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Die Erfindung betrifft ein Nähwerkzeug zur Herstellung mindestens einer Konturnaht an einer Formhaut nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und eine Vorrichtung mit einem derartigen Nähwerkzeug.
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Aus der
DE 10 2007 058 276 B4 ist es ganz allgemein bekannt, dass Formwerkzeuge dazu verwendet werden, ein Formschaumteil herzustellen, bei dem ein Schaumwerkstoff als Zwischenschicht zwischen zwei Bauteile eingebracht wird. Anstelle der Formhaut kann im nachfolgenden Sinne gleichbedeutend beispielsweise auch eine Folie, eine Dekorschicht oder ein ähnliches Halbzeug zum Einsatz kommen. Dabei entsteht das Formschaumteil durch Verbindung der Formhaut mit dem Schaumwerkstoff. Auf der der Formhaut gegenüberliegenden Seite kann ein derartiges Formschaumteil zusätzlich mit einem Träger versehen sein, um dadurch eine bessere Stabilität des zu erzeugenden Verbundbauteils zu erreichen. Die dadurch geschaffenen Formschaumteile kommen beispielsweise in der Automobilindustrie und hier zum Beispiel als Armaturenbrett zum Einsatz, wobei eine besondere Problematik darin besteht, dass derartige Formschaumteile eine komplexe Struktur und eine erhebliche Baugröße aufweisen und daher bei ihrem Herstellungsprozess verhältnismäßig schwierig zu handhaben sind, was sich insbesondere darin äußert, dass der Träger zur Herstellung des Verbundbauteils aufgrund der geringen Materialstärke, sowie der heute zum Einsatz kommenden Materialien sehr verwindungsweich ist. Aus diesem Grund ist die Einbringung des Trägers in das Formwerkzeug trotz zum Einsatz kommender Vakuumsauger beziehungsweise Vakuumfelder immer noch mit einem erheblichen, manuellen Aufwand verbunden. Für die Gewährleistung einer Prozesssicherheit und einer hohen Qualität bei der Herstellung des Formschaumteils ist es jedoch erforderlich, dass dieses optimal, das heißt, vollständig und flächig anliegend in dem Formwerkzeug fixiert werden kann. Die Fixierung stellt dabei nicht nur eine Problematik bei der Herstellung der Formschaumteile dar.
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Wesentlich komplexer sind die Anforderungen, wenn eine Formhaut mit einer Konturnaht versehen werden soll. Hierbei muss das dabei zum Einsatz kommende Nähwerkzeug Nahtspalte aufweisen, die zu zusätzlichen Stabilitätseinbußen führen. Dieser Nachteil wird durch den Einsatz von Leichtmetallen, insbesondere durch die Verwendung von Aluminium, weiter verstärkt. Eine Leichtbauweise lässt sich jedoch bei derartigen Nähwerkzeugen nicht umgehen, da sie ein möglichst geringes Gewicht aufweisen müssen, um innerhalb einer Fertigungsanlage bestmöglich bewegt werden zu können. Bisher sind hierfür noch keine befriedigenden Lösungen gefunden worden, weshalb die Qualität der maschinell erzeugten Konturnähte noch immer nicht konstant ist. Im Ergebnis werden die Konturnähte heute immer noch manuell hergestellt, was einen erheblichen personellen und finanziellen Aufwand darstellt.
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Aus der
DE 10 2010 053 149 A1 ist ein Nähwerkzeug zur Herstellung mindestens einer Konturnaht an einer Formhaut bekannt, das zur lösbaren Fixierung der Formhaut eine Vielzahl einzelner Vakuumfelder aufweist, wobei das Vakuum von hierzu geeigneten Absaugeinrichtungen erzeugt wird. Das Nähwerkzeug weist ferner eine Haltevorrichtung auf, in der geeignete Haltemittel, wie beispielsweise einander gegenüberliegende Klemmbacken, mit hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch bewegbaren Aktoren verbunden sind, die von einer elektronischen Steuerungsvorrichtung angesteuert werden. Die Aktoren werden dabei dazu genutzt, den exakten Nahtverlauf vorzugeben. Die Haltemittel dienen dazu, die zu vernähende Formhaut entlang der Naht zu fixieren.
