DE102019000523B4

DE102019000523B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Stanzen von Formteilen aus thermoplastischer Kunststofffolie

Info

Publication number: DE102019000523B4
Application number: DE102019000523.6A
Authority: DE
Inventors: Andreas Zimmermann; David Kettemann; Tobias Gärtner
Original assignee: Illig Maschinenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Illig Maschinenbau GmbH and Co KG
Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2021-12-09
Anticipated expiration: 2039-01-25
Also published as: DE102019000523A1

Abstract

Eine Vorrichtung und Verfahren zum Stanzen von Formteilen aus thermoplastischer Kunststofffolie soll verbessert werden.Erreicht wird dies dadurch, dass bei einer Vorrichtung zum Stanzen von Formteilen aus thermoplastischer Kunststofffolie in einer Thermoformmaschine, wobei die Thermoformmaschine mindestens eine Formstation und Stanzstation oder eine Form-/Stanzstation sowie eine eine Stapeleinrichtung oder eine Ausbrecher- und Stapeleinrichtung und eine Steuerung sowie eine Schnittstelle zum Bediener aufweist, in der Stanzstation oder der Form-/Stanzstation und/oder in einer nachgelagerten Position einer Thermoformmaschine mindestens ein Sensor zum Erkennen des Erfolgs eines Stanzvorgangs angeordnet ist.Erreicht wird dies weiterhin dadurch, dass bei einem Verfahren zum Erkennen des Erfolgs eines Stanzvorgangs beim Stanzen von Formteilen aus thermoplastischer Kunststofffolie in einer Thermoformmaschine, mindestens ein Sensor in der Stanzstation oder der Form-/Stanzstation und/oder in einer der Stanzstation oder der Form-/Stanzstation nachgelagerten Position einer Thermoformmaschine einen ausgebliebenen Erfolg eines Stanzvorgangs an die Steuerung der Thermoformmaschine meldet und die Steuerung diese Meldung verarbeitet zu einer Aktion von mindestens einer Station oder Einheit der Thermoformmaschine.Die Anmeldung enthält keine Zeichnungen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zum Stanzen von Formteilen aus thermoplastischer Kunststofffolie.
Stand der Technik
Thermoformmaschinen werden nach dem Stand der Technik mit Stanz- oder Form-/Stanzwerkzeugen ausgerüstet um die Formteile aus dem thermoplastischen Folienband auszutrennen. Dabei treten im Lauf der Zeit Abnutzungserscheinungen an den schneidenden Bauteilen auf. Diese Abnutzungserscheinungen lassen sich in gewissem Umfang durch das sogenannte Nachstellen der Stanz- oder Form-/Stanzstation kompensieren. Dabei wird die Position des Ober- oder Untertisches verschoben, sodass zwischen dem Ober- und Unterwerkzeug, die auf dem Ober- bzw. Untertisch angeordnet sind, ein höherer Druck entsteht, der das Durchtrennen des Folienbands begünstigt. Beim Stanzvorgang werden Bauteile der Stanz- oder Form-/Stanzstation verformt, beispielsweise die vertikalen Säulen einer Station gelängt. Damit die Bauteile der Station durch ein unkontrolliertes Nachstellen nicht bleibend verformt oder überlastet werden, werden Sensoren eingesetzt, die die Kräfte aufnehmen und den Bediener informieren oder sogar die Thermoformmaschine abschalten, wenn die Kräfte ein festgelegtes Maß überschreiten.
Die Druckschrift EP 2 586 591 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Thermoformmaschine und eine Thermoformmaschine bei dem - zwischen den mindestens zwei Teilen eines geöffneten Werkzeugs eine Folienbahn platziert wird, - das Werkzeug dann geschlossen wird, indem die mindestens zwei Teile des Werkzeugs in eine Schließrichtung relativ zueinander bewegt werden, - der Artikel dann ausgeformt wird und - der Artikel anschließend aus der Folienbahn ausgestanzt wird, wobei beim Schließen des Werkzeugs ein Anstanzvorgang erfolgt, bei dem die Folienbahn über einen Teil ihrer Dicke angestanzt wird, ohne die Folienbahn voll-ständig zu durchtrennen, und wobei beim Ausstanzen des Artikels die nach dem Anstanzen noch verbliebene Foliendicke durchschnitten wird, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

