EP1971214A1 - Vorrichtung zum temperieren von gegenstaenden - Google Patents

Vorrichtung zum temperieren von gegenstaenden

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EP1971214A1
EP1971214A1 EP06817771A EP06817771A EP1971214A1 EP 1971214 A1 EP1971214 A1 EP 1971214A1 EP 06817771 A EP06817771 A EP 06817771A EP 06817771 A EP06817771 A EP 06817771A EP 1971214 A1 EP1971214 A1 EP 1971214A1
Authority
EP
European Patent Office
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punch
stamp
block
mold
membrane
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06817771A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Josef Knobel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Awema AG
Original Assignee
Awema AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Awema AG filed Critical Awema AG
Publication of EP1971214A1 publication Critical patent/EP1971214A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A23P—SHAPING OR WORKING OF FOODSTUFFS, NOT FULLY COVERED BY A SINGLE OTHER SUBCLASS
    • A23P30/00—Shaping or working of foodstuffs characterised by the process or apparatus
    • A23P30/10—Moulding

Definitions

  • the invention generally relates to a method for producing molded consumer products and to a device for producing these products, and more particularly to a punch by means of which the consumable products can be produced.
  • the consumption products can be produced from a flowable molding compound and are given a shape, in particular a shell-like or container-like form, by cold pressing, extrusion or cold stamping.
  • chocolate products for example confectionery products, are understood as consumption products.
  • cold-pressing process which are also called flow molding or cold stamping known.
  • a predetermined amount of molding material for producing a shell-like or container-like shape in a mold which represents the negative formation of the outer surface of the shell-like shape
  • a cooled die which represents the negative formation of the inner surface of the shell-like shape
  • the stamp is lowered so far into the mold, that in the room a substantially constant distance between the surface of the punch and the surface of the mold is.
  • the molding composition is solidified or solidified to dimensional stability.
  • the stamp is then raised again and out of the molded molding compound moved out.
  • the method is suitable for the production of cup-like forms of chocolate.
  • Such methods are known, for example, from WO 98/52425.
  • the above-mentioned cold pressing method when used on corresponding equipment, has the disadvantage that the amount of molding compound to be introduced into the casting mold before the stamp is lowered into the casting mold is difficult to define. If too much molding compound is present in the casting mold, a burr is formed on the shell-like shape, so that a further machining process is necessary to remove the burr. If too little molding material is entered into the mold, the shell-like shape is not completely filled, so that this part is to be evaluated as a reject and remove from the production process.
  • slightly more molding compound is metered into the mold than is necessary for the production of the shell-like shape. During the subsequent pressing with the stamp, this creates a fine burr on the edge of the bowl. This burr can then be removed additionally with a special cutting machine.
  • the punch consists of two mutually movable stamp parts, namely an outer punch part, which can conclude when lowering the mold at the edge and one in a guide of the outer die part slidably mounted inner stamp part.
  • the inner punch is designed such that it can protrude into the mold and form the shell-like shape.
  • the outer die part first adjoins the casting mold.
  • the inner stamp member is pushed so far in the previously entered into the mold molding compound until the space between the surface of the mold and the surface of the stamp is completely filled with molding material. The result is a bowl-like shape that has no burr.
  • the object of the invention is to propose a stamp, a device and a method for producing a molded consumer product, with which the disadvantages of the prior art are avoided.
  • a flashless, shell and container-like shape is to be created in a single manufacturing process.
  • the basic idea for the solution of the problem is to provide a specially designed stamp, by means of which the cold-pressing process of a corresponding molding compound, in particular chocolate mass, is feasible.
  • a stamp for the production of molded consumer products, wherein the stamp is arranged on the underside of a stamp block, characterized in that the stamp is suspended on the stamp block via an elastic membrane.
  • This configuration of a stamp with membrane suspension allows a blastless cold pressing shell-like Consumption products, in particular chocolate shells, by deforming the membrane-like suspension by stretching and shearing as the die moves down into a recess of the mold such that the space between the surface of the mold and the surface of the stamp is closed by the membrane.
  • the elastically deformed membrane rests on the edge of the recess of the mold and protrudes into the depression to the stamp edge.
  • the elastically deformed membrane defines the shell edge of the shell-like consumable product formed in the space.
  • the molded in the depression food product thus does not protrude beyond the edge of the recess.
  • the stamp has a cavity into which cooling liquid can be introduced. This allows the stamp to be cooled from the inside.
  • the pressure of the cooling liquid can be changed, whereby .make a relative movement between the punch and die block to produce deformation of the elastic membrane suspension.
  • the elastic membrane extends around the entire circumference of the punch between the die block and the punch. As a result, a consumption product with a uniform shell edge can be produced.
  • the stamp is made of a metal, preferably aluminum, copper or their alloys are used as stamp material. It is advantageous if the membrane consists of an elastomer.
  • a non-elastomeric plate is attached to the mold-facing side of the elastomeric membrane, the underside of which has microgrooves. These grooves are dimensioned so that they pass only air, but not the molding compound. This allows for air that can escape during the pressing process in the cavity between the punch and mold cavity accumulates so that you do not run the risk that the cavity does not completely filled with molding material.
  • an apparatus for producing molded consumer products comprising a die block having a plurality of punches attached to the underside thereof and a die arranged below the die block having a plurality of depressions associated with the dies; Stamping block and the mold are movable towards each other, so that a punch is movable into a recess associated with it, wherein in a closed position of the punch with respect to the recess between the surface of the punch and the surface of the recess, a defined gap or cavity is formed, characterized in that the stamp are suspended on the stamp block in each case via an elastic membrane, which closes the defined gap in the closed position of the punch.
  • This configuration of a device having punches suspended by elastic membranes allows for a cold-free, cold-pressing of shell-like consumables, as described above.
  • the punches are preferably punches according to one of the preceding paragraphs.
  • a die for producing molded consumer products the die being secured to the underside of a die block and the die having a substantially rigid region of a first material and an elastically deformable region of a second material wherein there is an interface at which the first material of the rigid region and the second material of the elastically deformable region abut each other, characterized in that the stamp has a spring means with which the first material and the second material are pressed together permanently at the interface , This configuration of the punch ensures that when the punch is stressed during cold pressing at the interface between the two areas of the punch no leaks occur and the stamp remains intact despite elastic deformation of the elastically deformable region.
  • this stamp also has a cavity into which cooling liquid can be introduced. This also allows this stamp to be cooled from the inside.
  • the pressure of the cooling liquid can be changed, whereby an elastic deformation of the elastically deformable region can be produced.
  • an enlargement of the stamp volume is achieved, wherein the deformable region of the stamp is elastically deformed and its elastic restoring force is overcome.
  • a reduction of the stamp volume is achieved, wherein the elastic restoring force of the elastically deformed region acts as a drive.
  • the second material or elastically deformable material is permanently held in a compressed state.
  • a tensile load perpendicular to the interface between the two materials is avoided.
  • an elastic traction means fastened on both sides of the interface to stamp regions can be used whose rigidity to elongation perpendicular to the interface is greater than the rigidity of the second material of the elastically deformable region to elongation perpendicular to the interface. In this way, the interface is always under pressure. A tensile load perpendicular to the interface between the two materials is thus avoided.
  • the spring means is arranged in the cavity of the punch.
  • the spring means is thus not visible from the outside, and the surface of the stamp and its shaping properties are not affected.
  • the elastically deformable portion of the punch extends between the punch block and the rigid portion of the punch
  • the pulling means is a spring-loaded pull rod having its first end secured to the punch block and its second end secured to the rigid portion of the punch. This will ensures a strain relief of the interface between the rigid and the elastically deformable region of the punch.
  • a stamp for the production of molded consumer products, wherein the stamp is movably mounted on the underside of a stamp block and the stamp starting from a stamp rest position in an associated recess in a mold up to a Stel pel Closing position is moved, so that between the surface of the punch and the surface of the recess, a defined gap is formed, characterized in that between the punch and the punch block, an elastic means is arranged, which closes the gap when the punch in the punch Closing position is.
  • this stamp also has a cavity into which cooling liquid can be introduced. This also allows this stamp to be cooled from the inside.
  • the pressure of the cooling liquid can be changed, whereby a relative movement between the punch and the stamp block can be produced by deforming the movable, preferably elastically sprung bearing of the stamp.
  • a downward movement of the hollow stamper is created in a recess of the mold, wherein the elastic suspension is stretched.
  • By lowering the pressure of the cooling liquid in the punch an upward movement of the hollow punch is generated from the recess of the mold, wherein the restoring force of the elastically stretched suspension acts as a drive.
  • the elastic means extends along the circumference of the punch.
  • the elastic means is made of an elastomeric material.
  • the elastic deformation is composed of an expansion component, a compression component and a shear component.
  • the elastic means is permanently held by a spring means in a first elastically deformed state, as long as the punch is in the punch rest position, and assumes a second elastically deformed state, when the punch comes into the punch-closing position, wherein the second Condition moderately has a lower elastic deformation than the first state.
  • the first elastically deformed state is e.g. a compression and / or shear of the elastic means and the second elastically deformed state a lower compression and / or shear than the first elastically deformed state.
  • the second state has no elastic deformation.
  • the first elastically deformed state is a compression and / or punching block directed shear of the elastic means and the second elastically deformed state, an elastic elongation and / or directed away from the punch block shear of the elastic means.
  • the elastic means is deformed from its undeformed state in both directions.
  • the elastic means is therefore subject to only small amounts of "positive" deformations (e.g., elongation and / or shear directed away from the stamper block) and "negative" deformations (e.g., compression and / or stamina-directed shear). This contributes to a longer life of the elastic means.
  • the elastic means is a membrane.
  • the elastic means can serve as a stamp suspension on the stamp block or provide a contribution to the suspension of the movable mounting of the stamp on the stamp block.
  • the elastic means can also be used as the sole suspension of the stamp on the stamp block.
  • a stamp block which against a mold with Recesses is movable, consists only of a stamp block, the elastic means and the stamps attached to this stamp block.
  • an apparatus for producing molded consumer products comprising a die block having a plurality of punches attached to the underside thereof and a die arranged below the die block having a plurality of recesses associated with the dies, the die block and the mold are movable towards each other, so that a punch is movable into a recess associated therewith, wherein in a closed position of the punch with respect to the recess between the surface of the punch and the surface of the recess a defined gap is formed, characterized in that in each case three punches, which are arranged in the corners of a triangle extending substantially parallel to the underside of the stamp block, are coupled to one another via a coupling means and the stamp triangular groups thus formed are suspended on the stamp block.
  • the arrangement of three punches in a triangle and the storage of this triangle group on the stamp block can compensate for thickness tolerances and / or unevenness of the mold.
  • the three punches are arranged in a tiltable triangular plane, which always aligns when descending the punch block on the mold and during pressing, so that all three stamps are pressed into their associated recess.
  • this "pendulum triangle" contributes significantly to the fact that the punches penetrate sufficiently far into their respective assigned recess and close the cavity formed between the surface of the punch and the surface of the mold so that during pressing no molding compound swells out of the cavity.
  • the suspension of the stamp triangle groups is located inside the stamp block.
  • the stamp block in this case has three plates which are arranged substantially parallel to each other and spaced, so that between a bottom plate and a central plate a coolant distribution channel (eg coolant inlet or coolant return line) is formed and between the center plate and a cover plate one further coolant distribution channel (eg coolant return or coolant flow) is formed.
  • the individual stamps protrude through openings in the bottom plate out below.
  • the individual punches each have a vertically extending element (eg, drawbars and / or coolant tubes), and the coupling of this stamp triangle group is in the region of the upper ends of these vertical elements.
  • the suspension of the stamp triangle group is in this case on the cover plate or on the middle plate.
  • the coupling means is a coupling plate which is suspended movably on or in the stamping block and on which the three stamps of a triangular group are suspended.
  • the coupling plate is located in the coolant distribution channel between the middle plate and the cover plate.
  • the three punches are movably suspended on the coupling plate.
  • this movable suspension is located near the upper ends of these vertical elements.
  • the suspension of a stamp triangle group is in the center of gravity or above its center of gravity. This ensures that the three punches of a stamp triangle group are always largely in equilibrium.
  • FIG. 1 is a sectional view of a portion of a first embodiment of the device according to the invention with the punch according to the invention along a vertical sectional plane, wherein the left half of the piece and the right half of the piece show different operating states;
  • Fig. 2 is a sectional view of a portion of a second embodiment of the inventive device with the inventive punch along a vertical sectional plane, the left half of the figure and the right half of the figure show different operating conditions;
  • Fig. 3 is a schematic view of a first variant of a third embodiment of the device according to the invention, wherein the left half of the figure and the right half of the figure show different operating states;
  • Fig. 4 is a schematic view of a second variant of the third embodiment of the device according to the invention, wherein the left half of the figure and the right half of the figure show different operating conditions;
  • Fig. 5 is a schematic view of a third variant of the third embodiment of the device according to the invention, wherein the left half of the figure and the right half of the figure show different operating states;
  • Fig. 6 is a schematic view of a fourth variant of the third embodiment of the device according to the invention, wherein the left half of the figure and the right half of the figure show different operating states;
  • Fig. 7 is an enlarged section of a portion of a fourth embodiment of the device according to the invention, wherein the left half of the figure and the right half of the figure show different operating conditions;
  • Fig. 8 is a schematic plan view of a specific variant of the first embodiment of the device according to the invention on the plane X-X of Fig. 1;
  • Fig. 9 is a plan view of the plane X-X of Fig. 1 and a sectional view along the plane Y-Y in a component of two specific variants of the first embodiment of the inventive device.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a section of a first embodiment of the device according to the invention with a stamp 4 movably fastened to a stamp block 26 according to the invention along a vertical sectional plane.
  • the punch 4 is movably fastened by means of an elastic membrane 60 with respect to the punch block 26 via a stamp holder 10 rigidly fastened to the stamp block 26.
  • the left half of the figure and the right half of the figure show different operating states or snapshots of a cold pressing process for producing shell-like shaped consumer products (eg chocolate shells) from a molding compound M (eg chocolate).
  • the left operating state shows the punch block 26 at the end of its downward movement at the moment of placing on a mold 36, wherein the punch 4 projects into the filled with molding material M mold 36.
