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Maschine zum kontinuierlichen Formen von thermoplastischen
Kunststoff-Folien
Die Erfindung betrifft eine Maschine zum kontinuierlichen Formen von thermoplastischen Kunststoff- folien mit am Umfang einer drehbaren Trommel angeordneten Saugformen, über die das Folienband ge- führt ist, einer über der Trommel vorgesehenen, das Folienband bis zur Plastizität erwärmenden Heiz- vorrichtung und einer selbsttätig gesteuerten Vakuumverteilervorrichtung, die die durch das erweichte Folienband abgedeckten Saugformen für einen Bruchteil einer Trommelumdrehung im Endbereich der
Heizvorrichtung mit einer Vakuumquelle und anschliessend mit der Aussenluft verbindet, wobei um den von dem Folienband umspannten Umfangsteil der Trommel zu beiden Seiten der Saugformen endlose, umlaufende Haltemittel z.
B. in Form von Drahtseilen od. dgl. herumgeführt sind, die die Ränder des Fo- lienbandes dichtend an die Trommel drücken.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Anbringen von Saugformen verschiedener Länge und/oder Breite auf der Trommel dieser Maschinen zu ermöglichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Trommel zwei Speichensterne mit Speichen veränderlicher Länge hat, wobei mindestens einer dieser Speichensterne in axialer Richtung in bezug auf den andern Speichenstem verstellbar ist und die auswechselbaren Saugformen zwischen diesen Speichensternen jeweils an den freien Enden zweier auf- einanderfolgender Speichen der Speichensterne lösbar befestigt sind.
Die Breite der Saugformen kann also durch Einstellen des axialen Abstandes zwischen den zwei Speichensternen verändert werden, während die Länge der Saugformen durch Veränderung der Speichenlänge beider Sterne, d. h. durch Veränderung der Sehnen- oder Bogenlänge zwischen den freien Speichenenden veränderbar ist.
Nach einer zweckmässigen Ausführungsform sind die Speichen der Speichensterne teleskopartig aus- gebildet.
Bei der erfindungsgemäss ausgebildeten Maschine mit einer im Durchmesser veränderbaren Saugfor- mentrommel kann die Heizvorrichtung in einem dem grössten Trommeldurchmesser entsprechenden Ab- stand von der Trommel angeordnet werden, wobei die Erwärmung des Folienbandes durch Ein- und Aus- schalten von Heizwiderständen geregelt und dem jeweiligen Trommeldurchmesser angepasst werden kann.
Nach der Erfindung hat es sich aber als zweckmässiger erwiesen, die Heizvorrichtung in bezug auf die Trommel vorzugsweise unabhängig in zwei untereinander senkrechten, radialen Richtungen verstell- bar anzuordnen. Bei dieser Anordnung ist es möglich, die Erwärmung des Folienbandes sowohl durch radiale Verstellung der Heizvorrichtung als auch durch Veränderung der Anzahl der eingeschalteten Heiz- widerstände dem jeweiligen Trommeldurchmesser anzupassen und infolgedessen mit grösserer Genauig- keit innerhalb eines weiteren Bereiches einzustellen.
Nach einer zweckmässigen Ausführungsform ist die die obere Hälfte der Trommel abdeckende Heiz- vorrichtung auf einem Träger gelagert, der sowohl in waagrechter Richtung auf dem Maschinengestell quer zur Trommelachse verschiebbar als auch in lotrechter Richtung heb-und senkbar ist. Dabei kann der Träger der Heizvorrichtung aus zwei Bogenträgern bestehen, die an ihren unteren Enden mittels Traversen untereinander verbunden sind und mit diesen Traversen mittels lotrechter Gewindespindel an zwei auf waagrechten Längsträgern des Maschinengestelles verschiebbar gelagerten Querträgern aufgehängt sind.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigen Fig. 1 eine nach der Erfindung ausgebildete Maschine, im Aufriss, Fig. 2 eine Einzelheit der Maschine in grösserem Massstab und im Querschnitt nach der Linie E - II in Fig. 1, Fig. 3 die umlaufende Trommel der Maschine, im Aufriss und teilweise im Schnitt, Fig. 4 den oberen und mittleren Teil der Saugformtrommel, im Radialschnitt,
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- Vrichtung, im lotrechten Längsschnitt nach der Linie VI - VI in Fig. 7, die Fig. 7 und 8 die Heizvorrichtung im Schnitt nach den Linien VU-VIL bzw. VIII - vm in Fig. 6, Fig. 9 das elektrische Schaltbild eines Teiles der Heizwiderstände.
