DE102010033998A1

DE102010033998A1 - Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse und Steuerverfahren dafür

Info

Publication number: DE102010033998A1
Application number: DE102010033998A
Authority: DE
Inventors: Michael Thomas Silbermann; Timo Heinzeller
Original assignee: DORST Technologies GmbH and Co KG
Current assignee: DORST Technologies GmbH and Co KG
Priority date: 2010-08-11
Filing date: 2010-08-11
Publication date: 2012-02-16

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse zum Pressen eines Pressteils in einer Matrize (12) mit einem mittels einem ersten Spindelantrieb (20) verstellbaren ersten nd einer ersten Spindelmutter (24) des ersten Spindelantriebs (20; 20*), welche mittels einer SpindeX) relativ zueinander versetzbar sind, mit einem mittels einem zweiten Spindelantrieb (30) verstellbaren zweiten Pressstempel (15), mit einer zweiten Spindel (31) und einer zweiten Spindelmutter (34) des zweiten Spindelantriebs (30), welche mittels einer zweiten Spindeltriebdrehung (ω3) relativ zueinander versetzbar angeordnet sind. Vorteilhaft ist, dass die erste Spindel (21) eine zumindest teilweise hineinführende Öffnung (21b) aufweist und die zweite Spindel (31) oder eine andere Komponente der zweiten Spindelanordnung in zumindest einer Betriebsstellung in die Öffnung (21b) der ersten Spindel (21) zumindest eintaucht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse mit den oberbegrifflichen Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. auf ein Steuerverfahren dafür.
Zum Herstellen von komplex strukturierten metallischen oder keramischen Teilen, beispielsweise Zahnrädern, ist der Einsatz von Pressen zum Verpressen eines metallischen und/oder keramischen pulverförmigen Materials allgemein bekannt, wie beispielsweise aus DE 101 35 523 C2 . Mittels eines Pressantriebes wird eine oberseitige und eine unterseitige Stempelanordnung relativ zu einer Matrizenöffnung einer Matrize verstellt, um in die Matrizenöffnung eingebrachtes Pulver bzw. Granulat mittels der Stempelanordnung zu einem Pressteil zu pressen. Mit Blick auf die sehr hohen Presskräfte und die hohe Energiemenge, welche dafür erforderlich sind, werden zum Antreiben solcher Pressen hydraulische oder mechanische Antriebe verwendet.
Gattungsfremd bekannt ist aus DE 36 25 420 A1 eine Vorrichtung zur Herstellung keramischer Formteile, bei welcher in einem Formkasten unter Einsatz einer elektromotorisch angetriebenen Spindelpresse Formsteine gepresst werden, welche beispielsweise zur Verkleidung von Öfen dienen. Derartige keramische Materialien und zu erzielende Pressteile stellen jedoch gänzlich andersartige Anforderungen an Aufbau und wirkende Kräfte sowie Leistungsbedarf an die Pressen als im Fall von Pressen, mit welchen hochkomprimierte und harte Pressteile, insbesondere Werkzeugkomponenten, aus metallischem oder keramischem Material zu pressen sind.
Allgemein bekannt ist außerdem durch Präsentation anlässlich der Messe „CERAMITEC 2009” in München, Oktober 2009, ein Konzept einer derartigen Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse mit einem Elektroantrieb, wobei zur Übertragung einer Presskraft ein Spindelantrieb zwischen einen Elektromotor und eine Stempelanordnung geschaltet ist. Angetrieben wird dabei mittels des Spindelantriebs ein Basisträger, welcher einen Stempel oder mehrere relativ zueinander verstellbare Stempel trägt, die beim Pressen von einer offenen Seite einer Matrizenöffnung her in die Matrizenöffnung eintauchen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse mit Spindeln und ein Steuerverfahren dafür bereitzustellen, welche das Pressen von Pressteilen aus keramischem und/oder metallischem Material bei geringem Bauraumbedarf für die Presse ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. durch ein Steuerverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.
Bevorzugt wird demgemäß eine Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse mit einer Stempelanordnung zum Pressen eines Pulvers und/oder Granulats in einer Matrize zu einem Pressteil, mit einem mittels einem ersten Spindelantrieb verstellbaren ersten Pressstempel, mit einer ersten Spindel als einer ersten Komponente des ersten Spindelantriebs und einer ersten Spindelmutter als einer zweiten Komponente des ersten Spindelantriebs, wobei die erste Spindel und die erste Spindelmutter mittels einer ersten Spindeltriebdrehung der Spindel oder der Spindelmutter längs einer Spindelachse der ersten Spindel relativ zueinander versetzbar angeordnet sind, mit einem mittels einem zweiten Spindelantrieb verstellbaren zweiten Pressstempel, mit einer zweiten Spindel als einer ersten Komponente des zweiten Spindelantriebs und einer zweiten Spindelmutter als einer zweiten Komponente des zweiten Spindelantriebs, wobei die zweite Spindel und die zweite Spindelmutter mittels einer zweiten Spindeltriebdrehung der Spindel oder der Spindelmutter längs der Spindelachse relativ zueinander versetzbar angeordnet sind, wobei die erste Spindel mit einer längs einer Spindelachse der ersten Spindel aus Richtung von dem ersten Stempel in die erste Spindel zumindest teilweise hineinführenden Öffnung ausgebildet ist und wobei die zweite Spindel, die zweite Spindelmutter oder eine andere Komponente der zweiten Spindelanordnung in zumindest einer Betriebsstellung in die Öffnung der ersten Spindel zumindest eintaucht.