  • the right operating state shows the punch 4 in a relation to the die block 26 downwardly extended and even deeper into the mold 36 projecting position, wherein the elastic membrane 60 is elastically deformed and the molding compound M in the space between the punch 4 and the mold
  • the device according to the invention has a plurality of such punches 4, all of which have a cavity 7 and at the bottom of the stamp block 26 are movably mounted via a respective stamp socket 10 by means of the elastic membrane 60.
  • the stamp block 26 consists essentially of three plates 68, 69, 70, which are arranged parallel to each other and spaced from each other so that between them an inlet channel 32 and a return channel 33 is formed for a cooling liquid.
  • the inlet channel 32 extends between a middle plate 69 and a cover plate 70.
  • the return channel 33 extends between the middle plate 69 and a bottom plate 68.
  • the mold 36 arranged below the stamp block 26 is mounted on an elastic mat 38 which lies on a press table (not shown).
  • the membrane 60 extends around the die 4 in a coronary manner and consists of an elastomeric material with an approximately L-shaped profile ("lying L").
  • the membrane 60 is secured at its outer edge to the stamp socket 10, while it is secured at its inner edge to the punch 4.
  • the outer attachment can be made by adhesive bonding or scorching.
  • For the inner connection of the hollow punch 4 has a on its upper part by means of press connection, screw or the like. Attached punch head 5. Between the punch head. 5 and the punch 4, the membrane 60 can be clamped.
  • the membrane 60 For the attachment of the membrane 60 to the punch 4 and on the stamp version 10 but other non-positive and / or positive connections can be used.
  • the membrane 26 When the stamp block 26, as shown in Fig. 1, rests on the mold 36, the membrane 26 contacts the underside of the surface 37 of the mold 36 and seals the cup-shaped gap between the punch 4 and mold 36 from.
  • the deformed membrane 60 then defines the shape of the shell edge of the thus formed shell-like consumable product.
  • the elastic deformation between the left state and the right state of FIG. 1 performed by the diaphragm 60 consists of a strain rate and a shear rate. When using a thin membrane outweighs the strain rate, while using a thick membrane outweighs the shear rate.
  • stamp sockets 10 are individually formed or connected to each other, wherein between each stamped receptacle 10 and the bottom plate 68, a seal in the form of an O-ring 61 is arranged in an annular groove on the underside of the bottom plate
  • the bottom plate 68 includes a plurality of bores 68a, while the center plate
  • 69 includes a plurality of holes 69a, each having a bore of the central holes 69a is arranged in the vertical projection concentric with its associated bore of the lower bore 68a.
  • the lower holes 68a have a slightly larger diameter than the upper holes 69a.
  • Each ram 4 is associated with a pull rod 62 which extends from the inflow passage 32 through a bore 69a in the middle plate 69 and through a bore 68a in the bottom plate 68 to the cavity 76 of the ram 4.
  • the upper end of the tie rod 62 is fixed to a coupling plate 63 'while the lower end of the tie rod 62 is secured to the punch 4.
  • the fasteners are realized as screw connections, wherein the upper attachment is a nut counter assembly 64 and the lower attachment a screw connection between an external thread at the lower end of the tie rod and an internal thread in a socket in the interior of the punch 4 and the tie rod 62 is.
  • the coupling plate 63 allows the coupled suspension of several adjacent punches (multiple suspension). Since the portion shown in Fig. 1 is symmetrical along a central vertical axis, only the left half of the coupling plate 63 'on the left half of the figure has been shown in the left operating state, while only the right half of the coupling plate 63' has been shown on the right half of the figure.
  • the coupling plate 63 ' is supported in the inflow passage 32 via a compression spring 65' clamped between the upper surface of the center plate 69 (in a recess of the middle plate 69) and a lower surface of the coupling plate 63 '.
  • the coupling plate 63 ' In the left operating state, the coupling plate 63 'is in its upper stop on the underside of the cover plate 70. The punch 4 is then also in its uppermost position.
  • the coupling plate 63 ' In the right operating state, the coupling plate 63 'is in its lower stop at the top of the center plate 69. The punch 4 is then also in its lowest position.
  • Each punch 4 and each tie rod 62 is also associated with a tube or tube 15 which extends through a respective bore 68a of the bottom plate 68 and a respective bore 69a of the central plate 69 and thus a fluid connection between the inlet channel 32 and the cavity 7 of the respective Stamp 4 produces.
  • the drawbar 62 of the respective punch 4 extends in the interior of the tube 15, wherein the outer diameter of the tie rod 62 is smaller than the inner diameter of the tube 15.
  • the outer diameter of the tubes 15 corresponds to the inner diameter of the holes 69 a.
  • the tube 15 is fixed in the bore 69a by press-fitting, screw connection or the like.
  • the outer diameter of the tubes 15 is smaller than the inner diameter of the holes 68 a. Thus, a fluid connection between the cavity 7 of the respective punch 4 and the return passage 33 is made.
  • the inlet channel 32, the return channel 33 and the tubes 15 of the stamp block 26 and the cavities 7 of the stamp 4 are filled with a cooling fluid, which is preferably water.
  • the cooling fluid is pumped through suitable means (see Figs. 3, 4, 5, 6) through the die block 26 and through the dies 4 as well is indicated by the arrows of Fig. 1.
  • the cooling fluid is also used as a pressure means to urge the punches 4 downwardly against the force of the compression springs 65 "transmitted by the tie rods 62.
  • the fluid pressure in the inflow passage 32 and the return passage 33 is controlled by suitable means (see FIG 3, 4, 5, 6).
  • FIG. 2 shows a sectional view of a section of a second embodiment of the device according to the invention with a punch 4 movably fastened to a stamp block 26 according to the invention along a vertical sectional plane.
  • the left half of the figure and the right half of the figure show different operating states or snapshots of a cold pressing process for producing shell-like shaped consumer products (for example chocolate shells) from a molding compound M (for example chocolate).
  • the left operating state shows the punch block 26 at the end of its downward movement at the moment of placing on a mold 36, wherein the punch 4 projects into the filled with molding material M mold 36.
  • the right operating state shows the punch 4 in a relation to the die block 26 downwardly extended and even deeper into the mold 36 projecting position, wherein the elastic membrane 60 is elastically deformed and the molding compound M in the space between the punch 4 and the mold 36 completely is distributed.
  • the only essential difference between the first embodiment (Fig. 1) and the second embodiment (Fig. 2) is that instead of the coupling plate 63 '(see Fig. 1), the multiple suspension of punches 4 inside the die block 26 allows here a spring plate 63 is provided, which is connected to only one tie rod 62 and thus with only one punch 4, whereby a single suspension of the punch 4 inside the punch block 26 is made possible.
  • the bias is effected by a compression spring 65 which is clamped between the top of the center plate 69 and the spring plate 63.
  • Fig. 3 is a schematic view of a first variant of a third embodiment of the inventive device, wherein the left half of the figure and the right half of the figure show different operating conditions.
  • the third embodiment differs from the second embodiment (Fig. 2) in that instead of the stamp socket 10 (see Fig. 2) connected to the bottom plate 68, a bottom plate 68 'is provided on its underside Has depressions in which the upper part of a respective punch 4 is arranged.
  • the membrane 60 which also here has an L-shaped profile, is connected at its radially outer edge directly to the bottom plate 68 ', while its radially inner edge is fixed to the punch 4 as in the first and the second embodiment.
  • the attachment of the inner and the outer edge of the membrane 60 to the bottom plate 68 'and the punch 4 can be designed positively (L-profile, dovetail profile) and / or non-positively (scorching, gluing).
  • the device according to the invention with the punches 4 and the stamp block 26 is supplied with fluid from a reservoir 40 via a feed line 42. Via the return line 43, the fluid from the device 4, 26 is returned to the storage container 40.
  • the supply line 42 is only a pump 41st
  • the pump 41 here is a constant-volume pump is used, which is e.g. can be a piston pump, a twin screw pump or a gear pump. About the speed of the pump 41, the flow rate through the supply line 41, the device 4, 26 and the return line 43 is determined. When the rotational speed of the constant-flow pump 41 is increased, a pressure increase takes place in the cavity 7 of the punch 4, which moves the punch 4 downward against the force of the compression spring 65 and the mass M moves completely to the inner wall 37 (FIG. 1) of the casting mold 36 presses and distributed in the space between punch 4, mold 36 and elastically deformed membrane 60 until further compression is no longer possible.
  • This variant has the advantage that in the die 4 it generates the pressure increase (pressing pressure peaks) necessary for stretching the membrane 60 and the compression spring 65 by increasing the flow rate in the die 4.
  • An adaptation to large and small stamp volume is readily possible. It is also particularly advantageous that just when stretching the diaphragm 60 and the compression spring 65 when moving down the punch 4 and when pressing the mass M to the inner wall 37 of the mold 36 by the increased flow a particularly strong cooling of the mass M on the Stamp 4 takes place. This is particularly advantageous in the manufacture of chocolate bowls.
  • FIG 4 is a schematic view of a second variant of the third embodiment of the device according to the invention, wherein the left half of the figure and the right half of the figure show different operating states.
  • the device according to the invention with the punches 4 and the stamp block 26 is supplied with fluid from a reservoir 40 via a feed line 42. Via the return line 43, the fluid is returned from the device 4, 26 to the reservoir 40.
  • the supply line 42 is only a pump 41, while in the return line 43, a throttle 44 is connected.
  • a constant-rate pump is also used here, which may be e.g. can be a piston pump, a twin screw pump or a gear pump.
  • the throttle 44 regulates the fluid pressure necessary for the device 4, 26. When the throttle 44 increases the resistance of the return line, a pressure increase takes place in the cavity 7 of the punch 4, which moves the punch 4 downwards against the force of the compression spring 65 and the mass M moves completely against the inner wall 37 (FIG. 1) of the casting mold 36 presses and distributed in the space between the punch 4, mold 36 and elastically deformed membrane 60 until further compression is no longer possible.
  • Fig. 5 is a schematic view of a third variant of the third embodiment of the device according to the invention, wherein the left half of the figure and the right half of the figure show different operating states.
  • the device according to the invention with the punches 4 and the stamp block 26 is supplied with fluid from a reservoir 40 via a feed line 42. Via the return line 43, the fluid from the device 4, 26 is returned to the storage container 40.
  • the supply line 42 is a pump 41, which is followed by a first shut-off valve V1, while in the return line 43, a second shut-off valve V2 is connected. Between the first shut-off valve V1 and the device 4, 26, the supply line 42 is connected to a pressure source 49.
  • the pump 41 here is a pump without forced delivery, i. no constant flow pump, used.
  • This can e.g. a centrifugal pump, which has an "elastic" pumping behavior and can be operated without flow for a short time (a few seconds to about one minute) without overheating and possible damage to the pump.
  • a pressure source e.g. a bladder accumulator or other pneumatic pressure source may be used.
  • the feed line 42 and the return line 43 are blocked via the valve V1 or via the valve V2. Thereafter, 42 pressure is exerted by the pressure source 49 via the supply line.
  • Fig. 6 is a schematic view of a fourth variant of the third embodiment of the inventive device, wherein the left half of the figure and the right half of the figure show different operating conditions.
  • the fourth variant of the third embodiment shown in FIG. 6 the method according to the invention will now be described in detail.
  • a metered amount of a preferably liquid or viscous or pasty molding material M is entered into the mold 36.
  • the molding compound M is applied to the inner wall 37 of the respective molds 36.
  • the molding compound M behaves like a viscous mass, so that it accumulates in the lower region of the mold 36.
  • the punches 4 are located far above in an open position (not shown), so that the molding compound M can easily be filled into the respective casting molds 36.
  • the one-way valve 46 is actuated. This causes the pump 41 to pump cooling fluid via the supply line 42 from the container 40 into the supply line 42.
  • the cooling fluid passes via the die block 26 into the cavity 7 of the respective dies 4.
  • the cooling fluid flows through the inlet channel 32 (FIG. 1) and through the tubes 15 (FIG. 1) into the cavities 7 of the dies 4.
  • the inner wall and thus the entire body of each stamp 4 is cooled.
  • the fluid flows in the return passage 33 (Fig. 1) and in the subsequent return line 43 and the bypass line 45 back into the container 40. Since the throttle 44 and the bypass 45 in parallel are connected, the line resistance of the return line 43 is low, so that in the device 4, 26 and in particular in the cavity 7 of the respective punch 4, a low fluid pressure prevails.
  • the corresponding resilient elements, i. the elastomeric membrane 60 and the compression spring 65 are not or only minimally stretched, so that all the punches 4 are in the upper position relative to the die block 26.
  • the stamp block 26 is lowered with the punches 4 on the mold 36 until it is in the position shown in Fig. 6 on the basis of the left punch 4. All stamps 4 are still in the upper position with respect to the stamp block 26. In this case, even a limited displacement of the mass M in the mold can be done.
  • the one-way valve 46 is transferred to its closed position. Closing the one-way valve 46 causes the back pressure within the cavity 7 of each punch 4 to increase. By increasing the back pressure within the punch 4 causes the corresponding resilient elements, ie, the elastomeric membrane 60 and the compression spring 65 are acted upon against their spring force.
  • the one-way valve 46 is returned to its open position. Opening the one-way valve 46 causes the back pressure within the cavity 7 of each punch 4 to decrease again.
  • the corresponding resilient elements i. the elastomeric membrane 60 and the compression spring 65, are moved back by their spring force. This means that the punch 4 is moved further up independently of the punch block 26.
  • corresponding sensors are provided, which detect an increase in the back pressure beyond a defined amount addition, so that automatically the one-way valve 46 is moved back to its open position.
  • this one-way valve 46 is manually operated.
  • the stamp block 26 moves upwards and releases the molds 36. The product P, which is now produced from the molding compound M, is completed.
  • the product P can then be removed from the mold 36 in a simple manner.
  • the mold 36 is not flat in its structure (thickness tolerances of the mold 36), this means that the surfaces 37 are not arranged on one level. Then, the mat 38 serves to bring about a corresponding compensation. A post-processing of the edge of the respective product is eliminated.
