DE102015104902B4

DE102015104902B4 - Vorrichtung zum Anformen eines Formabschnitts an ein plattenartiges Werkstück mit Vakuumkammer

Info

Publication number: DE102015104902B4
Application number: DE102015104902.3A
Authority: DE
Inventors: c/o Webasto SE Seebaß Martin
Original assignee: Webasto SE
Current assignee: Webasto SE
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2019-09-05
Anticipated expiration: 2035-03-31
Also published as: DE102015104902A1; WO2016155940A1

Abstract

Vorrichtung zum Anformen eines Formabschnitts an ein plattenartiges Werkstück mit einer Grundfläche, umfassend eine Werkzeuganordnung (14) mit einer ersten Werkzeughälfte (16) und einer zweiten Werkzeughälfte (18), die in einer Schließstellung der Werkzeuganordnung (14) mit der ersten Werkzeughälfte (16) einen Formhohlraum (20) zur Ausbildung des Formabschnitts begrenzt, sowie mit einer Halteeinrichtung für das plattenartige Werkstück, die eine Vakuumkammer (24) umfasst, die in der ersten Werkzeughälfte (16) angeordnet ist und mittels der an eine Fläche des Werkstücks ein Unterdruck anlegbar ist, wobei die Halteeinrichtung eine Anlageplatte (30) für das Werkstück umfasst und die zwischen der Vakuumkammer (24) und dem Werkstück liegt, so dass die erste Werkzeughälfte (16) eine Anlagefläche für das Werkstück hat, die sich über die gesamte Grundfläche des Werkstücks erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageplatte (30) zumindest bereichsweise mit einer Lochung (32) ausgebildet ist und dass die Anlageplatte (30) an einem Einsatz (28) der Vakuumkammer (24) ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anformen eines Formabschnitts an ein plattenartiges Werkstück mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der Praxis bekannt und stellt ein Formwerkzeug dar, mittels dessen ein plattenartiges Werkstück beispielsweise mit einem einen Formabschnitt darstellenden Kunststoffrahmen aus einem Schaumwerkstoff versehen werden kann, über den Einlegeteile, wie Haltelaschen oder Verstärkungsbleche, an das plattenartige Werkstück angebunden werden können. Das plattenartige Werkstück ist beispielsweise ein aus einer Glastafel oder aus Kunststoff gefertigtes Deckelelement eines Dachöffnungssystems eines Kraftfahrzeugs. Die Vorrichtung, die eine Werkzeuganordnung mit einer ersten Werkzeughälfte und einer zweiten Werkzeughälfte umfasst, bildet in einer Schließstellung der Werkzeuganordnung einen Formhohlraum bzw. eine Kavität zur Ausbildung des Kunststoffrahmens. Um den Kunststoffrahmen mit einer hohen Formtreue fertigen zu können, muss das plattenartige Werkstück positionsgenau in der Vorrichtung positioniert werden. Hierzu ist es bekannt, das plattenartige Werkstück an einer der beiden Werkzeughälften zu halten bzw. zu fixieren. Dies erfolgt bisher häufig mit einer Vakuumkammer, mittels der an eine Fläche des Werkstücks ein Unterdruck angelegt wird. Jedoch muss dann das plattenartige Werkstück eine bestimmte Mindestdicke und eine bestimmte Mindeststeifigkeit aufweisen, um sich bei dem Formprozess durch den angelegten Unterdruck nicht zu verformen. Daher ist es mit bekannten Vorrichtungen der einleitend genannten Art nicht möglich, sehr dünne und/oder weiche plattenartige Werkstücke bei Einhaltung der geforderten Fertigungsstandards mit einem Kunststoffrahmen zu umschäumen.
