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Die
Erfindung betrifft eine Auswerfervorrichtung mit den Merkmalen des
Schutzanspruchs 1 sowie ein Thermoformwerkzeug, in dem mehrere dieser Auswerfervorrichtungen
angeordnet sind.
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Der
Aufbau eines üblichen Formwerkzeugs zum Tiefziehen von
Behältern aus einer erwärmten thermoplastischen
Kunststofffolie ist in 1 gezeigt. Das Formwerkzeug weist
einen oberen Werkzeugteil 10 und einen unteren Werkzeugteil 12 auf, die
relativ zueinander bewegt werden können. Der obere Werkzeugteil 10 umfasst
eine Deckplatte 16, an deren Unterseite ein oberer Werkzeugträger 14 angebracht
ist. In dem oberen Werkzeugträger 14 ist zur Formung
jedes Behälters jeweils ein nach unten offener topfförmiger
Niederhalter 18 angeordnet, in dem axial ein Vorstreckstempel 20 geführt
ist. An der Unterseite des oberen Werkzeugträgers 14 ist
eine Schnittplatte 22 angeordnet, deren Schnittkante 23 an
den Niederhalter 18 angrenzt. Der untere Werkzeugteil 12 umfasst
einen auf einer Grundplatte angeordneten, unteren Werkzeugträger 16,
in dem eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 17 ausgebildet sind,
in denen jeweils ein Formeinsatz 26 zur Formung eines Behälters
eingesetzt ist. Der Boden des Formeinsatzes 26 wird von
einer Formbodeneinrichtung 28 gebildet, die an dem oberen
Ende einer Auswerferstange 30 befestigt ist. Ddie Auswerferstange 30 geht
durch die Grundplatte 32 hindurch und ihr unteres Ende
steht mit einer Auswerferleiste 34 in Verbindung.
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Zur
Formung eines Behälters wird eine vorerwärmte
thermoplastische Kunststofffolie
24 zwischen den oberen
Werkzeugteil
10 und den unteren Werkzeugteil
12 eingeführt.
Anschließend wird das Werkzeug geschlossen, wodurch die
Folie
24 zwischen dem Niederhalter
18 und dem
Formeinsatz
26 eingeklemmt und durch die Schnittkante
23 der Schnittplatte
22 geschnitten
wird. Der Vorstreckstempel
20 wird nach unten bewegt, wodurch
die Folie
24 vorgestreckt wird. Anschließend wird
Druckluft in den Formraum eingeführt, so dass sich die
Kunststofffolie
24 an der Innenwandung des Formeinsatzes
26 anlegt.
Anschließend wird das Werkzeug geöffnet. Der geformte
Behälter wird aus dem Formeinsatz
26 hinausbewegt,
indem die Auswerferstange
30 zusammen mit der Formbodeneinrichtung
28 mittels
der Aus werferleiste
34 nach oben bewegt wird. Ein solches
Thermoformwerkzeug ist beispielweise aus der
DE 199 17 224 C2 bekannt.
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Um
einen schnellen Wechsel der Formbodeneinrichtung bei einem solchen
Thermoformwerkzeug zu ermöglichen, ist es aus der
DE 298 14 479 U1 bekannt,
die Formbodeneinrichtung an der der Auswerferstange zugewandten
Stirnseite mit einem zentralen Steckansatz zu versehen, der in einer
zentralen Aussparung in der Auswerferstange aufgenommen ist. In
der Wandung der Auswerferstange sind auf Höhe der Aussparung
wenigstens zwei Durchgangsbohrungen ausgebildet, in denen Sperrkugeln
in Längsrichtung der Bohrung verschiebbar angeordnet sind.
