DE2728630A1

DE2728630A1 - Presswerkzeug zum herstellen keramischer formlinge aus pulverfoermiger masse

Info

Publication number: DE2728630A1
Application number: DE19772728630
Authority: DE
Inventors: Guenther Dipl Ing Soethje
Original assignee: Erich Netzsch GmbH and Co Holding KG
Current assignee: Erich Netzsch GmbH and Co Holding KG
Priority date: 1977-06-24
Filing date: 1977-06-24
Publication date: 1979-01-11
Also published as: US4157887A; PL205858A1; JPS6258281B2; DD135365A5; JPS5411111A

Description

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Anmelder:

Gebrüder Netzsch
Maschinenfabrik GmbH & Co 8672 Selb / Bayern

Titel:

Preßwerkzeug zum Herstellen keramischer Formlinge aus pulverförmiger Masse

Zusatz zur Patentanmeldung P 26 57 993.1

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Beschreibung

Seit Jahrzehnten sind zahlreiche Versuche gescheitert, Teller und ähnliche keramische Formlinge, die steilwandige Bereiche und/oder entlang ihres Durchmessers starke Dickenunterschiede aufweisen, aus pulverförmiger Masse derart zu pressen, daß sie sich beim Brennen nicht verziehen.

So ist aus der US-PS 3 173 974 ein Preßwerkzeug zum Herstellen von Tellern bekannt, das als Oberform eine zur Tellerunterseite komplementäre Matrize, als Unterform eine zur Telleroberseite komplementäre Patrize sowie einen Ring aufweist, der in einer Einfüllstellung bei abgehobener Matrize nur die Patrize umschließt und beim Pressen zusätzlich die Matrize aufnimmt. Die Matrize ist mit einem Elastomer beschichtet, das vom Preßwerkzeug her die Voraussetzungen für eine gleichmäßige Verdichtung der pulverförmigen Masse schaffen soll. Aus der Erkenntnis heraus, daß diese Maßnahme jedenfalls dann nicht genügt, wenn die pulverförmige Masse einfach in den von der Patrize und den sie umschließenden Ring gebildeten Raum eingefüllt und glattgestrichen wird, soll die Masse in diesem Raum vor dem Pressen komplementär zur Matrize vorgeformt werden. Es wird jedoch eingeräumt, daß dies nur innerhalb der durch den Böschungswinkel der pulverförmigen Masse festgelegten Grenzen möglich ist und daß in nicht näher beschriebener Weise gebildete Massenanhäufungen beim Niedergehen der Matrize leicht wieder zerstört werden.

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Aus der DT-OS 23 07 496 ist eine Vorrichtung zum Pressen von Tellern oder dergleichen aus pulverförmiger Porzellanmasse bekannt, bei der innerhalb eines von einer als Unterform vorgesehenen Matrize und einem diese umschließenden Ring begrenzten Füllraumes eine Membran angeordnet ist, die an ihrem äußeren Rand eingespannt ist und im Abstand innerhalb davon eine dem Tellerfuß entsprechende ringförmige Vertiefung aufweist. Die Membran begrenzt eine Druckmittelkammer an der Matrize und wird in der Füllstellung des Preßwerkzeugs durch eine an ihrem mittleren Teil anliegende und an der Matrize federnd abgestützte Platte eben gehalten. Zum Aufbringen der pulverförmigen Porzellanmasse ist ein wegschwenkbarer Füllschuh vorgesehen. Zu dem Preßwerkzeug gehört ferner eine als Oberform vorgesehene Patrize, die zur Telleroberseite komplementär ist. Beim Absenken der Patrize wird die Druckmittelkammer unterhalb der Membran unter Druck gesetzt, wodurch über die Membran ein gleichmäßiger Preßdruck auf die Unterseite des entstehenden Tellers einschließlich der radial inneren und äußeren Flächen des Tellerfußes ausgeübt werden soll. Bei diesem bekannten Preßwerkzeug läßt jedoch die Formgenauigkeit der hergestellten Teller ebenso wie die Lebensdauer der Membran zu wünschen übrig. Wenn sich die Patrize nach unten bewegt und gerade erst beginnt, die auf der Membran liegende pulverförmige Masse unter Druck zu setzen, besteht nämlich vor allem beim Pressen tiefer Teller die Gefahr, daß die Masse ins Rutschen gerät und sich im mittleren Bereich der Membran anhäuft. Im weiteren Verlauf des Preßvorgangs finden verhältnismäßig große Relativbewegungen zwischen der Masse und der sich allmählich nach unten wölbenden Membran statt; dadurch erleidet die Membran erheblichen Verschleiß.

