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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Pressen von Pressteilen
mit einer Pressgut-Zuführungseinrichtung
zum Zuführen
eines zu verpressenden Pressguts mit den oberbegrifflichen Merkmalen
gemäß Patentanspruch
1.
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Allgemein
bekannt sind Pressenanordnungen mit einer Vorrichtung zum Pressen
von Pressteilen, beispielsweise zylindrischen Rohren, Zahnrädern, Schneidplatten
etc. aus einem Pressgut, wobei das Pressgut aus einem pulverförmigen oder
granulatförmigen
Material besteht. Verpresst werden insbesondere metallische und/oder
keramische Pressgüter,
jedoch ist auch das Verpressen anderer Materialien bekannt. Die
eigentliche Vorrichtung zum Pressen des Pressguts besteht üblicherweise
aus einer Matrize mit einer Matrizenöffnung, innerhalb welcher das
Pressgut mittels einem oder mehrerer Pressstempel zu dem Pressteil
gepresst wird. Dazu sind von einer oder üblicherweise beiden Seiten
der Matrizenöffnung
in die Matrizenöffnung
eingesetzte Pressstempel in einer Pressrichtung aufeinander zu beziehungsweise
voneinander weg verstellbar. Insbesondere sind die Pressstempel
dabei relativ zur Matrize verstellbar.
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Zum
Einfüllen
beziehungsweise Zuführen des
Pressguts in die Matrizenöffnung
weist eine solche Vorrichtung eine Pressgut-Zuführungseinrichtung
auf. Üblicherweise
besteht die Pressgut-Zuführungseinrichtung
aus einem sogenannten Füllschuh, welcher
verfahrbar auf einer oberseitigen Fläche der Matrize angeordnet
ist und nach dem oberseitigen Öffnen
der Matrizenöffnung über diese
verstellt wird. Von einem Silo, in welchem das Pressgut bereitgestellt
wird, wird über
einen elastischen Schlauch das Pressgut in eine Kammer des Füllschuhs
gefüllt,
wobei das Pressgut in der Position über der geöffneten Matrizenöffnung in
die Matrizenöffnung
hineinfällt. Anschließend wird
der kanal in eine Ruheposition gefahren. Nachfolgend werden oberhalb
der Matrizenöffnung
angeordnete Pressstempel von oben her in die Matrizenöffnung eingefahren,
um das Pressgut zu dem Pressteil zu verpressen.
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Derartige
Anordnungen mit einem Füllschuh als
Bestandteil einer Pressgut-Zuführungseinrichtung
weisen eine Vielzahl von Nachteilen auf. So muss zur Verstellung
des Füllschuhs
eine entsprechend aufwendig und groß dimensionierte motorische
Verstellanordnung bereitgestellt werden. Durch die Anordnung des
Füllschuhs
oberhalb der Matrize muss ein entsprechender Bauraum freigehalten
werden, so dass ein Gestell zur Aufnahme der gesamten Komponenten
nach oben hin entsprechend hoch zu dimensionieren ist. Insbesondere
müssen
die oberen Pressstempel in eine Ruheposition zurückgesetzt werden können, welche
das Positionieren des Füllschuhs
zum Befüllen
der Matrizenöffnung
unterhalb der in der Ruhestellung befindlichen oberen Stempel ermöglicht.
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Ein
weiterer Nachteil besteht darin, dass bei der Verwendung von metallischen
und teils auch bei der Verwendung von keramischen Pressgütern nach dem
Befüllen
der Matrizenöffnung
stets ein Rest an Pressgut auf der Oberseite der Matrize verbleibt,
welcher zusammen mit dem Füllschuh
bei dessen Verstellung in die Ruheposition über die Oberfläche der Matrize
mitgezogen wird. Feinkörniges
Pressgut, welches dabei zwischen den Füllschuh und die Matrize gerät, hat eine
hochgradig abrasive Wirkung und bewirkt somit einen Verschleiß der Oberfläche der Matrize
und der Unterseite des Füllschuhs.
Besonders groß ist
eine solche Wirkung, wenn der Füllschuh
bereits vor dem Verstellen über
die Matrizenöffnung
mit dem Pressgut befüllt
wird.
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Ein
weiterer Nachteil einer solchen Anordnung besteht darin, dass durch
eine ausreichend weite Zurückverstellung
der Stempel in die Ruheposition beziehungsweise eine ausreichend
weite Zurückverstellung
des Füllschuhs
in dessen Ruheposition sowohl für
die Stempel als auch für
den Füllschuh
weite Fahrstrecken erforderlich sind, um für die jeweils andere dieser
Komponenten genügend
Raum bei deren Betätigung
zu lassen. Durch die großen
zurückzulegenden
Strecken geht jedoch beim Versetzen der Stempel beziehungsweise
beim Versetzen des Füllschuhs
viel Zeit verloren.
