FR2971969A1

FR2971969A1 - Hot stamping tool for use in vertical hot stamping machine used for hot stamping of piece to be decorated of motor vehicle, has punch whose support surface transmits isostatic pressure to film when film is applied on piece to be decorated

Info

Publication number: FR2971969A1
Application number: FR1151615A
Authority: FR
Inventors: Olivier Montgault
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2012-08-31

Abstract

The tool has a generating unit generating isostatic pressure, and a hot stamping punch (1) provided with a support surface that supports a film (20) to be applied on a piece to be decorated (35) of a motor vehicle. The support surface transmits the isostatic pressure to the film when the film is applied on the piece to be decorated. The punch comprises a flexible membrane (15) that is provided with an internal surface of a confined space of the punch, where the confined space is pressurized by coolant. A heating unit heats the coolant. An independent claim is also included for a method for hot stamping of a piece to be decorated.

Description

OUTILLAGE DE MARQUAGE A CHAUD La présente invention concerne de manière générale le marquage à chaud d'une pièce à décorer montée sur un véhicule automobile et en particulier le poinçon utilisé par ce procédé de marquage, qui opère un transfert à chaud d'une pellicule ou d'une encre depuis un film vers une pièce à décorer, sous forme de décor ou de texte à l'aide du poinçon ou fer de marquage. Il est connu dans l'art antérieur des dispositifs permettant de faire du marquage à chaud. Par exemple, le document FR 2 585 305 présente un appareil portable de marquage à chaud comprenant un plaque de marquage chauffée par une résistance. En contrepartie, ce système présente notamment l'inconvénient de ne pas être compatible avec des pièces de grande taille car la plaque de marquage en acier ne permet pas de garantir une pression homogène en tout point de la pièce, en raison de la complexité du plan de forme et des variations dimensionnelles couramment constatées d'une pièce à l'autre. Si la pression de marquage n'est pas correcte en tout point de la pièce à décorer, le transfert du marquage sera de mauvaise qualité ou même incomplet, et la pièce sera en conséquence mise au rebut ou présentera un risque qualité important lors de son utilisation. Par ailleurs, cette plaque est impropre à pouvoir opérer un marquage à chaud sur des surfaces d'une pièce qui sont perpendiculaires à la direction d'application de l'effort ou non coplanaires à la première surface de contact avec la plaque de marquage. En d'autres termes, il est impossible avec cet équipement de marquer à chaud des pièces de géométrie complexe, car aucune pression ne serait exercée sur le film dans les régions non coplanaires à la plaque de marquage. Enfin, les réglages de la pression de marquage sont délicats car cela dépend de la force d'application d'une part, mais aussi de la surface de la pièce elle-même, ce qui augmente les sources de variabilité. The present invention generally relates to the hot stamping of a workpiece to be decorated mounted on a motor vehicle and in particular the punch used by this marking method, which performs a heat transfer of a film or an ink from a film to a room to decorate, in the form of decor or text with the punch or marking iron. It is known in the prior art devices for making hot stamping. For example, FR 2 585 305 discloses a portable hot stamping apparatus comprising a marking plate heated by a resistor. In return, this system has the disadvantage of not being compatible with large parts because the steel marking plate does not guarantee a homogeneous pressure at any point in the room, because of the complexity of the plan shape and dimensional variations commonly observed from one room to another. If the marking pressure is not correct at any point in the part to be decorated, the transfer of the marking will be of poor quality or even incomplete, and the part will consequently be scrapped or will present a significant quality risk when it is used. . Furthermore, this plate is unsuitable to be able to perform a hot stamping on surfaces of a part which are perpendicular to the direction of application of the force or not coplanar to the first contact surface with the marking plate. In other words, it is impossible with this equipment to hot mark parts of complex geometry, because no pressure would be exerted on the film in regions not coplanar to the marking plate. Finally, the settings of the marking pressure are delicate because it depends on the application force on the one hand, but also on the surface of the part itself, which increases the sources of variability.