Aus der Druckschrift JP H09-164 537 A ist eine Vorrichtung zum Anformen eines Rahmens an ein Brillenglas bekannt. Diese Vorrichtung umfasst eine Werkzeuganordnung mit zwei Formhälften, die in einer Schließstellung einen Formhohlraum zum Ausformen des Rahmens begrenzen. Eine der Formhälften umfasst einen Einsatz mit einer gewölbten Oberfläche, auf die das Brillenglas gelegt werden kann. Gehalten kann das Brillenglas an dem Einsatz mittels einer Vakuumvorrichtung, die über Vakuumkanäle auf das Brillenglas wirkt.
Aus der Druckschrift US 4 561 625 A ist ein Formwerkzeug zum Anformen eines Rahmens an eine Scheibe bekannt. Die Scheibe kann mittels zweier Vakuumsaugvorrichtungen an einem Unterwerkzeug der Formvorrichtung in Position gehalten werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gemäß der einleitend genannten Gattung ausgebildete Vorrichtung zum Umschäumen und/oder Umspritzen eines plattenartigen Werkstücks zu schaffen, mittels der auch dünne und weiche plattenartige Werkstücke verformungsfrei einem Umschäum- oder Umspritzprozess unterzogen werden können.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Vorrichtung nach der Erfindung hat also eine nach Art eines Lochblechs ausgebildete Anlageplatte für das Werkstück, die eine im Wesentlichen vollflächige Anlage des Werkstücks an der ersten Werkzeughälfte gewährleistet. Gleichzeitig kann über die Lochung ein Unterdruck auf das Werkstück wirken, der dieses in der Vorrichtung fixiert.
Erfindungsgemäß wird damit eine ein Schäum- oder Spritzgießwerkzeug darstellende Vorrichtung vorgeschlagen, bei der das plattenartige Werkstück über eine Vakuumkammer und die mit dieser in Verbindung stehende Lochung der Anlageplatte an der ersten Werkzeughälfte fixiert werden kann und dabei vollflächig an der ersten Werkzeughälfte anliegt. Es wird dadurch verhindert, dass das plattenartige Werkstück bei dem mittels der Vorrichtung nach der Erfindung durchgeführten Umschäum- oder Umspritzprozess eine Verformung erfährt oder auch insbesondere im Bereich der Vakuumkammer durchhängt. Somit ist es möglich, mit der Vorrichtung nach der Erfindung auch dünne und/oder weiche plattenartige Werkstücke mit einem Formabschnitt zu umschäumen oder zu umspritzen, und zwar mit einer hohen Formgenauigkeit.
Aufgrund der Lochung der Anlageplatte ist das Merkmal, dass sich die Anlagefläche über die gesamte Grundfläche des Werkstücks erstreckt, selbstredend so zu verstehen, dass das Werkstück im Bereich der Löcher der Lochung keinen Kontakt zu der Anlageplatte hat, das heißt dass die Löcher von der Anlage ausgenommen sind.
Der Formabschnitt, der mittels der Vorrichtung nach der Erfindung herstellbar ist, kann ein Kunststoffrahmen aus einem Schaumwerkstoff, insbesondere einem Polyurethan-Werkstoff sein, mit dem das plattenartige Werkstück versehen wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Anlageplatte an einem Einsatz der Vakuumkammer ausgebildet. Der Einsatz hat vorzugsweise einen Grundriss, der mit dem Grundriss der Vakuumkammer korrespondiert. Dies gewährleistet, dass der Übergang zwischen dem Einsatz und den die Vakuumkammer begrenzenden Abschnitten der ersten Werkzeughälfte zumindest weitgehend spaltfrei ist.
