DE4028589C2 - Nadelvorrichtung zum Übernehmen und Halten von flächigen Werkstücken aus thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nadelvorrichtung zum Übernehmen und Halten von flächigen Werkstücken aus thermoplastischem Kunststoff in der mindestens eine Heizplatte aufweisenden Heizstation einer Verformungsanlage, mit einer Mehrzahl von Nadeln, die gemeinsam zwischen einer Werkstückübernahmestellung, der Heizstation und einer Werkstückübergabestellung verlagerbar sind.

Eine solche Nadelvorrichtung ist bekannt (DE 26 00 582 A1). Dort ist eine Transporteinrichtung mit Nadelketten vorgesehen, die durch eine Übernahmestation, zwei Heizstationen und eine Verformungsstation umlaufen. Verarbeitet werden aufeinander­ folgende Abschnitte einer zusammenhängenden Folienbahn, deren Ränder aufgenadelt werden, so daß die Folienbahn mit der Trans­ porteinrichtung durch die Heizstation und die Verformungsstation läuft. Erst danach werden in einer von der Transporteinrichtung durchlaufenen Stanzstation die verformten Bahnabschnitte voneinander getrennt und die daraus gebildeten Werkstücke nachfolgend gestapelt.

Diese bekannte Vorrichtung mit taktweise umlaufenden Nadelketten ist nur für die Verarbeitung eines von einer Rolle zugeführten Folienbandes geeignet, wobei auch keine Möglichkeit zur Anpassung an Folienbänder unterschiedlicher Breite für Werkstücke von unterschiedlichen Abmessungen besteht. Das Aufbringen einzelner Werkstücke an der Übernahmestation auf die Trans­ porteinrichtung oder gar das Abarbeiten einzelner flächiger Werkstücke von einem Stapel ist nicht oder doch nur mit großem zusätzlichem Aufwand und unwirtschaftlicher Leistung möglich.

Werkstückverformungen der vorgenannten Art dienen z. B. zum Herstellen von Kraftfahrzeug-Innenverkleidungsteilen, wie Boden­ teppichen, Seitenverkleidungsteilen usw., bei denen es sich um flächige, ein- oder mehrlagige Werkstücke aus thermoplastischen Kunststoffen handelt. Bei der Fertigung dieser Teile werden die Rohlinge zunächst mit Übermaß angefertigt. Sie werden sodann erwärmt, daraufhin werden sie dreidimensional verformt, und schließlich werden sie an ihren Rändern auf Sollmaß beschnitten.

Bei einer vollautomatischen, mit hoher Taktzahl arbeitenden Fertigung ergeben sich besondere Probleme vor allem dann, wenn die Rohlinge aus einem luftdurchlässigen, flächigen Werkstoff bestehen. Dies können einerseits Werkstücke sein, die Lagen aus offenporigen Kunststoffschäumen enthalten, oder sie sind auf Grund ihrer Gewebestruktur oder wegen sonstiger Umstände grund­ sätzlich luftdurchlässig. Bei der Verarbeitung derartiger Werkstücke ist es besonders schwierig, sie mit hoher Taktzahl einzeln von einer Ablage oder von einem Stapel zu übernehmen und in gespanntem Zustand in der Heizstation an der Heizplatte zu halten bzw. zwischen zwei Kontaktheizplatten anzuordnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs be­ schriebene Nadelvorrichtung so auszubilden, daß sie für das Verarbeiten einzelner Rohlinge oder Werkstücke geeignet ist, und zwar auch dann, wenn es sich um schwierig handhabbare luft­ durchlässige Werkstücke handelt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Nadeln zum Ergreifen, Spannen und Freigeben getrennter Werkstücke in ihrer Erstreckungsrichtung gegenüber Nadelgreifern vor- und zurückbewegbar sind, die der Heizplatte zugeordnet und mit dieser in die und aus der Heizstation verlagerbar sind.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Mit der erfindungsgemäßen Nadelvorrichtung werden die zu ver­ formenden Werkstücke von der bewegbaren Heizplatte mit ihren Nadelgreifern und gegenüber diesen ein- und ausfahrbaren Nadeln selbst unmittelbar aufgenommen, so daß zumindest in der Heizstation eine andere Transporteinrichtung entfällt. Die Heizplatte fährt zunächst aus der Heizstation heraus, nimmt an einer Ablage oder von einem Stapel das Werkstück mittels der aus­ gefahrenen Nadeln auf und fährt sodann wieder in die Heizstation zurück. Dabei wird das Werkstück gespannt, wie es für eine gleichmäßige Erwärmung in der Heizstation erforderlich ist. Schließlich wird das erwärmte Werkstück durch eine Verlagerung der Heizplatte in Richtung auf die Verformungsstation weiter­ transportiert, worauf das erwärmte Werkstück lediglich durch Zurückziehen der Nadeln, also deren Einfahren in die Nadelgreifer, abfällt und übergeben wird.

