DE102012103807A1

DE102012103807A1 - Pulverpresse

Info

Publication number: DE102012103807A1
Application number: DE102012103807A
Authority: DE
Inventors: Nicolas Hemmer; Johannes Flesch
Original assignee: KOMAGE GELLNER MASCHF; Komage Gellner Maschinenfabrik KG
Current assignee: KOMAGE GELLNER MASCHF; Komage Gellner Maschinenfabrik KG
Priority date: 2012-05-02
Filing date: 2012-05-02
Publication date: 2013-11-07
Also published as: EP2844456B1; WO2013163988A1; EP2844456A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Presse zur Herstellung von Presslingen (28) aus Pulvermaterial (27), das durch einander entgegenwirkende Stempel (12, 15) in einer Matrize (17) gepresst wird, mit einer Aufnahme (9) für einen unteren Stempel (15), die feststehend und durch ein Trägerrahmengestell (2) abgestützt ist, einer durch kurbelgetriebene Zugstangen (7) bewegbaren Aufnahme (11) für eine oberen Stempel (12) und mit einer Antriebseinrichtung für die Matrize (17). Erfindungsgemäß umfasst die Antriebseinrichtung für die Matrize wenigstens einen elektromechanischen Antrieb (19–21).

Description

Die Erfindung betrifft eine Presse zur Herstellung von Presslingen aus Pulvermaterial, das durch einander entgegenwirkende Stempel in einer Matrize gepresst wird, mit einer Aufnahme für einen unteren Stempel, die feststehend an einem Trägerrahmengestell abgestürzt ist, mit einer durch kurbelgetriebene Zugstangen bewegbaren Aufnahme für einen oberen Stempel und mit einer Antriebseinrichtung für die Matrize.
Eine solche Pulverpresse ist durch Benutzung bekannt. Der obere Stempel dieser bekannten Pulverpresse wird durch vertikale Zugstangen bewegt, die über Pleuelstangen an Exzenter angelenkt sind. Die Exzenter befinden sich auf einer in einem Fußteil der Pulverpresse untergebrachten Hauptwelle, die durch ein Schneckengetriebe angetrieben wird. Entsprechend stehen die vertikale Position des oberen Stempels und der Drehwinkel der Hauptwelle in einem sinus- bzw. cosinusförmigen Zusammenhang. Die Pulverpresse arbeitet nach dem sog. Abzugsverfahren, d. h. zur Freisetzung des hergestellten Presslings wird die Matrize nach dem Pressvorgang nach unten bewegt, so dass der untere Stempel den Pressling aus der Matrize herausdrückt. Zur Bewegung der Matrize dient ein hydraulischer Antrieb.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Pulverpresse der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine präzisere Steuerung der Bewegung der Matrize ermöglicht.
Die diese Aufgabe lösende Pulverpresse nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung für die Matrize wenigstens einen elektromechanische Antriebseinheit umfasst.
Erfindungsgemäß sind ein durch kurbelgetriebene Zugstangen bewegter oberer Stempel und eine elektromechanisch bewegte Matrize miteinander kombiniert. Vorteilhaft erlaubt in dieser Kombination der elektromechanische Antrieb eine exakt auf die Bewegung des oberen Stempels abgestimmte Bewegung der Matrize.
Vorzugsweise weist der elektromechanische Antrieb zumindest einen Elektromotor, insbesondere einen Torquemotor auf, der ein über den nahezu gesamten Drehzahlbereich konstantes Drehmoment erzeugt.
In einer weiterem bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der elektromechanische Antrieb zumindest einen Gewindetrieb, wobei die Gewindestange des Gewindetriebs vorzugsweise koaxial zum Rotor des Elektromotors angeordnet ist und der Rotor zweckmäßig in direkter Antriebsverbindung mit dem Gewindetrieb, insbesondere der Gewindestange des Gewindetriebs, steht, ggf. über eine bei hoher Belastung durchdrehende Rutschkupplung.
Insbesondere kann es sich bei dem Rotor des Elektromotors um eine Hohlwelle handeln, innerhalb der sich in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung der Gewindetrieb platzsparend zumindest teilweise anordnen lässt.
