DE20319528U1

DE20319528U1 - Thermoformwerkzeug

Info

Publication number: DE20319528U1
Application number: DE20319528U
Authority: DE
Original assignee: Marbach Werkzeugbau GmbH
Current assignee: Marbach Werkzeugbau GmbH
Priority date: 2003-12-16
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2013-12-17

Abstract

Thermoformwerkzeug zum Herstellen becherförmiger Formteile aus einer erwärmten Kunststofffolie (14), mit einem Oberwerkzeug (6) und einem Unterwerkzeug (8), die zur Einklemmung der Kunststofffolie (14) zwischen sich relativ zueinander bewegbar sind, wobei in dem Unterwerkzeug (8) wenigstens ein Formraum (13) zur Ausbildung eines Formteils aus der Kunststofffolie (14) ausgebildet ist und in dem Oberwerkzeug (6) wenigstens ein in einen entsprechenden Formraum (13) bewegbarer Vorstrecker (18) angeordnet ist, der am unteren Ende einer in dem Oberwerkzeug (6) verschiebbar gelagerten Vorstreckerstange (20) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Formraum (13) zugewandten Stirnseite des Vorstreckers (18) ein Zusatzstrecker (24) koaxial angeordnet ist, der für eine Erststreckung der Kunststofffolie (14) bezüglich des Vorstreckers (18) aus einer Einzugstellung in Richtung des Formraums (13) in eine Ausfahrstellung bewegbar ist, wobei die dem Formraum (13) zugewandte Stirnfläche des Zusatzstreckers (24) kleiner ist als die dem Formraum (13) zugewandte Stirnfläche des Vorstreckers (18).

