DE4227640A1

DE4227640A1 - Press for the production of dimensionally stable compacts

Info

Publication number: DE4227640A1
Application number: DE4227640A
Authority: DE
Inventors: Gerd Dr Ing Hinzmann; Matthias Holthausen; Norbert Dipl Ing Nies
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1992-08-18
Filing date: 1992-08-18
Publication date: 1994-02-24
Also published as: DE59302669D1; EP0586028B1; ATE138317T1; EP0586028A1

Abstract

The invention relates to a press for making dimensionally stable stacked pressed articles from a powdered material. The said press has a lower (16) and an upper pressing ram hammer with a basic body (1) which is fixedly supported in the press and in which there are arranged hydraulic annular piston systems (2, 3, 4) which are arranged one above the other. According to the invention, the basic body (1) is formed from a plurality of levels (1a, b, c) which are arranged so as to be situated at a distance from one another, and one above the other, while being fixed with respect to one another, each level containing at least one of the coaxial hydraulic annular piston systems (2, 3, 4). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Presse zur Herstellung von gestuften maßhaltigen Preßkörpern aus pulverförmigem Material, insbesondere Metallpulver, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a press for the production of stepped dimensional compacts made of powdered material, in particular Metal powder, according to the preamble of claim 1.

Eine gattungsgemäße Presse ist in der DE-G 90 12 752.8 beschrieben. Diese Presse ist mit einem Werkzeugadaptor ausgestattet, in dem die Matrize und die Unter- und Oberstempel zur Herstellung der Preßkörper als austauschbare Einheit eingebaut sind. Der Werkzeugadaptor weist einen als Platte ausgebildeten Grundkörper (Grundplatte) auf, der in der Presse fest abgestützt ist und zwei koaxial übereinander angeordnete hydraulische Ringkolbensysteme enthält. Die Kolbenstangen dieser Ringkolbensysteme ragen nach oben aus der Grundplatte heraus und sind koaxial gleitend ineinandergeführt. An den oberen Stirnflächen weisen die beiden Kolbenstangen Befestigungsflächen für die Anbringung von zwei Unterstempeln auf, die mit den Ringkolbensystemen hydraulisch verfahrbar sind. Eine Matrizenhatteplatte zur Aufnahme einer Matrize ist über Säulenführungen mit einer unteren Kupplungsplatte zu einem Rahmenwerk verbunden, das mittels der unteren Kupplungsplatte an den Unterbären der Presse anschließbar und mit diesem verfahrbar ist. A generic press is described in DE-G 90 12 752.8. This press is equipped with a tool adapter in which the Die and the lower and upper punches for the production of the pressed body are installed as an interchangeable unit. The tool adapter points a designed as a plate body (base plate), which in the press is firmly supported and two coaxially one above the other arranged hydraulic ring piston systems contains. The piston rods these ring piston systems protrude upwards out of the base plate and are slid into each other coaxially. On the upper end faces the two piston rods have mounting surfaces for attachment of two lower punches, which are hydraulic with the ring piston systems are movable. A die plate to hold a die is one with column guides with a lower coupling plate Framework connected to the by means of the lower coupling plate Lower bear of the press can be connected and moved with it.

Der oder die zur Erzeugung von Preßkörpern benötigten Oberstempel sind mit einer oberen Kupplungsplatte verbunden, die über weitere Säulenführungen relativ zur Matrizenhalteplatte geführt und mit dem Oberbären der Presse gekoppelt und mit diesem verfahrbar ist. Zusätzlich kann der Werkzeugadaptor außer den beiden bewegbaren Unterstempeln einen festen auf der Grundplatte abgestützten Unterstempel und einen vom Unterbären bzw. von der unteren Kupplungsplatte aus verfahrbaren Mittelstift aufweisen.The one or more upper punches required for the production of compacts connected to an upper clutch plate, which over another Column guides guided relative to the die holding plate and with the The upper bear is coupled to the press and can be moved with it. In addition, the tool adapter can be moved in addition to the two Under stamp a solid supported on the base plate Lower stamp and one from the lower bear or from the lower one Have coupling plate made of movable center pin.

