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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur
Herstellung eines Dekorwerkstoffvorformlings, wie z. B. Holzfurnier,
Steinfurnier, Textil, Leder, etc., nachfolgend Dekorwerkstoff genannt,
bei dem ein Dekorwerkstoffvorformling mit Hilfe eines Presswerkzeugs,
das zwei Formwerkzeughälften
umfasst, durch Verformung eines Dekorwerkstoffverbunds erzeugt wird.
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Dekorwerkstoffvorformlinge
werden benötigt,
um Werkstücke
herzustellen, die dekorbeschichtet sind. Solche Verbundmaterialien
finden beispielsweise Anwendung in Fahrzeugen, wie Autos, Flugzeugen,
Bussen oder Eisenbahnwagons oder aber auch für Möbelstücke.
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Stand der
Technik
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Dekorwerkstoffvorformlinge
sollen möglichst exakt
hinsichtlich der Maße
hergestellt werden. Dazu wird im Stand der Technik zunächst in
einem Werkzeug z. B. ein Holzfurnier vorgeformt. Anschließend wird
es in einem weiteren Werkzeug, in das es aus dem Umformwerkzeug
transferiert wurde, beschnitten. Dies kann manuell geschehen, indem
das vorgeformte Holzfurnier von Hand mit einem Messer konturbeschnitten
wird. Alternativ ist eine maschinelle Bearbeitung zum Beschneiden
möglich,
d. h. das vorgeformte Holzfurnier wird mit Hilfe eines Stanzmessers
konturbeschnitten oder mit Hilfe einer Fräse konturbefräst.
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Aus
der
DE 199 14 092
A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Verkleidungs-
und Zierteils mit einem direkt angeformten Träger bekannt. Bei dem dort beschriebenen
Verfahren wird ein Dekorteil, beispielweise eine Furnieredelholzlage,
mit einem aufgelegten mit Phenol-Melaminharz
getränkten
Vlies oder einer Lage Leim und ggf. einer Lage Blindfurnier in eine
Spritzgießform
eingebracht. Die Spritzgießform
wird geschlossen und die Spritzgießmasse wird gegen eine der
mindestens einen Einspritzöffnung gegenüber liegenden
Fläche
der Spritzformhöhlung gepresst.
Die Spritzgießmasse
verbindet sich beim Aushärten
mit dem Dekorteil dauerhaft. Beim Schließen der Spritzgießform, d.
h. vor dem Hinterspritzen, wird das Dekorteil konturgenau beschnitten
oder es wird ein bereits zuvor konturgenau beschnittenes Dekorteil
in die Spritzgießform
eingelegt. Dies bedeutet, die Beschneidung des Vorformlings findet
in einem Werkzeug statt, das nicht das Umformwerkzeug zur Herstellung
der Gestalt des Vorformlings ist.
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Aus
der
DE 195 28 788
C1 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Lenkrads bekannt,
bei dem das Furnieren in mehreren Etappen geschieht. In der ersten
Stufe werden jeweils zwei Holzfurnierhalbschalen mittels eines Klebers
an den jeweiligen Stirnseiten der betreffenden Lenkradkranzbereiche
festgeklebt. In einer zweiten Stufe werden die undefiniert gekräuselten Überstände der
Holzfurnierhalbschalen durch Fräsen
oder Schleifen entlang einer tangential zum Querschnitt des Lenkradkranzes
verlaufenden, etwa axial in Bezug auf den Lenkradkranz ausgerichteten Schnittlinie
besäumt.
Hier werden die Furniervorformlinge also erst beschnitten, wenn
sie auf den Endträgerkörper aufgebracht
werden.
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Die
DE 35 12 622 C2 beschreibt
ein Herstellungsverfahren für
ein verformtes profiliertes Werkstück mit einem rückseitig
beschichteten Echtholzfurnier, bei dem das Echtholzfurnierverbundmaterial bahnförmig durch
Formrollen bearbeitet wird. Es wird erwähnt, dass anstelle der Formrollen
Presswerkzeuge verwendet werden können. Die Echtholzfurnierschicht
ist dabei bereits vor dem Rollen bzw. Verformen so oberflächenbehandelt,
wie es normalerweise erst bei fertig furnierten Möbelstücken durchgeführt wird:
die Oberfläche
der Echtholzfurnierschicht ist beispielsweise geschliffen und mit
einer Lackschicht versehen, wobei auch mehrere Schleif- und Lackierschritte
aufeinanderfolgend durchgeführt sein
können.
