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Die
Erfindung betrifft ein Formwerkzeug zum Herstellen von Tiefziehteilen,
z. B. von Behältern,
aus einer erwärmten
thermoplastischen Kunststofffolie durch Differenzdruck nach der
Gattung des Hauptanspruches. Ein Formwerkzeug dieser Bauart wird
in die Formstation einer Thermoformmaschine eingebaut. Die Verfahrensabläufe dieses
Formwerkzeuges beim Tiefziehen werden als bekannt vorausgesetzt und
sind beispielsweise in der
DE-21
45 250 A1 näher
beschrieben. Dabei kann dieses Formwerkzeug nur formend oder formend
und stanzend ausgebildet sein, wobei das Ausstanzen in Form eines
Durchfallschnittes oder mittels eines Bandstahlschnittes erfolgen
kann.
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Die
Erfindung betrifft insbesondere die Verbindung zwischen auswechselbaren
Teilen des Formwerkzeugs – nachfolgend
Bauteile genannt – insbesondere
der Streckhelfer, der Formböden
oder anderen formgebenden Teilen. Dieser Wechsel solcher Bauteile
kann erforderlich sein, wenn diese beschädigt sind, also für die Reparatur
oder das Ersetzen durch neue Bauteile. Oder im Falle des Umrüstens des
Formwerkzeugs auf eine andere Gestalt der mit dem Formwerkzeug herzustellenden
Tiefziehteile. Auch beim Einfahren des Formwerkzeugs kann es erforderlich
sein, Nacharbeiten an einzelnen Bauteilen vorzunehmen, um z. B.
die richtige Gestalt des Streckhelfers zu finden, wozu ein Aus-
und Einbau erforderlich ist. Dieses Auswechseln sollte dabei erfolgen
können,
wenn das Formwerkzeug in der Formstation der Thermoformmaschine
eingebaut ist. Eine Zugangsmöglichkeit
zu den Befestigungselementen muss also gegeben sein. Das Formwerkzeug
wird dabei in eine geöffnete
Position gefahren, aber nicht ausgebaut.
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Aus
der
DE 197 49 257
A1 sind verschiedene Lösungen
bekannt, wie die Streckhelfer mit der Streckhelferstange verbunden
werden können.
Alle diese Lösungen
zeigen eine Verrastung, die von Hand oder mit einfachen Werkzeugen
betätigt
wird. Diese Befestigungen sind relativ teuer und sie müssen leichtgängig sein,
um das Lösen
und Aufschieben von Hand vornehmen zu können. Größere Toleranzen bedingen größere Abweichungen
der Lage der Bauteile zu ihrem Gegenstück, an dem sie befestigt sind.
Ein unbeabsichtigtes Lösen
kann eintreten.
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Aus
der
DE 44 34 511 A1 ist
es bekannt, die Formböden
eines Formwerkzeuges mit ihrer Auswerferstenge in der Weise zu verbinden,
dass eine konische Verbindung zwischen beiden Bauteilen und die Befestigung
mittels einer schräg
zur Mittelachse
36 angeordneten Schraube erfolgt. Eine
konische Verbindung hat immer das Problem, dass geringe Toleranzen
der beiden konischen Bereiche eine unterschiedliche Einbautiefe
zur Folge hat. Es ist aber erforderlich, z. B. eine gleiche Lage
aller Formböden
eines Formwerkzeugs zu erreichen, was ohne aufwändige und mit engen Toleranzen
gefertigte Bauteile auf diese Weise nicht zu erzielen ist. Zum Ein-
und Ausbau der Formböden
ist eine relativ große
Axialverschiebung der Formböden
erforderlich, die ein weites Öffnen
des Formwerkzeuges bedingt. Dies ist aus verschiedenen Gründen nicht
immer oder nur mit entsprechendem Aufwand möglich.
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Aus
der
DE 195 32 571
A1 ist die Befestigung eines Formbodens bekannt, der ebenfalls über eine
schräg
zur Mittelachse
36 angeordnete Schraube erfolgt. Die Zentrierung
der Formböden
erfolgt über
einen zylindrischen Teil, der in einen schrägen Bereich übergeht.
Zum Aus- und Einbau ist wieder eine relativ große Axialverschiebung erforderlich.
Die Konen erfordern eine hohe Genauigkeit. Dieses Prinzip ist für die Befestigung
von Streckhelfern und von anderen Formteilen auf einer Grundplatte
oder einer Temperierplatte nicht möglich, da sonst eine störende Bauhöhe erforderlich
würde.