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Noch
ein weiterer Nachteil besteht darin, dass Pressgut, welches beim
Verstellen des Füllschuhs
zwischen den Füllschuh
und die Matrizenoberfläche
gerät,
freigesetzt wird und den Umgebungsbereich der Matrize beziehungsweise
der gesamten Pressenanordnung in hohem Maße verschmutzt. Im Fall besonders
feinkörniger
Pressgüter und
im Fall gesundheitsschädlicher
Pressgüter
ist dies besonders kritisch, da entsprechende Reinigungsmaßnahmen
zum Beseitigen solchen ausgetretenen Pressguts ergriffen werden
müssen.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Pressenvorrichtung mit
Stempeln zum Pressen eines Pressguts und mit einer Pressgut-Zuführungseinrichtung
zum vorherigen Zuführen
des Pressguts mit einem alternativen Aufbau vorzuschlagen. Insbesondere
sollen Verstellwege verkürzt
werden und nachteilhafte Wirkungen von Pressgut, welches nicht in
eine Matrizenöffnung
eingefüllt
wird, vermieden werden.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Pressenvorrichtung mit einer Pressgut-Zuführungseinrichtung und
mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch
1 beziehungsweise 11 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
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Bevorzugt
wird demgemäß insbesondere eine
Pressenvorrichtung zum Pressen eines Pressguts, vorzugsweise eines
metallischen und/oder keramischen pulver- und/oder granulatförmigen Pressguts
zu einem Pressteil mit einer eine Matrizenöffnung aufweisenden Matrize,
mit einer Pressgut-Zuführungseinrichtung
zum Zuführen
des Pressguts in die Matrizenöffnung
und mit Stempeln zum Pressen von in der Matrizenöffnung befindlichem Pressgut
zu dem Pressteil, wobei die Pressgut-Zuführungseinrichtung eine Zuführungsleitung
bzw. einen Zuführungskanal
aufweist und wobei der Zuführungskanal durch
einen Abschnitt der Matrize hindurch in die Matrizenöffnung führt.
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Der
Zuführungskanal
führt aus
Sicht einer Verstellrichtung von Matrize und Stempeln relativ zueinander
bevorzugt seitlich in die Matrizenöffnung.
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Der
Zuführungskanal
führt bevorzugt
durch einen massiv ausgebildeten Körper der Matrize und von diesem
umgeben in die Matrizenöffnung.
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Der
Zuführungskanal
führt gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführungsform
in Art einer oberflächigen
Ausnehmung durch einen Körper
der Matrize und ist zur Außenseite
der Matrize durch eine Abdeckung abgedeckt.
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Eine
solche Abdeckung bietet den Vorteil, dass der Zuführungskanal
in der Matrize selber besonders einfach ausgebildet werden kann.
Anstelle einer nachträglichen Ausfräsung oder
durch die Matrize zu führenden
Bohrung kann der Zuführungskanal
direkt bei der Fertigung der Matrize eingearbeitet werden. Vorteilhaft
ist eine solche Abdeckung auch mit Blick darauf, dass eine Abdeckungsöffnung für den Durchtritt
eines oder mehrerer Stempel in die Matrizenöffnung hinein an die Außenkontur
der Stempel individuell anpassbar ist.
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Der
Zuführungskanal
ist vorteilhaft mittels eines Zuführungsverschlusses temporär verschließbar ausgestaltet.
Ein solcher Zuführungsverschluss,
welcher insbesondere hydraulisch oder elektromotorisch ansteuerbar
ist, bietet den Vorteil einer Dosierung des über den Zuführungskanal in die Matrizenöffnung einzufüllenden
Pressguts. Insbesondere in Verbindung mit einem Schieber verhindert
ein solcher Zuführungsverschluss
zusätzlich
auch den Eintritt von Pressgut in einen Spalt oberhalb des Schiebers
zwischen der Schieberwandung und einer gegenüberliegenden Wandung des Zuführungskanals
und erhöht so
die mögliche
Lebensdauer der relativ zueinander beweglichen Komponenten. Unabhängig davon
kann durch einen Zuführungsverschluss
verhindert werden, dass Pressgut aus einem Silo zu einem Zeitpunkt
in die Matrizenöffnung
gelangen kann, zu dem die Matrizenöffnung zur Oberseite hin offen
ist.
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Während beispielhaft
ein Zuführungsverschluss
dargestellt ist, welcher in radialer Richtung aus Sicht der Pressenrichtung
verstellbar ist, kann prinzipiell auch ein Zuführungsverschluss eingesetzt werden,
welcher parallel zur Pressenrichtung zum Verschließen einer
Pressgut-Zuführungsöffnung zwischen
dem Zuführungskanal
und der Matrizenöffnung
angeordnet ist.
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Vorteilhaft
ist ein Schieber, welcher in dem Zuführungskanal oder in einem Abschnitt
des Zuführungskanals
verstellbar angeordnet ist zum Schieben von in dem Zuführungskanal
befindlichem Pressgut in die Matrizenöffnung hinein. Ein solcher
Schieber bietet eine Vielzahl von Vorteilen. Insbesondere bei einer
größeren Menge
an Pressgut, welche in die Matrizenöffnung einzufüllen ist,
besteht prinzipiell des Risiko einer ungleichmäßigen Befüllung der Matrizenöffnung,
welche jedoch durch den Einsatz eines solchen Schiebers vermieden
werden kann. Außerdem
verhindert ein solcher Schieber, dass restliches Pressgut nach dem
Befüllen
der Matrizenöffnung
in einem Übergangsabschnitt
des Zuführungskanals zur
Matrizenöffnung
hin verbleibt, wobei das restliche Pressgut zur Fertigung eines
korrekt dimensionierten Pressteils jedoch in die Matrizenöffnung verbracht werden
müsste.
Vorteilhafterweise kann bereits in dem Zuführungskanal eine ausreichende
Menge an Pressgut bereitgestellt werden, das heißt vorportioniert werden, welche
dann anschließend
mittels des Schiebers oder unter unterstützender Einwirkung des Schiebers
in die Matrizenöffnung
gebracht wird. Vorteilhaft ist der Einsatz eines solchen Schiebers
nicht nur im Falle eines waagerecht in die Matrizenöffnung hineinführenden
Zuführungskanals,
sondern auch im Falle eines Zuführungskanals,
welcher unter einem Winkel von schräg unten nach oben oder von
schräg oben
nach schräg
unten durch die Matrize in die Matrizenöffnung führt.
