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Einrichtung zum Pressen von Formstücken, insbesondere von einseitig
offenen Hohlkörpern aus nicht fließenden Massen, z. B. Holzspanpreßmassen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Einrichtung zum Pressen von Formstücken, vorzugsweise einseitig
offenen Hohlkörpern, aus nicht oder nur schwer fließenden Massen, insbesondere mit
Bindemitteln versetzten Holzspänen od. dgl., mit aus verschiedenen Richtungen wirkenden,
durch Preßflächen übertragenen Druckkräften.
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Beim Verarbeiten nicht fließender Massen, die einer weitgehenden Verdichtung
bedürfen, muß jedem einzelnen Punkt des zu bildenden Körpers ein der gewünschten
örtlichen Dicke und Härte entsprechendes Quantum Rohmaterial gleichmäßig verteilt
vor die Druckplatten eingebracht werden, das während des Pressens unter gleichmäßig
zunehmendem spezifischem Druck einerseits in sich verdichtet werden muß, und zwar
um so mehr, je härter und fester die betreffenden Körperstellen werden sollen, wobei
anderseits die einzelnen Körperelemente unter sich zum einheitlichen Körper zu vereinigen
sind.
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Bei bekannten derartigen Einrichtungen werden schiefe Ebenen, Keile
oder an den Druckplatten angeordnete, während des Pressens schwenkende Flügel verwendet,
die erhebliche Querkräfte und Beanspruchungen hervorrufen. Abgesehen davon, daß
Vorrichtungen mit hintereinandergeschalteten Reibübertragungen am letzten Glied
nur bedeutend geringer Kräfte ausüben können als am ersten, sind Reibübertragungen
zufälligen Unterschieden des Reibungskoeffizienten unterworfen, und es besteht die
Gefahr, daß Abrieb und Schmiermittel von den Gleitflächen auf unmittelbar anschließende
Preßflächen übertreten und die Werkstücke verschmutzen.
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Die meisten der bekannten Vorschläge haben außerdem den grundsätzlichen
Nachteil, daß Hubrichtung und Hubgröße der einzelnen Druckplatten voneinander abhängen
und nicht frei gewählt werden können. Um einheitliche Körper mit fallweise gewünschten
örtlich verschiedenen Materialdicken und Festigkeiten und etwa zusätzlich von unregelmäßiger
Form zu erzielen, können durchaus uneinheitliche Verdichtungsgrade, Hübe, Drucke
und Druckrichtungen erforderlich werden, Forderungen, denen mit voneinander abhängigen
Druckhubeinrichtungen nie zu genügen ist, besonders nicht mit solchen, die sich
gegenseitig durch Reibungsschluß betätigen sollen und bei denen schon Reibungsungleichheiten
den Arbeitsablauf stören können: Solche Einrichtungen sind offenbar nur notgedrungen
gewählt worden, um üb?iche Pressen verwenden zu können. Wegen des schlechten Wirkungsgrades
der Reibungsschlüsse und um die Einrichtungen in der Presse unterbringen zu können,
mußten starke, große und damit träge Pressen verwendet werden, deren Querhäupter
den auftretenden Biegebeanspruchungen gewachsen sind.
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Es sind auch Pressen zum Herstellen einseitig offener, aus Holzspänen
bestehender und mit Bindemitteln versetzter Hohlkörper vorgeschlagen worden, die
voneinander unabhängige Druckeinrichtungen aufweisen. Diese Bauart verwendet ausgesprochen
auf Biegung beanspruchte Traversen und weist einen Arbeitsraum auf, der ringsum
von sperrigen Rahmen umgeben ist, wobei von oben her vier Säulen die sie verbindenden
Traversen und den Preßbären derart überbauen, daß im Preßraum nur unter großen Schwierigkeiten
gearbeitet werden kann. Um die Preßform zu füllen, muß der lotrechte Zylinder sehr
hoch gelegt und mit entsprechend langem Hub ausgeführt werden, wobei für jedes Preßspiel
von den Seiten Einschüttvorrichtungen ein- und auszufahren sind. Die den eigentlichen
Arbeitsraum umgebenden Rahmen benötigen viel Bodenfläche, weshalb eine nach diesem
Vorschlag gebaute Presse, besonders dann, wenn hohe Verdichtungen gefordert werden,
unwirtschaftlich große Abmessungen und schwere Biegeträger aufweisen muß. Derartige
Pressen baut man daher nur für die Herstellung einfacher Gegenstände, für die keine
besondere Dauerhaftigkeit erforderlich ist. beispielsweise zum Pressen von Särgen.
