CH668032A5 - Unevenly-pressed ceramic item detection method - measures pressure distribution over surface and compares with desired value - Google Patents

Description

  
 



   BESCHREIBUNG



   Die Erfindung bezieht sich zunächst auf ein Verfahren zum Erkennen bzw. Aussortieren von aus pulverförmigem oder granulatartigem Material ungleichmässig gepressten feuerfesten, keramischen Presslingen.



   Bei der Herstellung von feuerfesten, keramischen Presslingen aus pulverförmigem oder granulatartigem Material ist es äusserst wichtig, dass die Presslinge wie z. B. Steine, Schieberplatten usw.



  eine möglichst homogene Dichteverteilung aufweisen. Ist dies nämlich nicht der Fall, so hat dies einen merklichen Einfluss auf die Qualität der hergestellten Presslinge. So kann es durch eine unterschiedliche Dichte zu   Spannungsrissen    im Pressling während des Brennprozesses und durch eine unterschiedliche Porösität zu ungleichmässiger Saugfähigkeit kommen, was z. B. dann wichtig ist, wenn die Presslinge imprägniert werden sollen.



   Zur Beurteilung der Dichteverteilung geht man in der Praxis in der Weise vor, dass man durch eine grobe Stichprobenkontrolle die Dimensionen des Presslings misst und diesen wiegt, um so über das Gewicht und den Rauminhalt die Dichte festzustellen. Anschliessend wird dann der Pressling im Labor untersucht, in dem durch Probebohrungen eine genaue Aussage über die Dichteverteilung im Pressling erreicht wird. Die Grobanalyse an der Presse durch Messen und Wiegen des Presslings ist völlig unbefriedigend, weil sie keinerlei Aussage über die Dichteverteilung im Pressling zulässt. Dies gilt auch für solche Pressverfahren,   bei denen die Formöffnung gravimetrisch gefüllt wird,    d. h.



  das zu verpressende Material wird genau gewogen in die Form gegeben. Die Bestimmung der Dichte allein über das Gewicht und den   Rauminhaltist    deshalb nicht ausreichend, weil keinerlei Sicherheit besteht, dass das Material in   der Formöffnung    gleich   mässig verteilt ist.      So können z.    B.   trotz partieller Überpressun-    gen das Gewicht und auch die gewünschte Höhe des Presslings durchaus in Ordnung sein. Dennoch ist der Pressling Ausschuss, da die Verteilung der Dichte im Pressling nicht gleichmässig ist.



  Die Feststellung der Dichteverteilung im Labor ist nicht nur zeitraubend und sehr aufwendig, sondern bringt auch die erhebliche Gefahr mit sich, dass zwischen den einzelnen Stichproben und/oder während der Laboruntersuchung im grossen Umfang Ausschuss-Presslinge aufgrund einer fehlerhaften Füllung erzeugt werden, so dass insgesamt gesehen eine solche Vorgehensweise zu grossen Verlusten führen kann.



   Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die durch die Länge und Breite des Presslings bzw. der Pressform bestimmte Pressfläche konstant und die Höhe des Presslings durch bekannte, automatische Füllhöhenverstellungen in einer vorgegebenen Toleranz gehalten ist sowie das gewünschte theoretische Raumgewicht durch Laborerkenntnisse, Erfahrungswerte usw.



  und damit auch der dazu nötige Gesamtpressdruck bzw. der spezifische Pressdruck vorgegeben sind. Der Gesamtpressdruck ist dabei dann erreicht, wenn über die Füllhöhenregulierung die effektive Höhe des Presslings erreicht ist. Da somit die Pressfläche und die Gesamtpresskraft bei gegebenem Pressling konstant sind, bedarf es zur Erzeugung eines gleichmässig gepressten Presslings nur noch der Kontrolle der gleichmässigen Verteilung des sich aus der Gesamtpresskraft dividiert durch die Pressfläche ergebenden spezifischen Pressdrucks.



   Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erkennen bzw. Aussortieren von aus pulverförmigem oder granulatartigem Material ungleichmässig gepressten feuerfesten, keramischen Presslingen vorzuschlagen, die mit einfachen Mitteln durch Kontrolle des spezifischen Pressdrucks über die Pressfläche ein exaktes Erkennen und Aussortieren von eine ungleichmässige Dichte aufweisenden Presslingen gewährleistet.



   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass während des Pressvorganges die Verteilung des spezifischen Pressdrucks über die Pressfläche des Presslings gemessen wird, die gemessenen Pressdruck-Istwerte mit einem vorgegebenen  gespeicherten spezifischen Pressdruck-Sollwert verglichen und die Abweichungen angezeigt bzw. fehlerhafte Presslinge aussortiert werden. Mit den Mitteln nach der Erfindung lässt sich somit unmittelbar, d. h. während des Pressvorganges an einer Presse die Dichteverteilung im Pressling feststellen bzw. der Pressling aussortieren, so dass die bisher notwendigen Stichprobenuntersuchungen und aufwendigen Laboruntersuchungen vollständig entfallen können.



   Eine zum Durchführen des erfindungsgemässen Verfahrens geeignete Vorrichtung weist mehrere über die Pressfläche des Presslings die Dichteverteilung kontrollierende Druckmesselemente auf, die mit einem Sollwertgeber für den spezifischen Pressdruck und einem Vergleicher für die Soll-Ist-Abweichung sowie einem die Pressdruck-Abweichung darstellenden Anzeigegerät bzw. einem Aussortiergerät verbunden sind.



   In zweckmässiger Ausgestaltung der Vorrichtung können die Druckmesselemente von Druckmessdosen, Dehnungsmessstreifen oder dergleichen gebildet sein. Die Druckmesselemente können unmittelbar im Bereich der Pressfläche der Pressstempel angeordnet sein und/oder in Schleissplatten oder hinter in Schleissplatten befindlichen Trägerplatten der Matrize selbst oder aber auch fester Bestandteil der Presse sein, indem sie beispielsweise auf der der Pressfläche abgewandten Seite der Pressstempel angeordnet sind.



   Die Druckmesselemente können schaltungsmässig miteinander verbunden und untereinander mit einem in einem Rechner vorgegebenen Pressdruck-Sollwert verglichen werden, z. B. in der Weise, dass aufgrund einer Differenzwertbildung ein Vergleich mit einem im Speicher eingestellten Maximal-Wert erfolgt.



   Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Druckmesselemente einzeln mit dem im Rechner gespeicherten Pressdruck Sollwert zu vergleichen, d. h. in diesem Fall erfolgt eine Einstellung und ein Vergleich mit absoluten Werten.



   Es versteht sich, dass der Pressdruck-Sollwert erforderlichenfalls auf einen max. und einen min. Wert eingestellt werden kann, so dass alle Presslinge erkannt bzw. aussortiert werden, wenn der min. und max. spezifische Pressdruck-Sollwert unteroder überschritten wird.



   Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.



  Es zeigen:
Fig. 1 eine schematisch angedeutete Presse mit einer Dichteverteilungsmessung gemäss der Erfindung bei keilig geformten Presslingen;
Fig. 2 eine entsprechende Darstellung bei der Anwendung für gepresste Schieberplatten, und
Fig. 3 eine Schieberplatte in der Aufsicht.



   Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mit 1 ein unteres Querhaupt und mit 2 ein oberes Querhaupt einer im einzelnen nicht dargestellten Presse   bezeich-    net. An dem unteren Querhaupt 1 sitzt über eine Stützplatte 3 ein unterer Pressstempel 4 und an dem oberen Querhaupt 2 unter Zwischenschaltung einer Stützplatte 5 ein oberer Pressstempel 6.



