Vorrichtung zur Herstellung von Behältern aus thermoplastischen Kunststoffolien
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Behältern aus thermoplastischen Kunststoffolien, wobei die Behälter in mehreren Teilarbeitsgängen bei einer Verringerung der Folien dicke gefertigt und von der Restfolie abgetrennt werden und die Folie zwischen einer Tischplatte und einem Niederhalter klemmbar ist
Die Vakuum- oder Blasverarbeitung von thermoplastischen Folien direkt ab Extrudern oder ab Rollen zu Behältern ist heute allgemein in der Industrie eingeführt. Die mittels der bekannten Vorrichtungen hergestellten Behälter weisen jedoch allgemein eine mehr oder weniger unregelmässige Wanddicke auf, oder es hat Materialanhäufungen am Boden oder an einer beliebig anderen Stelle des Behälters.
Dies rührt daher, dass der Verformungsablauf während der Gesamtoperation. nicht genügend beelinflusst werden kann. Bei einer Geschwindigkeitsveränderung, z. B. zur Leistungssteigerung der Vorrichtung, werden alle Operationen und damit auch die Charakteristik der gesamten Verformung des Produktes beeinflusst. Leistungssteigerungen sind deshalb nur bedingt durchführbar. Damit ist auch verbunden, dass eine Steuerung der Wandstärkenverteilung und damit der Qualität der herzustellenden Behälter nur innerhalb gewisser kleiner Grenzen möglich ist.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Vorrichtung, welche die oben angeführten Nachteile nicht aufweist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass druck mediumbetätigte Antriebsvorrichtungen für die Tischplatte und den Niederhalter am Kniegelenk von Kniehebeln angelenkt sind, und dass die Schenkel des einen Kniehebels an einer ortsfesten Abstützung sowie an der Tischplatte, und die Schenkel eines anderen Kniehebels ebenfalls an einer ortsfesten, jedoch verstellbaren Abstützung, sowie an dem an einem Formenträger befestigten Niederhalter angelenkt sind, und dass die Tischplatte und der Niederhalter gegenüber einem Stanzmesser und einer den Behälter aufnehmenden Form verschiebbar sind, und dass zwischen dem Formenträger und dem Niederhalter die den Behälter aufnehmende wannenförmige Form unter Zwischenschaltung von Druckfedern in Bewegungsrichtung des Formenträgers begrenzt verschiebbar geführt ist.
In der Zeichnung ist rein beispielsweise eine Vorrichtung mit einer Steuerung und einem Zeitdiagramm hierfür dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt der Vorrichtung mit zwei Formen in Querrichtung zum Folienband, in schematischer Darstellung,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung mit Antrieb der Formenträger im Schema,
Fig. 3 ein Steuerungsschema,
Fig. 4 und 5 Zeitdiagramme für die Teiloperationen und die Gesamtoperabionszeit.
Die zwei in Fig. 1 dargestellten Formen für die Herstellung von zwei Behältern in Breite der Folie, sind in zwei verschiedenen Stellungen dargestellt.
Auf einem Maschinentisch 1 ist eine Grund- platte 2, die das Fundament der Vorrichtung dar- stellt, befestigt. In der Grundplatte 2 sind Führungssäulen 3 für einen Formenträger 4, für einen Niederhalter 5 und eine Tischplatte 6 angeordnet. Der Formenträger 4 mit dem Nie derh alter 5 ist mit Hilfe von zwei an einem Lagerbolzen 7 angelenkten Kniehebelgestängen 8 entlang der Führungssäulen 3 verschiebbar (Fig. 2). Die Betätigung dieser Ver schiebung erfolgt mittels zwei druckmittelbetätigten Antriebsvorrichtungen, welche in Druckzylindern 9 geführte Kolben 10 aufweisen. Die Druckzylinder 9 besitzen die Druckluftleitungen 11 und 12 und sind pendelnd in einem Festlager 13 gelagert.
Zwei an den Kolben 10 angeordnete Kolbenstangen 14 sind je mittels eines Lagerzapfens 15 am Kniegelenk zweier KniehebeIgestänge 8 angelenkt, deren einer Schenkel pendelnd in einem Festlager 16 abgestützt ist. Die Anlenkstellen der Schenkel jedes Kniehebelgestänges 8 am Festlager 16 und am Formenträger 4 liegen in einer zu den Führungssäulen 3 parallelen Richtung.
