DE4203572A1 - Formmaschine fuer verschieden abgestufte gegenstaende - Google Patents
Formmaschine fuer verschieden abgestufte gegenstaendeInfo
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf mittels Druck
betriebene Formmaschinen zur Herstellung verschiedenster
Gegenstände mit Stufen und Aussparungen, wie z. B.
Zahnräder, Riemenscheiben und ähnliche, und betrifft
insbesondere eine Formmaschine für verschieden abgestufte
Gegenstände mit mehreren zylindrischen, koaxial zu einem
Kernstempel angeordneten Druckstempeln, die gleitend
gegenüber dem benachbarten Kernstempel oder gegenüber
einem anderen Druckstempel bzw. anderen Druckstempeln
bewegbar sind und in eine feste Form gefülltes Pulver
mittels Druck zur Bildung abgestufter Gegenstände
zusammendrücken, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Zur Herstellung von Zahnrädern, Riemenscheiben und anderen
Maschinenteilen ist es erforderlich, zur Vorbereitung der
Materialien zum Sintern die verschieden abgestuften
Gegenstände zu formen. Formmaschinen umfassen als
wesentliches Bauteil bisher das in Fig. 8 dargestellte
Bauteil zur Herstellung der verschieden abgestuften
Gegenstände.
Bei dem in Fig. 8 dargestellten Bauteil sind die
Druckstempel T1, T2 und T3 koaxial zu der Kernstange CR
angeordnet. Jeder der Druckstempel ist gleitend mindestens
gegen einen benachbarten Druckstempel oder die Kernstange
bewegbar. Das vorher in eine Form U gefüllte Pulver wird
mittels der Druckstempel T1, T2 und T3 und oberen
Druckstempeln, die nicht dargestellt sind, jedoch nach
unten gegen die Druckstempel T1, T2 und T3 wirken,
zusammengepreßt, so daß ein abgestufter Gegenstand geformt
werden kann. Eine derartige Formmaschine ist allgemein
bekannt, so daß aufgrund der Übersichtlichkeit der
Zeichnungen die oberen Druckstempel und der
Antriebsmechanismus der Maschine weggelassen wurde. Es
sind ebenfalls Fluiddruckzylinder für den Betrieb der
Druckstempel T1, T2, T3 nicht dargestellt.
Wie man aus Fig. 8 sieht, ist eine Form U auf einer
Formlagerung TU befestigt, die wiederum an einem Satz
Führungsstangen G befestigt ist. Die Stempellager TS1, TS2
und TS3, die den entsprechenden Druckstempeln T1, T2 und
T3 zugeordnet sind, sind vertikal von der Formlagerung TU,
den Stempellagerungen TS1 und TS3 bzw. der
Kernstangenlagerung CRS angeordnet. Jede der
Stempellagerungen und die Kernlagerung CRS werden mittels
zugeordneter unabhängiger Fluiddruckzylinder angetrieben.
Bei der dargestellten Formmaschine sind ebenfalls obere
Druckstempel (nicht dargestellt) vorgesehen, so daß das in
die Form U gefüllte Pulver zum Formen zusammengedrückt
werden kann. Bei einer Maschine zum Formen abgestufter
Gegenstände einer bestimmten Form, die nur einen Satz
unterer und oberer Druckstempel umfaßt, kann die vertikale
Länge der Maschine unberücksichtigt bleiben. Bei einer
allgemein verwendeten Maschine, die zur Herstellung
abgestufter Gegenstände mit unterschiedlichen oberen und
unteren Hauptflächen dient, müssen jedoch mehrere obere
Druckstempel und entsprechende Lagerungen vorgesehen sein.
Aus diesem Grund hat die bekannte Formmaschine zur
Herstellung verschieden abgestufter Gegenstände einen
Aufbau, bei dem die obere Hälfte der Maschine im
wesentlichen die umgekehrte Konstruktion von dem in Fig. 8
dargestellten Hauptteil hat.