Le document WO 94/05843 présente quant à lui une machine de marquage à chaud avec une chambre étanche dans laquelle sont disposés la pièce à décorer et le film support. L'application du film sur la pièce à décorer se fait par différence de pression, le film étant une membrane séparant la chambre étanche en deux. Cette machine est complexe et la chambre étanche apte à mettre en oeuvre deux pressions augmente fortement le coût de fabrication d'un tel équipement. Par ailleurs, des pièces de grande taille posent un problème car il faut d'une part garantir l'étanchéité sur tout le pourtour de la chambre et d'autre part, les efforts créés par la pression sont fonction de la surface de la chambre, ce qui implique de rigidifier le châssis de la machine. Un autre inconvénient est la gestion des bulles d'air qui peuvent rester emprisonnées entre le film et la pièce à décorer, ce qui créé des défauts d'aspect diminuant la qualité du marquage. Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients des documents de l'art antérieur mentionnés ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de proposer un outillage de marquage à chaud économique, et apte à être utilisé avec des pièces de grandes dimensions ou de géométrie complexe ou profonde. Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un outillage de 20 marquage à chaud comportant : - des moyens de génération d'une pression isostatique, - un poinçon de marquage à chaud avec au moins une surface d'appui d'un film à appliquer sur une pièce à décorer, caractérisé en ce que la surface d'appui est apte à transmettre la pression 25 isostatique au film lorsqu'elle l'applique sur la pièce à décorer. L'invention rend possible le marquage de pièces de grandes dimensions ou de géométrie complexe en transmettant une pression isostatique au film de marquage. En d'autres termes, la pression sera homogène sur toute la surface de la pièce, quelle que soit sa taille, et sera normale à chaque unité 30 de surface de la pièce à décorer quelle qu'en soit l'orientation. On peut ainsi The document WO 94/05843 for its part presents a hot stamping machine with a sealed chamber in which are arranged the part to be decorated and the support film. The application of the film to the part to be decorated is done by pressure difference, the film being a membrane separating the sealed chamber in two. This machine is complex and the sealed chamber capable of implementing two pressures greatly increases the cost of manufacturing such equipment. Moreover, large parts are a problem because it is necessary on the one hand to ensure tightness around the entire periphery of the chamber and secondly, the forces created by the pressure are a function of the surface of the chamber, which involves stiffening the frame of the machine. Another disadvantage is the management of air bubbles that can remain trapped between the film and the part to be decorated, which creates appearance defects decreasing the quality of the marking. An object of the present invention is to meet the disadvantages of the documents of the prior art mentioned above and in particular, first of all, to propose an economical hot stamping tool, and suitable for use with large dimensions or complex or deep geometry. For this purpose, a first aspect of the invention relates to a hot stamping tool comprising: means for generating an isostatic pressure; a hot stamping punch with at least one support surface of a film to be stamped; apply to a piece to be decorated, characterized in that the bearing surface is adapted to transmit the isostatic pressure to the film when it is applied to the piece to be decorated. The invention makes it possible to mark parts of large dimensions or complex geometry by transmitting isostatic pressure to the marking film. In other words, the pressure will be homogeneous over the entire surface of the piece, regardless of its size, and will be normal to each surface unit 30 of the piece to be decorated whatever the orientation. We can

avec l'outillage simple de l'invention, marquer des pièces avec des surfaces comportant de fortes différences de niveau. De manière avantageuse, la surface d'appui est apte à transmettre la pression isostatique en se déformant de sorte à épouser la pièce à décorer. with the simple tooling of the invention, mark parts with surfaces with large differences in level. Advantageously, the bearing surface is able to transmit the isostatic pressure by deforming so as to match the piece to be decorated.

La déformation proposée par l'invention permet de s'affranchir d'une part d'un outillage rigide, précis et coûteux à réaliser et d'autre part, permet d'accepter des pièces à décorer avec des variations de forme unitaires au sein d'une même série. Les coûts sont réduits pour la fabrication de l'outillage et pour la production en série des pièces à décorer. De plus, l'outillage n'est plus spécifique à une géométrie donnée de pièces à décorer, il peut accepter des références différentes à marquer, sans devoir changer l'interface de marquage comportant la surface d'appui car la déformation garantit l'adaptabilité de l'outillage à la géométrie de pièce. Avantageusement, le poinçon de marquage à chaud comporte une 15 membrane souple et la surface d'appui est la surface externe de la membrane souple. Cette mise en oeuvre est économique. Avantageusement, la membrane souple comporte une surface interne faisant partie d'un espace confiné du poinçon de marquage à chaud et l'espace confiné est apte à être pressurisé par les moyens de génération de 20 la pression isostatique. La réalisation de l'outillage est économique, car les étanchéités sont assurées par la membrane, facile à fixer sur le poinçon. Avantageusement, l'espace confiné est pressurisé par un fluide caloporteur. L'invention propose de simplifier le procédé de marquage car la chaleur apportée par le fluide est directement transmise au film. Il n'y a pas 25 besoin d'avoir d'étape de préchauffage du film. Avantageusement, l'outillage de marquage à chaud comporte des moyens de chauffage aptes à chauffer le fluide caloporteur. Les moyens de chauffage du fluide caloporteur sont directement intégrés dans l'outillage, ce qui simplifie la conception. The deformation proposed by the invention makes it possible to overcome one part of a tool that is rigid, precise and expensive to produce and, on the other hand, makes it possible to accept parts to decorate with unitary variations of shape within the same series. The costs are reduced for the manufacture of the tools and for the mass production of the pieces to be decorated. In addition, the tool is no longer specific to a given geometry of parts to be decorated, it can accept different references to mark, without having to change the marking interface comprising the support surface because the deformation guarantees adaptability from tooling to part geometry. Advantageously, the hot stamping punch comprises a flexible membrane and the bearing surface is the outer surface of the flexible membrane. This implementation is economical. Advantageously, the flexible membrane has an internal surface forming part of a confined space of the hot stamping punch and the confined space is adapted to be pressurized by the means for generating the isostatic pressure. The realization of the tooling is economical, because the seals are provided by the membrane, easy to fix on the punch. Advantageously, the confined space is pressurized by a coolant. The invention proposes to simplify the marking process because the heat provided by the fluid is directly transmitted to the film. There is no need for a preheating step of the film. Advantageously, the hot stamping tool comprises heating means capable of heating the coolant. The means for heating the heat transfer fluid are directly integrated into the tooling, which simplifies the design.

