DE4340449A1 - Verfahren zum Steuern des Formdruckes zum Druckluftformen eines Artikels aus thermoplastischem Kunststoff und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Form­ druckes zum Druckluftformen eines Artikels aus thermoplasti­ schem Kunststoff nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Je nach der Gestalt des herzustellenden Artikels, der Folien­ art, Foliendicke und Folientemperatur sind unterschiedliche Formdrücke erforderlich bzw. verfahrenstechnisch vorteil­ haft. Man wählt den Formdruck nicht höher als nötig, da Druckluft Geld kostet und Druckaufbau und Druckabbau Zeit erfordern und sich damit auf die Taktzeit negativ auswirken.

Der Formdruck zum Druckluftformen wird in bekannter Weise an einem Druckregelventil eingestellt. Solche Druckregelventile haben einen relativ großen Widerstand, so daß mit Strömungs­ verlusten gerechnet werden muß. Von der Charakteristik her verengt sich ihr Querschnitt mit steigendem Sekundärdruck immer mehr, so daß der Widerstand größer und die Luftmenge immer kleiner wird. Bis sich vom Öffnen eines Ventils in der Formluftzuleitung ein eingestellter Formdruck von ca. 5 bar ergeben hat, vergeht in der Praxis eine Zeitspanne in der Größenordnung von 0,5 Sekunden.

Aus der DE-AS 14 54 962 ist es bekannt, statt eines Druckre­ gelventiles einen Druckschalter in die Formluftzuleitung einzubauen, der bei Erreichen des vorgegebenen Formdruckes die Formluftzufuhr durch Schließen eines Ventils unterbin­ det. Die Nachteile des Druckregelventiles sind damit zwar vermieden, doch haben Versuche gezeigt, daß auf diese Weise keine reproduzierbaren und genauen Werte für den Formdruck erreicht werden können. Dies liegt zum einen an der Trägheit des Systems. Wenn der Druckschalter den vorgegebenen Wert meldet, wird dieses Signal in der Steuerung dazu verwendet, ein Magnetventil zum Schließen zu veranlassen. Ein solches Magnetventil hat aber bauartbedingt immer eine Verzögerungs­ zeit, bis es ganz geschlossen ist. In dieser Zeit strömt weiter Luft ein, d. h. der Formdruck steigt immer über den am Druckschalter eingestellten Wert hinaus. Je nach Netz­ druck - dieser schwankt in der Regel in der Größenordnung von 1 bar - ist dieser den vorgegebenen Druck übersteigenden Wert nicht konstant und wird noch von unterschiedlichen Verzögerungszeiten des Magnetventils, die ebenfalls netz­ druckabhängig sein können, beeinflußt. Ungleiche Formdrücke haben aber eine unterschiedliche Qualität der geformten Artikel zur Folge, was nicht akzeptiert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der Formluftzufuhr so zu verbessern, daß der vorgegebene Form­ druck sehr rasch reproduzierbar erreicht wird, ohne den vorgegebenen Wert zu übersteigen, wodurch sich eine deutli­ che Verkürzung der Taktzeit ergeben sollte. Dieser Formdruck sollte in der Steuerung abgespeichert werden können, so daß bei Aufruf eines Formungsprogrammes für einen bestimmten Artikel auch der Wert für den Formdruck automatisch vorgege­ ben wird.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sollte so ausgebildet sein, daß das erfindungsgemäße Verfahren durchge­ führt werden kann und zwar bei Bedarf an beiden Hälften des Formwerkzeuges. Vorzugsweise auch dann, wenn Vakuum zur Unterstützung des Formungsprozesses eingesetzt wird und ein Entformen der geformten Artikel über Entformluft erfolgt.

Gelöst ist diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichen des Hauptanspruches angegebenen Maßnahmen bezüglich des Verfahrens sowie durch die Merkmale des Anspruches 3 bezüglich der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die anderen Ansprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der schema­ tischen Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Formwerkzeug;

Fig. 2 einen Querschnitt durch das Formwerkzeug, wobei eine Umschaltung zwischen Oberteil und Unter­ teil erfolgen kann, und wobei der Formprozeß durch Vakuum unterstützt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren findet Anwendung bei einer Vorrichtung zum Tiefziehen eines Abschnittes einer erwärmten Folienbahn 7. Sie weist zwei zueinander verschiebbare Formti­ sche 1, 2 auf, von denen jeder eine Formhälfte 3, 4 trägt. Eine Formhälfte 4 weist dabei die Form des herzustellenden Artikels auf, die andere Formhälfte 3 wirkt als Druckglocke. Letztere weist einen Raum 6 auf, in den Druckluft zugeführt wird und in dem sich der Formdruck aufbaut, der dazu dient, die Folienbahn 7 gegen die Formwand 8 zu drücken. Das Formen kann durch Vakuum unterstützt werden, das über den Anschluß 9 und Bohrungen 10 bis zur Formwand 8 geführt wird.