Bei zugleich kleinem Bauraum können somit mehrere Stempel direkt mittels jeweils zugeordneter Antriebe in bzw. entgegen der Richtung zur Matrizenöffnung verstellt bzw. versetzt werden. Dabei können die jeweiligen Antriebsmotoren, Spindeln und Gestänge vorteilhaft außerhalb der Bewegungsbahnen für die Stempelanordnung und die Spindeln gehalten werden, so dass der Raum oberhalb bzw. unterhalb der Stempel nicht durch Antriebsmotoren, Spindeln und Gestänge beengt wird. Je nach Ausgestaltung ist sowohl in der Breite als auch in der Höhe ein nur vorteilhaft geringer Bauraum erforderlich.
Mit der ersten oder der zweiten Komponente des ersten Spindelantriebs wird somit der erste Stempel verstellt und mit der ersten oder der zweiten Komponente des zweiten Spindelantriebs wird somit ein zweiter Stempel verstellt, je nachdem ob die erste oder die zweite der jeweiligen Komponenten als feststehende oder als in Rotation versetzbare Komponente ausgestaltet ist. Unter den Begriff des Spindelantriebs fallen in für sich bekannter Art und Weise auch weitere Komponenten, wie Antriebsmotoren und rotations- und kraftübertragende Komponenten, welche die Spindel oder die Spindelmutter in Rotation versetzen. Darunter, dass die Spindel oder die Spindelmutter längs der Spindelachse versetzbar angeordnet sind, werden auch Bewegungen parallel zu einer zentralen Spindelachse verstanden. Insbesondere fallen darunter Bewegungen in und entgegen einer Bewegungsrichtung eines damit jeweils versetzbaren Stempels.
Die in die erste Spindel zumindest teilweise hineinführende Öffnung hat somit vorteilhaft einen derart groß dimensionierten Innenraumquerschnitt oder Innenraumdurchmesser, dass die zweite Spindel, die zweite Spindelmutter oder eine andere Komponente der zweiten Spindelanordnung in der zumindest einen Betriebsstellung in die Öffnung der ersten Spindel eintauchen kann. Optional kann der Innenraum zugleich als Führungslager ausgebildet sein.
Die zweite Spindel, die zweite Spindelmutter oder eine andere Komponente der zweiten Spindelanordnung können einen dem zweiten Stempel abgewandten ersten Endabschnitt aufweisen, wobei der abgewandte erste Endabschnitt in der zumindest einen Betriebsstellung in die Öffnung der ersten Spindel zumindest eintaucht. Vorteilhaft wird so Bauraum in der Pressrichtung, also insbesondere in der Höhe der Presse eingespart, da die einzelnen Antriebsanordnungen für die verschiedenen Stempel nicht in jeweils eigenen und voneinander getrennten Abschnitten übereinander anzuordnen sind.
Gemäß einer eigenständigen Ausgestaltung führt die Öffnung ganz durch die erste Spindel hindurch, also nicht nur teilweise hinein, so dass die zweite Spindel oder eine diese antreibende Spindelwelle in der zumindest einen Betriebsstellung in die Öffnung der ersten Spindel hineinführt oder ganz durch die Öffnung der ersten Spindel hindurchführen kann. Diese Anordnung ermöglicht eine besonders raumsparende Kaskadierung der einzelnen Spindelantriebe.
Vorteilhaft ist eine Presse, bei welcher eine Platte oder ein Stempelträger, insbesondere ein den ersten Stempel tragender Stempelträger, längs der Spindelachse verstellbar ist, die zweite Spindel oder eine von dieser getragene Komponente, insbesondere Spindelmutter, in zumindest einer Betriebsstellung mit ihrem dem zweiten Stempel zugewandten zweiten Endabschnitt durch die Platte bzw. den Stempelträger hindurchführt und die zweite Spindel oder die zweite Spindelmutter mittels eines zweiten Spindelantriebs relativ zu der Platte bzw. dem Stempelträger verstellbar ist, wobei der zweite Spindelantrieb zusammen mit der Platte bzw. dem Stempelträger verstellbar ist. Mit anderen Worten ist der zweite Spindelantrieb einschließlich bevorzugt auch dessen Antriebsmotor und der kraft- bzw. rotationsübertragenden Komponenten an der Platte bzw. dem Stempelträger angeordnet und zusammen damit verstellbar. Vorteilhaft ist dabei, dass die einzelnen derartigen Antriebskomponenten nicht eigenständig an dem Pressenrahmen angeordnet werden müssen.
Dabei wird bevorzugt, wenn ein Antriebsmotor, insbesondere ein Elektro-Antriebsmotor, des zweiten Spindelantriebs an der Platte bzw. an dem Stempelträger oder zusammen damit verstellbar befestigt ist und mittels Antriebselementen, insbesondere einem Riemenantrieb mit einem Antriebsriemen und/oder einer Spindelmutter, die zweite Spindel oder die zweite Spindelmutter antreibt. Dadurch können diese Komponenten räumlich relativ nah an der durch diese anzutreibenden Spindel oder Spindelmutter angeordnet werden.
Bei einer solchen Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung vorzugsweise ausgestaltet oder programmiert, beim Ansteuern des zweiten Spindelantriebs, insbesondere des zweiten Antriebsmotors, eine Ansteuerung und/oder eine Bewegung des ersten Stempelantriebs, insbesondere dessen ersten Antriebsmotors, oder eine Versetzung der ersten Spindel zu kompensieren.
Vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Presse, bei welcher eine Platte oder ein Stempelträger, insbesondere ein den ersten Stempel tragender Stempelträger, längs der Spindelachse verstellbar ist, bei welcher die in Rotation versetzbare zweite Spindel, ein in Rotation versetzbares Zwischenelement und/oder eine in Rotation versetzbare Spindelwelle in zumindest einer Betriebsstellung mit ihrem dem zweiten Stempel zugewandten zweiten Endabschnitt oder dem davon angetriebenen Zwischenelement, insbesondere einer Spindelmutter, durch die Platte bzw. den Stempelträger hindurchführt und bei welcher das Zwischenelement, insbesondere die Spindelmutter, oder die zweite Spindel den zweiten Stempel trägt und mittels einer solchen Rotation längs oder parallel der Spindelachse verstellbar ist. Insbesondere ist bei einer solchen Ausgestaltung eine solche zweite Spindel als eine Hohlspindel oder als die Spindelmutter mit Innengewinde ausgebildet.
Bevorzugt wird, wenn ein Antriebsmotor, insbesondere ein erster und ein zweiter Elektro-Antriebsmotor des ersten bzw. des zweiten Spindelantriebs an einem relativ zur Pressenumgebung ortsfesten Pressenelement, insbesondere Pressenrahmen befestigt ist. Eine solche Anordnung verlagert einen Teil der Antriebskomponenten in einen Raumbereich außerhalb der zum Pressen in bzw. entgegen Pressrichtung zu verstellenden Komponenten, so dass diese kompakter aufgebaut werden können.
Eigenständig vorteilhaft ist auch ein Verwenden einer solchen Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse zum Pressen eines Pulvers und/oder Granulats in einer Matrize zu einem Pressteil.
Eigenständig vorteilhaft ist außerdem ein Steuerverfahren in einer solchen Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse, bei dem mit einer Stempelanordnung mit zumindest einem ersten und einem zweiten Pressstempel ein Pulver und/oder Granulat in einer Matrize zu einem Pressteil gepresst wird, wobei der erste Pressstempel mittels einer ersten Spindel als einer ersten Komponente eines ersten Spindelantriebs und einer ersten Spindelmutter als einer zweiten Komponente des ersten Spindelantriebs verstellt wird, indem die erste Spindel und die erste Spindelmutter mittels einer ersten Spindeltriebdrehung der Spindel oder der Spindelmutter längs einer Spindelachse der ersten Spindel relativ zueinander versetzt werden, und der zweite Pressstempel mittels einer zweiten Spindel als einer ersten Komponente eines zweiten Spindelantriebs und einer zweiten Spindelmutter als einer zweiten Komponente des zweiten Spindelantriebs versetzt wird, indem die zweite Spindel und die zweite Spindelmutter mittels einer zweiten Spindeltriebdrehung der Spindel oder der Spindelmutter relativ zueinander und längs der Spindelachse versetzt werden, wobei die erste Spindel mit einer längs einer Spindelachse der ersten Spindel aus Richtung von dem ersten Stempel in die erste Spindel zumindest teilweise hineinführenden Öffnung ausgebildet ist, wobei die zweite Spindel, die zweite Spindelmutter oder eine andere Komponente der zweiten Spindelanordnung in zumindest einer Betriebsstellung in die Öffnung der ersten Spindel zumindest eintaucht und wobei beim Ansteuern des zweiten Spindelantriebs eine Ansteuerung und/oder eine Bewegung des ersten Spindelantriebs oder eine Versetzung der ersten Spindel zumindest teilweise kompensiert wird.
Einsetzbar ist eine derartige Anordnung sowohl innerhalb einer von einem ober- oder unterseitigen Hauptpressantrieb angetriebenen Pressenanordnung zur Verstellung der einzelnen Stempel relativ zueinander. Einsetzbar ist eine derartige Anordnung auch anstelle eines einzigen Hauptpressantriebs, um mittels der Antriebsmotoren als dem jeweiligen Stempel zugeordneten einzigen Pressantrieb das Pressen durchzuführen. Letztendlich ist auch eine Kombination dieser beiden Konzepte umsetzbar.
Während anhand der dargestellten Ausführungsformen zwei Spindeln einander ganz oder teilweise aufnehmend dargestellt sind, sind auch Ausgestaltungen mit mehr als zwei Spindeln derart umsetzbar, wobei beispielsweise eine oder mehr solcher Spindeln eine durchgehende axiale Öffnung aufweisen.
Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei verweisen gleiche und ggfs. mit einem „*” versehene Bezugszeichen in den verschiedenen Figuren auf gleiche oder gleich wirkende Komponenten oder Funktionen. Es zeigen:
1 schematisch verschiedene Komponenten einer Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse, Spindelantriebe und eine Steuereinrichtung und
2 eine im Vergleich zu 1 modifizierte Ausgestaltung einer derartigen Presse.
Wie dies aus der schematisch stark vereinfachten Darstellung von 1 ersichtlich ist, besteht eine beispielhafte Presse, welche als eine Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse aufgebaut ist, zu einem großen Teil aus für sich genommen bekannten Komponenten. Dargestellt sind außerdem im Wesentlichen nur Komponenten, welche für das Verständnis hier erforderlich sind.
