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Kontinuierlich arbeitende Vorrichtiung zum Verformen thermoplastischer
Kunststoffbahnen Zur Herstellung von Behältern, Verpackungen oder Pakcungseinsätzen
sowie ähnliche Produkten aus thermoplatischen Kunststoffen werden in erster Linie
Vakuum-Tiefziehmaschinen eingesetzte auf weichen die auf ihren Erweichungspunkt
erwärmte Kunsttoffbahn durch 3augzug gegen entsprechende Formen gedrückt wird, so
daß sie nach dem Abkühlen die gewükschte Gestalt aufweist. Es sind sowohl taktweise
arbeitende Maschinen in Tischform als auch Kontinuierlich laufends Trommelmaschinen
bekannt. Dabei sind Trommelmaschinen an sich wegen der wesentlich höhleren erreichbaren
Arbeitsgeschwindigkeit vorzuziehen, doch haben sie sich beislang in der Parais nur
in begrenztem Umfang durchzusetzen vermoscht, weil alle bislang bekannten Konstuktionen
sehr aufwendig und kompli ziert sind.
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Die vorbekannten Vorrichtungen bestehen im wesentlichrn aus einer
vakuumdichten Trommel, deren Mantel von den aneinnandergesetzten, mit entsprechenden
Behrungen für den Luftdruchtritt
versehenen Formen gebildet wird.
Da das Vakuum nur dann an den Formen anliegen darf, wenn diese mit der vorerwärmten
und dadurch erweichten Kunststoffbahn in BerUhrung treten, muB das Innere der Trommel
in einzelne Abschnitte aufgeteilt werden welche Jeweils Uber entsprechende Regelvorrichtungen
an das Vakuum angeschlossen sind. Der entscheidende Nachteil dieser vorbekannten
Vorrichtungen ist darin zu sehen, daß ihre Verwendbarkeit auf eine bestimmte Form
und damit auf ein einziges Endprodukt beschränkt ist. Schon ein geringruhiger Formwecksel
bedingt notwendigerweise das Auswechseln der gesamten Trommel mit den Formen und
allen AnschlUssen.
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Schon das Auswechseln der gesamten Trommel ist naturgemäß mit einem
verhältnismäßig hohen Zeitaufwand verbunden.
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Schwerwiegender ist Jedoch, daß rur Jede neue Form eine vollständig
neue Tronmel erforderlich ist, so daß der Einsatz einer solchen Vorrichtung wirtschattlich
überhautp nur bei sehr großen Serien von mehreren Millionen Stück in Betracht gezogen
werden kann, da die Investitionen für kleiner.
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Serien wesentlich zu hoch sind. Die Anfertigung einer neuen Trommel
mit den Formen nimmt darüber hinaus längere Zeit, dh. mehrere Monate, in Anspruch,
so daß die Flexibilität gegenüber plötzlich auftetenden Kundenwünschen äußerst gering
ist. Kleinere Äderungswünsche können praktisch überhaupt nicht berückstichtigt werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde,
eine Vakuum-Tiefziehvorrichtung zum Verformen
thermoplastischer
Kunststoffbahnen zu entwickeln, welche die Vorteile der kontinuierlichen Arbeitsweise
bietet, ohne zugleich die Nachteile der bislang bekannten Trommelmaschinen aufzuweisen;
insbesondere soll eine Vorrichtung geschaffen werden, bei welcher die Formen auf
einfache Weise und in kurzer Zeit ausgewechselt werden können, ohne daß die gesamte
Vorrichtung ausgetauscht werden muß. Weiterhin soll die Vorrichtung so aufgebaut
sein, daß auch Formen verschiedener Größe auf der gleichen Vorrichtung Verwendung
finden können.
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Zur Lösung dieser Aufgäi>en wird erfindungsgemKß eine kontinuierlich
arbeitende Vorrichtung zum Verformen thermoplastischer Kunststoffbahnen vorgeschlagen,
an deren Außenseite die Formen angeordnet sind, gegen welche die auf ibre Erweichungstmeperatur
erwärmte Kunststoffbahn durch Vakuum gezogen wird und welche gekennzeichnet ist
durch einen Halterahmen mit einer Anzahl kastenförmiger, mit Vakuumanschluß versehener
Rmern, welche die auswechselbaren, lurtdurchlässigen Formen aufnehmen. Dabei ist
die Größe der Kammern zur Anpassung an die Abmessungen der Jeweils auf zunehmenden
Formen vorzugsweise veränderbar. In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichung ins der Halterahmen ein mit einer Drehachse verbundener Zylinder- oder
Prismenmantel mit zwei an diesen Enden angeordneten Seitenwänden, wobei der Mantel
mit seitlich Uberstehenden Flanschen und mit Querstegen versehen ist, welche die
seitlichen Begrenzungen
der einzelnen Kammern und damit die Halterungen
fUr die Formen bilden. Der Mantel kann vorteilhafterweise aus einzelnen zusammengesetzten
Segmenten bestehen.