Der Formdruck wird aus dem im Druckluftnetz 11 herrschenden Netzdruck gebildet, in dem die Druckluft einem an sich be­ kannten Proportionalventil 12 eingangsseitig zugeführt wird. Ausgangsseitig steht das Proportionalventil 12 mit dem Form­ tisch 1 und über Bohrungen mit dem Formraum 6 in Verbindung. Von der Steuerung 13 aus erfolgt die Ansteuerung des Propor­ tionalventiles 12 entsprechend des vorgegebenen Formdruckes mit einem entsprechenden Steuersignal. Wird das Proportional­ ventil 12 mit diesem Signal angesteuert, öffnet es die Zulei­ tung zum Formraum 6 völlig, so daß rasch Druckluft vom Netz 11 einströmt. Nähert sich der Formdruck dem vorgegebenen Wert, schließt das Proportionalventil 12 entsprechend so rechtzeitig, daß kein Überschwingen des Formdruckes über den vorgegebenen Wert hinaus erfolgt, aber doch so kurzfristig, daß der vorgegebene Formdruck in kürzest möglicher Zeit erreicht wird. Nach dem Formvorgang entläßt das Proportional­ ventil 12 die Formluft über einen Ausgang 14 ins Freie. Indem das Proportionalventil mit diesem Ausgang versehen ist, sind zusätzliche Entlüftungsventile nicht erforderlich.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in der Regel so aufgebaut, daß die beiden Formhälften 3, 4 wahlwei­ se am oberen oder unteren Formtisch 1, 2 angebaut sein kön­ nen. Man wählt die Anordnung entsprechend der gewünschten Lage des geformten Artikels 5. Dies ist wichtig im Hinblick auf Ausstanzen bzw. Stapeln der Artikel 5. Um Umbauten der Verrohrung beim Werkzeugwechsel zu vermeiden, wird in Weiter­ bildung der Erfindung vorgeschlagen, beide Formtische 1, 2 mit einem Proportionalventil 17, 18 zu verbinden (siehe Fig. 2). Das Umstellen der Maschine erfolgt dann allein durch Vorgabe in der Steuerung.

Da dann abwechselnd Vakuum und Formluft an den Formtischen 1, 2 zur Verfügung stehen muß, und nach dem Formen der Arti­ kel 5 zum Lösen der Artikel 5 von der Formwand 8 ein gerin­ ger Luftstoß zugeführt werden sollte, wird gemäß Fig. 2 folgender Aufbau vorgeschlagen:
Vom Netz 11 führt je eine Leitung 15, 16 zu den beiden Form­ tischen 1, 2. In der Leitung 15, 16 ist jeweils ein Propor­ tionalventil 17, 18, dahinter ein Magnetventil 19, 20 ange­ ordnet. Diese Magnetventile 19, 20 haben außer dem Anschluß für die Druckluft auch einen zweiten eingangsseitigen An­ schluß für eine Vakuumleitung 21. Sie sind umschaltbar zwi­ schen einer ersten Stellung - Druckluft mit den Formtischen 1, 2 verbunden - und einer zweiten Stellung - Vakuum mit den Formtischen 1, 2 verbunden. Im dargestellten Beispiel arbei­ ten die beiden Proportionalventile 19, 20 wie folgt:
Während des Formprozesses strömt Formluft durch das Propor­ tionalventil 17 und das Magnetventil 19 zur Formhälfte 3.

Das Ventil 19 bleibt immer in dieser Stellung. Gleichzeitig steht das Proportionalventil 20 in der Stellung, daß Vakuum am Formteil 4 anliegt. Nach dem Formen entlüftet das Propor­ tionalventil 17 den Formraum 8 ins Freie. Das Ventil 20 schaltet um von Vakuum auf Druckluft und das Proportionalven­ til 18 öffnet zur Zuführung der Entformluft bis zum Errei­ chen des vorgegebenen Entformluftdruckes.

Die Proportionalventile 17, 18 haben also zweierlei Funkti­ onen - je nachdem, welcher Formteilhälfte 3, 4 sie zugeord­ net sind: Zufuhr der Formluft oder Zufuhr der Entformluft. Beides kann in der erforderlichen Weise mit einem vorgegebe­ nen Druck erfolgen.

Claims (6)

1. Verfahren zum Steuern des Formdruckes zum Druckluftformen eines Artikels aus einer erwärmten thermoplastischen Kunststoffolie, die dabei in eine Form tiefgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem in der Steuerung vorgegebenen Formdruck entsprechendes Signal auf ein in der Zuleitung der Formluft angeordnetes Proportionalven­ til (12, 17) einwirkt, so daß dieses die Formluft zu­ nächst im vollen Querschnitt freigibt, diesen bei Annähe­ rung an den vorgegebenen Formdruck drosselt und bei Errei­ chen des Formdruckes absperrt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführen der Entformluft zur Formhälfte (4) mit der Form des herzustellenden Artikels (5) ebenfalls über ein Pro­ portionalventil (18) erfolgt, dem ein Steuersignal von der Steuerung entsprechend des vorgegebenen Entformdruckes zugeführt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit zwei relativ zueinander verschiebbaren Formtischen zur Aufnahme der beiden Formhälften, dadurch gekennzeich­ net, daß in die Zuleitung der Formluft ein Proportional­ ventil (12, 17) eingebaut ist, auf das ein dem in der Steuerung vorgegebenen Formdruck entsprechendes Steuersi­ gnal einwirkt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung (16) der Entformluft ein Proportionalven­ til (18) angeordnet ist, auf das ein dem in der Steuerung vorgegebenen Entformdruck entsprechendes Steuersignal einwirkt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuleitungen für Formluft und Entformluft ein Ven­ til (19, 20) eingebaut ist, das eingangsseitig einen Anschluß für Vakuum aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Proportionalventile (12, 17, 18) einen Auslaß (14) für die Formluft aufweisen.