DE19601422A1 - Vorrichtung zum Tiefziehen eines thermoformbaren Kunststoffes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Tiefziehen einer Bahn oder einer Platte aus thermoformbarem Kunststoff mit einem Hauptwerkzeug mit einer Klemmfläche und einem relativ zu diesem bewegbaren Gegenwerkzeug mit Gegenklemmfläche und Formungshohlraum, in den ein im Hauptwerkzeug bewegbarer Vorstrecker hinein- und herausbewegbar ist und in den Saug- und/oder Druckleitungen münden.

Es ist bekannt, Fließmittelpackungen aus thermoformbarem Kunststoff mittels Tiefziehen und deckelseitigen Auflegen eines Verschlusses herzustellen. Hierfür werden die Vorrichtungen eingesetzt, bei denen eine Kunststoffbahn zwischen einem Hauptwerkzeug und einem Gegenwerkzeug eingeklemmt und in den Formungshohlraum hinein durch Saugung oder durch Druck tiefgezogen wird. Die Randbereiche einer solchen Bahn werden eingeklemmt und für den Transport von einer Bearbeitungsstation zur nächsten verwendet. Gegen Ende der Herstellungs­ schritte wird der äußere Rand des gerade hergestellten, becherförmigen Behältnisses von dem Klemm- und Transportrand abgeschnitten. Bei den bekannten Tiefziehvorrichtungen sind für die einzelnen Behandlungsschritte in der Herstellungslinie hintereinander angeordnete Vorrichtungs­ einheiten vorgesehen, so daß bei den bekannten Vorrichtungen ein Mindestaufwand an Technik, Material, Raumbedarf und Kosten nicht unterschritten werden kann.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Tiefziehen ähnlich der eingangs genannten Art zu bauen, die vielseitig anwendbar und dennoch kompakter aufgebaut ist.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß an der Klemmfläche des Hauptwerkzeuges ein relativ zu dieser bewegbares bandförmiges Messer in Gestalt eines Ringes vorgesehen ist, der - in Projektion auf den Boden des Formungshohlraumes gesehen - den Formungshohlraum im Abstand außen umzieht. Den Formungshohlraum umzieht ein ebener Rand sowohl auf der Seite des Hauptwerkzeuges als auch auf der des Gegenwerkzeuges, wodurch das Werkstück, nämlich das Teil der Kunststoffbahn oder die Platte aus Kunststoff, festgeklemmt wird. Diese Maßnahme ist zwar bekannt, in ein und demselben Werkzeug, nämlich bei der hier bevorzugten Ausführungsform in dem Hauptwerkzeug, befindet sich aber gleichzeitig ein Messer, so daß nach dem Tiefziehen z. B. ein den geformten Hohlkörper umziehender Rand mit seinen Endmaßen abgestanzt werden kann, ohne daß das Hauptwerk­ zeug in einer weiteren Bearbeitungsstufe ausgetauscht werden muß. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann also sowohl zum Tiefziehen als auch zum Stanzen benutzt werden, und dabei sind die Antriebe separat steuerbar. Deshalb kann das Stanzen zu einem Zeitpunkt erfolgen, wenn es für die Herstellung des betreffenden Werkstückes am günstigsten ist.

Gemäß weiterer Ausgestaltung der Erfindung hat das Messer die Gestalt eines Ringes. Hierfür ist das Messer bandförmig und besteht z. B. aus Bandstahl. Unter Ring wird hier die Gestalt einer geschlossenen Schleife verstanden, d. h. es kann sich um eine beliebige Rundung handeln, sei es kreisförmig, elliptisch, länglich, oval oder dergleichen. Ebenso kann das Messer dreieckig, viereckig oder anderweitig vieleckig ausgestaltet sein, sofern nur in dem Bereich, wo es für das Endprodukt erwünscht ist, gestanzt werden kann. Dabei muß der Ring oder die Schleife nicht einmal in jedem Fall geschlossen sein.

Blickt man in Richtung der Längsmittellinie des Hauptwerkzeuges, dann sieht man bei montiertem Werkzeug senkrecht auf den Boden des Gegenwerkzeuges mit dem Formungs­ hohlraum. Es ist zweckmäßig, wenn sich das ringförmige Messer in Richtung dieser Längsmittelachse des Hauptwerkzeuges hin- und herbewegen läßt. Dann kann die Klinge dieses Ringmessers aus einer vorderen Stirnfläche des Hauptwerkzeuges bei Betätigung des Antriebes zum Stanzen herausgedrückt und für die anderen Bearbeitungsvorgänge wieder (oder noch) zurückgezogen werden (oder bleiben).

