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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Werkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei der Herstellung von Innenverkleidungsteilen, insbesondere für Fahrzeuge, werden die die Dekoroberfläche des Innenverkleidungsteils bildenden Häute oftmals auf einem Werkzeug zunächst ausgerichtet bzw. positioniert und anschließend in ein Schäumwerkzeug oder ein spezielles Übergabewerkzeug übergeben.
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Die Ausrichtung der Häute ist insbesondere dann von großer Wichtigkeit, wenn die Haut beispielsweise eine Naht oder eine Trennfuge zwischen zwei Hautlappen aufweist.
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Aus der Druckschrift
EP 1 378 339 A1 ist eine Positioniervorrichtung bekannt, mithilfe welcher eine erste und eine zweite Haut, welche im Bereich einer Abwinklung zu einer einzigen Dekorhaut gefügt werden, mithilfe eines Positionierwerkzeugs auf einer weiteren Werkzeugoberfläche abgelegt werden. Nachteil der dort gezeigten Vorrichtung ist, dass der Verlauf der Trennfuge zwischen den beiden Häuten nicht mehr beeinflusst werden kann.
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Für den Fall, dass die Haut einen ersten und einen zweiten Teilbereich umfasst, wobei der erste und zweite Teilbereich mittels einer Naht miteinander verbunden werden, ist im Stand der Technik eine Positionierung der Naht mithilfe eines Nahtschwerts bekannt. So wird auf einem Positionierwerkzeug bzw. Werkzeug zum Positionieren einer Haut die B-Seite, d. h. die später nicht sichtbare Rückseite der Haut, auf der Oberfläche des Positionierwerkzeugs angeordnet und die Naht mithilfe eines Nahtschwerts ausgerichtet. Anschließend wird die Haut beispielsweise an ein Übergabewerkzeug oder ein Kaschierwerkzeug übergeben und auf einen Träger bzw. einen mit einer Schaumschicht versehenen Träger aufkaschiert. Auch ist es möglich, die Haut mit der ausgerichteten Naht direkt in ein Schaumwerkzeug zu übergeben.
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Aus der Druckschrift
US 5 573 617 A ist ein Werkzeug bekannt, welches aus einer ersten und einer zweiten Werkzeughälfte besteht, wobei der Nahtverlauf einer zu einer einzigen Dekorhaut zu verbindenden ersten und zweiten Haut durch die Kontur zwischen der ersten und zweiten Werkzeughälfte vorgegeben ist. Allerdings ist das Werkzeug nicht geeignet, verschiedene Nahtverläufe zu erzeugen. Des Weiteren handelt es sich bei dem Werkzeug nicht um ein Positionierwerkzeug zur Übergabe an ein weiteres Werkzeug, sondern um eine Schnittvorrichtung, mithilfe welcher zwei zu verbindende Häute miteinander gefügt werden und überflüssiges Material abgeschnitten wird.
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Ausgehend von den im Stand der Technik bekannten Werkzeugen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbesserung des Positionierens von Häuten, insbesondere von Häuten mit einer Naht (Schweißnaht, Garnnaht, Kunststoffnaht) zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Werkzeug gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß umfasst das Werkzeug zum Positionieren einer Haut eine Werkzeugform mit einer Oberfläche, auf welcher die Haut ausgerichtet werden kann. Zugleich ist eine Haltevorrichtung vorgesehen, wobei die Haltevorrichtung in einem Bereich der Oberfläche der Werkzeugform angeordnet ist und die Haltevorrichtung Haltemittel umfasst, welche derart angeordnet werden können, dass durch die Haltevorrichtung bzw. in der Haltevorrichtung eine Nut gebildet wird.
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In der Nut können beispielsweise B-seitige Hautbereiche gehalten werden, ohne die Haut zu beschädigen. Dadurch, dass die Haltevorrichtung Haltemittel umfasst, welche frei angeordnet werden können, kann der Nahtverlauf den Anforderungen an das Innenverbundteil entsprechend angepasst werden.
