-
Die Erfindung betrifft eine Thermoformmaschine und ein Verfahren zum Verformen von thermoplastischer Kunststofffolie zu Formteilen.
-
Stand der Technik
-
Die Druckschrift
DE 10 2006 016 686 B4 zeigt ein Verfahren zum Tiefziehen und Ausstanzen von Behältern mit Hinterschnitt aus einer erwärmten thermoplastischen Kunststofffolie, bei dem zunächst vor dem mechanischen Vorstrecken ein pneumatisches Vorstrecken in die Gegenrichtung erfolgt. Nach dem pneumatischen Ausformen werden die Formeinrichtungen geöffnet, damit die Formteile ausgeformt werden.
-
Die Druckschrift
EP 1 854 614 B1 zeigt ein Formwerkzeug zum Tiefziehen eines Behälters aus einer erwärmten thermoplastischen Kunststofffolie, bei dem ein pneumatisches Vorstrecken in Gegenrichtung kombiniert wird mit einem Ansaugen der vorgestreckten Folie am Vorstrecker, der mit der anhaftenden Folie den Vorstreckvorgang der Folie durchführt. Anschließend wird die Folie pneumatisch ausgeformt und die Formeinrichtungen geöffnet, damit die Formteile ausgeformt werden.
-
Aufgabenstellung
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Thermoformmaschine und ein Verfahren zum Verformen von thermoplastischer Kunststofffolie zu Formteilen mit Hinterschnitt so auszubilden, dass der Abfallanteil im Stanzgitter reduziert wird.
-
Gelöst ist diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruches 1 sowie im nebengeordneten Anspruch 6 angegebenen Maßnahmen. Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus übrigen, in den jeweiligen Unteransprüchen genannten Merkmalen.
-
Ausführungsbeispiel
-
Die Herstellung von Formteilen mit Hinterschnitt erfordert teilbare Formwerkzeuge, damit die Formteile entformt werden können. Dazu werden nach dem Stand der Technik die Formwerkzeuge oft so ausgebildet, dass die Kavitäten quer zur Durchlaufrichtung eine Öffnungsmöglichkeit aufweisen und die Werkzeughälften in Durchlaufrichtung horizontal auseinander bewegt werden. Diese Bewegung der Hälften der Kavitäten erfordert Raum, der sich negativ auf die Kompaktheit des Layouts auswirkt. Dadurch entsteht ein größerer Anteil an Folienmaterial im Stanzgitter, das recycelt werden muss. Die Erfindung überwindet diesen Nachteil und reduziert den Anteil am Stanzgitter erheblich, in der Regel um ca. ein Drittel. Dieser Vorteil macht sich besonders bei Thermoformmaschinen bemerkbar, die nach dem bekannten Form- Füll- und Verschließprinzip arbeiten, bei denen die Formteile in der Thermoformmaschine mittels eines Füllers gefüllt werden, beispielsweise mit Lebensmitteln und bei denen die gefüllten Formteile mit Deckelfolie verschlossen werden. Diese verklebte Folienstruktur ist aufwändig bei einem Recyclingvorgang.
-
Kern der Erfindung ist ein Formwerkzeug, das so gestaltet ist, dass es beispielsweise den Raum von drei Formteilreihen überspannt, in dem aber nur formende Teile für zwei Formteilreihen untergebracht sind und in einem Arbeitsschritt der Thermoformmaschinen deshalb nur zwei Abschnitte der erwärmten Folie zu Formteilreihen umgeformt werden. Beispielsweise bleibt die mittlere der drei möglichen Formteilreihen ungeformt. Weiterhin weist das Formwerkzeug ein Heizungsplattenpaar auf, das den Folienbereich erwärmt, der einer Formteilreihe entspricht, damit im Folgeschritt dieser Folienbereich zu einer Formteilreihe umgeformt werden kann. Weiterhin zeigt das Verfahren zum Betreiben der erfinderischen Thermoformmaschine die Eigenart, dass der Folienvorschub taktweise alternierend entweder die Länge einer Formteilreihe oder die Länge von drei Formteilreihen aufweist.
