DE3915296A1 - Isostatische presse zur herstellung von presslingen aus pulverfoermigem, keramischen material - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine isostatische Presse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit der Herstellung von Elektrolythülsen, die in Batterien Verwendung finden.

Zur Herstellung derartiger Preßlinge aus pulverförmigem kera­ mischem Material durch isostatische Verdichtung ist es be­ kannt, topfartige Formteile zu verwenden, in denen Gummihül­ sen aufgenommen sind, welche mit in die Formtöpfe eingefahre­ nen Formnadeln die Formen bzw. Formhohlräume zur Herstellung der Preßlinge begrenzen. Nach Einfüllen des pulverförmigen Materials in diese Formhohlräume erfolgt das Schließen der Form und die isostatische Pressung durch Beaufschlagung eines hinter der Gummihülse angeordneten Ölkissens mit Druck bis zu 2000 bar. Nach Abbau des Drucks und einer gewissen Entspan­ nungszeit werden die Hülsen aus den Formtöpfen herausgehoben, was durch Hochfahren der Formnadeln erfolgt, an denen die Hülsen anhaften. Da es sich bei solchen Preßlingen, nament­ lich bei Elektrolythülsen, um Massenartikel handelt, ist es erforderlich, den Preßvorgang entsprechend abzustimmen, so daß je Arbeitstakt mehrere Hülsen herstellbar sind. Aus die­ sem Grund werden Werkzeuge verwendet, die mehrere Formtöpfe und Formnadeln aufweisen. So sind Pressen bekannt, bei denen auf dem Pressentisch die Formtöpfe in Reihen und mit gleich­ mäßigem Abstand in jeder Reihe zueinander angeordnet sind. Die Formnadeln sind von einem mit dem Oberbären der Presse gekoppelten Werkzeugteil getragen. Dadurch ist es möglich, je Arbeitstakt mehrere Elektrolythülsen herzustellen. Da der Verdichtungsvorgang und der darauffolgende Entspannungsvor­ gang eine vorgegebene Zeitspanne benötigen, ist es nach einer Weiterentwicklung vorgesehen, die Formnadeln auf einem beweg­ lichen Schiebekopf vorzusehen, so daß während der Herstellung der Hülsen in den Formtöpfen zuvor aus den Formtöpfen ausge­ hobene Formnadeln mit Greifeinrichtungen zusammenwirken, die die Hülsen von den Formnadeln abstreifen und auf einem Transportband ablagern. Nach Ablauf der für die Verdichtung und die darauffolgende Entspannung erforderlichen Zeitperiode erfolgt mit dem Ausheben der Formnadeln aus den Formtöpfen und deren Verschiebung zu den Greifeinrichtungen gleichzeitig das Umsetzen der von den Hülsen befreiten Formnadeln in die Formtöpfe, so daß parallel zum Abladevorgang der Hülsen von den Formnadeln auf einem Transportband die Herstellung neuer Elektrolythülsen erfolgen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Presse der beschriebenen Art so weiterzubilden, daß bei einfachem Pressenaufbau und Bewegungsablauf sowie günstiger Lastverteilung eine große An­ zahl von Hülsen je Arbeitstakt auf der Presse herstellbar ist. Dabei soll durch günstige Anordnung der Werkzeugelemente und der Greif- und Transporteinrichtungen ein guter Zugriff zum Werkzeug selbst gewährleistet sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnen­ den Teil des Patentanspruches 1 enthaltenen Merkmale gelöst, wobei zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale gekennzeichnet sind.

