DE10009304A1 - Vorrichtung zum Herstellen eines zumindest einseitig mit einem Textil versehenen Kunststoff-Spritzgussteils - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines einseitig mit einem Textil versehenen Spritzgussteils, das eine schalenförmige, dreidimensional ausgebildete Oberflächenstruktur mit einem im Raum verlaufenden Rand aufweist, mit einer Textilzuschneideeinheit (1) zum Zuschneiden eines Textilzuschnitts (37), einer Betätigungsvorrichtung zum Aufnehmen des Textilzuschnitts (37), einer Spritzgießeinheit (2) zum Hinterspritzen des Textilzuschnitts (37) mit Kunststoff und einer Bearbeitungseinheit zum Nachbearbeiten des Spritzgussteils (40, 50). Um den Textilverschnitt und die Durchlaufzeiten der Fertigung zu reduzieren, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Textilzuschneideeinheit (1) Zuschneidemittel für einen an die Oberflächenstruktur und/oder die Randkontur des fertigen Spritzgussteils angepaßten Formkonturzuschnitt aufweist, dass die Bearbeitungseinheit (4) mit einer Haltevorrichtung für eine verdrehungsfreie und eindeutige Positionierung und Fixierung des Spritzgussteils in dessen Sollgeometrie während des Nachbearbeitens versehen ist, und dass die Bearbeitungseinheit (4) eine Beschneidevorrichtung zum vollautomatischen Beschneiden der Randkontur des Spritzgussteils umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines zumindest einseitig mit einem Textil versehenen Kunststoff- Spritzgussteils, das vorzugsweise eine schalenförmige, dreidi­ mensionale Oberflächenstruktur mit einem im Raum verlaufenden Rand aufweist, mit a) einer Textilzuschneideeinheit zum Zu­ schneiden eines Textilzuschnitts, b) einer Betätigungsvor­ richtung, insbesondere einem Roboter, zum Aufnehmen des Tex­ tilzuschnitts, c) einer Spritzgießeinheit zum Hinterspritzen des Textilzuschnitts mit Kunststoff und d) einer Bearbei­ tungseinheit zum Nachbearbeiten des Spritzgussteils.

Derartige Spritzgussteile werden beispielsweise im KFZ-Bereich zum Abdecken von Trägern, Holmen und dergleichen eingesetzt. Üblicherweise sind die Spritzgussteile mit einem Textil verse­ hen, welches an die Fahrzeuginnenausstattung angepasst ist. An den Rändern der Spritzgussteile sind vorzugsweise einstückig angeformte Verbindungslaschen oder Raststege vorgesehen, mit denen das Spritzgussteil an dem Fahrzeug befestigbar ist.

Bei einer bekannten Vorrichtung der genannten Art wird das Textil in der Textilzuschneideeinheit von einer Textilrolle abgerollt und manuell zu rechteckigen, jeweils gleich großen Textilzuschnitten geschnitten. Alternativ können die Textil­ zuschnitte bereits vorgefertigt zugeschnitten angeliefert werden. Die Textilzuschnitte werden dann in einer Bereitstel­ lungseinheit angeordnet, aus welcher sie von der Betätigungs­ vorrichtung entnommen werden. Für die Entnahme wird vorzugs­ weise ein Linearroboter eingesetzt. Die Betätigungsvorrichtung platziert den Textilzuschnitt dann in einer Aufnahme innerhalb der Spritzgießeinheit. Üblicherweise ist die Betätigungsvor­ richtung mit einem zweiseitigen Greifer ausgestattet, so dass durch eine Hubbewegung gleichzeitig ein gefertigtes Spritz­ gussteil auf einer Seite aus der Spritzgießeinheit entnommen und auf der gegenüberliegenden Werkzeugseite der neue Textil­ zuschnitt in der Aufnahme platziert werden kann. Die Stoff­ fixierung innerhalb des Werkzeugs erfolgt, beispielsweise durch Stifte, Spannrahmen oder Klammern, welche die Ränder des Tex­ tilzuschnitts umklammern. Alsdann schließt die Spritzgieß­ einheit und hinterspritzt den Textilzuschnitt mit Kunststoff. Nach dem Hinterspritzen entnimmt eine Betätigungsvorrichtung das gefertigte Spritzgussteil aus der Spritzgießeinheit und legt dieses in eine Gitterbox zur weiteren Bearbeitung ab. Bei dieser Weiterbearbeitung können zunächst Ausnehmungen aus dem Spritzgussteil gestanzt werden. Schließlich wird das über den Rand des Spritzgussteils überstehende Textil abgeschnitten. Beim Abschneiden des Textils muss sehr sorgsam vorgegangen werden, da Beschädigungen des Textils an den Kanten des im Fahrzeug eingebauten Spritzgussteils sichtbar sind. Aus diesem Grund wird der Zuschnitt üblicherweise per Hand von geschulten Fachkräften durchgeführt, um den Ausschuss so gering wie mög­ lich zu halten.

Die bekannte Vorrichtung ist mit verschiedenen Nachteilen verbunden. Als primärer Nachteil ist der hohe Textilverbrauch zu nennen. Der Textilzuschnitt muss nämlich grundsätzlich mit solchem Übermaß erfolgen, um die während des Fertigungsablaufs entstehenden Toleranzprobleme ausgleichen zu können. Da die Textilzuschnitte und das Spritzgussteil mehrmals während des Fertigungsablaufs aufgenommen und in den entsprechenden Vor­ richtungen platziert werden müssen, kann es im schlechtesten Fall zu einer Summierung der Toleranzen der Toleranzbette kommen. Jeder Textilzuschnitt muß deshalb so zugeschnitten sein, dass er in jedem Fall die maximale Summe der Toleranzen abdecken kann. Andererseits tritt nur bei sehr wenigen Spritz­ gussteilen die maximale Summe der Toleranzen auf, so dass üblicherweise größere Stoffmengen in der Bearbeitungseinheit abgetrennt werden müssen.

Eine automatische Nachbearbeitung scheidet aus, da die Spritz­ gussteile durch während der Abkühlung auftretende Verspannun­ gen und Materialschwund des Kunststoffs in sich geringfügig verdreht sein können, wodurch geringfügig unterschiedliche Kantenverläufe eines jeden Spritzgussteils auftreten können und Abweichungen von der Sollgeometrie (Geometrie des geplan­ ten Spritzgussteils) auftreten. Diese Unterschiede verhindern aber gerade eine automatische Nachbearbeitung durch einen Roboter, der jeweils einen vordefinierten Kantenverlauf er­ fordert. Besonders Problematisch für die automatische Nach­ bearbeitung sind Randkonturen mit engen Kurvengeometrien. Der Beschnitt von komplexen Geometrien, insbesondere wenn das Spritzgussteil mit an dem Fahrzeug einsteckbaren, von diesem in bestimmten Abständen herausragenden Einstecklaschen verse­ hen ist, muss von Hand erfolgen, teilweise unter Einsatz me­ chanischer Trennvorrichtungen.

Da die individuellen Gegebenheiten jedes Spritzgussteils beim Beschnitt berücksichtigt werden müssen, ist die Nachbearbei­ tung derzeit der zeitaufwändigste Fertigungsabschnitt. Bei der Betrachtung der Durchlaufzeiten von Spritzgussteilen wird zwischen Zykluszeiten und Nebenzeiten unterschieden. Eine Zykluszeit ist definiert als die gesamte für das Spritzen eines Spritzgussteils in der Spritzgießeinheit benötigte Zeit; sie umfasst die Zeit für das Einlegen eines Textils in die Spritzgießeinheit, das Schließen der Werkzeuge der Spritzgieß­ einheit, das Spritzen des Spritzgussteils, das Abkühlen des Spritzgussteils, das Öffnen des Werkzeugs und das Ausschleusen des fertigen Spritzgussteils aus der Spritzgießeinheit. Neben­ zeiten sind definiert als diejenigen Zeiten, die von den Spritzgießzyklen unabhängig sind. Das Beschneiden der Spritz­ gussteile in der Bearbeitungseinheit erfolgt in Nebenzeiten.

