DE60020983T2

DE60020983T2 - Vorrichtung zur herstellung dünnwandiger gegenstände durch ein thermoform verfahren

Info

Publication number: DE60020983T2
Application number: DE60020983T
Authority: DE
Inventors: Rinze Louis WILLEMSEN
Original assignee: WEASY PACK INTERNAT Ltd; WEASY PACK INTERNATIONAL Ltd JALAN BAHASA
Current assignee: WEASY PACK INTERNAT Ltd; WEASY PACK INTERNATIONAL Ltd JALAN BAHASA
Priority date: 1999-09-08
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2020-09-09
Also published as: EP1218167B1; AU7459100A; PL195414B1; NO20021163L; HUP0202718A2; PT1218167E; HK1047413A1; DE60020983D1; CA2384390C; HU225722B1; EA200200342A1; WO2001017753A1; BR0013881B1; ATE298279T1; CN1373705A; PL354722A1; JP4355464B2; MXPA02002498A; CZ2002849A3; NZ517618A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bilden einer Anzahl dünnwandiger Gegenstände mittels eines Thermoform-Verfahrens aus einer Flachware aus Material, das verformbar ist, wenn es erwärmt wird, mit einer Form mit darin angeordneten Hohlräumen, wobei eine Innenformgebung jedes Hohlraums einer Außenformgebung eines in dem Hohlraum zu bildenden Gegenstandes entspricht, und mit Mitteln zum Zubringen der Flachware aus dem zu formenden Material zu der Form, bei der die Hohlräume von einer Hohlraumwand umgeben sind, die in eine Anzahl von Wandsegmenten unterteilt ist, die zwischen einer ersten Stellung, in der sie die Hohlraumwand schließen, und einer zweiten Stellung beweglich sind, in der ein in dem Hohlraum gebildeter Gegenstand freigegeben wird; und bei der die Wandsegmente mit Betätigungsmitteln gekoppelt sind, um die Segmente von der ersten Stellung in die zweite Stellung und zurück anzutreiben.
Derartige Vorrichtungen sind allgemein bekannt. Sie werden dazu verwendet, Produkte wie Behälter für Kaffeemilch, Joghurt, Salate und zahlreiche andere Produkte durch ein Thermoform-Verfahren zu bilden. Als Ausgangspunkt wird hier eine dünne Lage aus Material verwendet, das verformbar ist, wenn es erwärmt wird, und das mittels Druckluft oder unter Druck gesetzter Luft in den Hohlraum gedrückt und dann abgekühlt wird, wodurch die Formgebung beibehalten bleibt, und das fertige Produkt wird dann wegtransportiert.
Die Tatsache, dass das Produkt, das zu einem bestimmten Grad formbeibehaltend ist, von der Form entfernt werden muss, legt der Formgebung des Produktes im Stand der Technik Beschränkungen auf.
Es besteht jedoch ein Bedürfnis an mehr Freiheit in der Wahl der Formgebung des Produktes, um beispielsweise das Produkt mit zusätzlichen Funktionen zu versehen.
Eine wie eingangs beschriebene Vorrichtung ermöglicht diesbezüglich mehr Freiheit und ist aus der britischen Patentschrift Nr. 1.205.694 bekannt. Dieses Dokument offenbart eine Differentialdruck-Formmaschine für Kuststoffflachware, die eine Form mit mehreren Hohlräumen aufweist. Jeder der Hohlräume entspricht einem darin zu bildenden Produkt und ist von einer teilbaren Wand umgeben. Die Wand ist in eine Anzahl von Wandsegmenten unterteilt, die zwischen einer ersten Stellung, in der sie den Hohlraum schließen, und einer zweiten Stellung beweglich sind, in der sie das Produkt freigeben. Es sind Betätigungsmittel vorhanden, die sich von unterhalb einer Basis des Hohlraums erstrecken, und die die Segmente in eine Drehbewegung um eine gemeinsame Schwenkachse zum Antreiben der Segmente von der ersten Stellung in die zweite Stellung und zurück versetzen.
