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VERFAHREN ZUR BILDUNG VON KERAMIKGEGENSTANDEN DURCH PRESSEN VON TROCXENEN
PULVERN UND VORRICHTUNG ZUR II DURCHFUHRUNG DES VERFAHRENS Vorliegende Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Bildung von Keramikgegenst.anden durch Pressen
von trockenen Pulvern und Vorrichtung zur DurchfErung des Verfahrens.
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Bekanntlich wird derzeit bei der Herstellung von Keramikgegenstanden,
wie beispielsweise von Fliesen, der Hohlraum der unteren Halbform oder Matrize einer
Presse mit einer vorbestimmten Dosis an trockenem Tonpulver gefüllt, wonach die
es Pulver mittels der oberen Halbform oder des Stempels ch Einführen desselben in
den Hohlraum bei hohem Druck verdichtet wird. Der erhaltene Gegenstand ist homogen
und
hat eine zum Brennen geeignete Konsistenz. Um Schwunderscheinungen
aufgrund der Warmesprunge zu vermeiden ist es möglich, auf den Matrizen oder auf
den Stempel entsprechende änderungen vorzunehmen, um allfällige Verformungen zu
vermeiden und ein Produkt von regelmässiger Form zu erhalten.
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Es wurde jedoch festgestellt, dass, wenn ein Gegenstand eine komplizierte
Form besitzt, es nicht möglich ist, dass Pulver in der es aufnehmenden Halbform
zu verteilen, I( sei es, weil das Pulver einen Spaltwinkel besitzt, über den man
nicht hinausgehen kann, oder sei es, weil es manchmal materiell nicht moglich ist,
lokale Verdickungen in den Gegenständen, welche man erhalten will, in Hinblick auch
auf die der Pressung nachfolgenden Arbeitsphasen zu bilden.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist demnach die Schaffung eines Verfahrens,
welches die Herstellung von Keramikgegenstanden auch von komplizierter Form durch
Pressen von trockenen Pulvern oder von Pulvern mit geeignetem Feuchtigkeitsgrad
ermoglicht.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines wirtschaftlichen
Verfahrens, welches es ermoglicht, teramikgegenstande von hoher Qualitat bei geringen
Kosten zu erhalten.
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Diese und weitere der folgenden Beschreibung deutlicher
entnehmbaren
Ziele werden mit dem erEindungsgemassen Verfahren erreicht, welches dadurch gekennzeichnet
ist, dass man die zwei Haibformen einer Presse einander nahert, um einen Hohlraum
der aktiven Oberflachen der Halbformen und einer peripheren, als Fuhrung fur" die
Halbformen fungierenden Wand zu bilden, in den Hohlraum bis zu seiner Füllung das
pulverförmige Material, aus dem der Gegenstand hergestellt wird unter Zuhilfenahme
von Druckluft einfahrt, wobei der Hoblraum mit der Aussenumgebung ueber die Toleranzzwischenraume
in Verbindung steht, um den Durchtritt der Luft zu ermöglichen und die Teilchen
des pulverförmigen Materials zuruckæuhalten und wobei das pulverformige Material
durch Annäherung unter Druck der beiden Halbformen gegebenenfalls vorher unter Druck
gesetzt und abschliessend unter Druck gesetzt wird, wonach man die beides Halbformen
voneinander entfernt und schliesslich den erhaltenen Gegenstand entnimmt. Gemass
einer ersten Variante des Verfahrens kann bei der Vorpressphase, welche gewohnlich
durchgefuhrt wird, um durch die Toleranzzwischenraume des Hohlraumes die in Pulver
eingeschlossene Luft zu entfernen, nachfolgend eine zweite Menge von Pulver einer
anderen Farbe oder einer anderen Art eingeführt werden, welche vor der endgultigen
Pressung leicht komprimiert wird. Man kann dabei mehrere Schichten bilden und ein
Produkt mit den gewunschten Eigenschaften hinsichtlich Robustheit und Aussehen erhalten.