Diese bekannte Konstruktion kann zur Fixierung der Preßendstellung der bewegbaren Unterstempel Festanschläge aufweisen. Es ist aber auch möglich, das Anfahren der Preßendstellung der bewegbaren Unterstempel allein auf hydraulischem Wege durch eine entsprechende Positionierregelung der Maschinensteuerung zu gewährleisten. Über den hierzu erforderlichen hydraulischen Aufwand ist in der DE-G 80 12 752.8 nichts Näheres ausgeführt worden. Die Ringkolbensysteme für das Verfahren der Unterstempel haben vergleichsweise große wirksame Kolbenflächen und sind daher in der Lage, die bei einem Verzicht auf Festanschläge erforderlichen Gegenpreßkräfte zu den von den Oberstempeln aufgebrachten Preßkräften aufzubringen. Da die großen Kolbenflächen praktisch gleichbedeutend sind mit großen Zylindervolumina und in der Preßendstellung ein hoher Hydraulikdruck notwendig ist, muß an sich zur Druckversorgung ein Hochdruckpumpenaggregat zur Verfügung stehen, das eine relativ hohe Förderleistung aufweisen muß, wenn kurze Zykluszeiten (hohe Fahrgeschwindigkeiten der Unterstempel) gewährleistet werden sollen. Hochdruckpumpen großer Förderleistung sind jedoch sehr teuer.This known construction can be used to fix the press end position Movable lower stamp have fixed stops. It is also possible to move to the final press position of the movable lower punch only by hydraulic means through a corresponding To ensure positioning control of the machine control. On the The hydraulic effort required for this is described in DE-G 80 12 752.8 nothing more has been done. The ring piston systems for the Lower stamp procedures have comparatively large effective ones Piston surfaces and are therefore able to do so without Fixed stops required counterpressure to those of the To apply the upper stamping applied pressing forces. Because the big ones Piston areas are practically synonymous with large Cylinder volumes and a high hydraulic pressure in the press end position is necessary, must itself to the pressure supply High pressure pump unit are available, which is a relatively high Delivery capacity must have if short cycle times (high Driving speeds of the lower punches) should be guaranteed. High-pressure pumps with a high delivery rate are, however, very expensive.

Die bekannte Lösung, Ringkolbensysteme zur Bewegung der Unterstempel einzusetzen, hat den Nachteil, daß praktisch nicht mehr als zwei bewegbare Unterstempel möglich sind. The well-known solution, ring piston systems for moving the lower punches use has the disadvantage that practically no more than two movable lower stamps are possible.

Die Hydraulikanschlüsse für die Zylinderräume der Ringkolbensysteme und die Anbringung von elektronischen Meßsystemen, die für die Positionierregelung notwendig sind, können nämlich bei mehr als zwei ineinander geschachtelten Ringkolbensystemen nicht mehr oder nur mit hohem Aufwand realisiert werden.The hydraulic connections for the cylinder chambers of the ring piston systems and the installation of electronic measuring systems for the Positioning control are necessary, namely can be more than two nested ring piston systems no longer or only with high effort can be realized.

