DE1939872A1

DE1939872A1 - Verfahren sowie Form- und Stanzwerkzeug zum Tiefziehen von Behaeltern aus thermoplastischen Kunststoffolien

Info

Publication number: DE1939872A1
Application number: DE19691939872
Authority: DE
Inventors: Horst Merklinghaus
Original assignee: Siemag Siegener Maschinenbau GmbH
Current assignee: Siemag Siegener Maschinenbau GmbH
Priority date: 1969-08-06
Filing date: 1969-08-06
Publication date: 1971-02-18
Also published as: DK129971C; BE754528A; CH504948A; DK129971B; US3784342A; GB1305950A; NL7011676A; FR2056662A5

Description

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5. δ. 1969 g.rp. 60 122

SIEMAG Siegener Maschinenbau GmbH, 5912 Hilchenbach-Dahlbruch ·

Verfahren sowie Form- und Stanzwerkzeug zum Tiefziehen von Behältern aus thermoplastischen Kunststoffolien ~

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Tiefziehen von Hinterschneidungen aufweisenden Behältern aus thermoplastischen Kunststoffolien sowie Form- und Stanzwerkzeuge zur Durchführung des Herstellungsverfahrens.

Tiefgezogene Behälter werden verbreitet zum Verpacken einer Vielzahl von Stoffen, Gegenständen und insbesondere auch für die Verpackung von Nahrungsmitteln benutzt. In vielen Fällen wird für die Behälter die Form eines sich nach unten verjüngenden, stellen Kegelstumpfös gewählt, dessen oberer Rand zu einem Flansch ausgebogen ist, mit dem nach Füllen des Behälters eine diesen abschließende Deckscheibe durch Verschweißen oder Siegeln verbunden wird. Derartige Behälter stellen an die zu ihrer Fertigung benutzten Werkzeuge keine hohen Anforderungen und sind daher mit einfachen Werkzeugen leicht zu fertigen. Als nachteilig stellt es sich aber heraus, daß derartige Behälter sich nicht leicht in Kartons, Kisten und dergl. zu Versand und Lagerung zusammenstellen lassen. Sowohl bei einer kegelstumpf- als auch bei einer pyraraidenstumpfartigen Ausbildung steht nach allen Seiten die Schmalkante des Flansches mit der mit ihm verbundenen Deckfläche vor, während die eigentlichen Behälter im Abstand voneinander stehen. Falls nicht besondere Maßnahmen, bspw. zwischengelegte Pappstreifen oder eingelegte Papptafeln, die mit Lochunge'n die Behälter zentrieren und fixieren, angewendet werden, können sich in Käsfeen oder Kisten verpackte Behälter insbesondere unter Einwirkung von Transportstößen verlagern und gegenseitig beschädigen.

Um hier Abhilfe zu schaffen, sind schon Behälter vorgeschlagen worden, die imwwesenfciiohen zylinder oder quadsr-

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förmig ausgebildet sindj und die kurz unterhalb des die Deckscheibe aufnehmenden Flansches eine flaschenhalsartig ' \ .-geformte Einschnürung aufweisen, von deren Durchmesser aus sich der Flansch bis auf den Außendurcnmesser des wesent-■ liehen Teiles des Behälters erstreckt. Derart ausgebildete Behälter lassen sich derart miteinander verpacken, daß ihre Seitenflächen bzw. Mantellinien ihrer Außenflächen sich berühren, so daß sie großflächig miteinander in Kontakt stehen und 'in einer Vielzahl von Fällen auf besondere Vorkehrungen beim Verpacken verzichtet werden kann, da durch den großflächigen gegenseitigen Kontakt übermäßige Flächenpressungen, die zur Zerstörung der Behälter führen können, unterbunden sind. Ebenso sind diese Behälter durch die obere Verjüngung sehr gut übereinander stapelfähig. Als unangenehm hat sich herausgestellt und der verbreiteten Verwendung derart gestalteter Behälter steht entgegen, daß die zu ihrer Herstellung erforderlichen Werkzeuge sich als kompliziert und störanfällig erweisen. Insbesondere das Beschneiden des Flansches bzw. Heraustrennen des Behälters aus der als Ausgangsmaterial dienenden Kunststoffolie erweist sich als schwierig: Beim Sehneiden treten als Kaudruck verhältnismäßig hohe Kräfte auf, die in einem solchen Falle auf die beiden Hälften der Form übertragen werden, denn der Hinterschneidungen wegen muß die Form gezweiteilt werden, so daß sie nach Fertigstellung der Formlinge geöffnet werden., Zur Aufnahme dieser Kräfte ist es erforderlich, mindestens die einzelnen Teile der Form nach deren Zusammenstellen auch miteinander zu verriegeln, um diese Kräfte aufnehmen zu können. Der Führung sowie der Verriegelungsposition der seitlich zu verschiebenden Teile ist ©ine außerordentliche .Aufmerk-"'. samkeit zuzuwenden, um den engen Schneidspalt definiert aufrechterhalten zu können. Zu den grundsätzlich vorhandenen Schwierigkeiten 'der Erstellung eines zweiteiligen ringförmigen Messers kommen also noch die hinzu, den. beidea feilen des Messers Jeweils nach Verschiebevorgängen feeijii öfflieii der Form eine exakt definierte Lage für den nächsten Siid Vorgang zu erteilen und die' belnj Schneiden auftröteRdeii 3äöhen Kräfte gleichmäßig aufzunehmen. Da dies in ü®%- JPpaxis nur angenähert mögliohiist., tritt zu, <ä@n "Herffcellungsschwiarig*;. -^: keiten mü denen des Äafbgmesi am'-f<mm nmh ä&&_. Brobldm "des ·";■

