DE102016103237A1 - Thermoformwerkzeug zur Herstellung becherförmiger Gegenstände - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Thermoformwerkzeug (100c) zur Herstellung von becherförmigen Gegenständen aus einer erwärmten Kunststofffolie bereitgestellt. Das Thermoformwerkzeug umfasst: ein oberes und ein unteres Werkzeugteil (110c, 150), die relativ zueinander bewegbar sind; wenigstens eine in dem unteren Werkzeugteil (150) vorgesehene Formeinrichtung (160) mit einem Formraum (166) zur Formung eines becherförmigen Gegenstandes; wenigstens eine koaxial zur entsprechenden Formeinrichtung (160) in dem oberen Werkzeugteil (110c) ausgebildete und zum unteren Werkzeugteil (150) hin offene Ausnehmung (116), in der ein Niederhalter (130) verschiebbar angeordnet ist, der eine zum Formraum (166) hin offene Kavität (132) aufweist; eine Vorstreckeinrichtung (120) mit einem Vorstrecker (126), die aus einer Ruhestellung, in der der Vorstrecker (126) innerhalb der Kavität (132) des Niederhalters (130) aufgenommen ist, in eine Streckstellung verschiebbar ist, in der der Vorstrecker (126) in den Formraum (166) hinein bewegt ist; wenigstens einen ersten Luftkanal (140c), welcher mit einer ersten Ventileinrichtung (300) koppelbar ist; und wenigstens einen zum ersten Luftkanal (140c) parallel angeordneten zweiten Luftkanal (141) mit einer zweiten Ventileinrichtung (400); wobei die erste Ventileinrichtung (300) und die zweite Ventileinrichtung (400) jeweils in eine Entlüftungsstellung schaltbar sind, um eine Entlüftung der Kavität (132) über den ersten Luftkanal (140c) und den zweiten Luftkanal (141) zu ermöglichen.

Description

  • Die Erfindung betrifft Thermoformmaschinen zur Herstellung von becherförmigen Gegenständen aus einer erwärmten Kunststofffolie. Konkret wird ein Thermoformwerkzeug für eine derartige Thermoformmaschine beschrieben.
  • Thermoformwerkzeuge zur Herstellung von becherförmigen Gegenständen aus einer erwärmten Kunststofffolie sind hinreichend bekannt. 1 zeigt in Form einer Querschnittansicht den Aufbau eines derartigen Thermoformwerkzeugs 100a für kombiniertes Formen und Stanzen zur Herstellung von becherförmigen Gegenständen aus einer Kunststofffolie. Das Thermoformwerkzeug 100a umfasst ein oberes Werkzeugteil 110a und ein unteres Werkzeugteil 150, die relativ zueinander bewegbar sind.
  • Das Thermoformwerkzeug 100a umfasst ferner wenigstens eine im unteren Werkzeugteil 150 aufgenommene Formeinrichtungen 160 zur Ausformung becherförmiger Gegenstände (oder kurz Becher), wobei jede Formeinrichtung 160 einen einen Formraum 166 bildenden Formeinsatz 162 und Formboden 164 umfasst. In 1 sind exemplarisch zwei zueinander parallel angeordnete Formeinrichtungen 160 zu sehen. Der Formboden 164 einer jeden Formeinrichtung 160 ist mit einer Auswerfstange 172 und einer Auswerfleiste 174 einer Auswerfeinrichtung 170 gekoppelt, welche zum Auswerfen der becherförmigen Gegenstände vorgesehen ist. Ferner umfasst das untere Werkzeugteil 150 einen die wenigstens eine Formeinrichtung 160 umgebenden Kühlblock 152, welcher zur Kühlung der in der Formeinrichtung 160 ausgeformten Becher vorgesehen ist.
  • Ferner umfasst das Thermoformwerkzeug 100a wenigstens eine Ausnehmung 116, welche im oberen Werkzeugteil 110a koaxial zur Formeinrichtung 160 angeordnet ist und zum unteren Werkzeugteil 150 hin offen ausgebildet ist. In 1 sind exemplarisch wiederum zwei Ausnehmungen 116 zu sehen, welche zu den zwei Formeinrichtungen 160 des unteren Werkzeugteils 150 korrespondierend angeordnet sind. Jede Ausnehmung 116 ist zur Aufnahme eines Niederhalters 130 vorgesehen, der eine zum jeweiligen Formraum 166 des unteren Werkzeugteils 150 hin offene Kavität 132 aufweist. Ferner umfasst das Thermoformwerkzeug 100a eine Vorstreckeinrichtung 120, eine Distanzleiste 112 und eine Schneidplatte 114. Die Vorstreckeinrichtung 120 umfasst einen für jede Kavität 132 bereitgestellten Vorstrecker 126 und eine mit jedem Vorstrecker 126 mechanisch gekoppelte Vorstreckerstange 124 und Vorstreckerplatte 122.
  • Der Vorstrecker 126 ist dazu vorgesehen, eine zwischen dem oberen Werkzeugteil 110a und dem unteren Werkzeugteil 150 angeordnete Kunststofffolie (in 1 nicht dargestellt) in den Formraum 166 zu drücken, um so den Kunststoffbecher vorzuformen. Hierzu wird der Vorstrecker 126 von einer in 1 gezeigten Ruhestellung, in welcher der Vorstrecker 126 innerhalb der Kavität 132 des Niederhalters 130 aufgenommen ist, in eine Streckstellung bewegt, in welcher der Vorstrecker 126 in den Formraum 166 hinein bewegt ist. Die Bewegungsteuerung des Vorstreckers 126 zwischen Ruhestellung und Streckstellung erfolgt mittels der Vorstreckerplatte 122.
  • Die Distanzleiste 112 ist dazu vorgesehen, bei Bedarf einen in der Thermoformmaschine fest vorgesehenen Einbauraum in Höhenrichtung zu überbrücken, wenn beispielsweise das obere Werkzeugteil 110a eine geringere Höhe aufweist, als der vorgesehene Einbauraum. Die Schneidkante 114 ist ferner dazu vorgesehen, die so geformten Becher von der Kunststofffolie zu trennen.
  • Zur Formung der Becher wird der Vorstrecker 126 von der Ruhestellung in die Streckstellung gebracht. Dabei wird eine bei Ruhestellung des Vorstreckers 126 zwischen dem oberen Werkzeugteil 110a und dem unteren Werkzeugteil 150 (genauer gesagt zwischen der Kavität 132 und dem Formraum 166) eingebrachte Kunststofffolie in den Formraum 166 gedrückt und somit vorgeformt. Zur vollständigen Ausformung der Becher wird dem Formraum 166 Druckluft (im Folgenden Formluft genannt) zugeführt (sogenannte Belüftungsphase des Thermoformwerkzeugs 100a), wodurch die vorgeformte Kunststofffolie gegen den Formeinsatz 162 und Formboden 164 gedrückt wird. Nach Beendigung des Formprozesses wird der Formraum entlüftet (sogenannte Entlüftungsphase) und die beiden Werkzeugteile 110a, 150 auseinander bewegt, um die ausgeformten Becher auszustoßen und einen neuen Formprozess einzuleiten. Hinsichtlich der Zuführung von Formluft sind aus dem Stand der Technik zwei Ansätze bekannt, die im Folgenden weiter erläutert werden.
