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Verfahren zum Formen von Kunststoffplatten und Einrichtung zur Durchführung
des Verfahrens " Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Formen von Kunststoffplatten
aus warmverformbarem Kunststoff unter Einsatz von Gasdruck und/oder Vakuum und eine
Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Es ist bekannt, Kunststoffplatten zwischen zwei Rahmen einzuspannen
und zwischen diesen festzuklemmen und sie dergestalt zunächst einer Aufheizvorrichtung
zuzuführen, in welcher die Kunststoffplatte so weitgehend erwärmt wird, dass sie
unter dem Einfluss von Gasdruck undtoder Vakuum in einer Formvorrichtung unter Gasdruck-,
vorzugsweise selbstverständlich Luftdruck- und/oder Vakuumeinfluss verformt und
in die gewünschte räumliche Form verbracht werden kann.
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Als Beispiel für derartige aus Kunststoff gefertigte Formkörper sei
das Innengehäuse eines Eisschrankes genannt. In den allermeisten Fällen findet dieses
Tiefziehen von aus Kunststoff gefertigte Formkörper auf sogenannten Einplatzmaschinen
statt, in der sämtliche Vorgänge hintereinander ablaufen, also das Einlegen der
Kunststoffplatten, das Aufheizen derselben, das Formen und das Auslegen des gebildeten
Formkörpers. Neuere bekannte Maschinen zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens
sind in Art eines Karussells aufgebaut, d.h. eine Einlegevorrichtung, ein oder zwei
Heizvorrichtungen, eine Formvorrichtung und eine Entnahmevorrichtung sind kreisförmig
um eine Mittel achse in einem entsprechenden Maschinengestell angeordnet, das daneben
die nötigen Vorschubmittel zur Bewegung des Spannrahmens mit der Kunststoffplatte
durch die aufeinanderfolgenden Behandlungsvorrichtungen enthält.
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Verfahren und Vorrichtung sind gegenüber den Einplatzmaschinen zwar
wesentlich rationeller, aber doch verhältnismässig aufwendig, sowohl vom konstruktiven,
als auch vom Platzbedarf her. Die Spannrahmen sind, um eine einwandfreie Einspannung
und Abdichtung während der einzelnen Behandlungsvorgänge zu gewährleisten, sehr
schwer und bedürfen einer sehr genauen Bearbeitung. Mit dem Gewicht erhöht sich
der konstruktive Aufwand für den Vorschub. Die Karussellanordnung ist schliesslich
recht platzaufwendig.
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Kunststoffolien werden in geradlinig hintereinander angeordneten und
zu einer Ges amteinrichtung zusammengefassten Behandlungsvorrichtung verarbeitet,
wobei als Vorschubmittel beidseits an den Vorrichtungen verlaufende Ketten mit Nadeln
vorgesehen sind,
Die Folien werden von einer Vorratsrolle am Stirnende
der Einrichtung abgezogen und, auf den Nadeln der beidseits angeordneten Ketten
gehaltert, den aufeinanderfolgenden Vorrichtungen zugeführt.
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Ein solches Verfahren ist jedoch nur bei Folien durchführbar, weil
hier die nötige Spannung in der Folienebene quer zur Vorschub--richtung durch die
Nadelketten und in Vorschubrichtung durch die Folie selbst aufrechterhalten wird.
Bei dickerem Kunststoffmaterial das, bedingt durch seine. Dicke nicht mehr aufgerollt
werden kann und demgemäss in Form von zugeschnittenen Platten verarbeitet werden
muss, ist ein solches Verfahren nicht durchführbar, weil die nicht von den Ketten
erfassten, sich quer zur Vorschubrichtung erstreckenden Plattenkanten weder eingespannt,
noch sonst irgendwie unterstützt werden können. In der Heizvorrichtung ziehen sich
demgemäss diese freien Kanten bogenförmig nach innen.
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Ec wurde zwar versucht, dieser Erscheinung durch Kühlung der Kantenbereiche
zu begegnen, was jedoch nicht zu technisch befriedrgen den Ergebnissen führte.
