DE102008025084A1

DE102008025084A1 - Vorrichtung zur Erzeugung eines tiefgezogenen Formteils aus einer Kunststofffolie

Info

Publication number: DE102008025084A1
Application number: DE102008025084A
Authority: DE
Inventors: Jürgen LAUSE; Klaus Hillermann
Original assignee: Frimo Group GmbH
Current assignee: Frimo Group GmbH
Priority date: 2008-05-26
Filing date: 2008-05-26
Publication date: 2009-12-03

Abstract

Eine Vorrichtung zur Erzeugung eines tiefgezogenen Formteils aus einer Kunstofffolie (1), die durch zumindest zwei unterschiedlich gefärbte und/oder geprägte Kunststofffolienabschnitte (1.1, 1.2) gebildet ist, die entlang einer Naht (1.3) aneinanderstoßen, umfassend einen Spannrahmen (2) zur Festlegung und Zuführung der Kunststofffolie (1), ein Formwerkzeug (3) mit einer Formfläche (3.1) zur Anformung der Kunststofffolie (1) sowie Mittel zur thermischen Erweichung, Annäherung und Anformung der Kunststofffolie (1) an die Formfläche (3), wobei die Naht (1.3) durch ein an der Rückseite der Kunststofffolie (1) angreifendes Luftpolster (4) unverrückbar an einen gegebenenfalls quer zur Richtung der Annäherung willkürlich verschiebbaren Niederhalter (5) angepresst ist und durch den Niederhalter (5), der übrigen Kunststofffolie (1) voreilend, willkürlich auf der Formfläche (3.1) positionierbar ist. Der Niederhalter (5) berührt die Naht (1.3) nur mit zumindest einem parallel zu seiner Längsrichtung verschiebbaren Stift (6), wobei der Stift (6) durch die beim Anformen der Kunststofffolie (1) an die Formfläche (3.1) wirksamen Kräfte zumindest teilweise in den Niederhalter (5) eindrückbar ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines tiefgezogenen Formteils aus einer Kunststofffolie, die durch zumindest zwei unterschiedlich gefärbte und/oder geprägte Kunststofffolienabschnitte gebildet ist, die entlang einer Naht aneinander stoßen, umfassend einen Spannrahmen zur Festlegung und Zuführung der Kunststofffolie, ein Formwerkzeug mit einer Formfläche zur Anformung der Kunststofffolie sowie Mittel zur thermischen Erweichung, Annäherung und Anformung der Kunststofffolie an die Formfläche, wobei die Naht durch ein an der Rückseite der Kunststofffolie angreifendes Luftpolster unverrückbar an einen gegebenenfalls quer zur Richtung der Annnäherung willkürlich verschiebbaren Niederhalter angepresst ist und durch den Niederhalter, der der übrigen Kunststofffolie voreilend, willkürlich auf der Formfläche positionierbar ist.
Derartige Formteile werden nach ihrer Fertigstellung hinterschäumt und beispielsweise als Abdeckung auf Armaturentafeln in Kraftfahrzeugen verwendet. Sie befinden sich dort im direkten Blickfeld des Benutzers, wodurch sich besonders hohe Ansprüche hinsichtlich des Erscheinungsbildes und der Anmutung ergeben.
Stand der Technik
Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus der EP 0826479B1 bekannt. Der Niederhalter besteht dabei aus einer starren Leiste, die vertikal und horizontal verschiebbar ist und es gestattet, die Naht der zuvor thermisch erweichten Kunststofffolie an einer bestimmten Stelle gezielt an die Formfläche des Formwerkzeuges anzudrücken. Dies gelingt allerdings nur dann mit der erforderlichen Ausgeglichenheit, wenn sich die zu verpressenden Teile absolut parallel zueinander erstrecken. Das ist bei den großen Dimensionen, in denen zum Beispiel Formteile zur Abdeckung von Armaturentafeln für Kraftfahrzeuge herzustellen sind, nicht befriedigend zu gewährleisten. Zumeist wird die zu fixierende Naht daher in irgend einem Teilbereich der Armaturentafel nur unzureichend festgelegt, mit der Folge, dass die Naht unter dem Einfluss der in Querrichtung wirksamen Tiefziehkräfte verrutscht und das erhaltende Formteil unbrauchbar wird. Besonders kritisch ist die Situation zu bewerten, wenn die Naht im Bereich eines gewölbten oder unebenen Abschnittes der Formfläche angeordnet ist.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine solche Vorrichtung derart weiter zu entwickeln, dass die Naht zwischen den unterschiedlich eingefärbten und/oder strukturierten Bestandteilen der Kunststofffolie auch dann sicher gegen unerwünschte Relativverlagerungen auf der Formfläche fixiert werden kann, wenn der betreffende Teilbereich der Formfläche uneben oder in sich gewölbt ausgebildet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Weiterbildungen nehmen die Unteransprüche Bezug.
