DE60314777T2

DE60314777T2 - Doppelfolien thermoformung von kraftstofftanks

Info

Publication number: DE60314777T2
Application number: DE60314777T
Authority: DE
Inventors: Gabriele Binda; Francesco Fiorentini; Davide Mariani; Loredano Sbrana; Carlo Ortenzi
Original assignee: Cannon SpA
Current assignee: Cannon SpA
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2023-12-31
Also published as: CN1735499A; KR100947701B1; WO2004062889A9; DE60314777D1; MXPA05007431A; RU2324593C2; US20060113716A1; CA2508488A1; CA2508488C; US7670133B2; KR20050093770A; ATE366176T1; JP4330540B2; ITMI20030027A1; EP1587666B1; WO2004062889A8; ES2289356T3; BR0317352A; CN100558545C; TW200420414A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft das Thermoformen von Kunststoff-Kraftstofftanks mit guten Konstruktionsmerkmalen sowie Gas-Barriere, beginnend aus geschichteten Lagen aus Kunststoffmaterial, wie zum Beispiel Polyolefin mit hoher Dichte und EVOH-Barriere zum Einschließen von Kraftstoffdämpfen; insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Kraftstofftanks durch "Doppellagen"-Thermoform-Technologie sowie zugehörige Anlagen.
STAND DER TECHNIK
Metall-Kraftstofftanks werden in verschiedenen Gebieten in großem Umfang verwendet, beispielsweise für die Zufuhr von Kraftstoff zu Verbrennungsmotoren, sowohl bei Bodenfahrzeugen und Wasserfahrzeugen und Luftfahrzeugen, als auch für andere Anwendungszwecke; jedoch sind Metall-Kraftstofftanks, die derzeit verwendet werden, schwer, schwierig zu formen und Gegenstand von Korrosion.
Derzeit besteht eine Tendenz, die Metall-Kraftstofftanks durch Kraftstofftanks aus Mehrlagen-Kunststoffmaterial zu ersetzen, und zwar aufgrund ihres geringeren Gewichts und der Fähigkeit, Korrosion zu widerstehen, sowie der Möglichkeit, diese durch Tiefziehen in komplexen Formen herzustellen.
Derzeit bestehende Vorschriften tendieren mehr und mehr dahin, die Menge an gasförmigen Emissionen und Kraftstoffdämpfen aus den Tanks zu reduzieren, um Umweltverschmutzung zu vermindern. Für einen solchen Zweck müssen die mögliche Gas- und Dampfemissionspfade durch Öffnungen in den Wänden von Kraftstofftanks, die zur Verbindung mit Anschlüssen und Komponententeilen erforderlich sind, auf ein Minimum reduziert werden. Ferner besteht der derzeitige Lösungsansatz darin, einen großen Teil der Komponenten und des Zubehörs, das erforderlich ist, um Kraftstoff zu einem Motor oder einem Benutzer zu leiten, in dem betreffenden Kraftstofftank zu installieren.
Bei der Herstellung von Kraftstofftanks aus Kunststoffmaterial findet allgemein die Blasformtechnik Anwendung, gemäß derer ein Vorformling oder ein rohrförmiges Element aus Kunststoffmaterial zwischen zwei Halbgesenken extrudiert wird, die anschließend geklemmt werden, um den dazwischen angeordneten Vorformling am Umfang einzuklemmen; wobei dann ein unter Druck stehendes Fluid in den Vorformling eingeleitet wird, um die Expansion und das Anhaften der inneren Flächen des Gesenks zu bewirken.
Bei der Herstellung von Speichertanks aus Kunststoffmaterial wird, um die notwendige konstruktive Widerstandsfähigkeit und die erforderliche Dickigkeit oder Barriere für Kohlenwasserstoffgas zu bewirken, allgemein von einem Mehrlagen-Kunststoffmaterial Gebrauch gemacht, indem eine Anzahl von Kunststoff-Lagen mit unterschiedlichen chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften überlappt werden.
Bei der Herstellung von Kraftstofftanks durch Blasformtechnologie, ist es nach dem Formgebungsschritt erforderlich, in die Wände des Tanks einige Öffnungen zu formen, um die verschiedenen Komponenten sowohl innerhalb als auch außerhalb des Tanks zu installieren. Dies alles beinhaltet sehr komplizierte Lösungen sowie lange und durchaus teure Herstellungsprozeduren, wie auch eine große Gefahr der Emission von Kohlenwasserstoffen durch Öffnungen in den Kraftstofftanks in dem Fall, dass diese nicht korrekt abgedichtet sind. Immer wenn es erforderlich ist, Kraftstofftanks durch mehrlagiges Material herzustellen, ist außerdem eine Steuerung der Wanddichte nur sehr schwer erreichbar.
Um diese Nachteile teilweise zu überwinden und um ein qualitativ hochwertiges Ergebnis zu erreichen, schlagen die US 6,372,176 und die WO 02/14050 die Verwendung der bekannten Doppellagen-Thermoform-Technologie vor.
Gemäß dieser Technologie werden Lagen aus thermoplastischem Material erhitzt und in einer zugehörigen Formungsstation verarbeitet, in der jede einzelne Lage des Materials in einer Schale innerhalb eines entsprechenden Gesenks thermogeformt wird; wobei zwei Schalen anschließend um ihre Umfangskanten herum verbunden und abgedichtet werden, um einen Kraftstofftank herzustellen.
Gemäß dieser Dokumente werden erste und zweite Lagen aus Kunststoffmaterial erhitzt und entlang unabhängiger Verarbeitungslinien verarbeitet, wobei jede Kunststoff-Lage von einer Ladestation zu einer Thermoform-Station transportiert wird, in der jede vorerhitzte Lage in einem zugehörigen Negativ-Gesenk thermogeformt wird; wobei ein erstes Gesenk der Gesenke in einer nach oben zeigenden Anordnung an einer unteren Platte montiert ist, während das zweite Gesenk in einer nach unten zeigenden Anordnung an einer oberen Platte von einer Presse montiert ist.
Nachdem die beiden Lagen thermogeformt sind, muss das obere Gesenk zunächst mit dem unteren Gesenk in Ausrichtung gebracht und dann abgesenkt werden, um eine Kraft aufzubringen, um die thermogeformten Schalen entlang ihrer Umfangskanten zu verschmelzen und abzudichten.
Die WO 03/097330 betrifft ebenfalls eine Vorrichtung zum Thermoformen von hohlen Doppellagen-Kunststoffprodukten, wobei auch hier von nach oben und nach unten zeigenden Thermoform-Gesenken Gebrauch gemacht wird.
Bediener können verschiedener Einsätze und/oder Komponenten in vorbestimmten Positionen anordnen, bevor die beiden Schalen verbunden und abgedichtet werden, um einen Tank zu bilden.
Gemäß den oben genannten Dokumenten gemäß Stand der Technik findet das Thermoformen der unteren Schale statt, indem die nach oben zeigende Anordnung des Hohlraums des unteren Gesenks beibehalten wird, während das Thermoformen der oberen Schale durchgeführt wird, indem eine nach unten zeigende Anordnung des Hohlraums des oberen Gesenks beibehalten wird.
All dies führt zu beträchtlichen Schwierigkeiten beim Thermoformen der oberen Schale sowie zu konstruktiven Ungleichmäßigkeiten in dem Kraftstofftank, und zwar aufgrund des unterschiedlichen Durchhängens und Dehnens der Kunststoff-Lagen, insbesondere der oberen Lage, da der nach unten zeigende Hohlraum des oberen Gesenks dem Durchhängen gegenüberliegend ist, das beim Erhitzen der Kunststoff-Lage bewirkt wird.
