Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umbugen einer überstehenden Dekorschicht an einem Rand eines Werkstücks, mit einer Halterung zum Halten des Werkstücks und mindestens einem Umbugstempel, mit welchem die überstehende Dekorschicht des in der Halterung angeordneten Werkstücks an eine Rückseite des Randes des Werkstücks umlegbar ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Umbugen einer überstehenden Dekorschicht an einem Rand eines Werkstücks, wobei das Werkstück in einer Halterung gehalten wird und mittels mindestens einem Umbugstempel die überstehende Dekorschicht umgelegt und an einer Rückseite des Randes des Werkstücks angelegt wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Umbugvorrichtungen werden insbesondere zur Bearbeitung von Werkstücken eingesetzt, welche durch ein sogenanntes Hinterspritzen hergestellt sind. Dabei wird eine Dekorschicht, welche ein Textil, eine Folie, ein Papier etc. sein kann, in eine Spritzgießform des Kunststoffwerkstückes eingelegt, so dass die Dekorschicht beim Spritzgießen integriert mit dem Werkstück verbunden wird. Bei diesem Hinterspritzen lässt sich ein gewisses seitliches Überstehen der flexiblen Dekorschicht gegenüber dem Werkstück nicht vermeiden oder wird sogar gewünscht. Beim Umbugen dieser überstehenden Dekorschicht wird diese nicht, wie häufig üblich, durch Abtrennen entfernt, sondern auf eine Rückseite des Werkstücks umgelegt und an die Werkstückrückseite angelegt. Damit erstreckt sich die Dekorschicht auch über einen Kantenbereich des Werkstücks hinaus, was insbesondere für Werkstücke mit höherer Wertanmutung gewünscht ist, wie sie etwa im Innenausbau eines Kraftfahrzeuges verlangt sind. Umbugvorrichtungen sind etwa aus der WO 99/43518 A1 oder der DE 101 36 325 A1 bekannt.

Nach dem Umbugen werden Werkstücke häufig einer weiteren Bearbeitung unterzogen. Hierfür werden beispielsweise die Werkstücke mit weiteren Bauteilen versehen, welche an das Werkstück angeschraubt oder angeklebt werden.

Eine gattungsgemäße Umbugvorrichtung geht aus der JP H07 299868 A hervor. Die umzubugende Dekorschicht wird in ihrem Randbereich mit Löchern versehen, so dass die Dekorschicht über Zapfen an der Rückseite des Werkstücks umgebugt werden kann.

Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Umbugen einer überstehenden Dekorschicht anzugeben, mit welchen eine besonders effiziente Bearbeitung ermöglicht werden.

Die Aufgabe wird zum einen durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und zum anderen mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück aus mindestens zwei Bauteilen aufgebaut ist und dass eine Nieteinrichtung mit mindestens einem beheizbaren Nietstempel vorgesehen ist, mit welchem die Bauteile zu dem Werkstück vernietbar sind, während das Werkstück in der Halterung aufgenommen ist.

Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, in der Umbugvorrichtung an dem Werkstück in derselben Einspannung mindestens einen weiteren Bearbeitungsvorgang durchzuführen. Gemäß der Erfindung umfasst dieser weitere Bearbeitungsvorgang zumindest in thermisches Vernieten, wobei zumindest zwei Bauteile zu dem Werkstück mit dem umgebugten Rand verbunden werden. Es kann so ein komplex aufgebautes Werkstück gefertigt werden.

So können an einem Werkstück mit der umgebugten Dekorschicht eine Vielzahl von Bauteilen effizient vorgesehen werden. Insbesondere bei Werkstücken für den Innenausbau von Kraftfahrzeugen können etwa unterschiedliche Dekor- oder Funkti- onselemente vorgesehen werden, insbesondere ein Abdeckelement oder Abdeckgitter für einen Lautsprecher oder ein Lüftungselement.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass der mindestens eine Nietstempel verfahrbar gelagert ist und über einen Stellzylinder zwischen einer Nietposition und einer Rückzugsposition verstellbar ist, in welcher der Nietstempel von dem Werkstück beabstandet ist. Der Nietstempel kann dabei gleichzeitig oder zeitlich versetzt zu einem Umbugstempel an das Werkstück verfahren werden. Dabei kann der Nietstempel ebenso wie der Umbugstempel unmittelbar durch einen Stellzylinder verfahren werden. Alternativ kann ein relatives Verfahren zwischen dem Nietstempel und dem Werkstück auch dadurch erreicht werden, dass durch einen entsprechenden Hubzylinder die Halterung mit dem Werkstück gegen den Nietstempel verfahren wird.