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Eine
zur Matrizenöffnung
gewandte Seite eines solchen Schiebers kann vorteilhaft eine Kontur aufweisen,
welche an eine Kontur einer bei vollständig eingeschobenem Schieber
benachbarten Matrizenöffnungswand
der Matrizenöffnung
angepasst ist. Eine derart ausgebildete stirnseitige Wandung des Schiebers
bietet den Vorteil, dass ein vorbeizuführender Stempel durch die Stirnseite
des Schiebers im Bereich einer Pressgut-Zuführungsöffnung zwischen dem Zuführungskanal
und der Matrizenöffnung
kontinuierlich geführt
wird. Außerdem
ermöglicht
eine derart geformte stirnseitige Wandung des Schiebers ein erstes
Vorverdichten des Pressguts beim Einschieben in die Matrizenöffnung derart,
dass das in der Matrizenöffnung
befindliche Pressgut bei einer nachfolgenden Verstellbewegung von
insbesondere den oberen Stempeln und der Matrize relativ zueinander kein
unerwünschter
Pulverfluss eintritt. Ein Verbleiben von Pulverresten in Winkelbereichen
wird dadurch vermieden.
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Die
Pressgut-Zuführungseinrichtung
weist bevorzugt eine Vielzahl von Zuführungskanälen auf. Eine Vielzahl solcher
Zuführungskanäle bietet
den Vorteil, insbesondere bei der Fertigung von Pressteilen mit
einem quer zur Pressrichtung großen Durchmesser eine gleichmäßige Pulverbefüllung der
Matrizenöffnung
zu ermöglichen.
Dadurch wird letztendlich eine gleichmäßige Materialdichte in dem
Pressteil erzielbar.
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Ein Übergangsabschnitt
eines solchen Zuführungskanals
ist bevorzugt zur Matrizenöffnung
hin mit einem sich aufweitenden Querschnitt ausgebildet. Gemäß erster
Versuche hat sich eine solche Anordnung besonders vorteilhaft zur
Vermeidung von Pulverschatten erwiesen.
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Besonders
vorteilhaft ist mit einer solchen Pressenvorrichtung auch das Pressen
von Pressteilen möglich,
welche eine große
Länge im
Verhältnis zum
Durchmesser quer zur Pressrichtung aufweisen. Insbesondere beim
Einsatz mittiger Stempel als Vollstempel durch die gesamte Matrizenöffnung hindurch sind
mittels einer solchen Anordnung auch zylinderförmige Körper mit einer gleichmäßigen Dichte über auch
eine sehr große
Zylinderkörperlänge möglich. Beim üblichen
Einfüllen
ohne die Verwendung derartiger seitlicher Zuführungskanäle wird eine einheitliche Pressgutdichte über die
gesamte Höhe
in der Matrizenöffnung
erzielt, was beim eigentlichen Pressvorgang zu einer uneinheitlichen
Dichte mit einem in der Mitte nach einem Sintervorgang dünneren Pressteil
führt.
Dahingegen wird durch den Einsatz seitlich in die Matrizenöffnung führender
Zuführungskanäle eine
Pressgutdichte erzielbar, welche insbesondere beim Einsatz eines
Schiebers zum Einschieben des Pressguts aus dem Zuführungskanal
in die Matrizenöffnung
derart variiert werden kann, dass beim Pressen ein Pressteil entsteht,
welches nach dem Sintern eine über
die gesamte Körperlänge und den
gesamten Körperumfang
gleichmäßige Dichte aufweist.
Entsprechend werden dazu beim Befüllen der Matrizenöffnung relativ
zueinander die Matrize und die Stempel derart verstellt, dass in
einem mittleren Bereich in Pressrichtung eine höhere Pressgutdichte besteht
als in den oberen beziehungsweise unteren Abschnitten, bevor der
Pressvorgang eingeleitet wird.
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Vorteilhaft
sind auch zwei oder mehr Zuführungsleitungen
bzw. Zuführungskanäle, welche
relativ zueinander in verschiedenen übereinander liegenden Ebenen
angeordnet sind. Dies ermöglicht, über einen
oder mehrere Zuführungskanäle in verschiedenen
Ebenen der Matrize unterschiedliche Pressgüter in die Matrizenöffnung zu
führen,
um dadurch ein Pressteil zu fertigen, welches in verschiedenen Schichten
aus verschiedenen Materialien und/oder Legierungen gefertigt ist.
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Prinzipiell
kann beim Einsatz mehrerer Zuführungskanäle von verschiedenen
Seiten der Matrizenöffnung
aus auch ein Pressteil gefertigt werden, welches in Umfangsrichtung
aus verschiedenen Materialien gebildet wird. In diesem Fall wird über die verschiedenen
Zuführungskanäle entsprechend
ein zueinander verschiedenartiges Pressgut zugeführt.
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Eigenständig bevorzugt
wird insbesondere auch eine Pressenvorrichtung, insbesondere eine Pressenvorrichtung
mit vorstehenden Merkmalen, zum Pressen eines Pressguts, insbesondere
eines metallischen und/oder keramischen pulver- und/oder granulatförmigen Pressguts zu einem Pressteil
mit einer eine Matrizenöffnung
aufweisenden Matrize, mit einer Pressgut-Zuführungseinrichtung zum Zuführen des
Pressguts in die Matrizenöffnung
und mit Stempeln zum Pressen von in der Matrizenöffnung befindlichem Pressgut
zu dem Pressteil, wobei ein Schmiermittelkanal durch einen Körper der
Matrize zum Zuführen
eines Schmiermittels durch eine Matrizenöffnungswand in den Bereich
der Matrizenöffnung
und/oder in den Bereich eines in die Matrizenöffnung führenden Zuführungskanals zum Zuführen des
Pressguts geführt
ist.