Bei einer allgemein verwendbaren Formmaschine sind
gewöhnlich die auf jeden Stempel einwirkenden Kräfte
entsprechend den Formen der Hauptflächen der zu formenden
Gegenstände unterschiedlich. Entsprechend muß bei der
Auslegung einer Formmaschine die zulässige Belastung für
jede Stempellagerung den maximal in der Formmaschine
auftretenden Wert haben.
Weiter dient jeder der Druckstempel bzw. die Kernstange CR
unabhängig voneinander zum Füllen von Pulver in die Form
zum zeitweiligen und tatsächlichen Zusammendrücken des
Pulvers und zum Austragen der geformten Gegenstände.
Entsprechend muß die Hublänge jedes Druckstempels der
Tiefe der Form mit einem gewissen Übermaß entsprechen.
Weiter ist zwischen der Formlagerung und einer
benachbarten Stempellagerung, zwischen den einzelnen
Stempellagerungen und zwischen einer Stempellagerung und
der Kernstangenlagerung ein geeigneter Raum erforderlich,
so daß die Basisteile und die Befestigungsbolzen der
Druckstempel und der Kernstange nicht gegen die darüber
angeordnete Formlagerung oder Stempellagerung anschlagen.
Jede Stempellagerung ist so ausgelegt, daß sie eine Dicke
hat, die der maximalen Last für den entsprechenden
Stempel, wie oben erwähnt, entspricht, wobei sich die
Dicken der einzelnen Stempellagerungen addieren. Aus
diesem Grund wird die Gesamtlänge und das Gesamtgewicht
der Maschine sehr groß. Beispielsweise hat eine Maschine
mit einer Formtiefe von 150 mm und einer maximalen
Belastung für jeden Stempel von 400 t/cm2 normalerweise
eine Gesamtlänge und ein Gesamtgewicht, einschließlich der
Druckstempel, von bis zu 10 bis 13 m bzw. 30 bis 60
Tonnen. Entsprechend sind die Kosten für eine derartige
Anlage einschließlich der tragfähigen Fundamente einer
Werkshalle sehr hoch.
Da man die Druckstempel nicht verkürzen kann, ist die für
ein Austauschen der Formen oder der Druckstempel
erforderliche Arbeit schwierig und kann nur von einem
Fachmann durchgeführt werden. Andererseits erfolgt bei der
Herstellung von abgestuften Gegenständen ein häufiger
Wechsel der Gegenstände. Meistens ist in jedem Fall ein
Austausch der Stempelsätze und für den Austausch der
Stempelsätze grundsätzlich eine neue Auslegung und
Herstellung neuer Stempelsätze erforderlich. In diesen
Fällen sind die Herstellungskosten für einen genauen
Stempelsatz mit großer Länge sehr hoch.
Da eine allgemein verwendbare Formmaschine zur Herstellung
von abgestuften Gegenständen der hier beschriebenen Bauart
die obengenannten Nachteile aufweist, ist es Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, eine Formmaschine zu schaffen, die
diese Nachteile behebt, d. h. es soll eine Formmaschine
kleiner Bauart mit geringem Gewicht geschaffen werden, bei
der ebenfalls die Kosten für die Ausrüstung gering sind,
die einfach betrieben werden kann und somit
wirtschaftlicher ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch
gekennzeichnete Erfindung gelöst, d. h. durch eine
Formmaschine für verschieden abgestufte Gegenstände mit
mehreren zylindrischen, koaxial zu einem Kernstempel
angeordneten Druckstempeln, die gleitend gegenüber dem
benachbarten Kernstempel oder gegenüber einem anderen
Druckstempel bzw. anderen Druckstempeln bewegbar sind und
in eine feste Form gefülltes Pulver mittels Druck zur
Bildung abgestufter Gegenstände zusammendrücken, die
ineinander angeordnete Stempeladapter, von denen jeder das
untere Ende eines entsprechenden Druckstempels von den
genannten Druckstempeln aufnimmt; eine gemeinsame
Basislagerung mit mehreren zylindrischen, koaxial
