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Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Bearbeiten plattenförmiger Werkstücke für ein Kraftfahrzeug.
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Bei Verfahren zum Bearbeiten eines plattenförmigen Werkstücks, etwa einer Schiebedachscheibe, sind spezielle Werkzeuge erforderlich, die den gewünschten Bearbeitungsvorgang ermöglichen. Beispielsweise wird beim Herstellen und Anbringen einer Um- oder Anschäumung an einer Scheibe für Kraftfahrzeuge die zu bearbeitende Scheibe mittels eines speziellen Werkzeugs behandelt und die Umbeziehungsweise Anschäumung an der Scheibe ausgebildet. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, weitere Bauteile mit der Scheibe zu verbinden und auch ein Anbinden der Scheibe an einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs vorzubereiten.
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Ein dafür benötigtes spezielles Schäumwerkzeug weist in der Regel zwei Werkzeughälften auf, die als Ober- und Unterteil aufeinander abgestimmt sind. Dabei müssen die Werkzeughälften in jeweiligen Formenträgern gehalten und bewegbar sein, um ein gewünschtes Ausbilden der Um- beziehungsweise Anschäumungen zu ermöglichen. Ein solches Ausbilden einer Umschäumung ist zum Beispiel in dem Dokument
EP 0355209 B1 beschrieben. Nach dem erfolgten Umschäumungsprozess kann die bearbeitete Scheibe entnommen und eine weitere Scheibe eingelegt und bearbeitet werden.
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Es ist eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ein System und ein Verfahren zum Bearbeiten plattenförmiger Werkstücke für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die jeweils dazu geeignet sind, eine zeitsparende und kostengünstige Konstruktion von Fahrzeugdächern für Kraftfahrzeuge zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße System zum Bearbeiten plattenförmiger Werkstücke für ein Kraftfahrzeug weist zwei Formwerkzeuge auf, die jeweils ein Unterwerkzeug und ein Oberwerkzeug aufweisen. In ein jeweiliges Unterwerkzeug ist ein Werkstück einlegbar. Ein zugehöriges Oberwerkzeug ist relativ zu dem jeweiligen Unterwerkzeug bewegbar, um von einem ersten Zustand, in welchem das Formwerkzeug geöffnet ist, in einen zweiten Zustand, in welchem das Formwerkzeug geschlossen und eine Kavität zwischen dem jeweiligen Formwerkzeug und einem eingelegten Werkstück ausgebildet ist, überführt zu werden. Das System weist weiterhin einen Roboter mit einem räumlich bewegbaren Schäummaterialkopf auf, wobei der Roboter ausgebildet ist, den Schäummaterialkopf sowohl mit dem einen Formwerkzeug als auch dem anderen Formwerkzeug zu koppeln, sodass Schäummaterial in die eine und die andere Kavität eingebracht werden kann.
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Mittels des beschriebenen Systems ist eine Umschäumungseinheit ermöglicht, bei der mittels eines Roboters zwei oder sogar mehr Schäumwerkzeuge mit Schäummaterial flexibel versorgt werden können. Dadurch wird dazu beigetragen, Zeit und Kosten bei der Herstellung der plattenförmigen Werkstücke beziehungsweise beim Bearbeiten der plattenförmigen Werkstücke einzusparen. Mittels des Roboters beziehungsweise des robotergeführten Schäummaterialkopfes können somit flexibel mehrere Schäumwerkzeuge angefahren werden. Durch die Verwendung eines robotergeführten Schäummaterialkopfes für mehrere Schäumwerkzeuge kann die Auslastung des einen robotergeführten Schäummaterialkopfes erhöht werden. Zusätzlich muss dadurch in vorteilhafter Weise die Verrohrung inklusive der Peripherie für den Schäummaterialkopf nur einmal ausgeführt oder ausgebildet werden.
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Mittels des Systems ist eine Umschäumungseinheit ermöglicht, die ein quasi-gleichzeitiges Umschäumen mehrerer Werkstücke mit verschiedenen Werkzeugen ermöglicht. Auf diese Weise kann beispielsweise eine zeitsparende und kostengünstige Konstruktion von Fahrzeugdächern für Kraftfahrzeuge ermöglicht werden.
