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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Pressverfahren zum Pressen eines
Pressteils mit den oberbegrifflichen Merkmalen gemäß Patentanspruch
1, 3 bzw. durch eine Pressenvorrichtung mit den oberbegrifflichen
Merkmalen gemäß Patentanspruch
12.
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Allgemein
bekannt sind Pressenvorrichtungen zum Pressen eines Pressteils aus
zu verpressendem pulverförmigem
oder granulatförmigem
Material, wobei das Material insbesondere aus keramischen und/oder
metallischen Substanzen besteht. Eine Pressenvorrichtung weist üblicherweise
eine Pressenanordnung mit einer Matrize und Pressstempeln auf. Die
Matrize weist eine Matrizenöffnung
auf, in welche das zu verpressende Material eingefüllt wird.
Anschließend
wird das Material in der Matrizenöffnung zwischen den Stirnflächen der
Pressstempel verpresst. Die Struktur des Pressteils ist dabei durch die
Formgebung der Matrizenöffnungswandung
und der Stirnseiten der Pressstempel bedingt. Neben einfach geometrisch
geformten Pressteilen in Form eines Quaders oder eines Zylinders
können
auch strukturiert geformte Pressteile gepresst werden.
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Zur
Fertigung von Permanentmagneten wird gemäß einer bekannten Verfahrensweise
ein magnetisierbares Material in die Matrizenöffnung gefüllt, wobei während des
Verpressens ein Magnetfeld und/oder Hitze auf das Material einwirken.
Um eine ausreichende Zykluszahl erzielen zu können, wird die Matrize dazu
nicht für
jeden Pressvorgang individuell erhitzt sondern kontinuierlich auf
einer erforderlichen Betriebstemperatur gehalten. Nachteilhaft ist dabei,
dass pulverförmiges
oder granulatförmiges Material
beim Einfüllen
in eine erhitzte Matrizenöffnung
an oberen seitlichen Abschnitten der Matrizenöffnungswandung hängen bleiben
kann und dadurch eine ungleichmäßige Verteilung
des Materials in der Matrizenöffnung
die Folge ist. Außerdem
führt die
erwärmte
Matrize dazu, dass das Pulver beim Einfüllen verklumpt und keine homogene
Füllung
entsteht. Zur Beseitigung dieses Nachteils werden bei dieser Verfahrensweise
Permanentmagnete in zwei Schritten hergestellt. In einem ersten
Schritt wird das zu verpressende Material in einer Pressenanordnung
zu einem Vorpressteil vorgepresst und anschließend in eine zweite Pressenanordnung
mit der erhitzten Matrize umgesetzt. In der zweiten Pressenanordnung wird
das Vorpressteil dann unter Einwirkung von Hitze und unter Einwirkung
eines ausrichtenden Magnetfelds zu dem gewünschten Pressteil verpresst.
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Nachteilhaft
ist dabei, dass insbesondere beim Pressen strukturierter Pressteile,
welche beispielsweise eine zentrale Durchgangsöffnung aufweisen, die für diese
Verfahrensweise erforderliche geringe Festigkeit des in einer kalten
Matrize durch Oberstempel, Unterstempel und Mittelstift hergestellten
und ungesinterten Vorpressteils so gering ist, dass dieses Vorpressteil
nicht oder nur unter Inkaufnahme eines großen Ausschusses mit Greifern,
Saugern oder ähnlichen
mechanischen Handhabungsmitteln ohne Beschädigung transportiert bzw. umgesetzt
werden kann.
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Weiterhin
allgemein bekannt sind Pressverfahren, bei denen Pressteile gepresst
werden, welche in verschiedenen Abschnitten des Pressteils aus verschiedenen
zu verpressenden Materialien gepresst werden. Die Herstellung eines
solchen Pressteils mit unterschiedlichen zu verpressenden Materialien
in horizontalen Schichten und/oder koaxialen Ringen und exzentrischen
Säulen
ist jedoch sehr aufwändig,
da die zu verpressenden Materialien unter Einsatz von Masken, geteilten
Füllschuhen
etc. aufwändig
in die Matrizenöffnung
einzubringen sind. Nachteilhaft ist dabei insbesondere eine Vermischung
der Materialien.
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Weiterhin
allgemein bekannt sind Transportiereinrichtungen, welche dazu dienen,
fertig gepresste Pressteile nach dem Pressen aus der Pressenanordnung
wegzutransportieren.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Pressverfahren zum Pressen
eines Pressteils bzw. eine Pressenvorrichtung zu vereinfachen. Insbesondere
sollen Permanentmagnete und/oder Pressteile aus mehreren Schichten
und/oder Materialien einfacher hergestellt werden können.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Pressverfahren zum Pressen eines Pressteils
mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch
1, 3 bzw. durch eine Pressenvorrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch
12 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
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Bevorzugt
wird demgemäß ein Pressverfahren
zum Pressen eines Pressteils, bei dem ein Vorpressteil in einer
ersten Pressenanordnung vorgepresst wird und bei dem das Pressteil
aus dem Vorpressteil in einer zweiten Pressenanordnung gepresst
wird, wobei das Vorpressteil nach dem Vorpressen von der ersten
Pressenanordnung zur zweiten Pressenanordnung transportiert wird,
wobei zum Transportieren des Vorpressteils eine Transportiereinrichtung
mit einer Aufnahmeöffnung
für das
Vorpressteil verwendet wird.
