DE3226841C2 - Vorrichtung zum Thermoformen von Behältern aus einer Folienbahn aus thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Behältern aus einem Abschnitt erwärmter thermoplastischer Kunst stoffolie durch Differenzdruck mittels umlaufenden taktweise geschwenkten Formwerkzeugen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Die Behälter werden in einer Formstation geformt und ausgestanzt, dann zu einer Randkühlstation überführt und kommen nach einer weiteren Schwenkbewegung in die Stapelstation. Dort erfolgt ein Übergeben der Behälter in Stapelrinnen. Während des Schwenkens werden die Behälter durch Vakuum an die Formwand angesaugt. Um die Formwerkzeuge rascher als bisher bekannt aus der Formstation herausschwenken zu können und damit die Taktzahl zu erhöhen, ohne daß eine Deformierung des noch warmen und damit plastischen Behälterrandes eintritt, wird vorgeschlagen, daß das Vakuum zum Ansaugen der Behälter auch direkt am Behälterrand wirkt und daß in einer Randkühlstation eine Kühlung und Nachformung des Behälterrandes erfolgt. Der Antrieb der Randkühlstation ist in einfacher Weise in den Gesamtantrieb der Vorrichtung integriert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Thermoformen von Behältern aus einer Folienbahn aus thermoplastischem Kunststoff nach der Gattung des Hauptanspruches.

Mit einer bekannten Vorrichtung dieser Gattung (DE-AS 23 28 368) können relativ hohe Taktzahlen gefahren werden, bedingt durch die mehrfachen, auf einem Rotor drehbar angeordneten, Formwerkzeuge. Ein Problem und damit eine Begrenzung dieser Taktzahl liegt bei dieser Vorrichtung im Kühlen des Behälterrandes der hergestellten Behälter. Der Behälterrand muß aus statischen Gründen meist relativ dick sein, damit die Behälter die erforderliche Stabilität aufweisen. Da die Folienbahn beim Schließen der beiden Hälften des Formwerkzeuges am Behälterrand eingespannt wird, wird dieser wenig schwächer als die Folienbahn, während die Behälterwand durch das Tiefziehen nur noch einen Bruchteil dieser Dicke aufweist. Erfolgt nun bei der bekannten Vorrichtung das Herausschwenken des Formwerkzeuges aus der Formstation zu früh, d. h. bevor der Behälterrand auf eine bestimmte Temperatur abgekühlt ist, besteht die Gefahr, daß sich der Behälterrrand bei der v/eiteren Abkühlung von der Form abhebt, sich also deformiert Dies bringt Probleme bei der Weiterverarbeitung der Behälter, z. B. beim Versiegeln. Die Taktzahl wird folglich durch das Kühlen des Behälterrandes begrenzt, da eine gewisse Abkühlung in der Formstation abgewartet werden muß. Dies wirkt sich besonders bei Folienmaterial aus, das einen großen

ίο Wärmeinhalt aufweist, z. B. bei Polypropylen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung so auszubilden, daß die Taktzahl gesteigert werden kann und daß trotzdem Behälter mit planem Behälterrand gefertigt werden können.

Die Merkmale zur Lösung dieser Aufgabe sind Gegenstand des Hauptanspruches. Hinsichtlich vorteilhafter Weiterbildungen der Vorrichtung wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Durch die US-PS 27 49 572 ist eine stationäre Vorrichtung zum Thermoformen von Behältern bekannt, bei der das Formwerkzeug im Bereich des Behälterrandes an die Vakuumeinrichtung anschließbare Saugbohrungen für das Ansaugen des Behälterrandes aufweist Für diese Merkmale an sich wird kein Schutz begehrt, sondern nur im Zusammenhang mit den übrigen Merkmalen des Hauptanspruches.

Der Gegenstand <der Erfindung wird nachfolgend anhand der schematischen Zeichnung beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise geschnitten dargestellte Seitenansicht einer Vorrichtung zum Thermoformen mit einem Rotor und mit einer Kühlstation,

Fig.2 eine Schnittansicht der Kühlstation der Vorrichtung nach Fig. 1, um 120° im Uhrzeigersinn verdreht in größerer Darstellung gezeichnet,

F i g. 3 einen Ausschnitt der Kühlstation nach F i g. 2 in größerer Darstellung und

F i g. 4 einen Ausschnitt des Rotors der Vorrichtung nach F i g. 1 in größerer Darstellung.