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Es ist eine Erkenntnis im Zusammenhang mit der Erfindung, dass ein konventionelles Layout einen Formenträger mit einem Werkzeug je Schäumlinie vorsieht. Eine Schäumlinie bildet zum Beispiel einen Teil einer Produktionsstraße für das zu bearbeitende Werkstück, wie einem Glasdeckel. Ein konventioneller Formenträger nimmt somit lediglich ein Werkzeug mit einer Kavität auf, sodass Werkstücke nur nacheinander bearbeitet werden können. Eine Reaktionszeit von Polyurethan, welches üblicherweise als Schäumungsmaterial eingesetzt wird, beträgt etwa 45 bis 50 Sekunden. Die Reaktionszeit umfasst zum Beispiel den Zeitraum zwischen einem Ende des Materialeintrags und dem Öffnen des Formwerkzeugs und macht einen relativ großen Teil der gesamten Zykluszeit des Schäumprozesses aus. Entsprechend fällt die Reaktionszeit bei einem konventionellen Formenträger für jedes umschäumte Werkstück an. Darüber hinaus wird für jede Schäumlinie ein eigener Formenträger inklusive Peripherie, wie zum Beispiel eine Kabine, eine Absaugungsvorrichtung, eine Trennmittelversorgung und eine PU-Versorgung, benötigt.
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Beispielsweise beträgt eine Reaktionszeit zum Aushärten von Polyurethanschaum etwa 45 bis 50 Sekunden. Die Reaktionszeit umfasst dabei zum Beispiel eine Zeitspanne ab einem Ende eines Materialeintrags in eine Kavität bis zum Öffnen des Formwerkzeugs.
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Mittels des Systems kann der Schäumungsprozess an dem ersten Werkstück gestartet und einige Sekunden danach der Schäumungsprozess an dem zweiten Werkstück initiiert werden. Dadurch sind Zeitersparnisse ermöglicht. Mit anderen Worten ist das System dazu befähigt, einen ersten Schäumungsprozess an dem ersten Werkstück durchzuführen und währenddessen einen zweiten Schäumungsprozess an dem zweiten Werkstück durchzuführen. Es ist somit nicht erforderlich, den ersten Schäumungsprozess abzuwarten und das bearbeitete erste Werkstück zu entnehmen, bevor das zweite Werkstück bearbeitet werden kann.
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Es sei erwähnt, dass in weiteren Ausführungsformen auch mehr als zwei Formwerkzeuge vorgesehen sind, die von einem Roboter angesteuert werden können, beispielsweise drei oder vier.
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Zum Koppeln mit einer Kavität wird der Schäummaterialkopf entsprechend mechanisch mit dem Formwerkzeug an einer speziellen Angussposition gekoppelt. Jedes Formwerkzeug weist eine Angussposition pro Kavität auf. Der Schäummaterialkopf koppelt so mit der Angussposition, dass das Schäummaterial in die entsprechende Kavität eingebracht werden kann. Das beschriebene System ermöglicht somit, dass ein Roboter verschiedene und vor allem mehrere Angusspositionen von Formwerkzeugen anfahren kann. Insbesondere wird der Schäummaterialkopf in das Schäumwerkzeug zumindest teilweise eingeführt. Optional wird der Schäummaterialkopf an dem entsprechenden Werkzeug zusätzlich fixiert. Alternativ wird der Schäummaterialkopf des Roboters ausschließlich an der definierten Position am beziehungsweise im Schäumwerkzeug gehalten. Dies stellt ein sicheres Einbringen von Schäummaterial in die Kavität sicher.
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Ein plattenförmiges Werkstück, das mit dem beschriebenen Verfahren bearbeitbar ist, ist insbesondere eine Scheibe oder Glasscheibe für ein Kraftfahrzeug. Die Scheibe bildet insbesondere eine Komponente eines Deckels für ein Fahrzeugdach, insbesondere ein Schiebedach, aus und kann als plattenförmiges Werkstück auch eine vorgegebene Wölbung aufweisen. Die Scheibe wird zum Beispiel mit Polyurethanschaum angeschäumt oder umschäumt, um ein Anbinden an ein Fahrzeugdach oder eine Fahrzeugkarosserie zu ermöglichen. Dabei werden gegebenenfalls zusätzliche Elemente mit eingeschäumt und vorgegeben an der Scheibe positioniert. Ein plattenförmiges Werkstück kann auch als Seitenscheibe, Frontscheibe, Heckscheibe, Heckklappenscheibe oder auch als metallischer Deckel, ein Blech oder ein Kunststoffteil ausgebildet sein.
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Zum Schließen oder Öffnen eines jeweiligen Oberwerkzeuges ist dieses so ausgebildet, dass es translatorisch und/oder rotatorisch bewegt wird, um von dem ersten Zustand mittels einer Translation und/oder mittels Verschwenken, etwa Umklappen, in den zweiten Zustand zu wechseln. Es ist jedoch auch denkbar, dass eine reine Drehbewegung ausgeführt wird. Die translatorische oder rotatorische Bewegung des jeweiligen Oberwerkzeugs dient dazu, eine Zugänglichkeit bei einem Bauteilwechsel zu schaffen. Ein Schließen des jeweiligen Oberwerkzeugs und damit das Ausbilden einer jeweiligen Kavität erfolgt beispielsweise durch eine translatorische Bewegung des jeweiligen Unterwerkzeugs und ein Heranführen des Werkstücks an das zugehörige Oberwerkzeug.
