表征，或者在下文中与借助附图的本发明的优选实施例的描述一起更详细地示出。

附图中示出：

图1为根据本发明的制造装置的示例性视图；

图2为类似于图1但具有插入件E的替代的实施例；以及

图3为外部材料层压装置与钟形件一起的实施例的替代视图。

具体实施方式

下面参照图1至图3更详细地解释本发明，图中相同的附图标记表示相同的结构和/或功能特征。

附图示出了根据本发明的制造设备1的示例性表示。图1示出根据本发明的这种系统的示例性实施例，其在下文中被理解为制造装置1。制造装置1设计成在一个方法步骤中将外部材料物2层压在具有弯折的部件B上。

这意味着外部材料2例如皮革在部件B上的层压，其中外部材料2围绕部件B的至少一个、优选地所有部件边缘K弯折。为此，制造装置1具有用于保持部件B的部件保持器20。优选地表面形状至少部分地反映部件B的形状。然而，也可以设想不同形式的部件保持器20。

部件保持器20具有支撑侧21，其上施加有待与外部材料2层压的部件B。部件保持器20在支撑区域中设置有多个空气通道开口22(也称为真空开口)，以便通过抽吸装置A从上述支撑侧21上方的区域23抽吸空气并在此产生负压。抽出的空气通过空气通道开口22被吸入到背对或远离支撑侧21的抽吸区域24。通过抽吸空气，外部材料2可以被拉到部件上并固定在那里。

此外，提供柔性薄膜F以施加至外部材料2的表面侧S上，外部材料2施加至部件B上，柔性薄膜特别地施加至形成部件B上的外部材料2的稍后可见侧的表面侧。概念上，薄膜F优选地是柔性的，使得薄膜F通过抽吸装置A产生负压而紧密地贴附在外部材料2的表面上的区域23中，并且还至少在部件B上的外部材料2的弯折上围绕的部件边缘紧密地贴附在外部材料2上。薄膜的使用将在下面描述的过程中更详细地解释。

在任何情况下，必须确定薄膜的特性，使得薄膜足够薄，并在产生负压时如皮肤一样施加在待层压部件的表面周围。由于所选薄膜材料、材料厚度、柔性和弹性的组合必须适应相应的应用，因此原则上不能确定薄膜的固定特性。例如，如果部件具有不太复杂的形状，则一定的弹性系数和一定的柔性以及选定的膜厚度足以在设定的过程压力或负压下如皮肤一样施加在部件几何形状周围。在任何情况下，在薄膜表面方向上具有弹性是有意义的，这使得其在所用薄膜的初始尺寸的基础上能够在该方向上伸长约5％，优选地10％。膜的厚度在小于1mm的范围内，优选在？？？的范围内。(示例值在此有意义)

可以设想，薄膜F被保持在保持框架(未详细示出)中，其中该保持框架能够与薄膜F一起移动，使其能够被引导在部件载体或部件B的上方。

此外，为了将外部材料2固定在部件载体上，可以设置可机械致动的固定装置3，其可以从固定位置致动至释放位置，反之亦然，并且一个或多个固定装置3优选地同时确定参考外部材料2的施加位置。这种固定装置3仅作为示例在图2中示出。具体设计取决于各个单独部件的几何形状。

如图2所示，根据本发明的系统还可以包括一个或多个三维成型的插入件E，其可以插入到薄膜F和外部材料2的可见侧S之间，使得在部件B的表面区域中例如压痕、凹陷、凸起或底切的情况下的力通过该区域中的薄膜以更优化的方式传递至外部材料2。为此目的，插入件E优选地具有至少一个表面，该表面的形状对应于插入件E插入的区域中的部件形状。然而，也可以设想特别适合于相应应用的其他几何形状。此外，可设置凹槽22，外部材料2的接缝折叠部可嵌入该凹槽22中。

图3示出了替代的制造装置1，其中附加地设置有钟形件40，该钟形件设计成罩在或引导在部件载体20的上方，以便为其形成外罩。外罩优选地设计成紧密地固定在支撑表面上。热空气供应通道41可以设置在钟形件40上，以便当钟形件40如图3示意性示出地用作部件载体20的外罩时将热空气输送到钟形件40的内部空间43中以用于活化粘合剂。

