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Vorrichtung zur Herstellung eines einseitig offenen, doppelwandigen Gehäuses
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines einseitig offenen, doppelwandigen
Gehäuses aus einer thermoplastischen Kunststoffolie, bei der ein topfförmiger Stempel beim Ziehen der
Folie in eine ringförmige Matrize mit Spiel eingreift und die nach innen weisenden Flächen der Matrize über Kanäle mit einem Vakuumerzeuger verbunden sind.
Es ist bekannt, einen doppelwandigen Behälter mit einem Boden, beispielsweise ein kombiniertes Aussen- und Innengehäuse für einen Kühlschrank, aus einer ebenen, erwärmten Folie aus thermoplastischem
Material in einem Stück durch Ziehen zwischen ineinander verschiebbaren Werkzeugen herzustellen, durch welche die Folie bis in die Nähe der endgültigen Form des Behälters vorgeformt und daraufhin durch einseitige Einwirkung eines Unterdruckes in einem Werkzeug, welches der Form des endgültigen
Behälters entspricht, in die endgültige Form gebracht wird. Während des Formvorganges wird die Folie beispielsweise durch Warmluft oder durch im Werkzeug vorgesehene Erwärmungseinrichtungen auf oder in der Nähe der günstigsten Arbeitstemperatur gehalten.
Nach Erreichen der endgültigen Form wird die Folie vor dem Herausnehmen aus dem Werkzeug abgekühlt, wobei sie am Anfang der Abkühlung durch Vakuum in ihrer Endlage gehalten wird, damit sie die Form des Behälters beibehält. Ein leichtes
Schrumpfen ist jedoch unvermeidlich, was mit sich bringt, dass sich die Aussenwände des Behälters von den Wänden des äusseren Werkzeuges abheben, während die Innenwände das innere Werkzeug umso fester umspannen. Um das Herausnehmen des Behälters aus der Ziehform, das zweckmässig mit Druckluft ausgeführt wird, zu erleichtern, muss das entsprechende innere Werkzeug mit einer Aushebeschräge ver- sehen sein.
Die vorliegende Erfindung bezweckt u. a., die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen und eine Vorrichtung zu schaffen, die die Herstellung eines Behälters mit parallelen Wänden ohne Aushebeschräge ermöglicht. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass auch die Innenflächen des topfförmigen
Stempels über Kanäle mit einem Vakuumerzeuger verbunden sind, und dass der Stempel mit seinem nach unten weisenden Rand, über welchen die zu verformende Folie geführt ist, gegen den Boden der Matrize pressbar ist. Durch diese Ausbildung der Vorrichtung ist es möglich, dass sowohl die Aussenwände des Behälters als auch dessen Innenwände, durch Vakuum allseits in im wesentlichen parallel zur ursprünglichen Folienebene gelegene Richtungen nach aussen gezogen werden.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird anhand eines in den Figuren 1-4 der Zeichnung in verschiedenen Arbeitsstufen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Eine ebene Folie 15 aus thermoplastischem Kunststoff, beispielsweise Polystyrol, wird in einem zweiteiligen Rahmen 10, 11 fest eingespannt und in einem Ofen bis zum Erweichen erhitzt. Dabei ist es zweckmässig, in dem Ofen so viel Platz vorzusehen, dass sich die erweichte Folie 15 etwas unter die Grundebene des Rahmens 10, 11 durchwölben kann. Danach wird der Rahmen 10, 11 mit der darin befindlichen warmen Folie 15 auf das Gestell 12 einer Vorrichtung zum Ziehen aufgesetzt. Über der Folie 15 ist an der Vorrichtung ein durch eine Stange 13 auf- und abwärts verschiebbarer Stempel 14 angeordnet, der topfförmig ausgebildet ist. Unter der Folie 15 ist eine gleichfalls durch eine Stange 16 auf- und abwärts verschiebbare Matrize 18, 19, 20 vorgesehen.
Die Folie 15, die Matrize 18, 19, 20 und das Vorrichtungsgestell12 umschliessen einen ringförmigen Raum 17. Die Matrize kann, wie in den Figuren dargestellt, aus einem Aussenteil- ? S und einem zentralen Teil, der aus einem Kernteil und einem Bodenteil besteht, zusammengesetzt sein. Durch Veränderung der gegenseitigen Lage der beiden Teile 18 bzw. 19, 20 der Matrize ist es möglich, Behälter verschiedener Tiefe mit denselben Werkzeugen herzustellen.