Die Betätigung der Tischplatte 6 erfolgt ebenfalls mittels zwei druckmittelbetätigten Antriebsvorrichtungen, die in Zylindern 17 geführte Kolben 18 aufweisen. Die Zylinder 17 sind in Festlagern 20 -schwenkbar und weisen Druckluftleitungen 21 und 22 auf. Zwei an den Kolben 18 angeordnete Kolbenstangen 23 sind an den Kniegelenken zweier Kniehebel 24 je mittels eines Bolzens 25 angelenkt. Mib ihren äusseren Enden stützen sich die Schenkel jedes Kniehebels 24 an der Grundplatte 2 bzw. an der Tischplatte 6 ab. Die am Formenträger 4 und an der Tischplatte 6 angeordneten Anlenkstellen, der Kniehebel 8, 24 befinden sich zwischen den an ihren ortsfesten Abstützungen 2, 16 angeordneten Anlenkstellen dieser Kniehebel 8, 24.
Die Tischplatte 6 besitzt Durchbrüche 26, in denen wannenförmige Stanzmesser 27 geführt sind.
Diese Stanzmesser 27 liegen auf der Grundplatte 2 auf. Zwischen dem Niederhalter 5 und dem Formenträger 4 sind mehrere Formen 28 angeordnet'. Die Formen 28 besitzen als Innenform die Aussenkontur der herzustellenden Behälter. Die Formen 28 sind im Niederhalter 5 verschiebbar geführt, einerseits bis zum Anschlag an den Formenträger 4 und ander sefts bis zum Anschlag mittels eines Bundes 32 am Niederhalter 5. Schraubendruckfedern 29 sind zwischen die Formen 24 und die Formenträger 4 eingeschaltet. Im Boden der Formen 28 sind Bohrungen 30 zum Anschluss von nicht dargestellten, biegsamen Druck- bzw. Saugluftleitungen angeordnet, die durch Bohrungen 31 des Formenträgers 4 hindurchgehen.
Im Innenraum der wannenförmigen Stanzmesser 27 ist je ein Vorreckkolben 33 angeordnet, der mit einer Kolbenstange 34 in der Grundplatte 2 geführt ist. Die Kolbenstangen 34 sind durch druckmittelbetätigte Antriebsvorrichtungen verschiebbar, die je einen von Druckluft beaufschiagbaren Kolben 35 aufweisen, der in einem Zylinder 36 geführt isb. Die Druckluft strömt dabei in den Leitungen 37 und 38.
Im Boden der Stanzmesser 27 befinden sich Bohrungen 39, an die Druck- bzw. Saugluftleitungen angeschlossen sind, welche durch Bohrungen 40 der Grundplatte hindurchgehen. Eine Folie 41, aus der die Behälter hergestellt werden sollen, liegt auf der Tischplatte 6 auf und besitzt die in Fig. 1 ersichtliche Breite, so dass zwei Behälter nebeneinander hergestellt werden können. Der Transport der Folie bzw. der nach dem Ausstanzen der Behälter übrig bleibenden Restfolie erfolgt in der in Fig. 2 gezeigten Pfeilrichtung 44 durch nicht dargestellte Vorschubmittel, die durch eine pneumatische Antriebsvorrichtung betätigbar sind.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung und die Fertigung der Behälter geht folgendermassen vor sich: Isb ein neuer, vorgewärmter Teil der thermoplastischen Kunststoffolie 41 mittels nicht dargestellter Einrichtungen unter die Formen 28 der Vorrichtung transportiert worden, werden die Kolben 18 und 10 mit Druckluft beaufschlagt und dadurch die Kniehebel 24 und 8 gegen ihre gestreckte Lage bewegt (Fig. 1 rechts, Fig. 2 links). Die Kniehebel 24 nehmen dabei eine ganz gestreckte Lage und eine verriegelte Stellung ein. Die Kniehebel 8 können nicht völlig in ihre gestreckte Lage gehen. Die Folie 41 wird von der Kraft der Druckzylinder 9 zwischen der Tischplatte 6 und dem Niederhalter 5 fest eingespannt.
Die Tischplatte 6 stellt somit bei gestreckten Kniehebeln 24 eine feste, unnachgiebige Abstützung für den unter andauerndem Druck stehenden Formenträger 4 mit Niederhalter 5 dar.