Die US 3,779,687 zeigt eine Anlage zum Doppellagen-Thermoformen, wobei beide Gesenke nach oben zeigen. Auch hier werden durch verschiedene Dehnungszustände der Kunststoff-Lagen, bewirkt durch das Durchhängen, strukturelle Ungleichmäßigkeiten und Dickenunterschiede in den Schalen erzeugt, was schwer zu vermeiden ist.
Außerdem wird durch die unterschiedliche Anordnung der Gesenke in den beiden Verarbeitungslinien das Einsetzen von Komponenten in den Kraftstofftank erschwert, was die Installation sehr beschwerlich und es für einen Bediener schwierig macht, um Zugang zu bekommen, um die nötigen Überprüfungen und Inspektionen durchzuführen. Das Austauschen der Gesenke und der Anschlüsse oder Haltevorrichtungen ist ebenfalls schwierig auszuführen.
Da bei der Herstellung von Kunststoff-Kraftstofftanks gemäß den derzeitigen Technologien große Mengen an Abfall produziert wird und da einige teure Kunststoffmaterialien nur schwer rückgewonnen werden können, besteht ein großes Problem hinsichtlich des Auffindens neuer Formgebungssysteme, bei denen zusätzlich zur Verbesserung des Ergebnisses, der Abfall und folglich die Formgebungskosten des Tanks auf ein Minimum reduziert werden können.
Obwohl es die in den Dokumenten gemäß Stand der Technik vorgeschlagenen Lösungen ermöglichen, die Doppellagen-Thermoform-Technologie anzuwenden, um große Produktionsvolumina zu erreichen, sind weitere Verbesserungen erforderlich, um sowohl den Herstellungsprozess als auch die thermogeformten Kraftstofftanks zu verbessern.
AUFGABEN DER ERFINDUNG
Es ist daher die Hauptaufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Thermoformen von hohlen Körpern zur Verfügung zu stellen, insbesondere Kraftstofftanks, und zwar durch Verwendung der Doppellagen-Thermoform-Technologie, wodurch eine größere Vereinfachung des Herstellungszyklus erreicht werden kann, und wobei auf im Wesentlichen identische Weise Kunststoff-Lagen verarbeitet werden können, die ausgestaltet sind, um die beiden Schalen eines Kraftstofftanks zu formen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, wie vorstehend erläutert, wodurch es möglich ist, Kraftstofftanks herzustellen, die durch ein hohes Ausmaß an struktureller Homogenität gekennzeichnet sind.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Kraftstofftanks mit Hilfe der Doppellagen-Thermoform-Technologie zur Verfügung zu stellen, wobei es zusätzlich zum simultanen Betrieb auf beiden Verarbeitungslinien ebenfalls möglich ist, mit sehr kurzen Produktionszyklen zu arbeiten, und zwar in einer im Wesentlichen kontinuierlichen Weise, ohne Ausfallzeiten, wodurch das Einsetzen der Komponenten in die Gesenke wesentlich erleichtert wird.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Thermoformen von Kraftstofftanks aus Kunststoffmaterial zur Verfügung zu stellen, wodurch es möglich ist, die Probleme, die mit der Rückgewinnung von Abfall zusammenhängen, wesentlich zu reduzieren, indem ein geringerer Verlust an wertvollem Material ermöglicht wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine leichte Zugreifbarkeit auf das Formungsgebiet zu ermöglichen, sowie Wartungsvorgänge für die gesamte Vorrichtung zu erleichtern.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der Erfindung werden die obigen Aufgaben mit Hilfe eines Verfahrens zum Doppellagen-Thermoformen von Kraftstofftanks gemäß Anspruch 1 sowie mit Hilfe einer Vorrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst.
Vor dem Erhitzen bei der Thermoform-Temperatur kann bei jeder Kunststoff-Lage eine Vorerhitzung durchgeführt werden, gefolgt von einem Zentrieren in einer nachfolgenden Zentrierstation, um ein korrektes pneumatisches Greifen der Umfangskanten der Lage zu ermöglichen; falls erforderlich, kann das Zentrieren dem Vorerhitzungsschritt vorangehen. Durch Verwendung spezieller pneumatischer Rahmen ist es ferner möglich, die Greifflächen der Lagen und folglich Materialabfall zu reduzieren.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die substantielle Ebenheit der Kunststoff-Lagen sowohl während des Erhitzens als auch während der Bewegung der erhitzten Lage in Richtung auf die Thermoform-Station auf geeignete Weise gesteuert werden, indem die Erweichungstemperatur des Kunststoffmaterials verändert und/oder das Vakuum innerhalb der Haltevorrichtung eingestellt wird.
In dieser Beschreibung soll der Begriff "im Wesentlichen eben" einen Zustand bedeuten, in dem die erhitzte Lage pneumatisch an den Umfangskanten gehalten wird und durch ein Vakuum an der oberen Seite gehalten wird, ohne in einem großen Ausmaß infolge Schwerkraft durchzuhängen.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung können die Erhitzungs-, Zentrierungs- und Thermoformschritte der Kunststoff-Lagen entlang der beiden Verarbeitungslinien zyklisch durchgeführt werden, indem die einzelnen Lagen entlang der beiden Verarbeitungslinien zugeführt werden, während verschiedene Operationen gleichzeitig oder der Reihe nach durchgeführt werden.
Gemäß der Erfindung ist es nach dem Thermoformen und Abdichten der beiden Schalen in einem Tank möglich, einen Abkühlschritt des Kraftstofftanks in einer separaten Abkühlstation durchzuführen, die an einer Seite der Verarbeitungslinien angeordnet ist. Da das Abkühlen der Gesenke und des thermogeformten Tanks eine beträchtliche Zeitdauer in Anspruch nimmt, ist es auf diese Weise möglich, die Tanks nach dem Thermoformen abzukühlen, ohne dass der Herstellungsprozess angehalten oder negativ beeinträchtigt wird. Dies kann erreicht werden, indem an einer Seite von einer der beiden Verarbeitungslinien in Übereinstimmung mit der Thermoform-Station eine Abkühlstation vorgesehen wird, die einen Drehtisch oder einen hin- und herbewegbaren Zubringer mit zwei oder mehr Gesenkhaltezonen aufweist, die von Zeit zu Zeit mit den Thermoform-Stationen der Verarbeitungslinien in Übereinstimmung gebracht werden können, um die geschlossenen Gesenke und den thermogeformten Tank zu halten.
