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Die Erfindung bezieht sich auf eine
Pulverbefüllungsvorrichtung
mit den oberbegrifflichen Merkmalen des Patentanspruchs 1, einen
Füllschuh
für eine
solche Pulverbefüllungsvorrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 bzw. ein Verfahren zum Befüllen einer
Matrize mit den oberbegrifflichen Merkmalen des Patentanspruchs
10.
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Allgemein bekannt sind, wie dies
aus 5 ersichtlich ist,
Matrizen 1 mit einer Matrizenöffnung 2, in der zumindest
ein Stempel 3 – 5 auf-
und abwärts bewegbar
angeordnet ist. Über
die Matrizenoberfläche 6 der
Matrize gleitet eine Füllereinrichtung
in Form eines Füllschuhs 7,
an dem zumindest ein Füllschlauch 8 zum
Befüllen
einer Füllschuhkammer 10 mit
Pulver angeordnet ist. Zum Vor- bzw. Zurückbewegen des Füllschuhs 7 über die
Matrizenoberfläche 6 ist
der Füllschuh 7 an
ein angetriebenes Führungsgestänge 9 angekoppelt.
In vorteilhafter Weise greift das Führungsgestänge 9 über Bolzen 9b,
welche seitlich aus dem Füllschuh 7 herausragen.
Zum Befüllen
der Matrizenöffnung 2 in
einem Bereich oberhalb abgesenkter Stempel 3, 4 mit
Pulver 11 wird der Füllschuh 7 über die
Matrizenöffnung 2 verfahren, wobei
der Füllschuh 7 zuvor
bereits mit Pulver befällt wurde.
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Problematisch ist das Befüllen einer
Matrizenöffnung 2 mit
verschiedenartigen Pulvern 11 bzw. 11a in verschiedenen
Abschnitten der Matrizenöffnung.
Wird beispielsweise der Füllschuh 7 abseits der
Matrizenöffnung 2 erneut
mit Pulver 11a befüllt, nachdem
zuvor ein anderes Pulver 11 in einen Bereich der Matrizenöffnung 2 eingefüllt wurde,
so führt das
erneute Überschieber
des Füllschuhs 7 über den bereits befüllten Bereich
dazu, dass sich Pulveranteile des in der Füllschuhkammer 10 befindlichen
Pulvers 11a mit oberflächlichen
Anteilen des anderen Pulvers 11 in der Matrizenöffnung 2 vermischen.
Für den
Fall, dass das in der Füllschuhkammer 10 befindliche
Pulver 11a eine höhere,
insbesondere deutlich höhere
Dichte als das in der Matrizenöffnung 2 befindliche
Pulver 11 aufweist, findet sogar eine tiefergreifende Durchmischung
des in der Matrizenöffnung 2 befindlichen
Pulvers 11 statt. Insbesondere findet ein Einbruch im Randbereich
statt, bei dem das schwerere Pulver 11a aus der Füllschuhkammer 10 längs des
Randes der Matrizenöffnung 2 tief
in die Matrizenöffnung 2 eindringt,
während
abseits davon leichtes Pulver 11 aus der Matrizenöffnung 2 nach oben
in die Füllschuhkammer 10 verbracht
wird.
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Aus der
DE 199 19 492 C1 ist eine
Vorrichtung zum Einfüllen
eines pulverförmigen
Werkstoffs in ein Presswerkzeug bekannt. Dabei wird von der Seite
her eine anscheinend lamellenförmig
schließende
Maske in den Bereich der Matrizenöffnung eingeführt. Die
Maske befindet sich im Bodenbereich einer eigenständigen Portionierungskammer,
wobei der Füllschuh
auf der Oberseite der Portionierungskammer und nicht auf der Oberseite
der Matrize selber hin und her gleitet. Dies dient dazu, durch einen gleichmäßigen Öffnungsvorgang
der konzentrischen Lamellenanordnung für eine gleichmäßige Befüllung der
darunter liegenden Pulverkammer zu sorgen. Dabei wird die Öffnung zunehmend
vergrößert, was eine
Befüllung
von der Mitte zu den Rändern
der Pulverkammer bzw. Matrizenöffnung
bewirkt. Durch eine solche Anordnung wird vermieden, dass beim Überfahren
des Füllschuhs über die
Matrizenöffnung
die Befüllung
von dem zuerst überfahrenen
Rand der Matrizenöffnung
aus und somit ungleichmäßig erfolgt.
Die Öffnung
ist während
des Überfahrens
mit dem Füllschuh
vollständig
geschlossen und wird zu einem späteren
Zeitpunkt nach der Entleerung des Füllschuhs in die Portionierungskammer
geöffnet.
