DE19716655C2 - Vorrichtung zum Formen, Stanzen und Stapeln von tiefgezogenen Teilen aus thermoplastischem Kunststoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Formen, Stanzen und Stapeln von tiefgezogenen Teilen aus thermoplastischem Kunststoff oder dergleichen, umfassend eine Heizung, einen intermittierenden Folientransport, ein starres Oberwerkzeug, ein heb- und senkbares sowie ausschwenkbares Unterwerkzeug, dessen Bewegungen von auf einer Antriebswelle angeordneten Kurvenscheiben und diesen zugeordneten Kurvenrollen vorgegeben sind, und eine Abstapeleinrichtung.

Derartige Thermoformmaschinen sind durch die DE 33 19 473 A1 und die DE 33 46 628 C2 bekanntgeworden. Auf diesen Maschinen werden zwischen den relativ aufeinanderzu bzw. voneinanderwegbewegten Werkzeugen Kunststoffartikel wie Margarineschalen, Trinkbecher, Behälterdeckel etc. hergestellt. Hierbei werden in der geschlossenen Stellung von Ober- und Unterwerkzeug die Artikel geformt, dann gestanzt und in geöffneter Stellung aus dem Werkzeug heraus in eine Stapeleinrichtung transportiert. Das Oberteil bzw. -werkzeug dieser bekannten Thermoformmaschinen ist an einer starren Querbrücke montiert, während das Unterteil bzw. -werkzeug auf einem höhenbeweglichen und schwenkbaren Formtisch befestigt ist. Zur Schwenkbarkeit des Formtisches besitzt dieser Lagerzapfen, deren Lager in je einem vertikal geführten Führungsstück angeordnet sind. Zum Antrieb sind Kniehebel eingesetzt, die mit Kurvenrollen den auf einer Hauptwelle befestigten Kurvenscheiben anliegen.

Die sich aus verschiedenen Laschen zusammensetzende Kniehebelmechanik zum Verschwenken des gesamten, in einer nicht mitgeschwenkten Vertikalführung laufenden Schwenktisches mit dem darauf befestigten Unterwerkzeug ist sehr aufwendig. Damit die Artikel beim Abstapeln nicht gegen Störkanten geraten, wie bei­ spielsweise im Bereich des Folientransportes, ist ein großer Schwenkwinkel von etwa 45 bis 90°, typischerweise von 80°, erforderlich. Die dann nahezu horizontal ausgeschobe­ nen Artikel müssen in einer bewegten, dem Unterwerkzeug entgegenfahrenden Stapel­ platte aufgenommen werden, da ansonsten die Gefahr besteht, daß die Artikel schwer­ kraftbedingt auf dem Wege in die Stapelpalette zu weit nach unten fallen und die Stapel­ plattendurchbrüche nicht mehr treffen. Wenig hilfreich ist hier eine alternativ mögliche, von vorne herein tiefer gestellte Stapelplatte, da die Artikel auf dem Weg zur Stapelplatte ihren Flugwinkel ändern können. Schließlich besitzt ein alternatives Ansaugen der Artikel an den Auswerfer den Nachteil, daß der Auswerfer komplizierter und - auch bedingt durch die dann benötigte Vakuumanlage - aufwendiger wird. Der für den gesamten Schwenk­ tisch große Schwenkwinkel der bekannten Thermoformmaschine bedingt weiterhin kost­ spielige Dreheinführungen für die Kühlwasseranleitung in das Unterwasserwerkzeug, die zudem nicht unerhebliche Dichtungsprobleme und damit Wartungsarbeiten mit sich brin­ gen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung bzw. Thermoformmaschine ohne die genannten Nachteile, insbesondere mit verbesserter und weniger aufwendiger Hub-/Schwenkmechanik zu schaffen, und dabei weiterhin das Ab­ stapeln der fertigen Artikel zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Unterwerkzeug in einer Schwenkkulisse linear beweglich geführt angeordnet ist, die aus zwei in einer Führung das Unterwerkzeug aufnehmenden, mit Schwenk-Kurvenrollen an den dazugehörigen Schwenk-Kurvenscheiben anliegenden Seitenwangen besteht. Indem somit die Führung des Unterwerkzeuges und damit dieses selbst in einem ebenfalls ausschwenkbaren Teil der Thermoformmaschine, nämlich der Schwenkkulisse angeordnet ist, läßt sich eine sehr kompakte Maschinenbauform erreichen. Dies bringt nicht nur eine niedrige Bedienhöhe mit sich, sondern auch der Verpackungs- und Transportaufwand wird verringert. Der nur noch kleine Schwenkbereich - eine Schwenkbewegung von etwa 27° ist ausreichend - ermöglicht die Medieneinführung, z. B. Kühlwasser, Strom etc., ohne Dreheinführung über einfache Kabelschleppe. In herausgeschwenkter Stellung ist das Unterwerkzeug von allen Seiten frei zugänglich, was einen Wechsel von Werkzeugeinsätzen, z. B. wenn die Artikel zwar einen gleichen Durchmesser, jedoch eine unterschiedliche Höhe besitzen, sowie Reinigungs- und Wartungsarbeiten sehr erleichtert.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß sich das Unterwerkzeug über Hub-Kurvenrollen direkt auf den dazugehörigen Hub-Kurvenscheiben abstützt. Für den Hub - etwa 80 mm - zum Abheben des Unterwerkzeuges ist somit ein unmittelbar eingeleiteter Bewegungsablauf möglich.