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Ein
solcher Schmiermittelkanal bietet den Vorteil, von einem Schmiermittelbehältnis ein
entsprechend geeignetes pulverförmiges
und/oder flüssiges
Schmiermittel in den Bereich von Wandungen zu bringen, an denen
andere Komponenten entlang gleiten. Dadurch kann ein Übergangsbereich
zwischen einem Außenumfang
der Stempel und der Matrizenöffnungswand
zur Erleichterung von deren Bewegungen relativ zueinander beziehungsweise
ein Bereich eines Zuführungskanals,
in welchem ein Schieber gleitet, geschmiert werden. Bei der Ausgestaltung
des Schmiermittelkanals handelt es sich insbesondere auch um einen
Aspekt, welcher unabhängig
von der speziellen bevorzugten Ausgestaltung eines Zuführungskanals
auch eigenständig
vorteilhaft realisierbar ist.
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Vorteilhafterweise
kann anstelle der für
sich bekannten Beifügung
von Schmiermitteln mit einem Anteil von üblicherweise 0,4-0,8 im Pressgut
mittels einer solchen Anordnung ein schmiermittelarmes oder sogar
ein schmiermittelfreies Pressgut eingesetzt werden. Letztendlich
bewirkt dies, dass ein nachfolgender Sintervorgang verkürzt werden
kann oder gegebenenfalls beim Sintern einzusetzende Temperaturen
reduziert werden können,
da beim Sintern keine Schmiermittelbestandteile ausgebrannt beziehungsweise
ausgeheizt werden müssen.
Insbesondere werden Presssteile gefertigt, welche nach dem Sintern
auch in ihren mittigen Bereichen keine Schmiermittelrestbestandteile
mehr aufweisen, welche beim Sintervorgang nicht vollständig ausgeheizt oder
ausgebrannt werden konnten.
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Soweit
Orientierungen beschrieben sind, welche von einer von oben nach
unten beziehungsweise von unten nach oben gerichteten Pressbewegung
ausgehen, ist ersichtlich, dass bei einer entsprechenden Verkippung
der Pressenvorrichtung auch die Pressenrichtungen und die Ausrichtungen der
einzelnen Komponenten relativ zueinander entsprechend verstellbar
sind.
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Geboten
wird somit eine Pressenvorrichtung mit einer Vielzahl an Vorteilen.
Durch das Vermeiden eines Füllschuhs,
welcher zur Pulverbefüllung
der Matrizenöffnung
oberhalb der Matrize verstellbar angeordnet ist, wird das Pressgut
direkt von einer Außenseite
durch die Matrize selber hindurch in die Matrizenöffnung geführt. Dadurch
wird das Austreten des insbesondere pulverförmigen Pressguts zur Außenseite
in das außenseitige
Umfeld der Matrize reduziert oder idealerweise gänzlich vermieden. Außerdem können aufwendig
zu erstellende und entsprechend aufwendig zu konstruierende Komponenten
zum Verstellen eines solchen Füllschuhs
vermieden werden. Auch der Anschluss eines Silos über einen
elastischen Schlauch an einen solchen Schieber kann vermieden werden.
Weiterhin kann die Bauhöhe
einer solchen Pressenvorrichtung reduziert werden, da die insbesondere
oberen Stempel nicht bis auf eine Höhe oberhalb eines bisher eingesetzten Füllschuhs
verstellt werden müssen.
Letztendlich werden dadurch auch die Zykluszeiten deutlich reduziert,
da derart weite Verstellbewegungen der oberen Stempel relativ zur
Matrize und eines Füllschuhs
zur Pulverbefüllung
von der Oberseite der Matrize aus nicht erforderlich sind. Eine
Verkürzung
des Presszyklus beziehungsweise dadurch bedingt höhere Hubzahl
ermöglicht
eine Fertigung einer größeren Anzahl von
Pressteilen mittels einer solchen Pressenvorrichtung, so dass diese
effizienter einsetzbar ist. Selbst beim Einsatz motorisch angetriebener
Schieber, welche in dem Zuführungskanal
verstellbar sind, ist ein auch in seitlicher Richtung geringerer
Bauraum erforderlich, da für
die Verstellung eines Füllschuhs
deutlich mehr Bauraum in seitlicher Richtung einzuplanen ist als
zur Verstellung eines Schiebers, welcher innerhalb der Matrize verstellbar
angeordnet ist.
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Insbesondere
beim Einsatz einer Vielzahl von Zuführungskanälen auf gleicher Ebene lässt sich eine
bessere Dichteverteilung des Pressguts in der Matrizenöffnung erzielen
und somit auch eine bessere und gleichmäßigere Dichteverteilung des
daraus gepressten Pressteils, da Schüttkegel beim Einfüllen des
Pressguts in die Matrizenöffnung
vermieden oder zumindest verkleinert werden.
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Optional
können
mehrere derartige Zuführungskanäle auch
in Pressrichtung übereinander bzw.
in verschiedenen übereinander
liegenden Ebenen angeordnet werden, was die Befüllung mit verschiedenartigen
Pressgütern
ermöglicht.
Dadurch kann ein mehrschichtiges Pressteil auf einfache Art und
Weise in einem einzigen Presszyklus gefertigt werden. Zur Vermeidung
von Pulververmischungen können
dazu die oberen und unteren Stempel relativ zueinander derart innerhalb
der Matrizenöffnung
verstellt werden, dass zwischen den in Verstellrichtung beziehungsweise
Pressrichtung einander gegenüberliegenden
Flächen
der Stempel ein Raum verbleibt, in den jeweils das entsprechende
Pressgut eingefüllt
wird, insbesondere mittels Schiebern eingeschoben wird. Nach einem
Vorverdichten oder vollständigen
Verdichten werden die Stempel dann so verstellt, dass das zwischen
diesen befindliche Pressgut oder vorgepresste Pressteil mit seiner Oberfläche unterhalb
des entsprechend nächsten Zuführungskanals
oder der nächsten
Zuführungskanäle angeordnet
wird, um einen gegebenenfalls durch Abheben der oberen Stempel entstehenden Freiraum
darüber
mit dem andersartigen Pressgut aus dem anderen Zuführungskanal
zu befüllen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei bezeichnen in
den verschiedenen Fig. gleich verwendete Bezugszeichen entsprechend
gleiche oder gleich wirkende Komponenten und Funktionsmerkmale. Bezüglich solcher
Merkmale gilt entsprechend auch die Beschreibung zu den übrigen Figuren.
