DE3128347C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formlingen aus einer rieselfähigen Masse, insbesondere einer oxydkeramischen Masse, z.B. einer Porzellanmasse, bei dem eine durch einen Schießkopf und ein isostati­ sches Preßwerkzeug definierte Schießkammer an Unter­ druck angelegt und durch eine Massezuführöffnung des Schießkopfes die Masse in die Schießkammer unter Fluidi­ sierung eingesaugt und danach isostatisch verpreßt wird, wobei wenigstens während einer Anfangsphase des Preßvor­ gangs der Unterdruck aufrechterhalten wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Herstellung von Formlingen aus einer rieselfähigen Masse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.

Bei einem bekannten Verfahren bzw. bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (US-PS 36 64 799) ist vorgesehen, daß nach der Herstellung eines vorgepreßten Vorformlings in der Schießkammer der Schießkopf von dem isostatischen Preßwerk­ zeug abgehoben wird, der Vorformling in dem isostatischen Preßwerkzeug belassen wird und danach für die endgültige Verpressung eine Oberform in Stellung gegenüber dem iso­ statischen Preßwerkzeug gebracht wird und schließlich der Vorformling zwischen dem isostatischen Preßwerkzeug und der Oberform endgültig verpreßt wird.

Durch das zweistufige Pressen - erste Stufe in der durch das isostatische Preßwerkzeug und den Schieß­ kopf definierten Schießkammer, zweite Stufe zwischen dem isostatischen Preßwerkzeug und der Oberform - wird zum einen die Gesamttaktzeit für die Herstellung des Formlings ver­ längert und dadurch das wirtschaftliche Arbeiten in Frage gestellt, wird und zum anderen besteht - insbesondere bei der Herstellung von gefäßartigen Formkörpern mit hohem Rand - die Gefahr eines Einfallens dieses Randes beim Abheben des Schießkopfes von dem noch nicht vollständig verpreßten Formling. Weiterhin ist es bei dem bekannten Ver­ fahren je nach dem Vorpressungsgrad zwischen dem isostati­ schen Preßwerkzeug und dem Schießkopf nicht ausgeschlos­ sen, daß beim Abheben des Schießkopfes von dem Vorform­ ling und beim nachfolgenden Aufsetzen des Oberwerkzeugs auf dem in dem isostatischen Preßwerkzeug verbleibenden Vorformling Lufteinschlüsse in dem Vorformling gebildet werden, welche dem endgültigen Verpressen nach­ träglich sein und zu Ausschuß führen könnten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren und eine Einrichtung der jeweils eingangs genannten Art anzugeben, bei dem bzw. der die endgül­ tige Verpressung des Formlings ohne Gefahr von Luftein­ schlüssen erfolgen kann, die Gesamttaktzeit verkürzt ist und die Gefahr des Einfallens gegebenenfalls hoher Form­ ränder beim Abheben des Schießkopfes beseitigt ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, daß bei dem Verfahren der eingangs bezeichneten Art der Schießkopf nach dem Einsaugen der Masse in seiner Schließstellung gegenüber dem isostatischen Preßwerkzeug verbleibt, die Massezuführung formgerecht verschlossen wird und der Formling in der Schießkammer seine endgültige Ver­ pressung erfährt.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß es möglich ist, trotz der bei der endgültigen Verpressung auftreten­ den sehr hohen Drücke von beispielsweise 300 bar die Mas­ sezuführöffnung an ihrer Einmündungsstelle in die Schieß­ kammer derart exakt zu verschließen, daß nur wenig ausge­ prägte Markierungen an dem Formling entstehen, die ohne weiteres Verpressen durch einen einfachen Putzvorgang be­ seitigt werden können. Dies ist umso erstaunlicher, als die Massezuführöffnung aus werkzeugtechnischen Gründen re­ gelmäßig im Schießkopf angeordnet sein muß, also auf der von dem isostatischen Preßwerkzeug abgelegenen Seite des Formlings. Andererseits wird man aber gerade beim Herstel­ len von Geschirrteilen die Geschirrunterseite mit ihrer häufig sehr ausgeprägten Profilierung auf die Seite des isostatischen Preßwerkzeugs legen müssen. Dies bedeutet, daß die Massezuführöffnung auf die glatte und damit die Sichtseite der Formlinge zu liegen kommt, wo Markierungen besonders unerwünscht sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren braucht - da Schieß­ kopf und isostatisches Preßwerkzeug in ständigem Eingriff bis zur endgültigen Verpressung des Formlings bleiben - das Vakuum, welches an die Schießkammer angelegt ist, nicht unterbrochen zu werden, bevor der Formling durch das Ver­ pressen eine solche Dichte erreicht hat, daß die Bildung von Lufteinschlüssen nicht mehr zu befürchten ist.