Ein Pressensockel stützt über Führungsstangen 11 einen oberen Pressenaufbau ab. An den Führungsstangen 11 ist eine Matrize 12 je nach Ausgestaltung entweder fest befestigt oder längs der Führungsstangen 11 verschiebbar gelagert. Die Matrize 12 weist eine zentrale Matrizenöffnung 12a auf, in welche zu dem Pressteil zu pressendes Pulver P eingefüllt wird. Unter Pulver P wird dabei nicht nur reines Pulver, sondern Pulver und/oder Granulat verstanden. Das Pulver P ist in der Matrizenöffnung 12a durch Stempel 13, 14, 15 verpressbar, welche beim Pressen von unten bzw. oben in die Matrizenöffnung 12a hineinragen.
Der oder die von oben in die Matrizenöffnung 12a ragenden Stempel 13 sind an einer Oberstempelanordnung befestigt, welche je nach Ausgestaltung entweder in den Führungsstangen 11 feststehend angeordnet oder von einem oberseitigen Pressantrieb nach unten bzw. oben verstellbar ist. Der oder die unterseitigen Stempel 14, 15 sind in und entgegen einer Pressrichtung verstellbar an einer Unterstempelanordnung befestigt, welche unterhalb der Matrizenöffnung angeordnet ist. Je nach Ausgestaltung können Oberstempelanordnung und Unterstempelanordnung direkt in dem Pressengestell angeordnet sein oder in einem Adapter angeordnet sein, wie dies für sich genommen bekannt ist.
Zum Verstellen hier beispielhaft der Unterstempelanordnung und zum Aufbringen der Presskraft dient ein elektromotorisch angetriebener Verstell- und/oder Pressantrieb 2. Der Verstell- und/oder Pressantrieb 2 ist über Spindelanordnungen bzw. Spindelantriebe 20, 30 mit den Komponenten der Unterstempelanordnung verbunden und verstellt über zwischengeschaltete Komponenten die Stempel 13–15 relativ zueinander und/oder erzeugt eine über die Stempel 13–15 auf das Pulver P einwirkende Presskraft.
In für sich bekannter Art und Weise sind der oder die zweiten der unterseitigen Stempel 15 an einem Stempelträger 16, üblicherweise auch als Platte bezeichnet, direkt oder über zwischengeschaltete Komponenten gelagert oder daran befestigt. Der Stempelträger 16 ist Bestandteil der Unterstempelanordnung und längs der Führungsstangen 11 verstellbar an den Führungsstangen 11 gelagert.
Zur Höhenverstellung des Stempelträgers 16 bzw. zu dessen Verstellung längs der Führungsstangen 11 dient ein erster Spindelantrieb 20 des Verstell- und/oder Pressantriebs 2.
Der erste Spindelantrieb 20 weist eine erste Spindel 21 auf, welche um ihre Spindelachse X in einer Lageranordnung 17 für den ersten Spindelantrieb 20 so gelagert ist, dass die erste Spindel 21 in Verstellrichtung der Stempel 14, 15 versetzbar ist.
Die Lageranordnung 17 kann beispielsweise ein Gestell oder plattenförmiges Element sein, welches an den Führungsstangen 11 fest befestigt ist und quer zwischen diesen gespannt ist und welches ein zentrales Lager oder eine zentrale Lageröffnung zum Hindurchführen der ersten Spindel 21 aufweist. Mit ihrer den ersten Stempeln 14 zugewandten Stirnseite oder in deren stirnseitigem Bereich ist an der ersten Spindel 21 der Stempelträger 16 direkt abgestützt oder befestigt. Gegebenenfalls können auch weitere Komponenten zwischengeschaltet sein. Insbesondere im Falle einer festen Befestigung oder flächigen Abstützung des Stempelträgers 16 an dem stirnseitigen Endbereich der ersten Spindel 21 kann eine derartige Lageranordnung 17 entfallen.
Zum Antreiben der Spindel 21 in einer Richtung längs der Spindelachse X dient ein erster Antriebsmotor 22, welcher vorzugsweise fest an einer der Führungsstangen 11 oder in sonstiger Weise ortsfest zu einem Maschinen- bzw. Pressensockel befestigt ist. Der erste Antriebsmotor 22 weist eine erste Antriebswelle 23 auf, welche in Rotation versetzbar ist. Eine Rotation der ersten Antriebswelle 23 wird direkt oder indirekt auf ein außenseitiges Spindelgewinde 21a der ersten Spindel 21 übertragen. Dadurch wird die Spindel 21 längs der Spindelachse X verstellt. Optional können Lagermechanismen vorgesehen sein, welche für eine drehfeste Verstellung der Spindel 21 sorgen. Bei der bevorzugten Ausgestaltung wird die Spindel 21 bzw. deren Spindelgewinde 21a von einem Spindelgetriebe umgriffen, welches eine Drehung der ersten Antriebswelle 23 in Form einer Spindelmutter 24 auf die Spindel 21 überträgt. Somit werden durch eine Aktivierung des ersten Antriebsmotors 22 abhängig von dessen momentaner Drehrichtung und durch eine daraus resultierende Verstellung der ersten Spindel 21 zusammen mit dieser der Stempelträger 16 sowie der bzw. die darauf angeordneten ersten Stempel 14 in Richtung der Matrizenöffnung 12a oder in entgegengesetzter Richtung verstellt.