Die beiden geschlossenen Gesenke mit dem Tank können auf einfache Weise auf den Drehtisch oder auf den abstützenden Zubringer transportiert werden. Immer dann, wenn das Abdichten der beiden Schalen und das Abkühlen des Speichertanks durch Zuführen eines unter Druck stehenden Fluids in den gleichen Tank stattfindet, und zwar in Übereinstimmung mit der Abkühlstation, ist es daher erforderlich, von einer geeigneten Klemmpresse Gebrauch zu machen, um den Tank in den beiden Gesenken geschlossen zu halten. Es ist optional als eine Alternative zu der Presse in der Abkühlstation möglich, von einem speziellen Käfig Gebrauch zu machen, um die geschlossenen Gesenke aufzunehmen.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung für das Doppellagen-Thermoformen von Speichertanks vorgesehen, wobei die beiden Verarbeitungslinien vorgesehen und parallel angeordnet sein können, wobei die beiden nach oben zeigenden Gesenke in der gleichen Ebene angeordnet sind; dies vereinfacht sehr den Zugang von einem oder mehreren Bedienern auf die gesamte Vorrichtung, und zwar für die notwendigen Steuerungen, wie zum Beispiel für das Einfügen von Komponenten in die beiden Schalen, sowie für alle erforderlichen Wartungsarbeiten. Das Auswechseln der Gesenke wird ebenfalls stark vereinfacht und kann außerhalb der beiden Verarbeitungslinien durchgeführt werden, und zwar in Übereinstimmung mit der Abkühlstation.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Vorteile und Merkmale des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß dieser Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung deutlicher ersichtlich, und zwar unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 ein Blockdiagramm der verschiedenen Schritte und Arbeitsstationen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
2A-2H Flussdiagramme zeigen, die die verschiedenen Operationen darstellen, die entlang jeder Verarbeitungslinie durchgeführt werden;
3 und 4 eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht von einer Buchpresse von einer Thermoform-Station in einem offenen Zustand zeigen;
5 eine Ansicht von einer Vakuumglocke zum pneumatischen Greifen und Vakuum-Halten der Kunststoff-Lagen entlang der Verarbeitungslinie zeigt;
6 eine vergrößerte Detailansicht von 5 zeigt;
7 eine Draufsicht auf die Vorrichtung, in Übereinstimmung mit der Thermoform-Station, gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
8 eine zu den vorhergehenden Figuren ähnliche Ansicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigt;
9 und 10 eine Vorderansicht und eine Seitenansicht von einem Käfig in einem geschlossenen und einem offenen Zustand zeigen, um die geschlossenen Gesenke während des Abkühlens aufzunehmen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Wie in 1 gezeigt, findet das Doppellagen-Thermoformen von Kraftstofftanks statt, indem einzelne Lagen aus thermoformbarem Kunststoffmaterial entlang von zwei separaten Verarbeitungslinien 10A, 10B verarbeitet wird, die von einer Ladestation für die Kunststoff-Lagen parallel zu einer Thermoform-Station verlaufen, und zwar durch zwischenliegende Arbeitsstationen; entlang der beiden Linien 10A und 10B werden die einzelnen Kunststoff-Lagen erhitzt und in die jeweiligen thermogeformten Schalen geformt, indem bei den Kunststoff-Lagen die gleichen Verarbeitungsschritten durchgeführt werden, während sie in paarweise durch die verschiedenen Arbeitsstationen einer Vorrichtung bewegt werden.
In dieser Beschreibung soll der Begriff "thermoformbare Kunststoff-Lage" irgendein Kunststoffmaterial in Form einer Lage bedeuten, das geeignet ist, um durch einen Thermoform-Prozess geformt zu werden; wobei auch eine Unterstützung durch einen Stempel vorgesehen sein kann. Die Kunststoff-Lagen können entweder eine einzelne Lage geeigneter Dicke oder mehrlagig sein, das heißt, sie sind aus mehreren Lagen von Kunststoffmaterial mit gleicher und/oder verschiedener Dicke zusammengesetzt, die voneinander abweichende chemische und/oder physikalische Eigenschaften haben.
Wie in 1 gezeigt, weist jede Verarbeitungslinie 10A, 10B eine Anzahl von Arbeitsstationen auf, in denen verschiedene Verarbeitungsschritte durchgeführt werden; insbesondere in einer ersten Station 11A, 11B, wo ein erster Ladeschritt stattfindet, indem die einzelnen Lagen SA, SB von einem Stapel aufgenommen werden.
Die einzelnen Kunststoff-Lagen SA, SB werden automatisch aufgenommen und mit Hilfe mechanischer und/oder pneumatischer Greifvorrichtungen in Ladestationen 11A, 11B transportiert; werden dann zu einer Vorerhitzungsstation 12A, 12B transportiert, wo die Kunststoff-Lagen in einer Erhitzungseinrichtung für eine Zeitdauer verbleiben, die erforderlich ist, um sie auf eine erste Vorerhitzungstemperatur zu bringen, die geringer ist als die Thermoform-Temperatur der gleichen Lagen. Obwohl es bevorzugt ist, die Kunststoff-Lagen SA, SB vorzuerhitzen, um die Arbeitszykluszeiten zu reduzieren, kann die Vorerhitzungsphase auch weggelassen werden.
Die Vorerhitzungstemperatur für die Kunststoff-Lagen SA, SB wird geeignet gesteuert, indem beispielsweise die Lagen entlang eines Erhitzungspfades in einem Luftkonvektionserhitzer transportiert werden, in dem die Lagen für eine Erhitzungsperiode verbleiben, die einigen Verarbeitungszyklen entspricht, während derer die einzelnen Lagen schrittweise auf eine gewünschte Temperatur erhitzt werden.
Nach Beendigung des Vorerhitzungsschritts wird jede einzelne Lage SA, SB zu einer nachfolgenden Zentrierstation 13A, 13B transportiert, wo die Lage positioniert und ausgerichtet wird, um pneumatisch aufgenommen zu werden, wie später erläutert wird.
In dem Fall von 1 wird der Zentrierschritt 13A, 13B stromabwärts und unmittelbar nach dem Vorerhitzen durchgeführt; in einigen Fällen würde dies bedeuten, dass eine vergleichsweise geringe Vorerhitzungstemperatur relativ zur Thermoform-Temperatur beibehalten werden muss, wodurch die abschließende Erhitzungszeit erhöht wird. Um bessere Zentrierbedingungen für die Lagen zu erhalten, können diese vorläufig zentriert werden, bevor sie in den Vorerhitzungsofen eingeführt werden; dieses Ausführungsbeispiel bietet die Möglichkeit der Erhöhung der Vorerhitzungstemperatur und folglich der Reduzierung der endgültigen Erhitzungszeit.
Gemäß der beispielhaften Darstellung aus 1 werden die einzelnen Lagen, nachdem die vorerhitzten Lagen in den Stationen 13A, 13B zentriert wurden, zu einer nachfolgenden Enderhitzungsstation 14A, 14B transportiert, wo sie auf eine Temperatur erhitzt werden, die nahe bei der Thermoform-Temperatur liegt oder zu dieser äquivalent ist, und zwar abhängig von den Eigenschaften des Kunststoffmaterials oder der Materialien, aus denen jede einzelne Lage SA, SB zusammengesetzt ist.
Diesbezüglich, wie schematisch in 1 angegeben, werden die einzelnen Lagen SA, SB in den Zentrierstationen 13A, 13B mit Hilfe einer geeigneten pneumatischen Greifvorrichtung 15A und 15B aufgenommen, die über jeder Verarbeitungslinie bewegbar ist, beispielsweise von dem Typ, der in 5 und 6 gezeigt ist.
5 zeigt anhand eines Beispiels eine Querschnittsansicht in Längsrichtung von der pneumatisch betätigten Greif- und Vakuumhaltevorrichtung 15A; wobei die pneumatische Greifvorrichtung 15B völlig ähnlich der Vorrichtung 15A ist.
Wie gezeigt ist, ist die pneumatische Greif- und Vakuumhaltevorrichtung 15A mit einer glockenförmigen Vorrichtung mit Umfangswänden 21 versehen, die eine nach unten zeigende Vakuumkammer 22 bilden; wobei die Vakuumkammer 22 mit einem konisch geformten oberen Bereich versehen ist, der mit einem Anschluss 23 endet, um eine Luftsaugquelle 23' anzuschließen, die erforderlich ist, um ein ausreichendes Ausmaß an Vakuum in der Vakuumkammer 22 zu erzeugen, um das Kunststoff-Lagen-Material SA in einem im Wesentlichen flachen Zustand abzustützen oder zu halten; durch Steuerung der Saugquelle 23' ist es möglich, das Ausmaß des Vakuums in der Vakuumkammer 22 der glockenförmigen Vorrichtung 15A und folglich die Ebenheit der Kunststoff-Lage SA zu steuern.