Nach Maßgabe der Erfindung sind auf dem Schiebekopf minde­ stens eine, vorzugsweise jedoch zwei Reihen von Formnadeln vorgesehen, wobei in jeder Reihe die Formnadeln exakt gerad­ linig und mit gleichem Abstand zueinander angeordnet sind. Die Formnadeln sind hierbei in doppelter Anzahl gegenüber den auf dem Pressentisch angeordneten Formteilen in Art von Formtöpfen vorgesehen. Dabei ist der in sämtlichen Reihen der Formnadeln gleiche Abstand benachbarter Formnadeln halb so groß wie der in sämtlichen Reihen gleiche Abstand benachbar­ ter Formteile zueinander. Das heißt, die Teilung der Formna­ deln beträgt die halbe Länge der Teilung der Formteile auf dem Pressentisch. Selbstverständlich sind die Abstände der Reihen der Formnadeln und der Formteile untereinander so be­ messen, daß jeweils eine Reihe von Formteilen mit einer Reihe von Formnadeln ausgerichtet ist. Wichtig ist, daß die Bewe­ gung des Schiebekopfs in Achsrichtung der Reihen von Formna­ deln und Formteilen erfolgt und zwar um das Maß der Teilung der Formnadeln, also der halben Länge des Abstands der Form­ teile zueinander. Nach Herstellung der Preßlinge in den Formtöpfen und dem Herausheben der Preßlinge durch Hochfahren der Formnadeln erfolgt eine Bewegung des Schiebekopfs in Achsrichtung der Reihen, um eine Länge, die dem Abstand der Formnadeln und damit dem halben Abstand der Formteile zuein­ ander entspricht. Dadurch gelangen die Formnadeln mit den daran haftenden Hülsen über seitlich angeordnete Transport­ einrichtungen, wo sie abgelagert werden. Gleichzeitig werden mit dieser Schiebekopfbewegung die Formnadeln, die gerade von den Hülsen befreit wurden, über die eben freigegebenen Formtöpfe gefahren, so daß parallel mit dem Abstreifen der Hülsen die Herstellung von Preßlingen unter Ausnutzung der nunmehr über die Formtöpfe gefahrenen Formnadeln erfolgen kann. Danach wird nach dem Ausheben der Formnadeln aus den Formtöpfen der Schiebekopf entgegengesetzt wieder um das Maß der Teilung der Formnadeln zueinander, also dem halben Ab­ stand der Formteile in Achsrichtung der Reihen bewegt und so weiter. Durch die Bewegung des Schiebekopfs in Achsrichtung der Reihen wird der Schiebekopf mit den daran angeordneten zahlreichen Formnadeln nur um ein geringes Maß aus dem Schwerpunkt der Presse hin- und herversetzt, so daß nur eine geringe Schwerpunktveränderung im Pressenbetrieb stattfindet, was sich auch günstig für die exakte Ausrichtung der Nadeln und auch die Herstellung der Preßlinge auswirkt. Zugleich ist die Schiebekopfbewegung vergleichsweise kurz. Die Transport­ bänder können sich senkrecht zur Achsrichtung der Reihen der Formtöpfe und der Formnadeln erstrecken, wodurch eine gute Zugriffsmöglichkeit zu den Formelementen gewährleistet ist. Gleichzeitig lassen sich die Greifeinrichtungen gut zwischen den Formtöpfen bzw. neben den in der Reihe außenliegenden Formtöpfen plazieren, ohne daß hierbei die Zugängigkeit zu den Formelementen beeinträchtigt wird. Auch die Zufuhr des Pulvers wird durch die Schiebekopfbewegung nicht beeinträch­ tigt. Insgesamt können dadurch auch die Füllschläuche, die mit den Füllbehältern gekoppelt sind, einfacher ausgeführt werden.