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Aus der
DE 24 46 567 B2 ist ein
Füllschuh
für eine
Pulverpresse bekannt, welcher das Einfügen einer vertikalen Wandung
in die Matrizenöffnung
ermöglicht,
um beiderseits der vertikalen Wandung eine Befüllung mit verschiedenartigen
Pulvern zu ermöglichen.
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Aus der
JP 05069196 A ist ein Füllschuh
bekannt, an dessen Unterseite eine rotierende Scheibe mit Durchtrittsöffnungen
angeordnet ist, welche bei der Befüllung des Füllschuhs in einer Position
oberhalb der Matrizenöffnung
durch die Rotationsbewegung der Durchtrittsöffnungen für eine gleichmäßige Befüllung sorgen
soll. Eine derart rotierende Scheibe führt jedoch zu einem aktiven
siebartigen Verteilen von Pulver.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht
darin, eine Pulverbefüllungsvorrichtung,
einen Füllschuh
für eine
solche bzw. ein Verfahren zum Befüllen einer Matrizenöffnung mit
Pulver unter Verwendung des Füllschuhs
und einer zwischen Füllschuh
u:nd Matrizenöffnung
angeordneten Anordnung zu verbessern. Insbesondere soll vermieden
werden, dass sich verschiedene Pulvermaterialien durch Mitschliff
vermischen und die Oberflächenbereiche
verunreinigt oder gar durchgemischt werden. Ferner soll vorteilhafterweise
der Einbrucheffekt im Randbereich der Matrizenöffnung vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Pulverbefüllungsvorrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einen Füllschuh mit den Merkmalen des Patentanspruchs
5 bzw. ein Verfahren zum Befüllen einer
Matrize mit einem pulverförmigen
Material mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst.
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Der Grundgedanke bei einer solchen
Pulverbefüllungsvorrichtung,
dem darin einsetzbaren Füllschuh
bzw. einem Verfahren zum Befüllen
einer Matrizenöffnung
mit einem pulver- oder granulatförmigen
Material besteht darin, dass eine bereits teilweise mit Pulver verfüllte Matrizenöffnung in
insbesondere dem befüllten
Bereichen mit einer Maske abgedeckt wird, wobei die Maske eine oder
mehrere Maskenöffnungen
in Bereichen aufweist, in denen die Matrizenöffnung in einem nächsten Arbeitsgang
mit pulver- oder
granulatförmigem
Material befällt
werden soll. Die Maske wird dabei vor oder während der Bewegung des Füllschuhs
in Richtung der Matrizenöffnung über die
Matrizenöffnung
gelegt und während
oder nach der Rückbewegung
des Füllschuhs von
der Matrizenöffnung
von der Matrizenöffnung
abgenommen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind
Gegenstand von abhängigen
Ansprüchen.
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Bei einer automatisierten Pulverbefüllungsvorrichtung
mit einer Matrize, zumindest einem Stempel innerhalb einer Matrizenöffnung und
einer Befüllungseinrichtung,
insbesondere einem Füllschuh, wird
vorteilhafter Weise eine Maske bereitgestellt, die zumindest eine
Maskenöffnung
aufweist, wobei zum Bewegen bzw. Versetzen der Maske zusätzlich eine Maskenführungseinrichtung
bereitzustellen ist. Die Maskenführungseinrichtung
ermöglicht
ein zeitweiliges Abdecken der Matrizenöffnung mit der Maske derart,
dass die Maskenöffnung
bzw. die Maskenöffnungen über einen
nachfolgend mit Pulver zu verfüllenden
Teil der Matrizenöffnüng angeordnet
wird/werden. Weiterhin ermöglicht
die Maskenführungseinrichtung
das zeitweilige Entfernen der Maske von der Matrizenöffnung und
von dem die Matrizenöffnung umgebenden
Bereich.
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Die Maskenführungseinrichtung kann als solche
in einer Vielzahl von Ausführungsformen
bereitgestellt werden.' Einerseits
können
Maskenführungseinrichtungen
ausgebildet werden, die Bestandteil der eigentlichen Befüllungsvorrichtung
sind, beispielsweise Antriebe, welche eine Maske anheben und versetzen
oder eine Maske um ein ortsfestes Gelenk verschwenken und über die
gewünschte
Matrizenöffnung
herunterklappen können.
