DE102012024503A1

DE102012024503A1 - Keramik- und/oder Metallpulver-Pressenanordnung zum Pressen eines Formteils

Info

Publication number: DE102012024503A1
Application number: DE201210024503
Authority: DE
Inventors: Walter Rau; Michael Thomas Silbermann; Josef Schröfele
Original assignee: DORST Technologies GmbH and Co KG
Current assignee: DORST Technologies GmbH and Co KG
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-06-18

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine modular aufgebaute Keramik- und/oder Metallpulver-Pressenanordnung (10) zum Pressen eines Formteils aus einem pulver- und/oder granulatförmigen Material (11) längs einer Hauptpressrichtung (x), aufweisend mindestens eine Matrize (14), mindestens ein Querverstell-Antriebsmodul (18), das zum Verstellen eines Querstempels (19) in einer Querverstellrichtung (y) ausgestaltet ist, und eine Halteeinrichtung (15) mit einer innenseitigen Matrizenaufnahme (16) für die Matrize (14) und mindestens einer außenseitigen Querverstell-Antriebsmodul-Aufnahme (17) zum Ansetzen mindestens eines solchen Querverstell-Antriebsmoduls (18) oder mit mindestens einem derart angesetzten Querverstell-Antriebsmodul (18).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Keramik- und/oder Metallpulver-Pressenanordnung zum Pressen eines Formteils.
DE 10 2005 038 915 A1 beschreibt ein Verfahren zum Pressen eines Formteils, bei dem ein keramisches und/oder metallisches pulverförmiges zu pressendes Material in eine Matrizenöffnung einer Matrize gefüllt wird, und bei dem das Material mit zumindest einem Pressstempel längs einer Verdichtungsachse verdichtet und gepresst wird. Unter einem pulverförmigen Material wird allgemein auch ein Granulat oder gemischtes Pulver und Granulat verstanden. Senkrecht zur Verdichtungsachse wird längs einer Querachse ein Querstempel in das Material verstellt. Das Verstellen des Querstempels wird während und/oder nach dem Pressen bzw. nach Beginn des Verdichtungsvorgangs des Materials längs der Verdichtungsachse durchgeführt. Außerdem wird eine Vorrichtung zum Pressen eines Formteils aus einem solchen Material beschrieben. Die Vorrichtung ist ausgestattet mit einer Matrize mit einer Matrizenöffnung zum Aufnehmen des Materials, mit zumindest einem Pressstempel, der zum Pressen des Materials längs einer Verdichtungsachse verstellbar ist, mit einem Querstempel, der zum Formen und/oder Pressen des Formteils senkrecht zur Verdichtungsachse verstellbar ist, und mit einer Querstempel-Antriebseinrichtung, die einen Exzenterantrieb zum Antreiben des Querstempels aufweist.
Nachteilhaft ist der aufwändige konstruktive Aufbau, welcher für jedes neue zu pressende Formteil eine Anpassung mehrerer Komponenten einer solchen Anordnung erfordert. Insbesondere Pressen mit elektrischem oder überwiegend elektrischem Haupt-Pressantrieb müssen mehr Bauraum zur Verfügung stellen, als für die Pressenkomponenten eigentlich erforderlich wäre.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Keramik- und/oder Metallpulver-Pressenanordnung zum Pressen eines Formteils unter Einsatz auch eines Querstempels vorzuschlagen, welche eine einfachere Anpassung an andere Formteile ermöglicht. Insbesondere soll der Einbau in üblichen Pressrahmen bzw. Adaptern ermöglicht werden, wobei seitlich der Matrize und in Pressrichtung erforderlicher Bauraum für einen Querstempelantrieb reduziert werden soll.
Diese Aufgabe wird durch eine Pressenanordnung zum Pressen eines Formteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand abhängiger Ansprüche.
Bevorzugt wird somit eine modular aufgebaute Keramik- und/oder Metallpulver-Pressenanordnung zum Pressen eines Formteils aus einem pulver- und/oder granulatförmigen Material längs einer Hauptpressrichtung, aufweisend mindestens eine Matrize, mindestens ein Querverstell-Antriebsmodul, das zum Verstellen eines Querstempels in einer Querverstellrichtung ausgestaltet ist, und mindestens eine Halteeinrichtung mit einer innenseitigen Matrizenaufnahme für die Matrize und mit mindestens einer außenseitigen Querverstell-Antriebsmodul-Aufnahme zum Ansetzen mindestens eines solchen Querverstell-Antriebsmoduls oder mit mindestens einem derart angesetzten Querverstell-Antriebsmodul.
Ermöglicht wird somit insbesondere ein modularer Aufbau, bei dem die Pressenanordnung nach Bedarf aus geeigneten Modulen aus Halteeinrichtungen, geeigneten Matrizen oder Matrizenkomponenten und geeigneten Querverstell-Antriebsmodulen zusammensetzbar ist. Dies ermöglicht insbesondere auch eine schnelle und flexible Umrüstung und Anpassung an modifizierte zu pressende Formteile.
Eine solche Pressenanordnung ist in einer Keramik- und/oder Metallpulver-Presse einsetzbar. Eine solche Pressenanordnung ist auch in einem Adapter einsetzbar, welcher dann in eine Keramik- und/oder Metallpulver-Presse einsetzbar ist. Ausgelegt ist die Pressenanordnung zum Pressen des zu pressenden Materials, bei welchem es sich um ein keramisches und/oder metallisches Material handelt, welches pulverförmig und/oder granulatförmig bereitgestellt wird.
Die Hauptpressrichtung ist üblicherweise, jedoch nicht zwingend, vertikal verlaufend, weshalb Richtungsbegriffe wie z. B. oben, unten oder seitlich ggfs. auch entsprechend anders orientiert zu interpretieren sind. Die Querverstellrichtung verläuft in einer Ebene, welche in den meisten Anwendungsfällen quer bzw. senkrecht zur Hauptpressrichtung verläuft. Jedoch sind auch Weiterbildungen realisierbar, bei welchen die Querverstellrichtung bzw. diese Ebene unter einem Winkel ungleich 90° zur Hauptpressrichtung verläuft, um beispielsweise von einer Außenseite des gepressten Formteils unter einem Winkel schräg in dieses führende Öffnungen oder Prägungen auszubilden. Ein solcher Winkel kann insbesondere in einem Bereich von plus/minus 10°, insbesondere ±20°, insbesondere ±45° aber auch mehr liegen.
