DE2237097C3 - Presse zur zweistufigen Verdichtung pulverförmiger Werkstoffe für zu sinternde Werkstücke - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Presse zur zweistufigen Verdichtung pulverförmiger Werkstoffe für zu sinternde Werkstücke, mit Nockenscheiben-Hebelantrieb je eines im Pressengestell geführten Schaftes für den Vorpreßhub von Ober- bzw. Unterstempel, mit in sich seitlich versetztem Matrizenraum und mit ebenfalls nockengesteuerter Abzugsbewegung einer den oberen Teil der Matrize tragenden Matrizenplatte gegenüber dem stets feststehendem unteren Teil der Matrize und nockengesteuerter Ausschubbewegung des Unterstempels.

Eine bekannte Presse dieser Art (US-PS 3Ö 2ö 589, Fig. 5 bis 8 und 10) ist nur für einstufige Verdichtung vermittels der Nockenscheiben-Hebelantriebe eingerichtet und vermag daher den Werkstoffen keine ausreichend hohe Enddichte zu geben. Andererseits ist die zweistufige Verdichtung bekannt (US-PS 13 71 671), wobei der in den Matrizenraum eingefüllte pulverförmige Werkstoff vermittels eines Pressenstempels zunächst hydraulisch vorverdichtet und anschließend beispielsweise durch Zünden einer Explosivladung nachverdichtet wird. Im übrigen kennt man eine Stanzpresse mit elektrodynamischem Antrieb zwischen Pressengestell und Stanzstempel (DT-OS 19 55 400) sowie für einstuf ig_e Verdichtung pulverförmiger Werkstoffe ausgelegte Pressen mit Hydraulikantrieb für den Ober- bzw. Unterstempel, wobei den Stempeln Hubbegrenzungsanschläge zugeordnet sind (DT-PS 8 26 119) bzw. eine bewegbare Führungsplatte mit zwei in Druckluftzylin-'5 dem eingreifenden Stütz- bzw. Führungssäulen vorgesehen ist (US-PS 25 56 951). Das hat auf die Ausgestaltung gattungsgemäßer Pressen bisher keinen Einfluß ausgeübt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der gattungsgemäßen Presse die zweistufige Verdichtung unter Ausnutzung der Vorteile des bekannten elektrodynamischen Antriebes durchzuführen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Presse gekennzeichnet durch Zwischenschaltung je ²S eines für sich bekannten elektrodynamischen Antriebes zwischen Antriebsstößel und Stempel, welche jeweils mit zwei Stütz- bzw. Führungssäulen in Druckhiftzylinder eingreifen, die die unbetätigten elektrodynamischen Antriebe in Anlage an die Antriebsstößel halten bzw, wieder in Anlage bringen, mit einstellbarem Hubbegrenzungsanschlag des elektrodynamischen Antriebes des Oberstempels gegen die Matrizenplatte und des Unterstempels — beim elektrodynamischen Antrieb desselben — gegen eine ihn führende Führungsplatte, deren nockengesteuerte Arretierung am Pressengestell vor der Ausschubbewegung des Unterstempels lösbar ist.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind darin zu sehen, daß mit vergleichsweise einfachen technischen Mitteln in einem weitgehend selbsttätigen Arbeitsabiaul eine zweistufige Verdichtung der pulverförmiger Werkstoffe auf eine einstellbare difinierte Enddichte gewährleistet ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besteher nach einer bevorzugten Ausführungsform der Hubbegrenzungsanschlag des elektrodynamischen Antriebe: des Oberstempels aus auf Außengewinden der Druckluftzylinder verdrehbaren Muttern und/oder der Hubbegrenzungsanschlag des elektrodynamischen Antrie bes des Unterstempels aus einer zum Unterstempe koaxialen, vermittels eines Schneckengetriebes in einerr zentralen Gewindeloch der Führungsplatte verdrehba ren Buchse. Das Arretieren bzw. Lösen der Führungs platte wird vorzugsweise vermittels eines am Pressen gestell drehbar gelagerten Arretierringes mit einen Arretierzahn zum Hintergreifen von Führungsplatten ansätzen (Bolzen) vorgenommen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer eii Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung ausführli eher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Presse zur zweistufigen Verdichtung pulverförmiger Werkstoffe im Axialschnitt,

