Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentan- spruchs 1 .

Ein derartiges Formwerkzeug ist aus der Fertigung von mit Polyurethan (PU) um- schäumten Glasdeckeln für Schiebedächer von Fahrzeugen seit langem bekannt. Der am Übergang vom Angusskanal zur Kavität für die Umschäumung nach Aus- härten des Polyurethans verbleibende lappenartige Anguss muss bislang von ei- nem Werker mit einem scharfen Messer sauber von der Umschäumung abge- trennt werden. Abgesehen vom zusätzlichen Aufwand besteht dabei auch die Ge- fahr, die Umschäumung mit dem Messer irreparabel zu beschädigen, wodurch der gesamte umschäumte Glasdeckel dann als Ausschuss zu behandeln ist.

Aus der CN 206386338 U ist ein Werkzeug zur Herstellung eines Kunststoffteils bekannt, bei dem ein Abstreifer mittels eines Hydraulikzylinders bewegbar am Werkzeug gelagert ist. Aus der JP 60089322 A ist ein Werkzeug zur Herstellung eines Kunststoffteils bekannt, bei dem ein quer zum Angusskanal bewegbarer, mit einer Bohrung den Angusskanal verlängernder Schieber den Angusskanal nach Befüllung einer formbildenden Kavität verschließt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Formwerkzeug zu schaffen, mittels dem ein plat tenförmiges Bauteil mit einer Umschäumung ohne Nacharbeit fertig aus dem Werkzeug entnehmbar ist.

Diese Aufgabe wird durch ein Formwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Gemäß der Erfindung weist ein Formwerkzeug zur Herstellung einer Umschäu- mung aus Kunststoff an einem plattenförmigen Bauteil oder zur Herstellung eines geschäumten Kunststoffteils einen Mischkopf zur Erzeugung flüssigen Kunststoffs aus wenigstens zwei Komponenten auf. Das Formwerkzeug hat wenigstens eine erste Kavität zur Aufnahme des Kunststoffs zur Bildung der Umschäumung oder des Kunststoffbauteils. Ein Angusskanal dient zur Verbindung des Mischkopfs mit der wenigstens einen ersten Kavität. Eine den Angusskanal verbreiternde weitere Kavität ist am Übergang des Angusskanals zur ersten Kavität ausgebildet. Erfin- dungsgemäß ist am Formwerkzeug ein Angussabschneider, der auch als An- gusstrimmer bezeichnet wird, mit wenigstens einem Schieber bewegbar gelagert, der mittels wenigstens eines Betätigungszylinders in Richtung des Angusskanals auf die erste Kavität zu bewegbar ist. In einer Endposition seiner Bewegung schließt der Schieber mit wenigstens einer Kante und/oder Kontur die erste Kavi- tät gegenüber dem Angusskanal und/oder gegenüber der weiteren Kavität ab.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Betätigungszylinder mittels einer Zweiglei- tung hydraulisch mit einer Hauptleitung eines Reinigungszylinders verbunden ist, der zur Betätigung eines Reinigungskolbens zur Reinigung des Mischkopfs dient. Der Schieber benötigt dadurch keine weitere Steuerung, sondern wird von der Hydraulik der Formmaschine gleichzeitig mit oder mittels eines zusätzlichen Ven- tils geringfügig zeitversetzt vor dem ohnehin nach jedem Schäumvorgang notwen- digerweise angesteuerten Reinigungshub ausgeführt.

Die Ansteuerung erfolgt dabei vorteilhaft so, dass der Reinigungskolben und der Betätigungszylinder des Schiebers erst bei einer vollständigen Befüllung der ers- ten Kavität - also nach vollständiger Erzeugung der Umschäumung - betätigbar sind. Dies erfolgt bevorzugt in Abhängigkeit von einer definierten, im Mischkopf erzeugten und in die erste Kavität geförderten Menge des Kunststoffs.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, dass der Schieber mit dem Betätigungszylinder mittels eines in einer vertikalen Führungsnut verschiebbar ge- lagerten Führungselements verbunden ist. Besonders vorteilhaft ist ein Formwerkzeug, bei dem der Schieber mittels wenigs- tens eines weiteren Betätigungszylinders mittels der am Führungselement geführ- ten Führungsnut vertikal verfahrbar ist. Flierdurch kann der Schieber für einen Reinigungsvorgang in einfacher Weise in eine Reinigungsposition angehoben und anschließend wieder in seine Gebrauchsposition abgesenkt werden.