zueinander angeordneten Wänden, die eine in einem
festgelegten Niveau angeordnete ringförmige Endfläche zur
Aufnahme eines entsprechenden Stempeladapters aufweisen
und zwischen sich mit parallel zur Achse der gemeinsamen
Basislagerung angeordneten Führungskanälen versehen sind;
ineinander angeordnete bewegbare Rahmen, die jeweils
rechtwinklig ausgebildet sind und Rahmenseiten zur
Aufnahme der Belastung der entsprechenden
Fluiddruckzylinder aufweisen, so daß sie gegen das untere
Ende eines entsprechenden Stempeladapters anliegen, wobei
die innerhalb des Stempeladapters mit maximalem
Durchmesser angeordneten Rahmenseiten durch den
Führungskanal der gemeinsamen Basislagerung verlaufen, und
wobei jede zylindrische Wand der Stempeladapter, mit
Ausnahme der innersten, mit Führungskanälen versehen ist,
von denen jeder zur Aufnahme einer Rahmenseite des
bewegbaren Rahmens, der dem Stempeladapter entspricht, der
innerhalb benachbart dazu angeordnet ist, ausgebildet ist,
aufweist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es
zeigen:
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht der
Hauptkonstruktion ausschließlich einer Form und
ihrer Lagerung der Druckformmaschine;
Fig. 2 eine vertikale Schnittansicht eines abgestuften
Gegenstandes;
Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht des
Hauptteils der Formmaschine;
Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie X-Y in
Fig. 1;
Fig. 5 eine teilweise geschnittene Ansicht eines
Stempeladapters H1;
Fig. 6 eine teilweise geschnittene Ansicht des
Stempeladapters H2;
Fig. 7 eine teilweise geschnittene Ansicht des
Stempeladapters H3; und
Fig. 8 eine teilweise geschnittene Ansicht der unteren
Hälfte einer bekannten, allgemein verwendbaren
Formmaschine zur Herstellung abgestufter
Gegenstände.
Die in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße
Formmaschine umfaßt mehrere Druckstempel T1, T2 und T3
(siehe Fig. 1). Die Anzahl der Druckstempel ist jedoch
nicht begrenzt. Jeder Druckstempel ist zylindrisch und
koaxial um eine Kernstange CR angeordnet und wird mittels
Fluiddruckzylindern P1, P2 bzw. P3, die in Fig. 3 und 4
dargestellt sind, betrieben. Diese Druckstempel sind
gleitend bewegbar gegen die Kernstange CR und/oder die
benachbart angeordneten anderen Druckstempel ausgeführt.
Das in eine feste Form U gefüllte Pulver wird mittels
dieser Druckstempel zusammengedrückt, so daß abgestufte
Gegenstände, wie z. B. der in Fig. 2 dargestellte
Gegenstand, mittels der Druckstempel geformt werden
können. Insoweit entspricht die erfindungsgemäße
Formmaschine der bekannten Formmaschine gemäß Fig. 8.
Die in Fig. 3 dargestellte Formlagerung TU ist an vier
Führungsstangen G befestigt. Die Form U zum Formen der
abgestuften Gegenstände, wie z. B. der in Fig. 2
dargestellte Gegenstand, ist mit der Formlagerung TU
verschraubt oder auf eine andere geeignete Weise
befestigt.
Weiter sind ineinander angeordnete Stempeladapter H1, H2
und H3 vorgesehen. Die Basisteile der Druckstempel T1, T2
und T3 sind an den entsprechenden Stempeladaptern H1, H2
bzw. H3 befestigt. Die Basisteile der Druckstempel T1, T2
und T3 sind gewöhnlich mit den entsprechenden
Stempeladaptern verschraubt, wobei die Befestigungen nicht
in der Zeichnung dargestellt sind.
Weiter ist eine gemeinsame Basislagerung B vorgesehen, die
koaxiale zylindrische Wände B1, B2 und B3 umfaßt. Die
ringförmigen Endflächen BS1, BS2 und BS3 der zylindrischen
Wände sind auf gleichem Niveau angeordnet und nehmen an
ihren Enden die Basisenden der entsprechenden
Stempeladapter H1, H2 bzw. H3 auf.