Man kann das ringförmige Messer im Bereich um den Formungshohlraum herum außen günstig an bringen, wenn erfindungsgemäß das bandförmige Messer in Ringgestalt über einen festen Stahlring am vorderen Ende von Betätigungsstangen angebracht ist, die an ihrem entgegen­ gesetzten hinteren Ende an einer Messerbewegungsplatte befestigt sind. Die Festigkeit und damit die Führung des bandförmigen Messers gelingt über den festen Stahlring, der wesentlich mehr Masse haben kann, als das Blatt des bandförmigen Messers selbst. Es ist auch möglich, über den Umfang des Formungshohlraumes verteilt im Abstand mehrere Stahlklötze geführt so vorzusehen, daß das bandförmige Messer jeweils von einem Stahlklotz gehalten und dazwischen eine kurze Strecke ohne besondere Halterung frei bis zum nächsten Stahlklotz verläuft, sofern die Stahlklötze oder der rundum laufende feste Stahlring von Betätigungs­ stangen gehalten werden/wird. Die Betätigungsstangen erstrecken sich zweckmäßigerweise in Richtung der Längsmittelachse des Hauptwerkzeuges und damit etwa senkrecht zu der Klemmfläche des Hauptwerkzeuges. Dadurch kommt auch die translatorische Bewegung des bandförmigen Messers zustande, wenn alle Betätigungsstangen vorzugsweise gleichzeitig um die gleiche Strecke bewegt werden. Der Stahlring oder die einzelnen Stahlklötze werden dann in zweckmäßiger Weise geführt im äußeren unteren Ring des Hauptwerkzeuge gehaltert.

Zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn das hintere, dem Werkstück abgewandte Ende des Hauptwerkzeuges durch eine Hauptplatte abgeschlossen ist, in der ein Durchgangsloch für eine an der Messerbewegungsplatte befestigte Mittelstange angebracht ist. Durch die Halterung der Betätigungsstangen für das bandförmige Messer an der beschriebenen Messerbewegungsplatte ist für die präzise gleichmäßige und gleichzeitige Bewegung des bandförmigen Messers über den ganzen Umfang gesorgt. Die Steuerung erfolgt über wenigstens eine Mittelstange, mit welcher die Messerbewegungsplatte in der Richtung der Längsmittelachse des Hauptwerkzeuges hin- und herbewegt wird. Durch das Abschließen des Hauptwerkzeuges durch die erwähnte Hauptplatte läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung kompakter ausgestalten, obwohl mehrere Werkzeuge unabhängig voneinander bewegt werden können. Mit der Hauptplatte wird praktisch das Hauptwerkzeug mit seinen tragenden Elementen gehaltert und bewegt; so z. B. die Klemmfläche, die über diese Verbindungselemente des Hauptwerkzeuges starr mit der Hauptplatte verbunden ist. Die Verbindungselemente zwischen Hauptplatte und Klemmfläche bzw. dem äußeren unteren Ring, an welchem die Klemmfläche angeordnet ist, können wandförmig mit Vorsprüngen und Querwänden ausgebildet und mit Bohrungen versehen sein, in welchen die Antriebselemente für die einzelnen Werkzeuge geführt sind. So hat die Hauptplatte z. B. das erwähnte Durchgangsloch für die Mittelstange, die sich vom Antrieb außen durch eben diese Hauptplatte erstreckt und mit der Messerbewegungsplatte gekoppelt ist, um diese und damit die Betätigungsstangen und das bandförmige Messer in der beschriebenen Weise zu bewegen.

Günstig ist es auch, wenn gemäß der Erfindung in dem Hauptwerkzeug eine ringförmige, senkrecht zur Mittelstange verlaufende hintere Schulter zur Bildung und Begrenzung eines ersten Bewegungsraumes für die Messerbewegungsplatte vorgesehen ist und wenn vorzugsweise hinter der Klemmfläche des Hauptwerkzeuges eine vordere Schulter zur Bildung und Begrenzung eines zweiten Bewegungsraumes für den am Messer befestigten Stahlring angebracht ist. Die folgenden Abschnitte der Erfindung werden also anhand der bevorzugten Ausführungsform beschrieben, bei welcher das Messer bandförmig und an einem Stahlring angebracht ist. Dieser bewegt sich dann in dem zuletzt erwähnten zweiten Bewegungsraum gegen die vordere Schulter oder von dieser fort. Diese Bewegung ist wieder die schon beschriebene translatorische Bewegung der Betätigungsstange in Richtung der Längsmittel­ achse des Hauptwerkzeuges. Die Amplitude des bandförmigen Messers wird durch die vordere Schulter im Zusammenwirken mit einer hinteren Abstützung beschränkt. Die stanzende bzw. schneidende vordere Messerkante kann deshalb nur um einen vorgegebenen Betrag aus der den Formungshohlraum umgebenden Stirnfläche herausgedrückt werden. Damit die Betätigungs­ stangen sich um diese begrenzte Amplitude in Richtung der Längsmittelachse des Hauptwerk­ zeuges vor- und zurückbewegen können, braucht der im hinteren Bereich des Hauptwerkzeuges vorgesehene erste Bewegungsraum jedenfalls eine Lage der erwähnten hinteren Schulter, die wenigstens die Amplitude des Messers zuläßt. Mit anderen Worten muß auf der werk­ stückseitigen Oberfläche der Messerbewegungsplatte der erste Bewegungsraum so groß ausgestaltet sein, daß sich die Messerbewegungsplatte wenigstens um denjenigen Betrag auf die hintere Schulter zubewegen kann, um welchen das bandförmige Messer aus der vorderen Stirnfläche herausgestoßen werden soll. Die Bewegungsamplitude der Messerbewegungsplatte sollte also größer oder gleich der Bewegungsamplitude des Stahlringes in dem zweiten Bewegungsraum sein.

