DE4413834C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Umbugen von Überständen einer Kaschierung um einen Kantenbereich eines Werkstücks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Ver­ fahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 4.

Werkstücke, die nach einem solchen Verfahren und mit einer sol­ chen Vorrichtung bearbeitet werden, sind beispielsweise Innen­ verkleidungen wie Türseitenteile oder Armaturenbretter von Kraft­ fahrzeugen, die mit Dekor- und Schutzfolien aus Kunststoff oder Metall, mit Kunstleder, Schaumstoff, Nadelvliesen, Teppich- oder Textilgeweben und dergleichen kaschiert sind oder bei der Durch­ führung des Verfahrens kaschiert werden.

Aus der US-PS 31 46 150 ist es bekannt, über ein einseitig ka­ schiertes Werkstück eine Gummimembran zu spannen und unter die­ ser einen Unterdruck zu erzeugen, durch den die Membran um Kan­ tenbereiche des Werkstücks herumgezogen wird, wodurch Über­ stände der Kaschierung um diese Kantenbereiche herum umgebugt werden. Dabei kann die Membran je nach Gestaltung des Werkstücks örtlich starken Belastungen ausgesetzt sein, die sie daran hin­ dern, eine befriedigende Lebensdauer zu erreichen.

Gemäß der DE 31 27 203 A1 ist deshalb eine Vorrichtung zum Um­ bugen des Überstandes einer einseitigen Oberflächenkaschierung um den Kantenbereich eines Werkstücks geschaffen worden, bei der eine Membran in einem wannenförmigen Werkzeugunterteil an­ geordnet und mit einem oberen und einem unteren Spannring dicht eingespannt ist. Die beiden Spannringe begrenzen eine Seitenwand­ ausnehmung, in die ein Medium unter Druck eingeleitet werden kann. Der untere Spannring hat eine Oberfläche, die zur Ober­ fläche eines Randbereichs eines kaschierten Werkstücks komple­ mentär ist. Bei jedem Arbeitszyklus dieser bekannten Vorrichtung wird ein an seiner Unterseite kaschiertes Werkstück auf den unteren Spannring aufgelegt, wobei ein Überstand des Werkstücks frei nach oben ragt. Zwischen diesem Überstand und der in Ruhe­ stellung an der Innenwand des Werkzeugunterteils anliegenden Membran ist ein Kissen angeordnet, das von einem Schlauch oder einem Zellgummiprofil geringer Shorehärte oder von einem mit einem solchen Zellgummi gefüllten Schlauch gebildet sein kann. Das in das Werkzeugunterteil eingelegte Werkzeug wird mit einem von oben her eingefahrenen Stempel mit einer Schließkraft gegen den unteren Spannring gedrückt und dadurch festgehalten. Der Stempel hat eine an den Kantenbereich des Werkstücks angrenzen­ de Höhlung, in die das Kissen hineinpaßt. Sobald der Stempel seine Schließstellung eingenommen hat, wird die Membran von einem durch die Wand des wannenförmigen Werkzeugunterteils hin­ durch eingeleiteten Druckfluid in Richtung zum Stempel gedrückt und drängt infolgedessen das Kissen in die Höhlung des Stempels hinein. Dabei kippt das Kissen um den Kantenbereich des Werk­ stücks, bugt den Überstand der Kaschierung um und drückt ihn gegen die Rückseite des Werkstücks. Anschließend wird der Raum hinter der Membran evakuiert, wobei diese in ihre Ausgangsstel­ lung zurückkehrt. Das Kissen wird von der Membran mitgenommen und gibt das Werkstück frei. Sodann wird der Stempel nach oben gefahren und das Werkstück mit umgebugter Kaschierung dem Werk­ zeugunterteil entnommen.

Bei der aus der DE 31 27 203 A1 bekannten Vorrichtung wird zwar die Membran, da sie nicht unmittelbar sondern nur über das Kis­ sen auf das Werkstück einwirkt, örtlich nicht besonders stark belastet, so daß sie eine höhere Lebenserwartung hat; die Vor­ richtung ist aber insgesamt kompliziert, da nicht nur im Stem­ pel sondern auch in der Wand des Werkzeugunterteils eine Höh­ lung ausgebildet sein muß, deren Lage von der Form des Werk­ stücks abhängt. Außerdem erfordert das Zuführen und Absaugen des zum Hin- und Herbewegen der Membran erforderlichen Fluids nicht nur einen beträchtlichen Aufwand an Pumpen und Leitungen sondern vor allem einen erheblichen Zeitaufwand bei der Bear­ beitung jedes einzelnen Werkstücks.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umbugen von Überständen einer Kaschie­ rung um einen Kantenbereich eines Werkstücks im Sinne einer zeitsparenden Arbeitsweise und einer konstruktiv einfachen, leicht an unterschiedliche Werkstücke anpaßbaren Gestaltung der Vorrichtung weiterzubilden.

