DE4300943A1 - Vorrichtung mit elastomerem Überzug zum Kaschieren von Formteilen - Google Patents

Description

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

Das Kaschieren in einer Vorrichtung, die aus zwei Werkzeughälften, nämlich Patrize und Matrize, be­ steht, wird vorzugsweise dort industriell mit Erfolg eingesetzt, wo die Kaschierwerkstoffe luftdurchlässi­ ge Stoffe wie Gewebe, Gewirke od. dgl. sind. Im Gegen­ satz zum Folienkaschieren, bei dem überwiegend das bekannte Vakuumtiefziehen angewendet wird, führt das Kaschieren in Patrize und Matrize zu unvermeidlichen Dickentoleranzen bezüglich Formteil und Kaschiermate­ rial und damit zu Schwierigkeiten, die es zu vermei­ den gilt. Bei positiven Dickentoleranzen werden bei­ spielsweise örtlich zu hohe Preßkräfte aufgebracht, was zu Schäden am Kaschiermaterial führen kann, be­ sonders dann, wenn es sich um empfindliche Kaschier­ werkstoffe - wie beispielsweise Veloure - handelt. Negative Dickentoleranzen führen dagegen zu niedrige­ ren, oft nicht ausreichenden Anpreßkräften für die Kaschierung mit der Folge mangelhafter Verklebungs­ güte. Insbesondere konkave Formteilbereiche mit klei­ nen Radien sind im Rahmen dieser Problematik gefähr­ det, da hier der Kaschierwerkstoff bei den praktisch nicht zu vermeidenden starken Temperaturschwankungen zum Abheben neigt. Darüber hinaus muß in diesen Be­ reichen mit Dickentoleranzen der Formteile gerechnet werden.

Bekannt geworden sind Versuche, die Dickentoleranzen durch Elastomere auszugleichen, die entweder in Form eines angegossenen Überzuges die entsprechende Werk­ zeughälfte überziehen oder die in Form von Platten als Zwischenlagen beim Kaschieren verwendet werden. Für flach geformte Teile wurden bisher in einer Ver­ suchsanordnung elastische Matten bzw. Tafeln zwischen die Preßwerkzeuge und die Werkstücke mit Dekormateri­ al eingelegt und auf diese Weise oberflächenschonend kaschiert.

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

Die bekannt gewordenen Lösungen haben entscheidende Nachteile:

• - Elastomerüberzüge, die fest an eine Vorrichtungs­ hälfte des Kaschierwerkzeuges angegossen sind, können bei Verschleiß nur mit großem Aufwand restauriert bzw. gewechselt werden.

Beim genannten Frontgußverfahren wird grundsätzlich wie folgt vorgegangen:

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

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

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

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrund, eine Ka­ schiervorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die den erforderlichen Toleranzausgleich beim Formteil und für den Kaschierwerkstoff sowie gegebenenfalls notwendige Formkorrekturen ermöglicht und gleichzeitig die Wartungs- und Reparaturzeit der Kaschiervorrichtungen minimiert, vor allem die Ka­ schierung bei weitgehender Schonung der Kaschiers­ werkstoffe durchzuführen gestattet, um so die Ober­ flächenqualität der fertigen Kaschierung zu verbes­ sern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1. Die Unter­ ansprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung dar. Die Ausführung des toleranzausgleichenden elastomeren Überzuges als ab­ nehmbare Formschale auf mindestens einer Vorrich­ tungshälfte des Kaschierwerkzeuges stellt sicher, daß Reinigung und Reparatur von Verschleißschäden zu kei­ nen längeren Stillstandszeiten der Kaschiervorrich­ tung führt, da derartige abnehmbare Schalen schnell zu wechseln sind: zu einer Kaschiervorrichtung können mehrere wechselbare Formschalen bereitgestellt wer­ den. Ein schneller Wechsel derartiger Formschalen garantiert eine fortlaufende Produktion, auch wenn Schäden an einer Formschale auftreten sollten. Dar­ über hinaus ist es in vorteilhafter Weise möglich, ein und dieselbe Kaschiervorrichtung zu verwenden, der mehrere Formschalenvarianten zugeordnet werden können. Auf diese Weise lassen sich bei geringstem Mehraufwand stilistische Varianten ein und derselben Grundausführung praktisch kostenfrei vorgeben.