Nun erfolgt das' Vorrecken der Folie 41 mittels der druckluftbetätigten Vorreckkolben 33. Die Kolben 33 nehmen dabei etwa die strichpunktiert gezeigte Stellung ein (Fig. 1 rechts). Nach dem Vorrecken erfolgt das Einblasen von Druckluft durch die Bohrungen 39, wodurch die vorgerecktie Folie an die Innenwandung der Formen 28 angedrückt wird, wie links in Fig. 1 gezeigt ist. Die Innenwandung der Formen 28 besitzt kreisförmigen Grundriss und nimmt konisch vom Rand zum Boden ab, wobei der Übergang von der Wand zum Boden abgerundet verläuft. Die an der Innenwandung der Formen 28 anliegenden Partien der Folien haben somit die Gestalt von Bechern 43. Die Formen 28 werden in nicht dargestellter Weise gekühlt, so dass die geformte thermoplastische Kunststoffolie abkühlt und erstarrt.
Nach dem Blasen der Becher 43 strömt die Druckluft durch die Leitungen 22 in den Zylinder 17, und die Kniehebel 24 werden geknickt, so dass sich die Tischplatte 6 unter dem andauernden Druck des Formenträgers 4 mit Niederhalter 5 nach unten gegen die Grundplatte 2 bewegt. Bei dieser Abwärtsbewegung wird die Folie 41 durch das Stanzmesser 27 und den Niederhalter 5 getrennt (Fig. 1 links).
Dieses Trennen der Restfolie von den in den Formen 28 befindlichen Bechern 43 erfolgt in der annähernden Strecklage des Kniehebels 8 (Fig. 2). Um die Stellung der Kniehebel 8, ob mehr oder weniger gestreckt, verändern zu können, ist das Festlager 16 in Pfeilrichtung 42 verstellbar. Nach dem Trennvorgang strömt die Druckluft in den Leitungen 12, und die Kniehebel 8 nehmen die in Fig. 2, rechts, gezeigte Stellung ein. Der von den Kniehebeln 8 angehobene Formenträger 4 nimmt dabei seine ge öffnete Stellung ein, in der die fertigen Becher 43 pneumatisch oder mittels nicht dargestellter Mittel mechanisch aus den Formen 28 ausgestossen und dann einem Stapler zugeführt werden. Geht der Formenträger 4 mit dem Niederhalter 5 in die ge öffnete Stellung, nehmen die Kniehebel 24 wieder ihre gestreckte, verriegelte Lage ein.
Nach dem Ausstossen der Becher 43 aus den Formen 28 wird die Folie 41 ein Stück in Pfeilrichtung 44 weitertransportiert, und die Fertigung der nächsten Becher beginnt.
In den Luftführungsleitungen, die an die Öffnungen 30 und 39 angeschlossen sind, kann Druckluft und Saugluft strömen. Das Anlegen der Folie 41 an die Innenwandung der Formen 28 kann mittels Druckluft durch die Öffnung 39 bei gleichzeitiger Saugwirkung an der Öffnung 30 erfolgen, es kann aber auch mittels Druckluft bzw. Saugwirkung allein erreicht werden. Wird durch die Öffnung 39 geblasen, dient die Öffnung 30 zum Entweichen der im Formeninnenraum befindlichen Luft. Erfolgt ein Saugen an der Öffnung 30, so strömt durch die Öffnung 39 Luft in den Innenraum des Bechers 43 nach. Zum pneumatischen Ausstossen der fertigen Becher 43 aus den Formen 28 werden die Richtungen der Luftströmungen umgekehrt.
Dadurch, dass die Betätigung des Formenträgers 4 nicht durch einen direkt in Bewegungsrichtung desselben wirkenden Druckluftkolben erfolgt, sondern mittels über Kniehebel 8 wirkende Druckluftkolben, ergeben sich aus der dabei auftretenden Kinematik mehrere Vorteile. Bei konstanter Geschwindigkeit der Kolben 10 in den Zylindern 9 ist die Verschiebegeschwindigkeit des Formenträgers 4 auf den Säulen am Anfang gross und nimmt gegen das Ende des Schliessvorganges stark ab. Das Aufsetzen des Niederhalters 5 auf die Folie 41 erfolgt somit geräuschlos und ohne Schlagwirkung.
