DE19505553C1 - Vorrichtung zum Tiefziehen und Randbeschneiden einer Folie aus einem thermisch erweichbaren Werkstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Tiefziehen und Randbeschneiden einer Folie aus einem thermisch erweichbaren Werkstoff, umfassend ein Tiefziehwerkzeug sowie ein Vorformwerkzeug und ein Schneidwerkzeug, die unter Zwischenschaltung der Folie miteinander in Eingriff bring bar sind, wobei das Schneidwerkzeug zwischen dem Spannrahmen und dem Vorformwerkzeug angeordnet ist und das Vorformwerkzeug randseitig umschließt, wobei die Folie in einem Spannrahmen festgelegt ist, der das Tiefziehwerkzeug und das Vorformwerkzeug bei geschlossener Vorrichtung in einem radialen Abstand außenseitig umschließt, wobei das Schneidwerkzeug erst nach dem Tiefziehen mit der Folie und dem Tiefziehwerkzeug in Eingriff gelangt, wobei das Schneidwerkzeug auf einer sich parallel zur Richtung der Schließbewegung erstreckenden Führung des Vorformwerkzeuges geführt und durch einen motorischen Antrieb relativ zu dem Vorformwerkzeug bewegbar ist.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 33 36 358 A1 bekannt. Der Werkzeugwechsel ist sehr zeitaufwendig und bedingt lange Arbeitsunterbrechungen.

Aus der DE OS 23 48 596 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Bechern und ähnlich einfach gestalteten Gegenständen aus einer tiefziehfähigen Folie bekannt. Diese ist so gestaltet, daß der tiefzuziehende Folienabschnitt zunächst mittels eines Schneidwerkzeuges aus der Folie herausgetrennt, danach in einem radial innenseitig unmittelbar an das Schneidwerkzeug anschließenden 1. Teilbereich in einem Spannrahmen festgelegt und schließlich in einem radial innenseitig unmittelbar an den 1. Teilbereich angrenzenden 2. Teilbereich aufeinanderfolgend der Einwirkung eines Vorform- und danach der Einwirkung des Tiefziehwerkzeuges ausgesetzt wird. Das erreichbare Tiefziehverhältnis basiert auf der Dehnbarkeit, die der in dem 2. Teilbereich befindliche Folienabschnitt aufweist. In diesem Bereich ergeben sich bereits bei kleinen Tiefziehverhältnissen große Dehnungen, die bei Verwendung von Folien mit gemusterter Oberfläche zu einer ausgeprägten Verzerrung des Musterungsbildes führen und sowie zu einer Beeinträchtigung des geschmacklichen Erscheinungsbildes des fertigen Formteils. Die bekannte Vorrichtung gelangt daher nur in bezug auf die Verarbeitung ungemusterter Folien zur Anwendung sowie in bezug auf die Herstellung von im wesentlichen regelmäßig gestalteten Produkten. Der Werkzeugwechsel ist ähnlich aufwendig wie bei der vorher beschriebenen Vorrichtung. Auch hier ist ein Werkzeugwechsel zeitaufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche Vorrichtung derart weiter zu entwickeln, daß sich eine eventueller Werkzeugwechsel beschleunigt durchführen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche bezug.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es vorgesehen, daß das Schneidwerkzeug und das Vorformwerkzeug in einer Werkzeugeinheit zusammengefaßt sind und daß die Werkzeugeinheit und das Tiefziehwerkzeug in zwei getrennten Magazinen austauschbar gelagert sind. Ein erforderlicher Werkzeugwechsel kann hierdurch in den eigentlichen Arbeitsablauf der Vorrichtung integriert sein. Er ist ohne nennenswerte Arbeitsunterbrechung durchführbar.

In der industriellen Fertigung kann sich die Notwendigkeit ergeben, aufeinanderfolgend voneinander abweichend gestaltete Werkzeuge zum Einsatz zu bringen. Unter diesem Gesichtspunkt hat es sich als vorteilhaft bewährt, wenn die Magazine einen Schnellwechsel der Werkzeugeinheit und des Tiefziehwerkzeuges gestatten. Das ist beispielsweise der Fall, wenn die Magazine Schwenk-, Revolver- und/oder Rollaufnahmen für die Werkzeugeinheit und/oder das erste Tiefziehwerkzeug umfassen. Der Werkzeugwechsel kann bei Verwendung von Magazinen dieser Art so schnell erfolgen, daß sich keine Unterbrechung des normalen Arbeitstaktes ergibt.

Während der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Folie in einem Spannrahmen festgelegt ist, der das Vorformwerkzeug und das Tiefziehwerkzeug bei geschlossener Vorrichtung in einem radialen Abstand außenseitig umschließt, wobei das Schneidwerkzeug zwischen dem Spannrahmen und dem Vorformwerkzeug angeordnet ist und wobei das Schneidwerkzeug erst nach dem Tiefziehen mit der Folie mit dem Tiefziehwerkzeug in Eingriff gelangt. Die sich während des Tiefziehprozesses ergebende Dehnung der Folie verteilt sich hierdurch auf einen wesentlich größeren Flächenbereich der Folie und insbesondere auch auf Teilbereiche, die nicht dem eigentlichen Tiefziehprozeß unterworfen und in dem gebrauchsfertigen Formteil nicht mehr enthalten sind. Die Verzerrungen des Musterungsbildes der Folie sind dementsprechend reduziert. Spitzendehnungen und -überlastungen der Folie hinsichtlich ihrer Dehnung können dadurch auch in kritischen Teilbereichen nicht mehr auftreten. Auch hinsichtlich der mechanischen Widerstandsfähigkeit der tiefgezogenen Folie im Bereich von vorstehenden Ecken und Kanten ist das von großem Vorteil.

