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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Anordnung von Formwerkzeugen, insbesondere ein Formwerkzeug zum Formen eines Schaumstoffkörpers mit Löchern.
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HINTERGRUND
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Fahrzeugsitze werden typischerweise aus geformten Schaumstoffkörpern gebildet, die die Kissen bilden. Es kann eine Vielzahl von Klima- oder Komfortlöchern gebildet werden, die sich durch den Schaumstoffkörper erstrecken, um die gewünschte Luftströmung für den Komfort zu erreichen. Die Klimalöcher können Luftströmungswege durch das Kissen zur Verfügung stellen, um die Oberfläche des Insassen für den Klimakomfort zu erwärmen und/oder zu kühlen, indem sie sich von der Unterseite des Kissens bis zur Oberfläche des Insassen erstrecken. Die Komfortlöcher können auch einen Sitzkomfort zur Verfügung stellen, insbesondere zur Veränderung der Härte des Schaumstoffkörpers.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß einer oder mehreren Anordnungen umfasst eine Formwerkzeug-Anordnung ein erstes Werkzeug, das einen Vorsprung zum Erzeugen eines entsprechenden Lochs in einem Schaumstoffkörper aufweist, und ein zweites Werkzeug, das so konfiguriert ist, dass es mit dem ersten Werkzeug zusammenwirkt, um einen Schaumstoffkörper-Hohlraum zum Formen des Schaumstoffkörpers zu definieren. Das zweite Werkzeug definiert einen Hohlraum mit einem Vorsprung, der dem Vorsprung entspricht. Die Formwerkzeug-Anordnung umfasst auch einen beweglichen Kolben zum Entfernen von Grat, der dem Vorsprung entspricht und sich wenigstens teilweise innerhalb des Vorsprung-Hohlraums im zweiten Werkzeug befindet, und der zwischen einer gelösten Position, wenn das erste und das zweite Werkzeug getrennt sind, und einer Eingriffsposition, wenn das erste und das zweite Werkzeug geschlossen sind, beweglich ist. Die Formwerkzeug-Anordnung umfasst auch einen Aktuator, der so konfiguriert ist, dass er den beweglichen Kolben zwischen der Eingriffsposition und der Außereingriffsposition bewegt. In der Eingriffsposition berührt der bewegliche Kolben den Vorsprung, um den Hohlraum des Vorsprungs abzudichten, und in der Außereingriffsposition erstreckt sich zumindest ein Abschnitt des beweglichen Kolbens unter eine Bodenfläche des zweiten Werkzeugs in das Loch.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Aktuator in der Eingriffsposition vorgespannt sein, so dass in der Eingriffsposition der Vorsprung den beweglichen Kolben gegen die Vorspannung drücken kann. In bestimmten Ausführungsformen kann das Betätigungselement eine Feder sein, und der bewegliche Kolben kann durch Kompression und Dekompression der Feder zwischen der Eingriffsposition und der Außereingriffsposition verschoben werden. Des Weiteren kann die Feder um einen Wellenkörper des beweglichen Kolbens innerhalb des Hohlraums positioniert sein, um sich auf Grundlage der Bewegung des beweglichen Kolbens zusammenzudrücken und zu dekomprimieren. In weiteren Ausführungsformen kann die Feder eine Federrate von wenigstens 5 N/mm aufweisen. In wenigstens einer Ausführungsform kann der bewegliche Kolben einen Rippenabschnitt um wenigstens einen Abschnitt eines Umfangs des beweglichen Kolbens umfassen. In weiteren Ausführungsformen kann der Rippenabschnitt eine Innenwand des zweiten Werkzeugs berühren, die den Vorsprung-Hohlraum definiert, und den Schaumstoff aus dem Vorsprung-Hohlraum entfernen, wenn sich der bewegliche Kolben zwischen der Eingriffsposition und der Außereingriffsposition bewegt. In wenigstens einer Ausführungsform kann der Aktuator ein hydraulischer Aktuator sein, um den beweglichen Kolben in die Eingriffsposition zu schieben, nachdem der bewegliche Kolben über den Eingriff mit dem Vorsprung in die Eingriffsposition bewegt wurde.
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Gemäß einer oder mehreren Anordnungen umfasst eine Formwerkzeug-Anordnung ein erstes Werkzeug, das einen Vorsprung zum Erzeugen eines entsprechenden Lochs in einem Schaumstoffkörper aufweist, und ein zweites Werkzeug, das so konfiguriert ist, dass es mit dem ersten Werkzeug zusammenarbeitet, um einen Schaumstoffkörper-Hohlraum zum Formen des Schaumstoffkörpers zu definieren. Das zweite Werkzeug definiert einen Hohlraum mit einem Vorsprung, der dem Vorsprung entspricht. Die Anordnung des Formwerkzeugs umfasst des Weiteren einen beweglichen Kolben zum Ausräumen von Grat, der dem Vorsprung entspricht und sich wenigstens teilweise innerhalb des Vorsprung-Hohlraums im zweiten Werkzeug befindet. Der bewegliche Kolben ist zwischen einer Eingriffsposition, wenn das erste und das zweite Werkzeug getrennt sind, und einer Eingriffsposition, wenn das erste und das zweite Werkzeug geschlossen sind, beweglich, wobei der bewegliche Kolben in der Eingriffsposition eine Vorspannung aufweist. In der Eingriffsposition berührt der bewegliche Kolben den Vorsprung, um den Hohlraum des Vorsprungs abzudichten, und in der ausgerückten Position verschiebt die Vorspannung den beweglichen Kolben so, dass sich wenigstens ein Abschnitt des beweglichen Kolbens unter eine Bodenfläche des zweiten Werkzeugs in das Loch erstreckt.
