DE4326190A1 - Thermoformwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Thermoformwerkzeug zur Herstel­ lung von Formteilen aus erwärmter thermoplastischer Kunst­ stoffolie, die eine Werkzeugoberplatte und eine an die Werkzeugoberplatte angrenzende Schnittplatte aufweist. Die Schnittplatte ist mit Durchgangsöffnungen versehen, in denen jeweils ein in Axialrichtung beweglicher, gekühlter und insgesamt topfförmiger Niederhalter angeordnet ist. Die im wesentlichen geschlossene Stirnseite des Niederhalters ist der werkzeugoberplatte und seine offene Stirnseite einem Werkzeugunterteil zugewandt, in dem Formen für die Formteile vorgesehen sind. In der Wandung des Niederhalters sind Verbindungsöffnungen vorgesehen, die mit einer Fluid­ leitung in Verbindung stehen.

Aus der DE-31 49 962 C2 ist ein Thermoformwerkzeug bekannt, bei dem in der Außenwandung des Niederhalters Ringnuten vorgesehen sind, die mit Ringnuten in den Durchgangsöff­ nungen in Verbindung stehen, die ihrerseits mit Zu- bzw. Abfuhrkanälen für Kühlflüssigkeit verbunden sind. Um eine Leckage von Kühlmittelflüssigkeit zu verhindern, ist der Niederhalter gegenüber der Durchgangsöffnung durch Dich­ tungsringe abgedichtet. Der abzudichtende Umfang ist daher sehr groß. Diese Dichtungsringe sind außerdem durch die relative Bewegung des Niederhalters bezüglich der Durch­ gangsöffnung einem Verschleiß ausgesetzt. Es besteht also die Gefahr, daß Kühlflüssigkeit austritt und in das Innere des Formwerkzeugs läuft.

Ein gattungsgemäßes Thermoformwerkzeug ist aus der DE 31 09 415 C1 bekannt. Um den Nachteil des aus der DE-31 49 962 C2 bekannten Thermoformwerkzeugs zu beseitigen, ist bei diesem Thermoformwerkzeug in jeder Durchgangsöffnung der Schnitt­ platte eine starr angeordnete Buchse angeordnet. Zwischen der Außenfläche der Buchse und der Oberfläche der Durch­ gangsöffnung ist eine ringförmige, allseits abgedichtete Kammer gebildet, die durch radiale Anschlußkanäle mit Fluidleitungen für die Zufuhr bzw. Abfuhr von Kühlflüssig­ keit verbunden sind. Die Kühlflüssigkeit steht also bei dem bekannten Thermoformwerkzeug nicht in direktem Kontakt, wodurch der Kühlwirkungsgrad verringert wird.

In der Seitenwand des Niederhalters dieses Thermoformwerk­ zeugs sind außerdem Durchgangsöffnungen für die Zufuhr von Formluft vorgesehen, die mit Durchgangsbohrungen in einer Zwischenplatte in Verbindung stehen. An diese Durchgangs­ bohrungen sind in der Regel von außen Rohrleitungen oder Schläuche angeschlossen, die abbrechen bzw. durchscheuern können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit konstruktiv einfachen Mitteln ein zuverlässig wirkendes Thermoformwerk­ zeug mit gut abgedichteten Fluidkreisläufen zu schaffen.

