DE102016119456A1

DE102016119456A1 - Befüllvorrichtung für eine Pulver-Presse

Info

Publication number: DE102016119456A1
Application number: DE102016119456.5A
Authority: DE
Inventors: Roland Menzel; Maximilian Schrödinger; Sebastian Bauer
Original assignee: DORST Technologies GmbH and Co KG
Current assignee: DORST Technologies GmbH and Co KG
Priority date: 2016-10-12
Filing date: 2016-10-12
Publication date: 2018-04-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Befüllvorrichtung für eine Pulver-Presse, insbesondere Metallpulver- und/oder Keramikpulver-Presse, umfassend mindestens einen Pressstempel (3, 6) und eine Matrize (17) mit einer Kavität (1), in der das Pulver gepresst wird, wobei die Befüllvorrichtung aufweist: einen Füllschuh (4) mit mindestens einer beweglichen Aufnahmekammer (14) zur Aufnahme des Pulvers, eine Zufuhreinrichtung (19) zum Zuführen des Pulvers zu der mindestens einen Aufnahmekammer (14) und eine Fördereinrichtung (16) zum Bewegen der Aufnahmekammer gegenüber der Zufuhreinrichtung (19) derart, dass die Aufnahmekammer (14) entfernt von der Kavität (1) durch die Zufuhreinrichtung (19) befüllbar ist und zur Befüllung der Kavität (1) über der Kavität (1) postionierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Befüllvorrichtung für eine Pulver-Presse, insbesondere Metallpulver- und/oder Keramikpulver-Presse nach Anspruch 1, sowie eine Pulver-Presse und ein Verfahren zum Befüllen einer Kavität einer Matrize einer Pulver-Presse.
WO 2013/036982 beschreibt einen Füllschuh zum Befüllen eines Formhohlraums einer Pressform mit einem Pulver. Der Füllschuh umfasst ein Gehäuse mit einer Füllkavität, wobei an dem Gehäuse zumindest eine Befüllöffnung ausgebildet ist, über die das Pulver in die Füllkavität eingebracht werden kann. Die Füllkavität weist ein Abstreifelement auf, das mit einer Antriebseinrichtung verbunden ist, wobei das zumindest eine Abstreifelement drehbar gelagert ist. Als vorteilhaft wird in WO 2013/036982 A2 beschrieben, dass die Pressform durch die Drehbewegung des Abstreifelementes nach dem Befüllen des Formhohlraums der Pressform, homogener und mit einer gleichmäßigeren Dichteverteilung des Pulvers befüllt werden kann. Insbesondere bei langen und dünnen zu befüllenden Kavitäten erscheint das Verfahren gemäß WO 2013/036982 A2 jedoch vergleichsweise ineffektiv (insbesondere langsam). Auch die Homogenität der Füllung scheint verbesserungswürdig.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Befüllvorrichtung für eine Pulver-Presse, insbesondere Metallpulver- und/oder Keramikpulver-Presse, vorzuschlagen, die eine effektive (schnelle) und insbesondere auch homogene Befüllung einer Kavität (insbesondere einer langen und dünnen Kavität) ermöglicht. Weiterhin soll eine entsprechende Pulver-Presse, insbesondere Metallpulver- und/oder Keramikpulver-Presse, ein entsprechendes Verfahren sowie eine entsprechende Verwendung vorgeschlagen werden.
Insbesondere wird die Aufgabe durch eine Pulver-Presse, vorzugsweise Metallpulver- und/oder Keramikpulver-Presse, umfassend mindestens einen Pressstempel, eine Matrize mit einer Kavität, in der das Pulver gepresst wird, gelöst, wobei die Befüllvorrichtung einen Füllschuh mit mindestens einer beweglichen Aufnahmekammer zur Aufnahme des Pulvers, eine Zufuhreinrichtung zum Zuführen des Pulvers zu der mindestens einen Aufnahmekammer und eine Fördereinrichtung zum Bewegen der Aufnahmekammer gegenüber der Zufuhreinrichtung derart, dass die Aufnahmekammer entfernt von (also nicht über) der Kavität durch die Zufuhreinrichtung befüllbar ist und zur Befüllung der Kavität über der Kavität positionierbar ist, aufweist.