Beim Stand der Technik stellt die Bearbeitungseinheit aufgrund des relativ zum Gesamtprozess zeitaufwändigen Beschneidens der Spritzgussteile den Engpassfaktor der Produktion dar und be­ stimmt damit wesentlich die Durchlaufzeiten bei der Fertigung eines Spritzgussteils und damit die Kapazität der Gesamtanla­ ge.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, den Tex­ tilverschnitt, also das bei der Nachbearbeitung abzutrennende Textil, zu reduzieren und die Durchlaufzeiten zu senken.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Textilzuschneideeinheit Zuschneidemittel für einen an die Oberflächenstruktur und/oder Randkontur des fertigen Spritz­ gussteils angepassten Formkonturzuschnitt aufweist, dass die Bearbeitungseinheit mit einer Haltevorrichtung für eine ver­ drehungsfreie und eindeutige Positionierung und Fixierung des Spritzgussteils in seiner Sollgeometrie versehen ist und dass die Bearbeitungseinheit eine Beschneidevorrichtung zum voll­ automatischen Beschneiden der Randkontur des Spritzgussteils umfasst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht erstmalig eine vollautomatische Fertigung und Bearbeitung von einseitig mit einem Textil versehenen Spritzgussteilen.

Die Textilzuschneideeinheit schneidet den Textilzuschnitt konturgenau in Abhängigkeit von der jeweiligen Oberflächen­ struktur, die der Textilzuschnitt auf dem fertigen Spritzguss­ teil einnimmt, und dessen Randkontur aus der angelieferten Textilware aus (Formkonturzuschnitt). Auch abstehende Laschen zum Abdecken abstehender Bereiche des Spritzgussteils oder zum Positionieren des Textils in der Spritzgießeinheit (mit ent­ sprechenden Löchern) lassen sich formteilgenau zuschneiden. Je nach der Dicke des Textils können bis zu 40 übereinander lie­ gende Stoffe können komprimiert und von der Textilzuschneide­ einheit gleichzeitig zugeschnitten werden. Die Textilzuschnei­ deeinheit kann beliebige Randkonturen und Ausnehmungen vorse­ hen, so dass ein verschnittoptimierter Zuschnitt erfolgt. Aufgrund der durch die Vorrichtung realisierbare Reduktion der Toleranzen muss nur ein Textilüberstand von maximal 2 cm an dem Spritzgussteil im fertigen Zustand vorgesehen sein. Dieses reduziert den Verschnitt im Vergleich zu der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung erheblich.

Zur Fertigung eines Umbugs können millimetergenau positio­ nierte Entlastungsschnitte im Umbugbereich mit besonderer Toleranz vorgesehen werden, um eine Wellung des Textils auf der Oberfläche des Spritzgussteils zu verhindern. Dieses war beim Stand der Technik unmöglich, da die Position des Spritz­ gussteils auf dem Textil durch die während des Produktions­ prozesses auftretenden Toleranzen bei jedem Bauteil leicht variierte.

Die erfindungsgemäße Haltevorrichtung (Aufnahmeform) zur Auf­ nahme der Spritzgussteile weist eine Oberfläche auf, welche zumindest teilweise das Negativ der Oberflächenkontur des Spritzgussteils abbildet, wobei die Oberfläche ein formstabi­ les poröses Material umfasst, durch das ein Volumenstrom leit­ bar ist, mit dem das Spritzgussteil auf der Oberfläche an­ saugbar und so positionier- und fixierbar ist. Die Kontur der Oberfläche der Aufnahmeform entspricht der des zu bearbeiten­ den Spritzgussteils mit allen Krümmungen, Ausnehmungen, Stegen und dergleichen. Die Bearbeitungseinheit legt das Spritzguss­ teil mit einer Seite in oder auf der Aufnahmeform ab und der Vakuumstrom saugt die aufgelegte Fläche des Spritzgussteils ganzflächig an. Damit wird eine verdrehungsfreie und toler­ anzunabhängige Fixierung des Spritzgussteils in der Aufnahme­ form realisiert. Da die Oberflächenkontur der Aufnahmeform dem Negativ der Sollgeometrie des Spritzgussteils entspricht, wird jedes Spritzgussteil darüber hinaus durch den Vakuumstrom in seine Sollgeometrie gebracht.

Die Aufnahmeform ist zumindest im Bereich der das Spritzguss­ teil aufnehmenden Oberfläche aus einem porösen Material ge­ fertigt, durch welches der Unterdruck auf die in der Aufnahme­ form angeordneten Oberfläche des Spritzgussteils übertragbar ist. Nachdem das Spritzgussteil, beispielsweise durch einen Handlingsgreifer, vorpositioniert wurde, ist dieses durch die Aufnahmeform hindurch ganzflächig auf der dem Spritzgussteil zugewandten Oberseite der Aufnahmeform ansaugbar und so genau positionier- und fixierbar. Das Spritzgussteil kann eine völ­ lig beliebige Oberflächenstruktur mit Krümmungen, Mulden, abragenden Stegen, Schrägen u. ä. aufweisen. Die erfindungs­ gemäße Aufnahmeform ermöglicht es erstmalig, dass ein Spritz­ gussteil mit der textilversehenen Seite (Außenseite) voran in der Haltevorrichtung positionier- und fixierbar ist, da der Unterdruck strark genug ist, um durch das Textil hindurch den darunterliegenden Kunststoff anzusaugen. Die aus dem Stand der Technik bekannten Greifer und Ansaugvorrichtungen waren bis­ lang nur für den Einsatz auf der Kunststoffseite des Spritz­ gussteils verwendbar, da auf dieser Seite der Sauger den not­ wendigen Unterdruck zum Halten erzeugen konnte.

Als poröser Werkstoff für die Aufnahmeform sind im wesentli­ chen alle Sinterwerkstoffe einsetzbar. Es hat sich als be­ sonders vorteilhaft erwiesen, poröses Aluminium zu verwenden, da dieses eine gute Verfügbar- und Bearbeitbarkeit aufweist.

Die Oberfläche kann als herausragende Erhebung, auf die ein entsprechend ausgebildetes Spritzgussteil aufsetzbar ist, oder als muldenförmige Ausnehmung, in die ein schalenförmiges Spritzgussteil einlegbar ist, ausgebildet sein. Der vorzugs­ weise durch ein Vakuumgebläse erzeugte Volumenstrom ist durch die Oberfläche hindurch auf die Oberfläche des eingelegten Spritzgussteils übertragbar. Um eine gleichmäßige Ansaugkraft auf der Gesamtoberfläche der Aufnahmeform zu gewährleisten, weist die Aufnahmeform eine der Außenkontur entsprechende Kavität auf ihrer Innenseite auf, so dass zwischen der Werk­ stückoberfläche und der Kavität gleichbleibend eine Wandstärke von ca. 10-15 mm besteht. Zur, Erzeugung eines Volumenstroms innerhalb der Kavität, der durch das poröse Aluminium-Material der Aufnahmeform auf die Oberfläche des Spritzgussteils über­ tragen wird, kann vorzugsweise ein Vakuumgebläse eingesetzt werden, welches mit einem Volumenstrom von 120 m³/h und mehr arbeitet und so auch Lekagen ausgleicht. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Aufnahmeform ermöglicht so eine verdrehungs­ freie Fixierung der Spritzgussteile. Dieses ist für einen späteren maschinellen Beschnitt von entscheidender Bedeutung, da gerade die unexakte Positionierung des Spritzgussteils dazu führte, dass die Randkontur des Spritzgussteils bei jedem Spritzgussteil geringfügig abwich und somit ein maschineller Beschnitt ausschied. Die eindeutige Fixierung des Spritzguss­ teils innerhalb der Aufnahmeform in seiner Sollgeometrie er­ möglicht erstmalig ein vollautomatisches Beschneiden des über­ stehenden Textils im Randbereich.

