DE102017009915B4

DE102017009915B4 - Antriebssystem für eine kombinierte Form- und Stanzstation einer Thermoformmaschine

Info

Publication number: DE102017009915B4
Application number: DE102017009915.4A
Authority: DE
Inventors: Walter Clauss
Original assignee: Illig Maschinenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Illig Maschinenbau GmbH and Co KG
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2017-10-20
Publication date: 2020-02-20
Anticipated expiration: 2037-10-21
Also published as: DE102017009915A1

Abstract

Antriebssystem für eine kombinierte Form- und Stanzstation einer Thermoformmaschine zum Formen und Stanzen von Formteilen aus einer Folienbahn aus thermoplastischem Kunststoff nach dem Kippprinzip mit einem oberen Formtisch zur Aufnahme einer ersten Werkzeughälfte und einem schwenkbaren und höhenverschiebbaren unteren Formtisch (1) zur Aufnahme einer zweiten Werkzeughälfte und mit einem Kurvenantrieb, umfassend einen Hubantrieb und einen Schwenkantrieb mit Hauptwellen, Wellen und Hebeln, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Formtisch (1) an seiner Unterseite mindestens ein Formstück (2) aufweist und dass mindestens eine Kurvenrolle (3) schwenkbar unterhalb des unteren Formtisches (1) gelagert und so angeordnet ist, dass die Kurvenrolle (3) während des Formablaufs mindestens beim Bewegungsteil Stanzen am Formstück (2) anliegt und Kräfte aufnimmt, die auf den unteren Formtisch (1) im wesentlichen vertikal nach unten wirken.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für eine kombinierte Form- und Stanzstation einer Thermoformmaschine.
Stand der Technik
Aus der EP 1 221 365 B1 ist eine kombinierte Form- und Stanzstation bekannt, bei dem der untere Werkzeugtisch mit einer Kurvenrolle ausgerüstet ist, welche sich zeitweilig auf einer Kurvenscheibe des Antriebs abstützt. Nachteilig bei diesem Konzept ist die Relativgeschwindigkeit der Kurvenrolle zur Kurvenscheibe in dem Augenblick, wenn die Kurvenrolle sich auf die Kurvenscheibe abstützt, weil die Relativgeschwindigkeit zu einem Verschleiß der Bauteile führen kann.
Die EP 2 143 550 B1 offenbart eine Vorrichtung zum Herstellen von Hohlkörpern aus thermoplastisch verformbaren Kunststofffolien, bei der der Antrieb des bewegbaren unteren Werkzeugtisches über eine Kurvenbahn und einen Schubkurbelantrieb realisiert wird.
Die DE 197 16 655 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Formen, Stanzen und Stapeln von tiefgezogenen Teilen aus thermoplastischem Kunststoff umfassend eine Heizung, einen intermittierenden Folientransport, ein starres Oberwerkzeug, ein heb- und senkbares sowie ausschwenkbares Unterwerkzeug, dessen Bewegungen von auf einer Antriebswelle angeordneten Kurvenscheiben und diesen zugeordneten Kurvenscheiben und diesen zugeordneten Kurvenrollen vorgegeben sind, und eine Abstapeleinrichtung, wobei das Unterwerkzeug in einer Schwenkkulisse linear beweglich geführt angeordnet ist.
Die EP 1 990 295 A2 offenbart eine Thermoformmaschine mit einer Stapelvorrichtung für die Produktion von Bechern und Ähnlichem. Dabei ist das untere Form-/Stanzwerkzeug mit einer Kurve ausgerüstet und der Stapelkäfig, der auf einer geneigten Linearführung beweglich gelagert ist, mit einer Kurvenrolle ausgerüstet, die mit der Kurve zusammenarbeitet. Die Kontur der Kurve ist so gestaltet, dass der Abstand des Stapelkäfigs in der Übergabestellung des unteren Werkzeugs minimiert wird und in der Form-/Stanzphase vom Werkzeug distanziert wird, sodass die Formteile an den zweiten Stapelkäfig übergeben werden können.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Antriebssystem für eine kombinierte Form- und Stanzstation einer Thermoformmaschine zu verbessern.
Gelöst ist diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus übrigen, in den jeweiligen Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Ausführungsbeispiel
Der Antrieb eines unteren Formtisches bei einer kombinierten Form- und Stanzstation ist nach dem Stand der Technik in der Regel durch Hebel eines Kurvenantriebs ausgebildet, die außermittig am unteren Formtisch angelenkt sind. Obwohl die mechanische Ausführung von unteren Formtischen nach dem Stand der Technik stabil und kräftig gestaltet ist, kommt es bei zunehmend großen Formflächen mit steigenden Belastungen durch Form- und Stanzkräfte zu Verschleißerscheinungen insbesondere an Teilen der Stanzwerkzeuge durch Durchbiegungen des unteren Formtisches infolge fehlender Abstützungsmöglichkeiten des unteren Formtisches.
Die vorliegende Erfindung schlägt deshalb vor, eine Abstützung des unteren Formtisches vorzusehen. Lösungsvorschläge, wie in der oben schon erwähnten EP 1 221 365 B1 weisen Nachteile auf, beispielsweise Verschleiß an den beteiligten Maschinenelementen, die am Abstützvorgang beteiligt sind. Deshalb schlägt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung vor, bei der dieser Nachteil eliminiert ist.
Zum bekannten Bewegungsablauf einer kombinierten Form- und Stanzstation gehören folgende Bewegungsteile: Schwenken in eine Übergabeposition, Zurückschwenken in eine vertikale Position, Anheben, Absenken, Formen, Anschneiden, Stanzen.
Der untere Formtisch erhält an der Unterseite ein Formstück, das in etwa die Form eines Zylinderabschnittes aufweist. Dieses Formstück bildet eine Kontaktfläche für eine Kurvenrolle, die am Formstück anliegt oder die auf dem Formstück abrollt. Vorteilhafterweise weist die Kurvenrolle mindestens im Bewegungsteil Stanzen eine Vorspannung auf, die einer möglichen Verformung des unteren Formtisches durch Form- und Stanzkräfte entgegenwirkt. Damit sich die Vorspannung während anderer Bewegungsteile nicht nachteilig auswirkt, hat die Kurvenrolle in anderen Bewegungsteilen vorteilhafterweise keinen Kontakt zum Formstück. Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand der schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

