DE3303913A1

DE3303913A1 - Vorrichtung zum umformen von kunststoffolien

Info

Publication number: DE3303913A1
Application number: DE19833303913
Authority: DE
Inventors: Heinz 7263 Bad-Liebenzell Starzmann; Walter 7031 Aidlingen Wochele
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1983-02-05
Filing date: 1983-02-05
Publication date: 1983-09-22

Description

Vorrichtung zum Umformen von Kunststoff-
folien Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umformen von Kunststoffolien nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er beispielsweise aus der DE-OS 21 50 443 als bekannt hervorgeht.
Beim Umformen nach dem Vakuumverfahren werden Kunststofffolien zunächst erwärmt. Durch Kanäle des Umformwerkzeugs wird Luft von seiner Oberfläche abgesaugt, so daß dort Unterdruck entsteht. Der Atmosphärendruck preßt die warme, plastisch verformbare Folie auf die Form des Umformwerkzeugs. Nach der Abkühlung bildet das Formteil eine Formschale, die vom Umformwerkzeug abgenommen wird. Bei den Formteilen handelt es sich lediglich um dünnwandige Formschalen geringer Steifigkeit, deren Innenflächen mit Schaumstoff ausgeschäumt werden, der ihnen ausgehärtet Stabilität verleiht, und deren Außenflächen als Sichtflächen dienen. Um auch saubere Randübergänge zu erzielen, besitzen die Formschalen oftmals an mehreren Rändern Hinterschneidungen, die aber das Entformen erschweren, da die Folienhaut auf dem Umformwerkzeug anliegend und,die lli.nterschneidungen umgreifend, sich nur unter elastischer Dehnung ihrer Ränder abheben läßt. Insbesondere Werkstücke mit starken Hinterschneidungen an mehreren Rändern injisseii häufig auch manuell entformt werden. Nachteilig an der manuellen Werkstückentformung sind hohe Kosten und außerdem sind gelegentliche Störungen im Zeitablauf der Fertigung unvermeidbar.
Das Umformwerkzeug der eingangs erwähnten Schrift ist zwar in der Ebene der stärksten Hinterschneidung geteilt. Die Teilung dient jedoch nicht dazu, das Entformen eines Formteils zu erleichtern, sondern bei vertikaler Verschiebbarkeit eines Werkzeugteilstücks des Umformwerkzeugs zu vermeiden, daß die Stärke der Folie im Bereich der Hinterschneidung zu sehr verringert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Entformen von Formteilen mit Hinterschneidungen zu erleichtern oder überhaupt erst zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Durch Aufteilung des Umformwerkzeugs in Werkzeugteilstücke, die aus dem Hinterschneidungsbereich heraus verfahrbar sind, ist das Formteil ohne starkes Dehnen seiner Ränder entformbar.
Die Erfindung ist anhand von Zeichnungen im folgenden näher erläutert, es zeigen Figur 1 ein geteiltes Umformwerkzeug, an dessen formgebender Oberfläche eine Formschale anliegt, Figur 1 2 das Umformwerkzeug nach Figur 1 mit zum Entformen verfahrenen Werkzeugteilstücken, Figur 3 ein Umformwerkzeug mit keilförmigen Versenkausnehmungen im llinterschncidungsbereich, Figur 4 ein Umformwerkzeug mit oberflächenparallel verfahrbaren Werkzeugseitenteilen und gekoppelt dazu absenkbarem Mittel.teil.
In der Figur 1 ist ein Umformwerkzeug 1 im Schnitt dargestellt, das an gegenüberliegenden Rändern Hinterschneidungen 2 besitzt. Mit Hinterschneidungen sind Bereiche des Umformwerkzeugs 1 definiert,in denen, entgegen der Entformrichtung fortschreitend betrachtet, sich seine Ränder einschnüren. Auf der Oberfläche 3 des Umformwerkzeugs 1 liegt vor dem Entformen in der dargestellten Weise ein Formteil 4 an Die Trennungsfläche zwischen den Werkzeugteilstücken 6, 7 und 8 verläuft in zwei sich schneidenden Ebenen durch das Umformwerkzeug 1 hindurch. Eine Ebene liegt unterhalb der Hinterschneidungen, in der Ebene der stärksten Einschnürungen des Umformwerkzeugs 1 durch die Hinterschneidungen 2.
Sie trennt das nicht verfahrbare Werkzeugteilstück 8 von den auf ihm anliegenden Werkzeugteilstücken 6 und 7. Die andere Ebene verläuft in einen Winkel zur erstgenannten Ebene geneigt und tritt in einen mittleren Bereich des Umformwerkzeugs 1 aus seiner formgebenden Oberfläche 3 aus.
Sie trennt die Werkzeugteilstücke 6 und 7 in relativ zueinander verschiebbare Teile. Zum Verfahren in nicht dargestellten Führungen besitzen die Werkzeugteilstiicke 6 und 7 an ihren Unterseitetbeispielsweise Mlsnehmungen 91 in die Verschiebedorne 1X) eingreifen. Im Durchstoß d<r Trennungsfläche in der (),erflächc 3 des Umformwerkzeugs 1 liegen Werkzeugteilstücke 6 und 7 spalt frei und bündig aneinander an. Während des Ilrnforinens sind sie iii dieser Stillung miteinander verriegelt. Figur 2 szeigt Werkzeugteilstücke 6 und 7 des Umformwerkzeugs 1 zum Entformen in aus dem [linterschneidungsbereich heraus verfahrenen Positionen. Während Werkzeugteilstück 7 lediglich eine horizontale Verschiebebewegung ausführt, muß Werkzeugteilstück 6 auch vertikal ausweichen. Die Spitze des Werkzeugteilstücks 6 verschiebt sich, das Formteil vorwölbend über die formgebende Oberfläche des Umformwerkzeugs hinaus in einen Bereich des Formteils hinein, der der Bewegung geringen Widerstand entgegensetzt.
