DE3903080C2

DE3903080C2 -

Info

Publication number: DE3903080C2
Application number: DE3903080A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: IGO ING GEORG OHLMANN VDI ANLAGEN- und MASCHINENBAU 8531 MARKT ERLBACH DE
Current assignee: IGO ING GEORG OHLMANN VDI ANLAGEN- und MASCHINENBAU 8531 MARKT ERLBACH DE
Priority date: 1989-02-02
Filing date: 1989-02-02
Publication date: 1991-03-28
Also published as: GB2227708B; GB2227708A; DE3903080A1; FR2642354B3; IT1237929B; FR2642354A3; GB9000283D0; IT8922881A0

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines, insbesondere tellerförmigen, Formlings aus einem pulverförmigen Granulat, insbesondere aus einer keramischen Masse, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 4.

In der DE-AS 22 47 626 ist eine Vorrichtung zum isostatischen Formpressen von Pulvermaterial beschrieben. An einem Drehtisch ist eine Füllstation vorgesehen. An dieser wird das Pulver in einer abgemessenen Menge einem Formhohlraum zugeführt und zur gleichmäßigen Verteilung einer Vibration unterworfen. Danach wird in einer weiteren Station das Pulver gepreßt.

In der DE-OS 35 17 494 ist ein Verfahren zum isostatischen Pressen eines Pulvers beschrieben. Das Pulver wird unter Rütteln in eine Form eingefüllt. Der Verdichtungsgrad soll dabei hoch sein, um das nachfolgende isostatische Pressen zu vereinfachen. Die Verdichtung des Pulvers durch Vibration hat dann, wenn das Pulver unterschiedliche Korngrößen aufweist, den Nachteil, daß sich bei der Vibration das Pulver nach den unterschiedlichen Korngrößen in der Form entmischen kann.

In der DE-OS 26 30 355 ist ein Preßwerkzeug zum Herstellen keramischer Formlinge aus einer pulverförmigen Masse beschrieben. Zum Befüllen des Formhohlraumes ist ein Füllschuh vorgesehen, der sich trichterförmig um das Oberformwerkzeug erstreckt. Der Formhohlraum wird damit von seinem Rande her befüllt. Bei der Herstellung größerer Teller ist unsicher, ob die pulverförmige Masse auch bis in die Mitte des Formhohlraums rieselt. Es ist deshalb vorgesehen, die Form zu kippen. Dies erscheint maschinell aufwendig und im Hinblick auf eine gleichmäßige Verteilung des Pulvers ungünstig.

Bei der Vorrichtung nach der DE-OS 36 40 567, die ebenfalls zur Herstellung von Tellern vorgesehen ist, wird die pulverige Masse nur an einer Stelle des Umfangs des Formhohlraums eingefüllt. Ein als Drehschieber arbeitender Verschluß soll unterschiedliche Verdichtungen und einen zusätzlichen Putzaufwand vermeiden.

In der DE-PS 31 01 236 ist eine Einrichtung beschrieben, bei der durch eine zentrale Öffnung des Oberformwerkzeugs die rieselfähige Formmasse in den Formhohlraum eingesaugt wird. Es ist hierfür eine aufwendige Vakuumsaugeinrichtung notwendig. In der DE-OS 31 28 347 ist ein Verschlußstück für die Massezuführöffnung dieser Einrichtung gezeigt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei dem bzw. der der Formhohlraum gleichmäßig mit Granulat gefüllt wird, ohne daß das Granulat in den Formhohlraum gesaugt oder in dem Formhohlraum vibriert werden muß.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß das Granulat kontinuierlich oder diskontinuierlich in einem Verteilraum oben auf das Oberformwerkzeug aufgeschüttet wird, daß das Granulat durch wenigstens eine Durchbrechung des Oberformwerkzeugs in den Formhohlraum einrieselt, daß beim Einrieseln des Granulats in den Formhohlraum eine relative Rotationsbewegung zwischen dem Oberformwerkzeug und dem Unterformwerkzeug um eine vertikale Mittelachse erzeugt wird, bis der Formhohlraum mit Granulat gefüllt ist, wobei im wesentlichen die gesamte Formfläche des Unterformwerkzeugs von der Durchbrechung überstrichen wird, und daß danach zum Vorpressen des Granulats die Formwerkzeuge zusammengedrückt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, daß das Oberformwerkzeug den Boden eines das Granulat aufnehmenden Verteilraumes bildet, dessen Volumen wesentlich größer als das des Formhohlraums, ist, daß das Oberformwerkzeug wenigstens eine Durchbrechung aufweist, durch die Granulat aus dem Verteilraum in den Formhohlraum rieselt und daß das Oberformwerkzeug und das Unterformwerkzeug relativ zueinander um eine vertikale Mittelachse rotierbar sind, so daß bei der Rotation die Durchbrechung bzw. die Durchbrechungen insgesamt die Formfläche des Unterformwerkzeugs im wesentlichen vollständig überstreicht bzw. überstreichen.