Nach Aufsetzen des Rahmens 10, 11 auf das Gestell 12 wird der Stempel 14, wie in Fig. 1 gezeigt, so weit gesenkt, dass seine Unterkante 21 die erwärmte Folie 15 an einer dafür zweckmässigen Stelle berührt. Hiefür ist eine im voraus bestimmte Durchwölbung der ebenen Folie 15 erforderlich, die z. B. dadurch erhalten werden kann, dass in dem ringförmigen Raum 17 unter der Folie 15 ein Unterdruck erzeugt wird.
Zu diesem Zweck sind im Bodenteil 20 der Matrize eine Anzahl von an der äusseren Kante in den Raum 17
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einmündender Kanäle 22 vorgesehen, die mit einem Ringkanal23 im Bodenteil der Matrize in Verbindung stehen, an welchen eine Leitung 24 mit einem Mehrweghahn 25 angeschlossen ist. Über den Mehrweg- hahn 25 kann der Raum 17 mit einer Vakuumleitung 26 verbunden werden (Fig. 1) oder in einer anderen
Stellung über eine Leitung 27 entlüftet werden.
An der Innenfläche des Stempels 14 mündet gemäss Fig. 2 eine Anzahl Kanäle 28 ein, welche durch
Leitungen 29 mit einem Mehrweghahn 30 verbunden sind, welcher derart umschaltbar ist, dass der vom
Stempel 14 umschlossene Raum durch die Leitung 32 an eine Vakuumpumpe angeschlossen oder über eine
Leitung 33 entlüftet oder ganz abgeschlossen werden kann. Der erhabene Kernteil 19 der Matrize it gemäss Fig. 2 mit einem Kanal 34 versehen, welcher in der Mitte an der höchstgelegenen Stelle des Kernteils 19 einmündet und über eine Leitung 35 an einen weiteren Mehrweghahn 36 angeschlossen ist.
Am Übergang von den Seitenflächen des Kernteiles 19 zum Bodenteil 20 münden gemäss Fig. 2 mehrere
Kanäle 37in den Raum 17 ein, die von einem im Inneren der Matrize gelegenen Raum 38. (Fig. 2) ausgehen, wobei letzterer über eine Leitung 39 gleichfalls mit dem Hahn 36 in Vervindung steht. Dieser Mehrweghahn 36 ist so ausgebildet, dass wahlweise entweder die Leitung 35 allein oder beide Leitungen 35 und 39 gleichzeitig mit einer Entlüftungsleitung 40 verbunden oder beide Leitungen 35 und 39 voneinander getrennt verschlossen werden können.
Wenn der Stempel. M mit der Folie 15 in Berührung gebracht worden ist und der Hahn 30 am Stempel sowie der Hahn 36 an der Matrize geschlossen sind, während der Raum 17 unterhalb der Folie über dem Hahn 25 an eine Vakuumpumpe angeschlossen ist, werden die Hähne in die Stellungen nach Fig. 2 umgestellt. Dabei verbindet der Hahn 30 den Raum 31 über die Leitung 33 mit Aussenluft, Hahn 25 ist ganz geschlossen und Hahn 36 ist in einer solchen Stellung, dass die Luft aus dem Raum 17 unter der Folie 15 durch den Kanal 34 und die Leitung 35 ins Freie entweichen kann. Danach wird das Absenken des Stempels 14 fortgesetzt, wobei der ausserhalb der Unterkante 21 des Stempels 14 gelegene Teil der Folie 15 ausgedehnt wird, während der innerhalb der Unterkante 21 gelegene Teil der Folie 15 auf Grund des zunehmenden Luftdruckes in den Raum 31 des Stempels gepresst wird.
Die Absenkung des Stempels 14 wird so lange fortgesetzt, bis die Stempelunterkante 21 ihre Endlage erreicht hat.
Danach wird gemäss Fig. 3 die Matrize 18, 19, 20 nach oben geschoben, bis die obere Kante 44 des Aussenteiles-M ihre endgültige Lage erreicht hat, wobei sich gleichzeitig der Bodenteil mit der dazwischen liegenden Folie 15 gegen die Unterkante 21 des Stempels 14 abstützt. Die Hähne 30 und 25 stehen dabei in derselben Stellung wie in Fig. 2, d. h., der Raum 31 im Stempel 14 steht über die Leitung 33 mit der Aussenluft in Verbindung und der vom Aussenteil18 der Matrize umschlossene Ringraum 45 auf der unteren Seite der Folie 15 ist abgesperrt.