Diese Problematik ist bei der aus der DE 31 42 126 C2 bekannten Presse mit Werkzeugadaptor nicht gegeben, da die (beispielsweise mehr als zwei) bewegbaren Unterstempel dort jeweils auf Stempelträgerplatten befestigt sind, die jeweils über eigene Hydraulikzylinderpaare von der Grundplatte aus verfahrbar sind. Da die Preßendstellungen der Stempelträgerplatten durch einstellbare Festanschläge der Grundplatte fixiert werden und somit die von den Oberstempeln aufgebrachten Preßkräfte überwiegend von diesen Festanschlägen aufgenommen werden, können die Hydraulikzylinderpaare relativ klein gehalten und mit relativ niedrigen Drücken betrieben werden. Zur Versorgung mehrerer Hydraulikzylinderpaare reicht im Regelfall eine einzige Hydraulikpumpe mit mittlerem Druck (z. B. 100-120 bar) und einer mittleren Volumenleistung (z. B. 70-80 l/min mit zusätzlichem hydraulischen Druckspeicher) aus. Elektronische Wegmeßsysteme können leicht an den von außen zugänglichen Stempelträgerplatten befestigt werden. Nachteilig bei dieser Bauart ist aber nicht nur, daß wegen des Platzbedarfs für die Hydraulikzylinderpaare und die benötigen Festanschläge Werkzeugadaptoren mit mehr als drei bewegbaren Unterstempeln kaum zu realisieren sind. Insbesondere aber ist es nicht möglich, zum Ausformen der erzeugten Preßkörper nach dem in manchen Fällen vorteilhafteren reinen Abzugsverfahren zu arbeiten, da die Unterstempel wegen der Festanschläge nicht nach unten weggefahren werden können; statt dessen müssen die Unterstempel zwangsläufig im Sinne des Ausstoßverfahrens nach oben gefahren werden. This problem is in the press known from DE 31 42 126 C2 not available with tool adapter, because the (e.g. more than two) movable lower stamps there each on stamp carrier plates are attached, each with its own hydraulic cylinder pairs from the Base plate are movable out. Since the press end positions of the Stamp carrier plates through adjustable fixed stops of the base plate be fixed and thus the applied by the upper stamps Pressing forces are mainly absorbed by these fixed stops, can keep the hydraulic cylinder pairs relatively small and with relatively low pressures are operated. To supply several A single hydraulic pump is usually sufficient for hydraulic cylinder pairs with medium pressure (e.g. 100-120 bar) and medium Volume capacity (e.g. 70-80 l / min with additional hydraulic Pressure accumulator). Electronic measuring systems can easily be connected to the stamp carrier plates accessible from the outside. A disadvantage of this design is not only that because of the Space requirements for the hydraulic cylinder pairs and the need Fixed stops tool adapters with more than three movable Understamps are hardly realizable. But in particular it is not possible to mold the compacts produced in some Cases more advantageous pure deduction procedures to work because the Lower stamp not moved down because of the fixed stops can be; instead, the lower stamp must inevitably Are driven upwards in the sense of the ejection process.

Hinzu kommt, daß die Anschläge nach wie vor von Hand eingestellt werden müssen, obwohl die übrigen Maschinenfunktionen rein digital durch die CNC-Steuerung der Maschine beeinflußbar sind.In addition, the stops are still set by hand must, although the other machine functions are purely digital through the CNC control of the machine can be influenced.

Aus der JP 53-80 867 ist eine Pulverpresse mit einem Werkzeugadaptor bekannt, der in seinem grundsätzlichen Aufbau dem Adaptor gemäß DE 31 42 126 E2 entspricht, d. h. in der Preßendstellung ebenfalls mit mechanischen Festanschlägen arbeitet. Das Bewegen der Unterstempel wird jedoch statt durch Hydraulikzylinderpaare durch Pneumatikzylinderpaare bewerkstelligt, die mit der Grundplatte und der jeweiligen Stempelträgerplatte verbunden sind. Aufgrund der im Vergleich zur Hydraulik geringeren Energiedichte und der wesentlich höheren Kompressibilität des eingesetzten Druckmediums eignet sich die Pneumatik weniger für die Anwendung des Ausstoßverfahrens. Der Adaptor gemäß JP 53-80 867 ist daher konsequenterweise für das Abziehverfahren eingerichtet worden. Um die Stempelträgerplatten nach unten abziehen zu können, mußten die mechanischen Festanschläge entriegelbar ausgebildet werden. Das erfordert aber nicht nur entsprechend zusätzlichen Bauaufwand, sondern hat auch den Nachteil, daß der Entriegelungsmechanismus verschleißanfällig ist.JP 53-80 867 describes a powder press with a tool adapter known, which in its basic structure according to the adapter DE 31 42 126 E2 corresponds to d. H. also in the press end position mechanical fixed stops works. Moving the lower stamp will however instead of hydraulic cylinder pairs by pneumatic cylinder pairs accomplished with the base plate and the respective Stamp carrier plate are connected. Because of the compared to Hydraulics lower energy density and the much higher The compressibility of the pressure medium used is suitable Pneumatics less for the application of the ejection process. The adapter according to JP 53-80 867 is consequently for the stripping process been established. To pull the stamp carrier plates down to the mechanical fixed stops had to be designed to be unlockable become. But this does not only require additional ones Construction costs, but also has the disadvantage that the Unlocking mechanism is prone to wear.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Presse dahingehend weiterzubilden, daß sie auch die Herstellung komplizierterer Preßkörper gestattet, die mehr als zwei bewegbare Unterstempel erfordern, wobei die Preßendstellung der Preßstempel ohne Festanschläge allein durch steuerungstechnische Mittel gewährleistet werden soll. Der dafür erforderliche Aufwand soll möglichst gering bleiben.The object of the invention is to provide a generic press to further develop that they also manufacture more complicated compacts allowed that require more than two movable lower stamps, whereby the press end position of the ram without fixed stops alone control means should be guaranteed. The one for it required effort should be kept as low as possible.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 näher gekennzeichnet. According to the invention, this object is achieved by the characterizing Features of claim 1. Advantageous further developments of Invention are characterized in the subclaims 2 to 6 in more detail.

