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Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und eine Anlage zur Herstellung von Behältern durch Wärmeformung und zur Anbringung eines Dekorbandes auf diesen Behältern.
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Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens, wobei ein Formblock verwendet wird, der mindestens eine Wärmeformungskammer mit einer Einführöffnung umfasst, wobei die Wärmeformungskammer von einer Arbeitsposition in eine Einführposition geschwenkt und ein Dekorband durch die Einführungsöffnung in die Wärmeformungskammer eingeführt wird, worauf die Wärmeformungskammer wieder in die Arbeitsposition geschwenkt und aus einem thermoplastischen Material ein Behälter geformt wird.
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Solche Vorrichtungen, Anlagen und Verfahren sind bekannt. Dabei ist zur Positionierung der Bänder in den Wärmeformungskammern im allgemeinen ein Einführungsblock vorhanden, der auf einer Seite des Formblocks angeordnet ist und der sich horizontal erstreckende Einführungskammern umfasst. Die Bänder sind in diesen Einführungskammern aufgewickelt. Um die Bänder in die Wärmeformungskammern einzuführen, wird der Formblock in die Schwenkposition gebracht, so dass die Wärmeformungskammern und die Einführungskammern einander gegenüberliegen. Dann werden die Bänder von Einführstangen in die Wärmeformungskammern geschoben. Die
US 4,462,952 A zeigt ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Eine Anordnung gemäß der
EP 0 296 302 A1 benutzt zwei waagerechte Formvorrichtungen, die vorspringend und untereinander um 180° winkelversetzt auf einem Karussell mit vertikaler Drehachse angeordnet sind, wobei das Karussell gesteuert angehoben und gesenkt sowie jeweils um 180° gedreht wird, damit sich die Formvorrichtungen abwechselnd in eine Thermoformungsstation für die Behälter und in eine benachbarte Station einstellen, welche letztere für die Einführung der selbstklebenden Etiketten in die Formvorrichtungen sorgt und seitlich neben der Thermoformungsstraße angeordnet ist. Die
FR 2 528 349 A1 lehrt das Einführen einer Banderole durch einen Bodenschlitz einer Wärmeformungskammer. Gemäß der
DE 28 50 843 A1 wird eine Folienbahn erwärmt und abschnittsweise in eine Formstation transportiert, dort eine untere Werkzeughälfte mit eingelegten Banderolen angehoben und Tiefziehen mittels Differenzdruck eines Behälters ausgeführt, wodurch ein Verbinden von Banderole und Behälter erfolgt.
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Um den Arbeitsprozess möglichst ökonomisch zu gestalten, steht für die Einführung der Bänder während eines Arbeitszyklus nur sehr wenig Zeit zur Verfügung. Die Einführungsstangen treten dabei nicht in die Wärmeformungskammern ein und die Bänder werden zum Boden der Wärmeformungskammern geschoben, ohne richtig positioniert zu werden. Es besteht daher die Gefahr, dass ein in eine Wärmeformungskammer eingeführtes Band in der Kammer nicht exakt positioniert ist, was dann zu einer ungenauen und unästhetischen Anordnung des Bandes auf dem fertig geformten Behälter führt. Ein solcher Positionierungsfehler kann auch zu einem sogenannten „gerollten Hals“ führen, wobei das Band die Form einer Spirale annimmt und der höchste Punkt der Spirale durch die Bewegung des thermoplastischen Materials bei der Wärmeformung mitgenommen und zwischen dem übrigen Band und dem Behälter umgebogen wird.
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Solche Fehler schaden der Produktivität einer Anlage, die ein solches Verfahren einsetzt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Vorrichtung und eine Anlage anzugeben, bei denen solche Fehler weitestmöglich vermieden werden.
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Die Aufgabe wird in verfahrensmäßiger Hinsicht von dem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst, bei welchem die Position des Bandes im Inneren der Wärmeformungskammer nach dem Einführen des Bandes in die Wärmeformungskammer und vor der Formung des Behälters ausgerichtet wird.
