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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verformen von Zuschnitten
für Schuhschäfte oder von
Schuhschäften
gemäß dem Oberbegriff
des Schutzanspruchs 1.
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Gattungsgemäße Vorrichtungen
dienen bei der Herstellung von Schuhwerk, insbesondere von Schuhwerk
ohne Schnürung,
beispielweise von Stiefeln, dazu, Zuschnitte wie zum Beispiel die
Vorderblätter
eines Schaftes in zwei verschiedene Richtungen zueinander räumlich zu
verformen. Um beim Zwicken bzw. Einscheren den Schaft ohne Faltenbildung
und ohne übermäßigen Zug
der Überholzangen zu
bearbeiten und ein leistengetreues Ergebnis an der Spitzenzwickmaschine
zu erreichen, werden die Zuschnitte vor der Verarbeitung in eine
entsprechende Form gebracht. Je besser die Verformung des Schaftes
gelingt, desto leichter und schneller kann der Arbeitsgang des Zwickens
durchgeführt
werden.
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Bei
einer aus der DE GM 77 06 269 bekannten Vorrichtung dieser Art wird
der Zuschnitt zunächst zwischen
der positiv gekrümmten
Oberform und der negativ gekrümmten
Unterform eingespannt. Sodann werden von beiden Seiten her die ebenfalls
scheibenförmigen
und planparallelen Pressbacken herangefahren und nach Anlage an
den Zuschnitt in vertikaler Richtung entlang der Unterform bewegt.
Dabei gleiten die Pressbacken am Zuschnitt entlang und ziehen diesen
in die entsprechende Form.
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Diese
Vorrichtungen haben sich in der Praxis bewährt, stoßen jedoch bei Verformungen
mit starken Krümmungen
im Ristbereich an ihre Grenzen. Infolge der scheibenförmigen Ausbildung
der Pressbacken wird der Zuschnitt auf beiden Seiten der Unterform über seine
gesamte Fläche
einem Spannvorgang mit einheitlicher Spannrichtung untezogen. Dadurch
besteht bei größeren Krümmungen
die Gefahr, dass sich Falten im Ristbereich bilden. Ein weiterer Nachteil
ergibt sich immer dann, wenn die Zuschnitte nicht einzeln, sondern
in Form zusammengenähter Teile
verformt werden sollen. In diesen Fällen geht von den im Zuge des
Spannens über
die Steppnähte hinwegstreichenden
Pressbacken die Gefahr aus, dass die Steppnähte reißen oder zumindest beschädigt werden.
Die Verformung kompletter Schäfte
ist mit diesen Vorrichtung nicht möglich.
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Um
dennoch auch gesteppte Schuhschäfte verformen
zu können,
ist aus der
DE 298
18 686 U1 eine Vorrichtung bekannt, bei der die Unterform
aus einem elastischen Material besteht, auf das dann die Oberform
bei gleichzeitiger Klemmung des Werkstücks abgesenkt wird. Die Oberform
mit ihrer dem Negativ des Leistens entsprechenden Gestalt zwingt der
nachgebenden Unterform diese Gestalt auf; der Zuschnitt oder Schaft
erfährt
also seine Verformung zwischen Ober- und Unterform. Aufgrund des
elastischen Verhaltens der Unterform kommen dabei die Steppnähte nicht
zu Schaden, so dass diese Vorrichtung auch geeignet ist gesteppte
Schuhschäfte
als ganzes zu verformen. Allerdings sind auch hier nur Verformungen
mit moderaten Krümmungsradien möglich. Verformungen
im Bereich stärkerer
Krümmungen,
wie sie beispielsweise bei Stiefeln und Stiefeletten mit höheren Absätzen vorzufinden
sind, sind mit einer solchen Vorrichtung nicht zu verwirklichen.
