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Vorrichtung zum Beschichten einer Werkstückober-
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fläche mit einer tiefziehfähigen Folie
Beschreibung:
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beschic ten einer Werkstückoberfläche,
insbesondere einer räumlich krümmten Formteiloberfläche, mit einer tiefziehfähigen
Foli die um die die Werkstückoberfläche begrenzenden Werkstücke der herumzuformen
ist, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Es ist bereits eine Vorrichtung für den genannten Zweck bekannt, die
aus einem Unterteil mit einem evakuierbaren Aufnahmeraum für ein Werkstück, einem
die auf eine Oberfläche dieses Werkstücks aufzubringende Folie aufnehmenden Folienrahmen
und einem Schneidrahmen besteht. Der Werkstückaufnah raum ist mittels des auf das
Vorrichtungsunterteil aufsetzbaren Folienrahmens nach außen dicht abschließbar und
das Werkstück ist im Unterteil mit der zu beschichtenden Werkstückoberfläche zu
der vom Folienrahmen abdeckbaren Seite hinweisend aufgenommen. Im Abstand von den
die zu beschicht de Werkstückoberfläche begrenzenden Werkstückrändern verlag fen
ortsfest angeordnete Schneiden zum Beschneiden der Foli nachdem diese mit seitlich
über die Werkstückränder hinausragenden
Randabschnitten auf die
zu beschichtende Werkstückoberfläche aufgebracht ist.
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Nach dem Einlegen eines Werkstücks in das Werkzeugunterteil wird der
Folienrahmen mit der darin aufgenommenen Beschichtungsfolie auf das Unterteil aufgesetzt
und dadurch der Werkstückaufnahmeraum nach außen dicht abgeschlossen. Danach wird
der Werkstückaufnahmeraum an eine Unterdruckquelle angeschlossen und in der Weise
entlüftet, daß die auf der vom Werkstück entfernten Seite mit Atmosphärendruck beaufschlagte
Folie sich in den Werkstückaufnahmeraum hineinformt und infolge des dabei ablaufenden
Tiefziehvorganges sich faltenlos an der zu beschichtenden Werkstückoberfläche anlegt.
Daraufhin wird ein Schneidrahmen mit zu den ortsfest im Unterteil angeordneten Schneidkanten
entsprechenden Gegenschneiden auf das Unterteil abgesenkt, wobei die über ein gewünschtes
Maß hinausragenden Randabschnitte der Folie abgetrennt werden.
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Im Anschluß daran müssen in einem nachfolgenden Bearbeitungsgang,
zu dem das Werkstück der Vorrichtung entnommen werden muß, die seitlich über die
Werkstückränder hinausragenden Randabschnitte der Folie umgebugt, also um die die
Werkstück.
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oberfläche begrenzenden Werkstückränder herumgelegt und mi rückseitig
an die genannten Werkstückränder angrenzenden ß schnitten des Werkstücks verklebt
werden. Soweit es sich t Werkstücke einfacher Formgestaltung und mit einfachem Konturenverlauf
der Werkstückränder handelt, sind für diesen Zweck schon spezielle Umbugvorrichtungen
entwickelt worden Bei komplizierteren Werkstückformen hingegen muß das Umbug der
Randabschnitte der Beschichtungsfolie und das Verklebe dieser Randabschnitte mit
den rückseitigen Werkstückränder von Hand durchgeführt werden.
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Obgleich bei den mit tiefziehfähigen Folien zu beschichten Werkstücken
auch einfache Formgebungen vorkommen, sind für derartige Werkstücke komplizierte
Werkstückoberflächen ins fern typisch, als es sich bei derartigen Werkstücken in
de Regel um räumlich geformt,e Schalenkörper handelt, wie zum Beispiel bei Kraftfahrzeugen
die inneren Windlaufverkleidungen oder Armaturenabdeckungen, die sogar häufig noch
mi Ausnehmungen für einzusetzende Instrumente oder Lüftungsschlitze versehen sind.
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Durch die Erfindung soll daher die Vorrichtung der eingang angegebenen
Art dahingehend verbessert werden, daß es nich nur gelingt, kompliziert gestaltete
Werkstückoberflächen m
tiefziehfähigen Folien zu kaschieren, sondern
auch die Beschneideränder um die Werkstückkanten herumzulegen und mit diesen zu
verkleben, so daß von Hand auszuführende Nacharbeiten entfallen.