  • Gemäß dem in den 1 und 2 gezeigten Ansatz ist das Thermoformwerkzeug 100a mit einem Formluftversorgungssystem pneumatisch gekoppelt. Dieses umfasst wenigsten eine Formluftquelle 200 sowie pneumatische Kanäle 140a, 144 (im Folgenden Luftkanäle 140, 144 genannt) mit wenigstens einem Maschinenventil 300 zur pneumatischen Kopplung des Thermoformwerkzeugs 100a mit der wenigstens einen Formluftquelle 200 (siehe 2). Der wenigstens eine Luftkanal 140a kann teilweise im oberen Werkzeugteil 110a in Form einer oder mehrerer Bohrungen ausgebildet sein (siehe 1). Er ist dazu vorgesehen, die eine oder mehreren Kavitäten 132 des oberen Werkzeugteils 110a mit dem wenigstens einem Maschinenventil 300 pneumatisch zu verbinden. Das wenigstens eine Maschinenventil 300 kann auf einem Oberjoch der Thermoformmaschine montiert sein. Das wenigstens eine Maschinenventil 300 ist wiederum über den Luftkanal 144 mit der wenigstens einen Formluftquelle 200 pneumatisch verbunden (siehe 2). Die wenigstens eine Formluftquelle 200 kann als Druckluftspeicher ausgebildet sein, der mit einem zentralen Druckluftnetz pneumatisch gekoppelt ist und von diesem mit Druckluft versorgt wird (in 2 durch Pfeil 10 angedeutet).
  • Das wenigstens eine Maschinenventil 300 ist dazu ausgebildet, die eine oder mehreren Kavitäten 132 (und somit auch die dazugehörigen Formräume 166) des Thermoformwerkzeugs 100a mit der wenigstens einen Formluftquelle 200 wahlweise pneumatisch zu koppeln und zu entkoppeln. In 2 ist die pneumatische Kopplung des unteren Werkzeugteils 150 mit dem oberen Werkzeugteil 110a nochmals explizit dargestellt. Auf diese Weise kann durch Betätigung des Maschinenventils 300 die wenigstens eine Kavität 132 und der dazugehörige Formraum 166 belüftet (d.h. mit Formluft gefüllt) oder entlüftet (d.h. die Formluft aus dem Formraum 166 und der Kavität 132 wieder abgeleitet) werden.
  • Anhand von 2 wird die Formluftversorgung des Thermoformwerkzeugs 100a, genauer gesagt der wenigstens einen Kavität 132 und des dazugehörigen Formraums 166, weiter beschrieben. 2 zeigt anhand eines Ersatzschaltbildes der Formluftversorgungseinrichtung den Strömungsweg der Formluft (siehe Pfeile in 2) während einer aufeinanderfolgenden Belüftungs- und Entlüftungsphase, welche einen Arbeitstakt der Thermoformmaschine bilden. Während der Belüftungsphase befindet sich das wenigstens eine Maschinenventil 300 in einer Belüftungsstellung, so dass Formluft von der Formluftquelle 200 über die Luftkanäle 144, 140a zum Thermoformwerkzeug 100a (also in die wenigstens eine Kavität 132 und den korrespondierenden Formraum 166) strömen kann. Ausgehend vom Maschinenventil 300 durchströmt die Formluft somit die folgenden Bauteile der Thermoformmaschine: Oberjoch der Thermoformmaschine sowie die Komponenten 112, 130, 132, 166 des oberen Werkzeugteils 110a und des unteren Werkzeugteils 150.
  • Bei der an die Belüftungsphase anschließenden Entlüftungsphase wird das Maschinenventil 300 in eine Entlüftungsstellung geschaltet. Hierbei wird die Kavität 132 und der Formraum 166 des Thermoformwerkzeugs 100a von der Formluftquelle 200 pneumatisch entkoppelt und gleichzeitig mit einem Ventilauslass 330 gekoppelt. Die in der Kavität 132 und im Formraum 166 befindliche Formluft kann somit über den Luftkanal 140a und den Ventilauslass 330 an die Außenwelt (Maschinenumgebung) abgeleitet werden. Wie in 2 angedeutet, erfolgt die Belüftung und Entlüftung des Werkzeugs über denselben Luftkanal 140a. Es sei darauf verwiesen, dass die beiden in 2 dargestellten Linien zwischen dem Thermoformwerkzeug 100a und dem wenigstens einen Maschinenventil 300 demselben Luftkanal 140a zuzuordnen sind. Sie stellen lediglich die beiden unterschiedlichen Strömungsrichtungen (siehe unterschiedliche Pfeilrichtungen) der Formluft während der Belüftungsphase (linke Linie mit nach unten gerichtetem Pfeil) und Entlüftungsphase (rechte Linie mit nach oben gerichtetem Pfeil) dar.
  • Die Taktzeit der Thermoformmaschine hängt wesentlich von der Dauer der Belüftungs- und Entlüftungsphase ab. Die Dauer der Belüftungs- und Entlüftungsphase hängt wiederum von der Ausgestaltung des Formluftversorgungssystems, insbesondere von der Geometrie (Länge und Querschnitt) der Luftkanäle 140, 144 und von der Ausgestaltung des wenigstens einen Maschinenventils 300, ab. Um die Taktzeit zu verkürzen und somit die Effizienz der Thermoformmaschine zu steigern, wurden je nach Anzahl der gleichzeitig zu versorgenden Kavitäten 132 im Thermoformwerkzeug 100a mehrere Formluftquellen 200 eingesetzt und die Anzahl der Maschinenventile 300 erhöht. Ferner wurden die Formluftquellen 300 näher an die Maschinenventile 300 platziert. Die Maschinenventile 300 wiederum wurden näher am oberen Werkzeugteil 110a platziert, um die Länge der Luftkanäle 140a, 144 (und somit den Strömungsweg der Formluft) zu verkürzen. Durch diese Optimierungen konnten die Taktzahlen der Thermoformmaschine weiter gesteigert werden. Als Nachteil dieses Ansatzes ergeben sich jedoch nach wie vor ein verhältnismäßig hoher Druckluftverbrauch und sehr lange Entlüftungszeiten.
  • Ein zu den 1 und 2 alternativer Ansatz ist unter dem Begriff „formluftreduziertes Thermoformwerkzeug“ bekannt. Ein derartiges Thermoformwerkzeug ist in der DE 201 16 922 U1 beschrieben. 3 zeigt eine Querschnittansicht eines formluftreduzierten Thermoformwerkzeugs 100b. Komponenten des formluftreduzierten Thermoformwerkzeugs 100b, welche in struktureller und funktioneller Hinsicht zu entsprechenden Komponenten des Thermoformwerkzeugs 100a identisch sind, werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Es sei ferner auf die Beschreibung dieser Komponenten in Zusammenhang mit den 1 und 2 verwiesen. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede zu dem in den 1 und 2 beschriebenen Thermoformwerkzeug hervorgehoben.
  • Das Thermoformwerkzeugs 100b unterscheidet sich von dem in den 1 und 2 gezeigten Thermoformwerkzeug 100a in einer am Vorstrecker 126 angebrachten Dichtung 128 und in der Ausgestaltung des Luftkanals 140b, welcher einen im Niederhalter 130 ausgebildeten und in Richtung des Formraums 166 weisenden Kanalfortsatz 142 aufweist. Durch die in 3 gezeigte Anordnung von Dichtung 128 und Kanalfortsatz 142 kann während des Formvorgangs (Streckstellung des Vorstreckers 126) lediglich der Bereich unterhalb des Vorstreckers 126 mit Formluft befüllt werden, wohingegen der Kavitätsabschnitt oberhalb des Vorstreckers 126 nicht befüllt wird. Somit kann im Vergleich zur oben beschriebenen ersten Variante die benötigte Druckluftmenge um bis zu 80 % reduziert werden, wodurch die Belüftungs- und Entlüftungsphasen erheblich verkürzt werden können.
  • Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass in dem wenigstens einen Luftkanal 140b ein Werkzeugventil 350 angeordnet ist (in 3 ist für die beiden Luftkanäle 140b jeweils ein Werkzeugventil 350 vorgesehen), welches von der Kavität 132 des Thermoformwerkzeugs 100b aus betrachtet dem Maschinenventil 300 vorgeschaltet ist. Mit anderen Worten sind Maschinenventil 300 und Werkzeugventil 350 im pneumatischen Kreis hintereinander angeordnet (serielle Ventilanordnung), wie aus dem Ersatzschaltbild in 4 leicht zu erkennen ist.
  • Das wenigstens eine Maschinenventil 300 wird bei diesem Ansatz in der Belüftungsstellung gehalten, während die Belüftungs- und Entlüftungsphasen über das wenigstens eine Werkzeugventil 350 gesteuert werden. Bei einer Belüftungsphase wird das im Luftkanal 140b angeordnete Werkzeugventil in die Belüftungsstellung geschaltet, so dass die von der Formquelle 200 bereitgestellte Formluft über den Luftkanal 144, das Maschinenventil 300, und den Luftkanal 140b in die Kavität 132 des oberen Werkzeugteils 110b und den Formraum 166 des unteren Werkzeugteils 150 strömen kann. Bei einer Entlüftungsphase wird das im Luftkanal 140b angeordnete Werkzeugventil 350 in die Entlüftungsstellung geschaltet. Hierbei wird die Kavität 132 und der Formraum 166 des Thermoformwerkzeugs 100a von der Formluftquelle 200 pneumatisch entkoppelt und gleichzeitig mit einem Ventilauslass 380 des Werkzeugventils 350 pneumatisch gekoppelt. Die in der Kavität 132 und im Formraum 166 gespeicherte Formluft kann dann über den Luftkanal 140b und den Ventilauslass 380 an die Außenwelt abgeleitet werden. Durch die Anordnung des Werkzeugsventils 350 am oberen Werkzeugteil 110 nahe der Kavität 132 kann der Rückströmweg der Formluft im Vergleich zu der in den 1 und 2 gezeigten Variante erheblich verkürzt werden. Es bleibt jedoch anzumerken, dass auch in dieser Variante die Belüftung und die Entlüftung jeweils über demselben Luftkanal 140b erfolgen.
  • Ein wesentlicher Nachteil dieser Technologie besteht in der hohen Belastung der Vorstreckereinrichtung 120. Bedingt durch die Dichtung 128 am Vorstrecker 126 steht die Formluft nur unterhalb des Vorstreckers 126 an. Dadurch wirkt der Vorstrecker 126 als Kolbenfläche. Dies führt zu einem aufwendigen und wartungsintensiven System.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit konstruktiv einfachen Mitteln ein Thermoformwerkzeug zu schaffen, welches die oben genannten Nachteile des Stands der Technik beseitigt. Insbesondere liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Entlüftungszeiten des Thermoformwerkzeugs weiter zu reduzieren, um unter Beibehaltung hoher Qualitätsstandards den Produktionsdurchsatz weiter zu erhöhen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Thermoformwerkzeug zur Herstellung von becherförmigen Gegenständen aus einer erwärmten Kunststofffolie bereitgestellt. Das Thermoformwerkzeug umfasst: ein oberes und ein unteres Werkzeugteil, die relativ zueinander bewegbar sind; wenigstens eine in dem unteren Werkzeugteil vorgesehene Formeinrichtung mit einem Formraum zur Formung eines becherförmigen Gegenstandes; wenigstens eine koaxial zur entsprechenden Formeinrichtung in dem oberen Werkzeugteil ausgebildete und zum unteren Werkzeugteil hin offene Ausnehmung, in der ein Niederhalter verschiebbar angeordnet ist, der eine zum Formraum hin offene Kavität aufweist; eine Vorstreckeinrichtung mit einem Vorstrecker, die aus einer Ruhestellung, in der der Vorstrecker innerhalb der Kavität des Niederhalters aufgenommen ist, in eine Streckstellung verschiebbar ist, in der der Vorstrecker in den Formraum hinein bewegt ist; wenigstens einen ersten Luftkanal, welcher mit einer ersten Ventileinrichtung koppelbar ist; und wenigstens einen zum ersten Luftkanal parallel angeordneten zweiten Luftkanal mit einer zweiten Ventileinrichtung, wobei die erste Ventileinrichtung und die zweite Ventileinrichtung jeweils in eine Entlüftungsstellung schaltbar sind, um eine Entlüftung der Kavität über den ersten Luftkanal und den zweiten Luftkanal zu ermöglichen.
  • Die erste Ventileinrichtung und die zweite Ventileinrichtung können gleichzeitig in eine Entlüftungsstellung schaltbar sein, um eine Entlüftung der Kavität über den ersten Luftkanal und den zweiten Luftkanal gleichzeitig zu ermöglichen. Alternativ ist auch denkbar, dass die zweite Ventileinrichtung bezüglich der ersten Ventileinrichtung zeitverzögert in die Entlüftungsstellung schaltbar ist.
  • Die zweite Ventileinrichtung kann ferner zur Realisierung einer Sperrstellung ausgebildet sein, um eine der Kavität zugeführte Formluft in der Kavität zu halten. Somit kann der mit der zweiten Ventileinrichtung pneumatisch gekoppelte zweite Luftkanal lediglich zur Entlüftung der Kavität vorgesehen sein. Gemäß einer Variante kann die zweite Ventileinrichtung derart ausgebildet sein, dass sie im unbetätigten Zustand eine Sperrstellung realisiert. In diesem Fall ist die Entlüftungsstellung lediglich durch aktive Betätigung der zweiten Ventileinrichtung schaltbar. Alternativ hierzu kann die zweite Ventileinrichtung auch derart ausgebildet sein, dass sie im unbetätigten Zustand eine Entlüftungsstellung einnimmt. In diesem Fall muss zur Realisierung der Sperrstellung die zweite Ventileinrichtung aktiv betätigt werden.
  • Die parallel zur zweiten Ventileinrichtung angeordnete erste Ventileinrichtung kann ferner in eine Belüftungsstellung schaltbar sein. Auf diese Weise kann eine von einer Formluftquelle bereitgestellte Formluft über den ersten Luftkanal der Kavität zugeführt werden. Somit kann der mit der ersten Ventileinrichtung pneumatisch gekoppelte erste Luftkanal sowohl zur Belüftung als auch zur Entlüftung der Kavität vorgesehen sein.
  • Der erste Luftkanal und der zum ersten Luftkanal parallel ausgebildete zweite Luftkanal können mit einem Ende an einem der Kavität zuordenbaren gemeinsamen Formluftanschluss münden. Alternativ kann der erste Luftkanal und der zum ersten Luftkanal parallel ausgebildete zweite Luftkanal jeweils mit einem Ende an einem für die beiden Luftkanäle separat vorgesehenen Formluftanschluss münden. Unabhängig davon, ob die beiden Luftkanäle in einem gemeinsamen oder separaten Formluftanschluss im oberen Werkzeugteil münden, bilden die beiden Luftkanäle zwei unseparate Kanäle, die getrennt voneinander zur Entlüftung der Kavität einsetzbar sind.