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In wenigstens einer Ausführungsform kann das erste Werkzeug eine Vielzahl von Vorsprüngen umfassen, und das zweite Werkzeug umfasst eine Vielzahl von Vorsprungshohlräumen, die der Vielzahl von Vorsprüngen entsprechen. Des Weiteren kann die Formwerkzeug-Anordnung eine Vielzahl von beweglichen Kolben mit einem jeweiligen beweglichen Kolben für jeden der Vielzahl von Vorsprüngen umfassen. In wenigstens einer Ausführungsform kann die Formwerkzeug-Anordnung des Weiteren einen Aktuator umfassen, der mit dem beweglichen Kolben zusammenwirkt, um den beweglichen Kolben in die ausgerückte Position vorzuspannen, wobei der Aktuator eine Feder mit einer Federrate von wenigstens 5 N/mm sein kann. In bestimmten Ausführungsformen weist der Vorsprung einen Durchmesser von 5 bis 35 mm auf. In wenigstens einer Ausführungsform kann in der Eingriffsposition ein Boden des beweglichen Kolbens im Wesentlichen mit der Bodenfläche ausgerichtet sein. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der bewegliche Kolben einen Rippenabschnitt um wenigstens einen Abschnitt eines Umfangs des beweglichen Kolbens umfassen, wobei der Rippenabschnitt eine Innenwand des zweiten Werkzeugs berührt, die den Vorsprung-Hohlraum definiert, und den Schaumstoff aus dem Vorsprung-Hohlraum entfernt, wenn sich der bewegliche Kolben zwischen der Eingriffsposition und der Außereingriffsposition bewegt.
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Gemäß einer oder mehreren Anordnungen umfasst ein Verfahren zum Formen eines Schaumstoffkörpers mit Löchern das Bereitstellen eines ersten Werkzeugs mit einem Vorsprung und eines zweiten Werkzeugs mit einem dem Vorsprung entsprechenden Vorsprung-Hohlraum, wobei das erste und das zweite Werkzeug zusammenwirken, um einen Schaumstoffkörper-Hohlraum zu definieren, um eine Formwerkzeug-Anordnung zu bilden, und das Positionieren eines beweglichen Kolbens wenigstens teilweise innerhalb des Vorsprung-Hohlraums. Das Verfahren umfasst auch das Schließen der Formwerkzeug-Anordnung, so dass der bewegliche Kolben in den Vorsprung eingreift, um den Hohlraum des Vorsprungs abzudichten, und das Formen eines Schaumstoffkörpers, wobei der Vorsprung ein Loch bildet. Das Verfahren umfasst des Weiteren das Öffnen der Formwerkzeug-Anordnung, so dass der bewegliche Kolben den Vorsprung freigibt und den Schaumstoff aus dem Loch entfernt.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Schließen der Formwerkzeug-Anordnung den beweglichen Kolben beim Eingriff mit dem Vorsprung wenigstens teilweise in den Vorsprung-Hohlraum drücken. In bestimmten Ausführungsformen kann der bewegliche Kolben beim Öffnen des Formwerkzeugs wenigstens teilweise unter einer Bodenfläche des zweiten Werkzeugs positioniert werden. In wenigstens einer Ausführungsform kann das Schließen und Öffnen den beweglichen Kolben über eine Höhe bewegen, die auf einem Aktuator basiert. In einigen Ausführungsformen kann der Aktuator so vorgespannt sein, dass der Eingriff des beweglichen Kolbens mit dem Vorsprung Energie in dem Aktuator speichert, um den Kolben beim Öffnen über die Höhe zu bewegen.
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Figurenliste
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- 1 ist eine schematische Darstellung eines Teilquerschnitts einer konventionellen Anordnung von Formen;
- 2 ist eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer Wellenanordnung für ein Formwerkzeug gemäß einer Ausführungsform; und
- 3A-C sind schematische Darstellungen eines Teilquerschnitts eines Formwerkzeugs mit einer Wellenanordnung, die Schaumstoff mit Löchern formt, gemäß einer Ausführungsform.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Wie erforderlich, werden hierin ausführliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es ist jedoch zu verstehen, dass die offenbart Ausführungsformen lediglich beispielhaft für die Erfindung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert werden kann. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu; einige Merkmale können übertrieben oder verkleinert sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Daher spezifische strukturelle und funktionale Details hier offenbart sind nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als eine repräsentative Grundlage für die Lehre ein Fachmann in der Technik, um auf verschiedene Weise die vorliegende Erfindung zu verwenden.
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Außerdem, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, sind alle numerischen Größen in dieser Beschreibung und in den Ansprüchen so zu verstehen, dass sie durch das Wort „etwa“ bei der Beschreibung des breiteren Umfangs dieser Erfindung modifiziert werden. Die Ausführung innerhalb der angegebenen numerischen Grenzen ist im Allgemeinen bevorzugt. Auch, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, die Beschreibung einer Gruppe oder Klasse von Materialien durch geeignet oder bevorzugt für einen bestimmten Zweck im Zusammenhang mit der Erfindung impliziert, dass Mischungen von zwei oder mehr Elemente der Gruppe oder Klasse kann ebenso geeignet oder bevorzugt sein.