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Die vorstehend geschilderten Nachteile der bekannten Ausführungen
beseitigt die erfindungsgemäße
Einrichtung dadurch, daß die zum
Vorschieben der die Verdichtung des Rohmaterials bewirkenden Druckplatten dienenden
Druckerzeuger, sowie Zwischenstücke und Kerne in zugehöriger räumlicher Orientierung
in einem aus nur auf Zug beanspruchten Bauteilen gebildeten, in sich geschlossenem
statischen System derart angeordnet sind, daß ihre Reaktionskräfte in den Systemknotenpunkten
durch die Zugstäbe aufnehmbar sind.
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Als Druckerzeuger können bekannte Preßzylinder und/oder Gewindespindel-
oder Kniehebelpressen dienen.
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Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung ist gekennzeichnet durch
Abstützung je eines mit Druckplatten zur Systemmitte hin wirkenden Druckzylinders
in den vier Basis-Knotenpunkten und in einer Spitze eines mit gegebenenfalls verstellbaren
oder auswechselbaren Bauteilen gebildeten Oktaeder-Strebengerippes, dessen andere
Spitze als Fuß gestaltet ist, mit einem Träger für einen Kern- oder Formenteile,
gegebenenfalls auch Auswerfer aufnehmenden Tisch, wobei die Zylinder, der Formengrundriß,
die Formenteilfugen und der Oktaedergrundriß parallel oder über Eck zueinander gelegt
werden können.
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Wenn die Flächen des zu bildenden Körpers unregelmäßig verteilt sind,
ist es vorteilhaft, für jede Fläche senkrecht auf diese einen Eckpunkt so festzulegen,
daß bei Ausübung des Preßdruckes Zugkräfte in den durch die Verbindungslinien der
Eckpunkte bestimmten Richtungen auftreten. Die Eckpunkte werden gemäß einer bevorzugten
Ausbildung durch auswechselbar und längsverstellbar angeordnete Zugstäbe verbunden
und weisen Druckhuberzeuger auf, die zweckmäßig winkeleinstellbar und austauschbar
sind und eine Anzahl wahlweise verwendbarer Befestigungsmittel für die einzelnen
Zugstäbe besitzen.
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Dadurch, daß das ganze System nur zugbelastet ist, kann die Bauweise
relativ leicht sein. Dies ermöglicht beträchtliche Kosteneinsparungen beim Bau der
Pressen und ihrer Fundamente. In einer Ebene liegende Zugstäbe, wie z. B. die vier
Stäbe eines Oktaeders, können zu einem Rahmen zusammengefaßt sein. An Stelle eines
Druckzylinders läßt sich auch ein Drucktisch verwenden, auf dem sich Kern- und Formteile
abstützen. Statt eines Drucktisches mag man gegebenenfalls auch eine in dem aus
der Zusammenfassung der Zugstäbe gebildeten Rahmen befestigte Platte vorsehen. Wenn
die Zugstäbe direkt durch eine Platte ersetzt sind, dient diese gleichzeitig als
Preßtisch.
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Eine weitere Vereinfachung ergibt sich, wenn zwei in einer Ebene liegende
Zugstäbe zu einem einheitlichen Bauteil mit Abwinkelung im Angriffspunkt der Reaktionskräfte
vereinigt werden. Wenn zwei parallele Zugstäbe zur Verwendung kommen, können die
Preßzylinder zwischen ihnen angeordnet sein.
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Falls in einer Ebene liegende Zugstäbe durch eine Platte oder einen
Rahmen ersetzt oder ergänzt sind, so daß daraus ein sekundäres in sich geschlossenes
statisches System entsteht, kann dieses sekundäre System entweder eingebaut werden
- etwa an der Basis eines Oktaeders als Spreizglied für die durchlaufenden abgewinkelten
Zugstäbe -, oder es läßt sich das sekundäre System als Ganzes in einem der Eckpunkte
des primären Systems über starre Säulen oder Zylinder abstützen. Dadurch ist es
möglich, Auswirkungen der elastischen Deformationen der hochbeanspruchten Zugstäbe
auf die im Entstehen begriffenen Werkstücke, besonders quer zur Preßrichtung verlaufende
Verschiebungen zwischen Kern und Druckplatten und als deren Folge Rißbildungen zu
vermeiden.
