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Meßvorrichtung für die Preßkraft einer Presse
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Die Erfindung betnfft eine Meßvorrichtung für die Preßkraft einer
Presse, insbesondere einer hydraulischen Presse mit zwei relativ zueinander, in
einer Matrize verschiebbaren Preßstempeln zum Herstellen von verschiedenen Erzeugnissen
aus pulverförmigen Materialien besonderer Qualität Das Füllen der Matrize mit dem
zu pressenden Fiillgut erfolgt im allgemeinen mittels eines zwischen einem Füllguttrichter
oberhalb der Matrize hin- und herfahrbaren Fuiischiebers.
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Die Füllmenge wird hierbei durch die Stellung der Matrize gegenüber
dem einen, auch bei geöffneter Form in der Matrize verbleibenden Preßstempel bestimmt.
Diese Füllhöhe wird bei modernen Pressen automatisch geregelt, so daß Steine mit
innerhalb vorgegebener Toleranzen gleicher Dicke gepreßt werden können.
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Beim Herstellen von keiligen Preßlingen und von Preßlingen, die im
Verhältnis zu ihrer Dicke verhältnismäßig lang sind und quer zu ihrer Länge gepreßt
werden, hat sich gezeigt, daß die Formfüllung ungleichmäßig ein kann. Die Folge
hiervon ist, daß bei Anwendung der hekannten Preßverfahren ein Endprodukt entsteht,
welches,über seine Länge gesehen,eine unterschiedliche Dichte hat. Diese unterschiedliche
Dichte hat einen Einfluß auf die Steinqualität,und es können ein unterschiedlicher
Verschleiß, Risse, Spannungsrisse im Stein während des Brennprozesses und ungleichmäßige
Saugfähigkeit z. B. beim Teerimprägnieren durch unterschiedliche Porösität und Dichte
entstehen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßvorrichtung
für die Größe und Richtung der Preßkraft zu schaffen, vm eine Anzeige einer unter
Umständen eingetretenen, ungleichmäßigen Fo.r:mffil1.ung zu gewinnen, und eine Vorrichtung
zur Steuerung der Presse zu schaf fen, die es gestattet, die gemessene Größe und
Richtung der Preßkraft zu berücksichtigen Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale
der 7L^nsprüche.
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Die Erfindung geht von der überlegung aus, daß bei einer ungleichmäßigen
Formfüllung die Preßkraft nicht genau durch die Längsmittelachse der Preßstempel
verlaufen kann, sondern gegenüber der Längsmittelachse versetzt ist und bei keiligen
Endflächen der Preßstempci auch schräg zur Längsmittelachse verläuft. Diese Preßkraft
läßt sich durch die Anordnung der Kraftmeßvorrichtungen mit Abstand zur Längsmittelachse
in eine der Anzahl der Kraftmeßvorrichtungen entsprechende Anzahl von Komponenten
zerlegen, deren Differenz in einer Auswerte- und/oder Anzeigevorrichtung verarbeitet
wird. Die einfachste Auswertung könnte bei einem nicht vollautomatischen Pressenbetrieb
darin bestehen, daß dieser Differenzbetrag angezeigt ulldd von der Bedienungsperson
beobachtet wird. überschreitet dieser Differenzbetrag einen vorgegebenen Höchstwert,
so kann die Bedienungs-
person die Presse stillsetzen und neu einrichten,
um die Abweichung auszugleichen, Gle:Lchzeitig können die Preßlinge die den Qualitätsnormen
dann nicht mehr entsprechen, aus sortiert werden Je mehr der Pressentrieb automatisiert
isty desto mehr Funktionen können durch die- Auswerte- und/oder Anzeigevorrichtung
gesteuert werden. Dies kann soweit gehen daß die Auswertevorrichtung auf die Pressensteuerung
einwirkt und ein Aussortieren der nicht qualitätskonformen Preßlinge bewirkt, ferner
eine Veränderung der Fül-lmenge und dazu eine Veränderung der Verteilung des Füllguts
in der Matrize Diese Beeinflussung der Verteilung der Masse in der Matrize -muß