Während sich die Hauptplatte über das gesamte Hauptwerkzeug hinweg erstrecken kann, braucht sich die Messerbewegungsplatte nur über den Kranz der Betätigungsstangen hinweg zu erstrecken, kann also in Draufsicht, d. h. in Richtung der Längsmittelachse des Hauptwerk­ zeuges gesehen, kleiner als die Hauptplatte sein. Bei dieser Betrachtung ist zu beachten, daß derzeit ein Einzelwerkzeug beschrieben wird. Bei einem Mehrfachwerkzeug können die Platten entsprechend größer ausgestaltet sein, um mehrere Einheiten zu übergreifen, so daß nur ein Antrieb für mehrere Einheiten erforderlich ist.

Bei weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist am vorderen Ende des Hauptwerkzeu­ ges innerhalb des Bewegungsraumes für den Stahlring eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Vorstreckers angebracht, der rückseitig von wenigstens einer Schubstange translatorisch bewegbar gehaltert ist, und die Schubstange erstreckt sich durch einen Durchgang in einer die Ausnehmung nach hinten begrenzenden Querplatte. Das vordere Ende des Hauptwerkzeuges ist sozusagen die dem Gegenwerkzeug zugewandte Seite, von welcher aus sich der Formungshohlraum in das Gegenwerkzeug erstreckt. Dem Formungshohlraum im Gegen­ werkzeug gegenüber liegt also im Hauptwerkzeug die erwähnte Ausnehmung welche sich deshalb innerhalb des Bewegungsraumes für den Stahlring erstreckt. In dieser Ausnehmung wird ein Vorstrecker aufgenommen, der relativ zu den Begrenzungswänden der Ausnehmung ebenfalls translatorisch in Richtung der Längsmittelachse des Hauptwerkzeuges bewegbar ist. Diese Bewegung wird von einem entsprechenden Antrieb über wenigstens eine und vorzugsweise zwei oder drei Schubstangen vom rückwärtigen Ende auf den Vorstrecker aufgebracht. Weil die erwähnte Ausnehmung rückwärtig abgedichtet und begrenzt sein muß, ist die Querplatte in dem Hauptwerkzeug vorgesehen, die - wie der Name sagt - sich quer zur Längsmittelachse des Hauptwerkzeuges erstreckt. Durchgänge in der Querplatte gestatten den Durchtritt des oder der Schubstange, damit der Vorstrecker von dem rückseitig am Hauptwerkzeug angebrachten Antrieb translatorisch nach vorn bis in den Formungshohlraum hinein und auch wieder zurückbewegbar ist. Antriebsstangen für den Vorstrecker (wenigstens eine an der Zahl) erstrecken sich vorzugsweise nach rückwärts durch die Messerbewegungs­ platte und vorzugsweise auch durch die Hauptplatte hindurch. Auf diese Weise kann sowohl der Vorstrecker als auch das bandförmige Messer unabhängig voneinander und auch unabhängig vom Hauptwerkzeug bewegt werden. Das Hauptwerkzeug nämlich kann mit Hilfe der Hauptplatte die Klemmung besorgen, während die Schubstangen für die Bewegung des Vorstreckers sorgen und mit Hilfe der Betätigungsstangen das bandförmige Messer in Betrieb gesetzt werden kann. Man erkennt, wie vielseitig die erfindungsgemäße Vorrichtung anwendbar ist, nämlich zum Klemmen, Stanzen und Vorstrecken innerhalb ein und desselben Hauptwerkzeuges, wobei von der eigentlichen Tiefziehtätigkeit mit dem Saug- oder Druckbetrieb im Formungshohlraum noch nicht einmal gesprochen ist; teilweise, weil das eigentliche Tiefziehen an sich bekannt ist.

