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Die Erfindung betrifft eine Werkzeugstation für eine Thermoformanlage, eine Thermoformanlage und ein Verfahren zum Wechseln eines zweiteiligen Werkzeugs.
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Bei einem Werkzeugwechsel in einer Vorformstation, einer Formstation, einer Beschneidestation oder Ausstanzstation sowie einer Stapelstation, gibt es die Möglichkeit, die oberen und unteren Teile eines Werkzeuges oder einer sonstigen Bearbeitungsvorrichtung getrennt voneinander aus der jeweiligen Station herauszuholen und gegen ein entsprechendes anderes Teil zu ersetzen, oder die zusammengehörenden Teile des Werkzeuges oder der Bearbeitungsvorrichtung werden in zentrierter Form als Block ausgetauscht.
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Die erste Art des Austausches hat den Nachteil, dass die zusammengehörenden Teile, beispielsweise Ober- und Unterwerkzeug, wieder zueinander ausgerichtet werden müssen, was zeitaufwendig ist. Die zweite Art des Austausches in Form eines Blockes weist zwar diesen Nachteil nicht auf, erfordert aber Formstationen oder Ausstanzstationen bzw. Stapelstationen, die einen großen Hub aufweisen müssen, damit der gesamte Block, bestehend aus oberen und unteren am Ober- oder Untertisch bzw. an einer oberen oder unteren Trageinrichtung angeordneten Werkzeugen oder sonstigen Vorrichtungen unterhalb oder oberhalb der jeweiligen Fördereinrichtung seitlich herausgenommen werden kann. Große Hubwege erfordern entsprechend aufwendige, große Anlagen.
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Aus der
EP 1 520 682 B2 ist es bekannt, bei einer Thermoformanlage eine erste Förderkette von einer ersten Seite zwischen einem Ober- und einem Unterwerkzeug hindurch quer zur zweiten Seite nah an die dortige zweite Förderkette zu verfahren, um das Ober- auf dem Unterwerkzeug ablegen und gemeinsam aus einer Werkzeugstation entnehmen zu können, ohne dass die erste Förderkette dabei im Weg wäre. Dazu ist mindestens eine der Fördereinrichtungen quer zur Förderrichtung aus ihrer Arbeitslage in eine zweite Lage überführbar, in der ein für die Herstellung oder Bearbeitung der Formteile dienendes Werkzeug oder dienende Vorrichtung unabhängig vom vorhandenen Verschiebeweg oder Hub des das Werkzeug oder die Vorrichtung tragenden Tisches oder sonstigen Tragevorrichtung auswechselbar ist.
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Dadurch, dass die Transportvorrichtung aus demjenigen Bereich herausfahrbar ist, der für den Wechsel des Werkzeuges oder der Bearbeitungsvorrichtung benötigt wird, also der Ausfahrbahn, ist es möglich, einen Werkzeugwechsel auch bei solchen Anlagen vorzunehmen, die keinen großen Tischhub oder sonstigen Verschiebeweg für die entsprechenden Haltevorrichtungen aufweisen, um das Werkzeug oder die Bearbeitungsvorrichtung unterhalb oder oberhalb der Transporteinrichtung seitlich aus der Arbeitsposition herausfahren können. Die einzelnen Werkzeugteile, das heißt Oberwerkzeug und Unterwerkzeug oder sonstige zweiteiligen Vorrichtungen, können auf diese Weise in ihrer gegeneinander ausgerichteten bzw. zentrierten Lage verbleiben, wodurch das nachträgliche Zentrieren bei der Wiederverwendung dieser Werkzeuge und Vorrichtungen entfällt.
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Der Hauptvorteil liegt jedoch darin, dass die einzelnen Stationen, sei es Formstation, Stanzstation usw., in der Ausfahrbarkeit der die einzelnen Werkzeugteile bzw. Vorrichtungsteile haltenden Tische oder Träger nicht besonders großzügig ausgelegt werden müssen, was zu Stationen mit einem geringeren technischen und damit finanziellen Aufwand führt.