Die Folie wird vor der Durchführung des Tiefziehprozesses thermisch erweicht, was beispielsweise unter Verwendung von Infrarotstrahlern und gegebenenfalls außerhalb des Zwischenraumes der beiden Werkzeuge erfolgen kann. Die Folie wird hierbei durch den Spannrahmen festgehalten und zweckmäßigerweise auf einem Luftkissen abgestützt, um zu verhindern, daß sie sich unter der Last ihres Eigengewichtes unzulässig verformt. Der radiale Abstand des Spannrahmens von der Vorrichtung im geschlossenen Zustand kann hierdurch erheblich bemessen sein und ein Mehrfaches der Formteiltiefe betragen. Im Allgemeinen ist jedoch ein Abstand ausreichend, der zumindest mit der Tiefe des Formteiles übereinstimmt. Mit zunehmender Größe des Abstandes vermindern sich die verformungsbedingten Verzerrungen des Musterungsbildes, was beispielsweise in bezug auf die Herstellung der Verkleidung eines Armaturenbrettes von großem Vorteil ist. Die Verformungen können bei solchen Verkleidungen im Bereich von Ecken und vorstehenden Kanten sehr große Werte erreichen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere zum Tiefziehen und automatischen Randbeschneiden von Folien, die mit einem oberflächlichen Druckbild und /oder einer Oberflächenprägung nach Art einer Lederstruktur versehen sind und die in unterschiedlichen Ausführungen hergestellt werden sollen. Solche Folien gelangen beispielsweise im Bereich der Sichtflächen von Autositzen, Rückenlehnen, Armaturenbrettern Türinnenverkleidungen und/oder Hutablagen zur Anwendung. Sie können aus ABS bestehen.

Das Schneidwerkzeug ist durch einen motorischen Antrieb relativ zu dem Vorformwerkzeug bewegbar sein, beispielsweise durch einen Antrieb, der sich eines Federspeichers bedient und/oder einer Kolben-/Zylindereinheit, die durch ein druckbeaufschlagbares, fließfähiges Strömungsmittel betätigbar ist. Die Verwendung hydraulischer, pneumatischer und/oder elektromotorischer Antriebsmittel ist ebenfalls möglich.

Die Steuerung kann in Abhängigkeit von den jeweiligen Bewegungen des Vorformwerkzeuges taktgebunden erfolgen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der schematischen Schnittzeichnung weiter verdeutlicht. Es zeigen:

Fig. 1 Eine Vorrichtung der erfindungsgemäßen Art in längsgeschnittener Darstellung

Fig. 2 Die Vorrichtung der in Fig. 1 gezeigten Art, welche eine Revolver-/und eine Rollaufnahme für die Werkzeugeinheit bzw. das Tiefziehwerkzeug umfaßt.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung dient zum Tiefziehen und Randbeschneiden einer mit einer Oberflächennarbung versehenen Folie aus einem thermisch erweichbaren Werkstoff, beispielsweise aus ABS, die zur Erzeugung eines Armaturenbrettes für ein Kraftfahrzeug nach dem eigentlichen Tiefziehprozeß mit einem Reaktionsschaum hinterschäumt und durch diesen an einem metallischen Träger festgelegt wird. Die Vorrichtung umfaßt ein Tiefziehwerkzeug 2, das anhebbar auf einer ersten Kolben-/Zylindereinheit 2.1 gelagert ist. In Bewegungsrichtung 5 ist oberhalb des Tiefziehwerkzeuges 2 das Vorformwerkzeug 3 angeordnet, das eine Gegenform zu dem Tiefziehwerkzeug 2 bildet und die mittels einer zweiten Kolben-/Zylindereinheit 3.1 in Richtung des Tiefziehwerkzeuges 2 abgesenkt werden kann. Die Bewegungsrichtung des Vorformwerkzeuges 3 ist mit 5.1 bezeichnet.

Mit dem Vorformwerkzeug 3 ist ein Schneidwerkzeug 4 durch eine motorische Einheit verbunden, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch zwei Kolben-/Zylindereinheiten 8 gebildet ist. Das Schneidwerkzeug 4 wird mittels einer Führung 6 durch das Vorformwerkzeug 3 parallel zu dessen Bewegungsrichtung 5.1 geführt und ist bei einer Betätigung der Kolben- /Zylindereinheiten 8 in Bezug auf dieses absenkbar. Das Schneidwerkzeug 4 und das Vorformwerkzeug 3 bilden eine organisch in sich geschlossene Werkzeugeinheit 9.