1 Eine vereinfachte Darstellung einer beispielhaften Ausprägung der erfinderischen Idee in mehreren Bewegungsteilen während des Form- und Stanzprozesses. Der untere Formtisch 1 befindet sich in der linken Darstellung in der obersten Position, in der Formteile erzeugt werden durch Formen und Stanzen. In den sich nach rechts anschließenden vier weiteren Darstellungen senkt sich der untere Formtisch 1 ab und beginnt ab der dritten Darstellung mit dem Schwenken und endet in der fünften Darstellung ganz rechts in der tiefsten Position und dem größten Schwenkwinkel, in der die geformten und gestanzten Formteile an eine Folgemaschine übergeben werden. Dabei wird gezeigt, dass mit zunehmendem Absinken des unteren Formtisches 1 ein Hebel 4, der eine Kurvenrolle 3 trägt, immer weiter geschwenkt wird, da der untere Drehpunkt in einer Welle 10 ortsfest angelegt ist. Dargestellt ist eine Möglichkeit, dass die Kurvenrolle 3 stets am Formstück 2 anliegt. Dies ist eine Möglichkeit der Ausgestaltung. Alternativ dazu kann sich vorteilhafterweise der Kontakt zwischen Kurvenrolle 3 und Formstück 2 auf den Bewegungsteil beschränken, in dem der untere Formtisch 1 sich in aufrechter Lage befindet, also nicht mehr schwenkt und sich ausschließlich vertikal bewegt oder sogar nur auf den Bewegungsteil Stanzen. Der Antrieb 6 ist bei den Abbildungen nicht detailliert dargestellt, sondern beschränkt sich auf eine Andeutung in Form eines Hebels.
2 Zeigt eine vereinfachte Darstellung einer beispielhaften Ausprägung der erfinderischen Idee, bei dem der erforderliche Schwenkantrieb des Hebels 4, der die Kurvenrolle 3 trägt, von einem vorhandenen Kurvenantrieb 5 abgeleitet ist. Dargestellt ist eine Kurvenscheibe 9, die über eine Zwischenrolle 7 und einen Zwischenhebel 8 einen Antrieb 6 bewegt, der wiederum den Hebel 4 antreibt, damit die Kurvenrolle 3 die vorgesehene Schwenkbewegung ausführt.