  • a coolant pump in the design of a constant-quantity pump is preferably proposed.
  • the purpose of this training is that the flow rate is independent of the pumping pressure. This ensures that the rising in the closing of the one-way valve 46 pressure in the coolant causes no change in the coolant throughput in the device 4, 26 and in particular in the cavities 7 of the punch 4.
  • FIG. 7 is an enlarged detail of a portion of a fourth embodiment of the device according to the invention, wherein the left half of the figure and the right half of the figure show different operating states. It is a development of the third embodiment.
  • FIG. 7 shows the shear-strain zone elastic membrane 60 in an enlarged cross-section along a vertical plane.
  • the punch 4 is connected via the membrane 60 directly to the bottom plate 68 '.
  • the stamp socket 10 are used for connection to the membrane 60. This then corresponds to the first or second embodiment shown in FIGS. 1 and 2.
  • the punch 4 is suspended solely by the membrane 60 on the bottom plate 68 '.
  • a pull rod 62 (see FIGS. 1, 2, 3, 4, 5, 6) can additionally be provided.
  • the membrane 60 extends along the circumference of the punch 4.
  • the cross-section of the membrane 60 perpendicular to the circumferential direction in the undeformed state has the shape of a horizontal L, the short leg vertically into a corresponding recess on the underside of the bottom plate 68 'protrudes and its long leg horizontally from the Base plate 68 'projects into a corresponding recess on the side of the punch 4.
  • the elastomeric material of the membrane 60 is glued or vulcanized to the metal material of the bottom plate 68 "Due to the angling of the L-profile of the membrane 60, a positive and non-positive result is obtained a positive connection between the membrane 60 and the bottom plate 68 '.This ensures a secure hold of the membrane 60 on the bottom plate 68' even after long periods of operation.
  • the end of the long leg of the L-profile of the membrane 60 is clamped between the punch 4 and the punch head 5.
  • the stamp head 5 is fastened by means of a screw connection or by means of a press connection on the upper part of the punch 4.
  • the resulting recess for receiving the inner edge of the membrane 60 has a cross section in the form of a dovetail perpendicular to the circumferential direction.
  • the inner edge of the membrane 60 is elastically compressed in the mounted state, so that formed via the connecting surfaces 60c and 6d between the dovetail of the diaphragm 60 and the punch head 5 and the punch 4 a positive and non-positive connection between the diaphragm 60 and the punch 4 becomes.
  • a thin annular plate or a ring plate 67 is fixed concentrically to the punch 4, whose or their radial extent is smaller than the length of the long leg of the membrane-L, but projecting over the peripheral edge of the mold 36th extends above the mold cavity.
  • the elastomeric material of the diaphragm 60 is adhered or vulcanized to the material of the annular plate 67.
  • the annular plate 67 which is preferably made of metal and is preferably a few tenths of a millimeter to about one millimeter thick and a few tenths of a millimeter to about a millimeter far beyond the peripheral edge of the mold 36 is much less flexible than the membrane 60, which preferably consists of a Elastomer material is that is much softer than the metal of the ring plate 67.
  • the punch 4 is lowered into the mold 36 and the annular plate 67 rests on the surface 37 of the mold 36, and when, as shown in the right half of Fig. 7, the Deformed membrane 60 and the punch 4 is further lowered into the mold 36 until the entire molding compound M has been distributed in the space between the punch 4, the mold 36 and the diaphragm 60, is the inner edge of the annular plate 67 on the edge of the Mold 36 forth.
  • a defined shell edge is formed, which is not only bevelled inwards from the outside, but is also stable at its ridge.
  • the mass M is caused to flow along the inner wall 37 (FIG. 1) and strives to line the entire inner wall.
  • this can not be fully achieved in most cases, and in particular in chocolate mass, since air is still included in some areas of the mass M.
  • air to escape it is provided on the lower surface of the annular plate 67 and / or on the surface 37 of the mold 36 microgrooves (which can not be shown in the drawing) provided so that only the air can escape.
  • the bottom plate 68 is formed so that there are gaps between it and the surface 37 of the mold 36 at a gap distance a throughout the pressing process, which is particularly effective for air pockets in the periphery of the molded mass M near the diaphragm 60
  • the dimensions of the microgrooves are such that the air, but not the mass M itself, can not flow through the microgrooves because of their corresponding density and consistency, thus allowing the air to escape and the increasing dynamic pressure within the cavity 7 as the punch is lowered of the punch 4 causes the mass to continue to strive to line the inner surfaces 37 of the casting mold 36. As soon as the entire inner wall 37 of the casting mold 36 is lined, no further deformation is achieved despite an increase in the dynamic pressure since the molding compound M does not continue to spread A compression of the molding compound is even if not possible.
  • the production of the punch 4 is preferably carried out in such a way that the actual punch 4 and the punch head 5 are made by turning. Alternatively, it can It is also proposed that production be carried out by cold forming or by casting. As mentioned above, the diaphragm 60 is clamped between the punch 4 and the punch head 5, the connection between the punch 4 and the punch head 5 being a press connection or a screw connection.
  • the punch 4 and the punch head 5 may also be integrally formed, wherein the membrane 60 by casting or pressing a not yet cross-linked elastomer melt in suitable cavities of the one-piece punch in a die receiving the die and subsequent crosslinking or vulcanization of the elastomer composition prepared on Stamp is attached.
  • the metallic contact surfaces are preferably roughened before casting and / or with cut-out cutouts or indentations, so that a ("macroscopic") form-locking connection between the contact surfaces 60a, 60b, 60c and 60d arises in addition to the frictional connection (or the "microscopic form closure" by the roughening).
  • the membrane 60 When the punch 4 is suspended solely by the membrane 60 on the bottom plate 68 ', it is preferable to use a less flexible membrane 60 by selecting a harder elastomer blend and / or a larger membrane thickness (vertical dimension). The membrane 60 then takes over the suspension and the guidance of the punch 4 in its upward and downward movement with respect to the stamp block .26.
  • a tie rod 62 When the punch 4 is suspended by a tie rod 62 and a membrane 60, it is preferable to use a more flexible membrane 60 by selecting a softer elastomer blend and / or a smaller membrane thickness (vertical dimension).
  • the tie rod 62 which is guided in the interior of the tube 15 with some play, then takes over a large part of the suspension and the leadership of the punch 4 in its upward and downward movement with respect to the punch block 26th
  • the use of a tie rod 62 in addition to the diaphragm 60 and the tube 15 produces in addition to the punch guide also an upper and a lower stop for the punch stroke.
  • This voltage generated by the compression spring 65 ', 65 and the tie rod 62 makes it possible to operate the membrane 60 with a bias voltage.
  • the operating point can be set by which the deformations of the membrane during cyclic operation during cold pressing done.
  • the membrane 60 may be formed to assume a shape in its elastically undeformed state that is intermediate the shape of the membrane 60 when placing the punch 4 on the mold 36 (left half of FIG. 7) and the shape of the membrane 60 after placing the punch 4 on the mold 36 and at maximum lowering of the punch 4 in the mold 36 (right half of Fig. 7).
  • Significantly different deformations of the elastic membrane 60 which are however small in terms of magnitude, take place in this way, which prolongs their service life.
  • Fig. 8 is a schematic plan view of a specific variant of the first embodiment of the device according to the invention on the plane XX of Fig. 1.
  • a punch block 26 (see Fig. 1) with 16 x 3 punches is shown schematically. Some of the individual stamp 4 are shown in dashed lines.
  • the punches 4 are located below the middle plate 69 and below the bottom plate 68 (see FIG. 1). In each case three adjacent punches 4, which are located in the corners of a triangle extending parallel to the underside of the punch block 26, are coupled to one another via a triangular coupling plate 80.
  • the stamp triangle groups thus formed are suspended on the coupling plate 80 in the die block 26 on the central plate 69 in the inlet channel 32 movable (see Fig. 1).
  • the suspension of a stamp triangle group is in its center of gravity S or above its center of gravity S.
  • the coupling plates 80 are formed as right triangles. In addition, this subdivision of the plurality of punches of a stamp block 26 into right triangles is particularly well compatible with a total rectangular arrangement of all punches 4 on the stamp block 26.
  • Fig. 9 is a plan view of the plane X-X of Fig. 1 and a sectional view taken along the plane Y-Y in a component of two specific variants of the first embodiment of the inventive device.
  • the first variant shows the coupling plate 63 'of the embodiment shown in Fig. 1 in a plan view and in a sectional view entlteil the plane Y-Y.
  • the coupling plate 63 ' allows the coupled suspension of two punches 4 in a dual suspension.
  • the second variant shows a coupling plate 66 in a plan view and in a sectional view along the plane YY.
  • the coupling plate 66 allows the coupled suspension of four punches 4 in a four-linkage.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Verfahren zum Herstellen geformter Verzehrprodukte, insbesondere Confiserieprodukte, sowie eine Vorrichtung zum Herstellen solcher geformten Produkte (P) aus einer fliessförmigen, rieselförmigen oder pastösen Formmasse (M). Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Stempel (4), der an einem Stempelblock (26, 68') mittels einer elastischen Membran (60) angebracht ist, womit ein entsprechendes Kaltpressverfahren zur Herstellung von Confiserieprodukten durchführbar ist.

Description

Vorrichtung zum Temperieren von Gegenständen
Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Verfahren zum Herstellen geformter Verzehrprodukte sowie eine Vorrichtung zum Herstellen dieser Produkte und insbesondere auf einen Stempel, mittels dem die Verzehrprodukte herstellbar sind. Die Verzehrprodukte sind herstellbar aus einer fliessfäh igen Formmasse und erhalten eine Form, insbesondere eine schalen- oder behälterartige Form, durch Kaltpressen, Fliesspressen oder Kaltstempeln. Als Verzehrprodukte werden insbesondere Schokoladenprodukte, beispielsweise Confiserieprodukte verstanden.
Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren zur Herstellung von behälterartigen oder schalenartigen Formen als Verzehrprodukt bekannt. Insbesondere im Confiseriebereich zur Herstellung von Pralinen werden schalenartige Formen benötigt.
Als Herstellungsverfahren sind sogenannte Kaltpressverfahren, die auch Fliesspress- verfahren oder Kaltstempelverfahren genannt werden, bekannt.
Diese Verfahren zeichnen sich dadurch aus, dass zunächst eine vorbestimmte Menge an Formmasse zur Herstellung einer schalenartigen oder behälterartigen Form in eine Giessform, die die negative Ausbildung der Aussenfläche der schalenartigen Form darstellt, eingefüllt wird. Anschliessend wird ein gekühlter Stempel, der die negative Ausbildung der Innenfläche der schalenartigen Form darstellt, in die mit der Formmasse gefüllte Giessform abgesenkt, so dass sich die noch fliessfähige Formmasse in dem Raum, der zwischen der Oberfläche der Giessform und der Oberfläche des Stempels gebildet ist, verteilt. Dabei wird der Stempel so weit in die Giessform abgesenkt, dass in dem Raum ein weitgehend konstanter Abstand zwischen der Oberfläche des Stempels und der Oberfläche der Giessform besteht. Nach einer definierten Verweilzeit des Stempels in der besagten Stellung ist die Formmasse erstarrt oder bis zur Formstabilität verfestigt. Der Stempel wird dann wieder angehoben und aus der geformten Formmasse herausbewegt. Insbesondere eignet sich das Verfahren für die Herstellung von schalenartigen Formen aus Schokolade. Derartige Verfahren sind zum Beispiel aus der WO 98/52425 bekannt.
Nachteile des Standes der Technik
Das vorgenannte Kaltpressverfahren weist bei der Verwendung auf entsprechenden Anlagen den Nachteil auf, dass die Menge der einzugebenden Formmasse in die Giessform, bevor der Stempel in die Giessform abgesenkt wird, schwierig zu definieren ist. Sofern zu viel Formmasse in der Giessform vorhanden ist, entsteht ein Grat an der schalenartigen Form, so dass ein weiterer Bearbeitungsprozess notwendig ist, um den Grat zu entfernen. Ist zu wenig Formmasse in die Giessform eingegeben, wird die schalenartige Form nicht vollständig ausgefüllt, so dass dieses Teil als Ausschuss zu werten und aus dem Produktionsprozess zu entfernen ist.
Gemäss dem Stand der Technik werden zur Lösung im Wesentlichen zwei Verfahren vorgeschlagen.
Bei dem einen Verfahren wird in die Giessform etwas mehr Formmasse eindosiert, als für die Herstellung der schalenartigen Form notwendig ist. Beim anschliessenden Pressen mit dem Stempel entsteht damit ein feiner Grat am Schalenrand. Dieser Grat ist dann zusätzlich mit einer speziellen Schneidmaschine zu entfernen.
Bei dem anderen Verfahren, das beispielsweise in der EP-A-O 945 069 beschrieben ist, besteht der Stempel aus zwei zueinander beweglichen Stempelteilen, und zwar einem äusseren Stempelteil, der beim Absenken der Giessform an dessen Rand abschliessen kann und einem in einer Führung des äusseren Stempelteils verschieblich gelagerten inneren Stempelteil. Der innere Stempel ist derart ausgestaltet, dass dieser in die Giessform hineinragen und die schalenartige Form bilden kann. Beim entsprechenden Pressvorgang schliesst zunächst das äussere Stempelteil an der Giessform an. An- schliessend wird der innere Stempelteil in die zuvor in die Giessform eingegebene Formmasse so weit hineingedrückt, bis der Raum zwischen der Oberfläche der Giessform und der Oberfläche des Stempels mit Formmasse komplett ausgefüllt ist. So entsteht eine schalenartige Form, die keinen Grat aufweist. Bei dem zuletzt genannten Verfahren sind aber Probleme im Bereich der Dichtung zwischen dem äusseren und dem inneren Stempelteil bekannt. Zudem besteht weiterhin der Nachteil, dass die an sich erforderliche Kühlung der relevanten Stempelteile, hier der innere Stempelteil, nur über Kontaktflächen erfolgen kann, die gleichzeitig als Gleitlager zwischen innerem und äusserem Stempelteil dienen. Ferner ist der hier vorgeschlagene Stempel sehr komplex aufgebaut, wodurch seine Fertigung sehr kostenintensiv ist. Darüber hinaus ist die Reinigung eines solchen Stempels sehr aufwändig, da der Stempel vollständig demontiert werden muss. Zudem müssen die entsprechenden Gleitwege frei von Materialien bleiben, so dass deren Funktion nicht beeinträchtigt wird. Ferner sind bei dieser Konstruktion kleine Stempelabstände und somit eine hohe Stempeldichte an einem Stempelblock 26 nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung
Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Stempel, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines geformten Verzehrproduktes vorzuschlagen, mit dem die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden. Insbesondere soll eine gratlose, schalen- und behälterartige Form in einem einzigen Herstellungsprozess geschaffen werden.
