DE102016009943B3 - Press device for isostatic pressing of flatware of ceramic granules - Google Patents
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Abstract
Glatte Oberflächen bei Flachgeschirr, im isostatischen Pressverfahren hergestellt, sind aus Qualitätsgründen bei der Verarbeitung vieler keramischer Materialien erforderlich, da beim Glattbrand keine deckende Glasuren verwendet werden können. Dies zu erreichen, besitzt der Oberstempel des Presswerkzeuges eine Stahloberfläche, die beim Pressvorgang eine Zerstörung der Granulatstruktur bewirkt. Dabei bildet sich eine Granulatschicht auf der Stahloberfläche, die regelmäßig entfernt werden muss. Aufgabe der Erfindung ist, eine Pressenvorrichtung einsetzen zu können, die es ermöglicht, Stahlstempel mit Reinigungsvorrichtungen zu bearbeiten, ohne die Produktionsleistung solcher Anlagen zu mindern. Dies wird ermöglicht durch eine Pressenvorrichtung (1) mit einer Aufnahmekonstruktion (2), die auf jeder offenen Seite eine Schwenkachse (4, 4*) mit einem Formgebungswerkzeug besitzt, das aus einem Werkzeugoberstempel (9, 9*) und einem Werkzeugunterstempel (10, 10*) besteht. Die Formgebungswerkzeuge werden abwechselnd über die parallel angeordneten Schwenkachsen (4, 4*) in die Aufnahmekonstruktion (2) eingeschwenkt und dort mittels einer Schließeinheit (3) vollständig geschlossen und mit einer Füllvorrichtung (12) mit Material befüllt, auf das anschließend ein isostatischer Pressvorgang einwirkt. Die Werkzeugteile (9, 10; 9*, 10*)) sind außerhalb der Aufnahmekonstruktion (2) auf den zugehörigen Schwenkachsen (4, 4*) gegeneinander verschiebbar und zusätzlich auch relativ zueinander verschwenkbar. Damit können schnell und auf einfache Weise die Werkzeugoberstempel (9; 9*) der Formgebungswerkzeuge außerhalb der Aufnahmekonstruktion (2) mit einer Reinigungsvorrichtung (23) gesäubert werden.Smooth surfaces in flatware, produced in the isostatic pressing process, are required for quality reasons in the processing of many ceramic materials, as in glaze firing opaque glazes can not be used. To achieve this, the upper punch of the pressing tool has a steel surface, which causes a destruction of the granule structure during the pressing process. This forms a layer of granules on the steel surface, which must be removed regularly. The object of the invention is to be able to use a press device which makes it possible to machine steel punches with cleaning devices without reducing the production capacity of such systems. This is made possible by a press device (1) having a receiving structure (2) which has on each open side a pivot axis (4, 4 *) with a forming tool consisting of a tool top punch (9, 9 *) and a die lower punch (10, 10 *). The shaping tools are alternately swung over the parallel pivot axes (4, 4 *) in the receiving structure (2) and there completely closed by means of a closing unit (3) and filled with a filling device (12) with material, which then acts an isostatic pressing process , The tool parts (9, 10, 9 *, 10 *)) are outside of the receiving structure (2) on the associated pivot axes (4, 4 *) against each other and additionally pivotable relative to each other. In this way, the tool upper punches (9, 9 *) of the shaping tools outside the receiving structure (2) can be cleaned quickly and easily with a cleaning device (23).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Pressenvorrichtung zum isostatischen Pressen von keramischen Rohlingen, insbesondere von Flachgeschirrteilen.The invention relates to a press device for isostatic pressing of ceramic blanks, in particular flatware parts.
