Verfahren und Einrichtung zur Druckbehandlung eines Werkstoffes
Die Erfindung bezieht sich auf eine weitere Ausgestaltung und Verbesserung des in den Patentansprüchen des Hauptpatentes umschriebenen Verfahrens und der Einrichtung. Beispielsweise zur Behandlung von flächigen Werkstoffen in Form von Platten, Folien, Bändern oder Streifen, sowie von Werkstücken mit einfachen flächigen Begrenzungsformen aus Kunststoffen oder Kunststoffe enthaltenen Materialien durch Polieren, Kaschieren, Mattieren, Glätten, Prägen oder anderer Verformung und/oder Verdichtung unter Benutzung von endlosen, das Material beiderseits umschliessenden Transportbändern, die zwischen heiz- und/oder kühlbaren Presswerkzeugen hindurchgeführt und hierbei kurzzeitigen pulsierenden Druck- oder Stossimpulsen durch diese ausgesetzt werden,
wobei zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen das Material absatzweise fortbewegt wird.
Nach beispielsweisen Vorschlägen des Hauptpatentes werden diese Druck- oder Stossimpulse auf hydraulischem Wege mittels eines in die Druckflüssigkeit eintauchenden Kolbens oder auf mechanischem Wege durch schwingende Federn erzeugt.
Es wurde nun gefunden, dass diese Druckimpulse bei einem Verfahren gemäss dem Patentanspruch I des Hauptpatentes in sehr zweckmässiger Weise auch nach der Erfindung durch einen elektromagnetisch angetriebenen Stössel erzeugt und auf die dem Transportband anliegenden Presswerkzeuge übertragen werden können.
Bei der elektromagnetischen Impulserzeugung besteht der Vorteil, dass die Frequenz der Impulse verhältnismässig hoch gewählt werden kann und dass ausserdem eine kraftsparende Arbeitsweise bei der Innehaltung der Resonanzbedingungen möglich ist.
Eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit elektromagnetischer Impulserzeugung besteht z. B. darin, dass ein mit einem flüssigen Medium angefüllter Druckraum einerseits von einer auf die Presswerkzeuge einwirkenden Membrane und andererseits von einem Kolben aus ferromagneti- schem Werkstoff verschlossen ist, der in einer Kolbenführung aus unmagnetischem Werkstoff unter dem Druck einer auf der anderen Kolbenseite angreifenden Feder und unter der Einwirkung eines in der Richtung wechselnden, durch eine den Zylinder umschliessende Spule erzeugten Magnetfeldes, schwingende Bewegungen ausführt.
Stattdessen kann man das elektromagnetische Antriebsprinzip auch in der Weise verwirklichen, dass ein in axialer Richtung durch elastische Mittel, wie z. B. Federn, gehaltener, schwingbeweglich geführ- ter Stempel oder Stössel aus beliebigem Werkstoff, der mittelbar oder unmittelbar auf die Presswerkzeuge einwirkt, einen Ring aus ferromagnetischem Werkstoff trägt, zu dessen beiden Seiten abwechselnd erregbare Elektromagnete vorzugsweise in Ringform angeordnet sind.
Im ersteren Falle ist es erforderlich, dass die Kolbenführung des Zylinders aus unmagnetischem Werkstoff besteht um einen Kurzschluss der magnetischen Kraftlinien zu verhindern, die ausschliesslich den ferromagnetischen Kolben beeinflussen sollen. Im letzteren Falle kann dagegen der Stössel auch ferromagnetisch sein. In beiden Fällen besteht die Möglichkeit, durch Angleichung der Stromfrequenz an die Eigenschwingung des Feder-Masse Systems die Resonanzbedingungen herzustellen, so dass wesentlich an Kraftaufwand gespart werden kann.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht und zwar zeigen:
Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch eine Vorrichtung mit einseitig wirkendem elektromagnetischem Antrieb,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 in verkleinertem Masstab,
Fig. 3 einen senkrechten Längsschnitt durch eine Vorrichtung mit doppelseitig wirkendem elektromagnetischem Antrieb,
Fig. 4 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 3 in verkleinertem Masstab.
