DE102007027293B3

DE102007027293B3 - Verfahren zur Einbringung eines Filaments in ein Werkzeug und Auslegevorrichtung

Info

Publication number: DE102007027293B3
Application number: DE200710027293
Authority: DE
Inventors: Günter Meckelmann; Manfred Hofmann
Original assignee: FS Fehrer Automotive GmbH
Current assignee: FS Fehrer Automotive GmbH
Priority date: 2007-06-11
Filing date: 2007-06-11
Publication date: 2008-11-27
Anticipated expiration: 2027-06-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einbringung eines insbesondere biegeschlaffen Filaments (6) in ein Werkzeug (7), wobei das Filament (6) im Werkzeug (7) entlang einer vorgegebenen Legefigur zumindest abschnittsweise an der Innenseite des Werkzeuges (7) zur Anlage kommt, mit folgenden Verfahrensschritten: - Anordnung des Filaments (6) auf eine Auslegevorrichtung (1), wobei das Filament (6) entlang der vorgegebenen Legefigur um mehrere Verlegekörper (2) gelegt wird, und wobei unter dem Filament (6) eine Abstreifeinrichtung (4) angeordnet ist, die relativ zu den Verlegekörpern (2) bewegt werden kann; - Einbringung der Auslegevorrichtung (4) in das Werkzeug (7), wobei die Verlegekörper (2) der Auslegevorrichtung (4) mit ihren freien Enden zumindest teilweise an der Innenseite des Werkzeugs (7) zur Anlage kommen; - Relativbewegung zwischen Abstreifeinrichtung (4) und Verlegekörpern (2) derart, dass das Filament (6) von den Verlegekörpern (2) abgestriffen und mit zumindest einem Fixierelement gemäß der vorgegebenen Legefigur an der Innenseite des Werkzeugs (7) fixiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einbringung eines insbesondere biegeschlaffen Filaments in ein Werkzeug. Weiter betrifft die Erfindung eine Auslegevorrichtung, welche insbesondere bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden kann.
Beispielsweise, jedoch keineswegs ausschließlich, bei der Herstellung von Polsterelementen, die eine Fahrzeugsitzheizung enthalten, müssen biegeschlaffe Filamente, nämlich die Heizdrähte, in ein Werkzeug, nämlich in die Schäumform eingebracht werden. Die Filamente müssen dabei eine vorgegebene Legefigur aufweisen, beispielsweise mäanderförmig verlegt sein, um die gewünschte Funktion zu erfüllen. Um die Fixierung des Filaments gemäß der Legefigur während der Einbringung in das Werkzeug bzw. nach Einbringung in das Werkzeug und während des nachfolgenden Bearbeitungsvorgangs gewährleisten zu können, können die Filamente auf ein Trägerelement aufgebracht werden. Beispielsweise ist bekannt, dass die Heizdrähte entsprechend der vorgegebenen Legefigur auf ein Trägerflies aufgenäht werden. Dieses Trägerflies kann dann in die Schäumform eingelegt und das Polsterelement angeschäumt werden.
Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der US 4 869 550 A bekannt. Hier wird ein Trägerelement aus weitmaschig vernetzten Kunststofffäden zusammen mit den daran befestigten Heizdrähten in eine Form eingelegt und anschließend umschäumt.
Nachteilig an dieser Art der Herstellung ist es, dass das Trägerelement in das Werkzeug eingebracht werden muss und gegebenenfalls auch nach Ende des Bearbeitungsvorgangs, beispielsweise nach Abschluss des Schäumvorgangs, Bestandteil des Bauteils bleibt. Verbleibt beispielsweise an dem Polsterelement ein Trägerflies, auf dem die Heizdrähte einer Sitzheizung aufgenäht sind, werden dadurch die Komforteigenschaften, insbesondere die Klimatisierungseigenschaften, des Fahrzeugsitzes negativ beeinflusst.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein neues Verfahren zur Einbringung eines Filaments in ein Werkzeug vorzuschlagen, bei dem die Verwendung eines Trägerelements zur Fixierung des Filaments entsprechend der vorgegebenen Legefigur unterbleiben kann. Weiter ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine entsprechend geeignete Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens vorzuschlagen.
Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung nach der Lehre der Patentansprüche 1 und 11 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird bei der Durchführung des neuen Verfahrens eine Auslegevorrichtung verwendet, auf der das Filament entlang der vorgegebenen Legefigur ausgelegt werden kann. Das Filament wird dabei auf der Auslegevorrichtung vorübergehend durch Verlegekörper fixiert. Dazu kann das Filament beispielsweise um die Verlegekörper der Auslegevorrichtung geschlungen werden, um auf diese Weise die gewünschte Ges talt der Legefigur zu realisieren. An der Auslegevorrichtung ist dabei neben den Verlegekörpern eine Abstreifeinrichtung vorgesehen, die relativ zu den Verlegekörpern bewegt werden kann.
Nachdem das Filament in der gewünschten Legefigur auf der Auslegevorrichtung ausgelegt und fixiert ist, wird dann die Auslegevorrichtung in das Werkzeug eingebracht. Die Auslegevorrichtung wird dabei so in das Werkzeug eingelegt, dass die Verlegekörper mit ihren freien Enden zumindest teilweise an der Innenseite des Werkzeugs zur Anlage kommen. In dieser Position wird dann die Abstreifeinrichtung betätigt und dadurch eine Relativbewegung zwischen Abstreifeinrichtung und Verlegekörpern bewirkt. Diese Abstreifbewegung bewirkt ein Abstreifen des Filaments von den Verlegekörpern in Richtung der freien Enden, so dass das Filament in der vorgegebenen Legefigur an der Innenseite des Werkzeugs zur Anlage kommt und dort fixiert werden kann. Die Verwendung eines Trägerelements zur Sicherung des Filaments in einer Gestalt gemäß der Legefigur kann auf diese Weise entfallen.
Besonders große Vorteile bietet das erfindungsgemäße Verfahren, wenn das Filament an einer dreidimensional gewölbten Werkzeugfläche, beispielsweise zur Bildung einer Sitzwulst, zur Anlage kommen soll. Derartige dreidimensional gewölbte Werkzeugflächen können üblicherweise nicht mit Trägerelementen zur Lagesicherung des Filaments bestückt werden, da diese Lageelemente, beispielsweise ein Vlies, nicht dreidimensional verwölbt werden können, ohne dass unerwünschte Falten gebildet werden. Zur Lösung dieses Problems kann eine Abstreifeinrichtung mit dreidimensional geformter Form bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt werden. Durch die dreidimensional gewölbte Abstreifeinrichtung wird das Filament beim Verlegen um die Verlegekörper bzw. beim Abstreifen von den Verlegekörpern ebenfalls dreidimensional gewölbt, so dass insgesamt eine dreidimensionale Legefigur entsteht. In dieser dreidimensionalen Gestalt kann das Filament dann an einer entsprechend dreidimensional gewölbten Werkzeug innenfläche zur Anlage gebracht werden. In welcher Weise das Filament im Werkzeug fixiert wird, ist grundsätzlich beliebig. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist die Fixiereinrichtung im Werkzeug in der Art eines Magnetelements ausgebildet, so dass das Filament durch Wirkung von Magnetkräften im Werkzeug fixiert werden kann. Diese Art der Fixierung hat den Vorteil, dass sie im Wesentlichen wartungsfrei ist und keinerlei Rückstände am Werkstück zurückbleiben.
Besonders günstig ist es dabei, wenn ein magnetisierbares Filament, beispielsweise aus einer magnetisierbaren Kupferlegierung, wie er zur Herstellung insbesondere auch von Sitzheizungen verwendet werden kann, eingesetzt wird. Ein solches magnetisierbares Filament kann ohne weiteres durch am Werkzeug vorgesehene Magnetelemente fixiert werden. Dabei ist es ohne weiteres ausreichend, dass das magnetisierbare Filament ausreichend an die Magnetelemente im Werkzeug angenähert wird.
Alternativ zur Verwendung von Magnetelementen können im Werkzeug auch Klebeelemente vorgesehen sein, um das Filament durch Wirkung von Klebeelementen im Werkzeug zu fixieren. Diese Art der Fixierung ist insbesondere zu bevorzugen, wenn das Filament aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff besteht.
Nach einer dritten Alternative können im Werkzeug auch mechanische Befestigungselemente, beispielsweise Befestigungsclipse, vorgesehen sein, um das Filament durch Wirkung mechanischer Kräfte im Werkzeug zu fixieren.