Für die Massenproduktion von vorwiegend kreisförmigen keramischen Presslingen werden derzeit vorzugsweise sogenannte horizontale Pressen mit zweiteiligen Presswerkzeugen eingesetzt, deren Werkzeugteile horizontal zueinander bzw. voneinander weg, beweglich sind. Der Pressling befindet sich nach dem Pressvorgang in einer vertikalen Ausrichtung. Das Entformen des Presslings erfolgt durch Trennen der beiden Werkzeugteile in horizontaler Bewegungsrichtung, worauf der Pressling aus dem Werkzeug in eine Auffangrutsche fällt. Dieser Verfahrensablauf ermöglicht durch die Art der raschen Entleerung des Werkzeugs vom Pressling und durch die vertikale Granulatbefüllung des Werkzeugs die höchste Stückleistung bei Pressen zur Herstellung von Flachgeschirrteilen.For the mass production of predominantly circular ceramic compacts, so-called horizontal presses with two-part pressing tools are currently preferably used, the tool parts are horizontally to each other or away from each other, movable. The compact is in a vertical orientation after the pressing process. The demolding of the compact is carried out by separating the two tool parts in the horizontal direction of movement, after which the compact falls from the tool into a collecting chute. This procedure allows the highest unit performance in presses for the production of flatware by the type of rapid emptying of the tool from the compact and by the vertical granule filling of the tool.
Beim isostatischen Pressverfahren zur Herstellung von Flachgeschirrteilen werden zweiteilige Werkzeuge verwendet, wobei der Werkzeugunterstempel mit einer Pressmembrane ausgestattet ist, während die Oberfläche des Werkzeugoberstempels meist mit einer Polyurethanschicht oder ähnlichem elastischen Material überzogen ist, um eine Selbstreinigung der Werkzeugoberfläche zu gewährleisten. Die teilweise Nichtzerstörung der Granulatstruktur durch die elastische Beschichtung des Oberstempels beim Pressen bewirkt eine raue Oberfläche des Presslings an der Sichtfläche.In the isostatic pressing process for the production of flatware parts, two-part tools are used, wherein the tool die is provided with a press membrane, while the surface of the tool upper die is usually coated with a polyurethane layer or similar elastic material to ensure self-cleaning of the tool surface. The partial non-destruction of the granule structure by the elastic coating of the upper punch during pressing causes a rough surface of the compact on the visible surface.
Bei Verwendung eines Oberstempels mit Stahloberfläche wird beim Pressen das Granulat an der Stahlfläche zerquetscht, damit der Pressling eine glatte Oberfläche erhält. Jedoch bleiben nach dem Presszyklus Granulatteilchen an der Stahloberfläche haften, die nach mehreren Presszyklen von der Stahloberfläche entfernt werden müssen.When using an upper punch with steel surface, the granules are crushed on the steel surface during pressing, so that the compact receives a smooth surface. However, after the press cycle, granule particles stick to the steel surface, which must be removed from the steel surface after several press cycles.
Eine glatte Oberfläche des Presslings ist bei der Verarbeitung vieler keramischer Materialien erforderlich, da aus Qualitätsgründen keine die Oberflächenrauigkeit abdeckende Glasur beim Glattbrand verwendet werden kann. Vorrichtungen, die beim isostatischen Pressen zur Reinigung von Stahlstempeln eingesetzt werden, sind bei vertikalen Pressen bekannt, jedoch werden damit nur geringe Produktionsleistungen gegenüber horizontalen Pressen erzielt. Zur Leistungssteigerung werden vertikale Pressen, bei denen am Pressenzylinder das Werkzeug mit der Membrane befestigt ist, mit Schiebetisch ausgerüstet. Auf dem Schiebetisch sind zwei Werkzeugoberteile mit Stahloberfläche montiert, wobei sich mit dem Verfahren des Schiebetisches abwechselnd eines der Werkzeugoberteile innerhalb der Presse und das andere Werkzeugoberteil außerhalb der Presse befindet und dort gereinigt werden kann. Neben der geringen Leistung solcher Pressenanlagen bestehen auch die allgemeinen Nachteile der vertikalen Pressen, wie hohe Füllzeiten für die horizontal liegenden Werkzeuge, Füllstrukturen am Pressling durch Granulatentmischung und Einsatz von aufwendigen Entnahme- und Reinigungsvorrichtungen. Gründe, die eine Anwendung der vertikalen Pressen auf nur spezielle Anwendungen reduzieren. Mit den bekannten Vorrichtungen zur Reinigung von Presswerkzeugoberstempeln aus Stahl bei horizontalen Pressen werden ebenfalls nur geringe Stückleistungen erzielt. So wird bei einer Lösung der komplette Oberstempel mit Hilfsvorrichtungen aus dem Inneren der