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Die Erfindung betrifft eine Thermoformmaschine zum Verformen von thermoplastischen Kunststoffplatten zu Formteilen.
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Stand der Technik
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Nach dem Stand der Technik verfügen Heizungen von Thermoformmaschinen zum Verformen von thermoplastischen Kunststoffplatten zu Formteilen über eine zur Gegenbedienseite gewandte Ruheposition und eine zur Bedienseite hin orientierte Arbeitsposition, wobei sich in der Arbeitsposition zwischen Ober- und Unterheizung die Kunststoffplatte befindet. Dabei ergibt sich zum einen der Nachteil einer großen Aufstellfläche der Thermoformmaschinen, weil die Maschinen durch die erwähnte Ruheposition eine beträchtliche Tiefe aufweisen. Zum anderen strahlen die Heizungen, sofern es sich um keramische Systeme handelt, in der Ruheposition auf Reflektoren und somit ergibt sich ein hoher Energieverlust, weil während des Verbleibs in der Ruheposition die Energie im Wesentlichen in die Werkhalle dissipiert. Weiterhin verfügen viele Thermoformmaschinen zum Verformen von thermoplastischen Kunststoffplatten zu Formteilen nur über eine Heizstation. Die Schritte Heizen und Formen bzw. Kühlen laufen dabei streng sequentiell, weil diese Schritte ausschließlich in der Formstation der Maschine abgewickelt werden. Eine Thermoformmaschine mit einer Vorheizstation ist somit wesentlich effektiver, denn während die beheizte Platte geformt bzw. gekühlt wird, kann die folgende Platte bereits geheizt werden und dann teilweise ohne Verzögerung nach dem Eintransport in der Formstation verformt werden.
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Die Druckschrift
DE 34 10 960 A1 zeigt eine Thermoformmaschine, die eine aus Oberheizung und Unterheizung bestehende Heizeinrichtung aufweist, die zwischen einer Formstation und einer Vorwärmstation hin und herfahrbar ist, wobei sie in ihrer Lage in der Vorwärmstation eine neue Platte vorwärmt und nach dem Einfahren in die Formstation zusammen mit der Platte diese dort auf die endgültige Verformungstemperatur bringt. In der Vorwärmstation ist zwischen einer Halterung für die Platte und der Unterheizung eine Wärmespeicherplatte vorgesehen, die durch die Unterheizung während ihrer Verweilzeit in der Vorwärmstation aufgeheizt wird. Diese Wärmespeicherplatte erwärmt eine neu eingelegte Platte schon bereits dann, wenn sich die Heizvorrichtung noch in der Formstation befindet.
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Die Druckschrift
DE 297 13 665 U1 zeigt eine Vorrichtung zum thermischen Formen von Kunststofffolien, bei der mit relativ einfachen Mitteln Wärmeverluste von Folienzuschnitten vor dem Verformen und vorzugsweise auch während des Verformens weitgehend vermieden werden. Ebenso soll die Vorrichtung es erlauben, einfach und kostengünstig Kunststofffolien thermisch zu formen. Dazu wird ein Folienzuschnitt nach dem Aufheizen in einer Heizstation in die Formstation überführt. Synchron zur Bewegung des Folienzuschnitts wird die obere Heizung in die Formstation bewegt um während des Transports des Folienzuschnitts und während seiner Verformung den Folienzuschnitt noch zu beheizen. So kann die Zeit für die Erwärmung des Folienzuschnitts reduziert werden.
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Die Druckschrift
DE 31 03 584 A1 zeigt ein Verfahren und eine Thermoformmaschine zum Formen von thermoplastischen Platten, Folien oder dergleichen. Dabei wird die zu verformende Platte aus thermoplastischem Kunststoff durch eine Heizeinrichtung außerhalb einer Formstation vorgewärmt und nach dem Vorwärmen mittels einer Transportvorrichtung in die Formstation bewegt, wobei die Heizeinrichtung in die Formstation mitfährt und dort die zu verformende Folie auf die Formtemperatur erwärmt. Wenn die zu verformende Platte die Umformtemperatur erreicht hat, wird die Heizvorrichtung aus der Umformstation in die Vorwärmstation zurückgezogen und die in der Umformstation erwärmte Platte durch ein Formwerkzeug verformt. Während des Verformungsvorgangs wird die nächste Platte bereits durch die Heizeinrichtung in der Vorwärmstation vorgewärmt. Die Leistung der Heizeinrichtung kann so eingestellt werden, dass sie sowohl das Vorheizen in der Vorheizstation als auch das Aufheizen des Blechs auf die Umformtemperatur durchführen kann.
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Aufgabenstellung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Thermoformmaschine vorzuschlagen, die eine Aufstellfläche mit geringerer Tiefe aufweist, als es die Thermoformmaschinen nach dem Stand der Technik zeigen. Zum anderen soll die erfinderische Thermoformmaschine sowohl eine Vorheizungsmöglichkeit als auch eine Fertigheizungsmöglichkeit kostengünstig ermöglichen. Gelöst ist diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen.