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Bevorzugt
wird eigenständig
oder in Kombination damit ein Pressverfahren zum Pressen eines Pressteils,
bei dem ein Vorpressteil in einer Pressenanordnung vorgepresst wird,
das Vorpressteil nach dem Vorpressen aus der Pressenanordnung entnommen
wird und das Vorpressteil zu einem späteren Zeitpunkt in die Enddichte
gepresst wird, wobei das Vorpressteil nach dem Vorpressen aus der
Pressenanordnung entnommen und in einer Transportiereinrichtung
mit einer Aufnahmeöffnung
für das
Vorpressteil zwischengelagert wird und das Vorpressteil zum Pressen
in die Enddichte zu dem späteren
Zeitpunkt in die Pressenanordnung wieder eingesetzt wird. Durch
ein Zwischenlagern ist Vorpressen und Endverpressen in zwei Zyklen
möglich,
so dass z.B. erst Vorpressteile in einer kalten Matrize vorgepresst und
später
in der dann erwärmten
Matrize endverpresst werden, ohne dass die Matrize für jedes Pressteil
abgekühlt
und wieder erwärmt
werden muss.
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Zum
Transportieren des Vorpressteils wird gemäß einer besonders einfachen
ersten Ausführungsform
als die Transportiereinrichtung eine Matrize der ersten und/oder
der zweiten Pressenanordnung mit einer Matrizenöffnung zum Vorpressen des Vorpressteils
als der Aufnahmeöffnung
verwendet.
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Zum
Transportieren des Vorpressteils wird gemäß einer besonders einfachen
zweiten Ausführungsform
als die Transportiereinrichtung eine separate Transporteinrichtung,
beispielsweise in Form eines Zylinders mit einer Transporteinrichtungsöffnung als
der Aufnahmeöffnung
verwendet. Das Vorpressteil wird dabei vorzugsweise von einer Matrizenöffnung der
Matrize der ersten Pressenanordnung nach dem Vorpressen insbesondere
mittels zumindest eines oberen oder unteren Pressstempels der ersten Pressenanordnung
in die Aufnahmeöffnung
der Transporteinrichtung versetzt.
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Das
Vorpressteil wird nach dem Transportieren aus der Aufnahmeöffnung der
Transporteinrichtung vorzugsweise in eine Matrizenöffnung einer
Matrize der insbesondere zweiten Pressenanordnung gedrückt.
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Die
Transporteinrichtung wird vorzugsweise mit einer eigenständigen Versetzungseinrichtung transportiert.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Verfahrensweise werden zumindest zwei Vorpressteile vorgepresst
und zum Pressen zu dem dann einstückigen Pressteil in die zweite
Pressenanordnung transportiert. Das Vorpressen wird in der ersten
Pressenanordnung oder gegebenenfalls auch verschiedenen derartiger
erster Pressenanordnungen durchgeführt.
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Während des
Pressens des Pressteils wird zur Herstellung eines Permanentmagneten
ein Magnetfeld im Bereich der insbesondere zweiten Pressenanordnung
zum Magnetisieren des Pressteils angelegt. Das Vorpressteil wird
zum Herstellen z.B. eines Permanentmagneten in die vorgeheizte Matrize der
insbesondere zweiten Pressenanordnung zum Pressen des Pressteils
in erhitztem Zustand transportiert.
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Bevorzugt
wird demgemäß außerdem eine Pressenvorrichtung
zum Pressen eines Pressteils mit einer ersten Pressenanordnung zum
Vorpressen eines Vorpressteils und einer zweiten Pressenanordnung
zum Pressen des Pressteils aus dem Vorpressteil, wobei das Vorpressteil
nach dem Vorpressen von der ersten Pressenanordnung zur zweiten
Pressenanordnung transportiert wird, wobei die Pressenvorrichtung
eine Transportiereinrichtung mit einer Aufnahmeöffnung zum Aufnehmen und Transportieren des
Vorpressteils aufweist.
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Die
Transportiereinrichtung ist gemäß der ersten
Ausführungsform
durch eine Matrize der ersten und/oder der zweiten Pressenanordnung
mit einer Matrizenöffnung
zum Vorpressen des Vorpressteils als der Aufnahmeöffnung ausgebildet.
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Die
Transportiereinrichtung ist gemäß der zweiten
Ausführungsform
durch eine Transporteinrichtung mit einer Transporteinrichtungsöffnung als der
Aufnahmeöffnung ausgebildet.