Gegenüber jeder Bohrung ist eine Ausnehmung in dem Steckansatz
vorgesehen. Die Auswerferstange ist auf Höhe der Bohrungen
von einem um die Längsachse der Auswerferstange drehbaren
Drehelement mit variierendem Innendurchmesser umgeben. Der Innendurchmesser
des Drehelements ist so ausgelegt, dass jedes Sperrelement in einer
Sperrstellung in die Ausnehmung eingreift, wenn es an einer Stelle
kleinen Innendurchmessers an dem Drehelement anliegt und jedes Sperrelement in
einer Lösestellung außerhalb der Ausnehmung liegt,
wenn es an einer Stelle großen Innendurchmessers an dem
Drehelement anliegt. Zum Drehen des Drehrings wird ein Fixierwerkzeug
verwendet, das von oben an den Drehring angesetzt wird. Aus diesem
Grund ist es erforderlich, die Formböden komplett aus dem
Formeinsatz herauszufahren, um mit dem Fixierwerkzeug Zugang zu
den Drehringen zu erhalten. Außerdem müssen alle
Formböden einzeln gelöst werden, wodurch der Zeitaufwand
zum Wechsel der Formböden relativ hoch ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit konstruktiv einfachen
Mitteln eine Auswerfervorrichtung zu schaffen, die es ermöglicht,
mit wenig Platzaufwand Formböden in einem Thermoformwerkzeug
schnell zu lösen und zu wechseln.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Auswerfervorrichtung mit den Merkmalen des
Schutzanspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung
der erfindungsgemäßen Auswerfervorrichtung ist
Gegenstand des Schutzanspruchs 2.
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Ein
Thermoformwerkzeug, in dem eine Vielzahl der erfindungsgemäßen
Auswerfervorrichtungen angeordnet ist, ist Gegenstand des Schutzanspruchs
3. Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen
Thermoformwerkzeugs werden in den Schutzansprüchen 4 und
5 beansprucht.
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Bei
der erfindungsgemäßen Auswerfervorrichtung erfolgt
das Lösen der Formbodeneinrichtung durch eine axiale Bewegung
der Arretierhülse nach unten. Aus diesem Grund ist es nicht
erforderlich, wie beim Stand der Technik die Formbodeneinrichtung vollständig
aus dem Formeinsatz herauszufahren. Dies ermöglicht es,
ein Thermoformwerkzeug insgesamt kleiner zu bauen. Außerdem
wird die Möglichkeit geschaffen, alle Formböden
gleichzeitig und maschinell zu lösen, wodurch die Umrüstzeit
deutlich verringert wird.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform ist der Innendurchmesser
der Arretierhülse an ihrem der Formbodeneinrichtung zugewandten
Ende so ausgelegt, dass von dem Innenumfang der Arretierhülse
in der Lösestellung eine von Hand beim Herausziehen der
Formbodeneinrichtung aus dem Ende der Auswerferstange überwindbare
Restklemmkraft auf die Sperrelemente ausgeübt wird. Dies
hat den Vorteil, dass die Formbodeneinrichtung nach dem Lösen
gegen ein unkontrolliertes Herunterfallen gesichert ist. Beim Einsetzen
neuer Formbodeneinrichtungen ist die gleiche Restklemmkraft per
Hand zu überwinden, um die Formböden an ihre Position
zu bringen. Durch die Restklemmkraft wird auch die Möglichkeit
geschaffen, die Formböden in Überkopflage ein-
und auszubauen, da die Formböden ausreichend gehalten werden.
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Wenn
mehrere erfindungsgemäße Auswerfervorrichtungen
in einem Thermoformwerkzeug verwendet werden, ist es für
eine gleichzeitige Bewegung der Arretierhülsen aller Auswerfervorrichtungen bevorzugt,
die von der entsprechenden Formbodeneinrichtung abgewandten Enden
der Arretierhülsen auf der Oberseite einer verschiebbaren
Verschlussplatte zu befestigen, durch die die Auswerferstangen hindurchgehen.
Durch Verschiebung der Verschlussplatte können alle Arretierhülsen
gleichzeitig bewegt werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform des Thermoformwerkzeugs
ist die Verschlussplatte durch eine elastische Vorspanneinrichtung
in Richtung der Formbodeneinrichtung vorgespannt, wobei sich die Vorspanneinrichtung
an einer Auswerferleiste abstützt, an der die Auswerferstangen
mit ihrem von der Formbodeneinrichtung abgewandten Ende befestigt sind.
Hierdurch wird eine Vorspannkraft geschaffen, durch die die Arretierhülsen
in ihren Arretierstellungen gehalten werden.