F i g. 2 eine (teilweise aufgebrochene) Teilaufsicht au den Gegenstand der F i g. 1 im Schnitt gemäß H-II. F i g. 3 ein Detail des Gegenstandes der F i g. 1 in Schnitt IH-III, in vergrößertem Maßstab,

Fig.4 den Gegenstand der Fig. 1 in einer erstei Arbeitsstellung,

F i g. 5 den Gegenstand nach F i g. 1 in einer anderen Arbeitsstellung,

F i g. 6 eine andere Ausführungsform der Presse im Axialschnitt,

F i g. 7 die Anschlußschaltung eines elektrodynamisehen Antriebes in schematischer Darstellung.

Die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Presse besteht aus einem feststehenden Pressengestell 10, aus einer aus zwei Teilen 51,52 aufgebauten Matrize und au·, zwei in entgegengesetzten Richtungen gegenüber der Matrize ι ο verstellba.tn Stempeln 21, 69. Die Presse eignet sich damit zur Verdichtung eines aus zwei, im wesentlichen prismatischen Teilen 53 und 54(Fi g. 5) von unterschiedlichem Querschnitt, bestehenden Werkstückes, wobei jeder Teil 53 bzw. 54 des Werkstückes durch den '5 entsprechenden Teil 51 bzw. 52 der Matrize geformt wird. Dem Teil 51 der Matrize ist der Oberstempel 21, dem Teil 52 der Unterstempel 69 zugeordnet.

Dem Oberstempel 21 ist ein Artriebsstößel 22 zugeordnet, der aus einer Platte 23 besteht, die mit einem Flansch 25 einer Stange 24 fest in Zusammenhang steht, die im Pressengestell 10 in senkrechter Richtung geführt ist Die Stange 24 ist mit zwei Flanschen 26 versehen, zwischen welchen ein Zapfen 27 eines Hebels 28 im Eingriff steht Der Hebel 28 ist um eine feststehende Welle 29 verschwenkbar und liegt normalerweise durch die Einwirkung einer Feder 31 gegen eine Kurvenscheibe 32 an, die auf einer zweiten Welle 33 fest angebracht ist, die zyklisch synchron mit der Welle 19 im Uhrzeigersinn drehbar ist. 3"

Zwischen dem Oberstempel 21 und dem Antriebsstößel 22 ist ein elektrodynamischer Antrieb mit einer Spule 34 angeordnet, die aus einem Leiter mit großem, im wesentlichen rechteckigen Querschnitt besteht, der zu einer Spirale gewickelt und an der Platte 23 befestigt ist. Der elektrodynamische Antrieb enthält außerdem eine Platte 35 aus unmagnetischem, jedoch elektrisch leitenden Material wie beispielsweise einer aus Kupfer und Aluminium bestehenden Ergal-Legierung, die in geringem Abstand von der Spule 34 angeordnet ist. Die Platte 35 ist an einer Stahlplatte 36 befestigt, an der der Oberstempel 21 mittels Bolzen befestigt ist.

Die Spule 34 (Fig.7) ist über einen Schalter 5 elektrisch an einen entsprechenden Kondensator C angeschlossen. Dieser Schalter S läßt sich zu einem vorbestimmten Zeitpunkt des Verdichtungszyklus schließen. Der Kondensator C wird in jedem Zyklus mit Hilfe eines Gleichrichters R und eines weiteren Schalters I aufgeladen, der nach jeder Entladung des Kondensators Cunter Steuerung durch ein Voltmeter V geschlossen wird.