Ein Querschnitt der Aufnahmeöffnung
der Transporteinrichtung quer zur Pressrichtung ist dazu vorteilhaft
gleich dimensioniert oder größer einem Öffnungsdurchmesser
einer Matrizenöffnung
der Matrize der ersten Pressenanordnung als der Aufnahmeöffnung dimensioniert,
so dass das Vorpressteil von der Matrizenöffnung in die Aufnahmeöffnung versetzbar
ist. Die Aufnahmeöffnung
der Transporteinrichtung weist vorzugsweise einen Öffnungsdurchmesser
derart gleich oder kleiner einem Expansions-Außendurchmesser des Vorpressteils
auf, dass das Vorpressteil unter seitlicher Spannung reibschlüssig von
einer Aufnahmeöffnungswandung
der Aufnahmeöffnung
gehalten wird.
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Die
Pressenvorrichtung ist vorzugsweise mit einer eigenständigen Versetzungseinrichtung
zum Transportieren der Transporteinrichtung ausgebildet.
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Eine
Steuereinrichtung ist zum Vorpressen mehrerer Vorpressteile in der
ersten Pressenanordnung und zum Pressen von zumindest zwei in die zweite
Pressenanordnung transportierter Vorpressteile zu dem Pressteil
vorteilhaft.
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Mit
einer Magnetisierungseinrichtung zum Erzeugen eines Magnetfelds
im Bereich der zweiten Pressenanordnung zum Magnetisieren des Pressteils
während
des Pressens ist ein Permanentmagnet herstellbar. Eine Heizeinrichtung
ist vorteilhaft zum Erhitzen der zweiten Pressenanordnung zum Pressen
des Pressteils in erhitztem Zustand.
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Eine
solche Pressenvorrichtung ist vorteilhaft einsetzbar zum Durchführen eines
derartigen Pressverfahrens.
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Vorteilhaft
können
somit mittels des Pressverfahrens bzw. mittels der Pressvorrichtung
zwei verschiedenartige und üblicherweise
unabhängig voneinander
eingesetzte Verfahrensweisen zur Fertigung von Pressteilen verbessert
werden. Gemäß dem ersten
Verfahren kann durch das Herstellen von Vorpressteilen ein Vorpressteil
in für
sich bekannter Art und Weise gefertigt und mittels einer speziell
ausgestalteten Transporteinrichtung in eine zweite Pressenanordnung
zum Endverpressen unter Einsatz von Hitze und einem Magnetfeld verpresst
werden. Die Besonderheit der Transporteinrichtung besteht dabei darin,
dass die Transporteinrichtung eine Aufnahmeöffnung für das Vorpressteil derart aufweist,
dass das Vorpressteil nicht nur punktuell ergriffen oder angesaugt
sondern umgriffen wird. Überraschend
zeigte sich, dass eine Beschädigung
des Vorpressteils durch eine derartige automatisierbare Verfahrensweise
zum Transportieren des Vorpressteils Beschädigungen der Vorpressteile
vermeidet.
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Neben
der Fertigung von Permanentmagneten ist zusätzlich auch eine zweite Verfahrensweise verbesserbar,
bei der insbesondere mehrschichtig quer zur Pressrichtung aus verschiedenen
Materialien zu pressende Pressteile und/oder säulenförmig in Pressrichtung aus verschiedenen
Materialien zu pressende Pressteile auf einfache Art und Weise hergestellt
werden können.
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Besonders
vorteilhaft ist der Einsatz der Matrize der ersten Pressenanordnung
als Transporteinrichtung, wobei lediglich die Pressstempel aus der Matrizenöffnung herausgezogen
werden und die Matrize dann mit einer Versetzungseinrichtung in
die zweite Pressenanordnung transportiert wird. Das Vorpressteil
verbleibt dabei fest in der Matrizenöffnung, gegen deren Matrizenöffnungswandung
es durch das Vorpressen reibschlüssig
und vorteilhafterweise auch formschlüssig gespannt wird. Gemäß einer
alternativen Ausführungsform
kann aber auch eine eigenständige
Transporteinrichtung als Transportier-Einrichtung verwendet werden, welche
nach dem Vorpressen vor, das heißt insbesondere über oder
unter eine der Matrizenöffnungen
gesetzt wird, woraufhin von der gegenüberliegenden Seite aus mittels
zumindest eines oberen bzw. unteren Pressstempels das Pressteil
in die eigenständige
Transporteinrichtung bzw. in deren Aufnahmeöffnung geschoben wird. Durch
eine Dimensionierung der Transporteinrichtungsöffnung gleich der Matrizenöffnung findet
beim Hineinschieben keine seitliche Entspannung des Vorpressteils
statt, so dass dieses fest in der Transporteinrichtung aufgenommen
ist.
