DE4434511C2 - Auswerfervorrichtung zum Auswerfen von Formlingen aus einem Formeinsatz eines Thermoformwerkzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Auswerfervorrichtung zum Auswerfen von Formlingen aus einem Formeinsatz eines Thermoformwerkzeugs, das insbesondere zur Herstellung von Formteilen aus erwärmter thermoplastischer Kunststoffolie verwendet wird, mit einer an einem Ende einer zwischen einer Ausgangsstellung und einer Auswurfstellung beweg­ baren Auswerferstange angebrachten Formbodeneinrichtung, deren Stirnfläche in der Ausgangsstellung der Auswerfer­ stange den Formboden des Formeinsatzes bildet.

Formteile, die sich nur in der Höhe unterscheiden, können mit demselben Thermoformwerkzeug gefertigt werden, wenn die Formbodeneinrichtung durch eine neue Formbodenein­ richtung ersetzt wird, die an die Abmessungen und die Position des neuen Formteils angepaßt ist.

Eine gattungsgemäße Auswerfervorrichtung ist aus der DE-PS 31 09 415 C1 bekannt. Diese Auswerfervorrichtung weist einen ungekühlten Formboden auf, der auf das dem Formein­ satz zugewandte Ende der Auswerferstange geschraubt ist. Für die Verschraubung sind in der Regel Bohrungen in der Seitenwandung der Formbodeneinrichtung vorgesehen, in die ein Hakenschlüssel eingesetzt wird. Das Aufschrauben der Formbodeneinrichtungen ist wegen der Platzverhältnisse oft sehr problematisch. Oft kann der Hakenschlüssel wegen der umliegenden Formeinsätze nur um 30° gedreht werden, so daß der Hakenschlüssel immer wieder neu angesetzt werden muß.

In letzter Zeit wurden Thermoformwerkzeuge entwickelt, bei denen der die Formeinsätze tragende untere Werkzeugteil verkippt wird, wenn die Formteile durch Ausfahren der Auswerfervorrichtung in einer Stapeleinheit positioniert werden. Da die Formteile nicht an der Auswerfervorrich­ tung befestigt sind, kann es hierbei zu einer fehlerhaf­ ten Positionierung der Formteile kommen, die eine Bloc­ kierung der Stapeleinheit zur Folge hat, so daß der kontinuierliche Fertigungsprozeß unterbrochen werden muß.

Aus der US 4 755 128 ist ein Formwerkzeug bekannt, bei dem die Formbodeneinrichtung mit der Auswerferstange ein Teil bildet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit konstruktiv einfachen Mitteln eine Auswerfervorrichtung zu schaffen, die eine schnelle und einfache Auswechslung der Formbo­ deneinrichtung ermöglicht.

Ausgehend von dem gattungsgemäßen Stand der Technik wird eine schnelle und einfache Auswechslung der Formböden dadurch erreicht, daß die Formbodeneinrichtung an der der Auswerferstange zugewandten Stirnseite einen sich zur Auswerferstange hin verjüngenden, zentralen Konusansatz aufweist, daß in der der Formbodeneinrichtung zugewandten Stirnseite der Auswerferstange eine zentrale konische Aussparung vorgesehen ist, deren Form komplimentär zur Form des Konusansatzes ist und in der der Konusansatz aufgenommen ist, und daß Feststelleinrichtungen zur Fixierung der Formbodeneinrichtung an der Auswerferstange vorgesehen sind.

Die erfindungsgemäße Ausbildung dieser Auswerfervorrich­ tung ermöglicht es, eine Formbodeneinrichtung nach Lösen der Feststelleinrichtung auf einfache Weise abzuziehen und eine neue Formbodeneinrichtung schnell zu befestigen, da durch die konische Aussparung und den Konusansatz eine schnelle und sichere Zentrierung der Formbodeneinrichtung an der Auswerferstange erreicht wird. Nach Einstecken der Formbodeneinrichtung ist nur noch eine Betätigung der Feststelleinrichtung notwendig, um die Formbodeneinrich­ tung zu fixieren.

Die Feststelleinrichtung wird vorzugsweise von einer Gewindebohrung, die im Bereich der konischen Aussparung durch die Wandung der Auswerferstange hindurchgeht, und von einem in der Gewindebohrung angeordneten Gewindebol­ zen gebildet wird, der zur Fixierung der Formbodenein­ richtung in eine Ausnehmung in der Außenfläche des Konus­ satzes eingreift. Mit einer solchen Feststelleinrichtung kann die Formbodeneinrichtung schnell und einfach fixiert werden, wenn sich die Auswerferstange in der Auswurf­ stellung befindet. Eine Drehung der Formbodeneinrichtung ist nicht erforderlich.