Aus der DT-OS 24 37 825 ist ein der eingangs beschriebenen Gattung angehörendes liegendes Preßwerkzeug zum Herstellen von Tellern aus pulverförmiger keramischer Masse bekannt, bei dem die Achse, längs derer Matrize und Patrize in bezug aufeinander verschiebbar sind, waagerecht angeordnet ist. Der ringförmige Mantel ist ebenfalls längs dieser Achse verschiebbar und weist an seiner Oberseite einen radialen Kanal auf, der noch offen ist, wenn Matrize und Pärize begonnen haben, in den Ring einzudringen; dieser

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Kanal wird von der Patrize erst beim weiteren Eindringen in den Ring verschlossen. Matrize und Patrize bilden also zusammen mit dem Ring zu Beginn jedes Arbeitszyklus einen Füllraum, der einem fertigen Teller ähnlich ist und vollständig mit pulverförmiger Masse gefüllt werden kann. Dennoch wird der Teller beim Pressen nicht völlig gleichmäßig verdichtet, was unter anderem mit der Reibung zusammenhängt, die beim Pressen zwischen der pulverförmigen Masse und der Innenwand des Rings auftritt.

Gegenstand der Hauptanmeldung P 26 57 993.1 ist ein Preßwerkzeug zum Herstellen keramischer Formlinge, insbesondere Teller, aus pulverförmiger Masse mit

einer starren Matrize, die zu einer Seite des Formlings, insbesondere zur Tellerunterseite, komplementär ist,

einer Patrize, die zur gegenüberliegenden Seite des Formlings, insbesondere zur Telleroberseite,komplementär ist und in bezug auf die Matrize längs einer gemeinsamen Achse zwischen einer Füllstellung, einer Preßendstellung und einer Entnahmestellung hin- und herbeweglich ist,

einem ringförmigen Mantel, der den in der Füllstellung zwischen Patrize und Matrize gebildeten Füllraum radial nach außen abschließt, jedoch mindestens einen Kanal zum Einleiten der pulverförmigen Masse frei läßt, und

einer Membran, die an ihrem äußeren Rand eingespannt ist, eine Druckmittelkammer an der Matrize begrenzt und in der Füllstellung mit dem überwiegenden Teil ihrer Fläche an einem Innenteil der Matrize anliegend gehalten ist.

Damit wird der Vorteil gegenüber dem vorveröffentlichten Stand der Technik erzielt, daß der keramischen Masse ein genau definierter und den Abmessungen des gepreßten Formlings in gewünschter Weise angepaßter Füllramn zur Verfügung steht, in dem sich die keramische Masse vor allem bei Verwendung des in der älteren Patentanmeldung Margestellten und beschriebenen ringförmigen Füllschuhs völlig gleichmäßig verteilen kann. Beim Zusammenfahren von Patrize und Matrize verändert die Membran ihre Form und Lage nicht oder jedenfalls nicht nennenswert, da sie von vorneherein mit einer

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großen oder sogar ihrer gesamten Fläche an der starren Matrize anliegt. Infolgedessen finden auch beim Zusammenfahren von Patrize und Matrize nennenswerte Relativbewegungen zwischen der pulverförmigen keramischen Masse und der Membran nicht statt. Während oder vorzugsweise nach dem Zusammenfahren von Patrize und Matrize kann die Druckmittelkammer in bekannter Weise unter Druck gesetzt werden, wodurch eine gleichmäßige Nachverdichtung des Formlinge bewirkt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Preßwerkzeugs gemäß Hauptpatentanmeldung ist die Membran an sich - das heißt im entspannten Zustand - im wesentlichen eben, ist jedoch in der Füllstellung durch in der Druckmittelkammer herrschenden Unterdruck an der Matrize anliegend gehalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Preßwerkzeug gemäß Hauptpatentanmeldung, besonders dessen im Vorstehenden beschriebene bevorzugte Ausführungsform, derart weiterzubilden, daß es bei ebenso einfachem Aufbau und dementsprechend geringem Herstellungs- und Wartungsaufwand imstande ist, eine noch gleichmäßigere Verdichtung auch solcher Formlinge, insbesondere Teller, zu erzielen, die große Dickenunterschiede und/oder steile Wandbereiche aufweisen.

Die Aufgabe ist erfindungsgeroäß dadurch gelöst, daß mindestens ein Bereich des Innenteils der Matrize cius porösem, d.h. für das verwendete Druckmittel durchlässigem, Werkstoff besteht.

