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Die Erfindung betrifft eine Presse zur Herstellung eines Presslings aus pulverförmigem Material, umfassend einen Pressenrahmen und eine in dem Pressenrahmen angeordnete Presseinheit mit mindestens einem oberen Pressstempel und/oder mindestens einem unteren Pressstempel sowie mindestens einer Aufnahme für durch den oberen und/oder unteren Pressstempel zu verpressendes pulverförmiges Material, mindestens eine obere Antriebseinheit mit mindestens einem oberen Antriebsmotor zum Verfahren des oberen Pressstempels in vertikaler Richtung und/oder mindestens eine untere Antriebseinheit mit mindestens einem unteren Antriebsmotor zum Verfahren des unteren Pressstempels und/oder der Aufnahme in vertikaler Richtung.
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Eine Presse ist bekannt aus
WO 2008/104969 A1 . Diese Presse besitzt ein rahmenförmiges Pressengestell, bei dem eine obere und eine untere Rahmenplatte über mehrere randständige Streben, die parallel zu einer Längsachse des Pressengestells orientiert sind, miteinander verbunden sind. Zwischen der oberen und unteren Rahmenplatte ist eine senkrecht zur Längsachse ausgerichtete, mit dem Pressengestell fest verbundene Matrizenplatte angeordnet, in der sich eine Aufnahme zur Verpressung eines pulverförmigen Materials befindet. Ein Paar in Richtung der Längsachse orientierte Führungsstangen, die im Abstand voneinander jeweils im oberen und im unteren Bereich des Pressengestells an diesem fest angeordnet sind, durchdringen die Matrizenplatte sowie jeweils eine oberhalb und unterhalb der Matrizenplatte angeordnete, zur Aufnahme und Bewegung eines Pressstempels vorgesehene Pressanordnung, die auf den Führungsstangen verschieblich sind. Zwei im Abstand voneinander in der Matrizenplatte fest verankerte Gewindestangen greifen jeweils in eine zugeordnete Gewindemutter ein, die in der oberen und der unteren Pressanordnung drehbeweglich gelagert sind, wobei die beiden oberen und die beiden unteren jeweils von einem von der zugeordneten Pressanordnung getragenen Antriebsmotor angetrieben sind. Über die an der Matrizenplatte befestigten Spindeltriebe, die paarweise synchronisiert von dem jeweils einen Antriebsmotor betrieben werden, sind die obere und die untere Pressanordnung in vertikaler Richtung beweglich. Die Antriebsmotoren zum Betätigen der Spindeltriebe werden somit bei jeder vertikalen Bewegung der Pressanordnung entsprechend mitbewegt. Die beim Verpressen des pulverförmigen Materials jeweils am oberen und unteren Pressstempel aufzubringende, als Aktionskraft fungierende Presskraft generiert jeweils eine Reaktionskraft, die über die paarweise ober- und unterhalb an der Matrizenplatte fest angeordneten Gewindestangen aufgenommen und in die Matrizenplatte abgetragen werden müssen. Dieser Aufbau erfordert eine erhebliche Dimensionierung der Matrizenplatte und auch der jeweiligen Pressanordnung, um die im Zuge des Pressens und im Zuge der hierbei erfolgenden Bewegung der oberen und unteren Pressanordnung auftretenden Kräfte und Momente aufzunehmen.
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Eine weitere Presse ist bekannt aus
EP 2 311 587 A1 . Diese Presse besitzt ein Pressengestell mit einem Pressenoberteil und einem Pressenunterteil und vertikalen Stützsäulen, die das Pressenoberteil und das Pressenunterteil miteinander verbinden. Für das Pressergebnis mit solchen Pressen sowie den Verschleiß der Presse ist eine möglichst präzise Ausrichtung sämtlicher während des Pressvorgangs im Kraftfluss befindlichen Bauteile von entscheidender Bedeutung. Bei der bekannten Presse ist eine Vielzahl von Bauteilen, die in der Regel einzeln gefertigt werden, und Bauteilebenen im Kraftfluss. Hierdurch addieren sich Fertigungstoleranzen und es kann aufgrund der hohen Presskräfte zu einem Verbiegen von Komponenten der Presse kommen. Insbesondere ist es möglich, dass die Achsen der oberen und unteren Antriebseinheiten zum Antreiben der Ober- und Unterstempel nicht präzise miteinander fluchten. Hierdurch kann es zu einem fehlerhaften Pressergebnis kommen. Außerdem kommt es während des Pressens zu einem erhöhten Verschleiß einzelner Bauteile, beispielsweise Dichtungen und Führungsbänder von Zylindern bei Hydraulikpressen, Spindel/Spindelmutter-Einheiten bei Spindelpressen oder Führungen der Werkzeugführungsgestelle.
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Ausgehend von dem erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Presse der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der in konstruktiv einfacher Weise ein optimales Pressergebnis erreicht wird, insbesondere die Einflüsse eines Verbiegens von Komponenten der Presse auf das Pressergebnis minimiert werden.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand von Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.