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Als Schäummaterial wird insbesondere Polyurethan verwendet. Typischerweise wird dieses als Zwei- oder Mehrkomponentenmaterialmischung gemischt in eine Kavität eines Formwerkzeuges eingebracht. Der Schäummaterialkopf ist insbesondere ein Schäummaterialmischkopf (oder kurz: Mischkopf), bei dem die zwei oder mehr Komponenten des in die Kavität einzubringenden Materiales zusammengebracht und/oder gemischt werden.
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Die Oberwerkzeuge der jeweiligen Formwerkzeuge sind so ausgebildet, dass sowohl durchgehende als auch nicht durchgehende Um- beziehungsweise Anschäumungen an einem Rand und/oder an Ober- beziehungsweise Unterseiten der plattenförmigen Werkstücke für Kraftfahrzeuge ausbildbar sind.
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Gemäß einer Ausführungsform bilden die Unterwerkzeuge der beiden Formwerkzeuge ein gemeinsames Unterwerkzeug aus. Das gemeinsame Unterwerkzeug ist zum Beispiel einstückig ausgebildet und nimmt in einem Bereich ein erstes Werkstück und in einem anderen Bereich ein zweites Werkstück für Kraftfahrzeuge auf, die mittels des beschriebenen Systems um- oder angeschäumt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die beiden Formwerkzeuge auf einem gemeinsamen Formenträger fixiert. Dadurch ist ein Formenträger realisierbar, welcher zwei verschiedene Werkzeuge aufnehmen kann und somit die zeitgleiche oder nahezu zeitgleiche Bearbeitung zweier (verschiedener) Werkstücke ermöglicht. Insbesondere muss nicht für jedes Formwerkzeug ein einzelner Formenträger vorgehalten werden. Dadurch wird unter anderem zu einer Kostenersparnis und Platzersparnis beigetragen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist jedes Formwerkzeug auf einem Formenträger fixiert, wobei die beiden Formenträger räumlich beabstandet zueinander angeordnet sind. Insbesondere sind die beiden Formenträger so angeordnet, dass sich die beiden Schäumwerkzeuge im Arbeitsbereich des Roboters befinden, sodass jedes Schäumwerkzeug mit dem Roboter geführten Schäummaterialkopf gekoppelt werden kann. Insbesondere ist ausreichend, dass sich jeweilige Angusspositionen für den Schäummaterialkopf, etwa Angussbuchsen, im Arbeitsbereich des Roboters befinden. Damit sind beispielsweise zwei oder mehrere Fertigungslinien beziehungsweise Schäumlinien möglich. So kann beispielsweise auf einer Fertigungslinie ein erstes Werkstück und auf einer zweiten Fertigungslinie ein zweites Werkstück bearbeitet werden. Mittels des Roboters werden beide Fertigungslinien bedient.
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Gemäß einer Ausführungsform bildet zumindest ein Formwerkzeug im geschlossenen Zustand mit dem darin eingelegten Werkstück zwei voneinander getrennte Kavitäten aus. Das System ist so ausgebildet, dass beide Kavitäten des einen Formwerkzeugs zum Einbringen von Schäummaterial sequentiell mit dem Schäummaterialkopf des Roboters koppelbar sind. Dies bedeutet, dass der robotergeführte Schäummaterialkopf mit zwei Kavitäten des einen Werkzeugs sowie der einen Kavität des anderen Werkzeugs gekoppelt werden kann. Insbesondere werden somit alle Kavitäten in sequentieller Abfolge mit Schäummaterial versorgt. Ein Vorteil bei dieser Ausgestaltung ist, dass je nach Werkstück und den daran anzubringenden Anbeziehungsweise Umschäumungen die Peripherie für die Bereitstellung des Schäummaterials nicht geändert werden muss. Es muss lediglich der Roboter so programmiert werden, dass für ein jeweiliges Werkzeug entsprechend alle Kavitäten versorgt werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform bildet zumindest ein Formwerkzeug im geschlossenen Zustand mit dem darin eingelegten Werkstück zwei voneinander getrennte Kavitäten aus. Das System ist so ausgebildet, dass zum Einbringen von Schäummaterial in eine der Kavitäten mit dem Schäummaterialkopf des Roboters gekoppelt ist, während die andere der beiden Kavitäten mit einem fest installierten Schäummaterialkopf koppelbar ist. Der Roboter steuert nach wie vor beide Werkzeuge an, wobei zumindest eines davon noch einen zusätzlichen, fest installierten Anschluss an ein Schäumsystem inklusive Schäummaterialkopf, insbesondere Mischkopf, aufweist. Die Verringerung von Zykluszeiten durch Vorsehen mehrerer Kavitäten eines Werkzeugs ermöglicht darüber hinaus eine höhere Herstellungsfrequenz. Die Zeitersparnis wird beispielsweise dadurch erreicht, dass die beiden Einzelinjektionen bei der Verwendung von zwei Mischköpfen (robotergeführt und fest verbaut) unmittelbar nacheinander erfolgen können.
