DE3311988C1

DE3311988C1 - Vorheizeinrichtung zum Erwaermen einer Folienbahn aus thermoplastischem Kunststoff

Info

Publication number: DE3311988C1
Application number: DE19833311988
Authority: DE
Inventors: Günther 7103 Schwaigern Kiefer; Hans 7100 Heilbronn Köhler
Original assignee: Adolf Illig Maschinenbau GmbH and Co KG
Current assignee: Adolf Illig Maschinenbau GmbH and Co KG
Priority date: 1983-04-02
Filing date: 1983-04-02
Publication date: 1984-04-19
Also published as: GB8408153D0; GB2137554A; GB2137554B; FR2543878A1; FR2543878B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorheizeinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruches.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung einer Vorheizeinrichtung bei der Verarbeitung von Polypropylenfolie. Eine solche Folie benötigt eine wesentlich höhere Wärmemenge, um bis zur Verformungstemperatur von ca. 160⁰C zu gelangen, als z.B. eine Polystyrolfolie gleicher Stärke. Zudem muß die Verformungstemperatur bei PP-Folie ziemlich genau getroffen werden, erlaubt also keine großen Schwankungen. Und zwar betrifft dies auch die Temperatur im Inneren der Folienbahn. Man muß also genügend lange heizen, um auch das Innere dickerer Folie auf die nötige Temperatur zu bringen.

Wenn man folglich eine Thermoformmaschine, die

von der Heizung her für Polystyrol oder PVC ausgelegt ist, mit einer PP-Folie fahren will, wird die Folienbahn mit einer Vorheizeinrichtung auf ca. 80 bis 100° C vorerwärmt. Man hat dann drei Vorteile:

a) Die Heizung der Thermoformmaschine reicht dann ίο bis zur Fertigheizung auch bei PP-Folie aus, ohne die Taktzeit senken zu müssen.

b) Die zugeführte Wärme fließt während einer Ausgleichsstrecke auch ins Innere der Folie.

c) Bevor die Folienbahn von den Transportketten der Thermoformmaschine ergriffen wird, ist sie bereits vorerwärmt und hat sich um einen gewissen Betrag gedehnt. Die dann noch bei der Resterwärmung im eingespannten Zustand auftretende Foliendehnung ist leichter zu beherrschen, als wenn die gesamte Beheizung im eingespannten Zustand erfolgt, denn sie ist nur noch etwa halb so groß.

Eine Heizung der eingangs genannten Art, die auch als Vorheizeinrichtung verwendet werden kann, ist aus der DE-OS 25 44 042 bekannt. Nicht näher eingegangen ist bei der Beschreibung dieser bekannten Vorheizungseinrichtung auf das Problem, wie man die Folienbahn durch diese transportiert und wie eine Abstimmung mit dem intermittierenden Transport der Thermoformmaschine erfolgt. Man kann der Beschreibung entnehmen, daß die Heizwalzen zyklisch bewegt werden sollen und daß man die Heizwalzen »mit geringfügig höherer Geschwindigkeit« laufen lassen will. Es ist allerdings nicht gesagt, in bezug zu welcher Geschwindigkeit. Daß eine solche Geschwindigkeitsbeeinflussung zum Ausgleich der auftretenden Längendehnung der Folienbahn teuer und aufwendig ist, steht zweifelsfrei fest. Der Fachmann kann dieser Schrift folglich nur einer Vorheizeinrichtung entnehmen, die zyklisch angetriebene Walzen aufweist und bei der eine aufwendige Abstimmung der Umlaufgeschwindigkeit vermutlich mit dem Transport der Formmaschine erforderlich ist. Es ist also in jedem Falle eine Steuerungsanpassung zwischen Vorheizeinrichtung und Thermoformmaschine notwendig. Da die Walzen aus Metall sind und eine glatte Oberfläche aufweisen müssen, ist hierbei die Gefahr eines Folienschlupfes gegeben, so daß der Vorschub nicht mit dem vorgegebenen Wert übereinstimmt. Da die Walzen einen großen Durchmesser

so aufweisen müssen, um eine genügende Aufheizung bei hoher Taktzahl zu ermöglichen, haben sie eine große Masse. Um diese bei jedem Vorschubschritt, also pro Takt, anzutreiben und abzubremsen, bedarf es einer hohen Energie. Auch treten hier zwangsläufig Vorschubungenauigkeiten auf.