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Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde, zunächst ein Verfahren
zu finden, das die Verarbeitung von Kunststoffplatten in einer Einrichtung mit geradlinig
hintereinander angeordneten Behandlungsvorrichtungen erlaubt, ohne dass Beeinträchtigungen,
z. B. der vorstehend erwähnten Art, auftreten können. Die geradlinige Aufeinanderfolge
der einzelnen Behandlungsvorrichtung en wäre schon deshalb wünschenswert, weil der
Platzbedarf geringer als bei Karussellanordnungen ist, ebenso der konstruktive Aufwand
für den Vorschub. Dieser konstruktive Aufwand, der dann nur noch vorzugsweise m
schweren Spannrahmen zu sehen wäre, sollte ebenfalls verringert werden, vor allem
im Zusammenhang
mit dem Teilproblem des Rücktransportes des Spannrahmens
von der Entnahmevorrichtung zur Einlegevorrichtung, das ja bei geradliniger Anordnung
gegeben ist, während bei Karussellanordnung (praktisch als einziger Vorteil) der
Spannrahmen von der Entnahmevorrichtung ohne weiteres zur dieser nachgeordneten
Einlegevorrichtung gelangen kann.
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Die technische Aufgabe stellt sich demgemäss dergestalt, dass ein
Bearbeitungsverfahren unter Einsatz von geradlinig hintereinander angeordneten Behandlungsvorrichtungen
gefunden werden muss, wozu es zusätzlich einer besonderen und neuen Ausbildung der
die einzelnen Vorrichtungen umfassenden Gesamteinrichtung einschliesslich Vorschubmitteln
und insbesondere einer neuenGestaltung des die Platten aufnehmenden Rahmens bedarf.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Verfahren zum Verformen
von Kunststoffplatten aus warmverformbarem Kunststoff unter Einsatz von Gasdruck
und/oder Vakuum mit hintereinander angeordneten Behandlungs vorrichtungen in einer
Gesamteinrichtung, wobei die Kunststoffplatten zunächst in einer Einlegevorrichtung
von einem Stapel einzeln aufgenommen, einer oder mehreren Heizvorrichtungen zum
Aufheizen zugeführt werden und von dort zur Formvorrichtung gelangen, der eine Entnahmevorrichtung
folgt, dergestalt, dass die Bearbeitung der Kunststoffplatten in geradlinig aufeinanderfolgenden
Vorrichtungen erfolgt, wobei die vom Plattenstapel aufgenommenen Platten in der
Einlegevorrichtung auf einen leichten Nadelrahmen aufgelegt werden, dessen Nadeln
im Randbereich der Platte unter dem Einfluss der Wärme
in der nachfolgenden
Heizvorrichtung und unter der Druckbelastung eines dem Heizschirm der Heizvorrichtung
zugeordneten Reduzierrahmen den dort erweichenden Kunststoff durchdringen, wobei
weiterhin der Nadelrahmen mit einem Mutterrahmen zur Halterung des ersteren mit
der aufgenommenen und zu verformenden Kunststoffplatte die gesamten aufeinanderfolgenden
Vorrichtungen durchläuft und nach Ausstossen der geformten Kunststoffplatte in der
Entnahmevorrichtung um neunzig Grad aus der Ebene der Vorschubmittel geschwenkt
und mittels eigener Rückführungsmittel zwecks Neubeschickung zur Einlegevorrichtung
zurückgeführt wird.
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Mit diesem Verfahren ist es möglich, auch Kunststoffplatten, die eine
endliche Länge haben, wie bisher nur mit unendlichen Kunststoff-Folien durchführbar,
geradlinig hintereinander angeordneten verschiedenen Behandlungsvorrichtungen in
einer Gesamtbearbeitungseinrichtung zuzuführen. Es ist durch den verwendeten Nadelrahmen
sichergestellt, dass sämtliche vier Randbereiche der zu verformenden Kunststoffplatte
einwandfrei während der verschiedenen Behandlungsvorgänge festgehalten werden. Eine
Verformung einzelner Randbereiche ist also nicht mehr möglich, ohne dass es der
bisher bekannten sehr schweren und teueren Spannrahmen bedürfte.
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Der Rückführungsschritt für den leichten Rahmen ist ebenfalls verhältnismässig
einfach und vor allem platzsparend durchführbar.