Lösung der Aufgabe
Der Grundgedanke zur Lösung der Aufgabe besteht darin, einen besonders gestalteten Stempel zur Verfügung zu stellen, mittels dem das Kaltpressverfahren einer entsprechenden Formmasse, insbesondere Schokoladenmasse, durchführbar ist.
("Scherstempel / Membranaufhängung")
Gemäss einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Stempel zur Herstellung von geformten Verzehrprodukten bereitgestellt, wobei der Stempel an der Unterseite eines Stempelblocks angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel an dem Stempelblock über eine elastische Membran aufgehängt ist. Diese Konfiguration eines Stempels mit Membranaufhängung ermöglicht ein gratloses Kaltpressen schalenartiger Verzehrprodukte, insbesondere Schokoladenschalen, indem sich beim Herabbewegen des Stempels in eine Vertiefung der Giessform die membranartige Aufhängung durch Dehnung und Scherung derart verformt, dass der Raum zwischen der Oberfläche der Giessform und der Oberfläche des Stempels durch die Membran abgeschlossen wird. Die elastisch verformte Membran liegt am Rand der Vertiefung der Giessform auf und ragt in die Vertiefung bis zum Stempelrand hinein. Somit definiert die elastisch verformte Membran den Schalenrand des in dem Raum gebildeten schalenartigen Verzehrproduktes. Das in der Vertiefung geformte Verzehrprodukt ragt somit nicht über Rand der Vertiefung heraus.
Zweckmässigerweise weist der Stempel einen Hohlraum auf, in den Kühlflüssigkeit einbringbar ist. Dadurch kann der Stempel von innen gekühlt werden. Ausserdem kann der Druck der Kühlflüssigkeit verändert werden, wodurch .sich eine Relativbewegung zwischen Stempel und Stempelblock unter Verformung der elastischen Membranaufhängung erzeugen lässt. Durch Erhöhung des Druckes der Kühlflüssigkeit in dem Stempel wird eine Abwärtsbewegung des hohlen Stempels in eine Vertiefung der Giessform erzeugt, wobei die Membranaufhängung elastisch verformt und ihre elastische Rückstellkraft überwunden wird. Durch eine Absenkung des Druckes der Kühlflüssigkeit in dem Stempel wird eine Aufwärtsbewegung des hohlen Stempels aus der Vertiefung der Giessform erzeugt, wobei die elastische Rückstellkraft der elastisch verformten Membranaufhängung als Antrieb wirkt.
Vorzugsweise erstreckt sich die elastische Membran um den gesamten Umfang des Stempels zwischen dem Stempelblock und dem Stempel. Dadurch kann ein Verzehrprodukt mit einheitlichem Schalenrand hergestellt werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der Stempel aus einem Metall besteht, wobei vorzugsweise A- luminium, Kupfer oder deren Legierungen als Stempelmaterial verwendet werden. Vorteilhaft ist es, wenn die Membran aus einem Elastomer besteht.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung ist an der einer Giessform zugewandten Seite der Elastomermembran ein nicht-elastomerisches Plättchen angebracht, dessen Unterseite Mikrorillen aufweist. Diese Rillen sind derart bemessen, dass sie lediglich Luft, nicht jedoch die Formmasse hindurchtreten lassen. Dies ermöglicht, dass Luft, die sich beim Pressvorgang in dem Hohlraum zwischen Stempel und Giessform-Vertiefung ansammelt entweichen kann, so dass man nicht Gefahr läuft, dass sich der Hohlraum nicht vollständig mit Formmasse füllt.
Gemäss dem ersten Aspekt der Erfindung wird auch eine Vorrichtung zur Herstellung von geformten Verzehrprodukten bereitgestellt, welche einen Stempelblock, an dessen Unterseite eine Vielzahl von Stempeln angebracht sind, sowie eine unterhalb des Stempelblocks angeordnete Giessform mit einer Vielzahl von den Stempeln zugeordneten Vertiefungen aufweist, wobei der Stempelblock und die Form aufeinander zu bewegbar sind, so dass ein Stempel in eine ihm zugeordnete Vertiefung hinein bewegbar ist, wobei in einer Schliessstellung des Stempels bezüglich der Vertiefung zwischen der Oberfläche des Stempels und der Oberfläche der Vertiefung ein definierter Zwischenraum bzw. Hohlraum gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempel an dem Stempelblock jeweils über eine elastische Membran aufgehängt sind, die in der Schliessstellung des Stempels den definierten Zwischenraum abschliesst. Diese Konfiguration einer Vorrichtung mit über elastische Membranen aufgehängten Stempeln ermöglicht ein gratloses Kaltpressen schalenartiger Verzehrprodukte, wie weiter oben beschrieben wurde.
Bei den Stempeln handelt es sich vorzugsweise um Stempel gemäss einem der vorhergehenden Absätze.
("Teilelastischer Stempel mit Vorkomprimierung")
Gemäss einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Stempel zur Herstellung von geformten Verzehrprodukten bereitgestellt, wobei der Stempel an der Unterseite eines Stempelblocks befestigt ist und der Stempel einen im wesentlichen starren Bereich aus einem ersten Material und einen elastisch verformbaren Bereich aus einem zweiten Material aufweist, zwischen denen eine Grenzfläche vorliegt, an der das erste Material des starren Bereichs und das zweite Material des elastisch verformbaren Bereichs aneinander liegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel ein Federmittel aufweist mit dem das erste Material und das zweite Material an der Grenzfläche permanent aneinander- gedrückt werden. Diese Konfiguration des Stempels gewährleistet, dass bei einer Beanspruchung des Stempels während des Kaltpressens an der Grenzfläche zwischen den beiden Bereichen des Stempels keine Undichtigkeiten auftreten und der Stempel trotz elastischer Verformung des elastisch verformbaren Bereichs intakt bleibt.
Zweckmässigerweise weist auch dieser Stempel einen Hohlraum auf, in den Kühlflüssigkeit einbringbar ist. Dadurch kann auch dieser Stempel von innen gekühlt werden. Ausserdem kann der Druck der Kühlflüssigkeit verändert werden, wodurch sich eine e- lastische Verformung des elastisch verformbaren Bereichs erzeugen lässt. Durch Erhöhung des Druckes der Kühlflüssigkeit in dem Stempel wird eine Vergrösserung des Stempelvolumens erreicht, wobei der verformbare Bereich des Stempels elastisch verformt und seine elastische Rückstellkraft überwunden wird. Durch eine Absenkung des Druckes der Kühlflüssigkeit in dem Stempel wird eine Verkleinerung des Stempelvolumens erreicht, wobei die elastische Rückstellkraft des elastisch verformten Bereichs als Antrieb wirkt.
Vorzugsweise wird das zweite Material bzw. das elastisch verformbare Material permanent in einem komprimierten Zustand gehalten. Dadurch wird eine Zugbelastung senkrecht zur Grenzfläche zwischen den beiden Materialien vermieden.
Als Federmittel kann prinzipiell ein beiderseits der Grenzfläche an Stempelbereichen befestigtes elastisches Zugmittel verwendet werden, dessen Steifigkeit gegenüber einer Dehnung senkrecht zur Grenzfläche grösser ist als die Steifigkeit des zweiten Materials des elastisch verformbaren Bereichs gegenüber einer Dehnung senkrecht zur Grenzfläche. Auf diese Weise ist die Grenzfläche immer unter Druck belastet. Eine Zugbelastung senkrecht zur Grenzfläche zwischen den beiden Materialien wird also vermieden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung ist das Federmittel im Hohlraum des Stempels angeordnet. Das Federmittel ist somit von aussen nicht sichtbar, und die Oberfläche des Stempels und dessen formgebenden Eigenschaften werden dadurch nicht beeinträchtigt.
Vorzugsweise erstreckt sich der elastisch verformbare Bereich des Stempels zwischen dem Stempelblock und dem starren Bereich des Stempels, und das Zugmittel ist ein gefedertes Zugstängchen, dessen erstes Ende an dem Stempelblock befestigt ist und dessen zweites Ende an dem starren Bereich des Stempels befestigt ist. Dadurch wird eine Zugentlastung der Grenzfläche zwischen dem starren und dem elastisch verformbaren Bereich des Stempels gewährleistet.
("Vorverformtes elastisches Mittel")
Gemäss einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Stempel zur Herstellung von geformten Verzehrprodukten bereitgestellt, wobei der Stempel an der Unterseite eines Stempelblocks beweglich gelagert ist und der Stempel ausgehend von einer Stempel- Ruhestellung in eine ihm zugeordnete Vertiefung in einer Giessform bis zu einer Stem- pel-Schliessstellung hineinbewegbar ist, so dass zwischen der Oberfläche des Stempels und der Oberfläche der Vertiefung ein definierter Zwischenraum gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stempel und dem Stempelblock ein elastisches Mittel angeordnet ist, das den Zwischenraum abschliesst, wenn der Stempel in der Stempel-Schliessstellung ist. Durch dieses elastische Mittel zwischen dem Stempel und dem Stempelblock wird eine flexible Abschliessung des Hohlraums zwischen Stempel und der Giessform gewährleistet.
Zweckmässigerweise weist auch dieser Stempel einen Hohlraum auf, in den Kühlflüssigkeit einbringbar ist. Dadurch kann auch dieser Stempel von innen gekühlt werden. Ausserdem kann der Druck der Kühlflüssigkeit verändert werden, wodurch sich eine Relativbewegung zwischen Stempel und Stempelblock unter Verformung der beweglichen, vorzugsweise elastisch gefederten Lagerung des Stempels erzeugen lässt. Durch Erhöhung des Druckes der Kühlflüssigkeit in dem Stempel wird eine Abwärtsbewegung des hohlen Stempels in eine Vertiefung der Giessform erzeugt, wobei die elastische Federung gedehnt wird. Durch eine Absenkung des Druckes der Kühlflüssigkeit in dem Stempel wird eine Aufwärtsbewegung des hohlen Stempels aus der Vertiefung der Giessform erzeugt, wobei die Rückstellkraft der elastisch gedehnten Federung als Antrieb wirkt.
Vorzugsweise erstreckt sich das elastische Mittel entlang des Umfangs des Stempels. Dadurch kann ein Verzehrprodukt mit einheitlichem Schalenrand hergestellt werden. Vorzugsweise besteht das elastische Mittel aus einem Elastomermaterial. Je nach Abmessung des elastischen Mittels setzt sich die elastische Verformung aus einem Dehnungsanteil, einem Kompressionsanteil sowie aus einem Scherungsanteil zusammen.
Vorzugsweise wird das elastische Mittel durch ein Federmittel permanent in einem ersten elastisch verformten Zustand gehalten, solange sich der Stempel in der Stempel- Ruhestellung befindet, und nimmt einen zweiten elastisch verformten Zustand ein, wenn der Stempel in die Stempel-Schliessstellung gelangt, wobei der zweite Zustand be- tragsmässig eine geringere elastische Verformung als der erste Zustand aufweist. Auf diese Weise kann eine Materialermüdung vorgebeugt werden. Der erste elastisch verformte Zustand ist z.B. eine Kompression und/oder Scherung des elastischen Mittels und der zweite elastisch verformte Zustand eine geringere Kompression und/oder Scherung als der erste elastisch verformte Zustand. Insbesondere weist der zweite Zustand keine elastische Verformung auf.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführung ist der erste elastisch verformte Zustand eine Kompression und/oder zum Stempelblock hin gerichtete Scherung des elastischen Mittels und der zweite elastisch verformte Zustand eine elastische Dehnung und/oder vom Stempelblock weg gerichtete Scherung des elastischen Mittels. Somit wird das e- lastische Mittel ausgehend von seinem unverformten Zustand in beide Richtungen verformt. Das elastische Mittel wird daher nur durch "positive" Verformungen (z.B. Dehnung und/oder vom Stempel block weg gerichtete Scherung) und "negative" Verformungen (z.B. Kompression und/oder zum Stempelblock hin gerichtete Scherung) kleinen Betrags beansprucht. Dies trägt zu einer längeren Lebensdauer des elastischen Mittels bei.
Vorzugsweise ist das elastische Mittel eine Membran.
Das elastische Mittel kann als Stempelaufhängung an dem Stempelblock dienen bzw. einen Beitrag zur Federung der beweglichen Lagerung des Stempels am Stempelblock liefern.
Das elastische Mittel kann auch als einzige Aufhängung des Stempels am Stempelblock verwendet werden. Ein derartiger Stempelblock, der gegen eine Giessform mit Vertiefungen bewegbar ist, besteht lediglich aus einem Stempelblock, den elastischen Mitteln und den mit diesen am Stempelblock befestigten Stempeln.
