CH638432A5 - Complesso di pressa e porta-stampo per la compattazione di polveri. - Google Patents
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Description
La presente invenzione ha per oggetto un complesso di pressa e porta-stampo per la compattazione di polveri.
Come è ben noto agli esperti del ramo, tutte le presse per compattazione di polveri oggi esistenti ed i relativi stampi non consentono il controllo e la regolazione del movimento degli elementi dello stampo e le relative reazioni a tale movimento degli stessi elementi durante lo spostamento da una posizione all'altra; dal che consegue che non tutti i particolari, realizzabili in teoria nella loro forma con la tecnica della metallurgia delle polveri con una pressa di assegnata capacità, possono essere in pratica prodotti, e senza difetti, su tale pressa, richiedendosi l'uso di una pressa di capacità molto maggiore o addirittura il ricorso all'artificio di produrre uno sbozzato da cui, attraverso successive lavorazioni meccaniche, ricavare il particolare nella sua forma definitiva.
Ad esempio, per compattare un pezzo avente una forma dif-, ferente (ad esempio concava) da quella del pezzo precedentemente compattato, è necessario nelle presse note, modificare radicalmente il modo di assemblaggio della pressa oppure cambiare la pressa stessa, con una grande perdita di tempo per ogni modifica.
Una tipica pressa nota è illustrata in figg. 1, 2A, 2B e 2C dei disegni allegati. Questa pressa consiste di uno stampo cavo,
di almeno un punzone inferiore P, almeno un'anima A ed almeno un punzone S, come mostra la fig. 1.
I punzoni inferiore P e l'anima A definiscono la cavità che accoglie un materiale polverulento, come si vede in Fig. 2A, mentre i punzoni superiore S cooperano con quelli inferiori per compattare la polvere ed ottenere il pezzo finito. Una pressa di questo tipo è descritta, ad esempio, nel brevetto U.S. 3611498.
È chiaro che un pezzo avente la forma illustrata in fig. 3A non può essere prodotto in una delle presse attualmente note. Di solito, un prodotto semi-lavorato avente la forma illustrata in fig. 3B è quindi finito mediante la rimozione meccanica delle parti T, come si vede in fig. 3C.
Generalmente, quando è necessario passare dalla produzione di un pezzo concavo secondo la fig. 4B, si deve modificare radicalmente la disposizione dei punzoni e degli stampi oppure occorre cambiare il tipo della pressa.
Inoltre, le presse finora note non prevedono mezzi adatti per controllare ed aggiustare il movimento dei punzoni e delle anime e le rispettive reazioni ai detti movimenti, durante il loro spostamento da una all'altra posizione. Pertanto, oggetti aventi certe forme non possono essere prodotti con le presse note, senza la necessità di finire il prodotto grezzo mediante una lavorazione meccanica.
Lo scopo della presente invenzione è quindi quello di creare una pressa che eviti i suddetti inconvenienti e permetta di ottenere un prodotto completamente finito avente una forma sia concava sia convessa, senza alcuna necessità di rifinitura meccanica del pezzo.
Un altro scopo dell'invenzione è quello di creare una pressa che eviti tempi morti, finora necessari per sostituire alcune parti della pressa quando si deve cambiare la forma dell'articolo.
Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di realizzare una pressa e relativo porta-stampo che consentano:
a) controllo e regolazione del movimento degli elementi costituenti lo stampo durante la fase di compressione;
b) controllo e regolazione del movimento degli elementi costituenti lo stampo durante la fase di estrazione del pezzo formato dalla cavità dello stampo;
c) controllo e regolazione del movimento degli elementi costituenti lo stampo durante la fase di ritorno nella posizione di riempitura.
II complesso di pressa e porta-stampo secondo l'invenzione è caratterizzato dal contenuto della rivendicazione 1.
L'invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni allegati, che rappresentano a titolo illustrativo e non già limitativo una preferita forma di esecuzione dell'invenzione stessa.
Nei disegni:
la fig. 1 rappresenta, in sezione, uno stampo di tipo noto;
le figg. 2A, 2B e 2C mostrano schematicamente uno stampo convenzionale nelle posizioni di riempimento, fine compressione, ed estrazione del pezzo formato;
le figg. 3A, 3B e 3C mostrano le fasi di produzione di un pezzo con la tecnica convenzionale della metallurgia delle polveri e con successiva lavorazione meccanica di finitura.
le figg. 4A e 4B rappresentano rispettivamente un esempio di pezzo a forma convessa, ed un pezzo a forma concava;
la fig. 5 rappresenta una pressa secondo una forma d'esecuzione dell'invenzione, parzialmente sezionata secondo un piano verticale;
le figg. 6A e 6B mostrano la pressa di fig. 5 nella versione per la produzione di un pezzo convesso e rispettivamente di un pezzo concavo.