Damit wird erreicht, daß durch den porösen Innenteil der Matrize hindurch die gesamte Unterseite der Membran oder ein beliebig großer Bereich davon dem gewünschten Druck ausgesetzt werden kann, d.h. einem Unterdruck, solange die Membran an der Matrize anliegen soll, und einem erhöhten Druck, wenn die Membran zum Nachverdichten der keramischen Masse in Richtung zur Patrize' hin gedrückt werden soll.

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Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Ein Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelheiten der Erfindung wird im folgenden anhand einer teilweise als senkrechter Schnitt gezeichneten Vorderansicht von Teilen einer Presse mit eingebautem erfindungsgemäßen Preßwerkzeug erläutert.

Das dargestellte Preßwerkzeug 10 ist in eine handelsübliche hydraulische oder mechanische Presse eingebaut, von der ein Pressentisch 12, zwei oberhalb und seitlich davon angeordnete Lagerböcke 14 und ein senkrecht über dem Pressentisch angeordneter Pressenstößel 16 dargestellt sind. Unterhalb des Pressentisches 12 ist in der Presse eine Hubvorrichtung 18 angeordnet, von der nur ein durch den Pressentisch hindurch nach oben bewegbarer Bolzen dargestellt ist. Die senkrechte Achse, längs derer Teile des Preßwerkzeugs 10, der Pressenstößel 16 sowie die Hubvorrichtung 18 bewegbar sind, wird im folgenden als Formachse 20 bezeichnet.

Die beiden Lagerböcke 14 definieren zusammen mit· in ihnen gelagerten Lagerzapfen 22 eine waagerechte Kippachse 24, die im dargestellten Beispiel der Formachse 20 schneidet, aber auch im Abstand von der Formachse außerhalb der Presse angeordnet sein könnte. Die beiden Lagerzapfen 22 sind Bestandteile eines Werkzeugrahmens 26, der ein Werkzeugunterteil 28 umschließt und längs der Formachse 20 verschiebbar führt. Das Werkzeugunterteil 28 hat in seiner in der Zeichnung abgebildeten Ruhestellung einen Abstand vom Pressentisch 12, kann sich aber am Pressentsich abstützen.

Am Werkzeugunterteil 28 ist eine Matrize 29 befestigt, die aus einem scheibenförmigen Basisteil 30, einem schüsseiförmigen Zwischenteil 30' und einem ebenfalls schüsseiförmigen Innenteil 30" zusammengesetzt ist. Basisteil 30 und Zwischenteil 30' sind aus Stahl. Das Innenteil 30" besteht dagegen aus einer Mischung von etwa 10 Volumenprozent Kunstharz und etwa 90 Volumenprozent

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Glasperlen als Füllstoff. Diese Mischung ist hart und porös; dennoch kann das Innenteil 30" selbst unter dem Einfluß hoher Preßkräfte im Betrieb nicht bersten, da es vom Zwischenteil 30' eingefaßt und mit diesem durch das Kunstharz fest verbunden ist. Die Oberseite des Innenteils 30" ist im wesentlichen komplementär zur Unterseite der Teller, die mit dem Preßwerkzeug hergestellt werden sollen, weist jedoch in einem dem Tellerfuß entsprechenden Bereich eine als Druckmittelkammer 31 dienende ringförmige Vertiefung auf, deren Querschnitt etwas größer als der Fußquerschnitt der Teller ist. Die Druckmittelkammer 31 ist über mehrere im dargestellten Beispiel erst achsparallele und dann radiale Kanäle 33 im Zwischenteil 30' an eine Sammelleitung 37 und über diese an ein Ventil 39 angeschlossen, durch das sie wahlweise mit der Druckseite oder mit der Saugseite einer Pumpe 41 verbindbar ist. Die Pumpe 41 liefert ein im wesentlichen inkompressibles Druckmittel.

Auf der Oberseite des Innenteils 30" liegt in der Ruhestellung unter der Wirkung eines von der Pumpe 39 in der Druckmittelkammer 31 erzeugten Unterdruckes eine Membran 43 an. Die Membran 43 besteht aus einem gegen das Druckmittel resistenten Elastomer und ist im entspannten Zustand im wesentlichen eben, weist jedoch eine ringförmige Vertiefung 45 auf, die dem Fuß der herzustellenden Teller entspricht und unter der Wirkung des Unterdruckes in die ringförmige Druckmittelkammer 31 hineinragt ohne diese ganz auszufüllen.