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Die in ihrer gegenseitigen Zentrierlage verbleibenden Werkzeugteile oder Vorrichtungsteile können nach dem Wechsel für eine Wiederverwendung an eine Temperierstation angeschlossen bleiben, so dass der spätere Einsatz bei einem wiederholten Wechsel ohne Zeitverzögerung im Arbeitstakt erfolgen kann, da auf ein Wiederaufwärmen bzw. Aufheizen der Werkzeugformen nicht mehr gewartet werden muss.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Stands der Technik besteht darin, dass die eine Fördereinrichtung parallel neben die zweite Fördereinrichtung verschiebbar ist. Dies führt zu einer konstruktiv einfachen Lösung, insbesondere dann, wenn in weiterer Ausgestaltung für die Verschiebung der Fördereinrichtung eine Breiteneinstelleinrichtung für die parallel laufenden Fördereinrichtungen vorgesehen ist. Eine solche Breiteneinstelleinrichtung ist ohnehin meist notwendig, um die einzelnen Fördereinrichtungen auf die jeweilige Breite der zu transportierenden und zu verarbeitenden Folie einstellen zu können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem Stand der Technik eine Verbesserung zur Seite zu stellen.
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Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung löst diese Aufgabe eine Werkzeugstation für eine Thermoformanlage, mit einem zweiteiligen Werkzeug mit Ober- und Unterwerkzeug, und mit zwei linearen Fördermitteln zum Transportieren von Kunststoff entlang einer Maschinenrichtung zwischen das Ober- und das Unterwerkzeug, nämlich einem ersten Fördermittel auf einer ersten Seite und einem zweiten Fördermittel auf einer zweiten Seite, wobei ein erstes Verstellmittel zum Verstellen des ersten Fördermittels von dessen Arbeitslage zu einer zweiten Lage vorgesehen ist, vor allem von der ersten Seite auf die zweite Seite, so dass das erste Fördermittel in seiner zweiten Lage außerhalb einer Ausfahrbahn liegt, entlang welcher das Ober- und das Unterwerkzeug gemeinsam als Werkzeugblock seitlich zur Maschinenrichtung auswechselbar sind, wobei sich die Werkzeugstation dadurch kennzeichnet, dass ein zweites und ein drittes Verstellmittel zum Bewegen des Werkzeugs in Richtung der Ausfahrbahn vorgesehen sind.
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Begrifflich sei hierzu Folgendes erläutert:
Ausdrücklich sei darauf hingewiesen, dass im Rahmen der gesamten vorliegenden Anmeldung unbestimmte Artikel wie „ein”, „zwei” usw. regelmäßig als mindestens-Angaben zu verstehen sein sollen, also als „mindestens ein...”, „mindestens zwei...” usw., sofern sich nicht aus dem Kontext einer Stelle ergibt, dass etwa dort nur „genau ein...”, „genau zwei...” usw. gemeint sein sollen, wobei allerdings die „genau”-Variante jeweils als ausdrücklich offenbarte Untermenge zu verstehen sei.
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So ist beispielsweise ein „zweiteiliges” Werkzeug so zu verstehen, dass auch mehrere Teile vorhanden sein können, beispielsweise ein mehrteiliges Oberwerkzeug oder ein mehrteiliges Unterwerkzeug Teil des Werkzeugs sein können.
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Als das „lineare Fördermittel” kommen vor allem Nadelketten, Rollenketten, Riementriebe oder Kluppenketten in Frage, wobei diese Aufzählung als nicht abschließend zu verstehen ist. Beispielsweise können auch verfahrbare Greifer vorgesehen sein, welche die Folie greifen und in Maschinenrichtung in das Werkzeug hineinziehen können. Auch solche Greifer benötigen im Allgemeinen eine Führungsschiene seitlich der Folienbahn, welche dann beim Werkzeugwechsel im Block schlicht im Weg befindlich ist.
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Als die „Ausfahrbahn” sei derjenige Raumbedarf verstanden, welcher insgesamt zum Wechseln des Werkzeugs im Block erforderlich ist, also nicht nur der Platz des Werkzeugs selbst, sondern auch der Platz für eventuelle Halterungen, welche das Werkzeug im Block ergreifen und seitlich aus der Anlage herausnehmen können.
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Eine Verstellbarkeit „in Richtung der Ausfahrbahn” bedeutet, dass ein Teil der Strecke beim Herausfahren der beiden Werkzeugteile aus der Werkzeugstation mit geöffnetem Werkzeug vorgenommen werden soll.
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Mit anderen Worten bewegen sich also das Oberwerkzeug und/oder das Unterwerkzeug einen Teil der Ausfahrstrecke, somit einen Teil der Ausfahrbahn, in geöffnetem Zustand, werden erst dann geschlossen und als Block weiter entlang der Ausfahrbahn bewegt, somit aus der Werkzeugstation entnommen.