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Für eine Presse der eingangs genannten Art löst die Erfindung die Aufgabe dadurch, dass die mindestens eine obere Antriebseinheit über mindestens ein oberes Kraftübertragungselement seitlich versetzt auf den mindestens einen oberen Pressstempel wirkt und/oder dass die mindestens eine untere Antriebseinheit über mindestens ein unteres Kraftübertragungselement seitlich versetzt auf den mindestens einen unteren Pressstempel und/oder die Aufnahme wirkt, und dass zwischen dem oberen Kraftübertragungselement und der mindestens einen oberen Antriebseinheit mindestens ein oberes, sich bei einem Pressvorgang verformendes Federelement angeordnet ist und/oder dass zwischen dem unteren Kraftübertragungselement und der mindestens einen unteren Antriebseinheit mindestens ein unteres, sich bei einem Pressvorgang verformendes Federelement angeordnet ist.
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Die erfindungsgemäße Presse besitzt einen Pressenrahmen, der mittels Füßen oder direkt auf dem Untergrund aufsteht. In dem Pressenrahmen ist eine Presseinheit mit mindestens einem oberen Pressstempel und/oder mindestens einem unteren Pressstempel angeordnet. Die Presseinheit besitzt darüber hinaus eine Aufnahme, in die zu verpressendes Pulver vor dem Verpressen durch den oder die Pressstempel gefüllt wird. Bei dem pulverförmigen Material kann es sich beispielsweise um Metall- oder Keramikpulver handeln. Die Aufnahme ist zwischen dem Oberstempel und dem Unterstempel angeordnet. In der Regel umfasst die Presse mindestens einen Ober- und einen Unterstempel, die in der Aufnahme zum Verpressen des eingefüllten Pulvers zusammenwirken. Es ist jedoch grundsätzlich auch denkbar, eine Verpressung beispielsweise nur von oben mit nur einem Oberstempel vorzunehmen, wenn die Aufnahme einen geschlossenen Boden besitzt.
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Die oberen und/oder unteren Pressstempel können an einer oberen bzw. einer unteren Stempelplatte angeordnet sein. Zum vertikalen Bewegen der Ober- und/oder Unterstempel im Zuge des Pressvorgangs sind obere und/oder untere Antriebseinheiten mit oberen und/oder unteren Antriebsmotoren vorgesehen. Grundsätzlich ist es möglich, mehr als eine, beispielsweise zwei obere Antriebseinheiten mit zwei oberen Antriebsmotoren und/oder mehr als eine, beispielsweise zwei untere Antriebseinheiten mit zwei unteren Antriebsmotoren vorzusehen. Sind zwei obere Antriebseinheiten und/oder zwei untere Antriebseinheiten vorgesehen, können diese beispielsweise symmetrisch auf einander gegenüberliegenden Seiten des Pressenrahmens angeordnet sein. Es ist jedoch auch denkbar, nur auf einer Seite eine Antriebseinheit vorzusehen und auf der gegenüberliegenden Seite lediglich eine Führungseinheit. Wie erläutert, kann die untere Antriebseinheit einen unteren Pressstempel oder eine Aufnahme in vertikaler Richtung antreiben. Es ist also ein Betrieb der Presse sowohl im Ausstoßverfahren möglich, bei der die Aufnahme stationär ist und die Ober- und Unterstempel gegenüber der Aufnahme verfahren werden, als auch im Abzugsverfahren, bei dem der Unterstempel stationär ist und die Aufnahme sowie der Oberstempel verfahrbar sind. Grundsätzlich lässt sich bei der erfindungsgemäßen Presse die Anzahl der Pressachsen und damit der parallel hergestellten Presslinge in weiten Grenzen erhöhen. Die Presseinheit kann ein Modul bilden, welches als Ganzes aus der Presse entnommen und gegen eine andere ebenfalls ein Modul bildende Presseinheit ausgetauscht werden kann. Die Aufnahme kann in einer sogenannten Matrizenplatte ausgebildet sein. Sie kann fest an dem Pressenrahmen angeordnet sein.
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Erfindungsgemäß wirkt die mindestens eine obere Antriebseinheit über ein oberes Kraftübertragungselement seitlich versetzt auf den mindestens einen oberen Pressstempel bzw. wirkt die mindestens eine untere Antriebseinheit über ein unteres Kraftübertragungselement seitlich versetzt auf den mindestens einen unteren Pressstempel und/oder die Aufnahme. Die Antriebseinheiten wirken also dezentral auf die Pressstempel. Die Bewegungsrichtung (bzw. Kraftrichtung) der Antriebseinheit(en) kann parallel beabstandet zu der Bewegungsrichtung (bzw. Kraftrichtung) des Oberstempels und des Unterstempels bzw. der Aufnahme sein. Die Antriebseinheiten greifen also insbesondere nicht-koaxial an der Presseinheit an. Die von der oder den Antriebseinheiten ausgeübte Kraft wird mittels des Kraftübertragungselements auf die Presseinheit, insbesondere den oberen Pressstempel und den unteren Pressstempel bzw. die Aufnahme übertragen. Bei den im Zuge des Pressvorgangs auftretenden sehr hohen Kräften kann es, wie eingangs erläutert, zu einer erheblichen Verformung, zum Beispiel Verbiegung, insbesondere des Kraftübertragungselements kommen. Dies wiederum kann zu einer Verkippung von Teilen der Antriebseinheiten führen, wodurch ein erhöhter Verschleiß auftritt. Um dies zu verhindern, sind erfindungsgemäß ein oder mehrere Federelemente vorgesehen, die sich bei dem Pressvorgang elastisch verformen und so eine Verformung, zum Beispiel Verbiegung, des Kraftübertragungselements absorbieren. Die Federelemente befinden sich dazu zwischen dem Kraftübertragungselement und der oberen und/oder der unteren Antriebseinheit. Es wird also eine (nahezu vollständige) Entkopplung des Kraftübertragungselements von den Antriebseinheiten erreicht, so dass eine im Betrieb der Presse auftretende Verformung des Kraftübertragungselements nicht zu einer Verkippung oder ähnlichen Fehlausrichtung der hiermit verbundenen Antriebseinheiten führt. Außerdem werden durch die Federelemente eventuelle Verspannungen zwischen unterschiedlichen Antriebseinheiten der Presse ausgeglichen, die zum Beispiel aufgrund von mechanischen Toleranzen entstehen können. Auch hierdurch wird der Pressvorgang optimiert und der Verschleiß wird verringert. Als Federelemente kommen zum Beispiel Tellerfedern, Plattenfedern etc. in Frage. Sie können beispielsweise aus einem Metallwerkstoff, einem Kunststoff oder einem Gummiwerkstoff bestehen.
