DE3134345A1

DE3134345A1 - "verfahren und vorrichtung zur steuerung der bewegung von pressenbauteilen"

Info

Publication number: DE3134345A1
Application number: DE3134345A
Authority: DE
Inventors: Stephen L. 46711 Berne Ind. Affolder
Original assignee: CTS Corp
Current assignee: CTS Corp
Priority date: 1980-09-02
Filing date: 1981-08-31
Publication date: 1982-08-12
Also published as: US4327996A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. Curt Wallach

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3134345 ·..: .·. " ¹^o jpl.-fefcTys:Dr.Tino Haibach

. Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D -8000 München 2 ■ Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 2402 75 ■ Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 31. August 1981
Unser Zeichen:] 7 278 - Fk/Vi

CTS Corporation
905 N.West Boulevard
Elkhart, Indiana
U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Bewegung von
Pressenbauteilen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Bewegung von Pressenbauteilen, insbesondere von Verdichtungs- oder Brikettierpressen, in denen loses Pulver in einen Gesenkhohlraum abgegeben wird- Hierbei werden erhebliche Verdichtungskräfte auf das lose Pulver in dem Gesenkhohlraum ausgeübt, so daß ein kompakter selbsttragender Gegenstand gebildet wird, der die Form des Preßlings beibehält, bis er gebrannt wird.

Im Betrieb einer derartigen Presse wird ein Schieber (mit einem Füllschuh) periodisch mit losem Pulver gefüllt. Der Schuh wird dann über den Gesenkhohlraum gebracht und liefert eine ausreichende Menge des losen Pulvers, damit der Gesenkhohlraum vollständig gefüllt wird. Danach bewegt der Schieber den Schuh in eine zurückgezogene Position, worauf das Gesenk geschlossen wird, ein Preßling geformt und dann aus dem Gesenk ausgestoßen wird. Der Schieber bewegt sich dann erneut, dieses Mal zur Bewegung des ausgestoßenen Preßlinges in einer Auslaßrichtung, worauf bei dieser Bewegung der Schuh wieder über den Gesenkhohlraum gebracht und weiteres Pulver zugeführt wird, so daß das Gesenk erneut gefüllt wird und der Preßvorgang wiederholt werden kann.

Für derartige Brikettiervorgänge sind spezielle Verdichtungspressen bekannt, von denen eine unter der Bezeichnung "Dorst-Presse" bekannt ist. Bei allen diesen bekannten Pressen treten übermäßige Abnutzungen auf, weil die Schieberbewegung durch eine Reihe von Nocken gesteuert wird, die freiliegende Nockenteile aufweisen, die bei Vorhandensein von Staub und dem den Preßling bildenden Pulver sehr schnell abgenutzt wurden. Weiterhin waren die Bewegungs-

strecke des Schiebers, seine Bewegungsphase und seine Bewegungsgeschwindigkeit relativ schlecht steuerbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Abnutzung wesentlich verringert und damit die Lebensdauer erhöht wird, wobei sich gleichzeitig eine verbesserte Steuerung der Bewegungsstrecke, der Bewegungsphase und der Bewegungsgeschwindigkeit des Schiebers ergibt.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 bzw. 6 angegebene Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen·

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ein einstellbarer Winkelhebel zwischen einer Antriebswelle und einer Schwingwelle mit zwei Schwinghebelarmen angeordnet. Die Schwinghebelarme sind ihrerseits über eine Strebe mit dem Schieber und dem Schuh verbunden. Die sich ergebende mechanische Bewegung des Schiebers ist gleichförmig, weil sich ein gleichförmiger übergang bei der Hin-und Herbewegun; des Schiebers ergibt. Die Bewegungen sind von sinusförmiger Art, so daß geringere Aufprallkräfte auf die Pressenbauteile ausgeübt werden. Weiterhin besteht auf Grund der Verbindung zwischen der Antriebswelle und dem Schieber nach Art eines Winkelhebels die Möglichkeit, den Winkelhebel so einzustellen, daß die Bewegungsstrecke des Schuhs, die Charakteristik der sinusförmigen Kurve, die die Bewegung beschreibt, und die Bewegungsphase, d.h. die Verschie-

bung des Start- und Stoppunktes der Schieberbewegung bezüglich der anderen Betriebsphasen der Presse, eingestellt werden kann«,