Eine besonders zuverlässige und kompakte Anordnung wird nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, dass der Stellzylinder mit einem Druckfluid betätigbar ist. Das Druckfluid kann grundsätzlich eine Hydraulikflüssigkeit sein. Besonders bevorzugt ist jedoch die Verwendung von Druckluft als Druckfluid. Bei Druckluft kann eine Entlüftung gegenüber der Atmosphäre erfolgen. Zudem besteht eine geringe Leckageproblematik.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass durch den Nietstempel mindestens ein Nietzapfen verformbar ist, welcher an dem Bauteil angeordnet ist und durch eine Nietbohrung in einem anderen Bauteil gesteckt ist. Der Nietzapfen an dem Bauteil ist dabei stiftförmig oder keilförmig ausgebildet, so dass dieser durch eine Nietbohrung in einen rückwärtigen Bereich ragt. Durch Kontaktieren des beheizten Nietstempels wird der Nietzapfen aus einem thermoplastischen Material verformt und zu einem Nietkopf umgeformt. Hierdurch wird eine Nietverbindung zwischen den Bauteilen geschaffen. Vorzugsweise ist eine Vielzahl von Nietzapfen an verschiedenen Positionen vorgesehen, so dass eine entsprechend stabile Nietverbindung gebildet werden kann.

Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass der Nietstempel elektrisch beheizt ist. Insbesondere kann der Nietstempel eine Heizpatrone aufweisen. Die Heizpatrone kann dabei gleich oder ähnlich zu der Heizeinrichtung der Umbugstempel ausgebildet sein. Insbesondere können Nietstempel und Umbugstempel durch gleiche oder ähnliche Stelleinrichtungen verfahren werden. Auch die Andruckkräfte von Nietstempel und Umbugstempel sind vergleichbar, so dass die Halterung des Werkstückes für beide Bearbeitungsvorgänge ausreichend ist.

Besonders bevorzugt ist es nach der Erfindung, dass eine Sensoreinrichtung vorgesehen ist, mit welcher das Vorhandensein der Bauteile in der Halterung und/oder eine korrekte Vernietung überprüfbar sind. Für eine korrekte Durchführung des Bearbeitungsvorganges kann dabei zunächst durch die Sensoreinrichtung überprüft und festgestellt werden, ob die Bauteile in korrekter Weise in die Halterung eingesetzt wurden. Sollte dies nicht der Fall sein, so kann über eine mit der Sensoreinrichtung verbundene Steuereinrichtung ein Warnsignal ausgegeben werden und der Bearbeitungsvorgang bis zur Fehlerbehebung durch einen Bediener gestoppt werden. Alternativ oder ergänzend kann durch die Sensoreinrichtung auch festgestellt werden, ob der Nietvorgang korrekt durchgeführt worden ist, etwa dadurch, ob die Nietstempel in ihre Endposition verfahren worden sind. Die Sensoreinrichtung kann etwa optische, mechanische, induktive oder kapazitive Sensoren oder eine Kombination hiervon aufweisen.

Hinsichtlich des Verfahrens ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück aus mindestens zwei Bauteilen gebildet wird, dass die Bauteile in der Halterung angeordnet werden und dass mittels der Nieteinrichtung mit mindestens einem beheizbaren Nietstempel die Bauteile zu dem Werkstück vernietet werden, während das Werkstück in der Halterung aufgenommen ist. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können so mehrere Bearbeitungsschritte in der Umbugvorrichtung durchgeführt werden. Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Vorrichtung zum Umbugen durchgeführt werden, welche zuvor beschrieben wurde. Insgesamt können die zuvor beschriebenen Vorteile erreicht werden.

Eine bevorzugte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass der mindestens eine Nietstempel mittels eines Stellzylinders zwischen einer Nietposition und einer Rückzugsposition verstellt wird, in welcher der Nietstempel von dem Werkstück beabstandet ist. Insbesondere ist der Nietstempel in der Rückzugsposition ebenso wie auch die Umbugstempel so angeordnet, dass das Werkstück in die Halterung eingelegt oder hieraus entnonnnnen werden kann. Weiter ist die Verfahrgeschwindigkeit des Kolbens des Stellzylinders abhängig der Heiztem- peratur des Nietstempels so eingestellt, dass ein zuverlässiges Vernieten und damit Umformen des Nietzapfens ermöglicht werden.

Weiterhin ist es nach einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt, dass die Bauteile vor oder bei dem Einsetzen in die Halterung über eine Steckverbindung zu dem Werkstück verbunden werden. Dabei können der oder die Nietzapfen zum Bilden einer losen ersten Steckverbindung dienen. So kann das Werkstück bereits aus den zusammengesteckten Bauteilen gebildet sein und in die Halterung eingelegt werden. Alternativ ist es auch möglich, zunächst etwa die Bauteile in die Halterung einzulegen und darin das Werkstück zu bilden. Anschließend können dann das Umbugen sowie das Vernieten gemäß der Erfindung erfolgen.