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So ist es beispielsweise möglich, in dem Bereich der Oberfläche der Werkzeugform eine erste große Nut zur Aufnahme der Haltevorrichtung vorzusehen. Die Werkzeugform ist beispielsweise aus einem Material wie beispielsweise Stahl oder Nickel geformt, und die Haltevorrichtung wird als ein Einsatz für die erste Nut vorgesehen und in die Haltevorrichtung eine Nut gemäß dem gewünschten Nahtverlauf eingebracht. Wird nun eine andere Nahtverlaufs- bzw. Trennfugenverlaufsgeometrie beabsichtigt, wird lediglich die in dem Bereich der Oberfläche vorgesehene Haltevorrichtung ausgetauscht. Hierdurch ist es möglich, das Werkzeug zum Positionieren der Haut für eine Vielzahl verschiedener Nahtverläufe zu verwenden. Insbesondere können innerhalb kürzester Zeit Haltevorrichtungen mit verschiedenen Nahtverläufen realisiert und in das Werkzeug eingebaut werden.
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In einer weiteren Variante der Erfindung sind die Haltemittel der Haltevorrichtung beweglich angeordnet, so dass die Nut in ihrer Form veränderbar ist. In diesem Fall muss die Haltevorrichtung nicht ausgetauscht werden, sondern es können durch die gezielte Anordnung der Haltemittel der Haltevorrichtung der Nutverlauf und somit der Nahtverlauf oder Trennfugenverlauf beeinflusst werden. Dabei können beispielsweise die Haltemittel mit Rastelementen versehen werden, so dass die Haltemittel, sobald diese in die gewünschte Position gebracht worden sind, derart fixierbar sind, dass der Nutverlauf nicht geändert wird.
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Es ist jedoch auch möglich, die Haltemittel mit Bewegungsaktoren zu versehen, so dass der Nutverlauf automatisch bzw. mittels der Bewegungsaktoren veränderbar ist. Im Falle, dass die Haltemittel Bewegungsaktoren umfassen, ist es vorteilhaft, wenn die Nut nach dem Einlegen eines Bereichs der Haut in ihrer Breite bzw. Form verändert werden kann, so dass es im Wesentlichen unabhängig von der ursprünglichen Positionierung der Häute möglich ist, den gewünschten Nahtverlauf durch die Bewegung der Haltemittel zu erzeugen. Hierdurch ist eine vereinfachte und rasche Ausrichtung eines Nahtverlaufs möglich, ohne dass beispielsweise ein Nahtschwert benötigt wird.
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Bei den Bewegungsaktoren, welche den Haltemitteln zugeordnet sein können, kann es sich um pneumatische, hydraulische oder elektrische Aktoren handeln. Je nach Aktor muss jeweils ein pneumatisches, hydraulisches oder elektrisches System mit dem Werkzeug koppelbar oder in diesem angeordnet sein.
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In einer weiteren Variante wird die Nut der Haltevorrichtung zwischen den Haltemitteln ausgebildet. Insbesondere können die Haltemittel derart bewegt werden, dass der verbleibende Raum zwischen den zueinander ausgerichteten Haltemitteln die Nut bildet. Hierbei ist es nicht vonnöten, dass die Nut einen unteren Boden besitzt, sondern es ist ausreichend, wenn lediglich zwei durch die Haltemittel gegebene Seitenwände die Nut begrenzen.
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In einer weiteren Variante umfassen die Haltemittel zumindest ein sich gegenüberliegendes Paar von Klemmbacken. Die sich gegenüberliegenden Klemmbacken können derart angeordnet werden, dass ein in die Nut eingeführter Bereich der Haut durch die sich gegenüberliegenden Klemmbacken gehalten wird. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Klemmbacken in ihrer Position automatisch bewegt werden können. Nachdem der Hautabschnitt eingeführt wurde, werden die Klemmbacken in einer Variante derart verfahren, dass die Breite der Nut verringert wird und der B-seitige, in der Nut angeordnete Hautbereich nunmehr kraftschlüssig in der Nut gehalten wird. Unter Kraftschluss ist hierbei zu verstehen, dass die Reibungskräfte zwischen den Klemmbacken und dem Hautabschnitt derart groß sind, dass der Hautabschnitt nicht aus der Nut herausgesogen werden kann.