Unter innenseitig wird insbesondere verstanden, dass eine entsprechende Komponente im Bereich einer Matrizenöffnung der Matrize oder einem solchen Bereich zugewandt angeordnet ist. Unter außenseitig wird insbesondere verstanden, dass eine entsprechende Komponente von der Matrizenöffnung beabstandet oder wegweisend angeordnet ist.
Entsprechend ist die Matrizenaufnahme an der Halteeinrichtung als einer zentralen Modulkomponente so angeordnet oder ausgebildet, dass die Matrize mit ihrer Matrizenöffnung in einem Bereich um eine Hauptpressachse an der Halteeinrichtung montierbar bzw. im zusammengesetzten Zustand montiert ist.
Die außenseitige Querverstell-Antriebsmodul-Aufnahme ist entsprechend in einem Bereich der Halteeinrichtung ausgebildet oder angeordnet, welcher relativ zur Matrize von einer Hauptpressachse weiter entfernt ist. Insbesondere wird darunter verstanden, dass die Querverstell-Antriebsmodul-Aufnahme an oder nahe einem außenseitigen Umfangs-Randabschnitt der Halteeinrichtung ausgebildet ist.
Ermöglicht wird so insbesondere auch ein Einsatz in elektrischen Pressen, bei denen die Hauptpresskraft elektrisch erzeugt wird und welche konstruktiv mit geringer Höhe und Breite aufbaubar sind.
Eine Ausgestaltung besteht in einer Pressenanordnung, bei der die Querverstell-Antriebsmodul-Aufnahme einen Randabschnitt mit einer ersten Eingriffsausgestaltung aufweist und ein solches Querverstell-Antriebsmodul eine an den Randabschnitt angepasste zweite Eingriffsausgestaltung aufweist, wobei die erste Eingriffsausgestaltung und die zweite Eingriffsausgestaltung in einer Hauptpressrichtung oder im Wesentlichen einer Hauptpressrichtung, insbesondere unter einem Winkel kleiner 46° zur Hauptpressrichtung ineinandergreifend ausgebildet sind.
Solche Eingriffsausgestaltungen können beispielsweise Öffnungen oder Gewindeöffnungen an der einen Komponente, also beispielsweise der Halteeinrichtung, und dahinein einsetzbare Steckelemente bzw. Vorsprünge oder Schrauben an der anderen Komponente, also beispielsweise dem Querverstell-Antriebsmodul sein.
Bei einem vertikalen Verlauf der Hauptpressrichtung bewirkt eine solche Querverstell-Antriebsmodul-Aufnahme, dass das Querverstell-Antriebsmodul unter Unterstützung der Schwerkraft automatisch einrastend und sich justierend in der ersten Eingriffsausgestaltung eingreift. Je größer dabei der Winkel ist, desto mehr wird eine Selbstjustierung unterstützt. Je geringer dabei der Winkel ist – insbesondere bei einem Verlauf parallel zur Hauptpressachse – wird zugleich eine Fixierung gegen Querkräfte vorgenommen, welche bei Betätigung des Querstempels quer zur Hauptpressrichtung wirken. Die außenseitige Anordnung der Querverstell-Antriebsmodul-Aufnahme ermöglicht auch eine Fixierung über einen größeren Umfangsbereich der Halteeinrichtung, was die Montage vereinfacht und eine Kraftverteilung über einen größeren Flächenbereich ermöglicht.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass die Halteeinrichtung zumindest einen umfangsseitigen Abstützabschnitt unter einem Winkel größer 30°, insbesondere größer 60°, insbesondere größer 75°, insbesondere von 90° oder etwa 90° relativ zur Hauptpressrichtung aufweist und dass ein solches Querverstell-Antriebsmodul, das in der Querverstell-Antriebsmodul-Aufnahme eingesetzt ist, an dem Abstützelement in Querverstellrichtung oder unter einem Winkel von weniger als 20°, insbesondere von weniger als 40°, insbesondere von weniger als 60° relativ zur Querverstellrichtung abgestützt ist.
Ein solcher umfangsseitig abstützbarer Abschnitt ist zum außenseitigen Anlegen des Querverstell-Antriebsmoduls an die Halteeinrichtung und zum Abstützen daran bevorzugt flächig ausgebildet, wobei sich eine entsprechende Fläche oder Erstreckung bevorzugt parallel zur Hauptpressrichtung bzw. Hauptpressachse, welche durch die Matrizenöffnung führt, erstreckt. Es können aber zum Beispiel auch mehrere Abstützabschnitte ausgebildet sein, welche eine diskontinuierliche Anlagefläche für eine Wandung oder entsprechende Ausgestaltungen des Querverstell-Antriebsmoduls ausbilden. Relativ zur Hauptpressrichtung bedeutet dabei, dass die Neigung nach oben oder unten gerichtet sein kann im Sinne von z. B. sowohl +20° als auch –20° zur Querverstellrichtung in Relation zu 0° dazu bzw. z. B. sowohl 75° als auch 105° zur Hauptpressrichtung in Relation zu 90° dazu.
Eine Ausgestaltung davon ist, dass die erste Eingriffsausgestaltung und die zweite Eingriffsausgestaltung im zusammengesetzten Zustand in einer Befestigungsebene parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer Querverstellebene des Querstempels in Querverstellrichtung versetzt ineinander eingreifen und dass ein solches eingesetztes Querverstell-Antriebsmodul an dem zumindest einen Abstützelement in mindestens einem Bereich zwischen der Befestigungsebene und in einem Bereich jenseits der Querstempel-Verstellebene abgestützt ist.