In zweckmäßiger Weise werden zum Abtransport der Hülsen End­ losbänder verwendet, die sich senkrecht zur Achsrichtung der Reihen erstrecken. Hierbei sind aufgrund der Arbeitsbewegung des Schiebekopfes die Transportbänder jeweils so angeordnet, daß zwei benachbarte Transportbänder zwischen sich die gegen­ überliegend angeordneten Formtöpfe mehrerer Reihen eingren­ zen, so daß die aus diesen Formtöpfen ausgehobenen Preßlinge je nach Schiebekopf einmal auf das linke und danach wieder auf das rechte Transportband abgesetzt werden können. Zweck­ mäßigerweise sind die Transportbänder mit topfartigen Haltee­ lementen bestückt, auf denen die Hülsen abgelagert werden. Zum Abnehmen der Hülsen dienen einfache Greifeinrichtungen, die oberhalb der Transportbänder angeordnet sind und Klauen aufweisen, die die Hülsen fassen, so daß mit dem Hochheben der Formnadeln die Hülsen automatisch abgestreift werden. Die Transportbänder, d.h. die topfartigen Haltelemente und die Klauen der Greifeinrichtungen sind hierbei jeweils so posi­ tioniert, daß die Formnadeln nach dem Ausheben aus den Formtöpfen und dem Verschieben um die halbe Teilung der Form­ teile exakt über die Transportbänder bzw. mit den entspre­ chenden Greifeinrichtungen ausgerichtet sind.

Die Schiebekopfbewegung erfolgt in einfacher Weise durch einen hydraulisch oder pneumatisch betätigbaren Kolben, der in einem Zylinder geführt ist. In einer baulich vorteilhaften Ausführungsform erfolgt die Schließ- und Öffnungsbewegung der Formen in vertikaler Richtung und ist das den Schiebekopf aufnehmende Werkzeugteil mit dem Oberbären der Presse gekop­ pelt, wohingegen die Formtöpfe auf dem feststehenden Pressen­ tisch der Presse angeordnet sind.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Er­ findung anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen in rein schematischer Darstellung

Fig. 1 eine Vorderansicht der Presse,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Presse,

Fig. 3 eine Schnittansicht durch eine Form zur Herstellung eines Preßlings,

Fig. 4 eine Draufsicht auf den Pressentisch der Presse mit darauf angeordneten Formteilen,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Teils der Presse analog Fig. 2, jedoch in größerer Darstellung, sowie

Fig. 6 eine Vorderansicht der Presse analog Fig. 1, jedoch in vergrößerter Darstellung.

In den Fig. 1 und 2 ist schematisch der Gesamtaufbau der Presse dargestellt. Die Presse umfaßt einen mit 1 bezeichne­ ten Pressenrahmen, einen mit dem Pressengestell 1 festen Pressentisch 2, der Formteile 3 trägt, die zusammen mit aus Fig. 3 besser ersichtlichen nadelartigen Formelementen 4 For­ men zur Herstellung der Preßlinge begrenzen. Die Formnadeln 4 sind auf einem Schiebekopf 5 aufgenommen, der als Bestand­ teil des Werkzeugteils 6 mit dem vertikal auf- und abbewegli­ chen Oberbären der Presse gekuppelt ist. Die Füllung der For­ men erfolgt über seitlich an der Presse angeordnete Einfüll­ behälter 7, die in einer Anzahl entsprechend der Anzahl der Formen vorgesehen sind. Aus diesen Füllbehältern 7 erfolgt die unmittelbare Zufuhr des Pulvers zu den Formen über Zu­ führleitungen 8.

