WO2001064415A1

WO2001064415A1 - Vorrichtung zum herstellen eines zumindest einseitig mit einem textil versehenen spritzgussteils

Info

Publication number: WO2001064415A1
Application number: PCT/DE2001/000755
Authority: WO
Inventors: Josef Neureder; Frank Schlieber; Joachim Kretschmer
Original assignee: Montaplast Gmbh; Neureder Ag
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2001-09-07
Also published as: DE10009304C2; DE10009304A1; AU2001242282A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines einseitig mit einem Textil versehenen Spritzgussteils, das eine schalenförmige, dreidimensional ausgebildete Oberflächenstruktur mit einem im Raum verlaufenden Rand aufweist, mit einer Textilzuschneideeinheit (1) zum Zuschneiden eines Textilzuschnitts (37), einer Betätigungsvorrichtung zum Aufnehmen des Textilzuschnitts (37), einer Spritzgießeinheit (2) zum Hinterspritzen des Textilzuschnitts (37) mit Kunststoff und einer Bearbeitungseinheit zum Nachbearbeiten des Spritzgussteils (40, 50). Um den Textilverschnitt und die Durchlaufzeiten der Fertigung zu reduzieren, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Textilzuschneideeinheit (1) Zuschneidemittel für einen an die Oberflächenstruktur und/oder die Randkontur des fertigen Spritzgussteils angepaßten Formkonturzuschnitt aufweist, dass die Bearbeitungseinheit (4) mit einer Haltevorrichtung für eine verdrehungsfreie und eindeutige Positionierung und Fixierung des Spritzgussteils in dessen Sollgeometrie währen des Nachbearbeitens versehen ist, und dass die Bearbeitungseinheit (4) eine Beschneidevorrichtung zum vollautomatischen Beschneiden der Randkontur des Spritzgussteils umfasst.

Description

Vorrichtung zum Herstellen eines zumindest einseitig mit einem Textil versehenen Spritzgussteils

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines zumindest einseitig mit einem Textil versehenen Kunststoff- Spritzgussteils, das vorzugsweise eine schalenförmige, dreidimensionale Oberflächenstruktur mit einem im Raum verlaufenden Rand aufweist, mit a) einer Textilzuschneideeinheit zum Zuschneiden eines Textilzuschnitts, b) einer Betätigungsvor- richtung, insbesondere einem Roboter, zum Aufnehmen des Textilzuschnitts, c) einer Spritzgießeinheit zum Hinterspritz en des Textilzuschnitts mit Kunststoff und d) einer Bearbeitungseinheit zum Nachbearbeiten des Spritzgussteils.

Derartige Spritzgussteile werden beispielsweise im KFZ-Bereich zum Abdecken von Trägern, Holmen und dergleichen eingesetzt. Üblicherweise sind die Spritzgussteile mit einem Textil versehen, welches an die Fahrzeuginnenausstattung angepasst ist. An den Rändern der Spritzgussteile sind vorzugsweise einstückig angeformte Verbindungslaschen oder Raststege vorgesehen, mit denen das Spritzgussteil an dem Fahrzeug befestigbar ist.

Bei einer bekannten Vorrichtung der genannten Art wird das Textil in der Textilzuschneideeinheit von einer Textilrolle abgerollt und manuell zu rechteckigen, jeweils gleich großen Textilzuschnitten geschnitten. Alternativ können die Textil- zuschnitte bereits vorgefertigt zugeschnitten angeliefert werden. Die Textilzuschnitte werden dann in einer Bereitstel- lungseinheit angeordnet, aus welcher sie von der Betätigungsvorrichtung entnommen werden. Für die Entnahme wird vorzugsweise ein Linearroboter eingesetzt. Die Betätigungsvorrichtung platziert den Textilzuschnitt dann in einer Aufnahme innerhalb der Spritzgießeinheit. Üblcherweise ist die Betätigungsvorrichtung mit einem zweiseitigen Greifer ausgestattet, so dass durch eine Hubbewegung gleichzeitig ein gefertigtes Sprit∑- gussteil auf einer Seite aus der Spritzgießeinheit entnommen und auf der gegenüberliegenden Werkzeugseite der neue Textil- zuschnitt in der Aufnahme platziert werden kann. Die Stofffixierung innerhalb des Werkzeugs erfolgt beispielsweise durch Stifte, Spannrahmen oder Klammern, welche die Ränder des Textilzuschnitts umklammern. Alsdann schließt die Spritzgießeinheit und hinterspritzt den Textilzuschnitt mit Kunststoff. Nach dem Hinterspritzen entnimmt eine Betätigungsvorrichtung das gefertigte Spritzgussteil aus der Spritzgießeinheit und legt dieses in eine Gitterbox zur weiteren Bearbeitung ab. Bei dieser Weiterbearbeitung können zunächst Ausnehmungen aus dem Spritzgussteil gestanzt werden. Schließlich wird das über den Rand des Spritzgussteils überstehende Textil abgeschnitten. Beim Abschneiden des Textils muss sehr sorgsam vorgegangen werden, da Beschädigungen des Textils an den Kanten des im Fahrzeug eingebauten Spritzgussteils sichtbar sind. Aus diesem Grund wird der Zuschnitt üblicherweise per Hand von geschulten Fachkräften durchgeführt, um den Ausschuss so gering wie möglich zu halten.

Die bekannte Vorrichtung ist mit verschiedenen Nachteilen verbunden. Als primärer Nachteil ist der hohe Textilverbrauch zu nennen. Der Textilzuschnitt muss nämlich grundsätzlich mit solchem Übermaß erfolgen, um die während des Fertigungsablaufs entstehenden Toleranzprobleme ausgleichen zu können. Da die Textilzuschnitte und das Spritzgussteil mehrmals während des Fertigungsablaufs aufgenommen und in den entsprechenden Vor- richtungen platziert werden müssen, kann es im schlechtesten Fall zu einer Summierung der Toleranzen der Toleranzbette kommen. Jeder Textilzuschnitt muß deshalb so zugeschnitten sein, dass er in jedem Fall die maximale Summe der Toleranzen abdecken kann. Andererseits tritt nur bei sehr wenigen Spritzgussteilen die maximale Summe der Toleranzen auf, so dass üblicherweise größere Stoffmengen in der Bearbeitungseinheit abgetrennt werden müssen.

Eine automatische Nachbearbeitung scheidet aus, da die Spritzgussteile durch während der Abkühlung auftretende Verspannungen und Materialschwund des Kunststoffs in sich geringfügig verdreht sein können, wodurch geringfügig unterschiedliche Kantenverläufe eines jeden Spritzgussteils auftreten können und Abweichungen von der Sollgeometrie (Geometrie des geplanten Spritzgussteils) auftreten. Diese Unterschiede verhindern aber gerade eine automatische Nachbearbeitung durch einen Roboter, der jeweils einen vordefinierten Kantenverlauf er- fordert. Besonders Problematisch für die automatische Nachbearbeitung sind Randkonturen mit engen Kurvengeometrien. Der Beschnitt von komplexen Geometrien, insbesondere wenn das Spritzgussteil mit an dem Fahrzeug einsteckbaren, von diesem in bestimmten Abständen herausragenden Einstecklaschen verse- hen ist, muss von Hand erfolgen, teilweise unter Einsatz mechanischer Trennvorrichtungen.