  • Gemäß einer Variante kann wenigstens ein Teil des ersten Luftkanals als erste Bohrung im oberen Werkzeugteil realisiert sein. Ferner kann der zweite Luftkanal als zweite Bohrung im oberen Werkzeugteil realisiert sein. Die zweite Bohrung kann hierbei mit ihrem ersten Ende an einem der Kavität zuordenbaren Formluftanschluss und mit ihrem zweiten Ende an einer Außenseite des oberen Werkzeugteils münden.
  • Der für die beiden Luftkanäle gemeinsam vorgesehene Formluftanschluss oder der für den zweiten Luftkanal separat vorgesehen Formluftanschluss kann im Werkzeugoberteil derart angeordnet sein, dass er lateral in die Kavität mündet. Die mit einem Ende am Formluftanschluss mündende zweite Bohrung kann dann als lateraler Fortsatz des Formluftanschlusses realisiert sein. Die zweite Bohrung kann dann mit ihrem zweiten Ende an einer lateralen Außenseite des oberen Werkzeugteils münden. Alternativ hierzu ist auch denkbar, dass die zweite Bohrung mit ihrem zweiten Ende an einer Oberseite oder Unterseite des oberen Werkzeugteils mündet.
  • Gemäß einer alternativen Variante ist auch denkbar, dass der Formluftanschluss in der Vorstreckeinrichtung des Thermoformwerkzeugs ausgebildet ist. In diesem Fall kann der zweite Luftkanal und/oder der erste Luftkanal im Vorstrecker der Vorstreckeinrichtung ausgebildet sein.
  • Die zweite Ventileinrichtung kann wenigstens ein pneumatisch oder elektrisch betätigbares Wegeventil umfassen. Das Wegeventil kann im zweiten Luftkanal oder am an der Außenseite des oberen Werkzeugteils mündenden Ende des zweiten Luftkanals angebracht sein. Als Wegeventil kann ein pneumatisches Patronenventil zum Einsatz kommen. Das Patronenventil kann als 2/2-Wege-Ventil oder 3/2-Wege-Ventil ausgebildet sein. Alternativ ist auch denkbar, dass die zweite Ventileinrichtung als pneumatisch oder servomotorisch angetriebene Schiebereinrichtung realisiert ist.
  • Das obere Werkzeugteil kann mehrere Kavitäten aufweisen. Diese können in Folienlaufrichtung mehrere hintereinander angeordnete und miteinander pneumatisch gekoppelte Kavitäten aufweisen. Die miteinander gekoppelten mehreren Kavitäten können über wenigstens zwei im oberen Werkzeugteil angeordnete zweite Luftkanäle entlüftbar sein. Alternativ ist auch denkbar, dass für jede Kavität ein separater zweiter Luftkanal ausgebildet ist. Die zweiten Luftkanäle können jeweils als Bohrungen im oberen Werkzeugteil realisiert sein.
  • Die beiden zweiten Luftkanäle können im oberen Werkzeugteil derart angeordnet sein, dass sie die beiden einer Vorderseite und Rückseite des oberen Werkzeugteils zugewandten äußeren Kavitäten mit der Außenwelt pneumatisch verbinden. Mit Vorderseite des oberen Werkzeugteils kann jene Seite gemeint sein, an welcher die Kunststofffolie die Thermoformmaschine verlässt. Ferner kann mit Rückseite die der Vorderseite gegenüberliegende Seite des oberen Werkzeugteils gemeint sein, an der die Kunststofffolie dem Thermoformwerkzeug zugeführt wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Thermoformmaschine zur Herstellung von becherförmigen Gegenständen aus einer erwärmten Kunststofffolie bereitgestellt. Die Thermoformmaschine umfasst das oben beschriebene Thermoformwerkzeug, und eine Steuereinheit zur Ansteuerung der wenigstens einen ersten und zweiten Ventileinrichtung, wobei die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die erste Ventileinrichtung und die zweite Ventileinrichtung wahlweise in eine Entlüftungsstellung zu schalten, um eine Entlüftung der Kavität über den ersten Luftkanal und den zweiten Luftkanal zu ermöglichen.
  • Die Thermoformmaschine kann ferner wenigstens eine Formluftquelle zur Bereitstellung von Formluft umfassen. Die wenigstens eine Formluftquelle kann über die wenigstens eine erste Ventileinrichtung mit dem Thermoformwerkzeug pneumatisch koppelbar sein. Die Formluftquelle kann als Druckluftspeicher oder Druckluftpumpe realisiert sein.
  • Die Steuereinheit kann dazu ausgebildet sein, die erste Ventileinrichtung in eine Belüftungsstellung zu schalten, um von der Formluftquelle bereitgestellte Formluft der wenigstens einen Kavität über den ersten Luftkanal zuzuführen. Solange die erste Ventileinrichtung in eine Belüftungsstellung geschaltet ist, kann die zweite Ventileinrichtung in einer Sperrstellung verharren, um die der Kavität zugeführte Formluft zu halten.
  • Die Steuereinheit kann ferner dazu ausgebildet sein, die zweite Ventileinrichtung von der Sperrstellung in die Entlüftungsstellung zu schalten, und die erste Ventileinrichtung von der Belüftungsstellung in die Entlüftungsstellung zu schalten. Die Schaltung der ersten Ventileinrichtung und der zweiten Ventileinrichtung in die Entlüftungsstellung kann gleichzeitig erfolgen. Alternativ ist auch denkbar, dass die Steuereinheit die zweite Ventileinrichtung bezüglich der ersten Ventileinrichtung zeitlich verzögert in die Entlüftungsstellung schaltet.
  • Die Steuereinheit kann als pneumatische und/oder elektronische Steuereinheit ausgebildet sein mit einer zentralen Prozessoreinheit zum Durchführen der oben genanten Schaltschritte für die beiden Ventileinrichtungen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Entlüften eines Thermoformwerkzeugs einer Thermoformmaschine bereitgestellt. Das Verfahren wird von einer Steuereinheit der oben beschriebenen Thermoformmaschine durchgeführt und umfasst die Schritte des Schaltens der ersten Ventileinrichtung von einer Belüftungsstellung in eine Entlüftungsstellung, und des Schaltens der zweiten Ventileinrichtung von einer Sperrstellung in eine Entlüftungsstellung.
  • Gemäß einer Variante können die beiden Schaltschritte zeitgleich durchgeführt werden. Das bedeutet, dass beide zueinander parallel angeordneten Ventileinrichtungen zeitgleich in die Entlüftungsstellung geschaltet werden. Gemäß einer alternativen Variante ist auch denkbar, dass die zweite Ventileinrichtung bezüglich der ersten Ventileinrichtung zeitverzögert in die Entlüftungsstellung geschaltet wird.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Querschnittansicht eines Thermoformwerkzeugs gemäß dem Stand der Technik;
  • 2 ein Ersatzschaltbild eines Formluftversorgungssystems zur Illustration der Strömungswege von Formluft in einer Thermoformmaschine mit dem in 1 gezeigten Thermoformwerkzeug;
  • 3 eine Querschnittansicht eines weiteren Thermoformwerkzeugs gemäß dem Stand der Technik;
  • 4 ein Ersatzschaltbild eines Formluftversorgungssystems zur Illustration der Strömungswege von Formluft in einer Thermoformmaschine mit dem in 3 gezeigten Thermoformwerkzeug;
  • 5 eine Querschnittansicht eines Thermoformwerkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 6 ein Ersatzschaltbild eines Formluftversorgungssystems zur Illustration der Strömungswege von Formluft gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 7 ein Flussdiagram zur Darstellung eines Entlüftungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 8 eine perspektivische Darstellung eines oberen Werkzeugteils gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • 9a/9b Querschnitte des in 8 dargestellten oberen Werkzeugteils.