Auch der Hahn 36 steht während der Bewegung des Werkzeuges in derselben Stellung wie in Fig. 2, d. h., die unter der Folie 15 im Inneren des Stempels 14 eingeschlossene Luft kann durch den Kanal 34 und den Hahn 36 ins Freie entweichen, während die Kanäle 37 an der inneren Bodenkante geschlossen sind. Die im Raum 17 eingeschlossene Luft wird hiebei zwischen der Kante 43 am Kernteil19 der Matrize und dem zunächst gelegenen Teil der Folie 15 zusammengepresst und entweicht durch den Kanal 34.
Die Folie 15 ist, wenn das Werkzeug der Zieh-Vorrichtung bis in die in Fig. 3 gezeigte Lage gebracht ist, so weit durch mechanisches Ziehen gestreckt, dass es möglich ist, die Folie durch Vakuumeinwirkung in die endgültige Form des Behälters zu bringen. Beim Vakuumziehen werden die Hähne in Stellungen nach Fig. 4 gebracht, wobei der obere Hahn 30 gemäss Fig. 3 den Raum 31 im Stempel 14 über die Leitung 32 mit einem Vakuumerzeuger und der Hahn 25 den Raum 45 (Fig. 3) ausserhalb der Aussenwände des Behälters über die Leitung 26 mit einem Vakuumerzeuger verbindet. Gleichzeitig ist der Hahn 36 so eingestellt, dass sowohl der Kanal 34 als auch die Kanäle 37 in der Matrize mit der Entlüftungsleitung 40 in Verbindung stehen.
Beim Vakuumziehen ist es möglich, die Folie 15 allseitig in im wesentlichen parallel zur ursprünglichen Folienebene gelegene Richtungen nach aussen zu ziehen. Dies bedeutet, dass das Volumen, das von den inneren Seitenwänden, dem Boden und einer gedachten Ebene über die Öffnung des Behälters eingeschlossen ist, durch das Vakuumziehen vergrössert wird. Gleichfalls tritt durch das Vakuumziehen eine Vergrösserung des von den Aussenwänden und zwei gedachten Ebenen durch die Öffnungskanten der Aussenwände eingeschlossenen Volumens ein.
Die Wandungen der Werkzeuge können zweckmässig beheizt sein, damit die Folie 15 so lange auf der erforderlichen Arbeitstemperatur gehalten wird, bis das Ziehen beendet ist. Danach darf die Folie erkalten oder sie wird abgekühlt, wobei ein gewisses Schrumpfen eintritt. Dadurch löst sich die Folie 15 von den Seitenwänden, so dass das Herausziehen des fertigen Behälters aus den Werkzeugen keine Schwierigkeiten bereitet. Die Werkzeugteile werden so weit auseinander gezogen, dass eine neue Folie eingeführt werden kann, nachdem der geformte Behälter herausgenommen worden ist, was beispielsweise durch Einblasen von Druckluft an geeigneten Stellen geschehen kann.
Das erfindungsgemässe Ziehen mit nachfolgender Schrumpfung macht es überflüssig, eine Aushebeschräge in den Formwerkzeugen vorzusehen. was sich vorteilhaft auf das Ergebnis auswirkt und die Arbeit beim Formen erleichtert.
Durch entsprechende Wahl der Dicke des Aussenteiles 18 in der Matrize kann der Übergang zwischen dem dicken, in den Rahmen 11 eingespannten Teil der Folie 15 und dem bedeutend dünneren gezogenen Teil zwischen den Rahmen M, H und den Kanten 44 verlegt werden. Die Breite des Teiles ausserhalb der Kanten 44 kann derart gewählt werden, dass schon von Anfang an eine zweckmässige Materialverteilung
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zur Ausdehnung der äusseren und der inneren Teile der Folie 15 und eine gleichmässige Materialverteilung im Behälter erzielt wird.
Die Erfindung ist nicht nur auf die in der Zeichnung gezeigte und oben beschriebene Ausführungsform einer Vorrichtung beschränkt, sondern kann im Rahmen der Erfindung verändert werden.