DE102013007954A1

DE102013007954A1 - Verfahren zum Umbördeln des Randes eines Kunststoffbechers und Bördelvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens

Info

Publication number: DE102013007954A1
Application number: DE102013007954.3A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Kiefer
Original assignee: Kiefer Werkzeugbau GmbH
Current assignee: Kiefer Werkzeugbau GmbH
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2014-11-13

Abstract

Verfahren zum Umbördeln des Randes eines Kunststoffbechers (4), der in einer Thermoformmaschine (1) mit einem Formwerkzeug durch Tiefziehen einer Kunststofffolie mit einem u-förmigen Rand hergestellt, ausgestanzt und aus diesem ausgeworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass er von einem Aufnahmedorn (5) aufgenommen, mit diesem zu einer Bördelmatrize (6) geführt und dort im Zusammenwirken mit dieser während des nächsten Taktes der Thermoformmaschine (1) umgebördelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umbördeln des Randes eines Kunststoffbechers und eine Bördelvorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.
In der DE 1 187 784 sind ein Verfahren und verschiedene Ausführungsformen von Vorrichtungen beschrieben, die das Umbördeln des Randes von Kunststoffbechern ermöglichen. Verfahrensmäßig wird dabei davon ausgegangen, dass die Kunststoffbecher in einer Formstation einer Thermoformmaschine geformt werden und dann jeweils ein Nutzen der pro Takt hergestellten Kunststoffbecher zu einer separaten Stanzstation überführt wird, in der das Ausstanzen der Kunststoffbecher erfolgt. Die so ausgestanzten Kunststoffbecher werden auf je einen Sockel übergeben und mit diesem zu einer Bördelstation geführt. Dort erfolgt das Umbördeln des Randes im Zusammenwirken des Sockels mit einem Bördeldorn. Das Bördeln selbst erfolgt einige Takte nach dem Tiefziehen der Kunststoffbecher, sodass deren Rand dabei bereits erkaltet ist und die Bördeldorne deshalb auch als beheizbar ausgebildet beschrieben werden. Das Verfahren ist sehr anfällig gegen Störungen, da die Kunststoffbecher mehrfach übergeben, transportiert, wieder aufgenommen und weitertransportiert werden müssen, bis sie gestapelt sind. Es erlaubt aus zeitlichen Gründen nur die Anwendung bei geringen Taktzahlen der Thermoformmaschine und bei einer geringen Anzahl von geformten Kunststoffbechern pro Takt der Thermoformmaschine. Es sind außerdem eine Vielzahl von Sockeln erforderlich, da diese beispielsweise auf einem Dreifachdrehteller dreifach angeordnet werden müssen, um die Kunststoffbecher in den einzelnen Stationen aufzunehmen. Die technische Entwicklung führte danach zu kombiniert formenden und stanzenden Formwerkzeugen, deren Verwendung und deren Bewegungsabläufe beispielweise aus der DE 42 01 097 A1 und der DE 39 28 301 A1 ersichtlich sind. Dabei werden die Kunststoffbecher nach dem Formen, Ausstanzen und Ausstoßen mittels einer Aufnahmeeinrichtung abgeholt und einer Stapeleinrichtung zugeführt. Wie in der DE 10 2005 037 721 A1 beschrieben werden die einzelnen Stapel durch die entsprechend ausgebildete Stapeleinrichtung in einen einzigen Stapel überführt, der dann einer Verpackungseinrichtung zugeleitet wird.
Wenn der Rand der Kunststoffbecher umgebördelt werden soll, wie es bei Trinkbechern erforderlich ist, wird dieser einzelne Stapel vor dem Verpacken einer Bördelvorrichtung zugeführt, wie sie in der DE 22 21 285 A1 beschrieben ist. Dazu müssen alle Kunststoffbecher bzw. alle bereit gebildeten Stapelstangen hintereinandergeführt werden. Solche Bördelvorrichtungen verwenden eine oder vorzugsweise mehrere Bördelwalzen mit je einer sich über ihre Länge verengenden Nut und nach einer Heizstrecke wird der Rand kontinuierlich umgelegt. Solche Bördelwalzen sind sehr teuer und erfordern eine große Länge, wenn ein hoher Durchsatz an Kunststoffbechern erreicht werden soll. Da bei Einsatz von drei Bördelwalzen das eigentliche Bördeln gleichzeitig nur an drei Stellen – über den Umfang betrachtet – erfolgt besteht die Gefahr der Rückstellung des Randes während der Zeit zwischen den Bördelstellen, was zu einer Art Knitterfalten des Randes – abhängig vom Material des Kunststoffes – führen kann. Nachteilig bei dieser Art der Bördelung ist es ferner, dass die Steigung der Nut relativ groß sein muss, weil sie die Summe der Höhe des u-förmigen Randes plus eines Mindestmaßes für den bördelnden Teil der Walze betragen muss. Folge ist es, dass der Stapelabstand der Kunststoffbecher entsprechend groß gewählt werden muss, um diesen erforderlichen Abstand der Kunststoffbecher einzuhalten. Daraus resultieren große Baumaße der Stapeleinrichtung und letztendlich ein großer Platzbedarf der stangenweise verpackten Kunststoffbecher, was sich bis auf die erforderliche Ladekapazität des LKW hin auswirkt, der die verpackten Kunststoffbecher vom Produzenten zu den Verwendern befördert. Ein weiteres Problem besteht beim Anfahren der Bördeleinrichtung, denn bis diese auf Betriebstemperatur ist entsteht ein relativ großer Anfahrausschuss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und das Verfahren so auszubilden, dass es bei hohen Taktzahlen der Thermoformmaschine und hoher Nestanzahl ohne oder bei nur geringer erforderlicher Aufheizung des Becherrandes erfolgt. Es sollen nur geringe Stapelabstände zwischen den Kunststoffbechern erforderlich sein, sodass diese platzsparend verpackt werden können. Das Verfahren sollte störungsunanfällig sein, indem wenige Handhabungen und Übergaben der Kunststoffbecher notwendig sind. Es sollten keine teueren Bauteile erforderlich sein und qualitativ hochwertige Kunststoffbecher sollten erzeugt werden können. Das Verfahren sollte eine bessere Energieeffizienz aufweisen und die Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens sollte wenig Platz erfordern. Der Anfahrausschuss sollte gering sein.