("Dreier-Aufhängung")
Gemäss einem vierten Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Herstellung von geformten Verzehrprodukten bereitgestellt, welche einen Stempelblock, an dessen Unterseite eine Vielzahl von Stempeln angebracht sind, sowie eine unterhalb des Stempelblocks angeordnete Giessform mit einer Vielzahl von den Stempeln zugeordneten Vertiefungen aufweist, wobei der Stempelblock und die Form aufeinander zu bewegbar sind, so dass ein Stempel in eine ihm zugeordnete Vertiefung hinein bewegbar ist, wobei in einer Schliessstellung des Stempels bezüglich der Vertiefung zwischen der Oberfläche des Stempels und der Oberfläche der Vertiefung ein definierter Zwischenraum gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils drei Stempel, die in den Ecken eines sich im wesentlichen parallel zur Unterseite des Stempelblocks erstreckenden Dreiecks angeordnet sind, über ein Kopplungsmittel miteinander gekoppelt sind und die so gebildeten Stempel-Dreiecksgruppen an dem Stempelblock aufgehängt sind. Durch die Anordnung dreier Stempel in einem Dreieck und die Lagerung dieser Dreiecksgruppe an dem Stempelblock lassen sich Dicketoleranzen und/oder Unebenheiten der Giessform ausgleichen. Die drei Stempel sind in einer kippbaren Dreiecksebene angeordnet, die sich beim Herabfahren des Stempelblocks auf die Giessform und beim Pressen stets so ausrichtet, dass alle drei Stempel in die ihnen zugeordnete Vertiefung gedrückt werden. Neben einer geringen Verformbarkeit der üblicherweise aus dünnem Kunststoffmaterial gebildeten Giessformen trägt dieses "Pendeldreieck" wesentlich dazu bei, dass die Stempel ausreichend weit in die ihnen jeweils zugeordnete Vertiefung eindringen und den zwischen der Oberfläche des Stempels und der Oberfläche der Giessform gebildeten Hohlraum verschliessen, so dass beim Pressen keine Formmasse aus dem Hohlraum herausquillt.
Vorzugsweise befindet sich die Aufhängung der Stempel-Dreiecksgruppen im Innern des Stempelblocks. Der Stempelblock weist hierbei drei Platten auf, die im wesentlichen parallel zueinander und beabstandet angeordnet sind, so dass zwischen einer Bodenplatte und einer Mittel platte ein Kühlmittel-Verteilerkanal (z.B. Kühlmittel-Zulauf oder Kühlmittel-Rücklauf) gebildet ist und zwischen der Mittelplatte und einer Deckplatte ein weiterer Kühlmittel-Verteilerkanal (z.B. Kühlmittel-Rücklauf bzw. Kühlmittel-Vorlauf) gebildet ist. Die einzelnen Stempel ragen dabei durch Öffnungen in der Bodenplatte nach unter heraus. Die einzelnen Stempel haben jeweils ein sich vertikal erstreckendes Element (z.B. Zugstängchen und/oder Kühlmittelröhrchen), und die Kopplung dieser Stempel-Dreiecksgruppe befindet sich im Bereich der oberen Enden dieser vertikalen Elemente. Die Aufhängung der Stempel-Dreiecksgruppe befindet sich hierbei an der Deckplatte oder an der Mittelplatte.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung ist das Kopplungsmittel eine Kopplungsplatte, die an oder im Stempelblock beweglich aufgehängt ist und an der die drei Stempel einer Dreiecksgruppe aufgehängt sind. Die Kopplungsplatte befindet sich dabei in dem Kühlmittel-Verteilerkanal zwischen der Mittelplatte und der Deckplatte.
Vorzugsweise sind die drei Stempel an der Kopplungsplatte beweglich aufgehängt. Bei den einzelnen Stempeln mit einem vertikalen Element befindet sich diese bewegliche Aufhängung im Bereich der oberen Enden dieser vertikalen Elemente.
Vorzugsweise befindet sich die Aufhängung einer Stempel-Dreiecksgruppe in deren Schwerpunkt oder oberhalb ihres Schwerpunktes. Dadurch wird gewährleistet, dass die drei Stempel einer Stempel-Dreiecksgruppe stets weitgehend im Gleichgewicht sind.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand beispielhafter Ausführungen näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Abschnitts einer ersten Ausführung der erfindungs- gemässen Vorrichtung mit dem erfindungsgemässen Stempel entlang einer vertikalen Schnittebene ist, wobei die linke Figurenhälfte und die rechte Figurenhälfte unterschiedliche Betriebszustände zeigen;
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Abschnitts einer zweiten Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung mit dem erfindungsgemässen Stempel entlang einer vertikalen Schnittebene ist, wobei die linke Figurenhälfte und die rechte Figurenhälfte unterschiedliche Betriebszustände zeigen; Fig. 3 eine schematische Ansicht einer ersten Variante einer dritten Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung ist, wobei die linke Figurenhälfte und die rechte Figurenhälfte unterschiedliche Betriebszustände zeigen;
Fig. 4 eine schematische Ansicht einer zweiten Variante der dritten Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung ist, wobei die linke Figurenhälfte und die rechte Figurenhälfte unterschiedliche Betriebszustände zeigen;
Fig. 5 eine schematische Ansicht einer dritten Variante der dritten Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung ist, wobei die linke Figurenhälfte und die rechte Figurenhälfte unterschiedliche Betriebszustände zeigen;
Fig. 6 eine schematische Ansicht einer vierten Variante der dritten Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung ist, wobei die linke Figurenhälfte und die rechte Figurenhälfte unterschiedliche Betriebszustände zeigen;
Fig. 7 ein vergrösserter Ausschnitt eines Teilbereichs einer vierten Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung ist, wobei die linke Figurenhälfte und die rechte Figurenhälfte unterschiedliche Betriebszustände zeigen;
Fig. 8 eine schematische Draufsicht einer speziellen Variante der ersten Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung auf die Ebene X-X von Fig. 1 ist;
Fig. 9 jeweils eine Draufsicht auf die Ebene X-X von Fig. 1 und eine Schnittansicht entlang der Ebene Y-Y bei einem Bauteil zweier spezieller Varianten der ersten Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung ist.
Beschreibung beispielhafter Ausführungen
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Abschnitts einer ersten Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung mit einem an einem Stempelblock 26 beweglich befestigten erfindungsgemässen Stempel 4 entlang einer vertikalen Schnittebene. Der Stempel 4 ist über eine an dem Stempelblock 26 starr befestigte Stempel-Fassung 10 mittels einer elastischen Membran 60 bezüglich des Stempelblocks 26 beweglich befestigt. Die linke Figurenhälfte und die rechte Figurenhälfte zeigen unterschiedliche Betriebszu- stände bzw. Momentaufnahmen eines Kaltpressverfahrens zum Herstellen schalenartig geformter Verzehrprodukte (z.B. Schokoladenschalen) aus einer Formmasse M (z.B. Schokolade). Der linke Betriebszustand zeigt den Stempelblock 26 am Ende seiner Abwärtsbewegung im Moment des Aufsetzens auf eine Giessform 36, wobei der Stempel 4 in die mit Formmasse M befüllte Giessform 36 ragt. Der rechte Betriebszustand zeigt den Stempel 4 in einer gegenüber dem Stempelblock 26 nach unten ausgefahrenen und noch tiefer in die Giessform 36 ragenden Stellung, wobei die elastische Membran 60 elastisch verformt ist und die Formmasse M in dem Zwischenraum zwischen dem Stempel 4 und der Giessform 36 vollständig verteilt ist.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung, von der in den Figuren nur ein Abschnitt mit einem Stempel 4 in dem linken Betriebszustand und einem weiteren Stempel 4 in dem rechten Betriebszustand gezeigt ist, weist eine Vielzahl solcher Stempel 4 auf, die alle einen Hohlraum 7 aufweisen und an der Unterseite des Stempelblocks 26 über eine jeweilige Stempel-Fassung 10 mittels der elastischen Membran 60 beweglich angebracht sind. Der Stempelblock 26 besteht im wesentlichen aus drei Platten 68, 69, 70, die derart parallel zueinander und voneinander beabstandet angeordnet sind, dass zwischen ihnen ein Zulaufkanal 32 und ein Rücklaufkanal 33 für eine Kühlflüssigkeit gebildet wird. Der Zulaufkanal 32 erstreckt sich zwischen einer Mittelplatte 69 und einer Deckplatte 70. Der Rücklaufkanal 33 erstreckt sich zwischen der Mittelplatte 69 und einer Bodenplatte 68.
Die unterhalb des Stempelblocks 26 angeordnete Giessform 36 ist auf einer elastischen Matte 38 gelagert, die auf einem (nicht gezeigten) Pressentisch liegt.
Die Membran 60 erstreckt sich kranzartig um den Stempel 4 herum und besteht aus einem Elastomermaterial mit einem etwa L-förmigen Profil ("liegendes L"). Die Membran 60 ist an ihrem äusseren Rand an der Stempel-Fassung 10 befestigt, während sie an ihrem inneren Rand an dem Stempel 4 befestigt ist. Die äussere Befestigung kann durch Klebeverbindung oder Anvulkanisieren hergestellt werden. Für die innere Verbindung besitzt der hohle Stempel 4 eine auf seinem oberen Teil mittels Pressverbindung, Schraubverbindung oder dgl. befestigten Stempelkopf 5. Zwischen dem Stempelkopf 5 und dem Stempel 4 kann die Membran 60 festgeklemmt werden. Für die Befestigung der Membran 60 an dem Stempel 4 und an der Stempel-Fassung 10 können aber auch andere kraftschlüssige und/oder formschlüssige Verbindungen verwendet werden.
Wenn der Stempelblock 26, wie in Fig. 1 gezeigt, auf der Giessform 36 aufliegt, berührt die Membran 26 mit ihrer Unterseite die Oberfläche 37 der Giessform 36 und dichtet den schalenförmigen Zwischenraum zwischen Stempel 4 und Giessform 36 ab. Die verformte Membran 60 definiert dann die Form des Schalenrandes des so gebildeten schalenartigen Verzehrproduktes. Die von der Membran 60 durchgeführte elastische Verformung zwischen dem linken Zustand und dem rechten Zustand von Fig. 1 besteht aus einem Dehnungsanteil und einem Scherungsanteil. Bei Verwendung einer dünnen Membran überwiegt der Dehnungsanteil, während bei Verwendung einer dicken Membran der Scherungsanteil überwiegt.
Die Stempel-Fassungen 10 sind einzeln ausgebildet oder miteinander verbunden, wobei zwischen jeder Stempelfassung 10 und der Bodenplatte 68 eine Dichtung in Form eines O-Rings 61 angeordnet ist, der in einer Ringnut an der Unterseite der Bodenplatte
68 sitzt und durch die Oberseite der Stempel-Fassung 10 komprimiert wird, die durch (nicht gezeigte) Mittel an der Bodenplatte 68 befestigt ist.
Die Bodenplatte 68 enthält eine Vielzahl von Bohrungen 68a, während die Mittelplatte
69 eine Vielzahl von Bohrungen 69a enthält, wobei jeweils eine Bohrung der mittleren Bohrungen 69a in der vertikalen Projektion konzentrisch zu der ihr zugeordneten Bohrung der unteren Bohrung 68a angeordnet ist. Die unteren Bohrungen 68a haben einen etwas grosseren Durchmesser als die oberen Bohrungen 69a.
Jedem Stempel 4 ist eine Zugstange bzw. ein Zugstängchen 62 zugeordnet, die bzw. das sich von dem Zulaufkanal 32 durch eine Bohrung 69a in der Mittelplatte 69 und durch eine Bohrung 68a in der Bodenplatte 68 bis in den Hohlraum 76 des Stempels 4 erstreckt. Das obere Ende der Zugstange 62 ist an einer Kopplungsplatte 63' befestigt, während das untere Ende der Zugstange 62 am Stempel 4 befestigt ist. Die Befestigungen sind als Schraubverbindungen realisiert, wobei die obere Befestigung eine Mutter- Konteranordnung 64 ist und die untere Befestigung eine Schraubverbindung zwischen einem Aussengewinde am unteren Ende der Zugstange und einem Innengewinde in einem Stutzen im Innern des Stempels 4 und der Zugstange 62 ist.
Die Kopplungsplatte 63' ermöglicht die gekoppelte Aufhängung mehrerer benachbarter Stempel (Mehrfach-Aufhängung). Da der in Fig. 1 gezeigte Abschnitt entlang einer mittigen vertikalen Achse symmetrisch ist, wurde nur die linke Hälfte der Kopplungsplatte 63' auf der linken Figurenhälfte in dem linken Betriebszustandgezeigt, während nur die rechte Hälfte der Kopplungsplatte 63' auf der rechten Figurenhälfte gezeigt wurde.
Die Kopplungsplatte 63' ist über eine Druckfeder 65', die zwischen der Oberseite der Mittelplatte 69 (in einer Vertiefung der Mittelplatte 69) und einer unteren Fläche der Kopplungsplatte 63' eingespannt ist, in dem Zulaufkanal 32 gelagert. In dem linken Betriebszustand befindet sich die Kopplungsplatte 63' in ihrem oberen Anschlag an der Unterseite der Deckplatte 70. Der Stempel 4 befindet sich dann ebenfalls in seiner obersten Stellung. In dem rechten Betriebszustand befindet sich die Kopplungsplatte 63' in ihrem unteren Anschlag an der Oberseite der Mittelplatte 69. Der Stempel 4 befindet sich dann ebenfalls in seiner untersten Stellung.
Jedem Stempel 4 und jeder Zugstange 62 ist ausserdem ein Rohr bzw. Röhrchen 15 zugeordnet, das sich durch eine jeweilige Bohrung 68a der Bodenplatte 68 und eine jeweilige Bohrung 69a der Mittelplatte 69 erstreckt und somit eine Fluidverbindung zwischen dem Zulaufkanal 32 und der Hohlraum 7 des jeweiligen Stempels 4 herstellt. Die Zugstange 62 des jeweiligen Stempels 4 erstreckt sich im Innern des Rohres 15, wobei der Aussendurchmesser der Zugstange 62 kleiner als der Innendurchmesser des Rohres 15 ist. Der Aussendurchmesser der Rohre 15 entspricht dem Innendurchmesser der Bohrungen 69a. Das Rohr 15 ist in der Bohrung 69a durch Pressverbindung, Schraubverbindung oder dgl. befestigt. Der Aussendurchmesser der Rohre 15 ist kleiner als der Innendurchmesser der Bohrungen 68a. Somit wird eine Fluidverbindung zwischen dem Hohlraum 7 des jeweiligen Stempels 4 und dem Rücklaufkanal 33 hergestellt.