In der Endposition des Schiebers wird zwischen dem Schieber und dem Misch- kopf im Bereich des Angusskanals ein Spalt zur Aufnahme überflüssigen Kunst- stoffmaterials freigegeben. Dieser Spalt dient zur geordneten Abfuhr überschüssi- gen, noch im Auslaufrohr des Mischkopfes befindlichen flüssigen Kunststoffmate- rials beim anschließenden Reinigungshub des Mischkopfes. Das überschüssige Kunststoffmaterial bildet dabei in dem dafür vorgesehenen Spalt ein dünnes, lap penartiges Gebilde, das von der Kante des Angussabschneiders sauber vom Kunststoffrahmen oder Kunststoffbauteil getrennt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Schieber an seiner der ersten Kavität zugewandten Vorderkante eine an die Kontur der Umschäumung ange- passte Kontur auf. Durch diese Kontur wird die Umschäumung entsprechend der für sie vorgesehenen Kontur begrenzt und geformt.

Vorteilhaft ist der Schieber mit wenigstens einer zumindest teilweise den Anguss- kanal und die weitere Kavität mit Abstand umgebenden Dichtung versehen. Die Dichtung verhindert ein zu breites Verlaufen des überschüssigen Kunststoffmate- rials und unterstützt dessen geordnete Rückführung in den Spalt.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeugs unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Gesamtansicht eines unteren Formwerkzeugs;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den vorderen Teil des Werkzeugs mit dem Mischkopf und dem Angussabschneider in der das Einspritzen von Kunststoffmate- rial freigebenden Grundstellung seines Schiebers, Fig. 3 eine perspektivische Detailansicht des vorderen Werkzeug-Bereichs mit dem Angussabschneider in der Position seines Schiebers, in der die Ein- bringung von Kunststoffmaterial abgeschlossen ist und der Anguss abge- trimmt wird, Fig. 4 eine perspektivische Schnittdarstellung durch den Schieber des Anguss- abschneiders im Bereich von dessen Betätigungszylinder zur Verdeutli- chung von dessen Vertikalführung,

Fig. 5 eine perspektivische Schnittdarstellung durch den Schieber des Anguss- abschneiders im Bereich des Angusskanals in der Position seines Schie- bers, in der die Einbringung von Kunststoffmaterial abgeschlossen ist und der Anguss abgetrimmt wird,

Fig.6 eine perspektivische Schnittdarstellung durch den in seine Reinigungspo- sition angehobenen Schiebers im Bereich des Angusskanals,

Fig. 7 eine vergrößerte perspektivische Schnittdarstellung durch den vorderen Bereich des Schiebers in der Befüllposition für die erste Kavität,

Fig. 8 eine vergrößerte perspektivische Schnittdarstellung durch den vorderen Bereich des Schiebers in der Verschließ- und Trennposition der ersten Kavität vom Anguss,

Fig. 9 eine Variante zur Figur 2 mit einer zusätzlichen Dichtung am Schieber; Fig. 10 eine Variante zur Figur 3 mit der zusätzlichen Dichtung am Schieber; und

Fig. 11 eine Variante eines unteren Formwerkzeugs mit einem schwenkbar daran angelenkten Angussabschneider in dessen geschwenkter Reinigungspo- sition.