Gelöst ist diese Aufgabe bezüglich des Verfahrens durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen. Bevorzugte Ausbildungen der für das Verfahren erforderlichen Bördelvorrichtungen sind in weiteren Ansprüchen beschrieben. Die Erfindung ist anhand der schematischen Zeichnungen – 1 bis 5 – näher beschrieben. Es zeigt:
1 einen Längsdarstellung einer Bördelvorrichtung, nachgeschaltet an eine Thermoformmaschine mit kippbarem Werkzeugunterteil.
2 und 3 eine vergrößerte Darstellung des Bördelvorganges.
4 eine Variante der Bördelvorrichtung
5 eine weitere Variante der Bördelvorrichtung bei einer Variante der Thermoformmaschine
Das Verfahren ist zunächst anhand einer Bördelvorrichtung 7 beschrieben, wie sie in 1 dargestellt ist. Diese ist einer Thermoformmaschine 1 nachgeschaltet, die in der Formstation einen kippbaren Untertisch 2 mit dem Unterteil 3 des Formwerkzeugs aufweist. Die darin einreihig oder mehrreihig mit mehreren Formnestern pro Reihe geformten und ausgestanzten Kunststoffbecher 4 werden aus dem Unterteil 3 in bekannter Weise ausgestoßen und nun von je einem Aufnahmedorn 5 aufgenommen, wobei alle Aufnahmedorne 5 an einem schwenkbar ausgebildeten Rotor 10 sitzen. Das Festhalten der Kunststoffbecher 4 erfolgt vorzugsweise durch Ansaugen mittels Vakuum, alternativ durch mechanische Klemmeinrichtungen. Die auf diese Weise von den Aufnahmedornen 5 aufgenommenen Kunststoffbecher 4 werden nach unten geschwenkt, bis die Aufnahmedorne 5 gegenüber den Bördelmatrizen 6 zu liegen kommen. Durch eine Schließbewegung der Bördelvorrichtung 7 – die Bördelmatrizen 6 sind hier höhenverschiebbar ausgebildet – erfolgt das Umbördeln des u-förmigen Randes im Zusammenwirken der Aufnahmedorne 5 mit den Bördelmatrizen 6, wie es in den 2 und 3 vergrößert dargestellt ist. Nach dem Öffnen der Bördelvorrichtung 7 schwenken die Bördelmatrizen 6, bis sie in einer Abgabestellung – beispielsweise ist eine Stapeleinrichtung 8 dargestellt – zu liegen kommen und die Kunststoffbecher 4 werden in diese übergeben mittels entsprechend gestalteten Auswerferstempeln 9.
4 zeigt eine andere Gestaltung der Bördelvorrichtung 7, die ebenfalls einer Thermoformmaschine 1 mit kippbarem Formtisch 2 nachgeschaltet ist. Nach dem Aufnehmen der Kunststoffbecher 4 schwenken die Aufnahmedorne 5 mit dem Rotor 10 nach oben und kommen gegenüber den oben angeordneten Bördelmatrizen 6 zu liegen. Das Umbördeln des Behälterrandes erfolgt in gleicher Weise durch eine Schließbewegung der Bördelvorrichtung 7. Nach dem Absenken des Rotors 10 fährt ein Schieber 11 in die Bördelvorrichtung 7, auf den die gebördelten Kunststoffbecher 4 abgeworfen werden. Der Schieber 11 führt die abgeworfenen Kunststoffbecher 4 zur nachgeordneten Abgabestellung – dargestellt ist wieder eine Stapeleinrichtung 8, – in der die Kunststoffbecher 4 mittels einer höhenverschiebbaren Saugplatte 12 aufgenommen und auf ein Transportband 13 abgesetzt werden.
5 zeigt eine Thermoformmaschine 1 mit einem nur vertikal beweglichen Formtisch 2, bei dem das die Form der Kunststoffbecher 4 beeinflussende Werkzeugteil 14 am höhenverschiebbaren Obertisch 15 angeordnet ist. Nach dem Formen, ausstanzen und auswerfen der Kunststoffbecher 4 fallen diese auf je einen Bördeldorn 5, wobei alle Bördeldorne 5 auf einem Schieber 16 sitzen, der horizontal verschiebbar ausgebildet ist. Dieser Schieber 16 trägt außerdem einen Satz an Aufnahmen 17, der sich, wenn sich die Aufnahmedorne 5 in der Formstation der Thermoformmaschinen 1 befinden, in der Bördelvorrichtung 7 steht. Werden nun die in der Formstation übergebenen Kunststoffbecher 4 in die Bördelvorrichtung 7 überführt fahren die zuvor gebördelten Kunststoffbecher 4 gleichzeitig mit den Aufnahmen 17 in die daneben angeordnete, als Stapeleinrichtung 8 dargestellte Abgabestellung. Dort werden die fertigen Kunststoffbecher 4 wieder über eine Saugplatte 12 aufgenommen und auf ein Transportband 13 gesetzt und dabei ggf. gestapelt.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Aufnahmedorne 5 und/oder die Bördelmatrizen 6 aus einem schlecht wärmeleitenden Werkstoff herzustellen, damit die noch im Rand des Kunststoffbechers 4 beinhaltete Wärme nicht so stark abgeleitet wird, der Rand also noch möglichst verformbar bleibt. Je nach Material des Kunststoffbechers 4 kann aber auch eine Kaltverformung oder geringfügige Temperierung dieser Teile 5, 6 das gewünschte Ergebnis bezüglich des Bördelns erreichten.
Bezugszeichenliste