Ein Kerngedanke der Erfindung liegt darin, eine Aufnahmekammer so zu bewegen, dass die Befüllung der Aufnahmekammer dezentral (also insbesondere in einem Zustand, in dem eine Öffnung der Zufuhreinrichtung in Richtung Aufnahmekammer nicht oberhalb der Kavität angeordnet ist) zu befüllen und dann in Richtung der Kavität zu bewegen, bis die Aufnahmekammer oberhalb der Kavität positioniert ist (von wo sie gegebenenfalls, insbesondere kontinuierlich, weiterbewegt werden kann). Dadurch erfolgt der wesentliche Transport des Pulvers in Richtung Kavität nicht zwingend von oben, sondern (eher) von der Seite. Dabei kann insbesondere das Pulver von der Seite in die Kavität hineingeschoben werden. Dadurch wird (zumindest ein wesentlicher Anteil) des Pulvers so in die Kavität eingebracht, dass das zugeführte Pulver die Kavität nicht nach oben abschließt (blockiert), so dass sich (wie im Stand der Technik oftmals) keine Lufteinschlüsse ausbilden, die das Einfüllen des Pulvers verzögern (da die Luft erst entweichen muss). Weiterhin erfolgt die Befüllung vergleichsweise homogen. Die Fördereinrichtung bewegt die Aufnahmekammer vorzugsweise seitlich bzw. parallel zu einer durch eine Matrizenoberfläche definierten Ebene. Zur Aufnahme des Pulvers aus der Zufuhreinrichtung kann die Aufnahmekammer (mindestens) eine obere Öffnung aufweisen. Zur Abgabe des Pulvers an die Kavität kann die Aufnahmekammer (mindestens) eine (untere) Öffnung aufweisen. Die Zufuhreinrichtung befindet sich also insbesondere nicht oberhalb der Kavität, sondern entfernt von dieser (beispielsweise kann eine Projektion einer Öffnung der Zufuhreinrichtung auf die Oberfläche der Matrize einen Abstand von mindestens 5 cm, vorzugsweise mindestens 10 cm, noch weiter vorzugsweise mindestens 20 cm aufweisen zu der Kavität aufweisen). Die Befüllung selbst erfolgt also vorzugsweise dreistufig. Zunächst wird die Aufnahmekammer durch die Zufuhreinrichtung befüllt. Dann wird das Pulver in der Aufnahmekammer zur Kavität transportiert. Zuletzt wird die Kavität durch das Pulver in der Aufnahmekammer gefüllt. Nur in dieser letzten Phase kann dann auch eine Gravitation und/oder eine Saugwirkung eines sich bewegenden Unterstempels bei der Befüllung mitwirken. Anders als beim Stand der Technik erfolgt die Befüllung jedoch nicht zwingend hauptsächlich durch Gravitation (und/oder eine Saugwirkung des Unterstempels), sondern über ein Fördern des Pulvers in der Aufnahmekammer, insbesondere so, dass das Pulver an den Rand der Kavität geschoben wird und von dort in die Kavität hineinfällt. Beim erfindungsgemäßen Befüllen kann gewährleistet sein, dass (zumindest zeitweise) Bereiche ohne Pulver über der Kavität ausgebildet sind, so dass keine Luft in der Kavität eingeschlossen wird oder zumindest in der Kavität eingeschlossene Luft (in gewissen Phasen) entweichen kann. Dadurch, dass die Zufuhreinrichtung dezentral (also nicht oberhalb der Kavität) bleibt (während des Füllens der Aufnahmekammer), muss der Oberstempel (im Vergleich zum Stand der Technik) nicht besonders weit gehoben werden, um die Zufuhreinrichtung beim Befüllen unterzubringen. Insgesamt kann also der notwendige Oberstempelhub beim Befüllen signifikant verringert werden.
Vorzugsweise sind mindestens zwei bewegliche Aufnahmekammern, also mindestens eine erste und eine zweite Aufnahmekammer, vorgesehen. Die Zufuhreinrichtung kann Pulver zu den mindestens zwei Aufnahmekammern zuführen. Vorzugsweise sind die mindestens zwei beweglichen Aufnahmekammern so konfiguriert, dass sie zur Befüllung der Kavität in zeitlichem Abstand über der Kavität positionierbar sind. Bezogen auf einen Weg der Aufnahmekammern in Richtung der Kavität ist also beispielsweise die zweite Aufnahmekammer hinter der ersten Aufnahmekammer angeordnet. Durch mehrere Aufnahmekammern können vergleichsweise viele Teil-Befüllungsvorgänge in schneller Folge durchgeführt werden. Dadurch kann die Kavität effizient und schnell befüllt werden.