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Eine
solche eigenständige
Transporteinrichtung ermöglicht
auch ein vorteilhaftes Zwischenlagern von Vorpressteilen oder ein
Transportieren zu weiter entfernten zweiten Pressenanordnungen in
einer eigenständigen
Presse. Im Fall des Zwischenlagerns kann vorteilhaft eine Vielzahl
von Vorpressteilen in einer Presse vorverpresst werden und in einem späteren Pressenzyklus
in derselben Presse wieder eingesetzt werden. In einem solchen Fall
bildet die Presse sowohl die erste als auch die zweite Pressenanordnung
aus.
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Ein
Ausführungsbeispiel
wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1A-1G Komponenten
einer beispielhaften Pressenvorrichtung mit zwei Pressenanordnungen
zu verschiedenen Zeitpunkten eines Presszyklus;
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2A-2H eine
derartige Pressenvorrichtung zu verschiedenen Zeitpunkten eines
alternativen Presszyklus;
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3A-3D eine
alternative Ausführungsform
einer Pressenvorrichtung mit einer separaten Transportiereinrichtung
zur Transportieren eines Vorpressteils zwischen den Pressenanordnungen;
und
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4 Querschnitte
durch Pressteile verschiedener Ausgestaltung, welche mit einem Presszyklus
gemäß 2 alternativ herstellbar sind.
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1A-1G zeigt
beispielhaft eine Pressenvorrichtung mit zwei Pressenanordnungen 1, 2 zum
Pressen eines Pressteils 3 aus einem verpressbaren pulverförmigen und/oder
granulatförmigen
Material, welches beim Pressen verzahnt, so dass ein massives Pressteil 3 hergestellt
wird. Zur Herstellung von Permanentmagneten wird ein magnetisierbares Material
verwendet. Allgemein sind jedoch prinzipiell auch andersartige Materialien,
insbesondere keramische und/oder metallische Materialien, aber auch z.B.
schlecht rieselfähige
Stoffe oder brennbare Pulver zur Herstellung derartiger Pressteile 3 einsetzbar. Anhand
der verschiedenen 1A-4 sind lediglich
Komponenten dargestellt, welche für das Verständnis des Verfahrenszyklus
und eines Aufbaus einer beispielhaften Pressenvorrichtung erforderlich sind.
Weitere Komponenten, welche für
derartige Pressverfahren und Pressenvorrichtungen erforderlich sind,
werden in üblicher
Art und Weise ausgestaltet. Insbesondere sind anhand einzelner der
Figuren dargestellte Komponenten und Verfahrensabläufe der
verschiedenen Ausführungsformen
auch untereinander kombinierbar oder austauschbar. In den verschiedenen
Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnete Komponenten und/oder
Verfahrensmerkmale verweisen auf jeweils gleiche oder gleich wirkende
Komponenten bzw. Verfahrensmerkmale und werden zur Vereinfachung
vorzugsweise nur einmal beschrieben.
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Die
erste Pressenanordnung 1 besteht insbesondere aus einer
Matrize 10 mit einer Matrizenöffnung 11 zur Aufnahme
des pulverförmigen
und/oder granulatförmigen
Materials. Damit das Material beim Befüllen mittels eines Füllschuhes 17 nicht
nach unten hin aus der Matrizenöffnung 11 herausfällt, sind einer
oder mehrere Pressstempel 14, 16 von unten her
in die Matrizenöffnung 11 eingesetzt
und dichten diese ab. Bei der dargestellten Ausführungsform weist der eigentliche
Pressstempel 14 eine zentrale Durchgangsöffnung 15 auf,
in welcher der weitere als Kernstift ausgebildete Pressstempel 16 in
Pressrichtung x verstellbar gelagert ist. Der weitere Pressstempel 16 dient
zum Ausbilden einer Durchgangsöffnung
in dem Pressteil 3 und ist beim Befüllen bis zur Oberseite der
Matrize 10 durch die Matrizenöffnung 11 geschoben.
Bei dieser Ausführungsform
besteht die Matrizenöffnung 11 während des
Befüllens somit
aus einem zylindrischen Raum zur Aufnahme des zu verpressenden Materials.
In Pressrichtung oberhalb der Matrize 10 ist ein oberer
Pressstempel 12 angeordnet, welcher ebenfalls eine Durchgangsöffnung 13 zur
Aufnahme des weiteren als Kernstift ausgebildeten Pressstempels 16 aufweist.
Gemäß alternativer
Ausführungsformen
können
auch mehr oder weniger derartige Pressstempel eingesetzt sein. Auch
muss das Pressteil nicht notwendig zylindrisch strukturiert geformt
werden. Auch eine Durchgangsöffnung
muss nicht zwingend ausgebildet sein.