Da die individuellen Gegebenheiten jedes Spritzgussteils beim Beschnitt berücksichtigt werden müssen, ist die Nachbearbei- tung derzeit der zeitaufwändigste Fertigungsabschnitt. Bei der Betrachtung der Durchlaufzeiten von Spritzgussteilen wird zwischen Zykluszeiten und Nebenzeiten unterschieden. Eine Zykluszeit ist definiert als die gesamte für das Spritzen eines Spritzgussteils in der Spritzgießeinheit benötigte Zeit; sie umfasst die Zeit für das Einlegen eines Textils in die Spritzgießeinheit, das Schließen der Werkzeuge der Spritzgießeinheit, das Spritzen des Spritzgussteils, das Abkühlen des Spritzgussteils, das Öffnen des Werkzeugs und das Ausschleusen des fertigen Spritzgussteils aus der Spritzgießeinheit. Neben- zeiten sind definiert als diejenigen Zeiten, die von den Spritzgießzyklen unabhängig sind. Das Beschneiden der Spritzgussteile in der Bearbeitungseinheit erfolgt in Nebenzeiten. Beim Stand der Technik stellt die Bearbeitungseinheit aufgrund des relativ zum Gesamtprozess zeitaufwandigen Beschneidens der Spritzgussteile den Engpassfaktor der Produktion dar und bestimmt damit wesentlich die Durchlaufzeiten bei der Fertigung eines Spritzgussteils und damit die Kapazität der Gesamtanlage.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, den Tex- tilverschnitt , also das bei der Nachbearbeitung abzutrennende Textil, zu reduzieren und die Durchlaufzeiten zu senken.

Dieses Problem wird erfmdungsgemaß dadurch gelost, dass die Textilzuschneideeinheit Zuschneidemittel für einen an die Oberflachenstruktur und/oder Randkontur des fertigen Spπtz- gussteils angepassten Formkonturzuschnitt aufweist, dass die Bearbeitungseinheit mit einer Haltevorrichtung f r eine verdrehungsfreie und eindeutige Positionierung und Fixierung des Spritzgussteils m seiner Sollgeometrie versehen ist und dass die Bearbeitungseinheit eine Beschneidevomchtung zum voll- automatischen Beschneiden der Randkontur des Spritzgussteils umfasst .

Die erfmdungsgemaße Vorrichtung ermöglicht erstmalig eine vollautomatische Fertigung und Bearbeitung von einseitig mit einem Textil versehenen Spritzgussteilen.

Die Textilzuschneideeinheit schneidet den Textilzuschnitt konturgenau n Abhängigkeit von der eweiligen Oberflachenstruktur, die der Textilzuschnitt auf dem fertigen Spritzguss- teil einnimmt, und dessen Randkontur aus der angelieferten Textilware aus (Formkonturzuschnitt). Auch abstehende Laschen zum Abdecken abstehender Bereiche des Spritzgussteils oder zum Positionieren des Textils m der Spritzgießeinheit (mit entsprechenden Lochern) lassen sich formteilgenau zuschneiden. Je nach der Dicke des Textils können bis zu 40 übereinander liegende Stoffe können komprimiert und von der Textilzuschneideeinheit gleichzeitig zugeschnitten werden. Die Textilzuschneideeinheit kann beliebige Randkonturen und Ausnehmungen vorse- hen, so dass em verschnittoptimierter Zuschnitt erfolgt. Aufgrund der durch die Vorrichtung realisierbare Reduktion der Toleranzen muss nur em Textiluberstand von maximal 2 cm an dem Spπtzgussteil im fertigen Zustand vorgesehen sein. Dieses reduziert den Verschnitt im Vergleich zu der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtung erheblich.

Zur Fertigung eines Umbugs können millimeter genau positionierte Entlastungsschnitte im Umbugbereich mit besonderer Toleranz vorgesehen werden, um eine Wellung des Textils auf der Oberflache des Spritzgussteils zu verhindern. Dieses war beim Stand der Technik unmöglich, da die Position des Spritzgussteils auf dem Textil durch die wahrend des Produktionsprozesses auftretenden Toleranzen bei jedem Bauteil leicht variierte.

Die erfmdungsgemaße Haltevorrichtung (Aufnahmeform) zur Aufnahme der Spritzgussteile weist eine Oberflache auf, welche zumindest teilweise das Negativ der Oberflachenkontur des Spritzgussteils abbildet, wobei die Oberflache em formstabi- les poröses Material umfasst, durch das em Volumenstrom leitbar ist, mit dem das Spπtzgussteil auf der Oberflache ansaugbar und so positionier- und fixierbar ist. Die Kontur der Oberflache der Aufnahmeform entspricht der des zu bearbeiten- den Spritzgussteils mit allen Krümmungen, Ausnehmungen, Stegen und dergleichen. Die Bearbeitungseinheit legt das Spπtzguss- teil mit einer Seite m oder auf der Aufnahmeform ab und der Vakuumstrom saugt die aufgelegte Flache des Spritzgussteils ganzflachig an. Damit wird eine verdrehungsfreie und toler- anzunabhangige Fixierung des Spritzgussteils m der Aufnahmeform realisiert. Da die Oberflachenkontur der Aufnahmeform dem Negativ der Sollgeometrie des Spritzgussteils entspricht, wird jedes Spritzgussteil darüber hinaus durch den Vakuumstrom in seine Sollgeometrie gebracht.

Die Aufnahmeform ist zumindest im Bereich der das Spritzgussteil aufnehmenden Oberflache aus einem porösen Material gefertigt, durch welches der Unterdruck auf die in der Aufnahme- form angeordneten Oberfläche des Spritzgussteils übertragbar ist. Nachdem das Spritzgussteil, beispielsweise durch einen Handlingsgreifer, vorpositioniert wurde, ist dieses durch die Aufnahmeform hindurch ganzflächig auf der dem Spritzgussteil zugewandten Oberseite der Aufnahmeform ansaugbar und so genau positionier- und fixierbar. Das Spritzgussteil kann eine völlig beliebige Oberflächenstruktur mit Krümmungen, Mulden, abragenden Stegen, Schrägen u.a. aufweisen. Die erfindungsgemäße Aufnahmeform ermöglicht es erstmalig, dass ein Spritz- gussteil mit der textilversehenen Seite (Außenseite) voran in der Haltevorrichtung positionier- und fixierbar ist, da der Unterdruck strark genug ist, um durch das Textil hindurch den darunterliegenden Kunststoff anzusaugen. Die aus dem Stand der Technik bekannten Greifer und Ansaugvorrichtungen waren bis- lang nur für den Einsatz auf der Kunststoffseite des Spritzgussteils verwendbar, da auf dieser Seite der Sauger den notwendigen Unterdruck zum Halten erzeugen konnte.

Als poröser Werkstoff für die Aufnahmeform sind im wesentli- chen alle Sinterwerkstoffe einsetzbar. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, poröses Aluminium zu verwenden, da dieses eine gute Verfügbar- und Bearbeitbarkeit aufweist.

Die Oberfläche kann als herausragende Erhebung, auf die ein entsprechend ausgebildetes Spritzgussteil aufsetzbar ist, oder als muldenförmige Ausnehmung, in die ein schalenförmiges Spritzgussteil einlegbar ist, ausgebildet sein. Der vorzugsweise durch ein Vakuumgebläse erzeugte Volumenstrom ist durch die Oberfläche hindurch auf die Oberfläche des eingelegten Spritzgussteils übertragbar. Um eine gleichmäßige Ansaugkraft auf der Gesamtoberfläche der Aufnahmeform zu gewährleisten, weist die Aufnahmeform eine der Außenkontur entsprechende Kavität auf ihrer Innenseite auf, so dass zwischen der Werkstückoberfläche und der Kavität gleichbleibend eine Wandstärke von ca. 10-15mm besteht. Zur Erzeugung eines Volumenstroms innerhalb der Kavität, der durch das poröse Aluminium-Material der Aufnahmeform auf die Oberfläche des Spritzgussteils übertragen wird, kann vorzugsweise ein Vakuumgebläse eingesetzt werden, welches mit einem Volumenstrom von 120 m³/h und mehr arbeitet und so auch Lekagen ausgleicht. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Aufnahmeform ermöglicht so eine verdrehungsfreie Fixierung der Spritzgussteile. Dieses ist für einen späteren maschinellen Beschnitt von entscheidender Bedeutung, da gerade die unexakte Positionierung des Spritzgussteils dazu führte, dass die Randkontur des Spritzgussteils bei jedem Spritzgussteil geringfügig abwich und somit ein maschineller Beschnitt ausschied. Die eindeutige Fixierung des Spritzguss- teils innerhalb der Aufnahmeform in seiner Sollgeometrie ermöglicht erstmalig ein vollautomatisches Beschneiden des überstehenden Textils im Randbereich.