An der Platte 36 (Fig. 1) sind zwei Säulen 37 befestigt, die in zwei Druckluftzylinder 38 eingreifen, welche an dem Pressengestell 10 fest angebracht sind. Jeder Druckluftzylinder 38 ist an seiner Unterseite verschlossen und mit einem Kanal 39 versehen, dem Druckluft zugeführt werden kann, um die Platte 36 gemäß F i g. 1 in hochgeführter Stellung gegen die Unterseite 40 der Stange 24 zu halten. Jeder Druckluftzylinder 38 ist mit Außengewinde versehen f° und wirkt mit einem einstellbaren Hubbegrenzungsanschlag aus einer Mutter 41 zusammen, welche die Bewegung eines Flansches 42 der entsprechenden Säule 37 begrenzt

Der mit dem unteren Teil 52 der Matrize zusammenwirkende Unterstempel 69 ist in der Richtung des Oberstempels 21 entgegengesetzter Richtung verstellbar und normalerweise so angeordnet, daß er den Teil 52 der Matrize an seiner Unterseite verschließt. Dem Unterstempel 69 ist ein Antriebsstößel 70 ähnlich dem Antriebsstößel 22 zugeordnet Außerdem ist eine weitere Spule 34 eines zwischengeschalteten elektrodynamischen Antriebes vorgesehen, die an der Flatte 23 des unteren Antriebsstößels 70 befestigt ist. Eine weitere Platte 35 aus leitfähigem Material ist mit einer Platte 36 verbunden, an welcher der Unterstempel 69 angebracht ist. Der Antriebsstcßel 70 ist mit zwei Flanschen 71 versehen, zwischen welchen ein Zapfen 72 eines Hebels 73 im Eingriff steht, der um eine feststehende Welle 74 verschwenkbar ist und durch die Einwirkung einer Feder 76 mit einer Kurvenscheibe 77 der Welle 19 zusammenwirkt Wie ersichtlich ist jetzt jede der beiden Spulen 34 an einen entsprechenden Kondensator C (Fig.7) angeschlossen, wobei die einzelnen Kondensatoren Can entsprechende Schalter S bzw. 1 angeschlossen sind, die sich gesondert steuern lassen.

An der Platte 36 (Fig. 1) des Unterstempels 69 sind zwei Säulen 78 angebracht die in zwei den Druckluftzylindern 38 entsprechenden Druckluftzylinder 79 eingreifen. Diese sind an einer Führungsplatte 81 angebracht, die normalerweise in nachstehend noch näher zu beschreibender Weise mit dem Pressengestell 10 verriegelt ist. Die Platte 81 ist mit einem Gewindeloch 82 versehen, in welchem ein einstellbarer Hubbegrenzungsanschlag für den Unterstempel 69 angeordnet ist. Dieser Hubbegrenzungsanschlag besteht im einzelnen aus einer mit Außengewinde versehenen Buchse 83, die mit einer Ausnehmung 84 als Anschlag für einen Bundring 86 des Unterstempels 79 versehen ist. Die Buchse 83 ist mit einem Schneckenrad 87 aus einem Stück gefertigt, das mit einer in der Platte 81 drehbaren Schnecke 88 im Eingriff steht Die Schnecke 88 steht mit einer von Hand betätigbaren Einstellkurbel 89 (F i g. 2) fest in Zusammenhang.

Die Platte 81 ist an dem Gestell 10 mit Hilfe von Verriegelungsmitteln befestigt, die aus einem Arretierring 91 (F i g. 2) bestehen, der in einer Ringnut 92 des feststehenden Pressengestells 10 drehbar ist. Der Ring 91 ist mit einem Zapfen 93 versehen, der mit großem Spielraum mit einer öffnung eines Schiebers 94 verbunden ist. Dieser ist an einen Zapfen 96 angelenkt, der von einem an eine feststehende Spindel angelenkten Hebel 97 (Fig. 1) getragen wird. Der Hebel 97 kann durch die Einwirkung einer Feder 98 mit einer Kurvenscheibe 99 der Welle 19 zusammenwirken.