Der Zulaufkanal 32, der Rücklaufkanal 33 und die Rohre 15 des Stempelblocks 26 sowie die Hohlräume 7 der Stempel 4 sind mit einem Kühlfluid gefüllt, bei dem es sich vorzugsweise um Wasser handelt. Das Kühlfluid wird durch geeignete Mittel (siehe Fig. 3, 4, 5, 6) durch den Stempelblock 26 und durch die Stempel 4 hindurchgepumpt, wie dies durch die Pfeile der Fig. 1 angedeutet ist. Das Kühlfluid wird auch als Druckmittel verwendet, um die Stempel 4 während eines Kaltstempelzyklusses gegen die durch die Zugstangen 62 vermittelte Kraft der Druckfedern 65" nach unten zu drücken. Hierfür wird der Fluiddruck im Zulaufkanal 32 und im Rücklaufkanal 33 durch geeignete Mittel gesteuert (siehe Fig. 3, 4, 5, 6).
Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht eines Abschnitts einer zweiten Ausführung der erfin- dungsgemässen Vorrichtung mit einem an einem Stempelblock 26 beweglich befestigten erfindungsgemässen Stempel 4 entlang einer vertikalen Schnittebene.
Die linke Figurenhälfte und die rechte Figurenhälfte zeigen unterschiedliche Betriebszu- stände bzw. Momentaufnahmen eines Kaltpressverfahrens zum Herstellen schalenartig geformter Verzehrprodukte (z.B. Schokoladenschalen) aus einer Formmasse M (z.B. Schokolade). Der linke Betriebszustand zeigt den Stempelblock 26 am Ende seiner Abwärtsbewegung im Moment des Aufsetzens auf eine Giessform 36, wobei der Stempel 4 in die mit Formmasse M befüllte Giessform 36 ragt. Der rechte Betriebszustand zeigt den Stempel 4 in einer gegenüber dem Stempelblock 26 nach unten ausgefahrenen und noch tiefer in die Giessform 36 ragenden Stellung, wobei die elastische Membran 60 elastisch verformt ist und die Formmasse M in dem Zwischenraum zwischen dem Stempel 4 und der Giessform 36 vollständig verteilt ist.
Der einzige wesentliche Unterschied zwischen der ersten Ausführung (Fig. 1) und der zweiten Ausführung (Fig. 2) besteht darin, dass anstelle der Kopplungsplatte 63' (siehe Fig. 1), die eine Mehrfach-Aufhängung von Stempeln 4 im Innern des Stempelblocks 26 erlaubt, hier ein Federteller 63 vorgesehen ist, der mit nur einer Zugstange 62 und somit mit nur einem Stempel 4 verbunden ist, wodurch eine Einzel-Aufhängung der Stempel 4 im Innern des Stempelblocks 26 ermöglicht wird. Die Vorspannung wird durch eine Druckfeder 65 bewirkt, die die zwischen der Oberseite der Mittelplatte 69 und dem Federteller 63 eingespannt ist.
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht einer ersten Variante einer dritten Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung, wobei die linke Figurenhälfte und die rechte Figurenhälfte unterschiedliche Betriebszustände zeigen. Die dritte Ausführung (Fig. 3) unterscheidet sich von der zweiten Ausführung (Fig. 2) dadurch, dass anstelle der mit der Bodenplatte 68 verbundenen Stempel-Fassung 10 (siehe Fig. 2) eine Bodenplatte 68' vorgesehen ist, die an ihrer Unterseite Vertiefungen aufweist, in welchen der obere Teil eines jeweiligen Stempels 4 angeordnet ist. Die Membran 60, die auch hier ein L-förmiges Profil aufweist, ist an ihrem radial äusseren Rand direkt mit der Bodenplatte 68' verbunden, während ihr radial innerer Rand wie bei der ersten und der zweiten Ausführung am Stempel 4 befestigt ist. Die Befestigung des inneren und des äusseren Randes der Membran 60 an der Bodenplatte 68' bzw. am Stempel 4 kann formschlüssig (L-Profil, Schwalbenschwanz-Profil) und/oder kraftschlüssig (Anvulkanisieren, Kleben) ausgeführt sein.
Gemäss dieser ersten Variante wird der erfindungsgemässen Vorrichtung mit den Stempeln 4 und dem Stempelblock 26 über eine Zulaufleitung 42 Fluid aus einem Vorratsbehälter 40 zugeführt. Über die Rücklaufleitung 43 wird das Fluid von der Vorrichtung 4, 26 zu dem Vorratbehälter 40 zurückgeführt. In der Zulaufleitung 42 befindet sich lediglich eine Pumpe 41.
Als Pumpe 41 wird hier eine Konstantmengen-Pumpe verwendet, bei der es sich z.B. um eine Kolbenpumpe, eine Doppelschneckenpumpe oder eine Zahnradpumpe handeln kann. Über die Drehzahl der Pumpe 41 wird die Durchflussmenge durch die Zufuhrleitung 41 , die Vorrichtung 4, 26 und die Rücklaufleitung 43 bestimmt. Wenn die Drehzahl der Konstantmengen-Pumpe 41 erhöht wird, erfolgt im Hohlraum 7 des Stempels 4 eine Druckerhöhung, die den Stempel 4 gegen die Kraft der Druckfeder 65 nach unten bewegt und die Masse M vollständig an die Innenwand 37 (Fig. 1) der Giessform 36 presst und in dem Zwischenraum zwischen Stempel 4, Giessform 36 und elastisch verformter Membran 60 verteilt, bis eine weitere Komprimierung nicht mehr möglich ist.
Diese Variante hat den Vorteil, dass sie im Stempel 4 die zur Dehnung der Membran 60 und der Druckfeder 65 notwendige Druckerhöhung (Pressdruck-Spitzen) durch eine Durchflusserhöhung im Stempel 4 erzeugt. Eine Anpassung an grosse und kleine Stempelvolumen ist ohne weiteres möglich. Besonders vorteilhaft ist dabei auch, dass gerade beim Dehnen der Membran 60 und der Druckfeder 65 beim Herabbewegen des Stempels 4 und beim Pressen der Masse M an die Innenwand 37 der Giessform 36 durch den erhöhten Durchfluss eine besonders starke Kühlung der Masse M über den Stempel 4 erfolgt. Dies ist besonders vorteilhaft beim Herstellen von Schokpladescha- len.
Fig. 4 ist eine schematische Ansicht einer zweiten Variante der dritten Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung, wobei die linke Figurenhälfte und die rechte Figurenhälfte unterschiedliche Betriebszustände zeigen.
Gemäss dieser zweiten Variante wird der erfindungsgemässen Vorrichtung mit den Stempeln 4 und dem Stempelblock 26 über eine Zulaufleitung 42 Fluid aus einem Vorratsbehälter 40 zugeführt. Über die Rücklaufleitung 43 wir das Fluid von der Vorrichtung 4, 26 zu dem Vorratbehälter 40 zurückgeführt. In der Zulaufleitung 42 befindet sich lediglich eine Pumpe 41 , während in der Rücklaufleitung 43 eine Drossel 44 geschaltet ist.
Als Pumpe 41 wird auch hier eine Konstantmengen-Pumpe verwendet, bei der es sich z.B. um eine Kolbenpumpe, eine Doppelschneckenpumpe oder eine Zahnradpumpe handeln kann. Die Drossel 44 regelt den für die Vorrichtung 4, 26 notwendigen FIu- iddruck. Wenn die Drossel 44 den Widerstand der Rücklaufleitung erhöht, erfolgt im Hohlraum 7 des Stempels 4 eine Druckerhöhung, die den Stempel 4 gegen die Kraft der Druckfeder 65 nach unten bewegt und die Masse M vollständig an die Innenwand 37 (Fig. 1) der Giessform 36 presst und in dem Zwischenraum zwischen Stempel 4, Giessform 36 und elastisch verformter Membran 60 verteilt, bis eine weitere Komprimierung nicht mehr möglich ist.
Bei dieser Ausführung fliesst trotz Druckänderung stets dieselbe Fluidmenge bzw. Kühlmittelmenge innerhalb der Vorrichtung 4, 26, wenn die Konstantmengen-Pumpe 41 mit konstanter Drehzahl betrieben wird. Natürlich kann eine weitere Druckerhöhung auch durch Erhöhung der Drehzahl der Konstantmengen-Pumpe 41 erreicht werden.
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht einer dritten Variante der dritten Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung ist, wobei die linke Figurenhälfte und die rechte Figurenhälfte unterschiedliche Betriebszustände zeigen. Gemäss dieser dritten Variante wird der erfindungsgemässen Vorrichtung mit den Stempeln 4 und dem Stempelblock 26 über eine Zulaufleitung 42 Fluid aus einem Vorratsbehälter 40 zugeführt. Über die Rücklaufleitung 43 wird das Fluid von der Vorrichtung 4, 26 zu dem Vorratbehälter 40 zurückgeführt. In der Zulaufleitung 42 befindet sich eine Pumpe 41 , der ein erstes Absperrventil V1 nachgeschaltet ist, während in der Rücklaufleitung 43 ein zweites Absperrventil V2 geschaltet ist. Zwischen dem ersten Absperrventil V1 und der Vorrichtung 4, 26 ist die Zulaufleitung 42 mit einer Druckquelle 49 verbunden.
Als Pumpe 41 wird hier eine Pumpe ohne Zwangsförderung, d.h. keine Konstantmengen-Pumpe, verwendet. Dies kann z.B. eine Zentrifugalpumpe sein, die ein "elastisches" Pumpverhalten hat und kurzfristig (einige Sekunden bis zu etwa einer Minute) auch ohne Durchfluss betrieben werden kann, ohne dass eine Überhitzung und mögliche Schädigung der Pumpe erfolgt. Als Druckquelle kann z.B. ein Blasenspeicher oder eine andere pneumatische Druckquelle verwendet werden. Um in der Vorrichtung 4, 26 den Druck zu erhöhen, werden zunächst die Zulaufleitung 42 und die Rücklaufleitung 43 über das Ventil V1 bzw. über das Ventil V2 gesperrt. Danach wird durch die Druckquelle 49 über die Zulaufleitung 42 Druck ausgeübt. Dadurch erfolgt auch im Hohlraum 7 des Stempels 4 eine Druckerhöhung, die den Stempel 4 gegen die Kraft der Druckfeder 65 nach unten bewegt und die Masse M vollständig an die Innenwand 37 (Fig. 1) der Giessform 36 presst und in dem Zwischenraum zwischen Stempel 4, Giessform 36 und elastisch verformter Membran 60 verteilt, bis eine weitere Komprimierung nicht mehr möglich ist.
Bei dieser Ausführung wird zwar während des Dehnens der Membran 60 und der Druckfeder 65 beim Herabbewegen des Stempels 4 die Kühlströmung kurzfristig gestoppt, doch kann dafür mit einer pneumatischen Druckquelle 49 der notwendige Dehnungsdruck im Hohlraum 7 des Stempels 4 ausgeübt werden. Die Verwendung pneumatischer Elemente ist in der Lebensmittelindustrie aus hygienischen Gründen besonders vorteilhaft.
Fig. 6 ist eine schematische Ansicht einer vierten Variante der dritten Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung, wobei die linke Figurenhälfte und die rechte Figurenhälfte unterschiedliche Betriebszustände zeigen. Anhand der in Fig. 6 gezeigten vierten Variante der dritten Ausführung wird nun das er- findungsgemässe Verfahren ausführlich beschrieben.
Beschreibung des Verfahrens
In einer ersten Phase (nicht dargestellt) vor dem Absenken des Stempelblocks 26 mit den Stempeln 4 auf die Giessform 36 wird eine dosierte Menge einer vorzugsweise flüssigen oder zähen oder pastösen Formmasse M in die Giessform 36 eingegeben. Die Formmasse M legt sich an die Innenwandung 37 der jeweiligen Giessformen 36 an. Dabei verhält sich die Formmasse M wie eine zähflüssige Masse, so dass sie sich im unteren Bereich der Giessform 36 ansammelt. Die Stempel 4 befinden sich weit oberhalb in einer (nicht dargestellten) geöffneten Position, so dass die Formmasse M einfach in die jeweiligen Giessformen 36 eingefüllt werden kann. In dieser ersten Phase wird das Einwegventil 46 betätigt. Dies bewirkt, dass die Pumpe 41 Kühlfluid über die Zuleitung 42 aus dem Behälter 40 in die Zulaufleitung 42 pumpt. Von hier aus gelangt das Kühlfluid über den Stempelblock 26 in den Hohlraum 7 der jeweiligen Stempel 4. Dabei strömt das Kühlfluid durch den Zulaufkanal 32 (Fig. 1) und durch die Rohre 15 (Fig. 1) in die Hohlräume 7 der Stempel 4. Dadurch wird die Innenwandung und damit der gesamte Körper jedes Stempels 4 gekühlt. Über die Bohrungen 68a (Fig. 1) strömt das Fluid in den Rücklaufkanal 33 (Fig. 1 ) und in die anschliessende Rücklauf leitung 43 und über die Bypass-Leitung 45 zurück in den Behälter 40. Da die Drossel 44 und der Bypass 45 parallel geschaltet sind, ist der Leitungswiderstand der Rücklaufleitung 43 gering, so dass in der Vorrichtung 4, 26 und insbesondere im Hohlraum 7 der jeweiligen Stempel 4 ein geringer Fluiddruck herrscht. Die entsprechenden federnden Elemente, d.h. die Elastomermembran 60 und die Druckfeder 65, sind nicht oder nur minimal gedehnt, so dass alle Stempel 4 in der oberen Stellung bezüglich des Stempelblocks 26 sind.
In einer zweiten Phase wird der Stempelblock 26 mit den Stempeln 4 auf die Giessform 36 abgesenkt, bis er in der in Fig. 6 anhand des linken Stempels 4 gezeigten Stellung ist. Alle Stempel 4 sind noch in der oberen Stellung bezüglich des Stempelblocks 26. Dabei kann schon eine begrenzte Verdrängung der Masse M in der Giessform erfolgen. In einer dritten Phase wird das Einwegventil 46 in seine geschlossene Stellung überführt. Durch das Schliessen des Einwegventils 46 wird bewirkt, dass sich der Staudruck innerhalb des Hohlraums 7 jedes Stempels 4 erhöht. Durch Erhöhung des Staudruckes innerhalb der Stempel 4 wird bewirkt, dass die entsprechenden federnden Elemente, d.h. die Elastomermembran 60 und die Druckfeder 65, gegen ihre Federkraft beaufschlagt werden. Dies bedeutet, dass der Stempel 4 unabhängig von dem Stempelblock 26 weiter nach unten bewegt wird und so eine weitere Verdrängung der Masse M erreicht wird, bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Masse M entlang der der Innenwand 37 der Giessform 36 vollständig verteilt ist bzw. bis der Zwischenraum zwischen Stempel 4, Giessform 36 und elastisch verformter Membran 60 vollständig mit Masse M gefüllt ist und somit eine weitere Verteilung der Masse M nicht mehr möglich ist.