Weitere beispielhafte Antriebe ermöglichen ein Verschieben oder
Verschwenken der Maske, während
diese dabei über
die Matrizenoberfläche
gleitet, so dass der Füllschuh
vorteilhafter Weise stets auf der Maske aufliegen kann. Vorteilhafterweise
kann die Maske, beispielsweise in Form einer dünnen Folie, auch über eine
Maskenführungseinrichtung
mit insbesondere Umlenkrollen im Vorfeld des Füllschuhs nach oben hin gebogen
werden. Durch das Verfahren des Füllschuhs in Richtung der Matrizenöffnung wird
die Maske vorteilhafterweise vom Füllschuh nach unten gebogen
und letztendlich über
die Matrizenöffnung und
deren Umfangsbereich gelegt. Beim Zurückverfahren des Füllschuhs
wird die Maske durch die Maskenführungseinrichtung
wieder nach oben gebogen oder gezogen, insbesondere durch elastische
Federmechanismen oder den Einfluss von Gewichten, welche über Umlenkrollen
eine entsprechende Zugkraft auf ein Ende der Maske ausüben können. Neben dem
Umbiegen der Maske durch eine Führung
kann eine Maskenversetzung somit auch allgemein durch andere an
der Maske angreifende Kräfte
F erfolgen.
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Andererseits können Maskenführungseinrichtungen
bereitgestellt werden, die bereits Bestandteil des Füllschuhs
sind. Beispielsweise kann eine Umlenkeinrichtung auf der Oberseite
des Füllschuhs
angeordnet werden, welche über
einen Feder- oder Gewichtsantrieb und insbesondere eine Umlenkrolle
das vordere Ende der Maske nach oben, insbesondere schräg über den
Füllschuh
nach oben zieht. Gemäß besonders
einfacher Ausführungsform kann
jedoch auch eine Maskenführung
ausgebildet werden, welche in Form von Umlenkschienen an der Vorderseite
des Füllschuhs
angeordnet ist und die vorderseitig aus dem Füllschuh bei einer Rückwärtsbewegung
austretende Maske nach oben hin, insbesondere in Richtung der Rückwärtsbewegung
nach oben hin über
den Füllschuh
umlenkt. Bei einer Bewegung des Füllschuhs in Richtung der Matrizenöffnung wird
die Maske dann automatisch durch das Vorwärtsbewegen des Füllschuhs
wieder vor dem Füllschuh
her und unter diesen gezogen. Um diese Automatisierung zu ermöglichen,
wird das dem beweglichen Ende der Maske gegenüberliegende Ende der Maske
zweckmäßiger Weise
an einem relativ zur Matrize starren Teil befestigt.
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In vorteilhafter Weise können auch
Mehrstofffüller
bzw. Mehrstoff-Füllschuhe
eingesetzt werden, welche in einem ersten Arbeitsgang Pulver über einen
ersten Pulverschlauch in deren Pulverkammer eingeführt bekommen,
um in einem späteren
Arbeitsgang über
einen zweiten Füllerschlauch
ein anderes Pulver in die Pulverkammer gefüllt zu bekommen. Der Füllschuh
wird dann nach dem Befüllen
der Füllschuhkammer über die
Matrizenöffnung
bewegt, um den Inhalt der Füllschuhkammer
in die Matrizenöffnung
zu entladen.
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Natürlich ist auch ein Zuführen von
Pulver erst in der Stellung möglich,
in der sich der Füllschuh bereits über der
Matrizenöffnung
befindet. Auch in diesem Fall kann es vorteilhaft sein, die Matrizenöffnung bis
auf einen tatsächlich
zu befüllenden
Bereich mit einer Maske abzudecken.
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Besonders vorteilhaft ist auch eine
Absaugeinrichtung oder ein Abstreifer, um die Maske beim Abnehmen
von der Maskenöffnung
von Pulverrückständen zu
befreien, welche an der Maske kleben. Dies verhindert ein Kontaminieren
in einem späteren
Arbeitsschritt, bei dem dann derartige an der Maske haftenden Pulverrestbestände in die
Matrizenöffnung oder
die Füllschuhkammer
gelangen könnten.
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Ein Ausführungsbeispiel mit diversen
Ausführungsformen
wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 mit
einer Abfolge von 7 Teilschnitt-Darstellungen 1A – 1G durch
eine Matrize und eine Matrizenöffnung
einen Befüllungsvorgang
für die
Matrizenöffnung
in mehreren Arbeitsschritten;
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2 drei
verschiedene Maskenführungseinrichtungen;
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3 drei
Abbildungen zum Veranschaulichen des Einsatzes einer Mehrstoffbefüllungs-Füllereinrichtung
bei zugleich Versetzen der Maske zwischen einzelnen Befüllungsschritten;
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4 eine
Pulverbefüllungsanlage
mit einer Vielzahl von Befüllungsstationen
in zwei Ausführungsformen
und
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5 einen
Schnitt durch eine Pulverbefüllungsvorrichtung
während
des Überschiebens
eines Füllschuhs über eine
bereits teilweise mit Pulver befüllte
Matrizenöffnung
gemäß dem Stand
der Technik.