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Diese Ausrichtung ermöglicht es, die Genauigkeit der Positionierung des Bandes in der Wärmeformungskammer zu verbessern und die oben erwähnten Fehler zu beseitigen oder zumindest zu begrenzen.
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Vorzugsweise erfolgt die Ausrichtung der Position des Bandes in der Wärmeformungskammer während der Überleitungsphase der Wärmeformungskammer von der Schwenkposition in die Arbeitsposition.
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Eine besonders vorteilhafte Art der richtigen Positionierung des Bandes erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass der untere Rand des aufgewickelten Bandes mit dem der Einführöffnung gegenüberliegenden Boden der Kammer in Kontakt gebracht wird. Auf diese Weise hat der untere Rand die Form eines Kreises, und das Band nimmt auf natürliche Weise die Form eines geraden Zylinders an.
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Die Ausrichtung der Position des Bandes erfolgt von dem genannten Boden aus, wobei zur die Ausrichtung der Position des Bandes mindestens ein Teil des genannten Bodens der Wärmeformungskammer zu der Einführungsöffnung hin verschoben wird.
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Um den unteren Rand des Bandes und den Boden der Wärmeformungskammer in Kontakt zu bringen, besteht eine besonders wirksame, weil keine Einführung von äußeren Elementen in die Wärmeformungskammer erfordernde, Methode darin, einen Teil des Bodens dieser Kammer, beispielsweise einen äußeren ringförmigen Teil, zu der Öffnung der Kammer hin zu verschieben. Es ist auch möglich, den Boden der Wärmeformungskammer in seiner Gesamtheit zu verschieben.
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In vorrichtungsmäßiger Hinsicht wird oben genannte Aufgabe gelöst von der Vorrichtung des Anspruchs 4, bei welcher Mittel zur Ausrichtung der Position des Bandes in der Wärmeformungskammer vor der Wärmeformung des Behälters vorgesehen sind.
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Vorzugsweise umfassen die Mittel zur Einführung eines Dekorbandes in die Wärmeformungskammer in der Schwenkposition eine Einführungskammer für die Bandwicklung, die eine Weitergabeöffnung aufweist, die mit der Wärmeformungskammer verbunden und derart angeordnet ist, dass die Weitergabeöffnung gegenüber der Einführungsöffnung der Wärmeformungskammer angeordnet ist, wenn sich diese in der Schwenkposition befindet, Aufwickelmittel, um ein Dekorband in der Einführungskammer aufzuwickeln, und Weitergabemittel, die das Band in die Wärmeformungskammer durch die Weitergabe- und Einführungsöffnungen, die einander gegenüberliegen, einführen können.
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Die Mittel zur Ausrichtung der Position des Bandes in der Wärmeformungskammer umfassen Mittel, um wenigstens einen Teil des Bodens der Wärmeformungskammer relativ zu der Einführungsöffnung dieser Kammer zu verschieben.
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Vorzugsweise umfassen die Mittel zum Verschieben mindestens eines Teils des Bodens der Wärmeformungskammer eine Verschiebeachse, die mit dem Bodenteil kinematisch über Mittel verbunden ist, die eine Drehbewegung in eine Translationsbewegung umformen können, und Mittel, um die Verschiebeachse und den Formblock zueinander zu drehen.
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Da im allgemeinen das Schwenken des Formblocks eine Drehbewegung um eine Schwenkachse ist und die Verschiebung des Bodenteils eine Translationsbewegung ist, kann vorteilhaft die Drehbewegung des Formblocks genutzt werden, um nach Umformung in eine Translationsbewegung den beweglichen Bodenteil zu verschieben. Dies ermöglicht es, auf zusätzliche Antriebsmittel zu verzichten.
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Vorzugsweise umfasst der Formblock mindestens eine Reihe von Wärmeformungskammern, die jeweils einen beweglichen Bodenteil aufweisen, wobei diese Bodenteile dann alle kinematisch mit der Verschiebeachse verbunden sind.