Die Beschneidevorrichtung der Bearbeitungseinheit um etwaige Überstände des Textilzuschnitts zu entfernen, kann mit einer Ultraschall-Sonotrode (Ultraschallbeschnitt) oder mit einer mit hoher Geschwindigeit rotierenden Tellerschneide (Hoch- geschwindigkeitsbeschnitt ) erfolgen. Als Tellerschneide ist ein Schneidwerkzeug zu verstehen, das ähnlich wie ein Fräser mit einem Stift in eine Aufnahmevorrichtung einspannbar ist. An dem herausragenden Ende des Stifts ist ein tellerförmiges Schneidwerkzeug angeordnet, dessen Durchmesser größer ist als der des Stifts und das an seinem Umfangsrand mit einer umlaufenden Schneidfläche versehen ist. Die Ultraschall-Sonotro- de oder die Tellerschneide sind vorzugsweise an dem Arm eines Roboters angeordnet, der den Rand der Spritzgussteile konturgenau abfährt. Üblicherweise werden Knickarmroboter mit bis zu acht unabhängig voneinander steuerbaren Achsen eingesetzt. Da das Spritzgussteil durch die Haltevorrichtung in seine Soll- position gebracht und in dieser fixiert wird, kann der Roboterarm die vorprogrammierte Sollkontur des Spritzgussteils abfahren und durchtrennt den Textilzuschnitt genau an dem Rand des Spritzgussteils. Es kommt weder zu ungewünschten Überständen oder Einschnitten in das Textil oder den Kunststoff. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht damit erstmalig einen vollautomatischen und maßgenauen Beschnitt des Textils.

Die Ültraschall-Sontrode trennt den Textilüberstand ab und kann im Schnittbereich auch den Rand des Textils mit dem Spritzgussteil verschweißen.

Mit dem Ultraschallbeschnitt sind Schnittgeschwindigkeiten von 5-20 m/sec realisierbar und es lassen sich Spritzgussteile mit sehr komplizierten Randkonturen bearbeiten. Ferner ist ein Umbug an dem Spritzgussteil fertigbar. Bei einem Umbug handelt es sich um einen über die Randkontur des Spritzgussteils ragenden Textilabschnitt , der um den Rand umgelegt und auf der Innenseite des Spritzgussteils befestigt wird.

Zur Fertigung eines Umbugs, aber auch zur besseren Positionierung und Fixierung des Spritzgussteils in der Haltevorrichtung kann diese mit einer den Rand des Spritzgussteils umgreifenden und auf der Innenseite des Spritzgussteils anlegbaren Klemmleiste versehen sein. Die Klemmleiste ist automatisch durch gängige Mittel steuerbar, z.B. mittels Hydraulik, Pneumatik oder Elektrik. Selbstverständlich muss die Geometrie der Klemmleiste an die Oberflächenstruktur der Innenseite des Spritzgussteils angepasst sein, um vollflächig auf diese auflegbar zu sein. Bei der Fertigung eines Umbugs umgreift die Klemmleiste den Rand des Spritzgussteils und nimmt dabei den über den Rand ragenden Textilzuschnitt mit und zieht das Textil, während dieses gleichzeitig gegen die Innenseite des Spritzgussteils gepresst wird, nach unten, um das Textil zu spannen. Nach der Fixierung wird das Textil auf der Innenseite des Spritzgussteils durch die Ultraschall-Sonotrode abgetrennt und mit dem Spritzgussteil verschweisst . Dabei kann die Ul- traschallsonotrode entweder den Rand der Klemmleiste konturge- nau abfahren oder die Klemmleiste kann ein kranzartiges Profil mit einer mittleren Öffnung aufweisen, durch welche die Ul- traschallsonotrode den Beschnitt durchführen kann.

Eine höhere Schnittgeschwindigkeit von 10-25 m/min und mehr ist mit dem Hochgeschwindigkeitsbeschnitt realisierbar. Hierbei wird das Textil durch eine mit 6000 1/min und schneller drehende Tellerschneide durchtrennt. Die Welle der Tellerschneide wird vorzugsweise durch einen Elektromotor angetrie- ben. Der Roboter führt die Tellerschneide üblicherweise in einer angewinkelten Stellung entlang der Randkontur des Spritzgussteils, wobei die Rotation der Tellerschneide das Textil durchtrennt. Um einen Ausriss des Textils und eine Staubentwicklung zu verhindern, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Schneide der Tellerschneide konturlos, also glatt und ohne Profil ausgebildet ist. Mit dem Hochgeschwin- digkeitsbeschnitt lassen sich mit der zuvor genannten Schnittgeschwindigkeit auch Freistellungen beschneiden.

Die Bearbeitungseinheit kann zur Verdopplung der Nebenzeiten einen Wender aufweisen, der mit mindestens zwei Aufnahmeformen der zuvor beschriebenen Art versehen ist. Bei einem Wender handelt es sich um eine Vorrichtung mit mindestens zwei, vorzugsweise drei unabhängig voneinander steuerbaren Achsen zum präzisen und automatischen Wechseln der Aufnahmeform zwischen Bearbeitungspositionen. Dieser besteht üblicherweise aus einer horizontal angetriebenen Servo-Drehachse, die mittig an einem balkenformigen Hauptträger befestigt ist. An den äußeren Enden des Hauptträgers sind zwei weitere Servo-Drehachsen vorgesehen, die an Trägern für die Aufnahmeformen befestigt sind. Üblicherweise ist für die Bearbeitung jeder Aufnahmeform ein Roboter vorgesehen, der die Achsen des Wenders steuert; damit stellen die Achsen des Wenders für den Roboter externe Achsen dar. Mit diesen externen Achsen können die Aufnahmeformen mit den darin angeordneten Spritzgussteilen während des Beschnitts justiert und positioniert werden, um einen schnelleren Beschnitt zu ermöglichen. Damit erhält der Roboter entsprechend der Anzahl der Achsen des Wenders mehr Freiheits- grade.

Der gesamte Bearbeitungsprozess ist vollautomatisch durchführbar, wenn ein zentral angeordneter Automat den Textilzuschnitt aus der Textilschneideeinheit entnimmt, in der Spritzgieß- einheit positioniert und in der Aufnahmeform der Bearbeitungseinheit platziert. Die Durchlaufzeiten sind weiter reduzierbar, wenn dieser Automat gleichzeitig so ausgebildet ist, dass ein fertiges Spritzgussteil zunächst aus der Spritzgießeinheit entnommen wird, bevor der neue Textilzuschnitt in dieser angeordnet wird.