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Der Pressenrahmen kann eine obere und eine untere Halteplatte aufweisen, die durch mehrere vertikale Abstandhalter miteinander verbunden sind. Hierdurch wird eine besonders hohe Stabilität erreicht. Die Halteplatte und die vertikalen Abstandhalter können dabei auch ein Schweißteil sein. Der mindestens eine Antriebsmotor der mindestens einen oberen Antriebseinheit kann an der oberen Halteplatte des Pressenrahmens befestigt sein. Entsprechend kann der mindestens eine Antriebsmotor der mindestens einen unteren Antriebseinheit an der unteren Halteplatte des Pressenrahmens befestigt sein. Der mindestens eine obere Antriebsmotor und/oder der mindestens eine untere Antriebsmotor sind also an dem Pressenrahmen angeordnet, so dass sie sich bei einer vertikalen Bewegung des oberen Pressstempels und/oder des unteren Pressstempels und/oder der Aufnahme nicht in vertikaler Richtung mitbewegen. Hierdurch wird die Stabilität erhöht und das Pressergebnis verbessert.
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Das obere Kraftübertragungselement und/oder das untere Kraftübertragungselement kann eine sich in horizontaler Richtung erstreckende obere Kraftübertragungsbrücke umfassen. Die Kraftübertragungsbrücken können balkenförmig ausgebildet sein. Es ergibt sich eine konstruktiv besonders einfache und gleichzeitig gleichmäßige Krafteinleitung von den Antriebseinheiten in die Presseinheit, insbesondere zu den Pressstempeln bzw. der Aufnahme.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass mindestens zwei obere Antriebseinheiten mit jeweils einem oberen Antriebsmotor vorgesehen sind, die über das obere Kraftübertragungselement jeweils seitlich versetzt auf den mindestens einen oberen Pressstempel wirken, wobei zwischen dem oberen Kraftübertragungselement und den mindestens zwei oberen Antriebseinheiten jeweils mindestens ein oberes, sich bei einem Pressvorgang verformendes Federelement angeordnet ist. Die mindestens zwei oberen Antriebseinheiten können vorzugsweise an gegenüberliegenden Enden der oberen Kraftübertragungsbrücke angreifen. Entsprechend kann vorgesehen sein, dass mindestens zwei untere Antriebseinheiten mit jeweils einem unteren Antriebsmotor vorgesehen sind, die über das untere Kraftübertragungselement jeweils seitlich versetzt auf den mindestens einen unteren Pressstempel und/oder die Aufnahme wirken, wobei zwischen dem unteren Kraftübertragungselement und den mindestens zwei unteren Antriebseinheiten jeweils mindestens ein unteres, sich bei einem Pressvorgang verformendes Federelement angeordnet ist. Die mindestens zwei unteren Antriebseinheiten können wiederum vorzugsweise an gegenüberliegenden Enden der unteren Kraftübertragungsbrücke angreifen.
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Die obere Kraftübertragungsbrücke kann beispielsweise mittig mit dem oberen Pressstempel bzw. einer den oberen Pressstempel tragenden oberen Stempelplatte verbunden sein. Entsprechend kann die untere Kraftübertragungsbrücke beispielsweise mittig mit dem unteren Pressstempel bzw. einer den unteren Pressstempel tragenden unteren Stempelplatte oder der Aufnahme verbunden sein. Zwischen der oberen Kraftübertragungsbrücke und dem oberen Pressstempel bzw. einer oberen Stempelplatte kann ein weiteres oberes Kraftübertragungselement vorgesehen sein. Entsprechend kann auch zwischen der unteren Kraftübertragungsbrücke und dem unteren Pressstempel bzw. einer unteren Stempelplatte bzw. der Aufnahme ein weiteres unteres Kraftübertragungselement angeordnet sein. Bei einer Bewegung der jeweiligen Kraftübertragungsbrücke, angetrieben durch die oberen und/oder unteren Antriebseinheiten, werden dann auch der obere und/oder untere Presstempel bzw. die Aufnahme angetrieben. Es können auch beispielsweise vier obere und/oder vier untere Antriebseinheiten vorgesehen sein. In diesem Fall können je zwei Antriebseinheiten an einem Ende der Kraftübertragungsbrücke angreifen. Das Angreifen der Antriebseinheiten an den gegenüberliegenden Enden der Kraftübertragungsbrücke führt zu einer besonders gleichmäßigen Krafteinleitung.