Die Beschneidevorrichtung der Bearbeitungseinheit um etwaige Überstände des Textilzuschnitts zu entfernen, kann mit einer Ultraschall-Sonotrode (Ultraschallbeschnitt) oder mit einer mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Tellerschneide (Hoch­ geschwindigkeitsbeschnitt) erfolgen. Die Ultraschall-Sonotrode oder die Tellerschneide sind vorzugsweise an dem Arm eines Roboters angeordnet, der den Rand der Spritzgussteile kontur­ genau abfährt. Üblicherweise werden Knickarmroboter mit bis zu acht unabhängig voneinander steuerbaren Achsen eingesetzt. Da das Spritzgussteil durch die Haltevorrichtung in seine Soll­ position gebracht und in dieser fixiert wird, kann der Robo­ terarm die vorprogrammierte Sollkontur des Spritzgussteils abfahren und durchtrennt den Textilzuschnitt genau an dem Rand des Spritzgussteils. Es kommt weder zu ungewünschten Über­ ständen oder Einschnitten in das Textil oder den Kunststoff. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht damit erstmalig einen vollautomatischen und maßgenauen Beschnitt des Textils.

Die Ultraschall-Sontrode trennt den Textilüberstand ab und kann im Schnittbereich auch den Rand des Textils mit dem Spritzgussteil verschweißen.

Mit dem Ultraschallbeschnitt sind Schnittgeschwindigkeiten von 5-20 m/sec realisierbar und es lassen sich Spritzgussteile mit sehr komplizierten Randkonturen bearbeiten. Ferner ist ein Umbug an dem Spritzgussteil fertigbar. Bei einem Umbug handelt es sich um einen über die Randkontur des Spritzgussteils ra­ genden Textilabschnitt, der um den Rand umgelegt und auf der Innenseite des Spritzgussteils befestigt wird.

Zur Fertigung eines Umbugs, aber auch zur besseren Positionie­ rung und Fixierung des Spritzgussteils in der Haltevorrichtung kann diese mit einer den Rand des Spritzgussteils umgreifenden und auf der Innenseite des Spritzgussteils anlegbaren Klemm­ leiste versehen sein. Die Klemmleiste ist automatisch durch gängige Mittel steuerbar, z. B. mittels Hydraulik, Pneumatik oder Elektrik. Selbstverständlich muss die Geometrie der Klemmleiste an die Oberflächenstruktur der Innenseite des Spritzgussteils angepasst sein, um vollflächig auf diese auf­ legbar zu sein. Bei der Fertigung eines Umbugs umgreift die Klemmleiste den Rand des Spritzgussteils und nimmt dabei den über den Rand ragenden Textilzuschnitt mit und zieht das Tex­ til, während dieses gleichzeitig gegen die Innenseite des Spritzgussteils gepresst wird, nach unten, um das Textil zu spannen. Nach der Fixierung wird das Textil auf der Innenseite des Spritzgussteils durch die Ultraschall-Sonotrode abgetrennt und mit dem Spritzgussteil verschweisst. Dabei kann die Ul­ traschallsonotrode entweder den Rand der Klemmleiste konturge­ nau abfahren oder die Klemmleiste kann ein kranzartiges Profil mit einer mittleren Öffnung aufweisen, durch welche die Ul­ traschallsonotrode den Beschnitt durchführen kann.

Eine höhere Schnittgeschwindigkeit von 10-25 m/min und mehr ist mit dem Hochgeschwindigkeitsbeschnitt realisierbar. Hier­ bei wird das Textil durch eine mit 6000 l/min und schneller drehende Tellerschneide durchtrennt. Die Welle der Teller­ schneide wird vorzugsweise durch einen Elektromotor angetrie­ ben. Der Roboter führt die Tellerschneide üblicherweise in einer angewinkelten Stellung entlang der Randkontur des Spritzgussteils, wobei die Rotation der Tellerschneide das Textil durchtrennt. Um einen Ausriss des Textils und eine Staubentwicklung zu verhindern, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Schneide der Tellerschneide konturlos, also glatt und ohne Profil ausgebildet ist. Mit dem Hochgeschwin­ digkeitsbeschnitt lassen sich mit der zuvor genannten Schnitt­ geschwindigkeit auch Freistellungen beschneiden.

Die Bearbeitungseinheit kann zur Verdopplung der Nebenzeiten einen Wender aufweisen, der mit mindestens zwei Aufnahmeformen der zuvor beschriebenen Art versehen ist. Bei einem Wender handelt es sich um eine Vorrichtung mit mindestens zwei, vorzugsweise drei unabhängig voneinander steuerbaren Achsen zum präzisen und automatischen Wechseln der Aufnahmeform zwi­ schen Bearbeitungspositionen. Dieser besteht üblicherweise aus einer horizontal angetriebenen Servo-Drehachse, die mittig an einem balkenförmigen Hauptträger befestigt ist. An den äußeren Enden des Hauptträgers sind zwei weitere Servo-Drehachsen vorgesehen, die an Trägern für die Aufnahmeformen befestigt sind. Üblicherweise ist für die Bearbeitung jeder Aufnahmeform ein Roboter vorgesehen, der die Achsen des Wenders steuert; damit stellen die Achsen des Wenders für den Roboter externe Achsen dar. Mit diesen externen Achsen können die Aufnahmefor­ men mit den darin angeordneten Spritzgussteilen während des Beschnitts justiert und positioniert werden, um einen schnel­ leren Beschnitt zu ermöglichen. Damit erhält der Roboter ent­ sprechend der Anzahl der Achsen des Wenders mehr Freiheits­ grade.

Der gesamte Bearbeitungsprozess ist vollautomatisch durchführ­ bar, wenn ein zentral angeordneter Automat den Textilzuschnitt aus der Textilschneideeinheit entnimmt, in der Spritzgieß­ einheit positioniert und in der Aufnahmeform der Bearbeitungs­ einheit platziert. Die Durchlaufzeiten sind weiter reduzier­ bar, wenn dieser Automat gleichzeitig so ausgebildet ist, dass ein fertiges Spritzgussteil zunächst aus der Spritzgießeinheit entnommen wird, bevor der neue Textilzuschnitt in dieser an­ geordnet wird.

Für den Fachmann ist ersichtlich, dass die Erfindung auch ein Herstellungsverfahren betrifft für ein zumindest einseitig mit einem Textil versehenes Spritzgussteil, das vorzugsweise eine schalenförmige, dreidimensionale Oberflächenstruktur mit einem im Raum verlaufenden Rand aufweist mit den folgenden Verfah­ rensschritten:

• a) Zuschneiden des Textilzuschnitts in einer Textilzuschneide­ einheit,
• b) Aufnehmen des Textilzuschnitts durch eine Betätigungsvor­ richtung, insbesondere einen Roboter, und Anordnen des Textil­ zuschnitts in einer Spritzgießeinheit,
• c) Fertigen des Spritzgussteils durch Hinterspritzen des Tex­ tilzuschnitts mit Kunststoff und
• d) Entnahme des Spritzgussteils aus der Spritzgießeinheit und Nachbearbeiten in einer Bearbeitungseinheit.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich bei gleicher Problemstellung wie bei der Vorrichtung dadurch aus, dass die Textilzuschneideeinheit einen Textilzuschnitt zuschneidet, der an die Oberflächenstruktur und Randkontur des fertigen Spritz­ gussteils angepasst ist (Formkonturzuschnitt), dass das Spritzgussteil in der Bearbeitungseinheit von einer Haltevor­ richtung verdrehungsfrei in seine Sollgeometrie gebracht und in dieser sowohl positioniert als auch fixiert und während dem Nachbearbeiten gehalten wird und dass etwaige Überstände des Textilzuschnitts am Rand des Spritzgussteils vollautomatisch und konturgenau entfernt werden können.