In den Fundamentrahmen 1 der Vorrichtung sind vier Säulen 2 eingesetzt, die an der gegenüberliegenden Seite durch die Traverse 3 miteinander verbunden sind. Diese Traverse 3 dient gleichzeitig als Gegenlager für das obere Presswerkzeug 4, während das untere Presswerkzeug 5 sich auf eine untere Traverse 6 abstützt. An den Aufl age stellen zwischen den Presswerkzeugen, die heiz- und kühlbar sind, und den Traversen sind Isolierplatten 7 vorgesehen.
Zwischen diesen heiz-und kühlbaren Presswerkzeugen werden die beiden Transportbänder 8 mit dem von ihnen umschlossenen Werkstoffband 9 absatzweise hindurchgeführt. Die untere Traverse 6 ist als Hohlkörper mit einem sich daran anschliessenden zylindrischen Teil 3a ausgebildet, in dem ein unter dem Druck der Schraubenfeder 10 stehender ferromagnetischer Kolben 11 axial beweglich ist. Der mit einer Flüssigkeit 12 gefüllte Hohlraum ist auf der den heizbaren Presswerkzeugen zugewandten Seite durch eine Membrane 13 verschlossen, auf der eine Druckplatte 14 zwecks Herstellung der kraftschlüssigen Verbindung mit den Presswerkzeugen liegt. Die untere Traverse 6 ist zumindest im Bereich der zylindrischen Kolbenführung 3a aus unmagnetischem Werkstoff hergestellt und besitzt eine ringförmige Aussparung 15 für die Aufnahme der Magnetspule
16.
Diese Magnetspule kann von der Fundamentrahmenseite aus nach Entfernung des Ringstückes 17 über den Mantel des zylindrischen Teiles 3a geschoben werden und wird dann durch diesen Ring gehalten. Dabei ist die Lage der Spule zu dem als Stössel dienenden Kolben 11 so gewählt, dass die horizontale Mittelebene der Spule ausserhalb der horizontalen Mittelebene des Kolbens liegt, so dass beim Einschalten des Stromes der Kolben entgegen der Kraft der Feder 10 in den Spulenraum hineingezogen wird. Hierbei tritt eine Entlastung der Membrane 13 ein, so dass kein Pressdruck übertragen werden kann.
Nach Abschalten des Stromes wird dann durch die Spannkraft der Feder der Kolben 11 in Richtung des Hohlraumes gedrückt und taucht hierbei in die Flüssigkeit 12, wodurch der Druck unter der Membrane 13 entsprechend erhöht und ein Stossimpuls von dem Presswerkzeug 5 auf das Transportband 8 und das eingebettete Material 9 übertragen wird. Die Häufigkeit der Impulse richtet sich also nach der Zahl der auf die Magnetspule gegebenen Stromstösse in der Zeiteinheit.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 tragen die im Fundamentrahmen 18 eingesetzten Säulen 19 eine untere Traverse 20 und eine obere Traverse 21, in welchen ein Stössel 22 mittels zweier in den Traversen eingesetzter Lagerbuchsen 23 in axialer Richtung gleitend geführt ist. Dieser Stössel wird in seiner Lage durch Schraubenfedern 24 und 25 gehalten, die sich einerseits gegen die Traverse 20 und 21 und andererseits gegen die auf dem Stössel aufgeschraubten Federteller 26 und 27 abstützen. Der Stössel wird also federnd in einer bestimmten Lage gehalten.
Zur Erzeugung von Schwingungen in axialer Richtung, die als Druck- oder Stossimpulse über eine an dem unteren Ende des Stössels 22 aufgeschraubte Druckplatte 28 auf die Presswerkzeuge 29 und das dazwischenliegende, von den Transportbändern 30 umfasste Materialband 31 übertragen werden, trägt dieser Stössel, der selbst aus beliebigem Werkstoff hergestellt sein kann, einen scheibenförmigen Anker 32, zu dessen beiden Seiten Elektromagnete 33 mit ringförmig ausgebildeten Polen 34, 35 angeordnet sind. Die Magnetspulen 36 sind zu diesem Zweck in U-förmigen nach dem Magnetanker 32 zu offenen Ausnehmungen der Elektromagnete eingesetzt und durch eine Platte 37 verschlossen.