Die Gewindestange eines Gewindetriebs ist an einem Trägerrahmengestell der Pulverpresse axial und radial gelagert. Vorteilhaft hält diese Lagerung durch die Gewindestange zu übertragende Lasten in beiden axialen Richtungen von dem Elektromotor fern.
Bei der genannten Lagerung kann es sich z. B. um eine Axial-Pendelrollenlagerung handeln.
Der Gewindetrieb selbst umfasst vorzugsweise einen Rollen-, Kugel- oder Planeten-Wälz-Gewindetrieb.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der elektromechanische Antrieb eine die Einleitung von Drehmomenten in die Matrize verhindernde Drehsicherung auf. Der Gewindetrieb setzt somit die Drehbewegung des Elektromotors in eine reine Linearbewegung der Matrize um.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist ein Messsystem zur direkten Messung der Position der Matrize vorgesehen. Vorzugsweise erfasst darüber hinaus ein Drehgeber die Drehzahl des Elektromotors.
Vorzugsweise ist der Drehgeber koaxial zu dem Elektromotor angeordnet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist für den Matrizenantrieb eine Kühlung, insbesondere eine Wasserkühlung vorgesehen, welche eine Erhitzung des Elektromotors, insbesondere bei hoher Betriebstaktfrequenz, verhindert und damit eine höhere Leistung im Dauerbetrieb ermöglicht.
Vorteilhaft kann ferner eine Bremseinrichtung vorgesehen sein, die im stromlosen Zustand des Elektromotors ungewollten Drehungen des Gewindetriebs entgegenwirkt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuerung vorgesehen, welche die Position der Matrize in Abhängigkeit von der Winkelposition des Kurbeltriebs der Zugstangen oder direkt der Position des Oberstempels anhand eines vorgegebenen, vorzugsweise freiprogrammierbaren Zusammenhangs zwischen den betreffenden Positionen einstellt. Das oben genannte Messsystem zur direkten Messung der Position der Matrize und der die Drehzahl des Elektromotors erfassende Drehgeber sind neben einem die Winkelposition des Kurbeltriebs erfassenden Drehgeber Bestandteile dieser Steuerung.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der beiliegenden, sich auf dieses Ausführungsbeispiel beziehenden Zeichnungen werter erläutert. Es zeigen:
1 eine Pulverpresse nach der Erfindung in Frontansicht,
2 eine den Pressvorgang in der Pulverpresse von 1 erläuternde Darstellung, und
3 eine in der Pulverpresse von 1 verwendete Baugruppe für den Antrieb der Matrize.
Eine in 1 gezeigte Pulverpresse weist ein auf einem Trägerboden 1 aufstellbares Trägerrahmengestell auf. Von einem im Umriss quaderförmigen Hauptsockel 2 des Trägerrahmengestells erstrecken sich vertikale Trägersäulen 3.
In dem Hauptsockel 2 ist nahe dem Sockelboden eine Hauptwelle 5 mit Exentern an ihren Enden untergebracht. An die Exzenter ist jeweils eine Pleuelstange 6 angelenkt. Die Pleuelstangen 6 stehen in Gelenkverbindung mit sich vertikal entlang der vertikalen Trägersäulen 3 erstreckenden Zugstangen 7. Ein nicht gezeigter Drehgeber erfasst die Winkelposition dieses Kurbeltriebs.
Die Hauptwelle 5 lässt sich mit Hilfe eines Hochleistungsschneckengetriebes 8 um ihre horizontale Achse drehen. Das Hochleistungsschneckengetriebe 8 steht in Antriebsverbindung mit einem nicht gezeigten Antriebsmotor.
Die Zugstangen 7 stehen über einen Stangenkopf 10 in Verbindung mit einer durch die Zugstangen 7 vertikal bewegbaren Aufnahme 11 für einen in 2 gezeigten oberen Stempel 12. Durch eine Verstelleinrichtung 13 lässt sich die Position des oberen Stempels 12 relativ zum Stangenkopf 10 verändern. Eine bei 14 gezeigte Vorrichtung erzeugt eine in Pressrichtung zusätzliche Bewegung, die in ihrer Kraft frei programmierbar ist.
Zwischen der Aufnahme 11 für den oberen Stempel 12 und einer Aufnahme 9 für einen unteren Stempel 15 ist eine Aufnahme 16 für eine Matrize 17 angeordnet. Der untere Stempel 15 und die Matrize 17 sind wie der obere Stempel 12 in 2 gezeigt. Die Aufnahme 9 für den unteren Stempel 15 ist feststehend und durch die Trägersäulen 3 des Trägerrahmengestells abgestützt. Die Aufnahme 16 für die Matrize 17 lässt sich dagegen über geführte Stangen 18 vertikal bewegen.