Für eine genaue Zentrierung der Formbodeneinrichtung ist zweckmäßigerweise eine radiale Paßnut in der Stirnseite der Auswerferstange vorgesehen. Im oberen Bereich des Konusansatzes ist eine Radialbohrung ausgebildet, in die ein Zylinderstift eingesetzt ist, der in die radiale Paßnut eingreift.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung, die ein Werkzeugunterteil eines Thermoformwerkzeugs teilweise im Querschnitt zeigt, näher erläutert.

Das Werkzeugunterteil des Thermoformwerkzeugs weist einen plattenförmigen unteren Werkzeugträger 16 auf, in dem der Schaft 47 einer Auswerferstange 14 vertikal verschiebbar in einer Gleitbuchse 15 gelagert ist. Auf dem Werkzeug­ träger 16 ist ein Kühlblock 26 mit einer zylindrischen Durchgangsöffnung 42 angebracht. In die Durchgangsöffnung 42 ist ein Formeinsatz 19 eingesetzt, der auf dem Kühl­ block 26 aufliegt. Der Formeinsatz 19 wird von einem Schnittstempel 21 umgeben, der durch eine Schraube 27 mit dem Kühlblock verbunden ist.

Die Auswerferstange 14 ist in ihrer Ausgangsstellung gezeigt. Sie weist an ihrem oberen Ende angrenzend an den Schaft 47 einen zylindrischen Kopfabschnitt 29 mit ver­ größertem Durchmesser auf, der in der gezeigten Ausgangs­ stellung mit einem Absatz 55 auf dem plattenförmigen Werkzeugträger 16 aufliegt.

Der Formeinsatz 19 weist eine axiale Durchgangsöffnung auf, deren oberer Bereich die Mantelfläche 44 eines Formnestes 43 bildet. Wenn sich die Auswerferstange 14 in der gezeigten Ausgangsstellung befindet, wird die Boden­ fläche des Formnestes 43 von der Stirnfläche einer Form­ bodeneinrichtung 1 gebildet, die am oberen Ende der Auswerferstange 14 koaxial zu dieser angebracht ist.

Die Formbodeneinrichtung 1 weist einen ersten äußeren, im wesentlichen zylindrischen Formbodenteil 2 und einen zweiten inneren zylindrischen Formbodenteil 45 auf. Der Außendurchmesser des äußeren Formbodenteils 2 entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser des Formeinsatzes 19 im Bereich der Bodenfläche des herzustellenden Formteils. Die Toleranzen sind so gewählt, daß sich die Auswerfer­ stange 14 mit der darauf angeordneten Formbodeneinrich­ tung 1 aus der gezeigten Ausgangsstellung nach oben in eine Auswurfstellung bewegt werden kann.

Der erste Formbodenteil 2 weist eine nach oben hin offe­ ne, zylindrische koaxiale Ausnehmung 22 auf, die in ihrem mittleren Bereich mit einem Innengewinde 20 versehen ist, in das ein Außengewinde des zweiten Formbodenteils 45 eingreift. Oberhalb des Gewindes ist in dem zweiten Formbodenteil 45 eine Ringnut 39 vorgesehen. Der Außen­ umfang des zweiten Formbodenteils 45 befindet sich an­ grenzend an die Stirnfläche der Formbodeneinrichtung 1 in einem geringen Abstand von ungefähr 0,3 Millimeter zur Innenwandung der Ausnehmung 22 des ersten Formbodenteils, so daß in diesen Bereich ein Ringspalt (wegen der gerin­ gen Ausmaße nicht gezeigt) zwischen dem ersten Formboden­ teil 2 und dem zweiten Formbodenteil 45 vorhanden ist. Im Bodenbereich der Ausnehmung 22 ist in dem ersten Formbo­ denteil 2 eine Innenringnut 46 unterhalb des Innengewin­ des 20 vorgesehen.