Un second aspect de l'invention est une machine de marquage à chaud comportant au moins un outillage de marquage à chaud selon le premier aspect de l'invention. Un troisième aspect de l'invention est un procédé de marquage à chaud d'une pièce à décorer avec un outillage de marquage à chaud selon le premier aspect de l'invention et comprenant une étape consistant à transmettre une pression isostatique à un film à appliquer sur la pièce à décorer en déformant une membrane souple de l'outillage de marquage à chaud. A second aspect of the invention is a hot stamping machine comprising at least one hot stamping tool according to the first aspect of the invention. A third aspect of the invention is a method of hot stamping a workpiece to be decorated with hot stamping tooling according to the first aspect of the invention and comprising a step of transmitting isostatic pressure to a film to be applied. on the piece to be decorated by deforming a flexible membrane of the hot stamping tool.

Un quatrième aspect de l'invention est une pièce à décorer marquée à chaud par le procédé selon le troisième aspect de l'invention. Un dernier aspect de l'invention est un véhicule automobile comportant au moins une pièce à décorer selon le quatrième aspect de l'invention. A fourth aspect of the invention is a hot-stamped decorating part by the method according to the third aspect of the invention. A final aspect of the invention is a motor vehicle comprising at least one part to be decorated according to the fourth aspect of the invention.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente une machine de marquage à chaud utilisant un 20 outillage de marquage selon l'invention ; - la figure 2 représente un poinçon de marquage à chaud selon l'invention ; - la figure 3 représente le poinçon de marquage à chaud de la figure 2 lors du marquage à chaud d'une pièce à décorer. 25 La figure 1 représente une machine de marquage à chaud vertical comportant une tête verticale 40 portant un poinçon 1. Un film 20 est convoyé entre le poinçon 1 et les pièces à décorer 35 portées par un convoyeur 30, au dessus du bâti 50 de la machine. Le poinçon 1 comporte une plaque support 10 et une membrane souple 15 en silicone et peut Other features and advantages of the present invention will appear more clearly on reading the following detailed description of an embodiment of the invention given by way of non-limiting example and illustrated by the appended drawings, in which: FIG. 1 represents a hot stamping machine using a marking tool according to the invention; FIG. 2 represents a hot stamping punch according to the invention; - Figure 3 shows the hot stamping punch of Figure 2 when hot stamping a piece to decorate. FIG. 1 shows a vertical hot stamping machine comprising a vertical head 40 carrying a punch 1. A film 20 is conveyed between the punch 1 and the parts to be decorated 35 carried by a conveyor 30, above the frame 50 of the machine. The punch 1 comprises a support plate 10 and a flexible silicone membrane 15 and can

effectuer des mouvements verticaux de montée et descente pour appliquer le film 20 sur les pièces à décorer 35. Ces pièces 35 ne sont pas planes et c'est la membrane 15 en silicone en se déformant qui va pouvoir répartir la pression dans toutes les directions pour que le film soit pressé dans une direction normale à chaque unité de surface à décorer de la pièce 35, comme cela sera expliqué au paragraphe concernant la figure 3. La figure 2 représente une vue en coupe du poinçon 1, comportant la plaque 10 et la membrane 15. Cette dernière est fixée sur la face inférieure de la plaque 10 et comporte d'une part une surface extérieure 18 destinée à appuyer sur le film 20 pour le mettre en contact avec la pièce 35, et d'autre part une surface interne 19 qui définit un espace confiné 17 dans lequel peut être mis en circulation un fluide caloporteur. Le fluide caloporteur peut circuler dans l'espace confiné par l'intermédiaire des trous 11 et 12 d'arrivée et de retour vers une pompe de circulation. perform vertical movements up and down to apply the film 20 on the parts to be decorated 35. These parts 35 are not flat and it is the silicone membrane 15 deforming which will be able to distribute the pressure in all directions for that the film is pressed in a direction normal to each surface unit to be decorated of the part 35, as will be explained in the paragraph concerning FIG. 3. FIG. 2 represents a sectional view of the punch 1, comprising the plate 10 and the membrane 15. The latter is fixed on the underside of the plate 10 and comprises on the one hand an outer surface 18 for pressing on the film 20 to bring it into contact with the part 35, and on the other hand an internal surface 19 which defines a confined space 17 in which a coolant can be circulated. The heat transfer fluid can circulate in the confined space through the holes 11 and 12 of arrival and return to a circulation pump.