-
Durch die Gestaltung des Formwerkzeugs und die Art der Vorschubsteuerung wird ein Layout möglich, dass eine engere Anordnung der Formteilreihen in Durchlaufrichtung ermöglicht. Der Begriff Formteilreihe bezeichnet eine Reihe von mehreren Formteilen quer zur Durchlaufrichtung, wie sie in Formwerkzeugen angeordnet sind.
-
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand der schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 Einen Vergleich von zwei Layoutzeichnungen zwischen einer Anordnung nach dem Stand der Technik (links) und einer Anordnung nach der erfinderischen Idee (rechts), bei denen das Maß A sich um ca. 60% unterscheidet.
- 2 Ein Formwerkzeug nach der erfinderischen Idee
- 3 Eine beispielhafte Anordnung von Arbeitsstationen einer Thermoformmaschine nach der erfinderischen Idee
- 4 Ein Schrittdiagramm zur Veranschaulichung des erfinderischen Verfahrens 1 zeigt zwei Ausschnitte aus Layouts für Formteile mit Hinterschnitt. Der linke Teil zeigt ein Layout nach dem Stand der Technik, der rechte Teil nach der erfinderischen Idee. Der deutlich sichtbar größere Abstand A in der linken Abbildung ist der Notwendigkeit geschuldet, dass die Formteilhälften zur Entformung der Formteile mit Hinterschnitt in der durch einen Doppelpfeil gekennzeichneten Richtung voneinander entfernt werden müssen auf ein Öffnungsmaß, das es erlaubt, dass die Formteile ohne eine Berührung mit den formenden Teilen entformt werden können. Das Layout nach dem Stand der Technik repräsentiert auch die Anordnung der formenden Teile im Formwerkzeug im geschlossenen Zustand. Die rechte Darstellung hingegen repräsentiert nicht die Anordnung der formenden Teile im Formwerkzeug, zeigt aber die mögliche kompakte Anordnung von zwei aufeinanderfolgenden Formteilreihen, die bei der Herstellung im Folienband zu sehen ist und die einen geringeren Anteil von Folienmaterial im Stanzgitter erzeugt.
-
2 zeigt eine vereinfachte beispielhafte Darstellung eines Formwerkzeugs nach der erfinderischen Idee. Auffällig ist hier zunächst, dass das Formwerkzeug geometrisch drei Formteilreihen überspannt, aber nur Einrichtungen aufweist für die Formung von zwei Formteilreihen. Das Oberwerkzeug 10 weist neben den Vorstreckern 12 für zwei Formteilreihen einen oberen Teil einer Folienheizung 13 auf, wobei die Folienheizung 13 über einen Vertikalantrieb verfügt. Das Unterteil 11 des Formwerkzeugs weist neben den horizontal öffenbaren Kavitäten für zwei Formteilreihen ebenfalls eine Folienheizung 13 auf, die zwischen den formenden Teilen vertikal kraftbetrieben beweglich angeordnet ist.
-
3 zeigt eine beispielhafte Anordnung von Arbeitsstationen einer Thermoformmaschine nach der erfinderischen Idee. Von einer Rolle wird Kunststofffolie 1 abgezogen und einer Thermoformmaschine zugeführt. Die Thermoformmaschine weist mindestens eine Heizeinrichtung 2 mit Kontaktheizplattenpaaren auf, die in Abhängigkeit von der Materialstärke der Kunststofffolie mehrfach vorgesehen ist. Die Heizeinrichtung 2 ist so aufgebaut, dass sie jeweils drei Formteilreihen überspannt, aber nur mit Kontaktheizplatten zum Beheizen von zwei Formteilreihen bestückt ist. Die beheizte Kunststofffolie wird weiter bewegt in Richtung der Formstation 3, wo ebenfalls zwei Formteilreihen bearbeitet werden, also die erwärmte Folie zu Formteilen mit Hinterschnittanteil umgeformt werden. Wenn die Thermoformmaschine als Form-Füll- und Verschließmaschine ausgebildet ist, dann weist sie zusätzlich eine Fülleinrichtung 4 auf, die ebenso drei Formteilreihen überspannt, aber nur mit Füllorganen für die Befüllung von zwei Formteilreihen bestückt ist. Ebenso ist eine Siegelstation 6 erforderlich, wenn eine Deckelfolie 5 die gefüllten Formteile verschließen soll. Die Siegelstation 6 weist ein Siegelwerkzeug auf, das drei Formteilreihen überspannt, aber nur mit Siegelplatten für das Verschließen von zwei Formteilreihen bestückt ist. Dies trifft auch bei der letzten Arbeitsstation, der Stanzstation 7 zu. Die Stanzstation 7 weist ein Stanzwerkzeug auf, das drei Formteilreihen überspannt, aber nur mit Stanzeinheiten für das Austrennen von zwei Formteilreihen bestückt ist Das Stanzgitter 8 verlässt in bekannter Weise die Thermoformmaschine und wird weiterbearbeitet.