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Die Einrichtung zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens,
die also mit einer Einlegevorrichtung am Plattenstapel, wenigstens einer Heizvorrichtung,
einer Formvorrichtung und einer Entnahme vorrichtung ausgestattet ist, zeigt eine
geradlinige Hintereinanderordnung
dieser Vorrichtungen, wobei zur
Zuführung der Kunststoffplatten zu den einzelnen Behandlungsvorrichtungen ein in
einem Mutterrahmen angeordneter Nadelrahmen vorgesehen ist, der mittels an sich
beliebiger Vorschubmittel von Vorrichtung zu Vorrichtung bewegbar ist, wobei des
weiteren Rückführmittel zum Rücktransport des leeren Rahmens von der Entnahmevorrichtung
zur Einlegevorrichtung in um neunzig Grad geschwenkter Lage ausserhalb des Vorschubbereiches
vorgesehen sind Der in einem Mutterrahmen angeordnete Nadelrahmen ist mit die aufgebrachten
Kunststoffplatten in erwärmtem Zustand gänzlich durchdringenden Nadeln im Randbereich
der zu erfassenden Kunststoffplatten ausgestattet.
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Der Heizschirm in der Heizvorrichtung ist mit einem auf den Randbereich
der Kunststoffplatten ausserhalb der Nadelreihen des Nadelrahmens aufsitzenden Reduzierrahmen
ausgestattet.
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Der neue Nadelrahmen einschliesslich Mutterrahmen ist gegenüber den
bisher bekannten doppelteiligen Spannrahmen sehr viel leichter und bringt demgemäss
an sich einen wesentlich geringeren Konstruktionsaufwand bezüglich des Rahmens mit
sich. Er erleichtert aber auch den Vorschub und den Rücktransport, so dass auch
die hierfür vorgesehenen Mittel entsprechend leichter und billiger ausgebildet werden
können. Es entfällt des weiteren die Notwendigkeit des Schließens und des oeffnens
sowie des Ver- und En-triegelns des Spannrahmens bei Beschicung und Entnahme der
zu bearbeitenden Kunststoffplatte. Schliesslich verteuern die bisher bekannten en
Spannrahmen das ganze Verfahren durch ihren eigenen hohen Preis, wenn
auf
unterschiedliche Formgrössen umgerüstet werden muss.
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Weitere Merkmale der Erfindung und Einzelheiten der durch dieselbe
erzielten Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des Verfahrens
und der Einrichtung anhand einer rein beispielsweise und schematisch in den beigefügten
Zeichnungen dargestellten Ausführungsform der Einrichtung.
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Fig. 1 zeigt die Einrichtung in Seitenansicht, in Fig. 2 ist dieselbe
Einrichtung in der Draufsicht wiedergegeben, Fig. 3 zeigt eine Teilstirnansicht
der Einrichtung, Fig. 4 eine Teilstirnansicht von der gegenüberliegenden Seite,
Fig. 5 zeigt schliesslich Einzelheiten des Nadelrah mens und der Heizvorrichtung
im Teilschnitt, und Fig. 6 dieselben Einzelheiten wie mit einem Nadelrahmen anderer
Ausführung.
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Die Gesamteinrichtung zum Verformen von Platten aus warmverformbarem
Kunststoff besteht zunächst aus einer Einlegevorrichtung 1, einer Heizvorrichtung
2, einer Formvorrichtung 3 und einer Entnahmevorrichtung 4. Diese Vorrichtungen
1 bis 4 sind
geradlinig hintereinander angeordnet, so dass ihre
Beschickung mittels eines konstruktiv verhältnismässig einfachen Vorschubmittels
erfolgen kann. Ein solches Vorschubmittel kann z. B.
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durch zwei seitlich der geradlinig hintereinander angeordneten Vorrichtungen
1 bis 4 vorgesehene endlos umlaufende Ketten 5 und 6 dargestellt sein.
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Unter der Einlegevorrichtung 1 befindet sich ein Plattenstapel 7,
von welchem die einzelnen Platten 8 abgehoben werden, z. B. durch einen Plattenhebezylinder
9 in der Einlegevorrichtung, der in an sich bekannter und üblicher Weise funktioniert.
Des weiteren wird entweder der Plattenstapel insgesamt oder jede einzelne abgehobene
Platte bezüglich der Stellung des Rahmens, auf welchen die Platte abgelegt wird,
justiert. Auch dies geschieht in an sich üblicher und bekannter Weise.