Die Form und Größe der Vorrichtung 15A entspricht im Wesentlichen jenen der Kunststoff-Lagen SA, SB, die thermogeformt werden sollen. Folglich ist die glockenförmige Vorrichtung 15A in 5 und 6 an der unteren Kante mit einer pneumatisch betätigbaren Greifeinrichtung zum Greifen der Lage SA um deren Umfangskante versehen, um eine geeignete luftdichte Abdichtung bilden.
Die in 5 und in der vergrößerten Detailansicht in 6 gezeigt, weist die pneumatische Greifeinrichtung zum Greifen der Lage SA einen flachen Umfangsrahmen 24 auf, der innenseitig befestigt und von den Seitenwänden 21 beabstandet ist, um so einen Schlitz 25 zu bilden, der auf gesteuerte Weise mit einer Luftsaugquelle 25' verbunden werden kann.
Die pneumatische Greifeinrichtung zum Greifen der Kunststoff-Lagen kann offensichtlich im Vergleich mit jener, die hier gezeigt ist, verschieden geformt oder ausgestaltet sein. Schließlich kann in 5 auch gesehen werden, dass die glockenförmige Vorrichtung 15A zum Greifen und Vakuum-Halten der Lagen SA, SB mit einer Reihe 28 von Heizelementen versehen ist, um die Lagen SA, SB in der gleichen Vakuumkammer 22 zu erhitzen.
Das Aufnehmen und Bewegen von jeder einzeln vorerhitzten Lage SA, SB sind einige der empfindlichsten Schritte des gesamten Prozesses, dass heißt, wenn die erhitzten Lagen nicht korrekt gegriffen und gehalten werden, dann können sie infolge der Schwerkraft nach unten durchhängen und eine ungesteuerte Verformung erfahren, was eine negative Auswirkung auf das nachfolgende Thermoformen der Schalen in den Stationen 16A, 16B hat.
Daher werden gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung die einzelnen Lagen SA, SB in den jeweiligen Zentrierstationen 13A, 13B in einer gesteuerten Weise an ihren Umfangskanten pneumatisch aufgenommen und mit Hilfe der glockenförmigen Vorrichtungen 15A, 15B aus 5 durch Vakuum gehalten, wodurch sie in einem im Wesentlichen ebenen Zustand gehalten werden, während sie zu den Erhitzungsstationen 14A, 14B transportiert werden. In diesen Stationen werden die einzelnen Lagen SA, SB weiter erhitzt, um sie auf eine Temperatur zu bringen, die der Thermoform-Temperatur äquivalent ist oder dieser ungefähr entspricht. Das Erhitzen der Lagen SA und SB in den beiden Erhitzungsstationen 14A und 14B kann an beiden Seiten von unten durch eine Reihe von Heizelementen 47 erfolgen, mit denen jede Station 14A, 14B versehen ist, und von oben mit Hilfe einer Reihe von Heizelementen 28 innerhalb der glockenförmigen Vorrichtung 15A und 15B.
Nachdem der Erhitzungsschritt bei Thermoform-Temperatur in den Stationen 16A, 16B durchgeführt wurde, werden die erhitzten Kunststoff-Lagen SA, SB mit Hilfe der Vorrichtungen 15A, 15B zu den nachfolgenden Stationen 16A, 16B transportiert, um in den Gesenken 17A, 17B eine Thermoformung zu durchlaufen, um sie zu entsprechenden thermogeformten Schalen GA, GB zu formen, und zwar entsprechend der Prozedur, die in 2A, 2H der beiliegenden Zeichnungen näher gezeigt ist.
Wie vorstehend erläutert, erfolgt der Transport der erhitzten Lagen SA, SB, während sie durch Vakuum in einem ebenen oder im Wesentlichen ebenen Zustand gehalten werden, dass heißt, es wird starkes Durchhängen vermieden, und zwar mit Hilfe der glockenförmigen Vorrichtungen 15A, 15B, die daher schnell zwischen den verschiedenen In-Line Arbeitsstationen bewegt werden können.
Um einen im Wesentlichen ebenen Zustand der erhitzten Lagen beizubehalten, wodurch verhindert wird, dass letztere übermäßig durchhängen, wenn die Erhitzungstemperatur schrittweise ansteigt, wird das Absacken der Lagen erfasst, und das Ausmaß des Vakuums, das über den erhitzten Lagen durch die Vorrichtungen 15A, 15B erzeugt wird, wird konstant gesteuert und eingestellt, um so ein übermäßiges Absacken zu verhindern, wobei die Gefahr bestehen würde, dass die Kunststoff-Lagen gegen feststehende Teile der Vorrichtung stoßen würden, wodurch ihre korrekte Positionierung über den Gesenken 17A, 17B verhindert oder behindert werden würde.
Wie nachfolgend in größerem Detail beschrieben, besteht das wesentliche Merkmal der Erfindung in dem Thermoformen der Kunststoff-Lagen SA, SB, während im Wesentlichen identische Thermoform-Zustände für beide Lagen beibehalten werden, um so zwei strukturell homogene thermogeformte Schalen GA, GB zu erhalten.
Dies kann gemäß der Erfindung erreicht werden, indem beide Gesenke 17A, 17B seitlich nebeneinander in der gleichen Höhe angeordnet sind, wobei die jeweiligen formgebenden Hohlräume nach oben zeigen.
Die seitlich nebeneinander angeordnete und nach oben ausgerichtete Anordnung der beiden Thermoform-Gesenke macht es möglich, dass die Lagen außerdem vorgedehnt und auf den Gesenken einfach durch Schwerkraft abgelegt werden können. Dies vereinfacht nicht nur die Thermoformung sehr stark, sondern macht es auch möglich, die gewünschte strukturelle Homogenität der beiden Schalen GA, GB zu erreichen, und erleichtert ferner die Vorgänge des Einfügens von Einsetzen und Komponenten in eine oder beide der geformte Schalen, bevor der Tank abgedichtet wird. Aufgrund der nach oben ausgerichteten Anordnung der Hohlräume für beide Gesenke 17A, 17B ist es möglich, dass Einfügen der Einsätze und/oder der verschiedenen Komponenten sowohl vor als auch nach der Thermoformung direkt in jedes Gesenk oder in die thermogeformten Schalen durchzuführen, wobei letztere noch in dem jeweiligen Gesenk verbleiben und von einem Bediener der verschiedenen Komponenten von einer Seitestation 18A und 18B aufgenommen werden, wie in größerem Detail in 7 und 8 gezeigt.
Bei Beendigung der Thermoformung der beiden Schalen und des Einfügens der verschiedenen Komponenten, wie vorstehend erläutert, kann noch in einer der Thermoform-Stationen ein nachfolgender Schritt durchgeführt werden, der das übereinander angeordneten Positionierung der beiden Gesenke 17A, 17B und das Verschmelzen und Abdichten der beiden thermogeformten Schalen an überlappenden Dichtungsgebieten beinhaltet, wie schematisch in dem Blockdiagramm 19 in 1 gezeigt.
Dies kann auf geeignete Weise erreicht werden; indem beispielsweise eines der Gesenke auf das andere umgedreht wird, indem es einfach um eine horizontale Achse oder auf irgendeine andere Weise gedreht wird, die geeignet ist, um die übereinander angeordnete Positionierung der beiden Gesenke mit den jeweiligen thermogeformten Schalen ermöglicht, wobei eine auf die Oberseite der anderen umgedreht wird und deren Umfangsdichtungsgebiete ausgerichtet werden.
In diesem Zusammenhang kann von einer Buchpresse oder ähnlichem Gebrauch gemacht werden, wie schematisch in 3 und 4 gezeigt.