Der vorzugsweise zentral zwischen dem ersten Stempel 14 oder den ersten Stempeln 14 angeordnete zweite Stempel 15 wird über eine zweite Spindelanordnung bzw. einen zweiten Spindelantrieb 30 in Richtung der Matrizenöffnung 12a oder in entgegengesetzter Richtung verstellt. Dazu ist der zweite Stempel 15 direkt oder über zwischengeschaltete Komponenten an einem stirnseitigen Abschnitt einer zweiten Spindel 31 gelagert oder befestigt. Die zweite Spindel 31 ist mittels eines zweiten Antriebsmotors 32 des zweiten Spindelantriebs 30 verstellbar.
Um eine Verstellung der zweiten Spindel 31 mit einerseits einem möglichst großen Hub bei andererseits geringem Raumbedarf für die Montage zu ermöglichen, ist der zweite Spindelantrieb 30 nicht zwischen dem Stempelträger 16 und dem zweiten Stempel 15 angeordnet, sondern ragt mit zumindest der zweiten Spindel 31 durch eine Öffnung des Spindelträgers 16 in Richtung der Spindelachse X hindurch.
Außerdem weist die erste Spindel 21 eine stirnseitig in die erste Spindel 21 führende Öffnung 21b auf, in welche die zweite Spindel 31 mit ihrem ersten Endabschnitt 31b eintauchen kann. Dadurch taucht insbesondere zu Montagezwecken oder auch in einer Press-Endstellung der erste Endabschnitt 31b der zweiten Spindel 31, welcher dem zweiten Stempel 15 gegenüberliegend an der zweiten Spindel 31 ausgebildet ist, in zumindest einer Betriebsstellung in die Öffnung 21b der ersten Spindel 21 ein. Dabei ist ein Außendurchmesser der zweiten Spindel 31 relativ zu einem Innendurchmesser bzw. Durchmesser der Öffnung 21b der ersten Spindel 21 so dimensioniert, dass die zweite Spindel 31 vorzugsweise möglichst reibungsarm oder sogar reibungsfrei in der Öffnung 21a gelagert ist.
Um die zweite Spindel 31 mittels des zweiten Antriebsmotors 32 antreiben zu können, ist bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 31 der zweite Antriebsmotor 32 an dem Stempelträger 16 befestigt und zusammen mit dem Stempelträger 16 längs der Führungsstangen 11 verstellbar. Eine Rotation bzw. Antriebswellendrehung ω2 einer zweiten Antriebswelle 33 des zweiten Antriebsmotors 32 wird über ein Spindelgetriebe, insbesondere eine zweite Spindelmutter 34 bzw. ein Spindelrad, auf ein Spindelgewinde 31a der zweiten Spindel 31 übertragen. Durch eine drehfeste Befestigung der zweiten Spindel 31 direkt oder indirekt an dem zweiten Stempel 15 oder eine sonstige drehfeste Lagerung der zweiten Spindel 31 in der Gesamtanordnung, beispielsweise in dem Stempelträger 16, wird eine entsprechende Spindeltriebdrehung ω3 der zweiten Spindelmutter 34 auf das Spindelgewinde 31a so übertragen, dass die zweite Spindel 31 längs ihrer Spindelachse, insbesondere der Spindelachse X oder parallel dazu verstellt wird.
Dieses Spindelgetriebe bzw. die zweite Spindelmutter 34 ist insbesondere als ein Spindelrad oder als ein Planetengetriebe ausgebildet. Insbesondere bei einer Ausbildung als an oder in dem Stempelträger 16 gelagerter zweiter Spindelmutter 34 ist eine Übertragung der Antriebswellendrehung ω2 des zweiten Antriebsmotors 32 auf die zweite Spindelmutter 34 auf einfache Art und Weise mittels eines Antriebsriemens 35, der die zweite Spindelmutter 34 und die zweite Antriebswelle 33 umspannt, realisierbar.
Bei einer solchen Ausgestaltung bewirkt somit eine Spindeltriebdrehung des ersten Spindelgetriebes bzw. der ersten Spindelmutter 24, welche durch den ortsfest angeordneten ersten Antriebsmotor 22 bewirkt wird, eine Längsverstellung der ersten Spindel 21 zusammen mit dem Stempelträger 16 und dem ersten Stempel 14. Zugleich wird mit der ersten Spindel 21 der zweite Antriebsmotor 32 sowie das zweite Spindelgetriebe bzw. die zweite Spindelmutter 34 zum Verstellen der zweiten Spindel 31 in Längsrichtung verstellt.
Zur Versorgung des Pressantriebs 2 mit einem Antriebsstrom dient eine Energiebereitstellungsanordnung, welche vorzugsweise mit einer Steuereinrichtung C verbunden ist oder eine solche aufweist. Dadurch können mittels der Steuereinrichtung C die Antriebe, insbesondere Elektro-Antriebsmotoren 22, 32 und vorzugsweise Verstellbewegungen weiterer verstellbarer Komponenten so angesteuert werden, dass ein geeigneter Verstell- und/oder Pressablauf erfolgt. Insbesondere wird bei dem Antreiben des zweiten Antriebsmotors 32 zum Verstellen der zweiten Spindel 31 die Ansteuerung des ersten Antriebsmotors 22 oder eine gemessene Verstellung der ersten Spindel 21 berücksichtigt, beispielsweise durch einfache Subtraktion oder Addition erfolgter Bewegungen oder Strecken der ersten Spindel 21.
2 zeigt schematisch abstrahiert eine alternative bevorzugte Ausgestaltung, bei welcher Bezugszeichen von gegenüber den in 1 dargestellten Komponenten modifizierten Komponenten mit einem „*” markiert sind. Nachfolgend beschrieben werden im Wesentlichen nur von 1 abweichende Komponenten. Im Vergleich zu der Ausgestaltung aus 1 sind bei dieser alternativen Ausgestaltung beide Antriebsmotoren 22*, 32* ortsfest in der Presse angeordnet, beispielsweise beide Antriebsmotoren 22*, 32* an einer der Führungsstangen befestigt.
