Klemmeinrichtung in einer intermittierend arbeitenden Thermoformungsmaschine, zum vorübergehenden Festhalten einer Folie aus thermoplastischem Material
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Klemmeinrichtung in einer intermittierend arbeitenden Thermoformungsmaschine zum vorübergehenden Festhalten einer Folie aus thermoplastischem Material.
Bekannte Klemmeinrichtungen dieser Art besitzen über die Länge der Klemmstrecke verteilt angeordnete Klemmzangen; der Klemmbereich der einzelnen Zangen muss dabei zwangsläufig relativ klein gehalten werden, da die auf die Zangenarme auszu übende Schliesskraft (z. B. über Hydraulikkolben oder Nocken) nur örtlich begrenzt auf die Zangenarme wirkt, was bei nicht absolut genauer Führung und absoluter Starrheit der Zangenarme zu örtlich ungleichen Klemmdrücken führt; da es ausserdem schwierig ist, viele in Reihe angeordnete Klemmzangen genau gleich zu betätigen, beschränkt man sich üblicherweise auf wenige, relativ weit auseinanderliegende Klemmzangen; demzufolge ist die Folie auf relativ grossen Strecken nicht eingespannt.
Demgegenüber bezweckt die vorliegende Erfindung, eine Klemmeinrichtung zu schaffen, die über eine praktisch beliebig lange Klemmstrecke einen gleichmässigen Klemmdruck zu erzeugen gestattet, so dass die Folie nicht nur über ihre ganze Länge, sondern auch überall mit dem gleichen Klemmdruck festgehalten werden kann. Dies wird bei der erfindungsgemässen Klemmeinrichtung, die wenigstens ein Paar von zueinander parallelen, längs des Bewegungsweges der Folie angeordneten Klemmzangen aufweist, dadurch erreicht, dass zum Schliessen jeder Klemmzange Mittel zum Beaufschlagen der Zange über ihre ganze Arbeitslänge durch ein hydraulisches oder pneumatisches Druckmedium vorgesehen sind. Das hydraulische oder pneumatische Druckmedium, z. B.
Ö1 oder Luft, kann den notwendigen Schliessdruck gleichmässig über die ganze Klemmstrecke verteilt auf die Zange übertragen, so dass die Folie zwangsläufig über den ganzen Erstreckungsbereich der Zange und unabhängig von der Länge der letzteren gleichmässig festgeklemmt wird. Ein derart gleichmässiger Klemmdruck hinterlässt nicht nur keine unerwünschten Markierungen auf der Folie, sondern schafft auch die Möglichkeit, die Folie nur an einer sehr schmalen Randpartie festzuklemmen, so dass mit äusserst kleinem Folienabfall gearbeitet werden kann.
Da die direkte Ausübung der Klemmkraft durch das hydraulische oder pneumatische Druckmedium die Arbeitslänge der Klemmzangen nicht begrenzt, können diese längs des ganzen Bearbeitungs- und Transportweges der Folie in der Maschine angeordnet sein, so dass die Folie, ob es sich nun um ein durchlaufendes Band oder um Einzelbogen handelt, während aller Arbeitsund Transportphasen eindeutig festgehalten ist.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Klemmeinrichtung sind in der beiliegenden Zeichnung dargestellt; es zeigt:
Fig. 1 schaubildlich und schematisch einen Teil einer Thermoformungsmaschine mit mehreren in Linie angeordneten Arbeitsstationen und Fig. 2, 3 und 4 in grösserem Massstab und im Querschnitt je eine Ausführungsform eines Teiles der Klemmeinrichtung der Maschine nach Fig. 1.
In Fig. 1 ist 1 das Maschinenbett, auf dessen Oberseite mehrere in Linie angeordnete Arbeitsstationen 2a, 2b und 2c sichtbar sind. An der vorderen Stirnseite der Maschine ist eine Vorratsrolle 3 gelagert, von welcher die zu verarbeitende Folie 4 aus thermoplastischem Material in Bandform schrittweise durch die verschiedenen Arbeitsstationen (z. B.
Heizstationen; Verformungsstation etc.) geführt wird.
Bei der gezeichneten Maschine ist beispielsweise angenommen, dass die Folie 4 einerseits während ihrer Standzeit in der Arbeitsstation 2a und anderseits jeweils während ihres Transportes zwischen den Stationen 2a, 2b und 2c längs ihrer Seitenränder festgehalten werden soll; zu diesem Zweck ist die Maschine mit einer im folgenden näher beschriebenen Klemmeinrichtung versehen, deren Elemente symmetrisch bezüglich der Längsachse der Maschine beidseits längs des Transportweges der Folie 4 angeordnet sind. Die Klemmeinrichtung besitzt zum Festhalten der Folie 4 an der Arbeitsstation 2a eine stationäre Zangenvorrichtung mit auf jeder Maschinenseite je einer am Maschinenbett 1 befestigten Zange 5 und eine bewegliche Zangenvorrichtung mit auf jeder Maschinenseite je einer, durch einen gemeinsamen hydraulischen Servomotor 6 hin und her bewegbaren Zange 7.
