DE3226841A1 - Verfahren zum herstellen von behaeltern aus thermoplastischer kunststoffolie und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

• VERFAHREN ZUM HERSTELLEN VON BEHÄLTERN
• AUS THERMOPLASTISCHER KUNSTSTOFFOLIE UND VORRICHTUNG ZUR DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur-Herstellung von Behältern aus einem Abschnitt aus erwärmter thermoplastischer Kunststoffolie durch Differenzdruck, bei dem diese Behälter durch umlaufende Formwerkzeuge geformt, ausgestanzt, einer Stapelstation zugeführt und dort gestapelt werden sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Während des Weiterschwenkens werden die Behälter zeitweise durch Vakuum an die Formwand angesaugt.
• Eine Vorrichtung dieser Gattung zeigen die DE-AS 23 28 368 und die DE-AS 25 17 534. Eine Vorrichtung, bei der zwei Formen seitlich verschiebbar sind und bei der das Vakuum während des Verbens zeitweise aufrecht erhalten bleibt, ist aus der DE-OS 26 07 371 bekannt. Auch die DE-OS 23 19 130 und die DE-OS 21 23 916 zeigen Vorrichtungen dieser Gattung.
• Ein Problem beim Kühlen von tiefgezogenen Behältern aus thermoplastischem Kunststoff besteht im Kühlen des Behälterrandes. Dieser muß meist aus statischen Gründen relativ dick sein, um einen stabilen Behälter zu erhalten. Auch wird die Kunststoffolie beim Schließen des Formwerkzeuges hier am Becherrand eingespannt und behält hier fast die Stärke der Ausgangsfolie, während die Behälterwand durch das Tiefziehen nur noch einen Bruchteilrdieser Stärke aufweist.
• Um die Taktzahl der Vorrichtung zu steigern; wurde in den genannten Veröffentlichungen vorgeschlagen, Mehrfachformwerkzeuge zu verwenden und nach dem Formen und Ausstanzen der Behälter die Formwerkzeuge aus der Formstation herauszuschwenken bis in die Stapelstation. Das Vakuum kann dabei an der Behälterfolie weitrllìn anliegen, Die Kühlzeit kann io verlängert werden bei qie ich zeitiger Erhöhung der Taktzahl.
• In der Praxis hat sich gezeigt, daß bei zu frühem Herausschwenken des Formwerkzeuges aus der Formstation eine Deformation des Behälterrandes stattfindet, wenn dieser weiter abkühlt. Die Steigerung der Taktzahl ist also bei den bekannten Vorrichtungen begrenzt, es muß eine gewisse Abkühlung des Behälterrandes bei geschlossenem Formwerkzeug abgewartet werden. Dieser Rand wird sonst wellig bzw. steht nicht mehr horizontal ab. Dies bringt Probleme bei einer Weiterverarbeitung der Behälter, z.B. beim Versiegeln.
• Es ist Aufgabe der Erfindung die Vorrichtung so auszubilden, daß die Taktzahl gesteigert werden kann und dabei Behälter mit absolut planem Behälterrand gefertigt werden können. Dabei sollte die Ubergabe der Behälter in einen Stapelschacht erfolgen und nicht abwechselnd in zwei getrennte Stapelschächte.
• Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sollte einfach aufgebaut sein, die erforderlichen Antriebs-Einrichtungen soll-Len sich in einfacher Weise in den Gesamtantrieb integrieren lassen.
• Zur Lösung der Erfindung wird vorgeschlagen, beim Weiterschwenken der Formwerkzeuge das Vakuum auch am Rande des Behälters wirken zu lassen und in einer Nachfolgestation den Behälterrand nachzuformen und zu kühlen.
• Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch eine Randkühlstation und eine ringsum verlaufende Nut im Behälterrandbereich der Formwerkzeuge, die mit dem Vakuum in Verbindung gebracht werden kann.
• Antriebsmäßig sind Randkühlstationen und Auswerfer der Stapelstation über einen Winkelhebel gekoppelt, der von einer Kurve aus verschwenkt wird.
• Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und vorteilhafte Weiterbildingen sind anhand der schematischen Zeichnungen näher beschrieben.