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Umgekehrt kann, da Rücksichten auf elastische Deformationen weitgehend
entfallen, die spezifische Beanspruchung der Bauteile erheblich vergrößert werden,
d. h., man darf leichter bauen, als es sonst zulässig wäre.
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Es wird ferner möglich, die Druckhuberzeuger des sekundären Systems
unabhängig von denen des primären Systems anzuordnen, sie z. B. weit oberhalb der
Abwinkelungsstellen der primären Zugstäbe und zwischen deren Eckpunkten vorzusehen,
ohne das Prinzip der Aufnahme der Reaktionskräfte in den Eckpunkten zu verlassen.
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Entsprechend den konstruktiven und preßtechnischen Erfordernissen
können die Achsen der Druckhuberzeuger, der Formgrundriß, die Formfugen und der
Grundriß des primären Systems (z. B. Oktaederbasis) parallel oder über Eck zueinander
angeordnet sein. Es ergibt sich auch die Möglichkeit, die Zugstäbe, die Halterung
der Zylinder in den Eckpunkten und die Verbindung zwischen Zylinderkolben und Druckplatte
elastisch auszubilden, z. B. durch Anordnen von Federn in hohlen ineinandergeführien
Leitstäben, die die Zugkräfte aufnehmen oder von Druck aufnehmenden Federn in der
den Zylinder führenden Hülse. Hierdurch läßt sich plötzlich zugeführte Druckenergie
nachwirkend speichern.
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Weitere Merkmale der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnungen
in Ausführungsbeispielen eingehend beschrieben, ohne daß der Umfang der Erfindung
darauf beschränkt sein soll. Es zeigt F i g. 1 im Schaubild schematisch die grundsätzliche
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung, F i g. 2 und 3 die Seitenansicht
und Draufsicht einer solchen Presse teilweise im Schnitt, F i g. 4 bis 7 Pressenbauarten,
bei denen zwei in sich geschlossene statische Systeme kombiniert sind, und zwar
F i g. 4 und 5 in Seitenansicht bzw. Draufsicht eine Presse, deren sekundäres System
gegen das primäre verdreht ist, F i g. 6 eine Abwandlung dieser Bauart, bei der
das sekundäre System in einem Eckpunkt des primären Systems abgestützt ist, F i
g. 7 eine Bauart, bei der der Kern durch einen Gegendruckzylinder angehoben und
zur Entnahme des gepreßten Werkstückes abgesenkt werden kann und F i g. 8 eine Druckplatte
mit Winkelstücken.
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F i g. 1 zeigt die Druckhuberzeuger 1 bis 5, z.
B.
Preßzylinder, die zum Vorschieben von Druckplatten 6 bis 10 in den Eckpunkten
eines aus Zugstäben 15 bis 26 gebildeten, die Gestalt eines Oktaeders aufweisenden
Systems angeordnet sind. In einem Eckpunkt stützt sich ein Preßtisch 12 über eine
Säule 13 ab. Der unterste Eckpunkt ist dabei als Fuß ausgebildet.
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Ein Kern 11 auf dem Tisch 12 bildet die Innenform des herzustellenden
Werkstückes 11'. Drücken die Zylinder 1 bis 5 ihre Druckplatten 6 bis 10 gegen das
um den Kern 11 sich bildende Werkstück 11',
so entstehen Reaktionskräfte,
die von den Druckhuberzeugern
unmittelbar, vom Kern 11 und vom
Tisch 12 mittelbar über die Säule 13 auf die Eckpunkte übertragen und dort von den
Stäben 15 bis 26 unter Zugbeanspruchung aufgenommen werden (F i g. 1).