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Um einen Nahtverlauf möglichst präzise abbilden zu können, ist es bisweilen zweckhaft, zahlreiche in der Richtung des Nahtverlaufs aneinandergereihte Haltemittel anzuordnen, wobei diese Haltemittel jeweils individuell in ihrer Position, ihrem Neigungswinkel und in ihrer Ausrichtung zur restlichen Oberfläche der Werkzeugform bewegbar sind. Alternativ können auch nur einige der vorbeschriebenen Bewegungen möglich sein. Je kleiner die Haltemittel, beispielsweise die Klemmbacken, in ihrer Längenausrichtung in Bezug auf den Nahtverlauf ausgebildet sind, umso feiner kann der Nahtverlauf justiert werden.
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Alternativ zu den Klemmbacken oder ergänzend hierzu kann die Haltevorrichtung einen versenkbaren Bereich der Oberfläche der Werkzeugform umfassen. In dieser Variante wird der Bereich der Oberfläche, in welchem die Haltevorrichtung angeordnet ist, nicht durch eine geschlossene zusammenhängende Materialschicht gebildet, sondern durch eine Vielzahl von individuell ansteuerbaren und versenkbaren Stützelementen. Durch das Versenken einiger Stützelemente kann der gewünschte Nahtverlauf erzeugt werden. Analog ist es möglich, zunächst einen größeren Bereich der Säulen zu versenken und erst anschließend, nachdem die Haut bzw. der Hautbereich in die so geschaffene Nut eingeführt wurde, die Nut durch Auffahren einiger Stützelemente in die gewünschte Form zu bringen und somit den Nahtverlauf zu fixieren.
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Um zu verhindern, dass diejenigen Bereiche der Haut, welche nicht in der Nut gehalten sind, auf der Oberfläche der Werkzeugform verrutschen, sind außerhalb des Bereichs der Haltevorrichtungen Öffnungen zum Erzeugen eines Fixierungsunterdrucks aufgebracht. Unter Fixierungsunterdruck ist hierbei das Anlegen eines Unterdrucks zu verstehen, welcher verhindert, dass die flächigen Abschnitte der Haut auf der Oberfläche der Werkzeugform verrutschen können. Dies ist insbesondere dann hilfreich, wenn die mit den Trennfugen bzw. Nahtverlauf ausgerichtete Haut an ein weiteres Werkzeug übergeben werden soll und auf diese Weise verhindert werden kann, dass Hautfalten oder Ähnliches entstehen können.
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In einer weiteren Alternative umfasst das Werkzeug eine Steuervorrichtung, mittels welcher die Haltemittel angesteuert werden können und welche eine Bewegung der Haltemittel initiieren kann. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Steuervorrichtung durch einen Benutzer programmierbar ist, wobei der zu erzeugende Nahtverlauf bzw. Nutverlauf der Haltevorrichtung als Daten in die Steuervorrichtung übertragen wird, und die Steuervorrichtung die Ausrichtung der Haltemittel überwacht und gegebenenfalls justiert. In dieser Ausführungsform können ergänzend Sensoren auf den Oberflächen der Haltemittel angeordnet werden, welche feststellen, ob der in die Nut eingelassenen Hautabschnitt mit den Haltemitteln in Berührung getreten ist. Auf diese Weise erfasst die Steuervorrichtung, wann ein Kontakt zwischen den Haltemitteln und dem in die Nut einzulassenden Hautabschnitt beginnt, und kann so zunächst einen ersten leichten Haltedruck auf den Hautabschnitt ausüben und, sobald die Haut über ihre komplette Länge hinweg mit den Haltemitteln in leichten Kontakt getreten ist, mittels Aufbringen weiteren Drucks, d. h. eines gegenüber dem ersten Druck höheren Drucks, den exakten Nahtverlauf durch die Bewegung der Haltemittel bewirken.