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Wie aus 1 mit
den Unterfiguren 1A-1G ersichtlich, weist eine
Matrize 1 eine Matrizenöffnung 2 auf,
in der zumindest ein auf- und abwärts bewegbarer Stempel, vorzugsweise
aber eine Vielzahl solcher Stempel 3 – 5 angeordnet ist. Durch das
Abwärtsbewegen
der einzelnen Stempel entsteht über diesen
ein mit Pulver befüllbarer
Raum in der Matrizenöffnung 2.
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Ein Füllschuh, der vorzugsweise in
zwei Grundstellungen verfahrbar ist, dient zum Befüllen der
Matrizenöffnung 2 mit
Pulver 11. Der Füllschuh 7 ist
mit einer Pulverbefüllungseinrichtung 8,
insbesondere einem oder mehreren Pulverschläuchen 8 gekoppelt, über welche
Pulver in eine innenseitige Füllschuhkammer 10 einfüllbar ist.
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In bevorzugter Ausführungsform
findet das Einfüllen
von Pulver 11a in die Füllschuhkammer 10 in
einer Grundstellung statt, in welcher der Füllschuh 7 abseits
der Matrizenöffnung 2 auf
der Matrizenoberfläche 6 angeordnet
ist. Zum Versetzen des Füllschuhs 7 über die
Oberseite der Matrize 1, d.h. über die Matrizenplatte bzw.
Matrizenoberfläche 6 dient ein
Füllschuhantrieb
mit vorzugsweise einem Führungsgestänge 9,
welches an dem Füllschuh 7 angekoppelt
ist. In besonders bevorzugter Ausführungsform übergreift ein umgekehrt U-förmiger Abschnitt des Führungsgestänges 9 Bolzen 9b,
die seitlich aus dem Füllschuh 7 bzw.
der Füllereinrichtung 7 herausstehen.
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Wie dies aus 1A ersichtlich ist, befindet sich der
Füllschuh 7 in
einem fortgeschrittenen Verfahrensstadium bereits über der
Matrizenöffnung 2, wobei
Pulver 11 aus der Füllschuhkammer 10 in
die Matrizenöffnung
oberhalb der abgesenkten Stempel 3 und 4 fällt. Üblicherweise
wird der Füllschuh 7 mit bereits
pulvergefüllter
Füllschuhkammer 10 bei
noch nicht abgesenkten Stempeln 3 – 5 über die
Matrizenöffnung 2 gefahren.
Erst wenn der Füllschuh 7 sich mit
seiner Füllschuhkammer 10 über den
abzusenkenden Stempeln 3, 4 befindet, werden die
Stempel 3 und 4 abgesenkt, wobei Pulver aus der
Füllschuhkammer 10 in
den entstehenden Freiraum bzw. Hohlraum oberhalb der abgesenkten
Stempel 3 und 4 in der Matrizenöffnung 2 fällt. Dadurch,
dass durch das Absenken von den Stempeln 3 und 4 über diesen
ein Unterdruck entsteht, wird dieses Verfahren auch als Saugfüllung bezeichnet.
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Nachdem die Matrizenöffnung 2 mit
Pulver 11 befüllt
ist, wird der Füllschuh 7 wieder
in die andere Grundstellung zurückverfahren,
wie dies aus 1B ersichtlich
ist. In dieser anderen Grundstellung wird die Füllschuhkammer 10 des
Füllschuhs 7 dann
wieder mit Pulver 11a befüllt, wobei das Pulver 11a über den
Füllschlauch 8 aus
einem Pulversilo zugeführt
wird, wie dies auch aus 1C ersichtlich
ist. Bei dem Pulver 11a handelt es sich meist um ein anderes
Pulver 11a als das Pulver 11, welches beim vorherigen
Verfahrenszyklus in die Matrizenöffnung 2 eingefüllt wurde.
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Wie aus 1D ersichtlich, wird der Füllschuh 7 in
einem nachfolgenden Verfahrensschritt wieder über die Matrizenöffnung 2 verfahren.
Zusammen mit oder vor dem Verfahren des Füllschuhs 7 über die
Matrizenöffnung 2 wird jedoch
eine Maske, insbesondere eine Schablone oder Folie über die Matrizenoberfläche 6 und
die Matrizenöffnung 2 gelegt.
Die Maske 12, insbesondere eine flexible Folie, weist zumindest
eine Maskenöffnung 13 auf,
die oberhalb eines Bereiches der Matrizenöffnung 2 zu liegen
kommt, wobei in diesem Bereich nachfolgend das Pulver 11a aus
der Füllschuhkammer 10 eingefüllt werden
soll. Die Maskenöffnung 13 ist
insbesondere mit Blick auf die Form des zu befüllenden Abschnitts der Matrizenöffnung 2 angepasst,
kann jedoch auch fein strukturiert auf bestimmte Anforderungen angepasst
sein, beispielsweise um eine feingliedrige elektrisch leitfähige Schaltung
auf einem ansonsten starren Pressling zu fertigen.