beim Pressen von keiligen Steinen ohnehin vorgesehen werden, um Steine mit überall
gleicher, oder aber gezielt unterschiedlicher Dichte zu erhalten. Aber auch bei
sehr langen und flachen 0?reßliiigen kann es von Vorteil sein, einen leicht schrägen
Schüttwinkel vorzusehen, da durch das Hin- und Herfahren des Füllschiebers und aufgrund
des unterschiedlichen Füllgutdrucks eine ungleichmäz ßige Verteilung des Füllgutes
in der Matrize eintritts Da diese Verteilung bei den bekannten Pressen entweder
durch ein gesteuertes Absenken der Matrize während der Rücklaufbewegung des Füllschiebers
oder aber mittels eines mit dem Füllschieber verbundenen, oder aber davon unabhängig
angeordneten senkbaren d. h. in seiner Schräge verstellbaren Verteilerrechens eingestellt
wird, können diese Vorrichtungen in besonders einfacher und vorteilhafter Weise
durch die Auswertevorrichtung angesteuert werden am die Verteilung der Masse in
der Matrize in Abhängigkeit von der Größe und Richtung des Preßdrucks zu steuer,
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden,
anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels gegebenen Beschreibung
und es zeigen: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
an einer Presse, Fig. 2 einen Schnitt durch eine mit Füllgut gefüllte Matrize zur
Herstellung von keiligen Steinen,
Fig 3 eine schematische Detaildarstellung
einer Matrize mit Füllschieber und Verteilerrechen und Fig, 4 ein schematisehesBlockschaltbild
der Pressensteuerung, Eine hydraulische Presse 2 weist ein unteres Querhaupt 4 auf,
das auf einem nicht näher bezeiehneten Fundament aufsteht sowie ein oberes Querhaupt
6, welches mit den nnteren Querhaupt 4 durch Säulen (3 oder Verbindungselementen,
z. Bs einem Rahmen, verbunden is t. Auf dem unteren Querhaupt 4 steht ein fester
Preßstempel 10, während ein beweglicher Preßstempel 12 mit einem Preßstempelträger
14 verbunden ist, welcher auf den Säulen 8 verschiebbar geführt ist und durch einen
in einem Hydraulikzylinder 16 angeordneten Hydraulik kolben 18 verschoben wird,
Ein Pressentisch 20 t;r.ägt-eine Matrize 22, in die tor feste, untere Preßstempel
10 ständig hineinragt, während der bewegliches obere Preßstempel 12 nur während
des Preßvorganges in die Matrize 22 eindringt. Eine Konsole 24 ist am Pressentisch
20 seitlich befestigt und dient als Führung für einen Füllschieber 26, der in der
dargestellten Stellung unterhalb einer F'üilgutverteilvor richtung 28 und einen
Füllguttrichter 30 angeordnet ist.
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Der Füllschieber 26 ist mittels eines Hydraulikarbeitszylinders 34,
der an der Konsole 24 befestigt ist, zwischen der dargestellten Stellung und einer
Stellung oberhalb der Matrize 22 zwischen dem festen Preßstempel 10 und dem beweg
lichen Preßstempel 12 hin- und herbewegbar, Der Pressentisch 20 kann mittels Hydraulikarbeitszyliiider
32 gesteuert auf-und abbewegt werden. Eine elektrohydraulische Pressensteuee rung
38 steuert die einzelnen Bewegungen, wobei die von der Pressensteuerung 38 ausgehenden
Druckölleitungen strichpunktiert dargestellt sind, während elektrische Leitungen
ausgezogen dargestellt sind. Diese elektrischen Leitungen stellen eine Verbindung
her zwischen einer Preßstempelweg-Meßvorrichtung 36 und der Pressensteuerung 38
sowie zwischen seitlich an Stützblöcken 42; unterhalb des festen Preßstempels 10
angeordneten Dehnungsmeßstreifen 40. Diese Stützblöcke 42 können auch als an sich
bekannte Kraftmeßdosen
ausgebildet sein. Der Aufbau und die Wirkungsweise
einer solchen Presse ist um Beispiel in der Keramischen Zeitschrift (29 Nr. 10/1977)
im einzelnen beschrieben, so daß hier nur die für das Verständnis der Erfindung