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Um
formgebende Bauteile des Formwerkzeugs – nachfolgend Formteile genannt – mit einer Grundplatte
oder einer Temperierplatte zu verbinden ist es bekannt, von der
Unterseite der Grundplatte oder der Temperierplatte aus Schrauben
einzubringen. Diese sind bei einem in der Formstation eingebaute
Formwerkzeug nicht zugänglich.
Sie sind ggf. so anzuordnen, dass Kühl – oder Heizkreisläufe nicht getroffen
werden, was einen umständlichen
Aufbau zur Folge haben kann und dann den Einsatz universell gestalteter
Formteile bedingt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vom Aufwand her einfache
und – unter
dem Gesichtspunkt von unbeabsichtigtem Lösen – sichere Verbindung von Bauteilen
mit ihrem Gegenstück
zu erreichen, auch wenn diese eine größere Abmessung aufweisen. Es
sollte eine lagegenaue Ausrichtung der Bauteile gegeben sein, ein
Wechseln der Bauteile sollte auf einfache Weise bei nur geringer axialer
Verschiebung erfolgen können.
Es sollte eine feste Anpressung und damit starre Verbindung zwischen
den Bauteilen und dem Gegenstück
gegeben sein, um z. B. einen guten Übergang von Wärme oder
von einer Kühlung
zu erreichen.
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Zur
Lösung
der Aufgabe wird ein Formwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruches
1 vorgeschlagen. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den 1 bis 6 dargestellt.
Es zeigt:
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1 einen
Querschnitt durch ein kombiniert formendes und stanzendes Formwerkzeug
in einer ersten Ausführungsvariante.
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2 eine
vergrößerte Darstellung
der Befestigung eines Streckhelfers – Detail X – in 1.
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3 eine
vergrößerte Darstellung
der Befestigung eines Streckhelfers – Schnitt C-C in 2.
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4 eine
vergrößerte Darstellung
der Befestigung eines Formbodens – Detail Y – in 1.
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5 eine
vergrößerte Darstellung
der Befestigung eines Formbodens – Schnitt D-D in 4.
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6 einen
Querschnitt durch ein nur formend gestaltetes Formwerkzeug
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7 einen
Querschnitt durch ein kombiniert formendes und stanzendes Formwerkzeug
in einer zweiten Ausführungsvariante.
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In
den 1 bis 6 ist die Befestigung von Bauteilen
eines Formwerkzeugs mit einer Trägerplatte
gemäß einer
ersten Ausführungsvariante dargestellt.
Das kombiniert formende und stanzende Formwerkzeug nach 1 besteht
aus einem Oberteil 1 und einem Unterteil 2, die
relativ zueinander verschiebbar sind und im Zusammenwirken eine
erwärmte
Folienbahn 3 aus thermoplastischem Kunststoff 3 zu
einem Tiefziehteil 10 mittels Differenzdruck – Druckluft
oder Vakuum – tiefziehen
und dieses ausstanzen. Das Formwerkzeug ist in die Formstation 9 einer
Thermoformmaschine eingebaut, die hierzu einen Obertisch 4 und
einen Untertisch 5 aufweist. Das Unterteil 2 setzt
sich aus der Grundplatte 6, dem Kühlblock 7 und darin
angeordneten Formeinsätzen 8 zusammen,
wobei die Formeinsätze 8 je
eine Schnittkante 11 aufweisen. Diese Schnittkante 11 kann
auch durch einen Schnittstempel gebildet werden, die jeden Formeinsatz 8 umgibt.
Der Kühlblock 7 ist
mit Kühlbohrungen 12,
die der Kühlung
der Formeinsätze 8 dienen,
versehen. Im Formeinsatz 8 sitzt ein verschiebbarer Formboden 27.
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Das
Oberteil 1 besteht aus einer Matrize 13, einer
Zwischenplatte 14 und einer Kopfplatte 15, die am
Obertisch 4 befestigt wird. In Matrize 13 und
Zwischenplatte 14 sind Formnester eingearbeitet, in denen
je ein Niederhalter 16 und ein vertikal verschiebbarer
Streckhelfer 17 angeordnet sind. Die Streckhelfer 17 sitzen
an einer Trägerplatte 18,
die mit der Streckhelferstange 19 verbunden ist. Näher ist
dieser Bereich in den 2 und 3 dargestellt.