Es ist allerdings nicht mehr neu, einzelne flächige Werkstücke zu erwärmen und zu verformen und dabei einen die einzelnen Stationen durchlaufenden Transportrahmen vorzusehen, der verstellbare Halter aufweist, die das Werkstück an seinen Rändern ergreifen und einspannen (US-PS 38 27 683). Hier werden jedoch keine von einer Seite her am Werkstück angreifende Nadeln eingesetzt, sondern zweiteilige Klemmhalter, die jeweils aus einem Auflage­ element und einem mit diesem zusammenwirkenden Klemmelement be­ stehen. Die Auflageelemente und die Klemmelemente sind einzeln am Transportrahmen gelagert und lassen sich in Anpassung an die Größe des jeweiligen Werkstücks mehr oder weniger weit in die Rahmenöffnung hineinschwenken. Zum Einspannen der Werkstücke werden zunächst die Auflageelemente aus ihrer zurückgezogenen Stellung einwärts ausgeschwenkt, worauf ein Werkstück mit seinem Rand auf die Auflageelemente aufgelegt wird. Dann werden auch die zunächst noch zurückgeschwenkten Klemmelemente ent­ sprechend weit einwärts ausgeschwenkt, damit das Werkstück an Punkten seines Randes jeweils zwischen einem Auflageelement und einem Klemmelement gehalten ist. Zum Entnehmen der verformten Werkstücke müssen dann die Klemmelemente wieder zurückgeschwenkt werden. Ersichtlich ist hier das Spannen der einzelnen Werkstücke wesentlich umständlicher und zeitaufwendiger als im Falle des einseitigen Aufnadelns. Ebenso sind Schwierigkeiten zu erwarten, wenn luftdurchlässige Werkstücke in den Transport­ rahmen eingespannt und dazu auf die eingeschwenkten Auflageelemente aufgelegt werden sollen. Schließlich sind hier die Halter nicht der Heizplatte, sondern dem Transportrahmen bzw. einer eigenen Transporteinrichtung zugeordnet. Auch werden die Halterelemente nicht wie die Nadeln der erfindungsgemäßen Vorrichtung geradlinig, sondern kreisbogenförmig ausgefahren.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht von wesentlichen Teilen der Heizstation mit der Vorrichtung zum Übernehmen und Spannen des im Schnitt dar­ gestellten Werkstückes;

Fig. 2 eine Einzelheit aus Fig. 1 in größerem Maß­ stab und

Fig. 3 eine prinzipmäßige Draufsicht auf die obere Heizplatte.

Eine Vorrichtung 1 zum Übernehmen von flächigen Werkstücken 2 aus thermoplastischen Kunststoffen und zum Spannen des Werkstückes 2 in der Heizstation einer Vorrichtung zum Her­ stellen von dünnwandigen, dreidimensional geformten Teilen umfaßt mehrere Nadelgreifer 7, die einer Heizplatte 8 zuge­ ordnet bzw. in die Heizplatte 8 integriert sind.

Gemäß dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel sind Nadelgreifer 7 der Heizplatte 8 unmittelbar an ihrem Umfang 9 zugeordnet. Eine weitere Gruppe von Nadelgreifern 7 ist innerhalb des Heizplattenumfanges 9 in die Heizplatte 8 integriert.

Die Nadelgreifer 7 sind verstellbar und hierzu parallel zur Ebene der Heizplattenoberfläche 10 einstellbar. Ferner ist ihr Arbeitswinkel - bezogen auf die Ebene der Heizplatten­ oberfläche 10 - einstellbar.

Jeder Nadelgreifer 7 besteht gemäß Ausführungsbeispiel aus einem relativ langen Nadelelement 12 und einem Antrieb 13 für das Nadelelement 12. Zwecks Einstellung ist jeder Na­ delgreifer 7 mit seinem Antrieb 13 längs einer Führungs­ stange 14 verschiebbar und auf der Führungsstange 14 ver­ schwenkbar sowie feststellbar gelagert. Hierzu dienen je­ weils eine auf der Führungsstange 14 sitzende, feststell­ bare Lagerschale 15, eine an dieser angeordnete Schwenk­ achse 16 und eine weitere Lagerschale 17, die an einem Arm 18 den Antrieb 13 mit dem Nadelelement 12 trägt.