Weiter sind ineinander angeordnete bewegbare Rahmen F1, F2
und F3 vorgesehen (siehe Fig. 4). Jeder der bewegbaren
Rahmen nimmt eine von Fluiddruckzylindern P1, P2 bzw. P3
ausgeübte Kraft auf, so daß entsprechende Paare der
Rahmenseiten FS1, FS2 und FS3 gegen die entsprechenden
Basisenden der entsprechenden Stempeladapter H1, H2 bzw.
H3 anschlagen. Die Rahmenseiten, von denen die
Rahmenseiten FS2 und FS3 innerhalb des Stempeladapters H1
mit dem größten Durchmesser angeordnet sind, sind in einen
entsprechenden Führungskanal BG, der durch eine
zylindrische Wand der gemeinsamen Basislagerung B
verläuft, eingesetzt.
Weiter sind in den zylindrischen Wänden der Stempeladapter
H1 bzw. H2 Führungskanäle HG1 bzw. HG2 vorgesehen. Diese
Führungskanäle HG1 und HG2 können an den Rahmenseiten FS2
des bewegbaren Rahmens F2 bzw. den Rahmenseiten FS3 des
bewegbaren Rahmens F3 vorbei laufen.
Bei der dargestellten Ausführungsform der Formmaschine
wird die Kernstange CR mittels eines Fluiddruckzylinders
P4 über eine bewegbare Platte C, die durch einen in der
Mitte der gemeinsamen Basislagerung B vorgesehenen
Führungskanal BG verläuft, betrieben. Fig. 1, 3 und 4
zeigen die Formmaschine in einem Zustand, in dem die
Stempeladapter H1, H2 und H3 auf entsprechenden
ringförmigen Endflächen BS1, BS2 und BS3 der
zylindrischen Wände B1, B2 bzw. B3 der gemeinsamen
Basislagerung B sitzen. Die ringförmigen Endflächen sind
in der gleichen Höhe angeordnet. Fig. 1, 2 und 3 zeigen
den Zustand, in dem die Druckstempel T1, T2 und T3 die
Bodenfläche der Form U bilden, die an der Formlagerung TU
befestigt ist. Andererseits nehmen die bewegbaren Rahmen
F1, F2 und F3 die entsprechende Kraft der zugeordneten
Fluiddruckzylinder P1, P2 und P3 auf, so daß die
Rahmenseiten FS1, FS2 und FS3 (siehe Fig. 4) gegen die
Basisendflächen der Stempeladapter H1, H2 bzw. H3
anschlagen.
Weiter soll darauf hingewiesen werden, daß in Fig. 3
lediglich der Hauptteil der Konstruktion unterhalb der
Form U dargestellt ist, und daß die gesamte Konstruktion
der Formpresse ein weiteres Teil umfaßt, das im
wesentlichen dem in Fig. 3 dargestellten ähnlich ist,
jedoch umgekehrt oberhalb der Form U angeordnet ist.
Bei der dargestellten Formmaschine ist der obere Teil der
Kernstange CR in die Form U eingesetzt, die Stempeladapter
H1, H2 und H3 sitzen auf den Endflächen BS1, BS2 und BS3
der gemeinsamen Basislagerung B, so daß die Endflächen
TS1, TS2 bzw. TS3 der Druckstempel die Bodenfläche der
Form U bilden. In diesem Zustand wird das gewünschte
Pulver in die Form U gefüllt, und die Endflächen der
Druckstempel des obengenannten oberen
Konstruktionsabschnitts, der nicht dargestellt ist, treten
mit der Oberfläche des eingefüllten Pulvers in Eingriff.
Es ist verständlich, daß der Druckstempel und die Höhe der
Stempeladapter, die den Druckstempeln entsprechen, in
geeigneter Weise ausgelegt sein müssen, so daß die
Bodenfläche der Form mittels der Endflächen der
entsprechenden ringförmigen Endflächen TS1, TS2 und TS3
(siehe Fig. 1) in dem Zustand gebildet wird, in dem die
Basisenden der Stempeladapter auf den entsprechenden
ringförmigen Endflächen BS1, BS2 und BS3 der gemeinsamen
Basis B aufliegen.