Der nachstehend benutzte Begriff „Kippprinzip“ beschreibt das seit Langem bekannte Prinzip, dass in einer Station einer Thermoformmaschine die zuvor in einer vorgeschalteten Heizeinrichtung erwärmte Kunststofffolie zu Formteilen verformt und die Formteile durch Stanzen aus dem Folienband ausgetrennt werden und der untere Formtisch mit den darin gelagerten Formteilen sich senkt und in eine Übergabeposition schwenkt bzw. „kippt“, aus der die Formteile in eine Nachfolgemaschine, beispielsweise eine Stapelmaschine, übergeben werden.
Es ist erfinderisch vorgesehen, das Antriebssystem für eine kombinierte Form- und Stanzstation einer Thermoformmaschine zum Formen und Stanzen von Formteilen aus einer Folienbahn aus thermoplastischem Kunststoff nach dem Kippprinzip mit einem oberen Formtisch zur Aufnahme einer ersten Werkzeughälfte und einem schwenkbaren und höhenverschiebbaren unteren Formtisch 1 zur Aufnahme einer zweiten Werkzeughälfte und mit einem Kurvenantrieb, umfassend einen Hubantrieb und einen Schwenkantrieb mit Hauptwellen, Wellen und Hebeln, so zu gestalten, dass der untere Formtisch 1 an seiner Unterseite mindestens ein Formstück 2 aufweist und dass mindestens eine Kurvenrolle 3 schwenkbar unterhalb des unteren Formtisches 1 gelagert und so angeordnet ist, dass die Kurvenrolle 3 während des Formablaufs mindestens beim Bewegungsteil Stanzen am Formstück 2 anliegt und Kräfte aufnimmt, die auf den unteren Formtisch 1 im wesentlichen vertikal nach unten wirken.
Eine vorteilhafte Weiterbildung ist so gestaltet, dass die Kurvenrolle 3 während des Formablaufs zusätzlich zum Stanzen auch beim Bewegungsteil Formen am Formstück 2 anliegt und Kräfte aufnimmt, die auf den unteren Formtisch 1 wirken.
Eine andere Weiterbildung des Antriebssystems ist so gestaltet, dass die Kurvenrolle 3 während des Formablaufs zusätzlich zum Stanzen auch beim Bewegungsteil Anstanzen am Formstück 2 anliegt und Kräfte aufnimmt, die auf den unteren Formtisch 1 wirken.
Während der anderen Bewegungsteile Schwenken in die Übergabeposition, Zurückschwenken in die vertikale Position, Anheben und Absenken liegt die Kurvenrolle 3 am Formstück 2 vorteilhafterweise nicht an.
Es ist vorteilhaft, wenn die Kurvenrolle 3 an einem schwenkbaren Hebel 4 gelagert ist, der eine ortsfeste Lagerung unterhalb des unteren Formtisches 1 aufweist.
Es ist eine vorteilhafte Ausbildung, wenn die ortsfeste Lagerung des Hebels 4 durch eine Welle 10 des Kurvenantriebs 5 gebildet ist.
Weiterhin ist es günstig, wenn die Schwenkbewegung des Hebels 4 durch eine Bewegung des Zwischenhebels 8 des Kurvenantriebs 5 erzeugt wird.
Ebenso ist es günstig, die Schwenkbewegung des Hebels 4 durch einen separaten kraftbetriebenen Antrieb zu erzeugen.
Ebenfalls günstig ist es, wenn die Kurvenrolle 3 während des Anliegens am Formstück 2 so anliegt, dass sich eine Vorspannung des unteren Formtisches 1 ergibt.
Beim Form- und Stanzvorgang bewegt der Kurvenantrieb den unteren Formtisch 1 vertikal nach oben gegen den oberen Formtisch. Dazwischen liegt die Kunststofffolie, die zu Formteilen verformt wird. Der Kurvenantrieb 5 erzeugt eine Vorspannung in der Formstation, indem er den unteren Formtisch 1 vertikal so nach oben schiebt, dass über den Kontakt mit dem oberen Formtisch die gesamte Formstation gespannt wird. Dies geschieht über eine Dehnung der vertikalen Säulen der Station, an denen der untere Formtisch 1 vertikal bewegt wird und an denen der obere Formtisch befestigt ist. Beim Einwirken der Formkraft durch das Belüften des Formwerkzeugs mit der sogenannten Formluft und beim Aufbringen der Stanzkraft durch die weitere Bewegung des Kurvenantriebs 5 kommt es bei den Systemen nach dem Stand der Technik zu einer Verformung des unteren Formtisches 1. Dieser Verformung entgegen wirkt der Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung der Kurvenrolle 3 unterhalb des unteren Formtisches 1 auf dem Formstück 2. Die Kurvenrolle 3 bewirkt also über das Formstück 2 eine Gegenspannung auf den unteren Formtisch 1.
Eine günstige Fortbildung ist es, die mindestens eine Kurvenrolle 3, bezogen auf die Breite des unteren Formtisches 1, mittig unter dem unteren Formtisch 1 an zu ordnen.
Alternativ ist vorgesehen, die mindestens eine Kurvenrolle 3, bezogen auf die Breite des unteren Formtisches 1, außermittig unter dem unteren Formtisch 1 an zu ordnen. Dies ist dann günstig, wenn es konstruktiv geboten ist, außerhalb der Mitte die Kurvenrolle 3 anzusetzen, die dann sinnvoller Weise in doppelter Ausführung links und rechts von der Mitte angeordnet wird.
Bezugszeichenliste