Beispielsweise wird somit der Querstempel parallel und oberhalb einer Oberfläche der Halteeinrichtung verstellt, während sich die Anlagefläche außenseitig über einen Umfangsabschnitt der Halteeinrichtung nach unten hin erstreckt. Eine besonders bevorzugte Weiterbildung besteht somit in einer Ausgestaltung mit einer solchen Anlagefläche und parallel zur Hauptpressrichtung verlaufenden Eingriffsausgestaltungen, wobei der Querstempel in einer Ebene verstellbar ist, welche nicht durch einen Bereich des Abstützbarabschnitts bzw. die Anlagefläche verläuft. Bei einer solchen Anordnung wird eine über den Querstempel verlaufende Querkraft durch beispielsweise einen oberseitig in die Halteeinrichtung eingreifenden Stift der zweiten Eingriffsausgestaltung in außenseitiger seitlicher Richtung und durch einen Körperabschnitt des Querverstell-Antriebsmoduls zu einer gegen die Anlagefläche der Halteeinrichtung wirkenden Gegenkraft umgelenkt.
Auch ist es eine Ausgestaltung, dass die erste Eingriffsausgestaltung oder die erste Eingriffsausgestaltung und die zweite Eingriffsausgestaltung einen sich länglich erstreckenden Verlauf aufweist/en.
Anstelle diskreter Öffnungen und Gegenelemente für die Öffnungen können auch sich zweidimensional, insbesondere länglich über zum Beispiel eine Oberfläche der Komponenten erstreckende Ausgestaltungen vorgesehen sein, wie beispielsweise ein länglicher Schlitz und ein länglicher Vorsprung im Sinne eines Feder-Nut-Systems. Wenn dabei gemäß besonders bevorzugter Ausgestaltung die Struktur – zum Beispiel ein Längsschlitz oder ein schienenförmiger Vorsprung auf einem oberseitigen Randabschnitt der Halteeinrichtung – sich länger erstreckend ausgebildet ist als das zumindest eine Gegenelement des Querverstell-Antriebsmoduls, so kann das Querverstell-Antriebsmodul in seitlicher Richtung längs der Eingriffsausgestaltung verschoben und so einfach und genau justiert werden. Insbesondere sind nicht nur diskrete Positionen einstellbar.
Auch ermöglicht eine solche Ausgestaltung im Fall einer insbesondere linear verlaufenden Eingriffsausgestaltung ein einfaches Verschwenken um eine durch die Eingriffsausgestaltung gebildete Achse, so dass der Querstempel mittels des geneigten Querverstell-Antriebsmoduls unter einem Winkel in einer Ebene, welche nicht senkrecht, sondern schräg zur Hauptpressrichtung führt, verstellbar ist.
Eine weitere Ausgestaltung davon besteht darin, dass der sich länglich erstreckende Verlauf ein bogenförmiger Verlauf ist.
Insbesondere weisen dabei die erste Eingriffsausgestaltung und die zweite Eingriffsausgestaltung an einander zugewandten Flächen quer zur Richtung von deren jeweiligem Verlauf einen gerundeten Verlauf auf.
Die erste Eingriffsausgestaltung ist somit beispielsweise einer Halteeinrichtung mit kreisrundem Umfang, die z. B. eine ringförmige Nut oder eine ringförmige Schiene an deren oberseitigem Rand aufweist. Dies ermöglicht ein Verschieben des Querverstell-Antriebsmoduls um die Matrize herum in eine geeignete Position und insbesondere eine Feinjustierung in der Querstempel-Verstellebene. Insbesondere sind nicht nur diskrete Positionen einstellbar. Zudem wird beim An- bzw. insbesondere Aufsetzen des Querverstell-Antriebsmoduls auf die erste Eingriffsausgestaltung eine Zentrierung und Selbstjustierung des Querverstell-Antriebsmoduls in insbesondere radialer Richtung und Richtung der bzw. parallel zur Hauptpresskraft bewirkt.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass die Halteeinrichtung auf einer der ersten Eingriffsausgestaltung abgewandten, insbesondere gegenüberliegenden Seite eine Fixierungseinrichtung zum Aufnehmen einer von der Matrize insbesondere radial weg gerichteten Kraft aufweist.
Beispielsweise befindet sich die erste Eingriffsausgestaltung auf einer Oberseite der Halteeinrichtung und die Fixierungseinrichtung entsprechend im gegenüberliegenden Randabschnitt auf der Unterseite der Halteeinrichtung. Prinzipiell sind auch Ausgestaltungen im seitlichen Umfangsbereich der Halteeinrichtung realisierbar. Eine solche Fixierungseinrichtung kann insbesondere als Rastelement oder Verschraubung ausgestaltet sein, um das Querverstell-Antriebsmodul an einer zweiten Seite der Halteeinrichtung zu sichern. Vorteilhaft können so nicht nur Gegenkräfte zu einer Querpresskraft des Stempels durch den seitlichen Abstützabschnitt, sondern auch Querkräfte vom Querverstell-Antriebsmodul oder dessen Gehäuse in die Halteeinrichtung auf einfache Art und Weise und zugleich sicher abgeleitet werden, wie sie als Querkräfte beim Herausziehen eines Querstempels aus dem Bereich der Matrizenöffnung entstehen können.
Als Weiterbildungen können zusätzlich oder alternativ auch Verschraubungen von oben, einer Umfangsseite und/oder von unten zwischen der Halteeinrichtung und einem daran angesetzten Querverstell-Antriebsmodul vorgesehen sein.
Auch ist es eine Ausgestaltung, dass ein solches Querverstell-Antriebsmodul ein einen solchen Querstempel antreibendes Getriebe und einen Antrieb, insbesondere Motor aufweist, wobei der Antrieb seitlich zu dem Getriebe angeordnet ist und der Antrieb und das Getriebe über ein Zahnrad- und/oder Riemengetriebe miteinander verbunden sind, wobei das Zahnrad- und/oder Riemengetriebe um eine Getriebeachse des Getriebes und/oder um eine Antriebsachse des Antriebs verschwenkbar gelagert ist.