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Zur Durchfuhrung des vorerwahnten Verfahrens wird gemass einem weiteren
Merkmal der Erfindung eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche durch eine Halbform,
die vShrend des Pressvorganges auf einem Unterbau aufliegt und in einem Schacht
verschiebbar ist, so dass sie eine nach einer zweiten, der ersten Halbform gegenüberliegenden
Halbform hin offenen Hohlraum bildet, durch Einrichtungen zum Annahern der zweiten
Halbform an die erste, um den Hohlraum abzuschliessen, durch Einrichtungen zur Zufuhr
einer Menge an pulverf8rmigem Material in den geschlossenen Hohlraum mittels Druckluft
bis zur FU1lung desselben, und durch Einrichtungen zum Pressen des im Hohlraum enthaltenen
Materials in einer oder mehreren Pressungen, gekennzeichnet ist.
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Die beiden Halbformen konnen entweder in einer vertikalen oder reiner
horizontalen Achse fluchten und die Einrichtungen zur Zufuhrung des pulverförmigen
Material es können in der Wand, welche den Schacht begrenzt, oder in eine oder in
beide Halbformen munden.
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Weitere Merkmale und Vorteile sind deutlicher der folgenden Beschreibung
einiger hevorzugter AusfGhrungsbeispiele der Vorrichtung fur die Durchfuhrung des
erfindungsgemassen Verfahrens zu entnehmen. Dabei zeigt Fig. 1 schematisch im Aufriss
und teilweise im Schnitt eine Vorrichtung für die Herstellung von Tellern in einer
ersten Arbeitsphase:
Fig. 2 und 3 zeigen einen Teil der Vorrichtung
gemaß der Fig. 1 in einer zweiten und einer dritten Arbeitsphase; Fig. 4 zeigt im
Grundriss die Zuführungsmündung für das pulverformige Material zur Einbringung desselben
in den zwischen den Halbformen gebildeten Hohlraum; Fig. 5 zeigt eine Variante betreffend
die Konstruktion der Formen; Fig. 6 zeigt die Vorrichtung in einer vierten Arbeitsphase;
und Fig. 7 veranschaulicht eine Variante der Vorrichtung in einer Arbeitsphase entsprechend
jener der Fig. 2.
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Gemass den Fig. 1, 2, 3 und 6, in denen gleiche Organe oder Teile
mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind, ist mit 1 der Unterbau der erfindungsgemassen
Vorrichtung bezeichnet, welche in ihrer allgemeinen Bauweise aus einer herkommlichen
Presse besteht, die als hydraulische Presse oder als Friktionspresse ausgebildet
sein kann.
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Vom Unterbau 1 ragen zwei Saulen 2 nach oben, die oben durch einen
ortsfesten Querbalken (in der Zeichnung nicht sichtbar) verbunden sind und als Wahrung
ftr einen beweglichen Querbalken 3 dienen. Auf diesen Querbalken 3 wirkt ein Bock,
der im Falle der hydraulischen
Betätigung ein hydraulischer Bock
ist oder im Falle der Betatigung durch eine Spindel als Friktionsbock ausgebildet
ist. Der Querbalken 3 tragt unten eine Halbform oder einen Stempel 4, dessen aktive
Ober flache eine Abbildung der Form des zu erhaltenden Gegenstandes ist und die
im vorliegenden Falle einem Teller entspricht.
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Auf den Unterbau 1 ist mittels der Bolzen 5 ein Teil 6 befestigt,
welcher oben eine Art Wulst 7 tragt, der den Schacht 8 begrenzt, velcher vertikal
mit der Verschubachse des Stempels 4 fluchtet und denselben Durchmesser wie letzterer
besitzt.
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In den Schacht 8 ist das obere Ende 9 eines Körpers 10, der auf dem
Unterbau 1 aufsitzt, eingesetzt. Das Ende 9 steilt die untere Halbform oder Matrize
fur die Bildung des Unterteiles des Tellers dar. Der Körper 10 ist unten mit einem
Geuindefortsatz 11 versehen, der vertikal im Unterbau 1 gefuhrt ist und auf dessen
Unterteil eine Mutter 12 mit entsprechender Blockierungsgegenmutter 13 auf geschraubt
ist, welche das maximale Ausmass festlegen, in welchem der Körper 10 vom Unterbau
1 angehoben werden kann.