Die Thermoform-Presse weist einen stationären Rahmen 30 und einen bewegbaren Rahmen 31 auf, der um 180° um eine Rotationsachse 82 gedreht werden kann, die mit einem Antriebsmotor 33 verbunden ist, oder auf eine andere geeignete Art und Weise.
Der stationäre Rahmen 30 der Presse ist wiederum mit einer Platte 34 versehen, um das Gesenk 17B abstützend zu halten; wobei die Platte 34 mit Hilfe von hydraulischen Zylindern 35 vertikal bewegbar ist, um die erforderliche Klemmkraft zum Schließen der Gesenke 17A, 17B und zum Abdichten der überlappenden Gebiete der beiden Schalen in den geschlossenen Zustand der Gesenke zu bewirken, wie in dem Blockdiagramm 19 aus 1 gezeigt ist.
In 3 und 4 kann ferner gesehen werden, dass gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung für jedes Gesenk 17A, 17B pneumatisch betätigbare Lagen-Greifeinrichtungen vorgesehen sind; wobei die Greifeinrichtung einen pneumatischen Rahmen 36A, 36B aufweist, um die Lagen SA, SB von unten um ihre Umfangskanten herum an der Seite gegenüber der der Greifvorrichtung 24 der glockenförmigen Vorrichtung 15A, 15B zu greifen, wie nachfolgend beschrieben wird. Dazu sind die pneumatischen Rahmen 36A, 36B identisch wie die pneumatischen Rahmen 24 der beiden glockenförmigen Vorrichtungen 15A und 15B geformt und bemessen. Es hat sich herausgestellt, dass dies sehr von Vorteil ist, da ermöglicht wird, dass einzelne Lagen SA, SB entlang der beiden Verarbeitungslinien 10A, 10B abstützend gehalten und durch die glockenförmigen Vorrichtungen 15A, 15B über den formgebenden Gesenken 17A, 17B transportiert werden können, indem die Lagen selbst entlang eines schmalen Umfangsstreifens gegriffen werden. Dies macht es möglich, Abfälle und somit den Verlust an wertvollem Material wesentlich zu vermindern, verglichen mit den Fördersystemen, die vorstehend in den herkömmlichen Thermoform-Anlagen verwendet wurden, die von Riemen oder anderen ähnlichen Fördersystemen für Kunststoff-Lagen Gebrauch gemacht haben.
Jeder pneumatische Rahmen 36A, 36B kann relativ zum Gesenk 17A, 173 vertikal nach oben bewegt werden, und zwar mit Hilfe geeigneter Steuerzylinder 37A, 37B. Die pneumatischen Greifrahmen 36A und 36B können mit einem flachen oder variablen Profil geformt sein, indem gelenkige Rahmenabschnitte vorgesehen sind, um die Gesenke mit flachen oder dreidimensional geformten Kanten anzupassen; außerdem kann jeder Rahmen auch mit mechanischen Greifeinrichtungen versehen sein, um die Kanten der einzelnen Lagen zu halten.
Wenn die beiden Gesenke 17A, 17B mit den entsprechenden thermogeformten Schalen eines über dem anderen angeordnet sind, werden die umlaufenden Dichtungsgebiete der beiden Schalen zusammengedrückt und miteinander verschmolzen, indem Kantenzonen der Thermoform-Gesenke selbst geschlossen werden, wodurch ein Kraftstofftank verschmolzen und hermetisch verschlossen wird.
Bei Beendigung der Thermoformung und Versiegelung der beiden Schalen ist es erforderlich, einen Abkühlschritt zum Abkühlen des Tanks durchzuführen, bevor dieser aus den Gesenken entnommen wird.
Das Abkühlen kann in irgendeiner geeigneten Weise durchgeführt werden, beispielsweise durch Zirkulieren von Wasser oder eines Kühlfluids in den Gesenkwänden oder durch Zirkulation von Luft, während der Tank unter Druckbedingungen gehalten wird, um gegen die Thermoform-Gesenke zu drücken.
Obwohl das Abkühlen in einer der beiden Thermoform-Stationen 16A, 16B direkt entlang der Verarbeitungslinie durchgeführt werden kann, ist es gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung bevorzugt, das Kühlen separat von der Verarbeitungslinie durchzuführen, da das Abkühlen der Gesenke und der Kraftstofftanks eine beträchtliche Zeitdauer in Anspruch nimmt; dazu werden die geschlossenen Gesenke mit den thermogeformten Tanks zu einer Abkühlstation 20 an einer Seite der Verarbeitungslinien 10A, 10B transportiert. Indem die geschlossenen Gesenke entfernt werden und das Abkühlen separat von den Verarbeitungslinien in einer Seitenstation durchgeführt wird, ist es möglich, in einem kontinuierlichen Zyklus zu arbeiten, ohne dass Verzögerungen und Totzeiten in dem Herstellungsprozess verursacht werden, der fortgesetzt werden kann, wie nachfolgend erläutert wird. Außerdem ist es durch Entfernen der Gesenke von den Verarbeitungslinien und deren Transport zu einer separaten Abkühlstation möglich, auf einfache Weise an den gleichen Gesenken zu arbeiten, um Wartungsvorgänge durchzuführen und/oder um sie zu ersetzen.
Nach dem Verschmelzen und Verschließen der beiden Schalen, abhängig davon, ob das Abkühlen durchgeführt wird, wenn der Kraftstofftank unter Druck steht oder nicht, müssen die geschlossenen Gesenke von einer der Thermoform-Stationen zur Abkühlstation transportiert werden.
In dem Fall, dass das Abkühlen durchgeführt wird, wenn der Tank unter Druck steht, ist es ratsam, um dem Druck in den Gesenken entgegenzuwirken, die Gesenke in einem speziellen Haltekäfig zu schließen, wie in 9 und 10 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist.
Beispielsweise, wie in 9 und 10 gezeigt, kann der Käfig eine untere Platte 40 und eine obere Platte 41 aufweisen, die an den beiden Gesenken 17A, 17B befestigt sind. Die obere Platte 41 ist an zwei seitlichen Vorsprüngen 42 gelenkig angebracht, um auf diese Weise um eine Gelenkachse 43 zu schwenken, die ausgestaltet sind, um entlang eines Langlochs 42' vertikal verschoben zu werden. Die Schwenkbewegung der oberen Platte 41 wird durch zwei Hydraulikzylinder 44 gesteuert, wobei durch Keile 45, die durch Hydraulikzylinder 46 betätigt werden, ermöglicht wird, dass die obere Platte 41 in dem geschlossenen Zustand von 9 an den beiden seitlichen Vorsprüngen 42 verriegelt werden.
Unter Bezugnahme auf die Darstellung in 2A-2H erfolgt eine detaillierte Beschreibung hinsichtlich des Funktionsverfahrens der Doppellagen-Thermoform-Vorrichtung gemäß dieser Erfindung.
Die Figuren von 2A-2H zeigen schematisch die einzelnen Funktionsschritte, die parallel und nacheinander in den verschiedenen Arbeitsstationen entlang der beiden Verarbeitungslinien durchgeführt werden, beispielsweise zwischen der Zentrierstation 13A der Linie 10A und der Thermoform-Station 16A, wobei klar offensichtlich ist, dass die gleichen Verarbeitungsschritte simultan und parallel in der anderen Verarbeitungslinie 10B durchgeführt werden.
Wie Anfangs erwähnt, werden die einzelnen Kunststoff-Lagen SA in der Ladestation 11A aufgenommen und in den Ofen 12A eingeführt, wo sie für eine zuvor bestimmte Zeitperiode gehalten werden, und zwar in dem Bereich von einigen dutzend Minuten, abhängig von der Natur und von den Eigenschaften des Kunststoffmaterials, wodurch eine graduelle Vorerhitzung auf eine erste Temperatur durchgeführt wird, die unterhalb der Thermoform-Temperatur liegt.
