DE102013002074A1

DE102013002074A1 - Formwerkzeug

Info

Publication number: DE102013002074A1
Application number: DE201310002074
Authority: DE
Inventors: Ulrich Kiefer
Original assignee: Kiefer Werkzeugbau GmbH
Current assignee: Kiefer Werkzeugbau GmbH
Priority date: 2013-02-01
Filing date: 2013-02-01
Publication date: 2014-08-07
Anticipated expiration: 2033-02-02
Also published as: DE102013002074B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zum Herstellen von Tiefziehteilen aus einer erwärmten thermoplastischen Kunststofffolie durch Differenzdruck, bestehend aus Oberteil und Unterteil, wobei das Unterteil Formteile mit der Gestalt der herzustellenden Tiefziehteile und Schnittstempel zum Austrennen der Tiefziehteile aus der Kunststofffolie und das Oberteil eine Matrize und Stanzteile zum örtlichen Einbringen von Schwächungslinien und/oder Durchbrüchen und/oder Einprägungen und/oder Aufdrucken auf/in den Rand der Tiefziehteile aufweist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stanzteile servomotorisch verstellbar ausgebildet sind. Dadurch wird eine Anpassung der Schnitttiefe der Stanzteile möglich, sodass qualitativ gleichwertige Tiefziehteile hergestellt werden können. Diese Anpassung ist bei laufendem Betrieb der Thermoformmaschine und damit des Formwerkzeuges auf einfache Weise möglich.