In welcher Weise das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird, ist prinzipiell gleichgültig. Nach einer ersten bevorzugten Verfahrensvariante dient das Verfahren zum Einbringen von Filamenten in Spritzwerkzeugen, in denen ein Formnest mit Kunststoff umspritzt wird.
Nach einer alternativen zweiten Verfahrensvariante dient das erfindungsgemäße Verfahren zur Einbringung von Filamenten in Schäumwerkzeuge, in denen ein Formnest mit einem Schäumkörper eingeschäumt oder ausgeschäumt wird.
Besonders große Vorteile bietet das erfindungsgemäße Verfahren bei der Einbringung von Filamenten in Polsterelementen, wie sie insbesondere bei der Herstellung von Fahrzeugsitzen benötigt werden.
Insbesondere bei der Einbringung von Heizdrähten in die Polsterelemente von Fahrzeugsitzen bietet das erfindungsgemäße Verfahren übergroße Vorteile, da ein Trägerelement entfällt und somit der Sitzkomfort, insbesondere die Klimatisierungseigenschaften, durch das Trägerelement nicht mehr negativ beeinflusst werden.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird weiterhin eine Auslegevorrichtung vorgeschlagen. Diese Auslegevorrichtung umfasst mehrere Verlegekörper, die der Fixierung des Filaments in der gewünschten Legefigur dienen. Außerdem ist an der Auslegevorrichtung eine Abstreifeinrichtung vorgesehen, mit der das Filament nach der lagerichtigen Anbringung an den Verlegekörpern wieder von den Verlegekörpern abgestriffen werden kann. Die Abstreifeinrichtung ist dabei relativ zu den Verlegekörpern beweglich gelagert, um den Abstreifvorgang zu ermöglichen.
Bevorzugt sollten als Verlegekörper prismatisch geformte, insbesondere runde, Stehbolzen eingesetzt werden. Aufgrund ihrer prismatischen Form kann das Filament von diesen Verlegekörpern leicht abgestreift werden.
Als Abstreifeinrichtung kann vorzugsweise eine Lochplatte eingesetzt werden, die in ihren Ausnehmungen von den Verlegekörpern durchgriffen wird.
Die Verlegekörper selbst sollten bevorzugt auf einer Grundplatte befestigt sein, die wiederum zur beweglichen Lagerung der Abstreifeinrichtung dient.
Zwischen Grundplatte und Abstreifeinrichtung kann ein Federelement vorgesehen sein, um die Abstreifeinrichtung relativ zur Grundplatte in einer Grundstellung elastisch zu verspannen. Diese Grundstellung ist dabei derart gestaltet, dass das Filament in der Grundstellung der Abstreifeinrichtung entlang der vorgegebenen Legefigur um die Verlegekörper gelegt werden kann. Nach Anbringung des Filaments an den Verlegekörpern kann dann die Abstreifeinrichtung aus ihrer Grundstellung verstellt und dadurch das Filament von den Verlegekörpern abgestreift werden.
Um die Abstreifeinrichtung beim Abstreifen betätigen zu können, können Handgriffe vorgesehen werden, die der Aufbringung der notwendigen Stellbewegung beim Abstreifen des Filaments dienen. Alternativ dazu können auch andere mechanische Handhabungselemente oder Roboterelemente vorgesehen sein.
Die Handgriffe sollten dabei bevorzugt auf der gegenüberliegenden Seite der Grundplatte relativ zur Abstreifeinrichtung angeordnet sein. Auf diese Weise können die Abstreifeinrichtung und die Verlegekörper in die Werkzeugform eingelegt werden und sich die Handgriffe zugleich auf der offenen Seite der Werkzeugform nach außen erstrecken. Zur Übertragen der notwendigen Stellbewegung sind Verbindungselemente vorgesehen, die die Handgriffe mit der Abstreifeinrichtung verbinden. Diese Verbindungselemente durchgreifen die Grundplatte in Ausnehmungen.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend beispielhaft erläutert.
Es zeigen:
1 eine Auslegevorrichtung mit Verlegekörpern in Ansicht von oben;
2 die Auslegevorrichtung gemäß 1 nach Einbringung in ein Schäumwerkzeug.
