DE102012220303A1

DE102012220303A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Andrücken eines Schichtteils auf eine Bauteilfläche

Info

Publication number: DE102012220303A1
Application number: DE201210220303
Authority: DE
Inventors: Jochen Frank; Nicolas Behrens
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2014-06-12

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (100; 200; 300) und ein Verfahren zum Andrücken eines Schichtteils (18) auf eine Bauteilfläche (11). Die Vorrichtung weist eine Kavität (1) aus einem expansionsfesten oder wenigstens im Wesentlichen expansionsfesten Material; und ein in der Kavität (1) befindliches Aufblaselement (13) aus einem biegsamen und expandierbaren Material, das mit einem Druckmedium befüllbar ist, auf. Das Verfahren weist die Schritte:
a) Aufsetzen einer Kavität (1) auf der Bauteilfläche;
b) Befüllen eines in der Kavität (1) befindlichen Aufblaselements (13) mit einem Druckmedium derart, dass das Aufblaselement (13) einen Hohlraum zwischen der Kavität (1) und der Bauteilfläche (11) wenigstens im Wesentlichen vollständig ausfüllt; und
c) Regulieren eines Drucks des Druckmediums auf einen Wert, der ein wenigstens im Wesentlichen vollständiges Andrücken des Schichtteils (18) auf der Bauteilfläche durch das Aufblaselement gewährleistet, auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Andrücken eines Schichtteils auf eine Bauteilfläche.
Das Überziehen von Bauteilen mit Folie stellt heute eine interessante Alternative zur Lackierung dar. Diese beispielsweise farbigen, also eingefärbten oder bedruckten Folien sind oft auf der Rückseite mit einem Klebstoff versehen und können auf unterschiedliche Arten auf das jeweilige Bauteil aufgebracht werden, wie etwa mittels manuellem oder automatischem Rakelprozess, Doppelvakuumverfahren oder anderen dem Fachmann geläufigen Verfahren. Oft ist es dabei erforderlich, dass überstehende Folie abgeschnitten werden muss, was ebenfalls auf verschiedene Arten möglich ist. Dabei bleiben nicht angeklebte Randbereiche, die Überstände, stehen. Bis jetzt war es hierzu üblich, die Folie mit dem Daumen nach und nach faltenfrei anzustreichen, um dann in einem zweiten Durchgang die Folie andrücken zu können.
Es ist schwierig, mit dem Daumen oder auf andere Weise manuell einen gleichbleibenden Druck auf die komplette Kontur eines Bauteiles ausüben. Muss eine Person beispielsweise ihre Hand umorientieren, so ist sie dazu gezwungen, den Druck aufzuheben und an anderer Stelle wieder aufzudrücken. Des Weiteren geht der umlaufende Arbeitsgang zu Lasten der Taktzeit, da die Person nicht alle Bereiche gleichzeitig bearbeiten kann. Außerdem werden die Gelenke der Person stark beansprucht, was aus Sicht der Ergonomie und des Arbeitsschutzes ein Problem darstellen kann. Darüber hinaus können beim Gleiten des Fingers über die Folienoberfläche Kratzer entstehen, die die Bauteiloptik negativ beeinflussen. Bei Verwendung eines Stoffhandschuhs für den Andrückvorgang kann es aufgrund von Reibungswärme zu einem Anschmelzen der Folie beziehungsweise zu einer Verschiebung des Klebstoffs kommen. Somit ist eine Taktzeitverkürzung nur begrenzt möglich, da die kritische Geschwindigkeit nicht überschritten werden darf. Schließlich kann eine Person nicht alle Bereiche des Bauteils einsehen. Somit ist eine Kontrolle, ob alle Bereiche ausreichend angedrückt sind, schwierig.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die vorstehend beschriebenen Nachteile wenigstens zum Teil zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, ein Schichtteil wie eine Folie auf eine Bauteilfläche einfach, sicher und gleichmäßig aufzubringen und dabei den Werker vor Verletzungen zu bewahren.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Verfahrensschritten des Anspruchs 15 gelöst. Weiterentwicklungen und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Gesichtspunkten der Erfindung stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Andrücken eines Schichtteils auf eine Bauteilfläche vorgeschlagen, wobei die Vorrichtung aufweist:

a) eine Kavität aus einem expansionsfesten oder wenigstens im Wesentlichen expansionsfesten Material; und
b) ein in der Kavität befindliches Aufblaselement aus einem biegsamen und expandierbaren Material, das mit einem Druckmedium befüllbar ist.