Die US-PS 43 06 856 zeigt eine Vorheizeinrichtung, bei der die Folienbahn teilweise senkrecht verläuft. Beiderseits der Folienbahn sind Heizungen angeordnet. Die Vorheizeinrichtung hat keinen eigenen Antrieb, d. h.

der Transport der Thermoformmaschine zieht die Folie intermittierend durch die Vorheizung. Dies ist insofern nachteilig, als der Transport heute so schnell als möglich arbeiten soll, um die Taktzeit der Thermoformmaschine so gering als möglich zu halten und dann der vorerwärmte Folienbahnabschnitt den ganzen Zug beim Beschleunigen der nachfolgenden Folienbahn und beim Drehen der Folienrolle übernehmen muß. Folienverzug ist die Folge, der z. B. bei vorbedruckter Folie untragbar

ist. Beim Stillstand der Thermoformmaschine müssen außerdem die Strahlungsheizungen, die ja eine wesentlich höhere Temperatur als die Vorheiztemperatur der Folie aufweisen, in eine Ruheposition gefahren werden, um eine Überhitzung zu vermeiden. Dies bedeutet einen Eingriff der Steuerung der Thermoformmaschine in die Steuerung der Vorheizung. Diese kann also nicht autark arbeiten, was aber z. B. bei einer Nachrüstung einer vorhandenen Thermoformmaschine mit einer Vorheizeinrichtung sehr wünschenswert ist. Zudem ist der Betrieb der Thermoformmaschine bei Umrüstung ohne Vorheizeinrichtung denkbar, d. h. eine Vorheizeinrichtung sollte wahlweise bei Bedarf ohne Steuerungsanpassung an verschiedene Thermoformmaschinen geschoben werden können.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorheizeinrichtung unter Beibehaltung des Prinzips der Beheizung über Heizwalzen so auszubilden, daß sie als eigene kompakte Einheit bei Bedarf einer Thermoformmaschine vorgeschaltet werden kann, ohne daß die Steuerung mit der Steuerung der Thermoformmaschine verbunden werden muß. Dabei sollte ein sicherer, genauer Transport der Folienbahn durch die Vorheizeinrichtung erfolgen, ohne Gefahr des Folienschlupfes und ohne Verzug der Folienbahn, wobei eine Anpassung an die intermittierende Arbeitsweise der Thermoformmaschine gegeben sein soll. Es soll zudem eine gleichmäßige Erwärmung der Folienbahn erfolgen.

Die Merkmale zur Lösung dieser Aufgabe sind Gegenstand des Hauptanspruchs.

Hinsichtlich der weiteren vorteilhaften Ausbildung der Vorheizeinrichtung wird auf die Unteransprüche verwiesen.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachfolgend anhand der schematischen Zeichnung von zwei Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Vorheizeinrichtung mit einer Vorratsschlaufensteuerung,

F i g. 2 einen Abschnitt der Vorheizeinrichtung nach F i g. 1 mit einer Vorratsschlaufensteuerung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in größerer Darstellung,

F i g. 3 einen Ausschnitt der Vorheizeinrichtung nach F i g. 2 mit einer zusätzlichen Nachlaufsteuerung und

F i g. 4 bis F i g. 6 Diagramme der Nachlaufsteuerung bei der Vorheizeinrichtung nach F i g. 3.

Die Vorheizeinrichtung weist ein Gestell 1 mit Fahrrollen 2 auf. An dem Gestell 1 sind zwei Heizwalzen 3 und 4 und eine Transportwalze 21 mit einer Antriebseinrichtung 6 angeordnet.

Beide Heizwalzen 3 und 4 sind ungefähr übereinander angeordnet, so daß die Vorheizeinrichtung über eine Rollenaufnahme 15 einer Thermoformmaschine 14 geschoben werden kann. Etwa in der Mitte zwischen den beiden Heizwalzen 3 und 4 ist eine wegschwenkbare Umlenkwalze 17 angeordnet, die für eine gute Umschlingung der Heizwalze 4 durch eine Folienbahn 18 sorgt. Die Umlenkwalze 17 kann zum Einführen der Folienbahn 18 weggeschwenkt werden.

