DE2123916B2 - Maschine fuer die massenherstellung tiefgezogener gegenstaende aus einer kunststoffolie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einer bekannten Maschine dieser Art (FR-PS 8 72 181, Fig. 11 und 12) durchläuft die ungeteilte Folie die Heizstation und die Tiefziehstation, wobei ihre Ränder durch stationäre Führungsleisten oder Rahmen gestützt werden, die aber die Folie, um deren Förderbewegung nicht zu behindern, nicht klemmen. Im Anschluß an die Tiefziehstation werden die tiefgezogenen Gegenstände aus der Folie ausgestanzt. Eine solche Maschine, bei der die tiefzuziehenden Bereiche in der Heizstation und der Tiefziehstation im Folienverband gehalten sind, erlauben eine relativ hohe Arbeitsgeschwindigkeit im Vergleich mit anderen bekannten Maschinen (Fig. 1—5 und 7 — 10 derselben Patentschrift), bei denen für langsame Einzel- oder Serienfertigung zuvor ausgeschnittene Folienstücke (Nutzen) in Spannrahmen eingespannt und danach mit den Spannrahmen durch die Heizstation und die Tiefziehstation geführt werden. Hohe Arbeitsgeschwindigkeit erreicht man mit dem zuerst erwähnten Maschinentyp zumal dann, wenn gleichzeitig eine Vielzahl von Gegenständen in einem Takt aus einem einheitlich erwärmten, entsprechend großen Folienstück geformt wird. Die meisten derzeit gebräuchlichen Hochleistungsmaschinen arbeiten nach diesem Prinzip, wobei häufig in der Tiefziehstation ein Spannrahmen vorgesehen ist, der den Rand des tiefzuziehenden Bereichs der zuvor nur lose geführten Folie während des Tiefziehvorgangs fest eingespannt. Der Nachteil dieser Maschinen besteht darin, daß bei Erwärmung großer Folienflächen für den TransDort derselben am Rande und auch für den werkzeugbedingten Abstand von Nutzen zu Nutzen verhältnismäßig große Margen stehenbleiben müssen. Der Materialverbrauch ist daher groß. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß gewisse Formungleichmäßigkeiten der erzeugten Gegenstände praktisch nicht vermieden werden können. Wenn ein Gegenstand aus größerem Folienzusammenhang tiefgezogen wird, so wird während des Tiefziehprozesses Material aus dem die Form umgebenden Folienbereich nachgezogen. Nur wenn der zu formende Gegenstand rotationssymmetrisch ist und wenn der die Form umgebende Folienbereich konzentrisch rund begrenzt und völlig gleichmäßig temperiert ist, spielt sich dieser Vorgang des Nachziehens der Folie in allen Richtungen gleich ab. Diese Voraussetzungen sind aber praktisch nie erfüllt. Insbesondere sind sie nie erfüllt, wenn gleichzeitig eine Vielzahl von Gegenständen aus einem größeren Folienbereich oder wenn ein rund begrenzter Gegenstand aus einem rechteckig eingegrenzten Folienbereich tiefgezogen wird. Dann spielt sich das Nachziehen der Folie aus dem die Form umgebenden Bereich ungleichmäßig ab. Das bedeutet, daß die RanJstruktur des Gegenstands ebenfalls ungleichmäßig ist. Sie hat nicht ;:ur verschiedene Dicke, sondern es werden auch Spannungen unterschiedlichen Grades und ggf. unterschiedlicher Richtung eingefroren, wodurch sich der Gegenstand beim Abkühlen verzieht. Dies kann zu Störungen führen, wenn Formgenauigkeit innerhalb bestimmter, enger Grenzen verlangt wird, wie beispielsweise bei zu stapelnden, konischen Behältern, die sich leicht entstapeln lassen sollen, z. B. in Getränkedispensern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die die Massenproduktion sehr gleichmäßig geformter und insbesondere leicht stapelbarer Gebilde mit guter Materialausnutzung gestattet.

Die Lösung gelingt durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1.

Es überrascht, daß der Einzelzuschnitt der Nutzen, der sich bislang nur für die Fertigung vergleichsweise geringer Stückzahlen oder für Sonderfertigungen bewährt hat, durch die Erfindung für die Massenherstellung vorgeschlagen wird. In der Tat würde dieser Ausgangspunkt die Lösung des Problems unmöglich machen, wenn nicht der Gedanke hinzukäme, den einen Teil des in der Tiefziehstation vorgesehenen Spannrahmens als Halter für die Nutzen auszubilden und in einer entsprechenden Vielzahl an dem Förderer alle Stationen der Maschine durchlaufen zu lassen.