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Der Fortsatz 11 ist mit einem ersten Kolben 14 verbunden, der in einem
zylindrischen Gehäuse 15 geführt ist, welche Laschen 16 und 17 Bur die Befestigung
der Stangen 18, 19 zur Verankerung am Unterbau 1 aufweist. Im Inneren des
/zylindrischen
Gehäuses 15 ist verschiebbar der Zylinder 20 gelagert, in welchem sich axial ein
zweiter Kolben 21 bewegen kann, der einen gegen den Kolben 15 hin weisenden hohl
ist fur" die Aufnahme des unteren Endes des letzteren aufweist.
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Das Gehause 15 ist unten mit einer Einstellschraube 22 versehen,
welche mit einer Gegenmutter 23 festgestellt werden kann und als Auflage fur den
Zylinder 20 fungiert.
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Ueberdies ist auf der Oberseite des Kolbens 21 ein Vorsprung 24 ausgebildet,
welcher den Boden des Zylinders 20 im Abstand halt und auf diese Weise eine Offnung
fur" die Zufuhr des Antriebsoles durch die Leitung 25 bildet.
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Diese Leitung ist mit der Druckseite 26 ueber eine Abzveigung 27
verbunden, von welcher eine mit dem Auslass verbundene Leitung 28 wegfuhrt.
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Der Kolben 14 ist von einem axialen Durchlass 29 durchsetzt, der
in den Sitz des Kolbens 21 mundet. Der Durchlass 29 erstreckt sich bis zu dem Teil
des Kolbens 14, der oberhalt des zylindrischen Gehauses 15 herausragt, wo er mit
einer Leitung 30 in Verbindung steht, in die genau wie in der vorherbeschriebenen
Weise eine Abzweigung 31 fur ihre Verbindung mit der Druckseite 26 oder mit dem
Auslass 28 eingesetzt ist.
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Obige Aus£uhrungen lassen erkennen, dass es die Anordnung der beiden
Kolben 14 und 21 ermoglicht, zwei verschiedene Wege zu schaffen, von denen einer
dazu dient, die Stellung
der Matrize 9 bei der Aufnahme der Pulverdosis
zu bestimmen, wogegen der andere Weg dazu dient, dat fertige Produkt auszustossen.
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Die Pulverdosis wird in den'Schacht 8 uber eine im Ring 7 ausgebildete
Duse eingefuhrt, welche nach oben ausmundet und mit dem Austritt einer Art Trichter
33 in Verbindung steht, welcher einen Teil der Zufu"hrungs vorrichtung fur das pulverformige
Material bildet.
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Diese Vorrichtung besitzt weiters einen Trichter 34 fur" die Beinhaltung
des pulverförmigen Materials, der unten durch ein Dosierungsorgan 35 geschlossen
ist, welches befähigt ist, jeveils in den Trichter 33 eine Pulvermenge einzulassen,
welcher der fur die Bildung ;eines Tellers notwendigen Menge entspricht. Die Pulverdosis
wird in den Schacht 8 durch Druckluft hineingetrieben, welche uber eine vom Ventil
37 gesteuerte Leitung 36 zugefuhrt wird. Natürlich ist das Dosierungsorgan 35 in
seinem Sitz abgedichtet um zu verhindern, dass die Drucklu£t in den Trichter 34
eintreten kann.
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Weiters befindet sich der Stempel 4 in abgesenkter Stellung und verschliesst
den Schacht 8, um den Hohlraum oder die Ausnehmung fur die Aufnahme des Pulvers
zu begrenzen. Um die Positionierung des Stempels 4 festzustellen, ist ein Wegbegrenzer
vorgesehen, der aus einem hydraulischen Bock besteht, dessen Zylinder 38 mit einem
Aussengewinde versehen und in eine entsprechende Offnung in einer Konsole 39 eingeschraubt
ist, welche von
beweglichen Querbalken 3 wegsteht. Die Stellung
des Zylinders 38 in der Konsole 39 wird durch eine Blockierungsnutmutter 40 geregelt.