Da das Trennen der in den Formen 28 befindlichen Becher 43 von der Restfolie in der annähernden Strecklage der Kniehebel 8 erfolgt, ergibt sich der Vorteil, dass für diese Stanzoperation der maximale Druck vom Kniehebel 8 übertragen wird, so dass auch sehr dicke Folien sauber gestanzt werden können. Mittels einer Regulierung der Luftströmung durch die Leitung 21 aus den Zylindern 17 ist es auch möglich, die Stanzoperation geräuschlos und ohne Schlagwirkung durchzuführen.
Die in Fig. 3 gezeigte schematische Steuerung für das Arbeiten der einzelnen druckluftbetätigten Elemente der beschriebenen Vorrichtung wird über Leitungen 45 vom elektrischen Netz gespeist. An einen elektrischen Impulsgeber 46 sind mehrere elektrische Impulswandler 47 bis 51 angeschlossen Der Impulsgeber 46 gibt primäre Impulse mit einer Periode, welche der Gesamtarbeitszeit für die Fertigung eines Behälters entspricht. Bei der beschriebenen Vorrichtung (Fig. 1 und 2) werden mittels der zwei Formen 28 innerhalb dieser Periode zwei Be hälber 43 gleichzeitig hergestellt. Diese Periode kann mittels eines Drehknopfes 52 verschieden lang ein gestellt werden. Die primären Impulse des Impulsgebers 46 werden in den Impulswandlern 47 bis 51 bezüglich Beginn und Ende umgewandelt.
Jedem Impulswandler 47 bis 51 ist eine andere Teiloperation bei der Fertigung der Behälter zugeordnet. So wird z. B. vom Impulswandler 47 ein Ventilschieber 53 gesteuert, mittels dem die Druckluft in die Zylinder 9 geleitet und aus denselben abgelassen wird.
Der Impulswandler 47 dient somit zur Steuerung der Zeitpunkte, in denen die Druckluft in die Leitung 11 und dlannt in die Leitung 12 eingelassen wird, so dass vom Impulswandler 47 die Teiloperation Schliessen und Öffnen des Formenträgers 4 gesteuert wird.
Die Steuerung selbst erfolgt vom Impulswandler 47 aus mittels der sekundären elektrischen Impulse, die zu einer elektromagnetischen Betätigung des Ventilschiebers 53 führen. Mittels des am Impulswandler 47 angeordneten Drehknopfes 54 ist das Zeitintervall veränderlich einstellbar, das zwischen dem Empfangen des primären Impulses vom Impuls geber 46 und dem Weiterleiten eines sekundären Impulses des Impulswandlers 47, dh. vom Beginn der Gesamtoperation bis zum Beginn der Teiloperation Schliessen und Öffnen des Formenträgers 4 vergeht. Erhält die Wicklung 55 den sekundären Impuls, so wird die als Anker wirkende Kolbenstange 56 des Ventilschiebers 53 in Fig. 3 nach rechts verschoben.
Mittels eines weiteren Drehknopfes 57 ist die Dauer des sekundären Impulses und somit das Zeitintervall vom Beginn der Teiloperation Schliessen und öffnendes Formenträgers 4 bis zum Ende dieser Teiloperation veränderlich einstellbar. Am Ende des sekundären Impulses vom Impulswandler 47 wird der Ventilschieber 53 durch die Kraft einer Feder 66 in die Ausgangslage, d. h. nach links in die strichpunkbiert gezeichnete Lage, zurück geschoben. Eine am Ventilgehäuse 67 angeschlossene Leitung 68 steht mit einem nicht dar gestellten Pumpenaggregat in Verbindung, wogegen zwei andere Leitungen 69 und 70 in die Atmosphäre ausmünden oder mit der Saugseite des erwähnten Pumpenaggregates in Verbindung stehen.
In gleicher Weise wie der Impulswandler 47 arbeiten die anderen Impulswandler 48 bis 51. Der Impulswandler 48 dient somit zur Steuerung der Teiloperation Vorrecken der Folie mittels des Kolbens 33 d. h. zur Steuerung der Luftströmung in den Leitungen 37 und 38 in Fig. 1; der Impulswandler 49 steuert die Teiloperation Blasen bzw.