Bei der Erfindung wird der Formhohlraum gleichmäßig mit Granulat gefüllt. Dieses Befüllen erfolgt dadurch, daß das Granulat einfach aus dem Verteilraum, in dem es im Überschuß ansteht, in den Formhohlraum rieselt. Während des Einrieselns wird das Oberformwerkzeug um die vertikale Mittelachse gedreht, wodurch sich das Granulat gleichmäßig im Formhohlraum verteilt. Die Durchbrechung bzw. die Durchbrechungen insgesamt erstrecken sich dabei von der Mittelachse zum Außenumfang der Formfläche.

Bei diesem Befüllen des Formhohlraums tritt keine wesentliche Entmischung des Granulats nach Korngrößen auf, so daß im Formling eine gleichmäßige Granulatverteilung entsteht. Da das Befüllen des Formhohlraums durch Einrieseln erfolgt, erübrigt es sich, die Formwerkzeuge Vibrationen auszusetzen oder das Granulat durch ein Vakuum in den Formhohlraum zu saugen.

Der Formhohlraum weist in dem Zustand, in dem das Granulat in ihn einrieselt, - also vor dem Verpressen - abgesehen von der Höhe bzw. dem Abstand der Formwerkzeuge bereits die Konturen des gewünschten Formlings auf. Beim Einrieseln wird somit die gesamte Kontur gleichmäßig befüllt. Günstig ist auch, daß die Menge des in den Formhohlraum zu füllenden Granulats nicht abgemessen werden muß, da das Einrieseln von selbst endet, wenn der Formhohlraum gefüllt ist.

Nach dem Befüllen des Formhohlraums werden die beiden Formwerkzeuge auf das gewünschte Maß zusammengedrückt, so daß das Granulat entsprechend verdichtet wird und der Formling in der gewünschten Wandstärke entsteht. Dieser Formling ist für eine Weiterbearbeitung hinreichend formhaltig. Er kann zu einer weiteren Presse transportiert werden, in der er der endgültigen Verdichtung zugeführt wird. Es ist dabei nicht notwendig, ein isostatisches Formpressen vorzusehen, das im Hinblick auf die dabei nötige flexible Membran aufwendig ist. Zwischen dem Oberformwerkzeug und dem Unterformwerkzeug kann der Formling auch so weit verdichtet werden, daß er anschließend, ohne ein weiteres Pressen, gebrannt werden kann.

Die Erfindung eignet sich zur Herstellung von Formlingen für Geschirr, insbesondere auch großer Teller, oder anderer Formkörper aus dem Bereich der technischen Keramik.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die folgende Beschreibung betrifft ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 schematisch eine Seitenansicht einer Presse,

Fig. 2 eine Teilansicht der Presse bei zusammengepreßten Formwerkzeugen und

Fig. 3 eine Schnittansicht längs der Linie III-III nach Fig. 2.

An einem Rahmen 1 sind zwei Stangen 2 vertikal verschieblich geführt. Mittels Druckfedern 3 sind die Stangen 2 in ihre obere Ausgangsposition geschoben. An den Stangen 2 sind eine obere Konsole 4 und eine untere Konsole 5 befestigt. An der oberen Konsole 4 greift eine Kolbenstange 6 an.