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F i g. 2 und 3 zeigen Längs- und Querschnitte einer Ausführung der
Erfindung mit gegabelten Stäben 15 und 23 oder paarigen Zugstäben 17, 25, die auch
zu durchlaufenden abgewinkelten Zugstäben 17, 25 verbunden werden können. Zwischen
den Säulen 13 ist ein Auswurfzylinder 13 a angeordnet, der sich bei
entsprechender Bemessung - nach Ausrücken des Auswerfers - auch als dem Zylinder
1 das Gleichgewicht haltender Gegendruckzylinder benützen läßt.
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Die waagerechten Zugstäbe 19 bis 22 können durch eine Kombination
einer unter den Zylindern liegenden Platte 12 a mit Zugstäben 19' bis 22', die über
den Zylindern liegen, ersetzt werden. Dadurch wird ein die waagerechten Zylinder
umfassendes sekundäres in sich geschlossenes statisches System gebildet.
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Im Sonderfall, daß sich die Kräfte aller Zylinder im Gleichgewicht
und die Komponenten in Richtung der Zugstäbe 15 bis 18 und 23 bis 26 befinden, können
die Stäbe 19 bis 22 oder sie ersetzende Elemente entfallen.
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Die Druckplatten 7 bis 10 der vier liegenden Zylinder 2 bis 5 laufen
über den Tisch 12. Die Lücke zwischen je zwei benachbarten Druckplatten ist durch
je ein auf dem Tisch befestigtes oder beweglich gelagertes Eckstück 27 bis
30, z. B. zwischen den Druckplatten 9 und 10 (F i g. 1 und 3) durch das Eckstück
29, ausgefüllt, an dem die anliegenden Druckplatten 9, 10 entlanggleiten.
Die inneren Kanten, z. B. 29 a der Eckstücke können aus noch zu erläuternden Gründen
etwas abgeflacht sein.
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Bei zurückgezogenen Druckplatten ergibt sich ein unten durch den Tisch
12, innen durch den Kern 11 und außen durch die Druckplatten 7 bis 10 und
die Eckstücke 27 bis 30 begrenzter Raum mit der größten Breite
a bzw. b, der mit dem zu verpressenden Material gefüllt und beim Vorschieben
der Druckplatten 7 bis 10 auf die Wanddicke c bzw. d verkleinert wird, wobei sich
das eingefüllte Material im Verhältnis a : c bzw. b : d zusammenpreßt. Das Verhältnis
a : c und b : d richtet sich nach dem verarbeiteten Rohstoff und den gewünschten
Eigenschaften des Erzeugnisses. Neben dem Preßdruck mag noch chemische, elektrische
oder physikalische Behandlung wie Begasung, Erwärmung, Vibration usw. zur Anwendung
kommen.
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Um einen mit der Zarge c, d verbundenen Boden von der Dicke f zu erzeugen,
muß man den Raum über dem Kern 11 in der erforderlichen Höhe e mit Rohmaterial füllen,
das der Preßhub der Druckplatte 6 auf das Maß f zusammenpreßt.
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Zwischen der seitlichen Begrenzung der oberen Druckplatte 6 und den
benachbarten Druckplatten 7 bis 10 (F i g. 2) sind obere Eckstücke 31 vorgesehen,
an deren Unterkante die Druckplatten 6 bis 10 entlanggleiten, wobei die Innenkanten
31 a der oberen Eckstücke 31 ebenfalls abgeflacht sein können. Diese werden zweckmäßig
unterteilt in einen mit den Eckstücken 27 bis 30 verbundenen Teil 32, der an die
Druckplatten 7 bis 10 oben bündig anschließt und einen die lichten
Füllräume a und b überdeckenden Teil 31, der - etwa von der hochgehenden
Druckplatte 6 angehoben - in die Stellung 31' hochgefahren werden kann, so daß sich
Rohmaterial am Rande zwischen der oberen Stellung 31' des oberen Eckstückes 31 und
dem Teil 32 einfüllen läßt.
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Durch einseitiges Wegnehmen oder Umklappen eines der Eckstücke 27
bis 30 samt anschließender Führung 32, bei teilweisem Hochfahren der oberen Eckstücke
31 ohne die Materialfüllöffnung freizugeben, wird das fertige, vom Kern abgehobene
Werkstück 11" entnommen (F i g. 2).
