DE102019002946A1

DE102019002946A1 - Vorstreckerantrieb für eine Thermoformmaschine und Verfahren zum Verformen von thermoplastischer Kunststofffolie zu Formteilen

Info

Publication number: DE102019002946A1
Application number: DE102019002946.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Maier
Original assignee: Illig Maschinenbau GmbH and Co KG
Current assignee: ILLIG HOLDING GMBH, DE
Priority date: 2019-04-24
Filing date: 2019-04-24
Publication date: 2020-10-29

Abstract

Ein Vorstreckerantrieb für eine Thermoformmaschine und ein Verfahren zum Verformen von thermoplastischer Kunststofffolie zu Formteilen sollen verbessert werden.Erreicht wird dies dadurch, dass mindestens ein erster Antrieb für mindestens einen Vorstrecker auf einer vertikal verschiebbaren Einstelleinrichtung angeordnet ist, wobei der mindestens eine erste Antrieb mindestens eine Kurbel aufweist und einen Hebel und mittels mindestens einer Linearführung vertikal geführt wird.Erreicht wird dies weiterhin dadurch, dass die Steuerung oder ein Bediener die Einstelleinrichtung vor dem Beginn einer Formteilproduktion vertikal in eine Position bewegt, in der der erste Antrieb den Vorstrecker gegen das Moment, das durch die vertikal nach oben gerichtete Kraft, die durch die vorgespannte Formluft im Form- oder Form-/Stanzwerkzeug mit Formlufteinsparung auf die Vorstrecker wirkt, in seiner tiefsten Position hält.

Description

Die Erfindung betrifft einen Vorstreckerantrieb für eine Thermoformmaschine und ein Verfahren zum Verformen von thermoplastischer Kunststofffolie zu Formteilen.
Stand der Technik
Die Druckschrift DE 103 06 377 B3 zeigt eine Antriebseinrichtung für die Streckhelfer zum mechanischen Vorformen einer erwärmten Kunststofffolie in einem kombinierten Form-/Stanzwerkzeug. Die Antriebseinrichtung ist darauf ausgerichtet, Kräfte aufzunehmen, die die Streckhelfer vertikal nach oben drücken als Folge einer einseitigen Druckbelastung bei der Verwendung von formluftreduzierten Werkzeugen. Die Antriebseinrichtung weist eine hydraulische Sperreinrichtung auf, die die Kräfte aufnimmt und die einfach wieder entriegelt werden kann, wenn die Streckhelfer nach dem Vorformen wieder nach oben gefahren werden.
Die Druckschrift DE 101 48 648 A1 zeigt eine Antriebseinrichtung für einen Vorstrecker und ein Verfahren zum Betreiben einer Thermoformmaschine mit einer solchen Antriebseinrichtung. Die Antriebseinrichtung weist neben einer Spindel und einem Servomotor eine Betriebsbremse auf, die einfällt, wenn der Vorstrecker seine tiefste Position erreicht hat. Nach dem Vorstrecken und Ausformen der Formteile wird die Betriebsbremse gelüftet und der Vorstrecker kann wieder nach oben bewegt werden in seine Ausgangsstellung.
Die Druckschrift DE 10 2007 050 722 A1 zeigt ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Herstellen von Formteilen aus einer thermoplastischen Kunststofffolie. Hierbei wird trotz der anstehenden Kräfte auf die Vorstreckstempel bei der Verwendung von formluftreduzierten Werkzeugen keine weitere Einrichtung zum Fixieren des Vorstreckerantriebs in der unteren Endlage benötigt.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vorstreckerantrieb für eine Thermoformmaschine und ein Verfahren zum Verformen von thermoplastischer Kunststofffolie zu Formteilen zu verbessern und zu vereinfachen.
Gelöst ist diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 sowie im nebengeordneten Anspruch 7 angegebenen Maßnahmen. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus übrigen, in den jeweiligen Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Ausführungsbeispiel
Kombinierte Form- oder Form-/Stanzwerkzeuge mit Formlufteinsparung werden trotz der Mehrkosten gerne genutzt, weil diese Werkzeuge zum einen Formluft einsparen und zum anderen die Füll- und Entleerungszeit für die Formluft in einem reduzierten Füllraum verkürzen. Nachteil der Werkzeuge ist die enorme Kraft auf die Unterflächen der Vorstreckstempel, wobei die Vorstreckstempel über die Vorstreckerstangen die Sammelplatte für die Vorstrecker und damit den Vorstreckerantrieb nach oben drücken. Die Vorstreckstempel müssen aber für die Zeit der pneumatischen Ausformung in ihrer tiefsten Position verbleiben. Erst wenn die Formluft aus dem Formraum entweicht, darf der Vorstreckstempel nach oben bewegt werden. Der Stand der Technik kennt bereits mehrere Mittel, die die nach oben wirkende Kraft aufnehmen, damit die Vorstrecker nicht nach oben gedrückt werden.
Die vorliegende Erfindung weist den Vorteil auf, dass keine separaten Mittel eingesetzt werden müssen um die Kraft aufzunehmen, sondern die Konstruktion ist in der Lage, die auftretenden Kräfte aufzunehmen. Dazu wird der erfinderische Kurbelantrieb so angesteuert, dass Kurbel 5 und Hebel 9 sich in der vorgesehenen Endlage des Vorstreckstempels 2 in oder nahe bei der Strecklage befinden. Dadurch können ohne weitere Einrichtungen enorm hohe Kräfte aufgenommen werden. Die Einstelleinrichtung 7 wird dafür genutzt, den vorgesehenen tiefsten Arbeitspunkt der Vorstrecker 2, 3 so einzustellen, dass dieser sich in ohne nahe bei der Strecklage von Kurbel 5 und Hebel 9 befindet.
Die obere Startposition des Vorstreckers 2, 3 wird über die Steuerung vom Bediener oder durch eine Berechnung der Steuerung ermittelt und stellt sich als Winkel a zwischen Kurbel 5 und Hebel 9 dar.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand der schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