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Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs
1 dahingehend gelöst, daß bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des genannten
Patentanspruchs im Unterteil eine aus ortsfest angeordneten, umlaufenden Stützflächen,
welche dem Konturenverlauf der Werkstückränder angepaßt sind, und aus einem zwischen
diesen Stützflächen vertikal bewegbar geführten Formkern bestehende Werkstückaufnahme
angeordnet ist, daß der Schneiderahmen als auf der von den Schneidkanten entfernten
Seite geschlossenes Vorrichtungsoberteil ausgebildet und mit beim Aufsetzen auf
das Unterteil den Werkstückaufnahmeraum nach außen abdichtenden Mitteln versehen
ist und daß der Formkern an eine Unterdruckquelle anschließbare Saugluftkanäle besitzt,
die im Bereich seiner an die ortsfesten Stützflächen angrenzenden Außenkanten in
den das Werkstück im Abstand von dessen Rändern aufnehmenden Auflagerflächen enden.
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Mit einem derartig ausgebildeten Werkzeug gelingt es zunächst, auf
eine Werkstückoberfläche in der oben im Zusammenhang mit
dem Stande
der Technik erläuternten Weise durch Unterdrucke zeugung im Werkstückaufnahmeraum
eine Beschichtungsfolie at zubringen und danach infolge Absenkens des mit dem oberen
Schneidrahmen versehenen Vorrichtungsoberteils auf das Unte teil überstehende Randabschnitte
der Folie abzutrennen. Be Absenken des Vorrichtungsoberteils auf das Unterteil wird
angesichts der zwischen letzteren wirkenden, abdichtenden Mittel erneut der Werkstückaufnahmeraum
des Unterteils naci außen dicht abgeschlossen. Nach dem Beschneiden der Folie wird
sodann der vertikalbeweglich im Vorrichtungsunterteil aufgenommene Formkern nach
oben gefahren, wobei die bis dal von den ortsfest angeordneten, umlaufenden Stützflächen
de: Werkstückaufnahme unterstützten Randbereiche des Werkstück; von den ortsfesten
Stützflächen abheben. Danach werden die über die Werkstückränder überstehenden Randabschnitte
der beschnittenen Folie durch Anl~gen der im Formkern angeordneten Saugluftkanäle,
die im Bereich der Außenkanten des Formkerns in dessen Auflagerfläche verlaufen
und zum Werkstück hin von der Werkstückrückseite begrenzt sind, an ein Unterdruckquelle
bis zur Anlage an die Rückseiten der Werk stückränder angesaugt. Wenn danach der
Formkern in seine Ursprungslage abgesenkt wird, erfahren die unter Saugwirku um
die Werkstückränder herumgezogenen Randabschnitte der
Folie eine
Andrückung an die rückseitigen Randbereiche des Werkstücks und damit eine sichere
Verklebung. Selbstverständlichte Voraussetzung ist dabei, wie auch beim Stande der
Technik, daß die im Folienrahmen aufgenommene Folie vor dem Aufsetzen des Folienrahmens
auf das Werkstückunterteil mit einer das Verkleben der Folie mit dem Werkstück vermittelnden
Klebeschicht versehen ist.
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Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den nachgeordneten
Ansprüchen angegeben.
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So ist bei der Ausgestaltung nach Patentanspruch 2 der vertikal bewegbare
Formkern in einem umlaufenden, fest mit einer Unterteilgrundplatte verbundenen Schneidrahmen
aufgenommen und die ortsfesten Stützflächen zur Aufnahme der Werkstückränder sind
an diesem Schneidrahmen angeordnet. Wenn nach dem Aufkaschieren der Folie auf die
zu beschichtende Werkstückoberfläche und nach dem Beschneiden der Folienrandabschnitte
der Formkern und damit auch das in der Formkern auflagerfläche aufgenommene Werkstück
angehoben wird, heben die Werkstückränder von den ortsfesten Stützflächen ab. In
dieser Stellung können mithin in einfacher Weise die Randabschnitte der beschnittenen
Folie um die Werkstückränder herumgelegt und mit den angrenzenden Randabschnitten
des Werkstücks verklebt werden, was in der oben erläuterten Weise geschieht.