Die Erfindung betrifft folglich eine Vorrichtung zur Erzeugung eines tiefgezogenen Formteils aus einer Kunststofffolie, die durch zumindest zwei unterschiedlich gefärbte und/oder geprägte Kunststofffolienabschnitte gebildet ist, die entlang einer Naht aneinander stoßen, umfassend einen Spannrahmen zur Festlegung und Zuführung der Kunststofffolie, ein Formwerkzeug mit einer Formfläche zur Anformung der Kunststofffolie sowie Mittel zur thermischen Erweichung, Annäherung und Anformung der Kunststofffolie an die Formfläche, wobei die Naht durch ein an der Rückseite der Kunststofffolie angreifendes Luftpolster unverrückbar an einen gegebenenfalls quer zur Richtung der Annnäherung willkürlich verschiebbaren Niederhalter angepresst ist und durch den Niederhalter, der übrigen Kunststofffolie voreilend, willkürlich auf der Formfläche positionierbar ist, wobei der Niederhalter die Naht nur mit zumindest einem parallel zu seiner Längsrichtung verschiebbaren Stift berührt und wobei der Stift durch die beim Anformen der Kunststofffolie an die Formfläche wirksamen Kräfte zumindest teilweise in den Niederhalter eindrückbar ist. Der Stift liegt mit einer Kraft an der Naht an, die hinreichend groß ist, eine Querverschiebung der Kunststofffolie unter dem Einfluss der Tiefziehkräfte zu verhindern. Er selbst ist in Querrichtung nicht verlagerbar. Es genügen daher sehr geringe Andrückkräfte oder sogar die Schwerkraft, um diesen Effekt zu erzielen. Er kann dadurch unterstützt werden, dass der Stift und/oder die Fläche, mit der die Naht an die Formfläche angedrückt wird, rutschhemmend ausgerüstet ist, beispielsweise durch Anbringung von Riefen, die sich parallel zur Längsrichtung der Naht erstrecken. Derartige Riefen sind beispielsweise auf der Rückseite der zu verarbeitenden Kunststofffolie nicht störend, wenn die Rückseite nachfolgend mit einem Reaktionsschaum verklebt wird.
Die die Kunststofffolie berührende Fläche des Stiftes muss im übrigen so gestaltet sein, dass eine Zerstörung der Kunststofffolie unter dem Einfluss der betriebsbedingten Andrückkräfte ausgeschlossen ist. Zu diesem Zweck kann es erforderlich sein, die Fläche an den Kanten abzurunden und/oder an die Raumform der Formfläche in dem betreffenden Bereich anzupassen.
Durch die Fixierung der Kunststofffolie auf der Formfläche des Formwerkzeugs mit parallel zur Andrückrichtung nachgiebigen Stiften ist es nicht mehr erforderlich, dass sich der Niederhalter absolut parallel zu dem betreffenden Bereich der Formfläche erstreckt und dass entsprechend genau justierte Anlagen in der Fertigung Verwendung finden. Unter dem Gesichtspunkt einer wirtschaftlichen und flexiblen Fertigung ist das von großem Vorteil.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 2 wird der Stift durch die Kraft einer Feder an die Naht angepresst, um die erforderliche Mindestanpressung unter allen Umständen und auch lagenabhängig zu gewährleisten.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 bietet den Vorteil, dass unter Vermeidung einer unerwünschten Beschädigung der Kunststofffolie eine definierte Haltekraft gegen Verrutschen sehr genau eingestellt werden kann.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 4 bietet den Vorteil einer besonders einfachen Herstellbarkeit der Vorrichtung in Verbindung mit der Möglichkeit, auch in sehr klein dimensionierten und kaum ins Auge springenden Teilbereichen der Kunststofffolie eine sichere Festlegung der Naht auf der Formfläche zu erzielen.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 5 ermöglicht es, die Naht auch im Bereich von Hinterschneidungen der Formfläche sicher zu platzieren.