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Vorteilhaft kann das Prinzip des beweglichen Bodenteils auf mehrere Wärmeformungskammern desselben Formblocks verallgemeinert werden. Dazu ist es erforderlich, die Verschiebungen der Bodenteile der Kammern miteinander zu synchronisieren. Dies kann vorteilhaft durch die kinematische Verbindung erfolgen, die alle Kammern, die dem Formblock angehören, mit der Achse, um die er der Block schwenkt, verbindet.
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In anlagenmäßiger Hinsicht wird die oben genannte Aufgabe schließlich von einer Anlage zur Herstellung von Behältern durch Wärmeformung und Anbringung von Dekorbändern auf den Behältern gelöst, die die oben genannte Vorrichtung und ferner Mittel, um einen Bandstreifen in die Nähe der Einführungskammer zu bringen, um ein Dekorband von oder aus diesem Bandstreifen ab- oder auszuschneiden, Mittel, um das Band in der Einführungskammer aufzuwickeln, Mittel, um das Band in die Wärmeformungskammer weiterzuleiten, und Mittel, um ein Stück aus Thermoplast in die Nähe der Wärmeformungskammer zu bringen, wenn sich diese in Arbeitsposition befindet, umfasst.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, rein beispielhaften und nicht-beschränkenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung, in welcher:
- 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Anlage ist;
- 1A eine schematische Darstellung des Schwenkprinzips der Formblöcke und der Lokalisierung der Einführungsblöcke in Bezug auf die Formblöcke in Schwenkposition ist;
- 2 eine seitliche Schnittansicht eines Formblocks in Schwenkposition und des zugehörigen Einführungsblocks vor der Einführung der Bandstreifen in die Wärmeformungskammern ist;
- 3 eine seitliche Schnittansicht eines Formblocks in Schwenkposition und des zugehörigen Einführungsblocks nach der Einführung der Bandstreifen in die Wärmeformungskammern ist;
- 4 eine seitliche Schnittansicht eines Formblocks in Arbeitsposition ist;
- 5 eine vordere Schnittansicht eines Formblocks in Arbeitsposition ist; und
- 6 eine perspektivische Ansicht der Verschiebeachse und eines exzentrischen zylindrischen Teils ist.
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Die in 1 dargestellte Anlage setzt das erfindungsgemäße Verfahren ein. Sie umfasst mehrere Stationen, durch die schrittweise ein Band 10 aus thermoplastischem Material durch Antriebsmittel (hier nicht dargestellt) angetrieben wird. In Vorschubrichtung F des Bandes nacheinander betrachtet umfasst die Anlage eine Heizstation 14, eine Wärmeformungsstation 16, eine Befüllungsstation 18 für die geformten Behälter und eine Verschlussstation 20 für diese Behälter durch Versiegeln eines Verschlussbandes 22 durch ihre Öffnungen.
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Die Wärmeformungsstation 16 umfasst zwei Formblöcke 24, 25 und einen Block von Wärmeformungskolben 30, die in diesen Kammern verschiebbar sind. Die Blöcke 24 und 25 grenzen aneinander an, wie dies 1A zeigt. Die Station 16 umfasst auch zwei Blöcke 26, 27 von Bandeinführungskammern, die sich an den Seiten der Anlage befinden.
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In dem dargestellten Beispiel ist der Formblock
24 (bzw. der Formblock
25) mit dem Einführungsblock
26 (bzw. dem Einführungsblock
27) verbunden. Die Dekorbandstreifen
28 werden durch Zuführungsmittel in die Nähe der Einführungskammern gebracht. Hier nicht dargestellte Mittel ermöglichen es, Dekorbänder
32 von oder aus den Bandstreifen ab- oder auszuschneiden und sie in den Einführungskammern aufzuwickeln. Solche Mittel sind an sich bekannt und beispielsweise in der
FR 2 793 185 beschrieben.
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Einführungsstangen 34 sind vorgesehen, um die aufgewickelten Bänder von den Einführungskammern 36 zu den Wärmeformungskammern 40 weiterzuleiten.
