DE4300943C2 - Vorrichtung mit elastomerem Überzug zum Kaschieren von Formteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kaschie­ ren von Formteilen an sich beliebiger Art gemäß Ober­ begriff des Anspruches 1.

Das Kaschieren in einer Vorrichtung, die aus zwei Werkzeughälften, nämlich Patrize und Matrize, besteht, wird vorzugsweise dort industriell mit Erfolg eingesetzt, wo die Kaschierwerkstoffe luftdurchlässige Stoffe wie Gewebe, Gewirke od. dgl. sind. Im Gegensatz zum Fo­ lienkaschieren, bei dem überwiegend das bekannte Va­ kuumtiefziehen angewendet wird, führt das Kaschieren in Patrize und Matrize zu unvermeidlichen Dickentole­ ranzen bezüglich Formteil und Kaschiermaterial und damit zu Schwierigkeiten, die es zu vermeiden gilt. Bei positiven Dickentoleranzen werden beispielsweise ört­ lich zu hohe Preßkräfte aufgebracht, was zu Schäden am Kaschiermaterial führen kann, besonders dann, wenn es sich um empfindliche Kaschierwerkstoffe - wie bei­ spielsweise Veloure - handelt Negative Dickentole­ ranzen führen dagegen zu niedrigeren, oft nicht ausrei­ chenden Anpreßkräften für die Kaschierung mit der Folge mangelhafter Verklebungsgüte. Insbesondere konkave Formteilbereiche mit kleinen Radien sind im Rahmen dieser Problematik gefährdet, da hier der Ka­ schierwerkstoff bei den praktisch nicht zu vermeiden­ den starken Temperaturschwankungen zum Abheben neigt. Darüber hinaus muß in diesen Bereichen mit Dic­ kentoleranzen der Formteile gerechnet werden.

Bekannt geworden sind Versuche, die Dickentoleran­ zen durch Elastomere auszugleichen, die entweder in Form eines angegossenen Überzuges die entsprechende Werkzeughälfte überziehen oder die in Form von Plat­ ten als Zwischenlagen beim Kaschieren verwendet wer­ den. Für flach geformte Teile wurden bisher in einer Versuchsanordnung elastische Matten bzw. Tafeln zwi­ schen die Preßwerkzeuge und die Werkstücke mit De­ kormaterial eingelegt und auf diese Weise oberflächen­ schonend kaschiert.

Dieses Verfahren läßt sich für stark dreidimensional ausgeformte Teile nicht anwenden. Hierfür wird der so­ genannte Frontguß vorgeschlagen, bei dem elastische Oberflächen aufgegossen werden, d. h. ein elastischer Werkstoff wird fest mit dem zugehörigen Basiskörper des Werkzeuges verbunden. Voraussetzung für dieses Verfahren ist, daß entsprechend rauhe oder in geeigne­ ter Form grundierte Oberflächen vorgegeben bzw. ge­ schaffen werden.

Die bekannt gewordenen Lösungen haben entschei­ dende Nachteile:

• - Elastomerüberzüge, die fest an eine Vorrich­ tungshälfte des Kaschierwerkzeuges angegossen sind, können bei Verschleiß nur mit großem Auf­ wand restauriert bzw. gewechselt werden.

Beim genannten Frontgußverfahren wird grundsätz­ lich wie folgt vorgegangen:

Eine flexible Gießharzschicht wird auf eine unterdi­ mensionierte vorgefertigte Trägerkonstruktion über die vorbehandelte, gegebenenfalls ringsum abgedichtete Negativform gegossen. Allgemein ist eine möglichst gleichmäßige Distanz der Trägerkontur von der Form­ oberfläche von Vorteil. Gegebenenfalls sind Aufnahme­ schlitze für Temperierrohre zu berücksichtigen. Auf fachgerechte Gießtechnik durch Positionierung der Ein­ gußrohre über Tiefpunkten der Negativform und aus­ reichende Zahl von Entlüftungs- bzw. Steigerrohren über Hochpunkten muß geachtet werden. In manchen Fällen wird vor du Gießen der Frontschicht auf die vor­ behandelte Negativform eine dünne Oberflächenharz­ schicht aufgetragen, die spezielle Eigenschaften, wie sehr hohe Lösemittelbeständigkeit, Schlagzähigkeit etc. aufweist oder leichtes Finishen von Hand ermöglicht.