Sowohl bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung als auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Spritzgussteil mit seiner Außenseite (mit der textilbespannten Seite) in oder auf der Haltevorrichtung abgelegt und selbständig in dieser zentriert durch den Vakuumstrom. Dieses reduziert die Rüstzeiten und die Übergabe in die Haltevorrichtung der Bearbeitungseinheit ist vollautomatisch durchführbar.

Bei der Durchführung des Beschnitts mit der Tellerschneide kann diese berührend so entlang der Randkontur des Spritzguss­ teils geführt werden, dass das Spritzgussteil im Bereich der Randkontur plastifiziert wird. Die Winkelstellung der Teller­ schneide im Verhältnis zum Spritzgussteil richtet sich nach dem Keilwinkel der Schneide. Der Winkel sollte so eingestellt werden, dass die Oberfläche des Keils über den Rand des Spritzgussteils schabt.

Nach dem Abtrennen des über die Randkontur überstehenden Be­ reichs des Textilzuschnitts können die Fasern des sich auf dem Spritzgussteil befindlichen Textilzuschnitts durch die Rota­ tion der Tellerschneide in den plastifizierten Kunststoff des Spritzgussteils gedrückt werden und sich mit diesem verbinden. Auf diese Weise ist auch mit dem Hochgeschwindigkeitsbeschnitt ein Verschweißen des Textils mit dem Spritzgussteil im Schnittbereich möglich.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht erstmalig eine System­ trennung zwischen den einzelnen Fertigungsschritten. Beim Stand der Technik transportieren Linearroboter den Textil­ zuschnitt von dem Magazin der Textilzuschneideeinheit in die Spritzgießeinheit und das Spritzgussteil in die Bearbeitungs­ einheit. Um die Toleranzabweichungen beim Handling so gering wie möglich zu halten, ist eine Unterbrechung des Transports nicht möglich. Damit können einzelne Verfahrensschritte auch nicht selbständig zum Ausgleich der Kapazitäten fortgeführt werden, wenn ein Fertigungsschritt nicht betreibbar ist. Die erfindungsgemäß realisierte, genaue Positionierung des Textil­ zuschnitts und des Spritzgussteils während aller Fertigungs­ schritte, insbesondere der Ausgleich etwaiger Abweichungen durch die erfindungsgemäße Aufnahmeform lassen es zu, einzelne Fertigungsschritte selbständig zu betreiben. Damit sind die einzelnen Prozessabschnitte selbständig und unabhängig vom Gesamtprozess einrichtbar und optimierbar. Da die Einzelpro­ zesse selbständig betreibbar sind, können die Kapazitäten ausgeglichen und damit in Konsequenz die Lagerbestände redu­ ziert werden.

Durch die Anordnung von mindestens zwei Aufnahmeformen auf einem Wender lässt sich die Nebenzeit verdoppeln. Im Stand der Technik war es bislang nur möglich, die Spritzgussteile nach­ einander verschiedenen Bearbeitungsverfahren, wie z. B. der Fertigung eines Freischnitts, der Fertigung eines Umbugs oder dem Ultraschallbeschnitt zuzuführen und diese Fertigungsab­ schnitte in jeder Bearbeitungsstation nacheinander durchzufüh­ ren. Durch die Anordnung auf dem Wender können nunmehr ver­ schiedene Bearbeitungsprozesse gleichzeitig durchgeführt wer­ den. Da beispielsweise das Wechseln zwischen dem Hochgeschwin­ digkeitsbeschnitt und dem Ultraschallbeschnitt ohne aufwändige Rüstzeiten durch ein einfaches Rotieren des Wenders durchführ­ bar ist, können die Prozesse alternierend so miteinander kom­ biniert werden, dass der Gesamtbearbeitungsprozess optimiert wird. Es kann beispielsweise sein, dass an einer Seite zu­ nächst ein Hochgeschwindigkeitsbeschnitt durchgeführt wird, danach an einer angrenzenden Seite des Spritzgussteils ein Umbug gefertigt wird und schließlich nochmals ein Hoch­ geschwindigkeitsbeschnitt durchgeführt wird, um eine Falten­ bildung oder Wellung an den Übergangsbereichen zu verhindern. Das schnelle, präzise und freie Wechseln durch den Wender, dessen Achsen vorzugsweise durch die bearbeitenden Roboter gesteuert werden, ermöglichen es, die verschiedenen Beschnitt­ verfahren zu einer optimalen Beschnittführung variierend zu kombinieren.

Da das erfindungsgemäße Verfahren die Fertigungstoleranzen minimiert, lassen sich die Textilzuschnitte in der Textil­ zuschneideeinheit bereits so konturgenau zuschneiden, dass Rastbereiche freistellbar sind, mit denen das fertige Spritz­ gussteil am Fahrzeug befestigbar ist. Ferner können in einem vordefinierten Winkel radial nach innen verlaufende Entla­ stungsschnitte an dem Textilzuschnitt vorgesehen sein, welche die Fertigung eines Umbugs ermöglichen, da eine Wellung des Textils auf der Außenseite des Spritzgussteils verhindert wrid. Insbesondere Letzteres war bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wegen der auftretenden Toleranzen nicht möglich, da man die Position des Spritzgussteils auf dem Textil nicht vorhersagen und damit die Einschnitttiefe nicht im Vorfeld genau bestimmen konnte.

Zur Einhaltung der engen Toleranzen müssen die in der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung eingesetzten Greifer, Werkzeuge, Beschnittaufnahmen und Maschinen genau kodiert (kalibriert) sein. Dieses erfolgt vorzugsweise durch die Zentrierung der Werkzeuge mit einer Passstift-Verstiftung.

Die Maßhaltigkeit des Textilzuschnitts und dessen Positions­ genauigkeit innerhalb der Werkzeuge kann durch Verwendung der in der deutschen Patentanmeldung DE 199 60 054 aufgeführten Hinterspritztechnik erhöht werden. Um die Durchlaufzeiten und den Platzbedarf für die Fertigungsanlagen für ein mit Textil, Vlies oder dergleichen kaschiertes Spritzgussteil aus Kunst­ stoff zu reduzieren, wird bei der Hinterspritztechnik vor­ geschlagen, dass das Verfahren die folgenden Schritte auf­ weist: Aufnehmen eines Textilzuschnitts, der auf einer ersten, dem Spritzgussteil zugewandten Seite mit einer thermisch ver­ formbaren, im abgekühlten Zustand formstabilen und elastischen Kunststofffolie beschichtet ist, Vorformen des Textil­ zuschnitts in eine gewünschte Außenstruktur, die eine beliebi­ ge Raumgestalt annehmen kann, des zu fertigen Spritzgussteils, Einlegen des vorgeformten Textilzuschnitts in das Spritzguss­ werkzeug, Hinterspritzen des Textilzuschnitts mit Kunststoff und Ausschleusen des kaschierten Spritzgussteils. Durch Ein­ satz dieser Technik können die vorgeformten Textilzuschnitte durch mit Vakuumhaltern ausgestattete Knickarmroboter genaue­ stens aufgenommen und positioniert werden. Gleichzeitig lassen sich durch die strukturgenaue Vorformung die Verschnittmengen des Textils reduzieren.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemä­ ßen Verfahren lassen sich Spritzgussteile sowohl mit einem Umbug als auch mit einem Scheinumbug fertigen. Als Scheinumbug wird das Auflegen des Textilzuschnitts auf die Randkontur des Spritzgussteils bezeichnet. Es handelt sich also um einen Umbug, der nicht bis zur Innenseite des Spritzgussteils umge­ legt wird. Ein Scheinumbug lässt sich vorzugsweise durch einen Hinterschnitt am Werkzeug fertigen. Mit dem Hochgeschwindig­ keitsbeschnitt kann auch eine Trennung des Textilzuschnitts konturgenau auf der Innenseite des Randes des Spritzgussteils erfolgen.