Description

Die Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zum Herstellen von Tiefziehteilen, z. B. von Behältern oder Deckeln, aus einer erwärmten thermoplastischen Kunststofffolie durch Differenzdruck nach der Gattung des Hauptanspruches. Ein Formwerkzeug dieser Bauart wird in die Formstation einer Thermoformmaschine eingebaut. Die Verfahrensabläufe dieses Formwerkzeuges beim Tiefziehen werden als bekannt vorausgesetzt und sind beispielsweise in der DE-21 45 250 A1 näher beschrieben. Dabei wird von einem formenden und stanzenden Formwerkzeug ausgegangen, wobei das Ausstanzen in Form eines Durchfallschnittes unmittelbar nach dem Formvorgang erfolgt.
Die Erfindung betrifft insbesondere die Gestaltung und den Antrieb der Schneideinrichtung, die den Behälterrand aus der umgebenden Folienbahn austrennt, wenn ein Teil des Behälterrandes abtrennbar vom anderen Teil des Behälterrandes gestaltet sein soll. Ein so ausgebildeter Behälter ist aus der DE 201 16 770 bekannt und bildet in Verbindung mit einem entsprechend gestalteten Deckel eine Verpackung mit einem Originalitätsverschluss. Erst nach Abtrennen eines Teils des Behälterrandes kann der Deckel ergriffen und entfernt werden, wodurch ein Öffnen erkannt werden kann.
Aus der DE 100 17 042 ist ein gattungsbildendes Formwerkzeug bekannt, bei dem eine Schneideinrichtung vorgesehen ist, um in den Behälterrand beim Austrennen des Behälters Einschnitte einbringen zu können, um z. B. ein Etikett bei einem Blumentopf einzustecken zu können. Dies wird erreicht durch ein pro Formnest hinter dem Niederhalter und örtlich in dessen Wandung angeordnetes Stanzmesser, das gefedert gelagert und insbesondere in 3 gut erkennbar ist.
Nachteilig bei dieser Gestaltung ist es, dass keine definierte Lage des Stanzmessers in der geschlossenen Stellung des Formwerkzeugs vorliegt, bedingt u. a. durch die gefederte Ausbildung des Schnittmessers. Je nach den Dickentoleranzen der Kunststofffolie, abhängig von Temperaturdifferenzen der Kunststofffolie, von Reibungseinflüssen – um nur einige Einflussfaktoren zu nennen – liegen unterschiedliche Stanzergebnisse bezüglich der Einstanztiefe vor, weil das Stanzmesser entsprechend unterschiedlich nachgibt bzw. unterschiedlich tief einschneidet. Auch im Hub des Formtisches der Thermoformmaschine gibt es Toleranzen, auch bedingt durch unterschiedliche Betriebsparameter zwischen Anlauf der Maschine und ihrem Betriebszustand nach einer längeren Betriebszeit. Hier spielt die Erwärmung der Thermoformmaschine mit eine Rolle, was sich auf Toleranzen und damit die Schließlage auswirkt. Eine Korrektur am Formwerkzeug oder and der Thermoformmaschine durch die Bedienungsperson beim Erkennen von zu großen Abweichungen des Schnittmaßes vom gewünschten Maß ist nicht möglich. Ein Ausbau des Formwerkzeugs und ein Ändern und/oder Verstellen von Bauteilen im Stillstand der Thermoformmaschine ist erforderlich. Gerade bei Einstanzungen zum Herstellen von Sollbruchstellen ist es bei u-förmig gestalteten Behälterrändern erforderlich, auch in schräg verlaufenden Bereiche des Behälterrandes Einstanzungen vorzunehmen, was die zulässigen Toleranzen beim Stanzen sehr einengt. Es muss auch zuverlässig erreicht werden, dass nicht Teile des Behälterrandes ungewollt abbrechen und nach dem Öffnen einer Verpackung in das darin verpackte Gut gelangen. Auch dies erfordert enge Toleranzen des Schneidens. Nach einem Nachschleifen von Stanzteilen sollte ein rasches Anpassen an die neue Geometrie erfolgen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Formwerkzeug so zu gestalten, dass eine manuelle – in Weiterbildung der Erfindung automatische – Anpassung der Schnitttiefe von allgemein als Stanzteile bezeichnete Einrichtung möglich ist, sodass qualitativ gleichwertige Tiefziehteile hergestellt werden können. Dies sollte bei laufendem Betrieb der Thermoformmaschine und damit des Formwerkzeuges auf einfache Weise möglich sein.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Formwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschlagen. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Ein Verfahren zum Betreiben eines Formwerkzeugs einer vorteilhaften Gestaltung ist in Anspruch 6 beansprucht.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand einer Zeichnung dargestellt. Sie zeigt: einen Querschnitt durch ein kombiniert formendes und stanzendes Formwerkzeug.
Das kombiniert formende und stanzende Formwerkzeug besteht aus einem Oberteil 1 und einem Unterteil 2, die relativ zueinander verschiebbar sind und im Zusammenwirken eine erwärmte Folienbahn 3 aus thermoplastischem Kunststoff zu einem Tiefziehteil 10 mittels Differenzdruck – Druckluft oder Vakuum – tiefziehen und dieses ausstanzen. Das Formwerkzeug ist in die Formstation einer Thermoformmaschine eingebaut, die einen Obertisch 4 und einen Untertisch 5 aufweist. Unter Tiefziehteil 10 sind hier behälterartige Teile oder deckelartige Teile zu verstehen.
Das Unterteil 2 setzt sich aus der Grundplatte 6, dem Kühlblock 7 und darin angeordneten Schnittstempeln 8 zusammen, wobei die Schnittstempel 8 im Innern die Form der Tiefziehteile 10 tragen wie dargestellt oder mit einem entsprechenden Formeinsatz mit dessen Form versehen sind, also zweigeteilt ausgebildet sind. Der Kühlblock 7 ist mit Kühlbohrungen 12, die der Kühlung der Schnittstempel 8 und ggf. der Formeinsätze dienen, versehen. In jedem Schnittstempel 8 sitzt ein verschiebbarer Formboden 9, der mit einer Auswerfereinrichtung 19 verbunden ist.
Das Oberteil 1 besteht aus einer Matrize 13, einer Zwischenplatte 14 und einer Kopfplatte 15, die am Obertisch 4 befestigt wird. In Matrize 13 und Zwischenplatte 14 sind Formnester eingearbeitet, in denen je ein Niederhalter 16 und ein vertikal verschiebbarer Streckhelfer 17 angeordnet sind. Die Streckhelfer 17 sitzen an einer Trägerplatte 18, die mit der Streckhelferstange 30 verbunden ist. Ist das Formwerkzeug für flache Tiefziehteile 10 ausgelegt ist die Verwendung eines Streckhelfers 17 ggf. nicht erforderlich. Auch die Verwendung eines Niederhalters 16 ist bei flachen deckelartigen Tiefziehteilen 10 nicht zwingend erforderlich.
In jedem Formnest sind Stanzteile 22 höhenverschiebbar in einer Bohrung 23 und – falls vorhanden – zwischen der Bohrung 23 und dem Niederhalter 16 angeordnet, wobei die Stanzteile 22 auch als Prägeeinrichtung ausgebildet sein können, um Einprägungen vornehmen zu können. Der Einfachheit halber werden diese auch als Stanzteile 22 bezeichnet. Dabei sind Kombinationen möglich, d. h. ein Teilbereich des Behälterrandes des Tiefziehteils 10 kann eingeschnitten, ein anderer Teil vorgeprägt werden, um ein Abbrechen eines Teils des Behälterrandes auf einfache Weise vornehmen zu können. Auch ist es denkbar, die Stanzteile 22 als Druckeinrichtung auszubilden, um Aufdrucke, z. B. des Datums, durchführen zu können.
Die Stanzteile 22 sind über eine Spindel 24, eine Zahnriemenscheibe 25, einen Zahnriemen 26 und eine Zahnriemenscheibe 27 mit einem Servomotor 28 verbunden. Zusätzliche Führungen 29 dienen der sicheren und lagegenauen Führung der Stanzteile 22.
Bei einreihigen Formwerkzeugen kann dabei pro Formnestreihe ein Servomotor 28 vorgesehen sein, wobei über den Zahnriemen 26 eine Synchronisierung aller Stanzteile 22 dieser Formnestreihe vorgenommen werden kann. Bei mehrreihigen Formwerkzeugen wird man vorzugsweise pro Formnestreihe einen Servomotor 28 vorsehen mit entsprechender Synchronisation aller Stanzteile 22 einer Formnestreihe.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, zwischen Oberteil 1 und Unterteil 2 eine Abstandsmesseinrichtung 20 anzuordnen, die hochauflösend im Bereich von 0,05 mm die Distanz zwischen beiden Formwerkzeughälften messen kann. Sollte sich folglich im laufenden Betrieb eine Abweichung des Abstandes zwischen Oberteil 1 und Unterteil 2 einstellen wird über die Steuerung 21 automatisch eine Verstellung der Stanzteile 22 vorgenommen, in dem Sinne, dass die Unterkante der Stanzteile 22 immer die gleiche Lage zum Unterteil 2 einnimmt. Gleichbleibende Einstanzungen/Einprägungen/Aufdrucke in/auf den Rand der Tiefziehteile 10 können so auf einfache Weise bei laufendem Betrieb der Thermoformmaschine herbeigeführt werden.
Bezugszeichenliste