Die mindestens eine Aufnahmekammer ist vorzugsweise durch die Fördereinrichtung rotierbar bewegbar. Alternativ oder zusätzlich kann die mindestens eine Aufnahmekammer durch die Fördereinrichtung translatorisch bewegbar sein. Beispielsweise ist es denkbar, dass die mindestens eine Aufnahmekammer zur Befüllung der Kavität rotierbar ist und zur Freigabe eines Stempelweges translatorisch (weg-bewegbar) ist bzw. zur Einnahme der Füllstellung translatorisch zu der Kavität hin-bewegbar ist. Es ist jedoch auch denkbar, dass die mindestens eine Aufnahmekammer (ausschließlich) translatorisch bewegbar ist, und zwar sowohl, um die Kavität zu befüllen als auch um die Aufnahmekammer aus einem Verfahrweg des Oberstempel hinauszubewegen. In jedem Fall wird dann eine schnelle und effektive Befüllung der Kavität bei nur geringem notwendigem Stempelhub des Oberstempels gewährleistet.
Im Allgemeinen kann der (gesamte) Füllschub durch die erste Fördereinrichtung und/oder eine zweite Fördereinrichtung zur Freigabe eines Stempelwegs eines Oberstempels, insbesondere rotativ und/oder translatorisch, bewegbar sein. Beispielsweise kann die erste Fördereinrichtung vorgesehen sein, um den Füllschuh zu rotieren (und damit die eine oder mehrere Aufnahmekammer/Aufnahmekammern zu rotieren). Die zweite Fördereinrichtung kann vorgesehen sein, um den Füllschuh translatorisch zu bewegen, so dass der Füllschuh nicht mehr im Verfahrweg des Oberstempels angeordnet ist, so dass ein Pressvorgang durchgeführt werden kann. Alternativ kann der Füllschuh (rein) translatorisch bewegt werden, und zwar ggf. durch dieselbe erste Fördereinrichtung, die in einem solchen Fall sowohl eine Förderung des Füllschuhs zur Befüllung der Kavität als auch zur Freigabe des Verfahrwegs des Oberstempels bildet. Insbesondere bei mehreren Aufnahmekammern ist es vorteilhaft, wenn der (gesamte) Füllschuh entsprechend rotiert und/oder translatorisch bewegt wird, da damit (automatisch), insbesondere positionsfest auf dem Füllschuh angeordnete, Aufnahmekammern mitbewegt werden. Insgesamt wird eine einfache und effektive Struktur zur Befüllung der Kavität vorgeschlagen.
In einem Befüllzyklus ist die mindestens eine Aufnahmekammer vorzugsweise mehrmals über der Kavität positionierbar und von dieser entfernbar. Unter einem ”Befüllzyklus” ist der Vorgang zwischen dem (vollständig) ungefüllten Zustand der Kavität bis zum (vollständig) gefüllten Zustand, bevor der Pressvorgang einsetzt, zu verstehen. In einem derartigen ”Befüllzyklus” kann die Aufnahmekammer also mehrmals (beispielsweise mindestens zweimal oder mindestens dreimal oder mindestens viermal oder mindestens fünfmal oder mindestens zehnmal) oberhalb der Kavität positionierbar sein, so dass Teil-Befüllungsvorgänge stattfinden können. Jedes Mal, wenn die Aufnahmekammer oberhalb der Kavität positioniert ist, gelangt ein Bruchteil des insgesamt zu verfüllenden Pulvers in die Kavität (beispielsweise mindestens 2% oder mindestens 5% oder mindestens 10% und/oder höchstens 50% oder höchstens 30% oder höchstens 20%). Bei einem derartigen periodischen Befüllen befinden sich immer wieder Bereiche ohne Pulver über der Kavität. Über diese Bereiche kann die Luft in der Kavität entweichen. Dadurch, dass diese Bereiche im vorliegenden Fall zyklisch (gegebenenfalls mit vergleichsweise hoher Frequenz) immer wieder über der Kavität angeordnet werden, kann die eingeschlossene Luft wesentlich gleichmäßiger entweichen.