Um jede der Heizwalzen 3 und 4 ist ein Führungsblech 19 bzw. 20 in geringem Abstand angeordnet, das ein Abkühlen der erwärmten Folienbahn 18 verhindern soll und das der Folienführung beim Einführen dient.

Gegen die letzte untere Heizwalze 3 wird eine gummierte Transportwalze 21 mit Vorspannung, z. B. über nicht dargestellte Federn, gedrückt. Sie kann über einen Exzenterhebel 22 abgehoben werden, die Folienbahn 18 wird dann durch den Spalt hindurchgeführt. Angetrieben wird die Transportwalze 21 kontinuierlich von der Antriebseinrichtung 6 über eine Kette 24. Bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist ein Regelgetriebe 23 mit einer Handverstellung der Drehzahl über ein Handrad 25 dargestellt. Mittels einer Lichtschranke 26 ist eine Vorratsschlaufe 27 der Folienbahn 18 zwischen der Vorheizeinrichtung und der Thermoformmaschine 14 überwachbar. Da die Thermoformmaschine 14 intermittierend arbeitet und die

κι Vorheizeinrichtung die Folienbahn 18 kontinuierlich transportiert, nimmt die Vorratsschlaufe 27 keinen konstanten Durchhang ein. Man stellt nun die Drehzahl des Regelgetriebes 23 so ein, daß etwas mehr Folienbahn 18 abgezogen wird, als die Thermoformmaschine 14 verarbeitet. Wenn die Vorratsschlaufe 27 den Lichtstrahl der Lichtschranke 26 unterbricht, wird das Regelgetriebe 23 gestoppt, bis der Lichtstrahl beim nächsten Vorschubschritt der Thermoformmaschine 14 wieder frei wird. Dann wird nach einer kurzen Zeitverzögerung, z. B. von 1 Sekunde, der Antrieb wieder gestartet. Diese Zeitverzögerung bewirkt die erforderliche Verkürzung der Vorratsschlaufe 27. Dieses kurze Stoppen wird dann immer nach einer Mehrzahl von Takten erfolgen.

Teuerer, aber auch sicherer ist die Lösung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach F i g. 2. Hier ist als Antrieb ein Regelgetriebe 28 mit einem Stellmotor 29 eingesetzt, der elektrisch betrieben wird. Zwei Lichtschranken 26 und 31 überprüfen die obere bzw. die

jo untere Lage der Vorratsschlaufe 27. Wenn der Lichtstrahl der unteren Lichtschranke 31 unterbrochen wird, gibt ein Regelgerät 34 einen kurzen Impuls an den Stellmotor 29, damit die Ausgangsdrehzahl des Regelgetriebes 28 langsamer gestellt wird. Bei Unterbrechung des Lichtstrahles der oberen Lichtschranke 26 wird ein Impuls gegeben, daß die Drehzahl etwas schneller gestellt wird. Bei einer Taktzahländerung der Thermoformmaschine 14 erfolgt so immer eine automatische Anpassung der Abtriebsdrehzahl des Regelgetriebes 28 an den erforderlichen Vorschub. Eine Lichtschranke 32 dient in diesem Fall dazu, z. B. beim Stillsetzen der Thermoformmaschine 14 das Regelgetriebe 28 ganz abzuschalten. Entsprechend wird das Regelgetriebe 28 wieder gestartet, wenn der Lichtstrahl der Lichtschranke 32 frei wird. Die Lichtschranken 26,31 und 32 sind in der Höhe einstellbar und somit den jeweiligen Erfordernissen anpaßbar.

Wenn die Thermoformmaschine 14 abgestellt wird, so wird auch der Antrieb der Vorheizeinrichtung —

so verzögert — gestoppt, wenn der Lichtstrahl der Lichtschranken 26 bzw. 32 unterbrochen wird. Steht die Vorheizeinrichtung nun eine längere Zeit als einige Sekunden, so hebt sich die Folienbahn 18 von der Heizwalze 3 ab. Dies rührt von der Folienausdehnung bei der Erwärmung her, da die Folienbahn 18 einerseits von der Transportwalze 21 festgeklemmt ist, andererseits auf der Heizwalze 3 und an der Umlenkwalze 17 aufliegt. Das Abheben der Folienbahn 18 ist deshalb nachteilig, weil sich dann im abgehobenen Bereich eine andere Folientemperatur ergibt, was zu Ausschuß oder Folienmehrverbrauch beim Weiterfahren der Thermoformmaschine 14 führen kann.