La figure 3 représente le poinçon de la figure 2 en position de marquage à chaud d'une pièce 35. Le poinçon a été approché de la pièce 35 et l'espace confiné mis sous pression avec le fluide caloporteur préalablement porté à température. Grace à sa flexibilité, la membrane se déforme au contact de la pièce 35 et peut appliquer sur celle-ci et le film 20 interposé une pression isostatique de sorte que tous les éléments de surface de la pièce 35 subissent une pression perpendiculaire à ces derniers. Les conditions de pressions sont donc en valeur absolue homogènes sur toute la surface de la pièce 35 et grâce à la chaleur uniforme apportée par le fluide caloporteur, le transfert des encres du film vers la pièce est identique sur toute la surface à traiter de la pièce 35, même si celle-ci est de géométrie complexe, comme dans l'exemple représenté. On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées. En particulier, il est fait référence à une membrane souple en silicone, mais on FIG. 3 shows the punch of FIG. 2 in the hot-stamping position of a workpiece 35. The punch has been approached to the workpiece 35 and the confined space has been pressurized with the heat-transfer fluid previously heated to temperature. Due to its flexibility, the membrane deforms in contact with the workpiece 35 and can apply thereon and the interposed film 20 isostatic pressure so that all the surface elements of the workpiece 35 undergo a pressure perpendicular thereto. The pressure conditions are therefore in uniform absolute value over the entire surface of the workpiece 35 and thanks to the uniform heat provided by the heat transfer fluid, the transfer of the film inks to the workpiece is identical over the entire surface to be treated of the workpiece 35, even if it is of complex geometry, as in the example shown. It will be understood that various modifications and / or improvements obvious to those skilled in the art can be made to the various embodiments of the invention described in the present description without departing from the scope of the invention defined by the appended claims. In particular, reference is made to a flexible silicone membrane, but

pourrait également envisager d'utiliser du caoutchouc ou une autre matière souple. Enfin, on peut envisager de donner à la membrane souple une préforme de sorte à ce qu'elle entre en contact avec la pièce à décorer de manière progressive, d'une extrémité à l'autre de la pièce à décorer, pour chasser d'éventuelles bulles d'air entre le film et la pièce à décorer. could also consider using rubber or other soft material. Finally, it is conceivable to give the flexible membrane a preform so that it comes into contact with the part to be decorated in a progressive manner, from one end to the other of the part to be decorated, to drive away from possible air bubbles between the film and the room to decorate.

Claims

REVENDICATIONS1. Hot stamping tooling comprising: - means for generating isostatic pressure, - hot stamping punch (1) with at least one bearing surface (18) of a film (20) to be applied to a piece to be decorated (35), characterized in that the bearing surface (18) is able to transmit the isostatic pressure to the film (20) when it is applied to the piece to be decorated (35).

2. Hot stamping tool according to claim 1, characterized in that the bearing surface (18) is adapted to transmit the isostatic pressure by deforming so as to match the piece to be decorated (35).

3. Hot stamping tool according to one of claims 1 or 2, characterized in that the hot stamping punch (1) comprises a flexible membrane (15) and in that the bearing surface (18) is the outer surface of the flexible membrane (15).

4. Hot stamping tool according to claim 3, characterized in that the flexible membrane (15) has an inner surface (19) forming part of a confined space (17) of the hot stamping punch (1) and in that the confined space (17) is adapted to be pressurized by the means for generating the isostatic pressure.

5. hot stamping tool according to claim 4, characterized in that the confined space (17) is pressurized by a heat transfer fluid. 25

6. hot stamping tool according to claim 5, characterized in that it comprises heating means adapted to heat the heat transfer fluid.

7. Hot stamping machine comprising at least one hot stamping tool according to one of claims 1 to 6.

8. A method of hot stamping a part to be decorated (35) with a hot stamping tool according to one of claims 1 to 6 and comprising a step of transmitting isostatic pressure to a film (20) to be applied. on the part to be decorated (35) by deforming a flexible membrane (15) of the hot stamping tool.

Hot-stamped decorating article (35) by the method according to claim 8.

10. Motor vehicle with at least one piece to decorate (35) according to claim 9.