Der Ring 91 ist außerdem mit zwei einander diametral gegenüberliegend angeordneten Arretierzähnen 101 (Fig. 2) versehen, die je eine radiale Kante 102 und eine etwas abgeschrägte Unterseite 103 (F i g. 3) aufweisen. Jeder Zahn 101 kann mit einem hakenähnlichen Ansatz 104 (Fig. 1) eines eine öffnung 107 des Pressengestells 10 durchragenden und an der Platte 81 befestigten Bolzens 106 zusammenwirken. Der Ansatz 104 (F i g. 3) ist mit einem oberen Absatz 108 versehen, der im wesentlichen wie die Unterseite des Zahnes 10t abgeschrägt ist.

Der Teil 52 der Matrize (Fig. 1) ist an einem kegelstumpfförmigen Teil 56 des Pressengestells 10 angebracht. Der Teil 51 der Matrize wird seinerseits von einer Matrizenplatte 57 gehalten, die am Pressengestell 10 senkrecht verschiebbar ist Die Platte 57 ist mittels Säulen 58 an einer zweiten Platte 59 befestigt, die mit Hilfe einer mit ihr aus einem Siück gefertigten Buchse 61 auf dem Pressengestell 10 ebenfalls verschiebbar ist Die Buchse 61 weist eine Ringnut 62 auf, mit welcher ein

Zapfen 63 eines Hebels 64 im Eingriff steht. Dieser Hebel ist um eine Welle 66 verschwenkbar und kann durch die Einwirkung einer Feder 67 mit einer weiteren Kurvenscheibe 68 der Welle 33 zusammenwirken.

In Ruhestellung stehen die beiden Teile 51 und 52 der Matrize (F i g. I) miteinander in Berührung, während die Kurvenscheibe 99 die Zähne 101 des Ringes 91 mit Hilfe des Hebels 97 und des Schiebers 94 mit den Bolzen 106 verriegelt hält.

Zu Beginn des Zyklus werden die Teile 51 und 52 der |₀ Matrize, wie in der Zeichnung dargestellt, mit Pulver gefüllt. Darauf verschieben die Kurvenscheiben 22 und 77 über die Hebel 28 und 73 die beiden Antriebsstößel 22 und 70 in einander entgegengesetzten Richtungen gegeneinander, um das Vorverdichten des Pulvers mit ,5 Hilfe der Stempel 21 und 69 zu bewirken. Die dabei erreichte Anfangsdichte beträgt, z. B. für Eisenpulver, im allgemeinen weniger als 6 g/cm³.

Danach lassen die beiden Einsenkungen 44 und 110 der Kurvenscheiben 32 und 77 zu, daß die Federn 31 und 76 die Antriebsstößel 22 bzw. 77 von den Teilen 51 bzw. 52 der Matrize um einen vorbestimmten Hub oder Abstand entfernen, so daß die Presse die Stellung nach F i g. 4 erreicht. Aufgrund der Vorverdichtung hat das Werkstück zu diesem Zeitpunkt einen ausreichenden _2J Zusammenhang, so daß durch das Entfernen des Unterstempels 69 das eigentliche Werkstück nicht beschädigt wird.

Jetzt wird die Entladung der Kondensatoren C (F i g. 7) ausgelöst und im wesentlichen zugleich auf die beiden Spulen 34 übertragen. Die Spulen 34 (Fig.4) erzeugen jetzt durch elektrodynamische Abstoßung eine rasche Bewegung der Platte 36 in einander entgegengesetzten Richtungen gegeneinander, so daß die beiden Stempel 21 und 69 die Endverdichtung des Werkstücks bewirken, indem sie von einander entgegengesetzten Seiten her darauf einwirken. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit der Stempel werden.