Unter einem Schichtteil wird im Sinne der Erfindung im weitesten Sinne jedes flächig ausgedehnte, insbesondere dünne Gebilde verstanden, das zur Beschichtung eines Bauteils geeignet beziehungsweise vorgesehen ist. Das Schichtteil kann eine oder mehrere Schichten aufweisen und ist vorzugsweise – wenigstens in einem Verarbeitungszustand – biegsam. Insbesondere kann das Schichtteil in Form einer Folie ausgebildet sein, wobei die Folie vorzugsweise eine selbstklebende Seite, etwa in Form einer Kleberschicht zur Vernetzung mit der Bauteilfläche, aufweist. Unter einer Kavität wird im Sinne der Erfindung eine Raumform verstanden, die einen zu wenigstens einer Seite hin offenen Hohlraum bildet. Beispielsweise kann eine Rinne oder eine Haube eine Kavität im Sinne der Erfindung sein. Unter einem Aufblaselement wird im Sinne der Erfindung eine im nicht aufgeblasenen Zustand schlaffe oder wenigstens im Vergleich mit der Kavität schlaffe unter Innendruck expansible Raumform verstanden und kann beispielsweise durch einen aufblasbaren Schlauch oder Ballon verwirklicht sein. Die Kavität ist expansionsfest im Sinne der Erfindung, wenn sie auch dann, wenn sie auf ein Bauteil gedrückt und ihre bauteilseitige Öffnung hierdurch geschlossen wird, einem Innendruck des Aufblaselements wenigstens im Wesentlichen widersteht. Dadurch, dass das Aufblaselement mit einem Druckmedium befüllbar ist, kann sich das Aufblaselement in der Kavität ausdehnen. Wenn die Vorrichtung (die Kavität mit dem Aufblaselement) mit einer bauteilseitigen Öffnung auf das Bauteil, auf dessen Fläche das Schichtteil anzudrücken ist, gesetzt und ggf. angedrückt wird, wird die bauteilseitige Öffnung der Kavität durch die Bauteilfläche verschlossen, und die Kavität bildet mit der Bauteilfläche einen wenigstens im Wesentlichen geschlossenen Hohlraum. Das Aufblaselement legt sich an die Innenseite der Kavität und die Bauteilfläche an und übt einen Druck auf die Bauteilfläche beziehungsweise ein darauf angeordnetes Schichtteil aus. Somit ist es möglich, das Schichtteil gleichmäßig, mit verteiltem Druck, ohne Belastung der Fingergelenke eines Werkers und ohne die Gefahr von Verkratzungen oder Überhitzungen an das Bauteil zu pressen.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein auf der Bauteilfläche aufsetzender Rand der Kavität gegenüber einem Rest der Kavität verstärkt. Dadurch kann eine höhere Haltekraft auf die Kavität ausgeübt werden. Gleichzeitig kann auch eine Verriegelung der aufgesetzten Kavität durch die Expansion des Aufblaselements geschaffen werden. Wenn zusätzlich in einem Kontaktbereich des Randes der Kavität mit der Bauteilfläche ein Weichelement vorgesehen ist, ist auch ein weiches Anschmiegen des Randes an die Bauteilfläche möglich, wodurch auch ein Verkratzen der Bauteilfläche beziehungsweise des Schichtteils vermieden werden kann. Beispielsweise kann es sich bei dem Weichelement um eine Gummidichtung oder Ähnliches handeln. Denkbar ist auch, beispielsweise dann, wenn ein Rand der Kavität im Bereich einer Hohlkehle der Bauteilfläche anliegt, dort eine beispielsweise keilförmige oder sonst an die geometrischen Gegebenheiten angepasste Zulage vorzusehen, um dort eine zusätzliche Fixierung und einen Gegendruck zu schaffen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Kavität und das Aufblaselement eine längliche Form auf, wobei eine Länge des Aufblaselements im Wesentlichen einer Länge der Kavität entspricht. Mit anderen Worten, das Aufblaselement weist vorzugsweise die Form eines gestreckten Schlauches auf und die Kavität bildet eine Art Mantel um diesen Schlauch. In dieser Ausführungsform können langgestreckte Ränder des Schichtteils wie etwa einer Folie in einem Arbeitsgang oder wenigen Arbeitsgängen gleichmäßig angedrückt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Kavität um Achsen orthogonal zu ihrer Längsachse biegsam. Die Biegsamkeit kann sich auf eine Achse parallel zur Bauteilfläche und/oder auf eine Achse normal zur Bauteilfläche beziehen. So kann sich die Kavität einerseits einer Krümmung der Bauteilfläche anpassen und kann andererseits einem gekrümmten Verlauf eines Randes des Schichtteils folgend auf die Bauteilfläche appliziert werden. Da das Aufblaselement ohnehin biegsam ist, folgt es einer Biegung der Kavität ohne Weiteres.
Vorzugsweise ist das Aufblaselement so ausgebildet, das es in einem unbefüllten Zustand die Kavität im Querschnitt nicht vollständig ausfüllt. Dadurch ist gewährleistet, dass das Aufblaselement im unbefüllten Zustand vollständig in der Kavität verschwindet und nicht beim Aufsetzen zwischen dem Rand der Kavität und der Bauteilfläche eingeklemmt wird.
Besonders bevorzugt ist das Aufblaselement exzentrisch bezüglich einer Mittelsenkrechten einer bauteilseitigen Öffnung der Kavität im Inneren der Kavität befestigt. Als bauteilseitige Öffnung wird dabei im Querschnitt gesehen eine Linie, räumlich gesehen eine Fläche verstanden, welche durch den bauteilseitigen Rand der Kavität definiert wird, und als Mittelsenkrechte wird im Querschnitt eine Linie, räumlich eine Ebene verstanden, die auf der bauteilseitigen Öffnung senkrecht steht und diese (in jedem Querschnitt) hälftig teilt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass sich das Aufblaselement beim Aufblasen zuerst an einer Seite an die Bauteilfläche (und damit an das anzudrückende Schichtteil) anlegt und sich dann nach und nach zur anderen Seite hin ausdehnt, bis es vollständig an der Bauteilfläche anliegt. So kann ein loser Rand des Schichtteils wirksam geglättet und angedrückt werden.
Es ist denkbar, dass ein Rand des Schichtteils an ein Bauteil angedrückt werden soll, der länger ist als die Vorrichtung selbst. Wenn in einem solchen Fall die stirnseitigen Enden der Kavität an der Bauteilfläche anliegen, können sichtbare Knicke und Falten, ggf. Risse in dem Schichtteil entstehen. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Kavität an ihren stirnseitigen Enden wenigstens bauteilseitig offen. Dadurch kann ein Anliegen der Ränder der Kavität an der Bauteilfläche verhindert werden, was das vorstehend genannte Problem beseitigt. Gegebenenfalls können um die stirnseitigen Enden Verstärkungen vorgesehen sein, die ein Aufweiten des Querschnitts der Kavität beim Aufblasen des Aufblaselements wenigstens im Wesentlichen verhindert. Zusätzlich ist es von Vorteil, wenn eine Längenausdehnung des Aufblaselements über die offenen Enden der Kavität hinaus begrenzt ist, denn so kann ein Ausweichen des Aufblaselements und ein damit verbundener Druckverlust beziehungsweise eine Beschädigung des Aufblaselements vermieden werden.