In Figur 1 ist ein Formwerkzeug 200 in einer Gesamtdarstellung gezeigt. Das

Formwerkzeug 200 besteht aus dem dargestellten unteren Formwerkzeug und ei- nem nicht dargestellten von oben auf dieses absenkbaren oberen Formwerkzeug. In das untere Formwerkzeug 200 wird ein in Fig. 1 nicht dargestelltes plattenför- miges Bauteil 100 (siehe Fig. 8) eingelegt, das im vorliegenden Beispiel von ei- nem Glasdeckel 100 für ein Fahrzeug-Schiebedach gebildet wird. Der Glasdeckel 100 wird im Formwerkzeug 200 an seinem Rand mit einer Umschäumung 120 aus Kunststoff umgeben.

Zur Einbringung des flüssigen Kunststoffs dient ein Mischkopf 300, der mit einer an das Formwerkzeug 200 angrenzenden Platte 310 versehen ist, in die ein Mischkanal 320 ausmündet. Der im Mischkopf 300 ausgebildete Mischkanal 320 geht bei Austritt auf der Vorderseite der Platte 310 in einen Angusskanal 210 des Formwerkzeugs 200 über.

Ein zum plattenförmigen Bauteil 100 hin weisender vorderer Teil des Angusska- nals 210 ist in einem in den auf die Figur 1 folgenden Figuren dargestellten Schie- ber 410 ausgebildet, der Bestandteil eines Angussabschneiders 400 ist.

Wie in Figur 2 ersichtlich, münden in den Mischkanal 320 ein erster Einspritzkanal 330 für eine erste Komponente und ein zweiter Einspritzkanal 340 für eine zweite Komponente ein. Bei dem im Mischkanal 320 entstehenden Kunststoff handelt es sich vorzugsweise um Polyurethan (PU). Die beiden gemischten Komponenten werden im noch flüssigen Zustand durch den Mischkanal 320 und den Angusska- nal 210 in eine erste Kavität 240 am Formwerkzeug 200 eingebracht, die die Kon- tur der Umschäumung 120 für den Glasdeckel 100 als Negativ abbildet. Die erste Kavität 240 wird zwischen dem unteren Formwerkzeug 200 und dem nicht darge- stellten oberen Formwerkzeug gebildet, wenn diese von einer Formmaschine in eine dichte Anlage zusammengefahren wurden.

Am Übergang zwischen dem Angusskanal 210 und der ersten Kavität 240 ist eine zweite Kavität 220 für den Anguss 130 ausgebildet, die als verbreiterter Bereich das aus dem Angusskanal 210 zur ersten Kavität 240 strömende flüssige Kunst- stoffmaterial in breiterer Front in die erste Kavität 240 einleitet. Der Anguss 130 verbleibt bei herkömmlichen Formwerkzeugen nach Fertigstellung der Umschäu- mung 120, d. h. nach Aushärtung des Kunststoffmaterials, als Lappenförmiger Anhang an der Umschäumung 120 haften und muss manuell von dieser abge- trennt werden.

Der Schieber 410 besteht aus einem mittleren, in die zweite Kavität 220 hineinrei chenden Teil und aus zwei seitlich von dem mittleren Teil angeordneten Haltern 420, deren Vorderkanten von der Platte 310 aus gesehen nur etwa bis zur Hälfte des Abstandes zwischen Platte 310 und Umschäumung 120 reichen.

In beiden Haltern 420 ist jeweils eine T-förmig hinterschnittene vertikale Füh- rungsnut 430 ausgebildet, in welche ein als pilzförmiger Nutenstein ausgebildetes Führungselement 440 eingreift. Das Führungselement 440 ist seinerseits, wie ins- besondere aus Figur 4 zu ersehen, über eine Führungsstange 452 mit einem Kol- ben 454 verbunden. Der Kolben 454 ist in einem horizontalen Betätigungszylinder 450 verschiebbar gelagert. Der horizontale Betätigungszylinder 450 ist zu diesem Zweck mit einer hydraulischen Zweigleitung 460 verbunden (Figur 2), die von ei- ner hydraulischen Hauptleitung 370 abzweigt.