Mit der Ausgestaltung nach Anspruch 6 wird erreicht, dass sich das vordere Ende, mit dem der geneigte Stift die Kunststofffolie ausschließlich berührt, nicht horizontal verschiebt, während der den Stift tragende Niederhalter vertikal auf die Naht abgesenkt wird. Die ursprüngliche Platzierung des Endes auf der Kunststofffolie bleibt folglich bis zum Abschluss des Formprozesses sicher erhalten.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 7 zeigt eine besonders einfach herzustellende und sehr zuverlässig arbeitende Bauform der Vorrichtung.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 8 ermöglicht es, die von dem Stift an die Formfläche angepressten Teile der Kunststofffolie nachträglich ineinander übergehend zu verschweißen und auf diese Weise optisch völlig zu verstecken im Verlauf von einem Linienzug, der nicht breiter als 1 mm und beiderseits von den unterschiedlich eingefärbten und/oder strukturierten Teilen der Kunststofffolie begrenzt ist.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 9 bietet den Vorteil, die Naht in ihrem Verlauf an mehreren Stellen zugleich parallel zueinander mit der jeweils erforderlichen Kraft an die Formfläche unverrückbar anzudrücken und gegen unerwünschtes Verrutschen zu sichern. Die Stifte können dabei gegebenenfalls kammartig dicht nebeneinanderliegend platziert sein, um eine durchgehende Fixierung der Naht auf der Formfläche zu bewirken.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 10 kommt diesem Ziel besonders nahe, wenn man berücksichtigt, dass sich die von den Stirnflächen der einander benachbarten Stifte auf die Naht ausgeübten Kräfte in der Naht der Kunststofffolie kegelig ausbreiten und je nach Dicke der Kunststofffolie ineinander übergehend auf der Formfläche wirksam werden. Die Kunststofffolie wird dadurch besonders sicher und unverrückbar auf beliebig gestalteten Formflächen festgelegt.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Eine beispielhafte Ausführung der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt. Sie wird nachfolgend näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Vorrichtung in schematischer Darstellung, bei der die Kunststofffolie durch ein Luftkissen an den Niederhalter angedrückt wird und die Kunststofffolie noch nicht auf die Formfläche abgesenkt ist.
2 eine Vorrichtung, bei der die Naht der Kunststofffolie durch einen einfederbaren Stift unverrückbar an die Formfläche angepresst ist
3a bis 3e verschiedene Muster von Kunststofffolien, bei denen die Naht zwischen den verschiedenfarbigen und/oder strukturierten Teilbereichen einen voneinander abweichenden Verlauf hat
4 einen in einer Bohrung des Halters aufgenommenen Stift in längsgeschnittener Darstellung
5 einen geneigt in dem Halter aufgenommenen Stift in längsgeschnittener Darstellung
Ausführung der Erfindung
1 zeigt eine Vorrichtung in schematischer Darstellung, bei der die Kunststofffolie 1 durch ein Luftkissen an den Niederhalter angedrückt wird und die Kunststofffolie noch nicht auf die Formfläche abgesenkt ist. Die durch gestrichelte Linien angedeutete, ursprünglich ebene Gestalt der Kunststofffolie ist durch ein an ihrer Unterseite angreifendes Luftpolster 4, das durch Gebläse erzeugt ist, in dem Zwischenraum zwischen dem Spannrahmen 2 und den Stiften 6 des Niederhalters 5 nach oben aufgebläht und dadurch unverrückbar an den Stirnflächen der Stifte 6 festgelegt.
Die Vorrichtung dient zur Erzeugung eines tiefgezogenen Formteils aus der Kunststofffolie 1, die vorliegend durch zwei unterschiedlich gefärbte und/oder geprägte Kunststofffolienabschnitte 1.1, 1.2 gebildet ist, die entlang einer Naht 1.3 aneinander stoßen. Die Prägung Kunststofffolienabschnitte 1.1, 1.2 kann nach Art einer lederähnlichen Narbung gegebenenfalls unterschiedlich ausgebildet sein. Die Kunststofffolienabschnitte 1.1, 1.2 können koextrudiert oder nach Ihrer Herstellung und Verfestigung durch eine Naht 1.3 überlappend oder stumpf verschweißt sein. Verschiedene Muster von Kunststofffolien 1, die entsprechend zusammengesetzt sind, werden in 3a, 3b, 3c, 3d und 3e gezeigt. Die Stoßstelle der verschiedenfarbigen Bereiche 1.1, 1.2, vorliegend als Naht bezeichnet, ist mit 1.3 bezeichnet.