An der unteren Konsole 5 ist eine Hohlwelle 7 mittels eines Kugellagers 8 drehbar gelagert. Die vertikale Mittelachse der Hohlwelle 7 ist mit M bezeichnet. An der Hohlwelle 7 sitzt oben an der Konsole 5 ein Antriebsrad 9. An der Hohlwelle 7 ist unten ein Zylinder 10 befestigt. Dessen Inneres bildet einen Verteilraum 11 zur Aufnahme von Granulat aus einer keramischen Masse. Der Verteilraum 11 ist unten durch einen Boden abgeschlossen, der von einem Oberformwerkzeug 12 gebildet ist. Das Oberformwerkzeug 12 ist beim Ausführungsbeispiel horizontal in zwei miteinander lösbar verbundene Teile geteilt (vgl. Fig. 1 und 2). Oben weist der Verteilraum 11 mehrere Öffnungen 13 auf. Darüber sitzt eine ringförmige Haube 14, welche an der unteren Konsole 5 verschieblich ist und auf dem Zylinder 10 aufsitzt. Der Zylinder 10 ist gegenüber der Haube 14 um die Mittelachse M drehbar.

In die Haube 14 mündet eine Granulatzuführleitung 15. Außerdem sind an die Haube 14 zwei Entlüftungsrohre 16 angeschlossen.

Das Oberformwerkzeug 12 weist eine Durchbrechung auf, die von einem Auslaßschlitz 17 gebildet ist, welcher sich in den unteren Teil des Oberformwerkzeugs 12 diagonal erstreckt (vgl. Fig. 3). Der Verteilraum 11 verjüngt sich im oberen Teil des Oberformwerkzeugs 12 zum Auslaßschlitz 17 trichterförmig (vgl. Fig. 1, 2. Es kann auch genügen, wenn der Auslaßschlitz 17 sich von der Mittelachse M radial zum Außenumfang des Oberformwerkzeugs 12 erstreckt. Anstelle des Auslaßschlitzes 17 können auch mehrere Durchbrechungen vorgesehen sein.

Dem Auslaßschlitz 17 ist ein Schieber 18 zugeordnet. Der Schieber 18 ist an einer Schubstange 19 befestigt, die durch die Hohlwelle 7 geführt ist. Die Schubstange 19 ist mittels einer in der oberen Konsole 4 angeordneten Zylinder-Kolbeneinrichtung 20 so verschiebbar, daß der Schieber 18 den Auslaßschlitz 17 öffnet oder schließt. Der Auslaßschlitz 17 ist an seiner einen Seite mit einer Schrägfläche 21 versehen. Die Schrägfläche 21 liegt zur Verbesserung des Ausrieselns teils auf der einen Seite des Schiebers 18, bzw. des Auslaßschlitzes 17 und teils auf der anderen Seite des Schiebers 18 (vgl. Fig. 3). In Fig. 1 ist der Schieber 18 in seiner hochgeschobenen Stellung gezeigt. Der Auslaßschlitz 17 ist dabei offen. Der Schieber 18 liegt an einer Seitenfläche 22 des Auslaßschlitzes 17 an, so daß er eine Drehung des Oberformwerkzeugs 12 um die Mittelachse M mitmacht. Die Seitenfläche 22 liegt jeweils an der der Schrägfläche 21 gegenüberliegenden Seite des Auslaßschlitzes 17. In Fig. 2 ist der Schieber 18 in der Stellung gezeigt, in der er den Auslaßschlitz 17 verschließt, wobei er bündig mit der Unterseite 23 des Oberformwerkzeugs 12 steht. In Fig. 3 ist der Schieber 18 nicht gezeigt.

Unterhalb des Oberformwerkzeugs 12 ist ein Unterformwerkzeug 24 angeordnet, das in einer Aufnahme 25 sitzt. Die Aufnahme 25 ist in horizontaler Richtung H verschieblich. Zwischen dem Oberformwerkzeug 12 und dem Unterformwerkzeug 24 besteht ein Formhohlraum 26. Dieser ist zur Mittelachse M rotationssymmetrisch. Ist der im Formhohlraum 26 herzustellende Formling ein Teller, dann weist das Oberformwerkzeug 12 die Kontur der Oberseite des Tellers und das Unterformwerkzeug die Kontur der Unterseite des Tellers auf. Vorzugsweise ist das Oberformwerkzeug 12 am Zylinder 10 und das Unterformwerkzeug 24 in der Aufnahme 25 austauschbar, um die Einrichtung einfach auf andere Tellerformen umstellen zu können.

Die Funktionsweise der beschriebenen Vorrichtung ist etwa folgende:

Durch die Granulatzuführleitung 15 wird dem Verteilraum 11 trockenes, pulverförmiges Granulat, beispielsweise aus einer oxidkeramischen Masse, zugeführt. Der Verteilraum 11 wird weitgehend mit dem Granulat gefüllt. Luft und Staub entweichen durch das Entlüftungsrohr 16. Das Volumen des Verteilraums 11 ist wesentlich größer als das Volumen des Formhohlraums 26. Es befindet sich damit in dem Verteilraum 11 wesentlich mehr Granulat als für einen Formling notwendig ist.