Im folgenden werden die bewegbaren Rahmen mittels der
entsprechenden genannten Fluiddruckzylinder so
angetrieben, daß der/die erforderlichen Druckstempel über
den/die genannten Stempeladapter für ein temporäres
Zusammendrücken des Pulvers in der Form angetrieben
werden, so daß eine Schicht des Pulvers, die einem
Druckstempel entspricht, durch Zusammenwirken mit anderen
Schichten des Pulvers, die den anderen Druckstempeln
entsprechen, nicht bewegt wird.
Die tatsächliche Kompression des Pulvers wird durch
Antrieb des bzw. der erforderlichen bewegbaren Rahmen
bewirkt. Es ist überflüssig, darauf hinzuweisen, daß bei
der tatsächlichen Kompression des Pulvers die Belastung
und der Hub jedes Druckstempels entsprechend der Form des
vorbestimmten abgestuften Gegenstandes voneinander
unterschiedlich sind. Die Rahmenseiten FS2 und FS3 der
entsprechenden bewegbaren Rahmen sind innerhalb der
Stempeladapter H1 bzw. H2 angeordnet. Da die Rahmenseiten
FS2 und FS3 jedoch in Führungskanälen HG1 bzw. HG2
angeordnet sind, werden die Rahmenseiten bei der
Vertikalbewegung der bewegbaren Rahmen nicht durch die
Stempeladapter behindert.
Nach einer vorbestimmten maximalen Belastung wird mittels
der Druckstempel die tatsächliche Kompression erreicht,
worauf eine Entlastung eintritt und die Druckstempel so
abgesenkt werden, daß die Stempeladapter auf den
ringförmigen Endflächen der gemeinsamen Basislagerung
aufliegen und der Formvorgang beendet ist. Der geformte
Gegenstand wird dann aus der Form mittels eines Hubs eines
geeigneten Druckstempels ausgebracht.
Wie oben erwähnt, kann bei einer Formmaschine für eine
allgemeine Anwendung zur Herstellung von abgestuften
Gegenständen gemäß Fig. 8 die Gesamtlänge eines
Stempelsatzes und das Gesamtgewicht der
Pressenkonstruktion nicht vermindert werden. Dies liegt
daran, daß bei einer derartigen Formmaschine die
Druckstempel mittels Stempellagerungen gelagert werden,
deren Niveaus sich voneinander unterscheiden, und daß die
gesamte Länge des Stempelsatzes sich nicht nur durch den
Gesamtbetrag der Hübe der Stempel T1, T2 und T3 ergibt,
der der Tiefe der Füllung der Form U entspricht und sich
aus dem Hub der Kernstange CR ergibt, sondern daß sich die
Gesamtlänge zusätzlich aus der gesamten Dicke der
Stempellagerungen TS1, TS2 und TS3 ergibt, die die
vorbestimmte maximale Belastung an unterschiedlichen
Niveaus aufnehmen, so daß dieser Betrag dem Betrag der
Hübe der Druckstempel hinzuaddiert werden muß.