Ein in anderer Weise geteiltes Umformwerkzeug 14 stellt Figur 3 dar. Zwischen zwei einander gegenüberliegenden,aus ihren Hinterschneidungsbereichen heraus verfahrenen Werkzeugteilstücken 15 und 16, bleibt ein feststehendes Werkzeugteilstück 17 steben,das einen Teil der Oberseite der Oberfläche 3 des Umformwerkzeugs 14 bildet. Die Trennungsflächen zwischen den Werkzeugteilstücken treten in der Oberfläche 3 des Umformwerkzeugs 14 oberhalb und unterhalb der Hinterschneidungen 2 aus. In aus dem Hinterschneidungsbereich verfahrenen Positionen sind die Werkzeugteilstücke 15 und 16 unter die Oberfläche 3 des Umformwerkzeugs 14 abgetaucht. Das Werkzeugteilstück 17 we-ist entsprechende Aussparungen auf, die das Abtauchen erlauben.
Die Formteile, zu deren Herstellung ein geteiltes Umformwerkzeug von Vorteil ist, sind insbesondere hinterschnittene Formschcllen, die wenigstens in einer Ausdehnungsrichtung flach gebaut sind und an mehreren, beispielsweise drei Rändern Híntcrschncidungen 2 aufweisen. In Automobilen sind beispielsweise Sichtülichen wie Verkleidungen von Fenstersäulen oder Armaturenbretter und Teile davon wie der Handschuhkastendeckel aus vakuumverformten hinterschnittenen Kunst st (>£fo ii en hergestellt Hinterschneidungen sind optisch und fertigungstechnisch vorteilhafte Ausbildungen der Ränder. Beim Vakuumumformen wird Luft, die sich zwischen der Oberfläche des Umformwerkzeugs und der erwärmten, plastisch verformbaren Folie befindet, durch Bohrungen oder Kanäle des Umforrnwerkzeuges abgesaugt. Der Atmospährendruck preßt die Folie an die Oberfläche des temperierbaren Umformwerkzeugs. Nach ihrer Abkühlung wird die Formschale vom Umformwerkzeug abgenommen. Das Abnehmen des Formteils 4 von einem Umformwerkzeug 1 mit Hinterschneidungen 2 wird wesentlich erleichtert, wenn das Umformwerkzeug 1 beispielsweise zwei Werkzeugteilstücke 6 und 7 aufweist, die nach Figur 1 und 2 beide gegeneinander aus gegenüberliegenden hinterschnittenen Bereichen des Formteils 4 heraus durch Arbeitszylinder verfahrbar sind. Beim Verfahren in die Positionen nach Figur 2 gleiten die Werkzeugteilstücke 6 und 7 geführt in ihren Trennungsflächen aufeinander. Die oberhalb der Hinterschneidungen 2 in der Oberfläche 3 des Umformwerkzeugs 1 austretende Ebene der Trennungsfläche ist dabei so zur Oberfläche 3 geneigt, daß sie nicht in einem steifen Randbereich des Formteils 4 austritt und einerseits geringe Reibkräfte beim Verfahren auftreten und andererseits die Auslenkungen senkrecht zur Oberfläche gering gehalten werden können. Nach dem Freisetzen zweier gegenüberliegender Überschneidungsbereiche, läßt sich ein parallel zur Verschieberichtung der Werkzeugteilstücke 6 und 7 verlaufender hinterschnittener Rand beimEntformen einfach umbiegen, ohne großen Widerstand entgegenzusetzen, da die verankernde Wirkung mehrerer, die hinterschnittenen Ränder des Umformwerkzeug 1 umfassender, Folienränder entfällt.
Anstatt Werkzeugteilstück 6 aus der formgebenden Oberfläche 3 des Umformwerkzeugs 1 auftauchen zu lassen, kann das un-, terhalb der Hinterschneidungen 2 liegende Werkzeugteilstück 8 auch mit Ausnehmungen versehen sein, so daß Werkzeugteilstück 7 während dem Verfahren unter die formgebende Oberfläche 3 abtauchen kann, während Werkzeugteilstück 6 beispielsweise horizontal verfährt.
Eine weitere Abänderung des Ausführungsbeispiels nach Figur 1 bzw. 2 wäre es, Werkzeugteilstück 7 nicht verfahrbar vorzusehen. Oftmals genügt es nämlich einen hinterschnittenen Formteilrand freizusetzen, so daß das Formteil entformbar ist.
Anstatt unter die formgebende Oberfläche 3 abtauchend könnten die Werkzeugteilstücke 15 und 16 in Abänderung des Ausführungsbeispiels nach Figur 3 bei entsprechend geneigten Trennungsflächen beim Verfahrenauch aus der formgebenden Oberfläche auftauchen.
Im Ausführungsbeispiel nach Figur 4 ist ein geteiltes Umformwerkzeug dargestellt, dessen im Hinterschneidungsbereich liegende Werkzeugteilstücke 20 aus diesem heraus aufeinanderzu ohne vertikale Ausweichbewegung verfahrbar sind. Den Verfahrfreiraum für die oberflächenparallele Verfahrbewegung schafft ein gleichzeitig dazu gekoppelt absenkbares Werkzeugteilstück 21 mit t schnittsfläche, das in einem mittleren Bereich zwischen den @eitlichen Werkzeugteilstücken 20 angeordnet ist. Die Länge der an der Formgebenden Oberfläche anliegenden Seite des sich nach oben hin verjungenden Trapezquerschnitts, ist wenigstens so groß als der minimale Verfahrweg der Werkzeugteilstucke 20 betragen soll.
Während des Umformens ist es wesentlich, daß die Werkzeugteilstücke spaltfrei und bündig aneinander anschließen um zu verhindern,daß sich ein Spalt an der Oberfläche fertiger Formteile 3 abzeichnet.Ferner ist dazu eine Endlagenverriegelung vorzusehen, die die verfahrbaren Teile in der oberflächenbündigen Lage hält.
Das Entformen selbst kann wie bisher beispielsweise durch Wegtauchen des gesamten Umformwerkzeugs nach unten etfolgen, während das Formteil 4 in nicht dargestellten Halterungen seiner überstehenden Ränder eingespannt in seiner Lage verbleibt. Ebenso gut können die Halterungen zusammen mit dem Formteil 4 vom stillstehenden Umformwerkzeug abheben. Sofern ausreichend, kann auch in die Kanäle des Umformwerkzeugs eingeleitete Druckluft das Formteil 4 vom Umformwerkzeug abheben, oder zumindest unterstützend zum Entformen beitragen.

