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Die
Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zum Tiefziehen von Formteilen
aus einer erwärmten thermoplastischen Kunststofffolie nach
der Gattung des Hauptanspruches.
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Aus
der
DE 201 16 922
U1 ist ein formendes und stanzendes Formwerkzeug bekannt,
bei dem in der oberen Werkzeughälfte mehrere Elektromagnetventile
horizontal liegend, also senkrecht zur Mittelachse des Formwerkzeugs,
angeordnet sind. Durch sie soll ein Beschleunigen des Druckaufbaus
der Formluft in den einzelnen Formnestern erzielt werden. Dies soll
dadurch geschehen, dass die Formluft über ein vorgeschaltetes,
aber nicht dargestelltes Zentralventil bis zu diesen Magnetventilen
geführt und dort bereit gehalten wird, bis die Formluft
zugeschaltet wird. Es müssen folglich beim Zuführen
der Formluft außer den Formnestern nur relativ kurze Leitungen
mit Formluft gefüllt werden, was rasch gehen soll.
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Nachteilig
bei dieser Bauweise ist es, dass bei mehrreihigen Formwerkzeugen – und
diese liegen häufig vor – ein Magnetventil alle
Formnester einer Querreihe füllt. So werden bei dreireihigen
Formwerkzeugen von einem Magnetventil aus drei Formnester befüllt
werden müssen. Dies dauert zum einen entsprechend länger
und ist zum andern ungleichmäßig, weil die Formluft
zuerst ins erste Formnest strömt und dann weiter ins nächste.
Man hat also pro Formnest einen unterschiedlichen Druckaufbau und damit
eine unterschiedliche Qualität der einzelnen Formteile.
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Ein
weiterer Nachteil liegt darin, dass die Magnetventile direkt an
bzw. in der Trägerplatte des oberen Werkzeugoberteils sitzen,
das auch die Matrize zum Ausstanzen der Formteile trägt.
Die unvermeidlichen Stanzschläge wirken direkt auf die
Magnetventile, die dadurch störungsanfällig sind.
Baulich ist wenig Platz für Magnetventile mit größerem
Durchflussquerschnitt sodass relativ kleine Quer schnitte vorliegen,
was die Belüftungszeit, insbesondere bei mehrreihigen Formwerkzeugen,
und damit die Taktzahl des Formwerkzeugs negativ beeinflusst.
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Aus
der
DE 102 20 700
A1 ist ein Formwerkzeug bekannt, bei dem pro Formnest ein
druckbetätigbares Formluftventil eingebaut ist. Dieses
sitzt an der Übergangsstelle des Streckhelfers zur Streckhelferstange.
Die Formluft wird über eine Bohrung in der Streckhelferstange
dem Formluftventil zugeführt.
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Nachteilig
bei dieser Schaltung des Formluftventils ist es, dass es nicht zwangsgeführt
erfolgt, sondern druckabhängig. Das bedeutet, dass je nach den
gegebenen Verhältnissen, z. B. je nach den Toleranzen der
Bauteile und damit des Reibungsverhaltens, und bedingt durch Toleranzen
der Federkraft in den einzelnen Formnestern unterschiedliche Schaltzeiten
und damit ein unterschiedlicher Verfahrensablauf beim Tiefziehen
stattfindet. Die Folge ist wiederum eine unterschiedliche Qualität
der Formteile.
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Aus
der
DE 102 20 701
A1 ist ein Formwerkzeug bekannt, bei dem pro Formnest ein über
eine Stange betätigbares Formluftventil eingebaut ist.
Dieses sitzt an der Übergangsstelle des Streckhelfers zur
Streckhelferstange. Die Formluft wird über eine Bohrung
in der Streckhelferstange dem Formluftventil zugeführt.
Durch dieselbe Bohrung in der Streckhelferstange wird auch die Stange
zum Betätigen des Formluftventils geführt und
reduziert damit den freien Querschnitt der Bohrung. Folglich muss
die Formluft durch einen engen ringförmigen Querschnitt
zugeführt werden, was relativ lange dauert. Aus baulichen Gründen
kann der Querschnitt der Streckhelferstange nicht beliebig groß gewählt
werden, sondern unterliegt Beschränkungen. Dies vor allem
auch dann, wenn bei im Querschnitt ovalen oder rechteckigen Formteilen
ein Streckhelfer mit zwei Streckhelferstangen aus Gründen
des Verdrehschutzes eingesetzt werden muss.
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Beim
Vorsehen eines Formluftventils an der Übergangsstelle Streckhelfer
zur Streckhelferstange ist es zudem ein Problem, wie man den Streckhelfer mittels
einer manuellen Schnellwechseleinrichtung mit der Streckhelferstange
verbindbar gestalten soll.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Formwerkzeug so zu gestalten,
dass ein gleichmäßiges Schalten aller Formluftventile
stattfindet, wobei jedem Formnest ein eigenes Formluftventil zugeordnet
ist und genau gleiche Bedingungen bezüglich des Druckaufbaus
in den einzelnen Formnestern vorliegen. Das Zuführen der
Formluft sollte rasch und mit relativ großem Querschnitt
erfolgen können. Der Einbau einer Schnellwechseleinrichtung
für die Streckhelfer sollte nicht behindert sein.