Vorteilhaft ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn vor der hinteren Schulter und hinter der Querplatte ein dritter Bewegungsraum in dem Hauptwerkzeug für eine Streckerplatte vorgesehen ist, an welcher vorderseitig die mindestens eine Schubstange für den Vorstrecker und rückseitig mindestens eine Streckerplattenstange für den Antrieb der Streckerplatte befestigt sind, und wenn sich die Streckerplattenstange durch ein Loch in der Messerbewe­ gungsplatte erstreckt. An Stelle des Durchtritts der Schubstangen durch die Messerbewegungs­ platte und gegebenenfalls sogar durch die Hauptplatte ist es bei dieser bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, die Schubstangen rückseitig in einer Streckerplatte enden zu lassen. Mit Hilfe einer oder mehrerer Schubstangen, die an der Streckerplatte befestigt ist/sind, kann also der Vorstrecker nur mit Hilfe einer Platte in Richtung der Längsmittelachse des Hauptwerkzeuges translatorisch hin- und herbewegt werden. Um diese translatorische Bewegung auf die Streckerplatte zu bringen, ist diese an wenigstens einer Streckerplatten­ stange befestigt, die sich ebenfalls in Richtung der Längsmittelachse des Hauptwerkzeuges erstreckt und in dieser Richtung bewegt werden kann. Hierfür durchtritt die Streckerplatten­ stange die Messerbewegungsplatte und/oder die Hauptplatte. Der dritte Bewegungsraum ist also durch die Fläche der hinteren Schulter einerseits und durch die hintere Querplatte andererseits begrenzt und gebildet. In diesem dritten Bewegungsraum kann sich die Streckerplatte hin- und herbewegen. Die axiale Länge dieses dritten Bewegungsraumes ist groß genug ausgestaltet, daß der Vorstrecker den vollen Hub durchfahren kann, der zum Vorstrecken des Kunststoffmaterials erforderlich ist.

Zweckmäßig ist es ferner, wenn erfindungsgemäß in der Hauptplatte neben dem Durchgangs loch für die Mittelstange wenigstens ein Durchlaß für die Streckerplattenstange vorgesehen ist. Während man ohne diesen Durchlaß die Streckerplattenstange mit der Hauptplatte verbinden könnte oder seitliche anderweitige Antriebe vorsehen könnte, ist die separate Bewegungs­ möglichkeit des Vorstreckers durch das Hindurchführen der Streckerplattenstange bis hinter die Rückseite der Hauptplatte die bevorzugte Lösung. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann dann bei aller Vielseitigkeit kompakt aufgebaut sein und zuverlässig arbeiten.

Für ein Mehrfachwerkzeug ist die Erfindung in besonders vorteilhafter Weise weiter dadurch ausgestaltet, daß in der Hauptplatte mehrere, in genormten Abständen zueinander angeordnete Durchgangslöcher für jeweils eine Mittelstange und/oder Durchlässe für jeweils eine Streckerplattenstange vorgesehen, wobei vorzugsweise in der Messerbewegungsplatte mehrere, in genormten Abständen zueinander angeordnete Löcher für jeweils eine Strecker­ plattenstange vorgesehen sind. Dabei sollten die Löcher in der Messerbewegungsplatte Durchlässen in der Hauptplatte entsprechen in einer Weise, daß an der Streckerplatte befestigte Streckerplattenstangen sich passend durch die Löcher und die Durchlässe hindurcherstrecken können. Man kann bei einem Beispiel annehmen, daß ein Werkzeug im Bereich eines Vorstreckers arbeitet, wobei dieser von einer Streckerplatte betätigt wird, welche etwa die Größe der Projektion des Vorstreckers hat, wenn man in Richtung der Längsmittelachse des Hauptwerkzeuges blickt. Betrachtet man dies als eine Werkzeugeinheit, dann kann man sich vorstellen, daß mehrere Einheiten so nebeneinander angeordnet werden, daß die Hauptplatte alle Einheiten einstückig übergreift. Alternativ ist es aber auch denkbar, einen Vorstrecker nur durch eine Schubstange anzutreiben und diese an einer Streckerplatte zu befestigen, welche ebenfalls eine Gruppe von Werkzeugeinheiten oder alle Werkzeugeinheiten übergreift. Dann kann man die Anzahl der Streckerplattenstangen verringern, welche durch die Messerbewe­ gungsplatte einerseits und die Hauptplatte andererseits hindurchgeführt werden müssen.

Der geschickte Aufbau der einzelnen Werkzeugteile nebeneinander und ineinander zeigt, wie ein Einfachwerkzeug und sogar ein Mehrfachwerkzeug mit unterschiedlichen Behandlungs­ elementen vielseitig anwendbar und doch technisch einfach ausführbar sind.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann man ein Außengestell vorsehen, an welchem das Gegenwerkzeug befestigt ist und gegenüber welchem das Hauptwerkzeug über die Hauptplatte bewegbar ist derart, daß gemäß der Erfindung die Hauptplatte, die Messerbewegungsplatte und die Streckerplatte translatorisch in horizontaler Richtung auf das Gegenwerkzeug zu und von diesem fortbewegbar angetrieben sind. Während man das Hauptwerkzeug und das Gegenwerkzeug in beliebiger Raumlage anordnen kann, sind im allgemeinen die vertikale und die horizontale Lage bevorzugt. Wenn die Längsmittelachse des Hauptwerkzeuges vertikal liegt, erfolgen alle translatorischen Bewegungen, die oben beschrieben sind, ebenfalls in vertikaler Richtung. Das Werkstück, d. h. die Platte oder das Band aus thermoformbarem Kunststoff wird im Falle der vertikalen Bewegung des Vorstreckers usw. horizontal zwischen die Klemmflächen geführt und bearbeitet. Bei der zuletzt erwähnten bevorzugten Ausführungsform erfolgt aber die translatorische Bewegung in horizontaler Richtung derart, daß die Kunststoffbahn oder die Platte vertikal zwischen den Klemmflächen angeordnet sind, vor dem Festklemmen also sozusagen gerade hängt. Der hiermit verbundene Vorteil liegt darin, daß eine auf Thermoform-Temperatur erwärmte Platte oder Bahn aus Kunststoff bei der bevorzugten Ausführungsform nicht durchhängen kann, so daß sich exakt die richtigen Stellen an den Rändern der späteren Packung festklemmen lassen und kein Verziehen oder Verschieben auftreten kann.