La pressa descritta con relativo porta-stampo, consente l'utilizzo di uno stampo funzionante sul principio della matrice flottante (di per sè noto), principio che comporta il movimento relativo tra matrice e punzoni inferiori mediante la discesa di detta matrice durante la fase di compattazione della polvere, e
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mediante la salita dei punzoni inferiori durante la fase di estrazione del pezzo formato.
Detta P la capacità nominale della pressa espressa in tonnellate, la forza disponìbile per il movimento di comando del gruppo inferiore (estrazione) sarà nel campo 0,2 - 0,6 P.
Asservito alla pressa e parte integrante di essa, anche se per motivi costruttivi o per altri motivi può costituire un blocco unico a sé stante, è il porta-stampo costituito essenzialmente dai seguenti elementi:
a) una piastra porta-matrice asservita a cilindri idraulici o pneumatici con battute al punto morto superiore e inferiore regolabili o non;
b) una o più piastre porta-punzoni inferiori con battute indipendenti al punto morto inferiore regolabili o non.
Tali piastre potranno essere asservite o ad un sistema di cilindri idraulici o pneumatici incorporati nella pressa o al sistema di comando del movimento di estrazione sopra descritto;
c) una tavola fissa rispetto alla struttura della pressa sulla quale sono montate le battute della tavola porta-matrice e delle tavole porta-punzoni;
d) asta porta-anime asservita ad un sistema idraulico o pneumatico incorporato nella pressa con possibilità di battute corrispondenti alla fase finale di estrazione, alla fase finale di riempimento, alla fase finale di compressione oltre ad una o più battute limitatrici di corsa, tali battute possono essere regolabili o non;
e) un sistema porta-punzoni superiori asservito ad un dispositivo idraulico o pneumatico a doppio effetto per gli opportuni movimenti dei punzoni superiori. Tale sistema sarà collegato alla testa della pressa;
0 un dispositivo meccano-idraulico per lo spostamento controllato della piastra porta-matrice durante la compressione che consente di realizzare una velocità di discesa della matrice regolabile da 0 a 1 rispetto alla velocità di discesa della testa della pressa. Il circuito idraulico deve consentire in ogni caso di annullare la reazione idraulica in qualsiasi momento predeterminato della fase di discesa della matrice. Con riferimento alla fig. 1, lo stampo è generalmente costruito da una matrice cava ad andamento prismatico, ad una o più sezioni, MI, da uno o più punzoni inferiori PI, P2, da una o più anime Al ed A2, da uno o più punzoni superiori SI ed S2.
Tali elementi, assiemati su un portastampo che può essere separato o parte integrante della pressa, sono montati sulla pressa che assicura i movimenti e le forze necessarie alla compattazione.
Le funzioni che l'insieme dello stampo e della pressa normalmente assicurano sono essenzialmente tre e cioè:
a) definizione di una posizione di riempimento (fig. 2A) con la cavità C pronta a ricevere la carica di polvere;
b) definizione di una posizione di fine compressione (fig. 2B), in cui si ha la formazione del pezzo P;
c) definizione di una posizione di fine estrazione della cavità dello stampo del pezzo P formato (fig. 2C).
Come già detto nel preambolo, con le attuali presse, vi sono dei lìmiti nella conformazione dei particolari che possono essere prodotti.
Un esempio di quanto detto è descritto nella fig. 3A dove il particolare P3 di fig. 3B indica il disegno dello sbozzato che normalmente viene oggi prodotto, il particolare P4 di fig. 3C indica, nelle zone tratteggiate T, il materiale da asportare mediante lavorazioni meccaniche tradizionali per ricavare il pezzo P.
È da osservare inoltre che, passando a produrre un particolare successivo di forma sostanzialmente diversa, si è oggi costretti a modificare radicalmente il tipo di montaggio dello stampo o a cambiare addirittura tipo di pressa, con notevole dispendio di tempo per l'attrezzamento e con utilizzazione parziale degli impianti. È ciò che accade, a titolo di esempio, quando dalla produzione di un particolare di forma essenzialmente convessa P4 (fig. 4A) si passa alla produzione di un particolare di 5 forma essenzialmente concava P5 (fig. 4B).