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Beim Ausbilden von Löchern zur Unterstützung des Fließens für Klimaanwendungen und für den Komfort in einem Formschaumstoffkörper umfasst das Formwerkzeug eine Vielzahl von Vorsprüngen an einem ersten Werkzeug, die sich in Richtung eines zweiten Werkzeugs erstrecken, so dass, wenn das Werkzeug geschlossen ist, der Schaumstoff um diese Vorsprünge herum geformt wird, die jedem der Löcher entsprechen, die in dem Formschaumstoffkörper ausgebildet werden. Die Löcher können sich über eine Höhe des Formschaumstoffkörpers erstrecken und von einer Unterseite zu einer Oberseite des Formschaumstoffkörpers durchgehend sein, so dass das Loch an beiden Oberflächen offen ist. Der durchgehende Aspekt der Löcher ist besonders hilfreich für Klimalöcher, bei denen ein Luftstrom durch das Loch erwünscht ist. Die Öffnung an der Unterseite des Formschaumstoffkörpers wird durch den Boden des Vorsprungs im ersten Werkzeug gebildet, jedoch kann die Öffnung am oberen Ende des Schaumstoffkörpers in der Nähe des zweiten Werkzeugs während der Produktion eine Gratbildung an den Rändern an der Schnittstelle zwischen den Formen aufweisen oder einen dünnen Film aufweisen, der ein Ende des durchgehenden Lochs bedeckt, das durch das Austreten von Schaumstoff in das zweite Werkzeug gebildet wird. Bei der Herstellung der durchgehenden Klimalöcher erfordern diese dünnen Schichten oder Filme, die sich über der Oberseite des Lochs bilden, dass der Schaumstoffkörper nach dem Pfosten kontrolliert und in einem Nachbearbeitungsschritt beschnitten wird, um das Material von der Oberseite des Lochs zu entfernen. Außerdem kann der Grat, der sich an der Schnittstelle zwischen dem oberen und dem ersten Werkzeug bildet, die Gleichmäßigkeit des durchgehenden Lochs im Schaumstoffkörper beeinträchtigen. Daher ist bei herkömmlichen Schaumstoffformverfahren in der Regel eine Nachbearbeitung erforderlich, um den Grat oder die dünnen Filme zu entfernen, die an der Schnittstelle zwischen dem ersten und dem zweiten Werkzeug entstehen, um das Ende jedes der Löcher zu öffnen.
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In 1 ist ein schematischer Schnitt durch eine herkömmliche Formwerkzeug-Anordnung 100 zum Formen eines Schaumstoffkörpers mit Klima-/Komfortlöchern dargestellt. Nachfolgend werden die Klima-/Komfortlöcher allgemein als Löcher bezeichnet. Die konventionelle Anordnung 100 des Formwerkzeugs umfasst ein erstes Werkzeug 120 und ein zweites Werkzeug 110, die zusammenwirken, um einen Hohlraum 116 zu bilden, der mit Schaumstoff gefüllt wird und den Schaumstoffkörper formt. Um die Löcher im Schaumstoffkörper zu bilden, umfasst das erste Werkzeug 120 ein Basiselement 122 und eine Vielzahl von Vorsprüngen, die sich vom ersten Werkzeug 120 nach oben in Richtung des zweiten Werkzeugs 110 erstrecken. Obwohl in 1 nur ein Vorsprung 124 dargestellt ist, kann das erste Werkzeug 120 eine beliebige Anzahl von Vorsprüngen in jeder geeigneten Anordnung umfassen, wie sie für den Schaumstoffkörper aufgrund von Design- oder Komfortüberlegungen gewünscht wird, und der Verweis auf einen einzelnen Vorsprung in der Form ist beispielhaft für einen Abschnitt der Formwerkzeug-Anordnung dargestellt. Das zweite Werkzeug 110 umfasst einen Körper 112, der eine Vielzahl von Kavitäten 114 definiert, von denen jede mit einem der Vorsprünge 124 korrespondiert. Auch hier zeigt 1 einen Ausschnitt der Anordnung des Formwerkzeugs, und es ist nur ein Hohlraum 114 dargestellt, jedoch kann das zweite Werkzeug 110 eine beliebige Anzahl von Hohlräumen umfassen, die auf den Vorsprüngen 124 basieren. Der Hohlraum 114 des zweiten Werkzeugs nimmt das obere Ende des Vorsprungs 124 auf, so dass der Schaumstoff um den Vorsprung 124 herumfließen kann, um ein durchgehendes Loch im Schaumstoffkörper von oben nach unten zu bilden. Bei einer herkömmlichen Anordnung 100 kann der Schaumstoff in den Hohlraum 114 und über das obere Ende des Vorsprungs 124 austreten und einen dünnen Film über der Öffnung des Lochs bilden und an der Schnittstelle zwischen dem zweiten Werkzeug 110 und dem ersten Werkzeug 120 am Loch einen Grat bilden. Daher sind nach dem Spritzgießen typischerweise Nachbearbeitungsschritte erforderlich, um die Probleme mit dem dünnen Film und dem Grat zu beheben.