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Im Zylinder 38 ist ein Kolben 41 verschiebbar, welcher einen axial
nach unten hervorstehenden Schaft 42 besitzt, der gegen eine Abflachung 43 des Ringes
7 anschlagt. Die Zufuhrung von Antriebsol zum Zylinder 38 erfolgt uber eine Leitung
34, die mit der Druckseite 35 uber eine Abzweigung 46 in Verbindung steht, von welcher
eine mit dem Auslass verbundene Leitung 47 wegführt.
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Die oben beschriebene Vorrichtung wird durch eine Einrichtung der
Entnahme der fertigen Produkte vervollstandigt, welche aus einem Wagen 48 besteht,
dessen Rader 49 auf einem Påar von Schienen 50 laufen, die sich horizontal an den
Seiten der Form 4, 9 erstrecken.
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Der Wagen 48 ist mit einem Saugorgan ausgestattet, dass durch eine
von einer perforierten Membran 52 geschlossenen Kammer 51 gebildet ist. Die Kammer
51 steht tber einem Schlauch 53 mit der Saugleitung 54 in Verbindung, die durch
ein an der Konsole 39 befestigtes Ventil 55 gesteuert wird. Der Wagen 48 kann von
einer Abnahmestellung fur die Produkte oberhalb des Schacht es 8 in eine Abgabestellung
für die Produkte auf ein Abfuhrungsband 56 gebracht werden. Die Betatigung des Wagens
kann mittels eines Bockes, eines Schubstangen systemes oder auf irgendeine andere
zweckentsprechende
/Art erfolgen.
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In der Folge wird die Funktionsweise der Vorrichtung beschrieben.
Wenn man von der Situation absieht, in welcher sich der Wagen 48 in der Abgabestellung
fur die Produkte auf dem Band 56 befindet und eine Pulverdosis vom Trichter 34 in
den Trichter 33 abgegeben worden war, so werden nunmehr die Leitungen 25 und 44
mit der Druckseite 26 und 45 durch entsprechende Betatigung der Abzweigungen 27
und 46 in Verbindung gesetzt und wird die Abzweigung 31 derart betätigt, dass die
Druckseite gesperrt wird. Auf diese Weise wird der Kolben 21 verschoben, der seinerseits
auf tden Kolben 14 wirkt und den Korper 10 anhebt, wodurch die Matrize 9 auf die
gesunschte Hohe im Inneren des Schachtes 8 gebracht wird. Gleichzeitig bleibt der
Schacht 42 in die aussere Stellung gedruckt. Diesen Phasen folgt eine Absenkung
des Querbalkens, der anhalt, sobald das Ende des Schachtes 42 gegen den Flachteil
43 anschlagt. Es ist zu bemerken, dass das Wegende des Querbalkens derart gewahlt
ist, dass der Stempel 4 oben den Schacht 8 abschliesst, hingegen die Düsenöffnung
32 freilässt. Höhenkorrekturen des Stempels 4 des Schachtes 8 sind durch Betatigung
der Nutmutter 40 und durch Einstellung in der gewunschten Richtung der Lage des
Zylinders 30 in der Offnung der Konsole möglich, auf welche Weise die Anhaltehohe
des Querbalkens 3 variiert wird. Sodann wird der Trichter 33 mit der Druckluftquelle
in Verbindung gesetzt. Das Pulver wird in dem
Ivom Stempel 4, von
der Matrize 9 und von der Wand des / Schachtes 8 begrenzten Hohlraum injiziert,
der vollkommen aufgefüllt wird (siehe Fig. 3). An dieser Stelle ist zu bemerken,
dass die Druckluft durch die unvermeidbaren Toleranzzwischenräume zwischen der Peripherie
des Stempels 4 und der Matrize 9 und den Wanden des Schacht es 8 austreten kann.
Wenn diese Toleranzzwischenräume nicht ausreichen sollten, ist es möglich, einen
oder mehrere zusatzliche Austrittsdurchlässe vorzusehen. Nach dem Einbringen des
Pulvers werden die Leitungen 25 und 44 mit den Auslassen 28 und 47 verbunden. Auf
diese Weise gelangt der Korper 10 in Anschlag mit dem Unterbau 1 und ist der Kolben
'41 im Zylinder 38 freigegeben.