Mit den Knickarmrobotern ist ein in Abhängigkeit von der Soll­ geometrie der Spritzgussteile bestimmbarer, konturprogrammier­ ter Beschnitt der Spritzgussteile realisierbar, der sich durch Verwendung der erfindungsgemäßen Wender gesamtschnittpro­ zessoptimal steuern lässt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren werden anhand der Zeichnungen im Folgenden beschrie­ ben, die eine bevorzugte Ausführungsform zeigen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen des Spritzgussteils,

Fig. 2 eine Frontansicht der Bearbeitungseinheit,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Wenders der Bearbei­ tungseinheit gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht des Bereichs IV gemäß Fig. 2,

Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht des Bereichs V gemäß Fig. 2,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Aufnahmeform,

Fig. 7 eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufnahmeform,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht des Cutters zur Fertigung der Textilzuschnitte,

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines mit der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung gefertigten Spritzgussteils,

Fig. 10 eine vergrößerte Draufsicht eines Rastbereichs eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigten Spritzgussteils und

Fig. 11 eine Seitenansicht des Spritzgussteils gem. Fig. 10.

Gemäß Fig. 1 besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung im we­ sentlichen aus einer Textilzuschneideeinheit 1, einer Betäti­ gungsvorrichtung 2, einer Spritzgießeinheit 3 und einer Be­ arbeitungseinheit 4. Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt eine spritzgussteilunabhängige Bearbeitungszelle zum Beschnei­ den, Umbugen, z. B. im Gurtschieberbereich, und Beleimen deko­ rierter Säulenverkleidungsteile oder dergleichen bereit.

Das Textil, ein Vlies oder eine Folie, die auch laminiert sein kann, wird in der Textilzuschneideeinheit 1 mit einem Cutter konturgenau in Abhängigkeit von der Geometrie des zu fertigen­ den Spritzgussteils zugeschnitten. Eine verschnittoptimierte Anordnung ermöglicht die Realisierung eines Textilüberstands von maximal 2 cm beim fertigen Spritzgussteil. Ferner können Rastbereiche von +5 mm bis -2 mm freigestellt und Entlastungs­ schnitte im Umbugbereich oder an Krümmungen des späteren Spritzgussteils vorgesehen sein.

Die Zuschnitte werden in Stapelbehältern oder auf Stiften magaziniert. In dem Magazin sind die Zuschnitte außenseitig geführt, um eine eindeutige Positionierung für die Aufnahme durch die als Knickarmroboter 2 ausgebildete Betätigungsein­ richtung zu ermöglichen. Ein Hubtisch kann vorgesehen sein, um sicherzustellen, dass der Roboter immer von der gleichen Stel­ le die Textilzuschnitte entnehmen kann. Die Stapelbehälter können zudem mit einer Vorrichtung zum Vereinzeln der Zu­ schnitte versehen sein.

Der Knickarmroboter 2 positioniert die verformten/vorgespann­ ten Zuschnitte auf der Düsenseite des Werkzeugs der Spritz­ gießeinheit 3. Die Fixierung des Textilzuschnitts innerhalb des Werkzeugs erfolgt in bekannter Weise durch Stifte, Spann­ rahmen oder Klammern. Durch Spannrahmen lassen sich konturnahe Tauchkanten realisieren.

Nach dem Spritzgießvorgang entnimmt der Roboter 2 das Spritz­ gussteil an der Kunststoffseite aus der fahrenden Werkzeugsei­ te. Die Positionierung auf der Kunststoffseite erfolgt vor­ zugsweise mittels der Retainer bzw. der Fixierungspunkte zur Befestigung des Spritzgussteils am Chassis des Fahrzeugs. An dieser Stelle kann unter Umständen ein Scheinumbug durch eine Drehbewegung des Spritzgussteils beim Herausnehmen aus dem Werkzeug geformt werden. Ein zuvor gefertigtes Spritzgussteil wird beim Anfahren der Zelle ausgeschleust durch eine einfache Drehbewegung des Greifelements des Roboters 2, der mit einer bekannten zweiseitig reversierbaren Greifvorrichtung ausge­ stattet ist.

Beim Schließen der Spritzgießeinheit 3 unterstützen pneumati­ sche Zylinder das Spannen der Dekorware des Textilzuschnitts im Werkzeug.

Die dem Textil zugewandte Werkzeughälfte der Spritzgießeinheit 3 kann zur Reduzierung der thermischen Belastung in einem Temperaturbereich unter 0°C bis -25°C abgekühlt werden. Die Abkühlung kompensiert die Isolierwirkung der Dekorware (des Textils) und senkt die Zykluszeit.

Vor dem Ablegen des Spritzgussteils in der Beabeitungseinheit 4 kann der Roboter 2 das Spritzgussteil einer nicht darge­ stellten Stanze zum Vorsehen von Durchbrüchen zuführen.

Schließlich platziert der Knickarmroboter 2 das Spritzgussteil dann mit seiner Textilseite nach unten in eine der Aufnahme­ formen 9 oder 10 der Bearbeitungseinheit 4. Die Bearbeitung bzw. das Beschneiden des Textils erfolgt durch mit Beschnitt­ einrichtungen versehene Knickarmrobotern 5 und 6. Die Auf­ nahmeformen für die Spritzgussteile sind auf den Tragarmen von Wendern 7 und 8 angeordnet.

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Frontansicht eines Wenders 7, bei welchem der Knickarmroboter 6 - anders als in Fig. 1 - außenseitig von dem Wender 7 platziert ist. Bei den Knickarm­ robotern 5 und 6 handelt es sich um bekannte Roboter zur Be­ arbeitung von Spritzgussteilen im Automobilbereich. Knickarm­ roboter weisen bis zu acht unabhängig voneinander steuerbare Achsen auf, so dass jeder beliebige Punkt im Raum ansteuerbar ist. In Fig. 2 beschneiden die Knickarmroboter 5 und 6 Spritz­ gussteile, die in den Aufnahmeformen 9 und 10 des Wenders 7 gehalten sind. Die Servo-Achse des Wenders 7 ist mit dem Be­ zugszeichen 30 gekennzeichnet.

Der genaue Aufbau des Wenders 7 und der Aufnahmeformen 9, 10 ist aus Fig. 3 ersichtlich. Demnach besteht der Wender aus einem auf dem Boden der Werkhalle befestigten, sich vertikal erstreckenden Fuß 11, der an seiner Oberseite mit einer hori­ zontal verlaufenden Servo-Drehachse 12 versehen ist. An der Servo-Drehachse 12 ist ein quer zur Servo-Drehachse 12 ver­ laufender balkenförmiger Hauptarm 13 mittig drehsteif befe­ stigt. An den gegenüberliegenden Enden des Hauptarms 13 sind jeweils quer zur Erstreckungsrichtung des Arms verlaufende Servo-Drehachsen 14 und 15 vorgesehen, an denen im wesentli­ chen L-förmige Trageprofile mit dem Ende ihres kurzen Schen­ kels drehsteif verbunden sind. Auf den längeren Schenkeln der Trageprofile 16, 17 sind die Aufnahmeformen 9 und 10 befe­ stigt. Die Servo-Drehachsen 12, 14 und 15 sind jeweils um 360° drehbar, so dass die Aufnahmeformen 9, 10 von einer Seite des wenders 7 zur gegenüber liegenden reversierend wechseln kön­ nen.

