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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Pressstempel-Befestigungsvorrichtung mit den oberbegrifflichen
Merkmalen gemäß Patentanspruch
1 bzw. auf ein Verfahren zum Befestigen eines Stempels in einer
Presse.
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Allgemein
bekannt ist das Befestigen von Stempeln als Pressstempeln über eine
Verschraubung oder Verspannung mittels einer entsprechend ausgebildeten
Befestigungsvorrichtung in einer Presse. Dabei können auch mehrere Stempel kaskadenförmig nebeneinander
oder sich wechselseitig umgebend ineinander angeordnet werden. Die
einzelnen der Stempel sind dabei üblicherweise relativ zueinander
in einer Pressrichtung als einer Längsrichtung der Presse verstellbar.
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Nachteilhaft
bei derzeitigen Pressstempel-Befestigungsvorrichtungen
ist, dass deren Befestigungseinrichtungen eine Befestigung des zugeordneten
Stempels nur bis zu begrenzten maximalen Presskräften zulassen. Bei höheren Presskräften verliert
der Stempel seine korrekt einzuhaltende Position innerhalb der Presse
oder kann sich sogar aus der Befestigungsvorrichtung lösen.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Pressstempel-Befestigungsvorrichtung
für eine Presse
bzw. ein Verfahren zum Befestigen eines Stempels in einer Presse
vorzuschlagen, welche sowohl eine einfache Positionierung bei der
Montage ermöglichen
als auch den Einsatz bei sehr großen auf die Anordnung einwirkenden
Presskräften
ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Pressstempel-Befestigungsvorrichtung
mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch
1 bzw. durch ein Verfahren zum Befestigen eines Stempels in einer
Presse mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch
11 bzw. 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
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Bevorzugtes
Einsatzgebiet sind Pressen zum Verpressen von Pulver oder Granulat
aus metallischem und/oder keramischen Material. Aber eine Übertragung
ist auch auf Pressen für
andere Materialien möglich.
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Ein
Ausführungsbeispiel
wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine
seitliche Schnittansicht durch eine Pressstempel-Befestigungsvorrichtung
mit einem darin eingesetzten Pressstempel.
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1 zeigt
eine einfach gestaltete Ausführungsform
einer Pressstempel-Befestigungsvorrichtung, bei welcher ein einzelner
Stempel 1 in einer Befestigungseinrichtung 2 positioniert
und eingespannt ist. Über
einen oder mehrere Befestigungseinrichtungs-Montageabschnitte 3 ist
die Befestigungseinrichtung 2 an weiteren Komponenten einer
Presse oder Pressenanordnung befestigt. Dargestellt ist beispielhaft
ein Unterstempel. Eine Umsetzung des Prinzips auf Oberstempel erfolgt
mit entsprechend umgekehrter Anordnung der einzelnen Komponenten.
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Üblicherweise
erfolgt ein Verstellen des Stempels 1 in bzw. entgegen
einer Pressrichtung z über
eine entsprechende Verstellung der Befestigungseinrichtung 2 und
des darin fest eingesetzten Stempels 1. Vorzugsweise verläuft die
Pressrichtung z längs
einer in der Zeichnung nach oben verlaufenden Längsachse l der Anordnung.
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Der
beispielhaft dargestellte Stempel 1 weist in Ausgestaltung
als Unterstempel in seinem unterseitigen Abschnitt, der auch als
Stempelfuß bezeichnet
wird, einen sich seitlich der Längsachse
l in außenseitiger
Richtung erstreckenden Stempelanschlag 10 auf. Der Stempelanschlag 10 kann
dabei umlaufend oder aus einem oder mehreren einzelnen sich seitlich
erstreckenden Elementen ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Stempelanschlag 10 einteilig
mit dem restlichen Körper
des Stempels 1 ausgebildet.
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Der
Stempelanschlag 10 ist derart ausgestaltet, dass er auf
einem stirnseitigen und als Gegenanschlag 20 ausgebildeten
Rand oder einem sonstigen seitlichen Element der Befestigungseinrichtung 2 aufsetzbar
ist.