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Außerdem ist
in 1A die zweite Pressenanordnung 2 skizziert,
welche ebenfalls aus einer Matrize 20 mit einer Matrizenöffnung 21,
unterseitig einem Pressstempel 24 mit einer Durchgangsöffnung 25 und
einem weiteren, als Kernstift ausgebildeten Pressstempel 26 ausgebildet
ist. Beabstandet oberhalb der Matrize 20 ist ein oberer
Pressstempel 22 mit ebenfalls einer Durchgangsöffnung 23 zur
Aufnahme bzw. Durchführung
des weiteren Pressstempels 26 während des Pressvorgangs angeordnet.
Um Permanentmagneten als Pressteil 3 herstellen zu können, ist
die Matrize 20 der zweiten Pressenanordnung 2 mittels
einer Heizeinrichtung auf eine Temperatur T aufheizbar und außerdem von
einer Magnetisierungseinrichtung 27 zum Erzeugen eines
Magnetfelds H während
des Pressens (1E-1F) umgeben.
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Die
Dimensionierung der Matrizenöffnung 11 der
Matrize 10 der ersten Pressenanordnung 1 ist auf die
Dimensionierung der Matrizenöffnung 21 der
Matrize 20 der zweiten Pressenanordnung 2 abgestimmt,
so dass ein in der Pressenanordnung vorgepresstes Vorpressteil 31 in
der Matrizenöffnung 21 der
Matrize 20 der zweiten Pressenanordnung einsetzbar und
fertig verpressbar ist. Entsprechend ist im Falle eines beispielhaften
kreisrunden Pressteils ein Innendurchmesser d1 der Matrizenöffnung 11 der Matrize 10 der
ersten Pressenanordnung kleiner oder vorzugsweise gleich einem Innendurchmesser d2
der Matrizenöffnung 21 der
Matrize 20 der zweiten Pressenanordnung 2.
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Bei
einem beispielhaften Presszyklus zum Herstellen eines Permanentmagneten
als dem Pressteil 3 wird zu einem ersten Zeitpunkt t =
0 das zu verpressende Material 30 in den freien Raum der Matrizenöffnung 11 in
der ersten Pressenanordnung 1 eingefüllt. Zu einem zweiten Zeitpunkt
t = 1 wird, wie in 1B dargestellt, das zu verpressende
Material mittels des unteren und des oberen Pressstempels 14, 12 zu
einem Vorpressteil 31 mit einer Vorpresskraft F1 vorgepresst.
Nachfolgend wird in einem dritten Verfahrensschritt t = 2, der in 1C skizziert
ist, die Matrize 10 der ersten Pressenanordnung freigelegt,
indem die unteren und der obere Pressstempel 14, 16, 12 aus
der Matrizenöffnung
herausgezogen werden. Mittels einer Versetzungseinrichtung 5,
beispielsweise einer die Matrize 10 in dieser Stellung
umgreifenden Greifeinrichtung, wird die Matrize 10 der
ersten Pressenanordnung 1 über die Matrize 20 der
zweiten Pressenanordnung 2 versetzt, wie dies in 1D skizziert
ist. Aufgrund des Vorverpressens wird das Vorpressteil 31 derart
gegen die Matrizenöffnungswandung
der ersten Matrize 10 gespannt, dass es beim Transport
nicht aus der Matrizenöffnung 11 herausrutschen
kann. 1 zeigt eine Positionierung
der Matrize 10 der ersten Pressenanordnung 1 zu
einem vierten Zeitpunkt t = 3 derart, dass die Matrizenöffnung 11 der
Matrize 10 der ersten Pressenanordnung 1 fluchtend über der Matrizenöffnung 21 der
Matrize 20 der zweiten Pressenanordnung 2 angeordnet
ist. Zu einem nachfolgenden fünften
Zeitpunkt t = 4, der in 1E skizziert ist,
fahren die Pressstempel 24, 26, 22 der
zweiten Pressenanordnung (2) in eine Betriebsstellung innerhalb
der Matrizenöffnung 21 der
Matrize 20 der zweiten Pressenanordnung 2. Dabei
wird der obere Pressstempel 22 der zweiten Pressenanordnung 2 durch
die Matrizenöffnung 11 der
Matrize 10 der ersten Pressenanordnung 1 hindurchgefahren,
wobei die Stirnseite des Pressstempels 22 das Vorpressteil 31 aus
der im Fall einer Permanentmagnetherstellung kalten Matrize 10 der
ersten Pressenanordnung 1 vor sich her in die Matrizenöffnung 21 der
auf die Betriebstemperatur T erhitzten Matrize 20 der zweiten
Pressenanordnung 2 schiebt. Zu einem nachfolgenden sechsten
Zeitpunkt t = 5, der in 1F skizziert
ist, wird das Vorpressteil in der Matrize 21 der zweiten
Pressenanordnung 2 mit einer Presskraft F2 zu dem Pressteil 3 verpresst.
Nachfolgend wird der obere Pressstempel 22 der zweiten
Pressenanordnung aus den Matrizenöffnungen 21, 11 der
beiden Matrizen 20, 10 vollständig herausgezogen, wie dies für einen
siebten Zeitpunkt t = 6 anhand 1G skizziert
ist. Außerdem
wird die Matrize 10 der ersten Pressenanordnung 1 mittels
der Versetzungseinrichtung 5 wieder in die erste Pressenanordnung 1 versetzt.