Nach Fig. 3 sind die Formteile jeweils aus einem buchsenarti­ gen Formtopf 9 gebildet, der zweckmäßigerweise aus Stahl her­ gestellt ist und im Inneren eine Gummihülse 10 trägt. Der Formtopf 9 begrenzt unterhalb der Gummihülse 10 eine Kammer 11 zur Aufnahme von Öl. In die oben offene Gummihülse 10 ist das Formelement 4 in Art einer dornartigen Formnadel 12 ein­ fahrbar, die mit der Gummihülse 10 einen Formhohlraum 13 bzw. die Form zur Herstellung des Preßlings begrenzt, welche von oben über die Zuführleitung 8 mit Pulver gefüllt wird. Nach erfolgtem Füllen der Form 13 wird der Formhohlraum oben ge­ schlossen, etwa durch Herabfahren einer Hülse 14, die mit ih­ rer Schulter 15 die Form 13 von oben schließt. Durch Aufbrin­ gen von Druck erfolgt die isostatische Verdichtung des in die Form 13 gefüllten Pulvers. Nach Druckabbau und einer gewissen Entspannung erfolgt das Ausheben der Formnadel 12 aus der Gummihülse 10, so daß der daran haftende Preßling aus dem Formtopf 3 ausgehoben wird.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Presse sind zwei Reihen 16 und 17 von jeweils fünf geradlinig ausgerich­ teten Formtöpfen 9, also insgesamt 10 Formtöpfe 9 verwendet. Die Achsrichtung der beiden Reihen 16 und 17 ist parallel zu­ einander und die Formtöpfe 9 beider Reihen 16 und 17 sind versetzungsfrei zueinander angeordnet, d.h., einander gegen­ überliegende Formtöpfe 9 beider Reihen 16 und 17 liegen je­ weils in einer Ebene senkrecht zur Achsrichtung der Reihen 16 und 17, also exakt einander gegenüberliegend.

Zwischen den paarweise gegenüberliegenden Formtöpfen 3 er­ strecken sich Transportbänder 18 senkrecht zur Achsrichtung der beiden Reihen 16 und 17. An den beiden Enden der Reihen 16 und 17 sind schließlich Transportbänder 18 außerhalb neben den außenliegenden Formtöpfen 9 angeordnet. Dadurch werden jeweils zwei Formtöpfe 9 von zwei benachbarten Transportbän­ dern 18 begrenzt. Die Transportbänder 18 sind zweckmäßiger­ weise durch Endlosbänder mit einem oberen und unteren Trum gebildet, wie aus Fig. 5 hervorgeht. Fig. 5 zeigt auch, daß auf den Transportbändern 18 topfartige Halteelemente 19 zur Aufnahme der von den Formnadeln 12 abgestreiften Preßlingen bzw. Hülsen 20 angeordnet sind. Fig. 4 zeigt schließlich noch recht deutlich, daß zwischen den Transportbändern 18 ausrei­ chend Raum für die Zuführleitungen 8 vorhanden ist, über wel­ che Pulver zweckmäßigerweise schwerkraftbedingt aus den ein­ zelnen Füllbehältern 7 den Formtöpfen zugeführt wird.

Die Formnadeln 12 sind sämtlich auf einem Schiebekopf 5 aufgenommen, der über Führungen 21 an einer mit dem Oberbären gekoppelten Halteplatte 22 geführt ist. Die Bewegung des Schiebekopfs 5 erfolgt pneumatisch oder hydraulisch durch eine in Fig. 6 mit 23 bezeichnete Kolben/Zylinder-Einheit. Fig. 6 zeigt schließlich auch die in Reihe angeordneten Formtöpfe bzw. Formteile 9 und die Zuordnung der auf dem Schiebekopf 5 getragenen Formnadeln 12 zu diesen Formtöpfen 3. Der Schiebekopf 5 trägt je Reihe von Formteilen 3 eine Reihe von Formnadeln 12, so daß auf dem Schiebekopf 5 im dar­ gestellten Ausführungsbeispiel insgesamt 20 Formnadeln aufge­ nommen sind. Die Formteile 3 beider Reihen sind zueinander mit dem gleichen seitlichen Abstand A auf dem Pressentisch 2 aufgenommen und auch die Formnadeln 12 weisen zueinander den gleichen Abstand B auf, wobei der Abstand B die halbe Länge des Abstands A beträgt. Der Abstand der Formnadeln 12 beträgt somit die halbe Teilung der Formteile 3. Es verteht sich von selbst, daß der Schiebekopf 5 zwei Reihen von Formnadeln 12 aufweist, wobei jede Reihe von Formnadeln 12 jeweils 10 Form­ nadeln in geradliniger Ausrichtung aufweist. Die Formnadeln 12 einer jeden Reihe befinden sich hierbei in einer senkrech­ ten Ebene oberhalb der zugeordneten Formtöpfe bzw. Formteile 3, wie am besten aus Fig. 5 hervorgeht. Dadurch ist sicherge­ stellt, daß mit dem Absenken des Oberbären der Presse die am Schiebekopf 5 aufgenommenen Formnadeln 12 exakt in die Öff­ nungen der Formtöpfe 9 eingefahren werden.