Die Drehbewegung der bekannten Vorrichtung hat einen signifikanten Nachteil, indem der Spreizgrad an der Basis der Segmente erheblich geringer ist als an der gegenüberliegenden Seite. Dies bedeutet, dass, um eine ausreichende Spreizung an der Basis zu erhalten, der Hohlraum breiter werden muss als eigentlich notwendig. Dies vermindert die maximale Bepackungsdichte der Hohlräume in der Form erheblich.
Die vorliegende Erfindung hat unter anderem zur Aufgabe, die Bepackungsdichte einer eingangs genannten Vorrichtung zu verbessern.
Zu diesem Zweck ist eine eingangs genannte Vorrichtung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Wandsegmente in einer radialen Richtung zwischen der ersten und zweiten Stellung beweglich sind, dass die Wandsegmente eines Hohlraums mit einem Linearantriebselement gekoppelt sind, das dazu ausgelegt ist, eine Linearbewegung in einer Richtung auszuführen, die im Wesentlichen senkrecht zur Richtung der Bewegung der Wandsegmente ist, dass das Antriebselement mit einem Segment mittels einer Kupplung verbunden ist, die die lineare Bewegungsrichtung des Antriebselements in die Bewegung des Wandsegments in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung umsetzt, und dass das Antriebselement sich im Wesentlichen in einem Raum unterhalb des Hohlraums erstreckt. Dadurch, dass es den Wandsegmenten ermöglicht wird, einer Linearbewegung zu folgen, ermöglicht die vorliegende Erfindung einen gleichen Spreizgrad an der Basis und der Oberseite der Hohlräume, wodurch der Nachteil der bekannten Vorrichtung beseitigt wird. Da die Segmente durch ein Linearantriebselement angetrieben werden, das sich zumindest im Wesentlichen in einem Raum unterhalb der Hohlräume befindet, wird die Bepackungsdichte der Hohlräume nicht durch das Vorhandensein von Antriebsmitteln dazwischen beeinträchtigt. Im Ergebnis kann eine optimale Bepackungsdichte erzielt werden.
Es ist anzumerken, dass eine Linearbewegung von Hohlraumwandsegmenten in einer Form an sich aus dem US-Patent 3.259.942 bekannt ist. Dieses Dokument offenbart jedoch eine Form mit nur einem Hohlraum und widmet sich daher nicht dem Aspekt der Ver besserung der Bepackungsdichte mehrerer Hohlräume in der selben Form. Darüber hinaus würde diese bekannte Bauweise die Bepackungsdichte von mehr als nur einem Hohlraum in einer Form verringern, da die Antriebsmittel für die Wandsegmente zwischen benachbarten Hohlräumen gelegen sind und daher unvermeidbar den minimalen Hohlraumabstand erhöhen.
Es ist ebenso anzumerken, dass es in der Spritzformproduktion bekannt ist, teilbare Formen zu verwenden. Spritzformen ist jedoch ein Verfahren, bei dem eine größere Freiheit und ein viel größerer Raum zur Verfügung steht, um eine Bewegung von Segmenten der Form zu ermöglichen. Beim Blasformen ist dies nicht der Fall; das Blasformverfahren beschränkt die Beweglichkeit der Form in einem großen Ausmaß; als Folge des Verfahrens werden blasgeformte Produkte einander benachbart hergestellt, d.h. alle mit ihrer oberen Oberfläche in der selben Ebene, wobei die Bewegungen der Form, die in dem in Rede stehenden Verfahren gewöhnlich als untere Form bezeichnet wird, unter der relevanten Ebene beschränkt sind. Es wurde daher bisher angenommen, dass es unmöglich ist, eine Vorrichtung für das Blasformverfahren bereitzustellen, bei der die Formen zum Freigeben des fertigen Produktes teilbar sind.