Eine Periodendauer (= im Falle einer rotierenden Aufnahmekammer der Kehrwert der Rotationsfrequenz), also eine Zeit, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Positionierungen der Aufnahmekammer (bzw. einer bestimmten Aufnahmekammer im Falle von mehreren Aufnahmekammern) oberhalb der Kavität zur Befüllung der Kavität verstreicht, kann beispielsweise mindestens 0,01 Sekunden, vorzugsweise mindestens 0,1 Sekunden und/oder höchstens 1,0 Sekunden oder höchstens 0,5 Sekunden betragen.
Im Allgemeinen kann eine Zeitdauer zwischen zwei Positionierungen des (gesamten) Füllschuhs oberhalb der Kavität mindestens 0,1 Sekunden, vorzugsweise mindestens 0,3 Sekunden, noch weiter vorzugsweise mindestens 1,0 Sekunden und/oder höchstens 20 Sekunden, vorzugsweise höchsten 10 Sekunden, noch weiter vorzugsweise höchsten 5 Sekunden betragen. Die Geschwindigkeit der Bewegung der Aufnahmekammer (insbesondere eine Drehgeschwindigkeit und/oder lineare Geschwindigkeit) kann vorzugsweise steuerbar, insbesondere regelbar sein. Genauso können eine translatorische Bewegungsrichtung und/oder Drehrichtung steuerbar, insbesondere regelbar sein. Dadurch können auf einfache Art und Weise Füllschwankungen beim Befüllen über ein entsprechendes Befüllprogramm ausgeglichen werden. Insbesondere bei einer Regelbarkeit kann während des Fertigens nachgeregelt werden. Zu der Steuerung, insbesondere Regelung der Bewegung der Aufnahmekammer, kann eine entsprechende Steuereinrichtung, insbesondere Regeleinrichtung, vorgesehen sein. Insgesamt kann dadurch eine vergleichsweise homogene Befüllung der Kavität erreicht werden, was mit vergleichsweise einfachen Strukturen erreicht wird. Bei im Stand der Technik bekannten Verfahren des Befüllens wird versucht, eine derartige homogene Befüllung durch eine aufwändige Anordnung von Füllrohren zu erzielen. Insofern wird bei dieser Weiterbildung die Struktur der Fülleinrichtung weiter vereinfacht.
In einer konkreten Ausführungsform weist die Zufuhreinrichtung eine Zufuhrleitung, insbesondere einen Füllschlauch, auf. Weiterhin kann die Zufuhreinrichtung einen Behälter zur (Zwischen-)Speicherung des Pulvers aufweisen.
Der Füllschuh ist (zumindest im Wesentlichen) kreisförmig ausgebildet. Vorzugsweise ist der Füllschuh in mehrere, durch Wände voneinander getrennte, Kreissegmente unterteilt, die entsprechende Aufnahmekammern definieren. Die ”kreisförmige” Ausbildung bezieht sich auf eine Perspektive von oben bzw. einen Querschnitt. Insgesamt kann der Füllschuh (zumindest im Wesentlichen) als (Kreis-)Zylinder ausgebildet sein. Durch eine derartige Gestaltung kann auf einfache Art und Weise eine Struktur mit mehreren Aufnahmekammern bereitgestellt werden, die durch Rotation oberhalb der Kavität positioniert werden können und durch weitere Rotation wieder in eine Stellung gebracht werden können, in der sie von der Zufuhreinrichtung befüllt werden können. Dadurch kann effektiv eine homogene Befüllung der Kavität erreicht werden.
In einer alternativen Ausführungsform ist der Füllschuh zumindest im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich weist der Füllschuh mehrere (linear) hintereinander angeordnete Aufnahmekammern auf. Bei einer derartigen Ausführungsform kann der Füllschuh besonders einfach so bewegt werden, dass seine Aufnahmekammern entweder in einer Position oberhalb der Kavität (zur Befüllung der Kavität) angeordnet sind oder in einer Position, in der sie von der Zufuhreinrichtung befüllt werden (oder in einer Position zwischen diesen beiden Extrempositionen). Wenn mehrere Aufnahmekammern vorgesehen sind, kann schnell und effektiv eine Befüllung der Kavität erreicht werden. Dazu ist gegebenenfalls nur ein Antrieb notwendig, der sowohl dafür sorgt, dass die jeweilige Aufnahmekammer in Befüll-Position gebracht werden kann, als auch den gesamten Füllschuh aus einem Verfahrweg des Oberstempels herausbringt.