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Unter Bezugnahme auf 2 ist eine schematische Darstellung einer Wellenanordnung oder eines beweglichen Kolbens 200 gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Die Begriffe „Wellenanordnung“ und „beweglicher Kolben“ können im Folgenden austauschbar verwendet werden. Die Wellenanordnung 200 wird mit einer Formanordnung verwendet, um den Grat und die dünne Filmschicht aus dem durchgehenden Loch im Kissenkörper beim Öffnen der Formwerkzeuganordnung zu entfernen, so dass eine Nachbearbeitung nicht unbedingt erforderlich ist. Die Wellenanordnung 200 ist zwischen einer Eingriffsposition und einer gelösten Position innerhalb des Formwerkzeugs durch einen Aktuator beweglich, wie beispielsweise ein Magnetventil, ein pneumatischer Aktuator, ein hydraulischer Aktuator, eine Feder, usw. Der Aktuator kann automatisiert, aufgrund einer Vorspannung (das heißt einer Feder, wie in 2 gezeigt) oder eines anderen geeigneten Mechanismus zum Verschieben des beweglichen Kolbens 200 zwischen einer Eingriffsposition und einer Außereingriffsposition beweglich sein. Jeder Stößel 200 kann einzeln mit einem Aktuator gekoppelt sein, oder es kann einen einzigen externen (zur Anordnung gehörenden) Aktuator zur Steuerung der Kolbenbewegung innerhalb der Anordnung geben. Obwohl in 2 ein Kolben 210 und eine Feder 250 als Kontakt für den Vorsprung bzw. den Aktuator dargestellt sind, kann jeder andere geeignete Mechanismus (hydraulisch gesteuerter Stößel, Magnete usw. ) verwendet werden, um den beweglichen Kolben zwischen einem Eingriffszustand (bei dem der Vorsprung den beweglichen Kolben berührt, um den Hohlraum des ersten Werkzeugs gegen Schaumleckagen über den Vorsprung abzudichten) und einem gelösten Zustand zu bewegen (bei dem der Boden des beweglichen Kolbens 200 vertikal unter der Bodenfläche des Körpers 312 des zweiten Werkzeugs 310 positioniert ist, so dass er Grat oder einen an der Lochöffnung gebildeten dünnen Film entfernt (wie in 3A-C gezeigt)).
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In den 3A-C ist die Eingriffsposition und die gelöste Position der Wellenanordnung 200 mit der geschlossenen bzw. offenen Position der Formwerkzeuganordnung 300 koordiniert. Die Formwerkzeuganordnung 300 ist mit der Wellenanordnung 200 dargestellt und umfasst ein zweites Werkzeug 310 und ein erstes Werkzeug 320, die zusammenwirken, um einen Hohlraum 330 für die Schaumstofffüllung und die Bildung des Schaumstoffkörpers 400 zu bilden. Um die Löcher im Schaumstoffkörper 400 zu bilden, umfasst das erste Werkzeug 320 ein Basiselement 322 und einen Vorsprung 324, der sich vom ersten Werkzeug 320 nach oben in Richtung des zweiten Werkzeugs 310 erstreckt. Obwohl in 3A-C nur ein Vorsprung 324 dargestellt ist, kann das erste Werkzeug 320 eine beliebige Anzahl von Vorsprüngen in jeder geeigneten Anordnung umfassen, die für den Schaumstoffkörper 400 aufgrund von Design- oder Komfortüberlegungen gewünscht wird, und der Hinweis auf einen einzelnen Vorsprung ist beispielhaft für einen Abschnitt der Formwerkzeuganordnung 300 dargestellt. Im Folgenden wird auf den Vorsprung 324 in der Einzahl Bezug genommen, was nicht einschränkend gemeint ist. Darüber hinaus kann sich der Vorsprung 324, obwohl in den Figuren nicht dargestellt, am zweiten Werkzeug befinden und die Merkmale zwischen dem oberen und dem ersten Werkzeug vertauscht sein. Die Größe des Vorsprungs 324 kann auf Grundlage der gewünschten Größe des Lochs im Schaumstoffkörper 400 festgelegt werden. In einer oder mehreren Ausführungsformen können die Vorsprünge einen Durchmesser von etwa 5 bis 35 mm aufweisen, in anderen Ausführungsformen einen Durchmesser von etwa 7 bis 30 mm und in wieder anderen Ausführungsformen einen Durchmesser von etwa 10 bis 25 mm. Somit kann das resultierende Loch 420 in dem Schaumstoffkörper 400 in bestimmten Ausführungsformen einen Durchmesser von etwa 5 bis 35 mm, in anderen Ausführungsformen einen Durchmesser von etwa 7 bis 30 mm und in wieder anderen Ausführungsformen einen Durchmesser von etwa 10 bis 25 mm aufweisen. In einer oder mehreren Ausführungsformen haben die Vorsprünge eine einheitliche Größe und Form, in anderen Ausführungsformen hat jeder Vorsprung eine einzigartige Größe oder Form, und in wieder anderen Ausführungsformen gibt es Sätze von Vorsprüngen, die einer bestimmten Größe oder Form entsprechen. Obwohl die Vorsprünge in den Figuren einen runden Querschnitt aufweisen, können die Vorsprünge eine beliebige Querschnittsform aufweisen, um die Löcher für die Klimatisierung zur Verfügung zu stellen, die den Luftstrom durch den Körper des Schaumstoffkissens ermöglichen, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, kreisförmig, quadratisch, oval, rechteckig oder jede andere geeignete Form, die auf dem Design und den gewünschten Luftstromüberlegungen basiert. Dementsprechend können der bewegliche Kolben 200 sowie andere Komponenten der Wellenanordnung 200 so bemessen und geformt sein, dass sie der Größe und Querschnittsform des Vorsprungs entsprechen.