Wenn kleine Produkte hergestellt werden, wird eine Blasform gewiss eine relativ große Anzahl an Hohlräumen enthalten, so dass das Problem noch schwieriger wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist jeder Hohlraum von zumindest drei Segmenten umgeben, wobei die Trennebenen zwischen den Segmenten sich im Wesentlichen senkrecht zur oberen Oberfläche der unteren Form erstrecken, und jedes der Segmente ist zur Bewegung zwischen der ersten und zweiten Stellung durch ein Antriebselement antreibbar.
Geometrische Betrachtungen deuten auf den Vorteil dieser Ausgestaltung hin; der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Stellung der Segmente ist beschränkt, während eine ausreichende Freiheit zum Freigeben der Form noch erzielt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist jeder Hohlraum von vier Segmenten umgeben, wobei jedes der Segmente durch ein Linearantriebselement antreibbar ist. Die Verwendung von vier Segmenten resultiert in einer Bahnkurvenstruktur, die sich zueinander senkrecht erstrecken, was strukturell vorteilhaft ist.
Wenn die vier Segmente, die sich in der zweiten Stellung näher beieinander befinden als in der ersten Stellung, an ein gemeinsames Antriebselement gekoppelt sind, resultiert daraus eine Vereinfachung, da die Anzahl an Antriebselementen vermindert ist.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist das gemeinsame Antriebselement dazu ausgelegt, eine Bewegung in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung der Segmente auszuführen, und das gemeinsame Antriebselement ist mit den vier Segmenten mittels einer Kupplung verbunden, die die Bewegungsrichtung umsetzt.
Diese Konfiguration ist strukturell besonders vorteilhaft; ein gemeinsames Antriebselement kann dazu verwendet werden, eine Bewegung in vier unterschiedlichen Richtungen zu bewirken.
Eine noch vorteilhaftere Ausgestaltung resultiert, wenn die Kupplung vier prismatische Pins aufweist, von denen sich jedes im gleichen Winkel relativ zur Bewegungsrichtung des Antriebselements erstreckt, und wenn die Segmente jeweils einen Kanal aufweisen, in den die Pins passen, und dessen Achse mit der Achse der Pins übereinstimmt.
Vorausgesetzt, dass dieser Aufbau mit einer ausreichend geringen Toleranz gefertigt wird, resultiert eine strukturell sehr einfache Konfiguration.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben.
Die vorliegende Erfindung wird hiernach mit Bezug auf die beigefügten Figuren erläutert, in denen:
1 eine teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Stellung der Segmente ist;
2 eine Ansicht entsprechend zu 1 ist, wobei die Segmente sich in der zweiten Stellung befinden;
3 eine teilweise weggebrochene perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt; und
4 eine Ansicht entsprechend zu 3 zeigt, wobei die Segmente sich in der zweiten Stellung befinden.
1 zeigt eine Form, die als Ganzes mit 1 bezeichnet ist. Die untere Form ist durch eine Basisplatte 2, eine Zwischenplatte 3 und eine obere Platte 4 gebildet. Eine große Anzahl an Segmenten 5 ist zwischen der oberen Platte 4 und der Zwischenplatte 3 angeordnet. Die Segmente sind hierin um einen Hohlraum 6 herum gruppiert.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind fünf Segmente um jeden Hohlraum 6 angeordnet. Die Hohlräume stimmen mit in der oberen Platte 4 angeordneten zweckentsprechenden Löchern 7 überein. Die Zwischenplatte 3 und die obere Platte 4 sind wechselseitig durch Verbindungselemente 8 verbunden. Die Verbindungselemente 8 sind so angeordnet, dass sie die Bewegungen der Segmente 5 nicht behindern.
Kanäle 9 sind in den Segmenten 5 angeordnet, um die Segmente 5 zwischen der ersten Stellung, die in 1 gezeigt ist, in der die Bildung des Produkts stattfinden kann, und der in 2 gezeigten Stellung, in der das Produkt von den Formen freigegeben werden kann, anzutreiben. In die Kanäle erstrecken sich Pins 10, die im vorliegenden Fall mit einem rechteckigen Querschnitt gezeichnet sind, die jedoch ebenso rund ausgestaltet sein können, beispielsweise mit der Formgebung eines Kreiszylinders. Wichtig hier ist, dass sie exakt in die Kanäle 9 passen.