Jede der Zangen 5 (deren Querschnitt deutlicher in Fig. 2 ersichtlich ist) besitzt einen oberen und einen unteren Klemmbacken 8, die je mittels Lagerblöcken 9 schwenkbar auf einer Längsstange 10 sitzen, welche in am Maschinenbett 1 befestigten Stützen 11 verankert ist. Die gegeneinander gebogenen, innen liegenden Längsrandteile der Klemmbacken 8 können die Folie 4 etwas innerhalb ihres Längsrandes über die ganze Länge der Arbeitsstation 2a festklemmen.
Zu diesem Zweck sind die äusseren Randteile der beiden Klemmbacken 8 jeder Zange 5 auf den einander zugekehrten Seiten mit sich über die ganze Zangenlänge erstreckenden Leisten 12a, 12b versehen, zwischen welchen ein Schlauch 13 aus nachgiebigem, zweckmässig gummielastischem Material liegt. Die Schläuche 13 der beiden stationären Zangen 5 sind zu einer Steuervorrichtung 14 geführt, in welcher eine steuerbare, nicht gezeichnete, hydraulische oder pneumatische Druckmediumquelle angeordnet ist. Zwischen Schlauch 13 und Längsstange 10 sind an den Klemmbacken 8 jeder Zange 5 übereinandergreifende C-Profile 15 fixiert.
Kopf und Mutter von die sich übergreifenden Stege dieser Profile 15 miteinander verbindenden Bolzen 15a begrenzen die Schliessbewegung der beiden Klemmbacken 8, während auf diesen Bolzen sitzende und sich an den Profilstegen abstützende Schraubenfedern 16 die Klemmbacken 8 im Öffnungssinne der Zange belasten (Fig. 2). Sollen die Zangen 5 geschlossen werden, was ein Festklemmen der zwischen den inneren Randteilen der Klemmbacken 8 liegenden Folie 4 bewirkt, so wird den Schläuchen 13 über die Steuervorrichtung 14 Druckmedium zugeführt; dadurch werden die Schläuche 13 entsprechend aufgebläht und die schlauchseitigen Klemmbackenteile gespreizt.
Der das Schliessen der Zange bewirkende Druck des in den Schläuchen 13 befindlichen Mediums wirkt zwangsläufig in gleicher Weise über die ganze Länge der Klemmbacken 8, so dass ein einwandfreies Festklemmen der Folie über die ganze Zangenlänge erzielt wird. Wird der Druck in den Schläuchen 13 abgelassen, so führen die Federn 16 die Klemmbacken
8 der Zange 5 wieder in ihre Offenstellung zurück.
Die sich über verschiedene Arbeitsstationen erstreckenden längsbeweglichen Zangen 7 gemäss Fig. 1 (deren Querschnitt deutlicher rechts in Fig. 3 ersichtlich ist), die von den inneren Klemmbackenteilen der zugeordneten stationären Zangen 5 umfasst sind, besitzen zwei durch Distanzstücke 17a
17b im vertikalen Abstand voneinander gehaltene Klemmbacken 18a, 18b. Zwischen den beiden Distanzstücken 17a, 17b ist ferner eine sich über die ganze Zangenlänge erstreckende und mit den freien Klemmbackenenden bündige Metallzunge 19 fixiert.
Diese federnde Metallzunge 19 dient einem Druckmediumschlauch 20 zur Bewirkung des Schliessens der Zange als obere und einem Druckmediumschlauch 21 zur Bewirkung des Öffnens der Zange als untere Anlage. Die beiden an die Druckmediumquelle in der Steuervorrichtung 14 angeschlossenen Schläuche 20 und 21 stützen sich je in einer Längsmulde des zugeordneten Klemmbackens 18b bzw.
1 8a ab. Wird der Schlauch 20 unter Druck gesetzt, so presst er die Zunge 19 über ihre ganze Länge gleichmässig nach oben, wobei der äusserste auf der Zunge 19 aufliegende Rand der Folie 4 zwischen Zunge 19 und oberem Klemmbacken 18a festgeklemmt wird. Zum Öffnen dieser Zange wird der Schlauch 20 entlastet, während gleichzeitig der Schlauch 21 unter Druck gesetzt wird. Die Zange 7 ist zwischen am Maschinenbett 1 abgestützten Rollen 22 geführt und kann mittels der an einem Querjoch 23 angreifenden und ebenfalls von der Steuervorrichtung 14 aus gesteuerten Servovorrichtung 6 in Längsrichtung hin und her bewegt werden.