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Zur
Lösung der Aufgabe wird ein Formwerkzeug mit den Merkmalen
des Anspruches 1 vorgeschlagen. Weiterbildungen des Formwerkzeugs
sind in den Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung ist
anwendbar auf Formwerkzeuge, die nur formend arbeiten und auf formend
und stanzend arbeitende Formwerkzeuge, wobei das Ausstanzen sowohl
im Durchfallschnitt als auch mit Stanzmessern erfolgen kann.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den 1 bis 5 dargestellt.
Es zeigt:
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1 einen
Querschnitt durch ein kombiniert formendes und im Durchfallschnitt
stanzendes Formwerkzeug gemäß einer ersten Ausführungsform in
geschlossenem Zustand vor dem Formen.
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2 einen
Querschnitt durch ein Oberteil eines kombiniert formenden und im
Durchfallschnitt stanzenden Formwerkzeugs gemäß einer
zweiten Ausführungsform vor dem Formen und
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3 den
Querschnitt gemäß 2 nach dem
Formen.
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4 einen
Querschnitt durch ein Oberteil eines kombiniert formenden und im
Durchfallschnitt stanzenden Formwerkzeugs gemäß einer
dritten Ausführungsform.
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5 einen
Querschnitt durch ein mit Bandstahlschnitt stanzendes Formwerkzeug.
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In
der 1 ist ein kombiniert formendes und stanzendes
Formwerkzeug nach einer ersten Ausführungsvariante der
Gestaltung des Formluftventils 22 dargestellt. Es besteht
aus einem Oberteil 1 und einem Unterteil 2, die
relativ zueinander verschiebbar sind und im Zusammenwirken eine
erwärmte Folienbahn 3 aus thermoplastischem Kunststoff
zu einem Formteil 4 – wie in 1 strichpunktiert
dargestellt – mittels Druckluft tiefziehen und dieses ausstanzen.
Das Formwerkzeug wird in die Formstation einer Thermoformmaschine
eingebaut, die hierzu einen Obertisch und einen dazu verschiebbaren
Untertisch aufweist. Diese Bauteile sind nicht dargestellt und werden
als bekannt vorausgesetzt.
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Das
Unterteil 2 besteht aus einer Grundplatte 5, einem
Kühlblock 6 und meist mehreren Formnestern 7,
einreihig oder mehrreihig im Formwerkzeug angeordnet. Dabei weist
jedes Formnest 7 einen Schnittstempel 8 auf, der
im Innern die Form des herzustellenden Formteils 4 trägt
oder mit einem entsprechenden Formeinsatz versehen ist. Im Schnittstempel 8 sitzt
ein über eine Auswerferstange 9 höhenverschiebbarer
Boden 10. Jeder Schnittstempel 8 weist eine Schnittkante 11 auf,
die mit der am Oberteil 1 befestigten Matrize 12 zusammenwirkt,
die hierzu eine Matrizenbohrung 13 mit der Stanzkontur
des Formteils 4 aufweist. In jeder Matrizenbohrung 13 sitzt
ein axial verschiebbarer Niederhalter 14, der über
Bundschrauben 15 und Federn 16 oder über eine
eigene Druckluftzuleitung über Bohrungen 36 in bekannter
Weise darin verschiebbar gehalten ist und entsprechend betätigt
wird.
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Das
Oberteil 1 setzt sich ferner aus der Kopfplatte 19,
einer Zwischenplatte 20 und pro Formnest 7 einem
im Innern des Niederhalters 14 angeordneten Streckhelfer 17 zusammen,
wobei alle Streckhelfer 17 über eine Stange 18 mit
einer verschiebbaren Platte 21 zu ihrer gemeinsamen Betätigung
verbunden sind. Der Antrieb der Platte 21 erfolgt in an
sich bekannter Weise.
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Die
Zufuhr der Formluft für die Druckluftformung der Formteile 4 erfolgt
durch eine in der Kopfplatte 16 bis zu den einzelnen im
Innern jedes Formnestes 7 angeordneten Formluftventilen 22,
die erfindungsgemäß gestaltet sind. Hierzu führt
eine Querbohrung 23 in der Kopfplatte 19 bis zu
einer Ausnehmung 24 in dieser, die nach unten offen ist.
Sie mündet in eine Ausnehmung 25 in einem an der
Kopfplatte 19 befestigten Ventilkörper 26.
Am Boden der Ausnehmung 25 sitzt eine Dichtung 27,
beide bilden die Gegenfläche zum am Stößel 30 angeordneten
Ventilteller 32, mit denen dieser zusammenwirkt. Im Zentrum
weist der Ventilkörper 26 eine Bohrung 28 auf, durch
die mit Abstand A die Stange 18 hindurchgeführt
ist. Der Niederhalter 14 wird an der Außenkontur des
Ventilkörpers 26 dichtend geführt und
weist hierzu eine Bohrung 29 auf.