In den Zeichnungen (s. Fig. l) ist mit 1 das Gestell der Maschine bezeichnet. Auf diesem ist eine Trommel 2 drehbar gelagert, die an ihrem Umfang die Saugformen 3 trägt und durch ein Untersetzungs- Wechselgetriebe 4. z. B. über einen Riemen 5 und eine Riemenscheibe 6, angetrieben wird.
Jede Saugform 3 besteht gemäss Fig. 4 aus einem einzigen Stück mit einer darin vorgesehenen Kammer 103. Jede Saugform 3 kann jedoch auch aus einem auf der Trommel 2 befestigten kastenförmigen Träger bestehen, in den die eigentliche, aus einer entsprechend geformten Platte gebildete Saugform derart eingesetzt wird, dass sich zwischen dieser Formplatte und ihrem kastenförmigen Träger eine Kammer 103 bildet. In diesem Fall können die Formplatten leicht und schnell ausgewechselt werden, ohne ihre kastenförmigen Träger von der Trommel 2 abbauen zu müssen. Mit dem Ausdruck"Saugform"werden also sowohl einstückige Saugformen der in der Zeichnung dargestellten Art als auch aus einem kastenförmigen Trägerkörper und einer darin eingesetzten und lösbar befestigten, auswechselbaren Formplatte bestehende zusammengesetzte Saugformen bezeichnet.
Das kontinuierliche thermoplastische Folienband 7 wird von einer Rolle 8 mit Hilfe einer nicht dar- gestellten Bremsvorrichtung abgewickelt und nach Umleitung über Umlenkwalzen 9,109 und nach Durch- führung durch eine Führungs- und Zentrierungsvorrichtung 10 um die Trommel 2 gelegt, wobei es deren obere Hälfte und einen Teil deren unteren Hälfte umspannt und sich auf die Saugformen 3 legt.
Um die obere Hälfte der Trommel 2 ist eine Heizvorrichtung 11 angeordnet, die dazu bestimmt ist, das auf der Trommel 2 liegende Folienband 7 bis zur Plastizität zu erweichen. Die Maschine enthält fer- ner eine Vakuumverteilervorrichtung 12, die die einzelnen Saugformen 3 im Betrieb der Heizvorrichtung
11, u. zw. vorzugsweise in deren Endbereich kurzzeitig für einen Bruchteil einer Trommelumdrehung mit einer Vakuumquelle in Form einer Pumpe 13 verbindet und dadurch das erweichte Folienband 7 in die
Saugformen 3 bis zu dessen entsprechender Formung ansaugt (s. auch Fig. 3 und 4). Der Endzustand des Folienbandes 7 ist dabei mit 107 bezeichnet.
Die für dieses Ansaugen des Folienbandes 7 erforderliche
Abdichtung wird durch zwei endlose, auf Umlenkrollen 115 laufende und federnd gespannte Drahtseile 14 erzielt, die zu beiden Seiten der Saugformen 3 um die Trommel 2 herumgeführt sind und in Umfangsnuten 15 der Trommel eingreifen, wobei sie die beiden Ränder des noch zu formenden bzw. bereits geformten Folienbandes 7 bzw. 107 dichtend an die Trommel 2 drücken (Fig. 4). Die Bahn dieser Drahtseile
14 ist so gewählt, dass sich das kontinuierliche Folienband 7 einwandfrei auf den Umfang der Trommel
2 legen kann und gleichzeitig bzw. anschliessend durch die Drahtseile 14 erfasst wird.
Im Endbereich des von dem Folienband 7 bzw. 107 umspannten Umfangsteiles der Trommel 2 werden die Saugformen 3 durch die Vakuumverteilervorrichtung 12 kurzzeitig mit der Aussenluft verbunden. Dadurch wird die Saugwirkung aufgehoben und das geformte Folienband 107 kann sich zusammen mit den Drahtseilen 14 von der Trommel 2 abheben (Fig. 3). An jener Stelle, an der das geformte Folienband 107 die umlaufende Trommel 2 verlässt, sind vorzugsweise zwei von einer Luftpumpe 18 gespeiste Düsen 16,17 angeordnet ; die Düse 16 bläst Kühlluft auf die Aussenseite des geformten Folienbandes 107, während die Düse 17 einen zwischen die Trommel 2 und das geformte Folienband 107 gerichteten Kühlluftstrom erzeugt, der auch das Abheben des Folienbandes 107 von den Saugformen 3 fördert.