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Die
Trägerplatte 18 weist
eine Grundfläche 20 auf,
an der der Streckhelfer 17 mit seiner Fläche 21 anliegt
(1-3 rechts). Die Grundfläche 20 geht
unter einem spitzen Winkel A über
in eine Anlagefläche 23,
indem ein Absatz 22 gebildet wird. An dieser Anlagefläche 23 stützt sich
der Oberstempel 14 ab, indem er ebenfalls unter dem Winkel
A entsprechend eine Aussparung aufweist. Auf diese Weise wird an
dieser Stelle eine keilartige Verbindung geschaffen. Auf der anderen
Seite wird unter einem Winkel B zur Mittelachse 36 eine
schräge
Befestigungseinrichtung 24 vorgesehen, mit der eine starre Verbindung
zwischen Streckhelfer 17 und Trägerplatte 18 erfolgt.
Dies wird in der Regel eine einzige Schraubverbindung sein.
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Je
nach Werkstoff des Streckhelfers 17 kann es erforderlich
sein, den Streckhelfer 17 selbst an einer Zwischenplatte 34 und
diese an der Trägerplatte 18 in
beschriebener Weise zu befestigen, wie es in den 1-3 links
dargestellt ist.
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Zur
Zentrierung zwischen Streckhelfer 17 und Trägerplatte 18 dient
eine Zentriereinrichtung 32, die vorzugsweise als Passfeder 25 ausgebildet
ist. Wie insbesondere aus 3 rechts
zu ersehen ist, dient diese Passfeder 25 der Zentrierung
quer zur Ein- und Ausbaurichtung. Um ein einfaches Ausbauen zu ermöglichen
ist diese Passfeder 25 in Aus – und Einbaurichtung mit einer
Schräge 26 versehen. Die
Zentriereinrichtung 32 kann aber auch dadurch gebildet
werden, dass, wie in 3 links dargestellt, die Zwischenplatte 34 oder
entsprechend der Streckhelfer 17 mit einem Absatz versehen
wird, der der halben Passfeder 25 entspricht.
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Es
ist auf diese Weise möglich,
nach lösen der
Befestigungseinrichtung 24 den Streckhelfer 17 leicht
nach unten zu kippen und dann seitlich aus dem keilförmigen Hinterschnitt
herauszuführen
und abzunehmen. Umgekehrt wird beim Einsetzen eines Streckhelfers 17 dieser
leicht schräg
angesetzt und aufgeschoben. Beim Anziehen der Befestigungseinrichtung 25 wird
durch diese eine horizontale Kraftkomponente erzeugt, die an der
Anlageflache 23 in eine vertikale Kraftkomponente umgesetzt
wird, sodass eine gute Anpressung des Streckhelfers 17 bzw.
seiner Zwischenplatte 34 mit seiner/ihrer Fläche 21 an
die Grundfläche 20 der
Trägerplatte 18 erfolgt.
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Die 4 und 5 zeigen
die Befestigung eines in jedem Formnest angeordneten Formbodens 27 an
einer Trägerplatte 28,
die mit der Auswerferstenge 29 verbunden ist. Die Trägerplatte 28 weist eine
Grundfläche 20 auf,
an der der Formboden 27 mit seiner Fläche 21 anliegt. Die
Grundfläche 20 geht unter
einem spitzen Winkel A über
in eine Anlageflache 23, indem ein Absatz 22 gebildet
wird. An dieser Anlagefläche 23 stützt sich
der Formboden 27 ab, indem er ebenfalls unter dem Winkel
A entsprechend eine Aussparung aufweist. Auf diese Weise wird an dieser
Stelle eine keilartige Verbindung geschaffen. Auf der anderen Seite
wird unter einem Winkel B zur Mittelachse 36 eine schräge Befestigungseinrichtung 24 vorgesehen,
mit der eine starre Verbindung zwischen Formboden 27 und
Trägerplatte 28 erfolgt. Dies
wird in der Regel eine einzige Schraubverbindung sein.
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Zur
Zentrierung zwischen Formboden 27 und Trägerplatte 28 dient
eine Zentriereinrichtung 32, die vorzugsweise als Passfeder 25 ausgebildet
ist. Wie insbesondere aus 6 zu ersehen
ist, dient diese Passfeder 25 der Zentrierung quer zur
Ein- und Ausbaurichtung. Um ein einfaches Ausbauen zu ermöglichen
ist diese Passfeder 25 in Aus – und Einbaurichtung mit einer
Schräge 26 versehen.