Beispielsweise ist es möglich, ein Formteil mit sehr unterschiedlichen Kaschierwerkstoffen zu kaschieren, und zwar jeweils zu optimalen Bedingungen durch An­ passung der Formschalen-Charakteristik an den Ka­ schierwerkstoff. Dadurch, daß die abnehmbaren Form­ schalen mindestens zwei angeformte Zentrierbereiche in Form von Vertiefungen und/oder Erhöhungen aufwei­ sen, die in entsprechende Gegenbereiche, d. h. Nocken und/oder Vertiefungen der zugehörigen Vorrichtungs­ hälfte eingreifen, ist die einwandfreie Justierung von Formschalen entsprechend der Werkzeughälfte der Kaschiervorrichtung spielfrei gewährleistet. Die Fi­ xierung der Formschale im zentrierten Zustand durch Unterdruck garantiert sowohl die sichere Verbindung zwischen Formschale und Vorrichtungshälfte als auch die schnelle und problemlose Wechselmöglichkeit der Formschale bei Wartung und Reparatur.

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

Besitzt die elastomere Formschale in mindestens einem Bereich der Kaschierfläche Überhöhungen gegenüber der Formteilkontur, so ergibt sich der Vorteil, daß die überhöhten Bereiche einen erhöhten Anpreßdruck auf den Kaschierwerkstoff überträgt, was bereichsweise zu verbesserter Klebegüte führt. Von dieser Möglichkeit ist besonders vorteilhaft dann Gebrauch zu machen, wenn das Formteil konkave Bereiche mit geringen Ra­ dien aufweist. In diesen Bereichen neigt der Ka­ schierwerkstoff infolge von im Fahrgastraum von Fahr­ zeugen stark schwankenden Temperaturbedingungen zu Abhebungen und Schälvorgängen. Aber auch temperatur­ bedingtes Schrumpfen beim Kaschiervorgang wird durch erhöhten Anpreßdruck infolge örtlicher Überhöhungen der elastomeren Formschale überwunden und führt zu einer erheblich verbesserten Gesamtgüte der Kaschie­ rung. Eine wünschenswerte Konturüberhöhung kann bei­ spielsweise auch dadurch hergestellt werden, daß zwi­ schen Formschale und Vorrichtungshälfte Zwischenlagen aufgebracht werden. Damit kann die Kontur des Ka­ schiervorganges nachträglich korrigiert und dem Ka­ schierergebnis angepaßt werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß sich die Zwischenlagen auf dem Kaschier­ werkstoff abbilden.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtungen besteht darin, daß die Formschale bereichsweise unterschiedliche Dicke be­ sitzt. Die Verformungseigenschaften der elastomeren Formschalen werden durch diese Maßnahme beeinflußt, so daß man spezielle Anforderungen, die sich aus der Art des Kaschierwerkstoffe und der Größe der zu er­ wartenden Toleranzen herleiten, zusätzlich berück­ sichtigen kann. Toleranzausgleichseigenschaften und die zu diesem Toleranzausgleich benötigten spezifi­ schen Preßkräfte (Kraft/Fläche) ergeben sich neben der Dicke der elastomeren Formschale auch aus der Härte des verwendeten Werkstoffes. Hier stehen gieß­ fähige, elastomere und dergleichen Werkstoffe sehr unterschiedlicher Härte (Shore-Härte) am Markt aus­ reichend zur Verfügung. Da man in der Praxis davon ausgeht, daß durch die Formteilgröße und die zur Ver­ fügung stehenden Pressen die Flächenpressung beim Ka­ schieren vorgegeben und begrenzt ist, läßt sich die Anpassung bezüglich Härte und Dicke der Formschale in einfacher Weise in einem Druckversuch ermitteln, so daß die erzielbaren Federwege (Toleranzausgleichswe­ ge) hinreichend genau vorherbestimmbar sind. Es hat sich gezeigt, daß Flächenabmessungen von ca. 5×5 cm der Materialprobe der Formschale ausreichend sind. Der Aufwand für eine optimale Abstimmung von Geome­ trie und Werkstoffkennwerten der Formschale ist ver­ gleichsweise gering.

Die Wirkflächen der elastomeren Formschalen können vorteilhaft an ihrer Oberfläche hygroskopisch ausge­ rüstet sein. Durch die Wasserbindung an die Formscha­ len-Oberfläche kommt es dann in temperierten Ka­ schierwerkzeugen zu einer Art "Dampfbügeleffekt", der sich besonders beim Kaschieren von Velourstoffen gün­ stig auf die Stoffstruktur auswirkt. Eine derartige hygroskopische Ausrüstung der Formschalen-Oberfläche kann in einfacher Weise dadurch realisiert werden, daß sie mit einer hygroskopischen Flüssigkeit abge­ rieben und imprägniert wird. Beim Einsatz von tempe­ rierten Kaschierwerkzeugen ergeben sich für abnehm­ bare elastomere Formschalen zusätzliche Vorteile ge­ genüber anvulkanisierten Werkzeugoberflächen. Nimmt die Formschale im Laufe längerfristigen Kaschierbe­ triebes zu hohe Temperaturen an, was einhergeht mit hoher Verschleißgefahr, so kann sie problemlos gegen eine kalte Formschale ausgewechselt werden. Während der Abkühlzeit außerhalb der Kaschiervorrichtung kann sie entsprechend gewartet und oberflächenbehandelt werden.