horizontalen Presse entnommen und durch ein gleiches, gereinigtes Werkzeugteil ersetzt. Für diesen Wechselvorgang ist ein großer technischer Aufwand erforderlich, der hohe Investitionskosten verursacht und die Pressenleistung reduziert.A smooth surface of the compact is required in the processing of many ceramic materials, since, for quality reasons, no surface roughness covering glaze can be used in smooth firing. Devices used in isostatic pressing to clean steel punches are known in vertical presses, but this results in low production rates over horizontal presses. To increase performance, vertical presses, where the tool is attached to the diaphragm of the press cylinder, are equipped with a sliding table. On the sliding table two tool shells with steel surface are mounted, with the process of the sliding table alternately one of the tool shells inside the press and the other tool top is outside the press and can be cleaned there. In addition to the low performance of such press systems, there are also the general disadvantages of vertical presses, such as high filling times for horizontally placed tools, filling structures on the compact by granule separation and use of elaborate removal and cleaning devices. Reasons that reduce the application of vertical presses to only specific applications. With the known devices for cleaning of press tool top punches made of steel in horizontal presses also only small unit performance can be achieved. Thus, in a solution, the complete punch with auxiliary devices taken from the inside of the horizontal press and replaced by an equal, cleaned tool part. For this change process, a large technical effort is required, which causes high investment costs and reduces the press performance.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Pressenvorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, mit geringem technischen Aufwand, ohne wesentliche Reduzierung der Pressenleistung, die Reinigung eines Werkzeugoberstempels mit Stahloberfläche durchzuführen.The object of the invention is to provide a press device which makes it possible to carry out the cleaning of a tool upper punch with steel surface with little technical effort, without a significant reduction of the press performance.
Diese Aufgabe wird durch eine Pressenvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Die bei der Erfindung zum Einsatz kommende Pressenvorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Aufnahmekonstruktion, an deren beiden offenen Seiten je eine Schwenkachse angebracht ist, die identisch und parallel zueinander aufgebaut sind und jede Schwenkachse ein Formgebungswerkzeug aufweist, einen Schwenkhebelantrieb für beide Schwenkachsen, eine Füllvorrichtung zum senkrechten Befüllen der Formgebungswerkzeuge mit keramischem Granulat, zwei Auffangrutschen, Pressenhydraulik und Steuerung. Die Aufnahmevorrichtung kann als Rahmen- oder U-förmige Haltevorrichtung ausgebildet sein und besitzt stationär eine Schließeinheit. Wesentlich ist, dass keine groß dimensionierte hydraulische Presse damit notwendig ist. Der zum Schließen des Werkzeugs erforderliche Hub der Schließeinheit beträgt ca. 6–8 mm, gegenüber 300 mm bei herkömmlichen Pressen. Der kurze Hub bedeutet Verkürzung der Taktzeit, damit höhere Stückleistung und Einsparung von Kosten. Alternativ kann eine Aufnahmekonstruktion mit Formgebungswerkzeugen nach dem Patent
Die Aufnahmekonstruktion ist beidseitig offen, um das Einschwenken von Formgebungswerkzeugen von beiden Seiten in die Aufnahmekonstruktion, in der sich die Schließeinheit befindet, zu ermöglichen. Das Formgebungswerkzeug im Inneren der Aufnahmekonstruktion wird zwischen einer Anlagefläche der Aufnahmekonstruktion und der Schließeinheit während des Füll- und Pressvorgangs verklemmt. Die durch die Schließeinheit auf das Werkzeug ausgeübte Schließkraft wirkt senkrecht zu der Anlagefläche der Aufnahmekonstruktion und verläuft parallel zu den Schwenkachsen, die die Formgebungswerkzeuge in die Aufnahmekonstruktion abwechselnd ein- bzw. ausschwenken.The receiving structure is open on both sides to allow the insertion of forming tools from both sides into the receiving structure in which the clamping unit is located enable. The forming tool in the interior of the receiving structure is clamped between a bearing surface of the receiving structure and the clamping unit during the filling and pressing operation. The closing force applied to the tool by the clamping unit acts perpendicular to the locating surface of the locating structure and is parallel to the pivot axes which alternately swing the forming tools into and out of the locating structure.