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Das Werkzeug kann in Verbindung mit bereits miteinander gefügten Häuten einer Dekorhaut oder einer Haut, in welche eine dekorative Trennfuge eingefügt werden soll, bzw. bei Häuten, welche auf der Rückseite mit einem Halteprofil verbunden sind, verwendet werden. In Bezug auf eine Haut, welche eine erste und zweite Hautfläche mit einem auf der Rückseite angeordneten Halteprofil umfasst, wird auf die Druckschrift
WO 2010/105855 A1 verwiesen, in welcher derartige als Dekorhäute ausgebildete Verbundteile beschrieben sind. Im Falle eines Halteprofils greifen die Haltemittel vorzugsweise an den äußeren Seitenflächen einer Nut des Halteprofils an.
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Weitere Varianten des Werkzeugs werden in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen erläutert.
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Es zeigen:
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1a–c eine schematische Darstellung der Positionierung und Übergabe einer Haut;
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2a/b ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeugs;
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3a–c ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeugs;
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4 eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Werkzeugs zur Positionierung eines Verbundteils mit Halteprofil.
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5 eine Anordnung eines erfindungsgemäßen Verbundteils
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In den 1 ist ein Verfahren zur Positionierung einer Haut und der Übergabe der positionierten Haut an ein Übergabewerkzeug nach dem Stand der Technik schematisch dargestellt. Auf dem eine Positivform aufweisenden Positionierwerkzeug 1 wird eine Haut 2 mit einer Naht 3 angeordnet. Um die Naht entsprechend dem gewünschten Nahtverlauf auf der Oberfläche des Positionierwerkzeugs 1 ausrichten, wird ein Nahtschwert 4 verwendet.
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Wie in der 1b dargestellt, wird nach der Ausrichtung der Naht entsprechend dem gewünschten Nahtverlauf ein Übergabe- oder Kaschierwerkzeug mit einer vorzugsweise zum Positionierwerkzeug 1 korrespondierenden Form 5 verwendet, welches, beispielsweise mithilfe von Saugöffnungen, die Haut 2 mit dem exakt positionierten Nahtverlauf aufnimmt und zu einem weiteren Werkzeug verfährt.
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Wie in der 1c dargestellt, hält das Werkzeug 5 die sichtseitige Oberfläche der Haut 2 an seiner Oberfläche, so dass die rückseitige Oberfläche der Haut 2 mit beispielsweise einer Schaumschicht oder einem Träger verbunden, kaschiert oder hinterspritzt werden kann.
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In den 2a/b ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Positionierwerkzeugs dargestellt. Das Positionierwerkzeug 10 umfasst eine Werkzeugform 11, welche vorliegend als Positivform ausgebildet ist. Die Positivform 11 weist an ihrer Oberfläche 12 einen Bereich 13 auf, in welchem eine Haltevorrichtung 14 angeordnet ist. Der Bereich 13 kann beispielsweise in Form einer Ausnehmung die ansonsten stetige Oberfläche 12 unterbrechen.