Die Vorrichtung umfasst einen Spannrahmen 2 zur Festlegung und Zuführung der Kunststofffolie 1, ein Formwerkzeug 3 mit einer Formfläche 3.1 zur Anformung der Kunststofffolie 1 sowie Mittel zur thermischen Erweichung, Annäherung und Anformung der Kunststofffolie 1 an die Formfläche 3, wobei die Naht 1.3 durch ein an der Rückseite der Kunststofffolie 1 angreifendes Luftpolster 4 unverrückbar an einen gegebenenfalls quer zur Richtung der Annnäherung willkürlich verschiebbaren Niederhalter 5 angepresst ist und durch den Niederhalter 5, der übrigen Kunststofffolie 1 voreilend, willkürlich auf der Formfläche 3.1 positionierbar ist. Die Zuführung der horizontal eingespannten Kunststofffolie 1 erfolgt nach vorausgegangener Erwärmung gewöhnlich vertikal in die gezeigte Position, in dem der die Kunststofffolie haltende Spannrahmen 2 mit der Folie in die in 2 gezeigte Position abgesenkt wird. Die eigentliche Anformung der Kunststofffolie an die Formfläche wird durch Anlegen von Vakuum an die Formfläche 3.1 durchdringende, nicht dargestellte Bohrungen und/oder durch Anblasen von außen bewirkt.
Der Niederhalter 5 berührt die Naht 1.3 nur mit den parallel zu ihrer Längsrichtung verschiebbaren Stiften 6, wobei die Stifte 6 durch die beim Anformen der Kunststofffolie 1 an die Formfläche 3.1 wirksamen Kräfte zumindest teilweise in den Niederhalter 5 eindrückbar ist. Die Naht 1.3 ist dadurch unverrückbar in einer genau vorherbestimmbaren Lage und mit einer genau vorherbestimmbaren Kraft auf der Formfläche 3.1 angedrückt und darauf positioniert.
Gewöhnlich gelangt eine Vielzahl von Stiften 6 zur Anwendung, die im Zuge der Naht dicht benachbart angeordnet sind. Sämtliche Stifte 6 sind dabei durch die Kraft der individuell wirksamen Federn 7 unabhängig voneinander an die Naht 1.3 angepresst, wie in 4 gezeigt. Die Stifte 6 sind von einer sie aufnehmenden Führung 5.1 außenseitig umschlossen und zylindrisch ausgebildet. Sie sind dadurch in den sie aufnehmenden Bohrungen leicht parallel zu ihrer Längsrichtung verschiebbar. Die Stifte 6 haben bevorzugt einen Durchmesser von 2 bis 5 mm. Sie können in einem gegenseitigen Abstand voneinander angeordnet sein, der kleiner ist als ihr Durchmesser, um eine linienartige Festlegung der Naht auf der Formfläche 3.1 zu erzielen. Das vordere Ende 6.1 der Stifte 6 ist abgerundet aus gebildet.
Die Kraft der Feder 7 kann veränderbar sein, beispielweise durch eine Stellschraube, die an dem hinteren Ende angreift und es gestattet, das Ende zu verschieben.
5 zeigt eine Bauform, bei der die Stifte 6, bezogen auf die Richtung 8 der Annäherung, unter einem spitzen Winkel A in Richtung der Formfläche 3.1 geneigt geführt sind. Der Winkel beträgt vorliegend 20 bis 40°, bevorzugt 25 bis 35°. Dadurch kann die Naht 1.3 auch im Bereich von Hinterschneidungen der Formfläche 3.1 gegen Verrutschen gesichert und an gewölbte Formflächen 3.1 angedrückt werden.
Der Niederhalter 5 ist querverschiebbar an dem ihn aufnehmenden Träger gelagert, wodurch die sich beim Einschieben des geneigten Stifts 6 in den Niederhalter 5 ergebende Querverlagerung seines die Naht 1.3 berührenden, vorderen Endes 6.1 durch eine entsprechende Querverschiebung des Niederhalters 5 kompensiert wird. Das Ende 6.1 des Stiftes 6 und die Naht 1.3 erfahren dadurch beim Absenken des Spannrahmens 2 bis zum Abschluss des Formvorganges keine unerwünschte Relativerschiebung auf der Formfläche 3.1.