Ausgehend von der Erkenntnis, daß großvolumige Ringkolbensysteme (große wirksame Kolbenflächen) in der Lage sind, die für die Preßendstellung erforderlichen Kräfte aufzubringen, liegt ein wesentlicher Grundgedanke der Erfindung darin, den bisher als monolithische Platte ausgebildeten Grundkörper des Werkzeugadaptors in mehrere Einzelplatten aufzulösen, die starr im Abstand voneinander in Form einzelner Etagen übereinander gestapelt sind. Die einzelnen Etagen sind beispielsweise als Einzelplatten ausgebildet und über Abstandsklötze fest aufeinander abgestützt. In jeder Etage ist mindestens ein Ringkolbensystem angeordnet, das jeweils einen Unterstempel aufnehmen und verfahren kann. Sämtliche Ringkolbensysteme sind koaxial zueinander angeordnet. Aufgrund des Abstandes zwischen den Etagen ist ausreichend Platz verfügbar, um die hydraulischen Anschlüsse und die elektronischen Wegmeßsysteme anbringen zu können. Es ist möglich, wie dies aus der gattungsbildenden DE-G 50 12 752.8 bekannt ist, in einer Etage jeweils zwei übereinander angeordnete Ringkolbensysteme unterzubringen, um eine noch kompaktere Bauweise zu erreichen. Um die erforderlichen Haltekräfte für die Preßendstellung gut darstellen zu können, sollten die hydraulischen Ringkolbensysteme auf die Anwendung von Hochdruck im Bereich von mindestens 200 bar, vorzugsweise mindestens 300 bar, ausgelegt sein. Die Druckmittelversorgung der Ringkolbensysteme ist vorzugsweise unabhängig von der Druckmittelversorgung der hydraulisch betätigten Pressenbären (Ober- und Unterbär) ausgelegt. Letztere weisen zur Realisierung großer Fahrgeschwindigkeiten Hochdruckhydraulikpumpen mit hoher Förderleistung (z. B. in einer 250 t-Presse jeweils 250 l/min bei 315 bar) auf, erfordern also relativ teure Aggregate. In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, jedem Ringkolbensystem zur Betätigung eines Unterstempels vorzugsweise eine eigene Hochdruckpumpe mit deutlich geringerer Förderleitung (z. B. 5-20 l/min) zuzuordnen, was die kosten drastisch reduziert und die Regelung vereinfacht, und darüber hinaus eine gemeinsame Druckmittelquelle für alle Ringkolbensysteme zur Verfügung zu stellen, wobei diese Druckmittelquelle in kurzer Zeit große Mengen an Hydraulikflüssigkeit (z. B. 250 l/min) bei niedrigem Druck (z. B. 20-40 bar) liefern kann. Im allgemeinen wird die Volumenleistung der Druckmittelquelle für den Niederdruck mindestens das 5-Fache, vorzugsweise das 10- bis 20-Fache der Volumenleistung der Hochdruckversorgung für die Ringkolbensysteme betragen. Als Niederdruckquelle eignet sich eine entsprechend großvolumige Niederdruckpumpe, die möglichst noch mit einem hydraulischen Druckspeicher für den Spitzenbedarf kombiniert ist. In vielen Fällen ist es auch möglich, auf eine Hochdruckversorgung für eines der Ringkolbensysteme zu verzichten, da einer der Unterstempel häufig allein schon durch das Niederdrucksystem mit einer ausreichenden Preßkraft versorgt werden kann.Based on the knowledge that large-volume ring piston systems (large effective piston surfaces) are capable of the press end position Applying the necessary forces is an essential basic idea of the invention in that previously formed as a monolithic plate To dissolve the main body of the tool adapter into several individual plates, which are rigidly spaced one above the other in the form of individual floors are stacked. The individual floors are, for example, as Single plates formed and firmly on top of each other by spacing blocks supported. There is at least one ring piston system on each floor arranged, which can each take a lower stamp and move. All ring piston systems are arranged coaxially with each other. Because of the space between the floors is sufficient space to the hydraulic connections and the electronic position measuring systems to be able to attach. It is possible like this from the generic DE-G 50 12 752.8 is known, two on top of each other in one floor arranged annular piston systems to accommodate an even more compact To achieve construction. To the necessary holding forces for the To be able to represent the press end position well, the hydraulic Ring piston systems for the application of high pressure in the range of at least 200 bar, preferably at least 300 bar. The Pressure medium supply to the ring piston systems is preferably independent from the pressure medium supply to the hydraulically operated press bears (Upper and lower bear). The latter point to the realization of large Driving speeds high-pressure hydraulic pumps with high delivery capacity (e.g. in a 250 t press each 250 l / min at 315 bar) so relatively expensive aggregates. In development of the invention provided, each ring piston system for actuating a lower punch preferably a separate high-pressure pump with a significantly lower one Allocate delivery line (e.g. 5-20 l / min), which costs drastically reduced and simplified the scheme, and also a common pressure medium source for all ring piston systems available to provide, this pressure medium source in a short time large amounts Hydraulic fluid (e.g. 250 l / min) at low pressure (e.g. 20-40 bar) can deliver. In general, the volume capacity of the Pressure medium source for low pressure at least 5 times, preferably 10 to 20 times the volume capacity of the High pressure supply for the ring piston systems. When A low-pressure source is suitable for a correspondingly large volume Low pressure pump, if possible still with a hydraulic Pressure accumulator for the peak demand is combined. In many cases it is also possible to use a high pressure supply for one of the To dispense with annular piston systems, since one of the lower punches is often alone already through the low pressure system with sufficient pressing force can be supplied.