Der Bewegung der Matrizenaufnahme 16 mit der Matrize 17 dient ein Torquemotor 19, der eine zur Motordrehachse koaxiale Gewindestange 20 antreibt. Die Gewindestange 20 bildet mit einer Mutter 21 einen Gewindetrieb, durch den die Drehung der Gewindestange 20 in eine Linearbewegung der Mutter 21 umgesetzt wird. Die den Torquemotor und den Gewindetrieb umfassende Baugruppe ist in 3 gesondert dargestellt.
Die Mutter 21 liegt gegen eine Platte 22 an, die über die geführten Stangen 18 starr mit der Matrizenaufnahme 16 verbunden ist. Eine an der Platte 22 angreifende Verdrehsicherung 23 sorgt dafür, dass in die Matrizenaufnahme 16 kein Drehmoment eingeleitet wird.
Bei 24 ist die Gewindestange 20 an dem Trägerrahmengestell durch nicht gezeigte Lagerungen radial und axial festgelegt, so dass sie radial und in beiden axialen Richtungen belastbar und der Torquemotor 19 vertikal entlastet ist.
Ein nicht gezeigter, zu dem Torquemotor 19 koaxialer Drehgeber erfasst die Rotordrehzahl. Die Bezugszahl 26 weist auf eine Messeinrichtung hin, welche direkt die vertikale Position der Matrizenaufnahme 16 bzw. der Matrize 17 ermittelt.
Im Betrieb der vorangehend beschriebenen Pulverpresse wird die Matrize 17 mit Hilfe einer (nicht gezeigten) Befüllungseinrichtung mit Pulvermaterial 27 befällt, wobei die Matrize 17, der obere Stempel 12 und der untere Stempel 15 zueinander die in 2a gezeigte Position einnehmen.
Bei dem sich anschließenden Pressvorgang werden sowohl der obere Stempel 12 als auch die Matrize 17 nach unten bewegt, während der untere Stempel 15 an Ort und Stelle verbleibt. 2b zeigt die Positionen der Stempel und der Matrize am Ende des Pressvorgangs.
Um den erzeugten Pressling 28 aus der Matrize zu entfernen, wird nachfolgend die Matrize 17 weiter abgesenkt, während sich der obere Stempel 12 wieder nach oben bewegt. In den in 2c gezeigten Positionen der Stempel und der Matrize liegt der Pressling 28 frei und kann der Pulverpresse entnommen werden. Gewichtete Verfahrprofile der Matrize ermöglichen die Realisierung weiterer nicht dargestellter Pressverfahren.
Während bei diesen Vorgängen der obere Stempel 12 durch Drehung der Hauptwelle 5 über die Zugstangen 7 vertikal bewegt wird, sorgt der Torquemotor 19 jeweils für die zugehörigen vertikalen Bewegungen der Matrize 17, wobei durch Drehung der Gewindestange 20 die Mutter 21 vertikal linear bewegt und die Bewegung der Mutter über die Platte 22 und die Stangen 18 auf die Matrizenaufnahme 16 und damit die Matrize 17 übertragen wird.
Die Bewegung der Matrize 17 wird in Abhängigkeit vom Signal des oben genannten, die Winkelposition des Kurbeltriebs erfassenden Drehgebers gesteuert. Die Steuerung erfolgt anhand eines vorgegebenen, bei der gezeigten Vorrichtung freiprogrammierbaren Zusammenhangs zwischen der Position der Matrize und dieser Winkelposition. Die Steuervorrichtung berechnet Vorgaben für die durch die Messeinrichtung 26 erfassbare Position der Matrize in Abhängigkeit von der Position des Stangenkopfs 10.
Indem die Matrize 17 durch den Torquemotor 19 in beiden vertikalen Richtungen bewegt werden muss, wird die Axiallagerung 24, bei der es sich in dem gezeigten Ausführungsbeispiel um eine Axial-Pendelrollenlagerung handelt, in beiden vertikalen Richtungen belastet.
Eine nicht gezeigte Bremseinrichtung verhindert Drehungen der Gewindestange 20 im stromlosen Zustand des Torquemotors 19.
Abweichend von dem vorangehend beschriebenen Beispiel könnten über den gezeigten elektromechanischen Antrieb hinaus eine oder mehrere elektromechanisch angetriebene Zusatzachsen vorgesehen sein, z. B. Pressachsen in Form von Ober- und Unterstempeln, die in einer Formkassette untergebracht sind, oder ein elektromechanischer Füllantrieb.