Darauf Dichte des vorverdichteten Pulvers wird die Einwirkung der Preßkolben sofort auf alle Stellen des Werkstückes übertragen, dessen Enddichte demzufolge sehr gleichmäßig ist und einen Wert von mehr als 7 g/cm³ erreicht. Darauf wird der Oberstempel 21 mit seinen Flanschen 42 an den Muttern 41 angehalten, während der Unterstempel 69 mit seinem Bundring 86 an der Ausnehmung 84 in der Buchse 83 angehalten wird, so daß das Werkstück auf die festgesetzte Größe verdichtet wird.

Die Kurvenscheibe 32 läßt jetzt zu, daß die Feder 31 den Antriebsstößel 22 nach oben zurückführt, wobei der Oberstempel 21 dem Antriebsstößel folgt, während die Kurvenscheibe 68 über den Hebel 64, die Platte 59 und die Säulen 58 die Platte 57 zusammen mit dem Teil der Preßform nach oben verschiebt; unmittelbar darauf bewirkt die über den Hebel 97 und den Schieber einwirkende Kurvenscheibe 99, daß sich der Ring 91 (F i g. 2) im Uhrzeigersinn dreht und dabei die Zähne 101 aus den Ansätzen 104 der Bolzen 106 löst, womit die Führungsplatte 81 zu ihrer Aufwärtsbewegung freigegeben wird. Jetzt schiebt die über den Hebel 73 6ο einwirkende Kurvenscheibe 77 den Antriebsstößel 70 zusammen mit dem Untcrstempel 69, der Buchse 83 und der Platte 81 weiter aufwärts, so daß das geformte Werkstück, wie in F i g. 5 gezeigt, in den Raum zwischen den beiden Teilen 51 und 52 der Matrize hineingetragen wird und aus der Presse entnommen bzw. ausgestoßen werden kann.

Nunmehr bringen die Kurvenscheiben 68, 77 den oberen Teil 51 der Matrize und den Unterstempel 69 in ihre unwirksame Stellung zurück. Schließlich bringt die Kurvenscheibe 99 mit Hilfe des Hebels 97 und des Schiebers 94 den Ring 91 in seine Stellung nach F i g. 2 zurück, so daß die Platte 81 wieder mit dem Pressengestell 10 verriegelt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der untere Teil 52 der Matrize einen aus zwei Abschnitten 112 und 113 (Fig.6) bestehenden Teil des Werkstückes formen, von welchen der Abschnitt 113 einen innerhalb des Querschnittes des Abschnittes 112 liegenden Querschnitt hat Die unteren Abschnitte 112 und 113 können mit Hilfe von zwei entsprechenden Unterstempeln 114 und 116 geformt werden, die zueinander koaxial verstellbar sind. Im einzelnen ist der zum Verdichten des Abschnittes 112 des Werkstückes geeignete Unterstempel 114 hohl und wird von dem Antriebsstößel 70 getragen, während der zum Verdichten des Abschnittes 113 des Werkstückes geeignete Unterkolben 116 in dem Unterstempel 114 verschiebbar ist und von einem mit dem Antriebsstößel 70 übereinstimmenden Antriebsstößel 70' getragen wird Deshalb sind die dem Unterstempel 116 entsprechenden einzelnen Teile des Antriebsstößels 70' in F i g. 6 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie die dem Unterstempel 114 des Antriebsstößels 70 entsprechenden Teile unter Hinzufügung eines Striches ('). Selbstverständlich muß die Buchse 83' in diesem Falle so eingestellt werden, daß der innere Unterstempel 116 einen längeren Hub ausführen kann als der Unterstempel 114, wobei die langsamen Hübe der Stempel der Dicke der zuverdichteten Teile proportional sein müssen.

Während der Vorverdichtung werden die Stempel 114, 116 in diesem Beispiel durch Einwirken der jeweiligen Kurvenscheiben 77,77' über einen anteiligen Hub verstellt, worauf sie über einen vorbestimmten Hub oder Abstand vor dem Werkstück entfernt werden.