Nachfolgend wird, wie dargestellt, das Pressteil 3 mittels
des unteren Pressstempels 24 der zweiten Pressenanordnung
nach oben hin aus der Matrize 20 der zweiten Pressenanordnung 2 ausgestoßen und aus
der Pressenanordnung entnommen.
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Die
Versetzungseinrichtung 5 ist vorzugsweise mit einem pneumatischen,
hydraulischen oder elektromotorischen Antrieb ausgestattet und mittels einer
Steuereinrichtung derart gesteuert, dass sie die Matrize 10 der
ersten Pressenanordnung 1 entsprechend ergreifen und versetzen
kann. Insbesondere ist die Steuereinrichtung der Pressenvorrichtung
derart ausgestaltet, dass die einzelnen Verfahrensabläufe zueinander
koordiniert durchgeführt
werden können.
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2A-2H zeigen
einen alternativen Presszyklus, bei dem ein Pressteil 3* gepresst
wird, welches aus verschiedenen Materialien ausgebildet wird. Bei
der dargestellten Ausführungsform
soll das Pressteil 3* aus zwei übereinander liegenden verschiedenartigen
Materialschichten ausgebildet sein. Wie bei der ersten Ausführungsform
wird zu einem ersten Zeitpunkt t = 0*, der in 2A skizziert
ist, die Matrizenöffnung 11 der
Matrize 10 der ersten Pressenanordnung 1 mit einem
ersten zu verpressenden Material A befüllt. Nach einem Vorpressen
des ersten Materials mit einer Vorpresskraft F1 zu einem ersten Vorpressteil 31,
wie dies in 2B skizziert ist, wird die Matrize 10 freigelegt
und in die zweite Pressenanordnung 2 versetzt, wie dies
in 2C skizziert ist. Das erste Vorpressteil 31 aus
dem ersten Material A wird mittels des oberen Stempels 22 der
zweiten Pressenanordnung in die Matrizenöffnung 21 der Matrize 20 der
zweiten Pressenanordnung 2 geschoben, wie dies für einen
dritten Zeitpunkt t = 2* in 2C andeutet
ist. Nachfolgend wird der obere Pressstempel 22 der zweiten
Pressenanordnung wieder aus den Matrizen 10, 20 herausgezogen
und die Matrize 10 der ersten Pressenanordnung mittels der
Versetzungseinrichtung 5 wieder in die erste Pressenanordnung 1 versetzt
und in dieser zu einem vierten Zeitpunkt t = 3* mit einem zweiten
Material B befüllt,
wie dies in 2D skizziert ist. Zu einem fünften Zeitpunkt
t = 4* wird das zweite Material B in der ersten Pressenanordnung 1 zu
einem zweiten Vorpressteil 33 mittels einer Vorpresskraft
F1, die gegebenenfalls von der Vorpresskraft für das erste Vorpressteil abweichen
kann, vorgepresst. Dies ist anhand 2E skizziert.
Nachfolgend wird die Matrize 10 der ersten Pressenanordnung
wieder freigelegt und mittels der Versetzungseinrichtung 5 über die Matrize 20 der
zweiten Pressenanordnung 2 versetzt, wie dies in 2F für den sechsten
Zeitpunkt t = 5* skizziert ist. Mittels des oberen Pressstempels 22 der
zweiten Pressenanordnung 2 wird das zweite Vorpressteil 33 in
dieser Stellung aus der Matrize 10 der ersten Pressenanordnung 1 heraus
in die Matrizenöffnung 21 der
Matrize 20 der zweiten Pressenanordnung 2 versetzt,
wie dies in 2F für den sechsten Zeitpunkt t
= 5* skizziert ist. Mittels des oberen Pressstempels 22 der
zweiten Pressenanordnung 2 wird das zweite Vorpressteil 33 in
dieser Stellung aus der Matrize 10 der ersten Pressenanordnung 1 heraus
in die Matrizenöffnung 21 der
Matrize 20 der zweiten Pressenanordnung auf das darin bereits
befindliche erste Vorpressteil 31 geschoben.