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Bei dem in 1D dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Maske 12 in
Form einer Folie bereit gestellt, die mit einer Rollbewegung ähnlich wie
beim Abrollen eines Teppichs über
die Matrizenoberfläche 6 abgerollt
wird. Das Anordnen der Maske 12 auf der Matrizenoberfläche 6 und
der Matrizenöffnung 2 kann
dabei synchron zu der Bewegung des Füllschuhs erfolgen, kann aber
auch unabhängig
von der Bewegung des Füllschuhs
vorgenommen werden.
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Insbesondere ist es möglich, die
Folie von einer anderen Seite als von der Seite der Füllschuh-Befüllungsposition
aus aufzulegen. Besonders bevorzugt werden jedoch Ausführungsformen, bei
denen der Füllschuh
dauerhaft auf der Maske angeordnet ist und daher nicht über eine
Maskenkante geschoben werden muss.
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Wie aus 1E ersichtlich, befindet sich der Füllschuh 7 mit
einem beispielsweise schweren Pulver 11a zu, einem nächsten Zeitpunkt
oberhalb der Maskenöffnung 13 in
der Maske 12. Beim Verfahren in diese Position ist durch
die zwischengelegte Maske 12 keine Kontamination des bereits
in die Matrizenöffnung 2 eingefüllten Pulvers
aufgetreten. In einem nächsten
Schritt wird der entsprechende Stempel 5 unterhalb der
Maskenöffnung 13 abgesenkt,
so dass das Pulver
11a aus der Füllschuhkammer 10 in den
entstehenden Raum oberhalb des Stempels 5 gesaugt wird
bzw. fällt.
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Anschließend wird, wie dies aus 1G ersichtlich ist, der
Füllschuh 7 wieder
in die andere Grundstellung, d.h. in die Füllschuh-Befüllungsposition verfahren. Dabei
kann automatisch oder getrennt davon die Maske 12 wieder
von der Matrizenöffnung 2 abgehoben
werden.
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Wie aus insbesondere den 2A – 2C ersichtlich,
gibt es eine Vielzahl verschiedenartigster Ausführungsformen für Maskenführungseinrichtungen.
Neben Schablonen und starren Masken werden biegbare Masken 12 besonders
bevorzugt, beispielsweise Folien. Je dünner die Maske ist, desto weniger Pulver
steht: nach dem Entfernen der Maske möglicherweise über die
Grundhöhe
der Matrizenplatte bzw. Matrizenoberfläche 6 hinaus.
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Wie aus 2A ersichtlich, besteht eine besonders
einfache Maskenführungseinrichtung
aus einem Führungsmechanismus,
beispielsweise einer Führungsschiene.
Ein einfacher Führungsmechanismus
kann aus einer am Füllschuh 7 vorderseitig
beabstandeten Maskenführung 20 bestehen.
Diese ragt mit ihrem unteren Ende bis zu der Matrizenplatte 6 herunter,
wobei sie vorzugsweise leicht bogenförmig nach vorne, dann nach
oben und letztendlich schräg zurück in Richtung
oberhalb des Füllschuhs 7 gebogen
ist. Die Maske 12 wird dadurch von der Matrizenoberfläche 6 aus
nach oben und letztendlich nach hinten zurück schräg oberhalb des Füllschuhs 7 gebogen.
Die Maskenführung 20 ist
vorzugsweise mit entsprechenden Befestigungs- und Abstandsstegen 21 am
vorderen Gehäuse
des Füllschuhs 7 befestigt.
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Beim Vorwärtsbewegen des Füllschuhs 7 drückt dieser
mit seiner vorderen, unteren Kante die Maske 12 nach unten
und bewirkt beim Vorschub entsprechend ein Einziehen der Maske 12.
Beim Zurückziehen
des Füllschuhs 7 von
der Matrizenöffnung 2 weg
in die Ruheposition bzw. Befüllungsposition des
Füllschuhs
wird hingegen die Maske 12 vorderseitig in die Maskenführung 20 und
durch diese nach oben bzw. schräg
oberhalb vor den Füllschuh 7 geschoben
und dadurch letztendlich von der Matrizenoberfläche 6 abgehoben.
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In besonders bevorzugter Ausführungsform kann
eine Absaugeinrichtung 31 bereit gestellt sein, welche
ein- oder beidseitig Restpulver von der abgehobenen Maske 12 absaugt.