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Vor
diesem Hintergrund stellt sich der Erfindung die Aufgabe, gattungsgemäße Vorrichtungen derart
weiterzuentwickeln, dass nicht nur gesteppte Schuhschäfte, sondern
auch Zuschnitte oder Schäfte mit
im Ristbereich stärkerer
Krümmung
faltenfrei verformt werden können.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Schutzanspruchs
1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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In
Abkehr vom bisherigen flächenhaften Spannen
der Zuschnitte über
eine Unterform beschreitet die Erfindung erstmals den Weg, den zu verformenden
Zuschnitt oder Schuhschaft beidseits der Unterform an mindestens
zwei Stellen über
die Unterform zu spannen. Die Spannrichtungen an den beiden Stellen
hängen
dabei von der Längskrümmung der
Unterform im Ristbereich ab und besitzen demzufolge eine unterschiedliche
Ausrichtung. Obwohl man annehmen müsste, dass durch ein örtlich begrenztes
Spannen des Zuschnitts eine erhöhte Gefahr
der Faltenbildung mit sich bringt, stellt sich überraschenderweise heraus,
dass ein Verformen der Zuschnitte oder Schäfte gemäß der erfindungsgemäßen Lehre
eine Faltenbildung verhindert.
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Durch
die Anordnung zweier oder mehrerer Spannpaarelemente entlang der
seitlichen Ränder der
Zuschnitte oder Schäfte
findet eine ausreichend gleichmäßige Verteilung
der Spannkraft über
den gesamten Zuschnitt oder Schaft statt, so dass selbst bei schwierigen
Lederarten oder starken Krümmungen ein
faltenfreies Aufspannen und Verformen des Schaftes möglich ist.
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Da
zum Spannen die Zuschnitte ergriffen werden und somit keine Relativbewegung
zwischen Zuschnitt und Spannelement erfolgt, besteht für Steppnähte keine
Gefahr der Beschädigung.
Auch ist die Gefahr der Verletzung der Oberfläche der Zuschnitte im Zuge
des Gleitens der Anpressplatten über
das Leder Dank der Erfindung beseitigt. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung
erlaubt daher auch die Verformung von zu einem Schuhschaft zusammengenähten Einzelteilen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführungsform der
Erfindung bestehen die Spannelemente aus Zangen, deren Anordnung
so gewählt
ist, dass die Spannrichtung in etwa senkrecht zur Krümmung der Unterform
verläuft.
Somit erfolgt ein senkrechtes Anpressen des Zuschnitts oder Schafts
an die Unterform, ohne dass dabei nennenswerte Querkräfte im Zuschnitt
entstehen, die eine Faltenbildung begünstigen würden.
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Um
der Gefahr der Faltenbildung vorzubeugen, besitzen die Zangen eine
Kontaktfläche
mit vorbestimmter Minimalgröße. Auf
diese Weise werden die Zugspannungen nicht punktuell in den Zuschnitt oder
Schaft eingetragen, womit naturgemäß die Gefahr einer Faltenbildung
einhergeht, sondern über
einen größeren Bereich
verteilt.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung sieht vor, ein erstes Zangenpaar im Kappenbereich
am Anfang der negativen Krümmung
der Unterform vorzusehen. Dieses Zangenpaar wirkt vorteilhafterweise
mit einem weiteren Zangenpaar zusammen, dessen Zugrichtung in etwa
durch den mittleren Teilbereich der negativen Krümmung der Unterform verläuft.
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Zur
Verbesserung des Formgebungsergebnisses ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung
vorteilhafterweise mit einer zusätzlichen
Klemmvorrichtung ausgestattet, die den Zuschnitt oder Schaft im
Bereich der Vorderkappe fixiert. Dies kann beispielsweise durch
ein Andrückelement
geschehen, das den Zuschnitt mit Hilfe einer Zylinderkolbeneinheit
gegen die Unterform presst.
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Zusätzlich kann
die Unterform mehrteilig ausgebildet sein, wobei durch eine Relativverschiebung
des Fersenbereichs gegenüber
dem Kappenbereich eine Spannmöglichkeit
in Längsrichtung
des Schuhschaftes geschaffen wird. Dadurch ist es möglich, einen
Schuhschaft in einer Richtung quer zu den mit den Spannzangen aufgebrachten
Spannrichtungen zusätzlich
zu spannen. Dadurch ist es möglich den
Schaft faltenfrei auf die Unterform aufzuziehen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Unterform und/oder
die Oberform beheizbar oder kühlbar.