• Es zeigt: Fig. 1 eine Längsdarstellung der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens; Fig. 2 einen Schnitt durch die Formstation; Fig. 3 einen Schnitt durch die Randkühlstation, 1200 verdreht im Uhrzeigersinn gezeichnet Fig. 4 einen Schnitt durch die Stapelstation, 2400 verdreht gezeichnet im Uhrzeigersinn; Fig. 5 einen Querschnitt durch die Formstation; Fig. 6 einen vergrößerten Schnitt durch den Randbereich des Fçrmwerkzeuges während des Nachformens und Kühlens in der Randkühl station; Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie A - A in Fig. 5 Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens setzt sich aus verschiedenen Stationen zusammen. Sie verarbeitet thermoplastische Kunststoffolie von einer Rolle 1, aufgenommen von einer Rollenaufnahme 2. Im Grundgestell 3 sind die anderen Vorrichtungsteile untergebracht, es sind dies ein taktweise arbeitender Transport 58 und eine Heizeinrichtung 62, 82. Herz der Maschine ist der Rotor 4, der intermittierend geschwenkt wird und in den Wangen 5 des Grundgestells 3 drehbar gelagert ist. Der Antrieb erfolgt über ein Regelgetriebe 6, das ein Schrittgetriebe 7 auf der Hauptwelle 8 intermittierend dreht, während das Regelgetriebemit einstellbarer variabler Drehzahl bewegt wird. Mit der Hauptwelle 8 ist der Rotor 4 formschlüssig verbunden. Auf dem sternförmigen Rotor 4 sind 3 Formwerkzeug-Unterteile 11 befestigt, bestehend aus Grundplatte 12, Kühlblock 13, einzelnen Schnittstempeln 14 mit je einem F#ormeinsatz 15, dem Abstreifer 16, der auch fehlen kann, und je einem Boden 17 mit Auswerferstange 18 pro Formnest.
• Die Auswerferstangen 18 sind in einer Querleiste 19 befestigt, Druckfedern 20 drücken die Querleiste 19 und damit die Formböden 17 nach unten in die Formnester. An Stangerl 21 kann die Querleiste 19 geführt sein, außen trägt sie beiderseits zwei Kurvenrollen 22, die über den Rotor 4 seitlich vorstehen. Über diese Kurvenrollen erfolgt das Auswerfen der geformten Behälter 23, worauf noch eingegangen wird.
• Die drei Formwerkzeug-Unterteile 11 werden zwischen drei Stationen geschwenkt - zwischen der Formstation 24, der Randkühlstation 25 und der Stapelstation 26. In der Formstation 24 befindet sich ein Formwerkzeugoberteil 27, das sich aus Kopfplatte 28, Zwischenplatte 29, Matrize 30, einzelnen Niederhaltern 31 und ggf. Streckhelfern 32, die von einem Antrieb 33 bewegt werden, zusammensetzt.
• Die Druckluftzuführung zur Formung der Behälter 23 erfolgt über die Bohrungen 34, 35 in den Innenraum. Das Formwerkzeugunterteil 11 wird in an sich bekannter Weise gekühlt In Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Randkühlstation 25 dargestellt. Gegenüber dem geschwenktem Unterteil 11 ist hier eine Aufnahme 36 verschiebbar in Axialrichtung angeordnet, die einzelne gekühlte Elemente 37 entsprechen der Nutzenanzahl träqt. Die Aufnahme 36 steht mit der Platte 38 in Verbindung, die an ortsfesten Führungen 39 geführt ist und beiderseits eine Kurvenrolle 40 trägt, über die die Hubbewegung eingeleitet wird. In den Aufnahmen 36 sind vorzugsweise je ein Anschluß 63 zur Druckluftzufuhr und ein Anschluß 64 zur Abfuhr der Druckluft vorgesehen, so daß gekühlte Druckluft in jedes Formnest zugeführt und abgeführt werden kann. Jedes Element 36 wird über eine Leitung 65 mit Kühlmittel versorgt und dann kühlt.
• In der Stapelstation 26 befinden sich gegenüber des Unterteiles 11 die Stapeirinnen 41 mit entsprechenden Rückhalteryanen, in (1 in die Behälter 23 übergeben werden. Die Hubbewegungen i n den einzelnen Stationen erfolgen alle vom Regelgetriebe 6 aus, das außer dem Schrittgetriebe 7 synchron die Welle 42 mit gleicher l)rellzahl über den formschlüssigen Antrieb 9 bewegt. Auf dieser Welle 42 sitzen verschiedene Kurvenscheiben. Zwei Kurvenscheiben 43 dienen zum Schwenken der beiden Winkelhebel 44 über eine Kurvenrolle 46, die in den Wangen 5 im Drehpunkt 45 gelagert und am anderen Ende mit je einem Hebel 47 im Drehpunkt 48 gelenkig verbunden sind. Die Hebel 47 sind andererseits an der Querbrücke 49 drehbar gelagert, an welcher das Oberteil 27 des Formwerkzeuges montiert ist. An Führungsstangen 50 wird die Querbrücke 49 geführt. Durch diese konstruktive Gestaltung erfolgt die Hubbewegung des Formwerkzeug-Oberteiles 27 in der Formstation 24.