Ausgehend von dem gattungsgemäßen Stand der Technik wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Verbindungsöffnungen in der geschlossenen Stirnseite des Niederhalters vorgese­ hen sind und in den Verbindungsöffnungen ein Ende einer Anschlußbuchse angebracht ist, deren anderes Ende ver­ schieblich in einem in der Werkzeugoberplatte vorgesehenen Anschlußkanal angeordnet ist, der mit einer in der Werk­ zeugoberplatte vorgesehenen Fluidleitung verbunden ist, wobei die Verbindungsöffnung, die Anschlußbuchse und der Anschlußkanal in Bewegungsrichtung des Niederhalters mit­ einander fluchten.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Thermoform­ werkzeuges wird auf einfache Weise eine ausgezeichnete Abdichtung der Verbindung zwischen den Verbindungsöffnungen des sich bewegenden Niederhalters und den Fluidkanälen geschaffen. Es ist lediglich die Außenfläche der Anschluß­ buchse gegenüber der Innenfläche des Anschlußkanals ab­ zudichten. Da der Umfang der Anschlußbuchsen im Verhältnis zum Umfang des Niederhalters gering ist, muß nur eine sehr kleine Fläche abgedichtet werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Thermoformwerk­ zeugs wird der Niederhalter von einem Innentopf und einem Außentopf gebildet, deren Seitenwände zur Bildung eines Raums für Kühlflüssigkeit im Abstand zueinander angeordnet und an der offenen Stirnseite miteinander verbunden sind. Dabei gehen zwei mit dem Raum für Kühlflüssigkeit in Fluid­ verbindung stehende Verbindungsöffnungen durch die ge­ schlossene Stirnseite des Außentopfes hindurch und sind über die entsprechende Anschlußbuchse mit einer Fluidlei­ tung für die Zufuhr bzw. Abfuhr von Kühlflüssigkeit ver­ bunden. Die Kühlflüssigkeit in dem Raum steht bei dieser Ausführungsform direkt mit dem Niederhalter in Verbindung, so daß eine ausgezeichnete Kühlung des Niederhalters ge­ währleistet wird. Darüber hinaus wird ein Austreten der Kühlflüssigkeit in die Formen vollkommen verhindert.

Die Kühlung des Niederhalters kann noch weiter verbessert werden, wenn der Außentopf an der offenen Stirnseite einen einen Ring aus hochwärmeleitfähigem Material, z. B. einer Kupferlegierung, aufweist, der an den Raum für die Kühl­ flüssigkeit angrenzt.

Für die Zufuhr von Formluft kann eine Verbindungsöffnung zweckmäßigerweise durch die geschlossene Stirnseite des Niederhalters hindurchgehen und über eine entsprechende Anschlußbuchse mit einer Fluidleitung verbunden sein. Da die Fluidleitungen innerhalb der Werkzeugoberplatte vor­ gesehen sind, können sie nicht beschädigt werden, so daß das Thermoformwerkzeug eine hohe Betriebssicherheit auf­ weist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen teilweisen Querschnitt durch ein Thermoform­ werkzeug;

Fig. 2 den Schnitt II-II von Fig. 1.

Das Thermoformwerkzeug weist eine Werkzeugoberplatte 10 auf, an deren Unterseite eine Schnittplatte 12 angrenzt. In der Schnittplatte 12 sind mehrere Durchgangsöffnungen 16 mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt vorgesehen, in denen jeweils ein Niederhalter 18 axial verschieblich angeordnet ist. Unterhalb der Schnittplatte 12 ist ein Werkzeugunterteil 14 angeordnet, in dem mehrere Formeinsät­ ze 36 koaxial zu den Durchgangsöffnungen 16 vorgesehen sind.

Der Niederhalter weist einen Außentopf 24 und einen Innen­ topf 26 auf, die koaxial und im Abstand zueinander angeord­ net sind, so daß zwischen ihren Seitenwänden ein Raum 30 für Kühlflüssigkeit gebildet wird. An der offenen Stirnsei­ te des Außentopfes 24 ist ein Wärmeleitring 28 vorgesehen, dessen Außen- und Innenfläche bündig mit der Außen- und Innenfläche der Seitenwandung des Außentopfes 24 ist.

Der Innentopf 26 weist an dem Stirnrand der offenen Stirn­ seite einen sich nach außen erstreckenden Umfangsrand 31 auf, der mit der Innenwand des Wärmeleitrings 28 so ver­ schweißt ist, daß der Raum 30 nach unten hin abgedichtet ist.

Die geschlossene Stirnseite bzw. der Boden des Innentopfes 26 liegt innen an dem Boden des Außentopfes 24 an. In dem Boden des Innentopfes 26 ist eine Öffnung 25 vorgesehen, in die ein Vorsprung 27 am Boden des Außentopfes 24 eingreift. Der Vorsprung 27 ist mit dem Umfang der Öffnung 25 ver­ schweißt.