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Von Vorteil ist es dadurch nicht zwingend erforderlich, den gesamten Hubraum zwischen dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug in dessen geöffnetem Zustand freizuhalten. Vielmehr wird es möglich, zumindest eines der Transportmittel, bevorzugt genau eines der Transportmittel, in denjenigen Bereich hinein zu verstellen, der im Hubraum zwischen den geöffneten Werkzeughälften liegt. Der Hubraum zwischen den geöffneten Werkzeughälften kann somit zum Zwischenparken des Transportmittels genutzt werden, wohingegen sich die Werkzeugteile auf ihrem Weg entlang der Ausfahrbahn so bewegen, dass sie mit dem geparkten Transportmittel nicht kollidieren.
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Im Ergebnis wird dadurch erreicht, dass die Anlage schmaler bauen kann, was nicht nur die Anlage selbst kostengünstiger macht, sondern auch Aufstellplatz in der Produktionshalle spart.
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Bevorzugt sind das zweite und das dritte Verstellmittel dazu eingerichtet, sich in Gegenrichtung zu einer Verstellrichtung des ersten Fördermittels zu bewegen, bevorzugt zur ersten Seite hin.
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Das erste Fördermittel erfährt von seiner Arbeitslage zu seiner zweiten Lage hin eine Verstellrichtung, welche entweder aus nur einer Bewegung oder aus mehreren Teilbewegungen zusammengesetzten Bewegungen besteht. Zumindest zu einer Teilbewegung sollte die Gegenrichtung des dritten Verstellmittels und/oder des zweiten Verstellmittels in paralleler Richtung entgegengesetzt liegen.
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Im einfachsten Falle liegt die Verstellrichtung des zweiten und/oder dritten Verstellmittels horizontal und senkrecht zur Maschinenrichtung, somit einfach seitlich aus seiner geöffneten Arbeitsposition heraus zur Seite der Anlage, bevorzugt zur ersten Seite, wobei die erste Seite der Anlage bevorzugt als Bedienerseite der Werkzeugstation und somit der gesamten Thermoformanlage eingerichtet ist. Die Bedienerseite lässt sich beispielsweise dadurch erkennen, dass dort eine elektronische Anzeige mit einer elektronisch arbeitenden Eingabeeinrichtung vorgesehen ist.
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Um das zentrierte Aufeinandersetzen der beiden Werkzeugteile zu einem Block für einen leichteren Werkzeugwechsel zu erleichtern, wird vorgeschlagen, dass das zweite und das dritte Verstellmittel dazu eingerichtet sind, das Ober- und das Unterwerkzeug um ein identisches Maß zur ersten Seite hin zu verstellen, wobei bevorzugt eine mechanische oder optische Abgleichung der exakten Position erfolgen kann. Eine exakte Zentrierung der beiden Werkzeugteile übereinander in der verstellten Lage kann vorgenommen werden, ist aber im Normalfall nicht zwingend erforderlich.
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Um maximal Platz einzusparen, nämlich in Form von Anlagenbreite, wird vorgeschlagen, dass sich das erste Fördermittel in seiner zweiten Lage in dem Hubweg des Werkzeugs befindet, wobei sich bevorzugt das zweite Fördermittel außerhalb des Hubwegs befindet. Das zweite Fördermittel ist während des Betriebs der Anlage in seiner Arbeitsposition zwingend außerhalb des Hubwegs der beiden Werkzeugteile. Während der Verstellung des ersten Fördermittels ist es bei der hier vorgeschlagenen Konstellation nicht notwendig und nicht vorgesehen, das zweite Fördermittel ebenfalls zu bewegen. Die Bewegungen werden dadurch vereinfacht.
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Es versteht sich, dass eine Werkzeugstation wie vorstehend beschrieben gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung auch auf eine Thermoformanlage unmittelbar Vorteile überträgt.
