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"Verfahren zur
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Herstellung von Kunststoffteilen" Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Herstellung von Kunststoffteilen, die aus einer erwärmten Kunststoffolie in
einer Thermoverformungsvorrichtung zu Formlingen tiefgezogen und sodann von einer
Transportvorrichtung zu einer nachfolgenden Bearbeitungseinheit, wie einer Bedruckungseinheit,
Lochstation, Perforiervorrichtung, Einlegeeinrichtung, Stanzpresse oder Stapelvorrichtung,
gefördert werden, an welcher jeweils ein Ausrichtungsvorgang stattfindet.
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Bei einem durch offenkundige Vorbenutzung bekannt gewordenen Verfahren
dieser Art werden Kunststoff-Massenartikel, wie Schalen zum Abpacken von Fleisch,
Eierverpackungen, Becher und Teller, aus einer zuvor in einer Heizstrecke erwärmten
Kunststofffolie, z.B. aus Polystyrol, Polyvenylchlorid oder Polyäthylen, in einer
Formpresse mittels spezieller Werkzeuge durch Vakuum- oder Preßluft-Tiefziehen hergestellt.
In dieser Fertigungsphase sind die tiefgezogenen
Kunststoffteile,
nachfolgend kurz Formlinge genannt, noch an ihren Rändern zu einer Formlingseinheit
miteinander verbunden. Die Trennung der Formlinge erfolgt mittels einer Stanzpresse.
Zwischen Formpresse und Stanzpresse können noch verschiedene Bearbeitungseinheiten,
wie eine Bedruckungseinheit, eine Lochstation, eine Perforiereinrichtung oder eine
Einlegeeinrichtung sowie nach der Stanzpresse eine Stapelvorrichtung angeordnet
sein. Die Transportvorrichtung für den Transport der Folie, der Formlingseinheit
und der Formlinge von Bearbeitungseinheit zu Bearbeitungseinheit besteht in aller
Regel aus einem die beiden Ränder der Folie untergreifenden, intermittierend angetriebenen,
speziellen Kettenförderer.
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Während dieser Transportwege ist die Formlingseinheit einerseits aufgrund
des Abkühlungsprozesses einer Größenänderung durch Schrumpfung und andererseits
einer Verschiebung innerhalb eines jeden Arbeitstaktes aufgrund der sich summierenden
Bewegungsspiele in den Gelenken der einzelnen Kettenglieder unterworfen. Die dadurch
schon innerhalb eines Arbeitstaktes entstehende Abweichung des Positions-Istwertes
der Formlingseinheit von ihrem Positions-Sollwert wird um so größer, jqweiter der
Abstand zwischen zwei benachbarten Bearbeitungseinheiten ist.
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Um nun jeden Bearbeitungsvorgang in den einzelnen Bearbeitungseinheiten
sowie insbesondere das Trennen der Formlinge in der Stanzpresse an exakt den gewünschten
Stellen erfolgen zu lassen, muß zur Vermeidung von Ungleichmäßigkeiten bei jeder
Bearbeitungs-
einheit ein Ausrichtungsvorgang stattfinden. Dieser
Ausrichtungsvorgang erfolgt nach dem bekannten Verfahren dadurch, daß sich entweder
die Formlinge infolge ihrer besonders konischen Form, oder, wenn dies nicht der
Fall ist, mittels besonderer im Folienband miteingeformter Zentrierkonen beim Schließen
des jeweiligen Bearbeitungswerkzeuges im betreffenden Werkzeug selbst-zentrieren.
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Äußerst problematisch wird diese Art der Ausrichtung bei sehr flachen
Kunststoffteilen mit einem sehr niedrigen Seitenwandkonus oder insbesondere dann,
wenn kein ausreichender Platz im Formlingsband für separate Zentrierkonen vorhanden
ist. Dies führt bei den einzelnen Bearbeitungseinheiten unweigerlich zu Unregelmäßigkeiten
und# beim Trennen der Formlinge an der Stanzpresse gar zu ungleich verlaufenden
Schnittkanten, kurzum zu einer höheren Ausschußrate, was sich wiederum in den Gesamtkosten
niederschlägt.