Zweckmässig ist eine dem Arbeitsrhythmus der Maschine angepasste Steuerung für die Druckerzeugung bzw. Druckentlastung in den Schläuchen 13, 20 und 21 der stationären und der beweglichen Zangen 5 und 7 der Klemmeinrichtung und für die Hin- und Herbewegung der beweglichen Zangen 7 vorgesehen, so dass wenn der zu bearbeitende Folienabschnitt z.
B. die Station 2a erreicht, den Schläuchen 13 Druckmedium zugeführt und dadurch die Zangen 5 geschlossen werden, während die Schläuche 20 der Zangen 7 entlastet bzw. deren Schläuche 21 unter Druck gesetzt und so diese Zangen geöffnet sind und gleichzeitig in ihre Ausgangslage, d. h. in Fig. 1 nach links bewegt werden, wo diese Zangen 7 sich schliessen und dabei die Folie 4 festklemmen; nach Beendigung der Arbeitsphase in den verschiedenen Zonen werden die Zangen 7 mittels der Servovorrichtung 6 um einen Arbeitsschritt vor (d. h. in Fig. 1 nach rechts) bewegt, wobei sie die in ihnen festgeklemmte Folie mitnehmen und dabei z. B. die aus den Arbeitsstationen 2a und 2b kommenden Folienabschnitte in die nächstfolgenden Arbeitsstationen 2b bzw. 2c transportieren.
Da die beweglichen Zangen 7 alle zu transportierenden Folienabschnitte über deren ganze Länge einwandfrei seitlich festhalten, können sich diese Abschnitte während ihres Transportes weder einzeln noch als Ganzes in Längs- oder Querrichtung deformieren; weder die Transportkräfte noch eventuelle Temperaturänderungen können somit ein Dehnen bzw. Schrumpfen der Folie bewirken.
Wie schon erwähnt, entsprechen die in Fig. 1 gezeigten stationären Zangen 5 den in Fig. 2 gezeigten, mit gleichen Bezugszahlen versehenen Zangen, während die beweglichen Zangen 7 aus Fig. 1 der in Fig. 3 mit gleichen Zahlen bezeichneten Zange 7 entsprechen. Fig. 2 zeigt demgegenüber eine erste Variante der beweglichen Zangen; diese beweglichen Zangen 27 besitzen analog der Ausführung nach Fig. 3 zwei über Distanzstücke 25a, 25b mit Abstand übereinanderliegend, miteinander verbundene Klemmbacken 28a und 28b, wobei zwischen den Distanzstücken 25a, 25b eine metallische Federzunge 29 fixiert ist, deren freier Längsrand mit den freien Längsrändern der Klemmbacken 28a, 28b bündig ist.
Im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 1 und 3 ist jedoch hier nur ein, zwischen Zunge 29 und unterem Klemmbacken 28b in einer Mulde des letzteren liegender, zur Erzeugung des Schliessdrucks mittels der Steuervorrichtung unter Mediumdruck setzbarer Schlauch 30 vorgesehen, während das Öffnen der Zange 27 bei entlastetem Schlauch 30 durch die Federkraft der beim Schliessen nach oben gedrückten Zunge 29 erfolgt.
Eine Variante der in den Figuren 1 und 2 gezeigten stationären Zangen 5 ist in Fig. 3 dargestellt.
Auch hier sind zwar die Klemmbacken 8 auf der Längsstange 10 scherenartig, d. h. gegensinnig schwenkbar gelagert, und der Schliessdruck wird auch hier mittels eines Druckmediumschlauches 33 erzeugt, der in einander gegenüberliegenden Mulden von an den äusseren Enden der Klemmbacken 8 befestigten Randleisten 32a, 32b abgestützt ist. Ebenso sind auch hier wieder sich übergreifende C-Profile 15 zwischen Längsstange 10 und Randleisten 32a, 32b an den einander zugekehrten Klemmbackenseiten der Zange 35 fixiert. Die Öffnungskraft wird hier aber nicht wie beim erstbeschriebenen Beispiel mittels Schraubenfedern, sondern mittels eines durch Druckmedium beaufschlagbaren (ebenfalls an die Druckmediumquelle in der Steuervorrichtung angeschlos senen) Schlauches 36 erzeugt.
