DE19511064A1 - Tiefziehvorrichtung, insbesondere für dentale Zwecke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Tiefziehvorrichtung mit einem Formtisch zur Modellaufnahme, einer Einspannvorrichtung für Kunststoffolien, einer Heizvorrichtung zur Plastifizierung der Kunststoffolien sowie einer Vakuumpumpe, insbesondere zur Herstellung von Formteilen, wie sie im dentalen Bereich benötigt werden.

Solche Tiefziehvorrichtungen in der Größenordnung von Tischgeräten sind an sich bekannt.

Dabei sind diese konstruktiv so aufgebaut, daß im Gehäuse eine Vakuumpumpe eingebaut ist. Über dem Formtisch ist an einer Säule die Heizvorrichtung befestigt und darunter an derselben Säule die Einspannvorrichtung. Diese ist vertikal auf den Formtisch verschiebbar. Bei anderen Geräten befindet sich die Heizvorrichtung auf einer Seite des Gehäuses und der Formtisch auf der anderen Seite, während die Einspannvorrichtung sowohl über die Heizvorrichtung als auch über den Formtisch verschiebbar oder, gelenkig fixiert, umklappbar angeordnet ist.

Bei diesen mit Vakuum arbeitenden Geräten ist es sehr nachteilig, daß die im Gehäuse installierte Vakuumpumpe erst startet, sobald die Einspannvorrichtung mit der plastifizierten Folie auf die Modellebene abgesenkt wird. Dies führt, insbesondere bei dünnen Folien, zu einer ungenügenden Anformung, da sich die plastifizierte Folie während des Absenkungsvorganges und dem langsamen Aufbau des Vakuumzuges durch die startende Vakuumpumpe wieder abgekühlt hat.

Um diese Nachteile zu vermeiden, sind auch Tiefziehgeräte (OS 2753448 und P 3213502) bekanntgeworden, die sehr schnell ein Vakuum erzeugen können. Dies wird durch den Einsatz eines Ejektors erreicht. Es entfällt daher die Vakuumpumpe, andererseits ist jedoch wieder der aufwendige Druckluftanschluß samt Druckluftversorgung notwendig. Abgesehen davon, daß ein solcher Anschluß nicht in jedem Raum, in dem das Gerät stehen sollte, zur Verfügung steht.

Ferner ist aus der Literatur (A. Thiel: "Grundzüge der Vakuumverformung", Die Kunststoffbücherei Bd. 1, Rudolf Zechner Verlag, Speyer, 1963, Seite 22) bekannt, daß man in der Großindustrie versucht, einen stetigen Vakuumzug zur Verfügung zu haben, indem ein großdimensionierter Vorlaufkessel zwischen Vakuumpumpe und der Formstation installiert wird. Da in der Tiefziehmaschine in der Regel aus räumlichen Gründen der Vorlaufkessel nicht untergebracht werden kann, wird dieser außerhalb der Maschine aufgestellt und derselbe dann von der Vakuumpumpe permanent unter Vakuum gehalten. Dies ist auch aus Gründen einer rationellen Fertigung mit entsprechenden Taktzeiten erforderlich.

Sehr nachteilig ist hier der große Raumbedarf für die Anlage und der hohe Energieverbrauch für die ständig arbeitende Vakuumpumpe.

Vakuumgeräte, bei welchen die Einspannvorrichtung über eine seitlich befindliche Heizung verschoben oder umgeklappt werden muß, haben den Nachteil, daß die eingespannte Kunststoffolie bis zur optimalen Plastifizierung nicht nach unten durchhängen kann und deshalb entweder ungenügend erhitzt wird, was eine schlechte Anformung zur Folge hat, oder aber infolge des Durchhanges die Heizung berührt und dann durch Verbrennen zerstört werden kann.

Ferner können Kunststoffolien in Kombination mit einer Unterziehfolie, wie es z. B. zur Herstellung von Gußkappen zum Schrumpfausgleich oder bei der Herstellung von Schienen als Platzhalter erforderlich ist, überhaupt nicht bei diesen Geräten angewendet werden. Denn in diesen Fällen befindet sich die Unterziehfolie direkt über der Heizung, wo sie bereits wegschmilzt, bevor sich die darüber befindliche und mehr Hitze benötigende Kunststoffolie optimal erweicht hat.