notwendigen Einzelheiten erwähnt werden9 Wie in Fig. 2 erkennbar, ist die Endfläche
des festen Preßstempels 10 und die Endfläche des beweglichen Preßstempels 12 schräg
ausgebildet, um einen keiligen Preßling zu erzeugen. Um einen Prenling mit gleicher
Dichte über der gesamten Länge herzustellen, muß das Füllgut am schmalen Ende des
Steines um das gleiche Verhältnis gepreßt werden wie am breiten Ende. Das heißt,
das Füllgut 44 muß mit einer schrägen Oberfläche 46 in einem bestimmten Winkel eingefüllt
werden. Dies kann auf verschiedene Weise erreicht erden, Es ist zum Beispiel möglich,
den Pressentisch 20 mittels der Hydraulikarbeitszylinder 32 während des Rücklauf
s des Füllschiebers 26 von rechts nach links mit einer vorher einstellbaren Geschwindigkeit
anzuheben derart, daß sich die Matrize 22 beim Beginn des Rücklaufs des Füllschiebers
26 in einer einstellbaren Höhe bezüglich des festen Preßstempels 10 befindet die
zu der Füllguthöhe auf der rechten Seite der Matrize 22 führt, während die Matrize
22 am Ende des Füllschieberrückzuges die gewünschte Höhe bezüglich des festen Preßstempels
10 erreicht, wie auf der linken Seite der Matrize 22 in Fig. 2 dargestel3t. wenn
die Hinterkante des Füllschiebers 26 die linke Seite der Matrize 22 überschreitet.
Je nach Bewegungsgeschwindigkeit der Matrize 22 mit dem Pressentisch 20 im Verhältnis
zur Ffzllschieberbewegung ist der.Füllwinkel der Qberfläche.46 ung.erv schiedlich
und kann der a. U. unterschiedlichen Größe und Richtung der Preßkraft angepaßt werden.
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Die Pressentischbewegung 20 mit der Matrize 22 dient im übrigen noch
den Ausstoßen eines fertigen Preßlings, und erlaubt es, eine Doppeldruckpresse zu
schaffen, obwohl ein Freßstempel feststeht. Eine solche Presentischbeweungssteuerung
ist in der DE-PS 1 291 200 beschrieben und ist nicht Teil der vorliegenden Erfindung.
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Eine andere Möglichkeit eine keilige Oberfläche 46 des Füllgutes 44
z erreichen, ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Möglichke: ist besonders dann von
Vorteil, wenn sehr lange keilige Steine gepreßt werden sollen und der Füllschieber
26 zwecks Abkürzung seines Weges nicht in Längsrichtung des Preßlings, sondern quer
dazu angeordnet ist. Nachdem das Füllgut 44 in die Matrize 22 mittels des in Fig
1 dargestellten Püllschiebers bis au eine Fallhöhe 47 eingefüllt ist, wird ein an
einer Kolbenstange 50 eines Hydraulik-oder Pneumat.iR-Arbeitszylinders 52 befestigter
Verteilerrechen 48 in der dargestellten Weise in die Matrize 22 eingetaucht und
durch Betätigung des Hydraulik- oder Pneumatik-Arbeitszylinders 52 in Pfeilrichtung
verschoben. Hierdurch wird das iiberschüssigo Füllgut in der einen Matrizenhälfte
zur anderen Matrizenhälfte hinüborgeschoben und bildet die keilige Oberfläche 46,
deren Neigungswinkel mit denjenigen der Kolbenstange 50 und des Hydraulik- oder
Pneumatikarbeitszylinders 52 übereinstimmt. Der Hydraulik- oder Pneumatikarbeitszylinder
52 ist an einem Träger 54 befestigt, welcher an zwei Winkelhebeln56, 58 angelenkt
ist. Die Winkelhebel 56S 58 sind an zwei Parallelogrammlenkern 60 angelenkt, deren
freie Enden am Pressentisch 20 schwenkbar befestigt sind. Am Winkelhebel 58 greift
eine an einer Kolbenstange 64 befestigte Gabel 66 eines Hydraulik- oder Pneumatikarbeitszylinders
62 an. Weiterhin ist der Winkelhebel 58 mit einem Ausleger versehen, der mit einem
mittels eines Stellmotors 72 verstellbaren Anschlag 70 zusammenwirkt Am Winkelhebel
56 ist eine Anschlagschraube 61 vorgesehen, so daß bei Betätigung des Hydraulik-Arbeitszylinders
62 eine Wegbegrenzung durch die Anschlagschraube 61 und den verstellbaren Anschlag