Die hydraulische Hauptleitung 370 mündet in einen im Mischkopf 300 angeordne- ten Reinigungszylinder 355, in dem ein Reinigungskolben 365 hydraulisch ver- schiebbar gelagert ist. Der Reinigungskolben 365 ist mit einem Reinigungsstößel 360 verbunden, der in einen Reinigungskanal 350 hineinragt, der in rückwärtiger Verlängerung des Mischkanals 320 an diesen anschließt und mit seiner Stirnseite den Mischkanal 320 hinter den beiden Einspritzkanälen 330 und 340 nach hinten verschließt. Der Reinigungskolben 365 und der Reinigungsstößel 360 sind aus der in Figur 2 angedeuteten Betriebsposition, in der aus beiden Einspritzkanälen 330 und 340 die Komponenten zur Erzeugung des Kunststoffmaterials in den Mischkanal 320 eingespritzt bzw. eingedüst werden, ausgehend von der in Figur 2 gezeigten Position nach links in eine Reinigungsposition verschiebbar, in der die vordere Stirnseite des Reinigungsstößels 360 vom Reinigungskolben 365 bis zur vorderen Stirnseite der Platte 310 geschoben wird. Hierbei wird der Mischkanal 310 durch den Reinigungsstößel 360 komplett von Kunststoffmaterial gereinigt, das nach vorne aus dem Mischkanal ausgeschoben wird. Durch die unmittelbare Kopplung der hydraulischen Zweigleitung 460 mit der Hauptleitung 370 werden beim Aktivieren des Reinigungskolben 365 gleichzeitig auch die Kolben 454 in den Betätigungszylindern 450 mit nach vorne (d. h. in Fi- gur 2 nach links) geschoben. Dadurch wird der Schieber 410 des Angussab- schneiders 400 ebenfalls nach links verschoben.

Während der Schieber 410 in der in Figur 7 gezeigten Betriebsposition, während der flüssiger Kunststoff zur Erzeugung der Umschäumung 120 durch die Kavität 220 und den vertikalen Zufuhrkanal 225 in die Kavität 240 strömt, um diese voll- ständig auszufüllen, verschließt der Schieber 410 in der in Figur 8 gezeigten Posi- tion mit seiner Vorderkante 414 den Zufuhrkanal 225. Dabei legt sich die im Quer- schnitt viertel kreisförmige Kontur 412 des Schiebers 410 exakt an die runde Ab- schlusskontur der nach oben gerichteten, abgerundeten Rippe der Umschäumung 120 an und unterstützt deren Formung beim Aushärten des Kunststoffmaterials.

Durch Einschaltung eines hydraulischen Verzögerungsgliedes 380 in der Haupt- leitung 470 - beispielsweise eines Ventils oder einer Drossel hinter dem Abzweig der Zweigleitung 460 - oder durch Beaufschlagung mittels eines separaten Ven- tils und einer separaten Hydraulikleitung wird der Betätigungszylinder 450 beson- ders vorteilhaft zeitlich bereits etwas vor dem Reinigungskolben 365 beaufschlagt, so dass bereits vor dem Ausschieben des Rest-Kunststoffmaterials aus dem Mischkanal 320 durch den Angussabschneider 400 die Verbindung zur Kavität 240 unterbrochen ist und kein schädlicher Druckanstieg mehr in der Kavität 240 erfolgen kann.

Da die Vorderkante 414 des Schiebers 410 in der in Figur 8 gezeigten Schließpo- sition den gesamten Zufuhrkanal 225 verschließt, wird der überschüssige flüssige Kunststoff gezwungen, aus der Kavität 220 für den Anguss 130 nach hinten in den Spalt 230 abzufließen, den der Schieber 410 bei seiner Bewegung nach vorne aus der in Figur 7 gezeigten Position in die in Figur 8 gezeigte Position an seiner Rückseite freigibt. Wie gut aus den Figuren 4 und 6 zu erkennen ist, ist der Schieber 410 in einer be- vorzugten Variante nicht nur horizontal, d. h. parallel zum Angusskanal 210, be- wegbar, sondern auch vertikal. Hierzu sind weitere Betätigungszylinder 470 unter- halb der Halter 420 des Schiebers 410 angeordnet. Die in den Betätigungszylin- dern 470 bewegbaren Kolben 472 stehen über eine Anlenkung 474 mit den Hal- tern 420 in Antriebsverbindung. Bei der vertikalen Bewegung des Schiebers 410 aus der in Figur 4 gezeigten Situation in die in Figur 6 gezeigte Position werden die Halter 420 durch die vertikalen Führungsnuten 430 an den Führungselemen- ten 440 geführt. Die in Figur 6 dargestellte angehobene Position des Schiebers 410 dient zu einer gründlichen Reinigung des Formwerkzeugs 200, bei der auch Kunststoffmaterial entfernt werden kann, das in den Spalt 230 zurückgeflossen ist.

