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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Befüllen einer Pulverpresse und eine Pulverpresse, umfassend eine Matrize sowie wenigstens eine in der Matrize angeordnete Werkzeugkavität, eine Eintragungsvorrichtung für das zu verpressende Pulver, zumindest einen oberen und zumindest einen unteren Pressstempel, wobei jeder untere Pressstempel innerhalb einer Werkzeugkavität zwischen einer unteren Überfüllposition und einer oberen Füllposition verfahrbar angeordnet ist, wie aus der
EP 1 129 802 A2 oder
JP-2005-138139 A bekannt.
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Das Füllen der Presswerkzeugkavitäten mit konstanter Fülldichte, d. h. ohne Lufteinschlüsse und Vermeidung von Pulverausschabungen an der Pulveroberfläche beim Zurückfahren der Eintragungsvorrichtung bzw. des Füllkastens, bereitet allerdings große Schwierigkeiten. Es werden daher aufwendige Maßnahmen getroffen, wie durch die
DE 101 44 937 B4 bekannt geworden.
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Aus der
JP H11-010394 A ist es bekannt, einen Füllkasten mit einem heb- und senkbaren Pulver-Ausschiebebalken (powder shifting member) auszubilden, der in der Vorwärtsbewegung des Füllkastens, d. h. zum Einbringen des Pulvers in die Kavität auf die die Matrize aufnehmende Tischplatte absenkt wird, um darauf abgelagertes Pulvermaterial austragen zu können. Bei der Rückzugsbewegung in die Ausgangsposition des Füllkastens wird der Ausschiebebalken von der Tischplatte abgehoben. Der Ausschiebebalken kann keine das in die Kavität eingefüllte Material vergleichmäßigende, verdichtende Funktion erfüllen.
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Durch die Druckschriften
JP H04-4999 A und
DE 24 50 736 B1 sind rotierende Egalisierplatten bzw. Pulver-Bewegungs-Einreichungen bekannt geworden, wobei diese Mittel während des Befüllens der Formen bzw. Kavitäten mit Pulver in ihrer Betriebsposition über bzw. auf der Formoberfläche verbleiben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die bei kurzer Füllzeit eine hohe konstante, reproduzierbare Fülldichte und gleichzeitig hohe Planarität ermöglicht, so dass sich auch flache, größere Pressteile einwandfrei herstellen lassen. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Pulverpresse gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 5.
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Um das bei einem Verfahren zum Befüllen einer erfindungsgemäßen Pulverpresse, umfassend die Schritte des Absenkens des wenigstens einen unteren Pressstempels in die Überfüllposition, des Überfüllens der wenigstens einen Werkzeugkavität mittels der Eintragungsvorrichtung, des Anhebens des wenigstens einen unteren Pressstempels in seine Füllposition sowie des Entfernens des überschüssigen Pulvers mittels der Abstreifer-/Glättereinheit zu erreichen, wird erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Schritte des Anhebens des unteren Pressstempels und des Entfernens des überschüssigen Pulvers zeitgleich beginnen und die Abstreifer-/Glättereinheit in der Rückwärtsbewegung der Eintragungsvorrichtung nach dem Überfüllvorgang auf die Matrizenoberfläche abgesenkt wird.
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Überschüssiges, abgestreiftes Pulver kann aufgefangen und dem Füllsystem wieder zugeführt werden.
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Damit sich die eingefüllten Pulverfüllmengen in allen Kavitätssektionen gleich verteilen lassen, weist der Füllkasten für das Befüllen, Abstreifen und Glätten der Presswerkzeugkavitäten eine außen, in der Füllbewegungsrichtung vorne, voreilend – beim Rückhub in die Ausgangsposition nacheilend – angeordnete Abstreifer-/Glättereinheit auf.