1 Ein Oberwerkzeug 1 für eine Thermoformmaschine. An einer Sammelplatte 11 ist mindestens ein Vorstrecker angeordnet, aufweisend jeweils einen Vorstreckstempel 2, der jeweils an einer Vorstreckerstange 3 angeordnet ist. Die Sammelplatte 11 ist mittels einer Linearführung 10 vertikal beweglich ausgeführt. Auf der Brücke 12, die das Oberwerkzeug 1 aufnimmt, sind Säulen 6 angeordnet, die eine Einstelleinrichtung 7 vertikal verschiebbar lagern. Die Brücke 12 selbst ist auf nicht dargestellten Säulen vertikal verschiebbar angeordnet. Die Einstelleinrichtung 7 umfasst einen zweiten Antrieb 8, der nicht dargestellte Übertragungsmittel in oder an der Einstelleinrichtung 7 so antreibt, dass die Übertragungsmittel mit den Säulen 6 zusammenwirken und die Einstelleinrichtung 7 vertikal verschieben. Ein Hebel 9 ist an seinen beiden Enden drehbar gelagert, oben an der Kurbel 5 und an seinem unteren Ende an der Linearführung 10. Die Kurbel 5 wird von einem ersten Antrieb 4 angular bewegt. Dargestellt in der 1 ist die Startposition des Vorstreckers 2, 3, wobei ein Vorstrecker aus dem Vorstreckstempel 2 besteht, der an einer Vorstreckerstange 3 angeordnet ist. Die Sammelplatte 11 wird vom ersten Antrieb 4 über die Kurbel 5 und den Hebel 9 vertikal bewegt und durch die Linearführung 10 in der Vertikalen geführt.
2 zeigt beispielhaft eine Endposition des Vorstreckers 2, 3, die dadurch gekennzeichnet ist, dass Kurbel 5 und Hebel 9 in Strecklage zu einander stehen.
3 zeigt eine weitere beispielhafte Endposition des Vorstreckers 2, 3, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Winkel a zwischen Kurbel 5 und Hebel 9 als Endposition gewählt wurde, der nahe bei der Strecklage mit a = 0° liegt.