Wenn vorteilhaft zur Hub- und Schwenkbwegung des Unterwerkzeuges ein getrieblich mit der Antriebswelle verbundener Drehstromantrieb mit Schwungscheibe eingesetzt ist, läßt sich ein relativ kleiner Motor verwenden, da kurzzeitig benötigte Spitzenmomente aus einer Drehzahlreduzierung der Schwungscheibe gewonnen werden können. In Zeitpunkten ohne oder nur geringen Momentenbedarfs, beispielsweise im oberen und unteren Totpunkt der Unterwerkzeugbewegung, läßt sich die Schwungscheibe dann wieder auf Nenndrehzahl bringen. Gleichwohl können aber auch alle anderen gängigen Antriebe zum Einsatz kommen, wie ein Servomotor. Während des Formens der Artikel wird der Antrieb im übrigen ausgekuppelt, d. h. die Antriebs- bzw. Kurvenscheibenwelle und damit die Bewegung des Werkzeuges gestoppt.

Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Thermoformmaschine mit einer zum Boden geneigten Stellung ausgebildet. Obwohl das Unterwerkzeug über die Kurvenscheiben und die fest an der Kulisse befestigten Kurvenrollen aus der Formstellung in die Abstapelstellung herausgeschwenkt wird, ermöglicht die Schrägstellung - etwa 10° Neigung - der Maschine ein nahezu vertikales Abstapeln der gefertigten Artikel aus dem Werkzeug in die Stapelplatte bzw. Abstapeleinrichtung hinein. Damit eröffnet sich gleichzeitig eine einfache Möglichkeit der Herstellung nicht nur von Bechern bzw. Behältern, sondern auch für Deckel, da die erreichte Abstapelung hierzu eine äußerst günstige Voraussetzung schafft, um die Deckel in ihrer stabilsten Lage transportieren zu können.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprü­ chen und der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung näher erläutert ist. Es zeigen:

Fig. 1 in der Seitenansicht eine in Schrägstellung angeordnete Thermoformma­ schine, in der Arbeitsstellung mit geschlossenen Werkzeugen schematisch dargestellt;

Fig. 2 die Thermoformmaschine gemäß Fig. 1 mit in die Abstapelstellung heraus­ geschwenktem Unterwerkzeug;

Fig. 3 eine sehr schematische, perspektivische Darstellung des in einer aus zwei einander gegenüberliegenden Seitenwangen - von denen aus Gründen der Übersicht lediglich eine gezeigt ist - angeordneten Unterwerkzeuges der Thermoformmaschine gemäß Fig. 1; und

Fig. 4 als Einzelheit der Thermoformmaschine gemäß Fig. 1 das heb- und senkbare sowie verschwenkbare Unterwerkzeug, als Ansicht auf eine Seitenwange der Schwenkkulisse mit dazugehörigen Kurvenscheiben und Kurvenrollen gezeigt.

Einer Thermoformmaschine 1 wird gemäß Fig. 1 von einer Seite her ein Kunst­ stoff-Folienband 2 einlaufseitig gemäß Pfeil zugeführt und auslaufseitig auf einer nicht dargestellten Wickelrolle wieder aufgewickelt. Auf seinem Weg zu der ein feststehendes Oberwerkzeug 3 und ein herausschwenkbares Unterwerkzeug 4 (vgl. Fig. 2) bestehenden Maschineneinheit duchläuft das Folienband 2 eine Heizstation 5 der Thermoformmaschine 1. Sobald ein der Anzahl der in dem Unterwerkzeug 4 vorgesehenen Formnester 6 (vgl. Fig. 3) entsprechender Abschnitt des Folienbandes 2 zwischen Ober- und Unterwerkzeug 3, 4 eingelaufen ist, werden bei gemäß Fig. 1 geschlossenen Werkzeugen 3, 4 die Artikel ausgeformt und -gestanzt. Sobald die Artikel fertiggestellt sind, wird das Unterwerkzeug 4 in die in Fig. 2 dargestellte Abstapelstellung verschwenkt und die Artikel auf eine Abstapeleinrichtung 7 abgelegt. Die Schrägstellung der Thermoformmaschine 1 mit einer Neigung von etwa 10° zum Boden 8 hin erlaubt hierbei ein nahezu vertikales Abstapeln der fertigen Artikel aus dem Unterwerkzeug 4 in die Abstapeleinrichtung (Stapelplatte) 7 hinein.