• Ein zweites Paar Winkelhebel 51 wird von den beiden Kurvenscheiben 52 um den Drehpunkt 53 über eine Kurvenrolle 54 geschwenkt.
• An beiden Enden der Winkelhebel 51 sitzen seitlich je 2 Kulissen 55, 56. Die Kulissen 55 sind so gestaltet, daß beim Schwenken des Rotors 4 die Kurvenrollen 40 in der Randkühlstation zwischen diesen zu liegen kommen, so daß bei einer Schwenkbewegung der Winkelhebel 51 die Aufnahmen 36 zur Anlage an den Rand der geformten Behälter kommen.
• Die Kulissen 56 auf der anderen Seite der Winkelhebel 51 sind so ausgeführt, daß die Kurvenrollen 22 an der Querleiste 19 zwischen ihnen zu liegen kommen. Beim Schwenken der Winkelhebel 51 werden die Behälter 23 auf diese Weise in die Stapelrinnen 41 überführt.
• Eine weitere Kurvenscheibe 57 auf der Welle 42 dient dem Antrieb des Transportes 58, der aus umlaufenden Transportketten mit Spitzlaschen besteht. Die Kurvenscheibe 57 schwenkt einen Transporthebel 59, der mit einer Zuglasche 60 in Verbindung steht. Diese verdreht das Kettenrad 61, was in der einen Richtung einen Transportschritt auslöst, in der Gegenrichtung erfolgt ein Leerlauf, z.B. über Freilauf oder Schaltkupplung.
• Wie dargestellt ist mit der Querbrücke 59 bzw. dem Formwerkzeug Oberteil 27 sowohl der Transport 58 als auch die Oberheizung 62 verbunden, so daß beim Hochfahren des Oberteiles 27 beide mit nach oben genommen werden. Das Hochschwenken des Transportes 58 erlaubt eine problemlose Drehung des Rotors 4,die Heizung 62 verbleibt in optimalem Abstand zur Folienbahn. Eine Unterheizung 82 kann gf. starr oder schwenkbar montiert sein.
• g.llI Unterstützurlg der 1#oi'mun# und vum t'esthalten der Behälter 23 während des Schwenkens wird an den Formnestern Vakuum angelegt.
• Wegen der Drehbewegung des Rotors 4 erfolgt die Zufuhr über eine zu den Wangen 5 ortsfeste Platte 66, durch die die Hauptwelle 8 hindurchgeht und sich in ihr dreht. Das Absaugen der Luft und damit der Aufbau des Vakuums geschieht vorteilhafterweise getrennt, und zwar wird das Vakuum von der Pumpe 67 über ein 3/2-Wegeventil 68 zum Anschluß 69 geführt, parallel dazu zum Schitz 70, wo es dauernd ansteht. Im Rotor 4 verlaufen nun in jeder Station Bohrungen 71, 72 bis zur Grundplatte 12, von dort aus Bohrungen 73 bis 75 bis zu jedem Formnest. über Schlitze 77 - 79 wirkt das Vakuum am Boden und am Stapelrand der geformten Behälter 23, # in dem dort Querbohrungen 80 angebracht sind.
• Wie man aus Fig. 5 ersieht, wird erfindungsgemäß der Schlitz 79 bis zum Rand des Behälters 23 durchgezogen und er mündet in einer kleinen ringförmigen Nut 81.
• Der Verfahrensablauf der Vorrichtung ist wie folgt: Nach dem Eintransport eines erwärmten Abschnittes der Folienbahn in die Formstation 24 wird das Formwerkzeug-Oberteil 27 herabgefahren, Druckluft zum Ausformen durch die Bohrung 34 zugeführt, der Streckhelfer 32 ggf. betätigt. Während dieses Verformens wird das Vakuum über das Ventil 68 zugeschaltet, es unterstützt das Anlegen der Folie an die Wand des Formeinsatzes 15. Durch eine weitere geringe Abwärtsbewegung des Formwerkzeugoberteiles 27 erfolgt das Ausstanzen der geformten Behälter 23. Sofort wird das Oberteil 27 nach oben gefahren und der Rotor 4 verschwenkt. Nach kurzer Drehung kommt die, Bohrung 71 zur Deckung mit dem Schlitz 70, das Vakuum bleibt anstehen, zunächst bis zur Randkühlstation.