Das geformte Folienband 107 wird dann über mindestens eine weitere Stützwalze 209 durch eine Schneidvorrichtung 19 geführt, die seine durch die Drahtseile 14 verformten Ränder abschneidet, und wird schliesslich auf ein Förderband 20 00. dgl. abgelegt.
Im einzelnen sind die im vorstehenden erwähnten Bauteile bzw. Einzelvorrichtungen der Maschine folgendermassen ausgebildet :
Die Trommel 2 enthält zwei Speichensterne, deren teleskopartig ausgebildete Speichen 102 eine innerhalb verhältnismässig weiten Grenzen veränderliche Länge aufweisen. Die zwei Speichensterne sind auf einer gemeinsamen umlaufenden Welle 21 befestigt und ihre Lage auf letztererkanazum Einstellen des Abstandes zwischen ihnen geändert werden (Fig. 3 und 4). Die Welle 21 ist in auf zwei seitlichen waagrechten Längsbalken 101 des Maschinengestelles 1 angeordneten Gleitlagern 22 gelagert und wird
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vom Untersetzungs-Wechselgetriebe 4 durch den Riemen 5 und die Riemenscheibe 6 angetrieben.
Jeder
Speichenstern enthält eine Nabe 23, die axial verschiebbar auf der Welle 21 gelagert ist und in der je- weils eingestellten Lage z. B. durch radiale Klemmschrauben 24 festgehalten wird. Die Nabe 23 trägt te- leskopartig ausgebildete Speichen 102, die jeweils aus einem mit der Nabe 23 zusammenhängenden Rohr i25 und einer in diesem verschiebbaren und an ihrem äusseren freien Ende mit Flanschen 126 versehenen
Stange 26 bestehen. Das äussere Ende jedes Rohres 25 enthält einen Längsschlitz und kann auf der ihm zu- geordneten Stange 26 festgeklemmt werden. Zu diesem Zweck sind Klemmschrauben 27 vorgesehen, die durch zwei zueinander parallele, an dem Rohr 25 zu beiden Seiten seines Längsschlitzes angeformte bzw. befestigte Radialflansche 125 hindurchgehen.
Es ist dadurch möglich, jede Stange 26 in ihrem zugehöri- gen Rohr 25 in jeder beliebigen, mehr oder weniger ausgezogenen Lage festzuklemmen und damit die
Länge der Speichen 102 stufenlos einzustellen.
Die Saugformen 3, die entweder eben oder abgewinkelt bzw. bogenförmig ausgebildet sein können, sind zwischen den beiden Speichensternen jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Speichen auswech- bar gelagert und sind z. B. mittels Schrauben 28 an den Endflanschen 126 der Speichenstangen 26 befe- stigt. Es ist dadurch möglich, die Breite der auswechselbaren Saugformen 3 durch Einstellen des Abstan- des zwischen den zwei Speichensternen, d. h. durch geeignete Wahl der Lage der Speichensterne auf de- ren gemeinsamer Welle 21 beliebig zu verändern. Die Länge der Saugformen 3 kann dagegen innerhalb ziemlich weiter Grenzen dadurch verändert werden, dass man die Länge der teleskopartigen Radspeichen
25, 26 und damit die Länge der Sehne bzw. des Bogens zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Spei- chenenden verändert.
In dem linken Teil der Fig. 3 sind die teleskopartigen ineinandergreifenden Spei- chenteile 25,26 vollständig ineinander geschoben, gezeichnet, d. h. die Speichen weisen ihre kleinst- mögliche Länge auf und zwischen den freien Enden zweier aufeinanderfolgender Speichen ist jeweils eine einzige Saugform 3 befestigt, die eine bei dieser Anordnung kleinstmögliche Länge aufweist. In dem rechten unteren Teil der Fig. 3 sind dagegen die Speichen erheblich auseinandergezogen gezeichnet und ermöglichen dadurch das Einsetzen von wesentlich längeren einzelnen Saugformen 3'zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Speichen.