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Zum Transport der Platte von Behandlungsvorrichtung zu Behandlungs
vorrichtung und insbesondere zur einwandfreien Halterung der Platte in den einzelnen
Behandlungsvorrichtungen dient ein Rahmen, auf welchen die Platte aufgelegt wird
und der mittels der Vorschubmittel, z.B. der Ketten 5 und 6, von Behandlungsvorrich
tung zu Behandlungsvorrichtung bewegt wird. Dieser Rahmen ist erfindungsgemäss ein
Nadelrahmen 10 mit rings um den Umfang gleichmässig verteilten Nadeln 11, der seinerseits
in einem Mutterrahmen 12 gelagert sein kann. Eine weitere nicht dargestellte aber
vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, als Vorschubmittel anstelle der erwähnten
Ketten 5 und 6 ein oder beidseits angeordnete Pneumatikzylinder vorzusehen, die
die geschlossen aufeinanderfolgenden
und mit ihren Stirnseiten
aneinanderliegenden Mutterrahmen mit entsprechenden gegenseitigen Eingriffsmitteln
in Vorschubrichtung bewegen. Auch hier werden also sämtliche hintereinander an der
Vorrichtung angeordnete Rahmen gleichzeitig bei je einem Taktschritt in die jeweils
nächste Vorrichtung verbracht.
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In Fig. 1 ist der Rahmen noch in senkrechter Lage dargestellt, was
mit seinem später zu erläuternden Rücktransport zusammenhängt.
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Während die mittels des Hebezylinders 9 nach oben geführte Platte
8 die in Fig. 1 dargestellte Lage einnimmt, wird der Nadelrahmen 10 in waagerechter
Lage auf die Transportketten 5, 6 aufgelegt und in an sich beliebiger Weise mit
diesen verriegelt. Die Platte 8 wird dann auf den Nadelrahmen 10 abgelegt, wo sie
mit ihrem Randbereich auf den Nadeln 11 aufliegt.
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Mit dem ersten Vorschubschritt gelangt der Nadelrahmen 10 mit der
Platte 8 in die Heizvorrichtung 2, die im wesentlichen Heizschirme 13 und 14 aufweist,
zwischen welchen die Kunststoffplatte 8 erwärmt wird, um sie für ihre Formgebung
in der nachfolgenden Verformungsstation vorzubereiten. Gegebenenfalls können auch
zwei derartige nacheinander geschaltete Heizvorrichtungen vorgesehen sein.
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Die Nadeln 11 können nun in den unter der Wärmeeinwirkung erweichenden
Kunststoff der Platte 8 in deren Randbereich eindringen, sie durchdringen die Platte
vollkommen, so dass diese durch die Nadeln ringsum im Nadelrahmen einwandfrei gelagert
und gehaltert ist.
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Der Vorgang des Durchdringens der Platte 8 durch die Nadeln 9 wird
durch einen Reduzierrahmen 15 am oberen Heizschirm 13 unterstützt, der mit dem Schirm
auf den Randbereich der Kunststoffplatte 8 ausserhalb der Nadeln 11 abgesenkt wird,
wie dies in Fig. 5 zu sehen ist.
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Verlässt die Kunststoffplatte 8 die Heizvorrichtung, um nun der Formvorrichtung
zugeführt zu werden, ist sie durch die Nadeln in ihrem Randbereich ringsum einwandfrei
auf den Nadelrahmen 10 gelagert und gehaltert. Die Formung der Kunststoffplatte
8 in der Formvorrichtung kann in an sich beliebiger und bekannter Weise erfolgen.
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In den Zeichnungen ist z. B. eine Formvorrichtung mit einer Druckluftglocke
16 dargestellt, die mittels eines Zylinders 17 höhenverstellbar ist. Unterhalb der
Glocke ist ein Positiv-Forniwerkzeug 18 vorgesehen, das ebenfalls mittels eines
Zylinders 19 höhenverstellbar ist. Schliesslich ist ein höhenverstellbarer Stützrahmen
20 zwischen beiden angeordnet.
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Ist eine in der Heizvorrichtung erwärmte Kunststoffplatte in die Formvorrichtung
eingefahren, fährt die Druckluftglocke 16 nach unten und setzt sich mit ihrem Reduzierrahmen
21 abdichtend auf der Kunststoffplatte ab. Die Kunststoffplatte wird durch Evakuieren
der Glocke zu einer Blase in diese hineingewölbt, in welche nun das von unten nach
oben fahrende Positivwerkzeug 18 einfährt und seinerseits im Stützrahmen 20 abdichtend
zum Anschlag kommt. Nun wird das Formwerkzeug 18 evakuiert und die gebildete Blase
legt sich eng an die Konturen des Formwerkzeuges an. Gleichzeitig wird zur Erhöhung
der Formungskraft die Druckluftglocke mit Druckluft beaufschlagt.
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Grundsätzlich kann aber die Verformung auch in anderer beliebiger
Weise erfolgen.
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Nach der Formgebung wird die Druckluftglocke 16 nach oben gefahren
und das fertige Formteil auf dem Formwerkzeug abgekühlt und dann durch Einblasen
von Löseluft von diesem bei gleichzeitigem Ausfahren des Formwerkzeuges nach unten
abgehoben.
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Die Halterungs- und Di chtprobleme im Bereich der Formvorrichtung
sind mittels des Nadelrahmens und des genannten Stütz- und Dichtrahmens in ebenso
einwandfreier Weise zu lösen wie mit den bisher verwendeten doppelteiligen Spannrahmen.
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Nach der Entformung in der Formvorrichtung gelangt der nun aus der
Platte 8 gezogene Formkörper 22 in die Entnahmevorrichtung, in welcher er z. B.
durch einen Hebezylinder 23 vom Nadelrahmen 10 abgehoben werden kann. Der Hebezylinder
23 befindet sich auf einer Grundplatte 24, auf welche einer der jeweiligen Nadelrahmengrösse
entsprechende Reduzierplatte 25 aufgelegt wird. Diese drückt bei hochfahrendem Zylinder
23 das Formteil 22 aus d on Nadeln 11 des Nadelrahmens 10 heraus und von diesem
ab. Der endgültige Abtransport des Formstückes 22 kann dann wiederum in an sich
beliebiger und bekannter Weise, z.B. mittels pneumatischer Sauger 26, erfolgen,
die das Formstück über ein Band 27 zum endgültigen Abfransport verbringen.
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Der Mutterrahmen 12 mit dem Nadelrahmen 10 wird nun in der Entnahmevorrichtung
um neunzig Grad um seine eine Seitenkante 28 nach oben geklappt und in ein seitlich
angeordnetes Rücktransportmittel, z.B. eine endlos umlaufende Kette 29, verbracht.
In dieser
senkrechten Lage kehrt der leere Nadelrahmen mit Mutterrahmen
zur Einlegevorrichtung zurück, wo er wiederum in seine waagerechte Vorschublage
in Verbindung mit den Vorschubmitteln 5 und 6 geklappt wird. Diese Vorgänge sind
insbesondere in den Figuren 3 und 4, wenn auch schematisch, so doch deutlich, dargestellt.
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Der erfindungsgemässe Nadelrahmen ist leicht und kann deshalb ohne
besonderen konstruktiven Aufwand in der beschriebenen Weise zurücktransport werden,
vor allen Dingen bedarf es keines Zuklappens in der Einlegevorrichtung und Aufklappens
in der Entnahmevorrichtung, wie dies bei den bisher eingesetzten doppelteiligen
Spannrahmen notwendig war, wobei, um wirklich eine sichere und ausreichende Halterung
der Kunststoffplatten zwischen den beiden Rahmenteilen zu erreichen, ja erhebliche
Druckkräfte aufgewendet werden mussten. Trotzdem gewährleistet der leichte, einfache
und billige Nadelrahmen eine ebenso einwandfreie und sichere Halterung der Kunststoffplatte
während des Vorschubes und insbesondere in den einzelnen Behandlungsvorrichtungen.
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Insbesondere ist die Platte ringsum gleichmässig gehaltert und eingespannt.
Durch die Rückführung des Nadelrahmens in senkrechter Lage ergibt sich eine erhebliche
Platzeinsparung. Die ganzen Vorgänge können selbstverständlich in bekannter Weise
entsprechend aufeinander abgestimmt gesteuert werden, so dass ein vollautomatischer
Betrieb der Einrichtung möglich ist.