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Nachfolgend
kann entweder der obere Pressstempel 22 der zweiten Pressenanordnung
vor dem eigentlichen Pressen wieder aus den beiden Matrizen 10, 20 herausgezogen
werden, um die Matrize 10 der ersten Pressenanordnung 1 vor
dem eigentlichen Verpressen wieder in die Pressenanordnung 1 zu
versetzen, wie dies anhand 2G skizziert
ist. Dabei wirkt eine Presskraft F2 zum Pressen der beiden Vorpressteile 31, 33 zu
dem Pressteil 3* auf die Pressstempel 22, 24,
wie dies in 2G für einen siebten Zeitpunkt t
= 6* skizziert ist. Alternativ kann zur seitlichen Stabilisierung
des oberen Pressstempels 22 und zur Vermeidung einer zeitlichen
Verzögerung
durch ein zwischenzeitliches Herausziehen aus der oberen Matrize 10 zu
deren Versetzung alternativ die Matrize 10 der ersten Pressenanordnung während des
Verpressens mit der zweiten Presskraft F2 auch über der Matrize 20 der
zweiten Pressenanordnung 2 belassen werden, wie dies vergleichbar anhand 1F für die erste
Ausführungsform
skizziert ist. Letztendlich wird zu einem achten Zeitpunkt t = 7*,
wie in 2H skizziert, der obere Pressstempel 22 der
zweiten Pressenanordnung entgegen der Pressrichtung y zurückgezogen
und das Pressteil 3* mittels des unteren Pressstempels 24 aus
der Matrizenöffnung 21 der
Matrize 20 der zweiten Pressenanordnung 2 ausgestoßen und
weggeführt.
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Eine
alternative Anordnung, bei welcher anstelle der Matrize 10 der
ersten Pressenanordnung 1 eine eigenständige Transporteinrichtung 4 für das Transportieren
des Vorpressteils 31 verwendet wird, ist anhand der 3A- 3D skizziert.
Bei dieser Ausführungsform
verbleibt die Matrize 10 der ersten Pressenanordnung 1 kontinuierlich
in der ersten Pressenanordnung 1. Nach einem Befüllen der
Matrizenöffnung 11 der
Matrize 10 der ersten Pressenanordnung 1 mit einem
zu verpressenden Material zu einem ersten Zeitpunkt t = 0° gemäß 3A wird
das zu verpressende Material zu einem zweiten Zeitpunkt t = 1° gemäß 3B in
der ersten Pressenanordnung 1 mittels einer ersten Presskraft
F1 zu dem Vorpressteil 31 verpresst. Nachfolgend wird der
obere Stempel 12 der ersten Pressenanordnung 1 mit
Abstand oberhalb der Matrize 10 zurückgestellt und das Vorpressteil 31 mittels
des unteren Pressstempels 14 aus der Matrizenöffnung 11 der
Matrize 10 der ersten Pressenanordnung 1 ausgestoßen.
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Vor
dem Ausstoßen
des Vorpressteils 31 wird jedoch die Transporteinrichtung 4 über die
Matrizenöffnung 11 der
Matrize 10 der ersten Pressenanordnung 1 derart
gesetzt, dass eine Transporteinrichtungsöffnung 40 als eine
Aufnahmeeinrichtung fluchtend oberhalb der Matrizenöffnung 11 der
Matrize 10 der ersten Pressenanordnung 1 angeordnet
ist. Dadurch wird das Vorpressteil 31, wie für den dritten Zeitpunkt
t = 2° in 3C skizziert,
aus der Matrizenöffnung 11 in
die Transporteinrichtungsöffnung 40 gedrückt. Nachfolgend
wird die Transporteinrichtung 4 mit dem darin befindlichen
Vorpressteil 31 zu der zweiten Pressenanordnung 2 versetzt,
wie dies anhand 3D für einen vierten Zeitpunkt t
= 3° skizziert
ist. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird das Vorpressteil 31 mittels
des oberen Pressstempels 22 der zweiten Pressenanordnung 2 aus der
Transporteinrichtung 4 heraus in die darunter befindliche
Matrizenöffnung 21 der
Matrize 20 der zweiten Pressenanordnung 2 gedrückt. Gemäß einer
ersten Variante wird dabei eine Presskraft der Pressstempel 22, 24 der
zweiten Pressenanordnung derart aufgebaut, dass das Vorpressteil 31 in
der Matrize 20 der zweiten Pressenanordnung 2 zu
dem Pressteil 3 gepresst wird.
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Optional
kann die zweite Pressenanordnung 2 wieder eine auf eine
Temperatur T beheizbare Matrize 20 und eine Magnetisierungseinrichtung 27 aufweisen,
um Permanentmagnete als die Pressteile 3 herstellen zu
können.