Die jeweilige Aufnahmekammer (und/oder eine untere Öffnung derselben) kann in ihrer Füllposition oberhalb der Kavität die gesamte Kavität überdecken. Alternativ kann die Aufnahmekammer (und/oder eine untere Öffnung derselben) nur einen Teil der Kavität in der Füllposition überdecken. Im ersten Fall ist die Aufnahmekammer (und/oder eine untere Öffnung derselben) so ausgebildet, dass die Öffnung der Kavität (in der Matrizenoberfläche) vollständig in einer Projektion der Aufnahmekammer (bzw. der unteren Öffnung derselben) aufgenommen werden kann. Im zweiten Fall ist nur ein Teil der Öffnung der Kavität in einer Projektion der Aufnahmekammer (und/oder eine unteren Öffnung derselben) aufgenommen. Die Projektion der Aufnahmekammer (und/oder einer untere Öffnung derselben) kann im zweiten Fall dann wiederum vollständig in der Oberfläche der Kavität liegen oder nur zum Teil (so dass insgesamt eine Überlappung zwischen Öffnung der Kavität und Position der Aufnahmekammer bzw. der unteren Öffnung derselben realisiert ist). Wenn die Aufnahmekammer (bzw. die untere Öffnung derselben) vergleichsweise klein ausgebildet ist, kann besonders effektiv Luft entweichen. Selbst bei einer vergleichsweise großen Aufnahmekammer (bzw. unteren Öffnung derselben) kann jedoch aufgrund des schiebenden Einbringens des Pulvers (zumindest phasenweise) ein oberes Verschließen der Kavitäten durch nachströmendes Pulver vermieden werden, so dass die Luft aus der Kavität effizient entweichen kann.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Pulver-Presse, insbesondere Metallpulver- und/oder Keramikpulver-Presse, umfassend mindestens einen Pressstempel, eine Matrize mit einer Kavität, in der das Pulver gepresst wird, und eine Befüllvorrichtung der oben beschriebenen Art.
Obige Aufgabe wird weiterhin insbesondere gelöst durch ein Verfahren zum Befüllen einer Kavität einer Matrize einer Pulver-Presse, insbesondere Metallpulver- und/oder Keramikpulver-Presse, umfassend mindestens einen Pressstempel, vorzugsweise unter Verwendung der Befüllvorrichtung der oben beschriebenen Art und/oder unter Verwendung der Pulverpresse der oben beschriebenen Art, wobei das Pulver in der Kavität gepresst wird, wobei das Pulver (entfernt von der Kavität) in mindestens eine bewegliche Aufnahmekammer gefüllt wird und wobei die Aufnahmekammer nach der Befüllung oberhalb der Kavität positioniert wird, so dass das Pulver in die Kavität fließt (bewegt wird). Insbesondere wird also die mindestens eine Aufnahmekammer nicht dann befüllt, wenn sich die Aufnahmekammer oberhalb der Kavität befindet, sondern in einem Abstand zu derselben (beispielsweise in einem Mindestabstand von 5 cm oder mindestens 10 cm, bezogen auf einen Rand der Kavität in Bezug auf einen Rand der Projektionsfläche der Aufnahmekammer).
Die Aufnahmekammer kann rotiert und/oder translatorisch bewegt werden. Auch der Füllschuh kann rotiert und/oder translatorisch bewegt werden. Insbesondere erfolgt eine Rotation der Aufnahmekammer (bzw. des Füllschuhs), um die Aufnahmekammer von der Position, in der sie befüllt wird, in die Position zu bringen, in der sie die Kavität füllt. Alternativ kann dazu eine translatorische Bewegung realisiert sein. In jedem Fall ist eine translatorische Bewegung bevorzugt, um die Aufnahmekammer (bzw. den gesamten Füllschuh) aus einem Verfahrweg des Stempels herauszubewegen.
Vorzugsweise wird die Aufnahmekammer in einem Befüllzyklus mehrmals oberhalb der Kavität positioniert und von der Kavität wegbewegt. Vorzugsweise wird das Verfahren periodisch durchgeführt mit mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei, noch weiter vorzugsweise mindestens fünf Wiederholungen des Befüllzyklus.