Nach dem Hochziehen des Schiebers 18 ist der Auslaßschlitz 17 geöffnet, so daß nun Granulat aus dem Verteilraum 11 über die Schrägfläche 21 in den Formhohlraum 26 rieselt.

Gleichzeitig wird das Antriebsrad 9 angetrieben, so daß sich die Hohlwelle 7, der Zylinder 10 und das Oberformwerkzeug 12 mit dem Auslaßschlitz 17 um die Mittelachse M drehen. Der Auslaßschlitz 17 überstreicht dabei die Formfläche F des Unterformwerkzeugs 24, so daß der gesamte Formhohlraum 26 gleichmäßig mit Granulat gefüllt wird. Bei der Gestaltung des Auslaßschlitzes 17 entsprechend Fig. 3 hat der Auslaßschlitz 17 die Formfläche F nach einer Umdrehung um 180° einmal vollständig überstrichen. Ist der Auslaßschlitz 17 nur so groß, daß er sich von der Mittelachse M radial zum Außenumfang des Oberformwerkzeugs 12 erstreckt, dann ist die Formfläche F nach einer Umdrehung um 360° einmal vollständig überstrichen. Anstelle des einen Auslaßschlitzes 17 können auch mehrere am Oberformwerkzeug 12 radial verteilte Durchbrechungen vorgesehen sein. Wichtig dabei ist, daß die Durchbrechungen so verteilt sind, daß bei einer Drehung des Oberformwerkzeugs 12 die gesamte Formfläche F möglichst gleichmäßig mit Granulat berieselt wird.

Bei der Stellung nach Fig. 1 besteht zwischen den Rändern 27, 28 der Formwerkzeuge 12, 24 ein Abstand a. Dieser ist so bemessen, daß er dem Maß der nachfolgenden Vorverdichtung des Granulats entspricht.

Ist der Formhohlraum 26 nach Fig. 1 mit Granulat gefüllt, dann wird der Schieber 18 über die Schubstange 19 mittels der Zylinder-Kolbenanordnung 20 so verschoben, daß er den Auslaßschlitz 17 schließt und bündig mit der Unterseite 23 steht. Danach wird dann die Kolbenstange 6 beaufschlagt, so daß sich die obere Konsole 4, die Stange 2 und die untere Konsole 5 nach unten verschieben. Dadurch wird auch der Zylinder 10 und mit ihm das Oberformwerkzeug 12 nach unten gedrückt. Das Oberformwerkzeug 12 verpreßt damit das im Formhohlraum 26 befindliche Granulat in die gewünschte Dicke des Formlings. Der Preßdruck beträgt beispielsweise 63 N/cm² (=6,3 kp/cm².) Die Endstellung ist dann erreicht, wenn der Rand 27 des Oberformwerkzeugs 12 den eingestellten Weg zurückgelegt hat. Über einen Spalt S können dabei Masseteilchen in einen Hohlraum 29 gelangen. Sie werden aus diesem durch einen Anschlußstutzen 30 ständig abgesaugt.

Anschließend läßt sich die Aufnahme 25 mit dem Unterformwerkzeug 24 und dem in diesem befindlichen vorgepreßten Formling in Richtung H zu einer weiteren Bearbeitungsstation verschieben.

Danach läßt sich eine weitere Aufnahme 25 mit einem Unterformwerkzeug 24 unter das Oberformwerkzeug 12 schieben. Mittels der Druckfedern 3 gehen die Stangen 2 mit den beiden Konsolen 4, 5 in ihre Ausgangsstellung zurück. Die beschriebenen Vorgänge wiederholen sich dann.

Das Nachfüllen des Verteilraumes 11 kann kontinuierlich oder diskontinuierlich vorgenommen werden. Vorzugsweise wird der Verteilraum 11 kontinuierlich nachgefüllt. Das Nachfüllen erfolgt dabei so, daß im Verteilraum 11 ständig mehr Granulat zur Verfügung steht als für die Befüllung des Formhohlraumes 26 notwendig ist.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Oberformwerkzeug 12 um die Mittelachse M gedreht. Es wäre jedoch auch möglich, bei stillstehendem Oberformwerkzeug 12 das Unterformwerkzeug 24 um die Mittelachse M zu drehen. Auch in diesem Fall wird die Formfläche F von dem Auslaßschlitz 17 überstrichen.