Bei der Bearbeitung steuern die Knickarmroboter 5 und 6 die Servo-Achsen 12, 14 und 15 des Wenders 7, so dass insgesamt zehn Achsen zur Verfügung stehen. Durch das Anordnen der Auf­ nahmeformen 9 und 10 auf dem Wender 7 können verschiedene Beschnittarten kombiniert und Totzeiten reduziert werden. Beispielsweise kann der Knickarmroboter 5 zunächst einen Hoch­ geschwindigkeitsbeschnitt des in der Aufnahmeform 9 angeordne­ ten Spritzgussteils durchführen, während der Knickarmroboter 6 gleichzeitig an dem in der Aufnahmeform 10 angeordneten Spritzgussteil einen Ultraschallbeschnitt durchführt. Alterna­ tiv können beide Knickarmroboter 5 und 6 mit gleichem Be­ schnittverfahren arbeiten. Sobald der Beschnitt an beiden Spritzgussteilen von den Knickarmrobotern 5 und 6 abgeschlos­ sen ist, positioniert der Wender 7 die Aufnahmeformen 9, 10 jeweils in die entsprechende Position zur Bearbeitung des jeweils gegenüber liegenden Knickarmroboters 5, 6. Die Steue­ rung der Servo-Drehachsen 12, 14 und 15 ermöglicht eine ein­ deutige und präzise Positionierung der Aufnahmeformen 9, 10 für den jeweilig bearbeitenden Roboter.

Der Beschnitt des Spritzgussteils mittels Hochgeschwindig­ keitsbeschnitt ist in Fig. 4 vergrößert dargestellt. Der Knik­ karmroboter 5 ist an seinem Ende mit einem Elektromotor 18 versehen, der eine Hochgeschwindigkeitsspindel 19 antreibt. Anstelle des Elektromotors 18 kann ein pneumatischer Antrieb eingesetzt werden. An dem Ende der Hochgeschwindigkeitsspindel 19 ist eine Tellerschneide 20 vorgesehen, deren Ebene senk­ recht zur Spindelachse verläuft und deren Durchmesser 2-3mal so groß wie der Spindeldurchmesser ist. Die Tellerschneide 20 ist zumindest auf der in Fig. 4 unteren Seite angefast, um eine Schneidkante zu bilden. Die Hochgeschwindigkeitsspindel 19 rotiert mit einer Geschwindigkeit von bis zu 60.000 Um­ drehungen/min und mehr. Der Durchmesser der Tellerschneide 20 und die Schaftlänge der Hochgeschwindigkeitsspindel 19 ist an die Kontur des jeweils zu bearbeitenden Spritzgussteils durch einen im Prozess integrierten vollautomatischen Werkzeugwech­ sel anpassbar. Da jedes Spritzgussteil eindeutig innerhalb der Aufnahmeform 9 fixiert und positioniert ist, entfällt die beim Stand der Technik erforderliche Konturführung am Spritzguss­ teil. Für den Beschnitt fährt die Tellerschneide 20 entlang der Aussenkontur des Spritzgussteils und durchtrennt das über­ stehende Textil konturgenau.

Eine Versiegelung des Schnittbereichs kann dadurch erfolgen, dass die Tellerschneide in einem Anstellwinkel, welcher der Phase dar Schneide entspricht, an dem Rand des Spritzgussteils beim Schneiden entlang schabt und durch die Rotation diesen Randbereich plastifiziert. Die beim Schnitt entstehenden Fa­ sern des Textils werden durch die Rotation der Tellerschneide 20 in den plastifizierten Kunststoff eingebettet, so dass eine feste Verbindung zwischen dem Textil und dem Spritzgussteil im Randbereich entsteht.

Fig. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines sogenannten Cutters für die Durchführung des Formkonturzuschnitts der Textilzuschnitte. Der Cutter besteht aus einem Grundelement 31, das eine rechteckige Oberfläche aufweist. Am in Fig. 8 hinterseitigen Ende des Grundelements 31 ist eine Haltevor­ richtung 32 für eine Textilrolle 34 vorgesehen. Die Textil­ rolle 34 ist auf einer an der Haltevorrichtung 32 vorgesehenen Achse drehbar gelagert. Das Textil der Textilrolle 34 wird von einem innerhalb des Grundelements 31 des Cutters angetriebenen Welle über die rechteckige Oberfläche des Grundelements 31 in dessen Längsrichtung gezogen. Eine brückenartige Beschnittvor­ richtung 34, welche quer zur Längsrichtung des Grundelements 31 verläuft, ist in seitlichen Führungsnuten des Grundelements 31 längsverschieblich geführt. Die Beschnittvorrichtung 34 ist auf ihrer Vorderseite mit einem Elektromotor 35 versehen, der längsverschieblich im Verhältnis zur Längsachse der Beschnitt­ vorrichtung 34 in einer in dieser vorgesehenen Nut geführt ist. Der Elektromotor 35 treibt ein Messer 36 oszillierend an, mit welchem die Textilzuschnitte zuschneidbar sind.

Der Cutter stellt eine zweidimensionale CNC-Vorrichtung zur Fertigung beliebig geformter Textilzuschnitte dar.

Die in der Fig. 8 dargestellten Textilzuschnitte 37 sind für Spritzgussteile bestimmt, die als Seitenholmverkleidung eines PKWs dienen. Die Textilzuschnitte weisen einen im wesentlichen rechtwinkligen Längsabschnitt 37 auf, an dessen in Fig. 8 vorderen Ende sich von dem Längsabschnitt 37a nach außen er­ streckende Verbreiterungen 37b vorgesehen sind, die gekrümmte Seitenlaschen des Spritzgussteils kaschieren. Die Übergänge zwischen den einzelnen Bereichen und die Kanten der Textil­ zuschnitte 37 werden abgerundet ausgeschnitten. Die CNC-Steue­ rung des Cutter ermöglicht es, beliebige Schnittgeometrien der Textilzuschnitte 37 zu realisieren. Am vorderen Bereich ist der Cutter mit einer Vakuumeinheit versehen, mit der das von der Textilrolle 33 abgerollte Textil ansaugbar und für den Beschnitt positionier- und fixierbar ist. Um das grundsätzlich luftdurchlässige Textil ansaugen zu können, ist dieses auf der in der Figur oberen Seite mit einer abziehbaren Plastikfolie beschichtet.

In Fig. 9 ist ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigtes Spritzguss­ teil 40 perspektivisch dargestellt. Das Spritzgussteil 40 dient als Säulenverkleidung für einen PKW. Das Spritzgussteil 40 weist eine schalenförmige Gestalt auf, wobei die Randberei­ che mit einem stärkeren Neigungswinkel nach unten gebogen sind. Am unteren, in der Figur vorderen Ende ist das Spritz­ gussteil 40 mit einstückig angeformten Rastlaschen 41 verse­ hen, die in Einbaulage eine Halterung des Fahrzeugs hinter­ greifen. Der Figur ist zu entnehmen, dass das Spritzgussteil 40 von oben nach unten verlaufend zunehmend breiter wird. Die gebogene Kontur des Randes und die gekrümmte Oberflächenstruk­ tur des Spritzgussteils stellten bei den aus dem Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren besondere Probleme bei der wellenfreien Fixierung des Textils auf der Außenseite des Spritzgussteils dar. Mit dem neuen Verfahren ist eine absolut glatte Textiloberfläche realisierbar. Die Entlastungsschnitte sind am fertigen Bauteil nicht mehr erkennbar.