Vorzugsweise wird das Verfahren so durchgeführt, dass die Aufnahmekammer nicht durch eine Schicht Pulver verschlossen wird, wie das beispielsweise beim Stand der Technik und einer Befüllung von oben üblicherweise der Fall ist. Dies kann beispielsweise so realisiert werden, dass das Pulver durch eine Aufnahmekammerwand aufgrund der Bewegung geschoben und dadurch angehäufelt wird und somit ein Bereich angrenzend zur gegenüberliegenden Wand dann gegebenenfalls von Pulver frei bleiben kann (zumindest phasenweise). Dadurch wird ein schnelles und effektives Einbringen des Pulvers in die Kavität ermöglicht.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum Pulver-Pressen eines Pulver-Pressteils, insbesondere Keramikpulver-Pressteils und/oder eines Metallpulver-Pressteils, umfassend die Schritte: Befüllen einer Kavität einer Matrize gemäß dem oben beschriebenen Verfahren und Pressen des Pulvers.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin insbesondere gelöst durch die Verwendung einer Befüllvorrichtung der oben beschriebenen Art zum Befüllen einer Kavität einer Matrize einer Pulver-Presse, insbesondere Metallpulver- und/oder Keramikpulver-Presse.
Die oben genannte Aufgabe wird insbesondere weiterhin gelöst durch die Verwendung einer Pulver-Presse, insbesondere Metallpulver- und/oder Keramikpulver-Presse der oben beschriebenen Art, zum Pulverpressen eines Pulverpressteils, insbesondere Keramikpulver-Pressteils und/oder Metallpulver-Pressteils.
Es können genau eine oder mindestens zwei oder mindestens drei oder mindestens fünf Aufnahmekammern vorgesehen sein.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die anhand der Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Vergleichsbeispiels gemäß dem Stand der Technik;
2 eine schematische Darstellung eines ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels für eine Befüllvorrichtung;
3 die Befüllvorrichtung gemäß 2 mit weiteren Bestandteilen einer Pulverpresse im Querschnitt; und
4 eine zweite Ausführungsform der Befüllvorrichtung mit weiteren Bestandteilen der Pulverpresse.
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
1 zeigt ein Vergleichsbeispiel einer Befüllvorrichtung für eine Pulver-Presse mit Abschnitten weiterer Elemente einer Pulver-Presse.
In einer Matrize 17 befindet sich eine Kavität 1 (Hohlraum) mit einer Seitenwand 2. Zum Pressen eines Pressteils sind ein Oberstempel 6 und ein Unterstempel 3 vorgesehen. Das Pulver für das Pressteil wird über einen (mit dem Pulver gefüllten) Füllschuh 4 in eine Matrizenöffnung 7 (die die Kavität 1 nach oben begrenzt) gefüllt.
Sobald sich der Füllschuh 4 über der Kavität 1 befindet, füllt sich diese infolge von Gravitation und/oder Saugwirkung des sich relativ zur Matrize 17 bewegenden Unterstempels 3. Für diesen Vorgang ist ein vergleichsweise großes Gefälle zwischen einer Pulverzuführung 5 und der Matrizenöffnung 7 notwendig, so dass das erforderliche Pulver in ausreichendem Maße nachlaufen kann. Insgesamt muss der Füllschuh 4 bis zu einer vordefinierten Position über die Matrizenöffnung 7 gefahren werden.
Während der Füllschuh 4 nach vorne bewegt wird (was durch den Pfeil 18 angedeutet wird) und das Pulver aus dem Füllschuh 4 in die Kavität 1 läuft, muss der Oberstempel 6 mindestens so weit von der Matrizenoberfläche weggefahren werden, dass der (insbesondere keilförmige) Füllschuh 4 darunter kollisionsfrei bewegt werden kann.
Nach dem vollständigen Füllen der Kavität 1 wird der Füllschuh 4 linear (wiederum durch den Pfeil 18 angedeutet) auf der Matrizenplatte mindestens so weit zurückgefahren, dass die Kavität 1 an der Oberseite der Matrize (vollständig) freigelegt ist und der Oberstempel 6 kollisionsfrei in die Matrizenöffnung eintreten kann.