  Die beiden Pressstempel 4 und 6 arbeiten mit einer Matrize 7 zusammen, um einen Pressling 8 zu formen, der im dargestellten Ausführungsbeispiel als Keilstein ausgebildet ist.



   Um die Dichteverteilung im Pressling 8 messen zu können, sind an der der Pressfläche der Pressstempel 4 und 6 abgewandten Seite im Bereich der Stützplatten 3 und 5 Druckmesselemente 9 angeordnet, die in nicht dargestellter Weise mit einem einen Mikroprozessor oder eine speicherprogrammierbare Steuerung aufweisenden Rechner verbunden sind. Der gewünschte theoretische spezifische Pressdruck ist ebenso wie die zu erreichende Höhe des Presslings im Speicher vorgegeben, so dass ein Vergleich mit den an den Druckmesselementen 9 gemessenen Ist-Werten des spezifischen Pressdrucks stattfinden kann. Sobald ein oder mehrere Ist-Werte aus der ebenfalls gespeicherten, vorgegebenen Sollwert-Toleranz herausfallen, bedeutet dies ein Ausschuss des Presslings.



   Um feststellen zu können, in welchem Bereich der Pressfläche ein mit dem vorgegebenen spezifischen Pressdruck-Sollwert nicht übereinstimmender Pressdruck-Istwert vorliegt, können die einzelnen Druckmesselemente entweder über individuelle Leuchtdioden auf einem Leuchtschaltbild oder auf einem Bildschirm sichtbar dargestellt werden. Somit ist unmittelbar an der Presse eine Lokalisierung der Fehlerquelle und damit eine umgehende Behebung des Füllfehlers möglich.



   Es ist denkbar, die Druckmesselemente 9 über eine Schaltung untereinander zu verbinden und durch Bildung eines Differenzdruckwertes einen Vergleich mit einem im Speicher vorgegebenen Maximalwert vorzunehmen, der nicht über- oder unterschritten werden darf. Wie in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien angedeutet ist es auch zweckmässig, die Druckmesselemente 9 unmittelbar an der Pressfläche der Pressstempel 4 und 6 anzuordnen, um etwaige Veränderungen der Messwerte aufgrund von Reibung, Verbiegungen usw. zu vermeiden.



   Schliesslich können die Druckmesselemente 9 auch Bestandteil der Matrize 7 sein, indem sie in oder hinter Schleissplatten 10 in einer Trägerplatte 11 angeordnet sind.



   Für die Herstellung von flachen keramischen Platten 12 mit Erhebungen 13, vorzugsweise Schieberplatten, wie in Fig. 3 dargestellt, ist die Dichte und Dichteverteilung besonders wichtig, weil gerade in diesem Bereich die eigentliche Beanspruchung der Platte im späteren Verwendungszweck liegt. Ubermässige Dichteschwankungen und/oder Unterschiede führen hier sofort zu Ausschuss.



   Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weist eine Presse zum Herstellen einer keramischen Platte 12 mit einer Erhöhung 13 eine Matrize   14,    einen oberen Pressstempel 15, einen unteren Pressstempel 16 und einen durch einen Antrieb 17 verschiebbaren inneren Stempel 18 zur Bildung der Erhöhung 13 auf.



   Im oder unter dem Stempel 18 sind ein oder mehrere Druckmesselemente 9 angeordnet, die den tatsächlich erreichten spezifischen Druck an der Erhebung 13 feststellen. Dieser Ist-Druck wird dann in oben beschriebener Weise mit dem Soll-Druck verglichen. Über- oder unterschreitet der Ist-Druck die erlaubte bzw. gewählte Toleranz, dann wird die Füllhöhe für die Erhebung 13 durch Erhöhung bzw. Verringerung der Anhebung des Stempels 18 korrigiert. Dadurch gelangt beim Füllen nunmehr weniger oder mehr Material in die Formöffnung. Der Antrieb 17 für die Korrektur der Position des Stempels 18 kann mechanisch, elektrisch oder hydraulisch erfolgen. 