In einer vierten Phase wird das Einwegventil 46 in seine geöffnete Stellung zurückgeführt. Durch das Öffnen des Einwegventils 46 wird bewirkt, dass sich der Staudruck innerhalb des Hohlraums 7 jedes Stempels 4 wieder verringert. Durch Verringerung des Staudruckes innerhalb der Stempel 4 wird bewirkt, dass die entsprechenden federnden Elemente, d.h. die Elastomermembran 60 und die Druckfeder 65, durch ihre Federkraft wieder zurückbewegt werden. Dies bedeutet, dass der Stempel 4 unabhängig von dem Stempelblock 26 weiter nach oben bewegt wird.
Vorzugsweise sind entsprechende Sensoren vorgesehen, die eine Erhöhung des Staudruckes über ein definiertes Mass hinaus feststellen, so dass selbsttätig das Einwegventil 46 zurück in seine geöffnete Lage bewegt wird. Alternativ hierzu kann auch vorgesehen werden, dass dieses Einwegventil 46 handbetätigt wird. Gleichzeitig bewegt sich der Stempelblock 26 nach oben und gibt die Giessformen 36 frei. Das Produkt P, das aus der Formmasse M nun erzeugt wird, ist fertig gestellt.
Das Produkt P kann dann auf einfache Art und Weise aus der Giessform 36 entnommen werden.
Sofern die Giessform 36 in ihrer Struktur nicht eben ist (Dicketoleranzen der Giessform 36), bedeutet dies, dass die Oberflächen 37 nicht auf einer Ebene angeordnet sind. Dann dient die Matte 38 dazu, einen entsprechenden Ausgleich herbeizuführen. Eine Nachbearbeitung des Randes des jeweiligen Produktes entfällt. Insbesondere von Vorteil erweist es sich, dass innerhalb des Hohlraums 7 des Stempels 4 während des Kühlvorganges des Stempels 4 eine laminare Strömung vorliegt. Vorzugsweise wird vorgeschlagen, den Hohlraum derart auszugestalten, dass eine solche auch entsteht. Diese bewirkt, dass eine gleichmässige Kühlung der Innenwandung und damit des Körpers des Stempels 4 erfolgt.
Als Pumpe 41 ist vorzugsweise eine Kühlmittelpumpe in der Ausbildung einer Kon- stantmengenpumpe (Schraubenpumpe) vorgeschlagen. Sinn dieser Ausbildung ist, dass die Fördermenge vom Pumpdruck unabhängig ist. Dadurch wird gewährleistet, dass der beim Schliessen des Einwegventils 46 ansteigende Druck im Kühlmittel keine Veränderung des Kühlmitteldurchsatzes in der Vorrichtung 4, 26 und insbesondere in den Hohlräumen 7 der Stempel 4 verursacht.
Fig. 7 ist ein vergrösserter Ausschnitt eines Teilbereichs einer vierten Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung, wobei die linke Figurenhälfte und die rechte Figurenhälfte unterschiedliche Betriebszustände zeigen. Es handelt sich dabei um eine Weiterbildung der dritten Ausführung.
Der Ausschnitt der Fig. 7 zeigt die als Scher/Dehn-Zone wirkende elastische Membran 60 in einem vergrösserten Querschnitt entlang einer vertikalen Ebene. Der Stempel 4 ist über die Membran 60 direkt mit der Bodenplatte 68' verbunden. Dies entspricht der in Fig. 3, 4, 5 und 6 gezeigten dritten Ausführung. Alternativ kann anstelle der Bodenplatte 68' auch die Stempel-Fassung 10 zur Verbindung mit der Membran 60 verwendet werden. Dies entspricht dann der in Fig. 1 und 2 gezeigten ersten bzw. zweiten Ausführung.
Der Stempel 4 ist allein durch die Membran 60 an der Bodenplatte 68' aufgehängt. Eine Zugstange 62 (siehe Fig. 1, 2, 3, 4, 5, 6) kann aber zusätzlich vorgesehen werden. Die Membran 60 erstreckt sich entlang des Umfangs des Stempels 4. Der Querschnitt der Membran 60 senkrecht zur Umfangsrichtung hat im unverformten Zustand die Form eines liegenden L, dessen kurzer Schenkel vertikal in eine entsprechende Aussparung an der Unterseite der Bodenplatte 68' ragt und dessen langer Schenkel horizontal von der Bodenplatte 68' bis in eine entsprechende Aussparung an der Seite des Stempels 4 ragt.
An den Verbindungsflächen 60a und 60b zwischen der Membran 60 und der Bodenplatte 68' ist das Elastomermaterial der Membran 60 an das Metallmaterial der Bodenplatte 68" angeklebt oder anvulkanisiert. Aufgrund der Abwinkelung des L-Profils der Membran 60 ergibt sich dabei eine sowohl kraftschlüssige als auch formschlüssige Verbindung zwischen der Membran 60 und der Bodenplatte 68'. Dies sorgt für einen sicheren Halt der Membran 60 an der Bodenplatte 68' auch nach langen Betriebszeiten.
Das Ende des langen Schenkels des L-Profils der Membran 60 ist zwischen dem Stempel 4 und dem Stempelkopf 5 eingeklemmt. Der Stempelkopf 5 ist mittels einer Schraubverbindung oder mittels einer Pressverbindung auf dem Oberteil des Stempels 4 befestigt. Die dabei gebildete Aussparung zur Aufnahme des inneren Randes der Membran 60 hat einen Querschnitt in Form eines Schwalbenschwanzes senkrecht zur Umfangsrichtung. Der innere Rand der Membran 60 ist im montierten Zustand elastisch komprimiert, so dass über die Verbindungsflächen 60c und 6Od zwischen dem Schwalbenschwanz der Membran 60 und dem Stempelkopf 5 bzw. dem Stempel 4 eine formschlüssige und kraftschlüssige Verbindung zwischen der Membran 60 und dem Stempel 4 gebildet wird.
An der Unterseite der Membran 60 ist eine dünne Ringplatte bzw. ein Ringplättchen 67 konzentrisch zum Stempel 4 befestigt, deren bzw. dessen radiale Ausdehnung kleiner als die Länge des langen Schenkels des Membran-L ist, die sich aber vorsprungartig über die Randkante der Giessform 36 oberhalb der Giessform-Vertiefung erstreckt.
An der Verbindungsfläche 67a zwischen der Ringplatte 67 und der Membran 60 ist das Elastomermaterial der Membran 60 an das Material der Ringplatte 67 angeklebt oder anvulkanisiert. Die Ringplatte 67, die vorzugsweise aus Metall besteht und vorzugsweise einige Zehntel Millimeter bis etwa einen Millimeter dick ist und einige Zehntel Millimeter bis etwa einen Millimeter weit über die Randkante der Giessform 36 ragt, ist viel weniger flexibel als die Membran 60, die vorzugsweise aus einem Elastomermaterial besteht, das viel weicher als das Metall der Ringplatte 67 ist. Wenn, wie in der linken Hälfte der Fig. 7 gezeigt, der Stempel 4 in die Giessform 36 abgesenkt ist und die Ringplatte 67 auf der Oberfläche 37 der Giessform 36 aufliegt, und wenn, wie in der rechten Hälfte der Fig. 7 gezeigt, die Membran 60 verformt und der Stempel 4 weiter in die Giessform 36 abgesenkt ist, bis sich die gesamte Formmasse M in dem Zwischenraum zwischen dem Stempel 4, der Giessform 36 und der Membran 60 verteilt hat, steht der innere Rand der Ringplatte 67 über die Randkante der Giessform 36 hervor. Dies hat zur Folge, dass bei dem so geformten Verzehrprodukt P ein definierter Schalenrand entsteht, der nicht nur von aussen nach innen abgeschrägt ist, sondern auch an seinem Grat stabil ist.
Bereits durch das Absenken des jeweiligen Stempels 4 in die Giessform 36 wird bewirkt, dass die Masse M entlang der Innenwandung 37 (Fig. 1) fliesst und bestrebt ist, die gesamte Innenwandung auszukleiden. Dies kann jedoch in den meisten Fällen und insbesondere bei Schokoladenmasse nicht vollständig erreicht werden, da noch Luft in einigen Bereichen der Masse M eingeschlossen ist. Damit diese Luft entweichen kann, ist vorgesehen, an der unteren Fläche der Ringplatte 67 und/oder an der Oberfläche 37 der Giessform 36 Mikrorillen (die in der Zeichnung nicht dargestellt werden können) vorzusehen, damit ausschliesslich die Luft entweichen kann. Ausserdem ist die Bodenplatte 68" so ausgebildet, dass zwischen ihr und der Oberfläche 37 der Giessform 36 Spalte mit einem Spaltabstand a während des gesamten Pressvorgangs vorhanden sind. Dies ist besonders wirksam für Lufteinschlüsse im Randbereich der geformten Masse M nahe bei der Membran 60. Die Abmessungen der Mikrorillen sind derart beschaffen, dass zwar die Luft, nicht aber die Masse M selbst aufgrund ihrer entsprechenden Dichte und Konsistenz nicht durch die Mikrorillen hindurchfliessen kann. Damit kann die Luft entweichen und der beim Absenken des Stempels immer grösser werdende Staudruck innerhalb des Hohlraums 7 des Stempels 4 bewirkt, dass die Masse immer weiter bestrebt ist, die Innenflächen 37 der Giessform 36 auszukleiden. Sobald die gesamte Innenwandung 37 der Giessform 36 ausgekleidet ist, wird trotz Erhöhung des Staudrucks keine weitere Verformung mehr erreicht, da sich die Formmasse M nicht weiter verdrängen lässt. Eine Komprimierung der Formmasse ist ebenfalls nicht möglich.
Die Herstellung des Stempels 4 erfolgt vorzugsweise in der Art, dass der eigentliche Stempel 4 und der Stempelkopf 5 durch Drehen gefertigt werden. Alternativ hierzu kann auch vorgeschlagen werden, dass eine Herstellung durch Kaltumformung oder durch Giessen erfolgt. Wie weiter oben erwähnt, wird die Membran 60 zwischen dem Stempel 4 und dem Stempelkopf 5 festgeklemmt, wobei die Verbindung zwischen dem Stempel 4 und dem Stempelkopf 5 eine Pressverbindung oder eine Schraubverbindung ist.
Alternativ können der Stempel 4 und der Stempelkopf 5 auch einstückig ausgebildet sein, wobei die Membran 60 durch Giessen oder Pressen einer noch nicht vernetzten Elastomerschmelze in geeignete Hohlräume des einstückigen Stempels in einem den Stempel aufnehmenden Formwerkzeug und anschliessendes Vernetzen bzw. Vulkanisieren der Elastomermasse hergestellt und am Stempel befestigt wird.
Um die Unzertrennlichkeit der Verbindungsflächen 60a, 60b zwischen der Membran 60 und der Bodenplatte 68' sowie der Verbindungsflächen 60c, 6Od zwischen der Membran 60 und dem Stempelkopf 5 bzw. dem Stempel 4 zu gewährleisten, werden die metallischen Kontaktflächen vorzugsweise vor dem Giessen aufgerauht und/oder mit hin- terschnittenen Ausschnitten bzw. Einkerbungen ausgebildet, so dass neben der kraftschlüssigen Verbindung (bzw. dem "mikroskopischen Formschluss" durch die Aufrauhungen) eine ("makroskopische") formschlüssige Verbindung zwischen den Kontaktflächen 60a, 60b, 60c und 6Od entsteht.
Wenn der Stempel 4 allein durch die Membran 60 an der Bodenplatte 68' aufgehängt ist, verwendet man vorzugsweise eine weniger flexible Membran 60, indem man eine härtere Elastomermischung und/oder eine grossere Membrandicke (vertikale Ausdehnung) auswählt. Die Membran 60 übernimmt dann die Federung und die Führung des Stempels 4 bei seiner Aufwärts- und Abwärtsbewegung bezüglich des Stempelblocks .26.
Wenn der Stempel 4 durch eine Zugstange 62 und eine Membran 60 aufgehängt ist, verwendet man vorzugsweise eine stärker flexible Membran 60, indem man eine weichere Elastomermischung und/oder eine kleinere Membrandicke (vertikale Ausdehnung) auswählt. Die Zugstange 62, die im Innern des Rohres 15 mit etwas Spiel geführt ist, übernimmt dann einen Grossteil der Federung und der Führung des Stempels 4 bei seiner Aufwärts- und Abwärtsbewegung bezüglich des Stempelblocks 26. Die Verwendung einer Zugstange 62 zusätzlich zur Membran 60 und dem Rohr 15 (siehe Fig. 1 , 2, 3, 4, 5, 6) erzeugt neben der Stempelführung auch einen oberen und einen unteren Anschlag für den Stempelhub. Wenn man den Fluiddruck im Innern 7 der Stempel 4 erhöht, wird durch den Fluiddruck die elastische Rückstellkraft der Druckfeder (651 in Fig.1 ; 65 in Fig. 2) und der Membran 60 überwunden. Dabei wird die gesamte Baugruppe aus Stempel 4, Zugstange 62 und Kopplungsplatte (631 in Fig. 1; 63 in Fig. 2) nach unten in die Giessform 36 hinein bewegt, wodurch die Formmasse M im Zwischenraum zwischen Stempel 4 und Giessform 36 ausgebreitet wird, bis dieser von ihr vollständig erfüllt ist. Sollte gewollt oder ungewollt (z.B. Testlauf bzw. Dosierfehler) keine oder zu wenig Masse M in der Giessform 36 sein, wird durch den unteren Anschlag der Kopplungsplatte (63' in Fig. 1 ; 63 in Fig. 2) im Zulaufkanal 32 auf der Mittelplatte 69 eine übermässige Verformung (Scherung, Dehnung) und somit Beschädigung der Membran 60 verhindert.