Zwischen zwei aufeinanderfolgenden Speichen können aber an Stelle einer einzigen Saugform 3, 3' auch zwei wesentlich kürzere Saugformen 3" angeordnet werden, wobei sich diese Saugformen 3" bogenartig gegeneinander abstützen und auch untereinander fest verbunden werden können, wie dies im rechten oberen Teil der Fig. 3 veranschaulicht ist. Es ist also möglich, in Verbindung mit der Längenänderung der teleskopartig ausziehbaren Speichen 102 auch die gesamte Anzahl der auf dem Umfang der Trommel 2 angeordneten Saugformen zu verändern.
Die Vakuumverteilervorrichtung 12 besteht aus einer zu der Welle 21 koaxialen und gegenüber dieser nicht umlaufenden, d. h. im Betrieb stillstehenden längsverschiebbaren Scheibe 29 (Fig. 3 und 4). In ihrem oberen Teil, d. h. im Bereich der Winkelstellung, in welcher die Saugformen 3 mit der Vakuumquelle 13 verbunden werden sollen, weist die Scheibe 29 ein exzentrisches Loch 30 auf, das mit der Vakuumquelle 13 durch einen Schlauch 31 verbunden ist. Seitlich oder in ihrem unteren Teil, d. h. im Bereich der Winkelstellung, in welcher die Saugformen 3 mit der Aussenluft verbunden werden sollen, weist die Scheibe 29 ein anderes exzentrisches Loch 32 auf, das auf demselben Teilkreis wie das obere Loch 30 liegt und nach aussen durch einen Rohrstutzen 33 verlängert ist. Dieser greift in eine verschwenkbare Gabel 34 ein, die z.
B. auf einem durch ein Handrad 36 verdrehbaren Zapfen 35 befestigt ist. Die Gabel 34 verhindert die Mitnahme der Scheibe 29 durch die umlaufende Welle 21 und ermöglicht es gleichzeitig, die Scheibe 29 auf der Welle 21 innerhalb gewisser Grenzen zu verdrehen. Die Scheibe 29 wird durch eine Feder 37 in axialer Richtung dichtend gegen die entsprechend ausgebildete Seitenfläche der Nabe 23 des einen Speichensternes gedrückt, wobei sich die Feder 37 unter Zwischenschaltung eines Axialdruck-Kugellagers 38 auf einem Flansch 39 abstützt, der verschiebbar auf der Welle 21 gelagert ist und auf dieser in der jeweils eingestellten Lage z. B. durch Klemmschrauben befestigt werden kann.
Die Nabe 23 des mit der Scheibe 28 zusammenwirkenden Speichensternes ist auf demselben Teilkreis, auf welchem die Löcher 30,32 der Scheibe 29 vorgesehen sind, mit einem Kranz axialer, durchgehender und untereinander gleich weit abstehender Löcher 40 versehen, die auf der der Scheibe 29 entgegengesetzten Seite der Nabe 23 mittels Schläuchen 41 mit den Kammern 103 der einzelnen Saugformen 3 verbunden sind.
Wenn sich ein Loch 40 der umlaufenden Nabe 23 mit einem Loch 30 der feststehenden Scheibe 29 deckt, so stellt es auf kurze Zeit die Verbindung zwischen der zugeordneten Saugform 3 und der Vakuumquelle 13 her. Der an die Kammer 103 der Saugform 3 angelegte Unterdruck kommt über kleine, in der Saugformfläche im Bereich ihrer Vertiefungen vorgesehene Löcher 203 auf der Aussenseite der Saugform 3 zur Wirkung und saugt das erweichte thermoplastische Folienband 7 in die Saugform 3 an. Anschliessend, wenn dasselbe Loch 40 der umlaufenden Radnabe 23 mit dem andern Loch 32 der feststehenden Scheibe
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29 zusammenfällt. wird die zugeordnete Saugform 3 kurzzeitig mit der Aussenluft verbunden und die Saugwirkung aufgehoben.
Der Augenblick, in dem die aufeinanderfolgenden Saugformen 3 mit der Vakuumquelle 13 bzw. mit der Aussenluft verbunden werden, kann innerhalb gewisser Grenzen durch Verdrehen der feststehenden Scheibe 29 um die Welle 21 mit Hilfe der verschwenkbaren Gabel 34, d. h. durch Veränderung der Winkellage der Löcher 30. 32 in bezug auf die Winkellage der Heizvorrichtung 11 verstellt werden.