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Durch die Kombination von einem fest installierten Mischkopf mit einem robotergeführten Mischkopf bei einem Schäumwerkzeug kann eine Zykluszeit im Vergleich zu einem sequentiellen Anfang an die Angussposition mit einem robotergeführten Mischkopf erheblich verbessert werden. Ein weiterer Vorteil bei einer derartigen Lösung liegt darin, für die Bearbeitung des einen Werkstücks mit zwei Um- beziehungsweise Anschäumungen für jede Um- beziehungsweise Anschäumung des einen Werkstücks unterschiedliche Materialeigenschaften zu erzielen. Zusätzlich oder alternativ können unterschiedliche Herstellungsparameter beim Einbringen des Schäummaterials in die zwei oder mehr Kavitäten des einen Schäumwerkzeugs vorgesehen werden. Mit anderen Worten können beispielsweise unterschiedliche Schäummaterialien oder Materialkomponenten verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ können Parameter beim Einbringen des Materials, beispielsweise eine Temperatur, ein Druck, Austragsmenge, Austragszeit und/oder weitere Parameter, variiert sein. Die Flexibilität des Systems ist somit erheblich erhöht. Die Verringerung von Zykluszeiten durch Vorsehen mehrerer Kavitäten eines Werkzeugs ermöglicht darüber hinaus eine höhere Herstellungsfrequenz wie oben erläutert.
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In weiteren Ausführungsformen können eines oder beide Werkzeuge zwei oder mehr Kavitäten aufweisen, wobei jede der Kavitäten mit dem robotergeführten Schäummaterialkopf gekoppelt werden kann oder aber auch Kombinationen von fest installierten Schäummaterialköpfen und robotergeführten Schäummaterialköpfen denkbar sind.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Oberwerkzeuge der beiden Formwerkzeuge jeweils rahmenförmig ausgebildet, so dass sie jeweils in dem zweiten Zustand einen frei zugänglichen Innenbereich zur weiteren Bearbeitung der eingelegten Werkstücke ausbilden.
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Alternativ oder zusätzlich sind die Oberwerkzeuge der beiden Formwerkzeuge in Abstimmung aufeinander beispielsweise so ausgebildet, dass sie jeweils in dem zweiten Zustand zwischen einander einen frei zugänglichen Innenbereich zur weiteren Bearbeitung eines oder beider eingelegter Werkstücke ausbilden. Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist es möglich, neben dem Umschäumen noch weitere Bearbeitungen an den eingelegten Werkstücken vorzunehmen, ohne diese aus den Werkzeugen entnehmen zu müssen. Mit anderen Worten ist kein Maschinenwechsel notwendig, um beispielsweise einen Klebeprozess durchzuführen. Auf diese Weise kann ein Beitrag zu einer aufwandarmen, zeitsparenden und kostengünstigen Fertigung von plattenförmigen Werkstücken, insbesondere für Fahrzeugdächer, geleistet werden.
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Gemäß einer Ausführungsform des Systems sind das erste Oberwerkzeug des ersten Formwerkzeugs und das zweite Oberwerkwerkzeug des zweiten Formwerkzeugs in Abstimmung aufeinander so ausgebildet, dass sie jeweils in dem zweiten Zustand abdichtend miteinander koppeln. Eine solche abdichtende Konfiguration bietet sich insbesondere bei relativ großen Werkstücken an, die einzeln in dem System bearbeitet werden können. Das System kann insbesondere klappfähige Oberwerkzeuge aufweisen, die um vorgegebene Schwenk- oder Klappachsen umgeklappt werden, um im Zusammenwirken mit einer jeweiligen Oberfläche der Werkstücke eine oder mehrere vorgesehene Kavitäten auszubilden. Bezogen auf den zweiten umgeklappten beziehungsweise geschlossenen Zustand des Systems weisen die Oberwerkzeuge zum Beispiel an den einander zugewandten Kanten abgestimmte Dichtflächen auf, die ein bündiges und sicheres Abdichten der Oberfläche des oder der Werkstücke ermöglichen.