A puro titolo di esempio la fig. 5 illustra un portastampo secondo l'invenzione.
La pressa comprende una incastellatura 40 entro la quale è previsto il supporto per i punzoni superiori UP1 e UP2, che solo no disposti in un apposito porta-punzoni UP1 e UP2, che sono disposti in un apposito porta-punzoni fissato al supporto 41. Lo spostamento dei punzoni superiori è controllato da cilindri a doppia azione 13, 14 previsti entro il porta-punzoni 6. Entro l'incastellatura 4 è disposta una tavola stazionaria 4, dalla quais le sporgono in alto aste verticali rigide 30.
Il particolare 1 è la piastra porta-matrice; i particolari 2 e 3 sono le piastre porta-punzoni inferiori; il particolare 4 è la tavola fissa rispetto alla struttura della pressa; il particolare 5 è l'asta porta-anime; il particolare 6 è il dispositivo porta-20 punzoni superiori; le leve 7 con i cursori 8 costituiscono il dispositivo meccano-idraulico per lo spostamento controllato della piastra porta-matrice; i particolari 9 sono i cilindri a doppio effetto a cui è asservita la piastra porta-matrice 1; i particolari
10 sono i cilindri a cui è asservita la piastra porta-punzone infe-25 riore 2; il particolare 11 è il sistema di comando del movimento di estrazione a cui è asservita la piastra porta-punzone inferiore 3; i particolari 12 sono i cilindri a doppio effetto a cui è asservita l'asta porta-anime 5; i particolari 13 e 14 sono i cilindri a doppio effetto a cui è asservito il sistema porta-punzoni supe-30 riori 6; i particolari 15 sono i cilindri a cui è asservito il dispositivo meccano-idraulico per lo spostamento controllato della piastra porta-matrice 1 ; il particolare 23 è la leva di comando del movimento di estrazione.
La piastra porta-matrice 1 è disposta in modo scorrevole ed 35 è supportata da cilindri a doppia azione 9 fissati all'incastellatura 40 che controllano lo spostamento della piastra 1, spostamento che è limitato da battute di arresto inferiori 17 previste sulla tavola 4 e da battute di arresto superiori 16 previste sulla piastra 1.
40 Al di sopra della piastra 1 sono disposte due leve 7, ognuna imperniata con una estremità all'incastellatura 40 ed appoggiata all'altra estremità sulle battute di arresto 16 a mezzo di cursori 8 scorrevoli sulle leve 7. Le leve 7 ed i cursori 8 formano insieme con i cilindri idraulici 9 un dispositivo idraulico-meccanico 45 per controllare lo spostamento della piastra porta-matrice 1 avente un'apertura centrale per accogliere la matrice 32. Al di sotto della piastra 1 sono disposte una prima piastra 2 che supporta un primo punzone inferiore LP1 ed una seconda piastra 3 che supporta un secondo punzone LP2, la prima piastra 2 esso sendo scorrevole sulle aste verticali 30, mentre la seconda piastra 3 ha la sua sede sulla tavola 4.
Le piastre 2 e 3 recanti i punzoni inferiori LP1 e LP2 sono controllate da cilindri idraulici 10 fissati all'incastellatura 40, detti punzoni essendo concentrici tra di loro.
55 Una leva di estrazione 22 è operativamente collegata alla piastra 3 per espellere il pezzo finito dalla motrice 32 attraverso
11 movimento in alto del punzone inferiore a mezzo di un elemento anulare 11 scorrevole su un elemento tubolare 35, sul quale agiscono i cilindri 10 attraverso una piastra 36, per spo-
6o stare il primo punzone LP1, come si può vedere in figg. 6 e 6B.
Nell'esempio illustrato i cilindri sono a doppio effetto con pressioni regolabili nei due effetti. La reazione contro la discesa della piastra porta-matrice è regolabile con una valvola di massima pressione: il valore massimo di tale reazione sarà tenuto 65 entro il campo che va da Oa 0,1 P, se P è la capacità nominale della pressa espressa in tonnellate.
La forza per il ritorno della detta piastra in posizione alta è anche essa regolabile, per esempio, attraverso un regolatore di
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pressione: il valore massimo di tale forza sarà compreso nell'intervallo da 0 a 0,05 P.