In der in den Figuren 9 und 10 dargestellten Ausführungsform ist ergänzend zu den Figuren 2 und 3 auf der Oberseite des Schiebers 410 eine zusätzliche Dich- tung 416 angeordnet, die sich beidseitig des Angusskanals 210 nach vorne er- streckt, sich im Bereich der zweiten Kavität 220 bzw. des Angusses 130 erweitert und diesen zu beiden Seiten umgibt. Durch diese Dichtung 416 wird ein Abfließen des flüssigen Kunststoffs zu den Seiten in Richtung der Halter 420 wirksam unter- bunden.

In Fig. 11 ist eine Alternative eines Formwerkzeugs 200 gezeigt, bei der der An- gussabschneider 400 nach dem linearen Nachvornefahren des Schiebers 410 in dessen Trenn- oder Trimmposition durch eine Befestigung an einer schwenkba- ren Konsole 490 um eine Schwenkachse 480 bezüglich des Formwerkzeugs 200 schwenkbar gelagert ist. In Fig. 11 ist das Umschäumen des plattenförmigen Bau- teils 100 mit einer Umschäumung 120 abgeschlossen. Der Schieber 410 hat die Kavität 240 gegenüber der Kavität 220 abgeschlossen und - in Fig. 11 nicht ge- zeigt - der Reinigungskolben 365 hat den Mischkanal 320 durch Ausschieben des restlichen Kunststoffmaterials gereinigt. Das überschüssige Kunststoffmaterial ist dabei im vertikalen Spalt 230 zu einem lappenförmigen Gebilde ausgehärtet. Durch das in Fig. 11 gezeigte Hochschwenken des Angussabschneiders 400 wird dieser Spalt 230 für eine Reinigung und das Einbringen eines Trennmittels besser zugänglich.

Im Unterschied zu bekannten Formwerkzeugen kann der Glasdeckel 100 mit der fertigen Umschäumung 120 nach Aushärtung des Kunststoffmaterials aus dem erfindungsgemäßen Formwerkzeug 200 entnommen werden, ohne dass sich ein noch zu entfernender Anguss 130 an der Umschäumung 120 befinden würde.

Eine kosten aufwändige, manuelle Nacharbeit entfällt somit vollständig und auch die Gefahr, bei der manuellen Nacharbeit die Umschäumung 120 irreparabel zu beschädigen, entfällt völlig.

Die Dimensionierung des Angusses im Werkzeug kann durch die Erfindung klei- ner ausgelegt werden, Das Verhältnis Länge/Dicke kann beispielsweise von bis- her 100 mm Länge x 1 mm Dicke, also 100 mm ² Querschnitt auf 50 mm Länge x 2 mm Dicke, also ebenfalls 100 mm ² Querschnitt verändert werden. Das bedeutet eine bessere Formfüllung vom Zentrum heraus, weniger Turbulenzen des Materi- als und damit verbunden weniger Fehlerquellen beim Schäumvorgang. Die Trenn- linien sind dann nur in einem Bereich von 50 mm sichtbar und nicht über eine Länge von 100 mm, wie bisher.