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Sodann wird zur eigentlichen Pressung des Pulvers (Fig. 3) geschritten,
welche vorzugsweise in zwei Phasen durchgefuhrt wird. In einer ersten Phase wird
eine Vorpressung vorgenommen, um das Pulver zu verdichten und einen grossen Teil
der erhaltenen Luft auszustossen, wogegen in der zweiten Phase die abschliessende
Pressung stattfindet, mit welcher dem Produkt seine endgültige Form mitgeteilt wird.
Gleichzeitig wird die Austrittsoffnung der Duse 32 gesperrt.
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Nach der Entfernung des Stempels 4 durch Anhebung des Querbalkens
3 wird der Abnahmewagen 48 eingeführt, bis er sich uber dem Teller befindet (Fig.
6) und werden die Leitungen 25 und 30 mit der Druckseite 26 verbunden.
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Zu der darch den Weg des Kolbens 21 bewirkten Anhebung des Körpers
10 kommt noch die hinzu, welche durch den Weg des Kolbens 14 veranlasst wird, weshalb
die Matrize 9 aus dem Schacht 8 austreten und den Teller unter dem Sauger 50, 51
zum Anhaften bringen kann, welcher den Teller auf das AbfUhrungsband 56 befördert,
wie in Fig. 6 in strichlierten Linien gezeigt ist. In der Zwischenzeit wurde der
Trichter 33 neuerlich beschickt, weshalb sich nach neuerlichem Anschluss des Auslasses
28 an die Leitung 30 der beschriebene Zyklus neuerlich in der angegebenen Art und
Weise wiederholt. Die vorstehenden Ausfuhrungen lassen erkennen, dass durch vorliegende
Erfindung die eingangs gesetzten Ziele vollinhaltlich erreicht werden. Tatsachlich
ist es moglich, die Formen unter Druck zu fullen, wodurch ein Aufspalten des Pulvers
aufgrund der Gegenrvart von Ausnehmungen oder Erh8hungen im Produkt verhindert wird.
Weiters kennzeichnet sich die Vorrichtung durch eine erhohte Produktivitat aufgrund
der Tatsache, dass die Füllung mit Druckluft viel schneller erfolgt als die mit
den herkömnlichen Wagen, bei dem das Pulver in den Schacht hineinfallengelassen
und eine armselige überschussmenge an Material abgestrichen wird.
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Ein weiterer bedeutender Vorteil der beschriebenen Vorrichtung ist
der, dass geschichtete Produkte erhalten werden können. So kann beispielsweise eine
erste Pulverdosis gepresst, hierauf der Stempel um ein Stück, wobei der Formhohlraum
geschlossen bleibt,
angehoben und sodann eine zweite Pulverdosis
eingebracht und ein zweites Mal gepresst werden, dass man mehrere Male wiederholen
kann, bis man die gewunschte Anzahl an Schichten erhalt. Es ist dabei nicht erforderlich,
jede Schicht vollkommen zu pressen.
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Man gelangt zum selben Resultat, wenn man die verschiedenen Schichten
verdichtet und nur eine endgültige Fertigpressung vornimmt.
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Das Verfahren der Pressung verschiedener Schichten ist insbesondere
bei der Herstellung von Fliesen von Vorteil, in welchem Falle man beispielsweise
zuerst die Glasurpulverschicht formt, sodann eine Tonschicht aufbringt und schliesslich
eine dritte Glasurpulverschicht anordnet. Das Fertigprodukt kann auch mit einer
einzigen Fertigpressung der verschiedenen vorher auSeinander verdichteten Schichten
erhalten werden.
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Die verschiedenen Pulver sind natürlich in verschiedenen Trichtern
enthalten, welche einzeln mit dem Schacht 8 in Verbindung stehen. Weiters können
Mehrfachformen zur gleichzeitigen Bildung mehrerer Produkte angewendet werden. Zur
Gewährleistung einer vollstandigen Fullung des Formhohlraumes sollen die Teilchen,
welche das verwendete Pulver bilden, vorzugsweise eine kugelige Form besitzen, um
ihre gegenseitige Bewegung zu Gemass einer weiteren Massnahme kann am Trichter die
Verwendung von Rüttlern oder anderen Vorrichtungen vorgesehen werden, um zu verhindern,
dass durch Agglomerate die Duse 32 verschlossen wird. Bei der praktischen Durchfullrung
der Erfindung sind zahlreiche Abänderungen und
varianten moglich,
ohne dadurch den Rahmen der Er-1 findung zu überschreiten. Beispielsweise kann gemass
Fig. 4 die Duse 32 einen Teilungskeil 57 besitzen, der befahigt ist, den Fluss des
komprimierten Pulvers in zwei anale 58, 59 aufzuteilen, welche sich um den Schacht
8 herum erstrecken, in den sie über Öffnungen 60 einmünden.