Die erste Spindel 21* trägt wiederum den Stempelträger 16 oder ist fest an diesem befestigt, um zusammen mit einer Verstellbewegung der ersten Spindel 21* auch den Stempelträger 16 zu verstellen. Bei dieser Ausgestaltung ist beispielhaft ein als Spindelrad oder Spindelmutter 24* ausgestaltetes Spindelgetriebe um das Spindelgewinde 21a* der ersten Spindel 21* geführt, um mittels einer Spindeltriebdrehung ω der Spindelmutter 24* die erste Spindel 21* in Richtung der Matrizenöffnung 12a oder in entgegengesetzter Richtung zu verstellen. Zum Übertragen einer Drehung der ersten Antriebswelle 23 des ersten Antriebsmotors 22* auf diese Spindelmutter 24* dient beispielsweise ein Antriebsriemen 25*.
Im Unterschied zu der Ausgestaltung gemäß 1 ist bei der Ausgestaltung gemäß 2 die erste Spindel 21* jedoch mit einer vollständig durch diese längs der Spindelachse X hindurchführenden Öffnung 21a* ausgebildet. Entsprechend können die zweite Spindel 31*, eine zweite Spindelmutter 34* und/oder sonstige Komponenten der zweiten Spindelanordnung durch die Öffnung 21b* der ersten Spindel 21 hindurchgeführt werden.
Bei der lediglich beispielhaften Ausgestaltung rotiert die zweite Spindel 31* vorzugsweise um die Spindelachse X der ersten Spindel 21. Diese zweite Spindel 31* wird beispielsweise mittels eines weiteren Antriebsriemens 35*, welcher um die zweite Antriebswelle 33 des zweiten Antriebsmotors 32* und einen Antriebsabschnitt 36 der zweiten Spindel 31* gespannt ist, mit Hilfe des zweiten Antriebsmotors 32* in eine Drehung versetzt. Prinzipiell könnte alternativ z. B. auch direkt die zweite Antriebswelle des zweiten Antriebsmotors länglich ausgestaltet und in bzw. durch die Öffnung 21b geführt sein.
Die zweite Spindelmutter 34* ist in der dargestellten Ausgestaltung drehfest innerhalb der Gesamtanordnung gelagert und weist beispielsweise Rollen 34c* eines Rollengewindetriebs auf. Bei einer Drehung der zweiten Spindel 31*, deren Außengewinde als Spindelgewinde 31a* in ein entsprechendes Innengewinde 34a* der zweiten Spindelmutter 34* eingreift, wird die zweite Spindelmutter 34* geradlinig verstellt.
Auch bei dieser Ausgestaltung sind die zweite Spindel 31* und die zweite Spindelmutter 34* wieder möglichst reibungsarm innerhalb der Öffnung 21b* der ersten Spindel 21* bzw. innerhalb der Durchtrittsöffnung durch den Stempelträger 16 gelagert.
Bei dieser Ausgestaltung sieht die Steuereinrichtung C jedoch vorzugsweise keine Korrekturbewegung für die Ansteuerung des zweiten Antriebsmotors 32* vor, da eine vollständige Entkopplung der linearen Bewegungen der ersten Spindel 21* und der zweiten Spindelmutter 34* erfolgt und diese voneinander unabhängig verstellbar sind.
Optional können wieder Lageranordnungen 17, 18 zum Lagern der ersten Spindel 21*, der zweiten Spindel oder von deren Spindelmutter 34* vorgesehen sein.
Anstelle der dargestellten Ausgestaltungen können derartige Spindelantriebe nicht nur oder alternativ nur zur Verstellung des oder der Stempel der Unter- und/oder Oberstempelanordnung ausgebildet sein. Auch kann die Anzahl der relativ zueinander verstellbaren Stempel 13–15 größer oder kleiner sein, ggfs. unter Hinzufügung weiterer derartiger Spindelantriebe.
Äquivalent zu einer Spindelmutter 24, 24*, 34, 34* sind insbesondere ein Schnecken- oder Spindelrad oder ein zwischengeschaltetes Getriebe z. B. in Form eines Kugelgewindetriebs, Gewinderollenschraubtriebs oder in Form von Planetenrädern eines Planetengetriebes. Im Fall beispielsweise eines Planetenrollentriebes oder eines invertierten Planetenrollentriebes sind mehrgängige Gewinderollen planetenförmig um die als Gewindespindel ausgebildete Spindel 21, 21*, 31, 31* angeordnet, welche die Drehbewegung in eine lineare Bewegung der Gewinde- bzw. Spindelmutter oder der Spindel umwandelt.
Insbesondere sind konstruktive Modifikationen in vielerlei Hinsicht umsetzbar, welche eine Spindel mit einer Öffnung aufweisen, in welche die andere Spindel zumindest eintauchen kann. So können auch weitere Spindeln z. B. parallel zu der zweiten Spindel in die Öffnung der ersten Spindel führen. Insbesondere ist auch eine Kombination der beiden dargestellten Ausgestaltungen umsetzbar, bei welcher auch die zweite Spindel eine derartige Öffnung aufweist, in welche dann eine dritte, noch weitere Stempel tragende Spindel eintaucht oder eintauchen kann. Auch könnte eine gemäß 2 dargestellte Spindelwelle hohl ausgebildet sein, um durch diese weitere Spindeln oder einen Mittenstift zu führen.