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Die beiden Formblöcke 24, 25 haben eine ähnliche Funktion, so dass hier nur einer beschrieben werden muss. Der andere funktioniert auf dieselbe Weise, wobei er in die entgegengesetzte Richtung schwenkt.
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Wie in den 2 und 5 zu sehen, setzt sich der Formblock 24 aus zwei Reihen von Wärmeformungskammern 40 zusammen, die parallel zur Verschieberichtung F des Kunststoffbandes angeordnet sind. Das dargestellte Beispiel zeigt einen Formblock, umfassend zwei Reihen zu jeweils sechs Kammern 40. Jede der Wärmeformungskammern weist eine Einführungsöffnung 42 auf, die dazu bestimmt ist, ein Dekorband aufzunehmen, und jede der Einführungskammern weist eine Weiterleitungsöffnung 38 auf, wie in 2 dargestellt. Für jede Wärmeformungskammer ist die Einführungsöffnung jene, durch die ein Wärmeformungskolben 30 eindringt, um in der Kammer das thermoplastische Material, das sich gegenüber dieser Öffnung befindet, in der Arbeitsposition der Kammer auszuziehen.
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Die 1 und 1A zeigen, dass der Formblock 24 in drei unterschiedlichen Positionen angeordnet sein kann: einer oberen Position (1), in der die Behälter durch die Wirkung der Kolben geformt werden, einer Arbeitsposition ( 1A), in der der Block in Bezug auf seine obere Position nach unten verschoben wurde, um die Behälter, die soeben geformt wurden, freizugeben, und einer Schwenkposition (1A), in der der Block 24 um eine Vierteldrehung in Bezug auf seine Arbeitsposition geschwenkt wurde, so dass sich die Wärmeformungskammern dieses Blocks in der Verlängerung der Einführungskammern des Blocks 26 befinden, wobei ihre jeweiligen Öffnungen 42 und 38 einander nun gegenüber liegen. In dieser letztgenannten Position werden die Dekorbänder von den Einführungskammern des zugehörigen Einführungsblocks 26 zu den Wärmeformungskammern gebracht. Im vorliegenden Fall ist die vorher erwähnte Arbeitsposition somit die untere Position. Die Wärmeformungskammer ist vertikal in der oberen und unteren Position ausgerichtet, während sie in der Schwenkposition im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist.
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Der Formblock 24 wird zwischen seiner oberen Position und seiner Arbeitsposition durch eine hier nicht dargestellte bewegliche Plattform verschoben.
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Andererseits wird der Block 24 von seiner Arbeitsposition in seine Schwenkposition durch eine Drehung um eine Verschiebeachse, die, wie in 5 zu sehen, in Form einer Welle 50 vorhanden ist, gebracht. Diese ist auf dem Gehäuse 60 befestigt und erstreckt sich quer zur Vorschubrichtung F.
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Der Block 24 besitzt zwei Profile 56, die sich unter den Wärmeformungskammern befinden und sich in Vorschubrichtung F erstrecken.
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Diese Profile weisen Bohrungen und Lager 58 auf, die dazu bestimmt sind, die Welle 50 zu tragen, so dass der Formblock drehbar um die Welle 50 befestigt ist.
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Wie in 5 zu sehen, wird die Welle 50 in Drehung in Bezug auf das Gehäuse 60 mit Hilfe einer Abflachung 51 festgestellt, die sich auf der Achse 50 befindet und mit der ebenen Fläche des oberen Endes des Teils 62 zusammenwirkt.
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Die Mittel zum Schwenken des Formblocks 24 umfassen im vorliegenden Fall einen Zylinder 44, der in den 2, 3 und 4 zu sehen ist. Dieser umfasst einen Kolben 45, dessen hier nicht dargestelltes Ende in Schwenkverbindung mit einer Achse 47 befestigt ist, die mit einer Erweiterung 24E des Formblocks fest verbunden ist.
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Um den Formblock 24 zu schwenken, wird der Zylinder 44 betätigt, dessen Kolben 45 die Achse 47 in die Richtung der Achse des Zylinders schiebt. Da der Formblock drehbar um die Welle 50 befestigt ist, stellt die Wirkung des Kolbens auf die Achse 47 einen Hebelarm dar, der den Formblock um die Welle 50 schwenken lässt.