Unterseitig der Maske 12 kann Pulver aus der Matrizenöffnung 2 kleben bleiben,
oberseitig der Maske 12 kann Restpulver aus der Füllschuhkammer 10 kleben
bleiben. Insbesondere kohlenstoffhaltiges Pulver würde in einem stärkeren Maße an der
Maske 12 kleben bleiben als einfaches Metallpulver.
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Die Maske 12 kann aus verschiedenartigsten Materialien
bestehen, für
eine gute Biegbarkeit, wie sie bei den Ausführungsformen der 2A-2C benötigt wird, vorzugsweise aus
einer dünnen,
stabilen Kunststofffolie oder einer dünnen, ausreichend gut biegbaren
Metallfolie.
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Wie aus 2B ersichtlich, kann die Maske 12 auch
mittels eines am Füllschuh 7 oberseitig
befestigten Gestells von der Vorderseite des Füllschuhs 7 aus nach
schräg
oben gezogen werden. Das dargestellte Gestell besteht aus einem
von der Füllschuhoberseite
nach oben ragenden Gestänge 23,
an dessen Oberseite beispielsweise eine Rolle 24 als Umlenkeinrichtung
gelagert ist. Von dem Ende der Maske 12 aus führt vorzugsweise
ein Zugseil 25 über die
Rolle 24 zu einer Feder 26, welche an der Oberseite
des Füllschuhs 7 mit
ihrem anderen Ende gelagert ist. Die Feder 26 zieht somit
das vordere Ende der Maske 12 stets nach oben hin, so dass
die Maske 12 in dem Bereich vor dem Füllschuh 7 stets nach oben
gezogen wird. Je länger
die Strecke ist, über
die der Füllschuh 7 vor
bzw. zurückbewegt
werden muss, desto höher
muss entsprechend das Gestänge 23 ausgebildet
sein.
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Denkbar sind auch beliebige andere
Ausführungsformen,
beispielsweise unter Einsatz eines Gewichtes anstelle der Feder 26.
Anstelle der Rolle 24 kann auch eine walzenförmige Umlenkeinrichtung eingesetzt
werden, über
die dann nicht nur ein Zugseil, sondern sogar die Maske 12 selber
umgelenkt werden kann. Auch kann z.B. die Feder direkt von dem oberen
Ende des Gestänges
aus an dem vorderseitigen Ende der Maske 12 angreifen.
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Bei der in 2C dargestellten Ausführungsform wird die Maske 12 nicht
mittels einer Maskenführungseinrichtung
am Füllschuh 7 selber
nach oben gezogen, sondern mittels eines Maschinengestells 28,
das relativ zu der Matrize 1 starr gelagert ist. An dem
dargestellten Maschinengestell 28 sind wiederum Rollen 27 dargestellt,
welche ein Zugseil umlenken, das zwischen der Maske 12 und
einem Gewicht 29 verspannt ist.
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Alternative Maskenführungseinrichtungen können auch
als Rollen oder Walzen zum Aufrollen der Maske ausgebildet sein,
so dass die Maske 12 ähnlich
einem Teppich aus- bzw. einrollbar ist.
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Während
bei den drei anhand der Figur dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils mit
Hilfe des Füllschuhs 7 die
Maske 12 beim Verfahren in die Position über der
Matrizenöffnung 2 auf
die Matrizenoberfläche 6 bzw. über die
Matrizenöffnung 2 gedrückt wird,
können
das Auflegen der Maske 12 auf die Matrizenoberfläche 6 bzw. über die
Matrizenöffnung 2 und
das Verfahren bzw. Versetzen des Füllschuhs 7 auch unabhängig voneinander
durchgeführt
werden. Bei besonders. bevorzugten Ausführungsformen werden jedoch
die einzelnen Bewegungsabläufe
synchron zueinander gekoppelt.
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Eine beispielhafte Ausführungsform
für ein voneinander
unabhängiges
Bewegen der Maske 12 und des Füllschuhs 7 ist anhand
des Ablaufs der 3A – 3C skizziert.
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Wie aus 3A in Draufsicht ersichtlich, weist eine
Matrize 1 wiederum eine Matrizenoberfläche 6 mit einer in
dieser eingelassenen Matrizenöffnung 2 auf. Über die
Matrizenoberfläche 6 wird
ein Füllschuh 7 vor-
und zurückbewegt.
Die Vor- und Zurückbewegung
des Füllschuhs 7 erfolgt
wiederum über
ein Führungsgestänge 9,
was vorzugsweise wieder seitlich aus dem Füllschuh 7 herausragende Bolzen 9d übergreift.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Mehrstofffüllers ist
der Füllschuh 7 nicht
nur vor- und zurückbewegbar,
sondern auch quer zu dieser Bewegungsrichtung über die Matrizenoberfläche 6 bewegbar.