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Gemäß einem dritten Aspekt der hier vorliegenden Erfindung löst die gestellte Aufgabe ein Verfahren zum Wechseln eines zweiteiligen Werkzeugs an einer Thermoformanlage wie vorstehend beschrieben, wobei die folgenden Schritte ausgeführt werden:
- a) Verfahren des ersten Fördermittels durch das geöffnete zweiteilige Werkzeug hindurch quer zur Maschinenrichtung von der ersten Seite hin zur zweiten Seite;
- b) Verfahren des zweiteiligen Werkzeugs aus einer Arbeitsposition heraus in Richtung zur ersten Seite;
- c) Schließen des Oberwerkzeugs auf das Unterwerkzeug, insbesondere unmittelbar Aufeinanderablegen des Oberwerkzeugs auf das Unterwerkzeug;
- d) Entnehmen des Werkzeugs zur ersten Seite hin;
- e) Einsetzen eines identischen oder anderen Werkzeugs von der ersten Seite aus;
- f) Öffnen des Werkzeugs;
- g) Verfahren des Werkzeugs in Richtung zur zweiten Seite, bevorzugt bis die Arbeitsposition erreicht ist; und
- h) Verfahren des ersten Fördermittels von der zweiten Seite durch das geöffnete Werkzeug hindurch zur ersten Seite,
wobei die Schritte a) und b) in ihrer Reihenfolge vertauscht sein können, ebenso die Schritte g) und h).
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Dort zeigen:
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1 schematisch in einer seitlichen Ansicht eine Thermoformanlage mit verschiedenen Stationen, darunter einer Werkzeugstation,
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2 schematisch in einer Ansicht in Maschinenrichtung durch die Thermoformanlage aus 1 eine Werkzeugstation in Form der Formstation mit einem zweiteiligen Werkzeug in einer Arbeitsposition mit geöffnetem Werkzeug,
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3 die Formstation aus 2 mit dem Werkzeug in einer Werkzeugwechselposition als Werkzeugblock,
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4 die Formstation aus den 2 und 3 mit ausgeschobenem Werkzeug, wobei die 1 bis 4 ein Ausführungsbeispiel aus dem Stand der Technik darstellen, dessen Merkmale in die Erfindung übernommen werden können,
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5a in schematischer, gegenüber den 2 bis 4 stärker vereinfachter Darstellung eine Werkzeugstation in analoger Ansicht zu 4, jedoch ausgeführt gemäß der hier vorliegenden Erfindung, sowie
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5b bis 5k schematisch einen Ablauf zum Wechseln eines zweiteiligen Werkzeugs.
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Die in 1 schematisch dargestellte Thermoformanlage umfasst eine Formstation 1, eine Stanzstation 2 oder andere Trennstation, parallel zueinander laufende als Fördereinrichtung dienende Kettenschienen 3, 4 sowie eine Stapelstation 5. Die Kettenschienen 3, 4 transportieren eine auf einer Rolle 6 aufgerollte Folie 7 durch die einzelnen Stationen, nämlich die Formstation 1, die Stanzstation 2 und die Stapelstation 5. Nach der Stanzstation 2 liegt nur noch ein Foliengitter vor, nachdem die geformten Teile in der Stanzstation 2 ausgestanzt wurden. Die ausgestanzten Teile werden dann in der Stapelstation von unten her ineinander gestapelt und nach Erreichen einer bestimmten Stapelhöhe wegbefördert. Mit 8 ist eine Heizstation bezeichnet, die sich vor der Formstation befindet, um die Folie aufzuheizen.
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Die 2 bis 4 zeigen einen Querschnitt durch die Formstation 1 in verschiedenen Arbeitsstellungen. In dieser Formstation sind ein unterer Hubtisch mit 9 und ein oberer Tisch mit 10 bezeichnet. Jeder dieser Tische trägt ein Werkzeug und zwar trägt der untere Tisch 9 ein Werkzeug 11 und der obere Tisch ein Werkzeug 12. In 2 sind die beiden Tische 9 und 10 auseinandergefahren und die beiden Kettenschienen 3 und 4 halten eine aufgeheizte Folie 7 für einen Formvorgang bereit, bei welchem die beiden Werkzeuge 11 und 12 zusammengefahren werden, um die gewünschte Verformung der Folie zu einem Formteil zu bewirken.
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In 3 sind die beiden Tische 9 und 10 und damit auch die Werkzeuge 11 und 12 in einer gegeneinander zentrierten Stellung zusammengefahren, wobei vorher die eine Kettenschiene 4 neben die Kettenschiene 3 verschoben wurde, um den Platz zwischen den beiden Tischen 9 und 10 an der in 3 rechten Seite freizumachen.