An der zylindrischen Außenseite der Matrize 29 ist ein ringförmiger Matrizenmantel 46 axial verschiebbar geführt. Die Membran 43 ist zwischen dem Matrizenmantel 46 und einem damit verschraubten Klemmring 47 eingespannt. Der Klemmring 47 ist an seiner Oberseite 48 trichterförmig ausgebildet.

Durch den Matrizenmantel 46 erstrecken sich parallel zur Formachse 20 drei um je 120° gegeneinander versetzte lange Stangen 50, von denen nur eine im linken Teil der Zeichnung dargestellt ist.

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Jede der langen Stangen 50 hat einen Kopf 52, mit dem sie den Matrizenmantel 46 samt Klemmring 47 nach unten mitnehmen kann, und einen Bund 54, der zusammen mit einer Druckfeder 56 in einer Aussparung 58 des Werkzeugrahmens 26 angeordnet ist. Die langen Stangen 50 sind jeweils an ihrem unteren Ende mit einer Fußplatte 60 des Werkzeugunterteils 28 längeneinstellbar verschraubt.

Gegen die langen Stangen 50 um jeweils 60° versetzt sind ebenfalls zur Formachse 20 parallele kurze Stangen 50' angeordnet, die jeweils an ihrem oberen Ende mit dem Matrizenmantel 46 verschraubt sind und je einen Bund 54' aufweisen, der zusammen mit einer Druckfeder 56' in einer Aussparung 58' des Werkzeugrahmens 26 angeordnet ist. Auf die kurzen Stangen 50' ist unterhalb des Werkzeugrahmens 26 je eine Mutter 62 einstellbar aufgeschraubt.

Der Pressenstößel 16 weist einen Bund 64 und eine im Abstand darunter angeordnete Druckplatte 66 auf. Ober den Bund 64 greift ein Joch 68, das an einem Werkzeugoberteil 70 ausgebildet ist. Das Werkzeugoberteil 70 weist zur Formachse 20 parallele Führungssäulen 72 auf, die im Werkzeugrahmen 26 verschiebbar geführt sind- und je einen mit einstellbarer Vorspannung abgefederten Fuß 74 aufweisen; mit diesen Füßen können sich die Führungssäulen an der Fußplatte 60 des Werkzeugunterteils 28 abstützen.

Am Werkzeugoberteil 70 ist über eine Verstellvorrichtung 76 in Gestalt dreier um je 12 0° gegeneinander versetzter pneumatischer Kolben-Zylindereinheiten ein als Füllschuh vorgesehener, ringförmiger hohler Mantel 78 konzentrisch zur Formachse 20 aufgehängt. Der hohle Mantel 78 verjüngt sich in seinem unteren Bereich trichterföx'mig unter dem gleichen Winkel wie die trichterförmige Oberseite 48 des Klemmrings 47. Der hohle Mantel 78 ist allseits geschlossen mit Ausnahme eines ringförmigen Auslasses 80 auf der radial inneren Seite seines unteren Bereichs und mit Ausnahme eines Stutzens, der über einen Schlauch an einen Vorratsbehälter für pulverförmige keramische Masse angeschlossen ist.

Radial innerhalb des hohlen Mantels 78 ist - ebenfalls konzentrisch zur Formachse 20 - ein am Werkzeugoberteil 70 befestigter Ober-

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stempel 88 angeordnet. Der Oberstempel 88 hat einen zylindrischen Bund 90, der den ringförmigen Auslaß 80 des Mantels 78 steuert. Am unteren Ende des Oberstempels 88 ist eine zur Oberseite der Teller komplementäre Patrize 92 ausgebildet oder befestigt.

In der abgebildeten Ruhestellung hängt das Werkzeugoberteil 70 mit seinem Joch 68 am Bund 64 des Pressenstößels 16. Das Werkzeugunterteil 28 hängt im Abstand über dem Pressentisch 12 an den langen Stangen 50, die sich ihrerseits über ihren Bund 54 und die zugehörige Druckfeder 56 am Werkzeugrahmen 26 abstützen. Die Membran 43 liegt an der Oberseite des Innenteils 30" der Matrize 29 an. Der Matrizenmantel 46 samt Klemmring 47 ist durch die kurzen Stangen 50' und die sie abstützenden Druckfedern 56' in einer oberen Endstellung in Bezug auf den Werkzeugrahmen 26 gehalten.