Die jeder Schwenkachse zugeordneten Formgebungswerkzeuge bestehen jeweils aus einem Werkzeugoberstempel mit Stahloberfläche und einem Werkzeugunterstempel mit der Pressmembrane. Werkzeugoberstempel und Werkzeugunterstempel sind auf den Schwenkachsen zueinander verschiebbar, gemeinsam mit der Schwenkachse um einen Winkel 30° bis 180° schwenkbar; zusätzlich sind beide Werkzeugteile relativ zueinander um einen Winkel 0° bis 120° auf der Schwenkachse drehbar. Die Verschiebe- bzw. Schwenkbewegungen werden mittels Hydraulikzylinder vorgenommen. Alternativ können jedoch auch beliebige andere Antriebsmittel, beispielsweise pneumatische oder elektrische Antriebsmittel, verwendet werden.The shaping tools associated with each pivot axis each consist of a tool upper punch with a steel surface and a tool lower punch with the press membrane. Tool upper punch and tool punches are mutually displaceable on the pivot axes, together with the pivot axis by an angle 30 ° to 180 ° pivotable; In addition, both tool parts are rotatable relative to each other at an angle 0 ° to 120 ° on the pivot axis. The sliding or pivoting movements are made by means of hydraulic cylinders. Alternatively, however, any other drive means, such as pneumatic or electric drive means may be used.
Bei dem abwechselnden Einschwenken der Formgebungswerkzeuge in die Aufnahmekonstruktion werden dieses automatisch mit der Füllvorrichtung gekoppelt. Die Presse besitzt nur eine Füllvorrichtung zum Befüllen der Formgebungswerkzeuge mit Granulat. Die Füllvorrichtung ist stationär im Inneren der Aufnahmekonstruktion mit einem Drehbolzen und Druckfedersystem in einer Nulllage fixiert. Die Drehbewegung der Füllvorrichtung ermöglicht Flucht- und Fertigungstoleranzen an den Formgebungswerkzeugen auszugleichen, damit formschlüssige Verbindungen zwischen den Formgebungswerkzeugen und der Füllvorrichtung entstehen. Erfolgt das Einschwenken der Formgebungswerkzeuge mit einem Kurbelschwenktrieb, werden die durch die Flucht- und Fertigungstoleranzen entstehenden Schwenkwinkelabweichungen durch ein Kraft- und Längenausgleichssystem egalisiert und damit auch kraftschlüssige Verbindungen der Formgebungswerkzeuge mit der Füllvorrichtung hergestellt. Dabei ist jeder Einzelzylinder des Kraft- und Längenausgleichssystems einer Schwenkachse zugeordnet. Der Hub des entsprechenden Zylinders des Kraft- und Längenausgleichssystems wird dabei über die schwenkbare Füllvorrichtung begrenzt.When the shaping tools are alternately pivoted into the receiving structure, they are automatically coupled to the filling device. The press has only one filling device for filling the shaping tools with granules. The filling device is stationary fixed in the interior of the receiving structure with a pivot pin and compression spring system in a zero position. The rotational movement of the filling device makes it possible to compensate for escape and manufacturing tolerances on the shaping tools, so that form-fitting connections between the shaping tools and the filling device arise. If the swiveling in of the forming tools with a crank pivot drive, the resulting by the escape and manufacturing tolerances swivel angle deviations are equalized by a force and length compensation system and thus also frictional connections of the forming tools made with the filler. Each individual cylinder of the force and length compensation system is associated with a pivot axis. The stroke of the corresponding cylinder of the force and length compensation system is limited by the pivotable filling device.
