DE202007005052U1

DE202007005052U1 - Formsegment für ein Formwerkzeug

Info

Publication number: DE202007005052U1
Application number: DE200720005052
Authority: DE
Original assignee: Kiefer Werkzeugbau GmbH
Current assignee: Kiefer Werkzeugbau GmbH
Priority date: 2007-04-05
Filing date: 2007-04-05
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2017-04-06

Abstract

Formsegment für ein Formwerkzeug zum Tiefziehen von Formteilen (4) aus einer erwärmten Folienbahn (3) aus thermoplastischem Kunststoff, das aus einem Oberteil (1) mit einer Kopfplatte (19) und einem Unterteil (2) mit einem oder mehreren Formsegmenten (2) besteht, wobei jedes Formsegment (2) eine Innenkontur (31) mit der Gestalt der Formteils (4) und außen mehrere ebene oder gewölbte Außenflächen (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass alle Außenflächen (10) eine Aussparung (20) aufweisen, die mit einem Deckel (19) verschlossen ist, sodass sich eine Kühlkammer (21) bildet, in die je eine Zuführung und eine Abführung für ein Kühlmittel mündet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Formsegment für ein Formwerkzeug zum Tiefziehen von Formteilen aus einer erwärmten thermoplastischen Kunststofffolie nach der Gattung des Hauptanspruches.
Aus der DE 198 38 289 A1 ist ein formendes und stanzendes Formwerkzeug zum Herstellen von Formteilen aus einer erwärmten thermoplastischen Kunststofffolie bekannt, bei dem mehrere Formnester vorgesehen sind. In jedem Formnest ist ein Schnittstempel angeordnet, der im Inneren die Form des herzustellenden Formteils trägt. Alle Schnittstempel sitzen in einem Kühlblock, der einteilig oder wie in dieser Schrift gezeigt auch zweiteilig – höhenmäßig betrachtet – sein kann. Um die Außenfläche der Schnittstempel und damit über die Wärmeleitung auch das geformte Formteil kühlen zu können ist in die Außenfläche der Schnittstempel jeweils eine Vertiefung eingearbeitet. In Verbindung mit der Bohrung im Kühlblock zur Aufnahme des Schnittstempels bildet sich so eine ringsum verlaufende Kühlkammer, die mit einer Kühlmittel durchströmt wird. Entsprechende Zuführungen und Abführungen für die Kühlmittel sind im Kühlblock vorgesehen. Diese Bauweise ist die einfachste Art der Kühlung, wenn es sich um runde Formteile handelt, da die entsprechenden Bohrungen im Kühlblock und die Aussparung im Schnittstempel relativ einfach hergestellt werden können. Auch entsprechende Dichtungen und die dafür nötigen Aussparungen sind relativ einfach herzustellen. Gleiches trifft zu, wenn anstelle der Schnittstempel nur Formsegmente vorgesehen sind, also ein nur formendes Formwerkzeug vorliegt. Diese Bauweise hat allerdings große Nachteile, wenn damit rechteckige oder gewölbte Formteile in nur formender Verfahrensweise hergestellt werden sollen, insbesondere bei größeren Abmessungen. In diesem Fall ist es erforderlich, den Kühlblock mit entsprechenden Durchbrüchen für die Formsegmente zu versehen, was aufwendig ist. Auch die Abdichtung wird schwierig, weil individuell angepasste Dichtungen in Dichtnuten eingelegt werden müssen, die eine aufwendige Form haben.
Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass die Kühlung in ihrer Wirkung beschränkt ist, weil die Kühlkammer in der Größe beschränkt ist. Dies rührt daher, dass die einzelnen Formnester, um Folienmaterial zu sparen und Abfall an Folienmaterial zu vermeiden, auf möglichst engem Abstand angeordnet werden sollten. Das bedeutet aber – wie man insbesondere aus der DE 298 14 481 1 ersehen kann – dass die Kühlkammer recht schmal wird. Dies ist nachteilig in Bezug auf die Kühlwirkung. Es besteht zudem die Gefahr, dass sich die schmale Kühlkammer im Laufe der Zeit zusetzt und die Kühlwirkung dadurch weiter beschränkt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Formsegment mit rechteckiger oder gewölbter Außenform so zu gestalten, dass der Aufwand zur Herstellung gering ist und eine bessere Kühlung erzielt wird. Dabei sollten die Baumaße klein gehalten werden können, um die Formsegmente eng aneinander setzen zu können. Ein einfacher Wechsel der Formsegmente sollte dabei weiterhin gegeben sein.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Formsegment mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschlagen. Weiterbildungen des Formsegments sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den 1 bis 8 dargestellt. Es zeigt:
1 einen Querschnitt durch ein nur formendes Formwerkzeug mit zwei Formsegmenten gemäß einer ersten Ausführungsform in geschlossenem Zustand vor dem Tiefziehen der Formteile.
2 eine Draufsicht auf ein Formsegment.
3 einen vergrößerte Darstellung des Wandbereichs eines Formsegments – Einzelheit A in 1.
4 eine Seitenansicht des Formsegment – Ansicht X in 3, ohne Deckel.
5 einen vergrößerte Darstellung des Wandbereichs eines Formsegments – Einzelheit A in 1 gemäß einer Weiterbildung.
6 eine Seitenansicht des Formsegment – Ansicht X in 3 gemäß einer Weiterbildung, ohne Deckel.
7 einen Schnitt durch die Ausführung gemäß 6 – Schnitt B-B
8 eine Draufsicht auf ein Formsegment nach einer Weiterbildung.