Eine Längenausdehnung des Aufblaselements kann wenigstens im Wesentlichen verhindert werden, wenn es eine Längsverstärkung aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann eine Längenausdehnung des Aufblaselements über die offenen Enden hin verhindert werden, wenn die Kavität eine insbesondere stirnseitige Anschlageinrichtung zu diesem Zweck aufweist.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Kavität eine Handhabe zum manuellen Andrücken an das Bauteil auf. Damit kann die Vorrichtung flexibel und ohne diesbezüglichen apparatetechnischen Aufwand eingesetzt werden.
In einer alternativen, gleichwohl ebenso bevorzugten Ausführungsform weist die Kavität Befestigungsmittel zur Befestigung an einem Hubportal auf. Damit ist die Vorrichtung auch im großindustriellen Maßstab sowie in der Serien- und Massenfertigung einsetzbar. Die Vorrichtung kann flexibel im Automatikbetrieb auf das in einer Förderstrecke bewegte Bauteil abgesenkt und in den Andrückprozess integriert werden. Es können kurze Taktzeiten verwirklicht werden.
Vorzugsweise ist eine Befüllvorrichtung zum Befüllen des Aufblaselements mit dem Druckmedium vorgesehen. Unter einer Befüllvorrichtung ist jede Vorrichtung zu verstehen, die zum Befüllen des Aufblaselements mit dem Druckmedium geeignet, vorgesehen oder erforderlich ist. Eine Befüllvorrichtung umfasst beispielsweise eine Pumpe, einen Druckspeicher, Druckleitungen, Ventile und dergleichen. Wenn die Befüllvorrichtung eine Druckregeleinrichtung zum Regeln eines Drucks des Druckmediums aufweist, ist die Vorrichtung flexibel und sicher in verschiedenen Anwendungsfällen einsetzbar.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Vorrichtung eine Temperiervorrichtung zum Temperieren des Druckmediums auf. Dadurch ist es auch möglich, eine gezielte Temperaturführung beim Anpressvorgang zu verwirklichen und beispielsweise eine vorteilhafte Verarbeitungstemperatur eines Klebstoffs, der etwa an einer Seite des Schichtteils angebracht ist, auszunutzen.
Es hat sich für viele Fälle als vorteilhaft erwiesen, wenn das Druckmedium Luft ist. Luft ist in den meisten Werkstätten ohnehin als Druckluft vorhanden und kann unmittelbar genutzt werden. Auch sind Kompressoren zur Verdichtung von Umgebungsluft vielfach verfügbar. Zudem ist Luft als Medium umweltneutral und im Arbeitsbereich unbedenklich. Ein Transport ist nicht erforderlich. Andererseits können auch andere Druckmedien wie Öl oder Wasser eingesetzt werden.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Verfahren zum Andrücken eines Schichtteils auf eine Bauteilfläche vorgeschlagen, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

a) Aufsetzen einer Kavität auf der Bauteilfläche;
b) Befüllen eines in der Kavität befindlichen Aufblaselements mit einem Druckmedium derart, dass das Aufblaselement einen Hohlraum zwischen der Kavität und der Bauteilfläche wenigstens im Wesentlichen vollständig ausfüllt; und
c) Regulieren eines Drucks des Druckmediums auf einen Wert, der ein wenigstens im Wesentlichen vollständiges Andrücken des Schichtteils auf der Bauteilfläche durch das Aufblaselement gewährleistet.

Das Verfahren eignet sich insbesondere zur Durchführung unter Verwendung der zuvor beschriebenen Vorrichtung. Zum Verständnis und zur Erläuterung wird auf die obige Beschreibung der Vorrichtung verwiesen. Das Verfahren weist im Wesentlichen die bereits beschriebenen Vorteile auf.
Vorzugsweise wird die Kavität während des Verfahrens derart an die Bauteilfläche gedrückt, dass ein Rand der Kavität nicht von der Bauteilfläche abhebt. Dadurch kann ein Hervorquellen des Aufblaselements unter dem Rand der Kavität vermieden werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Kavität derart auf die Bauteilfläche aufgesetzt, dass sie einen Bereich, in welchem das Schichtteil mit der Fläche verbunden ist, und einen freien Rand des Schichtteils umschließt. In dieser Ausführung eignet sich das Verfahren besonders zum Andrücken freier Ränder des Schichtteils, die nach dem Zuschneiden noch frei überstehen.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Kavität derart auf die Bauteilfläche aufgesetzt wird, dass das Aufblaselement während des Befüllens zuerst in dem Bereich, in welchem das Schichtteil mit der Fläche verbunden ist, die Fläche berührt, um sich danach entlang der Fläche zu dem freien Rand der Folie hin an die Fläche anzulegen. Hierdurch kann auch ein besonders glattes und gleichmäßiges Andrücken des freien Randes erzielt werden.
Wie schon beschrieben, ist es in vielen Fällen von Vorteil, wenn das Druckmedium temperiert wird.