Als weitere Bearbeitung des in der beschriebenen Einrichtung hergestellten Formlings, kann ein weiterer Preßvorgang mit einem Druck, der höher ist, beispielsweise bei 3000 N/cm² (=300 kp/cm²) liegt, als der von der beschriebenen Einrichtung aufgebrachte Druck, erfolgen. Da der in der beschriebenen Einrichtung hergestellte Formling bereits im wesentlichen die Kontur des fertigen Produkts hat und vergleichsweise formstabil ist, kann der weitere Preßvorgang in einer einfachen Presse vorgenommen werden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines insbesondere tellerförmigen Formlings aus einem pulverförmigen Granulat, insbesondere aus einer keramischen Masse, bei dem das Granulat in einen Formhohlraum zwischen einem Oberformwerkzeug und einem Unterformwerkzeug eingefüllt und anschließend verpreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat kontinuierlich oder diskontinuierlich in einem Verteilraum (11) oben auf das Oberformwerkzeug (12) aufgeschüttet wird, daß das Granulat durch wenigstens eine Durchbrechung (17) des Oberformwerkzeugs (12) in den Formhohlraum (26) einrieselt, daß beim Einrieseln des Granulats in den Formhohlraum (26) eine relative Rotationsbewegung zwischen dem Oberformwerkzeug (12) und dem zum Unterformwerkzeug (24) um eine vertikale Mittelachse (M) erzeugt wird, bis der Formhohlraum (26) mit Granulat gefüllt ist, wobei im wesentlichen die gesamte Formfläche (F) des Unterformwerkzeugs (24) von der Durchbrechung (17) überstrichen wird, und daß danach zum Vorpressen des Granulats die Formwerkzeuge (12, 24) zusammengedrückt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Vorpressen des Granulats die Durchbrechung (17) geschlossen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Vorpressen der Formling einer weiteren Presse zugeführt wird.

4. Vorrichtung zum Herstellen eines insbesondere tellerförmigen Formlings aus einem pulverförmigen Granulat, insbesondere aus einer keramischen Masse, mit einem Formhohlraum zwischen einem Oberformwerkzeug und einem Unterformwerkzeug zum Verpressen des Granulats, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberformwerkzeug (12) den Boden eines das Granulat aufnehmenden Verteilraums (11) bildet, dessen Volumen wesentlich größer als das des Formhohlraums (26) ist, daß das Oberformwerkzeug (12) wenigstens eine Durchbrechung (17) aufweist, durch die Granulat aus dem Verteilraum (11) in den Formhohlraum (26) rieselt, und daß das Oberformwerkzeug (12) und das Unterformwerkzeug (24) relativ zueinander um eine vertikale Mittelachse (M) rotierbar sind, so daß bei der Rotation die Durchbrechung (17) bzw. die Durchbrechungen insgesamt die Formfläche (F) des Unterformwerkzeugs (24) im wesentlichen vollständig überstreicht bzw. überstreichen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberformwerkzeug (12) um die Mittelachse (M) rotierbar ist und das Unterformwerkzeug (24) bei der Rotation stillsteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechung von einem Auslaßschlitz (17) gebildet ist, der sich von der Mittelachse (M) zum Außenumfang des Oberformwerkzeugs (12) erstreckt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßschlitz (17) sich im Oberformwerkzeug (12) diagonal erstreckt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßschlitz (17) eine Schrägfläche (21) aufweist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägfläche (21) teils auf der einen und teils auf der anderen Seite des Auslaßschlitzes (17) liegt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verschließen des Auslaßschlitzes (17) ein Schieber (18) vorgesehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (18) sich mit dem Oberformwerkzeug (12) mitdreht.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteilraum (11) innerhalb eines Zylinders (10) liegt, an dem das Oberformwerkzeug (12) befestigt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (10) an einer Hohlwelle (7) gelagert ist, die mittels eines Antriebsrades (9) drehbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Hohlwelle (7) eine Schubstange (19) zum Betätigen des Schiebers (18) geführt ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (7) an einer Konsole (5) gelagert ist, die zur Preßbewegung des Oberformwerkzeugs (12) vertikal verschieblich ist.