DE1296351B - Verfahren und Einrichtung zum Steuern der Verfahrensschritte beim Herstellen von Kunststoff-Formkoerpern im Vakuum-Tiefziehverfahren - Google Patents

Description

• Bei der Herstellung luftdruckgeformter Ziehteile, z. B. nach dem Vakuumtiefziehverfahren, wird die zu verformende Platte nach ihrem Einspannen zunächst durch Erwärmen erweicht, sodann wird sie durch Aufblasen mittels Druckluft vorgeformt, die Form eingefahren und schließlich durch Unterdruck an die Form angesaugt, so daß sie sich allseitig dicht an die Formwände anlegt. Nach Abkühlung kann dann der fertige Formkörper von der Form abgehoben werden.
• Beim Vakuumformen einfacher kleiner Kunststoffteile haben sich Maschinen bewährt, bei denen die Kunststoffplatten zeitgesteuert erwärmt werden.
• Beim Ziehen großer komplizierter Formkörper, wie z. B. Kühlschrankinnenbehälter, genügen diese Maschinen nicht mehr den bei der Massenfertigung an Gleichmäßigkeit und Qualität der Erzeugnisse zu stellenden hohen Anforderungen, da bei den zeitgesteuerten Maschinen Heizfehler und Vorformfehler sich allein durch Zeitsteuerung nicht ausgleichen lassen.
• Will man in der Reihenfertigung eine möglichst große Gleichmäßigkeit der einzelnen Ziehteile erreichen, so müssen die maßgebenden Einflußgrößen konstant gehalten werden. Diese maßgebenden Einflußgrößen sind: 1. Temperaturschwankung der Umgebung, 2. Spannungsschwankungen des Stromnetzes und damit der Heizschirmtemperatur, 3. Temperaturschwankungen durch den Anheizvorgang bei Fertigungsbeginn, 4. Dickenschwankungen der zu formenden Platten, 5. Schwankungen der sogenannten eingefrorenen Spannungen (entstanden bei der Herstellung der Platten), 6. Fehler am Fertigungsprodukt (entstanden durch unterschiedliches Aufblasen beim Vorformen.
• Aufgabe der Erfindung ist es, diese verschiedenen Einflußgrößen bei der Herstellung größerer Ziehteile mit möglichst einfachen Mitteln zu berücksichtigen und damit Formkörper größtmöglicher Gleichmäßigkeit herzustellen.
• Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Heizzeit von der Größe des beim Erweichen der Platte auftretenden Durchhangs derselben abhängig gemacht wird und daß der daran anschließende Vorformvorgang bei stets gleicher, vorbestimmter Blasenhöhe abgebrochen wird.
• Es ist erkannt worden, daß zur Erzielung einer größtmöglichen Gleichmäßigkeit der einzelnen Ziehteile der Heizvorgang bei jedem Teil gerade zu dem Zeitpunkt abgebrochen werden muß, bei dem ein ganz bestimmter elastoplastischer Zustand der Platte oder Folie erreicht wird. Dieser Zustand ist durch eine leicht zu messende Bezugsgröße gekennzeichnet, nämlich durch den Durchhang der eingespannten und erwärmten Platte. Dieser Durchhang ist in erster Linie eine Funktion des elastoplastischen Zustands des zu verformenden Materials, weil verschiedene weitere Einflußgrößen, wie die geometrischen Abmessungen der Platte, ihre Einspannbedingungen sowie Größe und Richtung der angreifenden Kräfte, bei jedem Ziehteil als konstant angesehen werden können. Die Messung des Durchhangs kann in sehr einfacher Weise mit einer Fotozellenanordnung vorgenommen werden, die derart an der Vakuum-Tiefziehmaschine angebracht ist, daß bei bestimmtem Durchhang der Lichtstrahl unterbrochen und dadurch die Heizzeit beendet und der Vorformvorgang eingeleitet wird.
• Die Verwendung von Fotozellenanordnungen zur Steuerung von Verarbeitungsmaschinen für Kunststoffe ist im Prinzip bekannt. So wird z. B. bei einer Maschine zum Blasen von Hohlkörpern im Strangpreßverfahren die Länge der aus den Düsen gepreßten Rohre mittels einer Fotozellenanordnung gemessen und durch sie bei Erreichen der vorbestimmten Rohrlänge die Förderschnecke abgestellt. In ähnlicher Weise wird bei einer anderen Maschine zum Blasen von Hohlkörpern deren Durchmesser abgetastet und in Abhängigkeit davon die Blasluft gesteuert.
• Ganz ähnliche Überlegungen gelten für den anschließenden Vorgang des Vorformens der Kunststoffolie, der in der Regel in einem Aufblasen der Folie mittels Preßluft besteht. Die erwärmte, in elastoplastischem Zustand befindliche und an ihren Rändern eingespannte Folie wölbt sich dabei ballonartig über den Spannrahmen empor. Auch bei diesem Verfahrensschritt ist es notwendig, stets ein gleiches Maß des Aufblasens zu erhalten. Dies ist gewährleistet, wenn man die Blasenhöhe mißt und in Abhängigkeit davon die Preßluftzufuhr unterbindet.
• Diese Messung kann in gleicher Weise wie die Durchhangsmessung mit einer weiteren Fotozellenanordnung erfolgen. Man erhält auf diese Weise eine stets gleiche Blasenhöhe und vermeidet dadurch Fehler, die ihre Ursache in unterschiedlichen Eigenschaften des Materials oder in Heizfehlern und Luftdruckschwankungen der Speiseleitung haben können.
• Einige mögliche praktische Ausführungsbeispiele für Einrichtungen zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung zeigen die im folgenden beschriebenen Abbildungen, die rein schematisch verschiedene Anordnungen der Fotozellen-Meßeinrichtung wiedergeben.
• F i g. 1 zeigt schematisch die Heizeinrichtung einer Vakuum-Tiefziehmaschine zum Vorformen von Kunststoffplatten oder -folien. Zwei Heizschirme 1 erwärmen die zwischen zwei Rahmen 3 eingespannte Kunststoffplatte 2 zugleich von oben und unten. Mit Hilfe der Heizschirme wird Wärme auf die Platte übertragen, die infolgedessen erweicht und sich, wie dargestellt, nach unten durchsenkt. Beiderseits des Rahmens sind ein Fotozellensender 4 und ein Fotozellenempfänger 5 angeordnet. Der zwischen beiden vorhandene Strahlengang 6 wird bei Erreichen eines vorgegebenen Durchhangs der Platte unterbrochen.
• Damit wird vom Empfänger ein Signal ausgelöst, durch das der Heizvorgang abgebrochen und der eigentliche Formvorgang eingeleitet wird.
• Anstatt Sender und Empfänger auf verschiedenen Seiten der Maschine anzuordnen, kann man sie auch an denselben Seiten, zweckmäßig in einem Gerät vereinigt, anbringen und den vom Sender ausgehenden Lichtstrahl durch Spiegel 7 auf der anderen Seite der Platte reflektieren. Die F i g. 2 zeigt hierfür eine Ausführungsmöglichkeit.
• Eine weitere Ausführungsform der Fotozellen-Meßeinrichtung mit Spiegeln ist in F i g. 3 dargestellt.
• In Fig.4 ist die Einrichtung zur Messung der Blasenhöhe beim Vorform-Vorgang schematisch dargestellt. Mit 3 ist wieder der Rahmen bezeichnet. Die Kunststoffplatte ist durch Druckluft von unten zu einer Folienblase aufgeblasen. In vorbestimmter Höhe über der Einspannebene ist wieder eine Fotozellenanordnung 4, 5 vorgesehen, deren Strahlengang 6 quer über die Folienblase verläuft. Erreicht die Blase beim Aufblasen die Höhe des Strahlengangs, so wird dieser unterbrochen. Das damit ausgelöste Signal unterbricht die Druckluftzufuhr, so daß ein weiteres Anwachsen der Blase unterbunden ist.
• Bei allen Abbildungen sind für Fotozellensender und -empfänger sowie für die Spiegel Lager 8 angedeutet, womit darauf hingewiesen werden soll, daß sowohl Höhe als auch Richtung von Sender, Empfänger bzw. Spiegel reproduzierbar eingestellt werden können.