Der Niederhalter 18 ist in seinem Bodenbereich in einer Ausnehmung 20 in der Werkzeughalteplatte 10 verschieblich geführt und durch eine Ringdichtung 21 gegenüber dem Umfang der Ausnehmung 20 abgedichtet. Durch Zufuhr von Druckluft in den Raum der Ausnehmung zwischen Werkzeugoberplatte 10 und Niederhalter 18 kann der Niederhalter 18 zum Werkzeug­ unterteil 14 hinbewegt werden.

An der Außenseite des Bodens des Außentopfes 24 erstreckt sich ein Niederhalterschaft 22 koaxial zur Mittelachse der Durchgangsöffnungen 16 bzw. des Niederhalters 18 durch die Werkzeugoberplatte 10 hindurch. Der Niederhalterschaft 22 ist an seinem oberen Ende mit einem Außengewinde versehen, auf das ein Distanzring 60 und eine Kontermutter 58 aufge­ schraubt sind, durch die der Hub des Niederhalters 18 eingestellt werden kann. In dem Niederhalterschaft 22 ist der Schaft 32 eines Vorstreckers 34 verschieblich geführt, der sich in zurückgezogener Stellung innerhalb des Innen­ topfes 26 des Niederhalters 18 befindet.

Durch den Boden des Außentopfes 26 gehen beidseitig zur Mittelachse zwei zylindrische Verbindungsöffnungen 38 und 40 hindurch, deren Mittelachse parallel zur Mittelachse des Niederhalters 18 ist. Die Verbindungsöffnungen 40 münden jeweils in eine in dem Boden des Innentopfes 26 ausgebilde­ te Aussparung 29, die ihrerseits mit dem Raum 30 in Ver­ bindung steht.

Die Verbindungsöffnungen 38 bzw. 40 sind mit einem Innenge­ winde versehen, das mit einem Außengewinde einer Anschluß­ buchse 42 bzw. 44 in Eingriff steht. Das andere Ende der Anschlußbuchsen 42 bzw. 44 ist jeweils durch eine Führungs­ buchse 48, vorzugsweise aus Kunststoff, hindurchgeführt, die in der Werkzeugoberplatte 10 vorgesehen ist. Die Füh­ rungsbuchsen 48 sind gegenüber den Anschlußbuchsen 42 bzw. 44 durch in Innenringnuten angeordnete Dichtungsringe 52 und gegenüber der Werkzeugoberplatte 10 durch einen in einer Außenringnut angeordneten Dichtring 50 abgedichtet. Der Durchgang der Führungsbuchsen 48 geht jeweils in eine Bohrung 46 bzw. 47 in der Werkzeugoberplatte 10 über. Diese Bohrungen 46, 47 bilden mit den Führungsbuchsen 48 einen Anschlußkanal und sind mit einer Fluidleitung 54 für die Zufuhr von Kühlflüssigkeit bzw. mit einer Fluidleitung 56 für die Abfuhr von Kühlflüssigkeit verbunden.

Die Verbindungsöffnungen 38, 40, die Anschlußbuchsen 42, 44, die Führungsbuchsen 48 und die Bohrungen 46, 47 sind koaxial angeordnet und fluchten miteinander.

Zur Kühlung des Niederhalters strömt Kühlflüssigkeit durch die Fluidleitungen 54, die Bohrung 46, die Anschlußbuchse 42, die Verbindungsöffnung 38 und die Aussparung 29 in den Raum 30. Die Kälte der Kühlflüssigkeit wird über den Wärme­ leitring 28 weitergeleitet, so daß der Rand eines in dem Formeinsatz 36 zu formenden Formteils ausreichend gekühlt wird. Die Abfuhr der Kühlflüssigkeit erfolgt über den Raum 30, die andere Aussparung 29, die Verbindungsöffnung 40, die Anschlußbuchse 44, die Bohrung 47 und die Fluidleitung 56. Nach Austritt aus der Fluidleitung 46 wird die Kühl­ flüssigkeit wieder gekühlt und tritt erneut in die Fluid­ leitung 54 ein.