Insbesondere wird so eine Ausgestaltung vermieden, bei welcher eine Antriebsachse des Antriebs in linearer Richtung in einen Mechanismus – beispielsweise eine Kurbelwelle zum Querverstellen des Querstempels – geführt wird, da anstelle dessen insbesondere ein paralleler und zueinander beabstandeter Verlauf einer Antriebswelle und einer Getriebewelle – zum Beispiel der Kurbelwelle – einrichtbar ist. Der Antrieb – insbesondere ein Elektromotor – und ein den Querstempel antreibendes Getriebe sind somit im Wesentlichen innerhalb einer Ebene und auf Höhe des Körpers der Halteeinrichtung anordbar. In Pressrichtung entsteht somit ein flacherer Aufbau, welcher eine entsprechend geringe Bauhöhe der gesamten Presse ermöglicht.
Gemäß bevorzugter Weiterbildung demgegenüber ermöglicht die verschwenkbare Lagerung im Bereich des Riemengetriebes eine Verschwenkung des Antriebs zu einer insbesondere beliebigen Seite des Getriebes bis letztendlich neben die Halteeinrichtung, so dass auch in radialer Richtung nur geringer Bauraum ausreicht. So werden auch Kollisionen von dem Antrieb und umgebenden Komponenten z. B. eines Adapters oder Pressengestells vermieden, so dass auch diese kleiner konstruierbar sind.
Noch eine Ausgestaltung besteht darin, dass ein solches Querverstell-Antriebsmodul ein einen solchen Querstempel verstellenden Mechanismus – insbesondere ein Kurbelgetriebe – in einem ersten Gehäuseabschnitt und ein den Mechanismus antreibendes Getriebe in einem zweiten Gehäuseabschnitt aufweist, wobei der erste und der zweite Gehäuseabschnitt relativ zueinander verschwenkbar sind und der zweite Gehäuseabschnitt an der Halteeinrichtung befestigt oder angekoppelt ist.
Der den Querstempel verstellende Mechanismus ist beispielsweise ein Kurbelgetriebe bzw. Exzenter, dessen antreibbare Welle in ein weiteres Getriebe führt, welches als z. B. Planetengetriebe zwischen einem Motor und dem Kurbelgetriebe angeordnet ist. Insbesondere ist dabei der zweite Gehäuseabschnitt mit dem Getriebe außenseitig neben der Halteeinrichtung angeordnet und dient zugleich zur Befestigung an der Halteeinrichtung. Durch die Möglichkeit des Verschwenkens des ersten Gehäuseabschnitts kann somit die Querverstellrichtung des Querstempels aus insbesondere einer axial zur Matrizenöffnung gerichteten Richtung verstellt werden.
Gemäß einer Weiterbildung ist dabei der erste Gehäuseabschnitt um eine Achse parallel zur Hauptpressrichtung verschwenkbar und auch bzw. zugleich um eine Getriebeachse des Getriebes verschwenkbar. Der Querstempel bzw. dessen Anstellwinkel an den zu pressenden Körper ist bei solchen Ausgestaltungen nicht nur radial zur Matrizenmitte verstellbar ist, sondern auch in Richtung einer tangentialen Richtung der Matrize verschwenkbar.
Noch eine Ausgestaltung besteht darin, dass zumindest ein Getriebe des Querverstell-Antriebsmoduls in Querverstellrichtung radial außenseitig neben der Halteeinrichtung angeordnet ist. Klarstellend betont wird somit, dass gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung zumindest ein Teil der mechanisch oder elektromotorisch aktivierbaren Komponenten des Querverstell-Antriebsmoduls nicht in Pressrichtung oder parallel zur Pressrichtung oberhalb oder unterhalb der Halteeinrichtung, sondern bevorzugt neben der Halteeinrichtung angeordnet sind. Dadurch wird ein kompakter Aufbau der Halteeinrichtung ermöglicht, so dass diese auch in quer zur Hauptpressrichtung gering dimensionierten Pressen bzw. Adaptern einsetzbar ist.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass ein solches Querverstell-Antriebsmodul einen Kurbelantrieb, insbesondere Exzenterantrieb aufweist. Dies ermöglicht eine kompakte Bauweise bei zugleich einer großen Auswahl an Modifikationsmöglichkeiten durch das Einsetzen verschiedener Exzenterscheiben, um unterschiedliche Verstellstrecken des Querstempels einrichten zu können.
Jedoch können auch andere Antriebsarten und Getriebearten verwendet werden, wie beispielsweise direkte Linearantriebe oder über verstellbare Keilflächen verstellbare Querstempel.
Als Antrieb weist ein bevorzugtes Querverstell-Antriebsmodul einen elektromotorischen Antrieb auf, wobei optional z. B. auch ein elektromotorischer Querlinearantrieb, ein mechanischer oder ein hydraulischer Antrieb einsetzbar ist.
Eine Ausgestaltung davon ist, dass eine Querverstellebene des Querstempels in seiner Querverstellrichtung versetzt, insbesondere parallel versetzt zu einer Verstellebene des Kurbelgetriebes angeordnet ist. So werden elastische Verformungen in Hauptpressrichtung von der Querpressrichtung entkoppelt.
Eigenständig bevorzugt wird auch eine Keramik- und/oder Metallpulver-Presse oder ein Adapter einer solchen Presse mit einer darin eingesetzten solchen Pressenanordnung.
Als Ausgestaltung davon wird bevorzugt, wenn die Presse ausgestaltet ist mit einem hydraulischen, mechanischen oder elektromotorischen Hauptpresskraft-Antrieb.
Auch ist eine Ausgestaltung eine solche Presse mit zwei solcher Halteeinrichtungen mit jeweils einer innenseitigen Matrizenaufnahme und jeweils mindestens einer außenseitigen Querverstell-Antriebsmodul-Aufnahme mit mindestens einem Querverstell-Antriebsmodul, wobei die zweite der Halteeinrichtungen zusammen mit den daran angeordneten Komponenten oberhalb der ersten Halteeinrichtung angeordnet ist und die Matrize längs der Hauptpressachse mindestens zweiteilig getrennt in den Matrizenaufnahmen ausgebildet ist.