Es kann je nach der Art des herzustellenden Formlings von Vorteil sein, wenn man dem isostatischen Verpressen eine mechanische Vorverpressung vorangehen läßt, welche durch ein- oder mehrmalige Annäherung der Formflächen des Schießkopfes und des isostatischen Preßwerkzeugs bewirkt werden kann.

Bei der bekannten Einrichtung ist im Hinblick auf die beabsichtigte Nachverpressung mit einer besonderen Oberform keine be­ sondere mechanische Beanspruchung an dem Schießkopf zu erwarten, da für die Vorverpressung regelmäßig nur ver­ hältnismäßig geringe Drücke erforderlich sind. Weiterhin bedarf es keiner besonderen Verschlußmaßnahmen an der Massezuführ­ öffnung, da bei dem nachfolgenden endgültigen Verpressen zwischen dem isostatischen Preßwerkzeug und der Oberform ohnehin mit einer Egalisierung der Oberfläche zu rechnen ist.

Demgegenüber wird erfindungsgemäß zur Lösung der Aufgabe bezüglich der Einrichtung vorgeschlagen, daß der Schießkopf für die endgültige Verpressung des Formlings unter sehr hohen Drücken, beispielsweise 300 bar, ausge­ legt ist und daß der Massezuführöffnung ein Verschluß­ stück zugeordnet ist, welches in der Verschlußstellung wenigstens annähernd bündig mit dem an die Massezuführöffnung angrenzenden Wandungsbereich der Schießkammer­ wandung liegt.

Es war nicht ohne weiteres zu erwarten, daß man den durch die Massezuführung ohnehin bereits ge­ schwächten Schießkopf so ausgestalten könnte, daß er den sehr hohen Drücken bei der endgültigen Verpressung in Dauerbetrieb standhält, dies umso mehr als durch die Unterbringung und Führung des Verschlußstücks mit weite­ ren besonders kritischen und hoch beanspruchten Stellen gerechnet werden mußte.

Um eine formgerechte Lage des Verschlußstücks in der Ver­ schlußstellung sicherzustellen, kann man an dem Verschluß­ stück eine Stützfläche vorsehen, welche in der Verschluß­ stellung an einer Gegenstützfläche des Schießkopfes an­ liegt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist das isostati­ sche Preßwerkzeug einen Drucktopf, eine in diesem Drucktopf aufgenommene Stützplatte und eine über eine Formfläche dieser Stützplatte gelegte Preß­ membrane mit an dem Drucktopfrand dicht angeschlossenem Membranrand sowie einer Druckmittelzufuhr zur Rückseite der Preßmembrane auf, und der Schießkopf weist einen Verschlußring zum Aufliegen auf dem Mem­ branrand und innerhalb dieses Verschlußrings einen Formstempel mit der Massezuführöffnung auf.

Dabei kann die Luftabsaugöffnung wenigstens zum Teil von einem Ringspalt zwischen dem Verschlußring und dem Form­ stempel gebildet sein und durch eine im Verschlußring ver­ laufende Absaugleitung an ein Absaugsystem angeschlossen sein.

Zum Zwecke einer mechanischen Vorpressung kann der Form­ stempel relativ zum Verschlußring und/oder die Stützplat­ te relativ zum Drucktopf verstellbar sein.

Die Steuerung des Verschlußstücks kann natürlich automati­ siert sein, etwa durch ein Steuergerät, welches im Ma­ schinentakt zwischen Offenstellung und Verschlußstellung verstellbar ist.

Das Problem der räumlichen Unterbringung von Verschluß­ stück und Massezuführung innerhalb des Schießkopfes kann in der Weise gelöst werden, daß das Verschlußstück einen Betätigungsschaft aufweist, welcher durch eine Bohrung des Schießkopfes verläuft, und daß diese Bohrung angren­ zend an die Massezuführöffnung der Schießkammer zu einer Ringkammer erweitert ist, in welche eine Massezuführleitung seitlich einläuft.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird man das iso­ statische Preßwerkzeug als Unterform und den Schießkopf als Oberform benutzen und wird die Massezuführöffnung möglichst im Zentrum der Schießkammer anordnen.

Der Grundgedanke der Erfindung ist auch anwendbar bei sog. "hängenden" Formpressen, bei denen die Formwerkzeuge in horizontaler Richtung auf-und zugehen.