Müssen darüber hinaus örtliche Korrekturen der An­ preßkraft vorgenommen werden, so sind hierfür die gleichen zeitraubenden Einklebearbeiten von Folien in verschiedenen Stärken notwendig wie bei herkömmli­ chen Stahl- oder Aluminiumwerkzeugen. Das Einkleben derartiger Folienstreifen hat den entscheidenden Nach­ teil, daß sich bei empfindlichen Kaschierwerkstoffen diese Streifen abzeichnen. Darüber hinaus werden die eingeklebten Folien an steilen Kanten Schiebekräften ausgesetzt, verschleißen schnell und neigen daher zu Ablösungen.

Das Verwenden von großflächigen Elastomerplatten ist ein Hilfsmittel, das nur bei gering verformten Träger­ teilen anwendbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrund, eine Ka­ schiervorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die den erforderlichen Toleranzausgleich beim Formteil und für den Kaschierwerkstoff sowie gegebe­ nenfalls notwendige Formkorrekturen ermöglicht und gleichzeitig die Wartungs- und Reparaturzeit der Ka­ schiervorrichtungen minimiert, vor allem die Kaschie­ rung bei weitgehender Schonung der Kaschierswerk­ stoffe durchzuführen gestattet, um so die Oberflächen­ qualität der fertigen Kaschierung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung dar. Die Ausfüh­ rung des toleranzausgleichenden elastomeren Überzu­ ges als abnehmbare Formschale auf mindestens einer Vorrichtungshälfte des Kaschierwerkzeuges stellt si­ cher, daß Reinigung und Reparatur von Verschleißschä­ den zu keinen längeren Stillstandszeiten der Kaschier­ vorrichtung führt, da derartige abnehmbare Schalen schnell zu wechseln sind: zu einer Kaschiervorrichtung können mehrere wechselbare Formschalen bereitge­ stellt werden. Ein schneller Wechsel derartiger Form­ schalen garantiert eine fortlaufende Produktion, auch wenn Schäden an einer Formschale auftreten sollten. Darüber hinaus ist es in vorteilhafter Weise möglich, ein und dieselbe Kaschiervorrichtung zu verwenden, der mehrere Formschalenvarianten zugeordnet werden können. Auf diese Weise lassen sich bei geringstem Mehraufwand stilistische Varianten ein und derselben Grundausführung praktisch kostenfrei vorgeben.

Beispielsweise ist es möglich, ein Formteil mit sehr unterschiedlichen Kaschierwerkstoffen zu kaschieren, und zwar jeweils zu optimalen Bedingungen durch An­ passung der Formschalen-Charakteristik an den Ka­ schierwerkstoff. Dadurch, daß die abnehmbaren Form­ schalen mindestens zwei angeformte Zentrierbereiche in Form von Vertiefungen und/oder Erhöhungen auf­ weisen, die in entsprechende Gegenbereiche, d. h. Noc­ ken und/oder Vertiefungen der zugehörigen Vorrich­ tungshälfte eingreifen, ist die einwandfreie Justierung von Formschalen entsprechend der Werkzeughälfte der Kaschiervorrichtung spielfrei gewährleistet. Die Fixie­ rung der Formschale im zentrierten Zustand durch Un­ terdruck garantiert sowohl die sichere Verbindung zwi­ schen Formschale und Vorrichtungshälfte als auch die schnelle und problemlose Wechselmöglichkeit der Formschale bei Wartung und Reparatur.

Weist die elastomere Formschale ganz oder teilweise umlaufend hinterschnittene lippenförmige Randberei­ che auf, die in entsprechenden Nuten der entsprechen­ den Vorrichtungshälften eingreifen, so ergibt sich zum einen der Vorteil einer sicheren Abdichtung des fixe­ renden Unterdruckes, zum anderen wird die Handha­ bung der elastomeren Formschale in dem Zeitraum er­ leichtert, in dem noch kein Unterdruck angewendet wird, da die lippenförmigen Bereiche als Schnappver­ bindung wirken und die Formschale auch ohne Unter­ druck fixieren. Vor allem dann, wenn bei vertikaler An­ ordnung der Kaschierwerkzeuge die obere Kaschier­ werkzeughälfte mit dem elastomeren Überzug verse­ hen wird, ist eine derartige Maßnahme vorteilhaft.