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Durch weitere zweckmämige Ausgestaltung läßt sich die erfindungsgemäße
Vorrichtung leicht an Formen verschiedener Abmessungen anpassen. Zur Veränderung
der Breite des Halterahmens ist vorzugsweise zumindest einer der seitlich Uberstehenden
Flansche in Achsrichtung verschiebbar; zweckmäßigerweise wird der Halterahmen, d.h.
dessen Mantel, so breit ausgelegt, daß die breitesten noch zu verwendenden Formen
Platz finden, während bei Benutzung schmälerer Formen einer der seitlichen Flansche
entsprechend der Formbreite in Achsrichtung nach innen verschoben wird.
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Zur eigentlichen Halterung der Formen sina vorzugsweise Formrahmen
vorgesehen, welche mit den Formen an allen vier Seiten fest verbunden sind und welche
auf die seitlichen Flansche und die Querstege des Halterahmens vakuumdicht aufsetzbar
sind. Bei Verwendung tieferer oder - in Drehrichtung der Verrichtung geschen - längeren
Formen kann der Umfang der Vorrichtung auf einfache Weise dadurch vergroßert worden>
daß die Formrahmen nach unten verlängert werden, so daß der Abstand der Formen von
dem Mantel zunimmt. Auf diese Weise ist es leicht mbgllch, die Länge und Tiere der
Kammern bei gegebenem Unfang des Halterahmens an die Abmessungen der
jeweisl
zu verwendenden Formen anzupassen, so daß die einzelnen Formen in Laufrichtung gesehen
unmittelbar aneinander anschließen und keine toten Flächen entstehen, welche bei
Betrieb der Vorrichtung zu erhöhtem Materialverbrauch durch Schnittabfall führen
würden.
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Die Seitenwände der Formrahmen oder die seitlichen Flansche des Halterahmens
sind vorzugsweise mit Bohrungen versehen, welche vorzugsweise unabhängig von der
Steuerung des Tierziehrahmens ebenfalls an das Vakuum angeschlossen sind; hierdurch
wird erreicht, daß die Kunststoffbahn von der Vorrichtung gleichmäßig angesaugt
und niedergehalten wird, ohne daß etwa seitlich Luft einströmt, was zu einer ungleichmäßigen
Verformung fuhren würde. Eine Anpassung der Vorrichtung an verschieden breite Formen
kann auch so erfolgen, daß man bei gegebener Breite des Halterahmens die Formhalter
oben verschmälert, während die Baaisfläche zur vakuumdichten Abdeckung der Kammer
unverändert bleibt, Gegebenenfalls muß dann eine Vakuumverbindung von der Seitenwand
der Kammer zu dem Sietenflansch des Formhalters vorgesehen werden.
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Insbesondere zur Verformung von Kunststoffbahnen großerer Dicke oder
mit Schaumstruktur sind die eiizelnen Kammern, d.h. vorzugsweise die segmente des
Mantels der Vorrichtung, zusätzlich mit einer Heißluftleitung verbunden. Zur KUhlung
der Formen sowie gegebenenfalls zur AbkUhlung des
tiefgezogenen
Produktes kann darüber hinaus auch noch eine Kaltluftzuleitung zu den einzelnen
Kammern vorgesehen sein.
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Zur nlilieren Erläuterung der vorliegenden Erfindung sollen die beiliegenden
Zeichnungen dienen, in welchen eine Aus-Führungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
schematisch dargestellt ist. Es zeigen: Fig. 1 - den Aufbau der gesamten Vorrichtung
schematisch im Querschnitt; Fig. 2 - einen Schnitt lings der Linie A-A der Fig.
1; Fig. 3 - eine Draufsicht auf eine Kaniner (ein Segment} des Halterahmens in einer
anderen Ausführungsform; Fig. 4 - einen Schnitt ähnlich Fig. 2 durch einen Formhalter
mit Form für den halterahmen gemäß Fig. 3.