Es zeigen:
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1 eine
seitliche Schnittansicht durch eine Pressenvorrichtung mit einer
Pressgut-Zuführungseinrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform,
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2 die
Anordnung gemäß 1 in Schnittansicht
von oben,
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3 die
Anordnung gemäß 1,
wobei einzelne der Komponenten in einer anderen Zyklusposition als
bei 1 dargestellt sind,
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4 die
Anordnung aus 1 mit den Komponenten in einer
noch anderen Zyklusposition,
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5 eine
seitliche Schnittansicht durch eine Pressenvorrichtung gemäß einer
alternativen Ausführungsform
und
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6 eine
seitliche Schnittansicht durch eine Pressenvorrichtung gemäß einer
weiteren alternativen Ausführungsform.
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1 zeigt
eine seitliche Schnittansicht durch zentrale Komponenten einer Pressenvorrichtung.
Dargestellt ist insbesondere eine Matrize 1 mit einer Matrizenöffnung 2.
Die Matrizenöffnung 2 ist üblicherweise
nach oben und unten hin offen, wobei jedoch auch andere Ausgestaltungen
möglich
sind, insbesondere Matrizenöffnungen,
welche nur zu einer Seite hin offen sind. Längs einer zentralen Achse x,
welche insbesondere zentral durch die Matrizenöffnung 2 und deren
beiden Öffnungen
führt,
sind Stempel 3-7 in die Matrizenöffnung 2 einsetzbar.
Die Stempel 3-7 sind dabei so in die Matrizenöffnung 2 einsetzbar,
dass ein in die Matrizenöffnung 2 eingefülltes Pressgut 8 nicht
oder möglichst
nicht entweichen kann. Insbesondere liegen somit ein Außenumfang
der Stempel 3, 5, 7 und eine Matrizenöffnungswand 12 der
Matrizenöffnung
möglichst
dicht aneinander an. Dargestellt sind beispielsweise von der Oberseite
her in die Matrizenöffnung 2 hineinragend ein
zentraler Stempel 4 und ein diesen umgebender zylinderförmiger Stempel 3 sowie
von unten her in die Matrizenöffnung 2 einführbar drei
Stempel 5-7. Die einzelnen der Stempel 3-7 sind
dabei relativ zueinander verstellbar, um ein strukturiert geformtes
Pressteil herstellen zu können.
Prinzipiell möglich
sind aber auch Ausgestaltungen mit jeweils nur einem Stempel oberseitig
beziehungsweise unterseitig der Matrizenöffnung 2.
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Ein
wesentliches Merkmal stellt eine Pressgut-Zuführungseinrichtung 9 dar,
welche zum Zuführen
des Pressguts 8 von einem Pulversilo 10 in die Matrizenöffnung 2 dient.
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Das
Pressgut 8 wird dabei nicht über einen oberhalb der Matrize 1 verstellbaren
Füllschuh
in die Matrizenöffnung 2 eingebracht.
Anstelle dessen wird das Pressgut 8 durch eine Pressgut-Zuführungsöffnung 11 in
die Matrizenöffnung 2 eingeführt, wobei die
Pressgut-Zuführungsöffnung 11 einen Übergangsbereich
in der seitlichen Matrizenöffnungswand 12 zu
der Zuführungsleitung
bzw. dem Zuführungskanal 13 ausbildet.
Mit anderen Worten wird das Pressgut 8 aus einer Richtung
seitlich der Pressrichtung in die Matrizenöffnung 2 eingebracht.
Dabei führt
der Zuführungskanal 13 durch
die Matrize 1 beziehungsweise deren Körper hindurch.
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Gemäß einer
einfachen, zeichnerisch nicht dargestellten Ausführungsform ist ein solcher
Zuführungskanal
nach oben zu einem Silo hin offen, so dass stets Pulver aus dem
Silo in den Zuführungskanal 13 und über diese
in die Matrizenöffnung 2 fließt. Ein
unerwünschtes
Austreten von Pressgut 8 wird dadurch vermieden, dass nach
dem vollständigen Befüllen der
Matrizenöffnung 2 mit
dem Pressgut 8 die Anordnung aus den oberseitigen und unterseitigen
Stempeln 3-7 mit dem dazwischen befindlichen Pressgut 8 als
solche nach unten hin verstellt wird. Dadurch verschließt eine
seitliche Außenwand
des entsprechenden oberen Stempels 3 die Pressgut-Zuführungsöffnung 11 und
verhindert ein weiteres Eintreten von Pressgut 8. Nach
dem Pressen eines Pressteils aus dem Pressgut 8 wird dann
die gesamte Anordnung aus den Stempeln 3-7 mit dem
dazwischen befindlichen Pressteil nach oben hin verstellt, so dass
die dem Pressteil zugewandten Stirnseiten der unteren Stempel 5-7 vorzugsweise
auf gleicher Höhe
wie eine Oberseite der Matrize 1 oder etwas höher verstellt
angeordnet sind. Während
des Hochverstellens dieser Anordnung bleibt die Pressgut-Zuführungsöffnung 11 erst
durch die seitliche Umfangswand des entsprechenden oberen Stempels 3,
dann durch die seitliche Außenwand
des Pressteils und schließlich
durch die entsprechende seitliche Umfangswand des entsprechenden
unteren Stempels 7 verschlossen. Anschließend werden
die oberen Stempel 3, 4 weiter nach oben hin verstellt,
so dass das Pressteil entlastet wird und von der Oberfläche der
unteren Stempel 5-7 abgenommen werden kann.