1: Thermoformmaschine
2: Untertisch
3: Unterteil
4: Kunststoffbecher
5: Aufnahmedorn
6: Bördelmatrize
7: Bördelvorrichtung
8: Stapeleinrichtung
9: Auswerferstempel
10: Rotor
11: Schieber
12: Saugplatte
13: Transportband
14: Werkzeugteil
15: Obertisch
16: Schieber
17: Aufnahme

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1187784 [0002]
DE 4201097 A1 [0002]
DE 3928301 A1 [0002]
DE 102005037721 A1 [0002]
DE 2221285 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Umbördeln des Randes eines Kunststoffbechers (4), der in einer Thermoformmaschine (1) mit einem Formwerkzeug durch Tiefziehen einer Kunststofffolie mit einem u-förmigen Rand hergestellt, ausgestanzt und aus diesem ausgeworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass er von einem Aufnahmedorn (5) aufgenommen, mit diesem zu einer Bördelmatrize (6) geführt und dort im Zusammenwirken mit dieser während des nächsten Taktes der Thermoformmaschine (1) umgebördelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die umgebördelten Kunststoffbecher (4) nach dem Umbördeln mit den Bördelmatrizen (6) in eine Abgabestellung geschwenkt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die umgebördelten Kunststoffbecher (4) nach dem Umbördeln aus den Bördelmatrizen (5) ausgeworfen und auf einen horizontal beweglichen Schieber (7) übergeben und von diesem zu einer nachgeschalteten Abgabestellung verschoben werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die umgebördelten Kunststoffbecher (4) nach dem Umbördeln aus den Bördelmatrizen (5) ausgeworfen und auf einen horizontal beweglichen Schieber (16) übergeben werden, der dazu neben den Aufnahmedornen (5) auch Aufnahmen (17) trägt, wobei diese Aufnahmen (17) die Kunststoffbecher (4) zu der Abgabestellung führen.
Bördelvorrichtung zum Umbördeln des Randes eines Kunststoffbechers (1), der in einer Thermoformmaschine (1) mit einem Formwerkzeug durch Tiefziehen einer Kunststofffolie mit einem u-förmigen Rand hergestellt, ausgestanzt und aus diesem ausgeworfen wird, bestehend aus mindestens einem Aufnahmedorn (5) und einer Bördelmatrize (6), die im Zusammenwirken den u-förmigen Rand umbördeln, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmedorn (5) zum Aufnehmen des aus dem Formwerkzeug ausgeworfenen Kunststoffbechers (4) so ausgebildet und angetrieben ist, dass er zwischen zwei Takten der Thermoformmaschine (1) von einer Aufnahmestellung in eine Bördelstellung verschoben werden kann und dort im Zusammenwirken mit der Bördelmatrize (6) das Umbördeln vornehmen kann.
Bördelvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bördelmatrize (6) auf einem schwenkbaren Rotor (10) angeordnet ist, der schwenkbar zwischen einer Bördelstellung in eine Abgabestellung ausgebildet ist.
Bördelvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Schieber (11), der zwischen der Bördelstellung und einer Abgabestellung verschoben werden kann.
Bördelvorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Schieber (16), der zwischen der Bördelstellung und einer Abgabestellung verschoben werden kann und der neben der Bördelmatrize (5) eine Aufnahme (17) zum Aufnehmen der Kunststoffbecher (4) trägt.
Bördelvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bördelmatrize (5) und/oder der Aufnahmedorn (6) aus einem schlecht wärmeleitenden Werkstoff bestehen.