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Nach demselben Prinzip kann der Formblock wieder von der Schwenkposition in die Arbeitsposition aufgerichtet werden, wobei der Zylinder 44 in die entgegen gesetzte Richtung betätigt wird, so dass der Kolben 45 dieses Mal an der Achse 47 zieht, um einen entgegen gesetzten Hebelarm zu erzeugen.
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Es ist auch möglich, einen Servomotor zu verwenden, dessen Drehachse auf dem Formblock befestigt ist, um ihn um die Welle 50 zu schwenken.
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Vor der Weiterleitung des Dekorbandes in eine Wärmeformungskammer wird zuerst der Block 24 von Wärmeformungskammern um eine Vierteldrehung von seiner Arbeitsposition in seine Schwenkposition um die Verschiebeachse 50 geschwenkt.
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Wie in den 2 und 3 zu sehen ist, befindet sich die Einführungsöffnung 42, wenn der Formblock 24 geschwenkt wird, gegenüber der Weiterleitungsöffnung 38 einer Einführungskammer. Die durch einen Zylinder 46 betätigten Einführungsstangen 34 schieben das Band, das vorher in der Einführungskammer aufgewickelt wurde, zu der Wärmeformungskammer durch die Weiterleitungs- 38 und Einführungsöffnung 42.
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Aus Sicherheitsgründen und auch, um die Dauer eines Zyklus nicht zu verlängern, ist vorgesehen, dass die Stangen 34 nicht in die Wärmeformungskammer eindringen. Die Bänder 32 werden somit zum Boden der Wärmeformungskammern geworfen und somit im Allgemeinen in der Kammer nicht korrekt positioniert. Beispielsweise können sie die Form einer Spirale oder eines nicht geraden Zylinders annehmen, wie 3 zeigt.
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Die nachfolgenden Erklärungen sollen das Verfahren beschreiben, das es ermöglicht, die Position des Bandes in der Wärmeformungskammer anzupassen.
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Vorzugsweise hat die Wärmeformungskammer 40 einen Boden 40A, der beweglich ist, d.h. dass Mittel vorhanden sind, um ihn längs zu der Einführungsöffnung der Kammer zu verschieben.
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Während der Formblock 24, der das Band 32 enthält, von seiner Schwenkposition in seine Arbeitsposition gebracht wird, wird gleichzeitig der Boden 40A der Kammer um einige Millimeter verschoben, so dass der gesamte untere Rand des Bandes mit dem Boden der Kammer in Kontakt ist, wie dies 4 zeigt.
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Es ist beispielsweise vorstellbar, dass das weitergeleitete Band die Form einer Spirale hat, wobei es diese Verschiebung nun ermöglicht, seine Position anzupassen. In diesem Fall ist nämlich der untere Rand dieses Bandes nicht flach. Dieser Rand ist teilweise mit dem Boden der Wärmeformungskammer unter der Wirkung der Schleuderkraft dieses Bandes bei seiner Weiterleitung in die Kammer in Kontakt, eventuell in Kombination mit der Wirkung der Schwerkraft, wenn die Wärmeformungskammer in ihre Arbeitsposition aufgerichtet wird. Bei diesem Aufrichten bewirkt die Verschiebung des Bodens der Kammer, dass der untere Rand der Spirale durch den beweglichen Boden wieder hochgezogen und in der Folge in eine Ebene eingeschrieben wird. So nimmt das Band die Form eines geraden Zylinders an, wie in 4 dargestellt. Andererseits ermöglicht es das Hochziehen des beweglichen Bodens auch, die Höhenposition des Bandes einzustellen.
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Mit diesem Verfahren wird somit ein Band 32 erhalten, das die gewünschte Form, d.h. einen geraden Zylinder, aufweist und auf der gewünschten Arbeitshöhe positioniert ist.