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Nach einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist außerhal' der Schneidkanten
des Unterteils ein umlaufender, ortsfest auf einer Unterteilgrundplatte aufgenommener
Dichtrahmen vo: gesehen, mit dessen von der Grundplatte entfernten Dichtflä chen
entsprechend verlaufende Dichtflächen des Folienrahmen und des Vorrichtungsoberteils
zusammenwirken.
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Eine andere wichtige Ausgestaltung der Erfindung ist nach A]
spruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß der vom Schneidrahmen umschlossene Raum im
Oberteil mit einer elastisch verformba ren Masse, wie Schaumgummi, in der Weise
ausgefüllt ist, dai sich bei auf das Unterteil abgesenktem Oberteil das Werkstück
zumindest teilweise in diese Masse hineindrückt und letzter sich um die Werkstückränder
herumformt. Diese verformbare Masse kann auf der dem Unterteil bzw. Werkstück zugekehrten
Seite mittels einer elastischen Folie, -beispielsweise eines Gummituchs, abgedeckt
sein, so daß die elastisch verformbare Masse beim Eindrücken zumindest der Werkstückränder
gegen Be schädigungen weitestgehend geschützt ist.
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Nach dem Aufkaschieren der Beschichtungsfolie auf die mit einer Beschichtung
auszurüstende Werkstückoberfläche wird d;
Oberteil der Vorrichtung
lagerichtig auf das Unterteil abgesenkt, wobei die Schneidkanten der beiden Vorrichtungsteile
zusammenwirken und in einem vorbestimmten Abstand von den Werkstückrändern die überstehenden
Teile der Folie abtrennen.
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Zugleich drücken sich dabei zumindest die Werkstückränder in die elastisch
verformbare Masse im Vorrichtungsoberteil ein, wodurch die Folie bereits teilweise
um diese Werkstückränder herumgeformt wird. Wenn dann der Formkern und damit, das
Werkstück bei fest und vakuumdicht auf dem Unterteil aufsitzenden Vorrichtungsoberteil
hochgefahren werden, formt sich die elastisch verformbare Masse im Oberteil um die
Außenkanten bzw. Ränder des Werkstücks herum und drückt naturgemäß die nach dem
Beschneiden seitwärts von den Werkstückrändern fort stehenden Randabschnitte der
Folie um die Werkstückränder herum, so daß nur noch die von der um die Werkstückränder
herumgeformten Masse noch nicht angedrückten Randabschnitte der Folie durch Anlegen
der Saugluftkanäle im Formkern an eine Unterdruckquelle an das Werkstück angesaugt
werden, müssen.
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Eine'Ausführungsform der Erfindung soll nachstehend anhand der beigefügten
Zeichnung erläutert werden. In schematischen Ansichten zeigen:
Fig.
1 eine als Werkzeug, welches in einer Presse aufgenommen werden kann, ausgebildete
Vorrichtung in einem Vertikalschnitt mit der bereits auf die zu beschichtende Werkstückoberfläche
aufkaschierten Folie und mit dem Werkzeugoberteil kurz vor dem Beschneiden des Folienrandes
und Fig. 2 in einer Schnittansicht wie in Fig. 1 das Werkzeug mit auf einem Dichtrahmen
des Unterteils vakuumdich aufgesetzten Oberteil und mit dem aus der Ziehlage angehobenen
und mit seinen Rändern in die elastisch verformbare Masse im Oberteil hineingedrückten
Werk stück.
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Bei dem in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichneten Unterteil ist auf
einer Grundplatte 11 ein Schneidrahmen 12 fest angeordnet, der seinerseits von einem
ebenfalls ortsfest auf de Grundplatte aufgenommenen Dichtrahmen 13 mit einer oberen
Dichtfläche 14 umschlossen ist. Innerhalb des Schneidrahmenc 12 ist ein Formkern
15 vertikal beweglich geführt. Aufgenommen ist dieser Formkern auf einer Anschlagplatte
16, die sich auf beiden Seiten über den Formkern hinauserstreckt.