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Nachfolgend
werden die oberen Stempel, insbesondere ein äußerer der oberen Stempel 3,
so weit nach unten hin verstellt, dass die oberen Stempel 3, 4 die
Matrizenöffnung 2 nach
oben hin verschließen.
Sofern die unteren Stempel 5-7 sich in einer Position
mit ihren Stirnseiten auf gleicher Höhe der oberen Außenseite
der Matrize 1 oder sogar etwas höher befinden, werden die unteren
Stempel 5-7 gegebenenfalls etwas nach unten hin
verstellt. Dabei bleiben die unteren Pressstempel 5-7 jedoch
vorzugsweise so lange in einer Position, in welcher sie mit ihrer
seitlichen Umfangswand die Pressgut-Zuführungsöffnung 11 verschließen, dass
weiteres Pressgut 8 nicht in die Matrizenöffnung 2 eindringen und
gegebenenfalls nach oben hin austreten kann. Erst wenn durch die
oberen Stempel 3, 4 die Matrizenöffnung 2 nach
oben hin verschlossen ist, werden die unteren Stempel 5-7 bis in
eine Position unterhalb der Pressgut-Zuführungsöffnung 11 abgesenkt.
Dadurch wird die Pressgut-Zuführungsöffnung 11 geöffnet, so
dass Pressgut 8 von dem Silo 10 aus durch den
Zuführungskanal 13 in
die sich zunehmend weiter öffnende
Matrizenöffnung 2 eintreten
kann. Durch das Abwärtsbewegen
der unteren Stempel 5-7 kann dabei der Fluss des
Pressguts 8 in die Matrizenöffnung 2 durch einen
in der Matrizenöffnung 2 entstehenden
leichten Unterdruck unterstützt
werden.
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Bei
der in 1 dargestellten Ausführungsform wird das Einführen des
Pressguts 8 aus dem Zuführungskanal 13 in
die Matrizenöffnung 2 durch einen
Schieber 23 unterstützt.
Der Schieber 23 ist durch einen Antrieb 14 in
dem Zuführungskanal 13 verstellbar
angeordnet. Zum Zuführen
von Pressgut 8 aus dem Silo 10 in den Zuführungskanal 13 wird der
Schieber 23 in eine Ruheposition zurückgezogen, welche eine ausreichende
Pressgutmenge des Pressguts 8 in den Zuführungskanal 13 eintreten lässt.
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Besonders
bevorzugt wird dabei, wenn genau so viel Pressgut 8 in
den Zuführungskanal 13 eingefüllt wird,
wie über
den Zuführungskanal 13 nachfolgend
in die Matrizenöffnung 2 einzubringen ist.
Nachfolgend wird dann der Schieber 23 in Befüllungsrichtung
r verstellt, das heißt
in einer Richtung zur Matrizenöffnung 2 hin.
Mit seiner zur Matrizenöffnung 2 hin
gerichteten Stirnseite schiebt der Schieber 23 dabei das
vor ihm befindliche Pressgut 8 in die Matrizenöffnung 2 hinein.
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Wie
dies insbesondere auch aus 2 ersichtlich
ist, wird der Schieber 23 dabei so weit verstellt, dass
er die Pressgut-Zuführungsöffnung 11 verschließt und somit
einen Teil einer Matrizenöffnungswand
bildet beziehungsweise mit der umgebend befindlichen Matrizenöffnungswand 12 vorzugsweise
bündig
abschließt.
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Bevorzugt
verschließt
der Schieber 23 dabei zugleich mit seiner Oberseite eine Öffnung zum
Silo 10 hin, so dass kein weiteres Pressgut 8 aus
dem Silo 10 zufließen
kann.
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Besonders
bevorzugt sind Ausführungsformen,
bei welchen ein Zuführungsverschluss 15 den weiteren
Zufluss des Pressguts 8 aus dem Silo 10 in den
Zuführungskanal 13 verhindert,
wenn eine ausreichende Menge an Pressgut 8 eingefüllt wurde.
Ein solcher Zuführungsverschluss 15 kann
auf besonders einfache Art und Weise durch einen Lamellenverschluss
oder einen Schieber ausgebildet sein, welcher durch einen Zuführungsverschluss-Antrieb 16 verstellbar
ist. 1 zeigt dabei einen als flachen Schieber ausgebildeten
Zuführungsverschluss 15, welcher
parallel und oberhalb des Schiebers 23 angeordnet ist,
um, wie in 3 und 4 dargestellt, den
weiteren Zufluss des Pressguts 8 aus dem Silo 10 temporär zu verhindern.
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Wie
dies insbesondere aus 2 gut ersichtlich ist, weist
eine solche Pressenvorrichtung vorzugsweise nicht nur einen einzigen
Zuführungskanal 13,
sondern zwei oder mehr solche Zuführungskanäle 13 auf. Dadurch
wird insbesondere bei sich in radialer Richtung größer erstreckenden
zu pressenden Pressteilen eine gleichmäßig dichte Befüllung der
Matrizenöffnung 2 mit
dem Pressgut 8 ermöglicht
und somit eine ausreichende gleichmäßige Pressteilqualität über dessen
gesamte Breite hin ermöglicht.
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Zur
Vermeidung von Pulverschatten, das heißt Bereichen in der Matrizenöffnung 2,
in welchen sich kein Pulver oder nur Pulver mit unzureichender Dichte
befindet, können
die vorderseitigen Abschnitte der Zuführungskanäle 13 in Art einer
gerundeten Führung 17 ausgebildet
werden. Mit anderen Worten werden die Zuführungskanäle 13 im Bereich der Pressgut-Zuführungsöffnung 11 mit
einem sich aufweitenden Querschnitt ausgebildet. Die Aufweitung erfolgt
dabei insbesondere in Richtungen quer zur Pressrichtung x.