Saugen der Folie in die Formen 28 , d. h. er steuert die Luftströmung in den Leitungen 30 und 39; der Impuiswandler 50 sbeuert die Teiloperation Stanzen durch Steuerung der Luftströmung in den Leitungen 21 und 22 des Zylinders 17; der Impuls, wandler 51 steuert die Teiloperation Unterbrechung des Folientransportes in Pfeilrichtung 44 (Fig. 2) .
Mit den Drehknöpfen 58, 59, 60 und 61 der Impulswandler 48 bis 51 sind wieder die Zeftintervalle vom Empfangen des primären Impulses vom Impulsgeber 46 und dem Weiterleiten eines sekundären Impulses der Impulswandler, d. h. bis zum Beginn der jeweiligen Teiloperation, und mit den Dreh knöpfen 62, 63, 64 und 65 die Zeitintervalle vom Beginn bis zum Ende der jeweiligen Teiloperation einstellbar.
Jede einzelne Teiloperation ist unabhängig von den andern einstellbar, so dass die Steuerungen zeitlich gleichzeitig oder hintereinander in sich überlappender Folge möglich sind. In Fig. 4 ist dies als Beispiel anhand von zwei Gesamtarbeitstakten schematisch dargestellt, wobei T1 ein Gesamtarbeitstakt ist und t1 . .. t5 die einzelnen Teiloperationen bedeuten, die innerhalb T1 individuell verschoben werden können. Bei einer Verlängerung oder Verkürzung von T, bleiben die Zeiten für die Teiloperationen unverändert; es ändern sich nur die Zeiten zwischen dem Ende eines jeden einzelnen Arbeitstaktes und dem neuen Beginn desselben. In Fig. 5 ist als Beispiel eine Verkürzung von T1 gegenüber dem Schema in Fig. 4 dargestellt.
Mit t5 ist die Zeit für die Teiloperation Schliessen und Öffnen des Formenträgers 4 , mit t die Zeit für die TeiToperation Vorrecken , mit t die Zeit für die Teiloperation Blasen bzw. Saugens, mit t4 die Zeit für das Stanzen und mit t5 die Zeit für die Unterbrechung des Folientransportes bezeichnet.
Die beschriebene Art der Steuerung der einzel nan Teiloperationen hat folgende Vorteile:
Jede einzelne Teiloperation ist innerhalb des Gesamtarbeitstaktes unabhängig von den anderen Teiloperationen und ohne Unterbrechung des Arbeitsvorganges in ihrem zeitlichen Beginn und in ihrer Dauer verschiebbar. Verschiedene Teiloperationen können gleichzeitig erfolgen oder sich überlappen.
Bei einer Veränderung der zeitlichen Dauer der Gesamtoperation, d. h. des Gesamtarbeitstaktes bleiben die Teiloperationszeiten unverändert; es verändert sich nur die zwischen jeder Operation liegende Zwischenzeit. Durch diese zeitliche Unabhängigkeit der Teiloperationen ist es nun möglich, den gesamten Verformungsablauf ganz zu beherrschen und die Wanddickenverteilung während dem fortlaufenden Gesamtarbeftsgang beliebig zu verteilen.
Bei einer abgeänderten Ausführungsform der Vorrichtung sind die Impulswandler derart ausgebildet, dass sie jeden vom Impulsgeber erzeugten primären Impuls in zwei sekundäre Impulse umwanW deIn, von denen der erste den Beginn und der zweite das Ende des betreffenden Teilarbeitsganges steuert.
Durch zwei Einstellknöpfe jedes Impulswandlers können das Zeitintervall zwischen dem Beginn jedes primären Impulses und dem Beginn des ersten sekundären Impulses sowie das Zeitintervall zwischen dem Beginn jedes primären Impulses und dem Beginn des zweiten sekundären Impulses wahlweise verän derlich eingestellt werden. Die beiden aufeinanderfolgenden sekundären Impulse jedes Impulswandlers können z. B. einander entgegengesetzte Polarität aufweisen, so dass mittels der Spule 55 ein permanentmagnetischer Anker 56 zur Betätigung des Ventilschiebers 53 einmal in der einen und dann in der entgegengesetzten Richtung bewegt wird. Eine auf den Ventilschieber 53 einwirkende Rückführungsfeder 66 ist dann entbehrlich.