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Von einer Vorratsrolle 3 läuft die Kunststoffbahn 6 über eine Umlenkrolle
4 zu der rotierenden Vorrichtung 1. Durch eine geeignete Heizvorrichtung 2, z.B.
einen elektrisch behelzten Wärmestrahler oder eine heißluftdusche, wird die Kunststoffbahn
6 auf ihre Erweichungstemperatur erwärmt. Noch unter der Heizvorrichtung 2 oder
unmittelbar danach wird durch entsprechende Steuerung Vakuum an die Formen angelegt,
so daß die Kunststoffbahn in die an der Außenseite des Halterahmens 1 angeordneten
Formen gesaugt wird, Anschließend wird die zu diesen Formen fürhrende Saugleitung
geschlossen, so daß die verrormte und durch Erkalten wieder erhKrtete
Kunststoffbahn
aus den Formen gelöst und über eine weitere Umlenkrolle 4 beispielsweise zu einer
geeigneten Schneidstation oder dergleichen weitergeleitet werden kann. Zur 3eschleunigung
des Abkühlvorgeanges kann gegebenenfalls von außen und/oder innen gekühlt werden,
z.B. durch Einblasen von Kaltluft durch die luftdurchlUssigen Formen.
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Die Haltevorrichtung fUr die Halterung der Formen besteht im wesentlichen
aus einzelnen Kammern 8, welche sich über die Breite des Halterahmens 1 erstrecken.
Bei der gezeigten Ausführungsform besteht der Halterahmen aus einem prismenförmigen
Mantel 10, welcher aus einzelnen Abschnitten 5 zusammengesetzt ist. Zur Abtrennung
der Kammern 8 in Laufrichtung dienen Quer stege 9, welche Jedoch bei entsprechender
Ausbildung der weiter unten beschriebenen Formhalterahmen 17 auch tortfallen können.
Die Anzahl der kammern bzw. Segmente kann beliebig gewKhlt werden, vorzugsweise
liegt sie zwischen acht und zwölf.
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Die Fig. 2 läßt den Aufbau der einzelnen Kammern 8 sowie die Halterung
der Fomen 20 besser erkennen. Die Seitenwände 11, 11' des Halterahmens sind auf
gesignete Weise mit einer Antriebsachse 12 verbunden, welche zum Drehen der Vorrichtung
diente Auf der Außenflhe 10 sind Flansche 13 und 14 angeordnet, welche die seitliche
Begrenvung der Kammern 8 bilden. Zur Anpassung der Brelte des Halterahmens an die
Breite
der Formen 20 ist verzugsweise zumindest einer dieser Flansche, im vorliegenden
Fall der seitliche Flansch 1d, in axialer Richtung verschiebbar ausgebildet. Die
Mantelfläche der einzelnen Kammern 8 ist jeweils mit einem Vakuumanschluß 21 sowie
gegebenenfalls mit einem Heißluftanschluß 22 und/oder einem Kaltluftanschluß 23
ausgestattet. Die Steuerung des Vakuums sowie der Heiß- und Kaltluft erfolgt in
an sich be kannter Weise, z-um Beispiel durch eine Ventilsteuerung oder mittels
einer Schiebermechanik mit einem stationären Ring, der in entsprechende Abschnitte
mit Vakuum-, Kalt- und heißluftanswchluß aufgeteilt ist. Auch eine Nockensteuerung
ist möglich.
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Bei der Ausführungsform der Fig. 2 ist die Form bzw. die eine Mehrzahl
von Formen enthaltende Formenpiatte 20 fest mit einem formrahmen 17 verbunden, der
die Form 20 an allen vier Seiten dichtschließend umgibt. Bei Herstllung der Formen
im Gußverfahren kann die Form beispeilsweise in diesen Rahmen 17 eingegossen werden,
da gleiche gilt für Formen aus einer Masse oder einem Material, welches langsem
abbindet. Andererseits ist es auch möglich, z.B. Formen aus Mettal wei aluminium
herzustellen, bei welchen der Rahmen 17 ein integraler Bestandteil der Form ist.
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Der Fromrahmen 17 ist so ausgebildet, daß er in die seitlichen Flansche
13, 14 und die Querstege 9 vakuumdicht
einsetzbar ist, wober für
einen vakuumdichten Zusammenbau entsprechende Dichtungsbänder aus einem einastischen
Material VErwendung finden. Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsfomr ist
die Forml 20 durch Einfüllen eines anschließend erhärtenden materials in den Rahmen
17 hergestellt; die umlaufenden Vorsprünge 18 des Halterahmens verhidnern, daß sich
die Form 20 aus dem Rahmen 17 löst. Vorsprünge 15, 16 an den seitlichen Flanschen
13, 14 dienen als Halterung für den Rahmen 17, welcher darüber hinaus auf geeignete
Wieise, z.B. durch Schruaben 24, 24'mit dem Haltsrahmen verhbunden ist.