a) Messen einer auf die Thermoformmaschine wirkenden maximalen Belastungsgröße, die beim Anstanzen auf die Thermoformmaschine, insbesondere auf einen Teil der Thermoformmaschine, wirkt, b) Messen einer auf die Thermoformmaschine wirkenden maximalen Belastungsgröße, die beim Ausstanzen auf die Thermoformmaschine, insbesondere auf einen Teil der Thermoformmaschine, wirkt, c) Verändern der Hublage eines der Teile des Werkzeugs, bis das Verhältnis der gemessenen maximalen Belastungsgrößen einen vorgegebenen Wert erreicht oder in einem vorgegebenen Bereich liegt. Ziel des Verfahrens ist es, die im Laufe der Zeit sich verschiebende Anstanztiefe zu erkennen und gegebenenfalls zu korrigieren.

Die Druckschrift US 6,241,846 B1 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellen von elastischen Artikeln. Die Vorrichtung dient zur Herstellung von Teilen mit einem ersten Elastomerabschnitt und einem zweiten Elastomerabschnitt, wobei der zweite Elastomerabschnitt in eine nicht planare Form gebracht wird. Dabei handelt es sich um eine Vaginalentladungssammelvorrichtung, die aus einer Elastomerrandlippe und einem flexiblen Filmreservoir gebildet ist. Die Vorrichtung umfasst eine Ladestation zum Laden einer Randlippe in eine Trägerplatte, eine Heißsiegelstation zum Auflegen und Formen eines Films über die Randlippe, eine Vorheizstation zum Vorheizen der Randlippe und des Films, eine Formstation zum Ziehen der Folie in eine Kammer durch Erzeugen eines Vakuums zur Bildung des Sammlers und einer Entladestation zum Entnehmen des Sammlers von der Trägerplatte. Die Vorrichtung weist zum einen Sensoren auf, die ein Vakuum überprüfen, zum anderen weitere Sensoren, die überprüfen, ob an bestimmten Positionen keine störenden Produkte mehr vorhanden sind.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde den Stanz- oder Form-/Stanzprozess zu verbessern. Gelöst ist diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 sowie im nebengeordneten Anspruch 9 angegebenen Maßnahmen. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus übrigen, in den jeweiligen Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Ausführungsbeispiel
Thermoformmaschinen produzieren Formteile, die während des Formprozesses oder nach dem Formprozess durch einen Stanzvorgang aus der Folie getrennt werden. Dabei wird vorausgesetzt, dass der Stanzvorgang stets für alle Formteile eines Nutzens erfolgreich ist. Wird bei Maschinen mit einem Ausbrecher- und Stapelsystem ein Nutzen verarbeitet, bei dem ein Formteil nicht vollständig oder gar nicht von der Folie getrennt ist, so können Schäden am Ausbrecher auftreten, die zu Maschinenstillständen führen. Bei Maschinen ohne Ausbrecher verbleiben die Formteile im Folienband und die Anzahl der Formteile in einzelnen Formteilstapeln ist geringer als es die Zähleinrichtung ausweist.
Vorgeschlagen wird deshalb ein System, das eine unvollständige Stanzung erkennt und entsprechende Maßnahmen in den Stationen der Thermoformmaschine einleitet. Deshalb wird die Verwendung mindestens eines geeigneten Sensors vorgeschlagen, der durch abweichende Effekte der Maschinendynamik erkennt, dass der Stanzvorgang nicht oder nicht vollständig durchgeführt wurde.
Beim Stanzvorgang verformt sich, wie schon oben erwähnt, die Station, in der die Stanzung durchgeführt wird. Beim sogenannten Durchbruch, also, wenn die schneidenden Teile vollständig die Kunststofffolie durchtrennt haben, bildet sich die besagte Verformung schlagartig zurück. Diese Rückbildung ist teilweise akustisch wahrnehmbar als sogenannter Stanzschlag. Deshalb wird vorgeschlagen, durch geeignete Sensorik die nicht oder nicht vollständig erfolgte Stanzung zu detektieren und über die Steuerung geeignete Maßnahmen einzuleiten, beispielsweise das Aussetzen des Ausbrech- und Stapelvorgangs. Weitergehende Maßnahmen können der Einsatz einer Kameraeinrichtung sein, die dem Stanzprozess nachgelagert angeordnet ist und prüft, ob der Stanzprozess erfolgreich war.