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Das zweite Werkzeug 310 umfasst einen Körper 312, der einen Hohlraum 314 definiert, der mit den Vorsprüngen 324 korrespondiert. Der Hohlraum 314 des zweiten Werkzeugs beherbergt den beweglichen Kolben 200 und nimmt in der Eingriffsposition den Kolben 200 auf, nachdem er das obere Ende des Vorsprungs 324 berührt und sich vertikal nach oben in den Hohlraum 314 bewegt hat, wodurch der Hohlraum 314 abgedichtet und ein bündiger Kontakt zwischen dem Vorsprung 324 und dem beweglichen Kolben 200 gebildet wird, so dass der Schaumstoff um den Vorsprung 324 herum fließen kann, um ein Loch im Schaumstoffkörper 400 von oben nach unten zu bilden. Auch wenn in den 3A-C nur ein Hohlraum 314 dargestellt ist, entsprechen die Hohlräume 314 der Anzahl und/oder dem Muster des entsprechenden Vorsprungs 324. Darüber hinaus kann die Öffnung des Hohlraums 314 im zweiten Werkzeug entsprechend der Querschnittsform und Größe des beweglichen Kolbens 200 dimensioniert sein, um den beweglichen Kolben 200 aufzunehmen.
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Wie in 3A gezeigt, weist der Vorsprung 324 des ersten Werkzeugs 320 ein oberes Ende zum Eingriff mit einem Kolben 210 der Wellenanordnung 200 auf. In der Eingriffsposition, wie in 3B gezeigt, wird die Wellenanordnung 200 von dem Vorsprung 324 des ersten Werkzeugs 320 kontaktiert und nach oben in einen Hohlraum 314 des zweiten Werkzeugs 310 verschoben. In der ausgerückten Position, wie in 3A (vor dem Formen des Schaumstoffkörpers 400) und 3C (nach dem Formen des Schaumstoffkörpers 400) dargestellt, wird die Wellenanordnung 200 um eine Strecke über die Höhe des zweiten Werkzeugs 310 (definiert beispielsweise durch die Differenz zwischen der Höhe H1 der dekomprimierten Feder und der komprimierten Höhe H2) nach unten abgesenkt, wobei sich die untere Oberfläche der Wellenanordnung 200 über eine untere Oberfläche des Körpers 312 des zweiten Werkzeugs 310 hinaus erstreckt und die Schaumstoff- und/oder Filmschicht an der Oberseite des Lochs 420 (d.h., Grat), der in dem Schaumstoffkörper 400 ausgebildet ist.
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Wieder Bezug nehmend auf 3A umfasst der Hohlraum 314 im zweiten Werkzeug 310 einen unteren Abschnitt 315 des Hohlraums 314, der so bemessen und geformt ist, dass er mit einem Kolben 210 der Wellenanordnung 200 korrespondiert und diesen aufnimmt, sowie einen oberen Abschnitt 316, der so bemessen ist, dass er einen Wellenkörper 230 der Wellenanordnung 200 aufnimmt. Wie unten erläutert, ist der Kolben auf Grundlage des Eingriffs mit dem Vorsprung 324 so dimensioniert, dass der Kontakt zwischen dem Kolben 210 und dem Vorsprung 324 eine bündige Dichtung bildet, um das Loch in dem geformten Schaumstoffkörper 400 zu bilden. Der Kolben 210 ist so positioniert, dass sich ein Abschnitt sowohl in der Eingriffsposition als auch in der Außereingriffsposition innerhalb des Hohlraums 314 befindet und sich in der Außereingriffsposition ein Abschnitt über die Bodenfläche des Körpers 312 des zweiten Werkzeugs 310 hinaus erstreckt.
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Wie in 2 dargestellt, umfasst die Wellenanordnung 200 den Kolben 210 und den Wellenkörper 230. Der Kolben 210 ist so bemessen, dass eine Eingriffsfläche 212 des Kolbens 210 im Wesentlichen die gleiche Größe wie das obere Ende des Vorsprungs 324 hat und eine bündige Kante bildet, wenn sich die Anordnung in der Eingriffsposition befindet (wie in 3B gezeigt), so dass der bewegliche Kolben 200 den Grat und einen dünnen Film beseitigen kann, indem der Kolben 210 in die Öffnung des Lochs 420 passt. Die Schnittstelle zwischen dem Kolben 210 und dem Vorsprung 324 kann eine ebene Fläche oder eine Fläche mit entsprechender Form sein, die als männlich-weibliche Teile zusammenpassen, um das Werkzeug abzudichten und zu verhindern, dass Schaumstoff über den Vorsprung 324 ausläuft. Der Kolben 210 kann aus jedem geeigneten Material mit geringer Adhäsion zum Schaumstoff bestehen und somit als Antihaftfläche in der Anordnung des Formwerkzeugs wirken. Das Material ist auch geeignet, um den Kolben 210 gegen einen Vorsprung 324 abzudichten, wenn das Formwerkzeug schließt, mit einer ausreichenden mechanischen Festigkeit, um eine Verformung des Kolbens 210 innerhalb des Temperaturbereichs des Schaumstoffs zu verhindern. Ein geeignetes Material für den Kolben 210 umfasst, ist aber nicht beschränkt auf Polytetrafluorethylen (PTFE). Des Weiteren weist der Kolben 210, wie in 2 und 3A-C gezeigt, einen Radius auf, der größer ist als der Radius des Wellenkörpers 230, so dass sich der Kolben 210 radial weiter nach außen erstreckt als der Wellenkörper 230. Der Kolben 210 bildet eine Barriere für Schaumstoff, der in den Hohlraum 314 im zweiten Werkzeug 310 fließt (wie in 3A-C gezeigt).