  • Anhand von 5 wird nun ein Thermoformwerkzeug 100c gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. 5 zeigt eine Querschnittansicht des erfindungsgemäßen Thermoformwerkzeugs 100c, welches dazu ausgebildet ist, becherförmige Gegenstände aus einer erwärmten Kunststofffolie zu formen.
  • Wie das Thermoformwerkzeug 100a in 1 umfasst auch das Thermoformwerkzeug 100c ein oberes Werkzeugteil 110c und ein unteres Werkzeugteil 150, die relativ zueinander bewegbar sind. Ferner umfasst das Thermoformwerkzeug 100c wenigstens eine im unteren Werkzeugteil 150 aufgenommene Formeinrichtung 160 und Auswerfeinrichtung 170, welche in Anordnung und Funktion identisch sind zur Formeinrichtung 160 und Auswerfeinrichtung 170 des Thermoformwerkzeugs 100a in 1 und mit denselben Bezugszeichen bezeichnet werden. Hinsichtlich der Funktion der Komponenten 150, 160, 170 sei auf die Beschreibung in Zusammenhang mit der 1 weiter oben verwiesen.
  • Analog zu dem in 1 beschriebenen oberen Werkzeugteil 100a ist im erfindungsgemäßen oberen Werkzeugteil 100c wenigstens eine Ausnehmung 116 ausgebildet. Diese ist zum unteren Werkzeugteil 150 hin offen ausgebildet und koaxial zur Formeinrichtung 160 des unteren Werkzeugteils 150 angeordnet. In jeder Ausnehmung 116 ist wiederum ein Niederhalter 130 aufgenommen, der zum Formraum 166 des unteren Werkzeugteils 150 hin eine offene Kavität 132 aufweist. Ferner ist eine Vorstreckeinrichtung 120 mit einem Vorstrecker 126 vorgesehen, welcher mit einer Vorstreckerstange 124 und einer Vorstreckerplatte 122 mechanisch gekoppelt ist. Außerdem am oberen Werkzeugteil 110c eine Distanzleiste 112 und eine Schneidplatte 114 montiert. Aufbau und Funktion des Niederhalters 130, der Vorstreckeinrichtung 120, der Distanzleiste 112 und der Schneidplatte 114 sind identisch zu den entsprechenden Komponenten des oberen Werkzeugteils 110a in 1. Es wird wiederum auf die Beschreibung von 1 weiter oben verwiesen.
  • In der in 5 gezeigten exemplarischen Querschnittsdarstellung ist das Thermoformwerkzeug 100c mit zwei Formräumen 166 und zwei korrespondierenden Kavitäten 132 abgebildet, in denen jeweils ein Vorstrecker 126 aufgenommenen ist. Es versteht sich, dass es für die vorliegende Erfindung nicht auf die Anzahl der im Thermoformwerkzeug 100c realisierten Kavitäten 132 und Formräume 166 ankommt. Die Anzahl der Formräume 166 und Kavitäten 132 legt lediglich fest, wie viele Becher bei jedem Arbeitstakt der Thermoformmaschine 100c gleichzeitig produziert werden können.
  • Ein wesentlicher Unterschied zwischen dem Thermoformwerkzeug 100c und dem in 1 beschriebenen Thermoformwerkzeug 100a besteht in der Ausgestaltung seines Formluftversorgungssystems. Während in der in 1 dargestellten Konfiguration die Belüftung und Entlüftung des Thermoformwerkzeugs 100a gemeinsam über den im oberen Werkzeugteil 100a ausgebildeten wenigstens einen Luftkanal 140a erfolgt, sind in dem oberen Werkzeugteil 110c des erfindungsgemäßen Thermoformwerkzeugs 100c wenigstens ein erster Luftkanal 140c sowie wenigstens ein zum ersten Luftkanal 140c verschieden ausgebildeter zweiter Luftkanal 141 vorgesehen. Wie im Folgenden noch näher beschrieben wird, ist der wenigstens eine erste Luftkanal 140c zur Belüftung und Entlüftung der wenigstens einen im Thermoformwerkzeug 100c vorgesehenen Kavität 132 und Formraum 166 ausgebildet. Hingegen ist der wenigstens eine zweite Luftkanal 141 ausschließlich zur Entlüftung der wenigstens einen im Thermoformwerkzeug 100c vorgesehenen Kavität 132 und Formraum 166 ausgebildet.
  • Analog zum Luftkanal 140a der Thermoformmaschine 100a in 1 ist der wenigstens eine erste Luftkanal 140c mit einem ersten Ende mit der wenigstens einen Kavität 132 und mit einem zweiten Ende mit dem wenigstens einen Maschinenventil 300 pneumatisch gekoppelt (siehe 6). Ferner ist der wenigstens eine separat ausgebildete zweite Luftkanal 141 mit einem ersten Ende mit der wenigstens einen Kavität 132 und mit einem zweiten Ende mit wenigstens einem Werkzeugentlüftungsventil 400 pneumatisch gekoppelt.
  • Der wenigstens eine erste Luftkanal 140c und der wenigstens eine zweite Luftkanal 141 können ganz oder teilweise im oberen Werkzeugteil 110c ausgebildet sein. Sie können in Form von Bohrungen im oberen Werkzeugteil 110c ausgebildet sein. Der erste Luftkanal 140c und der zweite Luftkanal 141 können derart angeordnet sein, dass jeder im oberen Werkzeugteil 110c angeordneten Kavität 132 ein erster Luftkanal 140c und ein zweiter Luftkanal 141 zur Belüftung und Entlüftung der Kavität 132 und des Formraums 166 zuordenbar ist. Gemäß einer Variante kann für jede Kavität 132 ein separater erster Luftkanal 140c und ein separater zweiter Luftkanal 141 vorgesehen sein. Gemäß einer anderen Variante kann jeweils ein erster Luftkanal 140c und ein zweiter Luftkanal 141 für die Belüftung und Entlüftung mehrerer Kavitäten 132 (beispielsweise einer Gruppe von Kavitäten 132) vorgesehen sein (siehe beispielsweise 8).
  • In der in 5 gezeigten Querschnittansicht ist für die beiden dargestellten Kavitäten 132 jeweils ein erster Luftkanal 140c und ein zweiter Luftkanal 141 vorhanden. Der zweite Luftkanal 141 ist in Form einer horizontalen Bohrung ausgebildet, die mit ihrem ersten Ende an einem Formluftanschluss 111a und mit ihrem zweiten Ende an einem am oberen Werkzeugteil 110c seitlich angeordneten Werkzeugentlüftungsventil 400 mündet. Der Formluftanschluss 111a ist als seitliche Bohrung im Niederhalter 130 realisiert. Der erste Luftkanal 140c endet ebenso mit seinem ersten Ende im Formanschluss 111a und mit seinem zweiten Ende in einem Maschinenventil 300 (siehe 6). Die Benutzung eines gemeinsamen Formluftanschlusses 111a für den ersten Luftkanal 140c und den zweiten Luftkanal 141 reduziert in vorteilhafter Weise die Anzahl der Bohrungen am Niederhalter 130. Der gemeinsame Formluftanschluss 111a kann ferner einen im Vergleich zu den beiden Luftkanälen 140c, 141 größeren Querschnitt 111a aufweisen, um einen Strömungsengpass am gemeinsamen Formluftanschluss 111a zu vermeiden.