Die Magnetspulen in den oberen und unteren Elektromagneten 33 werden abwechselnd mit elektrischem Strom beaufschlagt, so dass der Magnetanker jeweils von dem oberen oder unteren Magneten angezogen wird und in Schwingungen gerät. Die Häufigkeit der Schwingungen ist auch hier abhängig von der Zahl der abwechselnd auf die oberen und unteren Spulen gegebenen Stromstösse in der Zeiteinheit. Bei geeigneter Ausbildung der Feder und Anpassung der Zahl der Stromstösse an die Eigenfrequenz des Feder Masse-Systems kann ein energiesparender Resonanzeffekt erzielt werden.
Sowohl bei der Anordnung nach Fig. 1-2 wie auch bei der Anordnung nach Fig. 34 kann sowohl mit Gleichstrom als auch mit Wechselstrom gearbeitet und der Strom durch einen Unterbrecher bzw.
Umschalter gesteuert werden. Bei Wechselstrom kann eine Frequenz gewählt werden, welche der Eigenfrequenz des schwingenden Systems entspricht. Zur Verhinderung des Wärmeabflusses sind auch hier zwischen den Presswerkzeugen 29 und dem Rahmen
18 bzw. dem Druckstück 28 Isolierungen 38 vorgesehen.
Process and device for pressure treatment of a material
The invention relates to a further embodiment and improvement of the method and the device described in the patent claims of the main patent. For example, for the treatment of flat materials in the form of plates, foils, tapes or strips, as well as workpieces with simple flat boundary shapes made of plastics or materials contained in plastics by polishing, lamination, matting, smoothing, embossing or other deformation and / or compression using endless conveyor belts surrounding the material on both sides, which are passed between press tools that can be heated and / or cooled and are exposed to brief pulsating pressure or shock impulses through them,
whereby the material is moved intermittently between two successive pulses.
According to the proposals in the main patent, for example, these pressure or shock pulses are generated hydraulically by means of a piston immersed in the pressure fluid or mechanically by vibrating springs.
It has now been found that in a method according to claim I of the main patent, these pressure pulses can be generated in a very expedient manner also according to the invention by an electromagnetically driven ram and can be transferred to the pressing tools adjacent to the conveyor belt.
In the case of electromagnetic pulse generation, there is the advantage that the frequency of the pulses can be selected to be relatively high and that, in addition, a power-saving mode of operation is possible when the resonance conditions are maintained.
A suitable device for performing the method with electromagnetic pulse generation consists, for. B. in the fact that a pressure chamber filled with a liquid medium is closed on the one hand by a membrane acting on the pressing tools and on the other hand by a piston made of ferromagnetic material, which is in a piston guide made of non-magnetic material under the pressure of a spring acting on the other side of the piston and executes oscillating movements under the action of a direction-changing magnetic field generated by a coil surrounding the cylinder.
Instead, you can implement the electromagnetic drive principle in such a way that an in the axial direction by elastic means, such as. B. springs, held, oscillating guided punch or ram made of any material that acts directly or indirectly on the pressing tools, carries a ring made of ferromagnetic material, on both sides of which alternately energizable electromagnets are preferably arranged in a ring shape.
In the former case it is necessary that the piston guide of the cylinder is made of non-magnetic material in order to prevent a short circuit of the magnetic lines of force, which are exclusively intended to influence the ferromagnetic piston. In the latter case, however, the plunger can also be ferromagnetic. In both cases there is the possibility of establishing the resonance conditions by adjusting the current frequency to the natural oscillation of the spring-mass system, so that a considerable amount of force can be saved.