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Des Weiteren wird ein Verfahren zum Bearbeiten plattenförmiger Werkstücke für ein Kraftfahrzeug offenbart. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
- - Bereitstellen zweier plattenförmiger Werkstücke,
- - Bereitstellen zweier Formwerkzeuge, die jeweils ein Unterwerkzeug und ein Oberwerkzeug aufweisen,
- - Einlegen jeweils eines Werkstücks in ein entsprechendes Unterwerkzeug,
- - Bewegen eines jeden Oberwerkzeuges relativ zu dem jeweiligen Unterwerkzeug, wobei jedes Oberwerkzeug von einem ersten Zustand, in welchem das jeweilige Formwerkzeug geöffnet ist, in einen zweiten Zustand, in welchem das jeweilige Formwerkzeug geschlossen ist und eine Kavität zwischen dem jeweiligen Formwerkzeug und dem jeweils eingelegten Werkstück ausgebildet ist, überführt wird,
- - Bewegen eines Schäummaterialkopfes mittels eines Roboters derart, dass der Schäummaterialkopf mit der ersten der beiden Kavitäten gekoppelt wird,
- - Einbringen von Schäummaterial in die erste Kavität zum Ausbilden einer An- und/oder Umschäumung des ersten der beiden Werkstücke,
- - Bewegen des Schäummaterialkopfes des Roboters derart, dass der Schäummaterialkopf mit der zweiten der beiden Kavitäten gekoppelt wird,
- - Einbringen von Schäummaterial in die zweite Kavität zum Ausbilden einer An- und/oder Umschäumung des zweiten der beiden Werkstücke.
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Das Verfahren ermöglicht im Wesentlichen die vorgenannten Vorteile und Funktionen. Das Verfahren kann entsprechend den vorbeschriebenen Ausführungsformen weitergebildet sein.
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In weiteren Schritten können in den geschlossenen Zuständen der Formwerkzeuge ein oder mehrere Anbauelemente eines oder beider Werkstücke angebracht werden, beispielsweise mittels eines Klebeprozesses. Diesbezüglich bietet sich insbesondere der innenliegende Bereich der Oberwerkzeuge an, mittels dem die Werkstücke im geschlossenen Zustand und eingelegten Zustand frei zugänglich sind für eine weitere Bearbeitung.
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Gemäß einer Ausführungsform sieht das Verfahren ein Vorbehandeln einer oder beider Werkstücke vor dem Anbeziehungsweise Umschäumen vor. Das Vorbehandeln umfasst beispielsweise ein Reinigen einer Oberfläche eines oder beider Werkstücke sowie ein Aufbringen eines Haftvermittlers auf die gereinigte Oberfläche, etwa für das Anbringen zusätzlicher Komponenten abgesehen von An- bzw. Umschäumungen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sieht das Verfahren ein Nachbehandeln eines oder beider Werkstücke nach dem Anbeziehungsweise Umschäumen vor. Diesbezüglich umfasst das Nachbehandeln beispielsweise ein Reinigen und/oder Entgraten der um- beziehungsweise angeschäumten Oberfläche eines oder beider Werkzeuge.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. In den Figuren zeigen:
- 1 ein Fahrzeugdach in perspektivischer Ansicht,
- 2 eine Darstellung eines Systems zum Bearbeiten plattenförmiger Werkstücke für ein Kraftfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 3 eine schematische Darstellung des Systems gemäß 2 in einem geschlossenen Zustand der Formwerkzeuge,
- 4 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bearbeiten plattenförmiger Werkstücke für ein Kraftfahrzeug mittels des Systems nach 2 und 3,
- 5 eine schematische Darstellung eines Systems zum Bearbeiten plattenförmiger Werkstücke gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
- 6 eine schematische Darstellung eines Systems zum Bearbeiten plattenförmiger Werkstücke gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, und
- 7 eine exemplarische Darstellung zweier Werkstücke mit Um- beziehungsweise Anschäumung.
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1 zeigt in einer perspektivischen Ansicht schematisch ein Kraftfahrzeug 1 mit einem Fahrzeugdach 3, das einen Deckel 5 aufweist, der als ein plattenförmiges Werkstück zum Einsatz in dem Fahrzeugdach 3 bearbeitet wurde. Der Deckel 5 ist zum Beispiel ein zu dem Fahrzeugdach 3 unbewegliches Festglaselement. Alternativ ist der Deckel 5 relativ zum Fahrzeugdach 3 beweglich, um wahlweise eine Öffnung in dem Fahrzeugdach 3 freizugeben und zu verschließen.
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Im Folgenden wird die Herstellung einer oder mehrerer Umbeziehungsweise Anschäumungen des Deckels 5 anhand der 2 bis 7 beschrieben.
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2 und 3 zeigen ein System 10 zum Bearbeiten plattenförmiger Werkstücke wie dem Deckel 5. Der Deckel 5 ist als Glas- oder Kunststoffdeckel ausgebildet. In anderen Ausgestaltungen kann das plattenförmige Werkstück durch eine Seitenscheibe, Frontscheibe, Heckscheibe, Heckklappenscheibe oder auch durch einen metallischen Deckel, ein Blech oder ein Kunststoffteil realisiert sein.