Insbesondere sind die zweite Halteeinrichtung und die daran angeordneten Komponenten kopfüber im Vergleich zu der ersten Halteeinrichtung und den daran sitzenden Komponenten angeordnet. Mit anderen Worten wird insbesondere auch eine Ausgestaltung realisierbar, bei welcher sowohl in oberen als auch in unteren relativ zueinander verstellbaren Komponenten der Presse oder des Adapters eine solche Pressenanordnung eingesetzt ist, welche sowohl oben als auch unten Matrizenkomponenten aufweist, die zum Pressen des Formkörpers bzw. Pressteils aneinander gefahren werden. Damit können beispielsweise sogenannte Spanbrecher hergestellt werden, welche Vorsprünge aufweisen, die sich in unterschiedlichen Ebenen seitlich von einem zentralen Körper erstrecken.
Vorteilhaft ist die Ausbildung einteiliger Stempel, welche an das Exzentergetriebe ankoppelbar sind, da derartige Stempel für eine Vielzahl von Stempelstrukturen und dergleichen bereitstellbar sind. Außerdem sind die Stempel, welche bei einer derartigen Anordnung ein Verschleißteil ausbilden, einfach austauschbar. Vorzugsweise ermöglicht eine derartige Anordnung eine rückseitige Abstützung des Exzenterantriebs an der Halteeinrichtung über ein Gehäuse des Querverstell-Antriebsmoduls.
Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine seitliche Teilschnittansicht von Komponenten einer Pressenanordnung zum Verdeutlichen des Aufbaus eines Querstempelantriebs und
2 eine teilweise geschnitten dargestellte Draufsicht auf eine solche Anordnung.
Wie aus 1 und 2 ersichtlich, besteht eine beispielhafte Keramik- und/oder Metallpulver-Pressenanordnung 10 zum Pressen eines Formteils aus einem keramischen und/oder metallischen Material 11 aus mehreren Komponenten, welche als modulare Komponenten geeignet zusammen stellbar sind.
Zum Pressen wird das Material 11 in eine Matrizenöffnung 12 eingefüllt. In der Matrizenöffnung 12 wird das Material 11 mittels jeweils einem oder mehreren Pressstempeln 13 zu dem gewünscht strukturiert ausgebildeten Formteil bzw. Presskörper gepresst. Die Pressstempel 13 sind mit einer Hauptpresskraft längs einer Hauptpressachse in einer Hauptpressrichtung x verstellbar.
Die Matrizenöffnung 12 ist in einer ein- oder mehrteiligen Matrize 14 ausgebildet. Die Matrize 14 ist als insbesondere modulare Komponente auf oder in einer Halteeinrichtung 15 befestigt bzw. angeordnet. Insbesondere ist zum Aufnehmen der Matrize 14 eine Matrizenaufnahme 16 innenseitig in und/oder auf einer Oberfläche der Halteeinrichtung 15 angeordnet oder ausgebildet. Die Matrizenaufnahme 16 kann optional auch aus mehreren einzelnen Komponenten aufgebaut sein, welche zueinander beabstandet eine zentrale Durchtrittsöffnung umgeben, welche zum Hindurchführen der Pressstempel oder zum Hindurchführen von Pressstempel tragenden Komponenten 47 ausgestaltet ist.
Außenseitig ist an der Halteeinrichtung 15 eine Querverstell-Antriebsmodul-Aufnahme 17 ausgebildet, welche zum Ansetzen und insbesondere temporären Befestigen eines oder mehrerer Querverstell-Antriebsmodule 18 ausgestaltet ist.
An dem Querverstell-Antriebsmodul 18 ist ein Querstempel 19 angekoppelt, ausgebildet oder befestigt. Mit dem Querverstell-Antriebsmodul 18 ist der Querstempel 19 so verstellbarer, dass ein vorderseitiger Abschnitt des Querstempels 19 in dessen Längsrichtung als einer Querverstellrichtung y seitlich bzw. quer zur Hauptpressrichtung x in die Matrizenöffnung 12 einführbar ist. Dazu wird der vorderseitige Abschnitt des Querstempels 19 durch eine geeignete Öffnung der Wandung der Matrize 14 von außen hindurch bis in die Matrizenöffnung 12 geführt. Je nach Ausgestaltung dient der Querstempel 19 dazu, nach einer Endverdichtung des gepressten Formteils eine außen seitige Prägung vorzunehmen, das Material 11 bereits während des Hauptpressvorgangs von der Seite her zu verdichten oder bereits vor Beginn eines Hauptpressvorgangs oder vor Einfüllen des Materials 11 in die Matrizenöffnung 12 eingeführt zu werden. Neben quer oder schräg verlaufenden Vertiefungen können auch Durchgangsöffnungen ausgebildet werden.
Die Matrize 14 besteht lediglich beispielhaft aus zumindest einer ringförmigen äußeren Matrizenkomponente 20, welche längs der Querverstellrichtung y eine Durchtrittsöffnung hat, die für einen mittleren Abschnitt des Querstempels 19 zugleich als Führung dient. Zumindest eine innere Matrizenkomponente 21 ist in der äußeren Matrizenkomponente 20 eingesetzt und bildet die eigentliche Matrize mit der Matrizenöffnung 12 aus. Durch die innere Matrizenkomponente 21 führt eine Durchtrittsöffnung für den vorderseitigen Abschnitt des Querstempels 19.
Durch diesen in sich modularen Aufbau kann beispielsweise eine äußere Matrizenkomponente 20 mit einer großen Vielzahl an sich gegebenenfalls auch in Umfangsrichtung weiter erstreckenden Durchführungsmöglichkeiten bereitgestellt werden, welche gegebenenfalls auch um die Hauptpressachse herum drehbar ausgestaltet sein kann. Die innere Matrizenkomponente 21 ist hingegen speziell an die Ausgestaltung des zu pressenden Formteils angepasst. Jedoch können auch einteilige Matrizen eingesetzt werden.
Oberseitig in einem Abschnitt der äußeren Matrizenkomponente 20 ist außerdem eine Schlittenbahn 22 eingesetzt, über welche ein Schlitten 23 geführt wird, der zum Befüllen der Matrizenöffnung 12 mit dem Material 11 dient.
Die Halteeinrichtung 15 ist unterseitig auf einem Pressen- oder Adapterrahmen 24 abgestützt bzw. daran befestigt. Im Fall einer innerhalb des Rahmens verstellbaren Matrizenanordnung ist die Halteeinrichtung 15 anstelle dessen an entsprechenden Führungsstangen längs der Hauptpressrichtung x verstellbar gelagert.