Anstelle getrennter vor-/zurück-,
bzw. rechts- und
links-Bewegungen ist auch eine dazu unabhängige oder diesen Bewegungen überlagerbare
Verschwenkbewegung um ein Verschwenkungslager 9c möglich, welches
sich im Führungsgestänge 9 oder
im Bereich des Antriebs des Führungsgestänges 9 befindet,
wie dies für
sich genommen bekannt ist.
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Der dargestellte Füllschuh 7 ist
als Mehrstofffüller
ausgebildet und weist vorzugsweise zwei oder mehr Füllschläuche 8a, 8b zur
Befüllung
der Füllschuhkammer 10 auf.
Anstelle der Befüllung
nur einer Füllschuhkammer 10 können in
dem Füllschuh 7 auch
mehrere Füllschuhkammern
ausgebildet sein.
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Bei dem in 3A dargestellten Verfahrensschritt ist
die Matrizenöffnung 2 bereits
teilweise mit einem Pulver befällt.
Vor dem erneuten Überschieben
des Füllschuhs 7 über die
Matrizenöffnung
wird die Maske 12 über
die Matrizenöffnung 2 gelegt.
Die dargestellte Maske 12 weist eine Maskenöffnung 13 in
Form eines Zylinderumfanges auf. Ausgebildet werden kann eine derartige
Maskenöffnung 13 durch das
Belassen eines gefüllten
Kreises mit geringerem Durchmesser innerhalb einer zylinderförmigen Öffnung in
der Maske 12. Zur Befestigung des inneren Kreises können dünne Stege
belassen werden, welche bei der gleichmäßigen Befüllung der darunter befindlichen Matrizenöffnung 2 nicht
oder nur vernachlässigbar
störend
wirken.
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Nach dem Vorfahren des Füllschuhs 7 über die
Maskenöffnung 13 und
die darunter liegende Matrizenöffnung 2 und
der Befüllung
mit dem mitgeführten
Pulver wird der Füllschuh 7 wieder
in die Ausgangsstellung für
dessen Befüllung
zurückgezogen. Bei
zurückgezogenem
Füllschuh
oder während
dessen Zurückziehens
wird die Maske 12 seitlich zu der Vor- und Zurückbewegung
des Füllschuhs 7 versetzt, wozu
ein Maskenversetzungsantrieb 30 verwendet werden kann,
der an der Matrize 1 oder einem Matrizengestell angeordnet
ist, wie dies in 3B dargestellt
ist. Zweckmäßigerweise
erfolgt das Versetzen der Maske erst, wenn diese von der Matrizenöffnung 2 abgehoben
wurde, um ein Mitschleppen von in der Matrizenöffnung 2 befindlichem
Pulver 11 bzw. 11a zu verhindern.
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Nach dem seitlichen Versetzen der
Maske 12 wird diese wieder über die Matrizenöffnung 2 gelegt, wobei
nunmehr andere, zusätzliche
Maskenöffnungen 13a über der
Matrizenöffnung 2 liegen.
Wie vorstehend beschrieben, liegen auch diese weiteren Maskenöffnungen 13a zweckmäßigerweise über Bereichen
der Matrizenöffnung 2,
unter denen entsprechend geformte Stempel nach dem Überführen des Füllschuhs 7 über die
Matrizenöffnung 2 bzw.
die Maskenöffnungen 13a abgesenkt
werden, um Pulver aus dem Füllschuh 7 in
entsprechende Räume
der Matrizenöffnung 2 zu
füllen.
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Wie dies aus den 3A – 3C ersichtlich ist, können die
Maskenöffnungen 13a auch
bestimmte gewünschte
Umfangsformen annehmen. Dies ist insbesondere bei der Herstellung
von Presskörpern wichtig,
die beispielsweise aus einem stabilen Trägermaterial in unteren Schichten
bestehen und oberseitig oder in Zwischenschichten dünne elektrisch leitfähige oder
elektrisch isolierende Materialschichten aufweisen.
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Wie aus 4A ersichtlich, kann eine komplexe Pulverbefüllungsanlage 40 eine
Vielzahl von Füllstationen 43 aufweisen,
die zur Befüllung
einer einzelnen Matrize mit einer Matrizenöffnung 2 verwendet
werden. Bei der dargestellten Ausführungsform befindet sich die
Matrize in einem Matrizenschlitten 41, der in einer Schlittenführung 42 quer zu
den einzelnen Füllstationen 43 verfahrbar
ist. In vorteilhafter Weise kann der Matrizenschlitten 41 die aufgenommene
Matrize nach der vollständigen
Befüllung
der Matrizenöffnung 2 direkt
seitlich aus der Befüllungsanlage 40 heraus
in eine Presse 44 verfahren, in welcher das Pulver zu einem
kompakten Pressling verpresst wird, wie dies für sich genommen bekannt ist.