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Die
DE 10 2014 107 108 A1 offenbart ein Verfahren zum Ausstatten eines mehrschichtigen Formkörpers, insbesondere eines Innenausstattungsteils für ein Kraftfahrzeug, mit einer Ziernaht, bei dem ein als Stopfnadel ausgebildetes Werkzeug mit einer in Eindringrichtung in den Formkörper offenen Nut zur Führung des Garnmaterials ausgestattet ist. Das Garnmaterial wird innerhalb dieser Nut der Stopfnadel geführt und in den Formkörper eingebracht, wobei bei der Entfernung der Stopfnadel aus dem Formkörper das Garnmaterial in der dadurch geschaffenen Öffnung verbleibt. Zusätzlich ist das Garnmaterial mit einem thermisch aktivierbaren Klebstoff (Hotmelt) beschichtet, was die Fixierung des Garnmaterials in dem geschaffenen Loch verbessert.
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Eine sehr ähnliche Lösung geht beispielsweise auch aus der
US 4,488,498 A hervor, in der die Herstellung einer Ziernaht an einem Verbundbauteil und ein hierfür geeignetes Werkzeug beschrieben wird.
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Ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Ziernaht an einem hinterschäumten Verbundbauteil oder Formschaumteil ist aus der
DE 10 2012 015 521 A1 bekannt. Bei diesem Verfahren wird das Formschaumteit zunächst aus dem Formwerkzeug entnommen, eine Ziernaht erzeugt und anschließend wieder in das Formwerkzeug eingelegt, sodass anschließend eine Sperrschicht als Überzug für die Ziernaht hergestellt werden kann. Bei der Sperrschicht handelt es sich um eine Lackapplikation, die mit einer Sprüheinrichtung aufgebracht wird. Zur Herstellung der Ziernaht wird ein Faden in die Außenhaut eingenäht und dabei die Einstichtiefe so gewählt, dass beim Einnähen des Fadens die Außenhaut des Formschaumteiles durchstochen wird. Alternativ kann die Einstichtiefe der Naht geringer sein, als die Materialstärke der Außenhaut.
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Weiterhin geht aus der
DE 10 2012 009 971 A1 ein mit einer Ziernaht versehenes Verbundbauteil sowie ein Verfahren zur Herstellung des Verbundbauteils mit einer Ziernaht hervor. Gemäß dem Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift wird dabei das Verbundbauteil auf der der Sichtseite gegenüberliegenden Rückseite mit einem Block aus einem expandierbaren Material ausgestattet, bei dem es sich beispielsweise um einen Schaum, ein Vlies oder eine Folie handeln kann. Im Anschluss daran wird die Ziernaht durch das Verbundbauteil und den Block hindurch erzeugt und anschließend das Aufschäumen des Blockes mittels Wärme herbeigeführt, sodass der gesamte Nahtbereich aufgeweitet wird, was bei künstlich hergestellten Häuten eine hohe Steifigkeit und einen Einschnüreffekt erzeugt, der optisch und haptisch eine Annäherung an Naturmaterialien herbeiführt.Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Nähwerkzeug bereitzustellen, mit dem eine Formhaut mit wenigstens einer Konturnaht versehen werden kann, die möglichst weitgehend automatisch erzeugt wird und deren Qualität gleichbleibend und prognostizierbar ist. Darüber hinaus ist eine Vorrichtung zur Herstellung mindestens einer Konturnaht mit einem derartigen Nähwerkzeug anzugeben.
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Die Erfindung löst diese Aufgabenstellung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 9.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der sich jeweils anschließenden Unteransprüche.