Für den Fachmann ist ersichtlich, dass die Erfindung auch ein Herstellungsverfahren betrifft für ein zumindest einseitig mit einem Textil versehenes Spritzgussteil, das vorzugsweise eine schalenförmige , dreidimensionale Oberflächenstruktur mit einem im Raum verlaufenden Rand aufweist mit den folgenden Verfa - rensschritten:

a) Zuschneiden des Textilzuschnitts in einer Textilzuschneideeinheit, b) Aufnehmen des Textilzuschnitts durch eine Betätigungsvorrichtung, insbesondere einen Roboter, und Anordnen des Textil- Zuschnitts in einer Spritzgießeinheit, c) Fertigen des Spritzgussteils durch Hinterspritzen des Textilzuschnitts mit Kunststoff und d) Entnahme des Spritzgussteils aus der Spritzgießeinheit und Nachbearbeiten in einer Bearbeitungseinheit.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich bei gleicher Problemstellung wie bei der Vorrichtung dadurch aus, dass die Textilzuschneideeinheit einen Textilzuschnitt zuschneidet, der an die Oberflächenstruktur und Randkontur des fertigen Spritz- gussteils angepasst ist (Formkonturzuschnitt), dass das Spritzgussteil in der Bearbeitungseinheit von einer Haltevorrichtung verdrehungsfrei in seine Sollgeometrie gebracht und in dieser sowohl positioniert als auch fixiert und während dem Nachbearbeiten gehalten wird und dass etwaige Überstände des Textilzuschnitts am Rand des Spritzgussteils vollautomatisch und konturgenau entfernt werden können.

Sowohl bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung als auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Spritzgussteil mit seiner Außenseite (mit der textilbespannten Seite) in oder auf der Haltevorrichtung abgelegt und selbständig in dieser zentriert durch den Vakuumstrom. Dieses reduziert die Rüstzeiten und die Übergabe in die Haltevorrichtung der Bearbeitungseinheit ist vollautomatisch durchfuhrbar.

Bei der Durchfuhrung des Beschnitts mit der Tellerschneide kann diese berührend so entlang der Randkontur des Spritzgussteils gefuhrt werden, dass das Spritzgussteil im Bereich der Randkontur plastiflziert wird. Die Winkelstellung der Tellerschneide im Verhältnis zum Spritzgussteil richtet sich nach dem Keilwinkel der Schneide. Der Winkel sollte so eingestellt werden, dass die Oberflache des Keils über den Rand des Spritzgussteils schabt.

Nach dem Abtrennen des über die Randkontur überstehenden Bereichs des Textilzuschnitts können die Fasern des sich auf dem Spritzgussteil befindlichen Textilzuschnitts durch die Rotation der Tellerschneide m den plastiflzierten Kunststoff des Spritzgussteils gedruckt werden und sich mit diesem verbinden. Auf diese Weise ist auch mit dem Hochgeschwmdigkeitsbeschnitt em Verschweißen des Textils mit dem Spritzgussteil im Schnitrbereich möglich.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht erstmalig eine Systemtrennung zwischen den einzelnen Fertigungsschritten. Beim Stand der Technik transportieren Linearroboter den Textil- zuschnitt von dem Magazin der Textilzuschneideeinheit in die Spritzgießeinheit und das Spritzgussteil m die Bearbeitungseinheit. Um die Toleranzabweichungen beim Handling so gering wie möglich zu halten, ist eine Unterbrechung des Transports nicht möglich. Damit können einzelne Verfahrensschritte auch nicht selbständig zum Ausgleich der Kapazitäten fortgeführt werden, wenn em Fertigungsschritt nicht betreibbar ist. Die erfmdungsgemaß realisierte, genaue Positionierung des Textilzuschnitts und des Spritzgussteils wahrend aller Fertigungsschritte, insbesondere der Ausgleich etwaiger Abweichungen durch die erf dungsgemaße Aufnahmeform lassen es zu, einzelne Fertigungsschritte selbständig zu betreiben. Damit sind die einzelnen Prozessabschnitte selbständig und unabhängig vom Gesamtprozess einrichtbar und optimierbar. Da die Einzelpro- zesse selbständig betreibbar sind, können die Kapazitäten ausgeglichen und damit in Konsequenz die Lagerbestände reduziert werden.

Durch die Anordnung von mindestens zwei Aufnahmeformen auf einem Wender lasst sich die Nebenzeit verdoppeln. Im Stand der Technik war es bislang nur möglich, die Spritzgussteile nacheinander verschiedenen Bearbeitungsverfahren, wie z.B. der Fertigung eines Freischnitts, der Fertigung eines Umbugs oder dem Ultraschallbeschnitt zuzuführen und diese Fertigungsabschnitte in jeder Bearbeitungsstation nacheinander durchzuführen. Durch die Anordnung auf dem Wender können nunmehr verschiedene Bearbeitungsprozesse gleichzeitig durchgeführt werden. Da beispielsweise das Wechseln zwischen dem Hochgeschwin- digkeitsbeschnitt und dem Ultraschallbeschnitt ohne aufwändige Rüstzeiten durch ein einfaches Rotieren des Wenders durchführbar ist, können die Prozesse alternierend so miteinander kombiniert werden, dass der Gesamtbearbeitungsprozess optimiert wird. Es kann beispielsweise sein, dass an einer Seite zu- nächst ein Hochgeschwindigkeitsbeschnitt durchgeführt wird, danach an einer angrenzenden Seite des Spritzgussteils ein Umbug gefertigt wird und schließlich nochmals ein Hochgeschwindigkeitsbeschnitt durchgeführt wird, um eine Faltenbildung oder Wellung an den Übergangsbereichen zu verhindern. Das schnelle, präzise und freie Wechseln durch den Wender, dessen Achsen vorzugsweise durch die bearbeitenden Roboter gesteuert werden, ermöglichen es, die verschiedenen Beschnittverfahren zu einer optimalen Beschnittführung variierend zu kombinieren.

Da das erfindungsgemäße Verfahren die Fertigungstoleranzen minimiert, lassen sich die Textilzuschnitte in der Textilzuschneideeinheit bereits so konturgenau zuschneiden, dass Rastbereiche freistellbar sind, mit denen das fertige Spritz- gussteil am Fahrzeug befestigbar ist. Ferner können in einem vordefinierten Winkel radial nach innen verlaufende Entlastungsschnitte an dem Textilzuschnitt vorgesehen sein, welche die Fertigung eines Umbugs ermöglichen, da eine Wellung des Textils auf der Außenseite des Spritzgussteils verhindert wrid. Insbesondere Letzteres war bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren wegen der auftretenden Toleranzen nicht möglich, da man die Position des Spritzgussteils auf dem Textil nicht vorhersagen und damit die Einschnitttiefe nicht im Vorfeld genau bestimmen konnte.

Zur Einhaltung der engen Toleranzen müssen die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingesetzten Greifer, Werkzeuge, Beschnittaufnahmen und Maschinen genau kodiert (kalibriert) sein. Dieses erfolgt vorzugsweise durch die Zentrierung der Werkzeuge mit einer Passstift-Verstiftung .