1: Oberteil
2: Unterteil
3: Folienbahn
4: Obertisch
5: Untertisch
6: Grundplatte
7: Kühlblock
8: Schnittstempel
9: Formboden
10: Tiefziehteil
11: Schnittkante
12: Kühlbohrung
13: Matrize
14: Zwischenplatte
15: Kopfplatte
16: Niederhalter
17: Streckhelfer
18: Trägerplatte
19: Auswerfereinrichtung
20: Abstandsmesseinrichtung
21: Steuerung
22: Stanzteile
23: Bohrung
24: Spindel
25: Zahnriemenscheibe
26: Zahnriemen
27: Zahnriemenscheibe
28: Servomotor
29: Führung
30: Streckhelferstange

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 2145250 A1 [0001]
DE 20116770 [0002]
DE 10017042 [0003]

Claims

Formwerkzeug zum Herstellen von Tiefziehteilen aus einer erwärmten thermoplastischen Kunststofffolie durch Differenzdruck, bestehend aus Oberteil (1) und Unterteil (2), wobei das Unterteil (2) Formteile mit der Gestalt der herzustellenden Tiefziehteile (10) und Schnittstempel (8) zum Austrennen der Tiefziehteile (10) aus der Kunststofffolie (3) und das Oberteil (1) eine Matrize (13) und Stanzteile (22) zum örtlichen Einbringen von Schwächungslinien und/oder Durchbrüchen und/oder Einprägungen und/oder Aufdrucken auf/in den Rand der Tiefziehteile (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stanzteile (22) servomotorisch verstellbar ausgebildet sind.
Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei seiner Ausbildung als einreihiges Formwerkzeug alle Stanzteile (22) synchronisiert von einem Servomotor (28) aus antreibbar gestaltet sind.
Formwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei seiner Ausbildung als mehrreihiges Formwerkzeug alle Stanzteile (22) pro Formnestreihe synchronisiert von je einem Servomotor (28) aus angetrieben sind.
Formwerkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisation des Antriebes der Stanzteile (22) über einen Zahnriemen (26) und Zahnriemenscheiben (25, 27) auf eine Spindel (24) erfolgt, mit der die Stanzteile (22) verbunden sind.
Formwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Abstandsmesseinrichtung (20) zum Messen des Abstandes zwischen Oberteil (1) und Unterteil (2) in der Schließstellung des Formwerkzeugs, die mit einer Steuerung (21) in Verbindung steht, die so ausgebildet ist, dass sie eine Verstellung der Stanzteile (22) zum Herstellen eines definierten Abstandes der Stanzteile (22) zum Unterteil (2) herbeiführen kann.
Verfahren zum Betreiben eines Formwerkzeugs nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in geschlossenem Zustand des Formwerkzeugs der Abstand zwischen Oberteil (1) und Unterteil (2) gemessen, mit einem vorgegebenen Wert verglichen und bei einer Abweichung eine entsprechende Verstellung der Stanzteile (22) vorgenommen wird in der Weise, dass die Stanzteile (22) einen definierten Abstand zum Unterteil (2) einnehmen.