Die Vorrichtung weist einen verbesserten Antriebsmechanismus auf, der aus einem einstellbaren Winkelhebel mit vollständig abgedichteten Lagerbauteilen besteht, wobei sich eine Einstellmöglichkeit der Schieberbewegung, der Bewegungscharakteristik und der Bewegungsphase ergibt und wobei vollständig abgedichtete Lager verwendet werden können, so daß sich eine geringere Abnutzung der bewegenden Bauteile der Presse ergibt und die Wartungskosten und Ausfallzeiten der Presse verringert werden.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, die Presse getrennt hinsichtlich der Verweilzeit, des maximalen Bewegungsausmaßes, der Gleichförmigkeit des Überganges von einer statischen Stellung zu einer maximalen Bewegungsgeschwindigkeit und hinsichtlich der Betätigungsphase einzustellen. Diese Parameter sind wesentlich, wenn das Volumen des Gesenkhohlraums, die Größe der Preßlinge und die Betriebsgeschwindigkeit geändert wird. Entsprechend kann durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine vorgegebene Presse in einfacher Weise so eingestellt werden, daß sie an unterschiedliche Größen und Eigenschaften von Preßlingen angepaßt werden kann, und die Bewegung oder die Handhabung der Preßlinge kann gleichförmiger und sanfter sein, so daß Schaden an den fertigen Preßlingen vermieden werden.

Dies hat andererseits zur Folge, daß die Presse mit höherer Geschwindigkeit betrieben werden kann und daß

die Beziehung zwischen der Pulvermenge zum Gewicht des fertigen Preßlinges ein Verhältnis darstellt, daß besser und zuverläßiger festgelegt ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine isometrische Ansicht einer Presse mit einer Ausführungsform der Vorrichtung ;

Fig. 2 eine vergrößerte isometrische, ausführlichere Ansicht des Kurbelarms und des zugehörigen Antriebsmechanismus ;

Fig. 3 eine Darstellung der Antriebswellen-Drehwinkelstellung gegenüber der Schieberbewegung, wobei diese sinusförmige Kurve bei der Ausführungsform der Vorrichtung mit dem Mechanismus nach den Fig. 1 und 2 erreicht wird.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Ausführungsform der Keramikmaterial-Verdichtungspresse 10 schließt einen Sockel 90, ein Fußteil 88 , ein Pressenbett 12, Säulen 84, 86 und einen Pressenkopf 18 ein. Der Pressenkopf 18 ist in Vertikalrichtung gegenüber einem festen Gesenk 20 beweglich, das einen Gesenkhohlraum aufweist. Ein Schieber 24 ist verschiebbar an einem beweglichen Gesenk

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befestigt. Der Schieber 24 schließt einen Schuh 26 ein. Der Schuh nimmt eine gewisse Menge des losen Metallpulvers von dem Vorratsbehälter 28 auf, das an den Schuh 26 geliefert wird. Der Schuh 26 verschiebt bei seiner Bewegung über das Gesenk 22 den Preßling nach seiner Formung, so daß dieser Preßling aus dem Pressenkopf 18 ausgestoßen wird. Dieser Vorgang ist in der US-PS .... (US Patentanmeldung 156 387 vom 4. Juni 1980) beschrieben. Eine flexible Leitung 30 verbindet den Vorratsbehälter 28 mit dem Schuh 26. Ein Winkelhebel 34 wird von einer (nicht gezeigten). Antriebswelle angetrieben, mit der zwangsweise eine Adapterplatte 39 gekoppelt ist, die bogenförmige Ausnehmungen 40, 42 aufweist.Die Winkelposition der Adapterplatte 39 bestimmt die Amplitude der Bewegung des Schuhs 26, was ein wesentliches Merkmal der Erfindung darstellt.