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Als Füllmaße eingerichtete, vorteilhaft durchsichtige Trichter 33
werden bei noch geschlossener Presse mit bestimmten Dosen und Sorten Rohmaterials
gemalt, so daß ihr Inhalt nach völligem Hochfahren der Stücke 31 durch den damit
freigegebenen Füllspalt in die Form fällt.
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Vor oder mit dem Niederfahren der Druckplatte 6 werden die Eckstücke
31 bis an die Druckplatten 7 bis 10 abgesenkt. Dabei wird das unter den Eckstükken
31 befindliche Rohmaterial von oben her etwas verdichtet, so daß sich beim Preßhub
der fünf Druckplatten 6 bis 10 an der Außenseite des Kastenbodens
eine erhöhte Verdichtung ergibt. Dies läßt sich vermeiden, wenn man den Hub der
Druckplatten 7 bis 10 entsprechend vermindert.
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Die fünf gleichzeitig vorgehenden Druckplatten 6
bis
10 schieben fünf Säulen von kohmaterial gegen den Kern 1l.; dabei sammelt
sich in den Grenzzonen zwischen benachbarten Außenflächen des sich bildenden Preßteiles
etwa doppelt so viel Rohmaterial je Raumeinheit an, als in der glatten Wand, wenn
die Breite der Druckplatten im Grundriß so groß ist wie die Außenbreite K des fertigen
Kastens (F i g. 3).
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Abflachungen 29 a bzw. 31 a der Eckstücke ermöglichen, daß quer über
die Abflachung liegend.; Fasern von zwei benachbarten Druckplatten gleichzeitig
ergriffen und in die Eckkante des Preßteiles gedrückt werden. Sind die Druckplatten
kleiner als die Außenbreite des Preßteiles, dann entsteht an diesem durch die Abflachungen
29 a und 31 a eine abgeschrägte Außenkante.
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In den F i g. 4 bis 7 sind weitere Ausführungsmölichkeiten der erfindungsgemäßen
Einrichtung dargestellt, wobei die Bezifferung gleich der um 100 vermehrten Bezifferung
gleichartiger Teile von F i g.1 bis 3 gewählt wurde.
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Bei der Ausführung nach F i g. 4 sind ein Zylinder 101 mit Druckplatte
106 im oberen und ein Kern-und Formteile tragender Tisch 112 mit Säulen 113, samt
einem Auswurf- oder Gegendruckzylinder 125 im unteren Eckpunkt eines, um ein Spreizglied
123 geführten, aus vier Zugstäben 115 bis 118 gebildeten primären Systems abgestützt.
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Bei der in F i g. 1 gezeigten schematischen Darstellung werden die
Reaktionskräfte der waagerechten Zylinder 2 bis 5 durch ein in ihrer Kraftwirkungsebene
liegendes geschlossenes Viereck von Zugstäben 19 bis 22 aufgenommen. Dagegen wird
bei den Ausführungen nach den F i g. 4 bis 7 die unter den Zylindern 102
bis 105 liegende Platte 123 oder der mit den Zylindern 102
bis 105 durch Verlängerungen 112 a verbundene Tisch 112 zur Aufnahme der
Zylinderreaktion mit herangezogen, in Verbindung mit weiteren Zugstäben 119 bis
122 in oder oberhalb der Kraftwirkungsebene der Zylinder 102 bis 105. Diese Zugstäbe
können unter sich und mit den Zylindern zu einem Rahmen vereinigt werden. Die Platte
123 bzw. der Tisch 112 mit dem Kern 111, den waagerechten Zylindern 102 bis 105
und den waagerechten
Zugstäben 119 bis 122 bilden dabei ein sekundäres
in sich geschlossenes statisches System.
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Bei den Ausführungen nach den F i g. 4 bis 6 ist das sekundäre System
um die Hochachse des primären Systems so verdreht, daß die waagerechten Zylinder
102 bis 105 zwischen die lotrechten Zugstäbe 115 bis 118 zu liegen
kommen, denen die Platte 123 als - sie etwa in Schlitzen 117 c führendes - Spreizglied
dient.