Gemäß einer
Variante dazu wird jedoch das Vorpressteil 31 mittels des
oberen Pressstempels 22 zuerst in die Matrizenöffnung 21 der
Matrize 20 der zweiten Pressenanordnung 2 geschoben,
dann der obere Pressstempel 22 wieder vollständig herausgezogen,
um die Transporteinrichtung 4 mittels der Versetzungseinrichtung 5 entfernen
zu können
und nachfolgend den oberen Pressstempel 22 unter Einwirkung
der zweiten Presskraft F2 wieder in die Matrizenöffnung 21 der Matrize 20 der
Pressenanordnung 2 abzusenken, wie dies anhand 3A auf
der rechten Seite skizziert ist. Eine solche Vorgehensweise ermöglicht eine
Verkürzung des
Zyklus, da die Transporteinrichtung 4 wieder bereitsteht
zur Aufnahme eines weiteren Vorpressteils, während das vorherige Vorpressteil 31 zu
dem Pressteil 3 verpresst wird. Bei einer solchen Vorgehensweise
wird beispielsweise in dem ersten Zeitpunkt t = 0° eines nachfolgenden
Presszyklus gleichzeitig zu dem Befüllen der ersten Pressenanordnung 1 das
Pressteil 3 aus dem vorherigen Presszyklus in der zweiten
Pressenanordnung 2 gepresst. Nachfolgend wird zu einem
zweiten Zeitpunkt t = 1° des nachfolgenden
Presszyklus gemäß 3B während des
Vorpressens eines nachfolgenden Vorpressteils 31 in der
ersten Pressenanordnung 1 das zuvor gepresste Pressteil 3 aus
der Pressenanordnung 2 ausgestoßen und weggeführt.
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Insbesondere
beim Einsatz einer solchen separaten Transporteinrichtung 4 kann
anstelle der Verwendung zweier oder mehrerer separater Pressenanordnungen 1, 2 auch
eine einzige Pressenanordnung in der Pressenvorrichtung verwendet
werden. Durch das Vorpressen einer Vielzahl von Vorpressteilen 31 und
deren Zwischenlagerung in jeweils einer eigenen derartigen Transporteinrichtung 4 können während eines
ersten Zyklus viele derartige Vorpressteile 31 vorbereitet
werden. In einem nachfolgenden Pressenzyklus wird dann die Matrize 20 auf die
Betriebstemperatur T aufgeheizt und das Magnetfeld H angelegt, um
die Pressteile 3 nacheinander zu pressen, wobei die Vielzahl
der Transporteinrichtungen 4 nacheinander pro Pressvorgang über und
in die Matrize gesetzt werden. Prinzipiell ist eine solche Umsetzung
auch im Fall der Verwendung einer Matrize 10 der ersten
Pressenanordnung möglich,
wobei dann eine Vielzahl derartiger Matrizen 10 bereitzustellen
sind, um die entsprechende Vielzahl an Vorpressteilen 31 zwischenlagern
zu können.
Prinzipiell ist auch eine Zwischenlagerung und Transportierung von
Vorpressteilen 31 von der ersten Pressenanordnung zu einer
räumlich
entfernten zweiten Pressenanordnung problemlos möglich.
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4 zeigt
beispielhafte Pressteile in Schnittansicht, wobei diese Pressteile
nicht wie in 2A-2G aus
verschiedenen Materialien in einer Schichtung in Pressrichtung aufgebaut
sind, sondern aus einer Vielzahl verschiedener Materialien, welche
sich in Pressrichtung zueinander benachbart durch das Pressteil
erstrecken. Beispielsweise weist das erste, links dargestellte Pressteil
aus 4 einen ersten zylindrischen Körper 51 aus einem
ersten Material und zwei in Pressrichtung durch diesen ersten Körper geführte säulenförmige Materialbereiche 52, 53 mit
einem oder zwei dazu verschiedenen Materialien auf. Das mittlere
in 4 dargestellte Pressteil weist beispielhaft nur
eine Säule 54 auf,
welche durch den Körper 51 des
restlichen Pressteils führt. Das
rechts in 4 dargestellte Pressteil besteht
aus zwei konzentrischen Ringen 55, 56 aus verschiedenen
Materialien mit einer zentralen Durchgangsöffnung 57, welche
beispielsweise durch den Einsatz eines Mittelstifts bzw. zentralen
unteren Pressstempels herstellbar ist. Zur Herstellung derartiger
Pressteile wird gegebenenfalls eine Vielzahl verschiedenartig strukturierter
erster Matrizen und/oder Transporteinrichtungen verwendet, welche
entsprechend dimensionierte Pressteile ausbilden und/oder zum Transport
aufnehmen können.
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Vorteilhaft
möglich
ist auch das Pressen eines mehrschichtigen Pressteils mit einer
insbesondere ersten, sehr dünn
ausgebildeten Schicht, welche als Vorpressteil zu instabil für einen
Transport wäre.
In einem solchen Fall kann die erste Schicht durch Einfüllen von
Pulver in die zweite Pressenanordnung und dortiges Vorpressen vorgepresst
werden, woraufhin weitere Schichten durch Aufsetzen von herantransportierten
Vorpressteilen aufgesetzt und endverpresst werden. Vorteilhaft ist
dies, da durch das Aufsetzen von Vorpressteilen anstellen des Auffüllen weiteren
Pulvers Pulververmischungen im Grenzbereich zwischen den Schichten
vermieden werden. Prinzipiell können
auch Zwischenschichten oder obere Schichten ausgebildet werden,
indem auf ein in der zweiten Pressenanordnung eingesetztes Vorpressteil
Pulver aufgefüllt
und verpresst wird.