Die Vorrichtung zum Thermoformen verarbeitet eine Folienbahn 5 aus thermoplastischem Kunststoff von einer Rolle 1. In einem Grundgestell 3 sind eine taktweise arbeitende nicht dargestellte Transporteinrichtung und eine Heizeinrichtung 62 mit einer Oberheizung 82 untergebracht. Herz der Vorrichtung ist ein Rotor 4, der taktweise drehbar ist und in dem Grundgestell 3 gelagert ist. Auf dem sternförmigen Rotor 4 sind drei Formwerkzeuge 11 mit jeweils mehreren Formnestern 2 befestigt, jeweils besiehend aus einer Grundplatte 12, ei-

jo nem Kühlblock 13, einem Schnittstempel 14, einem Formeinsatz 15, einem Abstreifer 16, und einem Formboden 17 mit einer Auswerferstange 18. Die Auswerferstangen 18 sind an einer Querleiste 19 befestigt. Druckfedern 20 drücken die Querleiste 19 und damit die Formböden 17 nach unten in die Formnester 2.

Die drei Formwerkzeuge 11 sind von einer Formstation 24 über eine Kühlstation 25 in eine Stapelstation 26 schwenkbar. In der Formstation 24 befindet sich ein Gegenwerkzeug 27.

In der KUhlstation 25 ist gegenüber dem Formwerkzeug 11 eine Aufnahme 36 in Axialrichtung verschiebbar angeordnet, die eine Kühleinrichtung 37 für jedes der Formnester 2 trägt. Die Aufnahme 36 steht mit einer Platte 38 in Verbindung, die an ortsfesten Führungen 39 geführt ist und beiderseits eine Kurvenroile 40 trägt, über die die Hubbewegung eingeleitet wird. In den Aufnahmen 36 sind je ein Anschluß 63 zur Druckluftzufuhr und ein Anschluß 64 zur Abfuhr der Druckluft vorgese-

hen, so daß gekühlte Druckluft in jedes Formnest 2 zugeführt und abgeführt werden kann. Jede Kühleinrichtung 37 wird Ober eine Leitung 65 mit Kühlmittel versorgt und gekühlt

In der Stapelstation 26 befinden sich gegenüber dem s Formwerkzeug 11 Stapelrincen 41 mit nicht dargestellten Rückhalteorganen, in die geformte Behälter 23 übergeben werden. Die Hubbewegungen in den einzelnen Stationen ;rfolgen alle von einem Regelgetriebe 6 aus, das synchron eine Welle 42 bewegt, auf der Kurvenscheiben 43 und 52 sitzen. Zwei der Kurvenscheiben 43 dienetr zum Schwenken von zwei Winkelhebeln 44, die in dem Grundgestell 3 in einem Drehpunkt 45 gelagert und am anderen Ende mit je einem Hebel 47 im Drehpunkt 48 gelenkig verbunden sind. Durch diese Hebel 47 erfolgt die Hubbew^ung des Gegenwerkzeugs 27 in der Formstation 24.

Ein zweites Paar Winkelhebel 51 wird von den beiden Kurvenscheiben 52 um den Drehpunkt 53 geschwenkt An beiden Enden der Winkelhebel 51 sitzen seitlich je 2 Kulissen 55 und 53. Die Kulissen 55 sind so gestaltet, daß beim Schwenken des Rotors 4 die Kurvcjirollen 40 in der Kühlstation 25 zwischen diesen zu liefen kommen, so daß bei einer Schwenkbewegung der Winkelhebel 51 die Aufnahmen 36 zur Anlage an den Behälter 87 der geformten Behälter 23 kommen.

Die Kulissen 56 auf der anderen Seite der Winkelhebel 51 sind so ausgeführt daß beim Schwenken der Winkelhebel 51 die Behälter 23 in die Stapelrinner 41 überführt werden.

Eine weitere, nicht dargestellte, Kurvenscheibe auf der Welle 42 dient dem Antrieb nicht dargestellter umlaufender Transportketten für die Folienbahn 5. Die Kurvenscheibe schwenkt dazu einen Transporthebel 59, der mit einer Zuglasche 60 in Verbindung steht Diese verdreht ein Kettenrad 61, das in der einen Richtung einen Transportschritt auslöst, in der Gegenrichtung erfolgt ein Leerlauf.

Mit dem Gegenwerkzeug 27 sind sowohl die Transportketten u'is auch die Oberheizung 82 der Heizeinrichtung 62 verbunden, so daß beim Hochfahren des Gegenwerkzeuges 27 beide mit nach oben genommen werden. Das Hochfahren erlaubt eine problemlose Drehung des Rotors 4.