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Diese gesamte Einrichtung besteht aus einem Füllkasten mit einer an der Vorderseite des Kastens angeordneten Abstreifer-/Glättereinheit. Der Füllkasten ist ein geschlossenes Gehäuse, wobei die unten offene Seite auf einer harten Fülltischplatte gleitet und abdichtet. Die Fülltischplatte liegt bundgleich auf der Matrizenplatte auf und hat eine die Kavität umlaufende Abfließrinne.
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Durch ein Einlassrohr gelangt das Pulver in den Füllkasten. Das sich im Füllkasten befindliche Pulver wird durch die lineare Vor- und Rückwärtsbewegung des Kastens transportiert. Die Vor- und Rückwärtsbewegung des Füllkastens erfolgt mittels eines Linearantriebes.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einer Pulverpresse der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Abstreifer-/Glättereinheit linear über die Matrizenoberfläche verfahrbar mit der Eintragungsvorrichtung verbunden ist, wobei die Abstreifer-/Glättereinheit wenigstens ein sich drehendes Glätterlineal aufweist.
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Die Abstreifer-/Glättereinheit setzt sich aus folgenden Bauelementen zusammen:
- – Halterung für die drehbare Abstreifer-/Glätterachse,
- – Abstreifer-/Glätterachse mit Glätterlineal,
- – Antrieb für die Drehbewegung und Hebe-/Senkbewegung der Abstreifer/Glätterachse,
- – Sensorik für die Höhenpositionierung und Drehbewegung,
- – Radiusverkleidung an der Frontseite des Füllerkastens,
- – Fülltischplatte mit einer umlaufenden Abfließrinne der Kavität für die Aufnahme und das Ableiten des überschüssigen Pulvers.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung lassen sich den Zeichnungen entnehmen, in denen als Einzelheit einer Pulverpresse jeweils in Draufsicht, Seitenansicht und Vorderansicht eine Presswerkzeugkavität mit einem hin und her beweglichen Füllkasten dargestellt sind.
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1 (Schritt 1) Der Unterstempel befindet sich in einer sogenannten Überfüllposition, d. h. der Unterstempel ist zur Matrizenoberfläche tiefer positioniert und die in die Kavität einzufüllende Pulvermenge wird größer als die Menge, die für den herzustellenden Grünling erforderlich ist. Der Füllkasten befindet sich in seiner hinteren Position.
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2 (Schritt 2) Der Füllkasten fährt nach vorne bis über die Matrizenkavität.
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Das Pulver fällt aus den Füllkasten in die Kavität und füllt diese auf, sobald die Kasteninnenkante die Kavitätskante überschreitet.
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3 (Schritt 3) Hat der Füllkasten seine vordere Position erreicht und sich die Kavität gänzlich mit Pulver gefüllt, fährt der Füllkasten soweit zurück, dass sich die Abstreifer-/Glättereinheit über die Kavität positioniert.
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4 (Schritt 4) Mit Start der Rückwärtsbewegung starten die Rotation und die Absenkung des Abstreifer/Glätterlineals. Erreicht das Abstreifer/Glätterlineal die Matrizenoberfläche, startet der Unterstempel seine Aufwärtsfahrt in die korrekte Füllposition. Das aus der Kavität austretende Pulver wird durch das Abstreifer/Glätterlineal in die umlaufende Abfließrinne befördert, weil die Radiusverkleidung an der Füllerkasten-Frontseite die Wegdrift des überschüssigen Pulvers nur in die Abfließrinne ermöglicht.
Die Abstreif- und Glättwirkung der Einheit erfolgt im Zusammenwirken der Zurückbewegung des Füllkastens in seine hintere Position bei gleichzeitiger Rotation des Abstreifer/Glätterlineals und dem Austreten des Pulvers aus der Matrizenkavität durch den Aufwärtshub des Unterstempels in seine Füllposition.
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5 (Schritt 5) Das Abstreifen und Glätten des Pulvers in der Kavität ist abgeschlossen, sobald das Abstreifer/Glätterlineal die Kavität nicht mehr überdeckt.