Weitere Merkmale, Aufgaben und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
In den Zeichnungen ist bzw. sind:
1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Anordnung mit einer Schlauchpresse zur manuellen Anwendung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Schlauchpresse zur automatischen Anwendung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und sind
3A–3B schematische Schnittdarstellungen zur Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung einer Schlauchpresse gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben. Es versteht sich, dass alle Darstellungen in den Figuren schematisch und nicht maßstäblich sind. Die Figuren und nachstehende Beschreibung derselben beziehen sich im Wesentlichen auf Merkmale, die für das Verständnis der Erfindung nützlich sind. Soweit die Anwendung eines im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel beschriebenen Merkmals in einem anderen Ausführungsbeispiel nicht ersichtlich gegen technische Gegebenheiten oder denkgesetzliche Regeln verstößt, soll eine Anwendung des Merkmals auch im Zusammenhang mit dem jeweils anderen Ausführungsbeispiel als offenbart angenommen werden.
1 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Anordnung mit einer Schlauchpresse 100 als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Gemäß der Darstellung in 1 weist die Schlauchpresse 100 ein Gehäuse 1 sowie einen Anschluss 2 zum Anschließen einer Verbindungsleitung 3 auf. Genauer gesagt, ist der Anschluss 2 mit einem in der Figur nicht sichtbaren, im Inneren des Gehäuses 1 angeordneten Innenschlauch verbunden. Wie später im Zusammenhang mit 3A bis 3D genauer ersichtlich werden wird, ist das Gehäuse 1 jedenfalls im Vergleich mit dem Innenschlauch kaum dehnbar, ja in Dehnrichtung nahezu starr, während der Innenschlauch leicht dehnbar ist und in einem Ruhezustand schlaff im Inneren des Gehäuses 1 angeordnet ist.
Eine Ansaugleitung 4 ist mit einem (Luft-)Verdichter 5 verbunden, der stromabwärts über eine nicht näher bezeichnete Leitung mit einem Druckregler 6 verbunden ist. Der Druckregler 6 ist mit der Verbindungsleitung 3 und darüber mit dem Anschluss 2 der Schlauchpresse 100 verbunden. Ein Aufbau des Druckreglers 5 wird vom Fachmann anhand seines Fachwissens und -könnens ohne Weiteres entworfen werden können, ohne dass hier auf die Einzelheiten eingegangen werden muss, und wird verschiedene Ventile, Messeinrichtungen, Steller und ggf. elektronische Steuerelemente aufweisen. Der Druckregler 6 kann mit dem Verdichter 5 in einem Gerät integriert sein.
An dem Gehäuse 1 sind zwei Handgriffe 7 angebracht. Jeder Handgriff 7 weist einen Hebel 8 und eine Taste 9 auf. Der Hebel 8 ist jeweils so angebracht, dass er auf einer dem Gehäuse 1 zugewandten Seite des Handgriffs 7 durch wenigstens einen Finger einer den Handgriff 7 umgreifenden Hand betätigbar ist. Andererseits ist die Taste 9 so angebracht, dass sie durch einen von der den Handgriff 7 umgreifenden Hand abgespreizten Daumen betätigbar ist. Durch den Hebel 8 und die Taste 9 können Steuersignale an den Verdichter 5 und den Druckregler 6 ausgelöst werden. Beispielsweise kann durch Betätigen des Hebels 8 ein Signal zum Erhöhen eines Drucks und kann durch Betätigen der Taste 9 ein Signal zum Ablassen des Drucks ausgelöst werden, während der Druck bei Nichtbetätigen sowohl des Hebels 8 als auch der Taste 9 gehalten wird. Je nach Sicherheitsanforderungen kann vorgesehen sein, dass ein Signal nur bei Betätigen beider Hebel 8 beziehungsweise Tasten 9 oder bereits bei Betätigen nur eines Hebels 8 beziehungsweise nur einer Taste 9 ausgelöst wird. Es kann des Weiteren vorgesehen sein, dass eine Betätigung eines Hebels 8 nur dann ein Signal auslöst oder überhaupt nur möglich ist, wenn keine der Tasten 9 betätigt ist und umgekehrt. Schließlich kann vorgesehen sein, dass eine Betätigung einer Taste 9 eine Betätigung des beziehungsweise der Hebel 8 „überschreibt” oder umgekehrt. Beispielsweise kann die Anordnung so eingerichtet sein, dass ein Druck erhöhendes Signal nur dann ausgegeben wird, wenn beide Hebel 8 betätigt sind, und kann ein Druck ablassendes Signal bereits dann ausgegeben werden, wenn eine der Tasten 9 betätigt ist, unabhängig davon, ob einer oder beide Hebel 8 betätigt sind oder nicht. In Abwandlungen kann nur ein Hebel 8 und/oder nur eine Taste 9 vorhanden sein, können beide Funktionen in einem einzigen Bedienelement wie etwa einem Kipphebel mit zwei Betätigungsstellungen und einer Nullstellung integriert sein, kann die Bedienung über Fußschalter vorgesehen sein. Solche oder ähnliche Abwandlungen werden vom Fachmann anhand des Einsatzfalles und in Abwägung von Ergonomie und Sicherheit in vielfältiger Weise ersonnen werden können.
Alternativ oder zusätzlich kann die Anordnung so eingerichtet sein, dass ein Druck, unabhängig von einer weiteren Betätigung des beziehungsweise der Hebel 8, nur bis zu einem vorbestimmten Grenzdruck aufgebaut wird.
Zur manuellen Kontrolle des Drucks ist noch eine Druckanzeige 10 an dem Gehäuse 1 angebracht.