In 1 ist ein nur formendes Formwerkzeug 1, bestehend aus einem Oberteil 5 und einem Unterteil 4, dargestellt, das in die Formstation einer Thermoformmaschine eingebaut wird, wobei Unterteil 4 und Oberteil 5 relativ zueinander verschiebbar sind und im Zusammenwirken eine erwärmte Folienbahn 6 aus thermoplastischem Kunststoff zu einem Formteil 7 – wie in 1 strichpunktiert dargestellt – mittels Druckluft und/oder Vakuum tiefziehen. Je nach Größe der Formsegmente 2 und der Thermoformmaschine werden diese einreihig oder mehrreihig auf einer Grundplatte 3 des Unterteils 4 angeordnet und auf diesem befestigt. Sie weisen eine meist leicht konisch verlaufende Innenkontur 31 mit der Form des herzustellenden Formteils 7 auf, außen haben sie Außenflächen 10, die im Beispiel der 1 bis 4 gerade gestaltet sind, wobei die Ecken 11 entweder scharfkantig – 2 rechts – oder mit Radien 12 – 2 links – versehen sein können. Jedes Formsegment 2 kann mit einem über eine Stange 14 höhenverschiebbaren Formboden 13 versehen sein. Im Oberteil 5 mit der Kopfplatte 32 sind Streckhelfer 15 dargestellt, die je nach Formteilgestalt vorteilhaft sind. Spannrahmen 16, 17, die Teil des Formwerkzeugs 1 oder Teil der Thermoformmaschine sein können, dienen zum Festklemmen der Folienbahn 6 vor ihrer Verformung.
Die 2 und 3 zeigen die erfindungsgemäße Gestaltung der Kühlmittelführung zum Kühlen der Formsegmente 2. Dazu ist jede Außenfläche 10 des Formsegments 2 mit einer ersten Aussparung 18 versehen, die zur Aufnahme eines Deckels 19 dient, eine zweite Aussparung 20 ist tiefer eingearbeitet und bildet eine Kühlkammer 21 bei angebrachtem Deckel 19. Die Aussparung 20 ist unterbrochen insofern, dass einzelne Erhebungen 22 stehen bleiben und eine Anlagefläche für den Deckel 19 bilden. Die Erhebungen 22 weisen zudem ein Gewinde 23 zum Befestigen des Deckels 19 sowie eine Dichtung 24 auf, wobei die Dichtung 24 aus einem einfachen O-Ring, der in eine Nut eingelassen ist, bestehen kann. Auch der Deckel 19 ist abgedichtet zur Aussparung 18, indem eine Dichtung 35, vorzugsweise als O-Ring, in eine entsprechende Mut eingelegt ist.
Die Zufuhr des Kühlmittels erfolgt vorzugsweise an einer Ecke 27 des Formsegments 2 von unten über eine Bohrung 25, die über je eine Bohrung 26 in die beiden benachbarten Aussparungen 20 führt. Gemäß einer besonderen Ausbildung der Erfindung verlaufen dabei die Bohrungen 26 schräg wie aus 3 ersichtlich zur Bohrung 25, sodass gute Strömungsverhältnisse für das Kühlmittel gegeben sind. An der gegenüberliegenden Ecke 28 des Formsegments 2 befindet sich der Abfluss des Kühlmittels, wobei wiederum das Kühlmittel von je einer Bohrung 29 und eine Bohrung 30 wie bei der Zufuhr zu einer Abflussbohrung in der Grundplatte 3 geführt wird. Um das Kühlmittel von den beiden Kühlkammern 21 mit einem Zufluss zu den beiden Kühlkammern 21, die mit dem Abfluss verbunden sind, zu führen, sind Querbohrungen 33 vorgesehen, die über die beiden Ecken 34 geführt werden. Auf diese Weise ist eine gute Durchströmung aller Kühlkammern 21 und damit eine gleichmäßige Kühlung des Formteils 7 gegeben.
Wie in den 3 und 4 dargestellt hat die Aussparung 20 eine gleiche Tiefe. Die Aussparung 20 kann jedoch auch unterschiedlich tief gestaltet sein, wie in 5 dargestellt. Ihre Tiefe folgt dann eher der Innenkontur 31 des Formsegments 2 und bringt eine gleichmäßigere und bessere Kühlung.
Auch muss die Tiefe der Aussparung 20 nicht von der Einlassseite zur Auslassseite des Kühlwassers gleich tief und geradlinig sein, sondern kann beispielsweise eine mäanderförmige Gestalt – wie in 6 dargestellt – aufweisen, was dazu beitragen kann, dass das Kühlmittel eine Strömungsrichtung einnimmt und die Kühlwirkung verbessert. Die Aussparung 20 verläuft dabei auf zwei Ebenen wie in 7 dargestellt, wobei die zweite Ebene 36 die mäanderförmige Gestalt aufweist.
In 8 ist dargestellt, dass die Außenfläche des Formsegments 2 auch eine gewölbte Kontur aufweisen kann, entweder oval oder bombiert, wobei im letzteren Fall die Ecken in der Regel verrundet sind. Diese Gestalt ist meist erforderlich, wenn die Randkontur des Formteils 7 gewölbt ist. In diesem Fall ist es erforderlich, einen gewölbten Deckel 19 einzubauen. Die Aussparungen 20 zur Bildung der Kühlkammer 21 können dieser Wölbung angepasst sein, also parallel zur Außenfläche 10 verlaufen, wie in 8 links und unten dargestellt, oder mit geradem Bodenbereich, wie in 8 oben und rechts dargestellt. Eine mäanderförmige Gestalt der Aussparung 18 kann ebenso vorgesehen werden.
Die Aussparung 18 für den Deckel 19 könnte prinzipiell entfallen, dann würde der Deckel 19 auf die Außenfläche 10 aufgesetzt, stünde also vor. In der Praxis ist dies meist störend, sodass der Deckel 19 durch die Aussparung 18 zur bündigen Anlage mit der Außenfläche 10 gebracht wird.
Formsegmente 2 mit der erfindungsgemäßen Gestaltung können bei formenden Formwerkzeugen 1 auch eingesetzt werden, wenn diese Formwerkzeuge 1 zusätzlich im Oberteil 5 ein Stanzmesser aufweisen, das nach dem Formen des Formteils 7 im Formwerkzeug dessen Ausstanzen vornimmt. Solche Formwerkzeuge werden als bekannt vorausgesetzt.
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 19838289 A1 [0002]
- DE 29814481 [0003]