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Selbstverständlich kann zwischen dem oberen bzw. unteren Kraftübertragungselement und der mindestens einen oberen bzw. unteren Antriebseinheit jeweils ein oberes bzw. unteres, sich bei einem Pressvorgang verformendes Federelement oder eine Vielzahl oberer bzw. unterer, sich bei dem Pressvorgang verformender Federelemente angeordnet sein. Nach einer besonders praxisgemäßen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass mindestens ein oberer Flansch der mindestens einen oberen Antriebseinheit über mehrere Befestigungsmittel mit dem oberen Kraftübertragungselement verbunden ist, wobei auf die Befestigungsmittel mindestens ein einen Abstandhalter zwischen dem oberen Flansch und dem oberen Kraftübertragungselement bildendes, sich bei einem Pressvorgang verformendes oberes Federelement aufgesteckt ist. Entsprechend kann vorgesehen sein, dass mindestens ein unterer Flansch der mindestens einen unteren Antriebseinheit über mehrere Befestigungsmittel mit dem unteren Kraftübertragungselement verbunden ist, wobei auf die Befestigungsmittel mindestens ein einen Abstandhalter zwischen dem unteren Flansch und dem unteren Kraftübertragungselement bildendes, sich bei einem Pressvorgang verformendes unteres Federelement aufgesteckt ist. Das mindestens eine Federelement kann zum Beispiel ringförmig sein. Das mindestens eine Federelement sitzt dann auf den Befestigungsmitteln zwischen dem Flansch der jeweiligen Antriebseinheit und dem jeweiligen Kraftübertragungselement. Hierdurch wird in besonders einfacher Weise eine (teilweise) Entkopplung des Kraftübertragungselements von der jeweiligen Antriebseinheit erreicht.
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Insbesondere wird so in besonders einfacher Weise eine Verbiegung einer beispielsweise balkenförmigen Kraftübertragungsbrücke erlaubt, ohne dass dies sich nachteilig auf die Antriebseinheiten, insbesondere ihre Ausrichtung, auswirkt. Um eine umfassende Federung der Befestigungsmittel zu erlauben, kann weiterhin vorgesehen sein, dass auf die Befestigungsmittel mindestens ein einen Abstandhalter zwischen den Befestigungsmitteln, beispielsweise Köpfen oder Mutter der Befestigungsmittel, und dem oberen bzw. unteren Flansch oder dem oberen bzw. unteren Kraftübertragungselement bildendes zweites, sich bei einem Pressvorgang verformendes oberes bzw. unteres Federelement aufgesteckt ist. Auch dieses zweite Federelement kann ringförmig sein. Die Befestigungsmittel können mit oder ohne Spiel durch den jeweiligen Flansch gesteckt und in das jeweilige Kraftübertragungselement eingeschraubt sein. Es ist aber auch möglich, dass die Befestigungsmittel mit oder ohne Spiel durch das jeweilige Kraftübertragungselement gesteckt und in den jeweiligen Flansch eingeschraubt sind. Bei den Befestigungsmitteln kann es sich beispielsweise um Gewindebolzen handeln. Es sind aber auch andere Befestigungsmittel möglich. Auch ist es möglich, dass auf die Befestigungsmittel jeweils mindestens ein Federelement aufgesteckt ist. Bei dieser Ausgestaltung wird die Entkopplung also jeweils durch eine Mehrzahl von Federelementen gewährleistet.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine obere Antriebsmotor der oberen Antriebseinheit mindestens ein elektrischer Antriebsmotor ist, wobei die mindestens eine obere Antriebseinheit mindestens einen durch den mindestens einen elektrischen Antriebsmotor angetriebenen oberen Spindeltrieb mit einer oberen Spindelmutter umfasst und/oder dass der mindestens eine untere Antriebsmotor der unteren Antriebseinheit mindestens ein elektrischer Antriebsmotor ist, wobei die mindestens eine untere Antriebseinheit mindestens einen durch den mindestens einen elektrischen Antriebsmotor angetriebenen unteren Spindeltrieb mit einer unteren Spindelmutter umfasst. Mit solchen elektrischen Spindelantrieben kann eine besonders präzise Steuerung der aufgebrachten Kräfte erfolgen, insbesondere bei der Verwendung mehrerer parallel wirkender Antriebseinheiten. Gleichzeitig sind sehr hohe Kräfte übertragbar. Der mindestens eine elektrische Antriebsmotor kann mindestens ein Hohlwellenmotor sein.