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Ein Nähwerkzeug zur Herstellung mindestens einer Konturnaht an einer Formhaut, die ihrerseits ein Halbzeug eines zu erzeugenden Formschaumteiles darstellt, wobei das Nähwerkzeug aus mehreren Werkzeugteilen gebildet, insgesamt in einem Traggestell um mindestens eine Schwenkachse drehbar gelagert und zur lösbaren Fixierung der Formhaut innenseitig in eine Vielzahl einzelner Vakuumfelder aufgeteilt ist, wobei jedes der vorhandenen Vakuumfelder eine entlang seiner Außenumfangslinie verlaufende Dichtung aufweist und innerhalb jedes Vakuumfeldes Absaugeinrichtungen zur Herstellung und Aufrechterhaltung des Vakuums vorhanden sind, wurde erfindungsgemäß dahingehend weitergebildet, dass entlang des Randbereiches eines Werkzeugteiles des zwischen zwei zueinander benachbarten Werkzeugteilen des Nähwerkzeuges verlaufenden Nahtspaltes zueinander beabstandet mehrere, mittels einer elektronischen Steuerungseinheit ansteuerbare Klemmzangen angeordnet sind, die in ihrer Schließstellung, den Nahtspalt überbrückend, korrespondierende Klemmstifte fixieren, von denen entlang des Randbereiches des hierzu korrespondierenden, zweiten Werkzeugteils jeder Klemmzange je ein Klemmstift zugeordnet ist.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung kann das Nähwerkzeug bei ausreichender Stabilität dennoch insgesamt aus einem Leichtbauwerkstoff hergestellt werden, bei dem es sich bevorzugt um Aluminium handelt. Selbstverständlich können als Leichtbauwerkstoffe auch beliebige andere Materialien zum Einsatz kommen, von denen hier nur beispielhaft Kohlefaserwerkstoffe oder Glasfaserlaminate zu erwähnen sind. Das Nähwerkzeug ist dabei in vorteilhafter Weise auch mehrteilig ausführbar, wobei die für die Herstellung der Konturnaht erforderlichen Nahtspalte durch mehrere, entlang der Nahtspalte angeordnete Klemmzangen an einem Werkzeugteil überbrückt werden, die in ihrer Schließstellung korrespondierende Klemmstifte auf der gegenüberliegenden Seite des Nahtspaltes fixieren. Mithilfe der elektronischen Steuerungseinheit wird der Öffnungs- und Schließmechanismus der betroffenen Klemmzange lediglich angesteuert, das heißt es wird ein Signal zur Betätigung des Öffnungs- und Schließmechanismus erzeugt, sodass die angesteuerte Klemmzange kurzzeitig öffnet. Die eigentliche Öffnungs- und Schließbewegung der Klemmzangen wird bevorzugt durch eine Pneumatik oder Hydraulik erzeugt, wobei andere Mechanismen, wie beispielsweise elektrische oder elektromagnetische, an dieser Stelle nicht ausgeschlossen werden. Wenn die Näheinheit den Bereich einer Klemmzange passiert, wird diese folglich kurzzeitig geöffnet. Nach Durchlaufen dieses Abschnittes schließt die Klemmzange wieder und fixiert somit erneut den ihr zugeordneten Klemmstift auf der gegenüberliegenden Seite des Nahtspaltes. Zudem bietet die Erfindung einen wesentlichen Vorteil dadurch, dass hier innerhalb des Nähwerkzeuges eine Vielzahl unterschiedlicher Vakuumkreise zum Einsatz kommen, die jeweils mit einer Dichtung umschlossen sind, sodass das innerhalb eines Vakuumkreises erzeugte Vakuum die Formhaut optimal und sehr gleichmäßig fixiert. Diese Maßnahme verbessert die Qualität der zu erzeugenden Konturnaht ebenfalls in entscheidendem Maße.
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Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass jede Klemmzange zwei, einen Öffnungswinkel von 180° aufweisende und daher jeweils um 90° verschwenkbare Klemmbacken aufweist, deren klemmstiftseitige Innenkontur der Außengeometrie des zu fixierenden Klemmstiftes angepasst ist.
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Durch den sehr großen Öffnungswinkel der Klemmbacken der Klemmzangen ist zu jeder Zeit gewährleistet, dass die Näheinheit störungsfrei entlang des Nahtspaltes geführt werden kann. Nur mit einem derartigen Öffnungswinkel ist ein Berührungskontakt zwischen den Klemmbacken der Klemmzangen und der Näheinheit zuverlässig vermeidbar.
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Dabei stellt es einen weiteren, sehr wesentlichen Vorteil dar, dass die Klemmzangen bevorzugt einen hydraulischen oder pneumatischen Öffnungs- und Schließmechanismus aufweisen. Auf diese Weise kann eine sehr schnelle, stets wiederholbare, zuverlässige Öffnungs- und Schließbewegung mit hoher Klemmkraft der Klemmbacken der Klemmzangen gewährleistet werden, was mit mechanischen Federn nur über einen begrenzten Zeitraum möglich ist, da diese früher oder später Ermüdungserscheinungen zeigen. Die Klemmzangen werden primär durch die elektronische Steuerungseinheit angesteuert, was bedeutet, dass die elektronische Steuerungseinheit die entsprechenden Schaltsignale für die Öffnungs- und Schließmechanismen erzeugt. Dabei findet zu jedem Zeitpunkt ein Abgleich mit der Bewegung der Näheinheit statt.