Die Unterseite des ersten Formbodenteils 2 geht über einen Absatz 54 in einen koaxialen Konusansatz 25 über, der in einer komplementär ausgebildeten konischen Aus­ sparung 53 in der Stirnseite des Kopfabschnitts 29 der Auswerferstange 14 aufgenommen ist. Der erste Formboden­ teil 2 liegt dabei mit dem Absatz 54 auf der Stirnseite des zylindrischen Kopfabschnitts 29 auf. In der Stirnsei­ te des Kopfabschnitts 29 ist eine radiale Paßnut 60 vor­ gesehen, die durch die Wandung des zylindrischen Kopfab­ schnitts 29 hindurchgeht und mit einer radialen Zylin­ derbohrung 62 fluchtet, die im Übergangsbereich zwischen dem ersten Formbodenteil 2 und dem Konusansatz 25 vor­ gesehen ist. Zur Zentrierung des ersten Formbodenteils 2 ist ein Zylinderstift 3 fest in die Zylinderbohrung 62 eingesetzt, der in die radiale Paßnut 60 eingreift.

Zur Feststellung des ersten Formbodenteils 2 ist im unteren Bereich des Konusansatzes 25 eine Ausnehmung 24 vorgesehen. Außerdem ist in der Wandung des Kopfab­ schnitts 29 eine schräg nach unten verlaufende durch­ gehende Gewindebohrung 49 vorgesehen, in die eine Gewin­ deschraube 17 eingeschraubt ist, die in die Ausnehmung 24 eingreift. Durch eine entsprechende Drehung der Gewinde­ schraube 17 wird die Gewindeschraube 17 schräg nach unten in die Ausnehmung 24 bewegt und übt eine nach unten gerich­ tete Kraft auf den Konusansatz 25 aus, wodurch der erste Formbodenteil 2 in dem Kopfabschnitt 29 der Auswerfer­ stange 14 fixiert wird.

Die Auswerferstange 14 weist eine zylindrische Durch­ gangsöffnung auf, die sich koaxial durch den Schaft 47 der Auswerferstange 14 bis zu ihrem unteren Ende er­ streckt. In dieser Durchgangsöffnung ist eine Rohrleitung 13 angeordnet, deren Außendurchmesser im Bereich ihrer beiden Enden im wesentlichen dem Innendurchmesser der Durchgangsöffnung der Auswerferstange 14 entspricht. Im Bereich zwischen diesen beiden Enden ist der Außendurch­ messer der Rohrleitung 13 geringer als der Durchmesser der Durchgangsöffnung, wodurch eine ringförmige Fluidlei­ tung 31 gebildet wird. Diese ringförmige Fluidleitung 31 steht mit einem Fluidkanal 30 in dem Kopfabschnitt 29 in Fluidverbindung, der seinerseits mit einem Fluidkanal 23 in dem ersten Formbodenteil 2 verbunden ist, der in die Innenringnut 46 in dem ersten Formbodenteil 2 mündet.

Am unteren Ende der Auswerferstange 14 ist der zylin­ drische Schaft 47 mit radialen Durchgangsöffnungen 41 versehen, die in den Fluidkanal 31 münden. Die Durch­ gangsöffnungen 41 münden andererseits in eine Unterdruck­ leitung 34, die als Nut in einer Vakuumplatte 8 einer Auswerferleiste 40 ausgebildet ist, an der das untere Ende der Auswerferstange 14 befestigt ist. Die Unter­ druckleitung 34 steht mit einer Unterdruckeinrichtung in Verbindung.

Auf diese Weise ist eine Fluidverbindung zwischen der Unterdruckeinrichtung und dem eine Saugöffnung bildenden Ringspalt (nicht gezeigt) an der Stirnseite der Formbo­ deneinrichtung 1 hergestellt.

Innerhalb der Rohrleitung 13 ist koaxial ein Kühlrohr 12 angeordnet, das sich über das untere Ende der Rohrleitung 13 und des Auswerfschaftes 14 hinaus nach unten er­ streckt. Der Außendurchmesser des Kühlrohrs 12 ist gerin­ ger als der Innendurchmesser der Rohrleitung 13, so daß zwischen Kühlrohr 12 und Rohrleitung 13 ein Ringkanal 32 gebildet ist. Das Kühlrohr 12 geht außerdem durch eine Durchgangsöffnung 28 in dem ersten Formbodenteil 2 hin­ durch, die mit dem Ringkanal 31 fluchtet.

Die Durchgangsöffnung 28 erstreckt sich von der unteren Stirnseite des Konusansatzes 25 bis zur Ausnehmung 22 des ersten Formbodenteils 2. An der Unterseite des zweiten Formbodenteils 45 ist ebenfalls eine zylindrische Aus­ nehmung ausgebildet, die einen zylindrischen Kühlraum 38 bildet. In diesem Kühlraum 38 ist koaxial ein sich nach unten erstreckender Rohransatz 18 befestigt, der an seiner Außenwandung Durchströmöffnungen 48 aufweist. Das Kühlrohr 12 ist in den Rohransatz 18 eingesteckt.