Besonders eignet sich die Vorrichtung mit wenigstens einigen der vorstehend erwähnten Merkmale für die Herstellung einer Fließmittelpackung oder wenigstens deren Unterteils unter Tiefziehen eines solchen becherförmigen Unterteils aus einem gefüllten Kunststoffmaterial. Das thermoformbare Kunststoffmaterial, welches mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verarbeitbar und für eine Fließmittelpackung geeignet ist, kann ein thermoplastischer Kunststoff sein, z. B. Polypropen. Auch PVC kann als solcher Kunststoff dienen, wobei Polypropen in der Technik weitgehend auch als Polypropylen bekannt ist. Eine derart hergestellte Verpackung besteht dann aus einwandfrei wieder aufarbeitbaren und leicht verrottbaren Teilen und Materialien. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann man das Kunststoff­ material, z. B. das Polypropen, auch füllen, wobei als Füllstoffe hier an Kreide, Glimmer, Talkum, Gips oder dergleichen gedacht ist. In der Praxis haben sich Füllgrade von bis zu 70%, vorzugsweise 60%, als günstig erwiesen. Es hat sich gezeigt, daß derartige gefüllte Kunststoffmaterialien einerseits leicht verrottbar sind, natürlich auch ohne weiteres und nach einfachen Methoden wieder aufgearbeitet bzw. rezykliert werden können und andererseits die Eigenschaften eines Kunststoffes nicht beeinträchtigen, so daß derartige gefüllte Kunststoff­ materialien insbesondere tiefziehfähig und auch siegelfähig sind.

Für das Tiefziehen wird eine Bahn aus gefülltem Kunststoff intermittierend vor die Klemmfläche am vorderseitigen Ende des Hauptwerkzeuges gebracht, dort angehalten. Die Kunststoffbahn ist durch geeignete Maßnahmen auf Thermoform-Temperatur gebracht worden. Durch Heran bewegen des Hauptwerkzeuges an das Gegenwerkzeug gelangen die Klemmflächen längs eines geschlossenen Randbereiches in Kontakt miteinander, so daß die erhitzte Kunststoffbahn dazwischen eingespannt ist. In diesem Zustand kann der Vorstrecker betätigt werden, der kleiner als die Verpackung selbst ist, denn er ist nicht das Endbearbeitungswerkzeug sondern nur ein Vorstrecker. Außerdem wird gleichzeitig Luft von der Rückseite des Hauptwerkzeuges eingeblasen, um die plastisch erweichte, warme Kunststoffbahn in Richtung auf den Formungshohlraum zu drücken. An der vorderseitigen Stirnfläche des Vorstreckers kann eine über den Umfang sich ziehende, geschlossene Fläche auf einem Vorsprung derart vorgesehen sein, daß sich bei Berührung dieser Stirnfläche des Vorstreckers mit der warmen Kunststoff­ bahn eine Kontaktlinie ergibt, die aber im Abstand vom äußeren Rand des Formungshohlraumes liegt. Dadurch kann man eine gleichmäßige Verteilung des Kunststoffmaterials auch im tiefgezogenen, fertigen Zustand des Packungsunterteiles erreichen. Danach wird mit Hilfe von Druckluft oder durch Saugen von der Seite des Formungshohlraumes her die Folie bis ganz auf den Boden und an die Seitenwandungen des Formungshohlraumes gezogen bzw. gedrückt, während der Vorstrecker sich wieder langsam zurückzieht. Der tiefgezogene Kunststoffteil wird durch die Berührung mit den Wandungen und dem Boden des Formungshohlraumes gekühlt und härtet aus. Zu beliebiger Zeit kann das bandförmige Messer betätigt und das eigentliche Packungsunterteil durch einen Stanzschnitt von dem Transportrand abgetrennt werden. Öffnen sich dann die Werkzeuge, ist das Packungsunterteil fertig.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Längsquerschnitt durch eine Tiefziehvorrichtung gemäß der Erfindung, wobei die Kunststoffbahn horizontal liegend zwischen den Werkzeug­ teilen angedeutet ist,

Fig. 2 eine schematisierte Draufsicht auf den äußeren unteren Ring des Hauptwerkzeu­ ges ohne Gegenwerkzeug, ohne Kunststoffbahn und ohne Vorstrecker zur Verdeutlichung der Lage der Betätigungsstangen und des bandförmigen Messers, entlang der Linie II-II in Fig. 1, und

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab eine etwas ausführlichere Vertikalschnittansicht ähnlich Fig. 1, wobei jedoch links von der strichpunktierten Längsmittellinie des Hauptwerkzeuges ein erster Betriebszustand und rechts davon ein zweiter Betriebszustand des Vorstreckers und des bandförmigen Messers gezeigt sind.