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Wie eingangs bereits betont wurde, ist es von erheblicher Bedeutung, dass das Nähwerkzeug in eine Mehrzahl unterschiedlicher und dem Konturverlauf der Formhaut in dem Nähwerkzeug angepasster Vakuumkreise aufgeteilt ist, um die Formhaut optimal fixieren zu können. Der Ausfall eines Vakuumkreises hätte für die Qualität der herzustellenden Konturnaht fatale Auswirkungen. Aus diesem Grund geht eine weiterbildende Maßnahme der Erfindung dahin, dass die Vakuumkreise Vakuumsensoren zur Erfassung des in dem jeweiligen Vakuumfeld herrschenden Vakuums aufweisen, deren an die elektronische Steuerungseinheit übermittelte Messdaten innerhalb der elektronischen Steuerungseinheit zu Kontrollzwecken verarbeitbar sind. Fällt also ein Vakuum unter einen definierten Vorgabewert ab, wird der Nähvorgang zur Herstellung der Konturnaht gestoppt, bis der erfasste Fehler beseitigt wurde. Diese Maßnahme trägt damit wesentlich zu einer entscheidenden Qualitätsverbesserung bei.
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Geht man von dem eingangs bereits beschriebenen Beispiel der Herstellung eines Armaturenbretts für ein Kraftfahrzeug aus, so ist vorstellbar, dass aufgrund der Baugröße natürlich Toleranzen eine gewisse Rolle bei der Fertigung spielen, auch wenn diese gering sein mögen. Abweichungen bedeuten jedoch für die Erzeugung der Konturnaht, dass diese nicht in der gewünschten Verlaufsform erzeugt werden kann und beispielsweise Unebenheiten aufweisen kann. Dieser Umstand ist jedoch unbedingt zu vermeiden, da er eine erkennbare Qualitätsminderung bedeutet und dadurch die gesamte Formhaut nicht mehr verwertbar wäre. Um eine Ausgleichsmöglichkeit der vorhandenen Toleranzen zu schaffen, besteht eine sehr einfache und dennoch vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung darin, dass in den Werkzeugteilen Kontureinsätze vorhanden sind, die zu Toleranzausgleichszwecken in ihrer Position verstellbar in dem jeweiligen Werkzeugteil fixiert sind. Diese Verstellbarkeit kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Kontureinsätze Langlöcher aufweisen, mittels derer sie in das Nähwerkzeug eingeschraubt sind. Bei vorhandenen Toleranzen kann dem durch die Verschiebung des betroffenen Kontureinsatzes entgegengewirkt werden. Die Kontureinsätze sind folglich lösbar und verschiebbar innerhalb des Nähwerkzeuges fixiert.
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Da das Nähwerkzeug aus mehreren Teilen besteht, ist es erforderlich, diese Teile miteinander zu verbinden. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, dass die Werkzeugteile über mindestens einen Verbindungssteg aneinander fixiert sind. Eine besondere Bedeutung kommt ferner dem Umstand zu, dass die Näheinheit die Verbindungsstege überwinden muss. Hierbei wird der Nähfaden über den Verbindungssteg hinweg geführt. Aus diesem Grund ist eine Abtrennung des Nähfadens in diesen Bereichen sinnvoll und erforderlich. Hierzu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass jeder Verbindungssteg auf seiner dem Nahtspalt zugewandten Seite eine Schneidvorrichtung zur Abtrennung des Nähfadens aufweist. Im einfachsten Fall handelt es sich bei der Schneidvorrichtung um eine an dem Verbindungssteg befestigte Schneidklinge, die der Bewegungsrichtung der Näheinheit entgegengesetzt gerichtet an dem Verbindungssteg befestigt ist. Derartige Schneideinrichtungen können jedoch selbstverständlich auch an anderen Übergängen des Nähwerkzeuges vorgesehen werden, um den Nähfaden abzutrennen.
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Auf die besondere Bedeutung der die Vakuumkreise umgebenden und damit definierenden Dichtungen wurde zuvor bereits eingegangen. Umfangreiche Versuche haben ergeben, dass eine Dichtung aus einem geschlossenporigen Moosgummi besonders vorteilhaft für die erfindungsgemäße Lösung ist. Zumindest sollte die Dichtung Bestandteile eines derartigen Moosgummis aufweisen. Als Moosgummi wird bekanntlich ein weitgehend geschlossenporiger und elastischer Schaumstoff bezeichnet, der zu den Porengummis gehört. Er wird unter Zusatz von Treibgasen beispielsweise aus Chloropren, Naturkautschuk, Acrylnitril-Butadien-Kautschuk oder vergleichbaren synthetischen Kautschuken hergestellt und weist trotz seiner schaumstoffartigen Konsistenz eine glatte Außenoberfläche auf, sodass seine Dichtungsfunktion für den vorliegenden Zweck optimal ist.