还可能且优选的是，在钟形件40上还设置有热空气排出管道42，以便当钟形件40用作部件载体20的外罩时从钟形件40的内部空间43输送出热空气。

本发明的另一方面不仅涉及用于层压的装置而且还涉及用于层压的方法。该方法以非限制性但是示例性的方式参考图1中的装置1。

a.首先将待层压的部件放置到工件载体上；

b.然后通过抽吸装置A通过常规地安装在所述工件载体20上的孔22抽吸

现有的空气(气体)；

c.将外部材料放置在部件上，并且优选地通过将可机械致动的固定装置移动到其固定位置来固定外部材料，所述固定装置设置用于将外部材料固定

在指定位置；

d.通过在外部材料的与外部材料的可见侧相反的面向部件的一侧上产生负

压来固定外部材料，优选地通过在该区域中抽吸空气实现；

e.优选地，将固定装置从其固定位置移除，使得外部材料的表面没有所述

可机械致动的固定装置；

f.在外部材料上施加气密的薄膜；

g.在薄膜下方面向部件的区域中产生负压，使得薄膜紧密地贴附在外部材

料的外表面上，特别是围绕部件的单个、多个或所有组件边缘；

h.通过将温度提高到至少活化温度来活化施加到外部材料的应用侧上的可热活化的粘合剂。

在所述方法的有利实施例中，维持步骤d)至f)直到部件B和外部材料OB之间的粘合剂被活化或者达到其活化温度。

本发明的实施不限于上面给出的优选示例性实施例。相反，可以设想许多变体，即使在根本不同的设计中，它们也利用所提出的解决方案。

例如，图4和图5涉及以下情况。不利的是，当在薄膜能够将其自身牢固地施加到弯折区域之前施加负压时，该薄膜容易卡在部件保持器的区域中。然而，必须确保薄膜即使在施加负压时也能在部件保持器上滑动或移动，以便将足够的薄膜材料送入周围区域。为此，在所讨论的部件保持器区域中将透气但压力稳定的材料安装到表面上。该材料可以是例如开孔泡沫或间隔机织物。这种布置具有使空气可以在薄膜下方流过并且防止薄膜被吸入的效果。作为透气材料的替代方案，部件保持器可以包含承受环境压力的通风孔。

根据本发明，权利要求中任一项或如上所述的主题可以通过以下特征进一步改进：

透气材料(图4)或通风孔(图5)，以防止薄膜被吸入。

因此，在图2的替代解决方案中，图6和图7涉及以下情况。一般来说，可以看出，薄膜并不总是完全沿循部件或部件保持器的复杂几何形状，因此不会在所有区域包围外部材料并将其压在部件上。

根据本发明的一种解决方案规定，代替如图2所示的仅填充空腔，插入件被扩展为成型体，以便还包围部件的2侧受限或凹入的区域。这使得引导薄膜变得更容易，并且可以将压力有针对性地引导至所需区域。在该实施例中，薄膜不必到处都紧密贴附，而是向成型体施加足够的压力就足够了

根据本发明，权利要求中任一项或如上所述的主题可以通过以下特征进一步改进：插入件还可以是成型体，除了部件的3侧(图2)、2侧(图6)受限或直表面之外，还可以包围凹(图7)表面，以便在此处有针对性地施加层压所需的压制压力。成形体可以是刚性的或弹性的(例如硅酮)。

此外，图8和图9涉及以下发明情况。使用红外辐射器将部件和外部材料加热至活化温度需要直接照射表面。对背面的完全加热，例如使弯折区域达到活化温度，需要相对较长的时间。使用低于红外光谱的电磁辐射(例如微波)可以在此提供一种补救措施，因为微波可以更深入地渗透到部件中，因此可以在更短的时间内将基材的背面以及周围区域加热到所需的温度。

Claims (11)