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Unter nochmaliger Bezugnahme auf 2 und 3A-C ist der Wellenkörper 230 entsprechend dem oberen Abschnitt 316 des Hohlraums 314 bemessen, der so bemessen ist, dass der Kolben 210 daran gehindert wird, in den oberen Abschnitt 316 des Hohlraums und aus der Oberseite des zweiten Werkzeugs 310 zu gleiten. Wie in der Ausführungsform von 3A-C gezeigt, kann der Wellenkörper 230 auch einen optionalen Anschlag 232 an einem oberen Ende außerhalb des Hohlraums 314 umfassen. Der Anschlag 232 kann mit dem Wellenkörper 230 verbunden sein und eine Außenfläche des Körpers 312 des zweiten Werkzeugs 310 berühren, wenn er sich in der ausgerückten Position befindet, um die vertikale Bewegung des beweglichen Kolbens 200 zu begrenzen. Der Anschlag 232 kann ein Sicherungsring oder ein anderes geeignetes Merkmal sein, um das Absenken des Wellenkörpers 230 in den Hohlraum 314 in der ausgerückten Position zu begrenzen, und die Position des Anschlags 232 ist nicht als einschränkend zu verstehen und wird als Beispiel dafür gezeigt, wie die vertikale Bewegung begrenzt werden kann.
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In einer oder mehreren Ausführungsformen, die sich wiederum auf 2 beziehen, umfasst die Wellenanordnung 200 den Kolben 210, der den Verbinder 220 umfasst. Obwohl der Kolben 210 und der Wellenkörper 230 als separate Merkmale dargestellt sind, die durch den Verbinder 220 verbunden sind, könnten der Kolben 210 und der Wellenkörper 230 in bestimmten Ausführungsformen (nicht dargestellt) als ein einziger Körper ausgebildet sein, der durch den Aktuator beweglich ist. Der Verbinder 220 kann jede geeignete Vorrichtung sein, um den Kolben 210 mit dem Wellenkörper 230 zu verbinden, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf eine Zylinderschraube (wie in 2 gezeigt). Obwohl der Verbinder 220 in 2 als separates Merkmal dargestellt ist, kann der Verbinder 220 in den Kolben 210 und/oder den Wellenkörper 230 integriert werden oder weggelassen werden, so dass der Kolben 210 und der Wellenkörper 230 direkt befestigt sind. Wie in 2 dargestellt, ist das obere Ende des Verbinders 220 im Wellenkörper 230 untergebracht, der einen durch den Wellenkörper 230 definierten Hohlraum 260 zur Aufnahme des oberen Endes des Verbinders 220 aufweist. Die Basis des Wellenkörpers 230 ist mit dem Kolben 210 verbunden, so dass sich der Verbinder 220 vom Kolben 210 bis in den Hohlraum 260 des Wellenkörpers 230 erstreckt. In der in 2 gezeigten Ausführungsform bildet der Kolben 210 eine Kontaktfläche um den unteren Abschnitt des Verbinders 220 für den Eingriff mit dem Vorsprung 324.
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Wiederum Bezug nehmend auf 2 umfasst die Wellenanordnung 200 in bestimmten Ausführungsformen eine Feder 250 als Aktuator zum Bewegen der Wellenanordnung 200 aus der Eingriffsposition und der Außereingriffsposition. Die Feder 250 ist, wie in der Ausführungsform von 2 gezeigt, so bemessen, dass sie um den Wellenkörper 230 passt und auf dem Kolben 210 aufliegt und diesen berührt (aufgrund des größeren Radius des Kolbens 210). Obwohl die Feder 250 in 2 um den Wellenkörper 230 herum dargestellt ist, kann die Feder in anderen Ausführungsformen, in denen der Aktuator eine Feder ist, in jeder geeigneten Weise positioniert werden, so dass sie bei der Bewegung des beweglichen Kolbens 200 beim Schließen und Öffnen des Formwerkzeugs komprimiert und dekomprimiert wird. In bestimmten anderen Ausführungsformen (nicht dargestellt) kann die Feder beispielsweise oberhalb des Wellenkörpers 230 im Hohlraum 314 angeordnet sein. Jeder bewegliche Kolben (entsprechend jedem Vorsprung im ersten Werkzeug 320) kann individuell eine Stellfeder 250 zum Bewegen des Kolbens 200 umfassen. Die Feder 250 ist, wie in den Figuren dargestellt, nicht fest mit dem Wellenkörper 230 oder dem Kolben 210 verbunden, sondern ist beweglich über der Wellenanordnung angeordnet, so dass sie durch die Kraft auf den Verbinder 220 zusammengedrückt werden kann, was zu einer Bewegung der Wellenanordnung 200 führt, wobei jedoch ein oder beide Enden der Feder 250 an dem beweglichen Kolben 200 und/oder dem zweiten Werkzeug 310 befestigt sein können.
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In Ausführungsformen, in denen der Aktuator eine Feder 250 ist, kann die Feder 250 so konfiguriert sein, dass sie einen Hub (das heißt einen Längenunterschied zwischen dem komprimierten und dem dekomprimierten Zustand) aufweist, der auf dem Körper 312 und den Abmessungen des zweiten Werkzeugs 310 und des Hohlraums 314 für den Stößel 200 basiert. Der Hub kann auf Grundlage der Höhe des zweiten Werkzeugs 310 und der Länge des beweglichen Kolbens 200 so gewählt werden, dass die Feder 250 den Kolben 200 beim Öffnen des Werkzeugs in die ausgerückte Position bewegen und ausreichend komprimieren kann, um genügend Energie zu speichern, so dass der Grat freigegeben und der Hohlraum 314 abgedichtet werden kann, während sich die Anordnung im eingerückten Zustand befindet.