Um diese Probleme zu vermeiden, wird die Vorheizeinrichtung wie folgt betrieben (F i g. 3—6):

Eine erste Möglichkeit besteht darin, daß zwei Zeitschaltwerke 40 und 41 in eine Steuerung 43 eingebaut werden. Am Zeitschaltwerk 40 wird eine Ruhezeit Ti eingestellt und am Zeitschaltwerk 41 eine

Nachlauf zeit T 2. Ti liegt dabei in der Größenordnung von 3—6 Sekunden, T2 in der Größenordnung 0,5 bis 1 Sekunde. Nach dem Abschalten der Antriebseinrichtung 6 über die Lichtschranke 26 beginnt die Ruhezeit Ti. Die während dieser Zeit erfolgende Längenausdehnung wird durch den Nachlauf während der Nachlaufzeit T2 kompensiert.

Mittels eines Vorwählschalters 42 kann eine Wiederholung des Nachlaufes eingestellt werden.

Der Nachlauf erfolgt dabei je nach der Ausführung der Antriebseinrichtung 6 mit der üblichen Abzugsgeschwindigkeit (F i g. 4) oder mit langsamerer Drehzahl (F ig. 5).

Eine zweite Möglichkeit gibt es, wenn als Antrieb ein Gleichstrommotor oder ein Regelgetriebe mit pol-umschaitbarem Motor eingebaut ist, also eine Umschaltung der Drehzahl möglich ist. Dann kann man mit einem Zeitschaltwerk 39 arbeiten, das einen Nachlauf mit einer Nachlaufzeit T3 steuert, der dann mit deutlich niedrigerer Drehzahl erfolgt (F i g. 6). Die Nachlaufzeiten T2 und T3 sind in der Praxis durch Versuch einfach zu ermitteln.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorheizeinrichtung zum Erwärmen einer Folienbahn aus thermoplastischem Kunststoff vor dem Thermoformen in einer intermittierend arbeitenden Thermoformmaschine, mit drehbar gelagerten Heizwalzen, um die die Folienbahn geführt ist, und mit einer Antriebseinrichtung zum Transportieren der Folienbahn über eine nach den Heizwalzen angeordnete Transportwalze, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportwalze (21) mittels der ein Regelgetriebe aufweisenden Antriebseinrichtung (6) kontinuierlich antreibbar ist und daß mittels einer Lichtschranke (26) die Größe einer zwischen der Vorheizeinrichtung und der Thermoformmaschine (14) angeordneten Vorratsschlaufe (27) der Folienbahn (18) abtastbar ist.

2. Vorheizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportwalze (21) gummiert ausgebildet und gegen die letzte der Heizwalzen (3) nachgiebig andrückbar angeordnet ist, wobei die Folienbahn (18) zwischen der Heizwalze (3) und der Transportwalze (21) verläuft.

3. Vorheizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelgetriebe (28) der Antriebseinrichtung (6) manuell verstellbar ausgebildet ist.

4. Vorheizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelgetriebe (28) der Antriebseinrichtung (6) mittels eines elektrischen Stellmotors (29) einstellbar ausgebildet ist, wobei das Regelgetriebe (28) durch zwei zusätzliche Lichtschranken (31 und 32) für das Abtasten der Vorratsschlaufe (27) steuerbar ist.

5. Vorheizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (6) vor ihrem Abschalten durch Ansprechen der Lichtschranke (26) mittels eines Zeitschaltwerkes (39) schaltbar mit wesentlich geringerer Drehgeschwindigkeit für eine Zeit (TS) nachlaufend ausgebildet ist.

6. Vorheizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (6) infolge Ansprechens der Lichtschranke (26) mittels eines Zeitschaltwerkes (40) für eine Ruhezeit (Tl) abschaltbar und danach mittels eines Zeitschalters (41) für eine Nachlaufzeit (T2) einschaltbar ist.

7. Vorheizeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktanzahl für die Nachlaufzeit mittels eines Vorwahlschalters (42) einstellbar ist.