Claims

Formsegment für ein Formwerkzeug zum Tiefziehen von Formteilen (4) aus einer erwärmten Folienbahn (3) aus thermoplastischem Kunststoff, das aus einem Oberteil (1) mit einer Kopfplatte (19) und einem Unterteil (2) mit einem oder mehreren Formsegmenten (2) besteht, wobei jedes Formsegment (2) eine Innenkontur (31) mit der Gestalt der Formteils (4) und außen mehrere ebene oder gewölbte Außenflächen (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass alle Außenflächen (10) eine Aussparung (20) aufweisen, die mit einem Deckel (19) verschlossen ist, sodass sich eine Kühlkammer (21) bildet, in die je eine Zuführung und eine Abführung für ein Kühlmittel mündet.
Formsegment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (20) eine gleiche Tiefe bezogen auf die Außenfläche (10) des Formsegments (2) aufweist.
Formsegment nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (20) eine unterschiedliche Tiefe bezogen auf die Außenfläche (10) des Formsegments (2) aufweist.
Formsegment nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (20) einen gleichen Abstand zur Innenkontur (31) aufweist.
Formsegment nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (20) auf mehreren Ebenen mit unterschiedlicher Tiefe, bezogen auf die Außenfläche (10) des Formsegments (2), verläuft.
Formsegment nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (20) zwischen Zuführung und Abführung des Kühlmittels geradlinig verläuft
Formsegment nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (20) zwischen Zuführung und Abführung des Kühlmittels mäanderförmig verläuft.
Formsegment nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Aussparung (20) Erhebungen (22) als Auflage und zum Befestigen des Deckels (19) vorgesehen sind.
Formsegment nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (22) mit einem Gewinde (23) und einer Dichtung (24) versehen sind.
Formsegment nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, das zur Zuführung und Abführung des Kühlmittels im Boden und Eckbereichs des Formsegments (2) Bohrungen (26, 29) angeordnet sind.
Formsegment nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Ecke (27) die Zufuhr des Kühlmittels erfolgt, an der gegenüberliegenden Ecke (28) die Abfuhr des Kühlmittels und an den beiden anderen Ecken (34) jeweils Querbohrungen (33) die benachbarten Aussparungen (20) verbinden.
Formsegment nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (25) zur Zufuhr des Kühlmittels und/oder die Bohrung (30) zur Abfuhr des Kühlmittels über schräg verlaufende Bohrungen (26, 29) mit den Aussparungen (20) verbunden ist.
Formsegment nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefe der Aussparung (18) so ausgebildet ist, dass der Deckels (19) bündig zur Außenfläche des Formsegments (2) ist.