Claims

Presse zur Herstellung von Presslingen (28) aus Pulvermaterial (27), das durch einander entgegenwirkende Stempel (12, 15) in einer Matrize (17) gepresst wird, mit einer Aufnahme (9) für einen unteren Stempel (15), die feststehend an einem Trägerrahmengestell abgestützt ist, mit einer durch kurbelgetriebene Zugstangen (7) bewegbaren Aufnahme (11) für einen oberen Stempel (12) und mit einer Antriebseinrichtung für die Matrize (17), dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung für die Matrize (17) wenigstens eine elektromechanische Antriebseinheit (19–21) umfasst.
Presse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Antrieb (19–21) zumindest einen Elektromotor (19), vorzugsweise einen Torquemotor, umfasst.
Presse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Antrieb (19–21) zumindest einen Gewindetrieb (20, 21) umfasst.
Presse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeachse des Gewindetriebs (20, 21) koaxial zum Rotor des Elektromotors (19) angeordnet ist und der Rotor vorzugsweise in direkter Antriebsverbindung mit dem Gewindetrieb (20, 21), insbesondere der Gewindestange (20) des Gewindetriebs (20, 21), steht, ggf. über eine bei hoher Belastung durchdrehende Rutschkupplung.
Presse nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor des Elektromotors (19) als Hohlwelle ausgebildet ist.
Presse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindetrieb zumindest teilweise innerhalb der Hohlwelle angeordnet ist.
Presse nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindestange (20) eines Gewindetriebs (20, 21) an dem Trägerrahmengestell radial und in beiden axialen Richtungen belastbar gelagert ist.
Presse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung (24) der Gewindestange (20) Axial-Pendelrollenlager umfasst.
Presse nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindetrieb (20, 21) ein Rollen-, Kugel- oder Planeten-Wälz-Gewindetrieb ist.
Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Einleitung von Drehmomenten in eine Matrizenaufnahme (16) verhindernde Drehsicherung (23) vorgesehen ist.
Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messsystem (26) zur direkten Messung der Position einer Matrizenaufnahme (16) vorgesehen ist.
Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Drehzahl des Elektromotors (19) erfassender Drehgeber vorgesehen ist.
Presse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehgeber (25) koaxial zu dem Elektromotor (19) angeordnet ist.
Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrizenantrieb eine Kühlung, insbesondere Wasserkühlung, aufweist.
Presse nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine ungewollte Drehungen des Gewindetriebs (20, 21) verhindernde Bremseinrichtung vorgesehen ist.
Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung vorgesehen ist, welche die Position einer Matrizenaufnahme (16) in Abhängigkeit von der Winkelposition des Kurbeltriebs der Zugstangen (7) oder direkt der Position des Stangenkopfs (10) anhand eines vorgegebenen, vorzugsweise bei freiprogrammierbaren Zusammenhangs zwischen den Positionen einstellt.