Die Maßhaltigkeit des Textilzuschnitts und dessen Positions- genauigkeit innerhalb der Werkzeuge kann durch Verwendung der in der deutschen Patentanmeldung DE 199 60 054 aufgeführten Hinterspritztechnik erhöht werden. Um die Durchlaufzeiten und den Platzbedarf für die Fertigungsanlagen für ein mit Textil, Vlies oder dergleichen kaschiertes Spritzgussteil aus Kunst- Stoff zu reduzieren, wird bei der Hinterspritztechnik vorgeschlagen, dass das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Aufnehmen eines Textilzuschnitts, der auf einer ersten, dem Spritzgussteil zugewandten Seite mit einer thermisch verformbaren, im abgekühlten Zustand formstabilen und elastischen Kunststofffolie beschichtet ist, Vorformen des Textilzuschnitts in eine gewünschte Außenstruktur, die eine beliebige Raumgestalt annehmen kann, des zu fertigen Spritzgussteils, Einlegen des vorgeformten Textilzuschnitts in das Spritzgusswerkzeug, Hinterspritzen des Textilzuschnitts mit Kunststoff und Ausschleusen des kaschierten Spritzgussteils. Durch Einsatz dieser Technik können die vorgeformten Textilzuschnitte durch mit Vakuumhaltern ausgestattete Knickarmroboter genaue- stens aufgenommen und positioniert werden. Gleichzeitig lassen sich durch die strukturgenaue Vorformung die Verschnittmengen des Textils reduzieren.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Spritzgussteile sowohl mit einem Umbug als auch mit einem Scheinumbug fertigen. Als Scheinumbug wird das Auflegen des Textilzuschnitts auf die Randkontur des Spritzgussteils bezeichnet. Es handelt sich also um einen Umbug, der nicht bis zur Innenseite des Spritzgussteils umgelegt wird. Ein Scheinumbug lässt sich vorzugsweise durch einen Hinterschnitt am Werkzeug fertigen. Mit dem Hochgeschwmdigkeitsbeschnitt kann auch eine Trennung des Textilzuschnitts konturgenau auf der Innenseite des Randes des Spritzgussteils erfolgen .

Mit den Knickarmrobotern ist ein in Abhängigkeit von der Sollgeometrie der Spritzgussteile bestimmbarer, konturprogrammierter Beschnitt der Spritzgussteile realisierbar, der sich durch Verwendung der erfindungsgemäßen Wender gesamtschnittpro- zessoptimal steuern lässt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren werden anhand der Zeichnungen im Folgenden beschrieben, die eine bevorzugte Ausführungsform zeigen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen des Spritzgussteils,

Fig. 2 eine Frontansicht der Bearbeitungseinheit,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Wenders der Bearbeitungseinheit gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht des Bereichs IV gemäß Fig. 2,

Fig. 5 eine vergrößerte Ansicht des Bereichs V gemäß Fig. 2,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Aufnahmeform,

Fig. 7 eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Aufnahmeform,

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht des Cutters zur Fertigung der Textilzuschnitte,

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines mit der erfindungs- gemaßen Vorrichtung gefertigten Spritzgussteils,

Fig.10 eine vergrößerte Draufsicht eines Rastbereichs eines nach dem erfindungsgemaßen Verfahren gefertigten

Spritzgussteils und

Fig.11 eine Seitenansicht des Spritzgussteils gem. Fig. 10.

Gemäß Fig. 1 besteht die erfmdungsgemaße Vorrichtung im wesentlichen aus einer Textilzuschneideeinheit 1, einer Betatigungsvomchtung 2, einer Spritzgießeinheit 3 und einer Be- arbeitungsemheit 4. Die erfmdungsgemaße Vorrichtung stellt eine spritzgussteilunabhangige Bearbeitungszelle zum Beschnei- den, Umbugen, z. B. im Gurtschieberbereich, und Beleimen dekorierter Saulenverkleidungsteile oder dergleichen bereit.

Das Textil, e Vlies oder eine Folie, die auch laminiert sein kann, wird in der Textilzuschneideeinheit 1 mit einem Cutter konturgenau m Abhängigkeit von der Geometrie des zu fertigenden Spritzgussteils zugeschnitten. Eine verschnittoptimierte Anordnung ermöglicht die Realisierung eines Textiluberstands von maximal 2 cm beim fertigen Spritzgussteil. Ferner können Rastbereiche von + 5mm bis - 2mm freigestellt und Entlastungs- schnitte im Umbugbereich oder an Krümmungen des spateren Spritzgussteils vorgesehen sein.

Die Zuschnitte werden in Stapelbehaltern oder auf Stiften magaziniert. In dem Magazin sind die Zuschnitte außenseitig gefuhrt, um eine eindeutige Positionierung für die Aufnahme durch die als Knickarmroboter 2 ausgebildete Betatigungse - richtung zu ermöglichen. Em Hubtisch kann vorgesehen sein, um sicherzustellen, dass der Roboter immer von der gleichen Stel- le die Textilzuschnitte entnehmen kann. Die Stapelbehälter können zudem mit einer Vorrichtung zum Vereinzeln der Zuschnitte versehen sein.

Der Knickarmroboter 2 positioniert die verformten/vorgespann- ten Zuschnitte auf der Düsenseite des Werkzeugs der Spritzgießeinheit 3. Die Fixierung des Textilzuschnitts innerhalb des Werkzeugs erfolgt in bekannter Weise durch Stifte, Spannrahmen oder Klammern. Durch Spannrahmen lassen sich konturnahe Tauchkanten realisieren.

Nach dem Spritzgießvorgang entnimmt der Roboter 2 das Spritzgussteil an der Kunststoffseite aus der fahrenden Werkzeugseite. Die Positionierung auf der Kunststoffseite erfolgt vor- zugsweise mittels der Retainer bzw. der Fixierungspunkte zur Befestigung des Spritzgussteils am Chassis des Fahrzeugs. An dieser Stelle kann unter Umständen ein Scheinumbug durch eine Drehbewegung des Spritzgussteils beim Herausnehmen aus dem Werkzeug geformt werden. Ein zuvor gefertigtes Spritzgussteil wird beim Anfahren der Zelle ausgeschleust durch eine einfache Drehbewegung des Greifelements des Roboters 2, der mit einer bekannten zweiseitig reversierbaren GreifVorrichtung ausgestattet ist.

Beim Schließen der Spritzgießeinheit 3 unterstützen pneumatische Zylinder das Spannen der Dekorware des Textilzuschnitts im Werkzeug.

Die dem Textil zugewandte Werkzeughälfte der Spritzgießeinheit 3 kann zur Reduzierung der thermischen Belastung in einem Temperaturbereich unter 0°C bis -25°C abgekühlt werden. Die Abkühlung kompensiert die Isolierwirkung der Dekorware (des Textils) und senkt die Zykluszeit.

Vor dem Ablegen des Spritzgussteils in der Beabeitungseinheit 4 kann der Roboter 2 das Spritzgussteil einer nicht dargestellten Stanze zum Vorsehen von Durchbrüchen zuführen. Schließlich platziert der Knickarmroboter 2 das Spritzgussteil dann mit seiner Textilseite nach unten in eine der Aufnahmeformen 9 oder 10 der Bearbeitungseinheit 4. Die Bearbeitung bzw. das Beschneiden des Textils erfolgt durch mit Beschnitt- einrichtungen versehene Knickarmrobotern 5 und 6. Die Aufnahmeformen für die Spritzgussteile sind auf den Tragarmen von Wendern 7 und 8 angeordnet.

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Frontansicht eines Wenders 7, bei welchem der Knickarmroboter 6 - anders als in Fig. 1 - außenseitig von dem Wender 7 platziert ist. Bei den Knickarmrobotern 5 und 6 handelt es sich um bekannte Roboter zur Bearbeitung von Spritzgussteilen im Automobilbereich. Knickarmroboter weisen bis zu acht unabhängig voneinander steuerbare Achsen auf, so dass jeder beliebige Punkt im Raum ansteuerbar ist. In Fig. 2 beschneiden die Knickarmroboter 5 und 6 Spritzgussteile, die in den Aufnahmeformen 9 und 10 des Wenders 7 gehalten sind. Die Servo-Achse des Wenders 7 ist mit dem Bezugszeichen 30 gekennzeichnet.