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Die Erfindung ist grundsätzlich auch auf sogenannte Spiegelformen
wie gemass Fig. 5 anwendbar. Bei diesen Formen ist der Ring 61, der den Ring 7 der
Ausführungsform gemass Fig. 1 entspricht, in welchem die Matrize 62 laut, nicht
mit dem Unterbau fest verbunden, sondern wird durch hydraulische Speicher 63 abgestützt,
die auf dem Unterbau aufsitzen. Im Ring 61 ist die Duse i64 ausgebildet, die mit
dem Trichter 65 in Verbindung steht, der das Pulver enthält. Der mit der Matrize
62 zusammenwirkende Stempel 66 unterscheidet sich vom vorherbeschriebenen und mit
der Bezugsziffer 4 bezeichneten dadurch, dass er eine Schulter 67 trägt, welche
befahigt ist, am Ring 61 anzuschlagen.
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Der im ausgezogenen Linien der Fig. 5 gezeigte Stempel 66 wird zuerst
abgesenkt, bis er oben den Schacht 68 des Ringes 61 schliesst, ohne jedoch die Öffnung
der Duse 64 zu sperren. Sodann wird er zwecks Verdichtung des in den Schacht eingebrachten
Pulvers bis zu der in strichlierten Linien gezeigten Stellung abgesenkt, im Bereich
welcher die Sffnung der Duse 64 gesperrt ist
lund die Schulter
67 auf dem Ring 61 aufsitzt. Schliesslich wird die Vorpressung zum Austreiben der
Luft und die Fertigpressung vorgenommen, bei deren Ende der vom Stempel nach unten
gezogene Ring neuerlich aufgrund der Speicher 63 nach oben laufs.
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Die Anordnung der Einblasduse fur das Pulver muss nicht notwendigerweise
im Laufring der Matrize erfolgen. Mit gro"sserer Wirksamkeit, jedoch auch mit grosseren
mechanischen Aufwand kann die Duse sowohl in der unteren Matrize als auch im Stempel
vorgesehen sein.
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Die Fig. 7 zeigt eine Ausfuhrungsform, gemass welcher die Duse im
Stempel ausgebildet ist. Die mit 69 bezeichnete Duse steht ueber einen Schlauch
70 mit dem Aufnahmetrichter fur" das pulverformige Material in Verbindung und ihre
Schliessung und Offnung wird nicht durch die Bewegung des Stempels, sondern durch
die mit dem Kolben 72 verbundene Kolbenstange 71 eines doppelt wirkenden hydrodynamisch
wirkenden Bockes gesteuert, der im beveglichen Querbalken der Vorrichtung gelagert
ist. Am anderen Ende des zylindrischen Hohlraumes, in welchem der Kolben 72 lauft,
sind zwei Leitungen 73, 74 angeschlossen, welche abwechselnd uber einen Verteiler
75 mit der Druckleitung 76 des Arbeits81es und mit dem Auslass 77 verbunden werden
konnen. Es ist offensichtlich, dass die Leitung 77 mit der Druckseite 76 in Verbindung
steht, wenn die Einbringung des Pulvers in die geschlossene Form vorgenommen werden
soll. Wenn
sich der Kolben 72 am oberen Wegende befindet, so gibt
die Kolbenstange 71 die Öffnung der Düse 69 frei. Beim Pressen des Pulvers hingegen
ist die Duse 69 durch die Kolbenstange 71 gesperrt. Die Kraft, mit welcher der Kolben
auf die Kolbenstange wirkt, muss ausreichen, den Eintrittschub zu uberwinden, der
durch den Pressdruck auf die Kolbenstange ausgeubt wird.