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Vorzugsweise
sind in diesen Abschnitten, das heißt an dem Stempelanschlag 10 vorzugsweise entgegen
der Pressrichtung z orientiert und an dem Gegenanschlag 20 in
Pressrichtung z orientiert jeweils zumindest ein Positionierelement
als ein stempelseitiges Positionierelement 11 bzw. befestigungseinrichtungsseitiges
Positionierelement 21 angeordnet. Die Positionierelemente 11, 21 können beispielsweise
als einer oder mehrere von dem einen der beiden Elemente vorragender
zylindrischer oder konischer Stift und eine in dem anderen Element
entsprechend ausgebildete Stiftaufnahmeöffnung ausgebildet sein. Jedoch
können
auch Phasen, Vertiefungen oder sonstige geeignete Formelemente als
Positionierelemente 11, 21 ausgebildet sein. Auch
der Einsatz nur eines Positionierelements, welches z. B. eine Anschlagkante
des Gegenelements umgreift, ist umsetzbar.
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Besonders
bevorzugt werden Anordnungen mit nicht nur jeweils einem solchen
Positionierelement 11 bzw. 21 sondern mit mehreren,
insbesondere vier oder mehr solchen Paaren aus Positionierelementen 11, 21,
da diese eine besonders gleichmäßige Kraftverteilung
ermöglichen.
Beim Verspannen hat dies zugleich aufgrund der hohen Anzahl, insbesondere
vier kreuzweise angeordneten Positionierelementpaaren, zusätzlich den
Vorteil, dass aufgrund von Verspannkräften ein Verstellen des Stempels 1 relativ
zur Befestigungseinrichtung 2 aus der idealen Position
vermieden wird. Selbiges gilt auch im Falle von einwirkenden Presskräften.
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Innerhalb
der Befestigungseinrichtung 2 ist ein Verschlusselement 4 angeordnet.
Das Verschlusselement 4 ist derart ausgebildet und angeordnet, dass
es zumindest um einen gewissen Winkelbetrag um die Längsachse
l der Anordnung drehbar ist. Dies ermöglicht eine Drehung Ω des Verschlusselements 4 relativ
zu dem Stempel 1 und relativ zu der Befestigungseinrichtung 2.
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Wesentliches
Merkmal des Verschlusselements 4 ist eine bajonettartige
Ausgestaltung als ein Bajonettverschluss mit einem oder mehreren
Verschlussriegelelementen 42 und einer oder mehreren entgegen
der Längsachse
l relativ zu dem oder den Verschlussriegelelementen 42 verlaufenden
verschlusselementseitigen Riegelaufnahmen 43. Die Verschlussriegelelemente 42 verlaufen
bevorzugt in innenseitiger Richtung, das heißt in Richtung der Längsachse
l gerichtet.
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Außerdem sind
entgegen der Pressrichtung z in das vorzugsweise zylinderförmige Gehäuse der Befestigungseinrichtung 2 und
das darin angeordnete vorzugsweise zylinderförmige Verschlusselement 4 hineinragend
entsprechende Bajonettverschlusselemente am Stempel 1 ausgebildet.
Diese bestehen vorzugsweise ebenfalls aus entsprechend einem oder
mehreren Stempelriegelelementen 12, welche beispielsweise
zahn- oder blockförmig
derart in Umfangsrichtung dimensioniert ausgebildet sind, dass sie
zwischen den Verschlussriegelelementen 42 des Verschlusselements 4 hindurch
zwischen die Innenwandung des Verschlusselements 4 tauchen
können.
Außerdem
weist der Stempel 1 im Bereich seines Fußabschnitts
von den Stempelriegelelementen 12 in Pressrichtung z eine
oder mehrere stempelseitige Riegelaufnahmen 13 auf.