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Die
einzelnen Komponenten einer derartigen Pressgut-Zuführungseinrichtung 9,
welche zum Schieben des Pressguts 8 in die Matrizenöffnung 2 und/oder
zum Verschließen
des Zuführungskanals 13 zum
Verhindern des Zuflusses weiteren Pressguts 8 dienen, können vorzugsweise
in einem außenseitig an
der Matrize 1 angeordneten Gehäuse 18 aufgenommen
und/oder gelagert sein. Prinzipiell möglich ist aber auch eine direkte
Befestigung an oder in der Matrize 1 selber. Bevorzugt
wird jedoch die Anordnung in einem eigenständigen Gehäuse 18, so dass ein
Austausch zum späteren
Einsatz an anderen Matrizen 1 und/oder zum Einsatz an einer
nach Verschleiß der
Matrize 1 neu einzusetzenden Matrize ermöglicht wird.
Insbesondere im Fall einer innerhalb eines Rahmens höhenverstellbar,
das heißt
parallel zur Pressrichtung x verstellbar angeordneten Matrize 1 ist
entsprechend auch ein solches Gehäuse 18 zusammen mit
der Matrize 1 verstellbar angeordnet.
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Anhand
der 1, 3 und 4 sind drei beispielhafte
zeitlich aufeinander folgende Anordnungen der einzelnen Komponenten
einer solchen Pressenvorrichtung innerhalb eines Presszyklus skizziert.
In einem anhand 1 dargestellten ersten beispielhaften
Schritt ist die Matrizenöffnung 2 oberseitig
durch die oberen Stempel 3, 4 verschlossen, so dass
Pressgut 8 nach oben hin nicht aus der Matrizenöffnung 2 austreten
kann. Die unteren Stempel 5-7 befinden sich in
einer Position knapp unterhalb der Pressgut-Zuführungsöffnung 11 und ein
Zuführungsverschluss 15 gibt
die Öffnung
zwischen dem Zuführungskanal 13 und
dem Silo 10 frei. Dadurch kann Pressgut 8 von
dem Silo 10 durch den Zuführungskanal 13 in
die Matrizenöffnung 2 fließen. Durch ein
Absenken der unteren Stempel 5-7, welches anhand 3 skizziert
ist, wird der freie Raum der Matrizenöffnung 2 vergrößert, so
dass zunehmend mehr Pressgut 8 einfließen kann.
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Außerdem wird
der Schieber 23 in Richtung der Matrizenöffnung 2 verstellt,
so dass er das vor sich befindliche Pressgut aus dem Zuführungskanal 13 in
die Matrizenöffnung 2 schiebt.
Insbesondere kann der Schieber 23 und dessen Antrieb 14 so
dimensioniert sein, dass der Schieber 23 das Pressgut 8 unter
einem gewünschten
Druck aus dem Zuführungskanal 13 in
die Matrizenöffnung 2 drückt, so dass
dabei bereits eine Vorverdichtung stattfindet. Dies bewirkt eine
gleichmäßige Verteilung
beziehungsweise Dichte des Pressguts 8 auch im oberseitigen
Bereich des freien Raums der Matrizenöffnung 2. Vorzugsweise
wird mittels des Zuführungsverschlusses 15 die
weitere Zufuhr von Pressgut 8 aus dem Silo 10 vor
der weiteren Öffnung
der Matrizenöffnung 2 durch
Absenken der unteren Stempel 5-7 und vor Betätigung des
Schiebers 23 verschlossen, wie dies aus 3 ersichtlich
ist.
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4 zeigt
einen späteren
Zeitpunkt eines solchen Presszyklus. Das Pressgut 8 ist
mittels des Schiebers 23 vollständig in die Matrizenöffnung 2 geschoben
worden, wobei nachfolgend sowohl die unteren Stempel 5-7 als
vorzugsweise auch die oberen Stempel 3-4 nach
unten hin derart verstellt werden, dass die seitliche Umfangswandung
des oder der entsprechenden oberen Stempel 3 die Pressgut-Zuführungsöffnungen 11 verschließt. Nachfolgend
erfolgt ein weiteres Verstellen der oberen und/oder unteren Stempel 3-7 relativ
zueinander bis in eine Endposition, in welcher das Pressgut 8 zu
dem gewünschten
Pressteil mit der gewünschten
Kontur gepresst ist. Nachfolgend wird die gesamte Anordnung nach
oben hin verstellt, um das Pressteil in für sich bekannter Art und Weise
aus der Pressenvorrichtung entnehmen zu können. Nach der Entnahme des Pressteils
aus der Pressenvorrichtung werden die Stempel 3-7 wieder
bis in eine Zyklusposition gemäß 1 verstellt,
bevor die Zuführung
weiteren Pressguts 8 aus dem Silo 10 freigegeben
wird. Letzteres kann z.B. dadurch erfolgen, dass der Zuführungsverschluss 15 geöffnet wird
oder, falls ein solcher Zuführungsverschluss 15 nicht
vorgesehen ist, der Schieber 23 in eine Position verstellt
wird, welche die oberseitig angeordnete Öffnung zum Silo 10 hin
freigibt.
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Vorstehend
sind einzelne Bewegungen von Stempeln 3-7 durch
deren Verstellung relativ zur Matrize 1 beschrieben. Gemäß weiterer
Ausführungsformen
ist jedoch auch das Verstellen der Matrize 1 relativ zu
einem die gesamten Komponenten tragenden Pressenrahmen möglich. Insbesondere
können in
einem solchen Fall auch einzelne der Stempel, beispielsweise die
unteren Stempel 5-7, feststehend in dem Pressenrahmen
angeordnet sein, so dass relativ zu den unteren Stempeln 5-7 sowohl
die Matrize 1 als auch die oberen Stempel 3, 4 verstellt
werden. Prinzipiell sind beliebige Bewegungen derartiger Komponenten
möglich,
solange die Relativbewegungen untereinander einen Presszyklus zum
Befüllen der
Matrizenöffnung 2 mit
Pressgut 8 und zum nachfolgenden Pressen eines Pressteils
aus dem eingefüllten
Pressgut 8 zulässt.