Die Pins 10 sind alle mit einem Zylinder 11 verbunden. Jeder der Zylinder 11 ist mit der Basisplatte 2 verbunden. Durch Bewegen der Basisplatte 2 nach oben oder nach unten werden die Segmente daher zwischen ihrer in 1 gezeigten ersten Stellung und in 2 gezeigten zweiten Stellung bewegt.
Es ist ersichtlich, dass es möglich ist, andere Antriebsformen zu verwenden, beispielsweise ein einzelnes Antriebselement anstelle jedes der Zylinder 11. Es ist ebenso möglich, andere Arten von Antriebselementen zu verwenden, beispielsweise Hebelsysteme oder Systeme, die mit Profilnockenscheiben versehen sind.
Es ist selbstredend, dass eine Form von Antrieb gewählt werden muss, der in den beschränkten zur Verfügung stehenden Raum passt.
Dieses Ausführungsbeispiel weist ebenso Auswurfelemente auf. Die Auswurfelemente sind durch Stempel 12 gebildet, die auf ihrer Unterseite mit einem Pin 13 versehen sind, wobei eine Feder 14 zwischen der Unterseite des Pins 13 und der Basisplatte 2 angeordnet ist. Wenn die Platte 2 nach oben bewegt wird, um die Segmente 5 von der ersten Stellung in die zweite Freigabestellung zu tragen, wird die Feder 14 zusammengedrückt, wonach der Stempel 12 das Produkt herausdrückt, wenn die Freigabestellung erreicht ist.
Diese letztere Maßnahme ist jedoch nicht speziell für die Ausführung der vorliegenden Erfindung notwendig, sie bildet lediglich eine zusätzliche vorteilhafte Maßnahme.
2 zeigt die Segmente 5 in ihrer Freigabestellung; vorspringende Kanten des gebildeten Produkts stellen hier keine Probleme dar, was in einer größeren Freiheit im Design der mit dieser Vorrichtung herzustellenden Produkte resultiert.
Es ist hier anzumerken, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Teilung in vier Segmente gegeben ist. Es ist selbstverständlich möglich, andere Anzahlen an Segmenten zu verwenden. Um den Antrieb so einfach wie möglich zu halten, wird das Ziel eine geringe Anzahl an Segmenten sein, so beispielsweise zwei. In vielen Fällen wird jedoch hiermit eine ausreichende Freiheit zum Freigeben der gebildeten Produkte nicht erreicht. Eine Anzahl von vier hat sich als vorteilhafte Anzahl von Segmenten herausgestellt.
Wie in den 3 und 4 gezeigt ist, ist es auch möglich, eine viel größere Anzahl von Segmenten zu verwenden. Hierbei wird eine gewisse Form von Kreissymmetrie verwendet, so dass trotz der großen Anzahl an Segmenten ein einfacher Antrieb verwendet werden kann. So zeigt 3 eine obere Platte 4, in der ein Loch 7 angeordnet ist, unter dem sich ein Hohlraum 6 befindet. Der Hohlraum 6 ist von zwölf Segmenten 15 umgeben, die auf ihrer Außenseite konisch sind. Diese sind von einem Ring 16 umgeben, der auf seiner Innenseite konisch ist. Der Ring 16 ist in vertikaler Richtung beweglich, wodurch die Segmente 15 in die in 3 gezeigte Stellung aufeinander zu bewegt werden.
Wenn der Ring 16 dann nach unten bewegt wird, wie in 4 gezeigt ist, können die Segmente 16 sich nach oben bewegen. In dem in 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die nach außen gerichtete Bewegung dadurch erreicht, dass die Segmente auf ihrer Innenseite ebenso mit einer konischen Kante versehen sind, die durch einen konischen Körper 17 nach außen getrieben wird, wenn sich der konische Körper 17 nach oben bewegt. Es ist jedoch hier selbstverständlich eine Voraussetzung, dass die Bewegungen des konischen Körpers 17 und des Rings 16 synchronisiert sind. Der konische Körper 17 ist weiterhin an seiner Oberseite mit einem Stempel 18 zum Herausdrücken des fertigen Produkts 19 versehen.