Der genaue Aufbau des Wenders 7 und der Aufnahmeformen 9, 10 ist aus Fig. 3 ersichtlich. Demnach besteht der Wender aus einem auf dem Boden der Werkhalle befestigten, sich vertikal erstreckenden Fuß 11, der an seiner Oberseite mit einer hori- zontal verlaufenden Servo-Drehachse 12 versehen ist. An der Servo-Drehachse 12 ist ein quer zur Servo-Drehachse 12 verlaufender balkenförmiger Hauptarm 13 mittig drehsteif befestigt. An den gegenüberliegenden Enden des Hauptarms 13 sind jeweils quer zur Erstreckungsrichtung des Arms verlaufende Servo-Drehachsen 14 und 15 vorgesehen, an denen im wesentlichen L-förmige Trageprofile mit dem Ende ihres kurzen Schenkels drehsteif verbunden sind. Auf den längeren Schenkeln der Trageprofile 16, 17 sind die Aufnahmeformen 9 und 10 befestigt. Die Servo-Drehachsen 12, 14 und 15 sind jeweils um 360° drehbar, so dass die Aufnahmeformen 9, 10 von einer Seite des Wenders 7 zur gegenüber liegenden reversierend wechseln können. Bei der Bearbeitung steuern die Knickarmroboter 5 und 6 die Servo-Achsen 12, 14 und 15 des Wenders 7, so dass insgesamt zehn Achsen zur Verfugung stehen. Durch das Anordnen der Aufnahmeformen 9 und 10 auf dem Wender 7 können verschiedene Beschnittarten kombiniert und Totzeiten reduziert werden. Beispielsweise kann der Knickarmroboter 5 zunächst einen Hochgeschwmdigkeitsbeschnitt des m der Aufnahmeform 9 angeordneten Spritzgussteils durchfuhren, wahrend der Knickarmroboter 6 gleichzeitig an dem m der Aufnahmeform 10 angeordneten Spritzgussteil einen Ultraschallbeschnitt durchfuhrt. Alternativ können beide Knickarmroboter 5 und 6 mit gleichem Beschnittverfahren arbeiten. Sobald der Beschnitt an beiden Spritzgussteilen von den Knickarmrobotern 5 und 6 abgeschlossen ist, positioniert der Wender 7 die Aufnahmeformen 9, 10 jeweils in die entsprechende Position zur Bearbeitung des jeweils gegenüber liegenden Knickarmroboters 5, 6. Die Steuerung der Servo-Drehachsen 12, 14 und 15 ermöglicht eine eindeutige und präzise Positionierung der Aufnahmeformen 9, 10 für den jeweilig bearbeitenden Roboter.

Der Beschnitt des Spritzgussteils mittels Hochgeschwmdigkeitsbeschnitt ist m Fig. 4 vergrößert dargestellt. Der Knik- karmroboter 5 ist an seinem Ende mit einem Elektromotor 18 versehen, der eine Hochgeschwindigkeitsspindel 19 antreibt. Anstelle des Elektromotors 18 kann e pneumatischer Antrieb eingesetzt werden. An dem Ende der Hochgeschwindigkeitsspindel 19 ist eine Tellerschneide 20 vorgesehen, deren Ebene senkrecht zur Spmdelachse verlauft und deren Durchmesser 2-3mal so groß wie der Spindeldurchmesser ist. Die Tellerschneide 20 ist zumindest auf der in Fig. 4 unteren Seite angefast, um eine Schneidkante zu bilden. Die Hochgeschwindigkeitsspindel 19 rotiert mit einer Geschwindigkeit von bis zu 60.000 Umdrehungen/mm und mehr. Der Durchmesser der Tellerschneide 20 und die Schaftlange der Hochgeschwindigkeitsspindel 19 ist an die Kontur des jeweils zu bearbeitenden Spritzgussteils durch einen im Prozess integrierten vollautomatischen Werkzeugwechsel anpassbar. Da jedes Spritzgussteil eindeutig innerhalb der Aufnahmeform 9 fixiert und positioniert ist, entfallt die beim Stand der Technik erforderliche Konturführung am Spritzgussteil. Für den Beschnitt fährt die Tellerschneide 20 entlang der Aussenkontur des Spritzgussteils und durchtrennt das überstehende Textil konturgenau.

Eine Versiegelung des Schnittbereichs kann dadurch erfolgen, dass die Tellerschneide in einem Anstellwinkel, welcher der Phase der Schneide entspricht, an dem Rand des Spritzgussteils beim Schneiden entlang schabt und durch die Rotation diesen Randbereich plastifiziert . Die beim Schnitt entstehenden Fasern des Textils werden durch die Rotation der Tellerschneide 20 in den plastifizierten Kunststoff eingebettet, so dass eine feste Verbindung zwischen dem Textil und dem Spritzgussteil im Randbereich entsteht.

Fig. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines sogenannten Cutters für die Durchführung des Formkonturzuschnitts der Textilzuschnitte. Der Cutter besteht aus einem Grundelement 31, das eine rechteckige Oberfläche aufweist. Am in Fig. 8 hinterseitigen Ende des Grundelements 31 ist eine Haltevorrichtung 32 für eine Textilrolle 34 vorgesehen. Die Textilrolle 34 ist auf einer an der Haltevorrichtung 32 vorgesehenen Achse drehbar gelagert. Das Textil der Textilrolle 34 wird von einem innerhalb des Grundelements 31 des Cutters angetriebenen Welle über die rechteckige Oberfläche des Grundelements 31 in dessen Längsrichtung gezogen. Eine brückenartige Beschnittvorrichtung 34, welche quer zur Längsrichtung des Grundelements 31 verläuft, ist in seitlichen Führungsnuten des Grundelements 31 längsverschieblich geführt. Die Beschnittvorrichtung 34 ist auf ihrer Vorderseite mit einem Elektromotor 35 versehen, der längsverschieblich im Verhältnis zur Längsachse der Beschnittvorrichtung 34 in einer in dieser vorgesehenen Nut geführt ist. Der Elektromotor 35 treibt ein Messer 36 oszillierend an, mit welchem die Textilzuschnitte zuschneidbar sind.

Der Cutter stellt eine zweidimensionale CNC-Vorrichtung zur Fertigung beliebig geformter Textilzuschnitte dar. Die in der Fig. 8 dargestellten Textilzuschnitte 37 sind für Spritzgussteile bestimmt, die als Seitenholmverkleidung eines PKWs dienen. Die Textilzuschnitte weisen einen im wesentlichen rechtwinkligen Längsabschnitt 37 auf, an dessen in Fig. 8 vorderen Ende sich von dem Längsabschnitt 37a nach außen erstreckende Verbreiterungen 37b vorgesehen sind, die gekrümmte Seitenlaschen des Spritzgussteils kaschieren. Die Übergänge zwischen den einzelnen Bereichen und die Kanten der Textilzuschnitte 37 werden abgerundet ausgeschnitten. Die CNC-Steue- rung des Cutter ermöglicht es, beliebige Schnittgeometrien der Textilzuschnitte 37 zu realisieren. Am vorderen Bereich ist der Cutter mit einer Vakuumeinheit versehen, mit der das von der Textilrolle 33 abgerollte Textil ansaugbar und für den Beschnitt positionier- und fixierbar ist. Um das grundsätzlich luftdurchlässige Textil ansaugen zu können, ist dieses auf der in der Fig. oberen Seite mit einer abziehbaren Plastikfolie beschichtet .