-
4 zeigt ein Schrittdiagramm zur Veranschaulichung des erfinderischen Verfahrens. Das Besondere am erfinderischen Verfahren ist das taktweise Alternieren des Vorschubmaßes zwischen den Beträgen der Stichmaße einer Formteilreihe und der Stichmaße von mindestens drei Formteilreihen.
-
Läuft eine Kunststofffolie in die Thermoformmaschine ein, so beginnt der Prozess mit Takt 1, gekennzeichnet in der 4 durch T1 mit einem Vorschub vom dreifachen Stichmaß einer Formteilreihe, in der 4 als 3 X gekennzeichnet. In der ersten Heizeinrichtung 2 werden nun mit zwei Heizplattenpaaren die Bereiche für zwei Formteilreihen erwärmt. Die Formteilreihe dazwischen wird ausgespart. Diese erste Beheizung wird in der 4 als nach oben verschobener Teil der Horizontallinie gekennzeichnet. Der zweite Arbeitstakt T2 der Thermoformmaschine erfolgt mit einem Vorschub von einem einfachen Stichmaß einer Formteilreihe, in der 4 als 1 X gekennzeichnet. Die Folienabschnitte werden entsprechend weiter beheizt, sodass die Taktplätze 2 und 3 nun einfach beheizt sind, während der Taktplatz 4 bereits zweifach beheizt ist, gekennzeichnet durch eine zusätzlich nach unten verschobene Horizontallinie, sodass diese doppelte Beheizung in der 4 als ein langgestrecktes Rechteck erscheint. Die Taktplätze sind an der Unterseite der 4 als Ziffern von 1 bis 23 angetragen. Die Übergänge von Takt zu Takt sind als Pfeile dargestellt, die zeilenweise entweder die Schrittlänge 1 X oder 3 X verkörpern.
-
Mit T 3 mit Vorschubmaß 3 X erfolgt die weitere Beheizung der Kunststofffolie im zweiten Teil der Heizeinrichtung 2. Mit T 4, wieder mit Vorschubmaß 1 X, sind alle Bereiche der Kunststofffolie zweimal beheizt.
-
In der Formstation 3 werden zunächst in T 5 zwei Formteilreihen auf den Taktplätzen 9 und 11 zu Formteilen mit Hinterschnitten verformt, während gleichzeitig auf Taktplatz 10 die Kunststofffolie mittels Folienheizung 13 (siehe 2) nachgeheizt wird. Im folgenden T 6 mit Vorschub 1 X wird dann der ehemalige Taktplatz 10, nun beheizt als neuer Taktplatz 11, ebenfalls verformt. Bei jedem zweiten Maschinentakt kommt also die Folienheizung 13 zum Einsatz.
-
Dieses Prinzip des konsekutiven Bearbeitens, zunächst zwei Formteilreihen, danach die dritte Formteilreihe im Folgetakt, wird beim Füllen, Siegeln und Stanzen genutzt. Ist eine Arbeitsstation vollständig durchlaufen, so sind sämtliche Formteilreihen bearbeitet.
-
Das dargestellte Schrittschema ist hier lediglich beispielhaft zu verstehen. Andere Zahlen und Zahlenverhältnisse von Leerschritten zwischen den Arbeitsstationen, Abfolge der alternierenden Vorschublängen, Anzahl der Formteilreihen in den Arbeitsstationen, Arten der verwendeten Arbeitsstationen usw. sind mit eingeschlossen.