  Vorteilhaft ist der Antrieb 17 mit der Druckmessung in der Weise gekoppelt, dass bei Überschreiten der Drucktoleranz der Antrieb 17 automatisch angesteuert wird und der Stempel 18 um einen bestimmten Betrag - in Abhängigkeit zur tatsächlichen Druckabweichung verstellt wird.



   Es versteht sich, dass nicht nur im Bereich der Erhebung 13 eineDruckmessung durchgeführt werden kann, sondern gleichzeitig auch im flachen Bereich der Platte 12 Druckmesselemente plaziert werden können. Durch Abgleichen der Messstellen untereinander kann dann eine homogene Druckverteilung - und damit Dichteverteilung - gemessen und nötigenfalls automatisch korrigiert werden. 

Claims (12)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Erkennen bzw. Aussortieren von aus pulverförmigem oder granulatartigem Material ungleichmässig gepressten feuerfesten, keramischen Presslingen, dadurch gekennzeichnet, dass während des Pressvorganges die Verteilung des spezifischen Pressdrucks über die Pressfläche des Presslings gemessen wird, die gemessenen Pressdruck-Istwerte mit einem vorgegebenen gespeicherten spezifischen Pressdruck-Sollwert verglichen und die Abweichungen angezeigt bzw. fehlerhafte Presslinge aussortiert werden.
2. 2. Vorrichtung zum Erkennen bzw. Aussortieren von aus pulverförmigem oder granulatartigem Material ungleichmässig gepressten feuerfesten, keramischen Presslingen, in einer Presse mit zwei relativ zueinander verschiebbaren Pressstempeln (4, 6) und einer Matrize (7), gekennzeichnet durch mehrere über die Pressfläche der Presslinge (8, 12) die Dichteverteilung kontrollie rende Druckmesselemente (9), die mit einem Sollwertgeberfür den spezifischen Pressdruck und einem Vergleicher für die Soll Ist-Abweichung sowie einem die Pressdruck-Abweichungen dar stellenden Anzeigegerät bzw. einem Aussortiergerät verbunden sind.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmesselemente (9) von Druckmessdosen, Dehnungsmessstreifen oder dergleichen gebildet sind.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmesselemente (9) fester Bestandteil der Presse sind.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmesselemente (9) im Bereich der Pressstempel (4, 6) auf deren der Pressfläche abgewandten Seite angeordnet sind.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmesselemente (9) an den Pressstempeln (4, 6) auf denen der Pressfläche zugewandten Seite angeordnet sind.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmesselemente (9) als Bestandteil der Matrize (7) inSchleissplatten (10) oder in hinter Schleissplatten (10) befindlichen Trägerplatten (11) angeordnet sind.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmesselemente (9) schaltungsmässig untereinander verbunden und untereinander mit dem in einem Rechner gespeicherten vorgegebenen spezifischen Pressdruck-Verteilungs-Sollwert vergleichbar sind.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckmesselemente (9) einzeln mit dem in einem Rechner gespeicherten, vorgegebenen Pressdruck-Sollwert vergleichbar sind.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Pressen von keramischen Platten (12) mit Erhebungen (13), vorzugsweise Schieberplatten, wenigstens ein Druckmess element (9) an einem die Füllhöhe im Bereich der Erhebung (13) der keramischen Platte (12) begrenzenden, verschieblich gelagerten Stempel (18) angeordnet ist, der in Abhängigkeit des gemessenen Ist-Wertes des spezifischen Pressdruckes im Sinne einer Füllhöhenveränderung durch einen Antrieb (17) verstell bar ist.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Druckmesselemente (9) verteilt an den Stempeln (16 und/oder 18) angeordnet sind.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (17) zur Verstellung des Stempels (18) mit der Druckmessung derart gekoppelt ist, dass beiUberschrei- ten einer voreinstellbaren Drucktoleranz der Antrieb (17) automatisch ansteuerbar ist.