Claims (5)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Steuern der Verfahrensschritte beim Herstellen von Kunststoff-Formkörpern im Vakuum-Tiefziehverfahren, bei dem eine zu verformende Platte nach ihrem Einspannen durch Erwärmen erweicht und anschließend durch Aufblasen mittels Druckluft vorgeformt wird, um anschließend mittels Unterdruck an die in die vorgeformte Platte eingefahrene Form angesaugt zu werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Heizzeit von der Größe des beim Erweichen der Platte auftretenden Durchhanges derselben abhängig gemacht wird und daß der daran anschließende Vorformvorgang bei stets gleicher, vorbestimmter Blasenhöhe abgebrochen wird.
2. 2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch an sich bekannte Fotozellenanordnungen zur Abtastung des Durchhanges der Platte bei deren Erweichung und der Blasenhöhe beim Vorformvorgang, wobei das Ansprechen der Fotozellen den betreffenden Verfahrensschritt abbricht und entsprechende Umsteuerungen bewirkt.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitige Lage von Sender und Empfänger der Fotozellenanordnung hinsichtlich Höhe und Richtung einstellbar ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Sender und Empfänger der Fotozellenanordnung auf einander gegenüberliegenden Seiten der zu verformenden Platte bzw. des Verformlings angeordnet sind.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Sender und Empfänger der Fotozellenanordnung auf derselben Seite der Platte bzw. des Verformlings angeordnet sind und der Strahlengang über Spiegel auf der anderen Seite gesteuert wird.