Die Zeichnung erläutert die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels. Es stellen dar

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung in Offenstellung und

Fig. 2 die erfindungsgemäße Einrichtung nachdem der Schießkopf auf das isostatische Preßwerkzeug ab­ gesenkt worden ist.

In den Figuren ist ein isostatischer Drucktopf mit 10 be­ zeichnet. In diesem isostatischen Drucktopf 10 ist eine Druckkammer 12 ausgebildet. In die Druckkammer 12 ist eine Stützplatte 14 unbeweglich eingesetzt. Die Stützplatte 14 weist an ihrer Oberseite eine Formfläche 16 auf. Auf dieser Formfläche 16 liegt eine Preßmembrane 18 aus einem elastisch deformierbaren Werkstoff auf, welche sich der Formfläche 16 anschmiegt. Der Membranrand 20 umgreift den Rand der Stützplatte 14 und ist durch einen Befestigungsring 22 auf dem Drucktopfrand 24 befestigt. An die Druckkammer 12 ist eine hydraulische Hochdruckleitung 26 angeschlossen, durch welche ein Hochdruckfluid, bei­ spielsweise hydraulisches Öl, in die Druckkammer 12 einge­ lassen werden kann. Der Druck dieses Hochdruckfluids ver­ teilt sich durch Bohrungen 28 der Stützplatte 14 über die Unter­ seite der Preßmembrane 18 und drückt diese beim isostatischen Pressen nach oben.

Das isostatische Preßwerkzeug arbeitet mit einem über ihm angeordneten Schießkopf zusammen, der ganz allgemein mit 30 bezeichnet ist. An diesem Schießkopf 30 und zwar an einer Zwischenplatte 38, welche mit einer Druckplatte 36 fest verbunden ist, ist ein Verschlußring 32 axial be­ weglich aufgehängt, der in seinem größten Abstand von der Zwischenplatte 38 durch Bolzenhülsenkombinationen 34 fest­ gelegt ist. Innerhalb des Verschlußrings 32 ist an der Zwischenplatte 38 ein Formstempel 40 angebracht, dessen Unterseite eine Formfläche 42 bildet. Die Formfläche 42 ist von einer Massezuführöffnung 44 angeschnitten, welche den unteren Ausgang einer in dem Formstempel 40 ausgebil­ deten Ringkammer 46 bildet. Die Ringkammer 46 ist an eine seitlich auf sie zulaufende Massezuführleitung 48 ange­ schlossen, welche durch den Formstempel 40 und die Zwischen­ platte 38 zu einem Massevorratsbehälter 50 verläuft. Der Massezuführöffnung 44 ist ein nach unten konisch erweiter­ tes Verschlußstück 52 zugeordnet, welches sich mit seiner Stützfläche 54 an eine Gegenstützfläche 56 ab­ stützt, wenn das Verschlußstück 52 sich in der in Fig. 1 dargestellten Verschlußstellung befindet. Die Unterseite des Verschlußstücks 52 liegt dann bündig mit der Formfläche 42 des Formstemels 40.

Das Verschlußstück 52 ist mit einem Betätigungsschaft 58 versehen, welcher in einer Bohrung 60 des Formstempels 40 und der Zwischenplatte 38 geführt und durch eine Schraubendruck­ feder 62 nach oben, d.h. in Verschlußstellung, vorgespannt ist. Durch ein Steuergerät 64 kann das Verschlußstück 52 nach unten in Offenstellung übergeführt werden. Das Steuer­ gerät 64 arbeitet im Maschinentakt.

Zwischen dem Formstempel 40 und dem Verschlußring 32 ist ein Ringspalt 66 definiert, welcher in die zwischen der Formfläche 42 und der Preßmembrane 18 definierte Schießkammer 68 einmündet. Der Ringspalt 66 ist an eine durch den Ver­ schlußring 32 verlaufende Unterdruckleitung 70 angeschlos­ sen, die zu einem Unterdruckerzeuger 72 führt. In der Lei­ tung 70 liegt ein maschinentaktgesteuertes Ventil 74.

An die Massezuführungsleitung 48 ist eine Fluidisierungs­ luftleitung 76 angeschlossen, welche über ein maschinen­ taktgesteuertes Ventil 78 an die Atmosphäre oder einen Druck­ vorrat 80 angeschlossen ist.