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Die
Verschlussplatte ist bevorzugt mit einer auf der gegenüberliegenden
Seite der Auswerferleiste angeordneten Öffnungsplatte fest
verbunden, wobei mittels einer Antriebseinrichtung der Abstand zwischen
der Öffnungsplatte und der Auswerferleiste gegen die Kraft
der Vorspanneinrichtung vergrößert werden kann,
wodurch die Arretierhülsen aus der Arretier stellung in
die Lösestellung bewegt werden. Der Antrieb der Antriebseinrichtung
kann beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch, aber auch Mechanisch
oder elektrisch erfolgen.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand
von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen
Querschnitt eines bekannten Thermoformwerkzeugs im Bereich der Formung
eines Behälters,
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2 einen
Querschnitt eines unteren Werkzeugteils eines Thermoformwerkzeugs
mit einer erfindungsgemäßen Auswerfervorrichtung,
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3 eine
vergrößerte Darstellung des Thermoformwerkzeugs
von 2 im Bereich einer Formbodeneinrichtung, wobei
sich eine Arretierhülse in Arretierstellung befindet,
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4 die
Ansicht von 3, wobei sich die Arretierhülse
in einer Lösestellung befindet,
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5 den
Schnitt V-V von 3.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, weist der untere Werkzeugteil 38 des
Thermoformwerkzeugs eine Grundplatte 42 auf, auf der ein
Werkzeugträger 44 angeordnet ist. In dem Werkzeugträger 44 sind
eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 57 (in 2 nur eine
gezeigt) vorgesehen, in die jeweils ein Formeinsatz 46 eingesetzt
ist. Der zentrale Boden des Formeinsatzes 46 wird von einer
axial mittels einer Auswerferstange 54 verschiebbaren Formbodeneinrichtung 48 gebildet,
die einen oberen Bodenabschnitt 52 aufweist, von dem sich
ein zentraler Steckansatz 50 konisch verjüngend
nach unten erstreckt. Der Steckansatz 50 ist in einer komplementär
konisch geformten Aussparung 52 im oberen Kopfabschnitt 55 der
Auswerferstange 54 aufgenommen, wobei die Außenfläche
des Steckansatzes 50 an der Innenfläche der konischen
Aussparung 52 anliegt.
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Wie
es in 5 zu erkennen ist, sind in dem Kopfabschnitt 55 im
Winkelabstand von 90° radial verlaufende Durchgangsbohrungen 90a–90d ausbildet,
die in einer senkrecht zur Achse der Auswerferstange 54 verlaufenden
Ebene liegen. In den Durchgangsöffnungen 90a–90d ist
jeweils eine Sperrkugel 56a–56d verschiebbar
angeordnet, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser
der Durchgangsöffnung 56a–56d entspricht.
Den Durchgangsöffnungen 90a–90d gegenüberliegend
ist in dem Außenumfang des konischen Steckansatzes 50 jeweils eine
Ausnehmung 78a–78d vorgesehen. Die Ausnehmung 78a–78d hat
die Form eines Kugelsegments der Sperrkugel 56a–56d.
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Die
Auswerferstange 54 wird von einer Arretierhülse 58 umgeben,
die auf der Auswerferstange 54 axial verschoben werden
kann. Wie es am deutlichsten in den 3 und 4 zu
erkennen ist, erweitert sich der Innenumfang der Arretierhülse 58 im Bereich
des Kopfabschnittes 55 und des Steckansatzes 50 nach
oben. In 3 ist die Arretierhülse 58 in ihrer
obersten Arretierstellung angeordnet. In dieser Arretierstellung
liegen die Sperrkugeln 56a–56d in einem
konkav gekrümmten Innenumfangsbereich 86 der Arretierhülse 58 an.
Dieser Bereich 86 schließt an einen sich konisch
erweiternden unteren Bereich 84 der Innenwandung der Arretierhülse 58 an.
Auf den konkav gekrümmten Bereich 86 folgt nach
einem kurzen Bereich 87 mit konstantem Durchmesser eine Stufe,
an die ein ringförmiger Klemmabschnitt 88 mit vergrößertem
konstantem Innendurchmesser anschließt. Außerdem
liegt die Arretierhülse 58 in der Arretierstellung
mit einer Stufe 82 an einem Bund 80 am unteren
Ende des Kopfabschnittes 55 an, wodurch der Weg der Arretierhülse 58 in
die Arretierstellung begrenzt wird. Die Verschlusskraft für
die Arretierung wird im wesentlichen durch eine elastische Verformung
des Bereiches 87 aufgebracht.