Die Aufgabe ist, soweit sie das Verfahren betrifft, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und, soweit sie die Vorrichtung be­ trifft, mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst. Vorteil­ hafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens genügen ein­ fache hin- und hergehende Bewegungen, bei denen das Werkstück in das Kissen hineingedrückt, von diesem in dem erforder­ lichen Maß umhüllt und anschließend wieder freigegeben wird. Das Kissen kann ein einfacher Block aus handelsüblichem Zell­ gummi oder Schaumstoff sein und braucht nur groß genug zu sein, um das erforderliche, tiefe Eindrücken des Werkstücks zu ermög­ lichen; eine besondere Anpassung an die Form des Werkstücks ist aber weder bei dem Kissen noch bei dessen beispielsweise wannen­ förmiger Abstützung erforderlich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigen

Fig. 1a und 1b ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung in einer Ausgangsstellung, dargestellt als Querschnitt bzw. als perspekti­ vische Teilansicht;

Fig. 2a und 2b dieselbe Vorrichtung in einer ersten Phase eines Arbeitshubes;

Fig. 3a und 3b dieselbe Vorrichtung in einer zweiten Phase eines Arbeitshubes;

Fig. 4a und 4b dieselbe Vorrichtung in ihrer Endstellung;

Fig. 5 einen Querschnitt eines zweiten Ausführungsbei­ spiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in Ausgangsstellung;

Fig. 6 die Vorrichtung entsprechend Fig. 5 in Endstel­ lung.

In Fig. 1a bis 4b ist ein Werkstück 10 dargestellt, das ein un­ gefähr C-förmiges Profil hat und an seiner Außenseite mit einer Kaschierung 12 versehen ist. Das Werkstück 10 hat auf der rech­ ten Seite seines Profils eine bei der gewählten Darstellung waagerechte Kante 14, und auf der linken Seite seines Profils einen waagerechten Flansch 16, der mit einer senkrechten Kante 18 endet. Die Kaschierung 12 hat über die rechte Kante 14 und den linken Flansch 16 hinaus nach oben ragende Überstände. Diese sollen um die Kante 14 bzw. den Flansch 16 und dessen Kante 18 herum umgebugt und an sich daran anschließende rückseitige Flächen des Werkstücks 10 angepreßt werden.

Zu der Vorrichtung gemäß Fig. 1a bis 4b gehört ein quaderför­ miges Kissen 20 aus Zellgummi oder Schaumstoff mittlerer Härte; besonders bewährt hat sich ein Polyurethan-Etherschaum mit ei­ nem Brutto-Raumgewicht von 65 kg/m³ und einer Stauchhärte von 7,0 kPa. Das Kissen 20 hat eine im unbelasteten Zustand gemäß Fig. 1a und 1b ebene, freie Oberfläche 22, auf die das kaschier­ te Werkstück 10 mittig aufgelegt wird. Abweichend von der ge­ zeichneten Darstellung kann die Kaschierung 12 in ebenem Zu­ stand, ehe sie mit dem Werkstück 10 verbunden wird, auf das Kissen 20 aufgelegt und anschließend das Werkstück 10 in der abgebildeten Stellung auf die Kaschierung aufgelegt werden, um erst kaschiert zu werden, ehe dann im selben Arbeitsgang die Überstände der Kaschierung 12 umgebugt werden.

Das Kissen 20 ist breiter und länger als das Werkstück 10, min­ destens ebenso hoch wie dieses und hat senkrechte Seitenflächen 24, die gemäß Fig. 1a und 1b auf nahezu der gesamten Höhe des unbelasteten Kissens von Seitenwänden 26 eines wannenartigen Werkzeugteils 28 eng, und vorzugsweise mit einer leichten Vor­ spannung, umschlossen sind. Das wannenartige Werkzeugteil 28 steht im Betrieb auf einer nicht dargestellten festen Unter­ lage, beispielsweise einem Pressentisch.