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Während des Pressens heben sich die Reaktionskräfte der vier waagerechten
Zylinder gegenseitig auf. Die Preßkraft des oberen Zylinders 101 belastet über das
Werkstück, den Kern und den Tisch die Platte 123 und die Säulen
113. Diese werden durch die Druckbelastung elastisch verkürzt, während die
senkrechten Zugstäbe 115 bis 118 sich elastisch verlängern. An den Berührungsstellen
(z. B. 117 c) der Platte 123 mit den senkrechten Zugstäben (z. B.117) tritt die
Summe der Verkürzung der Säulen 113 und der Verlängerung des unteren Teiles der
Zugstäbe (z. B. 117 b) auf. Wären die waagerechten Zylinder mit den senkrechten
Zugstäben verbunden, dann würde zwischen den von den Zylindern vorgeschobenen Druckplatten
(z. B. 108) und der gegenüberliegenden Fläche des Kerns 111 eine Vertikalverschiebung
auftreten, die -neben schädlichen Querkräften an den Zylindern - zu Rissen in den
senkrechten Wänden des sich bildenden Preßteiles führen könnte.
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Bei Ausführungen nach den F i g. 4 und 5 dagegen können sich die elastischen
Verformungen durch Gleiten der Zugstäbe 115 bis 118 in ihren Führungen
117 c im wesentlichen ausgleichen.
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Ein reibungsfreier voller Ausgleich ist beim Ausführungsbeispiel nach
F i g. 6 möglich, bei der die Platte 123 nur als Spreizglied für die Zugstäbe 115
bis 118 dient, die waagerechten Zylinder aber - etwa durch Verlängerungen 112 a
- mit dem den Kern 111 tragenden Tisch 112 unmittelbar verbunden sind
und der Tisch von Stützen 113, die durch Öffnungen 123 a der Platte 123 ragen, in
einem den maximalen Deformationen entsprechenden Abstand über der Platte
123 getragen wird.
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Diese Bauart läßt besonders große Deformationen und Materialbeanspruchungen
zu, womit man ein geringes Baugewicht der Presse und ihrer Fundamente und damit
bedeutende Ersparnisse bei Transport und Montage erzielt.
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Die elastischen Verkürzungen der Säulen 113 und die Absenkung
des Kerns 111 mit dem Tisch 112 und der Platte 123 lassen sich auch dadurch vermeiden,
daß während des Pressens ein unter der Platte 123 angeordneter Zylinder 125 (F i
g. 4) bzw.135 (F i g. 7), der auch einen Auswerfer betätigen kann, dem oberen Zylinder
mit mindestens gleicher Kraft entgegenwirkt. Dabei kann man nach F i g. 7 die Anordnung
so treffen, daß der Kern 111 mit einem der Wanddicke c des Werkstückes 111' entsprechenden
Ansatz mitsamt dem soeben gepreßten Werkstück unter den Tisch abgesenkt, das Werkstück
111' vom Kern abgehoben und nach völligem Absenken des Kerns unterhalb der Platte
123 als Fertigstück 111" seitwärts entnommen werden kann.
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In F i g. 7 ist ein in der Platte 123 und dem Tisch 112 geführter
Kernfuß 130 mit einem Ansatz 131 gezeigt, der sich von unten gegen die Platte 123
legt und die genaue Lage des Kerns sichert, wenn der Zylinder 135 mit einer den
Preßdruck des Zylinders 101 überwiegenden Kraft von unten gegen den Kernfuß
130 drückt. Es besteht auch die Möglichkeit, den Kern durch einen kleineren (Auswurf-)Zylinder
nur anzuheben und dann z. B. mittels Schwenkstreben 113 zu verriegeln.
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Wenn in den einzelnen waagerechten Zylindern 102 bis
105 verschieden große Preßkräfte auftreten, was infolge verschieden großer
Preßflächen oder zur Erzielung verschieden harter Pressung verschiedener Wandteile
des Preßstückes erforderlich werden kann, müssen die einzelnen Zugstäbe entsprechend
den Kraftkomponenten schräg angeordnet sein. Dies ist, wie in F i g. 5 angedeutet,
durch Anordnung mehrerer Anlenkpunkte M, N an jedem Zylinder und/oder durch
entsprechende axiale Versetzung der Zylinder zu erreichen. In letzterem Falle sind
entsprechend starke Formplatten oder Beilagen zwischen Druck-und Formplatten vorzusehen.