Vorteilhaft kann eine solche Anordnung mit Weg- und/oder Kraftmesssystemen ausgestattet sein, welche Positionen der Stempelträger oder von diesen getragenen Stempeln bzw. darauf wirkende Kräfte in der Presse messen, um eine für sich bekannte Steuerung eines Pressablaufs auf vorgegebene Werte oder längs vorgegebener Bahnen zu steuern oder zu regeln.
Bezugszeichenliste

11: Führungsstangen
12: Matrize
12a: Matrizenöffnung
13: Stempel einer Oberstempelanordnung
14: erster Stempel einer Unterstempelanordnung
15: zweiter Stempel der Unterstempelanordnung
16: Stempelträger bzw. Platte
17: Lageranordnung
18: Lageranordnung
2, 2*: Verstell- und/oder Pressantrieb
20, 20*: erster Spindelantrieb
21, 21*: erste Spindel
21a: Spindelgewinde
21b, 21b*: stirnseitig in Spindel führende Öffnung
22, 22*: erster Antriebsmotor
23: erste Antriebswelle
24, 24*: erste Spindelmutter, Spindeltriebe, insbesondere Spindelrad, Kugel-, Rollen- oder Planetengetriebe
25: Antriebsriemen
30, 30*: zweiter Spindelantrieb
31, 31*: zweite Spindel
31a, 31a*: Spindelgewinde
31b: erster Endabschnitt der zweiten Spindel
31c: zweiter Endabschnitt der zweiten Spindel
32, 32*: zweiter Antriebsmotor
33: zweite Antriebswelle
34, 34*: zweite Spindelmutter, Spindelgetriebe, insbesondere Spindelrad, Kugelgewindetrieb, Rollengewindetrieb oder Planetengetriebe
34a*: Innengewinde der Spindelmutter
34b*: erster Endabschnitt der zweiten Spindel
34c*: Rollen eines Rollengewindetriebs
35, 35*: Antriebsriemen
36: Antriebsabschnitt der zweiten Spindel
C: Steuereinrichtung
P: Pulver
X: Spindelachse
ω: Spindeltriebdrehung
ω2: Antriebswellendrehung
ω3: Spindeltriebdrehung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10135523 C2 [0002]
DE 3625420 A1 [0003]

Claims

Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse mit – einer Stempelanordnung zum Pressen eines Pulvers (P) und/oder Granulats in einer Matrize (12) zu einem Pressteil, – einem mittels einem ersten Spindelantrieb (20; 20*) verstellbaren ersten Pressstempel (14); – einer ersten Spindel (21; 21*) als einer ersten Komponente des ersten Spindelantriebs (20; 20*) und einer ersten Spindelmutter (24; 24*) als einer zweiten Komponente des ersten Spindelantriebs (20; 20*), wobei die erste Spindel (21; 21*) und die erste Spindelmutter (24; 24*) mittels einer ersten Spindeltriebdrehung (ω) der Spindel oder der Spindelmutter (24; 24*) längs einer Spindelachse (X) der ersten Spindel (21; 21*) relativ zueinander versetzbar angeordnet sind, – einem mittels einem zweiten Spindelantrieb (30; 30*) verstellbaren zweiten Pressstempel (15); – einer zweiten Spindel (31; 31*) als einer ersten Komponente des zweiten Spindelantriebs (30; 30*) und einer zweiten Spindelmutter (34; 34*) als einer zweiten Komponente des zweiten Spindelantriebs (30; 30*), wobei die zweite Spindel (31; 31*) und die zweite Spindelmutter (34; 34*) mittels einer zweiten Spindeltriebdrehung (ω3) der Spindel (31*) oder der Spindelmutter (34) längs der Spindelachse (X) relativ zueinander versetzbar angeordnet sind, – wobei die erste Spindel (21; 21*) mit einer längs einer Spindelachse (X) der ersten Spindel (21; 21*) aus Richtung von dem ersten Stempel (14) in die erste Spindel (21; 21*) zumindest teilweise hineinführenden Öffnung (21b; 21b*) ausgebildet ist und – wobei die zweite Spindel (31; 31*), die zweite Spindelmutter (34*) oder eine andere Komponente der zweiten Spindelanordnung in zumindest einer Betriebsstellung in die Öffnung (21b; 21b*) der ersten Spindel (21) zumindest eintaucht.
Presse nach Anspruch 1, bei welcher die zweite Spindel (31), die zweite Spindelmutter (34*) oder eine andere Komponente der zweiten Spindelanordnung einen dem zweiten Stempel (15) abgewandten ersten Endabschnitt (31b; 34b*) aufweist, wobei der abgewandte erste Endabschnitt (31b; 34b*) in der zumindest einen Betriebsstellung in die Öffnung (21b) der ersten Spindel (21) zumindest eintaucht.
Presse nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher – die Öffnung (21b*) ganz durch die erste Spindel (21*) hindurchführt und – die zweite Spindel (31*) oder eine diese antreibende Spindelwelle in der zumindest einen Betriebsstellung in die Öffnung (21b*) der ersten Spindel (21) hineinführt oder ganz durch die Öffnung (21b*) der ersten Spindel (21) hindurchführt.