Zwischen den gegenüberliegenden Formteilen 3 und an den bei­ den Enden der Reihen 16 und 17 sind Greifeinrichtungen 24 vorgesehen, die am besten aus den Fig. 4 und 5 hervorgehen. Die Greifeinrichtungen 24 weisen aus Fig. 6 ersichtliche Klauen 25 auf. Die Klauen 25 sind oberhalb der Transportbän­ der 18 angeordnet. Je Formtopf sind hierbei zwei Greifein­ richtungen 24 ebenso wie zwei Transportbänder 18 zugeordnet, wobei jedoch die zwischen den paarweise gegenüberliegenden Formteilen 3 angeordneten Transportbänder 18 bzw. Greifein­ richtungen 24 gemeinsam von den benachbarten Formtöpfen bzw. in Verbindung mit diesen benachbarten Formtöpfen benutzt wer­ den. Insgesamt sind, wie Fig. 4 zeigt, für zehn Formtöpfe 9 bzw. Formteile 3 sechs Transportbänder 18 und zwölf Greifein­ richtungen 24 vorgesehen.

Die Betriebsweise der Presse ist wie folgt: Mit Abwärtsbewe­ gung des Oberbären werden die mit den zehn Formtöpfen 9 aus­ gerichteten zehn Formnadeln 12 in die Formtöpfe 9 bzw. in die darin aufgenommenen Gummihülsen 10 eingefahren, vgl. Fig. 3. Während des Einfüllvorgangs, der Verdichtung und der darauf­ folgenden Entspannung sind die um die halbe Teilung B in Achsrichtung der Reihen 16 und 17 versetzten übrigen zehn Formnadeln 12 in Ausrichtung über den Transportbändern 18, wie am besten aus Fig. 6 hervorgeht. Wird nach dem Verdichten und dem Entspananen des Preßlings der Schiebekopf 5 zum Aus­ heben der Formnadeln 12 aus den Formtöpfen 9 nach oben be­ wegt, so erfolgt gleichzeitig das Abheben der Formnadeln 12 von den Transportbändern 18, wobei beim Hochfahren die an den Formnadeln 12 noch anhaftenden Hülsen bzw. Preßlinge 20 abge­ streift werden. Die in den Halteelementen 19 aufgenommenen Hülsen 20 werden nach dem Abheben der Formnadeln 12 entspre­ chend der Taktbewegung der Transportbänder 18 aus der Presse herausgefördert. Danach wird der Schiebekopf 5 je nach Takt gemäß Fig. 6 nach links oder nach rechts in Achsrichtung der beiden Reihen 16 und 17 bewegt, so daß die an den Formnadeln 12 haftenden, soeben in der Form 13 hergestellten Preßlinge über die Förderbänder 18 bewegt werden. Nach Fig. 6 erfolgt die Bewegung nach links, wie strichliert dargestellt ist. Da­ durch werden die zuvor über die Förderbänder ausgerichteten Formnadeln 12 über die Formtöpfe 9 gefahren, so daß mit der Abwärtsbewegung des Schließkopfs 5 einerseits die Formnadeln mit den daran haftenden Preßlingen auf die Förderbänder 18 und andererseits die zuvor mit den Förderbändern ausgerichte­ ten Formnadeln in die Formtöpfe 9 gefahren werden. Nach Ver­ dichtung und somit Herstellung der Preßlinge wird der Schließkopf 5 wieder angehoben und nunmehr um eine halbe Tei­ lung, also um den Abstand B in Fig. 6 nach rechts bewegt, so daß also jeweils während des Abladens eines Preßlings gleich­ zeitig die Herstellung eines Preßlings erfolgt. Selbstver­ ständlich können in Abweichung des dargestellten Ausführungs­ beispiels auch mehr als zwei Reihen von Formtöpfen und Form­ nadeln Verwendung finden, ohne daß sich hierbei an einer Be­ wegung des Schließkopfs 5 um den halben Abstand der Formtöpfe 9 in Achsrichtung der Reihen 16 und 17 etwas ändert.