Dem in der Erfindung vorgenommenen Verzicht auf die Verwendung von Hochdruckhydraulikpumpen mit hoher Förderleistung zur Versorgung der Ringkolbensysteme liegt die Erkenntnis zugrunde, daß innerhalb eines Preßzyklus die Anforderungen hoher Volumenleistungen und hoher Drücke praktisch nicht gleichzeitig auftreten: Während der Phasen, in denen die Unterstempel mit relativ hoher Geschwindigkeit verfahren werden sollen, d. h. in der Anfangsphase des Verdichtungsvorgangs (Pulvertransfer innerhalb des Formhohlraums der Matrize), beim Ausformen des Preßkörpers und insbesondere beim Anfahren der jeweiligen Füllstellung sind die von den Unterstempeln aufzubringenden Kräfte relativ gering, so daß ein niedriger Hydraulikdruck ausreichend ist; Dagegen werden in der Endphase des Preßvorgangs, d. h. in der Phase, in der die eigentliche Verdichtungsarbeit geleistet werden muß, und in der Preßendstellung nur sehr kleine Hydraulikflüssigkeitsmengen allerdings bei hohem Druck benötigt. Die Erfindung nutzt diesen Umstand konsequent aus und erreicht dadurch, daß der Bauaufwand für die Presse niedrig bleibt und der Energieaufwand beim Betrieb kaum höher ist als bei Einsatz einer Presse mit Werkzeugadaptor mit mechanischen Festanschlägen. The waiver made in the invention of using High pressure hydraulic pumps with high delivery capacity to supply the Ring piston systems are based on the knowledge that within a Press cycle the requirements of high volume outputs and high pressures practically do not occur simultaneously: during the phases in which the Lower punches are to be moved at a relatively high speed, d. H. in the initial phase of the compaction process (powder transfer within the mold cavity of the die), when molding the compact and especially when approaching the respective filling position are those of the forces to be applied lower stamps relatively low, so that a low hydraulic pressure is sufficient; In contrast, in the final stages the pressing process, d. H. at the stage where the actual Compaction work must be done, and only in the final press position very small amounts of hydraulic fluid at high pressure needed. The invention takes advantage of this fact and achieves it in that the construction costs for the press remain low and the Energy expenditure during operation is hardly higher than when using a press with tool adapter with mechanical fixed stops.