1: Unterer Formtisch
2: Formstück
3: Kurvenrolle
4: Hebel
5: Kurvenantrieb
6: Antrieb
7: Zwischenrolle
8: Zwischenhebel
9: Kurvenscheibe
10: Welle
11: Hauptwelle

Claims

Antriebssystem für eine kombinierte Form- und Stanzstation einer Thermoformmaschine zum Formen und Stanzen von Formteilen aus einer Folienbahn aus thermoplastischem Kunststoff nach dem Kippprinzip mit einem oberen Formtisch zur Aufnahme einer ersten Werkzeughälfte und einem schwenkbaren und höhenverschiebbaren unteren Formtisch (1) zur Aufnahme einer zweiten Werkzeughälfte und mit einem Kurvenantrieb, umfassend einen Hubantrieb und einen Schwenkantrieb mit Hauptwellen, Wellen und Hebeln, dadurch gekennzeichnet, dass der untere Formtisch (1) an seiner Unterseite mindestens ein Formstück (2) aufweist und dass mindestens eine Kurvenrolle (3) schwenkbar unterhalb des unteren Formtisches (1) gelagert und so angeordnet ist, dass die Kurvenrolle (3) während des Formablaufs mindestens beim Bewegungsteil Stanzen am Formstück (2) anliegt und Kräfte aufnimmt, die auf den unteren Formtisch (1) im wesentlichen vertikal nach unten wirken.
Antriebssystem für eine Form-/Stanzstation einer Thermoformmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenrolle (3) während des Formablaufs zusätzlich zum Stanzen auch beim Bewegungsteil Formen am Formstück (2) anliegt und Kräfte aufnimmt, die auf den unteren Formtisch (1) wirken.
Antriebssystem für eine Form-/Stanzstation einer Thermoformmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenrolle (3) während des Formablaufs zusätzlich zum Stanzen auch beim Bewegungsteil Anstanzen am Formstück (2) anliegt und Kräfte aufnimmt, die auf den unteren Formtisch (1) wirken.
Antriebssystem für eine Form-/Stanzstation einer Thermoformmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenrolle (3) an einem schwenkbaren Hebel (4) gelagert ist, der eine ortsfeste Lagerung unterhalb des unteren Formtisches (1) aufweist.
Antriebssystem für eine Form-/Stanzstation einer Thermoformmaschine gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ortsfeste Lagerung des Hebels (4) durch eine Welle (10) des Kurvenantriebs (5) gebildet ist.
Antriebssystem für eine Form-/Stanzstation einer Thermoformmaschine gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkbewegung des Hebels (4) durch eine Bewegung des Zwischenhebels (8) des Kurvenantriebs (5) erzeugt wird.
Antriebssystem für eine Form-/Stanzstation einer Thermoformmaschine gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkbewegung des Hebels (4) durch einen separaten kraftbetriebenen Antrieb erzeugt wird.
Antriebssystem für eine Form-/Stanzstation einer Thermoformmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenrolle (3) während des Anliegens am Formstück (2) so anliegt, dass sich eine Vorspannung des unteren Formtisches (1) ergibt.
Antriebssystem für eine Form-/Stanzstation einer Thermoformmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kurvenrolle (3), bezogen auf die Breite des unteren Formtisches (1), mittig unter dem unteren Formtisch (1) angeordnet ist.
Antriebssystem für eine Form-/Stanzstation einer Thermoformmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Kurvenrolle (3), bezogen auf die Breite des unteren Formtisches (1), außermittig unter dem unteren Formtisch (1) angeordnet ist.