Ebenfalls können keine hart-weich kombinierten (Sandwiches) Kunststoffplatten z. B. für Schienen und dgl. bei diesen Geräten verarbeitet werden, und dies aus dem gleichen, wie vorstehend genannten Grund.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil bei diesen Geräten besteht durch das notwendige Umklappen der Einspannvorrichtung von der Heizung zum Formtisch. Da die Einspannvorrichtung an einer Seite gelenkig befestigt sein muß, bedingt dies ein schräges Auftreffen der plastifizierten Folie oder Platte auf das Modell. Hierdurch ist eine ungleichmäßige Wanddickenverteilung des Formlings die Folge.

Vakuum-Tiefziehgeräte, bei welchen die Heizvorrichtung über der vertikal verschiebbaren Einspannvorrichtung angeordnet ist, haben den Nachteil, daß der Formtisch mit der Modellunterlage während des Aufheizvorganges und vor dem Absenken der plastifizierten Folie oder Platte nicht frei zugänglich ist. Hierdurch kann z. B. nicht die Zeit bis zur optimalen Plastifizierung des Kunststoffmaterials, z. B. zum Einbetten des Modells in Granulat oder zur richtigen Fixierung des Modells oder weiteren Manipulationen an demselben, ausgenutzt werden.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine preiswert herzustellende Tiefzieheinrichtung zu schaffen, die keinerlei Druckluftanschluß benötigt und dennoch einen schlagartig zur Verfügung stehenden Vakuumzug zur Anformung bereitstellt und dabei räumlich sehr klein gehalten werden kann.

Darüber hinaus muß ein freier Zugang zum Formtisch und damit der Arbeitsbühne bis zur Absenkung des Einspannvorrichtung mit der plastifizierten Kunststoffolie gewährleistet sein.

Ferner muß die Einspannvorrichtung beim Absenken parallel auf dem Formtisch auftreffen, um eine gleichmäßige Wanddickenverteilung des Formlings zu erreichen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß direkt in den Körper des Formtisches und unter dem Küvettenraum für die Modellaufnahme ein Raum integriert ist, welcher der Aufnahme des Bereitschaftsvakuums dient. Im Boden zwischen dem Modellraum und dem Vakuumraum führt eine Luftleitung zu einem im Gehäuse untergebrachten Steuerventil und von dort in den Vakuumraum. Eine weitere Luftleitung führt vom Vakuumraum zu einer ebenfalls im Gehäuse untergebrachten Vakuumpumpe.

Durch entsprechende elektronische Steuerung wird erreicht, daß die Vakuumpumpe eine Minute vor Ablauf der für die entsprechende Kunststoffolie oder -platte eingestellten Heizungszeit eingeschaltet wird. In dieser für die Plastifizierung notwendigen Zeit baut die Vakuumpumpe im Vakuumraum ein Vakuumreservoir auf, so daß beim Absenken der Einspannvorrichtung durch entsprechende Schaltung sofort und schlagartig ein starker Vakuumzug zur Anformung zur Verfügung steht.

Dadurch lassen sich hochpräzise Anformungen sowohl bei dünnen als auch bei dicken Kunststoffolien oder Kunststoffplatten erzielen. Ein Druckluftanschluß ist nicht erforderlich.

Sehr vorteilhaft ist der Einbau eines Vakuumraumes direkt in den Formtisch, da die gesamte Anlage dadurch sehr klein gehalten werden kann. Im dentalen Einsatzbereich wird intermittierend gearbeitet, deshalb ist ein separat aufgestellter Vakuumkessel, der von einer Vakuumpumpe ständig unter Vakuum gehalten wird, nicht erforderlich. Bei dentalen, tiefgezogenen Formteilen handelt es sich immer um individuelle Formen. Eine Serienherstellung gleicher Formen wird nicht benötigt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung läßt sich der Formtisch samt Vakuumraum vorteilhaft und materialsparend aus einem zylinderförmigen Teil, vorzugsweise Gußteil, herstellen.

Um die Größe des Gerätes möglichst klein zu halten, wird die Heizung in den rückwärtigen Bereich des Gerätes versetzt, und zwar vorteilhaft um 30° im Verhältnis zum Formtisch.

Die Einspannvorrichtung wird seitlich zwischen dem Formtisch und der Heizung oben am Innenrohr einer auf der Gerätegrundplatte installierten Teleskopsäule befestigt.

Vorteilhaft weist das Außenrohr der Teleskopsäule eine Kulisse auf, nach deren Führung die Einspannvorrichtung in drei Stellungen arretiert werden kann, und zwar: in eine Stellung direkt unter der Heizung, in eine zweite Stellung auf dem Formtisch und in eine dritte Stellung nach außen vorne in eine Folieneinlegeposition. Außerdem ermöglicht die Kulisse eine vertikale Verschiebbarkeit der Einspannvorrichtung.