Dadurch lässt
sich eine optimale Anpassung an die verschiedenen Werkstoffe erzielen.
Während bei
Leder eine beheizbare Form zu bevorzugen ist, kommen in Verbindung
mit Kunst- oder Lackleder kühlbare
Formen zum Einsatz. Dabei wird der Schaft zunächst heiß und anschließend kalt
geformt.
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Einen
zusätzlichen
Effekt auf die Vermeidung von Falten bewirkt eine Beschichtung der
Oberform aus elastischem Material in dem zur Verformung wirksamen
Bereich. Um ein ungleichmäßiges Verziehen
des Zuschnitts oder Schafts zu verhindern besitzt das verwendete
Material einen hohen Reibungskoeffizienten. Dadurch wird der Zuschnitt
oder Schaft beim Anpressen der Oberform auf die Unterform gleichmäßig und
flächig
gedehnt ohne sich zu verziehen.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Das
Ausführungsbeispiel zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung
mit zwei Bearbeitungsstationen, von denen beispielsweise die eine
mit einer beheizbaren Form und die andere mit einer kühlbaren
Form ausgestattet ist.
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Es
zeigen
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1 eine Seitenansicht auf
eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
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2 einen vertikalen Schnitt
durch die in 1 dargestellte
Vorrichtung entlang der Linie II–II,
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3 eine Draufsicht auf eine
erfindungsgemäße Vorrichtung
ohne Oberform,
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4 eine Ansicht auf ein erfindungsgemäßes Spannelement,
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5 ein Detail der in 1 dargestellten Vorrichtung
im Bereich der Unterform mit Spannelementen und
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6 einen Schnitt durch die
in 1 dargestellte Vorrichtung
entlang der Linie VI-VI.
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Wie
die 1 bis 3 zeigen besitzt eine erfindungsgemäße Vorrichtung
einen ortsfesten Maschinengrundrahmen 1, der sich aus einem
unteren aufrechten Teil 1.1 und einem oberen dachförmigen Teil 1.2 zusammensetzt.
Der untere Teil 1.1 ist als Gleitlager für vier horizontale
und im Quadrat angeordnete Führungsstangen 2 ausgebildet.
In ihrem Endbereich sind die Führungsstangen 2 über eine
vertikale Kopfplatte 3 miteinander verbunden. Zur Bewegung der
Kopfplatte 3 innerhalb der Gleitlager des Maschinengrundrahmens 1 ist
eine Zylinderkolbeneinheit 4 vorgesehen, die fest mit dem
unteren Teil 1.1 des Maschinengrundrahmens 1 verschraubt
ist und deren beweglicher Kolben an der Kopfplatte 3 ansetzt.
An der Stirnseite der Kopfplatte 3 sieht man eine fest
mit der Kopfplatte 3 verschweißte horizontale Montageplatte 5,
auf der unter Einhaltung eines Spalts 6 die Unterform 7 starr
befestigt ist.
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Die
Unterform 7 besitzt die Form eines Leisten und weist demgemäß in ihrer
Längsrichtung
im Ristbereich eine negative Krümmung
und quer dazu eine positive Krümmung
auf. Aus den 1, 3 und 5 ist ersichtlich dass die Unterform
zweiteilig ausgebildet ist, indem ein planparallel zur Montageplatte 5 verstellbares
Fersenelement 8 in die Unterform 7 integriert
ist. Zu dessen Verstellung ist in dem Spalt 6 eine innerhalb
der Führungen 10 verschiebliche Schubstange 9 vorhanden,
deren Antrieb eine Zylinderkolbeneinheit 11 besorgt. Dazu
ist die Zylinderkolbeneinheit 11 fest mit der Hinterseite
der Kopfplatte 4 verschraubt. Durch Aktivieren der Zylinderkolbeneinheit 11 lässt sich
das Fersenelement 8 in Richtung des Pfeils 12 hin-
und herbewegen.