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Die Haltevorrichtung 14 umfasst Haltemittel 140, 141, welche durch zwei sich gegenüberliegende Klemmbacken gebildet sind. Die Haltemittel 140 und 141 sind jeweils mit einem Aktor 142 bzw. 143 verbunden. Die Aktoren 142, 143, die vorliegend nur schematisch dargestellt sind, können die Haltemittel hydraulisch, pneumatisch oder mittels elektrischer Motoren ausrichten. Der genaue Nahtverlauf, d. h. die Ausrichtung der Haltemittel 140, 141 der Haltevorrichtung 14 zueinander, wird durch die Steuervorrichtung 144 vermittelt, welche beispielsweise als Mikrocontroller oder integrierter Schaltkreis ausgebildet sein kann. Über eine (nicht dargestellte) Schnittstelle, wie beispielsweise ein Computerterminal, kann ein Bediener die Daten des genauen Nahtverlaufs beispielsweise in Form von CAD-Daten eingeben, wobei diese Daten an die Steuervorrichtung 144 übermittelt werden und die Steuervorrichtung 144 die Aktoren 142 bzw. 143 dergestalt ansteuert, dass der Nahtverlauf durch den Verlauf der Nut der Haltevorrichtung abgebildet wird. Die Nut wird zwischen den Haltemitteln 140 und 141 seitlich begrenzt und erstreckt sich in y-Richtung.
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Dies ist in der 2b deutlicher dargestellt. In der Aufsicht auf die Oberfläche 12 des Positionierwerkzeugs 10 ist der Bereich 13 deutlich erkennbar. Es ist zu erkennen, dass nebst den Haltemitteln 140 und 141 weitere sich gegenüberliegende Paare von Klemmbacken 145 angeordnet und derart zueinander ausgerichtet sind, dass der Verlauf der Nut 15 in der x-z-Ebene definiert wird. Die Aktoren können dabei eine Bewegung der Haltemittel bzw. der Klemmbacken initiieren, bei der die Höhe in y-Richtung, die Ausrichtung in z-Richtung sowie eine Rotation oder Schwenkbewegung um die y-Richtung einstellbar sind. Auf diese Weise ist es möglich, auch komplizierte Nahtverläufe auf einfache Art und Weise innerhalb eines einzigen Positionierwerkzeugs schnell zu erzeugen.
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Vorzugsweise ist die in der 2b dargestellte Nut 15 vor dem Einlegen der Haut breiter als die Breite des Halteprofils und wird, nachdem das Halteprofil in den Bereich 13 eingebracht wurde, durch Initiierung einer Bewegung der Aktoren durch die Steuervorrichtung 144 in die gewünschte Form des Nahtverlaufs bzw. Nutverlaufs gebracht. Die Nut bildet also den Nahtverlauf der zu positionierenden Haut ab.
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Um eine Fixierung der Haut außerhalb des Bereichs 13 zu bewirken, weist die Oberfläche 12 Öffnungen 16 zur Erzeugung eines Fixierungsunterdrucks auf. Dieser Fixierungsunterdruck kann beispielsweise mittels einer Saugpumpe oder Vakuumvorrichtung bewirkt werden, welche im Werkzeug angeordnet ist oder an das Werkzeug anschließbar ist.
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In den 3a–c ist eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Werkzeugs dargestellt. Das Werkzeug zum Positionieren einer Haut 10' weist eine Werkzeugform 11' mit einer zusammenhängenden Oberfläche 12' auf, welche in einem Bereich 13' unterbrochen ist. In den Bereich 13' ist eine Haltevorrichtung 14' eingebettet, welche verschiedene Haltemittel 140', 141' umfasst. Die Haltemittel können mittels eines oder mehrerer Aktoren 142' (hier nur schematisch dargestellt) bewegt werden, wobei die Bewegung über eine Steuervorrichtung 144' ähnlich wie in dem vorhergehenden Beispiel der 2 erfolgen kann.
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Die Haltemittel 140', 141' sind als Stützelemente ausgebildet. Die Stützelemente können derart angesteuert werden, dass entsprechend einer vorgegebenen Geometrie des Naht- bzw. Nutverlaufs Stützelemente abgesenkt werden, wie dies beispielsweise in der 3b dargestellt ist. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Haltemittel 140' gegenüber den Haltemitteln 141' abgesenkt wurden.