In der Figur ist die Schlauchpresse 100 über einer Bauteilfläche 11 dargestellt. Dabei weist ein Rand 1a des Gehäuses 1 zu der Bauteilfläche 11. Der bauteilseitige Rand 1a definiert eine bauteilseitige Öffnung der Kavität. Im Einsatz saugt der Verdichter 5 in Abhängigkeit von der Betätigung der Hebel 8 und Tasten 9 und vorbestimmter Grenzparameter Umgebungsluft 12 über die Ansaugleitung 4 an, um unter Einbezug des Druckreglers 6 den Innenschlauch aufzublasen, bis dieser aus der bauteilseitigen Öffnung über den Rand 1a hinaustreten würde, soweit die Öffnung nicht durch ein Bauteil oder eine andere Fläche verschlossen ist. Weitere Einzelheiten werden später anhand der 3A bis 3D beschrieben.
2 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer Schlauchpresse 200 als ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Schlauchpresse 200 dieses Ausführungsbeispiels ist eine Abwandlung der Schlauchpresse 100 des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. Auch die Schlauchpresse 200 dieses Ausführungsbeispiels weist ein Gehäuse 1 auf sowie einen Innenschlauch, der in 2 sichtbar und mit der Bezugsziffer 13 bezeichnet ist. Stirnseiten beziehungsweise stirnseitige Enden 1b des Gehäuses 1 sind als Wände ausgeführt, wobei im Bereich des Randes 1a jeweils eine Ausnehmung 14 vorgesehen ist. Die stirnseitigen Enden 1b bilden jeweils einen Anschlag für den Innenschlauch 13. Die Ausnehmung 14 bewirkt, dass der Rand 1a in diesem Bereich nicht an einer Bauteilfläche anliegt.
Die Ausnehmungen 14 sind so bemessen, dass einerseits bei Befüllung und Bedrückung des Innenschlauchs 13 die Formstabilität des Gehäuses 1 gewahrt bleibt und andererseits ein Anschlag für den Innenschlauch 13 verbleibt, der verhindert, dass sich der Innenschlauch 13 bei Befüllung und Bedrückung über die Stirnseiten 1b hinaus ausdehnt. In einer nicht näher dargestellten Ausführungsvariante können die Stirnseiten 1b durch hufeisenförmige Einsätze verstärkt sein, um die Formstabilität des Gehäuses 1 zu wahren. In einer weiteren Ausführungsvariante kann der Innenschlauch 13 durch fädige, faserige oder dergleichen Einlagen in Längsrichtung verstärkt sein, um seine Längsdehnung zu begrenzen beziehungsweise zu verhindern.
Ferner weist das Gehäuse 1 am Rand 1a eine Randverstärkung 15 auf. Diese Randverstärkung 15 bewirkt, dass das Gehäuse im Bereich des Randes 1a nicht so leicht biegsam ist wie im übrigen Bereich.
Anders als bei der Schlauchpresse 100 des vorherigen Ausführungsbeispiels sind bei diesem Ausführungsbeispiel keine Handgriffe 7 vorgesehen. Stattdessen sind zwei Halterungen 16 und zwei Zentrierungen 17 an dem Gehäuse 1 angebracht. Dadurch ist die Schlauchpresse 200 zum Einsatz mit einem Hubportal oder einem Roboter (nicht näher dargestellt) vorbereitet. Die Zentrierungen 17 sind hierzu so ausgebildet, dass Zentrierdorne einer Greifeinrichtung (nicht näher dargestellt) dort hineinpassen, und die Halterungen 16 sind so ausgebildet, dass Verriegelungen der Greifeinrichtung dort hintergreifen können. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Halterungen 16 als einfache Bügel und sind die Zentrierungen 17 als einfache Hülsen ausgeführt; es sind jedoch auch andere Ausführungen, etwa als Bajonettverschlüsse, Schraubverschlüsse, Mehrpunkt- oder Einpunkthalterungen je nach Anwendung denkbar.
Wie bei der Schlauchpresse 100 des vorherigen Ausführungsbeispiels ist ein Anschluss für eine Verbindungsleitung am in der Figur nicht sichtbaren, hinteren stirnseitigen Ende 1b des Gehäuses 1 vorgesehen. Anstelle einer manuellen Betätigung durch Hebel und/oder Tasten erfolgt die Ansteuerung der Schlauchpresse 200 beziehungsweise allfälliger Elemente einer nicht näher dargestellten, aber im Prinzip wie in 1 aufgebauten Befüllvorrichtung mit Kompressor und Druckregler automatisch über eine Steuereinrichtung eines Fertigungsautomaten.
3A bis 3D zeigen verschiedene Zustände im Verlauf eines Verfahrens, das als ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verstanden werden kann, unter Anwendung einer Schlauchpresse 300 in einer Querschnittsansicht. Dabei kann die Schlauchpresse 300 wie die Schlauchpresse 100 des ersten Ausführungsbeispiels oder wie die Schlauchpresse 200 des zweiten Ausführungsbeispiels oder in einer abgewandelten Form ausgeführt sein.
Gemäß der Darstellung in 3A ist das Bauteil 11 mit einer Folie 18 beschichtet. Die Folie ist beispielsweise durch vorhergehende, hier nicht näher beschriebene Verfahrensschritte aufgeklebt worden oder dergleichen. Die Folie 18 weist dabei einen Überstand 19 auf, der nicht mit dem Bauteil 11 verklebt ist. Der Überstand 19 ist beispielsweise dadurch entstanden, dass die Folie 18 mit Übermaß aufgeklebt wurde und dann auf Maß geschnitten wurde. Die Stelle, an welcher der Überstand von dem Bauteil 11 abklafft, wird auch als Nahtstelle 20 bezeichnet, die entlang der Bauteiloberfläche eine Nahtlinie beschreibt. Die nachfolgenden Verfahrensschritte dienen dem Andrücken des Überstands 19 an das Bauteil 11 entlang der Nahtlinie mittels der Schlauchpresse 300.