Eine besonders gute Vorjustierung wird nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht, dass zum Bilden der Steckverbindung an zumindest einem Bauteil mindestens ein Nietzapfen vorgesehen wird, welcher durch eine Nietbohrung an einem anderen Bauteil hindurchragt, und dass der Nietzapfen durch den Nietstempel thermisch verformt und ein Nietkopf zum Bilden der Nietverbindung ausgebildet ist. Dabei bilden der stiftförmige Nietzapfen und die Nietbohrung vorzugsweise eine leichte Presspassung, so dass die Bauteile beim Zusammenstecken zunächst lose miteinander verbunden sind. Ein festes Verbinden erfolgt dann durch das thermische Verschweißen mittels der Nietstempel.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es dabei zweckmäßig, dass zumindest ein Bauteil aus einem thermoplastischen Material gebildet werden. Insbesondere ist das Material ein thermoplastischer Kunststoff, welcher vorzugsweise in einem Temperaturbereich zwischen 100°C und 240°C aufschmilzt und hierbei thermisch verformbar ist.

Dabei ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass der Nietstempel auf eine Niettemperatur aufgeheizt wird, welche über einer Umformtemperatur des Materials des Nietzapfens liegt. Üblicherweise wird die Niettemperatur des Nietstempels über eine elektrische Heizspule und eine Steuereinrichtung so eingestellt, dass diese geringfügig und definiert über der Umformtemperatur oder Schmelztemperatur des Materials des Nietzapfens liegt. Vorzugsweise wird die Niettemperatur auf einen Temperaturbereich zwischen 140°C und 260°C eingestellt.

Sobald das Werkstück mit den Bauteilen in der Halterung angeordnet ist, kann die Bearbeitung durch Umbugen und Vernieten erfolgen. Dabei können das Umbugen und das Vernieten zeitlich beabstandet zueinander jedoch in derselben Einspannung des Werkstücks durchgeführt werden. Besonders bevorzugt ist es nach einer Ausführungsvariante der Erfindung, dass gleichzeitig mit dem Vernieten ein Umbugen der überstehenden Dekorschicht des Werkstücks erfolgt, welches in der Halterung aufgenommen ist. Durch ein gleichzeitiges Durchführen der beiden Verfahrensschritte kann die Gesamtbearbeitungszeit reduziert und so der Nutzungsgrad der Umbug- vorrichtung erhöht werden.

Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht zudem darin, dass mittels einer Sensoreinrichtung das Vorhandensein der Bauteile in der Halterung und/oder eine korrekte Vernietung überprüft werden. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass ein fehlerfreies Fertigteil erzeugt wird.

Diese Verfahrensvariante ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass ein Vernieten und/oder Umbugen durch eine Steuereinheit veranlasst wird, wenn über die Sensoreinrichtung festgestellt ist, dass die Bauteile korrekt vernietet worden ist. Sofern von der Sensoreinrichtung ein Fehler beim Einlegen der Bauteile oder beim Vernieten festgestellt worden ist, wird ein entsprechendes Fehlersignal an die Steuereinheit abgegeben. Die Steuereinheit kann dann ein Warnsignal und/oder eine Unterbrechung des weiteren Bearbeitungsvorganges bewirken.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter erläutert, welches schematisch in den Zeichnungen dargestellt ist. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine erste perspektivische Ansicht eines gemäß der Erfindung hergestellten Werkstücks;

Fig. 2 eine zweite perspektivische Ansicht des Werkstücks von

Fig. 1 ; Fig. 3 eine perspektivische Ansicht von Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Umbugeinrichtung für die

Vorrichtung nach Fig. 3; und

Fig. 5 eine perspektivische vergrößerte Ansicht einer Nieteinheit der Vorrichtung von Fig. 3.

In den Figuren 1 und 2 ist ein Werkstück 1 dargestellt, welches aus drei Bauteilen 3, 4, 5 aus Kunststoff aufgebaut ist. Wie teilweise den Figuren zu entnehmen ist, weisen die Bauteile 3, 4, 5 in ihren Seitenbereichen, an welchen die Teile miteinander verbunden werden, vorstehende Nietzapfen 6 auf, welche durch hierzu passende Nietbohrungen 7 in dem jeweils angrenzenden Bauteil gesteckt werden. Die Nietzapfen 6 sind teilweise bolzenförmig oder keilförmig ausgebildet. An den Bauteilen 3, 4, 5 ist eine Dekorschicht angebracht, welche entlang eines freien äußeren Randes mit einem Betrag von etwa 1 bis 2 cm übersteht. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist diese Dekorschicht mit dem überstehenden Randbereich nicht dargestellt.