Ein Zuschnitt in der Form ist nicht erwähnt.
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Aus
der
EP 0 686 476 B1 ist
schließlich
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines kaschierten
Formteils bekannt. Dabei wird ein erwärmtes matten- oder plattenförmiges Halbzeug
in ein Presswerk eingesetzt. Anschließend wird das Trägerteil
im Presswerkzeug ausgeformt und kaschiert. Das Trägerteilrandmaterial
wird ebenfalls im Presswerkzeug entfernt, indem ein zweites Werkzeug
derselben Vorrichtung, das mit einer separaten Hubvorrichtung betätigt wird,
die also gegenüber
der Hubvorrichtung für
das Presswerkzeug unabhängig ist,
eingesetzt wird und dadurch eine Schnittkante zwischen dem Presswerkzeug
und dem Schneidwerkzeug mit der getrennten Hubvorrichtung erzeugt wird.
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Darstellung
der Erfindung
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und
ein Verfahren vorzusehen, mit denen ein Dekorwerkstoffvorformling
einfach und kostengünstig
in einem Werkzeug hergestellt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird mit einer Vorrichtung zur Herstellung eines Dekorwerkstoffvorformlings
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren zur Herstellung
eines Vorformlings mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
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Der
Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass eine Vorrichtung zur
Herstellung eines Dekorwerkstoffvorformlings vereinfacht werden
kann und insbesondere nur eine einzige Hubvorrichtung für sowohl
den Press- und damit Umformvorgang als auch den Schneidvorgang vorgesehen
werden muss, wenn das Formwerkzeug, das mit einer ersten und einer
zweiten Formwerkzeughälfte
versehen ist, so gestaltet ist, dass jede der Formwerkzeughälften einen
Kernbereich und einen Rahmenbereich aufweist. Einer der Kernbereiche
der Formwerkzeughälften
ist dabei federnd an der Basis der jeweiligen Formwerkzeughälfte gelagert,
wohingegen an der Basis der anderen Formwerkzeughälfte der
Rahmenbereich der zugehörigen
Formwerkzeughälfte
federnd gelagert ist. Diese Anordnung kann ausgenutzt werden, indem
durch eine einzige Verschiebebewegung, d. h. in einer Richtung,
einer Formwerkzeughälfte
im Bezug auf die andere Formwerkzeughälfte zunächst ein erster Schließzustand
erreicht wird, in dem eine Umformung des Dekorwerkstoffverbunds
stattfindet. Dabei wirken die Vorspannkräfte der Federelemente jeweils so,
dass sie das Formwerkzeug gegen den durch die Umformung entstehenden
Druck des Werkstücks
geschlossen halten. Wird allerdings anschließend weiter ein Druck durch
die Hubeinrichtung auf die Formwerkzeughälften ausgeübt, die sich im geschlossenen
Zustand befinden, d. h. in einem Zustand, in dem die Rahmenbereiche
gegeneinander im Anschlag sind, so verschieben sich die Rahmenbereiche
gegenüber
den Kernbereichen der Formwerkzeughälften weiter, wobei die Kernbereiche
ebenfalls geschlossen bleiben und somit das Werkstück sicher halten.
Durch diese Verschiebung wird ein Abscheren des Werkzeugs am Schnittbereich
zwischen dem Kernbereich der Formwerkzeughälften und dem Rahmenbereich
der Formwerkzeughälften
erreicht, so dass das Werkstück geschnitten
werden kann, d. h. die Außenkontur
auf dem umgeformten Dekorwerkstoff erstellt werden kann.
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Es
ist also nicht nötig,
den Dekorwerkstoff aus dem Formwerkzeug zu entfernen, um ihn zu
beschneiden. Dadurch kann ein positionsgenauer Zuschnitt des umgeformten
Dekorwerkstoffverbunds erreicht werden. Außerdem ist die Handhabung einfach,
da der umgeformte Dekorwerkstoff aus dem Formwerkzeug zum Abschneiden
nicht entfernt werden muss und in ein anderes Werkzeug transferiert werden
muss. Auch die Vorrichtung bleibt verhältnismäßig einfach, da keine zusätzliche
Hubvorrichtung für
ein separates Schneidwerkzeug oder ähnliches vorgesehen werden
muss.