3A zeigt einen Zustand, in welchem das Gehäuse 1 der Schlauchpresse 300 an dem Bauteil 11 angesetzt wurde. Dabei wurde darauf geachtet, dass eine gedachte (Querschnitts-)Mittellinie beziehungsweise Mittelachse 1c des Gehäuses 1 über die Länge der Schlauchpresse 300 in etwa auf die Nahtstelle 20 beziehungsweise die Nahtlinie trifft. Mit anderen Worten, die Kavität 1 wird so an die Bauteilfläche gesetzt beziehungsweise gedrückt, dass sie einen Bereich, in welchem die Folie 18 mit der Fläche des Bauteils 11 verbunden ist, und einen freien Rand der Folie umschließt. Der Innenschlauch 13, der im Inneren des Gehäuses 1 angebracht ist, ist im dargestellten Zustand ohne Druck.
In der Figur ist deutlich erkennbar, dass der Innenschlauch 13 von der gedachten (Querschnitts-)Mittellinie 1c des Gehäuses 1 exzentrisch in dem Gehäuse 1 angebracht ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Innenschlauch 13 an das Gehäuse beispielsweise angeklebt oder anvulkanisiert. In Abwandlungen ist es denkbar, dass der Innenschlauch in einer geeignet ausgebildeten Aufnahme eingeklemmt oder dergleichen ist.
Ferner ist in 3A eine Lippe 21 dargestellt, die im Bereich des Randes (1a in 1, 2) des Gehäuses 1 an diesem angebracht ist. Diese Lippe 21 dient einem weichen Aufsetzen des Gehäuses 1 auf der Fläche des Bauteils 11 beziehungsweise der Folie 18, um Kratzer oder Einprägungen zu vermeiden.
3B zeigt einen Zustand, in welchem der Innenschlauch 13 bereits etwas mit Luft gefüllt ist. Der Innenschlauch 13 hat die Oberfläche des Bauteils 11 im Bereich der Folie 18 erreicht und erstreckt sich in etwa bis zu der Nahtlinie 20. Von diesem Zustand aus wird der Innenschlauch 13 weiter gefüllt.
3C zeigt einen Zustand, in welchem der Innenschlauch 13 das Innere des Gehäuses 1 vollständig ausfüllt. Da sich der Innenschlauch 13 zuerst im Bereich der bereits mit dem Bauteil 11 verbundenen Folie 18 an die Bauteiloberfläche angelegt hat und dann im Verlauf des weiteren Füllens über die Nahtlinie 20 hinweg weiter an die Bauteiloberfläche angelegt hat, wurde der Überstand 19 von der Nahtlinie 20 aus gleichmäßig und glatt an die Bauteiloberfläche angelegt. Von diesem Zustand aus wird der Innenschlauch 13 weiter bedrückt.
3D zeigt einen Zustand, in welchem sich im Inneren des Innenschlauchs 13 ein Innendruck p aufgebaut hat. Das Gehäuse 1 wird mit einer Haltekraft F, die ausreichend ist, um dem Innendruck p zu widerstehen, gegen die Oberfläche des Bauteils 11 gedrückt. Daher wirkt der Innendruck p als Flächenkraft auf die Bauteiloberfläche und damit insbesondere auf die Folie 18. Die Folie 18 wird somit im Bereich des ehemaligen Überstands fest an die Bauteiloberfläche gedrückt und kann sich mit dieser verbinden.
Es versteht sich, dass die Nahtstelle 20, an welcher der Überstand 19 von dem Bauteil 11 wegklafft, eine gerade oder gekrümmte Linie entlang der Bauteiloberfläche beschreiben kann. Daher ist das Gehäuse 1 um die jeweilige lokale (Querschnitts-)Mittelachse 1c herum biegsam ausgebildet. Des Weiteren ist das Gehäuse um die Nahtlinie 20 herum biegsam ausgebildet. Daher kann sich das Gehäuse 1 an eine Vielzahl von Folien- und Bauteilgeometrien anpassen beziehungsweise kann angepasst werden. In einer Ausführungsvariante, die sich insbesondere, aber nicht nur, für den automatisierten Einsatz eignet, kann auch für jede Bauteil- und Foliengeometrie eine eigene Schlauchpresse 300 mit vorgegebenem Krümmungsverlauf vorgesehen sein.
Die Erfindung wurde vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele, -varianten, -alternativen und Abwandlungen beschrieben und in den Figuren veranschaulicht. Diese Beschreibungen und Darstellungen sind rein schematisch und schränken den Schutzumfang der Ansprüche nicht ein, sondern dienen nur deren beispielhafter Veranschaulichung. Es versteht sich, dass die Erfindung auf vielfältige Weise ausgeführt und abgewandelt werden kann, ohne den Schutzumfang der Patentansprüche zu verlassen.
Die vorstehend beschriebene Schlauchpresse lehnt sich im Funktionsprinzip grundsätzlich an die Vorstellung eines Fahrradschlauchs zwischen Felge und Mantel an. Felge und Mantel bilden einen Hohlraum, in dem sich der Schlauch überall gleichmäßig abstützt. Liegt der Schlauch überall gleichmäßig an, kann der Druck weiterhin gesteigert werden, was die Härte des Mantels und somit den Wirkdruck auf den Untergrund maßgeblich bestimmt. Bei der erfindungsgemäßen Schlauchpresse wird ebenfalls aus zwei Teilen ein Hohlraum gebildet, wobei ein Teil des Hohlraums das Bauteil selbst darstellt und der andere Teil, das Gehäuse, eine Kavität ausbildet. Der Druck des aufgeblasenen Schlauches, der sich exakt an den Hohlraum anlegt, wirkt direkt auf die anzudrückenden Folienkante beziehungsweise Beschichtungskante, wie es in 3D gezeigt ist.