L'altro effetto sarà utilizzato in genere durante le regolazioni o il montaggio.
I cilindri 10 dell'esempio illustrato sono anch'essi a doppio effetto. Un effetto è di reazione alla discesa della piastra porta-punzoni inferiori ad essi asservita, regolabile attraverso una valvola di massima pressione: il valore massimo di tale reazione sarà nel campo 0 + 0,1 P, dove al solito P esprime la capacità della pressione in tonnellate.
La forza esercitata dai cilindri per riportare in alto la piastra porta-punzoni inferiori sarà pure regolabile. Il valore massimo di tale forza sarà pure regolabile. Il valore massimo di tale forza sarà nel campo 0 + 0,05 P.
L'altro effetto sarà utilizzato in genere durante le regolazioni e il montaggio.
La pressa dovrà prevedere un sistema idraulico o pneumatico di asservimento come quello descritto ora per ogni piastra porta-punzoni inferiori oltre la prima.
Nell'esempio illustrato, essendo previste soltanto due piastre porta-punzoni inferiori (particolari 2 e 3), è previsto un solo sistema idraulico di asservimento di dette piastre (particolari 10).
I cilindri 12 a doppio effetto consentono al porta-anime 5 di muoversi in discesa contro una reazione regolabile: il valore massimo di tale reazione sarà compreso nel campo 0 + 0,03 P. La forza per il ritorno in posizione alta sarà anch'essa regolabile: il valore massimo di tale forza sarà compreso nel campo 0 + 0,03 P.
I cilindri 13 e 14 a doppio effetto hanno la funzione di controllare e/o comandare il movimento dei punzoni superiori. La forza attiva in entrambi gli effetti sarà regolabile: il suo valore massimo sarà nel campo 0 + 0,05 P.
Entro l'elemento tubolare 35 è disposta un'asta 5 recante un'anima 33. La quale anima si estende attraverso i punzoni inferiori LP1 e LP2, la matrice ed i punzoni superiori UP1 e UP2. L'asta porta-anime 5 è controllata dai cilindri a doppia azione 12 agenti sulla sua estremità inferiore.
I cilindri 12 esercitano una reazione regolabile contro il movimento di discesa dell'asta porta anima 5, il cui valore è compreso nell'intervallo da 0 a 0,3 P, che è anche il valore della forza per riportare l'asta 5 alla sua posizione da un elemento di arresto superiore 19 previsto al di sotto del tavolo 4 e da un elemento di arresto inferiore previsto entro il tavolo 4. Lo spostamento dell'asta porta-anima 5 è limitato da un elemento di arresto superiore 20 fissato alla sua estremità inferiore e da un elemento di arresto inferiore in un foro centrale del tavolo 4. Infine, è previsto un elemento di arresto 22 per limitare lo spostamento in alto del primo punzone inferiore LP1.
Sarà anche possibile avere una reazione passiva regolabile con una valvola di massima pressione: il valore massimo di tale reazione sarà nel campo 0 + 0,1 P. Nell'esempio illustrato si è previsto di asservire due punzoni superiori UP1 e UP2, ciascuno ad uno dei cilindri 13 e 14 indipendenti tra loro e rispondenti alla descrizione precedente.
È possibile prevedere un numero inferiore o superiore di tali cilindri.
I cilindri 15 hanno la funzione di regolare il funzionamento del sistema di spinta della piastra porta-matrice 1. Lo spostamento dei cursori 8 sulle leve 7 consente di variare nel campo 0 + 1 il rapporto tra la velocità di discesa della matrice e la velocità di discesa della testa della pressa. La spinta su tale sistema è esercitata attraverso i cilindri 15 che possono trasmettere una forza regolabile attraverso una valvola di massima pressione e il valore massimo di tale forma sarà compreso nel campo 0 + 0,1 P. Sarà comunque possibile annullare tale forza in un punto qualsiasi della corsa di discesa della piastra porta-matrice. Questo sistema di comando così descritto può essere sostituito da un qualsiasi altro sistema che dia le stesse prestazioni.