Fig. 10 zeigt eine Draufsicht des unteren Endes eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigten Spritzgussteils 50. Der Kunststoff 51 ist außenseitig von einem Textil 52 ka­ schiert. An dem unteren Ende ist das Spritzgussteil 50 mit einem Rastbereich 53 versehen.

Der genaue Aufbau des Spritzgussteils und die Verbindung des Kunststoffs 51 mit dem Textil 52 ist besonders gut aus Fig. 11 ersichtlich, die eine Seitenansicht des Spritzgussteils gemäß Fig. 10 darstellt. Demnach ist der Rastbereich 53 als Absatz ausgebildet, so dass das Spritzgussteil 50 im eingesetzten Zustand eine durchgehende Fläche mit dem sich anschließenden Bauteil bildet. Zur Verrastung an dem sich anschließenden Bauteil ist der Rastbereich mit elastischen Rastlaschen 54 versehen, deren Aufbau dem Fachmann bekannt ist. Von besonde­ rer Bedeutung ist die Verbindung des Textils 52 mit dem Kunst­ stoff 51 in dem Rastbereich. Das Textil 52 ist nämlich von dem Cutter so zugeschnitten worden, dass es auf dem fertigen Bau­ teil mit über den Absatz ragt und erst auf der Oberfläche des Rastbereichs 53 in dem Kunststoff ausläuft. In der Spritzguss­ form verbindet sich der endseitige Rand des Textils 52 über­ gangslos mit dem Kunststoff 51, um eine permanente Verbindung zwischen beiden herzustellen. Das Textil 52 wird durch die Spritzgussform in die Oberfläche des Kunststoffs in dem Rast­ bereich 53 eingedrückt. Damit sind die Rastbereiche freige­ stellt und müssen keiner weiteren Nachbearbeitung, also einem Beschnitt zugeführt werden. Diese besondere Ausbildung war bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Fertigungsverfahren aber gerade mit einer besonders zeitintensiven Nachbearbeitung verbunden. Natürlich ist das Textil 52 ganzflächig mit dem Kunststoff verbunden.

Ein Umbug ist mit der erfindungsgemäßen Beschnittvorrichtung ebenfalls realisierbar. Zu diesem Zweck ist eine Spannvor­ richtung 22 vorgesehen, welche das über den Rand ragende Ende des Textils 21 um den Rand des Spritzgussteils auf dessen Innenseite umlegt. Die Spannvorrichtung 22 ist mit einer hy­ draulisch oder pneumatisch betätigten Klemmleiste 23 versehen, welche das Spritzgussteil unter Mitnahme des Textils 21 auf dessen Innenseite umgreift und sowohl das Spritzgussteil selbst als auch den Textilüberstand im Verhältnis zum Spritz­ gussteil positioniert und fixiert.

Fig. 5 zeigt den Beschnitt eines Spritzgussteils mittels Ul­ traschallbeschnitt. An dem freien Ende des Knickarmroboters 6 ist eine an sich bekannte Kombi-Sonotrode 24 angeordnet. Die Spitze der Kombi-Sonotrode 24 fährt, gelenkt durch den Knic­ karmroboter 6, den Rand des in der Aufnahmeform 10 angeordne­ ten Spritzgussteils ab und durchtrennt durch Ultraschallbewe­ gungen das Textil. Die Ultraschallbewegung der Kombi-Sonotrode plastifiziert zudem das Spritzgussteil in dem Randbereich, so dass die Fasern des geschnittenen Textils von der Sonotrode in den Kunststoff eingedrückt werden und eine feste Verbindung eingehen.

Eine vergrößerte Ansicht einer ersten Ausführungsform der Aufnahmeform für ein Spritzgussteil ist in Fig. 6 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Demnach besteht die Aufnahmeform 9 aus einem im wesentlichen rechteckigen Block aus porösem Aluminium, der auf seiner Oberseite eine geschwun­ gene, schalenförmige Ausnehmung mit einer dreidimensional verlaufenden Randkontur aufweist. Die Struktur der schalenför­ migen Ausnehmung 26 entspricht der Oberfläche des Spritzguss­ teils, welches durch die Aufnahmeform gehalten wird. Der In­ nenraum der Aufnahmeform 9 weist einen Hohlraum 27 auf, der mit einem Vakuumgebläse verbindbar ist. Der Hohlraum ist in­ nenseitig an den Konturverlauf der Ausnehmung 26 angepasst, so dass am gesamten Auflagebereich für das Spritzgussteil eine Wandstärke von 10-15 mm zwischen der Oberfläche der Ausnehmung 26 und dem Hohlraum 27 besteht. Der durch das Vakuumgebläse erzeugte Volumenstrom kann so durch das poröse Aluminium auf die Oberfläche eines eingesetzten Spritzgussteils übertragen werden, um dieses vollflächig auf der Oberfläche der Ausneh­ mung 26 zu positionieren und eventuell vorhandene Verdrehungen des Spritzgussteils auszugleichen und dieses somit in seine Sollgeometrie zu bringen.

An ihrem in der Figur oberen Ende ist die Aufnahmeform 9 mit einer pneumatisch betätigbaren Klemmleiste 28 versehen.

Am in der Figur unteren Ende ist die Aufnahmeform 9 mit einer Freistellung versehen, um einen Freischnitt an der Kante des eingesetzten Spritzgussteils fertigen zu können.

Fig. 7 zeigt eine alternative Ausbildung der Aufnahmeform zur Aufnahme eines länglichen, schalenförmigen Spritzgussteils. Die Aufnahmeform 29 weist auf ihrer Oberseite ebenfalls eine schalenförmige, in sich geschwungene Ausnehmung auf, auf deren Oberfläche das Spritzgussteil mit der Textilseite selbstzen­ trierend einsetzbar ist. Im übrigen entspricht der Aufbau der Aufnahmeform 29 im wesentlichen der in Fig. 6 bereits be­ schriebenen Aufnahmeform.

Die erfindungsgemäßen Aufnahmeformen ermöglichen somit ein dreidimensionales Spannen und, falls diese mit Spannvorrich­ tungen versehen sind, auch ein entsprechendes Spannen des Textils, um dieses für den Beschnitt konturgenau zu positio­ nieren und eindeutig zu fixieren.

Es versteht sich, dass die erfindungsgemäße Haltevorrichtung (Aufnahmeform), die Textilzuschneideeinheit und die Bearbei­ tungseinheit, insbesondere der beschriebene Hochgeschwindig­ keitsbeschnitt, auch getrennt, also nicht in Verbindung mit dem Gesamtprozess, einsetzbar sind.