Es ist erfinderisch vorgesehen, die Vorrichtung zum Stanzen von Formteilen aus thermoplastischer Kunststofffolie in einer Thermoformmaschine, wobei die Thermoformmaschine mindestens eine Formstation und Stanzstation oder eine Form-/Stanzstation sowie eine Stapeleinrichtung oder eine Ausbrecher- und Stapeleinrichtung und eine Steuerung sowie eine Schnittstelle zum Bediener aufweist, so auszubilden, dass in der Stanzstation oder der Form-/Stanzstation und/oder in einer der Stanzstation oder der Form-/Stanzstation nachgelagerten Position einer Thermoformmaschine mindestens ein Sensor zum Erkennen der schlagartigen Rückverformung der Stanzstation oder der Form-/Stanzstation beim Stanzvorgang und damit zum Erkennen des Erfolgs eines Stanzvorgangs angeordnet ist. Der mindestens eine Sensor ist vorteilhafterweise entweder als Beschleunigungssensor, Kraftsensor, Drucksensor, optischer Sensor oder akustischer Sensor ausgebildet. Die oben beschriebene Entspannungsbewegung bzw. ihre reduzierte oder ausbleibende Form kann beispielsweise direkt mittels Beschleunigungssensor an einem Bauteil der Stanzstation ermittelt werden. Ein Kraft- oder Verformungssensor ist dazu ebenso einsetzbar, da die Verformungsrückstellung als ausbleibende oder reduzierte Rückverformung detektiert werden können. Der sogenannte Stanzschlag ist mit einem akustischen Sensor, also einem Messmikrofon zu beurteilen. Ein optischer Sensor mit einer Referenzfläche ist in der Lage, eine ausbleibende Schwingung zu erkennen. Der mindestens eine Sensor ist vorteilhafterweise vor der Ausbrecher- und Stapeleinrichtung angeordnet.
Es ist weiterhin erfinderisch vorgesehen, das Verfahren zum Erkennen des Erfolgs eines Stanzvorgangs beim Stanzen von Formteilen aus thermoplastischer Kunststofffolie in einer Thermoformmaschine, so auszubilden, dass mindestens ein Sensor in der Stanzstation oder der Form-/Stanzstation und/oder in einer der Stanzstation oder der Form-/Stanzstation nachgelagerten Position einer Thermoformmaschine die schlagartige Rückverformung der Stanzstation oder der Form-/Stanzstation beim Stanzvorgang nachfolgend nach deren Verformung beim Stanzvorgang erkennt und den ausgebliebenen Erfolg eines Stanzvorgangs an die Steuerung der Thermoformmaschine meldet und die Steuerung diese Meldung verarbeitet zu einer Aktion von mindestens einer Station oder Einheit der Thermoformmaschine. Die Steuerung der Thermoformmaschine steuert vorteilhafterweise die Ausbrech- und Stapelstation so, dass bei dem Nutzen, bei dem der Misserfolg eines Stanzvorgang festgestellt wurde, die Aktion der Ausbrech- und Stapelstation ausgesetzt wird und der Nutzen mit den Formteilen einer nachgelagerten Einheit oder Maschine zugeführt wird, die das Folienband verarbeitet. Die Steuerung der Thermoformmaschine informiert in einer Weiterbildung den Bediener mittels der Schnittstelle, wenn eine Anzahl von Nutzen in einer festgelegten Zeit als nichterfolgreiche Stanzungen erkannt wurde. Die Steuerung der Thermoformmaschine schaltet die Thermoformmaschine ab, wenn eine Anzahl von Nutzen in einer festgelegten Zeit als nichterfolgreiche Stanzungen erkannt wurde. Die Steuerung der Thermoformmaschine verändert die Stanzposition der Stanz- oder Form-/Stanzstation, wenn eine Anzahl von Nutzen in einer festgelegten Zeit als nichterfolgreiche Stanzungen erkannt wurde. Die Steuerung der Thermoformmaschine informiert den Bediener mittels der Schnittstelle über diese Aktion, wenn sie die Stanzposition der Stanz- oder Form-/Stanzstation verändert hat, wenn eine Anzahl von Nutzen in einer festgelegten Zeit als nichterfolgreiche Stanzungen erkannt wurde. Die Steuerung der Thermoformmaschine schaltet die Thermoformmaschine ab und informiert den Bediener über den Grund für diese Aktion mittels der Schnittstelle, wenn sie die Stanzposition der Stanz- oder Form-/Stanzstation verändert hat und wenn eine Anzahl von Nutzen nach der Veränderung der Stanzposition der Stanz- oder Form-/Stanzstation in einer festgelegten Zeit als nichterfolgreiche Stanzungen erkannt wurde.