Dem Werkstück 10 ist ein Stempel 30 zugeordnet, der einen gemäß Fig. 1a bis 4b nach unten weisenden Kopf 32, einen Schaft 34 und einen Fuß 36 aufweist. Der Kopf 32 ist zu dem gemäß Fig. 1a bis 4b nach oben weisenden mittleren Bereich der Rückseite des Werk­ stücks 10 komplementär, so daß eine vom Stempel 30 ausgeübte, im dargestellten Beispiel senkrecht nach unten gerichtete Schließ­ kraft A weitgehend gleichmäßig auf das Werkstück 10 verteilt wird. Der Schaft 34 ist merklich schlanker als der Kopf 32. Der Fuß 36 ist zum Festspannen am Stößel einer üblichen mechani­ schen, pneumatischen oder hydraulischen Presse ausgebildet und weist seitliche Ansätze 38 auf. An den Ansätzen 38 ist ein gemäß Fig. 1 bis 4b plattenförmiger Zusatzstempel 40 über Säulen 42 geführt. Der Zusatzstempel 40 ist mit einem nicht dargestellten Zusatzantrieb, beispielsweise einer hydraulischen Kolben-Zylin­ dereinheit verbunden, so daß er weiter absenkbar ist, wenn der Stempel 30 seine untere Endstellung erreicht hat.

Zu Beginn einer Abwärtsbewegung greift der Stempel 30 mit sei­ nem Kopf 32 in das Werkstück 10 ein und drückt dieses allmäh­ lich immer tiefer in den zentralen Bereich des Kissens 20 hin­ ein, wobei dessen Oberfläche 22, die vorzugsweise geschlossen­ porig ist, zunehmend gedehnt wird, so daß in dieser Oberfläche 22 rasch zunehmende Zugspannungen entstehen. Ein Teil des vom Werkstück 10 verdrängten Volumens des Kissens 20 quillt seit­ lich neben dem Werkstück 10, zwischen diesem und den Seiten­ wänden 26 des wannenartigen Werkzeugteils 28, nach oben und verlagert sich infolge der zunehmenden Zugspannungen in der Oberfläche 22 des Kissens 20 immer mehr in Richtung zum Schaft 34 des Stempels 30, an den sich das Kissen schließlich anlegt, wie in Fig. 3a und 3b dargestellt ist. Bis dahin berührt der Zusatzstempel 40 das Kissen 20 noch nicht. Auf das Kissen 20 wirken somit in senkrechter Richtung ausschließlich die vom Stempel 30 ausgeübte Schließkraft A und die von ihr hervorge­ rufene Reaktionskraft B.

Erst wenn der Stempel 30 seine untere Endstellung erreicht hat und somit das Eindringen des Werkstücks 10 in das Kissen 20 beendet ist, wird der Zusatzstempel 40 von seinem Zusatzantrieb weiter abgesenkt, so daß er sich auf die Oberfläche 22 des Kis­ sens auflegt und die zum Schaft 34 hin verlagerten Teile des Kissenvolumens zusätzlich nach unten in Richtung zum Kopf 32 drückt. Infolgedessen werden die fortschreitend umgebugten Über­ stände der Kaschierung 12 schließlich fest an die Rückseite des Werkstücks 10 angedrückt, und zwar auch dort, wo das Werkstück eine - im dargestellten Beispiel vom Flansch 16 gebildete - Hinterschneidung aufweist. In hinterschneidungsfreien Bereichen ist der Zusatzstempel 40 im allgemeinen entbehrlich.

An dem in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist erkennbar, daß es zweckmäßig sein kann, den Stempel 30 aufrecht - mit seinem Kopf 32 nach oben weisend - anzuordnen, weil der Kopf 32 dann von Anfang an dazu benutzt werden kann, das Werk­ stück 10 in einer vorbestimmten Stellung zu halten, während es bei der Anordnung gemäß Fig. 1a und 1b zunächst auf andere Weise, z. B. von Hand oder mit einer automatischen Zuführvorrichtung, in seiner abgebildeten Stellung gehalten werden muß, bis der Stempel 30 in das Werkstück 10 hinein abgesenkt worden ist. Gemäß Fig. 5 und 6 können der Stempel 30 sowie ein oder mehrere Zusatzstempel 40 Bestandteile eines ortsfesten Werkzeugunterteils sein, während das Kissen 20 zusammen mit dem wannenartigen Werk­ zeugteil 28 oben angeordnet und beispielsweise an einem Pressen­ stößel befestigt sind und jeweils abgesenkt werden, nachdem auf den Kopf 32 des Stempels 30, wie dargestellt, ein Werkstück 10 aufgelegt worden ist.

Bei dem in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist mit dem Stempel 30 anstelle des in Fig. 1a bis b dargestellten plattenförmigen Zusatzstempels 40 ein Paar Zusatzstempel 40 fest verbunden, und diese sind von je einer Rundstange gebil­ det. Die in Fig. 5 und 6 dargestellte Gestaltung und Anordnung der Zusatzstempel 40 hat den Vorteil, daß von den Zusatzstem­ peln 40 ausgeübte Zusatzkräfte C auf die umgebugten Bereiche der Kaschierung 12 konzentriert werden, um diese besonders fest an die Rückseite des Werkstücks 10 anzupressen. Der bzw. jeder Zusatzstempel 40 kann an dem Stempel 30 federnd abgestützt sein, so daß die Zusatzkraft C einen vorbestimmten Betrag nicht überschreitet.