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Das System 10 weist dabei ein erstes Formwerkzeug 11 mit einem ersten Unterwerkzeug 12 und einem ersten Oberwerkzeug 13 und ein zweites Formwerkzeug 21 mit einem zweiten Unterwerkzeug 22 und einem zweiten Oberwerkzeug 23 auf. Das erste Oberwerkzeug 13 ist relativ zu dem ersten Unterwerkzeug 12 und das zweite Oberwerkzeug 23 ist relativ zu dem zweiten Unterwerkzeug 22 bewegbar, insbesondere translatorisch und/oder rotatorisch bewegbar. Die Unterwerkzeuge 12 und 22 bilden ein gemeinsames Unterwerkzeug aus. Das erste und das zweite Formwerkzeug 11, 21 bilden unterschiedliche Formwerkzeuge eines gemeinsamen Formenträgers 30 aus. Die Oberwerkzeuge 13, 23 sind rahmenförmig und bilden einen Innenbereich 15, 25 aus.
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In die beiden Unterwerkzeuge 12, 22 sind zwei Deckel 5 als jeweils plattenförmige Werkstücke 31, 32 eingelegt. Die beiden Deckel 5 können gleichartig ausgebildet sein, sie können jedoch auch unterschiedlich ausgebildet sein. Letzteres bedingt unter Umständen entsprechend angepasste Formwerkzeuge 11, 21.
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Die Formwerkzeuge 11, 21 sind dazu eingerichtet, von einem ersten, offenen Zustand Z1 mittels einer entsprechenden Bewegung des jeweiligen Oberwerkzeugs 13, 23 und/oder einer Bewegung des jeweiligen Unterwerkzeugs 12, 22 in einen zweiten, geschlossenen Zustand Z2 zu wechseln. Gemäß 2 sind die jeweiligen Oberwerkzeuge 13 und 23 des ersten und zweiten Formwerkzeugs 11 und 21 in dem geöffneten, ersten Zustand Z1 und können mittels Umklappen um jeweilige Schwenk- oder Klappachsen A1 und A2 in den zweiten, geschlossenen Zustand Z2 wechseln. Gemäß 3 ist das System 10 in dem jeweils geschlossenen, zweiten Zustand Z2 schematisch illustriert. In dem jeweils geschlossenen, zweiten Zustand Z2 wird eine erste Kavität 14 zwischen dem ersten Formwerkzeug 11 und dem ersten Werkstück 31 und eine zweite Kavität 24 zwischen dem zweiten Formwerkzeug 21 und dem zweiten Werkstück 32 ausgebildet. Über die Innenbereiche 15, 25, sind die Werkstücke 31, 32 im zweiten Zustand Z2 frei zugänglich, etwa für eine weitere und/oder gleichzeitige Bearbeitung während der Um- bzw. Anschäumungsprozesse.
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Das System 10 weist weiterhin einen lediglich schematisch gezeigten Roboter 40 auf (nur in 2 dargestellt), der einen Mischkopf 41 als Schäummaterialkopf zum Einbringen von Schäummaterial in die Kavitäten 14, 24 aufweist. Der Mischkopf 41 ist mittels des Roboters 40 bewegbar und ausgebildet, mit den Kavitäten 14, 24 der Formwerkzeuge 11, 21 entsprechend gekoppelt zu werden, so dass Schäummaterial in die Kavitäten 14, 24 eingebracht werden kann.
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Das System 10 beziehungsweise der Roboter 40 weisen entsprechende und geeignete (Peripherie-)Komponenten für die Versorgung mit Schäummaterial wie Polyurethan auf (nicht dargestellt), wie beispielsweise eine universelle Schäumeinheit, eine Verrohrung, Druckanzeigen und so weiter. Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass es sich bei dem Schäummaterial um einen Werkstoff aus zumindest zwei Komponenten handelt, die vor dem Einbringen in die Kavitäten 14, 24 im Mischkopf 41 gemischt werden. In den Kavitäten 14, 24 härtet das eingebrachte Material dann aus.
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Im Gegensatz zu bekannten Formenträgern, die jeweils nur ein Formwerkzeug mit einer Kavität aufnehmen, sind beim beschriebenen Beispiel zwei solcher Werkzeuge 11, 21 auf einem Formenträger 30 gehalten. Bei dem beschriebenen System 10 ist weiterhin vorteilhaft vorgesehen, dass ein flexibel bewegbarer Mischkopf 41 für beide Formwerkzeuge 11, 21 verwendet werden kann. Dieser kann sequenziell beide Kavitäten 14, 24 mit Material versorgen. Für das System 10 werden daher nicht zwei Schäumanlagen mit entsprechender Peripherie benötigt, sondern ein Schäumsystem inklusive Roboter 40 ist ausreichend, zwei Werkzeuge 11, 21 zu bedienen. Es lassen sich somit unter Einsparung von Kosten, Zeit und Montageaufwand et cetera zwei Schäumlinien, das heißt zwei Fertigungslinien mit jeweils zumindest einem Schäumprozess, bewerkstelligen.