Zum Durchführen der Hub- und Schwenkbewegung ist das Unterwerkzeug 4 mit seinem Formtisch 9 (vgl. Fig. 3) in Führungen 10 linear beweglich in einer Schwenkkulisse 11 angeordnet, die sich aus zwei einander gegenüberliegenden Seitenwangen 12, von denen in Fig. 3 lediglich eine gezeigt ist, zusammensetzt. In jeder Seitenwange 12 sind zwei Kurvenrollen 13 befestigt (vgl. die Fig. 1, 2 und 4), die sich an zugehörige Schwenk-Kurvenscheiben 15 anlegen, die in den Fig. 1 und 2 zur besseren Übersicht nur mit ihren Innenkurven dargestellt sind und die die Schwenkkurven 15 für das herausschwenkbare Unterwerkzeug 4 definieren; der Bereich des Schwenkweges ergibt sich aufgrund von innerer und äußerer Kurve 15 gemäß Doppelpfeil 16 in Fig. 4. Die Schwenk-Kurvenscheiben 15 sind auf einer Antriebswelle 17 (vgl. Fig. 3) gelagert, die durch nierenförmige Durchbrechungen 18 der Seitenwangen 12 der Schwenkkulisse 11 hindurchgeführt ist und weiterhin auch die Hubkurven-Scheiben 19 des Unterwerkzeuges 4 aufnehmen, wie schematisch in Fig. 3 gezeigt ist. Auf den Hubkurven-Scheiben 19 stützt sich der Formtisch 9 des Unterwerkzeuges 4 direkt mit Kurvenrollen 20 ab, deren Formgebung die Hubkurve 21 festlegt. Der Drehpunkt 22 für das Schwenken der Kulisse 11 bzw. der Seitenwangen 12 liegt stets in einer Linie mit dem Drehpunkt 23 der Antriebswelle 17.

Die Hubbewegung des Unterwerkzeuges 4 und die Schwenkbewegung der Schwenkkulisse 11 werden von einem Drehstrommotor 24 eingeleitet, der über eine Kupplungs-Brems-Kombination und ein Getriebe - beides nicht dargestellt - mit der Antriebs- bzw. Kurvenscheibenwelle 17 verbunden ist. Der Drehstrommotor 24 ist - wie in Fig. 3 schematisch angedeutet - mit einer Schwungscheibe 25 ausgerüstet, die es ermöglicht, kurzzeitig benötigte Spitzenmomente aus einer Drehzahlreduzierung zu gewinnen. Um zu vermeiden, daß sich bei Beschleunigungen von größer 1 g die Schwenk-Kurvenrollen 13 von den Schwenk-Kurvenscheiben 15 abheben, lassen sich Kanalkurven oder getrennte Außen- und Innenkurven vorsehen. Alternativ ist die Kombination einfacher Innenkurven mit zusätzlichen Luftfedern möglich, z. B. Pneumatikzylinder, die die Schwenk-Kurvenrollen an die Kurve andrücken.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Formen, Stanzen und Stapeln von tiefgezogenen Teilen aus thermoplasischem Kunststoff oder dergleichen, umfassend eine Heizung, einen intermittierenden Folientransport, ein starres Oberwerkzeug, ein heb- und senkbares sowie ausschwenkbares Unterwerkzeug, dessen Bewegungen von auf einer Antriebswelle angeordneten Kurvenscheiben und diesen zugeordneten Kurvenrollen vorgegeben sind, und eine Abstapeleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Unterwerkzeug (4) in einer Schwenkkulisse (11) linear beweglich geführt angeordnet ist, die aus zwei in einer Führung (10) das Unterwerkzeug (4) aufnehmenden, mit Schwenk-Kurvenrollen (13) an den dazugehörigen Schwenk-Kurvenscheiben (15) anliegenden Seitenwangen (12) besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Unterwerkzeug (4) über Hub-Kurvenrollen (20) direkt auf den dazugehörigen Hub-Kurvenscheiben (19) abstützt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Hub- und Schwenkbewegung des Unterwerkzeuges (4) ein getrieblich mit der Antriebswelle (17) verbundener Drehstromantrieb (24) mit Schwungscheibe (25) eingesetzt ist.

4. Vorrichtung zum Formen, Stanzen und Stapeln von tiefgezogenen Teilen aus thermoplastischem Kunststoff oder dergleichen, insbesondere Thermoformmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoformmaschine (1) mit einer zum Boden (8) geneigten Stellung ausgebildet ist.