Bei der beispielhaft in 1 dargestellten Ausgestaltung sind an der Halteeinrichtung 15 zwei Querverstell-Antriebsmodule 18 in einander gegenüberliegender Ausrichtung befestigt. Jedoch können auch weniger oder mehr solcher Querverstell-Antriebsmodule 18 an der Halteeinrichtung 15 angeordnet sein, wie beispielhaft in 2 dargestellt ist. Eine Anzahl an Querverstell-Antriebsmodulen 18 ist letztendlich begrenzt durch den Umfang der Halteeinrichtung 15 und der zeitlichen Erstreckung der einzelnen Querverstell-Antriebsmodule 18.
Bei der beispielhaften Halteeinrichtung 15 ist die Querverstell-Antriebsmodul-Aufnahme 17 als ein umlaufender ringförmig hochragender Vorsprung als eine erste Eingriffsausgestaltung 26 ausgebildet. Dieser Vorsprung kann insbesondere kantig in Art einer Schiene oder wie dargestellt mit einer bogenförmigen Oberseite ausgebildet sein. Der Vorsprung ist dabei insbesondere unmittelbar an einer quer zur Hauptpressrichtung x verlaufenden Oberseite am seitlichen Umfangsrand der Halteeinrichtung 15 ausgebildet.
Das Querverstell-Antriebsmodul 18 weist einen Befestigungsabschnitt 25 auf, der einen bei dieser Ausgestaltung nach unten weisenden hakenförmigen Vorsprung als zweite Eingriffsausgestaltung 27 aufweist. Von unten betrachtet bildet die zweite Eingriffsausgestaltung 27 eine Nut, in welche der Vorsprung der ersten Eingriffsausgestaltung 26 beim Aufsetzen des Querverstell-Antriebsmodules 18 eingreift. Der hakenförmige Vorsprung ragt dabei von einer Gehäusewand eines Gehäuses 29 des Querverstell-Antriebsmoduls 18 in radialer Richtung.
Unterhalb des hakenförmigen Vorsprungs des Gehäuses 29 liegt das Gehäuse 29 mit seiner Wand 39 insbesondere flächig an einer Umfangswand der Halteeinrichtung 15 an, wobei die Umfangswand einen Abstützabschnitt 28 der Halteeinrichtung 15 ausbildet. Anhand des nur ausschnittsweise skizzierten Querverstell-Antriebsmoduls 18 auf der linken Seite der Darstellung ist ein vorteilhafter Verlauf einer Querkraft Fq dargestellt. Eine über den Querstempel 19 in außenseitiger Richtung wirkende Querkraft Fq wird von oberhalb der Halteeinrichtung 15 in außenseitiger Richtung und über die Komponenten des Querverstell-Antriebsmoduls 18 zurück gelenkt und an dem Abstützabschnitt 28 außenseitig in die Halteeinrichtung 15 eingeleitet. Dabei wirkt die hakenförmige Eingriffsausgestaltung 27 wie ein dazwischen liegender Umlenkpunkt.
Bevorzugt ist das Gehäuse 29 des Querverstell-Antriebsmoduls 18 aus einem ersten Gehäuseabschnitt 35 und einem parallel zur Hauptpressrichtung x dazu angeordneten zweiten Gehäuseabschnitt 36 ausgebildet. Der erste Gehäuseabschnitt 35 lagert ein Getriebe bzw. einen Mechanismus 37 zum Umsetzen einer Rotationsbewegung in eine translatorische lineare Bewegung zum Verstellen des Querstempels 19 und ist beispielsweise als Kurbelantrieb, insbesondere als Exzenterantrieb ausgebildet.
Beispielhaft ist die Anordnung mit einer Querverstellebene des Querstempels in Querverstellrichtung dargestellt, welche in bzw. parallel zur Hauptpressrichtung zu einer Getriebeverstellrichtung y1 des Kurbelgetriebes 37 versetzt angeordnet ist.
Die versetzte Anordnung ist besonders einfach realisierbar durch eine Stempelaufnahme 42, welche rückseitig an das Kurbelgetriebe 37 angekoppelt ist und welche eine C-förmige Aufnahmeschiene 43 aufweist, wobei die Aufnahmeschiene 43 eine Erstreckung parallel zur Hauptpressrichtung x hat. Der beispielhafte Querstempel 19 weist entsprechend einen rückseitigen Vorsprung 44 auf. Der rückseitige Vorsprung 44 des Querstempels 19 bewirkt, dass dieser in der Aufnahmeschiene 43 in Querverstellrichtung y fest, in Richtung der Hauptpressrichtung x aber verstellbar ist.
Von dem Mechanismus 37, der insbesondere ein Kurbelgetriebe ist, führt eine diesen antreibende Getriebewelle 41 in ein Getriebe 30. Die Getriebewelle 41 führt längs einer Getriebeachse 31, die insbesondere parallel zur Hauptpressachse verläuft. Das Getriebe 30 ist ausgestaltet, eine von einem Antrieb 33 direkt oder bevorzugt über ein Riemengetriebe 32 bereitgestellte Drehbewegung in eine für das Kurbelgetriebe 37 geeignete Drehzahl umzusetzen.
Der Antrieb 33 ist mit seiner Antriebswelle 40 längs einer Antriebsachse 34 bevorzugt parallel zu der Getriebeachse 31 angeordnet und dabei in z. B. radial außenseitiger Richtung von dem Gehäuse 29 beabstandet. Durch eine bevorzugt verschwenkbare Lagerung des Riemengetriebes 32 im Ansatzbereich am Gehäuse 29 um die Getriebeachse 31 ist der Antrieb 33 um das Gehäuse 29 verschwenkbar angeordnet. Dadurch kann der Antrieb 33 in zur radialen Richtung seitlicher Stellung neben dem Gehäuse 29 angeordnet werden, so dass in aus Sicht der Matrizenöffnung 12 radialer Richtung weniger Bauraum für das Querverstell-Antriebsmodul 18 benötigt wird. 2 zeigt beispielhafte Positionen der Antriebe 33.