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Der mindestens eine obere Flansch kann ein Flansch der mindestens einen oberen Spindelmutter eines Spindeltriebs sein. Entsprechend kann der mindestens eine untere Flansch ein Flansch der mindestens einen unteren Spindelmutter eines Spindelantriebs sein. Eine Verkippung der Spindelmutter aufgrund einer Verbiegung des Kraftübertragungselements wird bei dieser Ausgestaltung sicher vermieden. Es wird eine besonders weitgehende Entkopplung des jeweiligen Kraftübertragungselements von den Spindelmuttern und damit den Antriebseinheiten erreicht. Der jeweilige elektrische Antriebsmotor kann insbesondere eine Spindel des jeweiligen Spindeltriebs drehend antreiben, während die jeweilige Spindelmutter durch den Flansch fest an dem jeweiligen Kraftübertragungselement angeordnet ist. Die Drehbewegung der jeweiligen Spindel führt dann zu einer axialen Bewegung der jeweiligen Spindelmutter, die über die Flanschverbindung auf das jeweilige Kraftübertragungselement und somit auf die Presseinheit, insbesondere den oberen bzw. unteren Pressstempel oder die Aufnahme, übertragen wird.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung kann die mindestens eine obere Spindelmutter verdrehsicher in mindestens einer oberen Aufnahme des oberen Kraftübertragungselements gehalten sein. Entsprechend kann die mindestens eine untere Spindelmutter verdrehsicher in mindestens einer Aufnahme des unteren Kraftübertragungselements gehalten sein. Die Verdrehsicherung verhindert Schlupf beim Antrieb. Sie kann zum Beispiel durch eine Nut- und Federverbindung realisiert sein. Um gleichzeitig eine Verkippung zwischen dem Kraftübertragungselement und dem Antrieb, insbesondere einer Spindelmutter, zu erlauben, können eine Nut und eine Feder einer Verdrehsicherung in Axialrichtung der Spindelmutter verlaufen. Sie können weiterhin an einer Umfangsposition der Spindelmutter bzw. der Aufnahme angeordnet sein, die auf der (mittigen) Längsachse des Kraftübertragungselements, zum Beispiel einer balkenförmigen Kraftübertragungsbrücke, liegt.
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Zwischen einer Innenfläche der mindestens einen oberen Aufnahme und einer Außenfläche der mindestens einen oberen Spindelmutter kann ein Abstand bestehen. Entsprechend kann zwischen einer Innenfläche der mindestens einen unteren Aufnahme und einer Außenfläche der mindestens einen unteren Spindelmutter ein Abstand bestehen. Bei dieser Ausgestaltung wird die Spindelmutter also mit Spiel in der jeweiligen Aufnahme gehalten. Die Aufnahme kann beispielsweise eine kreiszylindrische Aufnahme sein. Entsprechend kann dann der in der kreiszylindrischen Aufnahme aufgenommene Teil der Spindelmutter ebenfalls kreiszylindrisch sein. Der Durchmesser des in der Aufnahme aufgenommenen Teils der Spindelmutter ist dann etwas geringer als der Durchmesser der Aufnahme. Es wird dann eine Verkippung zwischen dem Kraftübertragungselement und dem Antrieb, insbesondere der Spindelmutter, und damit eine (teilweise) Entkopplung durch die Federelemente gewährleistet.
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Zwischen der oberen und unteren Halteplatte des Pressenrahmens kann ein an den vertikalen Abstandhaltern des Pressenrahmens angeordnetes Tragelement vorgesehen sein. Das Tragelement kann beispielsweise einstückig ausgebildet sein. Es ist möglich, dass die obere Antriebseinheit und/oder die untere Antriebseinheit an dem Tragelement angeordnet sind. Die mindestens eine obere Antriebseinheit und/oder die mindestens eine untere Antriebseinheit können sich im Betrieb derart an dem Tragelement abstützen, dass die Reaktionskräfte, die von den beim Verpressen des pulverförmigen Materials in der mindestens einen Aufnahme erzeugten Presskräften als Aktionskräfte generiert werden, in das Tragelement eingeleitet werden. Die obere Antriebseinheit kann zwischen dem Tragelement und dem oberen Pressstempel bzw. einer oberen Stempelplatte angeordnet sein. Die untere Antriebseinheit kann entsprechend zwischen dem Tragelement und dem unteren Pressstempel bzw. einer unteren Stempelplatte oder der Aufnahme angeordnet sein. Das Vorsehen einer solchen Tragplatte erhöht insgesamt die Stabilität der Presse und verringert den Einfluss von Bauteiltoleranzen oder Verformungen im Betrieb auf das Pressergebnis.
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Ein oberes Festlager mindestens einer oberen Spindel mindestens eines oberen Spindeltriebs kann an dem Tragelement befestigt sein. Entsprechend kann ein unteres Festlager mindestens einer unteren Spindel mindestens eines unteren Spindeltriebs an dem Tragelement befestigt sein. Es ist auch möglich, dass ein oberes Festlager mindestens einer oberen Spindel mindestens eines oberen Spindeltriebs an dem oberen Pressstempel bzw. einer oberen Stempelplatte befestigt ist und/oder das ein unteres Festlager mindestens einer unteren Spindel des mindestens einen unteren Spindeltriebs an dem unteren Presstempel bzw. einer unteren Stempelplatte oder der Aufnahme befestigt ist. Die mindestens eine obere bzw. untere Spindelmutter kann, wie bereits erläutert, an dem oberen bzw. unteren Kraftübertragungselement befestigt sein, zum Beispiel über eine Flanschverbindung.
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Die Aufnahme der Presseinheit kann an dem Tragelement angeordnet sein. Wie bereits erwähnt, kann die Aufnahme in einer Matrizenplatte ausgebildet sein. Die Matrizenplatte kann separat von dem Tragelement ausgebildet sein und zum Beispiel an dem Tragelement befestigt sein. Die Ober- und Unterstempel können dann relativ zu dem Tragelement und damit der Matrizenplatte mit der Aufnahme beweglich sein. Für eine besonders hohe Stabilität kann das Tragelement eine U-Form besitzen, die in einer senkrecht zur Längsachse des Pressenrahmens orientierten Ebene, insbesondere einer horizontalen Ebene, liegt.