In Fig. 9 ist ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigtes Spritzgussteil 40 perspektivisch dargestellt. Das Spritzgussteil 40 dient als Säulenverkleidung für einen PKW. Das Spritzgussteil 40 weist eine schalenförmige Gestalt auf, wobei die Randbereiche mit einem stärkeren Neigungswinkel nach unten gebogen sind. Am unteren, in der Figur vorderen Ende ist das Spritzgussteil 40 mit einstückig angeformten Rastlaschen 41 versehen, die in Einbaulage eine Halterung des Fahrzeugs hintergreifen. Der Figur ist zu entnehmen, dass das Spritzgussteil 40 von oben nach unten verlaufend zunehmend breiter wird. Die gebogene Kontur des Randes und die gekrümmte Oberflächenstruktur des Spritzgussteils stellten bei den aus dem Stand der Technik bekannten Herstellungsverfahren besondere Probleme bei der wellenfreien Fixierung des Textils auf der Außenseite des Spritzgussteils dar. Mit dem neuen Verfahren ist eine absolut glatte Textiloberflache realisierbar. Die Entlastungsschnitte sind am fertigen Bauteil nicht mehr erkennbar.

Fig. 10 zeigt eine Draufsicht des unteren Endes eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gefertigten Spritzgussteils 50. Der Kunststoff 51 ist außenseitig von einem Textil 52 kaschiert. An dem unteren Ende ist das Spritzgussteil 50 mit einem Rastbereich 53 versehen.

Der genaue Aufbau des Spritzgussteils und die Verbindung des Kunststoffs 51 mit dem Textil 52 ist besonders gut aus Fig. 11 ersichtlich, die eine Seitenansicht des Spritzgussteils gemäß Fig. 10 darstellt. Demnach ist der Rastbereich 53 als Absatz ausgebildet, so dass das Spritzgussteil 50 im eingesetzten Zustand eine durchgehende Fläche mit dem sich anschließenden Bauteil bildet. Zur Verrastung an dem sich anschließenden Bauteil ist der Rastbereich mit elastischen Rastlaschen 54 versehen, deren Aufbau dem Fachmann bekannt ist. Von besonde- rer Bedeutung ist die Verbindung des Textils 52 mit dem Kunststoff 51 in dem Rastbereich. Das Textil 52 ist nämlich von dem Cutter so zugeschnitten worden, dass es auf dem fertigen Bauteil mit über den Absatz ragt und erst auf der Oberfläche des Rastbereichs 53 in dem Kunststoff ausläuft. In der Spritzguss- form verbindet sich der endseitige Rand des Textils 52 übergangslos mit dem Kunststoff 51, um eine permanente Verbindung zwischen beiden herzustellen. Das Textil 52 wird durch die Spritzgussform in die Oberfläche des Kunststoffs in dem Rastbereich 53 eingedrückt. Damit sind die Rastbereiche freige- stellt und müssen keiner weiteren Nachbearbeitung, also einem Beschnitt zugeführt werden. Diese besondere Ausbildung war bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Fertigungsverfahren aber gerade mit einer besonders zeitintensiven Nachbearbeitung verbunden. Natürlich ist das Textil 52 ganzflächig mit dem Kunststoff verbunden.

Ein Umbug ist mit der erfindungsgemäßen Beschnittvorrichtung ebenfalls realisierbar. Zu diesem Zweck ist eine Spannvorrichtung 22 vorgesehen, welche das über den Rand ragende Ende des Textils 21 um den Rand des Spritzgussteils auf dessen Innenseite umlegt. Die Spannvorrichtung 22 ist mit einer hydraulisch oder pneumatisch betätigten Klemmleiste 23 versehen, welche das Spritzgussteil unter Mitnahme des Textils 21 auf dessen Innenseite umgreift und sowohl das Spritzgussteil selbst als auch den Textilüberstand im Verhältnis zum Spritzgussteil positioniert und fixiert.

Fig. 5 zeigt den Beschnitt eines Spritzgussteils mittels Ultraschallbeschnitt. An dem freien Ende des Knickarmroboters 6 ist eine an sich bekannte Kombi-Sonotrode 24 angeordnet. Die Spitze der Kombi-Sonotrode 24 fährt, gelenkt durch den Knik- karmroboter 6, den Rand des in der Aufnahmeform 10 angeordne- ten Spritzgussteils ab und durchtrennt durch Ultraschallbewegungen das Textil. Die Ultraschallbewegung der Kombi-Sonotrode plastifiziert zudem das Spritzgussteil in dem Randbereich, so dass die Fasern des geschnittenen Textils von der Sonotrode in den Kunststoff eingedrückt werden und eine feste Verbindung eingehen.

Eine vergrößerte Ansicht einer ersten Ausführungsform der Aufnahmeform für ein Spritzgussteil ist in Fig. 6 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Demnach besteht die Aufnahmeform 9 aus einem im wesentlichen rechteckigen Block aus porösem Aluminium, der auf seiner Oberseite eine geschwungene, schalenförmige Ausnehmung mit einer dreidimensional verlaufenden Randkontur aufweist. Die Struktur der schalenformigen Ausnehmung 26 entspricht der Oberfläche des Spritzguss- teils, welches durch die Aufnahmeform gehalten wird. Der Innenraum der Aufnahmeform 9 weist einen Hohlraum 27 auf, der mit einem Vakuumgebläse verbindbar ist. Der Hohlraum ist innenseitig an den Konturverlauf der Ausnehmung 26 angepasst, so dass am gesamten Auflagebereich für das Spritzgussteil eine Wandstärke von 10- 15mm zwischen der Oberfläche der Ausnehmung 26 und dem Hohlraum 27 besteht. Der durch das Vakuumgebläse erzeugte Volumenstrom kann so durch das poröse Aluminium auf die Oberfläche eines eingesetzten Spritzgussteils übertragen werden, um dieses vollflächig auf der Oberfläche der Ausneh- mung 26 zu positionieren und eventuell vorhandene Verdrehungen des Spritzgussteils auszugleichen und dieses somit in seine Sollgeometrie zu bringen. An ihrem in der Figur oberen Ende ist die Aufnahmeform 9 mit einer pneumatisch betatigbaren Klemmleiste 28 versehen.

Am m der Figur unteren Ende ist die Aufnahmeform 9 mit einer Freistellung versehen, um einen Freischnitt an der Kante des eingesetzten Spritzgussteils fertigen zu können.

Fig. 7 zeigt eine alternative Ausbildung der Aufnahmeform zur Aufnahme eines länglichen, schalenformigen Spritzgussteils. Die Aufnahmeform 29 weist auf ihrer Oberseite ebenfalls eine schalenformige, m sich geschwungene Ausnehmung auf, auf deren Oberflache das Spritzgussteil mit der Textilseite selbstzentrierend einsetzbar ist. Im übrigen entspricht der Aufbau der Aufnahmeform 29 im wesentlichen der m Fig. 6 bereits be- schriebenen Aufnahmeform.

Die erfindungsgemaßen Auf ahmeformen ermöglichen somit e dreidimensionales Spannen und, falls diese mit Spannvorrichtungen versehen sind, auch em entsprechendes Spannen des Textils, um dieses für den Beschnitt konturgenau zu positionieren und eindeutig zu fixieren.

Es versteht sich, dass die erfmdungsgemaße Haltevorrichtung (Aufnahmeform) , die Textilzuschneideeinheit und die Bearbei- tungsemheit , insbesondere der beschriebene Hochgeschwmdigkeitsbeschnitt, auch getrennt, also nicht m Verbindung mit dem Gesamtprozess , einsetzbar sind.