Besitzt die elastomere Formschale in mindestens ei­ nem Bereich der Kaschierfläche Überhöhungen gegen­ über der Formteilkontur, so ergibt sich der Vorteil, daß die überhöhten Bereiche einen erhöhten Anpreßdruck auf den Kaschierwerkstoff überträgt, was bereichsweise zu verbesserter Klebegüte führt von dieser Möglich­ keit ist besonders vorteilhaft dann Gebrauch zu machen, wenn das Formteil konkave Bereiche mit geringen Ra­ dien aufweist. In diesen Bereichen neigt der Kaschier­ werkstoff infolge von im Fahrgastraum von Fahrzeugen stark schwankenden Temperaturbedingungen zu Abhe­ bungen und Schälvorgängen. Aber auch temperaturbe­ dingtes Schrumpfen beim Kaschiervorgang wird durch erhöhten Anpreßdruck infolge örtlicher Überhöhungen der elastomeren Formschale überwunden und führt zu einer erheblich verbesserten Gesamtgüte der Kaschie­ rung. Eine wünschenswerte Konturüberhöhung kann beispielsweise auch dadurch hergestellt werden, daß zwischen Formschale und Vorrichtungshälfte Zwi­ schenlagen aufgebracht werden. Damit kann die Kontur des Kaschiervorganges nachträglich korrigiert und dem Kaschierergebnis angepaßt werden, ohne daß die Ge­ fahr besteht, daß sich die Zwischenlagen auf dem Ka­ schierwerkstoff abbilden.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtungen besteht darin, daß die Formschale bereichsweise unterschiedliche Dicke be­ sitzt. Die Verformungseigenschaften der elastomeren Formschalen werden durch diese Maßnahme beeinflußt, so daß man spezielle Anforderungen, die sich aus der Art des Kaschierwerkstoffe und der Größe der zu er­ wartenden Toleranzen herleiten, zusätzlich berücksich­ tigen kann. Toleranzausgleichseigenschaften und die zu diesem Toleranzausgleich benötigten spezifischen Preßkräfte (Kraft/Fläche) ergeben sich neben der Dicke der elastomeren Formschale auch aus der Härte des verwendeten Werkstoffes. Hier stehen gießfähige, ela­ stomere und dergleichen Werkstoffe sehr unterschiedli­ cher Härte (Shore-Härte) am Markt ausreichend zur Verfügung. Da man in der Praxis davon ausgeht, daß durch die Formteilgröße und die zur Verfügung stehen­ den Pressen die Flächenpressung beim Kaschieren vor­ gegeben und begrenzt ist, läßt sich die Anpassung be­ züglich Härte und Dicke der Formschale in einfacher Weise in einem Druckversuch ermitteln, so daß die er­ zielbaren Federwege (Toleranzausgleichswege) hinrei­ chend genau vorherbestimmbar sind. Es hat sich ge­ zeigt, daß Flächenabmessungen von ca. 5 × 5 cm der Materialprobe der Formschale ausreichend sind. Der Aufwand für eine optimale Abstimmung von Geometrie und Werkstoffkennwerten der Formschale ist ver­ gleichsweise gering.

Die Wirkflächen der elastomeren Formschalen kön­ nen vorteilhaft an ihrer Oberfläche hygroskopisch aus­ gerüstet sein. Durch die Wasserbindung an die Form­ schalen-Oberfläche kommt es dann in temperierten Ka­ schierwerkzeugen zu einer Art "Dampfbügeleffekt", der sich besonders beim Kaschieren von Velourstoffen gün­ stig auf die Stoffstruktur auswirkt. Eine derartige hygro­ skopische Ausrüstung der Formschalen-Oberfläche kann in einfacher Weise dadurch realisiert werden, daß sie mit einer hygroskopischen Flüssigkeit abgerieben und imprägniert wird. Beim Einsatz von temperierten Kaschierwerkzeugen ergeben sich für abnehmbare ela­ stomere Formschalen zusätzliche Vorteile gegenüber anvulkanisierten Werkzeugoberflächen. Nimmt die Formschale im Laufe längerfristigen Kaschierbetriebes zu hohe Temperaturen an, was einhergeht mit hoher Verschleißgefahr, so kann sie problemlos gegen eine kalte Formschale ausgewechselt werden. Während der Abkühlzeit außerhalb der Kaschiervorrichtung kann sie entsprechend gewartet und oberflächenbehandelt wer­ den.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeich­ nungsdarstellungen näher erläutert und beispielsweise beschrieben. Fig. 1 und 2 sind hierfür als schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Kaschier- Vorrichtung wiedergegeben. Es bedeuten:

Fig. 1 die elastomere Formschale der Patrize,

Fig. 2 die entsprechende Darstellung der Matrize des Kaschierwerkzeuges.