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Nach einem anderen, durch offenkundige Vorbenutzung bekannt gewordenen
Verfahren werden die Formlinge in einem Arbeitsgang sowohl tiefgezogen als auch
getrennt. Die Kosten eines derartigen Verfahrens belaufen sich-infolge der hohen
Werkzeugkosten auf ein Vielfaches des gattungsgemäßen Verfahrens.
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Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens zu schaffen, das unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile in
kostengünstiger Weise sowohl die durch den Transport als auch die durch
die
Schrumpfung der Formlinge sich ergebenden Positionsabweichungen vor jedem Bearbeitungsvorgang
korrigiert und damit zu einer ausschußfreien Fertigung auch sehr flacher Kunststoffteile
führt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kunststoffolie
in der Nähe der Thermoverformungsvorrichtung mit einer Signalmarke versehen wird,
die von einer an der jeweils nachfolgenden Bearbeitungseinheit angeordneten Registriereinrichtung
erfaßt wird, den Positions-Istwert der Signalmarke einem Steuergerät zuleitet, welches
bei einer Abweichung der Signalmarke von ihrem Positions-Sollwert sodann die Bearbeitungswerkzeuge
zu den Formlingen über eine Stellvorrichtung in Transport-Längs- und/oder Querrichtung
ausrichtet. Durch dieses Verfahren werden sämtliche Positionsfehler aufgrund des
Schrumpfungsprozesses des Materiis und des Kettenspiels der Transportvorrichtung
unabhängig davon korrigiert, ob sich die nachfolgende Bearbeitungseinheit in einem
einfachen oder vielfachen Abstand eines Arbeitstaktes hinter der Thermoverformungsvorrichtung
befindet. Auch werden damit die von den jeweils örtlichen Verhältnissen abhängigen,
unkontrollierten Wärmeübertragungsvorgänge zwischen Formling und Umgebung erfaßt
und ausgeglichen. Und schließlich erlaubt dieses Verfahren in kostengünstiger Weise
bis auf die Stanzpresse und die Stapelvorrichtung, die gewöhnlich als letzte anzuordnen
sind, eine beliebige Reihenfolge der übrigen Bearbeitungseinheiten.
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Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung
der
Erfindung wird die Signalmarke durch einen in gleichen, relativen thermischen Größenänderungen
wie die Formlinge unterworfenen Vorgang, z.B. durch Ausstanzen, Prägen oder Aufdrucken,
an der Kunststofffolie angebracht. Wenn also beispielsweise die Formlinge einem
Verformungsverfahren unterworfen werden, sollte die Signalmarke in einem gleichen
oder äquivalenten Verformungs- oder Ausschnittverfahren angebracht werden. Wird
hingegen die Folie lediglich bedruckt, sollte auch die Signalmarke durch einen äquivalenten
Druck aufgebracht werden, so daß dadurch auch die relativen Änderungen des Druckes
zur Folie von der Registriereinrichtung erfaßt und erfindungsgemäß korrigiert werden
können.
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Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung wird die
Signalmarke in einem einem Arbeitstakt der Thermoverformungsvorrichtung entsprechenden,
äquidistanten Abstand auf der Kunststoffolie, vorteilhaft in ihrem Verschnittbereich,
z.B. an ihrem Rand, angebracht. Hierdurch werden sämtliche für den jeweiligen Arbeitstakt
spezifischen, auf die Kunststofffolie und die Formlinge einwirkenden Positionseinflüsse
erfaßt und vor der jeweiligen Bearbeitungseinheit ausgeglichen. Die Anbringung der
Signalmarke im Verschnittbereich der Kunststoffolie führt darüber hinaus zu völlig
gleichen Formlingen.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Signalmarke
in lotrechter Sichtrichtung zur Kunststoffolie mit einer scharfkantigen Kontur versehen,
die vorzugsweise rechteckig ist, von
der zwei Seiten im Zeitpunkt
des Tiefziehvorganges der Formlinge zu deren Ist-Transportrichtung exakt parallel
verlaufen. Eine scharfkantige Kontur gestattet eine genauere Erfassung der Signalmarke
durch die Registriereinheit, während durch ihre exakte Ausrichtung parallel zur
Ist-Transportrichtung während des Tiefziehvorganges auch diejenigen Transportdifferenzen
erfaßt werden, welche bei ihrem Vorschub in die Formpresse entstehen können.