Gemäß der Erfindung ergibt eine solche Konstruktion und Befestigungsart der Einspannvorrichtung erhebliche Vorteile bei der Benutzung des Gerätes.

Hierbei erleichtert die Folieneinlege-Position infolge der freien Zugänglichkeit der Einspannvorrichtung das Einlegen und Festklemmen der Kunststoffolien und -platten unterschiedlichster Art und Stärke in der Einspannvorrichtung. Ferner ist in dieser Position der Einspannvorrichtung sowie auch in der Position desselben unter der Heizung die Arbeitsbühne des Formtisches ebenfalls frei zugänglich und ermöglicht vorher und noch während der Aufheizzeit Manipulationen am Modell, wie z. B. das Einbetten des Modells in Granulat oder die Fixierung desselben auf einer Modelltischplatte usw. Dadurch läßt sich erheblich Zeit einsparen.

Vorteilhaft ist außerdem die vertikale Verschiebbarkeit der Einspannvorrichtung. Das kulissengeführte Abwärtsgleiten ermöglicht ein paralleles Auftreffen der plastifizierten Kunststoffplatte auf dem Modell, und damit wird eine gleichmäßige Wanddickenverteilung des Formkörpers erzielt.

Ferner wird das kulissengeführte Abwärtsgleiten der Einspannvorrichtung durch einen unten an der Teleskop- Innensäule angebrachten Bolzen vorteilhaft als Anschlag zum Abdichten der Einspannvorrichtung gegenüber dem Modellraum und gleichzeitig als Schaltbolzen für die Steuerelektronik ausgenutzt.

Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungs­ beispieles näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Formtisch und die Einspannvorrichtung.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht mit teilweise geöffnetem Gehäuse und den darin befindlichen Steueraggregaten und Vakuumpumpe.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt im wesentlichen einen kreisrunden Gehäuseteil 1, den Formtisch 3 umfassend. Während sich am kastenförmigen Gehäuseteil ein Bedienpult 2 befindet und an der Oberfläche des Gehäuses die Einspannvorrichtung 4 mit der Teleskopsäule 5 das Gehäuse zwecks Befestigung auf der Gerätebodenplatte durchbricht. Ferner ist am rückwärtigen Gehäuseteil eine Befestigungssäule 8 für die Heizstation 9 angebracht. Unter der Heizstation 9 befindet sich auf der Gehäuseoberfläche eine Spiegelscheibe 10. Diese ermöglicht eine visuelle Beobachtung des Plastifizier­ vorganges der in der Einspannvorrichtung befindlichen Kunststoffolie.

In der Einspannvorrichtung 4 befindet sich ein Folienspannring 6 sowie 2 einander gegenüberliegende Spannscheiben 7, welche in Fig. 2 näher beschrieben wird.

Vorteilhaft läßt sich das gesamte Gehäuse einschließlich Bedienpult durch Metall-Druck-Guß oder auch in Kunststoff spritzen und auf der, nicht gezeichneten, Bodenplatte befestigen. Den Formtisch umgibt im oberen Teil noch eine durch die Außenwand des Gehäuses 1 begrenzte Rinne 11 für überflüssiges Granulat. Dieses rollt auf der beidseitig um den Formtisch schräg verlaufenden Rinne 11 zu einer in Fig. 4 ersichtlichen Öffnung 12, welche dann den Weg zu einem in das Gehäuse hinein- und herausschiebbaren Granulat-Auffang-Behälter 13 freigibt.

In Fig. 2 ist ein Schnitt durch den Formtisch 3 mit Einspannvorrichtung 4 dargestellt, wobei der Formtisch 3 vorzugsweise aus einem gegossenen Zylinder besteht, dessen oberer Teil als Küvettenraum 15 zur Aufnahme von Granulat und zur Fixierung des Modells dient.

Am oberen Ende des Formtisches 3 ist außen eine Nut zur Aufnahme eines Dichtungsringes 14 eingelassen. Dieser Dichtungsring dient zum Abdichten der abgesenkten Einspannvorrichtung 4 gegenüber dem Küvettenraum 15.