Es ist auf diese Weise möglich,
nach Lösen
der Befestigungseinrichtung 24 den Formboden 27 leicht
nach oben zu kippen und dann seitlich aus dem keilformigen Hinterschnitt
herauszuführen
und abzunehmen. Umgekehrt wird beim Einsetzen eines Formbodens 27 dieser
leicht schräg
angesetzt und aufgeschoben. Beim Anziehen der Befestigungseinrichtung 24 wird durch
diese eine horizontale Kraftkomponente erzeugt, die an der Anlagefläche 23 in
eine vertikale Kraftkomponente umgesetzt wird, sodass eine gute Anpressung
des Formbodens 27 mit seiner Fläche 21 an die Grundfläche 20 der
Trägerplatte 28 erfolgt.
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5 zeigt
ein nur formendes Formwerkzeug, ebenfalls bestehend aus einem Obertel 1 und einem
Unterteil 2, eingebaut an Obertisch 4 und Untertisch 5 der
Formstation 9 einer Thermoformmaschine. Dabei kann das
Oberteil 1 unterschiedlich gestaltet sein je nach Formverfahren
und kann einen Streckhelfer 17 und eine Druckglocke 33 aufweisen sowie
eine Kopfplatte 15. Das Unterteil 2 weist formgebende
Bauteile, die als Formteil 30 bezeichnet werden, auf. Dabei
kann es sich um ein ganzes Element oder um einzelne Segmente handeln,
die einzeln auswechselbar sind.
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Das
Formteil 30 sitzt an einer Trägerplatte 31, diese
an der Grundplatte 6. Dabei kann die Trägerplatte 31 als Heizplatte
oder als Kühlplatte
ausgebildet oder auf einer solchen angeordnet sein. Entscheidend
ist, dass die Trägerplatte 31 eine
Grundfläche 20 aufweist,
an der das Formteil 30 mit seiner Fläche 21 anliegt. Die Grundfläche 20 geht
unter einem spitzen Winkel A über
in eine Anlagefläche 23, indem
ein Absatz 22 gebildet wird. An dieser Anlagefläche 23 stützt sich
das Formteil 30 ab, indem es ebenfalls unter dem Winkel
A entsprechend eine Aussparung aufweist. Auf diese Weise wird an
dieser Stelle eine keilartige Verbindung geschaffen. Auf der anderen
Seite wird unter einem Winkel B zur Mittelachse 36 eine
schräge
Befestigungseinrichtung 24 vorgesehen, mit der eine starre
Verbindung zwischen dem Formteil 30 und der Trägerplatte 31 erfolgt.
Dies wird/werden je nach Größe des Formteils 30 oder
der Größe einzelner
Formteile 30 in der Regel eine oder mehrere Schraubverbindung/en
sein.
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In
allen beschriebenen Fällen
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Winkel A zwischen
20° und
80° und
der Winkel B zwischen 30° und
75° liegt.
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Die 7 zeigt
eine zweite Ausführungsvariante
des Formwerkzeugs, die vorteilhaft ist bei größeren Abmessungen der zu befestigenden
Bauteilen 17, 27, 30, am Beispiel der
Befestigung von Formteilen 30 auf einer Trägerplatte 31.
In diesem Fall geht die Grundfläche 20 in
einem spitzen Winkel A über
in zwei Anlageflächen 23,
an denen sich das Formteil 30 jeweils abstützt. Im
Bereich des Absatzes 22 ist das Formteil 30 entsprechend
mit einer Aussparung 35 versehen. Die Befestigungseinrichtung 24 ist senkrecht
zur Mittelachse 36 des Formwerkzeuges angeordnet, das heißt der Winkel
B beträgt
90°. Je nach
geometrischen Abmessungen des Formwerkzeugs ist diese Befestigungsrichtung
vorteilhaft und durch die beiden Anlageflächen 23 wird eine
gute Anpressung des Formteils 30 an zwei Stellen gegen
die Trägerplatte 31 erzielt.
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In
gleicher Weise wäre
eine dritte Anlagefläche 23 zu
realisieren.
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Oberteil 1 und
Unterteil 2 können
selbstverständlich
auch umgekehrt in die Formstation 9 eingebaut sein, je
nach Thermoformmaschine und Formverfahren. Folglich kann das Unterteil 2 am
Obertisch 4 und das Oberteil 1 am Untertisch 5 befestigt
sein.