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Das
Schalten der Formluftzufuhr ins Innere eines Formnestes 7 erfolgt über
den Stößel 30, der im wesentlichen aus
einem Schaft 31, dem Ventilteller 32 und einer
zentralen Bohrung 33 besteht. In der zentralen Bohrung 33 verlaufen
verschiebbar die Stangen 18 des Streckhelfers 17.
Der Ventilteller 32 kann mit der Dichtung 27 in
Wirkverbindung gebracht werden. Alle Schäfte 31 sind
mit einer Verbindungsplatte 34 verbunden, die über
einen Antrieb 35 axial verschoben werden kann. Dabei ist
der Antrieb 35 vorzugsweise als pneumatischer Zylinder
oder als Motor ausgebildet.
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Beim
Formwerkzeug nach 1 findet folgender Verfahrensablauf
statt. Nachdem ein erwärmter Abschnittes der Folienbahn 3 zwischen
das geöffnete Formwerkzeug gebracht wurde wird dieses geschlossen.
Es folgt das mechanische Vorstrecken der Folienbahn 3 mittels
der Streckhelfer 17 und dann überschneidend oder
kurz danach durch Zufuhr der Formluft, die über die Querbohrung 23 bereits
in der Ausnehmung 25 bis zum abgesenkten Ventilteller 32 (Lage 1)
ansteht und deshalb nach dem Abheben des Ventiltellers 32 über
den Antrieb 35 und über die Verbindungsplatte 34 rasch
und gleichmäßig in alle Formnester 7 über
die freigegebene Bohrung 28 einströmt. Ein gleichmäßiges,
rasches Befüllen und damit ein gleicher Verfahrensablauf
in allen Formnestern 7 ist auf diese Weise gegeben. Die Querschnitte
zum Zuführen der Formluft können bei dieser Bauweise
relativ groß ausgeführt werden. Nach dem Formen
der Formteile 4 erfolgen das Entlüften, das Ausstanzen
der Formteile 4, das Öffnen des Formwerkzeugs
und das Ausstoßen der Formteile 4 in an sich bekannter
Weise.
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2 zeigt
eine Variante der Gestaltung des Formluftventils 22 bei
einem Formwerkzeug, das einen Niederhalter 37 mit einem
Schaft 38 aufweist, der durch die Kopfplatte 19 in
an sich bekannter Weise hindurchgeführt und verschiebbar
in Zwischenplatte 20 und Matrize 12 angeordnet
ist. In diesem Fall sitzt im Innern des Niederhalters 37 ein
Ventilkörper 26 mit einer Dichtung 27,
der als Gegenstück zum Ventilteller 32 dient und
der die zentrale Bohrung 28 im Ventilkörper 26 freigibt
oder absperrt. Die Formluft wird über die Querbohrung 23 und
die Bohrung 39 ins Innere der Ausnehmung 25 im
Niederhalter 14 geführt und steht dort an, bis
das Freigeben der Bohrung 28 durch Anheben des Stößels 30 erfolgt.
Sie strömt auf kürzestem Weg ins Innere des Formnestes 7 wie
aus 3 durch Pfeile angedeutet.
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4 zeigt
eine Lösung, bei der der in 3 dargestellte
Ventilkörper 26 entfallen ist und die Außenfläche 40 des
Ventiltellers 32 in der Bohrung 41 im Niederhalter 14 dichtend
geführt ist. Durch Absenken des Stößels 30 aus
der in 4 dargestellten Lage kann die Formluft direkt
ins Formnest 7 einströmen.
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In 5 ist
ein Formwerkzeug dargestellt, mit dem ein rechteckiges oder ovales
Formteil 4 hergestellt werden kann und das aus Gründen
des Verdrehschutzes zwei Stangen 18 für den Streckhelfer 17 aufweist.
Es sind ferner im Oberteil 1 Stanzmesser 42 angeordnet,
mit denen das Formteil 4 nach dem Formen bis auf kleine
Stege aus der Folienbahn 3 ausgetrennt wird. An diesen
Stegen hängend wird das Formteil 4 bis zu einer
Stapelstation gebracht und dort ausgebrochen und in Magazine übergeben. Wahlweise
ist es möglich, das Formluftventil 22 nur um eine
Stange 18 herum anzuordnen oder wie dargestellt um beide Stangen 18,
was die Formluftzufuhr beschleunigt.
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In
den 1 bis 5 ist jeweils ein formendes
und stanzendes Formwerkzeug dargestellt. Die Erfindung ist aber
auch anwendbar auf ein nur formendes Formwerkzeug. Es fehlen dann
die Schneideinrichtungen und es sind nur formgebende Bauteile eingebaut.
Die Formteile 4 bleiben mit der Folienbahn 3 nach
dem Formen verbunden und werden in einer nachgeschalteten Station
ausgestanzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 20116922
U1 [0002]
- - DE 10220700 A1 [0005]
- - DE 10220701 A1 [0007]