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Diese überstehenden Abschnitte der Anschlagplatte 16 greife?-in Ausnehmungen
17, 17' im Schneidrahmen 12 ein, die sich üt
ein vorbestimmtes
Vertikalmaß erstrecken und die vertikale Bewegbarkeit des Formkerns begrenzen. Als
Mittel zum Anheben des Formkerns dienen Hubzylinder 18, die zwischen der Anschlagplatte
16 des Formteils 15 und der Unterteilgrundplatte 11 angeordnet sind. Auf der von
der Anschlagplatte 16 entfernten Seite ist der im Schneidrahmen 12 geführte Formkern
15 mit einer Auflagerfläche 19 versehen, die der Kontur des Werkstücks 20 entsprechend
gestaltet ist. Fig. 1 zeigt das Werkstück in einer Lage nach dem Aufkaschieren einer
tiefziehfähigen Folie 21 auf die nach oben weisende Werkstückoberfläche, jedoch
vor dem Beschneiden der seitlich über die Werkstückränder 22, 22' hinausragenden
Randbereiche 23, 23' der Folie. Die Breitenerstreckung des Formkerns 15 ist geringer
als die des Werkstücks 20 und die an die Ränder 22, 22' unmittelbar angrenzenden
Bereiche des Werkstücks sind in der Lage nach Fig. 1 auf ortsfesten Stützflächen
24, 24' aufgenommen, mit denen der Schneidrahmen 12 versehen ist. Im übrigen ist
der Schneidrahmen auf der vom Formkern entfernten Seite mit im Abstand von den Werkstückrändern
22, 22' umlaufend angeordneten Schneidkanten 25, 25' ausgerüstet. Schließlich erstrecken
sich im Formkern 14 in hier im einzelnen nicht interessierender Weise an eine Unterdruckquelle
anschließbare Luftführungskanäle 26, die mit Saugluftkanälen 27 verbunden
sind.
Diese Saugluftkanäle sind in der Auflagerfläche 19 ve laufende, zur Einlegeseite
des Werkstücks 20 hin offene und bei eingelegtem Werkstück von dessen Rückseite
abgedeckte Rinnen, die sich bis zu den Führungsflächen 28, 28' des Schneidrahmens
12 erstrecken.
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Das Oberteil 30 des Werkzeugs besitzt eine Kopfplatte 31 und einen
fest unter dieser angeordneten, oberen Schneidrahmen 32, an dessen Unterseite zu
den Schneidkanten 25, 25 des im Unterteil 10 aufgenommenen Schneidrahmens 12 korrespdierende
Schneidkanten 33, 33' fest angeordnet sind. Ferner ist an der Unterseite des Schneidrahmens
32 im Abstand von den Schneidkanten 33, 33' eine umlaufende Dichtung 3)4 angeordnet,
die sich bei auf das Unterteil 10 abgesenktem Werkzeugoberteil #0 auf die Dichtfläche
14 des Dichtrahmens 13 aufsetzt und den das Werkstück 20 aufnehmenden Innenraum
des Werkzeugs nach außen vakuumdicht abschließt. Dies zeigt Fig. 2. Ferner ist im
Oberteil im Bereich zwischen dem mit der Kopfplatte 31 verbundenen Schneidrahmen
32 eine elastisc verformbare Masse 35, etwa Schaumgummi mit einer vorbestimmten
Härte, aufgenommen. Diese elastisch verformbare Masse ist auf der zum Werkzeugunterteil
10 hinweisenden Seite mittels eines verformbaren Gummituchs 36 abgedeckt, dessen
Enden
durch einen innenseitig am Schneidrahmen angebrachten Klemmrahmen 37 gehalten sind.