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Eine Vorrichtung zur Herstellung mindestens einer Konturnaht an einer Formhaut, die ihrerseits ein Halbzeug eines zu erzeugenden Formschaumteiles darstellt, mit einem aus mehreren Werkzeugteilen gebildeten und insgesamt in einem Traggestell dreh- und/oder schwenkbar gelagerten Nähwerkzeug ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das Nähwerkzeug mit einem Nähautomaten kombiniert ist, dessen Näheinheit oder der insgesamt entlang des Konturnahtverlaufes der Konturnaht bewegbar ausgeführt ist.
Durch die erfindungsgemäße Kombination des Nähwerkzeuges mit einem Nähautomaten wird eine Vorrichtung geschaffen, mit der vollautomatisch Konturnähte auch an komplexen Werkstücken hergestellt werden können. Bisher war hierfür ein erhebliches Maß an Handarbeit erforderlich, das nunmehr eingespart werden kann. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit der Automatisierung des Nähvorganges, damit eine fertigungstechnische Vereinfachung und zusätzlich eine erhebliche Reduzierung der für die Herstellung notwendigen Kosten.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darüber hinaus darin, dass die Formhaut nicht mehr, wie es bisher üblich war, mit ihrer nach Fertigstellung des zu erzeugenden Bauteils nicht sichtbaren Seite (B-Seite) in das Nähwerkzeug eingelegt wird. Die B-Seite einer Formhaut, die zum Beispiel im PVC-Slush- oder PU- Sprühverfahren hergestellt werden kann, ist nämlich nicht direkt durch eine Werkzeugkontur definiert und kann daher große Toleranzen aufweisen. Erfindungsgemäß ist nunmehr eine Umkehr dieses Verfahrens vorgenommen worden, die darin besteht, dass die Formhaut mit ihrer später sichtbaren A-Seite in das Nähwerkzeug eingelegt wird, die eine verhältnismäßig glatte Oberfläche aufweist. Die A-Seite einer Formhaut wird nämlich über die Kontur des Nährwerkzeugs definiert und ist in der Abformung ihrer Oberfläche, der so genannten „Narbung“ sehr präzise. In die A-Seite ist zudem häufig ein so genannter Nahtgraben eingebracht. Der Nahtgraben stellt dabei eine lediglich angedeutete Schließnahtdar. In Zusammenwirkung mit den bereits beschriebenen Vakuumkreisen lässt sich dadurch die Anlage der Formhaut innerhalb des Nähwerkzeuges wesentlich verbessern, da auch die Abdichtung vereinfacht und folglich auch Zeit- und Energie für die Erzeugung des Vakuums eingespart wird. Dies hat auch entscheidende Auswirkungen auf die Herstellung der Konturnaht, da die Näheinheit weniger Unebenheiten überbrücken muss, als bisher.
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Für die vollständige Automatisierung des Nähvorganges ist es von besonderem Vorteil, wenn der Nähautomat insgesamt und/oder die Näheinheit räumlich, also dreidimensional bewegbar ausgeführt ist beziehungsweise sind. Somit kann die Näheinheit dem Nahtspalt auch dann folgen, wenn dieser eine komplexe Verlaufsform aufweist wie sie bei dem bereits mehrfach erwähnten Beispiel der Herstellung eines Armaturenbrettes für ein Kraftfahrzeug regelmäßig zu bewältigen ist.
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Für die Umsetzung der Automatisierung des Nährvorganges ist es ferner sinnvoll, wenn der Nähautomat eine elektronische Programmsteuerung aufweist, wobei der Nähautomat und/oder die Näheinheit mittels der elektronischen Programmsteuerung zur Erzeugung der Konturnaht entlang des Nahtspaltes des Nähwerkzeuges geführt ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die gezeigten Ausführungsbeispiele stellen dabei keine Einschränkung auf die dargestellten Varianten dar, sondern dienen lediglich der Erläuterung eines Prinzips der Erfindung.
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Gleiche oder gleichartige Bauteile werden stets mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Um die erfindungsgemäße Funktionsweise veranschaulichen zu können, sind in den Figuren nur stark vereinfachte Prinzipdarstellungen gezeigt, bei denen auf die für die Erfindung nicht wesentlichen Bauteile verzichtet wurde. Dies bedeutet jedoch nicht, dass derartige Bauteile bei einer erfindungsgemäßen Lösung nicht vorhanden sind.