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Vom
freien Ende der Montageplatte 5 ausgehend erstreckt sich
ein erster, schräg
nach unten verlaufender Haltearm 13, dessen freies Ende
eine Befestigungsplatte 14 zur Aufnahme einer Zylinderkolbeneinheit 15 trägt. Der
bewegliche Kolben 16 der Zylinderkolbeneinheit 15 trägt die erfindungsgemäßen Spannelemente
in Form eines ersten Zangenpaares 17, dessen genauerer
Aufbau aus 4 hervorgeht.
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In 4 sieht man ein Zangenpaar 17 mit den
beiden Zangen 17.1 und 17.2, die spiegelbildlich zur
Längsachse
des Zangenpaars 17 angeordnet sind. Jede der Zangen 17.1 und 17.2 besitzt
einen innenliegenden starren Klemmbacken 18, dessen zum Greifen
bestimmtes Ende mit einer Kontaktplatte 19 versehen ist.
Die Kontaktplatte 19 dient zur Vergrößerung der Kontaktfläche mit
dem Zuschnitt oder Schaft und kann aus einem Material mit hohem
Reibungskoeffizienten bestehen.
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Die
Klemmbacken 18 der beiden Zangen 17.1 und 17.2 sind
im Abstand und Rücken
an Rücken über die
Abstandhalter 20 und 21 fest miteinander verbunden.
Auf der gegenüberliegenden
Seite sind an die Klemmbacken 18 etwa mittig zur Ausbildung
eines horizontalen Drehlagers jeweils Lagerklötze 22 mit Achsbolzen 23 angeschweißt.
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Auf
den Achsbolzen 23 sitzt jeweils ein zweiarmiger, leicht
gekröpfter
Kipphebel, der die bewegliche Klemmbacke 24 bildet. Auch
hier ist das Ende mit einer Kontaktplatte 25 versehen,
die mit der Kontaktplatte 19 zusammenwirkt.
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Mit
dem der Kontaktplatte 25 gegenüberliegenden Ende der Klemmbacke 24 ist
ein Gelenkhebel 26 endseitig verbunden. Der Gelenkhebel 26 ist zweiteilig
ausgebildet, wobei die beiden Teile über ein Schraubengewinde 27 miteinander
verbunden sind. Durch Verdrehen der beiden Teile gegeneinander ist der
Gelenkhebel 26 in der Länge
einstellbar. Beide Gelenkhebel 26 der Zangen 17.1 und 17.2 sind
unter Einschluss eines spitzen Winkels mit den Klemmbacken 24 zur
Längsachse 25 hin
eingeklappt. Dabei durchdringen die Gelenkhebel 26 die
Klemmbacken 18 in eigens dafür vorgesehenen Durchbrechungen. Die
sich dadurch gegenüberliegenden
Enden der beiden Gelenkhebel 26 sind unter Ausbildung eines Achsgelenks 28 miteinander
verbunden.
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Ferner
sieht man in 4 die bereits
zuvor beschriebene Zylinderkolbeneinheit 15, die an der ortsfesten
Befestigungsplatte 14 mit koaxialer Ausrichtung zur Längsachse
angeordnet ist. Ihr beweglicher Kolben 16 erstreckt sich
dabei ebenfalls in Richtung der Längsachse durch den Abstandhalter 21 hindurch,
wo er gelenkig an das Achsgelenk 28 gekoppelt ist.
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Auf
dem Kolben 15 ist im Bereich zwischen dem Abstandhalter 21 und
der Befestigungsplaltte 14 eine Schraubenfeder 29 aufgeschoben,
die sowohl gegen die Befestigungsplatte 14 als auch den
Abstandhalter 21 spannt. Die Schraubenfeder 29 bewirkt
somit die Rückstellkraft
zum Öffnen
der Zangen 17.1 und 17.2 in der Ausgangsstellung.