Da bei der erfindungsgemäßen Formmaschine die
Stempeladapter H1, H2 und H3, wie oben erwähnt, koaxial
auf ringförmigen Endflächen BS1, BS2 und BS3, die in einem
gleichen Niveau der Basislagerung angeordnet sind,
ineinander angeordnet sind, und da weiter die bewegbaren
Rahmen H1, H2 und H3, die den entsprechenden
Stempellagerungen TS1, TS2 und TS3 der bekannten Maschine
gemäß Fig. 8 entsprechen, ineinander im gleichen Niveau
angeordnet sind, ist die Gesamtlänge des aus den
Druckstempeln T1, T2 und T3 zusammengesetzten Formensatzes
extrem kurz. Auch wenn die Stempeladapter H1, H2 und H3 in
den Stempelsatz eingeschlossen sind, ist die Gesamtlänge,
verglichen mit einem bekannten Stempelsatz einer
Formpresse für eine allgemeine Herstellung von abgestuften
Gegenständen, erstaunlich kurz, und die Gesamthöhe
einschließlich der gemeinsamen Basislagerung B ist sehr
gering. Vorausgesetzt, daß die Tiefe einer Charge in der
Form U 150 mm beträgt und die maximale Belastung jedes
Druckstempels 400 t/cm2 ist, so ist die Gesamthöhe
einschließlich der oberen, nicht dargestellten
Konstruktion der Formmaschine 3,5 m, was etwa nur einem
Drittel der Gesamthöhe der bekannten Formmaschine
entspricht. Entsprechend der geringeren Höhe beträgt das
Gesamtgewicht der Maschine lediglich 15 Tonnen, was etwa
der Hälfte bis zu einem Viertel des Gesamtgewichts einer
bekannten Formmaschine entspricht. Da die Gesamthöhe und
das Gesamtgewicht der Formmaschine zur allgemeinen
Herstellung von abgestuften Gegenständen wesentlich
geringer als bei der bekannten Maschine ist, benötigt die
Maschine wesentlich weniger Platz, so daß die Kosten der
Konstruktion für das Fundament der Maschine und ihre
Ausrüstung geringer sind. Da jeder Preßstempel sehr kurz
und klein ist, sind die Auslegungskosten und die
Herstellungskosten für die Stempelsätze sehr gering, und
es ist sehr einfach, die Stempelsätze zu lagern und zu
handhaben. Da ein Stempelsatz an den Stempeladaptern
befestigt werden kann, die auf gleichem Niveau liegen, ist
die Befestigung als solche wesentlich einfacher als bei
der bekannten Maschine, bei der jeder Druckstempel an
einer Stempellagerung befestigt werden muß, die vorher
vorübergehend in einem unterschiedlichen Niveau angeordnet
ist, so daß das Austauschen der Stempelsätze wesentlich
vereinfacht werden kann und weiterhin keine Fachkenntnisse
erforderlich sind. Auf diese Weise werden durch die
erfindungsgemäße Maschine die Betriebskosten zur
Herstellung abgestufter Formen wesentlich vermindert.
Claims (1)
1. Formmaschine für verschieden abgestufte Gegenstände mit
mehreren zylindrischen, koaxial zu einem Kernstempel
angeordneten Druckstempeln, die gleitend gegenüber dem
benachbarten Kernstempel oder gegenüber einem anderen
Druckstempel bzw. anderen Druckstempeln bewegbar sind und
in eine feste Form gefülltes Pulver mittels Druck zur
Bildung abgestufter Gegenstände zusammendrücken,
gekennzeichnet durch
- - ineinander angeordnete Stempeladapter (H1, H2, H3), von denen jeder das untere Ende eines entsprechenden Druckstempels (T1, T2, T3) von den genannten Druckstempeln aufnimmt;
- - eine gemeinsame Basislagerung (B) mit mehreren zylindrischen, koaxial zueinander angeordneten Wänden (B1, B2, B3), die eine in einem festgelegten Niveau angeordnete ringförmige Endfläche (BS1, BS2, BS3) zur Aufnahme eines entsprechenden Stempeladapters (H1, H2, H3) aufweisen und zwischen sich mit parallel zur Achse der gemeinsamen Basislagerung angeordneten Führungskanälen (BG) versehen sind;
- - ineinander angeordnete bewegbare Rahmen (F1, F2, F3), die jeweils rechtwinklig ausgebildet sind und Rahmenseiten (FS1, FS2, FS3) zur Aufnahme der Belastung der entsprechenden Fluiddruckzylinder (P1, P2, P3) aufweisen, so daß sie gegen das untere Ende eines entsprechenden Stempeladapters (H1, H2, H3) anliegen, wobei die innerhalb des Stempeladapters (H1) mit maximalem Durchmesser angeordneten Rahmenseiten (FS2, FS3) durch den Führungskanal (BG) der gemeinsamen Basislagerung (B) verlaufen, und wobei
- - jede zylindrische Wand der Stempeladapter (H1, H2, H3), mit Ausnahme der innersten, mit Führungskanälen (HG1, HG2) versehen ist, von denen jeder zur Aufnahme einer Rahmenseite (FS2, FS3) des bewegbaren Rahmens (F2, F3), der dem Stempeladapter (H2, H3) entspricht, der innerhalb benachbart dazu angeordnet ist, ausgebildet ist.
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