70 gegeben ist. Die Anschlagschraube 61 ist so eingestellt, daß sich die Kolbenstange
50 in der strichpunktierten Stellung befindet, wenn diese Anschlagschraube 61 auf
der angedeuteten Wand aufliegt. Durch den verstellbaren Anschlag 70 ist der Neigungswinkel
der Kolbenstange 'O und des Hydraulik- oder Pneumatik-Arbeits-
zylinders
52 vorgegeben, wobei durch die unterschiedliche Länge der Lenker 60 erreicht wird,
daß die Unterkante des Verteilerrechens 48 stets die Oberkante der Matrize 22 am
rechten Formende erreicht, unabhängig von dem durch den verstellbaren Anschlag 70
vorgegebenen Winkel der Kolbenstange 50 und cles Iiydraulik oder Pneumatik-Arbeit
szylinders 52. Über die Pressensteuerung 38 werden die Hydraulik- oder Pneumatik-Arbeitszylinder
52 und 62 so betätigt, daß nach dem Füllen der Matrize 22 der Verteilerrechen 48
in die dargestellte Stellung gelangt und zurückgezogen wird, so daß die keilige
Oberfläche 46 entsteht, Sobald der Verteilerrechen 48 aus dem Bereich der Matrize
22 gelangt ist, wird der bewegliche Preßstempel 12 betätigt Dieser Vorgang wiederholt
sich mit jeder Pressung, wobei es mittels des Stellmotors 72 möglich ist, die Neigung
der kegligen Oberfläche 46 den Erfordernissen anzupassen.
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Anhand des in Fig. 4 dargestellten Blockschaltbildes der Pressensteuerung
sind die Funktionen im einzelnen dargestellt. Innerhalb der Pressensteuerung sind
eine Schaltvorrichtung 74 für den Hydraulikzylinder 16 zur Betätigung des beweglichen
Preßstempels 12 und für einen imeizzeluen nicht dargestellten Preßlingsortierer
84 vorgesehen. Weiterhin ist eine Formfüllungsregelvorrichtung 76 sorgesehens die
mit den Hydraulikarbeitszylindern 92 für die Bewegung der auf dem Pressentisch 20
angeordneten Matrize 22 zusaamenwirkt. Weiterhin ist eine Steuersorricktung 78 vorgesehen,
die auf den Stellmotor für den Neigungseinkel der Kolbenstange 50 und des Hydraulik-
oder Pneumatikarbeitszylinders 52 einwirkt. Eine Auswerte- und/oder Anzeigevorrichtung
80 ist einerseits mit den Dehnungsmeßstreifen 40 am festen Preßstempel 10 und andererseits
mit der Schaltvorrichtung 74 der Formfüllungsregelvorrichtung 76 und der Steuervorrichtung
78 verbunden. Außerdem ist die Auswerte-und/oder Anzeigevorrichtung 80 mit einer
Steinstärke-eß-und Regelvorrichtung 82 verbunden, die ihrerseits von der Preßstempelweg-Meßvorrichtung
36 Signale empfängt und
auf die Formfüllungsregelungsvorrichtung
76 eindrkt. Die Steinstärke-Meß- und Regelvorrichtung ist an sich bekannt und in
der DE-PS 1 584 543 beschrieben.
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Während des Betriebes der Presse 2 wird durch die Pressensteuerung
die taktweise Betätigung des beweglichen Preßstempels 12, des Pressentisches 20
mit der Matrize 22, des Füllschiebers 26 und eines nicht dargestellten Steingreifers
bzw. des Preßlingsortierers 84 bewirkt. Solange durch die Dehnungsmeßstreifen 40
keine einen vorgegebenen Differenzwert überschreitende Größe und Richtung der Preßkraft
Tests gestellt wird, braucht die Auswertevorrichtung 80 nicht in Tätigkeit zu tretene
Sobald jedoch dieser Grenzwert überschritten wird, können verschiedene Funktionen
ausgelöst werden. Liegt zum Beispiel die Preßlingshöhe an der unteren, durch die
Steinstärke-Neß und Regelvorrichtung festgestellten und eingestellten Toleranzgrenze,
auf die diese Vorrichtung noch nicht anspricht, so kanne über die Auswertevorrichtung
80 die Formfüllungsregelvorrichtung 76 beeinflußt werden, um die Füllhöhe zu vergrößern
Gleichzeitig kann die Auswertevorrichtung 80 auf die Schaltvorrichtung 74 einwirken,
um den Stein, der den Güteanfordelungen nicht entspricht, mittels des Preßlingsortierers
84 als AusschuD auszusorti eren.
