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Die Erfindung betrifft eine Auswerfervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 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. Die 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 Auswerferleiste
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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Aus der
DE 203 19 529 U1 ist ein Thermoformwerkzeug mit mehreren in parallelen Reihen angeordneten Auswerfervorrichtungen zum Auswerfen von Formlingen aus einem Formeinsatz bekannt, bei dem jede Auswerfervorrichtung eine Formbodeneinrichtung aufweist, die an ihrem unteren Ende einen Steckansatz hat, der in eine Aussparung am Kopfabschnitt einer Auswerferstange gesteckt ist. In dem Kopfabschnitt sind Bohrungen ausgebildet, in denen jeweils eine Sperrkugel angeordnet ist, die bei Drehung eines Drehelements in Ausnehmungen in dem Steckansatz bewegt werden, um die Verbindung zwischen Formbodeneinrichtung und Auswerferstange fest zu verriegeln. Es ist außerdem eine Zentralverriegelungseinrichtung vorgesehen, die mit den Drehelementen einer oder mehrerer Reihen von Auswerfervorrichtungen so in Eingriff steht, dass bei ihrer Bewegung die entsprechenden Drehelemente gleichzeitig gedreht werden.
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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 Patentanspruchs 1 gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Auswerfervorrichtung ist Gegenstand des Patentanspruchs 2.
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Ein Thermoformwerkzeug, in dem eine Vielzahl der erfindungsgemäßen Auswerfervorrichtungen angeordnet ist, ist Gegenstand des Patentanspruchs 3. Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Thermoformwerkzeugs werden in den Patentansprüchen 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 Arretierstellung 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 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 der 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 Klemmabschnitt 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 Klemmabschnitt 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 Auswerferleiste 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 Öffnungsplatte 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.