Es ist erfinderisch vorgesehen, einen Vorstreckerantrieb für eine Thermoformmaschine mit einer Steuerung umfassend mindestens ein Form- oder Form-/Stanzwerkzeug mit Formlufteinsparung zum Verformen von thermoplastischer Kunststofffolie zu Formteilen und einen beim Formvorgang stationären Obertisch, so auszubilden, dass mindestens ein erster Antrieb 4 für mindestens einen Vorstrecker 2, 3 der auf einer vertikal verschiebbaren Einstelleinrichtung 7 angeordnet ist, wobei der mindestens eine erste Antrieb 4 mindestens eine Kurbel 5 und einen Hebel 9 aufweist und mittels mindestens einer Linearführung 10 vertikal geführt wird. Die vertikal bewegbare Einstelleinrichtung 7 soll vorteilhafterweise an Säulen 6 vertikal bewegt und geführt werden. Die vertikal bewegbare Einstelleinrichtung 7 wird mittels eines zweiten Antriebs 8 vertikal bewegt. Der zweite Antrieb 8 weist Übertragungsmittel auf, die mit den Säulen 6 in Wirkzusammenhang stehen. Die Übertragungsmittel des zweiten Antriebs 8 weisen mindestens eine Kette und mindestens ein Kettenritzel auf. Der erste Antrieb 4 ist als Getriebeservomotor ausgeführt.
Es ist erfinderisch vorgesehen, das Verfahren zum Verformen von thermoplastischer Kunststofffolie zu Formteilen, bei dem erwärmte thermoplastische Kunststofffolie mit einem Vorstrecker vorgedehnt wird, so auszubilden, dass die Steuerung oder ein Bediener die Einstelleinrichtung 7 vor Beginn einer Formteilproduktion vertikal in eine Position bewegt, in der der erste Antrieb 4 den Vorstrecker 2, 3 gegen das Moment, das durch die vertikal nach oben gerichtete Kraft, die durch die vorgespannte Formluft im Form- oder Form-/Stanzwerkzeug mit Formlufteinsparung auf die Vorstrecker 2, 3 wirkt, in seiner tiefsten Position hält.
Es ist vorteilhaft, dass ausgehend von einem Startwert für einen Winkel a zwischen Kurbel 5 und Hebel 9 die Steuerung einen Winkel a schrittweise während der Produktion solange durch Verschieben der Einstelleinrichtung 7 nach unten vergrößert, bis ein Durchschnittswert für das Moment im Arbeitszyklus des ersten Antriebs 4 erreicht ist, der einem Betrag entspricht, der einen vorgesehenen Wert eines Sicherheitsabstands zum maximalen zulässigen Moment erreicht.
In diesem Bereich kann das Optimum ermittelt werden zwischen der Zeit bis zum Erreichen des gewählten Endpunktes und der resultierenden Kraft, die durch die formluftreduzierten Werkzeuge auf die Gesamtheit der Vorstrecker 2, 3 wirken. Die Kraft, die der erste Antrieb 4 im Stillstand aufbringen muss, steht in Abhängigkeit von der Angriffsfläche des Formdrucks auf die Unterseite der Vorstreckstempel. Dementsprechend wird der Winkel a zwischen Kurbel 5 und Hebel 9 so gewählt, dass der erste Antrieb 4 im Dauerbetrieb nicht überlastet wird.
Es ist ebenfalls vorteilhaft, wenn Werte für den Winkel a zwischen Kurbel 5 und Hebel 9 zwischen 0° bis 15° liegen. Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn Werte für den Winkel a zwischen Kurbel 5 und Hebel 9 zwischen 0° bis 12°liegen. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn Werte für den Winkel a zwischen Kurbel 5 und Hebel 9 zwischen 0° bis 10° liegen.
Der Startpunkt der Bewegung des Vorstreckers 2, 3 wird durch eine durch die Steuerung der Thermoformmaschine berechnete Winkellage der Kurbel 5 festgelegt gemäß einer Eingabe des Bedieners, indem dieser eine Länge des Fahrwegs für den Vorstrecker festlegt.
Bezugszeichenliste