Insbesondere werden dabei Vorrichtungen besonders bevorzugt, bei
welchen die Matrize 1 während
des Befüllens
der Matrizenöffnung 2 mit
dem Pressgut 8, insbesondere zusammen mit den oberen Stempeln 3, 4 nach
oben hin verstellt wird, um die Matrizenöffnung 2 beziehungsweise
den freien Raum zwischen den oberen und den unteren Stempeln 3-7 zu
vergrößern.
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5 zeigt
eine alternative Ausführungsform,
wobei die einzelnen Aspekte prinzipiell auch mit den vorstehend beschriebenen
Ausführungsformen kombinierbar
sind. Gemäß einem
ersten Aspekt zeigt 5 einen modifizierten Zuführungskanal 13,
welcher nicht wie bei den vorstehenden Figuren in Art einer Bohrung
oder sonstigen Durchgangsöffnung durch
eine massiv ausgebildete Matrize 1 geführt ist.
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Der
Zuführungskanal 13 gemäß 5 ist
in Art eines nach oben hin offenen Kanals ausgebildet. Um einen
Austritt von Pressgut nach oben hin zu verhindern, ist die Matrize 1 und/oder
zumindest ein Bereich oberhalb des Zuführungskanals 13 mit
einer Abdeckung 19 abgedeckt. Vorzugsweise, jedoch nicht
notwendig, ist die Abdeckung 19 als ein plattenförmiger Körper ausgebildet,
welcher auf den Körper der
Matrize 1 aufgelegt ist.
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Eine
solche Anordnung bietet mehrere Vorteile. So ist die Ausbildung
des Zuführungskanals 13 auf
einfache Art und Weise in dem Körper
der Matrize 1 möglich.
Beispielsweise kann aus einem massiven Körper der Matrize 1 ein
entsprechender Freiraum für den
Zuführungskanal 13 ausgefräst werden.
Im Fall eines gegossenen Körpers
für die
Matrize 1 kann ein solcher Zuführungskanal 13 beziehungsweise
ein entsprechender nach oben hin offener Kanal besonders einfach
direkt beim Gießen
durch Umgießen
eines entsprechenden Formenteils mit ausgebildet werden. Nachfolgend
braucht der Zuführungskanal 13 beziehungsweise
eine Vielzahl solcher Zuführungskanäle 13 lediglich
von oben her durch die Abdeckung 19 verschlossen zu werden.
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Prinzipiell
kann die Abdeckung 19 an der Matrize 1 fest befestigt
werden, insbesondere angeschweißt
werden. Bevorzugt wird jedoch eine Ausgestaltung, bei welcher die
Abdeckung 19 lösbar
auf der Matrize 1 befestigt, insbesondere aufgeschraubt
ist. Dies ermöglicht
einen späteren
Austausch für
beispielsweise den Fall, dass Stempel mit einer anderen außenseitigen
Kontur für
spätere
Presszyklen zu verwenden sind, so dass die entsprechende Öffnung 20 in
der Abdeckung 19 hinsichtlich ihrer Kontur an die Außenkontur
der Stempel durch Einsatz einer anderen Abdeckung 19 anpassbar
ist.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt von auch eigenständig
vorteilhafter Bedeutung unabhängig
von den Ausgestaltungen eines Zuführungskanals 13 führt ein
Schmiermittelkanal 21 durch den Körper der Matrize zur Matrizenöffnung 2 hin.
Der Schmiermittelkanal 21 ist außenseitig an ein Schmiermittelbehältnis 22 angeschlossen,
aus welchem ein geeignetes Schmiermittel in den Schmiermittelkanal 21 eintritt. Vorzugsweise
weist der Schmiermittelkanal 21 zusätzlich oder alternativ auch
eine Öffnung
zu dem Zuführungskanal 13 hin
auf. Eine derartige Anordnung ermöglicht Schmiermittel in den
Zuführungskanal 13 und/oder
in die Matrizenöffnung 2 zu
führen,
so dass der Schieber 23 auf seiner insbesondere unterseitigen
Gleitfläche
ausreichend mit Schmiermittel unterstützt in dem Zuführungskanal 13 gleiten
kann beziehungsweise das die Stempel 5, 7 mit
ihren außenseitigen
Wandungen durch einen Schmiermittelfilm unterstützt an der Matrizenöffnungswand 12 gleiten können. Dies
bewirkt einerseits eine leichtere Verstellbarkeit des Schiebers 23 und/oder
der Stempel 5, 7 und andererseits einen dadurch
bedingt verringerten Verschleiß.
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6 zeigt
eine noch weitere Ausführungsform,
bei der Zuführungskanäle 13 und
weitere Zuführungskanäle 13* in
zueinander verschieden hoch liegenden Ebenen angeordnet sind. Die
weiteren Zuführungskanäle 13* werden
dabei von einem anderen Pulversilo 10* versorgt als die
ersten Zuführungskanäle 13.
Dadurch können
in den beiden oder noch weiteren Ebenen jeweils ein verschiedene
Pressgüter 8, 8* zugeführt werden.
Das Einführen
des Pressguts 8, 8* aus den verschiedenen Zuführungskanälen 13, 13* in
die Matrizenöffnung 2 erfolgt
durch vorzugsweise relativ zueinander eigenständig betätigbare Schieber 23, 23*.