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Während des
Abschneidvorgangs ist es zusätzlich
möglich,
Bohrungen oder ähnliches
in den umgeformten Dekorwerkstoffverbund einzubringen, indem entsprechendes
Werkzeug durch den Dekorwerkstoffverbund bewegt wird.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
sind durch die übrigen
Ansprüche
gekennzeichnet.
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So
sind nach einer bevorzugten Ausführungsform
die Außenkonturen
der Kernbereiche sowie die Innenkonturen der Rahmenbereiche der Formwerkzeughälften derart
gestaltet, dass sie eine Schnittkante für das Werkstück definieren,
d. h. eine scharfe Schneidkante aufweisen. Dadurch wird es möglich, einen
sauberen Schnitt an der Außenkontur des
umgeformten Dekorwerkstoffverbunds zu erreichen. Die Schneidwirkung
wird in diesem Fall nicht nur durch die Scherung hervorgerufen,
die durch den entstehenden Versatz zwischen den Rahmenbereichen
und den Kernbereichen der Formwerkzeughälften entsteht, sondern zusätzlich dadurch
unterstützt, dass
diese eine scharfe, klingenähnliche
Schneidkante bilden.
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Vorzugsweise
ist ein Einlegerahmen für
das Werkstück
an der Vorrichtung vorgesehen, der zum Einlegen und Entfernen des Werkstücks von
der Vorrichtung entfernbar ist und durch entsprechende Positioniermittel
lagegenau an einer der Formhälften positionierbar
ist. Durch das Vorsehen eines solchen Einlegerahmens kann das Werkstück außerhalb
der Umformvorrichtung in dem Einlegerahmen positioniert werden und
dann anschließend
zusammen mit diesem problemlos auf der Vorrichtung ortsgenau positioniert
und fixiert werden. Dies ermöglicht
es, während
die Vorrichtung einen Umformvorgang durchführt, bereits ein weiteres nachfolgendes
Werkstück in
dem Einlegerahmen zu positionieren bzw. das vorhergehende Werkstück aus diesem
zu entnehmen. Dadurch können
die Stillstandszeiten und Umrüstzeiten
der Maschine verkürzt
werden.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform
ist eine der Formwerkzeughälften
ortsfest. Dies bedeutet, dass nur eine der Formwerkzeughälften die
Zustellbewegung zum Schließen
der Formwerkzeughälften
bzw. die fortgesetzte Zustellbewegung, mit der der Versatz zwischen
den Kernbereichen und den Rahmenbereichen der Formwerkzeughälften hervorgerufen
wird, ausführt.
Dies vereinfacht die Anordnung der Vorrichtung zur Herstellung eines
Dekorwerkstoffvorformlings weiter, da nur eine Formwerkzeughälfte beweglich
gestaltet werden muss.
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Nach
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
sind die Federkräfte
der federnden Lagerungen des Rahmenbereichs bzw. des Kernbereichs der
jeweiligen Formwerkzeughälfte
derart bemessen, dass sie etwas größere Kräfte tolerieren können als diejenigen,
die durch die Umformung des Werkstücks aufgebracht werden. Dadurch
können
sie einer Kraft, die durch die Umformung des Werkstücks aufgebracht
wird, zuverlässig
entgegenwirken, so dass die Formwerkzeughälften während des Umformvorgangs zuverlässig geschlossen
bleiben. Erst durch die fortgesetzte Hubbewegung, d. h. das Aufbringen einer
deutlich höheren
Kraft als derjenigen, die durch den Umformvorgang hervorgerufen
wird, wird eine Deformation der Feder, die den Rahmenbereich lagert,
hervorgerufen, die wiederum dazu führt, dass sich der Kernbereich
der Formwerkzeughälften
bezüglich
des Rahmenbereichs der Formwerkzeughälften versetzt. Gleichzeitig
kann man durch diese Justierung der Federkraft erreichen, dass während des gesamten
Umformvorgangs und Schneidvorgangs das Formwerkzeug zuverlässig geschlossen
bleibt, d. h. dass das Werkstück
gut umgeformt werden kann, wobei ein Spaltmaß zwischen den Formwerkzeughälften stets
eingehalten wird. Dies führt
wiederum dazu, dass ein gleichmäßiges, gesteuertes
Fließen
des Dekorwerkstoffs gewährleistet
wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Nachfolgend
wird die Erfindung rein beispielhaft anhand der beigefügten Figuren
beschrieben, in denen:
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1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt,
wobei das Werkzeug geöffnet
und der Dekorwerkstoff unbelassen ist;
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2 die erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt,
wobei das Werkzeug in einer ersten Schließposition ist und der Dekorwerkstoff
vorgeformt wird; und
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3 das Werkzeug in der Endposition zeigt,
d. h. in der Position, in der der Dekorwerkstoff umgeformt und beschnitten
ist.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung
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Die
in 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung 10 zur
Herstellung eines Dekorwerkstoffvorformlings umfasst zwei Formwerkzeughälften 20, 30.