Um zu gewährleisten, dass der mittels der Vakuumkammer über die Lochung auf das plattenartige Werkstück ausgeübte Unterdruck über die gewünschte Zeit zuverlässig anliegt, nimmt die Anlageplatte gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung randnah eine umlaufende Dichtung zur Anlage des Werkstücks auf. Die umlaufende Dichtung kann unterschiedliche Profilformen aufweisen. Insbesondere kann die umlaufende Dichtung eine klappbare Dichtlippe aufweisen, an der das Werkstück anliegt und die bei Anlegen des Unterdrucks an das plattenartige Werkstück in eine Ausnehmung der Dichtung gedrückt wird und deren Oberseite in niedergedrücktem Zustand mit der Anlagefläche für das Werkstück fluchtet.
Um gewölbte plattenartige Werkstücke mittels der Vorrichtung nach der Erfindung bearbeiten zu können, hat die Anlagefläche der Anlageplatte bei einer bevorzugten Ausführungsform eine Wölbung, die einer Wölbung des Werkstücks folgt. Dies bedeutet, dass die Anlagefläche an die Form des Werkstücks angepasst ist. Bei einem planen Werkstück ist auch die Anlagefläche plan.
Gegebenenfalls kann es ausreichen, dass die Anlageplatte nur bereichsweise mit einer Lochung versehen ist, um das plattenartige Werkstück sicher in der ersten Werkzeughälfte zu fixieren. Bei einer speziellen Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung hat die Anlageplatte daher einen rahmenartigen Randabschnitt, in dem die Lochung ausgebildet ist, und einen Zentralbereich, der von dem Randabschnitt umschlossen ist und zumindest weitgehend lochungsfrei ist. Die Anlageplatte kann aber auch durchgängig mit der Lochung versehen sein.
Je nach Anwendungsfall kann der Lochdurchmesser der Lochung variieren. Insbesondere hat die Lochung aber einen Lochdurchmesser zwischen 3 mm und 10 mm.
Entsprechend kann auch der Lochabstand der Lochung in Abhängigkeit vom jeweiligen Anwendungsfall variieren. Beispielsweise beträgt der Lochabstand zwischen 3 mm und 50 mm, vorzugsweise aber zwischen 5 mm und 15 mm. Versuche haben gezeigt, dass mit einem solchen Lochabstand eine sichere und verformungsfreie Fixierung eines aus Dünnglas gefertigten plattenartigen Werkstücks in der Werkzeuganordnung möglich ist.
Insbesondere kann der Einsatz eine umlaufende Seitenwand haben, die an einer umlaufenden Wand der Vakuumkammer anliegt und auf einem Boden der Vakuumkammer aufsteht. Die umlaufende Seitenwand bildet also einen Rahmen für die Anlageplatte, der eine exakte Positionierung in der Vakuumkammer bzw. in der ersten Werkzeughälfte ermöglicht.
Damit der in der Vakuumkammer erzeugte Unterdruck nicht über einen Randspalt beeinträchtigt wird, ist die umlaufende Seitenwand des Einsatzes im Bereich ihrer Standfläche zweckmäßigerweise mit einer Vakuumdichtung versehen, die auf dem Boden der Vakuumkammer aufsteht.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