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In der Aufsicht, wie in der 3c dargestellt, ist zu erkennen, dass der Verlauf der Nut 15' aufgrund der abgesenkten Haltemittel 140' definiert ist. In der 3c ist des Weiteren zu erkennen, dass die Haltemittel aus einzelnen Stützelementen 145' gebildet werden. Hierbei können die Stützmittel rechteckig, achteckig oder rund sein und in ihrem Durchmesser derart klein, dass verschiedene Geometrien von Nutverläufen gebildet werden können. Wie bereits im Rahmen der Ausführungsform der 2 erläutert, weist die Oberfläche 12' Öffnungen 16' zum Fixieren der Hautbereiche außerhalb des Bereichs 13' auf.
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Eine nicht näher dargestellte Ausführungsform soll noch kurz erläutert werden. Es ist möglich, beispielsweise die in den 3 dargestellten Stützelemente, wie in der Aufsicht der 3c gezeigt, als einen einzigen Block mit einer ausgefrästen oder modellierten Nut auszubilden. Im Falle einer derartigen Ausbildung wird die Werkzeugform lediglich mit einer Haltevorrichtung verbunden, welche eine in ihrer Form nicht veränderbare Nut aufweist, jedoch als Einsatz in die Oberfläche 12' des Werkzeugs eingelassen werden kann und somit den Bereich 13' vollständig bis auf die Nut überdeckt.
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In der 4 soll noch kurz auf eine Verwendung eines erfindungsgemäßen Werkzeugs eingegangen werden. Es ist das Positionierwerkzeug 10 schematisch dargestellt. Das Werkzeug 10'' umfasst dabei in einem Bereich eine Haltevorrichtung 14'' mit Haltemitteln 140'', 141''. Zwischen den Haltemitteln ist eine Nut 15'' ausgebildet. Die außerhalb der Haltevorrichtung 14'' liegende Oberfläche des Werkzeugs weist Saugöffnungen 16'' zum Erzeugen eines Fixierungsunterdrucks auf. In der Nut 15'' wird eine Haut 2', umfassend eine erste Haut 20 und eine zweite Haut 21, welche über eine Funktionsnaht 22 verbunden sind und in einer Nut 230 eines Halteprofils 23 angeordnet sind, dargestellt. Es ist deutlich zu erkennen, dass die in der Richtung 17 beweglichen Haltemittel 140'' und 141'' an den Seitenwänden der Nut 230 des Halteprofils 23 angreifen und so das Halteprofil einklemmen. Durch entsprechende Bewegung der Haltemittel, beispielsweise entlang der Richtung 17, kann nun der Nahtverlauf wie in der 5 dargestellt initiiert werden.
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Das Werkzeug kann in vorteilhafter Weise mit einer ein Halteprofil aufweisenden Dekorhaut 2' verwendet werden, da die Seitenwände der Nut des Halteprofils bzw. der unterhalb der Nut 230 angeordnete Zapfen des Halteprofils eine definierte Angriffsfläche bieten.
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Das Halteprofil weist neben der Nut 230 sich im Wesentlichen parallel zum Nutboden erstreckende Flügel 231 und 232 auf, mit welchen die erste Haut 20 bzw. zweite Haut 21 mittels einer Dekornaht verbunden sein können.
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In der 5 ist schematisch dargestellt, wie der Nahtverlauf 150 beim Einlegen der Haut 2' in das Positionierwerkzeug 10'' verläuft. Nach der Initiierung einer Bewegung der Haltemittel wird der gewünschte Nahtverlauf 151 erreicht, indem die Haltemittel entsprechend bewegt werden, wobei sie das Halteprofil jeweils zwischen sich einklemmen. Sobald die Nut in dem späteren Nahtverlauf 151 richtig positioniert wurde, kann die Haut 2'' mit dem positionierten Nahtverlauf 151 in ein Übergabewerkzeug oder Kaschierwerkzeug übergeben werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1378339 A1 [0004]
- US 5573617 A [0006]
- WO 2010/105855 A1 [0020]