Jede der Formwerkzeughälften 20, 30 weist
eine Basis 21, 31 auf. An der Basis sind jeweils
ein Rahmenbereich 22, 32 der Formwerkzeughälfte sowie
ein Kernbereich 24, 34 der jeweiligen Formwerkzeughälften vorgesehen.
Der Kernbereich der Formwerkzeughälfte 30 ist fest mit
der Basis 31 dieser Formwerkzeughälfte verbunden.
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Der
Rahmenbereich 32 dieser Formwerkzeughälfte 30 (der unteren
in 1 bis 3) ist hingegen über eine federnde Lagerung 36 mit
der Basis 31 verbunden.
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Die
andere Formwerkzeughälfte 20 weist hingegen
einen fest mit der Basis verbundenen Rahmenbereich 22 auf.
Der Kernbereich 24 dieser Formwerkzeughälfte 20 ist hingegen über zwei
Federpakete 26 mit der Basis 21 verbunden.
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Die
Anzahl der federnden Lagerungen ist selbstverständlich nicht auf die dargestellte
Anzahl begrenzt. Vielmehr können
je nach Bedarf und je nach Wahl der Federn entsprechend viele benötigte Federelemente
oder anderweitigen Vorspannelemente eingesetzt werden.
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Die
Formwerkzeughälfte 20 ist
in der dargestellten Ausführungsform
auf die ortsfeste Formwerkzeughälfte 30 zu
bewegbar. An der Formwerkzeughälfte 30 ist
zudem ein Führungsbolzen 38 vorgesehen,
der zur genauen Führung
der Formwerkzeughälften
zueinander mit einer entsprechenden Führungshülse 28 am Formwerkzeug 20 in
Eingriff kommt. Die Vorrichtung weist ferner einen Einlegerahmen 40 auf,
in den ein vorgeschnittener Dekorwerkstoffverbund, der umgeformt
und beschnitten werden soll, eingelegt werden kann. Dieser Dekorwerkstoffverbund
kann zusammen mit dem Einlegerahmen 40 durch einfaches
Positionieren des Einlegerahmens 40 auf der Formwerkzeughälfte 30 am Formwerkzeug
angebracht werden. In der in 1 dargestellten
offenen Position der Formwerkzeughälften, in der der Dekorwerkstoffverbund
bereits mittels des Einlegerahmens an der Formwerkzeughälfte 30 angebracht
ist, wirkt das Federelement 36 so, dass es den Rahmenbereich 32 der
Formwerkzeughälfte 30 in
Richtung auf die andere Formwerkzeughälfte 20 drückt. Entsprechend
wirken die federnden Lagerungen 26 der Formwerkzeughälfte 20 so,
dass sie den Kernbereich 24 dieser Formwerkzeughälfte in
eine Position in Richtung auf die Formwerkzeughälfte 30 vorspannen.
Diese Position wird durch Anschläge 25 zwischen dem
Kernbereich 24 und dem Rahmenbereich 22 definiert.
Das heißt,
die Kernbereiche und die Rahmenbereiche der Formwerkzeughälften 20, 30 sind
maximal möglich
in Richtung auf die jeweils andere Formwerkzeughälfte durch die federnden Lagerungen 26, 36 vorgespannt.