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Zur
Aktivierung der Zangen 17.1 und 17.2 wird der
Kolben 16 der Zylinderkolbeneinheit 15 eingefahren,
wobei durch die vorhandenen geometrischen Verhältnisse zunächst die Gelenkhebel 26 gegeneinander
aufgespreizt werden. Dabei wird eine Kippbewegung der Klemmbacken 24 um
den Achsbolzen 23 initiiert, die zu einem Schließen der
Zangen 17.1 und 17.2 führt. Durch die anhaltende Abwärtsbewegung
des Kolbens 16 wird nach Erreichen der Schließstellung
der Zangen 17.1 und 17.2 das gesamte Zangenpaar 17 in
Richtung der Zylinderkolbeneinheit 15 gezogen. Diese Bewegung
dient dem Spannen eines Zuschnitts oder Schaftes über die
Unterform 7, wie es nachfolgend unter Zuhilfenahme von 5 näher erläutert wird.
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Die
Richtung der Spannkraft eines jeden Zangenpaares 17 bzw. 18 ist
für den
Erfolg einer faltenfreien Verformung wichtig. In 5 ist der Zusammenhang zwischen der Spannrichtung
und der Lage eines Zangenpaares 17 bzw. 18 bezüglich der
Unterform 7 dargestellt.
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Dort
sieht man, dass in der vertikalen Projektion zur Darstellungsebene
die beiden Spannrichtungen 34 und 35 mit der negativen
Krümmung 36 im Ristbereich
der Unterform 7 jeweils einen Schnittpunkt 37 bilden.
Die Spannrichtungen 34 und 35 schließen dabei
mit der Tangente an die negative Krümmung 36 im Schnittpunkt 37 einen
Winkel α ein. Gemäß der Erfindung
liegt der Winkel α in
einem Bereich von 75 bis 105° und
beträgt
vorzugsweise ungefähr
90°.
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Da
die Tangente in den über
den Verlauf der negativen Krümmung 36 möglichen
Schnittpunkten 37 jeweils eine andere Steigung aufweist,
ergibt sich für
unterschiedlich angeordnete Zangenpaare auch jeweils eine unterschiedliche,
an die Krümmung
der Unterform 7 angepasste Spannrichtungen.
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Im
Bereich der Vorderkappe der Unterform 7 weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine Klemmeinrichtung 38 auf. Vor allem aus den 1 und 6 geht hervor, dass die Klemmeinrichtung 38 einen
oberen horizontalen Riegel 39 und einen dazu parallelen
und mit Hilfe des Führungsstangen 42 auf Abstand
gehaltenen unteren Riegel 43 umfasst, die auf diese Weise
einen Klemmrahmen bilden. An der Unterseite des oberen Riegel 39 ist
ein Pressklotz 40 befestigt, dessen der Unterform 7 zugewandte
Seite komplementär
zur positiven Krümmung
der Unterform 7 ausgebildet ist. In diesem Bereich weist
der Pressklotz 40 zusätzlich
eine elastische Beschichtung 41 auf. Der Klemmrahmen ist
in seitlich an der Montageplatte 5 angeschweißten Führungen 44 vertikal
verschieblich gehalten. Dabei nimmt der untere Riegel 43 eine
Lage unterhalb der Montageplatte 5 ein.
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Der
Antrieb für
den Klemmrahmen besorgt eine Zylinderkolbeneinheit 45,
die an der Unterseite der Montageplatte 5 unter Zwischenschaltung
der Stützelemente 46 im
Abstand befestigt ist. Der frei bewegliche Kolben 47 der
Zylinderkolbeneinheit 45 ist mit dem unteren Riegel 43 des
Klemmrahmens gekoppelt, so dass durch Ein- und Ausfahren des Kolbens 47 der
Klemmrahmen auf- und abgefahren werden kann.
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Für den Vorgang
der Schaftformung wirkt die Unterform 7 mit einerr Oberform 48 zusammen,
deren genauerer Aufbau aus den 1 und 2 hervorgeht. Zur auf die
Unterform 7 absenkbaren Befestigung der Oberform 48 besitzt
der dachförmige
Teil 1.2 des Maschinengrundrahmens 1 Gleitführungen
in denen zwei Führungsstangen 49 verschieblich
gelagert sind. Die unteren Enden der Führungsstangen 49 sind über eine
Stirnplatte 50 miteinander verbunden.