Ein Kurbelarmteil 50 ist mit der Adapterplatte 39 ver- · bunden, um die gewünschte Bewegung des Schuhs 26 und des Schiebers 24 hervorzurufen. Eine Schwenkverbindung 48 zwischen dem Kurbelarmteil 50 und der Platte 39 ist an einem vorstehenden Teil 61 der Platte 39 befestigt. Die Umfangsposition der Platte 39 bezüglich der Antriebswelle steuert die Phasenbewegung des Schiebers 24. Die Amplitude oder das Ausmaß der maximalen Längsbewegung zunächst in einer Richtung und dann in der anderen Richtung wird durch die Position des Schwenkzapfens bezogen auf den Drehmittelpunkt 54 in Fig. 2 bestimmt. Diese Bewegung ist ihrerseits einstellbar, wenn dies erwünscht ist, und zwar durch Schlitzen der Verbindung zwischen dem Kurbelarmteil 50 und der Platte 39, so daß eine selektive Feststellung des Abstandes von der Achse 54 zur Schwenkzapfenverbindung 48 erreicht werden kann.

Während der Bewegung des Schuhs und des Schiebers, die in Fig. 3 dargestellt ist, schiebt der Schuh den geformten Preßling von dem Pressenbett herunter, nach^dem der Preßling am Ende des Verdichtungshubes aus dem Gesenkhohlraum herausgehoben wurde. Der Hub des Schuhs sowie sein Bereich stellt im Betrieb eine wesentliche Verbesserung dar. Bei dem bisherigen Verfahren der Steuerung des Hubes wurde ein Nockenantrieb verwendet, was jedoch aus zwei Gründen vollständig unbefriedigend ist: Die Nocken bildeten freiliegende Oberflächen, wodurch sich eine zerstörerische Abnutzung dadurch ergab, daß die Nockenflächen Staub und Keramikteilchen ausgesetzt waren, und andererseits war die Einstellung nicht ohne weiteres und nicht genau möglich.

Bei der hier beschriebenen Ausführungsform verringert die sinusförmige Bewegung in Verbindung mit den vollständig geschützten Lagern die Abnutzung und den Verschleiß auf einen annehmbar niedrigen Wert. Zur gleichen Zeit wird der Bewegungsbereich und die Zeitsteuerung der Schieberbewegung mit einfachen Einstellungen erreicht.

Wie dies aus Fig. 2 zu erkennen ist, ist das Kurbelarmteil 50 über einen Schwehkpunkt 58 mit einem Kurbelarmteil 60 verbunden. Das Kurbelarmteil 60 ist seinerseits mit einer Schwinghebelwelle 63 verkeilt und eine sekundäre Schwinghebelwelle 62 treibt betriebsmäßig eine Schwinghebelwelle 64 an. Die Schwinghebelwelle 64 betätigt ihrerseits die beiden Schwinghebelarme 66 und 68.

Am oberen Ende 70 der Schwinghebelarme 66, 68 ist eine Schwenkbefestigung 74 für Streben 76 angeordnet, die eine

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Gelenkverbindung 78 mit dem Schieber 24 aufweisen. Die Streben 76 sind um den Schwenkpunkt 74 mit Hilfe eines kraftbetätigten Zylinders 86 vorgespannt, der eine Kolbenstange 87 aufweist, die mit den Streben 76 verbunden ist. Der kraftbetätigte Zylinder 86 wird hydraulisch über eine Druckleitung 90 betätigt. Der Zweck der Vorspannung der Streben 76 nach unten besteht darin, daß auf diese Weise der Schuh und die Streben gegen die Plattenoberfläche 25 der Presse anliegen und nicht nach oben vorgespannt werden, während der Schieber 24 seine Hin- und Herbewegung ausführt, die durch den Winkelhebel 34, die Schwinghebelwelle 64 und die Schwi'nghebelarme 66, 68 hervorgerufen wird, wie dies weiter oben beschrieben wurde.

Die Gesenke 20, 22 und der Pressenkopf sind auf den beiden mit Abstand angeordneten Säulen 84, 86 angeordnet, die ihrerseits auf dem Fußteil 88 und dem Sockel 90 befestigt sind.

Auf den Pressenbett 12 ist weiterhin ein Motor 92 mit einem (nicht gezeigten) Kraftausgang befestigt, der mit einer Antriebswelle verbunden ist, die ihrerseits den Winkelhebel 34 in der vorstehend beschriebenen Weise über die Antriebswelle und die Adapterplatte 39 antreibt.

BETRIEBSWEISE

Im Betrieb wird die Adapterplatte 39 durch Lockern der Bolzen 44, 46 und durch Verdrehen der Adapterplatte und der Schwenkzapfenbefestigung mit dem Kurbelarmteil 50 verdreht, um die Betriebsphase des Schuhs 26 und des Schiebers 24 einzustellen. Weiterhin kann die Länge des Hubes durch einfaches ändern der Lage der Schwenkzapfenverbindung 48 bezüglich der Drehachse 54 eingestellt werden.