Zum Füllen der Form wird der Pressenstößel 16 soweit nach unten gefahren, daß das Werkzeugoberteil 70 sich mit den Füßen 74 seiner Führungssäulen 72 an der Fußplatte 60 des Werkzeugunterteils 28 abstützt. Das Werkzeugunterteil 28 verändert seine Stellung in Bezuq auf den Werkzeuqrahmen 26 noch nicht, da die Druckfedern 56 unter einer Vorspannung stehen, die größer ist als das Gewicht des Werkzeuqunterteils 28 und des Werkzeugoberteils 70, infolge der Abwärtsbewegung des Werkzeugoberteils 70 nähert sich die Patrize 92 der Matrize 29. Patrize 92 und Matrize 29 schließen zwischen sich einen Füllraum ein, der radial nach außen in den Innenraum des als Füllschuh dienenden hohlen Mantels 78 übergeht, sobald dieser mittels der Verstellvorrichtung 76 abgesenkt worden ist. Nun rieselt ein Teil der im hohlen Mantel 78 enthaltenen pulverförmigen Masse in den Füllraum, was dadurch unterstützt wird, daß das gesamte Preßwerkzeug 10 um einen Winkel von beispielsweise 30 bis 45°, nötigenfalls bis 90° um die Kippachse 24 gekippt wird. Nach dem Zurückkippen des Preßwerkzeuges 10 ist der Füllraum vollständig gefüllt.

Nun hebt die Verstellvorrichtung 76 den hohlen Mantel 78 wieder in seine Ausgangsstellung in Bezug auf den Oberstempel 88, so

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daß dessen zylindrischer Bund 90 den Auslaß 80 verschließt. Während der Aufwärtsbewegung des hohlen Mantels 78 ist gemäß Fig.4 etwas von der pulverförmigen Masse auf der trichterförmigen Oberseite 48 des Klemmrings 47 liegengeblieben, so daß der Randbereich des Füllraumes mit Sicherheit gefüllt bleibt.

Anschließend wird der Pressenstößel 16 gemäß Fig.5 weiter abwärts bewegt, so daß seine Druckplatte 66 auf das Werkzeugoberteil 70 drückt. Infolgedessen bewegt sich das gesamte Werkzeugoberteil 70 samt Oberstempel 88 und Mantel 78 nach unten. Die Vorspannung der Druckfern 56 wird von der Kraft überwunden, die von den abgefederten Füßen 74 auf die Fußplatte 60 übertragen wird. Das Werkzeugunterteil 28 bewegt sich infolgedessen nach unten. Dabei schließt der Matrizenmantel 46 den Füllraum radial nach außen ab.

Schließlich wird eine Stellung erreicht, in der die Fußplatte 60 des Werkzeugunterteils 28 gemäß Fig.5 auf dem Pressentisch aufliegt. Nun fördert die Pumpe 41 Druckmittel in die Druckmittelkammer 31; von dort aus schafft sich das Druckmittel einen bis zum Matrizenmantel 46 reichenden Raum zwischen Matrize 29 und Membran 43, so daß der entstehende Teller von seiner gesanten Unterseite aus gleichmäßig nachverdichtet wird.

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Claims

Ansprüche

Γ1 .J Preßwerkzeug zum Herstellen keramischer Formlinge, insbesondere Teller, aus pulverförmiger Masse, mit

einer starren Matrize, die zu einer Seite des Formlinge, insbesondere zur Tellerunterseite, komplementär ist,

einer Patrize, die zur gegenüberliegenden Seite des Formlings, insbesondere zur Telleroberseite, komplementär und in bezug auf die Matrize längs einer gemeinsamen Achse zwischen einer Füllstellung, einer Preßendstellung und einer Entnahmestellung hin- und herbeweglich ist,

einem ringförmigen Matnel, der den in der Füllstellung zwischen Patrize und Matrize gebildeten Füllraum radial nach außen abschließt, jedoch mindestens einen Kanal zum Einleiten der pulverförmigen Masse freiläßt, und

einer Membran, die an ihrem äußeren Rand eingespannt ist, eine Druckmittelkammer an der Matrize begrenzt und in der Füllstellung mit dem überwiegenden Teil ihrer Fläche an einem Innenteil der Matrize anliegend gehalten ist, nach Patentanmeldung j P 26 57 993.1, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens ein Bereich des Innenteils (30") der Matrize (29) aus porösem Werkstoff besteht.
2. Preßwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil (30") aus Kunststoff mit eingebettetem Füllstoff besteht.
3. Preßwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenteil (30") aus Kunstharz mit eingebetteten Glasperlen als Füllstoff besteht.

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4. Preßwerkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff 85 bis 95, vorzugsweise 90 Volumenprozent des Innenteils (30") einnimmt.
5. Preßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e kennzeichnet, daß das Innenteil (3C") von einem schüsseiförmigen Teil (Zwischenteil 30') der Matrize (29) eingefaßt ist.

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