Darauf werden die Spulen 34 der Antriebsstößel 70, 70' im wesentlichen zugleich erregt, damit die jeweiligen Platten 36 nach oben geschleudert werden, bis die Stempel 114 und 116 mit ihrem Bundring 86 in ähnlicher Weise wie zuvor beschrieben gegen die Buchsen 83 bzw. 83' in Anschlag kommen und angehalten werden.

Nach dem Hochschieben des Teiles 51 der Matrize und des Oberstempels 21 bewirken die Kurvenscheibe!! 99,99' das Lösen der Ringe 91,91' aus den Bolzen 106, 106'. Darauf drücken die Kurvenscheiben 77, 77' die Unterstempel 114 und 116 nach oben in der Weise, daD die Stirnflächen der beiden Stempel 114 und 116 mit der Oberseite des Teiles 52 der Matrize abschneiden, so daC sich das Werkstück ausstoßen oder aus dem Raum zwischen den beiden Teilen 51,52 der Matrize entferner läßt.

Die verschiedenen Antriebsstößel 70, 70' können ir der Weise miteinander verbunden sein, daß sie einandei wechselseitig mitnehmen. Außerdem können die Kon densatoren Cunterschiedlich bemessen und aufgelader und bei geeigneter Phasenverschiebung entlader werden, um einen Teil des Werkstückes zu einerr bestimmten Zeitpunkt mit Hilfe des elektrodynami sehen Antriebes zu verdichten. In diesem Falle werder während der Einwirkung des elektrodynamischer Antriebes der oder die gegenüberliegenden Stempel mi dem Werkstück in Berührung gehalten, um den Stot infolge der elektrodynamischen Einwirkung zu unter stützen.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Presse zur zweistufigen Verdichtung pulverförmiger Werkstoffe für zu sinternde Werkst; e mit Nockenscheiben-Hebelantrieb je eines im ssengestell geführten Stößels für den Vorprebnub von Ober- bzw. Unterstempel, mit in sich seitlich versetztem Matrizenraum und mit ebenfalls nockengesteuerter Abzugsbewegung einer den oberen Teil der Matrize tragenden Matrizenplatte gegenüber dem stete feststehenden unteren Teil der Matrize und nockengesteuerter Ausschubbewegung des Unterstempels, gekennzeichnet durch Zwischenschaltung je eines für sich bekannten elektrodynamischen Antriebes (34, 35) zwischen Antriebsstößd (22 bzw. 70) und Stempel (21 bzw. 69), welche jeweils mit zwei Stütz- bzw. Führungssäulen (37 bzw. 78) in Druckiuftzylinder (38 bzw. 79) eingreifen, die die unbetätigten elektrodynamischen Antriebe (34, 35) in Anlage an die Antriebsstößel (22 bzw. 70) halten bzw. wieder in Anlage bringen, mit einstellbarem Hubbegrenzungsanschlag (41 bzw. 83) des elektrodynamischen Antriebes des Oberstempels (21) gegen die Matrizenplatte (57) und des Unterstempels (29) beim elektrodynamischen Antrieb desselben gegen eine ihn führende Führungsplatte (81), deren nockengesteuerte Arretierung am Pressengestell (10) vor der Ausschubbewegung des Unterstempels (69) lösbar ist.

2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubbegrenzungsanschlag des elektrodynamischen Antriebes (34, 35) des Oberstempels aus auf Außengewinden der Druckluftzylinder (38) verdrehbaren Muttern (41) besteht.

3. Presse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubbegrenzungsanschlag des elektrodynamischen Antriebes (34, 35) des Unterstempels (69) aus einer zum Unterstempel (69) koaxialen, vermittels eines Schneckengetriebes (87, 88) in einem zentralen Gewindeloch (82) der Führungsplatte (81) verdrehbaren Buchse (83) besteht.

4. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsplatte (81) vermittels eines am Pressengestell (10) drehbar gelagerten Arretierringes (91) mit einem Arretierzahn (10) zum Hintergreifen eines Absatzes (108) an mit der Führungsplatte verbundenen Bolzen (106) arretierbar ist.