Die mit der erfindungsgemäßen Maschine hergestellten Gegenstände zeichnen sich durch hohe Formgenauigkeit aus, weil der verungleichmäßigende Effekt des Nachziehens von Material aus der Umgebung der Form entfällt. Insbesondere hat der Rand von tiefgezogenen Gefäßen, der für die Stapeleigenschaften wichtig ist, eine sehr genaue Form, weil er wegen der Einspannung und seiner infolge seines Kontaktes mit dem Halter geringeren Temperatur am Tiefziehvorgang weniger oder nicht teilnimmt. Diese Erscheinung kann dadurch noch verstärkt werden, daß die Halter auf einer Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des Folienwerkstoffs gehalten sind. Wenn hingegen der gesamte Nutzen erweicht werden soll, wird zweckmäßigerweise auch der Halter beheizt. Bei der Tiefziehformung von Gegenständen aus dem Verband der endlosen Folie ist es an sich bekannt, bestimmte, nicht der Verformung zu unterwerfende Teile der Folie kühl

zu lassen, damit die Folie leichter transportiert werden kann (FR-PS 872 181, DT-PS 1604 708, DTPS 17 29 040). Jedoch ist dieser Gedanke noch nicht auf die Rander von Gefäßen angewendet worden, die aus vorgeschnittenen Nutzen tiefzuziehen sind.

Damfl der von dem Halter zu greifende Nut/»nrand in der unmittelbaren Nachbarschaft des liefzuziehenden Nuizenbe-f ichs kühler bleiben kann, wird die Erhitzung ties Nutzens zweckmäßigerweise mit Kontaktheizstempeln vorgenommen, wie es an sich bekannt ist (DTPS 17 29 040,DT-GM !9 22 724).

Damit die erfindungsgemäße Maschine trotz der F.inzelformung mit solchen Maschinen konkurrieren kann, bei denen eine Mehrzahl von Gegenständen gleichzeitig geformt wird, muß sie kurze Taktzeiten erreichen, die nicht mehr zur Auskühlung des tiefgezogenen Gegenstandes in der Formmatrize ausreichen. Es ist daher das Uriterproblem zu lösen, wie man den tiefgezogenen Gegenstand trotzdem wahrend einer zur Aiiskühlung ausreichenden Zeit in der Formmatrize belassen kann. Dies wird dadurch gelöst, daß mehrere Formmatrizen auf einem zweiten Förderer angeordnet sind, die in der Tiefziehstation die Bahn des die Spannrahmenunterteile tragenden Förderers schneiden. Die Anordnung ist so getroffen, daß die an dem ersten Förderer angeordneten, die Nutzen enthaltenden Spannrahmenunterteile in dieser Station mit den an dem /weiten Förderer angeordneten, die anderen Spannrahmenteile bildenden Formmatrizen fluchten. Nach dem Tiefziehvorgang rückt die Formmatrize mit dem darin enthaltenen, tiefgezogenen Gegenstand aus der Tiefzichstation heraus, so daß dieser auskühlen kann, wiihrend schon der nächste Gegenstand in der folgenden Formmatrize geformt wird. Solche an einem Förderer wandernden Formmatrizen sind an sich bekannt (US-PS 29 35 828), aber nicht in Verbindung mit einem anderen Förderer, der die zugehörigen Spannrahmenunterteile trägt.

Die Erfindung wird im folgenden naher unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung schematisch veranschaulichten Ausführungsbeispiele beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Schnittansicht durch die im Förderweg eines Nutzens durchlaufenen Stationen;

F i g. 2 eine schematische Draufsicht auf die Drehiischanordnung einer erfindungsgemäßen Maschine und

F i g. 3 eine der F i g. 2 entsprechende Draufsicht auf eine andere Ausführungsform.

An dem intermittierend umlaufenden Drehtisch 1 sind in gleichem Winkelabstand mit gleichem Radialabstand von der Drehachse 2 Halter 3 angeordnet, die aus einem Auflagering 4 mit hochstehendem Kragen 5 bestehen. Der Ring und die nach innen gewendete Seite 6 des Kragens 5 haben eine der Form des zu verarbeitenden Nutzens 7 entsprechende Gestalt. Bei der Herstellung von Gefäßen mit kreisrundem Rand sind sie somit auch kreisförmig. Der Halter ist mit Einrichtungen ausgestattet, die die sichere Lage des Nutzens im Halter gewährleisten. Bei der in Fig. 1 dargestellten, horizontalen Lage des Halters genügt in vielen Fällen der Kragen 5 zur Sicherung des Nutzens. Zusätzlich können die in Station I der Fig. I bei 8 angedeuteten, an sich bekannten Einrichtungen zum 1 Iahen des Nutzenrandes mittels Saugkraft vorgesehen sein, die beispielsweise aus einer umlaufenden Nut mit Kanälen für Saugluftanschliiß bestehen. In Station Il der Fig. I sind andere I laltcrungseinrichtungen veranschaulicht, nämlich dleichmüßig über den Umfang verteilte Kugelindiccs 9, die über den Rand des in den Halter eingefügten Nutzens 7 schnappen.