  • Es versteht sich, dass gemäß einer alternativen Variante für den ersten Luftkanal 140c und für den zweiten Luftkanal 141 jeweils ein getrennter Formluftanschluss vorgesehen sein kann. Ferner können die Formluftanschlüsse 111a für die Kavitäten 132 vertikal angeordnet sein. Beispielsweise ist auch denkbar, dass der erste Luftkanal 140c oder der zweite Luftkanal 141 in dem Vorstrecker 126 und der damit gekoppelten Vorstreckerstange 124 und Vorstreckerplatte 122 ausgebildet ist.
  • Unabhängig von den hier beschriebenen Ausgestaltungsmöglichkeiten ist entscheidend, dass der zweite Luftkanal 141 bezüglich des ersten Luftkanals 140c getrennt ausgebildet ist. Wesentlich in diesem Zusammenhang ist auch, dass das wenigstens eine Werkzeugentlüftungsventil 400 bezüglich des wenigstens einen Maschinenventils 300 parallel angeordnet ist. Auf diese Weise kann insbesondere die Entlüftung der Kavitäten 132 über die beiden separat ausgebildeten Luftkanäle 140c, 141 parallel erfolgen.
  • Anhand von 6 wird nun die Strömung der Formluft während einer Belüftungs- und Entlüftungsphase des Thermoformwerkzeugs 100c weiter beschrieben. 6 zeigt ein Ersatzschaltbild des Formluftversorgungssystems des Thermoformwerkzeugs 100c.
  • Analog zu dem in 1 gezeigten Thermoformwerkzeug 100a ist das wenigstens eine Maschinenventil 300 zwischen der wenigstens einen Formluftquelle 200 und dem Thermoformwerkzeug 100c (genauer gesagt den Kavitäten 132 des oberen Werkzeugteils 110c) angeordnet. Das wenigstens eine Maschinenventil 300 kann auf einem Oberjoch der Thermoformmaschine 100c angeordnet sein. Das wenigstens eine Maschinenventil 300 kann als elektrisch oder pneumatisch betätigbares Wegeventile ausgebildet sein, welches zwischen einer Belüftungsstellung und einer Entlüftungsstellung hin und her schaltbar ist. Gemäß einer Variante kann das wenigstens eine Maschinenventil 300 als 3/2-Wegeventil ausgebildet sein.
  • Das wenigstens eine Maschinenventil 300 ist dazu ausgebildet, in der Belüftungsstellung das Thermoformwerkzeug 100c mit der wenigstens einen Formluftquelle 200 pneumatisch zu koppeln. Formluft kann hierbei von der wenigstens einen Formluftquelle 200 in die wenigstens eine Kavität 132 und Formraum 166 des Thermoformwerkzeugs 100c strömen. Das wenigstens eine Maschinenventil 300 ist ferner dazu ausgebildet, in der Entlüftungsstellung das Thermoformwerkzeug 100c von der wenigstens einen Formluftquelle 200 zu entkoppeln und mit der Außenwelt (Maschinenumgebung) zu koppeln. In dieser Stellung kann das Thermoformwerkzeug 100c entlüftet werden. Die im Thermoformwerkzeug 100c gespeicherte Formluft strömt über den Luftkanal 140c an das Maschinenventil 300 zurück und wird dort über einen Ventilauslass 330 an die Außenwelt abgegeben.
  • Das im zweiten Luftkanal 141 oder am zweiten Ende des wenigstens einen zweiten Luftkanals 141 angeordnete Werkzeugentlüftungsventil 400 ist dazu ausgebildet, zwischen einer offenen Ventilstellung (Entlüftungsstellung) und einer geschlossenen Ventilstellung (Sperrstellung) hin und her geschaltet zu werden. Das wenigstens eine Werkzeugentlüftungsventil 400 kann als elektrisch oder pneumatisch betätigbares Ventil ausgebildet sein. Das Werkzeugentlüftungsventil 400 kann derart ausgebildet sein, dass es in einem unbetätigten Zustand in der Sperrstellung verharrt und lediglich bei Betätigung von der Sperrstellung in die Entlüftungsstellung schaltet. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass bei Ausfall der Ventilansteuerung unbeabsichtigt Formluft über den zweiten Luftkanal 141 entweichen kann (beispielsweise bei einer Belüftungsphase). Alternativ ist auch denkbar, dass das Entlüftungsventil im unbetätigten Zustand eine offene Stellung einnimmt und zur Sperrung betätigt werden muss.
  • Während die Belüftung des Thermoformwerkzeugs 100c analog zu dem in 1 gezeigten Thermoformwerkzeug 100a über die Luftkanäle 140c, 144 erfolgt, kann die Entlüftung des Thermoformwerkzeugs 100c parallel über den ersten Luftkanal 140c und den zweiten Luftkanal 141 erfolgen. Durch jeweiliges Schalten des wenigstens einen Maschinenventils 300 und des wenigstens einen Werkzeugentlüftungsventils 400 in eine Entlüftungsstellung kann somit die im Thermoformwerkzeug 100c aufgestaute Formluft sowohl über den ersten Luftkanal 140c als auch über den zweiten Luftkanal 141 an die Außenwelt abgeleitet werden. Mit anderen Worten kann die Entlüftung einer jeden Kavität 132 und Formraum 166 des Thermoformwerkzeugs 100c über zwei voneinander verschieden ausgebildete Entlüftungspfade realisiert werden, wodurch die Entlüftungsphase deutlich verkürzt wird.
  • Im Zusammenhang mit dem Flussdiagramm in 7 wird nun ein Verfahren zum Entlüften des Thermoformwerkzeugs 100c weiter beschrieben.
  • Das Entlüftungsverfahren 700 beginnt mit einem Schalten des wenigstens einen Maschinenventils 300 (in 7 als erste Ventileinrichtung bezeichnet) von einer Belüftungsstellung in eine Entlüftungsstellung (Verfahrensschritt S10). Auf diese Weise wird das Thermoformwerkzeug 100c von der Formluftquelle 200 pneumatisch entkoppelt und mit der Außenwelt gekoppelt. Die im Thermoformwerkzeug 100c im Zuge einer Belüftungsphase aufgestaute Formluft kann über den ersten Luftkanal 140c und den Ventilauslass 330 des Maschinenventils 300 an die Außenwelt abgeleitet werden.
  • Zusätzlich wird in einem weiteren Verfahrensschritt S20 das zu dem wenigstens einen Maschinenventil 300 parallel angeordnete wenigstens eine Werkzeugentlüftungsventil 400 (in 7 als zweite Ventileinrichtung bezeichnet) von einer Sperrstellung in eine Entlüftungsstellung geschaltet. Auf diese Weise wird das Thermoformwerkzeug 100c zusätzlich über den zweiten Luftkanal 141 und das Wekzeugentlüftungsventil 400 mit der Außenwelt gekoppelt. Somit kann zusätzlich zur Ableitung über den ersten Luftkanal 140c wenigstens ein Teil der Luft auch über den zweiten Luftkanal 141 an die Außenwelt abgeleitet werden.