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Kann auf diese Weise eine ausreichend-e Pre13lingsqualttät noch nicht
erreicht werden, so kann die Auswertevorrichtung 80 auf die Steuervorrichtung 78
für den Stellmotor 72 einwirken, indem der verstellbare Anschlag 70 entsprechend
gehoben oder gesenkt wird. Bei einer Presse ohne Verteilerrechen 48, bei der die
keilige Oberfläche des Füllgutes ausschließlich durch eine entsprechend gesteuerte
Heb- bzw.
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Senkbewegung der Matrize 22 hervorgerufen wird, erfolgt die Beeinflussung
des Neigungswinkels der Füllgutoberfläche durch die Auswertevorrichtung 80 über
eine Verbindung mit der Fomfüllungsregelvorri chtung 76.
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Wie man sieht, gestattet es die erfindungsgemäße Vorrichtung, auf
einfache Weise bekannte Pressen so zu verbessern, daß qualitativ besonders hockwertige
Preßlinge, insbesondere aus Seuerfestem, keramischen Material herstellba- sind,
mit der Möglichkeit, die llerstellungstoleranzen noch weiter einzuengen Die Verbesserung
der Qualität ist besonders spürbar bei flachen oder keiligen Steinen mit verhältnismäßig
großer Länge, die quer zu ihrer Länge gepreßt werden, ist jedoch auch bei anderen
keraiiiischen Erzeugnissen anwendbar Bei im Verhältnis zu ibier Breite und Höhe
verhältnismäßig langen Preßlingen geng es, je eine Kraftmeßvorrichtung im Bereich
der Silmalseiten der Preßlinge anzuordnenO Bei Pressen zum Herstellen von Tellern
und dergl. kann es von Vorteil sein, drei oder mehr auf dem Umfang gleichmäßig angeordnete
Kraftmeßvorrichtungen vorzusehen Zu Bemerken ist ferner, daß es die erfindungsgemäße
Meßvorrichtung auch gestattet, bei. Pressen mit mehreren Preßstempeln, die mit einem
Preßhub mehrere Preßlinge herzustellen gestatten, unterschiedliche Füllhöhen in
den einzelnen Matr:lzen zu kontrollieren und zu korrigieren.
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Bezugszeichenliste 2 hydraulische Presse 4 unteres Querhaupt 6 oberes
Querhaupt 8 Säulen 10 fester Preßstempel 12 beweglicher Preßstempel 14 Preßstempelträger
16 Hydraulikzylinder 18 Hydraulikkolben 20 Pressentisch 22 Matrize 24 Konsole 26
Füllschieber 28 Füllgutverteil vorrichtung 30 Trichter 32 Hydraulikarbeitszylinder
34 Hydraulikarbeitszylinder 56 Preßstempelwegmeßvorrichtung 38 Pressensteuerung
40 Dehnungsmeßstreifen 42 Stützblöcke 44 Füllgut 46 keilige Oberfläche 47 Füllhöhe
48 Verteilerrechen 50 Kolbenstange 52 Hydraulikarbeit szylinder 54 Träger 56 Winkelhebel
58 Winkel hebel 60 Lenker 61 Anschlagschraube 62 Hydraul ikzyl inder 64 Kolbenstange
66 Gabel 70 verstellbarer Anschlag 72 Stellmotor 74 Schaltvorrichtung 76 Formfüllungsregelvorrichtung
78 Steuervorrichtung 80 AUSWQrte- und/oder Anzeigevorrichtung 82 Steinstäkemeß-
und Regelvorrichtung 84 Preßlingsortierer
L e e r s e i t e