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Optional
können
dabei die stempelseitige Riegelaufnahme 13 und/oder die
verschlusselementseitige Riegelaufnahme 43 auch als umlaufende
ringförmige
Nutstruktur ausgebildet sein. Wesentlich ist, dass der Stempel 1 beim
Aufsetzen auf die Befestigungseinrichtung 2 mit seinem
Bajonettverschlussabschnitt derart in das Verschlusselement 4 eintauchen
kann, dass die Stempelriegelelemente 12 zwischen den Verschlussriegelelementen 42 hindurchtauchen
und im Bereich der verschlussseitigen Riegelaufnahme 43 positioniert
werden. Außerdem
ist die Dimensionierung und Ausgestaltung dabei derart, dass die
Verschlussriegelelemente 42 im Bereich der stempelseitigen
Riegelaufnahme 13 zu liegen kommen. Dies ermöglicht ein
nachfolgendes Drehen des Verschlusselements 4, wobei die
Drehung Ω derart weit
vorgenommen wird, dass die Verschlussriegelelemente 42 des
Verschlusselements 4 die Stempelriegelelemente 12 des
Stempels 1 hintergreifen.
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Sofern
gemäß alternativer
Ausgestaltung der Stempel nicht in das Verschlusselement eintaucht, sondern
das Verschlusselement fußseitig
in den Stempel eintaucht, sind die Riegelaufnahmen und die Riegelelemente
aus Sicht der Längsachse
l in entsprechend entgegengesetzter Richtung ausgerichtet.
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Vorzugsweise
ist die Dimensionierung der Stempelriegelelemente 12, Verschlussriegelelemente 42,
stempelseitigen Riegelaufnahme 13 und verschlusselementseitigen
Riegelaufnahme 43 so, dass diese beim Drehen des Verschlusselements 4 nicht aneinander
reiben oder nur in derart geringem Maße aneinander reiben, so dass
eine zuvor vorgenommene Justierung des Stempels 1 an der
Stirnseite der Befestigungseinrichtung 2 nicht verstellt
wird. Insbesondere bei einer solchen Anordnung erfolgt das eigentliche
Verspannen des Stempels 1 an der Befestigungseinrichtung 2,
so dass der Stempel 1 sowohl in Pressrichtung z als auch
in Umfangsrichtung fest mit der Befestigungseinrichtung 2 verbunden
ist, indem nachfolgend das Verschlusselement 4 um einen Betrag
einer Verspannung Fz entgegen der Pressrichtung z verstellt wird.
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Zur
Verstellung des Verschlusselements 4 zum verspannen können verschiedenartigste
Mechanismen und Antriebe eingesetzt werden. Besonders bevorzugt
wird eine hydraulische Verstellung, wobei vorzugsweise eine Hydraulikkammer 6 zwischen Kammerwänden 24, 44 der
Befestigungseinrichtung 2 bzw. des Verschlusselements 4 ausgebildet
wird. Die beiden Kammerwände 24, 44 werden
vorzugsweise als umlaufende und sich in einer Ebene senkrecht zur
Pressrichtung z verlaufenden Erstreckung ausgebildet, so dass ein
Befüllen
der Hydraulikkammer 6 mit einem Hydraulikmedium auf die
verschlusselementseitige Kammerwand 44 entgegen der Pressrichtung
z einwirkt. Dadurch wird das Verschlusselement 4 entgegen
der Pressrichtung z innerhalb der Befestigungseinrichtung 2 verstellt.
Das oder die Verschlussriegelelemente 42 verstellen sich dabei
entsprechend entgegen der Pressrichtung z gegen das oder die benachbarten
Stempelriegelelemente 12 bzw. in umgekehrter Richtung.
Die Stempelriegelelemente 12 werden somit beim Verspannen entgegen
der Pressrichtung z verstellt, wodurch zugleich der Stempelanschlag 10 des
Stempels 1 gegen den Gegenanschlag 20 der Befestigungseinrichtung 2 gespannt
wird.
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Zum
Antreiben des Verschlusselements in Drehrichtung dient beispielsweise
ein Spindelantrieb, welcher mit einer durch die Befestigungseinrichtung 2 geführten und
antreibbaren Schnecke 50 in einen außenseitigen Zahnkranz 40 des
Verschlusselements 4 eingreift. Eine solche Antriebsanordnung
ermöglicht
auf besonders einfache Art und Weise ein teilweises Verstellen des
Verschlusselements 4 relativ zu der Befestigungseinrichtung 2 in
bzw. entgegen der Pressrichtung z, da die Zahnkämme der Zähne des Zahnkranzes parallel
zu der Verstellrichtung des Verschlusselements 4 verlaufen.