Zwischen der unteren Stirnseite des Konusansatzes 25 und der oberen Stirnseite der Rohrleitung 13 ist eine Zen­ trierscheibe 4 mit Gewinde angeordnet, die in ein ent­ sprechendes Gewinde des Kopfabschnitts 29 eingeschraubt ist und einen oberen Anschlag für die Rohrleitung 13 bildet. Die Zentrierscheibe 4 ist mit axialen Durchström­ öffnungen versehen, um ein Durchströmen von Kühlmittel aus dem Ringkanal 32 über die Durchgangsöffnung 28 in den Kühlraum 38 zu ermöglichen.

In die untere Stirnseite des Auswerferschaftes 14 ist ebenfalls eine Zentrierscheibe 9 so eingeschraubt, daß sie an der unteren Stirnseite der Rohrleitung 13 anliegt. Auf diese Weise wird die Rohrleitung 13 innerhalb der Auswerferstange 14 fixiert.

Das untere Ende der Auswerferstange 14 erstreckt sich durch die Vakuumplatte 8 hindurch in eine Kühlmittel­ zufuhrplatte 7 der Auswerferleiste 40. Unterhalb der unteren Stirnseite der Auswerferstange 14 ist eine Buchse 51 in der Kühlmittelzufuhrplatte 7 angeordnet, die sich bis zum unteren Ende der Kühlmittelzufuhrplatte 7 er­ streckt und auf der die untere Stirnseite der Auswer­ ferstange 14 aufliegt. Das untere Ende des Kühlrohrs 13 liegt an einer inneren Abstufung im unteren Bereich der Buchse 51 auf, so daß das Kühlrohr 13 durch diese Ab­ stufung und durch den Rohransatz 18 in seiner Lage fi­ xiert ist.

Die Buchse 51 weist radiale Durchgangsöffnungen 37 auf, die sich oberhalb des unteren Endes des Kühlrohrs 12 befinden und in eine Kühlmittelzufuhrnut 35 münden, die in der Unterseite der Kühlmittelzufuhrplatte 7 ausgebil­ det ist. Die Kühlmittelzufuhrnut 35 ist nach unten hin durch eine Abdichtplatte 6 abgedeckt, durch die die Buchse 51 hindurchgeht.

Unterhalb der Kühlmittelzufuhrplatte 7 ist eine Kühl­ mittelabfuhrplatte 5 angeordnet, in der eine Kühlmittel­ abfuhrnut 36 ausgebildet ist. Die Kühlmittelabfuhrnut 36 steht über eine Öffnung 52 in der unteren Stirnseite der Buchse 51 mit dem Innenraum 33 des Kühlrohrs 12 in Verbin­ dung.

Die Vakuumplatte 8, die Kühlmittelzufuhrplatte 7 und die Kühlmittelabfuhrplatte 5 liegen plan aufeinander und sind miteinander beispielsweise durch Verschraubung befestigt. Die Auswerferstange 14 ist durch einen Sicherungsring 11 gegen axiale Verschiebung bezüglich der Auswerferleiste 40 gesichert, die auf eine gehärtete Scheibe 10 drückt, die in einer Aussparung in der Unterseite der Vakuum­ platte 8 vorgesehen ist. Die axiale Verschiebung der Auswerferstange 14 erfolgt durch eine Bewegung der Aus­ werferleiste 40.

Zur Montage der Formbodeneinrichtung 1 wird die Auswer­ ferstange 14 durch Bewegung der Auswerferleiste 40 nach oben in ihre Auswurfstellung bewegt. In der Auswerfer­ stange 14 sind bereits die Rohrleitung 13 und das Kühl­ rohr 12 montiert. Anschließend wird die Formbodeneinrich­ tung, bestehend aus dem ersten Formbodenteil 2 und dem eingeschraubten zweiten Formbodenteil 45, mit dem Konus­ ansatz 25 in die konische Aussparung 53 des zylindrischen Abschnitts 29 gesteckt, wobei gleichzeitig das obere Ende des Kühlrohrs 12 in den Rohransatz 18 eingeführt wird. Jetzt wird die Formbodeneinrichtung 1 soweit von Hand verdreht, bis der Zylinderstift 3 in die radiale Paßnut 60 eingreift und exakt arretiert. Die Formbodeneinrich­ tung 1 ist jetzt zentriert.