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4 zeigt die Formstation in einer Stellung, in welcher der aus Unterwerkzeug 11 und Oberwerkzeug 12 bestehende Block bereits von den beiden Tischen 9 und 10 gelöst und auf einen Werkzeugwechselarm 13 ausgefahren ist. Von dort gelangt der aus den beiden Werkzeugen bestehende Block entsprechend der Pfeilrichtung 14 auf einen Werkzeugwechselwagen 15, der zum Abtransport der Werkzeuge 11 und 12 dient. Nach dem Abtransport der Werkzeuge 11 und 12 können an den Tischen 9 und 10 andere Werkzeuge befestigt werden, um andere Formteile herstellen zu können.
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Im Ausführungsbeispiel der Erfindung in den 5a bis 5k besteht die Formstation 18 im Wesentlichen aus denselben Elementen wie die Formstation im Stand der Technik. So ist ein oberer Hubtisch 19 mit einem Oberwerkzeug 20 ausgerüstet, welchem ein Unterwerkzeug 21 gegenüberliegt, welches auf einem unteren Hubtisch 22 angebracht ist. Eine linke Kette 23 und eine rechte Kette 24 sind vorgesehen, um eine Folienbahn oder Einzelzuschnitte von Folien in einer Maschinenrichtung (in die Papierebene hinein) in die Formstation 18 hineinzuziehen.
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Soll das aus Oberwerkzeug 20 und Unterwerkzeug 21 bestehende Werkzeug einmal ausgetauscht werden, steht dafür ein Werkzeugwagen 25 bereit.
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Um das aus Oberwerkzeug 20 und Unterwerkzeug 21 bestehende Werkzeug im Block zu entnehmen (5b bis 5f), wird zunächst das Werkzeug geöffnet (5b). Sodann wird die rechte Kette 24 aus ihrer Arbeitslage aus den 5a und 5b in ihre zweite Lage 26 verfahren (5c). Die zweite Lage 26 befindet sich innerhalb eines Hubraums 27 zwischen den beiden Werkzeughälften. Es ist deshalb nur wenig Abstand 28 zwischen der linken Kette 23 und dem Hubraum 27 erforderlich, was die Formstation 18 und somit die gesamte Anlage vor allem an einer von einer Bedienseite 29 abgewandten Rückseite 30 relativ schmal bauen lässt.
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In einem der entscheidenden Schritte der hier vorliegenden Erfindung werden sodann (5d) das Oberwerkzeug 20 und das Unterwerkzeug 21 von einem zweiten und einem dritten Verstellmittel (jeweils nicht dargestellt, sondern bevorzugt im oberen Hubtisch 19 und im unteren Hubtisch 22 angebracht) seitlich verfahren, so dass sich ein verschobener Hubraum 27' ergibt, welcher vollständig außerhalb der beiden geparkten Ketten liegt.
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Im nächsten Schritt kann das Werkzeug geschlossen werden (5e), obwohl die beiden Ketten, zumindest aber eine der beiden Ketten, im Hubraum der ursprünglichen Werkzeuglagen war und immer noch ist.
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Das Werkzeug kann sodann im Block entnommen werden (5f). Ein neues Werkzeug oder aber beispielsweise dasselbe Werkzeug kann anschließend in die Werkzeugstation eingebracht werden, und zwar ebenfalls geschlossen im Block (5g). Das Werkzeug wird anschließend geöffnet (5h) und von den zweiten und dritten Verschiebemitteln (nach wie vor nicht dargestellt) seitlich so verschoben, dass sich die Werkzeuge bevorzugt bereits in ihrer Arbeitslage befinden (5i).
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Anschließend verstellt das erste Verstellmittel die rechte Kette wieder zurück in ihre Arbeitslage, welche je nach Werkzeug bzw. je nach zu verarbeitender Folie identisch oder anders zur Ursprungsarbeitslage sein kann (5j), woraufhin das Werkzeug in einer neuen Betriebsweise arbeiten kann (5k).
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Ausdrücklich sei betont, dass die hier vorgeschlagene, vorteilhafte Werkzeugstation nicht zwingend die Formstation sein muss, sondern beispielsweise auch eine Schneidestation, eine Stanzstation oder eine andere Trennstation oder eine kombinierte Station wie beispielsweise eine kombinierte Schweiß-Schneid-Station oder eine ganz andere Station sein kann.
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Ebenfalls versteht sich, dass an einer Thermoformanlage bevorzugt mehrere Stationen erfindungsgemäß ausgerüstet sind, so dass mit einer einmal verschobenen linearen Kette oder anderem Fördermittel idealerweise sogar mehrere Werkzeuge ausgetauscht werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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