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Da die Stege 9 auf dem matel 10 des Halterahmens zweckmäßigerwise
radial angebracht sind, weisen die entspruchenden, in Fig. 2 nicht dargestellten
Teile der Formrahmen 17 zweckmäßigerweise eine entsprechende Neigung auf, so daß
sie etwa parallel zu den Stegen 9 verlaufen. Es ist jedoch acuh möglich, auf die
Stege 9 zu verzidchten und die einzelnen Rahmen 17 in Laufrichtung direkt aufeinanderstoßend
auf dom Halteranmen 1 zu montieren.
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Zur Anpassung des Halterahmsns 1 an die hereite der jewells versendeten
Formen dient, wie sehon erwänt, der azila versehieb bare seitliche Flansch 14, Zum
Einbau von in Drebrichung längeren Fornen genügt es, diese in einem grömeren Abstand
von dem Mantel 10 den Rahmens anzuordnen, mas belspielsneise
dadurch
geschehen karnn, daß man einen tieferen Formrahmen 17 verwendet, d.h. den Formrahmen
17 nach unten verlängert, da der hahmen 17 stets auf den Vorsprüngen 15, 16 aufliegt.
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Das Ausmaß der Verlängerung des Rahmens 17 hängt naturgemäß von der
Länge der Fomen ab, doch wird sie so gewählt, daß eine ganze anzahl von Formen auf
dem Umfang aneinanderstoßend angeordnet werden kann. Auf diese Weise können auch
tiefere Formen, z.B. Formen zum Tiefziehen vonf Bechern und dergleichen, auf dem
Halterahmen Platz finden.
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Dei seltlichen flansche 13, 14 oder vorzugsweise die seitlichen Teile
der Formrahmen 17 sind mit Bohrungen 19 versehen, welche mit Vakuum in Verbindung
stehen, so daß die Kunststoffbahnen durch den Saugzug gegen die Ränder gepreßt werden.
wodurch ein gleichmäßiges anliegen ber die gesamte formoberfläche gewährleistet
ist.
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In Fig. 3 sit eine Abwandlung einer Kammer 8 des Halterahmens in Draufsicht
darbgestellt. Das mantelsegment 10 weist dabei einen Anschluß 21' für die aus dem
Inneren des Haiterehamens kommende Vakummleitung sowie einen Anschluß 23' für die
Kaltluftleitung auf, Nach außen hin wird die kammer durch die Querstege 9 sowie
die sietlichen Flansene 13 und @@ begrenzt, wobei in dieser Ausführungsform die
seitlichen Flansehe sicht wersshlebbar sind. Die Flansche 13, 14 weisen Sangöffnunag
26 nuf. welche antweder gleickeitig mit den
Kammern 8 oder unabhängig
davon an das Vakuum anschließbar sind Uber diese Öffnungen 26 sind die Vakuumkanäle
19 der Formrahmen, welche zum Festhalten der Folienränder dkienen, mit dem Vakuum
verbunden. Schraublöcher 25 dienen zum Befestigen der formrahmen, wobei auf die
Querstege 9 und die Flansche 13, 14 gegebenenfalls Diehtungselemente aufgelegt werden,
bevor die Formrahmen aufgesetzt werden.
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Ein fUr die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform des ISalterahmens geeigneter
Formrahmen ist in Fig. 4 dargestellt. Zur Anprasung der Vorrichtung an schmälere
Formen 20 weist der Formrahmen einen Verlängerten seitlichen Flansch 28 auf. wobei
zur Verbindung der Vakuumöffnung 26 mit dem Kanal 19 eine VFerbindung 27 vorgesehen
ist. Der Flansch 29 zur Befestigung des Formrahmens an der anderen Seite ist demgegen-Uber
so kurz ausgebildet, daß der Kanal 19 direkt über der Vakuumöffnung 26 des Flansches
13 liegt. Die Schraublöcher 25' des Formrahmens fluchten mit den Schraublöchern
25 des Halterahmens, so daß die Teile ohne weiteres verschraubt werden können. Auch
bei dieser Ausführungsform kann die Höhe des Formrahmens ohne weiteres verändert
werden, so daß eine Anpassung des Umfanges der Gesamtvorrichtung an Formen unterschiedlicher
Tiefe oder Länge leicht möglich ist.