Mit der soweit beschriebenen Einrichtung wird das Verfahren zur Herstellung eines Form­ lings wie folgt durchgeführt:

Zunächst befindet sich der Schießkopf 30 in der in Fig. 1 dargestellten abgehobenen Stellung. Nunmehr wird der Schießkopf 30 maschinentaktgesteuert auf das isostatische Preßwerkzeug abgesenkt, wie in Fig. 2 dargestellt. Da­ bei legt sich zunächst der Verschlußring 32 auf den Membran­ rand 20 der Preßmembrane 18 und den Befestigungsring 22. Im weiteren Verlauf der Absenkung des Schießkopfs 30 legt sich dann der Verschlußring 32 gegen die Zwischenplatte 38 an, und schließlich gelangt die Formfläche 42 in ihre untere Endstellung, wie in Fig. 2 dargestellt. Der auf die Druckplatte 30 wirkende Druck wird zunächst allein über den Verschlußring 32 auf den Haltering 22 übertragen. Die Schießkammer 68 ist nunmehr geschlossen. Es wird nun durch Öffnen des Ventils 74 an die Schießkammer 68 Unter­ druck angelegt, wobei es auch möglich ist, mit der An­ legung des Unterdrucks bereits während des Absenkvorgangs des Schießkopfes 30 zu beginnen. Nach Aufbau eines Unter­ drucks in der Schießkammer 68 oder auch schon während des Aufbaus des Unterdrucks wird das Verschlußstück 52 in seine in Fig. 2 ge­ zeigte Offenstellung durch das Steuergerät 64 nach unten verschoben. Nunmehr kann durch den Unterdruck in der Schießkammer 68 Formmasse aus dem Massevorratsbehälter 50 angesaugt werden. Als Formmasse kommt ins­ besondere sprühgetrocknete granulatförmige Porzellanmas­ se in Frage. Die Ansaugung erfolgt wie in der Weise, daß sich bei Beginn der Füllung der Schießkammer 68 keine verdichteten Ansammlungen von Formmasse an der Einmündung des Ringspalts 66 in die Schießkammer 68 ergeben, welche das weitere Absaugen von Luft behindern könnten. Durch die Fluidisierungsluft, welche über die Leitung 76 zugeführt wird, wird die in die Schießkammer 68 eintretende Formmasse derart fluidisiert, daß sich in der ganzen Schießkammer eine gleichmäßige Vertei­ lung ergibt in dem Sinne, daß an jedem Ort innerhalb der Schießkammer das Spektrum der Granulatkorngröße annähernd das gleiche ist.

Nach beendeter Füllung der Schießkammer 68 wird das Ver­ schlußstück 52 in die Verschlußstellung angehoben und legt sich mit der Stützfläche 54 gegen die Gegenstützfläche 56 an, so daß die Formfläche 42 über die Massezuführ­ öffnung 44 glatt durchläuft. Das an die Schießkammer 68 angelegte Vakuum wird aber dabei aufrechterhalten.

Hierauf wird durch die Leitung 26 das Hochdruckfluid zugeführt, so daß die Preßmembrane 18 angehoben und die Formmasse unter einem Druck von ca. 300 bar gepreßt wird. Da seit Beginn der Einführung der Formmasse in den Schießraum 68 in diesem ein Unterdruck herrscht, besteht keine Gefahr des Einschlus­ ses von Lufträumen in dem entstehenden Formling.

Nach Beendigung des isostatischen Preßvorgangs wird die Schießkammer 68 von dem Unterdruckerzeuger 72 getrennt. Nun­ mehr kann der Schießkopf 30 wieder angehoben und ggf. seitlich abgeschwenkt werden, so daß der endgültig ge­ preßte Formling aus dem isostatischen Preßwerkzeug entnommen und seiner weiteren Verarbeitung zugeführt werden kann. Dabei ist an der Stelle der Massezuführöffnung 44 allenfalls eine kleine Markierung festzustellen, die leicht abgeputzt werden kann. Eine weitere Pressung ist je­ denfalls nicht erforderlich.

Es ist auch denkbar, eine mechanische Vorpressung vor dem isostatischen Pressen durchzuführen. Dies könnte etwa in der Weise geschehen, daß während des Füllvorgangs zwar der Verschlußring 32 vollständig abgesenkt ist und auf dem Membranrand 20 der Preßmembrane 18 dichtend aufsitzt, der Formstempel 40 aber noch nicht voll abgesenkt ist, so daß die Schießkammer 68 beim Füllen zunächst größer ist als nach späterer vollständiger Absenkung des Formstempels. Durch diese spätere Absenkung des Formstempels 40 wird dann eine Vorpressung bewirkt. Die Steuerung des Be­ triebsablaufes läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß zwischen dem Verschlußring 32 und dem Zwischenring 38 eine Federung vorgesehen wird und der Druck auf der Druckplatte 36 für den Füllvorgang so eingestellt wird, daß diese Federung nicht völlig durchgedrückt wird sondern erst durchgedrückt wird, wenn zum Zwecke der Vorverpres­ sung der Formstempel 40 völlig abgesenkt werden soll.