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

Fig. 1 die elastomere Formschale der Patrize,

Fig. 2 die entsprechende Darstellung der Matrize das Kaschierwerkzeuges.

In Fig. 1 ist die elastomere Formschale 1 mit Hilfe des Zentrierbereiches 2 und des durch die Bohrung 3 anlegbaren Unterdruckes auf der unteren Hälfte 4 des Kaschierwerkzeuges fixiert. Die Formschale 1 befindet sich im Eingriff mit dem Kaschierwerkstoff 6, der mit Hilfe eines nicht dargestellten Klebers auf dem Trä­ gerformteil 7 durch Druckeinwirkung befestigt wird. Die Formschale 1 besitzt die Dicke "a"; "f" kenn­ zeichnet die Größe des zu erwartenden Toleranz aus­ gleiches. Die Flächenpressung, die zur Kaschierung notwendig ist, wird von dem Oberwerkzeug 5 auf ge­ bracht, und zwar mit Hilfe eines nicht dargestellten Preßstempels bzw. einer Presse, in die die Kaschier- Vorrichtung eingesetzt wird. Sind Korrekturen am Ka­ schierwerkzeug notwendig, so können diese mit Hilfe von Folienstreifen 8 vorgenommen werden, die auf die Vorrichtungshälfte 4 direkt aufgeklebt werden. Der Vorteil bei dieser Verfahrensweise besteht darin, daß die Folienstreifen zwischen der Formschale 1 und der Vorrichtungshälfte 4 angeordnet sind, sich also nicht auf der Wirkfläche der Formschale abzeichnen und den Kaschierwerkstoff beschädigen.

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

In Fig. 2 ist die elastomere Formschale 1 dem Ober­ werkzeug 5 der Kaschiervorrichtung zugeordnet. Sie ist in gleicher Weise durch den Zentrierbereich 2 und den Unterdruck, der durch die Bohrung 3 aufgebracht wird, justiert und fixiert wie die Formschale in Fig. 1. Zusätzlich weist die Formschale 1 den lippenförmi­ gen Bereich 9 auf, der in die nutförmige Aussparung 10 der Vorrichtungshälfte 5 eingreift. Die Formschale 1 wird so auch ohne Unterdruck während der Montage festgehalten. Bei der in Fig. 2 dargestellten Anord­ nung erfolgt der elastische Toleranzausgleich auf der Seite des Trägerformteiles, der Kaschierwerkstoff 6 steht direkt mit der unteren Vorrichtungshälfte 4 und deren harter Oberfläche in Kontakt. Eine derartige Vorgehensweise kann zweckmäßig sein, wenn gleichzei­ tig mit dem Kaschiervorgang Einprägungen in den Ka­ schierwerkstoff vorgenommen werden oder die untere Vorrichtungshälfte 4 beispielsweise gleichzeitig ein Schnittstempel für einen genauen Kaschierwerkstoff­ beschnitt ist.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Kaschieren von Formteilen aller Art, wie Innenverkleidungsteilen von Fahrzeugen, mit der die als Trägerteile ausgebildeten Form­ teile mittels oberflächenveredelnder Materia­ lien, beispielsweise textilen Geweben, Folien, Gewirken u. dgl., ganz oder teilweise überzogen werden, bestehend, aus einem Ober- und Unterwerk­ zeug als Patrize und Matrize, zwischen denen Formteil und Kaschierung durch Druckeinwirkung und Kleberbeaufschlagung miteinander dauerhaft verbunden werden, wobei mindestens ein Vorrich­ tungswerkzeug einen elastomeren Überzug trägt, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (6) eine abnehmbare, durch Un­ terdruck an der einen Werkzeughälfte (4) fixier­ bare Formschale (1) ist mit mindestens zwei an­ geformten Zentrierbereichen (2), die Vertiefun­ gen und/oder Erhöhungen in der Formebene bilden, wobei diese in entsprechende Erhöhungen bzw. Vertiefungen der Werkzeughälfte (4) eingreifen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Form­ schale (1) ganz oder teilweise umlaufend hinter­ schnittene lippenförmige Randbereiche aufweist, die in entsprechende Nuten der entsprechenden Vorrichtungshälften eingreifen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formschale (1) in mindestens einem Bereich der Kaschierfläche Überhöhungen gegenüber der Formteilkontur auf­ weist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überhöhungen durch Zwischenlagen (8) zwischen Formschale und Vorrichtungshälfte vorgegeben sind.

5. Vorrichtung nach mindestens einem der vorange­ gangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Formschale (1) bereichsweise unterschiedliche Dicke aufweist.

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

7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Ka­ schierwerkstoff (6) in Kontakt stehende Oberflä­ che hygroskopisch ist.