Claims

Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Umformen von Kunststoffolien mit einem entlang einer Trennungsfuge wenigstens zweigeteilten, hinterschnittenen Umformwerkzeug, dessen Werkzeugteilstücke relativ zueinander verschiebbar angeordnet sind und dessen Trennungsfuge unterhalb der Hinterschneidungen der formgebenden Oberfläche des Umformwerkzeugs aus diesem austritt, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennungsfuge außerdem in der Oberseite der Oberfläche (3) des Umformwerkzeugs (1) außerhalb des Hinterschneidungsbereichs austritt und die verschiebbaren Werkzeugteilstücke des Umformwerkzeugs (1) geführt aus dem Hinterschneidungsbereich heraus verfahrbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die verschiebbaren Werkzeugteilstücke des Umformwerkzeugs (1) unter (1 je fo rmgebende Oberfläche (3) abtallchen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die verschiebbaren Werkzeugteilstücke des Umformwerkzeugs (1) aus seiner formgebenden Oberfläche (3) in Bereiche geringer Oberflächenkrümmung an seiner Oberseite auftauchen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Werkzeugteilstücke des Umformwerkzeugs (1) während des Formvorgangs an ihrer formgebenden Oberfläche (3) spaltfrei und bündig aneinander anschließen.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die verschiebbaren Werkzeugteilstücke des Umformwerkzeugs (1) mit Arbeitszylindern gekoppelt sind.