Es ist ersichtlich, dass im Falle einer großen Anzahl von Segmenten 15 auch andere Bauweisen in Betracht gezogen werden können, beispielsweise eine Bauweise, bei der jedes der Segmente 15 mittels einer Feder nach innen oder außen getrieben wird, und wobei der in Rede stehenden Treibkraft durch eine Bewegung eines Körpers gegengewirkt wird.
Die Anzahl an Segmenten kann selbstverständlich auch in großem Maße abgewandelt werden.

Claims

Vorrichtung zum Bilden einer Anzahl dünnwandiger Gegenstände (19) mittels eines Thermoform-Verfahrens aus einer Flachware aus Material, das verformbar ist, wenn es erwärmt wird, mit einer Form (2, 3, 4) mit darin angeordneten Hohlräumen (6), wobei eine Innenformgebung jedes Hohlraums einer Außenformgebung eines in dem Hohlraum zu bildenden Gegenstandes entspricht, und mit Mitteln zum Zubringen der Flachware aus dem zu formenden Material zu der Form, bei der die Hohlräume von einer Hohlraumwand umgeben sind, die in eine Anzahl von Wandsegmenten (5) unterteilt ist, die zwischen einer ersten Stellung, in der sie die Hohlraumwand schließen und einer zweiten Stellung beweglich sind, in der ein in dem Hohlraum gebildeter Gegenstand freigegeben wird; und bei der die Wandsegmente mit Betätigungsmitteln gekoppelt sind, um die Segmente von der ersten Stellung in die zweite Stellung und zurück anzutreiben, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandsegmente in einer radialen Richtung zwischen der ersten und zweiten Stellung beweglich sind, dass die Wandsegmente (5) eines Hohlraums (6) mit einem Linearantriebselement (11) gekoppelt sind, das dazu ausgelegt ist, eine Linearbewegung in einer Richtung auszuführen, die im Wesentlichen senkrecht zur Richtung der Bewegung der Wandsegmente ist, dass das Antriebselement mit einem Segment mittels einer Kupplung (9, 10) verbunden ist, die die lineare Bewegungsrichtung des Antriebselements in die Bewegung des Wandsegments in einer im Wesentlichen senkrechten Richtung umsetzt, und dass das Antriebselement sich im Wesentlichen in einem Raum unterhalb des Hohlraums erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung prismatische Pins (10) aufweist, von denen sich jedes im gleichen Winkel relativ zur Bewegungsrichtung des Antriebselements (11) erstreckt, und dass die Segmente jeweils einen Kanal (9) zum Aufnehmen eines der prismatischen Pins aufweisen, wobei sich eine Längsachse des Kanals in im Wesentlichen einer gleichen Richtung wie eine Längsachse des Pins erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Linearantriebselement in einer vertikalen Richtung erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Hohlräume einen Stempel (12) aufweist, der in der vertikalen Richtung zum Auswerfen eines in dem Hohlraum gebildeten Gegenstands beweglich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel eines Hohlraums mit dem Linearantriebselement dieses Hohlraums gekoppelt ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hohlraum von zumindest drei Segmenten umgeben ist, wobei die Trennebenen zwischen den Segmenten sich im Wesentlichen senkrecht zur oberen Oberfläche der Form erstrecken, und dass jedes der Segmente zur Bewegung zwi schen der ersten und zweiten Stellung durch ein Antriebselement antreibbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hohlraum von vier Segmenten umgeben ist, wobei jedes der Segmente durch das Linearantriebselement antreibbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form eine Platte (3) aufweist, die mit den Segmenten (5) in Eingriff steht, und dass die Platte mit Führungsmitteln zum Führen der Segmente versehen ist, wenn diese ihre Bewegung zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung ausführen.