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Vorteilhaft wird die Signalmarke etwa im selben Zeitpunkt wie die
Formlinge in die Kunststoffolie eingebracht. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß
die Höhe der Signalmarke in der Kunststoffolie regelmäßig geringer als die Höhe
der Formlinge selbst ist. Dadurch bedingt die Anbringung der Signalmarke auch ein
geringeres Zeitintervall als die Ausformung der Formlinge. Mit dem unbestimmt erscheinenden
Ausdruck "etwa" soll gesagt werden, daß das regelmäßig kleinere Zeitintervall zur
Anbringung der Signalmarke innerhalb des größeren Zeitintervalls zur Ausformung
der Formlinge liegen soll und damit auch zeitlich dem gleichen Schrumpfungsprozeß
wie die Formlinge unterworfen wird.
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Und schließlich ist die Signalmarke vorteilhaft etwa in der Mitte
desjenigen Folienabschnittes angeordnet, der als Formeinheit zur gleicher Zeit dem
Tiefziehvorgang unterworfen wird. Durch das Anbringen der Signalmarke in der exakten
Mitte des jeweiligen Folienabschnittes erfolgt eine geometrische Mittelung des Schrumpfungsprozesses
in der betreffenden Längs-
und/oder-Querrichtung, wodurch auch
örtlich innerhalb des Folienabschnittes einer Formeinheit differierende Schrumpfungseinflüsse
gemittelt werden können. Da jedoch die Anbringung der Signalmarke in der genauen
Mitte des betreffenden Folienabschnittes zum einen aus maschinentechnischen Gründen
und zum anderen auch auf der Materialseite zu Schwierigkeiten führen kann, wurde
auch hier der Ausdruck "etwa" eingefügt.
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In jedem Fall sollte jedoch die Anbringung der Signalmarke erst ab
dem Zeitpunkt vonstatten gehen, ab welchem die Niederhalter der Formpresse die Folienbahn
unverrückbar festhalten.
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Bei einer Vorrichtung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens
besteht die Thermoverformungseinrichtung aus einer an sich bekannten Formpresse,
an der eine aus Patrize und Matrize bestehende Markierungseinrichtung angebracht
ist, deren Patrize derjenigen Seite der Folie zugeordnet ist, die der größten Schrumpfung
ausgesetzt ist. Denn bei mehrschichtigen Folien aus unterschiedlichen Kunststoffen
mit unterschiedlichen Schrumpfungskoeffizienten erhöht eine Vorrichtung dieser Art
nicht nur eine genauere Aufgabenlösung, sondern ist auch vorrichtungsmäßig einfach
und kostengünstig zu bewerkstelligen. Das gilt auch dann, wenn ein jeder etwa in
einem einfachen oder einem mehrfachen Abstand eines Transporttaktes hinter der Formpresse
befindlichen Bearbeitungseinheit eine ortsfeste Registriereinrichtung, z.B. foto-elektrischer,
pneumatischer oder mechanischer Art, senkrecht zur Kunststoffolie angeordnet ist.