1 eine schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung nach der Erfindung;
2 einen Schnitt durch die Vorrichtung entlang der Linie II-II in einer Schließstellung von Oberwerkzeug und Unterwerkzeug;
3 eine perspektivische Ansicht des Unterwerkzeugs und eines eine Anlagefläche für ein Werkstück bildenden Einsatzes; und
4 eine vergrößerte perspektivische Schnittdarstellung des Unterwerkzeugs und eines Randbereichs des Einsatzes.

In der Zeichnung ist eine Vorrichtung 10 zur Herstellung eines aus einem Polyurethanschaum bestehenden Kunststoffrahmens eines Deckelelements dargestellt, das Bestandteil eines Dachöffnungssystems eines Kraftfahrzeuges ist. Das Deckelelement umfasst eine gewölbte Glastafel 12, die ein plattenartiges Werkstück darstellt und die entlang ihrem umlaufenden Rand in der Vorrichtung 10 mit dem Kunststoffrahmen versehen wird. Der Kunststoffrahmen dient zur Fixierung von aus Stahlblech gebildeten Haltewinkeln und von sonstigen aus Stahlblech gebildeten Einlegeteilen an der Glastafel 12, die beispielsweise als Verstärkungselemente dienen. Über die Haltewinkel kann das Deckelelement an ein Antriebssystem des Dachöffnungssystems angebunden werden.
Die Vorrichtung 10 umfasst eine Werkzeuganordnung 14, die zwischen einer in 2 dargestellten Schließstellung und einer Öffnungsstellung verstellbar ist, in der die Werkzeuganordnung 14 mit der Glastafel 12 und den Einlegeteilen bestückt werden kann. Die Werkzeuganordnung 14 umfasst hierzu eine erste Werkzeughälfte 16, die ein Unterwerkzeug darstellt, und eine zweite Werkzeughälfte 18, die ein Oberwerkzeug darstellt, welche zum Erreichen der Schließstellung von oben gegen die erste Werkzeughälfte 16 gefahren werden kann. Zur Ausbildung des Kunststoffrahmens in der als Schäumwerkzeug ausgebildeten Werkzeuganordnung 14 begrenzen die erste Werkzeughälfte 16 und die zweite Werkzeughälfte 18 in der Schließstellung einen Formhohlraum 20, der einem umlaufenden Rand X der Glastafel 12 folgt. Um den Formhohlraum 20 abzudichten, weist die obere zweite Werkzeughälfte 18 eine umlaufende Dichtung 22 auf, die von oben an der Glastafel 12 zur Anlage gebracht wird.
Die erste, das Unterwerkzeug darstellende Werkzeughälfte 16 weist eine wannenartige Vakuumkammer 24 auf, in der über eine mit einer Vakuumpumpe verbundene Vakuumleitung 26 ein Unterdruck erzeugt werden kann, der die Glastafel 12 positionsgenau an der ersten Werkzeughälfte 16 fixiert.
In der Vakuumkammer 24 ist ein Einsatz 28 angeordnet, der eine Anlageplatte 30 aufweist, die die Vakuumkammer 24 oben begrenzt. Die Anlageplatte 30, die eine Anlagefläche für die Glastafel 12 bildet und deren Wölbung folgt, ist mit einer Lochung 32 versehen, über die der in der Vakuumkammer 24 herrschende Unterdruck auf die Unterseite der Glastafel 12 applizierbar ist. Die Lochung 32, die in den verschiedenen Figuren nicht maßstabsgetreu dargestellt ist, hat einen Lochdurchmesser zwischen 3 mm und 10 mm, vorzugsweise von etwa 6 mm, und über die Fläche der Anlageplatte 30 hinweg einen gleichmäßigen Lochabstand von etwa 10 mm.
Der Einsatz 28 hat eine umlaufende Wand 34, die dem Rand der Anlageplatte 30 folgt und mit ihrer unteren Stirnfläche über eine Vakuumdichtung 36 auf einem Boden 38 der Vakuumkammer 24 aufsteht. In der umlaufenden Wand 34 ist eine Bohrung 39 ausgebildet, die mit der Vakuumleitung 26 fluchtet.
Des Weiteren weist die Anlageplatte 30 bzw. der Einsatz 28, der mit seiner umlaufenden Seitenwand 34 an einer umlaufenden Wand der Vakuumkammer 24 anliegt, an der Oberseite eine Dichtung 40 auf, die zur Anlage der Glastafel 12 dient und den auf die Glastafel 12 mittels der Vakuumkammer 24 und die Lochung 32 angelegten Unterdruck sichert.
Durch die Anlageplatte 30, die eine Anlagefläche mit einer Wölbung hat, die der Wölbung der Glastafel 12 folgt, kann die Glastafel 12 über ihre gesamte Grundfläche auf der ersten Werkzeughälfte 16 aufliegen, wodurch während eines Schäumprozesses, das heißt während des Einbringens eines Schaumwerkstoffes in den Formhohlraum 20 und während des Anlegens des Unterdrucks über die Vakuumkammer 24 ein Verformen und ein Durchhängen der Glastafel 12 verhindert wird.
Bezugszeichenliste