starken Verschleißes.

Die .Erfindung geht von der Aufgabe aus,, ein Herstellungsverfahren für derartige-, Hinters chneidungen aufweisende Verpackungsbehälter aufzuzeigen, das es gestattet, die Schneidvorgänge mit einem geschlossenen ringförmigen Messer durchzuführen, um die Herstellung der Messer sowie die der die Messer aufweisenden Werkzeuge zu vereinfachen und zu verbilligen und die Standzeiten der Messer zu erhöhen.

Erreicht wird dies gemäß -der Erfindung, indem-nach in an sich bekannter Weise erfolgtem Vorwärmen, Vorrecken und pneumatischen Dehnen in die gewünschte Form diese gemäß der Erfindung nur innerhalb des die Hinterschneidungen aufweisenden dereiches geöffnet wird und mindestens ein entlang seines Umfan^es ungeteilter Bereich der Form zum Schnitt entlang -des Formlinge, d.h. axial., auf die Schneidplatte zu bewegt wird.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich ein Form- und Stanzwerkzeug bewährt, das nur im Hinterschneidung'en aufweisenden Bereich der Form durch trennbare und seitlich ausziehbare Formteile gebildet wird, während mindestens ein sich in Ausstoßrichtung des Formlings nicht verjüngender, ungeteilter Formbereich vorgesehen ist, dessen der Schneidplatte zugewandte Stirnfläche eine Schneidkante aufweist«

Bewährt hat es- sich, die Innenkante des ungeteilten Formbereiches mit der Schneidkante auszustatten, Als vorteilhaft wurde erkannt, diese Schneidkante durch ein zusätzliches axiales Zurückziehen der Formteile freizugeben.

Als empfehlenswert wurde gefunden, mit dem Schließen der Form die Frontfläche der Schneidplatte gegen eine Auflagefläche 'der Form, insbesondere der trennbaren Formteile. ' zu pressen. .Eine besonders rationelle Fertigung läßt sich

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mit einem derartigen Form- und Stanzwerkzeugerreichen, indem es mit mehreren Formen-ausgestattet als Mehrfachwerkzeug ausgebildet ist. '

Im einzelnen sind die Merkmale der Erfindung der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit dieses darstellenden Zeichnungen sowie der Schilderung eines Arbeitsablaufes zu entnehmen. Im. einzelnen zeigen die Zeichnungen:

Fig. 1' ein Werkzeug nach Schließen der Formteile und Ausformen, der Folie zum Formling und

Pig· 2 das. Stanz- und' Formwerkzeug nach öffnen und Absenken . der trennbaren Formteile sowie Anheben des ungeteilten Formbereiches zum Schnitt.