Die Stellvorrichtung zur Ausrichtung der
Werkzeuge der jeweiligen
Bearbeitungseinheit besteht aus einem Support, der parallel und/oder quer zur Transportrichtung
der Kunststoffolie in starren Führungen von zwei getrennten Antrieben verstellbar
ist. Die beiden getrennten Antriebe setzen hierbei im Gegensatz zu einem gemeinsamen
Antrieb die für jede Formlingseinheit erforderliche Ausrichtungszeit und damit die
Taktzeit herab.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand einer neuen
Vorrichtung zu seiner Durchführung anhand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 die schematische Seitenansicht auf eine Formpresse in Verbindung mit einer
nachfolgend angeordneten Stanzpresse, Fig. 2 eine Ansicht gemäß der Linie II/II
von Fig. 1, Fig. 3 eine Ansicht gemäß der Linie III/III von Fig. 1 auf die Formpresse
mit der Markierungseinrichtung zur Anbringung der Signalmarke, und Fig. 4 eine Ansicht
nach der Linie IV/IV von Fig. 1 auf die nachfolgende Stanzpresse ait der Registrtereinrichtung.
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In den Figuren sind mit 1 eine Thermoverformungsvorrichtung und mit
2 eine nachfolgende Bearbeitungseinheit la Fere einer Etanspressh bezeichnet. Vor
der Thezineverformungsvorrichtung ist eine Heizstrecke 3 zur Erwärmung der Kunststoffolie
4 auf z.B. 1200 C angeordnet0 Im vorliegenden Fall trägt die Obertraverse 5 die
Htrizenfone 6, tohingezen die
Untertraverse 7 die Patrizenform
8 der Thermoverformungsvorrichtung aufweist. Es sind jedoch auch Thermoverformungsvorrichtungen
bekannt, in denen die Patrizenform 8 in der Obertraverse 5 und die Matrizenform
6 in der Untertraverse 7 angebracht sind.
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In der Stanzpresse 2 ist das Ausstanzwerkzeug 9 in der Obertraverse
10 und das Gegendruckteil 11 in der Untertraverse 12 angebracht.
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Unterhalb der Folienbahn 4 verläuft ein spezieller Kettenförderer
13, dessen Kettenglieder 14 zu ihrer Schwenkbeweglichkeit mit einem gewissen Spiel
behaftet sind. Dieser im dargestellten Fall unterhalb der Folie 4 verlaufende Kettenförderer
13 transportiert die Folie 4 aus der Heizstrecke 3 in die Formpresse 1, in der über
einen Längenabschnitt A und einen Breitenabschnitt B insgesamt fünfundzwanzig zu
einer Formlingseinheit 15 verbundene Formlinge 16 mittels Vakuum oder Preßluft tiefgezogen
werden. Aus der Formpresse 1 werden die Formlingseinheiten 15 sodann von dem Kettenförderer
13 zur Stanzpresse 2 befördert. Da die Kunststoffolie 4 unmittelbar nach Verlassen
der Heizstrecke 3 einem Abkühlungsprozeß unterliegt, ist sie und auch die in der
Formpresse 1 geformte Formlingseinheit 15 einer stetigen Schrumpfung unterworfen.
Die auf diese Weise geschrumpfte Formlingseinheit 15 gelangt, wie am anschaulichsten
aus Fig. 2 hervorgeht, nach dem zweiten auf den Verformungsvorgang folgenden Arbeitstakt
in die Stanzpresse 2. Hier muß ein Ausrichtungsvorgang stattfinden, da sich die
Formlingseinheit 15 sowohl
aufgrund des Schrumpfungsprozesses als
auch aufgrund der vom Gelenkspiel des Kettenförderers 13 ausgehenden Fehlerquelle
zum Arbeitstakt eine Positionsänderung erfahren hat.
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Diese Ausrichtung der Formlingseinheit 15 wird nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren wie folgt bewerkstelligt: Wie aus Fig. 3 zu entnehmen ist, befindet sich
in der Thermoverformungsvorrichtung 1 zwischen Obertraverse 5 und Untertraverse
7 in der Nähe der Rettenführung 17 an einer Seite der strichpunktiert angedeuteten
Folienbahn 4 eine Markierungseinrichtung 18, die im wesentlichen aus einer Matrize
19 und einer Patrize 20 besteht. Diese Markierungseinrichtung 18 stanzt bei jedem
Arbeitstakt der Formpresse aus dem zum Verschnitt zu rechnenden Rand 21 der Folienbahn
4 rechteckige Öffnungen 22 aus, die im dargestellten Fall die Signalmarke bilden.