Bezugszeichenliste

1

Textilzuschneideeinheit

2

Knickarmroboter

3

Spritzgießeinheit

4

Bearbeitungseinheit

5

Knickarmroboter

6

Knickarmroboter

7

Wender

8

Wender

9

Aufnahmeform

10

Aufnahmeform

11

Fuß

12

Servo-Drehachse

13

Hauptarm

14

Servo-Drehachse

15

Servo-Drehachse

16

Trageprofil

17

Trageprofil

18

Elektromotor

19

Hochgeschwindigkeitsspindel

20

Tellerschneide

21

Textil

22

Spannvorrichtung

23

Klemmleiste

24

Kombi-Sonotrode

25

Spannvorrichtung

26

Ausnehmung

27

Hohlraum

28

Klemmleiste

29

Aufnahmeform

30

Servo-Achse

31

Grundelement

32

Haltevorrichtung

33

Textilrolle

34

Beschnittvorrichtung

35

Elektromotor

36

Messer

37

Textilzuschnitt

37

a Längsabschnitt

37

b Verbreiterung

40

Spritzgussteil

41

Rastlasche

50

Spritzgussteil

51

Kunststoff

52

Textil

53

Rastbereich

54

Rastlasche

Claims (17)

1. Vorrichtung zum Herstellen eines zumindest einseitig mit einem Textil (21) versehenen Spritzgussteils (40, 50), das vorzugsweise eine schalenförmige, dreidimensional ausgebildete Oberflächenstruktur mit einem im Raum ver­ laufenden Rand aufweist, mit (a) einer Textilzuschneide­ einheit (1) zum Zuschneiden eines Textilzuschnitts (37), (b) einer Betätigungsvorrichtung, insbesondere einem Robo­ ter, zum Aufnehmen des Textilzuschnitts (37), (c) einer Spritzgießeinheit (2) zum Hinterspritzen des Textilzu­ schnitts (37) mit Kunststoff und (d) einer Bearbeitungs­ einheit (4) zum Nachbearbeiten des Spritzgussteils (40, 50), dadurch gekennzeichnet, dass die Textilzuschneideeinheit (1) Zuschneidemittel für einen an die Oberflächenstruktur und/oder die Randkontur des ferti­ gen Spritzgussteils (40, 50) angepassten Formkonturzu­ schnitt aufweist, dass die Bearbeitungseinheit (4) mit einer Haltevorrichtung für eine verdrehungsfreie und ein­ deutige Positionierung und Fixierung des Spritzgussteils in dessen Sollgeometrie während des Nachbearbeitens verse­ hen ist, und dass die Bearbeitungseinheit (4) eine Be­ schneidevorrichtung zum vollautomatischen Beschneiden der Randkontur des Spritzgussteils umfasst.

2. Haltevorrichtung für ein Spritzgussteil (40, 50), das vorzugsweise eine schalenförmige, dreidimensional ver­ laufende Oberflächenstruktur mit einen im Raum verlaufen­ den Rand aufweist, insbesondere zur Verwendung mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1, mit einer Oberfläche, die zumindest teilweise das Negativ der Oberflächenstruktur des Spritzgussteils (40, 50) abbildet, wobei die Ober­ fläche ein formstabiles, poröses Material umfasst, durch das ein Vakuumstrom leitbar ist, mit dem das Spritzguss­ teil (40, 50) auf der Oberfläche ansaugbar und so in des­ sen Sollgeometrie positionier- und fixierbar ist.

3. Haltevorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Spritzgussteil (40, 50) aufgrund der Oberflächenstruktur selbstzentrie­ rend auf oder in der Haltevorrichtung positionierbar ist.

4. Haltevorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, deren Oberfläche in einer muldenförmigen Ausnehmung (26) vorgesehen ist, in die eine gesamte Seite des Spritzgussteils (40, 50) vollflächig einlegbar ist.

5. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, die aus einem Block des porösen Materials besteht, an dem die Oberfläche vorgesehen ist.

6. Haltevorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, wobei das poröse Material poröses Aluminium aufweist.

7. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6 mit einer den Rand des Spritzgussteils (40, 50) umgreifenden und auf der Innenseite des Spitzgussteils (40, 50) anleg­ baren Klemmleiste (23, 28).

8. Haltevorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Klemmleiste (23, 28) ein kranzartiges Profil mit einer mittleren Öffnung aufweist.

9. Beschneidevorrichtung zum Beschneiden der Randkontur eines Spritzgussteils (40, 50), das vorzugsweise eine schalenförmige, dreidimensional ausgebildete Oberflächen­ struktur mit einem im Raum verlaufenden Rand aufweist, insbesondere zur Verwendung in einer Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einer drehsteif auf einer angetriebenen Welle angeordneten Tellerschneide (20), die zum automati­ schen Abtrennen des über den Rand überstehenden Textils (21) an dem Rand des Spritzgussteils (40, 50) konturgenau entlangführbar ist.

10. Beschneidevorrichtung nach Anspruch 9, die einen die Schneide der Tellerschneide (20) entlang der Randkontur des Spritzgussteils (40, 50) führenden Roboter, vorzugs­ weise einem Knickarmroboter (5, 6), aufweist.

11. Bearbeitungseinheit nach Anspruch 1 mit einem Wender (7, 8), der mindestens zwei unabhängig voneinander betätigba­ re Achsen aufweist, mit denen mindestens zwei Haltevor­ richtungen nach einem der Ansprüche 2 bis 8 im Aktions­ radius des Wenders (7, 8) im Raum positionierbar sind.

12. Herstellungsverfahren für ein zumindest einseitig mit einem Textil versehenes Spritzgussteil (40, 50), das vorzugsweise eine schalenförmige, dreidimensionale Ober­ flächenstruktur mit einem im Raum verlaufenden Rand auf­ weist, mit den folgenden Verfahrensschritten: (a) Zu­ schneiden eines Textilzuschnitts (37) in einer Textil­ zuschneideeinheit (1), (b) Aufnehmen des Textilzuschnitts (37) durch eine Betätigungsvorrichtung, insbesondere einen Roboter, und Anordnen des Textilzuschnitts (37) in einer Spritzgießeinheit (3), (c) Fertigen des Spritzguss­ teils (40, 50) durch Hinterspritzen des Textilzuschnitts (37) mit Kunststoff und (d) Entnahme des Spritzgussteils (40, 50) aus der Spritzgießeinheit (3) und Nachbearbeiten in einer Bearbeitungseinheit (4), dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Textilzuschneideein­ heit (1) einen Textilzuschnitt (37) zuschneidet, der an die Oberflächenstruktur und Randkontur des fertigen Spritzgussteils (40, 50) angepasst ist (Formkonturzu­ schnitt), dass das Spritzgussteil (40, 50) in der Be­ arbeitungseinheit (4) von einer Haltevorrichtung in seine Sollgeometrie gebracht und in dieser sowohl positioniert als auch fixiert und während dem Nachbearbeiten gehalten wird und dass etwaige Überstände des Textilzuschnitts (37) am Rand des Spritzgussteils (40, 50) vollautomatisch und konturgenau entfernt werden.

13. Herstellungsverfahren nach Anspruch 12, wobei ein zentral angeordneter Automat, vorzugsweise ein Knickarmroboter (2), den Textilzuschnitt aus der Textilzuschneideeinheit (1) entnimmt, in der Spritzgießeinheit (3) positioniert und das Spritzgussteil (40, 50) in der Haltevorrichtung der Bearbeitungseinheit (4) platziert.

14. Herstellungsverfahren nach Anspruch 13, wobei der Automat das gefertigte Spritzgussteil (40, 50) aus der Spritz­ gießeinheit (3) entnimmt.

15. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Bearbeitungseinheit (4) eine mit hoher Ge­ schwindigkeit rotierende Tellerschneide (20) aufweist, deren Schnittkante die Randkontur des Spritzgussteils konturgenau abfährt und über den Rand des Spritzgussteils (40, 50) überstehende Bereiche des Textilzuschnitts (37) abtrennt.

16. Herstellungsverfahren nach Anspruch 15, wobei die Teller­ schneide (20) flächig berührend entlang der Randkontur des Spritzgussteils (40, 50) geführt wird, so dass dieses im Bereich der Randkontur plastifiziert wird.

17. Herstellungsverfahren nach Anspruch 16, wobei nach dem Abtrennen des über die Randkontur überstehenden Bereichs des Textilzuschnitts (37) die Fasern des sich auf dem Spritzgussteil (40, 50) befindlichen Textilzuschnitts (37) durch die Rotation der Tellerschneide (20) in den plastifizierten Kunststoff des Spritzgussteils (40, 50) gedrückt werden und sich mit diesem verbinden.