Um die Dauer der Verbindung zwischen jeder einzelnen Saugform 3 und der Vakuumquelle 13 zu verlängern und dadurch den Sog der Form 3 länger auf das erweichte Folienband 7 einwirken zu lassen, weist das mit der Vakuumquelle 13 verbundene Loch 30 der Scheibe 29 auf der der Radnabe 23 zugekehrten Seite dieser Scheibe 29 ein in Umfangsrichtung langgestrecktes Auslaufende auf, oder mündet in eine entsprechende kreissegmentförmige Vertiefung 130, die in der genannten inneren Seitenfläche der Scheibe 29 vorgesehen ist (Fig. 5).
Die Heizvorrichtung 11 besteht aus einem halbzylindrischen Schirm 42, der die obere Hälfte der Trommel 2 abdeckt und auf seiner Innenseite elektrische, zwischen Stützisolatoren 44 gespannte Heizwiderstände 43 trägt (Fig. 6 - 8). Der Schirm 42 ist ferner an seinen beiden Rändern mit radial gerichteten Abschirmflächen 142 versehen, die die Aufgabe haben, die seitlich nach aussen ausgestrahlte Wärme auf die Trommel 2 zurückzuwerfen, um auch die Randteile des Folienbandes 7, insbesondere die von den Drahtseilen 14 erfassten, dadurch abgedeckten und in die Umfangsnuten 15 der Saugformen 3 gedrückten Folienbandteile gleichförmig bis zu der erforderlichen Plastizität zu erwärmen und dadurch die von den Drahtseilen 14 bewirkte Abdichtung zu fördern.
Die erweichten, von den Drahtseilen 14 erfassten und an die Trommel 2 gedrückten Randteile des Folienbandes 7 wirken nämlich als plastisch verformbare Dichtungslagen, die einen vollkommen luftdichten Abschluss des zwischen der Saugform 3 und dem Folienband 7 eingeschlossenen Raumes gewährleisten.
Der Schirm 32 ist mittels vorzugsweise isolierter Stützen 45 an zwei Bogenträgern 46 aufgehängt, die untereinander mittels Streben 47 sowie an ihren Enden mittels je einer Traverse 48 verbunden sind.
Das Bogenträgerpaar 46 ist in vertikaler Richtung verstellbar auf zwei Querträgern 49-gelagert, die ihrer- seits zu beiden Seiten der Trommel 2 in waagrechter Richtung verschiebbar auf zwei Längsträgern 101 des Maschinengestelles 1 gelagert sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel greifen die Querträger
49 mit durchgehenden lotrechten Bolzen 50 in längsgerichtete Langlöcher 51 der waagrechten Längsträger
101 ein und können bei gelösten Bolzen 50 auf den Längsträgern 101 verschoben bzw. durch Anziehen der Bolzen 50 in der jeweils eingestellten Lage festgehalten werden.
Durch die unteren Verbindungstra- versen 48 der Bogenträger 46 sind dagegen mindestens je zwei lotrechte Gewindespindeln 52 frei durchgeführt, die unten einen erweiterten Kopfteil aufweisen und oben durch vorspringende Laschen 149 der Querträger 49 geschraubt sind. Das Bogenträgerpaar 46 stützt sich also mit seinen Verbindungstraversen 48 auf den unteren erweiterten Kopfteilen der lotrechten Gewindespindeln 52 ab und kann durch Verschrauben dieser Gewindespindeln in den Laschen 149 der Querträger 49 in bezug auf diese Träger und infolgedessen auch in bezug auf die Längsträger 101 gehoben bzw. gesenkt werden.
Bei dieser Anordnung kann die ganze Heizvorrichtung 11 in lotrechter Richtung von der darunterliegenden Trommel 2 weg bzw. auf diese zu verstellt und unabhängig davon in waagrechter Richtung in bezug auf die Trommel verschoben werden, wodurch die günstigste Lage zur Erzielung der erwünschten einwandfreien Erwärmung des thermoplastischen Folienbandes 7 ausgewählt werden kann.
Eine andere Möglichkeit für die Regelung der Erwärmung des Folienbandes besteht darin, die elektrischen Heizwiderstände 43 einzeln oder gruppenweise durch jeweils gesonderte und unabhängig vonein- ander betätigte Schalter 54 mit der Stromzuführung 53 zu verbinden (Fig. 9). Es ist dadurch möglich, je nach den Erfordernissen einzelne Heizwiderstände 43 bzw. Gruppen hievon unabhängig voneinander einund auszuschalten.
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