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4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Herstellen der beiden Werkstücke 31, 32 mittels des anhand von 2 und 3 beschriebenen Systems 10.
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In einem ersten Schritt S1 werden beide Werkstücke 31, 32 bereitgestellt.
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In einem nächsten Schritt S2 werden die beiden Formwerkzeuge 11, 21 bereitgestellt.
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Schritte S1 und S2 können selbstverständlich verstauscht sein.
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In einem nächsten Schritt S3 werden die beiden Werkzeuge 31, 32 in die jeweiligen Unterwerkzeuge 12, 22 eingelegt. Dabei werden diese optional lagezentriert, wobei entsprechende Mittel vorgesehen sein können. Mit anderen Worten wird eine definierte Positionierung der Werkstücke 31, 32 vorgenommen.
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In einem nächsten Schritt S4 wird jedes Oberwerkzeug 13, 23 relativ zu dem jeweiligen Unterwerkzeug 12, 22 bewegt. Dabei wird jedes Oberwerkzeug 13, 23 von dem ersten Zustand Z1, in welchem das jeweilige Formwerkzeug 11, 21 geöffnet ist, in den zweiten Zustand Z2, in welchem das jeweilige Formwerkzeug 11, 21 geschlossen ist, überführt. Dabei wird jeweils eine Kavität 14, 24 zwischen dem jeweiligen Formwerkzeug 11, 21 und dem jeweils eingelegten Werkstück 31, 32 ausgebildet.
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In einem nächsten Schritt S5 wird der Mischkopf 41 mittels des Roboters so bewegt, dass der Mischkopf 41 mit der ersten Kavität 14 gekoppelt ist.
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In einem nächsten Schritt S6 wird Schäummaterial in die erste Kavität 14 zum Ausbilden einer An- und/oder Umschäumung des ersten Werkstücks 31 eingebracht.
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Nach dem Einbringen werden in den nächsten Schritten S7 und S8 die Schritte S5 und S6 für das zweite Werkstück 32 analog durchgeführt.
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Optional können einzelne oder mehrere der folgenden Schritte zusätzlich vorgesehen sein. Beispielsweise werden eines oder beide Werkzeuge 11, 21 vor dem Einlegen der Werkstücke vorbehandelt. Beispielsweise werden eines oder beide Werkstücke 31, 32 wie eingangs erwähnt vorbehandelt. Auch eines oder beide Werkzeuge können entsprechend vorbehandelt werden. Weiterhin ist beispielsweise eine Nachbehandlung eines oder beider Werkstücke 31, 32 vorgesehen. Zum Beispiel wird die um- beziehungsweise angeschäumte Oberfläche des ersten Werkstücks 31 gereinigt und entgratet.
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5 zeigt schematisch ein weiteres System 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei dem im Unterschied zu dem System gemäß 2 die Formwerkzeuge 11, 21 auf separaten Formenträgern 30a, 30b angeordnet sind. Dies bedeutet auch, dass separate Unterwerkzeuge 12, 22 vorgesehen sind. Die Werkzeuge 11, 21 sind im Wesentlichen wie anhand von 2 und 3 beschrieben ausgebildet. Die Formenträger 30a, 30b sind derart räumlich voneinander getrennt angeordnet, dass sich die jeweiligen Formwerkzeuge 11, 21 bzw. zumindest die entsprechenden Angusspositionen dennoch im Arbeitsbereich 42 des Roboters 40 und dessen Mischkopf 41 befinden.
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Das System 10 gemäß 5 ermöglicht im Wesentlichen die vorgenannten Vorteile und Funktionen. Besonders hervorzuheben ist, dass beispielsweise schon während des Einbringens von Material in eine Kavität des einen Formwerkzeugs 11 bereits das andere Formwerkzeug 21 geleert bzw. neu bestückt werden kann. Zusätzlich oder alternativ könnten beim anderen Formwerkzeuge 21 auch weitere Prozessschritte, etwa weitere Bearbeitungsschritte wie Klebungen et cetera vorgenommen werden.
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Das anhand von 4 beschriebene Verfahren findet analog auch Anwendung bei dem System 10 gemäß 5.