1 zeigt eine Auslegevorrichtung 1 mit einer Vielzahl von Verlegekörpern 2, die von kreisrunden Stehbolzen gebildet werden. Die Stehbolzen 2 sind mit ihrem in 1 nicht dargestelltem unteren Ende auf einer in 1 nicht dargestellten Grundplatte 3 (siehe 2) befestigt und durchgreifen eine Abstreifeinrichtung 4 in kreisförmigen Ausnehmungen 5.
In 1 ist die Auslegevorrichtung 1 in ihrer Grundstellung dargestellt, die der Anbringung eines Filaments 6, nämlich eines Heizdrahtes dient. Wie in 1 angedeutet kann das Filament 6 gemäß einer vorgegebenen Legefigur zickzackförmig und zugleich mäanderförmig um die Verlegekörper 2 gewunden werden, um dadurch eine optimale Geometrie für eine Sitzheizung zu erlangen.
Nachdem das Filament 6 gemäß der gewünschten Legefigur an den Verlegekörper 2 der Auslegevorrichtung 1 angeordnet ist, wird die Auslegevorrichtung 1 in das Formnest eines Schäumwerkzeugs 7 eingelegt.
2 zeigt das Schäumwerkzeug 7 nach Einlegen der Auslegevorrichtung 1. Die Verlegekörper 2 liegen dabei an der in 2 nicht erkennbaren Innenseite des Formnests im Schäumwerkzeug 7 an. Durch Herabdrücken der Handgriffe 8 kann das Bedienpersonal die dreidimensional gewölbte Abstreifeinrichtung 4 relativ zu den Verlegekörpern 2 bewegen und das Filament 6 in Richtung der freien Enden der Verlegekörper 2 abstreifen. Die Handgriffe 8 und die damit verbundene Abstreifeinrichtung 4 wird mittels Federelemente 9 gegen die Grundplatte elastisch gespannt. Die Federelemente 9 sind dabei um Verbindungselemente 10 gelegt, die die Abstreifeinrichtung 4 mit den Handgriffen 8 verbinden.
Sobald das Filament 6 dabei auf gleicher Höhe mit den Enden der Verlegekörper 2 ankommt, löst sich das Filament von den Verlegekörpern 2 und wird durch an der Innenseite des Formnests angebrachte Magnetelemente im Schaumwerkzeug 7 fixiert. Sobald das Filament 6 auf diese Weise lagerichtig entsprechend der vorgegebenen Legefigur im Formnest des Schäumwerkzeugs 7 fixiert ist, wird die Auslegevorrichtung 1 entfernt und das Schäumwerkzeug 7 durch Anbringung der zweiten Formhälfte geschlossen. Dann wird das Formnest des Schäumwerkzeugs 7 mit Weichschaum ausgeschäumt und auf diese Weise das Filament 6 lagerichtig gemäß der vorgegebenen Legefigur in ein Polsterelement, beispielsweise für einen Fahrzeugsitz, eingeschäumt.

1: Auslegevorrichtung
2: Verlegekörper
3: Grundplatte
4: Abstreifeinrichtung
5: Ausnehmung
6: Filament
7: Schäumwerkzeug
8: Handgriff
9: Federelement
10: Verbindungselement

Claims

Verfahren zur Einbringung eines insbesondere biegeschlaffen Filaments (6) in ein Werkzeug (7), wobei das Filament (6) im Werkzeug (7) entlang einer vorgegeben Legefigur zumindest abschnittsweise an der Innenseite des Werkzeuges (7) zur Anlage kommt, mit folgenden Verfahrensschritten: – Anordnung des Filaments (6) auf einer Auslegevorrichtung (1), wobei das Filament (6) entlang der vorgegebenen Legefigur um mehrere Verlegekörper (2) gelegt wird und wobei unter dem Filament (6) eine Abstreifeinrichtung (4) angeordnet ist, die relativ zu den Verlegekörpern (2) bewegt werden kann; – Einbringung der Auslegevorrichtung (1) das Werkzeug (7), wobei die Verlegekörper (2) der Auslegevorrichtung (4) mit ihren freien Enden zumindest teilweise an der Innenseite des Werkzeugs (7) zur Anlage kommen; – Relativbewegung zwischen Abstreifeinrichtung (4) und Verlegekörpern (2) derart, dass das Filament (6) von den Verlegekörpern (2) abgestreift mit zumindest einem Fixierelement gemäß der vorgegebenen Legefigur an der Innenseite des Werkzeugs (7) fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstreifeinrichtung (4) eine dreidimensional gewölbte Form aufweist und das Filament (6) beim Verlegen um die Verlegekörper (2) und/oder beim Abstreifen von den Verlegekörpern (2) derart an der Abstreifeinrichtung (4) zur Anlage kommt, dass die Abstreifeinrichtung (4) ihre dreidimensional gewölbte Form auf die Legefigur des Filaments (6) überträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinrichtung zumindest ein Magnetelement umfasst, wobei das Filament (6) durch Wirkung der vom Magnetelement ausgeübten Magnetkräfte im Werkzeug (7) fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filament (6) verwendet wird, das aus einem magnetisierbaren Werkstoff, insbesondere aus einer magnetisierbaren Kupferlegierung, hergestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinrichtung zumindest ein Klebeelement umfasst, wobei das Filament durch Wirkung der vom Klebeelement ausgeübten Klebekräfte im Werkzeug fixiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiereinrichtung zumindest ein mechanisches Befestigungselement umfasst, wobei das Filament durch Wirkung der vom Befestigungselement ausgeübten Kräfte mechanisch im Werkzeug fixiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkzeug ein Spritzgießwerkzeug mit einem Formnest verwendet wird, wobei das Filament gemäß der vorgegebenen Legefigur angeordnet im Formnest mit Kunststoff umspritzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Werkzeug ein Schäumwerkzeug (7) mit einem Formnest verwendet wird, wobei das Filament gemäß der vorgegebenen Legefigur angeordnet im Formnest in einen Schaumkörper eingeschäumt oder angeschäumt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Formnest des Schäumwerkzeuges (7) zur Herstellung eines Polsterelements mit Weichschaum ausgeschäumt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Filament (6) in der Art eines Heizdrahtes ausgebildet ist, insbesondere den dass Filament (6) Bestandteil einer Sitzheizung ist, und an einen Formkörper angebracht, insbesondere angeschäumt, wird.
Auslegevorrichtung (1) zur Einbringung eines insbesondere biegeschlaffen Filaments (6) in ein Werkzeug (7), insbesondere zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegevorrichtung (1) mehrere Verlegekörper (2) und eine Abstreifeinrichtung (4) umfasst, wobei das Filament (6) entlang einer vorgegebenen Legefigur um die Verlegekörper (2) gelegt werden kann, und wobei die Abstreifeinrichtung (4) dabei unter dem Filament (6) angeordnet ist, und wobei die Abstreifeinrichtung (4) relativ zu den Verlegekörpern (2) bewegt werden kann, um das Filament (6) gemäß der vorgegebenen Legefigur von den Verlegekörpern (2) abzustreifen.
Auslegevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlegekörper (2) in der Art von prismatischen, insbesondere runden, Stehbolzen ausgebildet sind.
Auslegevorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstreifeinrichtung (4) in der Art einer Lochplatte ausgebildet ist, die in Ausnehmungen (5) von den Verlegekörpern (2) durchgriffen wird.
Auslegevorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstreifeinrichtung (4) eine dreidimensional gewölbte Form aufweist.
Auslegevorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlegekörper (2) mit einem Ende auf einer Grundplatte (3) befestigt sind, wobei die Abstreifeinrichtung (4) beweglich auf der Grundplatte (3) gelagert ist.
Auslegevorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Grundplatte (3) und Abstreifeinrichtung (4) zumindest ein Federelement (9) in Eingriff kommt, wobei Grundplatte (3) und Abstreifeinrichtung (4) in einer Grundstellung durch das Federelement (9) gegeneinander elastisch verspannt sind und wobei in der Grundstellung das Filament (6) entlang der vorgegeben Legefigur um die Verlegekörper (2) gelegt werden kann.
Auslegevorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass an der Abstreifeinrichtung (4) Handgriffe (8) zur Aufbringung der Stellbewegung beim Abstreifen des Filaments (6) vorgesehen sind.
Auslegevorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstreifeinrichtung (4) und die Handgriffe (8) auf gegenüberliegenden Seiten der Grundplatte (3) angeordnet sind, wobei die Handgriffe (8) durch Verbindungselemente (10) mit der Abstreifeinrichtung (4) verbunden sind, und wobei die Verbindungselemente (10) die Grundplatte (3) in Ausnehmungen durchgreifen.