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Alternativ zu einem elektrischen Antrieb ist es auch möglich, dass die mindestens eine obere Antriebseinheit mindestens einen oberen hydraulischen oder elektrohydraulischen Antriebsmotor umfasst, und/oder dass die mindestens eine untere Antriebseinheit mindestens einen unteren hydraulischen oder elektrohydraulischen Antriebsmotor umfasst.
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Der obere hydraulische Antriebsmotor kann mindestens einen an dem Tragelement befestigten oberen Hydraulikzylinder umfassen, wobei eine Kolbenstange des mindestens einen oberen Hydraulikzylinders auf das obere Kraftübertragungselement wirkt. Entsprechend kann der untere hydraulische Antriebsmotor mindestens einen an dem Tragelement befestigten unteren Hydraulikzylinder umfassen, wobei eine Kolbenstange des mindestens einen unteren Hydraulikzylinders auf das untere Kraftübertragungselement wirkt. Alternativ kann der obere hydraulische Antriebsmotor mindestens einen an dem oberen Kraftübertragungselement befestigten oberen Hydraulikzylinder umfassen, wobei eine Kolbenstange des mindestens einen oberen Hydraulikzylinders an dem Tragelement befestigt ist. Entsprechend kann der untere hydraulische Antriebsmotor mindestens einen an dem unteren Übertragungselement befestigten unteren Hydraulikzylinder umfassen, wobei eine Kolbenstange des mindestens einen unteren Hydraulikzylinders an dem Tragelement befestigt ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen schematisch:
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1 eine erfindungsgemäße Presse in einer perspektivischen Ansicht,
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2 eine vergrößerte Detailansicht der Presse aus 1.
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Soweit nichts anderes angegeben ist, bezeichnen in den Figuren gleiche Bezugszeichen gleiche Gegenstände. Die erfindungsgemäße Presse besitzt einen Pressenrahmen 10 mit einer oberen Halteplatte 12 und einer unteren Halteplatte 14. Über in dem gezeigten Beispiel vier in vertikaler Richtung verlaufende Abstandhalter 16 sind die oberen und unteren Halteplatten 12, 14 miteinander und mit einem zwischen der oberen und unteren Halteplatte 12, 14 etwa mittig angeordneten Tragelement 18 verbunden. Das Tragelement 18 ist in dem gezeigten Beispiel einstückig ausgebildet und besitzt ein in einer horizontalen Ebene, einer Anordnungs- oder Erstreckungsebene, liegendes U-Profil. Die untere Halteplatte 14 steht über vier Stützbeine 20 auf dem Untergrund auf. Die Presse besitzt darüber hinaus eine obere Stempelplatte 22 mit einem nicht gezeigten Oberstempel und eine untere Stempelplatte 24 mit einem ebenfalls nicht gezeigten Unterstempel. Zwischen der oberen Stempelplatte 22 und der unteren Stempelplatte 24 ist in dem gezeigten Beispiel eine Matrizenplatte 26 angeordnet mit einer nicht gezeigten Aufnahme für durch die Ober- und Unterstempel zu verpressendes Pulver, beispielsweise Metall- oder Keramikpulver. Die obere Stempelplatte 22, die untere Stempelplatte 24 und die Matrizenplatte 26 sind in dem gezeigten Beispiel über vier vertikale Führungssäulen 28 miteinander verbunden. Die Matrizenplatte 26 ist in dem gezeigten Beispiel an dem Tragelement 18 direkt befestigt.
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Die erfindungsgemäße Presse umfasst darüber hinaus zwei obere Antriebseinheiten zum vertikalen Verfahren der oberen Stempelplatte 22 und zwei untere Antriebseinheiten zum vertikalen Verfahren der unteren Stempelplatte 24. Die oberen und unteren Antriebseinheiten sind jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Pressenrahmens 10 angeordnet. Die oberen Antriebseinheiten umfassen jeweils einen auf der oberen Halteplatte 12 angeordneten oberen elektrischen Antriebsmotor 30 und einen oberen Spindeltrieb. In dem gezeigten Beispiel ist ein oberes Festlager 32 der oberen Spindeltriebe jeweils direkt an der Oberseite des Tragelements 18 befestigt. Eine Befestigung an der Unterseite ist jedoch ebenfalls möglich. Die elektrischen Antriebsmotoren 30 treiben jeweils eine axial feststehende obere Spindel 34 drehend an. Auf den oberen Spindeln 34 ist jeweils eine obere Spindelmutter 36 axial beweglich angeordnet. Bei einer Drehung der oberen Spindeln 34 kommt es somit zu einer axialen Bewegung der jeweiligen oberen Spindelmutter 36. Die oberen Spindelmuttern 36 sind an gegenüberliegenden Enden einer oberen balkenförmigen Kraftübertragungsbrücke 38 befestigt, die mittig über ein weiteres Kraftübertragungselement 40 mit der oberen Stempelplatte 22 verbunden ist. Die oberen Antriebseinheiten mit ihren oberen Antriebsmotoren 30 wirken also seitlich versetzt auf die obere Stempelplatte 22 und damit den Oberstempel. Auf diese Weise wird eine axiale Bewegung der oberen Spindelmuttern 36 auf die obere Stempelplatte 22 übertragen, so dass diese in vertikaler Richtung bewegt wird.