Die Form der Kavität und die Position des ungefüllten Schlauches sind so gestaltet, dass sich der Schlauch beim Befüllen genauso ausbildet, dass er die Folie beziehungsweise Beschichtung falten- und blasenfrei von der Klebekante (Nahtlinie 20) hin zur Schnittkante (Ende des Überstands 19) anlegt.
Wenn bei einer Schlauchpresse die Unterkante 1a im Bereich der Stirnseiten 1b durch Vorsehen von Ausschnitten 14 nicht am Bauteil anliegt, wie es bei der in 2 gezeigten Schlauchpresse 200 der Fall ist, kann sich eine solche Schlauchpresse auch gut an Wölbungen des Bauteils 11 anpassen. Zudem hat eine solche Ausführung den Vorteil, dass dann, wenn der Überstand 19 (3A–3D) länger als die Schlauchpresse selbst ist, der Folienüberstand nicht bereits beim Ansetzen der Schlauchpresse am Bauteil fixiert wird. Dadurch können Dehn-, Stauch- und Scherbelastungen des Folienüberstands 19 in diesem Bereich, die zu Faltenbildung, zu einem schlechten Klebekontakt oder gar zum Einreißen der Folie führen könnten, vermieden werden.
Die Erfindung ermöglicht ein Andrücken von Folienüberständen direkt auf einem Bauteil, ohne dessen Oberfläche zu beeinträchtigen. Schon bei Handbetrieb, umso mehr durch Automatisierung, können kurze Taktzeiten erreicht werden, was einen enormen Zeitvorteil darstellt. Die erfindungsgemäße Schlauchpresse arbeitet deutlich genauer und reproduzierbarer als ein Daumen eines Menschen. Da die Druckverteilung homogen ist, kann auch ein gleichmäßiges Klebeergebnis erzielt werden.
Obschon die Erfindung vorstehend beispielhaft mit einer druckluftbetriebenen Schlauchpresse beschrieben wurde, kann der Schlauch der Presse auch mit anderen Druckmedien gespeist werden, wie z. B. Wasser, Öl, usw..
In einer nicht näher dargestellten Ausführungsvariante ist zusätzlich eine Temperierung des Druckmediums vorgesehen. Beispielsweise ist dem Druckregler 6 (1) ein Temperaturregler vor- oder nachgeschaltet, der die angesaugte und verdichtete Luft auf eine vorwählbare oder fest eingestellte Temperatur bringt. Dadurch kann die Temperatur der Druckmedien auf den jeweiligen Einsatzfall eingestellt werden. So kann beispielsweise ein Klebstoff der Folie 18 (3A–3D) eine bevorzugte Vernetzungstemperatur mit dem Bauteil 11 aufweisen. Da zwischen dem Bauteil 11 beziehungsweise der Folie 18 und dem Innenschlauch 13 ein Temperaturübergang stattfindet, kann durch Temperierung des Druckmediums in dem Innenschlauch 13 auch das Bauteil 11 beziehungsweise die Folie 18 und ein darauf angebrachter Klebstoff temperiert werden. Zu diesem Zweck kann der Innenschlauch 18 wenigstens im Bereich der Öffnung des Gehäuses 1 im Hinblick auf einen Wärmeübergang optimiert sein. In einer Weiterbildung der Anordnung von 1 können zwei Anschlüsse 2 vorgesehen sein, die an den gegenüberliegenden Stirnseiten angeordnet sind und als Vorlauf- beziehungsweise Rücklaufanschluss dienen. So kann eine Temperaturhaltung des Druckmediums verbessert werden.
Durch eine flexible Ausgestaltung des Gehäuses oder eine geeignete Formgebung können beliebige Kantengeometrien abgebildet werden.
Während die in 1 dargestellte Schlauchpresse 100 für Handbetrieb ausgelegt ist, kann die in 2 dargestellte Schlauchpresse 200 für die großindustrielle Nutzung an einem Hubportal befestigt werden. Somit kann sie flexibel im Automatikbetrieb auf das in einer Förderstrecke bewegte Bauteil abgesenkt und in den Andrückprozess integriert werden.
Die Erfindung ist in ihrer Anwendung grundsätzlich nicht auf das Andrücken von Überständen entlang von Schnittkanten beschränkt. Durch geeignete Formgebung können unterschiedlichste Anforderungen eines Andrückens einer Schicht auf eine Bauteilfläche erfüllt werden. Anstelle einer länglichen Form, wie in 1 und 2 dargestellt, kann das Gehäuse 1 auch eine ballige Form und kann der Innenschlauch 13 eine Blasenform aufweisen, sodass mehr kreisförmige Gebiete unter Druck genommen werden können. Durch geeignete Formgebung etwa in Form eines Hufeisens kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung auch vorteilhaft zum Austreiben von Blasen unter Folien eingesetzt werden.