Das allgemein mit 1 bezeichnete Hauptwerkzeug ist zusammen mit dem Gegenwerkzeug 2 und der Bahn 3 aus thermoformbarem Kunststoff deutlich aus den Fig. 1 und 3 erkennbar. Die ebene, ringförmige Fläche des Hauptwerkzeuges 1 ist werkstückseitig die Klemmfläche 4, welche mit der Gegenklemmfläche 5 des Gegenwerkzeuges 2 zusammenwirken kann, wenn nämlich die beiden Werkzeuge 1 und 2 aus dem in Fig. 1 gezeigten Zustand in den Klemmzustand nach Fig. 3 zusammengefahren sind und die Kunststoffbahn 3 zwischen sich einklemmen.

Bei der hier dargestellten Ausführungsform handelt es sich um ein Tiefziehwerkzeug, wobei die Druckleitungen und -öffnungen auf der Seite des Hauptwerkzeuges 1 ebensowenig gezeigt sind wie die Saug- und Druckleitungen sowie -öffnungen auf der Seite des Gegenwerkzeugs 2. Man kann an Stelle des Tiefziehens mit einem ähnlich angetriebenen Werkzeug aber auch andere Bearbeitungen vornehmen, gegebenenfalls auch in Verbindung mit anderen Werkstücken, z. B. Verbundmaterial, Metall, Folien und dergleichen. Man könnte sich Falt-, Bördelvorrichtungen usw. denken, die an Stelle eines Vorstreckers, eines Messers oder dergleichen in ähnlicher Weise wie hier bei dem Hauptwerkzeug 1 gezeigt aufgebaut und angewendet werden können. Im folgenden erfolgt die Erläuterung der Erfindung aber weiterhin in Verbindung mit dem Tiefziehen, das in den Formungshohlraum 6 hinein erfolgt.

Das Hauptwerkzeug 1 ist von der in Fig. 1 oben gezeigten rückwärtigen Seite nach vorn hin aus einer Hauptplatte 7, aus einem Ringteil 8, einer Querplatte 9 und einem äußeren unteren Ring 10 zusammengesetzt.

In dem äußeren unteren Ring 10, dessen vorderseitige Stirnfläche die Klemmfläche 4 ist, ist sowohl in Richtung der strichpunktiert gezeigten Längsmittelachse 11 des Hauptwerkzeuges als auch radial nach innen versetzt eine vordere Schulter 12 vorgesehen, durch welche eine ringförmige Ausnehmung zur Aufnahme eines festen Stahlringes 13 eingearbeitet ist. Dieser Stahlring 13 kann auch durch Stahlblöcke 13′ ersetzt sein, die alternativ bei einer anderen Ausführungsform in Fig. 2 gezeigt sind. Bei dieser zweiten Ausführungsform gibt es nicht einen in Projektion auf den Boden 6′ des Formungshohlraumes 6 gesehen ringförmigen oder schleifenförmigen, durchgehenden Stahlring 13 sondern am Umfang gleichmäßig verteilt Stahlblöcke 13′, an welchen das ringförmig gehaltene, bandförmige Messer 14 angebracht ist. Dieses bandförmige Messer 14 ist in Fig. 2 bei der dort gezeigten Ausführungsform als gestrichelte Linie dargestellt. Man erkennt, daß es zwischen zwei Stahlblöcken 13′ in einem nicht dargestellten Raum mehr oder weniger ohne Halterung geführt liegt während es an den Stahlblöcken 13′ unverrückbar befestigt ist und durch deren Bewegung ebenfalls in Richtung der Längsmittelachse 11 des Hauptwerkzeuges 1 bewegbar ist.

Rückseitig von dem äußeren unteren Ring 10 schließt sich ein becherförmiges Zwischenteil 15 mit der Querplatte 9 an. Im Querschnitt ist diese wie auch die anderen Platten, wenn man in Richtung der Längsmittelachse 11 des Hauptwerkzeuges 1 oder in Projektion auf den Boden 6′ des Formungshohlraumes 6 blickt, rechteckig mit mehr oder weniger abgerundeten Ecken. Das becherförmige Teil 15 mit der Querplatte 9 einerseits und mit dem äußeren unteren Ring 10 andererseits bildet eine Ausnehmung 16 für die Aufnahme eines Vorstreckers 17, dessen werkstückseitige Vorderfläche mit einer ringförmigen Erhebung 18 ausgestaltet ist. Diese liefert bei Anlage auf die ebene Kunststoffbahn 3 eine ringförmige Berührungslinie, über welche der Vorstrecker 11 mit dem Werkstück (Kunststoffplatte 3) zuerst in Berührung kommt. Von diesem ringförmigen Vorsprung 18 nach rückwärts, d. h. in den Fig. 1 und 3 nach oben hin, erweitert sich der Körper des Vorstreckers 17 unter allmählicher, schwacher Vergrößerung des Längen- und/oder Breitenmaßes, welches aber immer noch unter dem Längen- und Breitenmaß der Ausnehmung 16 bleibt. Der Vorstrecker 17 ist dadurch in der Ausnehmung 16 mit Spiel und während vorbeistreichender Druckluft bewegbar gehalten.