Die Formfläche 3.1 ist durch einen im Zuge der Naht 1.3 verlaufend angeordneten Einsatz 3.2 des Formwerkzeugs 3 unterbrochen, an den die Kunststofffolie 1 durch die Stifte 6 andrückbar ist, wobei der Einsatz 3.2 zur späteren Erzeugung eines Spaltes in der Formfläche 3.1 in das Formwerkzeug 3 zurückziehbar ist und wobei die beiderseits verbleibenden Teile des Formwerkzeugs 3 aneinander annäherbar sind und eine gegenseitige Verpressung und/oder Verschweißung der in den Spalt eingedrückten Teile 1.1, 1.2 der Kunststofffolie 1 bewirken. Das Eindrücken der Naht 1.3 in den Spalt kann durch die Wirksamkeit der Stifte 6 unterstützt werden, die vor dem Zusammenpressen der den Spalt beiderseits begrenzenden Wangen des Formwerkzeugs 3 entfernt werden müssen. Die Wangen können zusätzlich erhitzt sein, um einen Verschweißung der Kunststofffolie zu bewirken oder diese zu unterstützen.
Im Anschluss an die Formgebung und Verfestigung des Formteils kann dieses bei Bedarf randbeschnitten und seiner Verwendung zugeführt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0826479 B1 [0003]

Claims

Vorrichtung zur Erzeugung eines tiefgezogenen Formteils aus einer Kunststofffolie (1), die durch zumindest zwei unterschiedlich gefärbte und/oder geprägte Kunststofffolienabschnitte (1.1, 1.2) gebildet ist, die entlang einer Naht (1.3) aneinander stoßen, umfassend einen Spannrahmen (2) zur Festlegung und Zuführung der Kunststofffolie 1, ein Formwerkzeug (3) mit einer Formfläche (3.1) zur Anformung der Kunststofffolie (1) sowie Mittel zur thermischen Erweichung, Annäherung und Anformung der Kunststofffolie (1) an die Formfläche (3), wobei die Naht (1.3) durch ein an der Rückseite der Kunststofffolie (1) angreifendes Luftpolster (4) unverrückbar an einen gegebenenfalls quer zur Richtung der Annnäherung willkürlich verschiebbaren Niederhalter (5) angepresst ist und durch den Niederhalter 5, der übrigen Kunststofffolie (1) voreilend, willkürlich auf der Formfläche (3.1) positionierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (5) die Naht (1.3) nur mit zumindest einem parallel zu seiner Längsrichtung verschiebbaren Stift (6) berührt und dass der Stift (6) durch die beim Anformen der Kunststofffolie (1) an die Formfläche (3.1) wirksamen Kräfte zumindest teilweise in den Niederhalter (5) eindrückbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (6) durch die Kraft einer Feder (7) an die Naht (1.3) angepresst ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft der Feder (7) veränderbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (6) zylindrisch ist und einen Durchmesser von 2 bis 5 mm hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (6), bezogen auf die Richtung der Annäherung (8), unter einem spitzen Winkel A in Richtung der Formfläche (3.1) geneigt geführt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (5) querverschiebbar gelagert ist und dass die sich beim Einschieben des geneigten Stifts (6) in den Niederhalter (5) ergebende Querverlagerung seines die Naht (1.3) berührenden Endes (6.1) durch eine Querverschiebung des Niederhalters (5) kompensierbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (6) von einer ihn aufnehmenden Führung (5.1) außenseitig umschlossen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Formfläche (3.1) durch einen Einsatz 3.2 des Formwerkzeugs (3) unterbrochen ist, an den die Kunststofffolie (1) durch den Stift (6) andrückbar ist, dass der Einsatz (3.2) zur Erzeugung eines Spaltes in der Formfläche (3.1) in das Formwerkzeug (3) zurückziehbar ist und dass die beiderseits verbleibenden Teile des Formwerkzeugs (3) aneinander annäherbar sind und eine gegenseitige Verpressung und Verschweißung der in den Spalt eingedrückten Teile der Kunststofffolie (1) bewirken.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederhalter (5), dem Verlauf der Naht (1.3) folgend, mehrere federbelastete Stifte (6) nebeneinanderliegend aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (6) einen gegenseitigen Abstand haben, der kleiner ist ihr Durchmesser.