Claims

Vorrichtung zum Stanzen von Formteilen aus thermoplastischer Kunststofffolie in einer Thermoformmaschine, wobei die Thermoformmaschine mindestens eine Formstation und Stanzstation oder eine Form-/Stanzstation sowie eine Stapeleinrichtung oder eine Ausbrecher- und Stapeleinrichtung und eine Steuerung sowie eine Schnittstelle zum Bediener aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stanzstation oder der Form-/Stanzstation und/oder in einer der Stanzstation oder der Form-/Stanzstation nachgelagerten Position einer Thermoformmaschine mindestens ein Sensor zum Erkennen der schlagartigen Rückverformung der Stanzstation oder der Form-/Stanzstation nachfolgend nach deren Verformung beim Stanzvorgang und damit zum Erkennen des Erfolgs eines Stanzvorgangs angeordnet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor als Beschleunigungssensor ausgebildet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor als Kraftsensor ausgebildet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor als Drucksensor ausgebildet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor als kontaktiver elektrischer Sensor ausgebildet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor als optischer Sensor ausgebildet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor als akustischer Sensor ausgebildet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor vor der Ausbrecher- und Stapeleinrichtung angeordnet ist.
Verfahren zum Erkennen des Erfolgs eines Stanzvorgangs beim Stanzen von Formteilen aus thermoplastischer Kunststofffolie in einer Thermoformmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Sensor in der Stanzstation oder der Form-/Stanzstation und/oder in einer der Stanzstation oder der Form-/Stanzstation nachgelagerten Position einer Thermoformmaschine die schlagartige Rückverformung der Stanzstation oder der Form-/Stanzstation beim Stanzvorgang nachfolgend nach deren Verformung beim Stanzvorgang erkennt und den ausgebliebenen Erfolg eines Stanzvorgangs an die Steuerung der Thermoformmaschine meldet und die Steuerung diese Meldung verarbeitet zu einer Aktion von mindestens einer Station oder Einheit der Thermoformmaschine.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Thermoformmaschine die Ausbrech- und Stapelstation so steuert, dass bei dem Nutzen, bei dem der Misserfolg eines Stanzvorgang festgestellt wurde, die Aktion der Ausbrech- und Stapelstation ausgesetzt wird und der Nutzen mit den Formteilen einer nachgelagerten Einheit oder Maschine zugeführt wird, die das Folienband verarbeitet.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Thermoformmaschine den Bediener über die Schnittstelle informiert, wenn eine Anzahl von Nutzen in einer festgelegten Zeit als nichterfolgreiche Stanzungen erkannt wurde.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Thermoformmaschine die Thermoformmaschine abschaltet, wenn eine Anzahl von Nutzen in einer festgelegten Zeit als nichterfolgreiche Stanzungen erkannt wurde.
Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Thermoformmaschine die Stanzposition der Stanz- oder Form-/Stanzstation verändert, wenn eine Anzahl von Nutzen in einer festgelegten Zeit als nichterfolgreiche Stanzungen erkannt wurde.
Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Thermoformmaschine die Stanzposition der Stanz- oder Form-/Stanzstation verändert und den Bediener über diese Aktion mittels der Schnittstelle informiert, wenn eine Anzahl von Nutzen in einer festgelegten Zeit als nichterfolgreiche Stanzungen erkannt wurde.
Verfahren gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Thermoformmaschine die Stanzposition der Stanz- oder Form-/Stanzstation verändert und die Thermoformmaschine abschaltet und den Bediener über den Grund für diese Aktion mittels der Schnittstelle informiert, wenn eine Anzahl von Nutzen nach der Veränderung der Stanzposition der Stanz- oder Form-/Stanzstation in einer festgelegten Zeit als nichterfolgreiche Stanzungen erkannt wurde.