Der Antrieb 13 ist vorzugsweise eine Kolben-Zylinderein­ richtung, die über eine Leitung 19 bzw. über Leitungen 19 in steuerbarer Form mit Antriebsenergie versorgt wird.

Die Heizstation weist gemäß Ausführungsbeispiel eine obere Heizplatte 8 und eine untere Heizplatte 20 auf, zwischen denen das flächige Werkstück 2 im gewünschten Umfang er­ wärmt wird.

Die obere Heizplatte 8 ist mit Schlitzen 21 versehen. In­ nerhalb des Heizplattenumfanges 9 angeordnete Nadelgreifer 7 durchgreifen mit ihren Nadelelementen 12 die Schlitze 21. Vorzugsweise befinden sich fluchtende Schlitze 22 in der unteren Heizplatte 20. Diese Schlitze 22 sind nur vorgese­ hen, damit das freie Ende 23 des Nadelelementes 12 voll­ ständig durch das Werkstück 2 hindurchtreten kann und daran nicht durch die Oberfläche 24 der unteren Heizplatte 20 ge­ hindert wird.

Statt der fluchtenden Schlitze 22 in der unteren Heizplatte 20 können dort auch Rillen, Kanäle oder dgl. Ausnehmungen angeordnet sein.

Zur Bildung der Schlitze 21 und 22 sind die obere Heiz­ platte 8 und die untere Heizplatte 20 vorzugsweise mehr­ teilig und bestehen dazu jeweils aus mehreren, im Abstand voneinander angeordneten Heizplattenelementen 25 bzw. 26. Beispielsweise neun im Abstand voneinander angeordnete Heizplattenelemente 25 bilden gemäß Fig. 3 die obere Heiz­ platte 8 bzw. deren Heizplattenoberfläche 10. Entsprechend besteht die untere Heizplatte 20 aus neun fluchtend ange­ ordneten unteren Heizplattenelementen 26.

Die aus Nadelgreifern 7 bestehende Greifeinrichtung ist nur der oberen Heizplatte 8 zugeordnet bzw. in diese inte­ griert. Ebenso ist nur die obere Heizplatte 8 aus der Heiz­ station heraus und in sie hinein verfahrbar, wie anhand des Pfeiles 27 in Fig. 1 angedeutet ist. Die untere Heiz­ platte 20 ist in der Heizstation in vertikaler Richtung entspre­ chend dem Doppelpfeil 28 bewegbar.

Die Heizplattenelemente 25 und 26 sind grundsätzlich gleichartig aufgebaut und bestehen in Sandwich-Bauweise aus einer die Heizplattenoberfläche bildenden Aluminiumplatte 29, einer darüber angeordneten Heizplatine 30 und einer zweiten Aluminiumplatte 31. Die Heizplatine 30 ist zwi­ schen den beiden Aluminiumplatten 29, 31 angeordnet und wird elektrisch erwärmt.

Die Heizplattenelemente 25, 26 sind mit Abstandshaltern 32 unter Bildung eines der Wärmeisolierung dienenden Luftspal­ tes 33 an einer Wärmedämmplatte 34 aus Steinwolle oder dgl. sowie an einem in den Figuren nicht näher dargestellten Träger bzw. Rahmen befestigt. An diesem Träger bzw. Rahmen sowie auf der Rückseite der Wärmedämmplatte 34 der oberen Heizplatte 8 sind Lagerstellen bzw. Lagerböcke 35 für die Führungsstangen 14 angeordnet. Die Trage- und Führungsstan­ gen 14 erstrecken sich längs der Ränder 36 am gesamten Um­ fang 9 der oberen Heizplatte 8 sowie derart längs aller parallel zu den Rändern 36 verlaufenden sowie sich kreuzen­ den Schlitze 21, daß wenigstens ein Nadelgreifer 7 längs der Ränder 37 eines jeden außenliegenden Heizplattenele­ mentes 25 und wenigstens zwei Nadelgreifer 7 längs der Ränder 38 des mittig angeordneten, innenliegenden Heiz­ plattenelementes 25 vorhanden sind. Ferner sind, wie Fig. 3 zeigt, am Außenumfang 9 jeweils zwei Nadelgreifer 7 den Heizplattenelementen 25 zugeordnet, die sich zwischen zwei Heizplattenelementen befinden.

Die Antriebe 13 der Nadelgreifer 7 sind auf der Rückseite 39 der Heizplatte 8 angeordnet, so daß sich vorzugsweise nur die bewegbaren Nadelelemente 12 in den Schlitzen 21 befinden. Die Lagerung der Antriebe 13 erfolgt zweckmäßi­ gerweise im Bereich der Rückseite 40 der Wärmedämmplatte 34. Die Nadelgreifer 7 sind am Rand sowie an der Untersei­ te der oberen Heizplatte 8 wirksam.