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In bestimmten Ausführungsformen kann der Hub der Feder etwa 2 bis 10 mm betragen, in anderen Ausführungsformen kann der Hub etwa 3 bis 8 mm betragen, und in wieder anderen Ausführungsformen kann der Hub 4 bis 6 mm betragen. In einer oder mehreren Ausführungsformen ist die Federkraft der Feder 250 ausreichend, um die Reibungskräfte zwischen dem beweglichen Kolben 200 und den Wänden des Körpers 312, die den Hohlraum 314 definieren, zu überwinden, um den Kolben 200 in das Loch 420 zu bewegen, wenn das Werkzeug geöffnet wird, und einen Film/Klarlack zu brechen, und ist dennoch nachgiebig genug, um es dem Kolben zu ermöglichen, die Feder zu komprimieren, wenn das Werkzeug durch die Kraft des Vorsprungs geschlossen wird. In wenigstens einer Ausführungsform weist die Feder eine Kraft von etwa 25 bis 55 N auf, in anderen Ausführungsformen eine Kraft von etwa 30 bis 50 N und in einer weiteren Ausführungsform von etwa 35 bis 45 N. Darüber hinaus kann die Federrate eine beliebige geeignete Rate für die Bewegung des Stößels 200 sein, um den Grat oder den dünnen Film aus dem Loch zu entfernen, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf, wenigstens etwa 5 N/mm. In bestimmten Ausführungsformen beträgt die Federrate etwa 5 N/mm bis 50 N/mm, in anderen Ausführungsformen beträgt die Federrate etwa 5 N/mm bis 35 N/mm, und in einer weiteren Ausführungsform beträgt die Federrate etwa 5 N/mm bis 25 N/mm.
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Unter nochmaliger Bezugnahme auf 2 und 3A-C umfasst der Kolben 210 des Weiteren in einer oder mehreren Ausführungsformen einen Rippenabschnitt 240 entlang wenigstens eines Abschnitts des Außenumfangs des Kolbens 210. In bestimmten Ausführungsformen erstreckt sich der Rippenabschnitt 240 entlang des gesamten Umfangs des Kolbens 210. Der Rippenabschnitt 240 stellt des Weiteren eine Barriere gegen das Eindringen von Schaumstoff in den Hohlraum 314 des zweiten Formwerkzeugs 310 bereit, wenn die Anordnung geschlossen ist, indem er mit der Innenwand des Körpers 312, der den Hohlraum 314 definiert, in Kontakt steht, so dass Schaum daran gehindert wird, über den oberen Teil des Vorsprungs und um den Kolben 210 herum in Richtung der Wellenanordnung 230 auszutreten. Der Rippenabschnitt 240 schabt auch den Hohlraum 314 ab und entfernt Grat und Schaumstoff von den Rändern, wenn sich die Wellenanordnung 200 durch seinen Kontakt mit den Wänden des Hohlraums 314 zwischen der Eingriffsposition und der gelösten Position bewegt. Der Rippenabschnitt 240 besteht aus einem beliebigen geeigneten Material, wie beispielsweise, aber nicht beschränkt auf PTFE, Polyvinylfluorid (PVF) oder Polyoxymethylen (POM), so dass der Rippenabschnitt 240 eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweist, um den Schaumstoff innerhalb des Betriebstemperaturbereichs der Formwerkzeuganordnung aus dem Hohlraum zu schaben, und eine geringe Adhäsion mit dem Schaumstoff aufweist, so dass er als Antihaft-Oberfläche in der Formwerkzeuganordnung wirkt, wenn der Kolben 210 den über dem Loch im Schaumstoffkissen gebildeten Film abreißt, wie nachstehend ausführlich beschrieben und in den 3A-C gezeigt.
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Wenn die Formwerkzeuganordnung 300 geschlossen ist und sich in der Eingriffsposition befindet, wird die Schnittstelle zwischen dem zweiten Werkzeug 310 und dem ersten Werkzeug 320 über die Wellenanordnung 200 abgedichtet, die den Vorsprung 324 (über den Kolben 210) berührt, um den Hohlraum 314 abzudichten, zusammen mit der Rippe 240, die eine zusätzliche Abdichtung für den Hohlraum 314 zur Verfügung stellt. Somit kann der Hohlraum 314 so dimensioniert und geformt werden, dass er die Wellenanordnung 200 durch Presspassung mit geeigneter Reibung aufnimmt, so dass die Wellenanordnung 200 durch den Aktuator entlang einer vertikalen Achse des zweiten Werkzeugs beweglich ist und an dem durchgehenden Loch im Schaumstoffkörper 400 eine Abdichtung (während des Formens) und eine Gratentfernung (während des Ausrückens) zur Verfügung stellen kann. Der Vorsprung 324 greift in den Kolben 210 ein, so dass sich die Wellenanordnung 200 nach oben in den Hohlraum 314 bewegt und die Federanordnung 250 zusammendrückt, so dass sie eine Höhe H2 aufweist. Somit wird durch den Kontakt zwischen dem Vorsprung 324 und dem Kolben 210 die Feder 250 in der Eingriffsposition zusammengedrückt, so dass die Schnittstelle zwischen dem ersten und zweiten Werkzeug 320, 310 an der Kontaktstelle zwischen dem Vorsprung 324 und dem Kolben 210 abgedichtet wird, um ein Austreten von Schaumstoff über den Vorsprung 324 zu verhindern. In dieser Eingriffsposition, wie in 3B gezeigt, wird der Kolben 210 um die Höhendifferenz zwischen H1 und H2 nach oben in den Hohlraum 314 verschoben, und zwar durch die Verschiebung der Feder 250. Obwohl in 3B der Kolben 210 im Wesentlichen mit der Unterseite des Körpers 312 des zweiten Werkzeugs 310 ausgerichtet ist, kann die Eingriffsposition den Kolben 210 in anderen Anordnungen (nicht dargestellt) entweder vertikal über oder vertikal unter der Unterseite des Körpers 312 aufweisen und würde die Formwerkzeug-Baugruppe immer noch über den Kontakt mit dem Vorsprung 324 abdichten.