1: Oberwerkzeug
2: Vorstreckstempel
3: Vorstreckerstange
4: Erster Antrieb
5: Kurbel
6: Säule
7: Einstelleinrichtung
8: Zweiter Antrieb
9: Hebel
10: Linearführung
11: Sammelplatte
12: Brücke
a: Winkel zwischen Kurbel 5 und Hebel 9

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10306377 B3 [0002]
DE 10148648 A1 [0003]
DE 102007050722 A1 [0004]

Claims

Vorstreckerantrieb für eine Thermoformmaschine mit einer Steuerung, umfassend mindestens ein Form- oder Form-/Stanzwerkzeug mit Formlufteinsparung zum Verformen von thermoplastischer Kunststofffolie zu Formteilen und einen beim Formvorgang stationären Obertisch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein erster Antrieb (4) für mindestens einen Vorstrecker (2, 3) der auf einer vertikal verschiebbaren Einstelleinrichtung (7) angeordnet ist, wobei der mindestens eine erste Antrieb (4) mindestens eine Kurbel (5) und einen Hebel (9) aufweist und mittels mindestens einer Linearführung (10) vertikal geführt wird.
Thermoformmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikal bewegbare Einstelleinrichtung (7) an Säulen (6) vertikal bewegt und geführt wird.
Thermoformmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vertikal bewegbare Einstelleinrichtung (7) mittels eines zweiten Antriebs (8) vertikal bewegt wird.
Thermoformmaschine gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Antrieb (8) Übertragungsmittel aufweist, die mit den Säulen (6) in Wirkzusammenhang stehen.
Thermoformmaschine gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsmittel des zweiten Antriebs (8) mindestens eine Kette und mindestens ein Kettenritzel aufweist.
Thermoformmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Antrieb (4) als Getriebeservomotor ausgeführt ist.
Verfahren zum Verformen von thermoplastischer Kunststofffolie zu Formteilen, bei dem die erwärmte thermoplastische Kunststofffolie mit einem Vorstrecker vorgedehnt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung oder ein Bediener die Einstelleinrichtung (7) vor dem Beginn einer Formteilproduktion vertikal in eine Position bewegt, in der der erste Antrieb (4) den Vorstrecker (2, 3) gegen das Moment, das durch die vertikal nach oben gerichtete Kraft, die durch die vorgespannte Formluft im Form- oder Form-/Stanzwerkzeug mit Formlufteinsparung auf die Vorstrecker (2, 3) wirkt, in seiner tiefsten Position hält.
Verfahren zum Verformen von thermoplastischer Kunststofffolie zu Formteilen gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einem Startwert für einen Winkel (a) zwischen Kurbel (5) und Hebel (9) die Steuerung den Winkel (a) schrittweise während der Produktion solange durch Verschieben der Einstelleinrichtung (7) nach unten vergrößert, bis ein Durchschnittswert für das Moment im Arbeitszyklus des ersten Antriebs (4) erreicht ist, der einem Betrag entspricht, der einen vorgesehenen Wert eines Sicherheitsabstands zum maximalen zulässigen Moment erreicht.
Verfahren zum Verformen von thermoplastischer Kunststofffolie zu Formteilen gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Werte für den Winkel (a) zwischen Kurbel (5) und Hebel (9) zwischen 0° und 15° liegen.
Verfahren zum Verformen von thermoplastischer Kunststofffolie zu Formteilen gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Werte für den Winkel (a) zwischen Kurbel (5) und Hebel (9) zwischen 0° und 12° liegen.
Verfahren zum Verformen von thermoplastischer Kunststofffolie zu Formteilen gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass Werte für den Winkel (a) zwischen Kurbel (5) und Hebel (9) zwischen 0° und 10° liegen.
Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Startpunkt der Bewegung des Vorstreckers (2, 3) durch eine durch die Steuerung der Thermoformmaschine berechnete Winkellage der Kurbel (5) festgelegt wird gemäß einer Eingabe des Bedieners für eine gewünschte Länge des Fahrwegs für den Vorstrecker (2, 3).