Diese durch die Druckfeder 65', 65 und die Zugstange 62 erzeugte Spannung ermöglicht es, die Membran 60 mit einer Vorspannung zu betreiben. Auf diese Weise kann der Arbeitspunkt festgelegt werden, um den die Verformungen der Membran während des zyklischen Betriebs beim Kaltpressen erfolgen. Insbesondere kann die Membran 60 so geformt werden, dass sie in ihrem elastisch unverformten Zustand eine Form einnimmt, die zwischen der Form der Membran 60 beim Aufsetzen des Stempels 4 auf die Giessform 36 (linke Hälfte von Fig. 7) und der Form der Membran 60 nach dem Aufsetzen des Stempels 4 auf die Giessform 36 und bei maximaler Absenkung des Stempels 4 in die Giessform 36 (rechte Hälfte von Fig. 7) liegt. Auf diese Weise erfolgen vorzeichen- mässig unterschiedliche, jedoch betragsmässig kleine Verformungen der elastischen Membran 60. Deren Lebensdauer wird dadurch verlängert.
Fig. 8 ist eine schematische Draufsicht einer speziellen Variante der ersten Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung auf die Ebene X-X von Fig. 1. Insgesamt ist ein Stempelblock 26 (siehe Fig. 1) mit 16 x 3 Stempeln schematisch gezeigt. Einige der einzelnen Stempel 4 sind gestrichelt dargestellt. Die Stempel 4 befinden sich unterhalb der Mittelplatte 69 und unterhalb der Bodenplatte 68 (siehe Fig. 1). Jeweils drei benachbarte Stempel 4, die sich in den Ecken eines sich parallel zur Unterseite des Stempelblocks 26 erstreckenden Dreiecks befinden, sind über eine dreieckige Kopplungsplatte 80 miteinander gekoppelt. Die so gebildeten Stempel-Dreiecksgruppen sind über die Kopplungsplatte 80 in dem Stempelblock 26 auf dessen Mittelplatte 69 im Zulaufkanal 32 beweglich aufgehängt (siehe Fig. 1 ). Die Aufhängung einer Stempel- Dreiecksgruppe befindet sich in deren Schwerpunkt S oder oberhalb ihres Schwerpunktes S. Durch Kippbewegungen bzw. Pendelbewegungen der Kopplungsplatte 80 bezüglich des Stempelblocks 26 können so Unebenheiten oder Dicketoleranzen der Giess- form 36 (siehe Fig. 1) ausgeglichen werden.
Die Kopplungsplatten 80 sind als rechtwinklige Dreiecke ausgebildet. Dies ermöglicht eine besonders dicht gepackte Anordnung der Stempel 4 an dem Stempelblock 26. Ausserdem ist diese Unterteilung der Vielzahl der Stempel eines Stempelblocks 26 in rechtwinklige Dreiecke besonders gut mit einer insgesamt rechteckförmigen Anordnung aller Stempel 4 an dem Stempelblock 26 kompatibel.
Anstelle von Kopplungsplatten .80 in Form rechtwinkliger Dreiecke können auch dreieck- förmige Kopplungsplatten in Form gleichseitiger Dreiecke verwendet werden. Dies hat den Vorteil, dass alle drei Stempel 4, die in den Ecken einer solchen hochsymmetrischen Dreieck-Kopplungsplatte angeordnet sind, bei den Kipp- oder Pendelbewegungen der Kopplungsplatte völlig gleichberechtigt sind.
Fig. 9 ist jeweils eine Draufsicht auf die Ebene X-X von Fig. 1 und eine Schnittansicht entlang der Ebene Y-Y bei einem Bauteil zweier spezieller Varianten der ersten Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung.
Die erste Variante zeigt die Kopplungsplatte 63' der in Fig. 1 gezeigten Ausführung in einer Draufsicht und in einer Schnittansicht entläng der Ebene Y-Y. Die Kopplungsplatte 63' ermöglicht die gekoppelte Aufhängung von zwei Stempeln 4 in einer Zweier- Aufhängung.
Die zweite Variante zeigt eine Kopplungsplatte 66 in einer Draufsicht und in einer Schnittansicht entlang der Ebene Y-Y. Die Kopplungsplatte 66 ermöglicht die gekoppelte Aufhängung von vier Stempeln 4 in einer Vierer-Aufhängung. Bezugszeichenliste
4 Stempel 65 Druckfeder
7 Hohlraum 65' Druckfeder
5 Stempelkopf 67 Ringplatte (Ringplättchen)
10 Stempel-Fassung 67a Verbindungsfläche
15 Rohr (Röhrchen) 67b Schliessfläche
26 Stempelblock 68 Bodenplatte
32 Zulaufkanal 68a Bohrung
33 Rücklaufkanal 68' Bodenplatte
36 Giessform 69 Mittel platte
37 Oberfläche 69a Bohrung
38 Matte 70 Deckplatte
40 Vorratsbehälter 80 Kopplungsplatte
41 Pumpe M Formmasse
42 Zulaufleitung P Verzehrprodukt
43 Rücklaufleitung S Schwerpunkt
44 Drossel a Abstand -
45 Bypass
46 Einwegventil
49 Druckquelle
60 Membran (Scher/Dehn-Zone).
60a Verbindungsfläche
60b Verbindungsfläche
60c Verbindungsfläche
6Od Verbindungsfläche
61 Dichtung (O-Ring)
62 Zugstange (Zugstängchen)
63 Federteller
63" Kopplungsplatte
64 Mutter-Konteranordnung

Claims

Patentansprüche
1. Stempel zur Herstellung von geformten Verzehrprodukten, wobei der Stempel (4) an der Unterseite eines Stempelblocks (26) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (4) an dem Stempelblock (26) über eine elastische Membran (60) aufgehängt ist. ("Scherstempel, Membranaufhängung")
2. Stempel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel einen Hohlraum (7) aufweist, in den Kühlflüssigkeit einbringbar ist.
3. Stempel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die elastische Membran (60) um den gesamten Umfang des Stempels (4) zwischen dem Stempelblock (26) und dem Stempel (4) erstreckt.
4. Stempel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (4) aus einem Metall besteht.
5. Stempel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (60) aus einem Elastomer besteht.
6. Stempel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an der einer Giessform (36) zugewandten Seite der Elastomermembran (60) ein nicht-elastomerisches Plättchen (67) angebracht ist, dessen Unterseite Mikrorillen aufweist.
7. Vorrichtung zur Herstellung von geformten Verzehrprodukten, welche einen Stempelblock (26), an dessen Unterseite eine Vielzahl von Stempeln (4) angebracht sind, sowie eine unterhalb des Stempelblocks angeordnete Giessform (36) mit einer Vielzahl von den Stempeln (4) zugeordneten Vertiefungen aufweist, wobei der Stempelblock (26) und die Giessform (36) aufeinander zu bewegbar sind, so dass ein Stempel (4) in eine ihm zugeordnete Vertiefung der Giessform (36) hinein be- wegbar ist, wobei in einer Schliessstellung des Stempels (4) bezüglich der Vertiefung zwischen der Oberfläche des Stempels und der Oberfläche der Vertiefung ein definierter Zwischenraum gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempel (4) an dem Stempelblock (26) jeweils über eine elastische Membran (60) aufgehängt sind, die in der Schliessstellung des Stempels den definierten Zwischenraum abschliesst.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Stempeln um Stempel gemäss einem der Ansprüche 1 bis 6 handelt.
9. Stempel zur Herstellung von geformten Verzehrprodukten, wobei der Stempel an der Unterseite eines Stempelblocks befestigt ist und der Stempel einen im wesentlichen starren Bereich aus einem ersten Material und einen elastisch verformbaren Bereich aus einem zweiten Material aufweist, zwischen denen eine Grenzfläche vorliegt, an der das erste Material des starren Bereichs und das zweite Material des elastisch verformbaren Bereichs aneinander liegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel ein Federmittel (62, 63, 65; 62, 63", 65') aufweist, mit dem das erste Material und das zweite Material an der Grenzfläche permanent aneinander- gedrückt werden.
10. Stempel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel einen Hohlraum aufweist, in den Kühlflüssigkeit einbringbar ist.
11. Stempel nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material permanent in einem komprimierten Zustand gehalten wird.
12. Stempel nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Federmittel ein beiderseits der Grenzfläche an Stempelbereichen befestigtes elastisches Zugmittel ist, dessen Steifigkeit gegenüber einer Dehnung senkrecht zur Grenzfläche grösser ist als die Steifigkeit des zweiten Materials des elastisch verformbaren Bereichs gegenüber einer Dehnung senkrecht zur Grenzfläche.
13. Stempel nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Federmittel im Hohlraum des Stempels angeordnet ist.
14. Stempel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich der elastisch verformbare Bereich des Stempels zwischen dem Stempelblock und dem starren Bereich des Stempels erstreckt, und dass das Zugmittel ein gefedertes Zugstäng- chen (62) ist, dessen erstes Ende an dem Stempelblock befestigt ist und dessen zweites Ende an dem starren Bereich des Stempels befestigt ist.
15. Stempel zur Herstellung von geformten Verzehrprodukten, wobei der Stempel (4) an der Unterseite eines Stempelblocks (26) beweglich gelagert ist und der Stempel (4) ausgehend von einer Stempel-Ruhestellung in eine ihm zugeordnete Vertiefung in einer Giessform (36) bis zu einer Stempel-Schliessstellung hineinbewegbar ist, so dass zwischen der Oberfläche des Stempels (4) und der Oberfläche (37) der Vertiefung ein definierter Zwischenraum gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stempel (4) und dem Stempelblock (26) ein elastisches Mittel (60) angeordnet ist, das den Zwischenraum abschliesst, wenn der Stempel (4) in der Stempel-Schliessstellung ist.
16. Stempel nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel einen Hohlraum (7) aufweist, in den Kühlflüssigkeit einbringbar ist.
17. Stempel nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich das elastische Mittel (60) entlang des Umfangs des Stempels (4) erstreckt.
18. Stempel nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Mittel (60) aus einem Elastomermaterial besteht.
19. Stempel nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Mittel (60) durch ein Federmittel (62, 63, 65; 62, 63', 65") permanent in einem ersten elastisch verformten Zustand gehalten wird, solange sich der Stempel (4) in der Stempel-Ruhestellung befindet, und einen zweiten elastisch verformten Zustand einnimmt, wenn der Stempel (4) in die Stempel-Schliessstellung ge- langt, wobei der zweite Zustand betragsmässig eine geringere elastische Verformung als der erste Zustand aufweist.
20. Stempel nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der erste elastisch verformte Zustand eine Kompression und/oder Scherung des elastischen Mittels ist und der zweite elastisch verformte Zustand eine geringere Kompression und/oder Scherung als der erste elastisch verformte Zustand.
21. Stempel nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zustand keine elastische Verformung aufweist.
22. Stempel nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der erste elastisch verformte Zustand eine Kompression und/oder zum Stempelblock hin gerichtete Scherung des elastischen Mittels ist und der zweite elastisch verformte Zustand eine elastische Dehnung und/oder vom Stempelblock weg gerichtete Scherung des elastischen Mittels ist.
23. Stempel nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass e- lastische Mittel (60) eine Membran ist.
24. Stempel nach einem der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Mittel (60) als Stempelaufhängung an dem Stempelblock (26) dient.
25. Stempel nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Mittel (60) die einzige Aufhängung des Stempels (26) an dem Stempelblock (26) ist.
26. Vorrichtung zur Herstellung von geformten Verzehrprodukten, welche einen Stempelblock (26), an dessen Unterseite eine Vielzahl von Stempeln (4) angebracht sind, sowie eine unterhalb des Stempelblocks angeordnete Giessform (36) mit einer Vielzahl von den Stempeln (4) zugeordneten Vertiefungen aufweist, wobei der Stempelblock (26) und die Giessform (36) aufeinander zu bewegbar sind, so dass ein Stempel (4) in eine ihm zugeordnete Vertiefung hinein bewegbar ist, wobei in einer Schliessstellung des Stempels (4) bezüglich der Vertiefung zwischen der Oberfläche des Stempels (4) und der Oberfläche (37) der Vertiefung ein definierter Zwischenraum gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils drei Stempel (4), die in den Ecken eines sich im wesentlichen parallel zur Unterseite des Stempelblocks erstreckenden Dreiecks angeordnet sind, über ein Kopplungsmittel (80) miteinander gekoppelt sind und die so gebildeten Stempel-Dreiecksgruppen an dem Stempelblock (26) aufgehängt sind.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aufhängung der Stempel-Dreiecksgruppen im Innern des Stempelblocks (26) befindet.
28. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungsmittel eine Kopplungsplatte (80) ist, die an oder im Stempelblock (26) beweglich aufgehängt ist und an der die drei Stempel (4) einer Dreiecksgruppe aufgehängt sind.
29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Stempel (4) an der Kopplungsplatte (80) beweglich aufgehängt sind.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aufhängung einer Stempel-Dreiecksgruppe in deren Schwerpunkt (S) o- der oberhalb ihres Schwerpunktes (S) befindet.
31. Verfahren zum Herstellen von geformten Verzehrprodukten unter Verwendung einer Vorrichtung mit einem der Stempelblock (26) und einem Stempel (4) gemäss einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
> Eingeben einer dosierten Formmasse (M) in eine Giessform (36);
> Absenken des Stempelblocks (26) so weit, bis eine Fläche des Stempelblocks (26) auf einer Oberfläche (37) der Giessform (36) aufliegt und die Giessform (36) damit abdichtet; > weiteres Absenken des Stempels (4) gegenüber dem Stempelblock (26) und somit Herbeiführen einer Verteilung der Formmasse (M) innerhalb der Giess- form;
> weiteres Kühlen und kurzes Halten des Stempels (4), bis die Formasse (M) sich zu einem geformten Verzehrprodukt (P) verfestigt hat;
> Anheben des Stempelblocks (26) und Entfernen des geformten Produktes (P) aus der Giessform.
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