Bezugszeichenliste

Textilzuschneideeinheit Knickarmroboter Spritzgießeinheit Bearbeitungseinheit Knickarmroboter Knickarmroboter Wender Wender Aufnahmeform Aufnahmeform Fuß Servo-Drehachse Hauptarm Servo-Drehachse Servo-Drehachse Trageprofil Trageprofil Elektromotor Hochgeschwindigkeitsspindel Tellerschneide Textil Spannvorrichtung Klemmleiste Kombi-Sonotrode Spannvorrichtung Ausnehmung Hohlraum Klemmleiste Aufnahmeform Servo-Achse Grundelement Haltevorrichtung Textilrolle Beschnittvorrichtung Elektromotor Messer Textilzuschnitt a Längsabschnitt b Verbreiterung Spritzgussteil Rastlasche Spritzgussteil Kunststoff Textil Rastbereich Rastlasche

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Herstellen eines zumindest einseitig mit einem Textil (21) versehenen Spritzgussteils (40, 50) , das vorzugsweise eine schalenför ige , dreidimensional ausgebildete Oberflächenstruktur mit einem im Raum verlaufenden Rand aufweist, mit (a) einer Textilzuschneideeinheit (1) zum Zuschneiden eines Textilzuschnitts (37), (b) einer Betätigungsvorrichtung, insbesondere einem Roboter, zum Aufnehmen des Textilzuschnitts (37), (c) einer Spritzgießeinheit (2) zum Hinterspritzen des Textilzuschnitts (37) mit Kunststoff und (d) einer Bearbeitungseinheit (4) zum Nachbearbeiten des Spritzgussteils (40, 50), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Textilzuschneideeinheit (1) Zuschneidemittel für einen an die Oberflächenstruktur und/oder die Randkontur des fertigen Spritzgussteils (40, 50) angepassten Formkonturzuschnitt aufweist, dass die Bearbeitungseinheit (4) mit einer Haltevorrichtung für eine verdrehungsfreie und eindeutige Positionierung und Fixierung des Spritzgussteils in dessen Sollgeometrie während des Nachbearbeitens versehen ist, und dass die Bearbeitungseinheit (4) eine Beschneidevorrichtung zum vollautomatischen Beschneiden der Randkontur des Spritzgussteils umfasst.

2. Haltevorrichtung für ein Spritzgussteil (40, 50), das vorzugsweise eine schalenförmige, dreidimensional verlaufende Oberflächenstruktur mit einen im Raum verlaufen- den Rand aufweist, insbesondere zur Verwendung mit einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1, mit einer Oberfläche, die zumindest teilweise das Negativ der Oberflächenstruktur des Spritzgussteils (40, 50) abbildet, wobei die Oberfläche ein formstabiles, poröses Material umfasst, durch das ein Vakuumstrom leitbar ist, mit dem das Spritzgussteil (40, 50) auf der Oberfläche ansaugbar und so in dessen Sollgeometrie positionier- und fixierbar ist.

3. Haltevorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Spritzgussteil (40, 50) aufgrund der Oberflächenstruktur selbstzentrierend auf oder in der Haltevorrichtung positionierbar ist.

4. Haltevorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, deren Oberfläche in einer muldenförmigen Ausnehmung (26) vorgesehen ist, in die eine gesamte Seite des Spritzgussteils (40, 50) vollflächig einlegbar ist.

5. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, die aus einem Block des porösen Materials besteht, an dem die Oberfläche vorgesehen ist.

6. Haltevorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, wobei das poröse Material poröses Aluminium aufweist.

7. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6 mit einer den Rand des Spritzgussteils (40, 50) umgreifenden und auf der Innenseite des Spitzgussteils (40, 50) anleg- baren Klemmleiste (23, 28).

8. Haltevorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Klemmleiste (23, 28) ein kranzartiges Profil mit einer mittleren Öffnung aufweist.

9. Beschneidevorrichtung zum Beschneiden der Randkontur eines Spritzgussteils (40, 50), das vorzugsweise eine schalenförmige, dreidimensional ausgebildete Oberflächenstruktur mit einem im Raum verlaufenden Rand aufweist , insbesondere zur Verwendung in einer Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einer drehsteif auf einer angetriebenen Welle angeordneten Tellerschneide (20), die zum automatischen Abtrennen des über den Rand überstehenden Textils (21) an dem Rand des Spritzgussteils (40, 50) konturgenau entlangführbar ist.

10. Beschneidevorrichtung nach Anspruch 9, die einen die Schneide der Tellerschneide (20) entlang der Randkontur des Spritzgussteils (40, 50) fuhrenden Roboter, vorzugsweise einem Knickarmroboter (5, 6), aufweist.

11. Bearbeitungseinheit nach Anspruch 1 mit einem Wender (7, 8), der mindestens zwei unabhängig voneinander betatigba- re Achsen aufweist, mit denen mindestens zwei Haltevorrichtungen nach einem der Ansprüche 2 bis 8 im Aktionsradius des Wenders (7, 8) im Raum positionierbar sind.

12. Herstellungsverfahren für em zumindest einseitig mit einem Textil versehenes Spritzgussteil (40, 50), das vorzugsweise eine schalenförmige, dreidimensionale Oberflachenstruktur mit einem im Raum verlaufenden Rand aufweist, mit den folgenden Verfahrensschritten: (a) Zu- schneiden eines Textilzuschnitts (37) in einer Textilzuschneideeinheit (1), (b) Aufnehmen des Textilzuschnitts (37) durch eine Betatigungsvomchtung, insbesondere einen Roboter, und Anordnen des Textilzuschnitts (37) m einer Spritzgießeinheit (3), (c) Fertigen des Spπtzguss- teils (40, 50) durch Hinterspritzen des Textilzuschnitts (37) mit Kunststoff und (d) Entnahme des Spritzgussteils (40, 50) aus der Spritzgießeinheit (3) und Nachbearbeiten m einer Bearbeitungseinheit (4), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Textilzuschneideem- heit (1) einen Textilzuschnitt (37) zuschneidet, der an die Oberflachenstruktur und Randkontur des fertigen Spritzgussteils (40, 50) angepasst ist (Formkonturzuschnitt), dass das Spritzgussteil (40, 50) in der Bearbeitungseinheit (4) von einer Haltevorrichtung in seine Sollgeometrie gebracht und in dieser sowohl positioniert als auch fixiert und wahrend dem Nachbearbeiten gehalten wird und dass etwaige Überstände des Textilzuschnitts (37) am Rand des Spritzgussteils (40, 50) vollautomatisch und konturgenau entfernt werden.

13. Herstellungsverfahren nach Anspruch 12, wobei ein zentral angeordneter Automat, vorzugsweise em Knickarmroboter (2), den Textilzuschnitt aus der Textilzuschneideeinheit (1) entnimmt, in der Spritzgießeinheit (3) positioniert und das Spritzgussteil (40, 50) in der Haltevorrichtung der Bearbeitungseinheit (4) platziert.

14. Herstellungsverfahren nach Anspruch 13, wobei der Automat das gefertigte Spritzgussteil (40, 50) aus der Spritzgießeinheit (3) entnimmt.

15. Herstellungsverfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Bearbeitungseinheit (4) eine mit hoher Geschwindigkeit rotierende Tellerschneide (20) aufweist, deren Schnittkante die Randkontur des Spritzgussteils konturgenau abfährt und über den Rand des Spritzgussteils (40, 50) überstehende Bereiche des Textilzuschnitts (37) abtrennt.

16. Herstellungsverfahren nach Anspruch 15, wobei die Tellerschneide (20) flächig berührend entlang der Randkontur des Spritzgussteils (40, 50) geführt wird, so dass dieses im Bereich der Randkontur plastifiziert wird.

17. Herstellungsverfahren nach Anspruch 16, wobei nach dem Abtrennen des über die Randkontur überstehenden Bereichs des Textilzuschnitts (37) die Fasern des sich auf dem Spritzgussteil (40, 50) befindlichen Textilzuschnitts (37) durch die Rotation der Tellerschneide (20) in den plastifizierten Kunststoff des Spritzgussteils (40, 50) gedrückt werden und sich mit diesem verbinden.