Fig. 1 zeigt die Vorrichtung in einem Zustand, in dem die Werkzeugeinheit 9 und das Tiefziehwerkzeug 2 einen Abstand voneinander haben. Im Zwischenraum ist die zuvor thermisch erweichte Folie 1 angeordnet, welche in einem Spannrahmen 7 festgelegt ist, der das Vorformwerkzeug 3 und das Tiefziehwerkzeug 2 (in geschlossenem Zustand) in einem radialen Abstand außenseitig umschließt, wobei das Schneidwerkzeug zwischen dem Spannrahmen 7 und dem Vorformwerkzeug 3 angeordnet ist.

Zum Tiefziehen der Folie werden in einem ersten Arbeitsschritt zunächst das Vorformwerkzeug und die Folie aneinander angenähert, wobei sich die resultierende Dehnung der Folie 1 auf alle innerhalb des Spannrahmens 7 gelegenen Teilbereiche verhältnismäßig gleichmäßig auswirkt. Störende Verzerrungen des Musterungsbildes der Folie 1 werden dadurch vermieden.

Im Anschluß an diesen Schritt werden das Tiefziehwerkzeug 2 und das Vorformwerkzeug 3 in Richtung der Pfeile 5 und 5.1 auf einander zu bewegt und unter Zwischenschaltung der Folie miteinander in Eingriff gebracht. Die Folie wird hierbei in die Gestalt des fertigen Formteiles gebracht und danach aus dem in dem Spannrahmen zurückbleibenden, nicht verwerteten Rest durch Betätigung des Schneidwerkzeuges 4 herausgetrennt. Sie kann nach der erforderlichen Formstabilisierung im Zuge einer Abkühlung und dem Öffnen der Werkzeuge aus dem Tiefziehwerkzeug entnommen und seiner bestimmungsgemäßen Verwendung zugeführt werden.

Fig. 2 verdeutlicht den prinzipiellen Aufbau der Vorrichtung nach Fig. 1 bei der das Vorformwerkzeug und das Schneidwerkzeug 4 in einer Werkzeugeinheit 9 zusammengefaßt sind, die neben drei anderen, abweichend gestalteten Werkzeugeinheiten 9 in einer Revolveraufnahme aufgenommen ist. Diese ist oberhalb der Ebene des Spannrahmens 7 drehbar gelagert, was es erlaubt, die jeweils benötigte Werkzeugeinheit durch Drehen der Revolveraufnahme schnell in Arbeitsstellung zu bringen. Die Anzahl der Werkzeugeinheiten 9 ist vom Anwendungsfall abhängig. Im allgemeinen läßt sich bereits unter Verwendung von zwei Werkzeugeinheiten 9 eine deutliche Verbesserung der Flexibilität erzielen. Die beiden Werkzeugeinheiten sind dann einander gegenüberliegend angeordnet. Sie können einander auch unter einem von 180 Grad abweichenden Winkel zugeordnet sein, was es gestattet, die Bauhöhe und gegebenenfalls die für den Werkzeugwechsel betätigten Schwenkintervalle zeitlich zu verkürzen.

Unterhalb des Spannrahmens 7 ist ein Magazin angeordnet, welches die zugehörigen Tiefziehwerkzeuge 2 enthält. Diese sind in Rollaufnahmen einer besonders geringen Bauhöhe gelagert und können durch einfaches Hin- und Herverschieben so ausgetauscht werden, wie in bezug auf die Werkzeugeinheit 9 erforderlich.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Tiefziehen und Randbeschneiden einer Folie (1) aus einem thermisch erweichbaren Werkstoff, umfassend ein Tiefziehwerkzeug (2) sowie ein Vorformwerkzeug (3) und ein Schneidwerkzeug (4), die unter Zwischenschaltung der Folie (1) miteinander in Eingriff bringbar sind, wobei das Schneidwerkzeug (4) zwischen dem Spannrahmen (7) und dem Vorformwerkzeug (3) angeordnet ist und das Vorformwerkzeug (3) randseitig umschließt, wobei die Folie (1) in einem Spannrahmen (7) festgelegt ist, der das Tiefziehwerkzeug (2) und das Vorformwerkzeug (3) bei geschlossener Vorrichtung in einem radialen Abstand außenseitig umschließt, wobei das Schneidwerkzeug (4) erst nach dem Tiefziehen mit der Folie (1) und dem Tiefziehwerkzeug (2) in Eingriff gelangt, wobei das Schneidwerkzeug (4) auf einer sich parallel zur Richtung der Schließbewegung erstreckenden Führung (6) des Vorformwerkzeuges (3) geführt und durch einen motorischen Antrieb relativ zu dem Vorformwerkzeug (3) bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug (4) und das Vorformwerkzeug (3) in einer Werkzeugeinheit (9) zusammengefaßt sind und daß die Werkzeugeinheit (9) und das Tiefziehwerkzeug (2) in zwei getrennten Magazinen austauschbar gelagert sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magazine Schwenk-, Revolver- und/oder Rollaufnahmen für die Werkzeugeinheit (9) und/oder das Tiefziehwerkzeug (2) umfassen.