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Wird
nun, wie es in 2 dargestellt
ist, das Formwerkzeug geschlossen, d. h. die Formwerkzeughälften 20, 30 werden
aufeinander zu bewegt, so gelangt der Rahmenbereich 22 der
Formwerkzeughälfte 20 in
Anschlag mit dem Rahmenbereich 32 der Formwerkzeughälfte 30 durch
geeignete Anschläge 33.
Dadurch wird zwischen den Kernbereichen 24, 34 ein
Spalt mit einem vordefinierten Spaltmaß gebildet (Referenzziffer 42),
in dem der vorgeschnittene Dekorwerkstoffverbund durch Aufbringen von
Druck in die gewünschte
Gestalt geformt wird. Die Federelemente 26 bzw. 36 sind
dabei nach wie vor in der den Kernbereich 24 bzw. den Rahmenbereich 32 vorspannenden
Position, so dass sie das Spaltmaß 42 des Spalts definieren
und ein gesteuerter Fließvorgang
des Dekorwerkstoffs gewährleistet wird.
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In
einem weiteren Schritt, bei dem die Hubvorrichtung (nicht dargestellt)
weiter auf die Basen 21 bzw. 31 (oder eine davon)
einwirkt und weiterhin Kraft in der Formschließrichtung auf die Basis 21 aufbringt, d.
h. in gleicher Weise wie es zum Schließen der Formwerkzeughälften 20, 30 geschah
(d. h. die Formwerkzeughälfte 20 wird
in der dargestellten Ausführungsform
weiter in Richtung auf die Formwerkzeughälfte 30 zu bewegt),
wird das Federpaket 36 gegen die Federkraftwirkung komprimiert.
Gleichzeitig werden auch die Federpakete 26 gegen ihre Vorspannrichtung
gepresst, was bedeutet, dass sich die Rahmenbereiche gegenüber den
Kernbereichen 24, 34 verschieben, da eine weitere
Verschiebebewegung der Rahmenbereiche der Formwerkzeughälften 20, 30 zueinander
ausgeschlossen ist. Die Formwerkzeughälften bleiben dabei geschlossen. Durch
diese Verschiebebewegung wird an den Schnittbereichen zwischen den
Kernbereichen 24, 34 und den Rahmenbereichen 22, 32 das
Werkstück abgeschert.
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Diese
Scherwirkung kann noch verstärkt werden,
wenn die Kante zwischen den Rahmenbereichen 22, 32 und
den Kernbereichen 24, 34 als klingenähnliche
Kante gestaltet wird. Dies bedeutet, dass durch eine fortgesetzte
Hubbewegung der Werkzeughälften 20, 30 und
der entsprechenden Anordnung der Vorspannelemente 26, 36 eine
einfache Vorrichtung erzeugt wird, mit der ein Dekorwerkstoffvorformling
auf einfache Weise, nämlich
ohne Transferieren in ein anderes Werkzeug, einerseits umgeformt
und andererseits beschnitten werden kann.
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Nach
dem Schneidevorgang werden die Formhälften 20, 30 geöffnet, indem
sie durch die Hubeinrichtung in einer Richtung entgegengesetzt zur Werkzeugschließrichtung
bewegt werden. Die Anordnung kehrt dabei in die Ausgangslage gemäß 1 zurück. Das fertige Werkstück, d. h.
der Vorformling, kann zusammen mit dem Einlegerahmen entnommen werden
und ein neues Werkstück
kann an der Formhälfte 30 platziert
werden.
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Statt
der Federelemente 26, 36 können andere Vorspannelemente,
die eine federnde oder vorspannende Lagerung des Rahmenbereichs 32 bzw. des
Kernbereichs 24 gewährleisten,
verwendet werden.
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Darüber hinaus
ist es möglich,
in dem in 3 gezeigten
Zustand, in dem die Scherung, d. h. Beschneidung, des Werkstücks erreicht
wird, Bohrungen oder ähnliches
in das Werkstück
einzubringen.
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Der
wesentliche Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt somit darin,
dass durch eine einzige Hubbewegung, d. h. eine Hubbewegung in einer Richtung,
ein Dekorwerkstoffvorformling erzeugt werden kann, der einerseits
umgeformt und andererseits an seiner Außenkontur beschnitten ist.