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Der Aufbau der beiden unteren Antriebseinheiten ist insoweit identisch. So weisen die unteren Antriebseinheiten jeweils einen an der unteren Halteplatte 14 angeordneten unteren elektrischen Antriebsmotor 42 auf, der jeweils eine axial feststehende untere Spindel 44 antreibt, wobei jeweils ein unteres Festlager 46 der unteren Spindeltriebe an der Unterseite des Tragelements 18 direkt befestigt ist. Auch eine Befestigung an der Oberseite ist jedoch möglich. Wiederum ist auf den unteren Spindeln 44 jeweils eine axial bewegliche untere Spindelmutter 50 angeordnet. Die unteren Spindelmuttern 50 sind wiederum an gegenüberliegenden Enden einer unteren balkenförmigen Kraftübertragungsbrücke 52 angebracht, die über ein weiteres Kraftübertragungselement 54 mittig mit der unteren Stempelplatte 24 verbunden ist. Treiben die unteren elektrischen Antriebsmotoren 42 die unteren Spindeln 44 drehend an, kommt es also wiederum zu einer axialen Bewegung der unteren Spindelmuttern 50, die über die untere Kraftübertragungsbrücke 52 und das Kraftübertragungselement 54 auf die untere Stempelplatte 24 übertragen wird, so dass diese in vertikaler Richtung bewegt wird. Wiederum wirken die unteren Antriebseinheiten mit ihren unteren Antriebsmotoren 42 also seitlich versetzt auf die untere Stempelplatte 24 und damit den Unterstempel.
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Erkennbar stützen sich die oberen Antriebseinheiten über ihre oberen Festlager 32 und die unteren Antriebseinheiten über ihre unteren Festlager 46 jeweils direkt an dem Tragelement 18 ab. Bei einem Pressvorgang erfolgt also ein Kraftfluss zwischen dem Oberstempel in die obere Stempelplatte 22, von dieser über das obere Kraftübertragungselement 40 und die obere Kraftübertragungsbrücke 38 in die beiden oberen Antriebseinheiten, insbesondere die oberen Spindeln 34 und die oberen Festlager 32 und von diesen in das Tragelement 18. Entsprechend erfolgt ein Kraftfluss von dem Unterstempel in die untere Stempelplatte 24 und über das untere Kraftübertragungselement 54 und die untere Kraftübertragungsbrücke 52 in die unteren Antriebseinheiten, insbesondere die unteren Spindeln 44 und die unteren Festlager 46 und von diesen wiederum in das Tragelement 18. Es befinden sich somit vergleichsweise wenige Komponenten im Kraftfluss, so dass sich auch entsprechend wenige Bauteiltoleranzen aufaddieren. Da die Anordnungsebene des Tragelements 18 in derselben horizontalen Ebene liegt wie die Matrizenplatte 26 oder in einer von dieser geringfügig beabstandeten Ebene und die vertikalen Abstandhalter 16 an dem Kraftfluss im Wesentlichen nicht teilnehmen, kommt es auch nicht zu einer erheblichen Auffederung und damit Verbiegung des Pressenrahmens 10. Darüber hinaus kann das die Presskräfte aufnehmende Tragelement 18 präzise und mit geringen Toleranzen gefertigt werden. Die Antriebsmotoren 30, 42 werden bei einer Bewegung der Stempelplatten 22, 24 nicht mitbewegt.
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Dennoch kann es aufgrund der im Betrieb auftretenden sehr hohen Presskräfte zu einer Verbiegung der Kraftübertragungsbrücken 38 bzw. 52 kommen. Um zu verhindern, dass eine solche Verbiegung der Kraftübertragungsbrücken 38, 52 zu einer Verkippung der Spindelmuttern 36, 50 und damit einer Fehlausrichtung der Spindeltriebe führt, sind erfindungsgemäß Federelemente vorgesehen. Dies soll anhand der vergrößerten Ausschnittsdarstellung in 2 erläutert werden. In 2 ist die in 1 rechte Anbindung der oberen Spindelmutter 36 an der Kraftübertragungsbrücke 38 gezeigt. Die Anbindung der linken oberen Spindelmutter 36 in 1 an der oberen Kraftübertragungsbrücke 38 sowie die Anbindungen der unteren Spindelmuttern 50 an der unteren Kraftübertragungsbrücke 52 sind insoweit jeweils identisch, so dass auf die nachstehenden Erläuterungen Bezug genommen wird.