Auch zur Drehung können
jedoch andersartige Mechanismen und Antriebe eingesetzt werden.
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Da
Pressstempel oftmals in einer Umgebung mit hochaggressiven und insbesondere
hoch abrasiven Materialien wie keramischen und/oder metallischen
zu verpressenden Pulvern und Granulaten eingesetzt werden, ist in
dem Bereich zwischen dem Verschlusselement 4 und der innenseitigen
Wandung der Befestigungseinrichtung 2 vorzugsweise zumindest
ein insbesondere umlaufendes Dichtungselement 45 angeordnet.
Beispielhaft dargestellt ist ein Dichtungselement 45, welches
beispielsweise an der innenseitigen Wandung der Befestigungseinrichtung 2 nahe
deren stirnseitigen Abschnitts angeordnet ist und optional zugleich
als ein Anschlag zur Begrenzung der möglichen Verstellstrecke des
Verschlusselements 4 in Pressrichtung z ausgebildet sein
kann.
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Umsetzbar
ist eine Vielzahl verschiedenartigster Ausführungsformen bezüglich der
verschiedenen Komponenten der beispielhaften Pressstempel-Befestigungsvorrichtung.
So wird zwar ein einteiliger Pressstempel 1 mit einteilig
ausgebildetem Stempelanschlag 10 und einteilig ausgebildeten
Bajonettverschlussabschnitt bevorzugt, prinzipiell kann ein solcher
Stempel 1 jedoch auch aus mehreren einzelnen und aneinander
befestigten Komponenten ausgebildet sein. Auch muss der Pressstempel 1 nicht
wie bei der dargestellten Ausführungsform
aus einem hohl ausgestalteten Element ausgebildet sein.
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Bevorzugt
wird jedoch eine derartige zylinderförmige Ausgestaltung des Stempels 1,
da durch den zylinderförmigen
Innenraum des Stempels 1 einer oder mehrere weitere Stempel
oder Stifte kaskadenförmig
angeordnet hindurchgeführt
werden können.
Insbesondere bei derartigen Anordnungen mit mehreren ineinander
verlaufenden Stempeln können solche
weitere Stempel und/oder Mittenstifte vorzugsweise ebenfalls über entsprechend
ausgebildete Befestigungseinrichtungen in der Presse angeordnet sein.
Vorzugsweise können
bei derartigen kaskadenartigen Anordnungen auch die einzelnen Verschlusselemente
der weiteren Stempel direkt oder indirekt mit dem Verschlusselement 4 gekoppelt
sein, um beispielsweise durch die Drehung Ω eines der Verschlusselemente 4 unmittelbar
oder nach einem gewissen Drehwinkel zeitlich versetzt auch die weiteren Verschlusselemente
zu drehen und so mittels einer vorzugsweise einzigen Antriebsbewegung
alle Stempel bzw. Mittenstifte gemeinsam oder zeitlich versetzt arretieren
oder entarretieren zu können.
Entsprechendes ist auch für
die Bewegung in bzw. entgegen der Pressrichtung z umsetzbar.
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Neben
der dargestellten hydraulischen Anordnung mit der Hydraulikkammer 6 zum
Verstellen des Verschlusselements 4 in bzw. entgegen Pressrichtung
z können
auch andere Betätigungsmechanismen
vorgesehen werden. Auch pneumatische oder elektrische, optional
sogar manuell betätigbare Mechanismen
sind einsetzbar. Insbesondere kann anstelle einer intern der Befestigungseinrichtung 2 angeordneten
Hydraulikkammer 6 auch eine seitlich oder insbesondere
entgegen der Pressrichtung z rückseitig
angeordnete Verstellvorrichtung ausgestaltet sein. Hydraulikzylinder
können
als Einzylinder- oder Doppelzylinder ausgestaltet sein.
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Letztendlich
kann auch die Rotation bzw. Drehung Ω durch einen anderen Mechanismus
als durch eine Schneckenanordnung vorgesehen sein. Auch diesbezüglich sind
verschiedenartigste Antriebssysteme einsetzbar, einschließlich hydraulischen,
pneumatischen, elektrischen oder sogar manuellen Betätigungseinrichtungen.