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Es zeigt:
- 1: eine Vorrichtung zur Herstellung mindestens einer Konturnaht in einer Seitenansicht in einer ersten Position des Nähwerkzeuges und des Nähautomaten,
- 2: eine Vorrichtung zur Herstellung mindestens einer Konturnaht in einer Seitenansicht in einer, verglichen mit der 1, geänderten Position des Nähwerkzeuges und des Nähautomaten,
- 3: beispielhaft ein in einem Träger aufgenommenes Nähwerkzeug,
- 4: eine vergrößerte Ansicht einer Klemmzange,
- 5: teilweise den Blick in ein geöffnetes Nähwerkzeug,
- 6: einen vergrößerten Ausschnitt des Blicks in ein geöffnetes Nähwerkzeug
und
- 7: den Schnittveriauf VII-VII aus 6.
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Aus der 1 geht eine Vorrichtung 23 zur Herstellung mindestens einer Konturnaht in einer Seitenansicht in einer ersten Position des Nähwerkzeuges 1 hervor. Die Vorrichtung 23 besteht insgesamt aus einem Nähautomaten 24, der seinerseits mittels einer elektronischen Programmsteuerung 26 räumlich bewegbar ausgeführt ist und dem Nähwerkzeug 1, das ebenfalls um mindestens eine Schwenkachse 7 schwenkbar in einem Traggestell 6 aufgenommen ist und aus einem ersten Werkzeugteil 4 sowie einem mit diesem verbundenen, zweiten Werkzeugteil 5 besteht. In das Nähwerkzeug 1 ist hier eine Formhaut 3 eingelegt. Die Formhaut 3 wird in dem Nähwerkzeug 1 mittels einer Mehrzahl Vakuumkreise fixiert, sodass ihre Oberfläche möglichst ebenmäßig anliegt. Dies ist für die Herstellung einer exakt den Vorgaben entsprechenden Konturnaht 2 erforderlich, worauf nachfolgend noch näher eingegangen wird. Die Konturnaht 2 wird mittels des in der 1 erkennbaren Nähautomaten 24 hergestellt, der hierfür über eine Näheinheit 25 mit mindestens einer hier nicht erkennbaren Nähnadel verfügt. Die Näheinheit 25 ist zur Herstellung der Konturnaht 2 in Richtung des Doppelpfeils A bewegbar, wobei die Nadel der Näheinheit 25 ferner entlang eines Nahtspaltes 10 des Nähwerkzeuges 1 geführt wird. Der Nähautomat 24 weist darüber hinaus einen Garnrollenhalter 28 auf, der die für die Herstellung der Konturnaht erforderlichen Garnrollen 27 mit dem darauf aufgespulten Nähgarn enthält. Die Bewegungsabläufe des Nähwerkzeuges 1 werden mit Hilfe einer elektronischen Steuerungseinheit 12 realisiert, die in dem dargestellten Beispiel in dem Traggestell 6 untergebracht ist, dass das Nähwerkzeug 1 aufnimmt.
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Die 2 zeigt die Vorrichtung 23 aus 1 ebenfalls in einer Seitenansicht, jedoch in einer, verglichen mit der Darstellung in 1, geänderten Position des Nähwerkzeuges 1. Hierbei wurde das Nähwerkzeug 1 in Richtung des Pfeils C innerhalb des Traggestells 6 verschwenkt. Auch der Nähautomat 24 befindet sich hier in einer in Richtung des Pfeils B verschwenkten Position. In dieser Anordnung wird ein weiterer Nahtspalt 11 des Nähwerkzeuges 1 sichtbar, der mit einem Abstand zu dem Nahtspalt 10 verläuft. Darüber hinaus wird aus der Darstellung in 2 ersichtlich, dass sich das Nähwerkzeug 1 aus zwei Werkzeugteilen 4 und 5 zusammensetzt.