10: Vorrichtung
12: Glastafel
14: Werkzeuganordnung
16: erste Werkzeughälfte
18: zweite Werkzeughälfte
20: Formhohlraum
22: Dichtung
24: Vakuumkammer
26: Vakuumleitung
28: Einsatz
30: Anlageplatte
32: Lochung
34: Seitenwand
36: Vakuumdichtung
38: Boden
39: Bohrung
40: Dichtung

Claims

Vorrichtung zum Anformen eines Formabschnitts an ein plattenartiges Werkstück mit einer Grundfläche, umfassend eine Werkzeuganordnung (14) mit einer ersten Werkzeughälfte (16) und einer zweiten Werkzeughälfte (18), die in einer Schließstellung der Werkzeuganordnung (14) mit der ersten Werkzeughälfte (16) einen Formhohlraum (20) zur Ausbildung des Formabschnitts begrenzt, sowie mit einer Halteeinrichtung für das plattenartige Werkstück, die eine Vakuumkammer (24) umfasst, die in der ersten Werkzeughälfte (16) angeordnet ist und mittels der an eine Fläche des Werkstücks ein Unterdruck anlegbar ist, wobei die Halteeinrichtung eine Anlageplatte (30) für das Werkstück umfasst und die zwischen der Vakuumkammer (24) und dem Werkstück liegt, so dass die erste Werkzeughälfte (16) eine Anlagefläche für das Werkstück hat, die sich über die gesamte Grundfläche des Werkstücks erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageplatte (30) zumindest bereichsweise mit einer Lochung (32) ausgebildet ist und dass die Anlageplatte (30) an einem Einsatz (28) der Vakuumkammer (24) ausgebildet ist.
Vorrichtung zum Anformen eines Formabschnitts an ein plattenartiges Werkstück mit einer Grundfläche, umfassend eine Werkzeuganordnung (14) mit einer ersten Werkzeughälfte (16) und einer zweiten Werkzeughälfte (18), die in einer Schließstellung der Werkzeuganordnung (14) mit der ersten Werkzeughälfte (16) einen Formhohlraum (20) zur Ausbildung des Formabschnitts begrenzt, sowie mit einer Halteeinrichtung für das plattenartige Werkstück, die eine Vakuumkammer (24) umfasst, die in der ersten Werkzeughälfte (16) angeordnet ist und mittels der an eine Fläche des Werkstücks ein Unterdruck anlegbar ist, wobei die Halteeinrichtung eine Anlageplatte (30) für das Werkstück umfasst, die zwischen der Vakuumkammer (24) und dem Werkstück liegt, so dass die erste Werkzeughälfte (16) eine Anlagefläche für das Werkstück hat, die sich über die gesamte Grundfläche des Werkstücks erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageplatte (30) zumindest bereichsweise mit einer Lochung (32) ausgebildet ist und dass die Anlageplatte (30) randnah eine umlaufende Dichtung (40) zur Anlage des Werkstücks aufnimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagefläche der Anlageplatte (30) eine Wölbung hat, die einer Wölbung des Werkstücks folgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageplatte (30) einen rahmenartigen Randabschnitt, in dem die Lochung (32) ausgebildet ist, und einen Zentralbereich hat, der zumindest weitgehend lochungsfrei ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochung (32) einen Lochdurchmesser zwischen 3 mm und 10 mm hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochung (32) einen Lochabstand zwischen 3 mm und 50 mm, vorzugsweise zwischen 5 mm und 15 mm hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 3 bis 6 in Kombination mit Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageplatte (30) randnah eine umlaufende Dichtung (40) zur Anlage des Werkstücks aufnimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 3 bis 6 in Kombination mit Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlageplatte (30) an einem Einsatz (28) der Vakuumkammer (24) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (28) eine umlaufende Seitenwand (34) hat, die an einer umlaufenden Wand der Vakuumkammer (24) anliegt und auf einem Boden (38) der Vakuumkammer (24) aufsteht.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Seitenwand (34) des Einsatzes (28) im Bereich ihrer Standfläche mit einer Vakuumdichtung (36) versehen ist.