Das .Wer.-kze.ug' der Fign. 1 und 2 weist eine ortsfest gehaltene Brücke. 1 auf., die mit einem Druckmittelzylinder 2 ausgestattet ^: ist, deren Kolbenstange "5 in· einen Vorstreeks- · tempel h endet., Das Messer 5 wird vom Stempel 6 getragen,, \ der seinerseits mit- der Brücke 1 verbunden ist und als Schnittplatte dient.-Der Stempel weist an seinem äußeren unteren Ende einen axial verschiebbaren Niederhalter 7 auf., der vermittels von Federn in Richtung auf die Form zu gegen einen Anschlag vorgespannt:wird.

.Das Werkzeug weist weiterhin eine mittels eines nicht dargestellten Antriebes heb- und senkbar ausgebildeten Tischplatte 8 auf, welche mit durch Druckmittelzylinder 9 höhenverstellbaren Führungsstücken 10 ausgestattet ist. Die Führungsstücke 10 enthalten Druckmittelzylinder. 11/ durch" _:. welche die Formteile 12 zum Schließen der Form auf die Matrize 13 hin vorgeschoben und zum öffnen der Form wieder zurückgezogeil werden können. Die Matrize I^ ist an ihrem oberen, inneren Rand mit einem ringförmigen Messer Ik ausgestattet. Der die Matrize nach unten abschließende Formboden 15"ist höheneinstellbar ausgebildet und wird von der Kolbenstange 16 eines Druckmi-Gtelzylinders 17 getragen,

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der mit der Grundplatte 18 des Form- und Stanzwerkzeug es verbunden ist. Die Kolbenstange ΐβ ist mit, einem Begrenzungsring 19 ausgestattet, der Senkbewegungen der Tischplatte gegen den Pormboden begrenzt; die Begrenzung ist so gewählt, daß der Pormboden bis kurz über die Stirnfläche der Matrize 13 vorschiebbar ist, so daß erstellte Formlinge ohne Schwierigkeiten entnommen werden können.

Zum Herstellen eines Behälters wird zunächst die Form geschlossen, d.h., die Druckmittelzylinder 9 werden mit den Führungsstücken 10.ausgefahren, und die Druckmittelzylinder 11 führen die beiden symmetrischen Formteile 12 derart aufeinander zu, daß ihre zylindrischen Bereiche auf dem Außenmantel der Matrize 13 zur Anlage gelangen und sie, den Formhals bildend, den Formraum beidseitig umschließen und ihre freien Enden sich in der senkrecht zur Zeichenebene sich erstreckenden Symmetrieebene der Form berühren. Nunmehr wird eine im plastischen Bereich hinein vorgewärmte Kunststoffolie 20 eingelegt und durch weiteres Hochfahren der Tischplatte 8 mit der gesamten Form zwischen dem Niederhalter 7 und den diesem gegenüberstehenden Auflageflächen der Formteile 12 festgehalten, wobei der Niederhalter gegen die Kraft der ihn vorspannenden Feder von seinem Anschlag abgehoben wird. Durch weiteres Anheben der Tischplatte unter definiertem Druck kann, falls es erforderlich ist, auch die Stirnfläche des Stempels 6 zum Halten bzw. Spannen der Kunststoffolie 20 mit herangezogen werden.

Die .eigentliche Verformung erfolgt in «an sieh bekannter Weise durch zwei Verfahrensschritte: Zunächst wird die Kolbenstange j5 mit dem Vorstreck&empel 4 aus der in Fig. 2 gezeigten in die in Fig. 1 dargestellte Lage vorgeschoben und damit die Kunststoffolie 20 mechanisch vorgerecist. Durch Beaufschlagung des Luftzuführungskanales 21 des Stempels β mit Druckluft wird die noch plastische Kunststoffolie aus der vorgestreckten Lage gegen die Wandungen der Form gepreßt und nimmt deren Gestalt an. Durch Abkühlung, bspw.· an den Wänden der Form* verliert die Folie ihre Plastizi-tät

und wird zum in Fig. 1 dargestellten Formling 22, der als Behälter für unterschiedliche Zwecke einsetzbar ist. Im Ausführ ungs be ispi el ist die Behälterform im wesentlichen zylindrisch., und der obere Hand ist zu einem Flansch geformt, dessen Außendurchmesser dem des zylindrischen Bereiches des Formlinges entspricht. Unterhalb des Flansches.23 ist der 3ehälter flaschenhalsartig eingeschnürt. Die Form der Behälter erstreckt sich nicht nur auf eine zylindrische Gestalt, sondern kann beliebig gewählt werden.