Das ringförmige Zwischenteil 8 zwischen der Querplatte 9 und der Hauptplatte 7 sieht durch eine hintere Schulter 19 einen ersten Bewegungsraum 20 vor für die Bewegung einer Messerbewegungsplatte 21. Letztere ist mittels Schrauben 22 mit Betätigungsstangen 23 verbunden, an deren Vorderseite der Stahlring 13 oder der jeweilige Stahlblock 13′ (Fig. 2) mit dem bandförmigen Messer 14 angebracht ist. An der Rückseite der Messerbewegungs­ platte 21 ist eine Mittelstange 24 befestigt, welche nicht dargestellte Antriebsmittel auf der Rückseite des Hauptwerkzeuges 1 mit der Messerbewegungsplatte 21 verbindet, so daß diese um den Abstand a (Fig. 1) translatorisch bewegt werden kann. Ist dieser Abstand größer als der Abstand b (Fig. 3) zwischen der vorderen Schulter 12 und der werkstückseitigen Vorderfläche des Stahlringes 13 (bzw. der Stahlblöcke 13′, Fig. 2), dann läßt sich das bandförmige Messer 14 mit den Betätigungsstangen 23 selbstverständlich nur um den Abstand b im Rahmen der Bewegungsmöglichkeit a bewegen.

Während die Hauptplatte 7 ein Durchgangsloch 25 mit Lagerführung 26 für den Durchtritt der Mittelstange 24 aufweist, sind im Abstand von der Längsmittellinie 11 nach außen hin auch weitere Durchgangslöcher 27 vorgesehen mit Führungslagern 28 für den Durchtritt von Streckerplattenstangen 29, die auf der Rückseite der Hauptplatte 7 abgeschnitten dargestellt sind, obwohl sie sich selbstverständlich bis zum Antrieb weiter nach hinten erstrecken.

Wenigstens eine Streckerplattenstange 29, bei der Darstellung der Fig. 1 und 3 zwei Streckerplattenstangen 29, haltern eine Streckerplatte 30, an deren werkstückseitigem Vorderende zwei Schubstangen 31 angebracht sind und vorn den Vorstrecker 17 tragen. Durchgänge 32 in der Querplatte 9 mit Führungslagern 33 sorgen für den Durchtritt der Schubstangen 31 durch die Querplatte 9.

Auch die Betätigungsstangen 23 für den Stahlring 13 sind in Führungslagern 34 gelagert und geführt.

Die translatorische Bewegungsrichtung kann mit 11 bezeichnet werden, denn sie fällt mit der Längsmittelachse 11 des Hauptwerkzeuges 1 zusammen. Alle translatorischen Bewegungen verlaufen parallel zu dieser Linie. Das gilt auch für die Bewegungen zwischen Hauptwerkzeug 1 und Gegenwerkzeug 2. Nur die Bahn 3 aus Kunststoff bewegt sich bei der Darstellung der Fig. 1 und 3 hier in horizontaler Richtung zwischen das geöffnete Werkzeug und wird dann angehalten, damit sich das Werkzeug schließen kann.

Nicht dargestellt ist die Ausführungsform, bei welcher die Kunststoffbahn 3 vertikal von oben nach unten bewegt wird und die Längsmittelachse 11 des Hauptwerkzeuges 1 horizontal verläuft. Die Funktion beider Ausführungsformen ist aber dieselbe.

Hinter der Klemmfläche 4 des Hauptwerkzeuges 1 bildet die vordere Schulter 12 einen zweiten Bewegungsraum 35, der sich beim Zustand des Stahlringes 13 auf der linken Seite in Fig. 3 unten und bei dem herausgefahrenen Zustand des Vorstreckers 17 in der rechten Hälfte der Fig. 3 oben befindet. Man könnte diesen Bewegungsraum auch insgesamt mit der durch die vordere Schulter 12 gebildeten Ausnehmung erklären, er ist in Fig. 3 aber nur in der einmal unten und einmal oben vom Stahlring 13 befindlichen Stelle gezeigt. Damit sich der Stahlring 13 über die Betätigungsstangen 23 von der Messerbetätigungsplatte 21 unabhängig vom Vorstrecker 17 bewegen kann, treten die Streckerplattenstangen 29 durch Löcher 36 in der Messerbewegungsplatte 21.

Vor der hinteren Schulter 19 (in den Fig. 1 und 3 unterhalb dieser Linie) und hinter der Querplatte 9 (in den Fig. 1 und 3 oberhalb derselben) ist in dem Hauptwerkzeug 1 innerhalb des Zwischenringes 8 ein dritter Bewegungsraum 37 für die Bewegung der Streckerplatte 30 gebildet.