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6 zeigt schematisch ein weiteres System 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei welchem im Unterschied zu dem System 10 nach 5 die beiden Formwerkzeuge 11, 21 jeweils zwei Kavitäten 14a, 14b beziehungsweise 24a, 24b ausbilden (gestrichelt angedeutet). Die jeweils zwei Kavitäten 14a, 14b beziehungsweise 24a, 24b eines Werkzeugs 11, 21 sind nicht fluidisch verbunden, zumindest im geschlossenen Zustand Z2. Bei jedem Werkzeug 11, 21 ist eine Kavität 14a beziehungsweise 24a mit einem festinstallierten Mischkopf 43 eines stationären Schäumsystems 44 zum Einbringen von Schäummaterial gekoppelt. Jedes stationäre Schäumsystem 44, welches neben einer Dosieranlage auch die bereits erwähnte Peripherie inkl. Verrohrung aufweist, hat keinen robotergeführten Mischkopf und ist mit jeweils einem Formwerkzeug 11, 21 gekoppelt, um eine Kavität 14a beziehungsweise 24a mit Schäummaterial zu speisen. Zusätzlich wird die jeweils weitere Kavität 14b beziehungsweise 24b der beiden Formwerkzeuge 11, 21 mit dem Mischkopf 41 des Roboters 40 mit Schäummaterial versorgt.
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Dadurch ergeben sich die eingangs genannten Vorteile und Funktionen.
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Anstelle zweier stationärer Schäumsysteme 44 mit jeweils einem Mischkopf 43 kann auch ein stationäres Schäumsystem 44 mit zwei Mischköpfen 43 vorgesehen sein, die jeweils mit einem Formwerkzeug fest gekoppelt sind. Es ist auch denkbar, dass sich der robotorgeführte Mischkopf und die Mischköpfe der stationären Systeme eine Dosieranlage und/oder teilweise eine Peripherie teilen.
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Alternativ ist nur eines der beiden Formwerkzeuge 11 oder 21 mit zwei entsprechenden Kavitäten versehen, während das andere Formwerkzeug nur eine Kavität wie oben beschrieben aufweist.
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Alternativ werden sämtliche oder drei der vier Kavitäten 14a, 14b, 24a, 24b mit dem Roboter 40 beziehungsweise dem Mischkopf 41 des Roboters 40 versorgt.
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Das anhand von 4 beschriebene Verfahren findet analog auch Anwendung bei dem System 10 gemäß 6.
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Analog zu dem anhand von 6 beschriebenen Ausführungsbeispiel sind in nicht gezeigten Ausführungsbeispielen eines oder beide Formwerkzeuge 11, 21 der anhand von 2, 3 und 5 beschriebenen Ausführungsbeispiele mit zwei Kavitäten entsprechend ausgebildet. In Abhängigkeit davon sind ein oder mehrere festinstallierte Schäumsysteme vorgesehen.
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Es sei erwähnt, dass die obigen Ausführungsbeispiele nicht auf zwei Formwerkzeuge und/oder zwei Kavitäten pro Formwerkzeug beschränkt sind. Vielmehr können auch mehr als zwei Formwerkzeuge in einem System 10 vorgesehen sein, die dann von einem Roboter bedient werden. Alternativ oder zusätzlich weisen ein oder mehrere Formwerkzeuge zwei oder mehr Kavitäten auf. Je nach System können sämtliche oder nur einzelne Kavitäten mit einem robotergeführten Mischkopf gekoppelt sein. Es sind somit verschiedene Systeme mit Kombination aus festinstallierten und robotergeführten Mischköpfen denkbar.
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Die 7 zeigt eine exemplarische Darstellung zweier Werkstücke 31, 32 mit Umschäumungen beziehungsweise Anschäumungen 33 und 34.
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Für weitere Details und Ausgestaltungen eines Formwerkzeugs
11,
21 sei auch auf die
DE 10 2016 205 900 A1 verwiesen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 3
- Fahrzeugdach
- 5
- Deckel
- 10
- System
- 11
- erstes Formwerkzeug
- 12
- erstes Unterwerkzeug des Formwerkzeugs
- 13
- erstes Oberwerkzeug des Formwerkzeugs
- 14,14a,14b
- erste Kavität
- 15
- erster Innenbereich
- 21
- zweites Formwerkzeug
- 22
- zweites Unterwerkzeug des Formwerkzeugs
- 23
- zweites Oberwerkzeug des Formwerkzeugs
- 24,24a,24b
- zweite Kavität
- 25
- zweiter Innenbereich
- 30,30a,30b
- Formenträger
- 31
- erstes plattenförmiges Werkstück
- 32
- zweites plattenförmiges Werkstück
- 33
- erste Umschäumung
- 34
- zweite Umschäumung
- 40
- Roboter
- 41
- Mischkopf
- 42
- Arbeitsbereich
- 43
- festinstallierter Mischkopf
- 44
- stationäres Schäumsystem
- A1
- erste Achse des ersten Formwerkzeugs
- A2
- zweite Achse des zweiten Formwerkzeugs
- S(i)
- Schritte eines Verfahrens zum gleichzeitigen Umschäumen mit zwei Formwerkzeugen
- Z1
- erster Zustand eines Formwerkzeugs
- Z2
- zweiter Zustand eines Formwerkzeugs
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0355209 B1 [0003]
- DE 102016205900 A1 [0065]