Zum Beschneiden des Flansches bzw. zum Heraustrennen des WL . Flansches aus einem Kunststoffolien-Stück bzw. einer Kunststoffolien-Bahn werden zunächst die Formteile 12 zurückgezogen, um die Einschnürung des Behälters freizugeben. Durch entgegengerichtete Beaufschlagung der Druckmittelzylinder 11 der Führungsstücke 10 werden die Formteile 12 zurückgezogen, und anschließend werden durch die entsprechende Beaufschlagung der Druckmittelzylinder 9 die Führungsstücke 10 mit den Formteilen 12 in Relation zur Tischplatte 8 und der mit dieser verbundenen Matrize 13 abgesenkt, so daß die Stirnfläche der Matrize freisteht. Bewährt hat es sich, vor dem öffnen des oberen Formbereiches durch seitliches Ausfahren der Formteile 12 die Tischplatte 8 um ein Geringes abzusenken, um das Öffnen der Form unbelastet von Quer - kräften durchführen zu können. Fach öffnen der Form .kann der Schnitt erfolgen. Der Formboden 15 verharrt in der eingenommenen Stellung und die Tischplatte 8 wird angehoben, bis ihre Stirnfläche unterhalb des Niederhaltens den Flansch 23 untergreift. Durch einen kurzen weiteren Hub wird der Niederhalter 7 mit seiner Stixnfläche hinter die des Stempels 6 zurückgedrückt, und beim Passieren der Schneid- - kanten der Messer 5 und 14 wird der Flansch 23 aus der Kunststoffolie 2<9 herausgetrennt.

Anschließend wirdV.die Tischplatte 8 bis auf den Begrensungs-

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ring I^ abgesenkt, so daß der aus der Kunststoffolie herausgetrennte Formling frei auf dem Pormboden 15 steht. Nach leichtem Absenken des Formbodens ist der Formling 22 dem Werkzeug entnehmbar..

Das erfindungsgemaße Verfahren sowie das zur Durchführung des Verfahrens vorgesehene Form- und Stanzwerkzeug weisen den großen Vorteil auf, daß Formlinge mit Hinterschneidungen erstellt werden können, ohne daß es erforderlich ist, das gesamte Werkzeug entlang einer Längsebene zu teilen und zur Entnahme des Werkstückes zu öffnen. Die feststehende Matrize dient gleichzeitig zur Führung und Zentrierung -der trennbaren Formteile 12, so daß auf besondere, exakte und damit aufwendige Führungsmittel verzichtet werden kann. Da die Formteile nur mit mäßigen Kräften belastet "werden und insbesondere vom beim Trennen auftretenden hohen Schneiddruck nicht belastet werden, ist es nicht erforderlich, die vorgesehenen Antriebs- und Führung3teile besonders stark auszubilden. Durch das völlige Zurückziehen und Absenken der- Formteile wird die Stirnfläche 13 der Matrize freigegeben und kann als Messer ausgebildet oder zur Aufnahme eines Messer ausgestattet werden. Da die Matrize 13 und damit auch das von ihr getragene Messer l4 jeweils einteilig aufgebaut sind, ist es nicht erforderlich, bei der gleichmäßigen, durch den Schnitt bewirkten Beanspruchung" besondere Vorkehrungen zur Aufnahme der Schneidkräfte zu treffen, wie dies bei einer Unterteilung des Messers sowie der Form erforderlieh gewesen wäre. Es ergibt sich damit ein einfach-aufgebautes, hochbelastbares Werkzeug, bei dem die zentrische Führung des als bewegliches Messer dienenden oberen Matrizenrandes leicht zu bewerkstelligen ist. Infolge der guten Führung aber läßt sich auch der SchneidspalO gleichmäßig einstellen, und die erfolgte Justierung bleibt über lange Zeit aufrechterhalten, so daß stets ein sauberer Schnitt sowie geringer Verschleiß gesichert sind.