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Ausführungsbeispiel
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Heizungen von Thermoformmaschinen, die vorwiegend Kunststoffplatten zu Formteilen umformen, weisen nach dem Stand der Technik stets eine Arbeitsposition und eine Ruheposition auf. Die Arbeitsposition ist dem Bediener zugewandt, die Ruheposition auf der Gegenbedienseite lokalisiert. Dadurch benötigen diese Thermoformmaschinen eine große geometrische Tiefe und nehmen in den Produktionshallen in ungünstiger Weise einen großen Raum ein. Ebenso sind nach dem Stand der Technik Thermoformmaschinen bekannt, die eine Vorheizstation und eine Fertigheizstation aufweisen, die in unterschiedlicher Weise genutzt werden können. Bei Materialien mit geringem Wärmebedarf ist es ausreichend, die Vorheizung zu benutzen zur Erwärmung der Platten, die anschließend in der Formstation direkt verformt werden. Ist der Wärmebedarf höher, so ist es erforderlich, nach dem Vorheizen in der Formstation mit einer zweiten Heizung die Platten auf die gewünschte Temperatur zu bringen, bevor die Platten verformt werden können. Das Vorheizen erfolgt in diesem Fall zeitlich parallel, sodass die Vorheizzeit keinen Einfluss auf die Gesamtfertigungszeit hat. Nachteilig ist dabei, dass Kosten für zwei Heizungen anfallen.
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Kern der Erfindung ist die Verwendung einer einzigen Heizung, die sowohl in Durchlaufrichtung als auch gegen die Durchlaufrichtung bewegbar ist und die sowohl die Funktion des Vorheizens wie auch des Fertigheizens abdeckt. Dabei erfolgt das Vorheizen einer nachfolgenden Platte während der Abkühlzeit der gerade verformten Platte. Dadurch entfallen die Kosten für eine zweite Heizung. Durch die Bewegung der Heizung ausschließlich in und gegen die Durchlaufrichtung ist keine Parkstellung auf der Gegenbedienseite erforderlich. So ist eine geringere Tiefe der Thermoformmaschine möglich, was sich positiv auf den sogenannten Footprint auswirkt. Der Entfall der Parkposition mit dem Entfall der Arbeitszeit der Heizung ohne Beheizung von Kunststoffplatten wirkt sich positiv aus auf die effektive Ausnutzung der elektrischen Energie.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand der schematischen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 die erfindungsgemäße Thermoformmaschine beim Beginn eines Arbeitstaktes mit dem Abnehmen einer Kunststoffplatte 14 vom Plattenstapel 15.
- 2 die erfindungsgemäße Thermoformmaschine beim Vorheizen einer Kunststoffplatte 14.
- 3 Einlegen der Kunststoffplatte in den Unterspannrahmen der Formstation.
- 4 die erfindungsgemäße Thermoformmaschine beim Fertigheizen einer Kunststoffplatte.
- 5 Vorblasen der erwärmten Kunststoffplatte 14 und Formen zum Formteil 16.
- 6 Ausgeben des Formteils 16 und Vorheizen der nächsten Kunststoffplatte 14.
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Die erfindungsgemäße Thermoformmaschine weist eine Beschickungsstation 1 auf, in der ein Stapel 15 mit Kunststoffplatten 14 bevorratet wird. Ein Plattenheber 9 nimmt eine Kunststoffplatte 14 auf und hebt sie vertikal so weit an, dass der horizontal bewegbare Transportwagen 7 die Kunststoffplatte 14 übernehmen kann. Der Transportwagen 7 bewegt die Kunststoffplatte 14 in die Vorheizstation 2. Solange eine vorlaufende Kunststoffplatte 14 in der Formstation 3 noch geformt oder gekühlt oder austransportiert wird, verbleibt die Kunststoffplatte 14 in der Vorheizstation 2 und wird mittels der Heizung 5 vorgeheizt, wie in 2 dargestellt. Wird die Formstation 3 frei, so bewegt der Transportwagen 7 die Kunststoffplatte 14 in die Formstation 3. Die Kunststoffplatte 14 wird dort von den Spannrahmen 8, 12 übernommen und zwischen Oberspannrahmen 12 und Unterspannrahmen 8 gehalten. (3) Der Transportwagen 7 verlässt die Formstation 3 und holt die nächste Kunststoffplatte 14 aus der Beschickungsstation 1 ab und fährt die Kunststoffplatte 14 in die Vorheizstation 2. Weil die in der Vorheizstation 2 aufgenommene Energie noch nicht ausreichend gewesen ist für die Erwärmung der Kunststoffplatte 14 auf Verformungstemperatur, bewegt sich die Heizung 5 in die Formstation 2, wie in 4 dargestellt. In der Formstation 2 erwärmt die Heizung 5 die Kunststoffplatte 14 auf Verformungstemperatur. Ist diese erreicht, so fährt die Heizung 5 wieder zurück in die Vorheizstation 2. Der Transportwagen 7 stellt anschließend die nächste Kunststoffplatte 14 bereit. In der Formstation 2 bewegt der Antrieb des Werkzeugtisches 11 das Formwerkzeug 13 nach dem Vorblasen der Kunststoffplatte 14 vertikal nach oben, um die Kunststoffplatte 14 zu formen. (5) Nach dem Kühlen wird das Formteil 16 mittels eines nicht dargestellten Austransportsystems zur Formteilablage 4 verbracht. Mittels der Absenkeinrichtung 10 wird das Formteil 16 zur Weiterverarbeitung gebracht. (6)
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Beim oben beschriebenen Verfahren verlaufen während einiger Prozesszeiten Bewegungen gleichzeitig. Dadurch wird Prozesszeit eingespart.