Diese Signalmarke 22 gelangt vor dem zweiten darauffolgenden Arbeitstakt in die
Stanzpresse 2 und wird dort von der an dieser Bearbeitungseinheit installierten
Registriereinrichtung 23 erfaßt, die im vorliegenden Fall beispielsweise foto-elektrischer
Art sein soll.
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Den Positions-Istwert der Signalmarke 22 in der Stanzpresse 2 leitet
die Registriereinrichtung 23 sodann einem Steuergerät 24 zu. Dieses Steuergerät
vergleicht den Positions-Istwert mit dem zu dem betreffenden Arbeitstakt gehörenden
Positions-Sollwert.
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Bei einer Abweichung der beiden Werte setzt das Steuergerät 24 entweder
die Stellvorrichtung 25
und/oder die Stellvorrichtung 26 in Tätigkeit,
welche die Werkzeuge 9, 11 der Stanzpresse 2 in Transport-Längs- und/oder Querrichtung
zum anschließenden Trennvorgang der Formlinge 16 exakt ausrichten. Dabei versteht
es sich, daß die Registriereinrichtung 23 auch pneumatischer oder mechanischer Art
sein kann.
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Die Stellvorrichtungen 25 und 26 umfassen im wesentlichen einen Support
27, der parallel und/oder quer zu der in Fig. 2 mit dem Pfeil 28 belegten Transportrichtung
der Kunststoffolie 4 in starren Führungen von zwei getrennten Antrieben 29 und 30
verstellbar ist.
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Um die Schrumpfungseinflüsse einer Formlingseinheit 15 in zeitlichem
Bezug zum jeweiligen Arbeitstakt voll zu erfassen, ist es wesentlich, die Signalmarke
22 etwa im selben Zeitpunkt wie die Formlinge 16 in die Kunststoffolie 4 einzubringen.
Hinsichtlich einer geometrischen Mittelung ist es wesentlich, die Signalmarken 22
etwa in der Mitte 31 einer Formlingseinheit 15 anzubringen, was jedoch im dargestellten
Fall nach Fig. 2 aus maschinentechnischen Gründen nicht sich ist.
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Im vorliegenden Fall verlaufen die beiden Seiten 32, 33 (s. Fig.
2) der rechteckigen Signalmarke 22 im Zeitpunkt des Tiefziehvorganges der Formlinge
16 in der Formpresse 1 exakt parallel zu deren I!t-Transportrichtung 28. Auf diese-Weise
erfolgt in der Stenzpresse 2 selbst dann etn exzktes Ausstanzen der Formlinse 16,
wenn die Folienbahn 4 beim Einziehen in die Formpresse 1 #ur nichtdar£estellten
Soll-Transportrichtung
einen Versatz aufweisen sollte.
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Es versteht sich, daß im Rahmen der Erfindung verschiedene Änderungen
möglich sind. So kann je nach Bedarfsfall die dargestellte rechteckige Signalmarke
22 auch durch eine quadratische, dreieckige oder elliptische Durchgangsöffnung oder
Einprägung ersetzt werden. Eine geprägte Signalmarke muß und sollte jedoch ähnlich
wie eine ausgestanzte Signalmarke stets eine scharfkantige Kontur aufweisen, weil
andernfalls Erfassungsfehler der Registriereinrichtung nicht ausbleiben. Ebenso
ist eine Markierung der Folie vor dem Verformungsvorgang nicht sinnvoll, da andernfalls
die zwischen dem Markierungszeitpunkt und dem Verformungszeitpunkt der Formlinge
16 stattgefundene Schrumpfung ebensowenig wie die in diesem Zeitintervall erfolgte
Lageänderung der Folie 4 zum Arbeitstakt aufgrund des Kettenspiels von der Signalmarke
miterfaßt werden können.
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