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In
der in 4 gezeigten Lösestellung der Arretierhülse 58 ist
die Arretierhülse 58 bezüglich der Stellung
von 3 nach unten bewegt. Die Sperrkugeln 56a–56d liegen
nun in dem Klemmabschnitt 88 mit erweitertem Innendurchmesser
an, weshalb sie sich aus den Ausnehmungen 58a–58d weitgehend herausbewegt
haben. Der Innendurchmesser des Klemmabschnitts 88 ist
so bemessen, dass eine geringe Restklemmkraft auf die Sperrkugeln 56a–56d ausgeübt
wird, die überwunden werden muss, wenn die Formbodeneinrichtung 48 von
oben aus dem Kopfabschnitt 55 der Auswerferstange 54 herausgezogen
wird. Hierdurch wird ein unbeabsichtigtes Herausfallen der Formbodeneinrichtung 48 verhindert. Der
Bereich 88 kann auf Höhe der Sperrkugeln 56a–56d jeweils
so unterbrochen sein, dass ein Bereich mit einer Breite von ca.
5 mm gebildet wird, der als Klemmnase auf die Sperrkugeln 56a–56d wirkt. Es
ist auch möglich, den Bereich 88 mit einer erforderlichen
Elastizität zu versehen, durch die die benötigte
Restklemmkraft aufgebracht wird.
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Wie
es in 2 gezeigt ist, ist das untere Ende der Arretierhülse 58 an
einer Verschlussplatte 62 befestigt. Auch alle anderen
nicht gezeigten Arretierhülsen 58 des Thermoformwerkzeugs
sind mit der Verschlussplatte 62 verbunden, so dass alle
Arretierhülsen 58 gleichzeitig bei einer Bewegung
der Verschlussplatte 62 bewegt werden. Die Auswerferstange 54 geht
durch die Verschlussplatte 62 hindurch und ist mit ihrem
unteren Ende an einer Auswerfer leiste 65 angebracht. Auf
der unteren Seite der Auswerferleiste 65 ist eine Öffnungsplatte 74 angeordnet,
die über durch die Auswerferleiste 65 hindurchgehende
Verbindungsstangen 70, 72 mit der Verschlussplatte 62 verbunden
ist. Zwischen der Auswerferleiste 65 und der Verschlussplatte
sind mehrere elastische Einrichtungen 64, 66,
z. B. Schraubenfedern, angebracht, die die Verschlussplatte 62 von der
Auswerferleiste 65 aus nach oben in Richtung der Formbodeneinrichtung 48 vorspannen.
Hierdurch werden die Arretierhülsen 58 in ihrer
Arretierstellung gehalten. Durch einen zwischen der Öffnnungsplatte 74 und
der Auswerferleiste 65 angeordneten Spannantrieb 76 kann
die Öffnungsplatte 74 bezüglich der Auswerferleiste 65 nach
unten bewegt werden. Hierdurch wird gleichzeitig die Verschlussplatte 62 gegen die
Vorspannkraft der elastischen Einrichtungen 64, 66 nach
unten bewegt, wodurch die Arretierhülse 58 die
in 4 gezeigte Lösestellung einnimmt. Der Spannantrieb 76 kann
beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch erfolgen, aber auch
mechanisch oder elektrisch. In dieser Lösestellung können
die Formbodeneinrichtung 48 aus den Kopfabschnitten 55 herausgezogen
werden.
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Nach
dem Lösen und der Anbringung einer neuen Formbodeneinrichtung 48 wird
der Spannantrieb 76 ausgeschaltet. Durch die Kraft der
elastischen Einrichtungen 64, 66 wird die Arretierhülse 58 wieder
in ihre Arretierstellung bewegt, wodurch die Sperrkugeln 56a–56d mittels
des Bereichs 88 nach innen gedrückt werden, bis
sie in die Ausnehmung 78a–78d in dem
Steckansatz 50 eingreifen. Die neue Formbodeneinrichtung 48 ist
jetzt wieder fest arretiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19917224
C2 [0003]
- - DE 29814479 U1 [0004]