Das Getriebe 30 ist bevorzugt in dem unterseitigen zweiten Gehäuseabschnitt 36 angeordnet. Gemäß der bevorzugten Ausgestaltung ist der oberseitige erste Gehäuseabschnitt 35 verschwenkbar – insbesondere um die Getriebeachse 31 verschwenkbar – zu dem zweiten Gehäuseabschnitt 36 angeordnet. Dadurch ist insbesondere eine Verschwenkung des ersten Gehäuseabschnitt 35 und damit auch des Querstempels 19 einstellbar. Dadurch ist der Querstempel 19 nicht nur radial in Richtung der Mitte der Matrizenöffnung 12 sondern auch unter einem Winkel dazu verstellbar.
Eine Verschwenkung des Querstempels 19 aus der Ebene senkrecht zur Hauptpressrichtung x heraus ist, sofern gewünscht, durch entsprechende Verschwenkung des Gehäuses 29 um beispielsweise den Befestigungsabschnitt 25 und die Querverstell-Antriebsmodul-Aufnahme 17 oder von dessen Gehäuseabschnitten 35, 36 relativ zueinander realisierbar.
Optional können Befestigungselemente 45, insbesondere Schraubbolzen zur Verbindung von Komponenten, wie dem Getriebe 30 an dem Gehäuse 29 bzw. an dessen zweitem Gehäuseabschnitt 36 und zur Befestigung des Gehäuses 29 an der Halteeinrichtung 15 vorgesehen sein.
Auf einer der ersten Eingriffsausgestaltung 26 gegenüberliegenden Seite weist die Halteeinrichtung 15 ein weiteres Befestigungselement 46 in Form beispielsweise einer Vertiefung auf. In der Vertiefung ist ein Vorsprung einer Fixierungseinrichtung 38 eingesetzt, wobei die Fixierungseinrichtung 38 hakenförmig vom Vorsprung ausgehend in außenseitiger Richtung und dann parallel zur Hauptpressrichtung x verlaufend zum Gehäuse 29 führt. Die Fixierungseinrichtung 38 dient – sofern überhaupt erforderlich – u. a. vorteilhaft unterstützend zum Aufnehmen der von der Matrize 14 weg gerichteten Querkraft Fq.
Auch die Halteeinrichtung 15 kann als modulare Komponente in verschiedenen Ausgestaltungen zum Einsatz in verschiedenartigen Pressen, Adaptern oder für verschieden dimensionierte Matrizen 14 oder Querverstell-Antriebsmodule 18 bereitgestellt sein. Insbesondere kann die Halteeinrichtung 15 nicht nur als ein im Wesentlichen plattenförmiger Körper, sondern beispielsweise auch als rahmenartig aufgebaute Komponente ausgebildet sein.
Anstelle eines hochragenden Vorsprungs kann die Querverstell-Antriebsmodul-Aufnahme 17 beispielsweise auch durch eine umlaufende ringförmige Nut ausgebildet sein, in welche entsprechende hakenförmige oder teilkreisförmige Vorsprünge des Befestigungsabschnitts 25 des Querverstell-Antriebsmodules 18 hineinführen. Anstelle einer umlaufenden ringförmigen Struktur können auch mehrere einzelne Strukturen in Art von Vorsprüngen und/oder Vertiefungen als Eingriffsausgestaltungen im Umfangsbereich der Halteeinrichtung 15 vorgesehen sein.
Anstelle einer Anordnung der Eingriffsausgestaltung 26 direkt am Rand der Halteeinrichtung 15 kann eine geeignete Eingriffsausgestaltung auch eine Strecke vom Umfangsrand in Richtung der Matrize verlagert an der Halteeinrichtung ausgebildet sein.
Diese und weitere Modifikationen sowie Kombinationen der verschiedenen Ausgestaltungen und Modifikationen untereinander sind ebenfalls realisierbar.
Bezugszeichenliste

10: Keramik- und/oder Metallpulver-Pressenanordnung
11: pulver- und/oder granulatförmiges Material
12: Matrizenöffnung
13: Pressstempel
14: Matrize
15: Halteeinrichtung
16: Matrizenaufnahme
17: Querverstell-Antriebsmodul-Aufnahme
18: Querverstell-Antriebsmodul
19: Querstempel
20: äußere Matrizenkomponente
21: innere Matrizenkomponente
22: Schlittenbahn
23: Schlitten
24: Pressen- oder Adapterrahmen
25: Befestigungsabschnitt des Querverstell-Antriebsmoduls
26: erste Eingriffsausgestaltung, z. B. Führungsschiene
27: zweite Eingriffsausgestaltung, z. B. Nut oder Haken
28: Abstützabschnitt
29: Gehäuse
30: Getriebe
31: Getriebeachse
32: Riemengetriebe
33: Antrieb
34: Antriebsachse
35: erster Gehäuseabschnitt
36: zweiter Gehäuseabschnitt
37: Mechanismus, insbesondere Kurbelantrieb/-getriebe
38: Fixierungseinrichtung
39: Wand des Gehäuses 29
40: Antriebswelle
41: Getriebewelle
42: Stempelaufnahme
43: Aufnahmeschiene
44: seitlicher Vorsprung des Querstempels
45: Befestigungselemente, insbesondere Schraubbolzen
46: Befestigungselement
47: Pressstempel tragende Komponente
x: Hauptpressrichtung
y: Querverstellrichtung
y1: Getriebeverstellrichtung des Kurbelgetriebes
Fq: Querkraft/zur bzw. von der Matrize gerichtete Kraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005038915 A1 [0002]

Claims

Modular aufgebaute Keramik- und/oder Metallpulver-Pressenanordnung (10) zum Pressen eines Formteils aus einem pulver- und/oder granulatförmigen Material (11) längs einer Hauptpressrichtung (x), aufweisend – mindestens eine Matrize (14), – mindestens ein Querverstell-Antriebsmodul (18), das zum Verstellen eines Querstempels (19) in einer Querverstellrichtung (y) ausgestaltet ist, und – eine Halteeinrichtung (15) mit – einer innenseitigen Matrizenaufnahme (16) für die Matrize (14) und – mindestens einer außenseitigen Querverstell-Antriebsmodul-Aufnahme (17) zum Ansetzen mindestens eines solchen Querverstell-Antriebsmoduls (18) oder mit mindestens einem derart angesetzten Querverstell-Antriebsmodul (18).