Durch die Erfindung wird ein Druckanstieg im Werkzeug vermieden, welcher sich normalerweise ergibt, wenn durch den Reinigungskolben das Rest-Kunststoff-ma- terial nach dem vollständigen Füllen der Kavität aus dem Mischkopf-Auslaufrohr herausgedrückt wird. Dieses Restmaterial - bei einem Kunststoffrahmen eines umschäumten Glasdeckels eines Schiebedaches sind dies etwa nur 8 Gramm - ist häufig der Grund dafür, dass das Kunststoffmaterial an einer Dichtung vorbei- gedrückt wird, dass dort beispielsweise eingelegte Blechlaschen stirnseitig über- schäumt werden, dass bei einer Glasdeckelumschäumung häufig die Glasecken überschäumt werden oder dass Schaumeinleger kollabieren.

Durch die Erfindung wird wirksam vermieden, dass sich Oberflächenfehler in Form von leichten Wellen oder Sinkmarks bilden, da der noch flüssige Kunststoff zuerst komprimiert wird und bis zur Aushärtung sozusagen durch die Schwerkraft wegfließt.

Die Erfindung ermöglicht auch eine Einsparung von Schiebern, da im Sichtbereich kein Anguss erlaubt ist. Der Anguss sitzt in diesem Fall nicht an der Außenkante des Bauteils, sondern irgendwo in der Geometrie. Auch hierdurch wird eine bes- sere Qualität des fertigen Bauteils erreicht, da sichtbare Trennlinien am Bauteil vermieden werden.

Schließlich bringt die Erfindung auch einen wesentlichen wirtschaftlichen Vorteil durch eine signifikante Zeitersparnis: Für das Abschneiden und Anschleifen des Radius an der Kontur sind ca. 10 Sek. angesetzt, die infolge der Erfindung wegfal- len. Das ergibt bei einem Dreischichtbetrieb ca. 5300 Teile, die pro Jahr zusätz- lich gefertigt werden können.

Die vorliegende Erfindung funktioniert nicht nur in einem Werkzeug für die Fler- stellung von Kunststoffrahmen an Glasdeckeln, sondern für alle Bauteile, die mit einen derartigen Misch kopfsystem zumindest aus Zweikomponenten-Kunststoffen in gleicher oder ähnlicher Weise in einem formgebenden Werkzeug hergestellt werden. Als Werkstoffe für den Kunststoffrahmen oder das Kunststoffbauteil eig- net sich somit nicht nur Polyurethan (PU), sondern auch andere Werkstoffe, wie beispielsweise auch Epoxidharze bei einem Flarzinjektionsverfahren (RTM oder auch Resin Transfer Molding genannt) oder mit anderen Kunststoffen oder in an- deren Verfahren.

In den Figuren ist das Formwerkzeug 200 als unteres Formwerkzeug dargestellt, an dem der Mischkopf 300 und der Angusskanal 210 vorgesehen sind. Dieses un- tere Formwerkzeug wird von einem in den Figuren nicht dargestellten oberen Formwerkzeug ergänzt, das beispielsweise in der Anmeldung DE 10 2019 112 763.7 derselben Anmelderin dargestellt ist und an dem der Mischkopf 300 und der Angusskanal 210 alternativ ebenso vorgesehen sein können. Bezugszeichenliste

100 (plattenförmiges) Bauteil (Glasdeckel) 120 Umschäumung

130 Anguss

200 Formwerkzeug

210 Angusskanal

220 Kavität (für Anguss)

225 Zufuhrkanal

230 Spalt

240 Kavität (für 120) 300 Mischkopf

310 Platte

320 Mischkanal

330 Einspritzkanal (Komponente 1 )

340 Einspritzkanal (Komponente 2) 350 Reinigungskanal

355 Reinigungszylinder

360 Reinigungsstößel

365 Reinigungskolben

370 Hauptleitung

380 (hydraulisches) Verzögerungsglied

400 Angussabschneider

410 Schieber

412 Kontur

414 Vorderkante

416 Dichtung

420 Halter (an 410)

430 (vertikale) Führungsnut 440 Führungselement (Nutenstein)

450 Betätigungszylinder (horizontal)

452 Führungsstange

454 Kolben

460 Zweigleitung

470 Betätigungszylinder (vertikal)

472 Kolben

474 Anbindung

480 Schwenkachse

490 Konsole