In Station I des Drehtisches 1 wird ein Nutzen 7 mittels eines Stempels 10 und einer Matrize 11 aus einem quasi endlosen Foiienstreifen 12 ausgestanzt. Die nach unten gerichtete Bewegung des Stempels 10 führt den Nutzen nach dem Schnitt in den jeweils in dieser Station befindlichen Halter 3 ein. Selbstverständlich könnte der Nutzen statt dessen an beliebiger Stelle vorher ausgestanzt sein und dann in dieser Station nur zugeführt werden.

Durch schrittweise Weiterdrehung des Drehtisches 1 gelangt der Nutzen aus der Station I in die Station II, die als Heizstation mit zwei Heizstempeln 14 und 15 ausgebildet ist, die von der Ober- und Unterseite die Folie beaufschlagen und mit solcher Kraft gegeneinander gepreßt sind, daß bei allmählicher Erweichung der Folie eine ganzflächige Auflage und ein guter Wärmeübergang gewährleistet sind. Die Kontaktheizung mittels der scharf begrenzten, unter Druck gegeneinander gepreßten Stempel gestattet die Erwärmung eines scharf begrenzten Teils des Nutzens. Wenn vollflächige Erwärmung des Nutzens erwünscht ist, wird auch der Ring 3 entsprechend temperiert und hat der obere Stempel 14 eine den Nutzen voll überdeckende Kontaktfläche.

Von den unter Il in F i g. 1 veranschaulichten Heizstationen können an dem Drehtisch I mehrere hintereinander vorgesehen sein, nämlich beispielsweise gemäß F i g. 2 drei an der Zahl. Bei der Verarbeitung dünner Folien genügen ggf. zwei Stationen oder sogar nur eine.

!n Station III tangiert der Drehtisch 1 einen zweiten Drehtisch 17 mit vier Stalionen. In entsprechender Winkelteilung trägt dieser vier Formmatrizen 18. Die beiden Drehtische I und 17 sind derart zueinander angeordnet, daß sie in der Station 111 gemeinsam die Tiefziehstation bilden. Ihre Bewegung ist derart synchron gesteuert, daß sich jeweils gleichzeitig und fluchtend ein Halter 3 und eine Formmatrize 18 in der Tiefziehstation III befinden. Man erkennt aus Fig. 1. Station III, Jaß sich jeweils ein Halter 3 als Spannrahmenuitcrteil und die Formmatrize 18 zu einem den Rand des Nutzens 7 umspannenden Spannrahmen ergänzen, wobei der untere, ringförmige Rand 19 der Formmatrize den Spannrahnienoberteil bildet. Die Pressung zwischen den Spannrahmenteilen 3 und 19 ist so groß, daß der Nutzenrand auch dann ausreichend abgedichtet ist, wenn er sehr schmal ist. Zu diesem Zweck ist die Formmatrize 18 axial beweglich.

Auf der Unterseite des Spannrahmenuntcrteils 3 ist ein in der Station III befindlicher Topf 21 angedeutet, in welchem die Stoßstange 22 eines Stempels 23 geführt ist, der in bekannter Weise den Ziehvorgang einleitet, wonach die Folie einem von unten nach oben gerichteten Differenzdruck unterworfen wird, der den Ziehvorgang vollendet und der entweder durch Vakuunianschltiü an den Kanälen 20 der Formmatrize und/oder Driickluftanschluß an dem Topf 21 bei dem Kanal 24 erzeugt werden kann. Im übrigen gelten für den Tiefziehvorgang und seine Steuerung die aus dem Stand der Technik bekannten Regeln. Nach Vollendung des Tiefziehvorgangs kehrt der Stempel 23 in die Ausgangslage zurück und der von der Fonr.rriatn/.e !8 gebildete Spannrahmenoberteil 19 und der Spannrahmenunterteil 19 trennen sich durch axiale Relativbewegung, wonach der Gegenrahmen Spanniv.hmcnuntericil 3 in die Station IV gelangt, während die Formmatrize in