Nach Beendigung der Vorerhitzungsphase wird die vorerhitzte Lage SA am Auslass des Ofens 12A zur Zentrierstation 13A geleitet, beispielsweise mit Hilfe eines Rolltisches 45 oder eines anderen Fördersystems, wo eine geeignete Zentriervorrichtung 46 (2A) angehoben wird, um jede Lage SA1 korrekt zu positionieren und auszurichten, um korrekt mit der pneumatischen Greifvorrichtung 15A ausgerichtet zu werden, die in der Zwischenzeit über die Zentrierstation 13A bewegt wurde.
Nach Beendigung des Zentrierens der Lage SA1 wird letztere um ihre Umfangskante herum pneumatisch gegriffen und mit Hilfe der pneumatischen Greifvorrichtung 15A angehoben, die abstützend gehalten ist, um vertikal und/oder horizontal in den Richtungen der doppelten Pfeile F2 und F3 über der Verarbeitungslinie 10A bewegt zu werden.
Die Vorrichtung 15A zum Greifen der Lagen ist ausgestaltet und funktioniert, um die Lage SA1 pneumatisch aufzunehmen und um eine Abdichtung um die Umfangskante herum zu bilden, so dass über der Schicht und innerhalb der Glocke 15A in gesteuerter Weise in einem bestimmten Ausmaß ein Vakuum erzeugt werden kann, um die Lage SA1 in einem im Wesentlichen ebenen Zustand zu halten, wie gezeigt ist.
Die pneumatische Greifvorrichtung 15A mit der Lage SA1 kann anschließend von der Zentrierstation 13A zur Erhitzungsstation 14A und zur Thermoform-Station 15A bewegt werden, wie schematisch in 2A, 2B, 2C und 2D der beiliegenden Zeichnungen gezeigt ist.
In Übereinstimmung mit der Zentrierstation 13A nimmt die pneumatische Greifvorrichtung 15A die bereist zentrierte Lage SA1 auf und hält sie pneumatisch an der Umfangskante.
Unmittelbar nachdem die Erhitzungseinrichtung 28 eingeschaltet ist, wird die Glocke 15A mit einer Vakuumquelle verbunden, und dann wird die pneumatische Greifvorrichtung 15A mit der vorerhitzten Lage SA1 von der Zentrierstation 13A in Richtung auf die Enderhitzungsstation 14A bewegt, wie in 2C gezeigt.
Während dieses Schritts wird das Kunststoff-Lagen-Material SA1, ähnlich wie die Lage SA2, weiter auf die erforderliche Thermoform-Temperatur weiter erhitzt, und zwar sowohl durch die obere Erhitzungseinrichtung 28 der Greifvorrichtung 15A wie auch durch eine untere Erhitzungseinrichtung 47, die in der gleichen Erhitzungsstation 14A darunter angeordnet ist. Während dieses Erhitzungsschritts wird das Kunststoffmaterial der Lage auf eine Temperatur nahe dem Schmelzpunkt gebracht und würde folglich dazu neigen, durch Schwerkraft nach unten durchzuhängen, wobei das Vakuum in der Glocke der Greifvorrichtung 15A beibehalten und geeignet gesteuert wird, um die Lage SA1 in einem im Wesentlichen ebenen Zustand zu halten, und zwar während der gesamten Erhitzungsperiode, bis sie sich über der Thermoform-Gesenk 17A befindet.
In der Zwischenzeit haben mehrere Bediener die Aufgabe, Einsätze in das Gesenk 17A einzusetzen, wie schematisch in 2C gezeigt ist.
Die Kunststoff-Lage SA1 wird dann an beiden Seiten in einer vollständig gesteuerten Weise erhitzt. Bei Beendigung des Erhitzens wird die Greifvorrichtung 15A schnell über das Thermoform-Gesenk 17A bewegt, wie in 2D gezeigt ist.
Die Greif- und Vakuum-Haltevorrichtung 15A mit der auf Thermoform-Temperatur erhitzten Lage SA1 wird transportiert, während das Erhitzen mit Hilfe der Erhitzungseinrichtung 28 sowie das Vakuum aus Gründen beibehalten werden, die vorstehend erläutert wurden.
An diesem Punkt ist es durch Vermindern des Vakuums oder durch Steuerung des Drucks in der Greif- und Haltevorrichtung 15A möglich, ein Durchhängen durch Schwerkraft zu bewirken, wodurch die Lage nach unten durchhängt, wie in 2E gezeigt; wobei gleichzeitig die zweite Greifvorrichtung 36A, die mit dem Gesenk 17A in Beziehung steht, angehoben wird, um die Lage SA1 von unten und um die Umfangskante an der Seite zugreifen, die der des oberen Greifrahmens 24 der Greif- und Haltevorrichtung 15A gegenüberliegt, wie ebenfalls in 2E gezeigt ist.
In der Zwischenzeit kann eine neue vorerhitzte Lage SA2 zur Zentrierstation 13A transportiert werden.
An dieser Stelle gibt die Vorrichtung 15A die Lage SA1 frei, die unmittelbar von unten durch die zweite Greifvorrichtung 36A des Thermoform-Gesenks 17A gegriffen wird; wobei die erste Greif- und Lagen-Haltevorrichtung 15A nun in Richtung auf die Zentrierstation 13A zurückbewegt werden kann, wo sie eine zweite Lage SA2 aufnehmen kann, wie in 2F gezeigt.
Die gleiche 2F zeigt, dass die zweite Greifvorrichtung 36A, die die erste Lage SA1 in einem durchhängenden Zustand hält, abgesenkt und mit einer Distanz von dem Gesenk 17A angehalten wird, wobei ein formgebender Stempel 49 von oben mit dem durchhängenden Teil der Lage SA1 in Kontakt gebracht wird.
Sowohl der formgebende Stempel 49 wie auch die Greifvorrichtung 36A werden nun gleichzeitig abgesenkt, wodurch die Lage SA1 gegen die innere Fläche des Gesenks 17A in Anlage gebracht wird. Durch Aktivieren eines Vakuums in dem Gesenk 17A in einer an sich bekannten Weise wird die Lage SA1 zu einer entsprechenden thermogeformte Schale geformt, und zwar durch kombinierte Wirkung des Vakuums innerhalb des Gesenks 17A und des Drucks des formgebenden Stempels 49.
Während des Thermoformens der Schalen wird die Umfangskante der Kunststoff-Lage SA1 gegen die Umfangskante des Gesenks 17B gehalten, beispielsweise mit Hilfe einer Presseinrichtung 48 oder in einer anderen geeigneten Weise, wie in 2G gezeigt.
Bei Beendigung der Thermoformens der Schale, wobei sich das Kunststoffmaterial noch in einer hohen Temperatur befindet, wird der Stempel 49 angehoben, um zu ermöglichen, dass weitere Einsätze oder Komponenten in die thermogeformte Schale eingesetzt werden können. All dies kann sehr schnell und einfach durchgeführt werden, weil die Gesenke nach oben zeigen, wodurch alle Vorgänge an beiden Verarbeitungslinien stark vereinfacht werden.
Wie vorstehend erläutert, werden alle Vorgänge, die unter Bezugnahme auf 2A bis 2H beschrieben wurden, simultan und zyklisch an beiden Kunststoff-Lagen SA1, SB1 entlang der beiden Verarbeitungslinien 10A und 10B durchgeführt. Folglich findet in beiden Fällen das Thermoformen der beiden Schalen in einer im Wesentlichen identischen Weise statt, wobei die beiden Gesenke nach oben zeigen; außerdem werden in beiden Fällen Vakuum und Schwerkraft auf geeignete Weise angewendet, um die Ausbildung des Durchhängens bei jeder der beiden Lagen SA1, SB1 zu steuern.