Das erfindungsgemaße Verfahren sowie das zu seiner Durchführung verwendete Werkzeug lassen sich weiterhin ausbilden. So können

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innerhalb eines Bereiches mehr als zwei Formt eil e/vorgesehen sein, und es ist auch möglich, trennbare Formteile in mehr als einem Bereich anzuordnen, wenn mehr als ein Hinterschneidungen aufweisender Bereich des vorgegebenen Formlinge" vorgesehen sind. Der erfindungsgemaße Aufbau der Form läßt sich auch dann anwenden, wenn innerhalb der Form kein Stanzschnitt erwirkt werden soll. So ist es bspw. möglich, für die Erstellung und das Heraustrennen von Formteilen das beispielhaft in den Figuren dargestellte Werkzeug zu verwenden, während zum Verschließen, d.h., Verschweißen bzw. Versiegeln der erstellten Gefäße ein gleichartiges Werkzeug benutzt wird, das ebenfalls aus einer Matrize und zwei Formteilen 12 sowie ggf. einem Formboden besteht. Insbesondere die Fertigung eines solchen Werkzeuges kann rationell erfolgen, da für das Werkzeug zum Formen und Stanzen die gleichen Teile verwendet werden, wie für die Schweiß- bzw. Siegelstation und sowohl die Zeichnungen als auch die Arbeitsgänge in der Werkstatt für beide Werkzeuge gleich sind.

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Claims

_ g.rp. βθ 122 · -

SIEMAG Siegener Maschinenbau GmbH, 5912 Hilchenbach-Dahibr.üGh;

Pat entans prüc he .

Verfahren zum Herstellen von Hinterschneidungen' ätuf·* : > weisenden Behältern aus thermoplastischen Kunststöf₄f-.folien, nach dem die in den. plastischen Bereich, vorge-^ wärmte Folie über der öffnung der Form unter Vorspannung gehal-ten :und nach mechanischem Vorrecken in die' FörßF -\.: " durch pneumatische· Beaufschlagung an deren Wandurlgeil: "■■ ■ ;-bis zum Erstarren angepreßt wird, worauf der Rand' d^sj-' . ■ erstellten Formlings auf.das gewünschte Maß beschnitten . und ,zu dessen.Entnahme-die längs geteilte Form ge- O. ■ -·-·* öffnet wirdjf. . .- .. · - - - - ■ ■ . -. _:;· - ... ,· d a d u; r c h g e k e. η η ζ e i e- h η e .t,„. , -.,;,, *-.:';. _A, „daß. die Form ,nur -innerhalb des die .Hinters chneidung^n.·..-"'." ; aufweisenden Bereiches geöffnet wird und mindestens ein entlang seines Umfanges ungeteilter Bereich zum Schnitt'; - ' entlang des Formlings auf die Schnittplatte zu bewegt . wird. . ·

Form- und Stanzwerkzeug zum Tiefziehen von Hinterschneidungen aufweisenden Behältern aus thermoplastischen Kunststoffolien nach Anspruch 1 mit einer axial auf die Form absenkbaren, mit Schneidkanten derselben zusammenwirkenden Schnittplatte und mit zwei den Formling umfassenden Formteilen, die zu dessen Entnahme durch Auseinanderfahren voneinander trennbar sind und den Formling freigeben,

dadurch gekennzeichnet, daß nur Hinterschneidungen aufweisende Bereiche der Form durch trennbare Formteile (12) gebildet werden, und daß mindestens ein sich in Äusstoßrichtung des Formlings (22) nicht verjüngender, ungeteilter Formbereich ' (Matrize 1;5) vorgesehen ist, dessen der Schnittplatte

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(Stempel 6) zugewandte Stirnfläche- die Schneidkäiite auB« ^: weist. - · : ^""

~$_t Form- und Stanzwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß--die Innenkante des ungeteilten Formbereiches-..

(Matrize Γ5) die Schneidkante (Messer l4) aufweist.

4. Form- und Stanzwerkzeug nach Ansprüchen 2 oder >/■■_'.'.- ·

dadurch gekennzeichnet■■", ---"■ -daß die Schneidkante dur"ch ein zusätzliches, axiales Zurückziehen der Formteile (12) freigegeben wirdv'"

5« Form- und Stanzwerkzeug nach Anspruehen 1 bis 4,₅ ,' V ^:; d a du rc h g e k e η η ζ es 1 e h η e tj \ ^v daß mit dem Schließen der Form die Frontfläche der Schnittplatte gegen Auflageflächen der Form gepreßt ".,.-"..

- wird.

6. Form- und Stanzwerkzeug nach Ansprüchen 1 bis 5, ' _; ^; d a d u r c h ge k e η η ζ e i c h η e t, daß es mehr als eine Form aufweist und als Mehrfachwerkzeug ausgebildet ist.

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