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Es ist vorgesehen, dass die Thermoformmaschine zum Verformen von thermoplastischen Kunststoffplatten 14 zu Formteilen umfassend mindestens eine Beschickungsstation 1 mit einem Plattenheber 9, eine Vorheizstation 2, eine Formstation 3 mit Spannrahmen 8, 12 und mit einem Blaskasten 17, eine Formteilablage 4, einen Transportwagen 7, der in und gegen die Durchlaufrichtung bewegbar ist und ein Austransportsystem in der Formstation 3 zum Bewegen des Formteils 16 in Richtung der Formteilablage 4, so ausgebildet wird, dass die Thermoformmaschine eine Heizung 5 mit horizontal wirkenden Antrieben aufweist, wodurch sie in und gegen die Durchlaufrichtung bewegbar ist und dass der Blaskasten 17 ein Transmissionsfenster 18 aufweist im Bereich der Vorheizstation 2. Das Transmissionsfenster 18 ist erforderlich, um die Energie des unteren Teils der Heizung 5 in der Vorheizstation 2 auf die Kunststoffplatte 14 aufzubringen, da der untere Teil der Heizung 5 den druckdichten Blaskasten 17 nicht verlassen darf. Das Transmissionsfenster 18 kann als Glaskeramikscheibe ausgebildet sein, die eine hohe Durchlässigkeit für Wärmestrahlung, eine geringe Wärmeleitfähigkeit sowie einen geringen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Ebenso kann das Transmissionsfenster 18 als scheibenförmige Heizeinrichtung ausgebildet sein. Unter scheibenförmig soll eine flächige Ausbildung verstanden werden, die auch aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt sein kann. Das Transmissionsfenster 18 kann also als aktives oder als passives Bauteil ausgebildet sein, in Abhängigkeit davon, ob es Wärmeenergie weiterleitet oder selbst erzeugt. Es ist vorgesehen, das Verfahren zum Verformen von thermoplastischen Kunststoffplatten zu Formteilen, bei dem eine thermoplastische Kunststoffplatte 14 von einem Stapel 15 abgehoben wird und ein Transportwagen 7 die thermoplastische Kunststoffplatte 14 in der Beladestation 1 vom Plattenheber 9 übernimmt und sie in die Vorheizstation 2 bewegt und eine Heizung 5 sie dort vorheizt und anschließend der Transportwagen 7 die Kunststoffplatte 14 in die Formstation 3 bewegt, die vorgeheizte thermoplastischen Kunststoffplatte 14 in der Formstation 3 mittels der Heizung 5 bei Bedarf fertiggeheizt und zu einem Formteil 16 verformt wird und anschließend das Formteil 16 aus der Formstation 3 ausgeschoben wird, so auszubilden, dass folgende Schritte nacheinander oder zeitlich parallel ablaufen: die Kunststoffplatte 14 wird nach dem Vorheizen mittels der Heizung 5 in der Vorheizstation 2 vom Transportwagen 7 in die Formstation 3 bewegt und an die Spannrahmen 8, 12 übergeben, anschließend wird der Transportwagen 7 entgegen der Durchlaufrichtung in die Beschickungsstation 1 bewegt, die Heizung 5 wird, nachdem der Transportwagen 7 die Formstation 3 verlassen hat, in die Formstation 3 bewegt zum Fertigheizen der Kunststoffplatte 14, der Transportwagen 7 nimmt eine nächste Kunststoffplatte 14 auf und bringt die Kunststoffplatte 14 anschließend in die Vorheizstation 2, damit die Heizung 5 die Kunststoffplatte 14 vorheizt während der Kühlzeit des Formteils 16, wobei die Kunststoffplatte 14 nach dem Ende des Fertigheizens anschließend verformt, abgekühlt und als Formteil 16 an die Formteilablage 4 übergeben wird, wo das Formteil 16 von einer Hubeinrichtung 10 vertikal nach unten transportiert und dort übergeben wird an eine Nachbearbeitung.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Beschickungsstation
- 2
- Vorheizstation
- 3
- Formstation
- 4
- Formteilablage
- 5
- Heizung
- 6
- Oberwerkzeug
- 7
- Transportwagen
- 8
- Unterspannrahmen
- 9
- Plattenheber
- 10
- Absenkeinrichtung
- 11
- Werkzeugtisch
- 12
- Oberspannrahmen
- 13
- Formwerkzeug
- 14
- Kunststoffplatte
- 15
- Stapel
- 16
- Formteil
- 17
- Blaskasten
- 18
- Transmissionsfenster