  • Bevorzugt werden die beiden Schaltschritte S10, S20 gleichzeitig durchgeführt, so dass während der gesamten Entlüftungsphase Formluft des Thermoformwerkzeugs 100c sowohl über das Maschinenventil 300 als auch über das Werkzeugentlüftungsventil 400 an die Außenwelt abgegeben werden kann. Alternativ ist auch denkbar, dass das wenigstens eine Werkzeugentlüftungsventil 400 bezüglich des wenigstens einen Maschinenventils 300 zeitversetzt (verzögert) in eine Entlüftungsstellung geschaltet wird.
  • Im Zusammenhang mit 8 wird nun eine Variante eines erfindungsgemäßen Thermoformwerkzeugs 100c weiter beschrieben. Wie bereits erwähnt, kann das Thermoformwerkzeug 100c eine Vielzahl an Kavitäten 132 und dazu korrespondierenden Formräumen 166 umfassen. Auf diese Weise kann pro Arbeitstakt eine Vielzahl an Bechern erzeugt werden. In 8 sind lediglich die im oberen Werkzeugteil 110c ausgebildeten Niederhalter 130 mit Kavität 132 sowie die ersten und zweiten Luftkanäle 140c, 141 schematisch dargestellt. Aus Übersichtsgründen ist der Block des oberen Werkzeugteils 100c, in welchem die Luftkanäle 140c, 141 und der Niederhalter 130 aufgenommen sind, nicht gezeigt. Die Lage der Niederhalter 130 und der Luftkanäle 140c, 141 innerhalb des oberen Werkzeugteils 110c entspricht jener in 5.
  • Das obere Werkzeugteil 110c umfasst achtzehn Kavitäten 132, welche in einer 3×6-Matrix angeordnet sind, wobei in Folienlaufrichtung 801 (in 8 durch Pfeil und Bezugszeichen 801 angedeutet) jeweils drei Kavitäten 132 hintereinander angeordnet sind. Ferner ist im oberen Werkzeugteil 110c der erste Luftkanal 140c in Form von vier vertikal verlaufenden Tiefenbohrungen 140c.1, 140c.2, 140c.3, 140c.4 und vier die vertikalen Tiefenbohrungen 140c.1, 140c.2, 140c.3, 140c.4 miteinander pneumatisch koppelnden horizontalen Bohrungen 140c.5, 140c.6, 140c.7, 140c.8 realisiert. Die vier vertikalen Tiefenbohrungen 140c.1, 140c.2, 140c.3, 140c.4 sind jeweils mit einem Maschinenventil 300 pneumatisch gekoppelt. Ferner sind die an einer Vorderseite 803 und Rückseite 804 des oberen Werkzeugteils 110c und senkrecht zur Folienlaufrichtung 801 angeordneten horizontalen Bohrungen 140c.5, 140c.7 über Anschlussbohrungen 111a mit den zur Vorderseite 803 und zur Rückseite 804 hin angeordneten Kavitäten 132 pneumatisch gekoppelt. Mit der Rückseite 804 ist hierbei die Folieneinlaufseite und mit der Vorderseite die Folienauslaufseite des oberen Werkzeugteils 110c gemeint (siehe den die Folienlaufrichtung 801 markierenden Pfeil in 8). Die zwischen der Vorderseite 803 und Rückseite 804 angeordnete Kavität 132 einer jeden Dreierreihe ist ferner durch einen pneumatischen Verbindungskanal 111b mit den Kavitäten 132 der Vorderseite 803 und Rückseite 804 pneumatisch gekoppelt, wie in den 9a und 9b gut zu erkennen ist.
  • Das obere Werkzeugteil 110c umfasst ferner zwölf zweite Luftkanäle 141.1141.12. Diese sind als horizontale Bohrungen ausgeführt, welche jeweils mit einem Ende an einer Anschlussbohrung 111a und mit dem anderen Ende an einer Außenseite des oberen Werkzeugteils 110c münden. Somit sind für jede Kavität-Dreierreihe jeweils zwei zweite Luftkanäle vorgesehen. In der in 8 dargestellten Variante münden die zweiten Luftkanäle 141 entweder an der Vorderseite 803 oder Rückseite 804 des oberen Werkzeugteils 110c. Das für jeden zweiten Luftkanal 141 vorgesehene Werkzeugentlüftungsventil 400 kann im zweiten Luftkanal 141 oder am außenseitigen Ende des zweiten Luftkanals 141 angeordnet sein. Obwohl nicht dargestellt, ist in der in 8 gezeigten Variante für jeden zweiten Luftkanal 141 ein Werkzeugentlüftungsventil 400 an der Außenseite (also Vorderseite 803 oder Rückseite 804) angeordnet.
  • Im Zusammenhang mit den 9a und 9b wird nun die Belüftung und Entlüftung des oberen Werkzeugteils 110c (und somit der gesamten Thermoformmaschine 100c) weiter beschrieben. Die Strömungswege der Formluft während der Belüftung sind durch durchgezogene Pfeile dargestellt (siehe 9a). Hingegen sind die Strömungswege der Formluft während der Entlüftung durch gestrichelte Pfeile dargestellt werden (siehe 9b).
  • In 9a ist zunächst die Belüftung des oberen Werkzeugteils 110c dargestellt. Bei Belüftung des oberen Werkzeugteils 110c strömt über die in Belüftungsstellung geschalteten Maschinenventile 300 und die vertikalen Tiefenbohrungen 140c.1, 140c.2, 140c.3, 140c Formluft in das obere Werkzeugteil 110c. Wie die Pfeile in 9a andeuten, wird die Formluft über die horizontalen Bohrungen 140c.5, 140c.6, 140c.7, 140c.8 verteilt und den zur Vorderseite 803 und Rückseite 804 hin angeordneten Kavitäten 132 zugeführt. Die dazwischen liegenden Kavitäten 132 werden durch den Verbindungskanal 111b über die vorderseitigen und rückseitigen Kavitäten 132 befüllt. Während der Belüftung befinden sich die Werkzeugentlüftungsventile 400 in Sperrstellung. Somit kann keine Luft über die zweiten Luftkanäle 141 entweichen.
  • In Zusammenhang mit 9b wird nun die Entlüftung des oberen Werkzeugteils 110c weiter beschrieben. Die mit den Tiefenbohrungen 140c.1, 140c.2, 140c.3, 140c pneumatisch in Verbindung stehenden Maschinenventile 300 und die Werkzeugentlüftungsventile 400 werden in eine Entlüftungsstellung geschaltet. Die Schaltung beider Ventile 300, 400 kann gleichzeitig oder zeitverzögert zueinander erfolgen. Somit kann die in den Kavitäten 132 gespeicherte Formluft über die beiden Luftkanäle 140c, 141 entweichen. Dadurch, dass die zweiten Luftkanäle 141 eine geringe Kanallänge aufweisen, ist die Entlüftung über den zweiten Luftkanal 141 besonders effektiv.
  • Es versteht sich, dass die hier beschriebenen Ausgestaltungen und Varianten von Luftkanälen und Ventileinrichtungen exemplarisch sind. Wesentlich ist, dass gemäß der vorliegenden Erfindung die Entlüftung einer jeden Kavität der Thermoformmaschine über zwei separate Luftkanäle möglich ist. Auf diese Weise kann die für die Entlüftung benötigte Zeit weiter reduziert werden, wodurch die Taktzeiten und damit der Durchsatz der Thermoformmaschine weiter gesteigert werden kann. Ein weiterer Vorteil der hier beschriebenen Erfindung besteht darin, dass diese in jede herkömmliche Thermoformmaschine implementierbar ist. Es muss lediglich das obere Werkzeugteil nachgerüstet werden.