Insbesondere aber erweitert sich der Anwendungsbereich der Presse wesentlich, da zum Ausformen der Preßkörper wahlweise auf das Abzieh- und das Ausstoßverfahren oder auf Kombinationen beider Verfahren zurückgegriffen werden kann, so daß die Anforderungen auch kompliziertester Teile erfüllt werden können. Einstellarbeiten für irgendwelche Festanschläge entfallen völlig, so daß der Pressenbetrieb mit einer CNC-Steuerung ohne manuelle Einstellarbeiten vollständig in digitaler Form erfolgen kann. Die für einen CNC-Betrieb benötigten elektronischen Wegmeßsysteme können leicht mit den Ringkolbensystemen gekoppelt werden. Eine Sicherung der Ringkolbensysteme gegen ein Verdrehen ist aufgrund der guten Zugänglichkeit ebenfalls auf einfache Weise möglich.In particular, however, the area of application of the press is expanding essential, since the molding can either be and the ejection process or combinations of both processes can be used so that the requirements too most complicated parts can be fulfilled. Adjustment work for any fixed stops are completely eliminated, so that the press operation with a CNC control without manual adjustment work completely in can be done in digital form. The ones required for CNC operation Electronic position measuring systems can easily be used with the ring piston systems be coupled. Securing the ring piston systems against one Twisting is also easy due to the good accessibility Way possible.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Presse mit drei bewegbaren Unterstempeln näher beschrieben. Dabei sind in Fig. 1 in der rechten Bildhälfte zur Verdeutlichung einige in der linken Bildhälfte dargestellten Einzelteile weggelassen bzw. entsprechend einer anderen Phase im Preßzyklus in einer anderen Höhenlage wiedergegeben.The invention is described in more detail below with reference to the exemplary embodiment of a press according to the invention with three movable lower punches shown in FIGS. 1 and 2. Here, in Fig. 1 in the right half showing some omitted in the left half of the items shown or reproduced in accordance with a different phase in the pressing cycle at a different height position.