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Beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des Werkzeugs wird zunächst das Werkzeugoberteil
in eine gegenüber Fig. 1 erhöhte Position verfahren und danach das Werkstück 20
in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise mit der zu kaschierenden Oberfläche nach oben
weisend in das Unterteil 10 eingelegt. Der Mittelteil des Werkstücks ist dabei in
der Auflagerfläche 19 des Formkerns 15 aufgenommen, während die sich an die Werkstückränder
22, 221 anschließenden Randbereiche der Werkstückrückseite auf den ortsfesten Stützflächen
24, 24' des Schneidrahmens 12 aufgenommen sind. Nach dem Einlegen des Werkstücks
in das Werkzeugunterteil wird ein nicht dargestellter, bekannter Folienrahmen, in
dem die aufzukaschierende Folie eingespannt ist, so auf den Dichtrahmen 13 des Werkzeugunterteils
10 aufgesetzt, daß der das Werkstück 20 aufnehmende Innenraum des Werkzeugunterteils
nach außen vakuumdicht abgeschlossen ist. Im Bedarfsfalle können auf die Dichtflächen
14 des Dichtrahmens 13 aufsetzbare Dichtungsmittel verwendet werden, die etwa in
der Art der umlaufenden Dichtung 34 des Werkzeugoberteils 30 an der Unterseite des
nicht dargestellten Folienrahmens angeordnet sind. Nachdem der das
Werkstück
aufnehmende Innenraum des Werkzeugunterteils 10 nach außen vakuumdicht abgeschlossen
und die Offenseite von der auf die nach oben weisende Oberfläche des Werkstücks
aufzukaschierenden Folie überspannt ist, werden die Luftführungskanäle 26 des Formkerns
15 an eine Unterdruckquelle angeschlossen und dadurch der Zwischenraum zwischen
der Werk stückoberfläche und der im Folienrahmen aufgespannten Folie über die Saugluftkanäle
27 in der Auflagerfläche 19 des Formkerns entlüftet. Voraussetzung für das Aufkaschieren
der Folie auf eine Oberfläche des Werkstücks 20 ist eine gewisse Luftdurchlässigkeit
des das Werkstück bildenden Materials. Bei fortschreitender Entlüftung des Werkzeuginnenraums
wird die im Folienrahmen aufgespannte Folie infolge des von außen auf ihr lastenden
Atmosphärendruckes allmählic in den Hohlraum hineingeformt, bis sich die Folie an
der zu beschichtenden Werkstücxuzerfläche faltenlos anlegt, die mit einem Klebemittel
versehen ist. Angesichts der an den Führungsflächen 28, 28' des Schneidrahmens 12
endenden Saugluftkanäle 27 wird über die ortsfesten Stützflächen 24, 24' im Schneidrahmen
12 eine gewisse Saugwirkung auf die seitlich über die Werkstückränder hinausragenden
Folienbereiche ausgeübt, so daß diese sich etwa in der aus Fig. 1 ersichtlichen
Weise an die Oberkanten des Schneidrahmens
anlegen und dabei teilweise
um die Werkstückränder 22, 22' herumformen. Damit ist der Ziehvorgang und das damit
verbundene Aufkaschieren der Folie 21 auf die nach oben weisende Oberfläche des
Werkstücks 20 beendet. Die Folie wird nunmehr aus dem Folienrahmen ausgespannt und
letzterer vom Werkzeugunterteil entfernt.
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Der nächste Bearbeitungsschritt besteht im Niederfahren des Werkstückoberteils
30, wobei die seitlich überstehenden Randabschnitte 23, 23' der Folie entsprechend
dem Konturenverlauf der in beiden Werkzeugteil-en 10, 30 angeordneten Beschneidemesser
beschnitten werden. Im Anschluß an den Beschneidevorgang setzt die im Abstand von
den Beschneidekanten an der Unterseite des Schneidrahmens 32 des Werkzeugoberteils
umlaufend angeordnete Dichtung 34 auf die Dichtfläche 1)4 des Dichtrahmens 13 des
Werkzeugunterteils 10 auf, wodurch der das Werkstück mit der aufkaschierten Folie
aufnehmende Werk-: zeuginnenraum nach außen hin wiederum vakuumdicht abgeschlossen
ist. Dabei greift die im Werkzeugoberteil im Bereich zwischen dem Schneidrahmen
32 aufgenommene und unterseitig mittels eines Gummituchs 36 abgedeckte Masse 35
zumindest an den Werkstückrändern an und formt sich bei dem anschließenden Anheben
des Formkerns mittels der Hubzylinder 18 um die
Werkstückränder
22, 22' herum, wie dies Fig. 2 zeigt. Dadur werden die beschnittenen Randabschnitte
der Folie 21 um die Werkstückränder herumgeformt und durch eine erneute Saugluf
beaufschlagung der Saugluftkanäle 27 in der Auflagerfläche 19 des Formkerns zur
Anlage an die sich rückseitig an die Werkstückränder anschließenden Werkstückbereiche
angelegt.
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Durch erneutes Absenken des Formkerns und damit des Werkstü setzen
die so an die Rückseite des Werkstücks in dessen Ran bereich angelegten Folienabschnitte
sich auf die ortsfesten Stützflächen 24, 24' des unteren Schneidrahmens 12 auf und
werden dabei fest mit der Werkstückrückseite verklebt, wobe: die Rückstellkraft
der elastischen Masse 35 im Werkzeugober teil unterstützend wirkt. Damit ist das
Aufkaschieren der Folie beendet und das Werkstück kann dem Werkzeug entnommen werden.