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Ferner
ist auf der Oberseite des dachförmigen
Teils 1.2 eine Zylinderkolbeneinheit 51 angeordnet,
deren beweglicher Kolben 52 mit der Stirnplatte 50 gekoppelt
ist. Dadurch kann die Stirnplatte 52 mit Hilfe der Zylinderkolbeneinheit 51 senkrecht
zum dachförmigen
Teil 1.2 bewegt werden. Die Unterseite der Stirnplatte 50 trägt die Oberform 48.
Der zur Verformung des Schaftes wirksame Bereich der Oberform 48 entspricht
dem Negativ der Unterform 7; ist also in Längsrichtung
der Oberform 48 positiv und quer dazu negativ gekrümmt. Dieser
Bereich ist vorzugsweise mit einem elastischen Material beschichtet.
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Durch
Aktivierung der Zylinderkolbeneinheit 51 ist somit ein
Anheben, beziehungsweise Absenken der Oberform 48 auf die
Unterform 7 möglich, wobei
die zur Verformung wirksamen Bereiche der beiden Formen 7 und 48 nach
Art von Patrize und Matrize zusammen wirken.
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Die
Arbeitsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
erklärt
sich wie folgt. In der Ausgangsstellung zur Verformung eines in
der Zeichnung nicht dargestellten Schaftes ist der Kolben der Zylinderkolbeneinheit 4 ausgefahren,
wodurch die Kopfplatte 3 und dadurch die Montageplatte 5 mit
der Unterform 7 und den Zangenpaaren 17 und 30 sich
in einer rechten äußeren Position
befinden. Die Oberform 48 ist durch Einfahren des Kolbens 52 der
Zylinderkolbeneinheit 51 in eine angehobenen Position gebracht. Die
Zangenpaare 17 und 30 sind bei ausgefahrenen Zylinderkolbeneinheiten 15 geöffnet. Ebenso
ist die Klemmeinrichtung 38 bei ausgefahrener Zylinderkolbeneinheit 45 in
einem gegenüber
der Unterform 7 angehobenem Zustand. Das Fersenelement 8 ist
bei zurückgefahrenem
Kolben der Zylinderkolbeneinheit 11 soweit als möglich in
die Unterform 7 eingefahren.
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In
dieser Position wird zunächst
ein in den Zeichnungen nicht dargestellter Schuhschaft über die
Unterform 7 gelegt. Dabei kommt der untere Rand des Schaftes
in den Bereich der Klemmbacken 18 und 24 der Zangenpaare 17 und 30.
Mit seiner Spitze liegt der Schuhschaft in dem offenen Spalt zwischen
Anpressklotz 40 und Unterform 7. In dieser Lage
wird der Schuhschaft durch Absenken des Klemmklotzes 40 auf
der Unterform 7 fixiert und anschließendem Ausfahren des Fersenelementes 8 in Längsrichtung
der Unterform 7 gespannt. Anschließend werden die seitlichen
Ränder
des Schaftes mit Hilfe der Zangenpaare 17 und 30 quer
zur Unterform 7 über
den Ristbereich gespannt.
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In
diesem Zustand wird die Unterform 7 durch Zurückfahren
der Kopfplatte 3 mit Hilfe der Zylinderkolbeneinheit 4 in
den Arbeitsbereich der Oberform 48 gebracht. Durch gleichzeitiges
Absenken der Oberform 48 auf die Unterform 7 wird
der Schaft bündig über den
wirksamen Bereich der Unterform 7 gedrückt und gebügelt und nimmt dabei faltenfrei
und dauerhaft die Gestalt der Unterform 7 an.
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Nach
einer Betätigung
der Zylinderkolbeneinheiten in umgekehrter Reihenfolge wird die
Fixierung des Schuhschaftes auf der Unterform 7 gelöst und die
gesamte Vorrichtung fährt
zur Entnahme des Schaftes und für
den Beginn des nächsten
Arbeitszyklus in die Ausgangsstellung zurück.