Im Sinne der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, ist die Folie 18 samt Überstand 19 ein Schichtteil, sind die Schlauchpressen 100, 200, 300 jeweils Vorrichtungen zum Andrücken eines Schichtteils an eine Bauteilfläche, ist das Gehäuse 1 eine Kavität, ist der Innenschlauch 13 ein Aufblaselement, ist Luft ein Druckmedium, sind der Verdichter 5 und der Druckregler 6 eine Befüllvorrichtung, wobei der Druckregler 6 eine Druckregeleinrichtung ist, bildet die Ausnehmung 14 ein bauteilseitig offenes Ende der Kavität, ist die Lippe 21 ein Weichelement, sind die Handgriffe 7 Handhaben, sind die Halterungen 16 und die Zentrierungen 17 Befestigungsmittel, ist die Mittelachse 1c eine Mittelsenkrechte der bauteilseitigen Öffnung und ist der Überstand 19 ein freier Rand.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
1a: Rand
1b: Stirnseite
1c: Mittelachse beziehungsweise Mittelebene
2: Anschluss
3: Verbindungsleitung
4: Ansaugleitung
5: Verdichter
6: Druckregler
7: Handgriff
8: Hebel
9: Taste
10: Druckanzeige
11: Bauteil
12: Umgebungsluft
13: Innenschlauch
14: Ausschnitt beziehungsweise Ausnehmung
15: Randverstärkung
16: Halterung
17: Zentrierung
18: Folie
19: Überstand
20: Nahtstelle beziehungsweise Nahtlinie
21: Lippe
100: Schlauchpresse
200: Schlauchpresse
300: Schlauchpresse
p: Innendruck
F: Haltekraft

Diese Bezugszeichenliste bildet einen integralen Bestandteil der Beschreibung.

Claims

Vorrichtung (100; 200; 300) zum Andrücken eines Schichtteils (18) auf eine Bauteilfläche (11), gekennzeichnet durch: a) eine Kavität (1) aus einem expansionsfesten oder wenigstens im Wesentlichen expansionsfesten Material; b) ein in der Kavität (1) befindliches Aufblaselement (13) aus einem biegsamen und expandierbaren Material, das mit einem Druckmedium befüllbar ist.
Vorrichtung (100; 200; 300) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf der Bauteilfläche aufsetzender Rand (1a) der Kavität (1) gegenüber einem Rest der Kavität (1) verstärkt (15) ist, wobei vorzugsweise in einem Kontaktbereich mit der Bauteilfläche (11) ein Weichelement (21) vorgesehen ist.
Vorrichtung (100; 200; 300) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (1) und das Aufblaselement (13) eine längliche Form aufweisen, wobei eine Länge des Aufblaselements (13) wenigstens im Wesentlichen einer Länge der Kavität (1) entspricht.
Vorrichtung (100; 200; 300) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (1) um Achsen orthogonal zu ihrer Längsachse biegsam ist.
Vorrichtung (100; 200; 300) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufblaselement (13) in einem unbefüllten Zustand die Kavität (1) im Querschnitt nicht vollständig ausfüllt.
Vorrichtung (100; 200; 300) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufblaselement (13) exzentrisch bezüglich einer Mittelsenkrechten (1c) einer bauteilseitigen Öffnung der Kavität (1) im Inneren der Kavität (1) befestigt ist.
Vorrichtung (100; 200; 300) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (1) an ihren stirnseitigen Enden (1b) wenigstens bauteilseitig offen ist, wobei vorzugsweise eine Längenausdehnung des Aufblaselements (13) über die offenen Enden der Kavität (1) hinaus begrenzt ist.
Vorrichtung (100; 200; 300) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufblaselement (13) eine Längsverstärkung aufweist, die eine Längenausdehnung wenigstens im Wesentlichen verhindert.
Vorrichtung (100; 200; 300) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (1) eine insbesondere stirnseitige Anschlageinrichtung aufweist, die eine Längenausdehnung des Aufblaselements (13) über die offenen Enden hin verhindert.
Vorrichtung (100; 200; 300) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (1) eine Handhabe (7) zum manuellen Andrücken an das Bauteil (11) aufweist.
Vorrichtung (100; 200; 300) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (1) Befestigungsmittel (16, 17) zur Befestigung an einem Hubportal aufweist.
Vorrichtung (100; 200; 300) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiter gekennzeichnet durch eine Befüllvorrichtung zum Befüllen des Aufblaselements (13) mit dem Druckmedium, wobei die Befüllvorrichtung vorzugsweise eine Druckregeleinrichtung (6) zum Regeln eines Drucks des Druckmediums aufweist.
Vorrichtung (100; 200; 300) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiter gekennzeichnet durch eine Temperiervorrichtung zum Temperieren des Druckmediums.
Vorrichtung (100; 200; 300) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmedium Luft (12) ist.
Verfahren zum Andrücken eines Schichtteils (18) auf eine Bauteilfläche (11), insbesondere unter Verwendung einer Vorrichtung (100; 200; 300) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Aufsetzen einer Kavität (1) auf der Bauteilfläche (11); b) Befüllen eines in der Kavität (1) befindlichen Aufblaselements (13) mit einem Druckmedium derart, dass das Aufblaselement (13) einen Hohlraum zwischen der Kavität (1) und der Bauteilfläche (11) wenigstens im Wesentlichen vollständig ausfüllt; und c) Regulieren eines Drucks des Druckmediums auf einen Wert, der ein wenigstens im Wesentlichen vollständiges Andrücken des Schichtteils (18) auf der Bauteilfläche (11) durch das Aufblaselement (13) gewährleistet.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (1) während des Verfahrens derart an die Bauteilfläche (11) gedrückt wird, dass ein Rand (1a) der Kavität (1) nicht von der Bauteilfläche (11) abhebt.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (1) derart auf die Bauteilfläche (11) aufgesetzt wird, dass sie einen Bereich, in welchem das Schichtteil (18) mit der Bauteilfläche verbunden ist, und einen freien Rand (19) des Schichtteils (18) umschließt.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavität (1) derart auf die Bauteilfläche (11) aufgesetzt wird, dass das Aufblaselement (13) während des Befüllens zuerst in dem Bereich, in welchem das Schichtteil (18) mit der Fläche verbunden ist, die Fläche berührt, um sich danach entlang der Fläche zu dem freien Rand (19) des Schichtteils hin an die Fläche anzulegen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmedium temperiert wird.