Presse nach einem vorstehenden Anspruch, bei welcher – eine Platte oder ein Stempelträger (16), insbesondere ein den ersten Stempel (14) tragender Stempelträger (16), längs der Spindelachse (X) verstellbar ist, – die zweite Spindel (31) oder eine von dieser getragene Komponente, insbesondere Spindelmutter, in zumindest einer Betriebsstellung mit ihrem dem zweiten Stempel (15) zugewandten zweiten Endabschnitt (31c) durch die Platte bzw. den Stempelträger (16) hindurchführt und – die zweite Spindel (31) oder die zweite Spindelmutter mittels eines zweiten Spindelantriebs (30) relativ zu der Platte bzw. dem Stempelträger (16) verstellbar ist, wobei der zweite Spindelantrieb (30) zusammen mit der Platte bzw. dem Stempelträger (16) verstellbar ist.
Presse nach Anspruch 4, bei welcher ein Antriebsmotor (31), insbesondere ein Elektro-Antriebsmotor, des zweiten Spindelantriebs (30) an der Platte bzw. an dem Stempelträger (16) oder zusammen damit verstellbar befestigt ist und mittels Antriebselementen, insbesondere einem Riemenantrieb mit einem Antriebsriemen (35) und/oder einer Spindelmutter (34), die zweite Spindel (31) oder die zweite Spindelmutter antreibt.
Presse nach Anspruch 4 oder 5, bei welcher die Steuereinrichtung (C) ausgestaltet oder programmiert ist, beim Ansteuern des zweiten Spindelantriebs (30), insbesondere des zweiten Antriebsmotors (32), eine Ansteuerung und/oder eine Bewegung des ersten Stempelantriebs (20), insbesondere dessen ersten Antriebsmotors (22), oder eine Versetzung der ersten Spindel (21) zu kompensieren.
Presse nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei welcher – eine Platte oder ein Stempelträger (16), insbesondere ein den ersten Stempel (14) tragender Stempelträger (16), längs der Spindelachse (X) verstellbar ist, – die in Rotation versetzbare zweite Spindel (31*), ein in Rotation versetzbares Zwischenelement und/oder eine in Rotation versetzbare Spindelwelle in zumindest einer Betriebsstellung mit ihrem dem zweiten Stempel (15) zugewandten zweiten Endabschnitt oder dem davon angetriebenen Zwischenelement, insbesondere einer Spindelmutter (34*), durch die Platte bzw. den Stempelträger (16) hindurchführt und – das Zwischenelement, insbesondere die Spindelmutter (34*), oder die zweite Spindel (31*) den zweiten Stempel (15) trägt und mittels einer solchen Rotation längs oder parallel der Spindelachse (X) verstellbar ist.
Presse nach Anspruch 1, 2, 3 oder 7, bei welcher ein Antriebsmotor, insbesondere ein erster und ein zweiter Elektro-Antriebsmotor (22*, 32*) des ersten bzw. des zweiten Spindelantriebs (20*, 30*) an einem relativ zur Pressenumgebung ortsfesten Pressenelement, insbesondere Pressenrahmen befestigt ist.
Verwenden einer Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse nach einem vorstehenden Anspruch zum Pressen eines Pulvers (P) und/oder Granulats in einer Matrize (12) zu einem Pressteil.
Steuerverfahren einer Metall- oder Keramikpulver-Elektropresse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem mit einer Stempelanordnung mit zumindest einem ersten und einem zweiten Pressstempel (14, 15) ein Pulver (P) und/oder Granulat in einer Matrize (12) zu einem Pressteil gepresst wird, wobei – der erste Pressstempel (14) mittels einer ersten Spindel (21; 21*) als einer ersten Komponente eines ersten Spindelantriebs (20; 20*) und einer ersten Spindelmutter (24; 24*) als einer zweiten Komponente des ersten Spindelantriebs (20; 20*) verstellt wird, indem die erste Spindel (21; 21*) und die erste Spindelmutter (24; 24*) mittels einer ersten Spindeltriebdrehung (ω) der Spindel oder der Spindelmutter (24; 24*) längs einer Spindelachse (X) der ersten Spindel (21; 21*) relativ zueinander versetzt werden, und – der zweite Pressstempel (15) mittels einer zweiten Spindel (31; 31*) als einer ersten Komponente eines zweiten Spindelantriebs (30; 30*) und einer zweiten Spindelmutter (34; 34*) als einer zweiten Komponente des zweiten Spindelantriebs (30; 30*) versetzt wird, indem die zweite Spindel (31; 31*) und die zweite Spindelmutter (34; 34*) mittels einer zweiten Spindeltriebdrehung (ω3) der Spindel (31*) oder der Spindelmutter (34) relativ zueinander und längs der Spindelachse (X) versetzt werden, – wobei die erste Spindel (21; 21*) mit einer längs einer Spindelachse (X) der ersten Spindel (21; 21*) aus Richtung von dem ersten Stempel (14) in die erste Spindel (21; 21*) zumindest teilweise hineinführenden Öffnung (21b; 21b*) ausgebildet ist, – wobei die zweite Spindel (31; 31*), die zweite Spindelmutter (34*) oder eine andere Komponente der zweiten Spindelanordnung in zumindest einer Betriebsstellung in die Öffnung (21b; 21b*) der ersten Spindel (21) zumindest eintaucht und – wobei beim Ansteuern des zweiten Spindelantriebs (30) eine Ansteuerung und/oder eine Bewegung des ersten Spindelantriebs (20) oder eine Versetzung der ersten Spindel (21) zumindest teilweise kompensiert wird.