Le battute regolabili sono incorporate nel porta-stampo. Più precisamente, il particolare 16 è la battuta alta della piastra porta-matrice 1, il particolare 17 è le battuta bassa di detta piastra, il particolare 18 è la battuta bassa della piastra porta-punzone inferiore 2, il particolare 19 è la battuta alta di detta piastra, il particolare 20 è la battuta alta del porta-anima 5, il particolare 21 è la battuta di fine compressione di detto porta-anima, il particolare 22 è la battuta di fine estrazione della piastra porta-punzoni 2. Tutte queste battute consentono un rapido attrezzamento e una più razionale utilizzazione dello stampo.
Mediante l'utilizzazione del ritrovato descritto è possibile quindi:
a) controllare e regolare il movimento degli elementi costituenti lo stampo durante la fase di compressione regolando le reazioni dei cilindri 9, 10, 12, 13, 14, 15 a cui sono asserviti tali elementi;
b) controllare e regolare il movimento degli elementi costituenti lo stampo durante la fase di estrazione regolando le forze attive dei cilindri 9, 10, 12, 13, 14 a cui sono asserviti tali elementi;
c) controllare e regolare il movimento degli elementi costituenti lo stampo durante la fase di ritorno nella posizione di riempimento regolando le forze attive degli stessi cilindri a doppio effetto 9, 10, 12, 13, 14 a cui sono asserviti tali elementi;
d) produrre tutte le forme e dimensioni teoricamente realizzabili con la tecnologia della metallurgia delle polveri con la sola limitazione della capacità nominale della pressa, essendo le forze attive e passive dei cilindri 9, 10, 12, 13, 14, 15 e del sistema 11 comprese nei campi sopra descritti;
e) produrre con la stessa pressa particolari indifferentemente di forma essenzialmente convessa o essenzialmente concava senza radicali ed onerose modifiche, essendo ad esempio sufficiente invertire le funzioni delle piastre 2 e 3 come indicate nella fig. 6A dove si illustra un esempio di montaggio per particolare di forma essenzialmente convessa e nella fig. 6B dove si illustra un esempio di montaggio per particolare di forma essenzialmente concava;
f) ridurre i tempi di attrezzamento e di montaggio utilizzando tutte le battute regolabili nella pressa e nel porta-stampo, con l'aiuto di eventuali indicatori di posizione sul quadro della pressa.
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Claims (6)
1. Complesso di pressa e porta-stampo per compattare materiale polverulento in oggetti di forma concava o convessa, caratterizzato dal fatto di comprendere una incastellatura fissa (40), una piastra porta-matrice (1) recante una matrice (32) e spostabile entro l'incastellatura a mezzo di un primo dispositivo di comando (15), punzoni superiori (UP1 e UP2) spostabili a mezzo di un secondo dispositivo di comando (13, 14), punzoni inferiori (LP1 e LP2) supportati da relative piastre di supporto (2 e 3) spostabili da un terzo dispositivo di comando (10) fissato all'incastellatura (40), un'asta porta-anima (5) recante un'anima (33) estendentesi attraverso i punzoni inferiori (LP1 e LP2), la matrice (32) ed i punzoni superiori (UP1 e UP2), e del comprendere una leva di estrazione (23) operativamente collegata con i punzoni inferiori (LP1 e LP2) per estrarre il pezzo finito della matrice (32).
2. Complesso di pressa e porta-stampo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i detti dispositivi di comando atti ad effettuare lo spostamento (10, 13, 14, 15) consistono di cilindri pneumatici o idraulici a doppio effetto.
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RIVENDICAZIONI
3. Complesso secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che i detti cilindri a doppio effetto cooperano con elementi di battuta di fine-corsa, e sono forniti di valvole di massima pressione, destinate a regolare le reazione dei detti cilindri sia nella corsa attiva, sia nella corsa di ritorno, entro valori prefissati.
4. Complesso secondo le rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che la reazione dei detti cilindri (9) contro la discesa della piastra porta-matrice (1) è regolabile entro un campo compreso nell'intervallo che fa dal valore zero, fino a circa un decimo della capacità nominale della pressa espressa in tonnellate.
5. Complesso secondo le rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dal fatto che lo spostamento della piastra porta-matrice (1) è controllato da un dispositivo a cilindri e pistoni (9) che consente di variare a comando il rapporto di velocità di discesa della matrice rispetto alla velocità di discesa della testa della pressa nell'intervallo che va da 0 a 1.
6. Complesso secondo le rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto che il circuito idraulico è provvisto di mezzi per annullare a comando la reazione idraulica in qualsiasi punto della fase di discesa della matrice.
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