Eine Befüllung
der Matrizenöffnung 2 unter
Verwendung der allgemein beschriebenen Maskentechnik kann natürlich auch
direkt innerhalb einer solchen Pulverpresse durchgeführt werden.
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Bei der dargstellten Füllanlage 40 befindet sich
der Matrizenschlitten 41 in einem ersten Verfahrensschritt
in einer in der Zeichnung linken Position, in welcher ein erster
Füllschuh 7 mit
einem ersten Pulver über
die Matrizenöffnung 2 geführt wird,
um das in der Füllschuhkammer
des Füllschuhs 7 enthaltene
Pulver in die Matrizenöffnung 2 zu
entladen. Nach dem Zurückfahren
des Füllschuhs 7 in
seine Grundposition wird der Matrizenschlitten 41 in die entsprechende
Position vor einer der anderen Füllstationen 43 verfahren.
In dieser Position wird dann der entsprechende Füllschuh 7 aus der
anderen Füllstation 43 über die
Matrizenöffnung 2 gefahren,
um im Füllschuh 7 befindliches
Pulver in die Matrizenöffnung
zu entladen. In vorteilhafter Weise ist jedem der Füllschuhe 7 zumindest
ein Pulversilo mit entsprechend verschiedenem Pulver zugeordnet,
so dass je Füllstation 43 ein
andersartiges Pulver in die Matrizenöffnung 2 eingefüllt werden
kann. Bei einem herzustellenden Pressling mit einer Vielzahl von
Schichten ist es natürlich
auch möglich,
den Matrizenschlitten 41 mehrfach zu einer bestimmten der Füllstationen 43 zu
verfahren, wenn eine entsprechende Pulverschicht in verschiedenen
Lagen gewünscht
wird.
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Wie dies dargestellt ist, kann bei
der Verwendung von losen Füllschuhen 7 mit
allenfalls angekoppeltem Füllschlauch 8 zweckmäßigerweise
ein einziger Füllschuhantrieb
verwendet werden, dessen füllschuhseitiger
Rahmen 9 jeweils an den entsprechenden zu verfahrenden
Füllschuh 7 angekoppelt
wird. Zusammen mit der Versetzung des Matrizenschlittens 41 wird
dann entsprechend das Führungsgestänge 9 zum
Führen
der einzelnen Füllschuhe 7 entsprechend
seitlich bzw. parallel zur Schlittenführung 42 zu einem
entsprechenden anderen der Füllschuhe 7 versetzt.
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Wie dies aus 4B ersichtlich ist, sind aber auch beliebige
andere Füllanlagen 45 konstruierbar. Vorteilhaft
kann demgemäss
auch eine zentrale Matrize mit einer Matrizenöffnung 2 sein, um
die kreisförmig
herum verschiedene Füllstationen 43 mit
jeweils einem Füllschuh 7 angeordnet
sind. Insbesondere kann eine solche Anordnung bereits Bestandteil einer
Pulverpresse 44 sein.
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Während
die vorstehende Beschreibung am Beispiel von Metallpulverpressen
ausgeführt
ist, ist das Grundprinzip für
beliebige Anordnungen einsetzbar, bei denen ein pulver- oder granulatförmiges Material
in einen Aufnahmeraum einfüllbar
ist. Auch muss nicht zwingend ein anschließendes Verpressen des Pulvers
in einer Pulverpresse vorgenommen werden.
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Als pulverförniiges oder granulatförmiges Material
können
verschiedenartigste Materialien verwendet werden, d.h. neben Metallpulvern
auch beispielsweise keramische Pulver oder kohlenstoffhaltige Pulver.
Die vorstehend beschriebene Verfahrensweise ermöglicht insbesondere auch die
Herstellung von Mischlegierungen oder von komplexen Presslingen,
bei welchen auf stabilen Schichten weniger stabile Schichten aufgetragen
sind. Möglich
ist auch die Fertigung von beispielsweise Presslingen mit einem außenseitig
stabilen Material und einem um eine zentrale Durchgangsöffnung innenseitig
weicheren oder mit schmierender Eigenschaft ausgestatteten Material
zur Aufnahme einer rotierenden Welle. Weitere Anwendungsbereiche
befinden sich beispielsweise bei der Fertigung von Brennstoffzellen,
also der Fertigung von Presslingen, bei denen verschiedenartigste Materialien überund/oder
nebeneinander im zu fertigenden Pressling angeordnet sein müssen, wobei eine
große
Reinheit der einzelnen Bereiche gefordert wird.