Es ist nun erforderlich, die beiden Schalen zu versiegeln, um einen Kraftstofftank zu formen; wobei in diesem Zusammenhang das hermetische Versiegeln der beiden thermogeformten Lagen SA1 und SB1 durch festes Gegeneinanderpressen und Schmelzen der Dichtungsgebiete um die Umfangskanten der beiden Schalen erfolgt.
Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem eines der beiden Gesenke um 180° geschwenkt wird, indem beispielsweise das Gesenk 17B in Richtung des Pfeils F1 in 4 um die Schwenkachse 32 auf das andere Gesenk 17A herumgeschwenkt wird, wie in dem Blockdiagramm 19 in 1 gezeigt ist.
An diesem Punkt werden die beiden Gesenke fest gegeneinander gepresst, wobei eine adäquate Klemmkraft aufgebracht wird, um die beiden Dichtungsgebiete der beiden Schalen hermetisch miteinander zu verschweißen.
Nachdem ein Kraftstofftank vollständig hergestellt ist, kann letzterer abgekühlt werden, während er geschlossen in den beiden Gesenken gehalten wird. Nach Beendigung des Abkühlens können die beiden Gesenke, immer noch geschlossen, zurück zu einer der beiden Thermoform-Stationen 16A, 16B bewegt und geöffnet werden, um das Entformen und Entladen des fertigen Kraftstofftanks direkt in der gleichen Thermoform-Station durchzuführen.
Dies kann in einer sehr kurzen Zeitperiode während der Durchführung eines nachfolgenden Betriebszyklus durchgeführt werden, um so erneut die gleichen Gesenke für die Herstellung des nächsten Kraftstofftanks zu verwenden.
Durch Betreiben in einem kontinuierlichen Zyklus mit den beiden Verarbeitungslinien 10A und 10B gemäß der vorstehend beschriebenen Prozeduren ist es daher möglich, Kunststoff-Kraftstofftanks komplett mit den zugehörigen Einrichtungen und Komponenten in einer sehr begrenzten Zeit herzustellen, Materialabfälle infolge der kombinierten Verwendung der beiden pneumatischen Greif- und Fördervorrichtungen entlang der beiden Verarbeitungslinien zu reduzieren, und Abdichtungen mit sehr begrenzten Flächen zu bilden; wobei es gemäß der Erfindung auch möglich ist, Kunststoff-Kraftstofftanks vollständig mit ihren zugehörigen Einrichtungen herzustellen, die verbesserte strukturelle Eigenschaften haben.
8 und 9 zeigen anhand eines Beispiels zwei mögliche Lösungen hinsichtlich der Abkühlstation, zusätzlich zu anderen Details der Thermoform-Stationen und der Stationen zum Einsetzen der Einsätze und/oder Komponenten in die Gesenke und/oder in die thermogeformten Schalen; wobei in diesen Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet werden wie in den vorhergehenden Figuren, um ähnliche oder äquivalente Teile zu bezeichnen.
Wie in 7 gezeigt, weist die Abkühlstation 20 einen Drehtisch 50 mit zwei oder mehr Gesenk-Halteflächen 51, 52 auf, auf die die geschlossenen Gesenke 17A, 17B für die Abkühlphase transportiert werden können.
Der Drehtisch 50 ist ausgestaltet, um durch einen Motor 53 gedreht und eingerasted zu werden, um eine der die Gesenk-Halteflächen 51, 52 von Zeit zu Zeit mit der Thermoform-Station auszurichten, um den Transport der geschlossenen Gesenke beispielsweise zwischen der Thermoform-Station 16B und der Fläche 51 zu ermöglichen, während andere geschlossene Gesenke, die eine Abkühlung durchlaufen, bereits auf der Fläche 52 oder auf den anderen Flächen des Drehtisches angeordnet sind. 7 zeigt schematisch verschiedene Roboter oder Bediener zum Bewegen des formgebenden Stempels 49 oder zum Aufnehmen und automatischen Einsetzen der Einsätze in die Gesenke oder zum Herausnehmen der fertigen Kraftstofftanks.
Das Beispiel von 8 unterscheidet sich von der vorhergehenden Figur darin, dass die Abkühlstation 20 nun einen Zubringer 54 aufweist, der entlang einer Führung 55 hin- und herbewegbar ist, die sich an einer Seite parallel zu der Verarbeitungslinie 10B erstreckt. Der Zubringer 54 ist mit zwei Gesenk-Halteflächen 56, 57 versehen, die mit der Thermoformungsstation 16B ausgerichtet werden können, um den Zubringer entlang der Führung 55 geeignet zu bewegen.
In beiden Fällen können die Gesenk-Halteflächen 51, 52 des Drehtisches 50 oder die Gesenk-Halteflächen 56, 57 des Zubringers 55 verwendet werden, um die Gesenke bei jedem Produktionswechsel oder aus anderen Gründen auszutauschen.
Es soll verstanden werden, dass das, was unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurde, lediglich als Beispiel angegeben ist, um die allgemeinen Merkmale des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung darzustellen; daher können weitere Modifikationen oder Variationen erfolgen, ohne vom Schutzbereich der Ansprüche abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Doppellagen-Thermoformen von Kunststoff-Kraftstofftanks, wobei eine erste und eine zweite Lage (SA, SB) aus einem thermoformbaren Kunststoffmaterial unabhängig voneinander erhitzt und entlang einer ersten (A) bzw. entlang einer zweiten (B) Verarbeitungslinie von einer Ladestation (11A, 11B) zu einer zugehörigen Thermoform-Station (16A, 16B) bewegt werden, und wobei das Verfahren die Hauptschritte umfasst: – Aussetzen von jeder Kunststoff-Lage (SA, SB) einer Erhitzung; – pneumatisches Festklemmen der erhitzten Kunststoff-Lagen (SA, SB) entlang der Umfangskanten durch Luftansaugung, sowie abstützendes Halten der gleichen Lagen (SA, SB) durch Vakuum in einem im Wesentlichen ebenen Zustand durch Steuerung des Ausmaßes des Vakuums, während sie entlang ihrer zugehörigen Verarbeitungslinien (A, B) bewegt werden; – Positionieren von jeder erhitzten Kunststoff-Lage (SA, SB) über einem zugehörigen formgebenden Gesenk (17A, 17B) mit einem nach oben zeigenden formgebenden Hohlraum, während die Lage (SA, SB) weiterhin pneumatisch in dem obigen, im Wesentlichen ebenen Zustand gehalten wird; – Absenken der erhitzten Kunststoff-Lage (SA, SB) in ein zugehöriges Gesenk (17A, 17B); und – Thermoformen von jeder erhitzten Kunststoff-Lage (SA, SB) zu einer jeweiligen Schale (GA, GB), wobei bewirkt wird, dass die gleiche Lage (SA, SB) an dem nach oben gerichtet offenen Hohlraum des formgebenden Gesenks (17A, 17B) anhaftet; wobei das Verfahren ferner die zusätzlichen Schritte umfasst: – Umdrehen von einem (17B) der formgebenden Gesenke (17A, 17B) und der thermogeformten Schale (GB); – übereinander Anordnen des umgedrehten Gesenks (17B) bezüglich des anderen (17A) nach oben zeigenden Gesenks (17A), um die umlaufenden Dichtungsgebiete der beiden übereinander angeordneten, thermogeformten Schalen (GA, GB) in Überlappung zu bringen; und – Schmelzen und thermisches Verschweißen der überlappenden Dichtungsgebiete der Schalen (GA, GB), indem die überlappenden Dichtungsgebiete zwischen Klemmflächen der formgebenden Gesenke (17A, 17B) zusammengepresst werden.