die Stellung V des Drehtische 17 weiterrückt. Wenn das Vakuum auf der Seite der Formmatrize aufrechterhalten bleibt, bleibt der geformte Gegenstand bei dieser Schaltbewegung in der Formatrize. Das hat den Vorteil, daß die Tiefziehoperation in der Station III ohne Berücksichtigung der Kühlungsverhältnisse beliebig kurz gestaltet werden kann, weil während der Schaltbewegung zur Station V und ggf. auch noch in dieser Station selbst Kühlungsmöglichkeiten gegeben sind. Beispielsweise könnte die Abkühlung durch eine kalte Luftdusche in der Station V gefördert werden. Das bedeutet ferner, daß die in dem geformten Gegenstand enthaltene Wärme nicht allein durch entsprechend niedrige Temperatur der Formmatrize abgeführt zu werden braucht und daß es sogar möglich ist, die Formmatrize im Hinblick auf tiefziehtechnische Erfordernisse vor der Tiefziehstation anzuwärmen. Bei einer solchen Anordnung erfolgt das Ausstoßen und die Stapelung der geformten Gegenstände in Station VI, während in Station VII die Formmatrize wieder erwärmt werden könnte, beispielsweise durch eine Heißluftdusche oder einen heißen Stempel. Es können auch andere vorbereitende Maßnahmen an dieser Stelle vorgenommen werden, beispielsweise kann die Formmatrize mit einem den tiefgezogenen Artikel gegen elektrostatische Aufladung schützenden Stoff eingesprüht werden. Es kann auch an dieser Station ein Papierbecher oder ein anderes, ggf. künstlich luftdurchlässig gestaltetes Gefäß eingesetzt werden, das in der Station III mit einer tiefziehbaren Folie auszukleiden ist. Wenn stattdessen das Vakuum in der Ringnut 8 des Spannrahmenunterteils 3 aufrechterhalten wird, verbleibt der geformte Gegenstand nach dem Tiefziehen in diesem nun wieder allein als Halter fungierenden Teil und kann anschließend in Station IV des Drehtisches 1 ausgeworfen und gestapelt weiden.

Aufbau und Arbeitsweise der in Fig.3 dargestellten Maschine entsprechen denen der unter Bezugnahme auf Fig. 2 besprochenen Maschine, mit dem Unterschied, ι daß die Halter 3 nicht unmittelbar mit dem Drehtisch 1 verbunden sind sondern bei 25 an den Enden von Armen 26 angebracht sind, die mit gleichem Winkelabstand, der der Länge des Schrittantriebs des Drehtisches 1 entspricht, bei 27 schwenkbar am Umfang des

in Drehtisches 1 gelagert sind. Der Einfachheit halber ist dies nur bei einem Halter dargestellt, während die übrigen Halter ohne die zugehörigen Arme in ihrer dem Drehtisch 1 nahen Stellung dargestellt sind. Die Halter können an den Armen mindestens zwei Stellungen

i-i einnehmen, wobei sie in der ersten Stellung, die nahe dem Umfang des Drehtisches 1 liegt wie bei 28 angedeutet ist, mit Heizeinrichtungen fluchten, die mit dem Drehtisch 1 umlaufen, während sie in der bei 26 angedeuteten ausgeschwenkten Stellung mit der Tief-

2« ziehstation des Drehtisches 17 fluchten. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß die Wirkung der Heizeinrichtungen nicht während des Umsetzens von Station zu Station unterbrochen ist.

Das Ausführungsbeispiel der F i g. 3 zeigt im übrigen,

.'■> daß die Zahl der jeweils gemeinsam in einer Station behandelten Gegenstände nicht auf eins beschränkt sein muß, sondern daß vielmehr gleichzeitig eine Mehrzahl von Gegenständen bearbeitet, insbesondere tiefgezogen werden kann.

in Die Erfindung ist selbstverständlich nicht an Kontakterwärmung der Nutzen gebunden; auch andere schnelle Aufheizverfahren sind verwendbar, insbesondere dielektrische oder Ultraschall-Erwärmung. Ferner ist die Erfindung nicht an die Verarbeitung runder Formen

η gebunden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Maschine für die Massenherstellung tiefgezogener Gegenstände aus einer endlosen Kunststoffolie mit einem die Folie durch die Maschine führenden "> Förderer, der eine Heizstation zum Erwärmen der von einem rahmenförmigen Halter gestützten Folie und eine Tiefziehstation durchläuft, in der der tiefzuziehende Folienbereich am Rande durch einen zweiteiligen Rahmen gestützt ist, und mit einem in Schneidwerkzeug zum Ausschneiden der Gegenstände, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidwerkzeug (10, 11) vor der Heizstation (II) angeordnet ist und der Förderer (1) eine Serie von als Spannrahmenteile ausgebildeter Halter (3) für die ' > vom Schneidwerkzeug (10, 11) aus der Kunststoffolie (12) ausgeschnittenen Nutzen (7) aufweist, die in der Tiefziehstation (IU) jeweils durch den anderen Spannrahmenteil (19) ergänzt werden.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn- -'< > zeichnet, daß die Halter (3) auf einer Temperatur unterhalb der Erweichungstemperatur des Folienwerkstoffes gehalten sind.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizstation (H) mit -'"> Kontaktheizstempeln (14,15) ausgerüstet ist.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Formmatrizen (18) auf einem zweiten Förderer (17) angeordnet sind, die in der Tiefziehstation (III) die Bahn des die n> Spannrahmenunterteile (3) tragenden Förderers (1) schneiden.