Das gemäß Figuren 1 und 2 lose zusammengesteckte Werkstück 1 wird in eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Umbugen der überstehenden Dekorschicht eingesetzt. Die Vorrichtung 10 ist mit einigen wesentlichen Komponenten in Fig. 3 dargestellt. Die Vorrichtung 10 weist eine plattenformige Halterung 20 auf, welche auf einer nicht dargestellten Grundplatte der Vorrichtung 10 angeordnet ist. Die Halterung 20 weist einen ersten Aufnahmebereich 21 für das erste Bauteil 3, einen zweiten Aufnahmebereich 22 für das zweite Bauteil 4 und einen dritten Aufnahmebereich 23 für das dritte Bauteil 4 des Werkstücks 1 auf. Auf diese Weise kann das etwa dreieckige zusammengesteckte Werkstück 1 in die Halterung 20 eingesetzt werden, wobei die Bauteile 3, 4, 5 von den Aufnahmebereichen 21 , 22, 23 unterstützt und gehalten werden. Zusätzlich kann ein Gegenelement auf das in die Halterung 20 eingesetzte Werkstück 1 von oben aufgefahren werden, um nötigenfalls eine feste Ein- spannung zu gewährleisten. Auf der nicht dargestellten Grundplatte der Vorrichtung 10 ist eine Nieteinrichtung 30 mit drei Nieteinheiten 31 befestigt. Jede Nieteinheit 31 weist einen linear verfahrbaren Nietstempel 32 auf, mit welchen die vorstehenden Bereiche der Nietzapfen 6 an dem Werkstück 1 zu Nietköpfen verformt werden können, so dass die Bauteile 3, 4, 5 über entsprechende Nietverbindungen fest zu dem Werkstück 1 verbunden werden. Der Aufbau einer Nieteinheit 31 wird nachfolgend im Zusammenhang mit Fig. 5 noch näher erläutert werden.

An einer Grundplatte der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 ist weiterhin eine Um- bugeinrichtung 50 angeordnet, welche aus Übersichtlichkeitsgründen separat in Fig. 4 dargestellt ist. Die Umbugeinrichtung 50 ist aus einer Vielzahl im Wesentlichen gleich aufgebauter Umbugeinheiten 51 aufgebaut. Jede Umbugeinheit 51 weist einen Umbugstempel 52 auf, welcher über eine elektrische Heizeinrichtung beheizbar ist. Der Umbugstempel 52 ist an einem Schlitten 54 angebracht, welcher in einer Schlittenführung 55 axial verschiebbar geführt ist. Über einen rückwärtigen Verfahrzylinder 56, welcher üblicherweise ein Pneumatik- oder Hydraulikzylinder ist, ist der Schlitten 54 mit dem Umbugstempel 52 zwischen einer vom Werkstück 1 beabstandeten Rückzugsposition und einer Umbugposition linear verschiebbar. In der Umbugpositi- on drückt der Umbugstempel 52 die überstehende Dekorschicht an die im vorliegenden Ausführungsbeispiel nach außen weisende Rückseite des Werkstücks 1 an. Durch eine entsprechende Heiztemperatur des beheizten Umbugstempels 52 kann die über den Rand des Werkstücks 1 umgelegte Dekorschicht an der Rückseite des Werkstücks 1 thermisch angeschweißt werden.

Gemäß Fig. 5 ist eine Nieteinheit 31 der Nieteinrichtung 30 von Fig. 3 näher dargestellt. Die Nieteinheit 31 weist einen blockformigen Grundkörper 34 auf, an welcher verstellbar eine Linearführung angeordnet ist, entlang welcher ein blockartiger Nietstempel 32 linear verfahrbar ist. Zum linearen Verfahren ist ein Stellzylinder 36 mit einem ausfahrbaren Kolben 37 an dem Grundkörper 34 angebracht. Die Kolben 37 sind mit dem blockformigen Nietstempel 32 verbunden. Die äußeren Kolben 37 können der Führung dienen.

Zum Vernieten von insgesamt drei Nietzapfen sind an der Vorderseite des Nietstempels 32 drei vorstehende Nietköpfe 33 angeordnet. Die Nietköpfe 33 sind elektrisch auf eine Niettemperatur beheizt, so dass ein freies Ende des Nietzapfens 6 aus ei- nem thermoplastischen Material plastisch zu einem Nietkopf verformt werden kann, um so eine feste Nietverbindung zu bilden. Zur Begrenzung und exakten Einstellung des Hubes beim Vernieten ist an der Linearführung 35 eine Stellschraube 38 vorgesehen, welche als ein Anschlag für den Nietstempel 32 dient.