In Fig. 1 ist die elastomere Formschale 1 mit Hilfe des Zentrierbereiches 2 und des durch die Bohrung 3 anleg­ baren Unterdruckes auf der unteren Hälfte 4 des Ka­ schierwerkzeuges fixiert. Die Formschale 1 befindet sich im Eingriff mit dem Kaschierwerkstoff 6, der mit Hilfe eines nicht dargestellten Klebers auf dem Träger­ formteil 7 durch Druckeinwirkung befestigt wird. Die Formschale 1 besitzt die Dicke "a"; "f" kennzeichnet die Größe des zu erwartenden Toleranzausgleiches. Die Flächenpressung, die zur Kaschierung notwendig ist, wird von dem Oberwerkzeug 5 auf gebracht, und zwar mit Hilfe eines nicht dargestellten Preßstempels bzw. einer Presse, in die die Kaschier-Vorrichtung eingesetzt wird. Sind Korrekturen am Kaschierwerkzeug notwen­ dig, so können diese mit Hilfe von Folienstreifen 8 vor­ genommen werden, die auf die Vorrichtungshälfte 4 di­ rekt aufgeklebt werden. Der Vorteil bei dieser Verfah­ rensweise besteht darin, daß die Folienstreifen zwischen der Formschale 1 und der Vorrichtungshälfte 4 ange­ ordnet sind, sich also nicht auf der Wirkfläche der Form­ schale abzeichnen und den Kaschierwerkstoff beschädi­ gen.

Zwischen den Zeilen ist ein Bereich "b" angedeutet, in dem die Formschale 1 eine Konturüberhöhung aufweist. In diesem Bereich "b", in dem infolge der konkaven Geometrie der Kaschierwerkstoff zum Abheben neigt, wird erfindungsgemäß ein höherer Anpreßdruck ange­ wendet und damit eine verbesserte Verklebungsgüte erreicht.

In Fig. 2 ist die elastomere Formschale 1 dem Ober­ werkzeug 5 der Kaschiervorrichtung zugeordnet. Sie ist in gleicher Weise durch den Zentrierbereich 2 und den Unterdruck, der durch die Bohrung 3 aufgebracht wird, justiert und fixiert wie die Formschale in Fig. 1. Zusätz­ lich weist die Formschale 1 den lippenförmigen Bereich 9 auf, der in die nutförmige Aussparung 10 der Vorrich­ tungshälfte 5 eingreift. Die Formschale 1 wird so auch ohne Unterdruck während der Montage festgehalten. Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung erfolgt der elastische Toleranzausgleich auf der Seite des Träger­ formteiles, der Kaschierwerkstoff 6 steht direkt mit der unteren Vorrichtungshälfte 4 und deren harter Oberflä­ che in Kontakt. Eine derartige Vorgehensweise kann zweckmäßig sein, wenn gleichzeitig mit dem Kaschier­ vorgang Einprägungen in den Kaschierwerkstoff vorge­ nommen werden oder die untere Vorrichtungshälfte 4 beispielsweise gleichzeitig ein Schnittstempel für einen genauen Kaschierwerkstoffbeschnitt ist.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Kaschieren von Formteilen al­ ler Art, wie Innenverkleidungsteilen von Fahrzeu­ gen, mit der die als Trägerteile ausgebildeten Formteile mittels oberflächenveredelnder Materia­ lien, beispielsweise textilen Geweben, Folien, Ge­ wirken u. dgl., ganz oder teilweise überzogen wer­ den, bestehend, aus einem Ober- und Unterwerk­ zeug als Patrize und Matrize, zwischen denen Formteil und Kaschierung durch Druckeinwirkung und Kleberbeaufschlagung miteinander dauerhaft verbunden werden, wobei mindestens ein Vorrich­ tungswerkzeug einen elastomeren Überzug trägt dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (6) ei­ ne abnehmbare, durch Unterdruck an der einen Werkzeughälfte (4) fixierbare Formschale (1) ist mit mindestens zwei angeformten Zentrierberei­ chen (2), die Vertiefungen und/oder Erhöhungen in der Formebene bilden, wobei diese in entsprechen­ de Erhöhungen bzw. Vertiefungen der Werkzeug­ hälfte (4) eingreifen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elastomere Formschale (1) ganz oder teilweise umlaufend hinterschnittene lippen­ förmige Randbereiche aufweist, die in entsprechen­ de Nuten der entsprechenden Vorrichtungshälften eingreifen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Formschale (1) in mindestens ei­ nem Bereich der Kaschierfläche Überhöhungen ge­ genüber der Formteilkontur aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überhöhungen durch Zwi­ schenlagen (8) zwischen Formschale und Vorrich­ tungshälfte vorgegeben sind.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der voran­ gegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Formschale (1) bereichsweise unterschiedli­ che Dicke aufweist.

6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Härte und Dicke der elastomeren Formschale (1) dem zu er­ wartenden Toleranzausgleich angepaßt sind.

7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprü­ che 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Kaschierwerkstoff (6) in Kontakt stehende Oberfläche hygroskopisch ist.