Verfahren zum Doppellagen-Thermoformen von Kraftstofftanks gemäß Anspruch 1, mit den Schritten des Vorerhitzens (12A, 12B) von jeder Kunststoff-Lage (SA, SB) auf eine erste Erhitzungstemperatur, die geringer ist als eine Thermoform-Temperatur, und des Beibehaltens der Erhitzung der Lage (SA, SB), während sie entlang der Verarbeitungslinie (A, B) bewegt wird.
Verfahren zum Doppellagen-Thermoformen von Kraftstofftanks nach Ansprüchen 1 und 2, mit den Schritten des Steuerns und Einstellens des Ausmaßes des Vakuums zum abstützenden Halten der Lage (SA, SB), um ein Durchhängen während des Erhitzens zu verhindern.
Verfahren zum Doppellagen-Thermoformen von Kraftstofftanks nach Anspruch 1, mit den Schritten des Einsetzens von Einsätzen und/oder Komponenten für den Kraftstofftank in den nach oben zeigenden Hohlraum der Gesenke, und zwar vor dem Thermoformen der Kunststoff-Lagen (SA, SB).
Verfahren zum Doppellagen-Thermoformen von Kraftstofftanks nach Anspruch 1, mit den Schritten des Einsetzens von Einsätzen und/oder Komponenten des Kraftstofftanks in die thermogeformten Schalten (GA, GB) durch den nach oben zeigenden Hohlraum der Gesenke (17A, 17B).
Verfahren zum Doppellagen-Thermoformen von Kraftstofftanks nach Anspruch 1, mit den Schritten des Entfernens der geschlossenen Gesenke (17A, 17B) und des Durchführens einer Abkühlung der gleichen geschlossenen Gesenke (17A, 17B) außerhalb der Verarbeitungslinien.
Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoff-Kraftstofftanks, die eine erste und eine zweite thermogeformte Doppellagen-Schale (GA, GB) aufweisen, wobei eine erste und eine zweite thermoformbare Kunststoff-Lage (SA, SB) unabhängig voneinander erhitzt und entlang einer zugehörigen ersten und zweiten Verarbeitungslinie (A, B) von einer Ladestation (11A, 11B) durch zumindest eine Erhitzungsstation (12A, 14A; 12B, 14B) in Richtung auf eine zugehörige Thermoform-Station (16A, 16B) bewegt werden, wo die einzelnen Kunststoff-Lagen (SA, SB) in einem zugehörigen ersten und zweiten formgebenden Gesenk (17A, 17B) zu einer ersten und einer zweiten Schale (GA, GB) thermogeformt werden, wobei: – das erste und das zweite formgebende Gesenk (17A, 17B) seitlich nebeneinander angeordnet sind, wobei die offenen Hohlräume der beiden Gesenke (17A, 17B) nach oben zeigen; – jede Verarbeitungslinie (A, B) Luftsaugrahmen (24A, 24B), um die Kunststoff-Lagen (SA, SB) um deren Umfangskanten zu greifen, und eine Lagen-Vakuum-Haltevorrichtung (15A, 15B) mit einer Vakuumkammer (22) zum Halten der erhitzten Kunststoff-Lagen (SA, SB), wobei die Luftsaugrahmen (24A, 24B) und die Vakuum-Haltevorrichtung (15A, 15B) entlang der Verarbeitungslinien (A, B) bewegbar sind; und eine Vakuum-Steuereinrichtung aufweist, die eine einstellbare Vakuum-Quelle umfasst, um das Ausmaß des Vakuums in der Vakuum-Kammer (22) der Vakuum-Haltevorrichtung (15A, 15B) zu steuern, um die erhitzten Kunststoff-Lagen (SA, SB) in einem im Wesentlichen ebenen Zustand abstützend zu halten; und – eine Antriebseinrichtung (33) ausgestaltet und angeordnet ist, um ein Gesenk (17A, 17B) umzudrehen, um es über dem anderen Gesenk (17A, 17B) anzuordnen und um ein Verschweißen der überlappenden Dichtungsgebiete der thermogeformten Schalen (GA, GB) durch Zusammendrücken der überlappenden Dichtungsgebiete durch die gleichen Gesenke (17A, 17B) zu bewirken.
Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoff-Kraftstofftanks nach Anspruch 7 mit einer Lagen-Vorerhitzungsstation (12A, 12B).
Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoff-Kraftstofftanks nach Anspruch 7 mit einer Lagen-Zentrierstation (13A, 13B).
Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoff-Kraftstofftanks nach Ansprüchen 8 und 9, wobei die Lagen-Zentrierstation (13A, 13B) stromaufwärts der Lagen-Vorerhitzungsstation (12A, 12B) vorgesehen ist.
Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoff-Kraftstofftanks nach Ansprüchen 8 und 9, wobei die Zentrierstation (13A, 13B) zwischen der Vorerhitzungsstation (12A, 12B) und einer zweiten Erhitzungsstation (14A, 14B) für die Kunststoff-Lagen (SA, SB) vorgesehen ist.
Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoff-Kraftstofftanks nach Anspruch 7, wobei die Vakuum-Haltevorrichtung (15A, 15B) Heizelemente (28) für die Kunststoff-Lagen (SA, SB) aufweist.
Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoff-Kraftstofftanks nach Anspruch 7, wobei jedes Gesenk (17A, 17B) zweite pneumatisch betätigbare Lagen-Greifeinrichtungen (36A, 36B) aufweist.
Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoff-Kraftstofftanks nach Anspruch 7, wobei die Vakuum-Haltevorrichtung (15A, 15B) die Form einer pneumatisch betätigbaren Saugglocke hat.
Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoff-Kraftstofftanks nach Anspruch 7, mit einer Gesenk-Abkühlstation (20) an einer Seite der Verarbeitungslinien (A, B), in einem seitlich ausgerichteten Zustand mit einer Thermoform-Station (16A, 16B), um die geschlossenen Gesenke (17A, 17B) zwischen der Thermoform-Station (16A, 16B) und der Abkühlstation (20) der Vorrichtung zu transportieren.
Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoff-Kraftstofftanks nach Anspruch 15, wobei die Abkühlstation (20) einen Drehtisch (50) mit einer Vielzahl von Gesenk-Halteflächen (51, 52) aufweist.
Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoff-Kraftstofftanks nach Anspruch 15, wobei die Abkühlstation (20) einen hin- und herbewegbaren Gesenk-Haltezubringer (54) aufweist, der parallel zu den Verarbeitungslinien (A, B) angeordnet ist, wobei der Zubringer (54) mit zumindest einer ersten und einer zweiten Gesenk-Haltefläche (55, 56) versehen ist.
Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoff-Kraftstofftanks nach Anspruch 15, wobei die Einrichtung zum Transportieren der Gesenke (17A, 17B) einen Gesenk-Klemmkäfig (40, 41) aufweist, der zwischen einer Thermoform-Station (17A, 17B) und der Abkühlstation (20) hin- und herbewegbar ist.
Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoff-Kraftstofftanks nach Anspruch 7, wobei die Antriebseinrichtung, um ein Gesenk (17B) umzudrehen, eine Buchpresse aufweist.
Vorrichtung zum Herstellen von Kunststoff-Kraftstofftanks nach Anspruch 13, wobei jedes Gesenk (17A, 17B) zusätzliche mechanische Einrichtungen (48) aufweist, um die Kanten der erhitzten Kunststoff-Lagen (SA, SB) zu greifen.