Der untere Teil des Formtisches 3 umfaßt den Vakuumraum 16. Die Zylinderwand des Formtisches 3 besitzt zwischen Küvettenraum und Vakuumraum eine Trennwand 17. In dieser Trennwand verläuft eine Bohrung 18 mit einer durch ein Feinsieb 19 abgeschlossenen Öffnung 20 zum Küvettenraum 15 und einer Öffnung 21 in der Zylinderaußenwand zwecks Verbindung zu einer Pneumatik­ verschraubung mit einem Schlauch 22, der zu einem 3/2-Wege- Steuerventil 23 führt.

In der Zylinderwand des Formtisches 3 befindet sich im Vakuumraum 16 eine Öffnung 24 zur Aufnahme einer Pneumatik­ verschraubung mit einer Schlauchverbindung 25, die ebenfalls zum 3/2-Wege-Steuerventil 23 führt.

Darunter befindet sich in der Zylinderwand des Formtisches 3 eine weitere Öffnung 26 mit einer Pneumatikverschraubung und Schlauch 27, der zur Vakuumpumpe 28 führt.

Der vorzugsweise zylinderförmige Formtisch 3 ist mit der Bodenplatte der erfindungsgemäßen Vorrichtung verschraubt.

Die Einspannvorrichtung 4 besteht aus einem vorzugsweise gegossenen ringförmigen Metallteil mit Brücke zu einem Handgriff. Die Brücke der Einspannvorrichtung 4 ist mit der Teleskop-Innensäule 29 am oberen Ende fest verschraubt. Dort befindet sich auch ein Arretierstift 30 zur Fixierung der Einspannvorrichtung.

Im ringförmigen Teil der Einspannvorrichtung 4 ist eine Nut zur Aufnahme des Dichtungsringes 38 eingefräst. Dieser Dichtungsring dient zum Abdichten der Kunststoffolie an der Kunststoffolien-Auflage 32.

Durch einen Folienspannring 6 wird die Kunststoffolie durch die Spannscheiben 7 auf den Dichtungsring 38 gepreßt und abgedichtet.

In Folienspannring 6 ist ein Stift 34 eingelassen, welcher über die spiralförmige Führung 35 in der Spannscheibe 7 durch Drehen derselben den Folienspannring 6 auf den Dichtungsring 38 preßt und abdichtet.

Im Schnittbild der Fig. 2 ist die Planfläche der Spannscheibe 7 mit der spiralförmigen Führungsnut 35 separat herausge­ zeichnet.

Am unteren Ende der Teleskop-Innensäule 29 ist ein Bolzen 36 eingelassen. Dieser dient der Führung der Teleskop-Innensäule samt der mit ihr verbundenen Einspannvorrichtung 4 gemäß der im Außenrohr 31 des Teleskops eingefrästen Schlitze und damit Kulisse zur horizontalen und vertikalen Bewegung und Arretiermöglichkeiten der Einspannvorrichtung 4. Somit dient der Bolzen 36 als Anschlag für horizontale und vertikale Bewegungen und gleichzeitig als Schaltbolzen für die Steuerelektronik.

Im Schnittbild der Fig. 2 ist der vertikale Führungsschlitz 37 zu erkennen.

Eine Draufsicht mit teilweise geöffnetem Gehäuse mit den darin befindlichen Steueraggregaten und Vakuumpumpe zeigt Fig. 3. Hierbei ist das 3/2-Wege-Steuerventil 23 über den Schlauch 22 mit dem Küvettenraum 15 verbunden und über den Schlauch 25 mit dem darunterliegenden Vakuumraum (16). Der Schlauch 27 verbindet den Vakuumraum mit der Vakuumpumpe 28.

Ferner befindet sich im Gehäuse noch die Steuerplatine 39 für den gesamten Funktionsablauf der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Eine weitere Draufsicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt Fig. 4. Hier ist die Rinne 11 zum Ablauf von überschüssigem Granulat mit der Öffnung 12 zum Granulat-Vorratsbehälter 13 dargestellt.

Ferner zeigt Fig. 4 die Draufsicht auf das Bedienpult 2. Nachfolgend eine kurze Beschreibung des Funktionsablaufs der erfindungsgemäßen Vorrichtung mittels Schaltung über das Bedienpult:
Nachdem der Hauptschalter 40 betätigt worden ist, blinkt die digitale Anzeige 43. Aus einer empirisch aufgestellten Tabelle kann die Plastifizierungs-Heizzeit der Kunststoffolien unterschiedlichster Qualität und Stärke abgelesen werden. Diese Plastifizierungs-Heizzeit ist mit dem Schalter 42 einzustellen und wird im Display der digitalen Anzeige 43 ersichtlich. Nach Einstellung der Heizzeit und Bestätigung mit Schalter 41 blinkt die LED-Anzeige 44 rot, und die Vorheizzeit des Strahlers 45, die immer konstant voreingestellt ist, beginnt abzulaufen. Jetzt hat man noch Zeit, die ausgewählte Folie in die Einspannvorrichtung 4 einzulegen und auf dem frei zugänglichen Formtisch das Modell einzustellen oder in Granulat einzubetten.