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Neben
einer Verspannungsanordnung aus den Verschlussriegelelementen 42 und
Stempelriegelelementen 12, welche beim Drehen nicht oder nicht
nennenswert aufeinander einwirken und somit hinsichtlich des Befestigungsablaufs
eine Zweiteilung von Verriegeln durch die Drehbewegung und Verspannen
durch die Verspannungsbewegung erforderlich machen, können auch
bajonettartig Verschlüsse
eingesetzt werden, bei welchen die Verschlussriegelelemente und
Stempelriegelelemente direkt aufeinander einwirken und gleichzeitig
mit der Drehbewegung zum Verriegeln auch eine Verspannung des Stempels 1 an
der Befestigungseinrichtung 2 vorsehen.
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Vorzugsweise
sind die einzelnen Komponenten symmetrisch, vorzugsweise rotations-symmetrisch
um diese Längsachse
l ausgerichtet, jedoch können
auch von der Rotations-Symmetrie abweichende Anordnungen ausgestaltet
werden. Auch können
einzelne Komponenten aus mehreren und ggfs. voneinander beabstandeten
Elementen bestehen anstelle aus einem einzigen und symmetrischen Element.
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Verfahrensgemäß wird besonders
bevorzugt ein Verfahren, bei dem der Stempel 1 in einem
ersten Schritt insbesondere stirnseitig an der Befestigungseinrichtung 2 positioniert
und vorzugsweise möglichst
exakt ausgerichtet wird. In einem zweiten Verfahrensschritt erfolgt
dann die Verriegelung durch Drehen des Verschlusselements 4,
so dass das Verschlussriegelelement 42 oder vorzugsweise
die Verschlussriegelelemente 42 das Stempelriegelelement 12 bzw.
vorzugsweise die Stempelriegelelemente 12 hintergreifen.
In einem vorzugsweise erst dritten Schritt erfolgt dann das Verspannen
des Stempels 1 gegen die Befestigungseinrichtung 2 durch
Verstellen des Verschlusselements 4 entgegen der Pressrichtung
z. Zum Dearretieren und Abnehmen des Stempels 1 wird entsprechend
ein umgekehrter Verfahrensablauf durchgeführt.
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Im
Falle kaskadenartig angeordneter mehrerer Stempel 1, welche
in jeweils einer eigenen und ebenfalls kaskadenartig angeordneten
Befestigungseinrichtung 2 einspannbar sind, werden entsprechend
für jeden
einzelnen der Stempel diese Verfahrensschritte durchgeführt. Bevorzugt
werden jedoch Abläufe,
bei welchen eine Koppelung der verschiedenen Pressstempel-Befestigungsvorrichtungen
vorgesehen ist, so dass die Anzahl der Antriebe und/oder Verfahrensschritte
reduzierbar ist.
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Neben
den dargestellten Komponenten können
auch weitere Komponenten Bestandteil einer derartigen Pressstempel-Befestigungsvorrichtung sein.
So können
weitere Dichtungselemente oder Justierelemente in Form insbesondere
zylindrischer ringförmiger
Elemente zwischen den einzelnen beschriebenen Komponenten angeordnet
sein. Vorteilhaft ist auch eine Zwischenschaltung eines insbesondere
ringförmigen
Elements zwischen die Stirnseite der Befestigungseinrichtung 2 und
den daran anzusetzenden Stempel 1, wobei ein solches ringförmiges Element
insbesondere aus einem gehärteten
Material ausgebildet sein kann. Außerdem ermöglicht ein solches zwischengeschaltetes
Element eine verbesserte Justierung und Positionierung des Stempels
relativ zu dem übrigen
Gehäusekörper der
Befestigungseinrichtung 2. Insbesondere nach einer Befestigung
eines solchen zusätzlichen
Elements am stirnseitigen Abschnitt der Befestigungseinrichtung 2 wird letztendlich
die dem Stempel 1 zugewandte Fläche zu der Stirnseite der eigentlichen
Befestigungseinrichtung 2 und somit zu einem entsprechenden
Gegenanschlag für
den Stempelanschlag 10.