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In der Darstellung der 3 wird die Baueinheit bestehend aus dem Traggestell 6 und dem Nähwerkzeug 1, als separierte Einzelheit gezeigt. Daraus ist ersichtlich, dass das Traggestell 6 zunächst einen Tisch 31 aufweist. Auf dem Tisch 31 sind 2 Tragarme 29 und 30 angeordnet, die zusammen eine etwa C-förmige Gestalt aufweisen und um die Schwenkachse 7 verschwenkbar das Nähwerkzeug 1 aufnehmen. Zur Umsetzung der Schwenkbewegung des Nährwerkzeugs 1 wird beispielsweise mindestens ein Elektromotor verwendet. Das Nähwerkzeug 1 besteht aus einem ersten Werkzeugteil 4 und einem mit diesem verbundenen, zweiten Werkzeugteil 5. In die Werkzeugteile 4, 5 sind jeweils Nähspalte 10 und 11 eingebracht, die zur Herstellung je einer Konturnaht 2, wie sie anschaulicher aus der Darstellung in 7 hervorgeht, benötigt werden. Da beide Werkzeugteile 4, 5 des Nähwerkzeuges 1 aus einem Leichtbauwerkstoff hergestellt sind, bei dem es sich im vorliegenden Fall um Aluminium handelt, sind die Werkzeugteile 4, 5 verhältnismäßig instabil, sodass es zu Ungenauigkeiten bei der Herstellung der Konturnaht 2 an der Formhaut 3 kommen könnte. Um hier Abhilfe zu schaffen, sind entlang der Nahtspalte 10, 11 mehrere Klemmzangen 13, 14, 15 angeordnet, die jeweils über zwei Klemmbacken 17, 18 verfügen, die in ihrer Schließstellung korrespondierende Klemmstifte 16 auf der der Klemmbacke 13, 14, 15 gegenüberliegenden Seite der Nahtspalte 10, 11 fixieren. Dadurch werden die Werkzeugteile 4, 5 insgesamt stabilisiert, obwohl sie verhältnismäßig lange Nahtspalte 10, 11 aufweisen und aus einem Leichtbauwerkstoff hergestellt sind.
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Die 4 zeigt beispielhaft eine Ausführungsvariante einer Klemmzange 13. Die Klemmzange 13 verfügt über zwei Klemmbacken 17 und 18, die in Richtung der Doppelpfeile E und F um je eine Achse schwenkbar sind. Dabei ist bemerkenswert, dass der Öffnungswinkel der Klemmbacken 17,18 etwa 180° beträgt, sodass jede der Klemmbacken 17 und 18 um jeweils 90° in Richtung der Doppelpfeile E und F verschwenkt werden kann. Diese relativ große Ausweichbewegung ist erforderlich, um ein Passieren der Näheinheit 25 innerhalb des Nahtspaltes 10 zu ermöglichen und ein behinderungsfreies Ausweichen der Klemmbacken 17, 18 zu gewährleisten. Die Ansteuerung der Klemmzange 13 erfolgt über die elektronische Steuerungseinheit 12 des Nähwerkzeuges 1, die für die Ansteuerung der Pneumatikeinheit 32 der Klemmzange 13 sorgt. Von Bedeutung ist bei der Ausführung der Klemmbacken 17 und 18 der Klemmzange 13 ferner, dass die Innenkontur 33 der Klemmbacken 17 und 18 im Bereich der Fixierung des Klemmstiftes 16 der Außengeometrie des Klemmstiftes 16 angepasst ist. Dies führt zu einer Verbesserung der Fixierung und damit zu einer Stabilisierung der Werkzeugteile 4 und 5.
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Aus der 5 geht teilweise ein Blick in ein geöffnetes Nähwerkzeug 1 hervor. Erkennbar werden hierbei mehrere Vakuumkreise V1, V2, V3, V4, V5, V6, V7, V8 und andere (Vx), die jeweils von einer umlaufenden Dichtung 8 aus einem geschlossenporigen Moosgummi begrenzt und dadurch in ihren Abmessungen definiert sind. Die einzelnen Vakuumfelder V1, V2... Vx weisen jeweils Absaugeinrichtungen 9 auf, die der Erzeugung des Vakuums innerhalb der Vakuumfelder dienen. In der 5 ist beispielhaft nur eine derartige Absaugeinrichtung 9 dargestellt. Darüber hinaus sind in den Vakuumfeldern Vakuumsensoren 19 vorhanden, um beispielsweise den Abfall eines Vakuums unter einen Grenzwert zu sensieren und somit Einfluss auf den Nährvorgang nehmen zu können. Der Abfall des Vakuums in einem Vakuumfeld bedeutet nämlich, dass die in dem Nähwerkzeug 1 eingespannte Formhaut 3 ihre Spannung verlieren würde, was zur Folge hätte, dass die zu erzeugende Konturnaht 2 nicht in der gewünschten Qualität herstellbar ist, sondern Unebenheiten aufweisen würde. Innerhalb der Vakuumfelder V1, V2 ... Vx können vereinzelt auch Kontureinsätze 20 vorgesehen werden, die in bevorzugter Weise verstellbar innerhalb des Vakuumfeldes fixiert sind, um Toleranzen ausgleichen zu können, die sich aus der Baugröße des Nähwerkzeuges 1 ergeben. Innerhalb des dargestellten Werkzeugteiles 5 ist hier mit einer relativ komplexen Kontur der Nahtspalt 10 erkennbar, der in der zuvor bereits beschriebenen Weise durch mehrere Klemmzangen 13-15 überbrückt wird. Im linken Bildteil ist darüber hinaus ein Verbindungssteg 21 erkennbar, der das Werkzeugteil 5 mit dem zweiten Werkzeugteil 4 verbindet. Die Besonderheit dieses Verbindungssteges 21 besteht darin, dass er eine Schneidvorrichtung 22 im Bereich des Nahtspaltes 10 aufweist, die der Abtrennung des Nähfadens dient, wenn die Näheinheit 25 des Nähautomaten 24 den Verbindungssteg 21 passiert.