In jedem Fall ist es zweckmäßig, wenn auch den in Fig. 5 und 6 dargestellten Zusatzstempeln 40 ein Zusatzantrieb zugeordnet ist, der erst wirksam wird, wenn die Relativbewegung zwischen dem Stempel 30 und dem Kissen 20 beendet ist. Ferner ist es günstig, wenn die Zusatzstempel 40 zurückgezogen werden, ehe das Kissen und der Stempel 30 voneinander weg bewegt werden. Die Bewegungsrichtung eines oder mehrerer Zusatzstempel 40 kann auch schräg zur Richtung der Relativbewegung zwischen dem Kis­ sen 20 und dem Stempel 30 verlaufen, wenn die Form des Werk­ stücks 10 dies erfordert.

Claims (10)

1. Verfahren zum Umbugen von Überständen einer Kaschierung (12) um einen Kantenbereich (14, 18) eines Werkstücks (10), bei dem das Werkstück (10) an einer von der Kaschierung (12) abgewand­ ten Rückseite mit einer Schließkraft (A) belastet wird und ein elastisches Kissen (20), während es in vom Werkstück (10) abge­ wandten Bereichen abgestützt wird, an die Kaschierung (12) an­ gelegt und derart belastet wird, daß ein Teil des Kissens (20) um den Kantenbereich (14, 18) des Werkstücks (10) herumwandert, wobei das Kissen (20) den Überstand der Kaschierung (12) an den Kantenbereich (14, 18) andrückt, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück (10) durch die Schließkraft (A) soweit in das Kissen (20) hineinge­ drückt wird, bis ein in Gegenrichtung der Schließkraft (A) seitlich am Werkstück (10) vorbei ausweichender Teil des Kis­ senvolumens durch Oberflächenspannungen des Kissens (20) zur Rückseite des Werkstücks (10) verlagert worden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Schließ­ kraft (A) entgegenwirkende Reaktionskraft (B) ausschließlich über das Kissen (20) auf das Werkstück (10) ausgeübt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen zur Rück­ seite des Werkstücks (10) verlagerten Teil des Kissenvolumens eine Zusatzkraft (C) ausgeübt wird, sobald das Werkstück (10) seine Endstellung in bezug auf das Kissen (20) erreicht hat.

4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit

• - einem Stempel (30) zum Ausüben einer Schließkraft (A) auf die Rückseite eines Werkstücks (10), an dessen Vorderseite eine über einen Kantenbereich (14, 18) des Werkstücks (10) über­ stehende Kaschierung (12) vorgesehen ist,
• - einem Kissen (20) mit einer dem Stempel (30) zugewandten freien Oberfläche (22) und
• - einem wannenartigen Werkzeugteil (28), welches das Kissen (20) abstützt und zusätzlich dem Werkstück (10) Platz bietet, dadurch gekennzeichnet, daß das Kissen (20) einen zentralen Bereich aufweist, in den das Werkstück (10) durch den Stempel (30) soweit hineindrückbar ist, bis ein in Gegenrich­ tung der Schließkraft (A) seitlich am Werkstück (10) vorbei ausweichender Teil des Kissenvolumens durch Oberflächenspan­ nungen des Kissen (20) zur Rückseite des Werkstücks (10) ver­ lagert worden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4 zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Zu­ satzstempel (40) zum Ausüben einer Zusatzkraft (C) auf einen zur Rückseite des Werkstücks (10) verlagerten Teil des Kissen­ volumens vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kissen (20) aus Schaumstoff, Zellgummi od. dgl. besteht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kissen (20) aus einem Polyurethan-Etherschaum besteht, dessen Raumgewicht 50 bis 80 kg/m³, und dessen Stauchhärte 6,5 bis 10,5 kPa beträgt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Raumgewicht ungefähr 65 kg/m³, und die Stauchhärte ungefähr 7,0 kPa beträgt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kissen (20) ein Quader mit zur Richtung der Schließkraft (A) parallelen Seiten­ wänden (26) ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kissen (20) nur an seiner von der freien Oberfläche (22) abgewandten Seite und auf einem daran angrenzenden Teil der Höhe seiner Seitenwände (26) vom wannenartigen Werkzeugteil (28) abgestützt ist.