Zur Fixierung der Formbodeneinrichtung 1 wird die Gewin­ deschraube 17 soweit gedreht, bis sie in die Ausnehmung 24 in dem Konusansatz 25 eingreift und eine notwendige nach unten gerichtete Kraft auf den Konusansatz 25 ausübt.

Durch die Fluidverbindung zwischen der Unterdruckleitung 34 und der durch den Ringspalt an der Stirnseite der Formbo­ deneinrichtung 1 gebildeten Saugöffnung wird ein Unter­ druck auf der Stirnseite der Formbodeneinrichtung 1 er­ zeugt. Dieser Unterdruck ermöglicht eine Entlüftung des Formnestes 34, wenn eine Kunststoffolie zu einem Formteil verformt wird. Nach der Verformung wird das Formteil durch den Unterdruck auf der Stirnfläche der Formboden­ einrichtung 1 gehalten, so daß das Formteil beim Heraus­ fahren der Auswerferstange 14 in die Auswurfstellung sicher gehalten wird und exakt für eine Stapeleinheit positioniert werden kann.

Die Kühlung des Formteilbodens wird durch Zufuhr von Kühlmittel von einer Kühlmittelquelle über die Kühlmit­ telnut 35, die Durchgangsöffnungen 37, den Ringkanal 32, die Durchgangsöffnung 28 in den Kühlraum 38 ermöglicht. Das Kühlmittel fließt über die Durchströmöffnungen 48, den Rohransatz 18, das Kühlrohr 12, die Buchse 51 und die Kühlmittelabfuhrnut 36 in die Kühlmittelquelle zurück. Auf diese Weise wird eine ausgezeichnete Kühlung der Formbodeneinrichtung 1 erreicht.

Die Sandwichbauweise der Auswerferleiste 40 ermöglicht eine sehr einfache Herstellung der Unterdruckleitung 34, der Kühlmittelzufuhrnut 35 und der Kühlmittelabfuhrnut 36, da die Leitung und die Nuten lediglich in die Oberfläche der jeweiligen Platten eingefräst werden müssen. Um eine ausreichende Trennung der einander zugewandten Kühlmittelzufuhrnut 35 und der Kühlmittelabfuhrnut 36 zu gewährleisten, ist zwischen diesen beiden Nuten die Abdichtplatte 6 einge­ setzt.

Claims (3)

1. Auswerfervorrichtung zum Auswerfen von Formlingen aus einem Formeinsatz (19) eines Thermoformwerkzeugs, mit einer an einem Ende einer zwischen einer Ausgangs­ stellung und einer Auswurfstellung bewegbaren Aus­ werferstange (14) angebrachten Formbodeneinrichtung (1), deren Stirnfläche in der Ausgangsstellung der Auswerferstange (14) den Formboden des Formeinsatzes (19) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Formbodeneinrichtung (1) an der der Auswer­ ferstange (14) zugewandten Stirnseite einen sich zur Auswerferstange (14) hin verjüngenden, zen­ tralen Konusansatz (25) aufweist,
• - in der der Formbodeneinrichtung (1) zugewandten Stirnseite der Auswerferstange (14) eine zen­ trale konische Aussparung (53) vorgesehen ist, deren Form komplimentär zur Form des Konusansat­ zes (25) ist und in der der Konusansatz (25) aufgenommen ist, und
• - Feststelleinrichtungen (17, 24, 49) zur Fixie­ rung der Formbodeneinrichtung (1) an der Aus­ werferstange (14) vorgesehen sind.

2. Auswerfervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Festelleinrichtung von einer Gewindebohrung (49), die im Bereich der konischen Aussparung (53) durch die Wandung der Auswerfer­ stange (14) hindurchgeht, und von einem in der Gewindebohrung (49) angeordneten Gewindebolzen (17) gebildet wird, der zur Fixierung der Formbodenein­ richtung (1) in eine Ausnehmung (24) in der Außen­ fläche des Konussatzes (25) eingreift.

3. Auswerfervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine radiale Paßnut (60) in der Stirnseite der Auswerferstange (14) vorgesehen ist und daß im oberen Bereich des Konusansatzes (25) eine Radialbohrung (62) ausgebildet ist, in die ein Zylinderstift (3) eingesetzt ist, der in die radiale Paß­ nut (60) eingreift.