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Die vergrößerte Darstellung des Vakuumfeldes V1 erlaubt in der 6 einen Blick in das geöffnete Nähwerkzeug 1 und den in dem Vakuumfeld V1 vorhandenen Kontureinsatz 20 der über Langlöcher verfügt, in denen Schrauben 34 eine Fixierung ermöglichen, wodurch die Verstellbarkeit des Kontureinsatzes 20 in Richtung des Doppelpfeils G möglich bleibt.
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Die 7 zeigt schließlich den Schnittverlauf VII-VII aus 6. Daraus wird ersichtlich, dass der Kontureinsatz 20 in Richtung des Doppelpfeils G verschiebbar ist, wofür in dem Werkzeugteil 5 eine Ausnehmung mit größeren Abmessungen vorgesehen ist, als sie der Kontureinsatz 20 in diesem Bereich aufweist. Dadurch entsteht ein Freiraum 35 um den Kontureinsatz 20 herum, der die Ausweichbewegung in Richtung des Doppelpfeils G ermöglicht, wenn die Schrauben 34 gelöst sind. In der Darstellung der 7 ist darüber hinaus eine Formhaut 3 derart in das Werkzeugteil 5 eingelegt, dass diese nicht nur den Kontureinsatz 20, sondern auch den Nahtspalt 10 überbrückt. Die Formhaut 3 weist eine nach der Fertigstellung der Konturnaht 2 nicht sichtbare Seite, die sogenannte B-Seite auf und dieser gegenüberliegend eine später sichtbare A-Seite. Die B-Seite der Formhaut 3, die zum Beispiel im PVC-Slush- oder PU-Sprühverfahren hergestellt wird, ist nicht direkt durch eine Werkzeugkontur definiert und kann daher große Toleranzen aufweisen. Erfindungsgemäß ist daher die Formhaut 3 mit ihrer später sichtbaren A-Seite in das Nähwerkzeug 1, genauer gesagt, in das Werkzeugteil 5, eingelegt, die eine verhältnismäßig glatte Oberfläche aufweist. Die A-Seite einer Formhaut wird nämlich über die Kontur des Nährwerkzeugs definiert und ist in der Abformung ihrer Oberfläche, der so genannten „Narbung“ sehr präzise. Diese Art der Einlage der Formhaut 3 in das Nähwerkzeug 1 führt zu einer wesentlichen, qualitativen Verbesserung der Ausführung der Konturnaht 2. In die A-Seite ist zudem ein so genannter Nahtgraben 36 eingebracht. Der Nahtgraben 36 stellt dabei eine lediglich angedeutete Schließnahtdar. Bei der in 7 dargestellten Konturnaht 2 handelt es sich um eine Doppelnaht, weshalb diese in der Darstellung durch zwei gestrichelte Linien angedeutet ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nähwerkzeug
- 2
- Konturnaht
- 3
- Formhaut
- 4
- Werkzeugteil
- 5
- Werkzeugteil
- 6
- Traggestell
- 7
- Schwenkachse
- 8
- Dichtung
- 9
- Absaugeinrichtungen
- 10
- Nahtspalt
- 11
- Nahtspalt
- 12
- elektronische Steuerungseinheit
- 13
- Klemmzange
- 14
- Klemmzange
- 15
- Klemmzange
- 16
- Klemmstift
- 17
- Klemmbacke
- 18
- Klemmbacke
- 19
- Vakuumsensor
- 20
- Kontureinsatz
- 21
- Verbindungssteg
- 22
- Schneidvorrichtung
- 23
- Vorrichtung
- 24
- Nähautomat
- 25
- Näheinheit
- 26
- Programmsteuerung
- 27
- Garnrollen
- 28
- Garnrollenhalter
- 29
- Tragarm
- 30
- Tragarm
- 31
- Tisch
- 32
- Pneumatikeinheit
- 33
- Innenkontur
- 34
- Schrauben
- 35
- Freiraum
- 36
- Nahtgraben
- 37
- B-Seite der Formhaut
- 38
- A-Seite der Formhaut