Wie es in Fig. 2 zu sehen ist, geht im Bereich der Öffnung 25 in dem Boden des Innentopfes 26 eine weitere Verbin­ dungsöffnung 64 durch den Boden des Außentopfes 24 hin­ durch. Die Verbindungsöffnung 64 steht somit in Fluidver­ bindung mit dem Raum, in dem der Vorstrecker 34 angeordnet ist. In der Verbindungsöffnung 64 ist ein Innengewinde vorgesehen, in das ein Außengewinde an einem Ende einer Anschlußbuchse 66 eingreift. Das andere Ende der Anschluß­ buchse 66 ist in einer Führungsbuchse 72 aus Kunststoff geführt, die in der Werkzeugoberplatte 10 vorgesehen ist. Die Führungsbuchse 72 ist gegenüber der Anschlußbuchse 66 durch einen in einer Innenringnut vorgesehenen Dichtring abgedichtet. Die Durchgangsöffnung der Führungsbuchse 72 fluchtet zur Bildung eines Anschlußkanals mit einer in der Werkzeugoberplatte 10 vorgesehenen Bohrung 68, die mit einer Fluidleitung 76 für die Zufuhr von Formluft in Ver­ bindung steht.

Die Verbindungsöffnung 64, die Anschlußbuchse 66, die Führungsbuchse 72 und die Bohrung 68 sind koaxial angeord­ net und fluchten miteinander.

Die Zufuhr der Formluft erfolgt über die Fluidleitung 76, die Bohrung 68, die Anschlußbuchse 66 und die Verbindungs­ öffnung 64.

Claims (4)

1. Thermoformwerkzeug zur Herstellung von Formteilen aus erwärmter thermoplastischer Kunstoffolie, mit einer Werkzeugoberplatte (10) und einer an die Werkzeugober­ platte (10) angrenzenden Schnittplatte (12), die mit Durchgangsöffnungen (16) versehenen ist, in denen je­ weils ein in Axialrichtung beweglicher, gekühlter und insgesamt topfförmiger Niederhalter (18) angeordnet ist, dessen im wesentlichen geschlossene Stirnseite der Werkzeugoberplatte (10) und dessen offene Stirnseite einem Werkzeugunterteil (14) zugewandt ist, in dem Formen (36) für die Formteile vorgesehen sind, wobei in der Wandung (24, 26) des Niederhalters Verbindungsöff­ nungen (38, 40, 64) vorgesehen sind, die mit einer Fluidleitung (54, 56, 76) in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Verbindungsöffnungen (38, 40, 64) in der geschlosse­ nen Stirnseite des Niederhalters (18) vorgesehen sind und
• - in den Verbindungsöffnungen (38, 40, 64) ein Ende einer Anschlußbuchse (42, 44, 66) angebracht ist, deren ande­ res Ende verschieblich in einem in der Werkzeugober­ platte (10) vorgesehenen Anschlußkanal (46, 47, 48; 68, 72) angeordnet ist, der mit einer in der Werkzeugober­ platte (10) vorgesehenen Fluidleitung (54, 56, 76) verbunden ist,
• - wobei die Verbindungsöffnung, (38, 40, 64) die An­ schlußbuchse (42, 44, 66) und der Anschlußkanal (46, 47, 48; 68, 72) in Bewegungsrichtung des Niederhalters (18) miteinander fluchten.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Niederhalter (18) von einem Innentopf (26) und einem Außentopf (24) gebildet wird, deren Seitenwände zur Bildung eines Raums (30) für Kühlflüssigkeit im Abstand zueinander angeordnet und an der offenen Stirnseite miteinander verbunden sind, und daß zwei mit dem Raum (30) für Kühlflüssigkeit in Fluid­ verbindung stehende Verbindungsöffnungen (38, 40) durch die geschlossene Stirnseite des Außentopfes (24) hin­ durchgehen, die über die entsprechende Anschlußbuchse (42, 44) mit einer Fluidleitung (54, 56) für die Zufuhr bzw. Abfuhr von Kühlflüssigkeit verbunden sind.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Außentopf (26) an der offenen Stirnseite einen Ring (28) aus hochwärmeleitfähigem Material aufweist, der an den Raum (30) für die Kühl­ flüssigkeit angrenzt.

4. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Verbindungsöffnung (64) für Formluft durch die Stirn­ seite des Niederhalters (18) hindurchgeht, die über die entsprechende Anschlußbuchse (66) mit einer Fluidleitung (76) für die Zufuhr von Formluft verbunden ist.