Die 2 und 3 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In 3 ist eine Zufuhreinrichtung 19 zu sehen, die einen Füllschlauch 12 aufweist. Durch diesen Füllschlauch 12 wird Pulver 13 in eine (von mehreren) Aufnahmekammer(n) 14 gefördert. Die Aufnahmekammern 14 weisen jeweils mindestens eine obere Öffnung 20 und eine untere Öffnung 21 auf (sh. 3), so dass einerseits in die jeweilige Aufnahmekammer 14 Pulver von oben in die Aufnahmekammer 14 eingefüllt werden kann und andererseits nach unten in die Kavität 1 abgegeben werden kann.
Auch wenn gerade eine Befüllung stattfindet (wie in 2 und 3 gezeigt), befindet sich die Zufuhreinrichtung nicht oberhalb der Kavität 1. In einer konkreten Ausführungsform sind Mittelachsen eines Füllschlauchendes 22 und der Kavität 1 nicht in Deckung (sondern weisen einen Abstand von beispielsweise mindestens 5 cm, vorzugsweise mindestens 10 cm auf). Die jeweilige mit Pulver befüllte Aufnahmekammer wird durch eine Fördereinrichtung 16 rotiert, so dass sie von unterhalb der Zufuhreinrichtung 19 in eine Position oberhalb der Kavität 1 bewegt wird. Sobald die mit Pulver befüllte Aufnahmekammer oberhalb der Kavität 1 positioniert ist, fällt das Pulver insbesondere aufgrund von Gravitation und/oder einer Saugwirkung des sich bewegenden Unterstempels 3 in die Kavität 1. Dieser Vorgang wird vorzugsweise mehrfach durchgeführt, bis sich die Kavität 1 vollständig gefüllt hat.
Nachdem die Kavität 1 (vollständig) befüllt ist, fährt der Füllschuh (linear) entlang der Matrizenplatte (mindestens) so weit zurück, dass die Kavität 1 an der Oberseite vollständig freigelegt ist und der Oberstempel 6 (kollisionsfrei) in die Matrizenöffnung eintreten kann. Zur Realisierung einer derartigen (linearen) Bewegung kann eine weitere Fördereinrichtung (angedeutet in 2 durch das Bezugszeichen 24) vorgesehen sein.
4 zeigt eine alternative Ausführungsform der Befüllvorrichtung.
Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß den 2 und 3 erfolgt hier keine rotative Bewegung der Aufnahmekammern 14 zwischen Füllschlauch und Kavität 1, sondern eine lineare Bewegung zur Befüllung der Kavität 1.
Konkret fährt ein mit mehreren Aufnahmekammern versehener Füllschuh 4 zwischen Kavität 1 und Füllschlauch 12. Der Füllschuh 4 bewegt sich relativ zu Füllschlauch 12 und Kavität 1. Die einzelnen Aufnahmekammern 14 sind oben und unten geöffnet bzw. können oben und unten geöffnet werden. Die sich unter dem Füllschlauch 12 befindlichen Kammern 14 werden zu einem ersten Zeitpunkt gefüllt. Die jeweilige gefüllte Kammer 14 bewegt sich dann entlang der Matrizenplatte (linear) bis zur Kavität 1. Wenn sich die entsprechende Aufnahmekammer 14 oberhalb der Kavität 1 befindet, fällt infolge Gravitation und/oder Saugwirkung des sich bewegenden Unterstempels Pulver in die Kavität 1.
Das Freimachen des Stempelverfahrwegs erfolgt hierbei über eine Fördereinrichtung, vorzugsweise die Fördereinrichtung zur linearen Bewegung des Füllschuhs 4.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den in den Zeichnungen dargestellten Details, als erfindungswesentlich beansprucht werden.
Abänderungen sind dem Fachmann geläufig.