Description

Die Erfindung betrifft ein Thermoformwerkzeug nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
Ein solches Thermoformwerkzeug ist u.a. aus der EP 1 103 365 A1 bekannt. Das bekannte Thermoformwerkzeug umfasst ein Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug, die relativ zueinander beweglich sind, um die erwärmte Kunststofffolie zwischen sich einzuklemmen. An dem Oberwerkzeug ist ein Vorstrecker angeordnet, der am unteren Ende einer in dem Oberwerkzeug koaxial verschiebbar gelagerten und mit einem Antrieb verbundenen Stange befestigt ist. Zur Formung des Formteiles wird der Vorstrecker in den Formraum bewegt, wobei er an der erwärmten Kunststofffolie zur Anlage kommt und diese nach unten in den Formraum hinein drückt. Anschließend wird Formluft durch einen in dem Vorstrecker vorgesehenen Luftkanal eingeführt, weshalb sich die Kunststofffolie an der Innenfläche des Formraums anlegt. Durch die Berührung mit den gekühlten Formraumwänden kühlt die tiefgezogene Kunststofffolie ab und wird formstabil.
Die mit der Kunststofffolie in Berührung kommende Stirnfläche des Vorstreckers ist relativ groß, um eine geeignete Vorverformung der Kunststofffolie vor dem Einbringen der Formluft zu erreichen. Allerdings wird die Kunststofffolie an der Stirnfläche des Vorstreckers abgekühlt, so dass die Kunststofffolie bei der Vorverformung durch den Vorstrecker den Bereich der Stirnfläche des Vorstreckers in geringerem Ausmaße gedehnt wird, als in dem Bereich, in dem die Kunststofffolie nicht an dem Vorstrecker anliegt. Hieraus ergibt sich eine ungleichmäßige Wandverteilung und insbesondere eine beträchtliche Wandungsstärke im Bodenbereich des zu formenden Behälters.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit konstruktiv einfachen Mitteln ein Thermoformwerkzeug zu schaffen, das es ermöglicht, Formteile mit gleichmäßiger Wandungsverteilung und geringer Wandungsstärke im Bodenbereich herzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Thermoformwerkzeug mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Thermoformwerkzeugs sind Gegenstand der Schutzansprüche 2 bis 8.
Bei dem erfindungsgemäßen Thermoformwerkzeug wird die Kunststofffolie durch den Zusatzstrecker vorgedehnt. Da die mit der Kunststofffolie in Kontakt stehende Stirnfläche des Zusatzstreckers relativ klein ist, wird die Kunststofffolie gleichmäßig gedehnt, bevor die weitere Dehnung durch den Vorstrecker stattfindet. Das fertig ausgeformte Formteil hat daher eine relativ gleichmäßige Wandungsdicke. Außerdem ist die Wandungsstärke im Bodenbereich gering.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1a bis 1d im Längsschnitt eine erste Ausführungsform eines Thermoformwerkzeugs im Bereich einer Formvorrichtung in vier aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten,
2a bis 2d im Längsschnitt eine zweite Ausführungsform eines Thermoformwerkzeugs im Bereich einer Formvorrichtung in vier aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten,
3a bis 3d im Längsschnitt eine dritte Ausführungsform eines Thermoformwerkzeugs im Bereich einer Formvorrichtung in vier aufeinanderfolgenden Arbeitsschritten.
Das in den 1d bis 1d gezeigte Thermoformwerkzeug 10 weist ein Oberwerkzeug 6 und ein Unterwerkzeug 8 auf, die relativ zueinander bewegbar sind, um eine Kunststofffolie 14 dazwischen zu klemmen. Das Thermoformwerkzeug 10 umfasst mehrere Formvorrichtungen 11, von denen in 1d bis 1d nur eine gezeigt ist.
Die Formvorrichtung 11 umfasst einen in dem Oberwerkzeug 6 angeordneten topfförmigen Niederhalter 16. Innerhalb des Niederhalters 16 ist ein Vorstrecker 18 angeordnet, dessen oberes Ende an einer durch den oberen Boden des Niederhalters 16 hindurchgehenden Vorstreckerstange 20 befestigt ist. Unterhalb des Niederhalters 16 ist in das Unterwerkzeug 8 ein Formeinsatz 12 eingesetzt, in dem ein Formraum 13 zur Ausbildung eines Formteils ausgebildet ist, der nach unten durch einen Formboden 15 begrenzt ist, der wie bekannt an einer Auswerferstange (nicht gezeigt) befestigt ist.
In der dem Formraum 13 zugewandten Stirnseite des Vorstreckers 18 ist eine zentrale Ausnehmung 22 vorgesehen, innerhalb derer ein Zusatzstrecker 24 angeordnet ist, wenn sich der Vorstrecker 18 in der in 1a gezeigten Einzugsstellung befindet. In dieser Einzugsstellung liegen die untere Stirnseite des Vorstreckers 18 und die untere Stirnseite des Zusatzstreckers 24 etwas oberhalb der durch den Niederhalter 18 eingeklemmten Kunststofffolie 14.
In dem Vorstrecker 18 ist ein Kolbenraum 29 koaxial ausgebildet, in dem ein am oberen Ende eines Schaftes 26 ausgebildeter Kolbenabschnitt 28 geführt ist. Der Schaft 26 geht durch den Boden 30 des Kolbenraumes 26 hindurch und ist an der Oberseite des Zusatzstreckers 24 befestigt. An der Oberseite des Kolbenabschnittes 28 ist koaxial eine Antriebsstange 32 befestigt, die durch die Vorstreckerstange 20 hindurchgeht.
Die Antriebsstangen 32 aller Formvorrichtungen 11, die in dem Oberwerkzeug 6 des Thermoformwerkzeuges 10 vorgesehen sind, sind an einer gemeinsamen Hubplatte (nicht gezeigt) angebracht. Diese Hubplatte ist in Richtung des Unterwerkzeugs 8 und von diesem weg bewegbar, wobei der Hub genau eingestellt werden kann. Dadurch werden alle Antriebsstangen 32 und somit alle Zusatzstrecker 24 der Formvorrichtungen 11 gleichzeitig mit einem genau definierten Hub bewegt.
Zur Ausbildung eines Formteils wird der Zusatzstrecker 24 durch Übertragung der Bewegung der Hubplatte über die Antriebsstange 32, den Kolbenabschnitt 28 und den Schaft 26 aus der in 1a gezeigten Einzugsstellung in die in 1b gezeigte zweite Stellung bewegt, in der sich die untere, konvexe Stirnfläche des Zusatzstreckers 24 knapp oberhalb des Formbodens 15 befindet. Hierdurch wird die erwärmte Kunststofffolie 14 gleichmäßig gedehnt, so dass sie eine weitgehend gleichmäßige Wandstärke aufweist.
Anschließend wird der Vorstrecker 18 relativ zu dem Zusatzstrecker 24 aus der in 1a und 1b gezeigten Einzugsstellung in die in 1c gezeigte Endstellung bewegt, wodurch die Kunststofffolie 14 weiter gedehnt wird und sich ihre Form der Form des Formeinsatzes 12 annähert. Der Zusatzstrecker 24 fährt wieder in die Ausnehmung 22 ein. Dann wird der Raum oberhalb der Kunststofffolie 14 auf bekannte Weise mit Formluft gefüllt, wodurch sieh die Kunststofffolie 14 an der Innenwandung des Formeinsatzes 12 und dem Formboden anlegt (1d). Die Kunststofffolie 14 kühlt sich ab und wird formstabil. Nun werden das Oberwerkzeug 6 und das Unterwerkzeug 8 voneinander weg bewegt und der Vorstrecker 18 zusammen mit dem Zusatzstrecker 24 wieder in die Einzugsstellung in den Niederhalter 13 eingezogen. Gleichzeitig wird das hergestellte Formteil durch Herausfahren des an der Auswerferstange befestigten Formbodens 15 ausgeworfen.
Die in den 2a bis 2d gezeigte zweite Ausführungsform 40 des Thermoformwerkzeugs unterscheidet sich von der in 1a bis 1d gezeigten Ausführungsform dadurch, dass keine Antriebsstange 32 mit der Oberseite es Kolbenabschnitts 28 verbunden ist. Anstatt der Antriebsstange 32 ist in der Vorstreckerstange 20 ein koaxialer Luftkanal vorgesehen, der an eine pneumatische Einrichtung (nicht gezeigt) angeschlossen ist, die den Luftkanal 20 mit Druck bzw. Unterdruck beaufschlagen kann. Zur Bewegung des Zusatzstreckers 24 aus der in 2a gezeigten Stellung in die Stellung von 2b wird der Luftkanal 34 mit Druck beaufschlagt. Der Hub des Zusatzstreckers 24 wird durch den Formboden 15 begrenzt. In dem Bereich, in dem die Kunststofffolie 14 den Formboden 15 kontaktiert ist eine Markierung durch den Zusatzstrecker 24 zu erkennen. Hierdurch können gewünschte Prägungen im Zentralbereich des Bodens des Formteils vorgesehen werden.
Die in den 2c und 2d gezeigten Arbeitsschritte entsprechen den Arbeitsschritten von Fig. 1c und 1d, wobei der Zusatzstrecker 24 durch einen von der pneumatischen Einrichtung bereitgestellten Unterdruck wieder in seine Einzugsstellung bewegt wird.
Die in den 3a bis 3d gezeigte dritte Ausführungsform 50 des Thermoformwerkzeugs unterscheidet sich von der in den 2a bis 2d gezeigten Ausführungsform dadurch, dass der Schaft 26 von einer Schraubenfeder 36 umgeben wird, die sich mit einem Ende an dein Kolbenabschnitt 28 und mit Ihrem unteren Ende an dem Boden 30 des Kolbenraums 29 abstützt. Die Federkraft der Schraubenfeder 36 kann so gewählt werden, dass bei einer Bewegung des Zusatzstreckers 24 die in 3b gezeigte untere Endlage der Weg des Zusatzstreckers 24 so begrenzt wird, dass die Kunststofffolie 14 nicht mit dem Formboden 15 in Kontakt kommt. Dies ist wünschenswert, wenn eine Markierung vermieden werden soll. Außerdem unterstützt die Schraubenfeder 36 den Rückhub des Zusatzstreckers 24.