Es wäre andererseits auch denkbar, zwischen dem Drucktopf 10 und der Stützplatte 14 ein Kraftgerät zwischenzuschalten, um zum Zwecke des Vorverpressens die Stützplatte 14 mit der Membrane 18 nach oben drücken zu können.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von Formlingen aus einer riesel­ fähigen Masse, insbesondere einer oxydkeramischen Masse, z.B. einer Porzellanmasse, bei dem eine durch einen Schießkopf und ein isostatisches Preßwerkzeug definierte Schießkammer an Unterdruck angelegt und durch eine Massezuführöffnung des Schießkopfes die Masse in die Schießkammer unter Fluidi­ sierung eingesaugt und danach isostatisch verpreßt wird, wo­ bei wenigstens während einer Anfangsphase des Preßvorgangs der Unterdruck aufrechterhalten wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schießkopf (30) nach dem Einsaugen der Masse in seiner Schießstellung gegenüber dem isostatischen Preßwerkzeug verbleit, die Massezuführöffnung (44) form­ gerecht verschlossen wird und der Formling in der Schießkammer (68) seine endgültige Verpressung erfährt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Formling vor dem isostatischen Verpressen durch ein- oder mehrmalige Annäherung der Formflächen (42, 16) des Schießkopfes (30) und des isostatischen Preßwerkzeugs (10) mechanisch vorgepreßt wird.

3. Einrichtung zur Herstellung von Formlingen aus einer rieselfähigen Masse, insbesondere einer oxydkeramischen Masse, z.B. einer Porzellanmasse, umfassend ein isostati­ sches Preßwerkzeug und einen Schießkopf mit mindestens einer Massezuführöffnung und mindestens eine Luftabsaug­ öffnung, die in die von dem Preßwerkzeug und dem Schießkopf gebildete Schießkammer einmündet, dadurch gekennzeichnet, daß der Schießkopf (30) für die endgültige Verpressung des Formlings unter sehr hohen Drücken, beispielsweise 300 bar, ausgelegt ist und daß der Massezuführöffnung (44) des Schießkopfes ein Verschlußstück (52) zugeordnet ist, welches in der Verschlußstellung (Fig. 1) wenigstens annähernd bündig mit dem an die Massezuführöffnung (44) an­ grenzenden Wandungsbereich (42) der Schießkammerwandung liegt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (52) in der Verschlußstellung (Fig. 1) mit einer Stützfläche (54) an einer zur Schießkammer (68) hin gerichteten Gegenstützfläche (56) des Schießkopfes (30) anliegt.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das isostatische Preßwerkzeug einen Drucktopf (10), eine in diesem Drucktopf (10) aufgenommene Stützplatte (14) und eine über eine Form­ fläche (16) dieser Stützplatte (14) gelegte Preßmem­ brane (18) mit an dem Drucktopfrand (24) dicht ange­ schlossenem Membranrand (20) sowie eine Druckmittel­ zufuhr (26, 28) zur Rückseite der Preßmembrane (18) aufweist und daß der Schießkopf (30) einen Verschluß­ ring (32) zum Aufliegen auf dem Membranrand (20) und innerhalb dieses Verschlußrings einen Formstempel (40) mit der Massezuführöffnung (44) aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftabsaugöffnung wenigstens zum Teil von einem Ringspalt (66) zwischen dem Verschlußring (32) und dem Formstempel (40) gebildet und durch eine im Verschluß­ ring (32) verlaufende Absaugleitung (70) an ein Absaug­ system (72) angeschlossen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Formstempel (40) relativ zum Ver­ schlußring (32) und/oder die Stützplatte (14) relativ zum Drucktopf (10) zum Zwecke der mechanischen Vorver­ pressung verstellbar sind.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (52) durch ein Steuergerät (64) im Maschinentakt zwischen der Offen­ stellung und der Verschlußstellung verstellbar ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (52) einen Be­ tätigungsschaft (58) aufweist, welcher durch eine Boh­ rung (60) des Schießkopfes (30) verläuft, und daß diese Bohrung angrenzend an die Massezuführöffnung (44) zu einer Ringkammer (46) erweitert ist, in wel­ che eine Massezuführungsleitung (48) seitlich einläuft.