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In 2 ist zu erkennen, dass die Spindelmutter 36 gleichzeitig einen Flansch bildet, der mit mehreren Befestigungsmitteln, in dem gezeigten Beispiel mehreren Gewindebolzen 56, an der oberen Kraftübertragungsbrücke 38 befestigt ist. Anstelle der Gewindebolzen 56 sind natürlich auch andere Befestigungsmittel denkbar. In dem gezeigten Beispiel sind die Gewindebolzen 56 durch entsprechende Bohrungen in der Kraftübertragungsbrücke 38 gesteckt und in die Spindelmutter 36 eingeschraubt. Es wäre aber auch denkbar, die Gewindebolzen 56 durch entsprechende Bohrungen der Spindelmutter 36 zu stecken und in die Kraftübertragungsbrücke 38 einzuschrauben. Auf die Gewindebolzen 56 ist ein erstes ringförmiges Federelement 58 aufgesteckt, welches einen Abstandhalter zwischen der Spindelmutter 36 und der Kraftübertragungsbrücke 38 bildet. Darüber hinaus ist auf die Gewindebolzen 56 ein zweites ebenfalls ringförmiges Federelement 60 aufgesteckt, welches einen Abstandhalter zwischen den Köpfen 62 der Gewindebolzens 56 und der oberen Kraftübertragungsbrücke 38 bildet. Bei den Federelementen 58, 60 kann es sich beispielsweise um Platten- oder Tellerfedern handeln. Sie können aus einem Metallwerkstoff bestehen. Alternativ ist es auch möglich, dass sie aus einem Kunststoff oder einem Gummiwerkstoff bestehen.
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Darüber hinaus ist die Spindelmutter 36 mit einem nicht dargestellten kreiszylindrischen Ansatz in einer ebenfalls kreiszylindrischen Aufnahme der Kraftübertragungsbrücke 38 aufgenommen. Der Außendurchmesser des Ansatzes ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser der Aufnahme der Kraftübertragungsbrücke 38. Die Spindelmutter 36 ist also mit einem geringen Spiel in der Aufnahme der Kraftübertragungsbrücke 38 gehalten. Über eine nicht gezeigte Nut-Federverbindung ist der Ansatz und damit die Spindelmutter 36 in der Aufnahme verdrehsicher gehalten. Insbesondere kann sich beispielsweise eine Feder in axialer Richtung an dem Außenumfang des Ansatzes erstrecken. Eine entsprechende, sich in axialer Richtung erstreckende Nut ist dann in der Aufnahme der Kraftübertragungsbrücke 38 ausgebildet. Natürlich ist es auch möglich, dass sich eine Nut in axialer Richtung an dem Außenumfang des Ansatzes erstreckt. Eine entsprechende, sich in axialer Richtung erstreckende Feder ist dann in der Aufnahme der Kraftübertragungsbrücke 38 ausgebildet. Die Nut und Feder können dabei auf einem Umfangsabschnitt der Aufnahme bzw. des Ansatzes ausgebildet sein, der auf der zentralen Längsachse der Kraftübertragungsbrücke 38 liegt.
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Kommt es bei einem Pressvorgang zu einer Verbiegung der Kraftübertragungsbrücke 38, so führt dies zu einer entsprechenden elastischen Verformung der Federelemente 58, 60. Diese elastische Verformung der Federelemente 58, 60 führt zu einer (weitgehenden) Entkopplung zwischen dem Kraftübertragungselement 38 und der Spindelmutter 36 dahingehend, dass die Verbiegung der Kraftübertragungsbrücke 38 nicht zu einer Verkippung der Spindelmutter 36 führt. Vielmehr wird die Verbiegung der Kraftübertragungsbrücke 38 durch die sich verformenden Federelemente 58, 60 absorbiert, so dass die Spindelmutter 36 weiterhin ihre vorgesehene Ausrichtung beibehält und die Spindel 34 ohne Verspannungen in der Spindelmutter 36 geführt wird. Die Aufnahme der Spindelmutter 36 mit geringem Spiel in der Kraftübertragungsbrücke 38 und die Nut-Federverbindung erlauben eine entsprechende Relativbewegung zwischen den äußeren Enden der Kraftübertragungsbrücke 38 und der jeweiligen Spindelmutter 36. Darüber hinaus kommt es durch das Vorsehen der Federelemente 58, 60 zu einem Ausgleich von gegebenenfalls vorhandenen Verspannungen zwischen den oberen und/oder unteren Antriebseinheiten, beispielsweise aufgrund mechanischer Toleranzen. Hierdurch wird der Verschleiß der Presse weiter verringert.
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Zu erwähnen ist noch, dass bei den Verbindungen der unteren Spindelmuttern 50 mit der unteren Kraftübertragungsbrücke 52 die Gewindebolzen 56 durch entsprechende Bohrungen der unteren Spindelmuttern 50 hindurchgeführt und in die untere Kraftübertragungsbrücke 52 eingeschraubt sind. Dies aufgrund der Tatsache, dass die unteren Spindelmuttern 50 unterhalb der unteren Kraftübertragungsbrücke 52 angeordnet sind, während die oberen Spindelmuttern 36 oberhalb der oberen Kraftübertragungsbrücke 38 angeordnet sind (siehe 1). Es sei allerdings darauf hingewiesen, dass ebenso eine Verschraubung der unteren Gewindebolzen in den unteren Spindelmuttern möglich ist. Entsprechend ist auch eine Verschraubung der oberen Gewindebolzen in der oberen Kraftübertragungsbrücke möglich. Im Übrigen ist, wie bereits erläutert, die Verbindung zwischen den unteren Spindelmuttern 50 und der unteren Kraftübertragungsbrücke 52 identisch zu der Verbindung der oberen Spindelmuttern 36 mit der oberen Kraftübertragungsbrücke 38. Entsprechend ist auch die oben erläuterte Funktion der jeweils vorgesehenen Federelemente identisch.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2008/104969 A1 [0002]
- EP 2311587 A1 [0003]