  • 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 20116922 U1 [0013]

Claims (20)

  1. Thermoformwerkzeug (100c) zur Herstellung von becherförmigen Gegenständen aus einer erwärmten Kunststofffolie mit: einem oberen und einem unteren Werkzeugteil (110c, 150), die relativ zueinander bewegbar sind; wenigstens einer in dem unteren Werkzeugteil (150) vorgesehenen Formeinrichtung (160) mit einem Formraum (166) zur Formung eines becherförmigen Gegenstandes, wenigstens einer koaxial zur entsprechenden Formeinrichtung (160) in dem oberen Werkzeugteil (110c) ausgebildeten und zum unteren Werkzeugteil (150) hin offenen Ausnehmung (116), in der ein Niederhalter (130) verschiebbar angeordnet ist, der eine zum Formraum (166) hin offene Kavität (132) aufweist; einer Vorstreckeinrichtung (120) mit einem Vorstrecker (126), die aus einer Ruhestellung, in der der Vorstrecker (126) innerhalb der Kavität (132) des Niederhalters (130) aufgenommen ist, in eine Streckstellung verschiebbar ist, in der der Vorstrecker (126) in den Formraum (166) hinein bewegt ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoformwerkzeug (100c) umfasst: wenigstens einen ersten Luftkanal (140c), welcher mit einer ersten Ventileinrichtung (300) koppelbar ist; und wenigstens einen zum ersten Luftkanal (140c) parallel angeordneten zweiten Luftkanal (141) mit einer zweiten Ventileinrichtung (400); wobei die erste Ventileinrichtung (300) und die zweite Ventileinrichtung (400) jeweils in eine Entlüftungsstellung schaltbar sind, um eine Entlüftung der Kavität (132) über den ersten Luftkanal (140c) und den zweiten Luftkanal (141) zu ermöglichen.
  2. Thermoformwerkzeug (100c) nach Anspruch 1, wobei die erste Ventileinrichtung (300) und die zweite Ventileinrichtung (400) gleichzeitig in eine Entlüftungsstellung schaltbar sind und eine Entlüftung der Kavität (132) über den ersten Luftkanal (140c) und den zweiten Luftkanal (141) gleichzeitig erfolgt.
  3. Thermoformwerkzeug (100c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Ventileinrichtung (400) ferner zur Realisierung einer Sperrstellung ausgebildet ist, um eine der Kavität (132) zugeführte Formluft in der Kavität (132) zu halten.
  4. Thermoformwerkzeug (100c) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die erste Ventileinrichtung (300) ferner in eine Belüftungsstellung schaltbar ist, um eine von einer Formluftquelle bereitgestellte Formluft über den ersten Luftkanal (140c) der Kavität (132) zuzuführen.
  5. Thermoformwerkzeug (100c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Luftkanal (140c) und der zum ersten Luftkanal (140c) parallel ausgebildete zweite Luftkanal (141) mit einem Ende an einem der Kavität (132) zuordenbaren gemeinsamen Formluftanschluss (111a) münden.
  6. Thermoformwerkzeug (100c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Teil des ersten Luftkanals (140c) als erste Bohrung (140c.1140c.8) im oberen Werkzeugteil (110c) realisiert ist.
  7. Thermoformwerkzeug (100c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der wenigstens eine zweite Luftkanal (141) als zweite Bohrung (141.141.12) im oberen Werkzeugteil (110c) realisiert ist, welche mit ihrem ersten Ende an einem der Kavität (132) zuordenbaren Formluftanschluss (111a) und mit ihrem zweiten Ende an einer Außenseite (803, 804) des oberen Werkzeugteils (110c) mündet.
  8. Thermoformwerkzeug (100c) nach Anspruch 7, wobei der der Formluftanschluss (111a) lateral in die Kavität (132) mündet und die zweite Bohrung (141.1141.12) als lateraler Fortsatz des Formluftanschlusses (111a) realisiert ist.
  9. Thermoformwerkzeug (100c) nach Anspruch 7, wobei der Formluftanschluss (111a) in der Vorstreckeinrichtung (120) ausgebildet ist und die zweite Bohrung (141.1141.12) im Vorstrecker (126) der Vorstreckeinrichtung (120) ausgebildet ist.
  10. Thermoformwerkzeug (100c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Ventileinrichtung (400) wenigstens ein Wegeventil umfasst.
  11. Thermoformwerkzeug (100c) nach Anspruch 10, wobei das wenigstens eine Wegeventil ein pneumatisches Patronenventil umfasst.
  12. Thermoformwerkzeug (100c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Ventileinrichtung (400) als pneumatisch oder servomotorisch angetriebene Schiebereinrichtung realisiert ist.
  13. Thermoformwerkzeug (100c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das obere Werkzeugteil (110c) in Folienlaufrichtung (801) mehrere hintereinander angeordnete und pneumatisch miteinander gekoppelte Kavitäten (132) aufweist, wobei die mehreren Kavitäten (132) über wenigstens zwei im oberen Werkzeugteil (110c) angeordnete zweite Luftkanäle entlüftbar sind.
  14. Thermoformwerkzeug (100c) nach Anspruch 13, wobei die beiden zweiten Luftkanäle im oberen Werkzeugteil (110c) derart angeordnet sind, dass sie die beiden einer Vorderseite (803) und Rückseite (804) des oberen Werkzeugteils (110c) zugewandten äußeren Kavitäten (132) mit der Außenwelt pneumatisch verbinden.
  15. Thermoformmaschine zur Herstellung von becherförmigen Gegenständen aus einer erwärmten Kunststofffolie, umfassend: das Thermoformwerkzeug gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche; und eine Steuereinheit zur Ansteuerung der wenigstens einen ersten und zweiten Ventileinrichtung (400), wobei die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die wenigstens eine erste Ventileinrichtung (300) und die zweite Ventileinrichtung (400) wahlweise in eine Entlüftungsstellung zu schalten, um eine Entlüftung der Kavität (132) über den ersten Luftkanal (140c) und den zweiten Luftkanal (141) zu ermöglichen.
  16. Thermoformmaschine nach Anspruch 15, wobei die Steuereinheit dazu vorgesehen ist, die erste Ventileinrichtung (300) in eine Belüftungsstellung zu schalten, um von einer Formluftquelle bereitgestellte Formluft der Kavität (132) über den ersten Luftkanal (140c) zuzuführen.
  17. Thermoformmaschine nach Anspruch 16, wobei die zweite Ventileinrichtung (400) in einer Sperrstellung verharrt, solange die erste Ventileinrichtung (300) in einer Belüftungsstellung geschaltet ist.
  18. Thermoformmaschine nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Steuereinheit dazu ausgebildet ist, die zweite Ventileinrichtung (400) von einer Sperrstellung in eine Entlüftungsstellung zu schalten, und die erste Ventileinrichtung (300) von einer Belüftungsstellung in die Entlüftungsstellung zu schalten.
  19. Verfahren zum Entlüften eines Thermoformwerkzeugs einer Thermoformmaschine, welche gemäß einem der vorangehenden Ansprüche 15 bis 17 ausgebildet ist, umfassend: Schalten der ersten Ventileinrichtung (300) von einer Belüftungsstellung in eine Entlüftungsstellung; Schalten der zweiten Ventileinrichtung (400) von einer Sperrstellung in eine Entlüftungsstellung.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die beiden Schaltvorgänge gleichzeitig durchgeführt werden.
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