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Um den Boden der Wärmeformungskammer hochzufahren, wird die Drehbewegung des Formblocks 24 in eine Translationsbewegung umgeformt. Dazu wird der Bodenteil 40A jeder Kammer an einer Platine 48 befestigt, die längs in Bezug auf die Kammern verschiebbar ist. Diese Platine wird, wie in den 4 und 5 zu sehen ist, in Translation durch die Seitenränder 24B der Innenfläche des Formblocks 24 geführt.
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Die Platine umfasst Erweiterungen 48E, die in Aussparungen gleiten können, die sich unter den Wärmeformungskammern befinden und in dieselbe Richtung wie diese ausgerichtet sind. Es ist nun mit Hilfe der 5 verständlich, dass die Gesamtheit der Wärmeformungskammern des Formblocks 24 und die Platine 48, die sie trägt, in eine Richtung parallel zur Achse der Wärmeformungskammern in Translation verschoben werden können.
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Wie in 6 zu sehen, umfasst die Welle 50 ferner zylindrische Wellenabschnitte 54, deren Achse A2 parallel zur Achse A1 der Welle 50 und in Bezug auf diese um einige Millimeter in die zu den Einführungskammern entgegen gesetzte Richtung exzentrisch angeordnet ist.
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Auf diesen Wellenabschnitten 54 sind in Drehung Stangen 52 angeordnet. Jede Stange 52 umfasst an einem Ende eine Bohrung mit einem Durchmesser im Wesentlichen gleich dem Durchmesser der Welle 54, um mit dieser zusammenzuwirken.
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Das andere Ende der Stange 52 umfasst eine Bohrung 53, die zur Achse der Welle 50 parallel und in Schwenkverbindung mit der Erweiterung 48E der Platine mit Hilfe eines Stiftes 49, der in der Bohrung 53 angeordnet ist, verbunden ist.
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Es wird nun die kinematische Bewegung beschrieben, die die Drehung des Formblocks in eine Translation der Formböden umformt.
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Wenn der Formblock 24 in Drehung mit Hilfe des Zylinders 44 angetrieben wird, schwenkt der Block um die Welle 50. Mit anderen Worten drehen sich die Wärmeformungskammern und die Platine 48 um die Achse 50. Da die Stange 52 mit der Platine mit ihrem ersten Ende verbunden ist, wird sie ebenfalls in Drehung angetrieben. Nun ist, wie oben erklärt, die Hauptdrehachse der Stange die Achse des Wellenabschnitts 54, somit wird die Stange in Drehung um die Welle 54 angetrieben.
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Unter Bezugnahme auf die 3 und 4 ist zu verstehen, dass, da die Welle 54 in Bezug auf die Achse der Welle 50 exzentrisch angeordnet ist, der Abstand zwischen der Achse A2 der Welle 54 und der Achse A3 des Stiftes 49 kleiner ist (Abstand d in 3), wenn der Formblock geschwenkt ist, als wenn sich dieser in vertikaler Arbeitsposition befindet (Abstand D in 4).
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Da ferner die Achse A3 des Stiftes 49 der Platine 48 angehört, wird sie in Translation in dem Formblock geführt. Mit anderen Worten A3 unterliegt die Achse einer geradlinigen Translationsbewegung, wenn der Formblock von seiner Schwenkposition in die Arbeitsposition aufgerichtet wird. Bei dieser Translation entfernt sich die geometrische Achse A3 von der Achse A2.
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Mit anderen Worten entfernen sich während der Aufrichtungsphase die Platine 48 und die Bodenteile der Wärmeformungskammern von der Welle 50, was bedeutet, dass sich die Bodenteile 40A zu der Öffnung der Wärmeformungskammern hin verschieben.
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Schließlich ist das Aufrichten des Formblocks von der Verschiebung des Bodenteils der Wärmeformungskammer zu der Einführungsöffnung hin begleitet.
Nach demselben Prinzip ruft das Schwenken des Formblocks die Verschiebung des Bodenteils einer Wärmeformungskammer in die zur Einführungsöffnung derselben entgegengesetzte Richtung hervor.