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6 (Schritt 6) Ab dieser Position kann das Abstreifer/Glätterlineal in seine obere Stellung gefahren werden.
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7 (Schritt 7) Der Füllkasten hat seine Ausgangs- bzw. Endlage erreicht/eingenommen, und der obere Pressstempel bzw. Oberstempel erhält das Signal zum Absenken, um das in die Presswerkzeugkavität gefüllte, gleichmäßig verteilte und geglättete Pulver im Zusammenwirken mit dem Unterstempel zu dem fertigen Pressteil umzuformen.
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Durch den rotierenden Abstreif- und Glättvorgang bei gleichzeitigem Rückwärtsbewegen der Abstreifer/Glättereinheit und dem Anheben des Unterstempels in seine exakte Füllposition wird das über die Matrizenoberkante austretende Pulverhaufwerk abgestreift, das Pulver in der Kavität gleichmäßig verteilt und geglättet.
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Im gepressten Grünling entsteht durch eine Vergleichmäßigung der Pulververteilung eine ebenfalls gleichmäßige Dichte in allen Sektionen.
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Der Einsatz dieser Einrichtung in Verbindung mit den beschriebenen verfahrenstechnischen Bewegungsabläufen zeigt bei großflächigen Pulverpresslingen mit nur geringer Bauhöhe und kleinen Abstufungen aus allen für die Pulverpresstechnik verwendbaren pulverförmigen Materialien Vorteile hinsichtlich verbesserter gleicher Dichten in allen Grünlingssektionen, verbesserte Planarität und die Einhaltung von engeren Höhentoleranzen.
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In 1 wird eine erfindungsgemäße Pulverpresse 1 gezeigt, bei der eine Pulver-Eintragungsvorrichtung 4 mittels eines Antriebs 13 linear über die Oberfläche 2a einer Matrize 2 verfahrbar angeordnet ist. Diese Eintragungsvorrichtung 4 besteht im Wesentlichen aus einem Füllkasten 9 und einem Zufuhrrohr 10 für noch fließfähiges, zu verpressendes Pulver 5. Das lineare Verschieben der Eintragungsvorrichtung 4 über die Oberfläche 2a der Matrize 2 erfolgt zumindest soweit, dass die Eintragungsvorrichtung 4, insbesondere deren Füllkasten 9, die Werkzeugkavität 3 vollständig überstreichen kann. Bei der Rückwärtsbewegung der Eintragungsvorrichtung 4 von der Werkzeugkavität 3 weg in die in 1 dargestellte Position zurück wird gewährleistet, dass auch die Abstreifer-/Glättereinheit 8 und insbesondere deren drehbar angeordnetes Glätterlineal 11 keine Überlappung mit der Werkzeugkavität 3 zeigen. Wie in 1 unten dargestellt, wird die Werkzeugkavität 3 im Wesentlichen von der Matrize 2 und dem unteren Pressstempel 7 gebildet, die Verpressung des eingefüllten Pulvers 5 innerhalb der Werkzeugkavität 3 erfolgt anschließend unter Zusammenwirken des unteren Pressstempels 7 und des oberen Pressstempels 6. Wie aus 1 unten ebenfalls ersichtlich wird, ist die Abstreifer-/Glättereinheit 8 so ausgelegt, dass zumindest deren Glätterlineal 11 auf die Matrizenoberfläche 2a hin absenkbar ist. Schließlich ist eine Abfließrinne 12 an drei Seiten die Werkzeugkavität 3 umgebend so angeordnet, dass von dem sich drehenden Glätterlineal 11 von der Werkzeugkavität 3 zu entfernendes Pulver 5 sicher von der Matrizenoberfläche 2a wegbefördert werden kann. Auf Seiten der Eintragungsvorrichtung 4 ist hierfür insbesondere eine Radiusverkleidung 14 vorgesehen, deren Form sich an das sich drehende Glätterlineal 11 anpasst und ein Fördern des Pulvers 5 weg von der Werkzeugkavität 3 in die Abfließrinne 12 hinein gewährleistet.