Bezugszeichenliste

1: Kavität
2: Seitenwand
3: Unterstempel
4: Füllschuh
5: Pulverzuführung
6: Oberstempel
7: Matrizenöffnung
12: Füllschlauch
13: Pulver
14: Aufnahmekammer
15: Matrizenplatte
16: Fördereinrichtung
17: Matrize
19: Zufuhreinrichtung
20: Obere Öffnung
21: Untere Öffnung
22: Füllschlauchende
24: weitere Fördereinrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2013/036982 [0002]
WO 2013/036982 A2 [0002, 0002]

Claims

Befüllvorrichtung für eine Pulver-Presse, insbesondere Metallpulver- und/oder Keramikpulver-Presse, umfassend mindestens einen Pressstempel (3, 6) und eine Matrize (17) mit einer Kavität (1), in der das Pulver gepresst wird, wobei die Befüllvorrichtung aufweist: einen Füllschuh (4) mit mindestens einer beweglichen Aufnahmekammer (14) zur Aufnahme des Pulvers, eine Zufuhreinrichtung (19) zum Zuführen des Pulvers zu der mindestens einen Aufnahmekammer (14) und eine Fördereinrichtung (16) zum Bewegen der Aufnahmekammer gegenüber der Zufuhreinrichtung (19) derart, dass die Aufnahmekammer (14) entfernt von der Kavität (1) durch die Zufuhreinrichtung (19) befüllbar ist und zur Befüllung der Kavität (1) über der Kavität (1) postionierbar ist.
Befüllvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei bewegliche Aufnahmekammern (14), nämlich mindestens eine erste und eine zweite Aufnahmekammer (14), vorgesehen sind, wobei die mindestens zwei beweglichen Aufnahmekammern (14) vorzugsweise so konfiguriert sind, dass sie zur Befüllung der Kavität (1) in zeitlichem Abstand über der Kavität (1) positionierbar sind.
Befüllvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Aufnahmekammer (14) durch die Fördereinrichtung (16) rotierbar und/oder translatorisch bewegbar ist.
Befüllvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllschuh (4) durch die erste Fördereinrichtung (16) und/oder eine zweite Fördereinrichtung (24) zur Freigabe eines Stempelweges eines Oberstempels (6), insbesondere rotativ und/oder translatorisch, bewegbar ist.
Befüllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmekammer (14) in einem Befüllzyklus mehrmals über der Kavität (1) positionierbar und von dieser entfernbar ist.
Befüllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhreinrichtung (19) eine Zufuhrleitung, insbesondere einen Füllschlauch (12), umfasst.
Befüllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllschuh (4) zumindest im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist und vorzugsweise in mehrere durch Wände voneinander getrennte Kreissegmente unterteilt Ist, die mehrere Aufnahmekammern (14) definieren.
Befüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllschuh (4) zumindest im Westlichen quaderförmig ausgebildet ist und/oder mehrere hintereinander angeordnete Aufnahmekammern (14) umfasst.
Befüllvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmekammer (14) und/oder eine untere Öffnung derselben in einer Füllposition oberhalb der Kavität (1) die gesamte Kavität (1) oder nur einen Teil davon überdeckt.
Pulver-Presse, insbesondere Metallpulver- und/oder Keramikpulver-Presse, umfassend mindestens einen Pressstempel (3, 6), eine Matrize (17) mit einer Kavität (1), in der das Pulver gepresst wird, und eine Befüllvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Verfahren zum Befüllen einer Kavität (1) einer Matrize (17) einer Pulver-Presse, insbesondere Metallpulver- und/oder Keramikpulver-Presse, umfassend mindestens einen Pressstempel (3, 6), vorzugsweise unter Verwendung der Befüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 und/oder der Presse nach Anspruch 10, wobei das Pulver in mindestens eine bewegliche Aufnahmekammer (14) gefüllt wird und wobei die Aufnahmekammer (14) nach ihrer Befüllung oberhalb der Kavität positioniert wird, so dass das Pulver in die Kavität (1) fließt.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmekammer (14) rotiert und/oder translatorisch bewegt wird und/oder ein die Aufnahmekammer (14) ausbildender Füllschuh rotiert und/oder translatorisch bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmekammer (14) in einem Befüllzyklus mehrmals oberhalb der Kavität (1) positioniert wird und von der Kavität (1) weg bewegt wird.
Verfahren zum Pulverpressen eines Pulverpressteils, insbesondere Keramikpulver-Pressteils und/oder Metallpulver-Pressteils, umfassend die Schritte: Befüllen einer Kavität (1) einer Matrize (17) gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13 und Pressen des Pulvers.
Verwendung einer Befüllvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Befüllen einer Kavität (1) einer Matrize (17) einer Pulver-Presse, insbesondere Metallpulver- und/oder Keramikpulver-Presse.