• Durch das Anlegen von Vakuum am noch plastischen Behälterrand wird vermieden, daß sich dieser hochstellt, was zu Schwierigkeiten in der nun folgenden Randkühlstation 25 führen könnte.
• In dieser Station 25 wird der Behälterrand 87 über ein gekühltes Element 37 plangedrückt, also kalibriert, und dabei gekühlt.
• Beim Element 36 kann es sich um eine plane Platte handeln. Besser ist es, wenn außen ein Ansatz 83 mit Einlaufschräge 84 vorgesehen ist, so daß der Rand nicht über die Schnittlinie vorgedrückt wird. Auch innen kann ein Ansatz 85 mit Einlaufschräge 86 vorgesehen sein, so daß auch innen eine Kalibrierung des Behälterrandes 87 stattfindet.
• Nach dem Zurückfahren der Elemente 36 schwenkt das Unterteil 27 in die Stapelstation 26, dort werden die Behälter 23 in die Stapelrinnen 41 überführt. Das Vakuum kann weiter anliegen bis kurz vor der Stapelstation 26, so daß die Behälter 23 sicher im Formeinsatz 15 gehalten sind. Einer Rückformung des Behälterrandes 87 wird durch das angelegte Vakuum am Behälterrand 87 entgegengewirkt.
• Es ist natürlich auch möglich, eine Vorrichtung mit einem Rotor mit 4 Stationen zu verwenden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es bleibt dann eine Leerstation, in der selbstverständlich auch zusätzliche Einrichtungen angebaut werden können, z.B. eine Etiketteneinlegstation.

Claims (8)

1. PATENTANSPRUCHE ( 1. } Verfahren zum Herstellen von Behältern aus einem Abschnitt aus erwärmter thermoplastischer Kunststoffolie durch Differenzdruck, bei dem diese Behälter durch umlaufende Formwerkzeuge geformt, ausgestanzt und durch Schwenken zu einer Stapelstation befördert und dort gestapelt werden, wobei die Behälter auf einem Teilebereich des Schwenktransportes durch Vakuum an die Form angesaugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälterrand (87) der Behälter (23) in einer Randkühlstation (25) gekühlt und nachgeformt und während des Anliegens des Vakuums an der Behälterform ebenfalls angesaugt wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß während des Kühlens und Nachformens des Behälterrandes (87) in der Randkühlstation (25)- Kühlluft ins Innere des Behälters (23) geleitet wird.
3. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, bestehend aus einem taktweise arbeitenden Transport, einer Heizeinrichtung, einem Formwerkzeuy-Oberteil und mehreren auf einem Rotor umlaufenden Formwerkzeug Unterteilen, die von der Formstation in eine Stapelstation geschwenkt werden, mit Einrichtungen zum zeitweisen Ansaugen der geformten Behälter während deren Schwenkbewegung an die Behälterform, #ekennzeichnet durch eine Randkühlstation (25) mit in Axialrichtung beweglichen gekühlten Elementen (37) die der Form des Behälterrandes (87) angepaßt sind sowie durch Zuführungen (79, 81) für das Vakuum direkt bis zum Behälterrand (87).
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß pro Formnest in der Randkühlstation (25) Anschlüsse (64, 65) zur Zu- und Abfuhr von Kühlluft vorgesehen sind, über die eine Kühlung des Behälter-Innenraumes möglich ist
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4 dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der die Elemente (37) tragenden Aufnahmen (36) über zwei auf einer Welle (42) befestigte Kurvenscheiben (52), über Winkelhebel (51) mit Kulissen (53) und über Kurvenrollen (40), die mit der Aufnahme (36) in Verbindung stehen, erfolgt.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelhebel (51) auch die Kulissen (56) zur Betätigung der Querleiste (19) und damit zum Ausstoßen der Behälter (23) tragen.
7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 - 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (37) außen einen Ansatz (83) mit Einlaufschräge (84) aufweisen, so daß in geschlossenem Zustand ein Ausguetschen des Behälterrandes (87) über die Schnittlinie hinaus verhindert ist.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 - 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente (37-) innen einen Ansatz (85) mit Einlaufschräge (86) aufweisen, so daß der Innendurchmesser der Behälter (23) kalibriert wird.