-
Um beispielsweise ein vierreihiges Layout zu erzeugen, können Arbeitsstationen eingesetzt werden, die sieben Formteilreihen überspannen und bei denen die Werkzeuge und Einrichtungen von drei Formteilreihen nicht bestückt sind. Dabei verändern sich dann auch die Schrittmaße für die alternierenden Vorschübe auf jeweils 1x und 7x.
-
Es ist erfinderisch vorgesehen, eine Thermoformmaschine zum Verformen von thermoplastischer Kunststofffolie zu Formteilen, umfassend mindestens eine Heizeinrichtung 2 mit Kontaktheizplattenpaaren, eine Formstation 3 mit einem Formwerkzeug und eine Stanzstation 7 mit einem Stanzwerkzeug, so auszubilden, dass die mindestens eine Heizeinrichtung 2 Aufnahmen für Kontaktheizplattenpaaren von mindestens drei Formteilreihen aufweist, wobei mindestens Aufnahme für Kontaktheizplattenpaare für eine Formteilreihe unbestückt ist und das Formwerkzeug mindestens eine Formeinrichtung und mindestens eine Folienheizung 13 zur Erwärmung mindestens einer Formteilreihe aufweist und das Stanzwerkzeug Aufnahmen für Stanzformen von mindestens drei Formteilreihen aufweist, wobei mindestens Aufnahmen für eine Formteilreihe unbestückt sind.
-
Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Thermoformmaschine weitere Arbeitsstationen aufweist, die für die Herstellung von gefüllten und verschlossenen Formteilen erforderlich sind.
-
Es ist ebenso vorgesehen, dass die Thermoformmaschine in einer Weiterbildung eine Fülleinrichtung 4 aufweist mit mindestens zwei Füllstellenreihen, wobei die Füllstellenreihen einen Abstand von mehr als einer Formteilreihe in Durchlaufrichtung aufweisen. Dabei ist es beispielsweise vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen zwei Füllstellenreihen zwei Formteilreihen entspricht. Mit Füllstellenreihe werden hier mindestens zwei Füllstellen bezeichnet, die mindestens zwei Formteile, die nebeneinander quer zur Durchlaufrichtung angeordnet sind, befüllen.
-
Die Thermoformmaschine soll eine Siegelstation 6 aufweisen zum Verschließen von gefüllten Formteilen mit Deckelfolie 7, wobei die mindestens zwei Siegelwerkzeugreihen für das Verschließen jeweils einer Formteilreihe in der Siegelstation 6 einen Abstand von mehr als einer Formteilreihe in Durchlaufrichtung aufweisen.
-
Die Stanzstation 7 soll eine Einrichtung aufweisen zum Absetzen der ausgetrennten Formteile auf einem Austransportband 9. Vorteilhafterweise sind die Stanzwerkzeuge als Bandstahlwerkzeuge aufgebaut und die Stanzgegenlagen teilbar und horizontal in Durchlaufrichtung bewegbar.
-
Es ist ebenso vorgesehen, das Verfahren zum Verformen von thermoplastischer Kunststofffolie zu Formteilen mittels einer Thermoformmaschine so auszubilden, dass die Länge des Vorschubs der Kunststofffolie taktweise zwischen einem und mindestens drei Stichmaßen einer Formteilreihe alterniert und dass im Formwerkzeug der Formstation 3 ein Bereich der Kunststofffolie 1, der einer Formteilreihe entspricht, bei jedem zweiten Maschinentakt mittels einer Folienheizung 13 beheizt wird.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Kunststofffolie
- 2
- Heizeinrichtung
- 3
- Formstation
- 4
- Fülleinrichtung
- 5
- Deckelfolie
- 6
- Siegelstation
- 7
- Stanzstation
- 8
- Stanzgitter
- 9
- Austransportband
- 10
- Oberwerkzeug
- 11
- Unterwerkzeug
- 12
- Vorstrecker
- 13
- Folienheizung
- 14
- Antrieb
- 15
- Kavität
- A
- Abstand
-
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 102006016686 B4 [0002]
- EP 1854614 B1 [0003]