1.一种用于将外部材料(2)层压在部件(B)上的制造装置，其中所述外部材料围绕所述部件(B)的至少一个部件边缘(K)弯折，其中所述制造装置包括：

a.部件保持器(20)，其用于将所述部件(B)保持在所述部件保持器(20)的支撑侧(21)上，其中所述部件保持器(20)设置有多个空气通道开口(22)或真空开口，以便利用抽吸装置(A)将空气或气体从所述支撑侧(21)上方的区域(23)通过所述空气通道开口(22)或真空开口抽吸至背向所述支撑侧(21)的抽吸区域(24)；

b.柔性的薄膜(F)或压力密封扁平元件，其用于施加在所述所述外部材料(2)的表面侧(S)上，特别是施加到随后在所述部件(B)上形成外部材料的可见侧的表面侧上，所述外部材料(2)到施加到所述部件上，

其中所述薄膜(F)优选地是柔性的，由此通过抽吸装置(A)在区域(23)

中产生负压使得所述薄膜紧密地贴靠在所述外部材料(2)的表面上，并且优选地进一步至少在围绕部件边缘的所述部件(B)上的所述外部材料(2)的弯折上紧密地贴靠在所述外部材料(2)上。

2.根据权利要求1所述的制造装置(1)，其特征在于，还设置三维成型的插入物(E)，其能够插入到所述薄膜(F)和所述外部材料(2)的可见侧(S)之间，其中，所述插入件(E)优选地具有至少一个表面，所述至少一个表面的形状对应于所述插入件所插入的区域中的部件形状。

3.根据权利要求1或2所述的制造装置(1)，其特征在于，还设置有钟形件(40)，所述钟形件设计成在部件载体上方被引导以形成部件载体的外罩。

4.根据前述权利要求中任一项所述的制造装置(1)，其特征在于，设置红外线辐射器(具有或没有钟形件)，以加热所述部件和/或所述外部材料。

5.根据权利要求3所述的制造装置(1)，其特征在于，在所述钟形件(40)上设置有热空气供应通道(41)，从而当所述钟形件(40)用作用于所述部件载体(20)的外罩时将用于活化粘合剂的热空气输送到所述钟形件(40)的内部空间(43)。

6.根据权利要求4所述的制造装置(1)，其特征在于，在所述钟形件(40)上设置有热空气排出管道(42)，从而当所述钟形件(40)用作用于所述部件载体(20)的外罩时从所述钟形件(40)的内部空间(43)输送出热空气。

7.根据前述权利要求中任一项所述的制造装置(1)，其特征在于，优选地，所述薄膜(F)无应力地保持在保持框架中，其中所述保持框架能够与所述薄膜(F)一起移动，使得所述薄膜能够在所述部件载体上被引导。

8.根据前述权利要求中任一项所述的制造装置(1)，其特征在于，设置能够机械致动的多个固定装置(3)用于将所述外部材料(2)固定在所述部件载体上，所述固定装置(3)能够从固定位置致动到释放位置，反之亦然，并且所述多个固定装置(3)中的一个或多个优选地同时为施加所述外部材料(2)确定参考位置。

9.一种用于将外部材料(2)层压在部件(B)上的方法，其中将所述外部材料(2)围绕所述部件(B)的至少一个部件边缘(K)弯折，其中优选地使用根据权利要求1至8中任一项所述的制造装置，所述方法具有如下步骤：

a.将待层压的部件(B)放置在工件载体(20)上；

b.通过抽吸装置(A)通过常规地安装在所述工件载体(20)上的真空开口(22)或空气通道开口抽吸空气(气体)；c.将所述外部材料(2)放置在所述部件(B)上或在所述部件(B)的上方；d.固定所述外部材料(2)；

e.在所述外部材料(2)上施加气密薄膜或压力密封扁平元件(F)；

f.以这样的方式产生负压，使得所述薄膜(F)或所述压力密封扁平元件(F)紧密地抵靠在所述外部材料(2)的外表面上，并且特别是还围绕部件的单个、多个或所有边缘部件(K)；

g.任选地通过将温度升高到至少活化温度来活化施加至所述外部材料(2)的应用侧的能够热活化的粘合剂。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，将所述外部材料(2)固定在固定装置上。

11.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，将盖或钟形件(G)也移动到所述部件(B)上方，从而容纳所述部件(B)并向所述钟形件(G)中引入温热介质以升高所述外部材料(2)的温度，并且升高的温度至少达到用于在所述部件(B)上粘合所述外部材料(2)的活化温度。