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In 2 ist ein Verfahrensschritt dargestellt, bei dem die Eintragungsvorrichtung 4 zusammen mit der Abstreifer-/Glättereinheit 8 zumindest teilweise oberhalb der Werkzeugkavität 3 angeordnet ist. Bei diesem Zwischenschritt beginnt bereits die Befüllung der Werkzeugkavität 3 mit dem fließfähigen Pulver 5. Die Abstreifer/Glättereinheit 8 dagegen und insbesondere deren Glätterlineal 11 stehen noch in einer Position entfernt von der Matrizenoberfläche 2a.
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In 3 ist der Zustand gezeigt, bei dem die Eintragungsvorrichtung 4, insbesondere deren Füllkasten 9, vollständig oberhalb der Werkzeugkavität 3 angeordnet ist. Der untere Pressstempel 7 steht dabei in seiner unteren Überfüllposition. Das Überfüllen der Werkzeugkavität 3 mit Pulver 5 ist somit sicher gewährleistet.
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In 4 ist ein Zustand des Befüllvorgangs dargestellt, bei dem die Eintragungsvorrichtung 4 mittels ihres Linearantriebs 13 aus der in 3 gezeigten Befüllposition in die in 1 dargestellte Ausgangsposition zurück verfährt. In der hier dargestellten Phase des Befüllvorgangs ist der Füllkasten 9 nicht mehr vollständig oberhalb der Werkzeugkavität 3 angeordnet. Der untere Pressstempel 7 verfährt aus der in 3 dargestellten Überfüllposition in seine obere Füllposition, wobei überschüssiges Pulver 5 aus der Werkzeugkavität 3 heraus nach oben in Richtung auf den Füllkasten 9 und die Abstreifer-/Glättereinheit 8 befördert wird. Das Glätterlineal 11 der Abstreifer-/Glättereinheit 8 ist auf die Matrizenoberfläche 2a hin abgesenkt worden und dreht sich entweder nur in einer Drehrichtung, bevorzugt jedoch abwechselnd in beiden in 4 dargestellten Drehrichtungen, und bewirkt somit ein Befördern des überschüssigen Pulvers 5 in die Abfließrinne 12 hinein.
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In 5 ist ein Zustand des Befüllvorgangs der Pulverpresse 1 dargestellt, bei dem der Füllkasten 9 bereits vollständig von der Werkzeugkavität 3 wegbewegt wurde. Der untere Pressstempel 7 verfährt auf seine obere Füllposition zu und das Glätterlineal 11 der Abstreifer-/Glättereinheit 8 bedeckt die Oberfläche der Werkzeugkavität vollständig und führt überschüssiges, abgestreiftes Pulver 5 in die Abfließrinne 12 hinein ab.
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In 6 ist ein Zustand des Befüllvorgangs dargestellt, bei dem der untere Pressstempel 7 bereits in seiner oberen Füllposition angelangt ist und das noch auf die Matrizenoberfläche 2a hin abgesenkte Glätterlineal 11 nur noch Teile des innerhalb der Werkzeugkavität 3 angeordneten Pulvers überstreichen kann. Letzte Reste an überschüssigem Pulver 5 werden in diesem Verfahrensschritt in die Abfließrinne 12 befördert.
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In 7 ist ein Zustand des Befüllvorgangs dargestellt, bei dem der Füllkasten in seiner Ausgangs- bzw. Endstellung verweilt. Das Glätterlineal 11 der Abstreifer/Glättereinheit 8 ist wieder von der Matrizenoberfläche 2a entfernt angeordnet. Die Pulverpresse 1 verharrt in diesem Stadium des Pressvorgangs in einer Warteposition, der Pressvorgang selbst erfolgt dann durch Absenken des oberen Pressstempels 6 auf den unteren Pressstempel 7 hin.