Pressenanordnung nach Anspruch 1, bei der – die Querverstell-Antriebsmodul-Aufnahme (17) einen Randabschnitt mit einer ersten Eingriffsausgestaltung (26) aufweist und – ein solches Querverstell-Antriebsmodul (18) eine an den Randabschnitt angepasste zweite Eingriffsausgestaltung (27) aufweist, – wobei die erste Eingriffsausgestaltung (26) und die zweite Eingriffsausgestaltung (27) in einer Hauptpressrichtung (x) oder im Wesentlichen einer Hauptpressrichtung (x), insbesondere unter einem Winkel kleiner 46° zur Hauptpressrichtung (x) ineinandergreifend ausgebildet sind.
Pressenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der – die Halteeinrichtung (15) zumindest einen umfangsseitigen Abstützabschnitt (28) unter einem Winkel größer 30°, insbesondere größer 60°, insbesondere größer 75°, insbesondere von 90° oder etwa 90° relativ zur Hauptpressrichtung (x) aufweist und – ein solches Querverstell-Antriebsmodul (18), das in der Querverstell-Antriebsmodul-Aufnahme (17) eingesetzt ist, an dem Abstützelement (28) in Querverstellrichtung (y) oder unter einem Winkel von weniger als 20°, insbesondere von weniger als 40°, insbesondere von weniger als 60° relativ zur Querverstellrichtung (y) abgestützt ist.
Pressenanordnung nach Anspruch 2 und 3, bei der – die erste Eingriffsausgestaltung (26) und, die zweite Eingriffsausgestaltung (27) im zusammengesetzten Zustand in einer Befestigungsebene parallel oder im Wesentlichen parallel zu einer Querverstellebene des Querstempels in Querverstellrichtung (y) versetzt ineinander eingreifen und – ein solches eingesetztes Querverstell-Antriebsmodul (18) an dem zumindest einen Abstützelement (28) in mindestens einem Bereich zwischen der Befestigungsebene und in einem Bereich jenseits der Querstempel-Verstellebene abgestützt ist.
Pressenanordnung nach Anspruch 3 oder 4, bei der die erste Eingriffsausgestaltung (26) oder die erste Eingriffsausgestaltung (26) und die zweite Eingriffsausgestaltung (27) einen sich länglich erstreckenden Verlauf aufweist/en.
Pressenanordnung nach Anspruch 5, bei der die erste Eingriffsausgestaltung (26) und die zweite Eingriffsausgestaltung (27) an einander zugewandten Flächen quer zur Richtung des Verlaufs einen gerundeten Verlauf aufweisen.
Pressenanordnung nach Anspruch 5 oder 6, bei der der sich länglich erstreckende Verlauf ein bogenförmiger Verlauf ist.
Pressenanordnung nach einem der Ansprüche 2, 2 und 3 oder 4 bis 7, bei der die Halteeinrichtung (15) auf einer der ersten Eingriffsausgestaltung (26) abgewandten, insbesondere gegenüberliegenden Seite eine Fixierungseinrichtung (38) zum Aufnehmen einer von der Matrize (14) weg gerichteten Kraft(-Fq) aufweist.
Pressenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der ein solches Querverstell-Antriebsmodul (18) ein einen solchen Querstempel (19) antreibendes Getriebe (30) und einen Antrieb (33) aufweist, wobei der Antrieb (33) seitlich zu dem Getriebe (30) angeordnet ist und der Antrieb (33) und das Getriebe (30) über ein Zahnrad- und/oder Riemengetriebe (32) miteinander verbunden sind, wobei das Zahnrad- und/oder Riemengetriebe (32) um eine Getriebeachse (31) des Getriebes (30) und/oder um eine Antriebsachse (34) des Antriebs (33) verschwenkbar gelagert ist.
Pressenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der ein solches Querverstell-Antriebsmodul (18) ein einen solchen Querstempel (19) verstellenden Mechanismus (37), insbesondere Kurbelgetriebe in einem ersten Gehäuseabschnitt (35) und ein den Mechanismus (37) antreibendes Getriebe (30) in einem zweiten Gehäuseabschnitt (36) aufweist, wobei der erste und der zweite Gehäuseabschnitt (36) relativ zueinander verschwenkbar sind und der zweite Gehäuseabschnitt (36) an der Halteeinrichtung (15) befestigt oder angekoppelt ist.
Pressenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der zumindest ein Getriebe (30) des Querverstell-Antriebsmoduls (18) in Querverstellrichtung (y) radial außenseitig neben der Halteeinrichtung (15) angeordnet ist.
Pressenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der ein solches Querverstell-Antriebsmodul (18) einen Kurbelantrieb, insbesondere Exzenterantrieb aufweist.
Pressenanordnung nach Anspruch 12, bei der eine Querverstellebene des Querstempels in Querverstellrichtung (y) versetzt, insbesondere parallel versetzt zu einer Verstellebene des Kurbelgetriebes (37) angeordnet ist.
Keramik- und/oder Metallpulver-Presse oder Adapter einer solchen Presse mit einer Pressenanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Keramik- und/oder Metallpulver-Presse oder Adapter nach Anspruch 14, wobei die Presse ausgestaltet ist mit einem hydraulischen, mechanischen oder elektromotorischen Hauptpresskraft-Antrieb.
Presse nach Anspruch 14 oder 15 mit zwei solcher Halteeinrichtungen (15) mit jeweils einer innenseitigen Matrizenaufnahme (16) und jeweils mindestens einer außenseitigen Querverstell-Antriebsmodul-Aufnahme (17) mit mindestens einem Querverstell-Antriebsmodul (18), wobei die zweite der Halteeinrichtungen zusammen mit den daran angeordneten Komponenten oberhalb der ersten Halteeinrichtung (15) angeordnet ist und die Matrize (14) längs der Hauptpressachse (x) mindestens zweiteilig getrennt in den Matrizenaufnahmen (16) ausgebildet ist.