Bei dem oben beschriebenen Betrieb können sich, wie man bei der Betrachtung der Fig. 1 und 3 leicht sieht, die einzelnen Werkzeuge gegenseitig unabhängig voneinander bewegen. So läßt sich der Vorstrecker 17 über die Schubstangen 31, die Streckerplatte 30 und die Streckerplattenstangen 29 unabhängig von der Bewegung des Hauptwerkzeuges 1 mit seiner Hauptplatte 7 und dem äußeren unteren Ring 10 bewegen; ebenso aber auch unabhängig von der Messerbewegungsplatte 21 mit den Betätigungsstangen 23. Davon wiederum unabhängig ist die Bewegung des Hauptwerkzeuges 1 gegenüber dem Gegenwerkzeug 2 und der intermittierenden Förderbewegung des Werkstückes, d. h. der Kunststoffbahn 3.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Tiefziehen einer Bahn (3) oder einer Platte aus thermoformbarem Kunststoff mit einem Hauptwerkzeug (1) mit einer Klemmfläche (4) und einem relativ zu diesem bewegbaren Gegenwerkzeug (2) mit Gegenklemmfläche (5) und Formungs­ hohlraum (6), in den ein im Hauptwerkzeug (1) bewegbarer Vorstrecker (17) hinein- und herausbewegbar ist und in den Saug- und/oder Druckleitungen münden, dadurch gekennzeichnet, daß an der Klemmfläche (4) des Hauptwerkzeuges (1) ein relativ zu dieser (4) bewegbares, bandförmiges Messer (14) in Gestalt eines Ringes vorgesehen ist, der - in Projektion auf den Boden (6′) des Formungshohlraumes (6) gesehen - den Formungshohlraum (6) im Abstand (c) außen umzieht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bandförmige Messer (14) in Ringgestalt über einen festen Stahlring (13) am vorderen Ende von Betätigungs­ stangen (23) angebracht ist, die an ihrem entgegengesetzten hinteren Ende an einer Messerbewegungsplatte (21) befestigt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das hintere, dem Werkstück (3) abgewandte Ende des Hauptwerkzeuges (1) durch eine Hauptplatte (7) abgeschlossen ist, in der ein Durchgangsloch (25) für eine an der Messerbewegungs­ platte (21) befestigte Mittelstange (24) angebracht ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hauptwerkzeug (1) eine ringförmige, senkrecht zur Mittelstange (24) verlaufende hintere Schulter (19) zur Bildung und Begrenzung eines ersten Bewegungsraumes (20) für die Messerbewegungsplatte (21) vorgesehen ist und daß vorzugsweise hinter der Klemmfläche (4) des Hauptwerkzeuges (1) eine vordere Schulter (12) zur Bildung und Begrenzung eines zweiten Bewegungsraumes (35) für den am Messer (14) befestigten Stahlring (13) angebracht ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am vorderen Ende des Hauptwerkzeuges (1) innerhalb des zweiten Bewegungsraumes (35) für den Stahlring (13) eine Ausnehmung (16) zur Aufnahme eines Vorstreckers (17) angebracht ist, der rückseitig von wenigstens einer Schubstange (31) translatorisch bewegbar gehaltert ist, und daß sich die Schubstange (31) durch einen Durchgang (32) in einer die Ausnehmung (16) nach hinten begrenzenden Querplatte (9) erstreckt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der hinteren Schulter (19) und hinter der Querplatte (9) ein dritter Bewegungsraum (37) in dem Hauptwerkzeug (1) für eine Streckerplatte (30) vorgesehen ist, an welcher vorderseitig die mindestens eine Schubstange (31) für den Vorstrecker (17) und rückseitig mindestens eine Streckerplattenstange (29) für den Antrieb der Streckerplatte (30) befestigt sind, und daß sich die Streckerplattenstange (29) durch ein Loch (36) in der Messerbewegungsplatte (21) erstreckt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hauptplatte (7) neben dem Durchgangsloch (25) für die Mittelstange (24) wenigstens ein Durchlaß (27) für die Streckerplattenstange (29) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Mehrfachwerkzeug in der Hauptplatte (1) mehrere, in genormten Abständen zueinander angeordnete Durchgangslöcher (25) für jeweils eine Mittelstange (24) und/oder Durchlässe (27) für jeweils eine Streckerplattenstange (29) vorgesehen sind und daß vorzugsweise in der Messerbewegungsplatte (21) mehrere, in genormten Abständen zueinander angeordnete Löcher (36) für jeweils eine Streckerplattenstange (29) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptplatte (7), die Messerbewegungsplatte (21) und die Streckerplatte (30) translatorisch in horizontaler Richtung (11) auf das Gegenwerkzeug (2) zu und von diesem fort bewegbar angetrieben sind.

10. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Tiefziehen des becherförmigen Unterteiles einer Fließmittelpackung aus einem gefüllten Kunststoff­ material.