In the drawing, exemplary embodiments of the invention are illustrated, namely show:
1 shows a vertical longitudinal section through a device with an electromagnetic drive acting on one side,
FIG. 2 shows a side view of the device according to FIG. 1 on a reduced scale,
3 shows a vertical longitudinal section through a device with a double-sided electromagnetic drive,
4 shows a side view of the device according to FIG. 3 on a reduced scale.
Four columns 2 are inserted into the foundation frame 1 of the device and are connected to one another on the opposite side by the cross member 3. This traverse 3 simultaneously serves as a counter-bearing for the upper pressing tool 4, while the lower pressing tool 5 is supported on a lower traverse 6. Insulating plates 7 are provided on the support between the pressing tools, which can be heated and cooled, and the cross members.
Between these heatable and coolable pressing tools, the two conveyor belts 8 with the material belt 9 enclosed by them are passed in sections. The lower cross member 6 is designed as a hollow body with an adjoining cylindrical part 3a in which a ferromagnetic piston 11, which is under the pressure of the helical spring 10, is axially movable. The cavity filled with a liquid 12 is closed on the side facing the heatable pressing tools by a membrane 13 on which a pressure plate 14 lies for the purpose of establishing the force-locking connection with the pressing tools. The lower cross member 6 is made of non-magnetic material at least in the area of the cylindrical piston guide 3a and has an annular recess 15 for receiving the magnet coil
16.
This magnetic coil can be pushed from the foundation frame side after removal of the ring piece 17 over the jacket of the cylindrical part 3a and is then held by this ring. The position of the coil in relation to the piston 11 serving as a plunger is chosen so that the horizontal center plane of the coil lies outside the horizontal center plane of the piston, so that when the current is switched on, the piston is pulled into the coil space against the force of the spring 10. In this case, the diaphragm 13 is relieved of pressure so that no pressure can be transmitted.
After switching off the current, the tension force of the spring pushes the piston 11 in the direction of the cavity and dips into the liquid 12, whereby the pressure under the membrane 13 increases accordingly and a shock pulse from the pressing tool 5 onto the conveyor belt 8 and the embedded Material 9 is transferred. The frequency of the impulses depends on the number of current impulses applied to the magnetic coil in the unit of time.
In the embodiment according to FIG. 3, the columns 19 inserted in the foundation frame 18 carry a lower cross member 20 and an upper cross member 21 in which a plunger 22 is guided in an axial direction by means of two bearing bushes 23 inserted into the cross members. This plunger is held in its position by helical springs 24 and 25, which are supported on the one hand against the crossbeam 20 and 21 and on the other hand against the spring plates 26 and 27 screwed onto the plunger. The plunger is therefore resiliently held in a certain position.
In order to generate vibrations in the axial direction, which are transmitted as pressure or shock impulses via a pressure plate 28 screwed onto the lower end of the ram 22 to the pressing tools 29 and the material band 31 located in between and encompassed by the conveyor belts 30, the ram itself carries can be made of any material, a disk-shaped armature 32, on both sides of which electromagnets 33 with ring-shaped poles 34, 35 are arranged. For this purpose, the magnet coils 36 are inserted into U-shaped recesses of the electromagnets that are open after the magnet armature 32 and are closed by a plate 37.
The magnetic coils in the upper and lower electromagnets 33 are alternately charged with electrical current, so that the magnet armature is attracted by the upper or lower magnet and starts to vibrate. Here, too, the frequency of the oscillations depends on the number of current pulses applied alternately to the upper and lower coils in the unit of time. With a suitable design of the spring and adaptation of the number of current surges to the natural frequency of the spring-mass system, an energy-saving resonance effect can be achieved.
Both with the arrangement according to FIGS. 1-2 and with the arrangement according to FIG. 34, both direct current and alternating current can be used and the current can be passed through an interrupter or
Changeover switches are controlled. With alternating current, a frequency can be selected which corresponds to the natural frequency of the oscillating system. To prevent the flow of heat, there are also here between the pressing tools 29 and the frame
18 or the pressure piece 28 isolations 38 are provided.