Das freie Ende 23 der Nadelelemente 12 ist vorzugsweise pfeilförmig.

Mit Hilfe der in die Heizplatte 8 integrierten Nadelgrei­ fer 7 ist es möglich, auch Werkstücke 2 zu übernehmen und zu spannen, deren Abmessungen geringer sind als die der Heizplatte 8. Dabei werden die Nadelgreifer 7 grundsätzlich fest eingestellt, so daß nur die Nadelelemente 12 beim Übernehmen und Abgeben der Werkstücke Bewegungen in Längs­ richtung ausführen.

Die unmittelbare Anordnung der Nadelgreifer 7 am Umfang 9 der Heizplatte 8 ermöglicht es, daß die Werkstücke 2 nur mit einem geringen Übermaß zugeschnitten werden müssen.

Die Wirkrichtung und Neigung der Nadelgreifer 7 und ihrer Nadelelemente 12 hängt von dem jeweils zu übernehmenden Werkstück 2 ab. Zum Spannen des Werkstückes 2 sind außen befindliche Nadelgreifer 7 gemäß Fig. 1 entgegengesetzt ge­ richtet.

Die Nadelspitze bzw. das freie Ende 23 der Nadelelemente 12 ist vorzugsweise mit einer Einschnürung 41 versehen, um den Halt des Werkstückes zu erhöhen.

Claims (14)

1. Nadelvorrichtung zum Übernehmen und Halten von flächigen Werkstücken aus thermoplastischem Kunststoff in der mindestens eine Heizplatte aufweisenden Heizstation einer Verformungsanlage, mit einer Mehrzahl von Nadeln (12), die gemeinsam zwischen einer Werkstück-Übernahme­ stellung, der Heizstation und einer Werkstück-Übergabe­ stellung verlagerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln (12) zum Ergreifen, Spannen und Freigeben getrennter Werktücke (2) in ihrer Erstreckungsrichtung gegenüber Nadelgreifern (7) vor- und zurückbewegbar sind, die der Heizplatte (8) zugeordnet und mit dieser in die und aus der Heizstation verlagerbar sind.

2. Nadelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelgreifer (7) in die Heizplatte (8) integriert und verstellbar sind.

3. Nadelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel­ greifer (7) sowohl parallel zur Heizplattenoberfläche (10) verschiebbar als auch zur Einstellung der Nadel­ neigung gegenüber der Heizplattenoberfläche (10) verschwenkbar sind.

4. Nadelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel­ greifer (7) längs Führungsstangen (14) verschiebbar und auf diesen verschwenkbar gelagert sowie feststellbar sind.

5. Nadelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Vor- und Zurückbewegen der Nadeln (12) dienenden Antriebe (13) der Nadelgreifer (7) auf der Rückseite der Heizplatte (8) angeordnet sind.

6. Nadelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Nadel­ greifer (7) als Antrieb (13) für die Nadeln (12) eine Kolben-Zylindereinrichtung aufweist.

7. Nadelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Nadelgreifer (7) am Umfang (9) der Heizplatte (8) angeordnet sind.

8. Nadelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatte (8) Schlitze (21) für die Durchführung der in die Heizplatte (8) integrierten Nadelgreifer (7) bzw. ihrer Nadeln (12) aufweist.

9. Nadelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizplatte (8) aus Heizplattenelementen (25) besteht, die unter Bildung der Schlitze (21) im Abstand nebeneinander angeordnet sind.

10. Nadelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche mit zwei in der Heizstation übereinander angeordneten Heizplatten (8 und 20), dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Nadelgreifer (7) der oberen Heizplatte (8) zugeordnet sind und nach unten vorbewegbare Nadeln (12) aufweisen.

11. Nadelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auch die untere Heizplatte (20) aus Heizplattenelementen (26) besteht, die unter Bildung von Schlitzen (22) im Abstand nebeneinander angeordnet sind.

12. Nadelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. jede Heizplatte (8, 20) mit Zwischenabstand über Abstandshalter (32) an einer Wärmedämmplatte (34) abgestützt ist.

13. Nadelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der träger für die Wärmedämmplatte (34) der Heizplatte (8) mit den zugeordneten Nadelgreifern (7) zugleich als Träger für die Führungsstangen (14) der Nadelgreifer (7) dient.

14. Nadelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nadel (12) eine pfeilförmige Nadelspitze aufweist.