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Während des Formens des Schaumstoffkörpers 400, wenn die Feder 250 zusammengedrückt wird, wird der Boden des Kolbens 210 entlang einer vertikalen Achse der Anordnung 300 um die Höhendifferenz zwischen H1 und H2 nach oben verschoben, so dass der Boden des Kolbens 210 mit der Bodenfläche des Körpers 312 des zweiten Werkzeugs 310 ausgerichtet sein kann, wo der Vorsprung 324 den Kolben 210 berührt, oder in einigen Ausführungsformen (basierend auf der Federkraft und der Konstruktion) kann sich der Boden des Kolbens 210 noch über die Bodenfläche des zweiten Werkzeugkörpers 312 hinaus erstrecken, und zwar durch die von der zusammengedrückten Feder verursachte Verschiebung, und die Dichtung durch direkten Kontakt mit dem Vorsprung 324 bilden. Auf diese Weise kann der Schaumstoffkörper 400 um den Vorsprung 324 herum geformt werden und ein Loch bilden, ohne dass eine Leckage durch die von der Wellenanordnung 200 an der Öffnung des Hohlraums 314 gebildete Barriere einen Film über dem Loch bilden.
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Wie in 3C gezeigt, wird die Anordnung des Formwerkzeugs 300 geöffnet, so dass das zweite Werkzeug 310 und das erste Werkzeug 320 getrennt werden und der Schaumstoffkörper 400 mit dem Loch 420 ausgebildet wurde. Beim Öffnen der Werkzeuganordnung 300 wird die Feder 250 aufgrund des Lösens des Eingriffs zwischen der Wellenanordnung 200 und dem Vorsprung 324 auf die Höhe H1 zurückgedrückt. So fährt die Wellenanordnung 200 aus dem Hohlraum 314 zurück nach unten, und der Kolben 210 fährt über die Oberfläche des zweiten Werkzeugkörpers 312 hinaus und beseitigt den Grat an den Rändern der Öffnung des Lochs 420 oder einen Film, der sich möglicherweise über der Oberseite des Lochs 420 gebildet hat. Wenn sich der Kolben 210 absenkt, räumt der Rippenabschnitt 240 auch die Ränder des Hohlraums 314 frei, so dass der Schaumstoff nicht in den Hohlraum 314 des zweiten Werkzeugs 310 wandert. Der Rippenabschnitt 240 kann den Hohlraum freimachen, unabhängig davon, ob der Kolben im Wesentlichen mit der Bodenfläche des Körpers 312 im Eingriffszustand, vertikal über der Bodenfläche oder vertikal unter der Bodenfläche ausgerichtet ist, basierend auf der Bewegung der Wellenanordnung 200 entlang der vertikalen Achse und der Positionierung des Rippenabschnitts 240. Auf diese Weise wird der Schaumstoffkörper 400 mit dem Loch 420 ohne zusätzliche Pfosten geformt, da die Wellenanordnung 200 in der Lage ist, Leckagen und einen deutlichen Grat zu verhindern.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zum Formen eines Schaumstoffkörpers mit durchgehenden Löchern zur Verfügung gestellt. Es werden ein erstes Werkzeug und ein zweites Werkzeug zur Verfügung gestellt, die zusammenwirken, um die Formwerkzeug-Anordnung zum Formen des Schaumstoffkörpers zu bilden. Das erste Werkzeug weist wenigstens einen Vorsprung auf, der ein entsprechendes Loch in dem Schaumstoffkörper bildet. Der Vorsprung weist an einem oberen Ende eine Fläche mit wenigstens einem Umfang zum Eingriff in wenigstens einen Abschnitt einer Wellenanordnung auf. Das zweite Werkzeug weist für jeden der Vorsprünge des ersten Werkzeugs einen entsprechenden Hohlraum auf. Der Hohlraum weist eine Öffnung auf, die in der Oberfläche des zweiten Werkzeugs definiert ist. Ferner umfasst der Hohlraum die darin angeordnete Wellenanordnung. Das Verfahren umfasst auch das Schließen der Anordnung des Formwerkzeugs, so dass der Vorsprung in die Wellenanordnung eingreift und der Hohlraum abgedichtet wird, und das Formen eines Schaumstoffkörpers mit darin ausgebildeten Löchern. Die Wellenanordnung umfasst einen Kolben, der zumindest am Umfang des Vorsprungs angreift, um die Wellenanordnung zu schieben, so dass eine Feder der Wellenanordnung zusammengedrückt wird und die Wellenanordnung sich nach oben in den Hohlraum bewegt. Der Eingriff von zumindest der Peripherie und der Wellenanordnung bildet eine bündige Kante zur Bildung des Lochs im Schaumstoffkörper. Das Verfahren umfasst des Weiteren das Öffnen der Formwerkzeuganordnung, um das erste und das zweite Werkzeug zu trennen, so dass die Feder dekomprimiert wird und sich die Wellenanordnung nach unten in das Loch bewegt, um Grat oder dünne Schichten, die während des Formungsschritts gebildet wurden, zu entfernen.