Claims

Thermoformwerkzeug zum Herstellen becherförmiger Formteile aus einer erwärmten Kunststofffolie (14), mit einem Oberwerkzeug (6) und einem Unterwerkzeug (8), die zur Einklemmung der Kunststofffolie (14) zwischen sich relativ zueinander bewegbar sind, wobei in dem Unterwerkzeug (8) wenigstens ein Formraum (13) zur Ausbildung eines Formteils aus der Kunststofffolie (14) ausgebildet ist und in dem Oberwerkzeug (6) wenigstens ein in einen entsprechenden Formraum (13) bewegbarer Vorstrecker (18) angeordnet ist, der am unteren Ende einer in dem Oberwerkzeug (6) verschiebbar gelagerten Vorstreckerstange (20) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Formraum (13) zugewandten Stirnseite des Vorstreckers (18) ein Zusatzstrecker (24) koaxial angeordnet ist, der für eine Erststreckung der Kunststofffolie (14) bezüglich des Vorstreckers (18) aus einer Einzugstellung in Richtung des Formraums (13) in eine Ausfahrstellung bewegbar ist, wobei die dem Formraum (13) zugewandte Stirnfläche des Zusatzstreckers (24) kleiner ist als die dem Formraum (13) zugewandte Stirnfläche des Vorstreckers (18).
Thermoformwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstrecker (24) an dem unteren Ende eines in dem Vorstrecker (18) geführten Schafts (26) befestigt ist.
Thermoformwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende des Schafts (26) am unteren Ende einer durch die Vorstreckerstange (20) hindurchgehenden Antriebstange (32) befestigt ist.
Thermoformwerkzeug nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch mehrere jeweils einem Formraum (13) zugeordnete Vorstrecker (18), in denen jeweils ein Zusatzstrecker (24) angeordnet ist, dessen Schaft (26) an einer Antriebsstange (32) befestigt ist, wobei alle Antriebstangen (32) an einer gemeinsamen Hubplatte befestigt sind.
Thermoformwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem oberen Ende des Schaftes (26) ein Kolbenabschnitt (28) ausgebildet ist, der in einem in dem Vorstrecker (18) ausgebildeten Kolbenraum (29) geführt ist, wobei der Schaft (26) durch den unteren Boden(30) des Kolbenraums (29) hindurchgeht.
Thermoformwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Vorstreckerstange (20) ein mit einer Druckluftquelle verbindbarer Luftkanal (34) ausgebildet ist, der oberhalb des Kolbenabschnittes (28) in den Kolbenraum (29) mündet.
Thermoformwerkzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kolbenraum (29) eine den Schaft (26) umgebende Schraubenfeder (36) angeordnet ist, die sich mit einem Ende an dem Kolbenabschnitt (28) und mit dem anderen Ende an dem unteren Boden (30) abstützt.
Thermoformwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite des Zusatzstreckers (24) konvex ausgebildet ist