Eine weitere Variante der stationären bzw. der beweglichen Zangen der Klemmeinrichtung ist in Fig. 4 dargestellt. Die auch hier durch Klemmbacken
8 gebildete, auf der Längsstange 10 sitzende statio näre Zange 45 trägt an der Oberseite des freien äus seren Endteils des unteren Klemmbackens eine im
Querschnitt U-förmige Leiste 40, in welcher ein
Druckstab 41 geführt ist. Der in der Art eines
Kolbens in der Nut der Leiste 40 geführte Druck stab 41 ist durch einen an seiner Unterseite eine konkave Wölbung aufweisenden Dichtungsstreifen
42 abgedichtet. Der zwischen der Innenwand der
Leiste 40 und der Unterseite des Dichtungsstreifens
42 geschaffene, sich über die ganze Zangenlänge er streckende Hohlraum ist in nicht gezeichneter Weise an eine Druckmediumquelle (z. B. Vorrichtung 14 in Fig. 1) angeschlossen.
Wird in diesen Hohlraum Druckmedium eingeführt, so wird über den Dichtungsstreifen 42 der Druckstab 41 nach oben gedrückt, was ein Schliessen der Zange 45 zur Folge hat. Bei Druckentlastung des Leistenhohlraumes bewirken die Rückführfedern 16 (analoge Ausbildung wie gemäss Fig. 2) ein Öffnen der Zange 45, wobei der Druckstab 41 wieder tiefer in die Nut der Leiste 40 eindringen kann.
Eine analoge Lösung für die Schliesskrafterzeugung ist bei der in Fig. 4 gezeigten Variante der längsbeweglichen Zange 47 vorgesehen. Die untere der beiden über Distanzstücke 46a, 46b im Abstand übereinanderliegend miteinander verbundenen Klemmbacken 48a, 48b besitzt an ihrer Oberseite eine Längsnut 49, in welcher eine Druckleiste 50 geführt und mittels eines nach unten konkav gewölbten Dichtungsstreifens 51 abgedichtet ist. Der mit dem freien Längsrand der Klemmbacken 48a, 48b bündige Längsrand der Druckleiste 50 bildet zusammen mit dem oberen Klemmbacken 48a die sich über die ganze Zangenlänge erstreckende Klemmstelle der Zange 47. Der durch den Dichtungsstreifen 51 nach oben abgeschlossene Hohlraum der Nut 49 steht in nicht gezeichneter Weise mit einer Druckmediumquelle (z. B. analog Vorrichtung 14 in Fig. 1) in Verbindung.
In der Unterseite des oberen Klemmbackens 48a der Zange 49 sind mehrere über die Zangenlänge verteilt angeordnete Ausnehmungen 52 vorgesehen, in welchen gegen die Druckleiste 50 drückende Schraubenfedern 53 angeordnet sind.
Wird der durch den Dichtungsstreifen 51 nach oben begrenzte Hohlraum der Nut 49 unter Druck gesetzt, so wird die Druckleiste 50 über ihre ganze Länge gleichmässig nach oben gedrückt, was ein Schliessen der Zange 47 und ein Festklemmen der Folie 4 zur Folge hat. Bei Druckentlastung der Leiste 50 wird diese durch die Wirkung der Federn 53 in ihre Ausgangslage zurückgedrückt und dadurch die Zange 47 wieder geöffnet.
Bei allen vorangehend beschriebenen Zangen wird die Schliesskraft durch ein pneumatisches oder hydraulisches Druckmedium gleichmässig über die ganze Zangenlänge auf das bzw. die beweglichen Zangenelemente ausgeübt. Die Druckmediumzufuhr zum beweglichen Zangenelement erfolgt dabei entweder durch einen Schlauch aus nachgiebigem Material, z. B. Gummi oder Kunststoff, oder durch einen einem starren Druckübertragungsorgan als Führung dienenden Kanal; wesentlich ist nur, dass die Schliesskraftübertragung nicht örtlich begrenzt, sondern gleichmässig verteilt über die ganze Zangenlänge erfolgt, was nur durch ein hydraulisches oder pneumatisches Druckmedium möglich ist.
Auch die Öffnungskraft kann wie bei den anhand von Fig. 3 vorangehend beschriebenen Zangen 7 und 35 durch ein hydraulisches oder pneumatisches Druckmedium gleichmässig über die ganze Zangenlänge verteilt zur Wirkung gebracht werden. Obwohl es in den wenigsten Fällen zweckmässig sein wird, kann bei einer Klemmeinrichtung mit zwei Zangenpaaren auch nur das eine durch ein hydraulisches oder pneumatisches Druckmedium betätigbar sein, während das andere Zangenpaar in üblicher Weise, z. B. durch Schliessnocken oder örtlich angreifende Schliesskolben, betätigbar sein kann.