Die Vakuumpumpe 28 startet automatisch eine Minute vor dem Ablauf der Plastifizierungs-Heizzeit und evakuiert den Vakuumraum 16. Nach Ablauf der Vorheizzeit für den Strahler 45 blinkt die LED-Anzeige 44 grün, und ein akustisches Signal ertönt zur Aufforderung, die Einspannvorrichtung 4 mit der eingelegten Folie unter die Heizstation 9 zu schwenken. Die eingestellte Plastifizierungs-Heizzeit im Display 43 läuft nach rückwärts ab, und bei Null ertönt wieder ein akustisches Zeichen zum Ausschwenken der Einspannvorrichtung 4 über den Formtisch 3 und Absenken auf denselben. Damit wird automatisch über den Anschlagbolzen 36 der schlagartige Vakuumzug zur Anformung der plastifizierten Folie an das Modell ausgelöst.

Nach dem Tiefziehvorgang läuft die Vakuumpumpe 28 zwecks Aufrechterhaltung des Vakuumzuges und bis zur Abkühlung des Formlings automatisch noch eine Minute weiter. Danach erfolgt ebenfalls durch das Steuerprogramm über die Steuerplatine 39 die automatische Entlüftung, und der Formling kann der Einspannvorrichtung 4 entnommen werden.

Claims (12)

1. Tiefziehvorrichtung mit einem Formtisch zur Modellaufnahme, einer Einspannvorrichtung für Kunststoffolien, einer Heizvorrichtung zur Plastifizierung der Kunststoffolien sowie einer Vakuumpumpe, insbesondere zum Tiefziehen von Kleinformteilen, wie sie im dentalen Bereich benötigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß direkt im Körper des Formtisches (3) außer dem Küvettenraum (15) ein Vakuumraum (16) zur Aufnahme eines Bereitschaftsvakuums eingebaut ist und daß die Einspannvorrichtung (4) mit einer Brücke und Handgriff am oberen Ende einer im Gehäuse befestigten Teleskop-Innensäule (29) fest verschraubt ist, wobei zur Fixierung ein Arretierstift (30) dient.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Vakuumraum (16) direkt unter dem Küvettenraum (15) befindet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Boden des Küvettenraumes (15) eine Durchbohrung (20) befindet mit einer durch ein Feinsieb (19) abgedeckten Öffnung (20) zum Küvettenraum und am anderen Ende der Durchbohrung (21) mit einem Schlauchanschluß (22) zur Verbindung mit einem Steuerventil (23).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß im Vakuumraum (16) eine Öffnung (24) mit einem Schlauchanschluß (25) zum Steuerventil (23) führt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß vom Vakuumraum (16) eine weitere Öffnung (26) mit einem Schlauchanschluß (27) zu einer Vakuumpumpe (28) führt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß sich im ringförmigen Teil der Einspannvorrichtung (4) zwei einander gegenüberliegende Spannscheiben (7) befinden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannscheibe (7) an ihrer planen Fläche eine spiralförmige Führung (35) besitzt, in welcher der Stift (34) geführt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende der Teleskop-Innensäule ein Bolzen (36) als Anschlag für die horizontalen und vertikalen Bewegungen der Einspannvorrichtung (4) eingelassen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzen (36) bei der vertikalen Endbewegung des Teleskop-Außenrohrs (31) als Schaltbolzen für die elektronische Steuerung dient.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (31) der Teleskopsäule eine Kulisse aufweist, nach deren Führung die Einspannvorrichtung (4) in eine Stellung unter die Heizstation (9) sowie eine Stellung über und bei Abwärtsbewegung auf den Formtisch (3) und eine Stellung nach vorne in eine, den Formtisch frei zugänglich machende Stellung, als Folieneinlege-Position gebracht werden kann.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizstation (9) in den rückwärtigen Bereich des Gerätes um 25-35°, vorzugsweise 30° im Verhältnis zum Formtisch (3), im Bezug zur Längsausrichtung des Gehäuses versetzt wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß sich auf dem Gehäuse (1) direkt unter der Heizstation (9) eine Spiegelscheibe (10) befindet.