DE2852697C3

DE2852697C3 - Verfahren zur Herstellung von Kunststoffteilen

Info

Publication number: DE2852697C3
Application number: DE19782852697
Authority: DE
Inventors: Rudolf 4370 Marl Wybranietz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-12-06
Filing date: 1978-12-06
Publication date: 1981-12-24
Also published as: DE2852697B2; DE2852697A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von flachen Kunststofftcilcn, die aus einer erwärmten Folie in einer Thermoformvorrichtung tiefgezogen und sadann von einer Transportvorrichtung zu einer nachfolgenden Bearbeitungseinheit, wie einer Bedruckeinheit, Lochstation, Perforiervorrichtung, Einlegeiiin-ί richtung, Stanzpresse oder Stapelvorrichtung, gefördert werden, wobei die Folie mit einer Signalmarke versehen wird, welche von einer mit einem Steuergerät in Verbindung stehenden Registriereinrichtung erfaßt wird.

ίο Ein Verfahren dieser Art ist aus der DE-AS 18 15 983 bekanntgeworden. Der darin beschriebenen Vorrichtung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verwendung einer mit einem Zerrdruck versehenen Folienbahn eine genaue Zentrierung und Abtrennung der Folienzuschnitte von der Bahn in Bezug auf die Lage der auf dem Folienband aufgedruckten Zerrdrucke während des Durchlaufes durch die nachfolgenden Bearbeitungseinrichtungen und dadurch auch die genaue Lage des Aufdruckes auf den fertigen Behälter und die exakte Zuführung des Behälters an etwaige weitere Nachfolgeeinrichtungen zu gewährleisten. Bei dieser Vorrichtung können zwar die auf der Folienbahn aufgedruckten Zerrbilder als Signalmarken im Sinne des Erfindungs.gegenstandes betrachtet werden. Diese Signalmarken werden jedoch bei der vorbekannten Vorrichtung von einer Fotozelle als Registriereinrichtung erfaßt, die sodann über ein r.xhtbeschriebenes Steuergerät die Vorschubbewegung der Folienbahn derart steuert, daß von dieser gleich breite Zuschnitte mit Hilfe einer Trenneinrichtung abgetrennt und durch eine Rasterlochstanze mit zwei Rastlöchern versehen werden können. Sämtliche dieser Vorgänge spielen sich jedcich vor der Thermoformung ab und können daher zum Problem des Erfindungsgegenstandes nicht beitragen.

Denn nach dem fotozellengesteuerten Zuschnitt gelangen die betreffenden Zuschnitte nacheinander in die Beheizung, die Formung, die Füllung, die Bedeckelung, die Siegelung und die Stanzung. Durch diese Bearbeitungseinheiten werden die jeweiligen Zuschnitte von einer Fördereinrichtung transportiert, die wahrscheinlich aus einem Kettenförderer besteht Dieser greift mit an einer schwenkbaren Welle angebrachten Zapfen in die Rasterlöcher der Zuschnitte ein. Dieser Kettenförderer weist jedoch wie jede andere mechanische

■»5 Transportvorrichtung auch ein mechanisches Spiel seiner beweglichen Teile auf. Diese Bewegungsspiele summieren sich über den gesamten Transportweg. Zu diesen sich summierenden Bewegungsspielen der einzelnen Maschinenteile treten aufgrund des Abkühlungsprozesses der erhitzten Folienbahn noch Größenänderungen durch Schrumpfung hinzu.

Die dadurch schon innerhalb eines Arbeitstaktes entstehende Abweichung des Positions-Istwertes der Formlingseinheit von ihrem Positions-Sollwert wird um so größer, je weiter der Abstand zwischen zwei benachbarten Bearbeitungseinheiten ist Dies wiederum 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 Gesamtkostcn niederschlägt.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art 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

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kunststoffolie im Bereich der Thermoformvor- s richtung jeweils beim Einbringen eines zu Formungen zu formenden Folienteiles mit der Signalmarke versehen wird, die von einer an jeder weiteren Bearbeitungseinheit angeordneten Registriereinrichtung erfaßt wird, jeweils den Positions-Istwert der Signalmarke dem Steuergerät zuleitet, welches bei einer Abweichung der Signalmarke von ihrem Positions-Sollwert sodann Bearbeitungswerkzeuge der jeweiligen Bearbeitungseinheit zu den Formungen über eine Stellvorrichtung in Transport-Längs- und/oder Querrichtung ausrichtet. Auf diese Weise wird ein Verfahren geschaffen, bei dem eine jede Bearbeitungseinheit zu den intermittierend durchlaufenden Formungen mit den Werkzeugen derart exakt ausgerichtet wird, daß dadurch nicht nur die sich subsummierenden Bewegungsspiele in den Gelenken der einzelnen Glieder der Fördereinrichtung, sondern auch die Größr-nänderungen durch Schrumpfung der Folie einwandfrei kompensiert werden können.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß es bei Formungen relativ großer Konizität — und damit nicht mehr als flach zu bezeichnenden Kunststoffteilen — vor jedem Bearbeitungsgang auch noch andere Ausrichtungsmöglichkeiten gibt. Diese Ausrichtungsmöglichkeiten bestehen entweder in der besonderen konischen Form der Formlinge selbst oder, wenn dies nicht der Fall ist, mittels besonderer im Folienband miteingeformter Zentrierkonen, um beim Schließen des jeweiligen Bearbeitungswerkzeuges die betreffenden Formlinge im betreffenden Werkzeug selbst zu zentrieren. Dieses Zentrierverfahren wird jedoch bei sehr flachen Kunststoffteilen mit einem sehr niedrigen Seitenwandkonus oder insbesondere dann äußerst problematisch, wenn kein ausreichender Platz im Formlingsband für separate Zentrierkon;n vorhanden ist. Dies führt sodann bei den einzelnen Bearbeitungseinheiten zu den bereits vorstehend erläuterten Unregelmäßigkeiten.

Und schließlich sei noch ein durch offenkundige Vorbenutzung bekanntgewordenes Verfahren erwähnt, bei dem die Formlinge in einem Arbeitsgang sowohl tiefgezoge;; als auch getrennt werden. Die Kosten eines derartigen Verfahrens belaufen sich infolge der hohen Werkzeugkosten auf ein Vielfaches des gattungsgemäßen Verfahrens.

Gegenüber diesem St&.id der Technik werden durch das erfifidungsgemäße Verfahren sämtliche Abweichungen der Signalmarke von ihrem Positions-Sollwert in Transport-Längs- und/oder Querrichtung erfaßt und ausgeglichen. Dies erfolgt unabhängig davon, ob sich die nachfolgende Bearbeitungseinheit in einem einfachen oder vielfachen Abstand eines Arbeitstaktes hinter der Thermoformvorrichtung befindet Auch weiden 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.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Signalmarke durch einen den gleichen relativen, thermischen Größenänderungen wie die Formlinge unterworfenen Vorgang, z. B. durch Ausstanzen, Prägen oder Aufdrucken, an der Kunststoffolie 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.

Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung wird die Signalmarke in einem einem Arbeitstakt der Thermoformvorrichtung entsprechenden Abstand auf der Kunststoffolie, vorteilhaft in ihrem Verschnittbereich, z.B. an ihrem Rand, angebracht Hierdurch werden sämtliche für den jeweiligen Arbeitstakt spezifischen, auf die Kunststoffolie und die Formlinge einwirkenden Positions>*5nflüsse erfaßt und vor Erreichen der jeweiligen i*»arbeitungseinheit ausgeglichen. Die Anbringung der !signalmarke im Verschnittbereich der Kunststoffolie führt darüber hinaus zu völlig gleichen Formungen.

Die Signalmarke wird vorteilhaft in lotrechter Sichtnchtung zur Kunststoffolie mit einer scharfkantigen Kontur versehen, die vorzugsweise rechteckig ist, von der zwei Seiten im Zeitpunkt des Tiefziehvorgangas 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.

Vorteilhaft wird die Signalmarke etwa in der Mitte desjenigen Folienabschnittes angeordnet, der als Formlingseinheit zu gleicher Zeit dem Tiefziehvorgang unterworfen wird. Durch das Anbringen der Signalmarke :n der exakten Mitte des jeweiligen Folienabschnittes erfolgt eine geometrische Mitteilung 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 exakten geometrischen Mitte des betreffenden Folienabschnittes zum einen aus maschinentechnischen Gründen und zum anderen auch auf der Materialseite zu Schwierigkeiten führen kann, wurde hier der unbestimmt erscheinende Ausdruck »etwa« eingefügt

In jedem Fall soll jedoch die Anbringung der Signalmarke erst ab dem Zeitpunkt vonstatten gehen, ab welchem die Niederhalter der Foimpresse die Folienbahn unverrückbar festhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend am Beispiel einer neuen Vorrichtung zu seine: Durchführung anLand der Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt

Fig. I die schematische Seitenansicht einer Formpresse in Verbindung mit einer nachfolgend angeordneten Stanzpresse,

F i g. 2 eine Ansicht gemäß der Linie I I/I I von Fig. I,

F i g. 3 eine Ansicm gemäß der Linie III/III von F i g. 1 der Formpresse mit der Markiereinrichtung zur Anbringung der Signalmarke, und

F i g. 4 eine Ansicht nach der Linie IV/1V von F i g. I

der nachfolgenden Stanzpresse mit der Registriereinrichtung.

In den Figuren sind mit 1 eine Thermoformvorrichtung und mit 2 eine nachfolgende Bearbeitungseinheit in Form einer Stanzpresse bezeichnet. Vor der Thermoformvorrichtung ist eine Heizstrecke 3 zur Erwärmung der Folie 4 auf z. B. I2O°C angeordnet. Im vorliegenden Fall trägt die Obertraverse 5 die Matrizenform 6, wohingegen die Untertraverse 7 die Patrizenform 8 der Thermoformvorrichtung aufweist. Es sind jedoch auch Thermoformvorrichtungen bekannt, in denen die Patrizenform 8 in der Obertraverse 5 und die Matrizenform 6 in der Untertraverse 7 angebracht sind.

In der Stanzpresse 2 ist das Ausstanzwerkzeug 9 in der Obertraverse 10 und das Gegendruckteil 11 in der Untertraverse 12 angebracht.

Unterhalb der Folie 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, ir, der über einen Längenabschnitt A und einen Breitenabschnitt 5 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 Folie 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 Fehlerquellen zum Arbeitstakt eine Positionsänderung erfahren hat.

Diese Ausrichtung der Formlingseinheit 15 wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wie folgt bewerkstelligt:

Wie aus F i g. 3 zu entnehmen ist, befindet sich in der Thermoformvorrichtung 1 zwischen Obertraverse 5 und Untertraverse 7 in der Nähe der Kettenführung 17 an einer Seite der strichpunktiert angedeuteten Folie 4 eine Markiereinrichtung 18. die im wesentlichen aus einer Matrize 19 und einer Patrize 20 besteht. Diese Markiereinrichtung 18 stanzt bei jedem Arbeitstakt der Formpresse aus dem zum Verschnitt zu rechnenden Rand 21 der Folie 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. 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. 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.

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 Transporteinrichtung der Folie 4 in starren Führungen von zwei getrennten Antrieben 29 und 30 verstellbar ist.

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 Folie 4 einzubringen. Hinsichtlich einer geometrischen Mitteilung ist es wesentlich, die Signalmarken 22 etwa in der Mitte Jl einer Formlingseinheit 15 anzubringen, was jedoch im dargestellten Fall nach F i g. 2 aus maschinentechnischen Gründen nicht möglich ist.

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 Ist-Transportrichtung 28. Auf diese Weise erfolgt in der Stanzpresse 2 selbst dann ein exaktes Ausstanzen der Formlinge 16, wenn die Folie 4 beim Einziehen in die Formpresse 1 zur nichtdargestellten Soll-Transportrichtung einen Versatz aufweisen sollte.

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 4 vor dem Verformungsvorgang nicht sinnvoll, da andernfal'- 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.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von flachen Kunststoffteilen, die aus einer erwärmten Folie in einer Thermoformvorrichtung tiefgezogen und sodann von einer Transportvorrichtung zu einer nachfolgenden Bearbeitungseinheit, wie einer Bedruckeinheit, Lochstation, Perforiervorrichtung, Einlegeeinrichtung, Stanzpresse oder Stapelvorrichtung, gefördert werden, wobei die Folie mit einer Signalmarke versehen wird, welche von einer mit einem Steuergerät in Verbindung stehenden Registriereinrichtung erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie (4) im Bereich der Thermoformvorrichtung (1) jeweils beim Einbringen eines zu Formungen (16) zu formenden Folienteils mit der Signalmarke (22) versehen wird, die von einer an jeder weiteren Bearbeitungseinheit (2) angeordneten Registriereinrichtung (23) erfaßt wird, jeweils den Positions-Istwert der Signalmarke (22) dem Steuergerät (24) zuleitet, welches bei einer Abweichung der Signalmarke (22) von ihrem Positions-Sollwert sodann Bearbeitungswerkzeuge (9,11) der jeweiligen Bearbeitungseinheit (2) zu den Formungen (16) über eine Stellvorrichtung (25,26) in Transport-Längs- und/oder Querrichtung ausrichtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmarke (22) durch einen den gleichen relativen, thermischen Größenänderungen wie die Formlinge (16) unterworfenen Vorgang, z. B. durch Ausstanzen, Prägen oder Aufdrucken, an der Kunststoffolie (4) angebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruc.i 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmarke (22) in einem einem Arbeitstakt der Thermo, jrmvorrichtung (1) entsprechenden Abstand (C) auf der Kunststoffolie (4) angebracht wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmarke (22) etwa in der Mitte (31) desjenigen Folienabschnittes angeordnet ist, der als Formlingseinheit (15) zu gleicher Zeit dem Tiefziehvorgarig unterworfen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmarke (22) in lotrechter Sichtrichtung zur Kunststoffolie (4) mit einer scharfkantigen Kontur versehen wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine rechteckige Signalmarke (22) verwendet wird, von der zwei Seiten (32, 33) im Zeitpunkt des Tiefziehvorganges der Formlinge (16) zu deren Ist-Transportrichtung (28) exakt parallel verlaufen.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Thermoformvorrichtung aus einer bekannten Formpresse besteht, gekennzeichnet durch eine aus Patrize (20) und Matrize (19) bestehenden Markiereinrichtung (18) an der Thermoformvorrichtung, deren Patrize(20) bei mehrschichtigen Folien derjenigen Seite der Folie zugeordnet ist, die der größten Schrumpfung ausgesetzt ist.