Zur Unterstützung der Formung und zum Festhalten der Behälter 23 während des Schwtnkens wird an den Formnestern 2 Vakuum angelegt. Das Absaugen der Luft und damit der Aufbau des Vakuums geschieht getrennt, und zwar wird das Vakuum von einer Pumpe 67 über ein 3/2-Wegeventil 68 zum Anschluß 69 geführt, parallel dazu zum Schlitz 70, wo es dauernd ansteht. Im Rotor 4 verlaufen nun in jeder Station nicht dargestellte Bohrungen bis zur Grundplatte 12, von dort aus bis zu jedem Formnest 2. Über Langbohrungen 79 wirkt das Vakuum am Behälterrand 87 der geformten Behälter 23, in dem dort Querbohrungen 80 angebracht sind.

Wie man aus F i g. 3 ersieht, wird die Saugbohrung 79 bis zum Behälterrand 87 durchgezogen und mündet in einer kleinen ringförmigen Nut 81.

Der Verfahrensablauf der Vorrichtung ist wie folgt: ω

Nach dem Eintransport eines erwärmten Abschnittes der Folienbahn 5 in die Formstation 24 wird das Gegenwerkzeug 27 herabgefahren und Druckluft zum Ausformen zugeführt. Während dieses Verformens wird das Vakuum über das 3/2-Weg<:ventil 68 zugeschaltet, es unterstützt das Anlegen der Folie an die Wand des Formeinsatzes 15. Durcit eine weitere geringe Abwärtsbewegung des Gegenwerkzeuges 27 erfolgt das Ausstanzen der geformten Behälter 23. Sofort wird das Gegenwerkzeug 27 nach oben gefahren und der Rotor 4 verschwenkt Das Vakuum bleibt anstehen, zunächst bis zur KOhlstation 25. Durch das Anlegen von Vakuum am noch plastischen Behälterrand 87 wird vermieden, daß sich dieser hochstellt, was zu Schwierigkeiten in der KQhlstation 25 führen könnte.

In der Kühlstation 25 wird der Behälterrand 87 mittels der Kühleinrichtung 37 plangedrückt, also kalibriert, und dabei gekühlt Da außen ein Ansatz 83 mit einer Einlaufschräge 84 vorgesehen ist, wird der Behälterrand 87 nicht über die Schnittlinie vorgedrückt innen ist ein Absatz 85 mit einer Schräge 86 vorgesehen, so daß auch innen eine Kalibrierung des Behälterrandes 87 stattfindet

Nach dem Zurückfahren der Kühleinrichtung 37 schwenkt das Formwerkzeug 11 in die Stapelstation 26. Dort werden die Behälter 23 in die Stapelrinnen 41 überführt Das Vakuum kann weiter anliegen bis kurz vor der Stapelstation 26, so daß die ?.' halter 23 sicher im Fonneinsätz 15 gehalten sind. Einer Röckformung des Behälterrandes 87 wird durch das angelegte Vakuum am Behälterrand 87 entgegengewirkt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Thermoformen von Behältern aus einer Folienbahn aus thermoplastischem Kunststoff, mit einer taktweise arbeitenden Transporteinrichtung, mit einer Temperiereinrichtung für die Folienbahn, mit mehreren auf einem taktweise drehbaren Rotor angeordneten, von einer Formstation in eine Stapelstation drehbaren Formwerkzeugen mit jeweils mehreren Formnestern, mit einem in der Formstation einem der Formwerkzeuge zuordcnbaren Gegenwerkzeug und mit einer Vakuumeinrichtung mit in den Formwerkzeugen mündenden Bohrungen zum Ansaugen eines Abschnittes der Folienbahn bei dem Formen der Behälter in der Formstation, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Formstation (24) und der Stapelstation (26) eine Kühlstation (25) mit einer radial zu dem Rotor (4) 4irschiebbaren Kühleinrichtung (37) zum Plandrücken und Nachkühler, des Behälterrandes (87) jedes der Behälter (23) angeordnet ist und daß die Formwerkzeuge (11) im Bereich des Behälterrandes (87) an die Vakuumeinrichtung anschließbare Saugbohrungen (79) für das Ansaugen des Behälterrandes (87) aufweisen, wobei das Vakuum an den Formwerkzeugen (11) bis unmittelbar vor der Stapelstation (26) anliegt

2. Vorrichtung nach Anspiuch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (37) Anschlüsse (64 und 63) yum Hindurchführen von Kühlluft durch die Formnester (2) aufweist.

3. Vorrichtung nacli einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichiief, daß die Kühleinrichtung (37) je einen den Formnestern _v<) zugeordneten Ansatz (83) mit einer Einlaufschräge (84) aufweist, wobei der Innenumfang des Ansatzes (83) der Schnittlinie des Behälterrandes (87) entspricht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (37) je einen den Formnestern (2) zugeordneten Absatz (85) mit einer Schräge (86) aufweist, wobei der Außendurchmesser des Absatzes (85) dem Innendurchmesser des Behälterrandes (87) entspricht.