Der Motor 92 treibt die Antriebswelle an, an der die Adapterplatte 39 befestigt ist. Wenn sich die Adapterplatte 39 dreht,erteilt der Kurbelarmteil 50, der über den Schwenkzapfen 58 wirkt, dem Kurbelarmteil 60 eine Drehbewegung. Das Kurbelarmteil 60, das mit der Schwinghebelwelle 64 verkeilt ist, bewirkt, daß sich die Schwinghebelwelle 64 und die daran befestigten Schwinghebelarme 66, 68 vor und zurück bewegen. Die Vor- und Zurückbewegung erteilt dem Schieber 24 und dem Schuh 26 über die Streben 76 eine Hin- und Herbewegung.

Nach dem von dem Vorratsbehälter 28 entnommenes und über die Leitung 30 dem Schuh 26 zugeführtes Pulver den Gesenkhohlraum gefüllt hat,wird der Schieber 24 zurückgezogen, das Gesenk schließt sich und ein Preßling wird erzeugt. Die Presse hebt dann den fertiggestellten Preßling aus dem Gesenkhohlraum heraus, der Schieber 24 kehrt seine Richtung um und bewegt den fertigen Preßling von dem Gesenk hohlraum fort, worauf der Gesenkhohlraum erneut mit Pulver von dem Schuh 26 in der vorstehend beschriebenen Weise gefüllt wird. Die Hin- und Herbewegung des Schuhs und des

Schiebers ist mit den Schließ- und Öffnungsbewegungen des Pressenkopfes 18 und des Gesenkhohlraums koordiniert, so daß die Preßlinge aufeinanderfolgend hergestellt und dann in koordinierten Bewegungen relativ zur Presse entfernt werden.

Die Presse 10 kann für Preßlinge unterschiedlicher Größe von Zeit zu Zeit mit Gesenkhohlräumen ausgerüstet werden, die unterschiedliche Größen aufweisen. Bei diesem Vorgang ist es daher erforderlich, einen unterschiedlichen Bewegungsbereich für den Schieber vorzusehen und die Bewegungsphase des Schiebers so anzupassen, daß die Schieberbewegungen wieder genau mit der Gesenkbetriebsweise koordiniert sind. Beide Schritte werden durch einfaches selektives F estlegen der Schwenkverbindung 48 des Kurbelarmteils 50 relativ zur Achse 54 der Platte 39 erreicht. Weiterhin wird eine Einstellung der Schwingungsphase durch die Winkeleinstellung der Adapterplatte 39 erzielt, die die Start- und Stoppunkte für die Verweilzeit, die Füllzeit und die Rückwärtsbewegungen des Schiebers bestimmt, wie dies weiter oben beschrieben wurde.

Ein wesentliches Merkmal der beschriebenen Ausführungsform der Vorrichtung besteht darin, daß alle Bauteile der Presse in der beschriebenen Weise abgedichtet sind. Bei den bisher verwendeten Nockenanordnungen zur Umsetzung der Antriebsbewegungen der Antriebswelle in selektive Schieberbewegungen lagerte sich das keramische Pulver a]s Staub auf den freiliegenden Nockenteilen ab, wobei dieser Staub als Schleifmaterial wirkte, das die Abnutzung vergrößerte und die Lebensdauer der Nadellager

und anderer verwendeter Bauteile verringerte. Bei der im vorstehenden beschriebenen Vorrichtung können vollständig abgedichtete Lager verwendet werden, wobei sich gleichzeitig ein gleichmäßigerer Betrieb des Schiebers und eine Vergrößerung des effektiven Bereichs der Hin- und Herbewegung ergibt und es möglich ist, diesen Bereich einzustellen, so daß sich ein gleichförmiger Übergang zwischen den Stop- und Startphasen der Bewegung des Schiebers ergibt, wie dies aus Fig. 3 zu erkennen ist.

Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. Curt Wallach

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Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

^Datum: 31. August 1981

Unser Zeichen: 17 278 - Fk/vi

Patentansprüche :

( 1.)Vorrichtung zur Steuerung der Bewegung von Pressenbauteilen einer Verdichtungspresse, die einen Schieber und eine Antriebswelle aufweist, um den Schieber in Schwingungen zu versetzen, wobei der Schieber betriebsmäßig mit der Antriebswelle und einer Schwinghebelwelle verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,

daß eine Adapterplatte (39) zwischen der Antriebswelle und dem Schieber (24) angeordnet ist, daß die Schwinghebelwelle (64) betriebsmäßig mit der Antriebswelle verbunden und in entgegengesetzten Winkelrichtungen beweglich ist, daß Einrichtungen (44, 46) zur Einstellung der Adapterplatte (39) in Umfangsrichtung bezüglich der Antriebswelle vorgesehen sind, um den Phasenbetrieb der Ausgangsbewegung von der Antriebswelle zu steuern, und daß der Schieber (24) mit einer charakteristischen Geschwindigkeit, Bewegungsstrecke und Phasenbewegung hin und her beweglich ist, die durch die betriebsmäßig eingestellte Position der Adapterplatte (39) bezüglich der Antriebswelle bestimmt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß Hebelelemente und eine Pressenplatte vorgesehen sind, daß die Hebeleinrichtungen betriebsmäßig zwischen dem Schieber (24) und den Schwinghebelarmen (66, 68) angeordnet sind, und daß Einrichtungen (86, 87) zur Vorspannung des Hebels (76) vorgesehen sind, um eine nachgiebige Belastung des Schiebers (24) gegen die Pressenplatte zu erzielen.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen von dem Schieber (24) getragenen Schuh (26), der Einlaßteile zur Aufnahme einer Menge des Pulvers aufweist, die von dem Schieber (24) und dem Schuh (26) in einen Gesenkhohlraum der Presse überführt wird.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die charakteristische Bewegung des Schiebers £24) sinusförmig ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet - durch abgedichtete Lagereinrichtungen zwischen der Antriebswelle und dem Schieber (24).
6. Verfahren zur Steuerung der Bewegung von Pressenteilen bei der Herstellung von Preßlingen, bei dem ein Gesenkhohlraum über einen hin und her beweglichen Schuh mit losem Pulver gefüllt, das lose Pulver in dem Gesenkhohlraum verdichtet und ein so geformter Preßling aus dem Gesenkhohlraum ausgeworfen wird, dadurch gekennzeichnet,

daß die Bewegungen des Gesenkhohlraums mit der Bewegung des hin und her beweglichen Schuhs dadurch koordiniert wird, daß der Schuh über einen Winkelhebel, eine Schwinghebelwelle und Schwinghebelarme mit einer Antriebswelle zur Einstellung der Phase der Schuhbewegung, der Bewegungsstrecke des Schuhs und der Bewegungsgeschwindigkeit gekoppelt,wird und eine Anpassung an die Öffnungs- und Schließbewegung^-des^Gesenkes dadurch erfolgt, daß der Drehmittelpunkt der ScTiwinghebelwelle gegenüber der Dreh^ achse der Antriebswelle gesteue'rt_wird, und daß die Winkel-

Winkelhebels gesteuert wird,-der „betriebsmäßig zwi sehender—Antriebswelle und der SchwinghebelwelTe angeordnet ist. ^^

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7. Verfahren nach Anspruch 6,

gekennzeichnet durch den Schritt der Vorspannung des Schuhs gegen die Pressenplatte, so daß der Schuh während seiner Bewegungsstrecke gleitend gegen die Pressenplatte anliegt.
8. Verfahren nach Anspruch 6,

gekennzeichnet durch den Schritt der Abdichtung der Lagerungen der beweglichen Teile, die zwischen der Antriebswelle und der Preßplatte angeordnet sind, so daß den Preßling bildendes lose.s Pulver wirksam von den Lagerflächen fern gehalten wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch den Schritt des Füllens des Gesenkhohlraums aus dem sich hin und her bewegenden Schuh, der während des Brikettiervorganges von einer Gesenkfüllposition in eine zurückgezogene Position bewegt wird, und den Schritt der Einstellung der Bewegungsstrecke der Bewegungsphase und der Bewegungsgeschwindigkeit des Schuhs durch selektives Koppeln des Schuhs mit der Antriebswelle über einen einstellbaren Winkelhebel.

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