Nach dem Ausschwenken der geschlossenen Formgebungswerkzeuge in die Entnahmeposition werden durch axiale Verschiebung der Werkzeugunterstempel gegenüber dem Werkzeugoberstempel die Presslinge frei und fallen in Aufnahmerutschen. Gleichzeitig oder minimal verzögert können die Werkzeugoberstempel relativ zu den Werkzeugunterstempel um 0–180° geschwenkt werden, um frei in Reinigungsvorrichtungen einzutauchen. Die Anzahl der Putzzyklen ist in der Steuerung einstellbar und erfolgt abhängig von der Granulatschicht, die sich auf den Oberflächen der Stahlstempel aufbaut.After swiveling the closed forming tools into the removal position, the compacts are released by axial displacement of the tool dies relative to the tool upper punch and fall into receiving chutes. At the same time or with a minimum of delay, the tool top punches can be swiveled relative to the tool punches by 0-180 ° in order to immerse themselves freely in cleaning devices. The number of cleaning cycles can be set in the controller and depends on the granulate layer that builds up on the surfaces of the steel stamps.
Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigenAn embodiment will be explained in more detail with reference to the drawings. Show it
Wie aus
An den beiden offenen Seiten der Aufnahmekonstruktion
Beide Werkzeugteile
Das Füllsystem
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Pressenvorrichtungpress apparatus
- 22
- Aufnahmekonstruktionreceiving structure
- 33
- Schließeinheitclosing unit
- 44
-
Schwenkachse (links
4 , rechts4* )Swivel axis (left4 , right4 * ) - 55
- Öffnungszylinder WerkzeugunterstempelOpening cylinder tool lower punch
- 66
-
Werkzeugaufnahme Oberstempel (links
6 , rechts6* )Tool holder upper punch (left6 , right6 * ) - 77
-
Werkzeugaufnahme Unterstempel (links
7 , rechts7* )Tool holder lower punch (left7 , right7 * ) - 88th
- Schwenkzylinderswing cylinders
- 99
- WerkzeugoberstempelTool punch
- 1010
- WerkzeugunterstempelLower tool Temple
- 1111
- Kontaktfläche WerkzeugoberstempelContact surface tool upper punch
- 1212
- Füllvorrichtungfilling
- 1313
- Füllfläche FüllvorrichtungFilling surface filling device
- 1414
- Drehbolzen FüllvorrichtungPintle filling device
- 1515
- Druckfedersystem FüllvorrichtungCompression spring system filling device
- 1616
- Anlagefläche AufnahmekonstruktionContact surface receiving structure
- 1717
- KurbelschwenkantriebCounter slewing drive
- 1818
- Kraft- und LängenausgleichssystemForce and length compensation system
- 1919
-
Zylinder 1 für Pos.
18 Cylinder 1 for pos.18 - 2020
-
Zylinder 2 für Pos.
18 Cylinder 2 for pos.18 - 2121
- Füllsystem mit GranulatbehälterFilling system with granule container
- 2222
- Auffangrutschecatching chute
- 2323
- Reinigungsvorrichtungcleaning device
- 2424
- Wirkungsrichtung WerkzeugschließkraftDirection of action Tool clamping force
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016009943.7A DE102016009943B3 (en) | 2016-08-16 | 2016-08-16 | Press device for isostatic pressing of flatware of ceramic granules |
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DE102016009943.7A DE102016009943B3 (en) | 2016-08-16 | 2016-08-16 | Press device for isostatic pressing of flatware of ceramic granules |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102016009943B3 true DE102016009943B3 (en) | 2017-11-09 |
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DE102016009943.7A Expired - Fee Related DE102016009943B3 (en) | 2016-08-16 | 2016-08-16 | Press device for isostatic pressing of flatware of ceramic granules |
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DE (1) | DE102016009943B3 (en) |
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2016
- 2016-08-16 DE DE102016009943.7A patent/DE102016009943B3/en not_active Expired - Fee Related
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
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R020 | Patent grant now final | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |