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Beschreibung
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Preßwerkzeug zum Herstellen keramischer Formlinge aus pulverförmiger
Masse Die Erfindung betrifft ein Preßwerkzeug zum Herstellen keramischer Formlinge,
insbesondere Teller, aus pulverförmiger Masse, mit einer ringförmigen Matrize, zwei
oder mehreren Stempeln, die längs einer gemeinsamen Achse aufeinanderzu in eine
Stellung bewegbar sind, in der sie innerhalb der Matrize einen Füllraum begrenzen
und mit zwei oder mehreren zum Einleiten der pulverförmigen Masse in den Füllraum
durch die Matrize hindurchführenden Kanälen, deren Mündungen durch einen der Stempel
verschließbar sind.
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Seit Jahrzehnten sind zahlreiche Versuche unternommen worden, Teller
und ähnliche gewölbte keramische Formlinge, deren Dicke entlang ihres Durchmessers
stark unterschiedlich sein kann, aus pulverförmiger Masse derart gleichmäßig zu
pressen, daß sie sich beim anschließenden Brennen nicht verziehen.
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Aus der DT-OS 23 07 496 ist eine zu diesem Zweck vorgesehene Vorrichtung
bekannt, bei der innerhalb eines von einem Unterstempel und einer Matrize begrenzten
Hohlraumes eine Membran angeordnet ist, die an ihrem äußeren Rand eingespannt ist
und im Abstand innerhalb davon eine ringförmige, einem Tellerfuß entsprechende Vertiefung
aufweist. Die Membran grenzt die mittels eines wegschwenkbaren Füllschuhes
auf
sie aufgebrachte pulverförmige Masse gegen ein Druckmittel ab, das den unterhalb
der Membran liegenden Teil des Hohlraumes ausfüllt und beim Absenken der Oberform
unter Druck gesetzt wird, so daß es über die Membran einen gleichmäßigen Preßdruck
auf die Unterseite des entstehenden Tellers einschließlich der radial inneren und
äußeren Flächen des Tellerfußes ausübt. Der mittlere Teil der Membran wird dabei
von einer federnd abgestützten Platte eben gehalten. Bei dieser bekannten Vorrichtung
läßt die Formgenauigkeit der hergestellten Teller ebenso wie die Lebensdauer der
Membran zu wünschen übrig.
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Aus der DT-OS 24 37 852 ist ein Preßwerkzeug der eingangs beschriebenen
Gattung bekannt, das ebenfalls zwei gegeneinander, hier jedoch längs einer waagerechten
Achse, bewegbare Stempel und eine ringförmige Matrize aufweist. Von der Oberseite
der Matrize führt mindestens ein senkrechter Kanal in den Füllraum, der innerhalb
der Matrize on den beiden Stempeln begrenzt ist. Diese Anordnung ermöglicht es,
den Füllraum vollständig mit pulverförmiger Masse zu füllen. Damit ist aber noch
nicht gewährleistet, daß beim anschließenden Pressen hinreichend homogene Formlinge
entstehen. Dies liegt zum Teil daran, daß die pulverförmige Masse beim Füllen infolge
ihrer Strömungsenergie und ihres Eigengewichts im unteren Bereich des Füllraumes
stärker verdichtet wird als im oberen Bereich. Der Unterschied in der am Ende des
Füllens erzielten Anfangsdichte entspricht etwa dem Höhenunterschied zwischen dem
unteren und des oberen Bereich des Füllraumes; dieser Höhenunterschied entspricht
seinerseits dem Durchmesser des herzustellenden Formlings und ist deshalb vorallem
beim Herstellen großer Teller nicht zu vernachlässigen; die D;chteverteilung zu
Beginn des Pressens ist weit davon entfernt, in bezug auf die Achse des Füllraumes
rotationssymmetrisch zu sein. Beim Pressen entstehen weitere Inhomogenitäten dadurch,
daß derjenige Stempel, der die Mündungen der genannten Kanäle zu verschließen hat,
im Bereich dieser Mündungen erst später einen Druck in der keramischen Masse aufbauen
kann, als in Bereichen, die weiter von den Mündungen entfernt sind.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Preßwerkzeug
zu schaffen, mit dem sich besonders homogene Formlinge, insbesondere Teller, aus
pulverförmiger keramischer Masse pressen lassen.
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Diese Aufgabe ist bei einem Preßwerkeug der eingangs beschriebenen
Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gemeinsame Achse der Matrize und
der Stempel in an sich bekannter Weise im wesentlichen senkrecht angeordnet ist,
je Kanal eine Dosiervorrichtung und ein Füllschieber zugeordnet st, und die Füllschieber
zwischen je einer in bezug auf die Matrize äußeren Stellung, in der sie je eine
dosierte Menge pulverförmiger Masse von der Dosiervorrichtung übernehmen können,
und einer inneren Stellung an der Mündung des zugehörigen Kanals hin- und herbewegbar
sind.
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Gegenüber bekannten Preßwerkzeugen mit senkrechter Achse der Matrize
und der Stempel hat der Erfindungagegenatand den Vorteil, daß der Füllraum beimFüllen
nicht nur unten und seitlich, sondern auch von oben her begrenzt ist und deshalb
jede bO1tige, dem fertigen Formling ähnliche Form haben kann. Gegenüber der bekannten
gattungsgemäßen Vorrichtung hat der Erfindungsgegenstand vorallem für die Herstellung
von im wesentlichen flachen keramischen Gegenständen, insbesondere Tellern den Vorteil,
daß die Schwerkraft einer rotationssymmetrischen Verteilung der keramischen Masse
im Füllraum nicht entgegenwirken kann, sondern eine solche Verteilung eher fördert.
Hinzu kommt der Vorteil, daß die Füllschieber die Mündungen der Kanäle verschließen
können, ehe der Preßvorgang beginnt, so daß beim Pressen keine nennenswerte t-a'
der keramischen Masse in die Kanäle zurückgedrängt werden kann, Der letztgenannte
Vorteil wird am vollkommensten erreicht, wenn gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal
jeder Füllschieber eine der gemeinsamen Achse der Stempel und der Matrize zugewandte
Stirnfläche aufweist, die in der inneren Stellung des Füllschiebers mit der Innenwand
der Matrize bündig ist. Dadurch kann der Füllraum schon vor Beginn des Pressens
so abgeschlossen werden, 1S wären die Kanäle nicht vorhanden. Dies hat den weiteren
Vorteil, da der Verschleiß des Stempels, der bei jedem Preßvorgang die Mündungen
der Kanäle überstreicht, selbst dann gering gehalten wird, wenn dieser Stempel aus
verhältnismäßig weichem Werkstoff, beispielsweise getempertem Kunststoff, besteht.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Füllschieber
in gleichen Winkelabständen rings um die gemeinsame Achse angeordnet. In einfachen
Fällen genügt es, wenn zwei Kanäle mit je einem Füllschieber vorhanden sind; im
allgemeinen sind aber Ausführungsformen mit drei oder vier Kanälen und ebensovielen
Füllschiebern vorzuziehen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann den Füllschiebern mindestens
ein Vibrator zugeordnet sein, der sich während oder unmittelbar nach ihrer Bewegung
in ihre innere Stellung einschaltet.
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Dadurch wird die gleichmäßige Verteilung der pulverförmigen keramischen
Masse imFüllraum weiter verbessert.
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Als Dosiervorrichtung ist für jeden Füllschieber zweckmäßigerweise
ein Dosierschieber mit mindestens einer Kammer vorgesehen, der auf dem Füllschieber
aufliegt und bewegbar ist zwischen einer Aufnahmestellung, in der die bzw. eine
Kammer unter einem auf demDosierschieber aufliegenden Endstück einer Masseleitung
angeordnet ist, und einer Abgabestellung, in der die bzw. eine Kammer über einem
Raum radial innerhalb des Füllschiebers angeordnet ist. Dadurch wird eine besonders
genaue Dosierung der pulverförmigen keramischen Masse ermöglicht.
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Jedem Füllschieber kann ein eigener Dosierschieber zugeordnet sein,
der unabhängig von den zu den anderen Füllschiebern gehörenden Dosierschiebern zwischen
seiner Aufnahmestellung und seiner Abgabestellung bewegbar ist. Besonders bewährt
hat sich jedoch eine Weiterbildung, bei der allen Füllschiebern ein gemeinsamer,
kreisringförmig gestalteter und um die Matrize drehbarer Dosierschieber zugeordnet
ist.
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Dabei sind zweckmäßigerweise rings um die Matrize ebensoviele Endstücke
wie Füllschieber in gleichen Winkelabständen angeordnet.
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Die Endstücke sind zweckmäßigerweise jeweils auf der Atinkelhalbierenden
zwischen zwei Füllschiebern angeordnet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer
Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
Fig.1 eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen
Preßwerkzeugs in einer Stellung zu Beginn eines Arbeitszyklus, Fig.2 den senkrechten
Schnitt II-II in derselben Stellung, Fig.3-einen entsprechenden Schnitt in einer
Stellung während eines Preßvorgangs, und Fig.4 einen entsprechenden Schnitt in einer
Stellung nach einem Pre-ßvorgang.
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Das dargestellte Preßwerkzeug hat die Aufgabe, aus einer pulverförmigen
keramischen Masse M Teller T zu pressen. Zum Preßwerkzeug gehört eine Grundplatte
12, die mit Spannpratzen 14 an einem Pressentisch 16 befestigt ist. Der Pressentisch
16 gehört zu einer im übrigen nicht dargestellten hydraulischen oder mechanischen
Presse bekannter Bauart. Mit der Grundplatte 12 ist eine hohlzylindrische ring-
oder rohrförmige Matrize 18 verschraubt, deren Achse 20 senkrecht ist.
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In der Matrize 18 ist eine zylindrische Stützplatte 22 längs der
Achse 20 verschiebbar geführt. Die Stützplatte 22 ist an einer Ausstoßerstange 24
befestigt, die sich durch die Grundplatte 12 hindurch nach unten erstreckt und mit
einer nicht dargestellten Hubvorrichtung der Presse verbunden ist.
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An der Stützplatte 22 stützt sich über Druckfedern 26, von denen
nur eine dargestellt ist, ein ringförmiger äußerer Unterstempel 28 ab, der ebenfalls
längs der Achse 20 verschiebbar in der Matrize 18 geführt ist. Der äußere Unterstempel
ist durch an seiner Unterseite befestigte Zuganker 30, von denen ebenfalls nur einer
gezeichnet ist; daran gehindert, sich weiter als in Fig.2 und 4 dargestellt von
der Stützplatte 22 zu entfernen. An der Unterseite des äußeren Unterstempels 28
ist eine Fußplatte 32 befestigt, die mit einem inneren Unterstempel 34 einstückig
ausgebildet ist. Zwischen äußerem und innerem Unterstempel 28 und 34 ist ein Ringraum
freigelassen, in dem ein ringförmiger mittlerer Unterstempel 36 längs der Achse
20 verschiebbar geführt ist. Der mittlere Unterstempel 36 ist durch Druckfedern
38, von denen ebenfalls nur eine dargestellt ist, nach unten vorgespannt. Die Druckfedern
38 sind zwischen der Fußplatte 32 und dem Kopf je einer in den mittleren Unterstempel
36 eingeschraubten Schraube 40 eingespannt. In die Matrize 18 kann schließlich ein
ebenfalls
längs der Achse 20 beweglicher Oberstempel 42 eindringen, dessen Unterseite von
einem Formteil 44 aus getempertem Kunststoff gebildet ist und der Oberseite eines
TellersT entspricht, während der äußere Unterstempel 28 der Unterseite der Fahne
des Tellers, der innere Unterstempel 34 dem Boden des Tellers und der mittlere Unterstempel
36 dem Fuß des Tellers zugeordnet ist.
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An der Außenseite der Matrize 18 ist ein gleichachsig mit ihr angeordneter
ringförmiger Träger 46 befestigt, der einen oberen Flansch 48 und einen unteren
Flansch 50 aufweist. In den oberen Flansch 48 sind im dargestellten Beispiel vier
um je 900 gegeneinander versetzte radiale Führungen 52 eingearbeitet, die mit je
einem radialen Kanal 54 in der Matrize 18 fluchten, aber im Gegensatz zu diesem
nach oben offen sind.
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In jeder radialen Führung 52 ist ein Füllschieber 56 geführt, dessen
Höhe mit der Tiefe der radialen Führung übereinstimmt, so daß seine Oberseite mit
derjenigen des oberen Flansches 48 beiderseits der zugehörigen Führung 52 bündig
ist. Jeder Füllschieber 56 weist eine teilzylindrische innere Stirnfläche 58 auf,
deren Krümmungsradius mit derjenigen der Innenwand der Matrize 18 übereinstimmt.
Jeder Füllschieber 56 ist in der zugehörigen radialen Führung 52 zwischen einer
in Fig.1, 2 und 4 dargestellten äußeren Stellung und einer in Fig.3 dargestellten
inneren Stellung hin- und herschiebbar. In der inneren Stellung ist die innere Stirn
fläche 58 mit der Innenwand der Matrize 19 bündig; mit anderen Worten ist die Innenwand
der Matrize völlig glatt, wenn die Füllschieber 56 ihre innere Stellung einnehmen.
Die äußere Stellung jedes Füllschiebers 56 ist durch eine Anschlagmutter 62 auf
einer am oberen Flansch 48 befestigten Stange 64 festgelegt.
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Am unteren Flansch 50 des Trägers 46 sind vier Vibratoren 66 befestigt,
die je einem Füllschieber 56 zugeordnet sind.
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Auf dem oberen Flansch 48 und den Füllschiebern 56 liegt ein gleichachsig
mit der Matrize 18 rings um diese angeordneter ringförmiger Dosierschieber 68 auf.
In den Dosierschieber 68 sind in Winkelabständen von 900 vier Kammern 70 in Form
kreiszylindrischer Durchgangslöcher eingearbeitet. Auf dem Dosierschieber 68 liegen
vier Endstücke 72 auf, die durch je eine Masseleitung 74 mit einem
nicht
dargestellten Vorratsbehälter für pulverförmige keramische Masse verbunden sind.
Die Endstücke 72 sind in Winkelabständen von 900 rings um die Matrize 18 ortsfest
angeordnet.
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Am Dosierschieber 68 ist ein Zahnsegment 76 befestigt, das mit einem
Ritzel 78 kämmt. Das Ritzel 78 ist mittels einer pneumatischen Kolbenzylindereinheit
80 derart antreibbar; daß der Dosierschieber 68 zwischen einer in Fig.3 dargestellten
Aufnahmestellung und einer in Fig.1,2 und 4 dargestellten Abgabestellung hin- und
herdrehbar ist. Jede der Kammern 70 steht in der Aufnahmestellung senkrecht unter
einem der Endstücke 72 und in der Abgabestellung senkrecht über einer der radialen
Führungen 52.
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Das Preßwerkzeug arbeitet folgendermaßen: Zu Beginn jedes Arbeitszyklus
nehmen die Füllschieber 56 gemäß Fig.1 und 2 ihre äußere Stellung ein; in jeder
der radialen Führungen 52 liegt vor der inneren Stirnfläche 58 des zugehörigen Füllschiebers
56 eine dosierte Menge pulverförmiger keramischer Masse M. Die Stützplatte 22 liegt
auf der Grundplatte 12 auf, der äußere Unterstempel 28 und mit ihm der innere Unterstempel
34 hat infolge der Einwirkung der Druckfedern 26 den größtmöglichen, durch die Länge
der Zuganker 30 festgelegten Abstand von der Stützplatte 22, während der mittlere
Unterstempel 36 infolge der über die Schrauben 40 auf ihn einwirkenden Kräfte der
Druckfedern 38 auf der Fußplatte 32 steht. Der Oberstempel ist in die Matrize 18
eingedrungen, jedoch nur soweit, daß sein Formteil 44 die Mündungen der radialen
Kanäle 54 noch nicht verschließt. Auf diese Weise begrenzen die genannten Stempel
innerhalb der Matrize 18 einen Füllraum 82, der über die radialen Kanäle 54 mit
den Räumen vor denFüllschiebern 56 verbunden ist. Diese Räume werden nun nach außen
dadurch abgeschlossen, daß der Dosierschieber 68 aus seiner in Fig. 1 und 2 dargestellten
Abgabestellung um 450 in seiner Aufnahmestellung gemäß Fig.3 gedreht wird.
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Wenn nun die Füllschieber 56 von den Kolbenzylindereinheitew in ihre
in bezug auf die Matrize 18 innere Stellung verschoben werden, ist gewährleistet,
daß die vor den Füllschiebern liegende keramische Masse vollständig in den Füllraum
82 gelangt. Die Vibratoren 66, die während oder unmittelbar nach der radial nach
innen gerichteten Bewegung der Füllschieber 56 eingeschaltet werden, sorgen dafür,
daß
die keramische Masse sich gleichmäßig im Füllraum 82 verteilt.
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Anschließend drückt die Presse den Oberstempel 42 gemäß Fig.3 nach
unten, während die Füllschieber 56 ihre innere Stellung beibehalten. Die Unterstempel
28, 34 und 36 geben dem Druck des Oberstempels 42 gegen den Widerstand der Druckfedern26
und 38 nach, bis gemäß Fig.3 die Fußplatte 32 auf der Stützplatte 22 aufliegt und
die Köpfe der Schrauben 14 auf der Grundplatte 12 aufliegen. Der durch die Bewegungen
der Stempel bewirkte eigentliche Sreßvorgang braucht sich nicht vom Stand der Technik
zu unterscheiden; wesentlich ist, daß die Füllschieber 52 durch gleichmäßige Füllung
und dichten Abschluß des Füllraumes 82 besonders günstige Voraussetzungen für diesen
eigentlichen Preßvorgang geschaffen haben, wobei nicht ausgeschlossen ist, daß die
Fisllschieber die keramische Masse im Füllraum schon bis zu einem gewissen Grad
vorverdichtet haben.
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Durch die beschriebene Drehung des Dosierschiebers 68 sind dessen
Kammern 70 unter die Endstücke 72 der Masseleitungen 74 gelangt und erneut mit keramischer
Masse M gefüllt worden. Deshalb kann der Dosierschieber 68 schon während des eigentlichen
Preßvorgangs erneut um 450 gedreht werden, wodurch die gefüllten Kammern schon in
eine Bereitschaftsstellung über den radialen Führungen 52 gelangen können, während
die Füllschieber 56 noch ihre innere Stellung einehmen.
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Aus der in Fig.3 dargestellten Preßendstellung werden die Unterstempel
28,34.und-36 sowie der Oberstempel 42 gemäß Fig.4 nach oben bewegt und gleichzeitig
oder unmittelbar danach werden die Füllschieber 56 nach außen bewegt, so daß die
dosierten Mengen keramischer Masse M aus den Kammern 70 in den Raum vor den Füllschiebern
fallen.
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Sobald der gepreßte Teller T abgenommen worden ist, gelangen die Bestandteile
des Preßwerkzeugs wieder in ihre in Fig.2 dargestellte Ausgangsstellung und ein
neuer Arbeitszyklus kann beginnen.
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Das Zahnsegment 76 kann durch einen vollständigen Zahnkranz ersetzt
sein und anstelle der Kolbenzylindereinheit 80 kann ein kontinuierlich drehbarer
Motor, beispielsweise ein Elektromotor vorgesehen sein. In diesem Fall ist es möglich,
den Dosierschieber 68 kontinuierlich zu drehen.
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Ansprüche:
L e e r s e i t e