Claims (8)

1. Isostatische Presse zur Herstellung von Preßlingen aus pulverförmigem, keramischem Material, insbesondere zur Herstellung von langgestreckten Hülsen für Batterien, mit einem Formnadeln tragenden Werkzeugteil, welches zum Schließen und Öffnen von Formen relativ zu einem Pressenteil, insbesondere Pressentisch, beweglich ist, auf dem Formteile in mindestens einer geradlinigen Reihe und mit in den Reihen gleichem seitlichen Abstand zueinander angeordnet sind, die zusammen mit darin ein­ gefahrenen Formnadeln die Formen für die Hülsen begren­ zen, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugteil (6) auf einem Schiebekopf (5) je Reihe von Formteilen (3) die zweifache Anzahl an Formnadeln (12) trägt, die entsprechend den Formteilen in Reihe angeordnet sind und in der Reihe einen Abstand zueinan­ der aufweisen, der dem halben Abstand der Formteile (3) je Reihe (16, 17) entspricht, und daß der Schiebekopf (5) um den Abstand (B) der Formnadeln (12) zueinander in Achsrichtung der Reihe (16 bzw.17) und senkrecht zur Schließ- und Öffnungsbewegung der Presse hin- und her­ bewegbar ist, so daß taktweise die mit den Formteilen (3) ausgerichteten Formnadeln (12) in eine Position in Achsrichtung der Reihe (16 bzw. 17) neben die Formteile (3) und die zuvor neben den Formteilen (3) positionier­ ten Formnadeln (12) über die Formteile (3) bewegt wer­ den und umgekehrt.

2. Isostatische Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Presse mehrere, vorzugsweise zwei Reihen (16, 17) von Formteilen (3) und Formnadeln (12) aufweist, welche parallel und versetzungsfrei zueinander angeord­ net sind.

3. Isostatische Presse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Formteilen (3) und an beiden En­ den der Reihe(n) neben den in der Reihe außenliegenden Formteilen (3) sich senkrecht zur Achsrichtung der Reihe(n) (16 bzw. 17) erstreckende Transportbänder (18) vorgesehen sind, derart, daß sich zwischen zwei Trans­ portbändern (18) jeweils ein Formteil (3) einer Reihe bzw. gegenüberliegende Formteile mehrerer Reihen (16, 17) befinden.

4. Isostatische Presse nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Achsrichtung neben den Formteilen (3) mit den Transportbändern (18) ausgerichtete Greifeinrichtungen (24) zum Abziehen der Hülsen (20) von den Formnadeln (12) vorgesehen sind.

5. Isostatische Presse nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Transportbändern (18) Halteelemente (19) zur Aufnahme der Preßlinge (20) vorgesehen sind, wobei der Abstand des Halteelements (19) zum benachbarten Formteil (3) den halben Abstand (B) benachbarter Form­ teile (3) zueinander beträgt.

6. Isostatische Presse nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführleitungen (8) von den Füllbehältern (7) zu den Formen (13) zwischen den Transportbändern (18) angeordnet sind.

7. Isostatische Presse nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiebekopf (5) durch einen pneumatisch oder hydraulisch betätigten Kolben (23) um die Teilung (B) verschiebbar ist.

8. Isostatische Presse nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der den Schiebekopf (5) tragende Werkzeugteil (6) mit dem Oberbären der Presse gekoppelt und die Form­ teile (3) auf dem feststehenden Pressentisch (2) ange­ ordnet sind.