Auf einer mit dem in Fig. 1 nicht näher dargestellten Pressenrahmen fest verbundenen Aufnahmevorrichtung 15 ist ein Grundkörper 1 austauschbar abgestützt. Der Grundkörper 1 ist aus drei Etagen 1a, b, c aufgebaut. Diese bestehen jeweils aus massiven plattenförmigen Körpern, die durch Abstandsklötze im Abstand voneinander angeordnet sind und sich aufeinander abstützen. Die Etagen 1a, b, c des Grundkörpers 1 werden durch mindestens zwei Säulen 10 in entsprechenden Gleit- oder Wälzführungen durchquert, die eine Matrizenhalteplatte 9 und eine untere Kupplungsplatte 11 zu einem Rahmen verbinden. Die Matrizenhalteplatte 9 ist mit einer Matrize 14, die den herzustellenden Preßkörper 8 peripher umgibt, bestückt. Die untere Kupplungsplatte 11 ist an den vorzugsweise hydraulisch betätigbaren Unterbären 16 der Presse angekoppelt, so daß dieser die Matrizenhalteplatte 8 nach oben und unten verfahren kann. An der Oberseite der Matrizenhalteplatte 8 ist ein weiteres Paar von Säulen 13 angeordnet, an dem entlang eine obere Kupplungsplatte 12 gleitend geführt ist. Die Kupplungsplatte 12 dient zur Ankopplung an den Oberbären der Presse und zur Aufnahme eines oder mehrerer Oberstempel zur Verdichtung des Preßkörpers 8. In jeder der drei Etagen 1a, b, c ist jeweils eines von drei hydraulischen Ringkolbensystemen 2, 3, 4 angeordnet. Die Kolbenstangen der drei Ringkolbensysteme 2, 3, 4 sind hohl ausgeführt und koaxial zueinander ausgerichtet. Die Außen- und Innendurchmesser der Kolbenstangen und der auf diese aufgesetzten hülsenförmigen Kolbenstangenverlängerungen 18, 18, 20, die sehr dickwandig und daher sehr steif ausgeführt sind, sind in der Weise aufeinander abgestimmt, daß die Kolbenstangen bzw. deren Verlängerungen 18, 18, 20 gleitend ineinander geführt sind. Durch die zwischen den Etagen 1a, b, c geschaffenen Abstände sind die in Fig. 1 nicht dargestellten Hydraulikanschlüsse für die Ringkolbensysteme 2, 3, 4 und die ebenfalls nicht dargestellten elektronischen Meßsysteme für deren Positionierung leicht anbringbar, z. B. durch mechanische Ankupplung von Wegaufnehmern an den jeweils nach unten aus dem jeweiligen Zylinderraum herausgeführten Teil der Kolbenstangen. Durch die Verwendung dickwandiger Verlängerungen 18, 18, 20 der Kolbenstangen der Ringkolbensysteme 2, 3, 4 ist es möglich, die effektiven Baulängen der vergleichsweise dünnwandigen und somit leichter stauchbaren Preßstempel 5, 6, 7 sehr kurz auszuführen. Die Preßstempel 5, 6, 7 sind auf die Verlängerungen 18, 18, 20 aufgesetzt, könnten aber selbstverständlich auch unmittelbar mit den Stirnflächen der Kolbenstangen verbunden sein. Zur Schaffung einer Axialbohrung im Preßkörper 8 ist in an sich bekannter Weise ein Mittelstift 17 vorgesehen, der hydraulisch von der unteren Kupplungsplatte 11 oder vom Unterbär 16 aus verfahrbar ist. Die wirksamen Kolbenflächen der Ringkolbensysteme 2, 3, 4, die im Vergleich zu einer Bauweise entsprechend der DE 31 42 126 C2 erheblich größer sind, und die Höhe des in den zugehörigen Zylinderräumen angewendeten Hydraulikdrucks sind so auf die maximal von den Oberstempeln aufgebrachten Verdichtungskräfte abgestimmt, daß die bewegten Unterstempel 5, 6, 7 sicher in ihrer Preßendstellung gehalten werden können (Positionsregelung durch die CNC-Maschinensteuerung), ohne daß es hierzu irgendwelcher Festanschläge bedarf. Zum Ausformen des in Fig. 1 dargestellten Preßkörpers 8 kann nach Abziehen der Matrize auf das Niveau des äußeren Preßstempels 5, dessen Preßfläche am niedrigsten liegt, wahlweise der mittlere Preßstempel 6 auf das Niveau des äußeren Preßstempels 5 abgezogen werden oder können zum Ausstoßen der äußere und der innere Unterstempel 5, 7 synchron bis auf das Niveau des mittleren Oberstempels 6 hochgefahren werden. Der Mittelstift 17 kann beispielsweise gemeinsam mit der Matrize abgezogen werden. Weitere Verfahrensvarianten sind durch Kombination von Verfahrensschritten des Abzieh- und des Ausstoßverfahrens ohne weiteres denkbar. Zusätzlich zu den in der Fig. 1 dargestellten drei bewegbaren Unterstempeln könnte noch ein fester Unterstempel vorgesehen werden, der unmittelbar auf der obersten Etage 1c abgestützt würde. Dadurch ergäbe sich für diesen Unterstempel eine sehr vorteilhafte äußerst kurze Baulänge. In der Bauausführung gemäß DE 31 42 126 C2 fällt dagegen ein fester Unterstempel zwangsläufig extrem lang aus, da er auf der Grundplatte abgestützt und durch sämtliche Stempelträgerplatten hindurchgeführt werden muß.A base body 1 is exchangeably supported on a receiving device 15 which is firmly connected to the press frame (not shown in more detail in FIG. 1). The base body 1 is composed of three floors 1 a, b, c. These each consist of massive plate-shaped bodies which are spaced apart from one another by spacing blocks and which are supported on one another. The levels 1 a, b, c of the base body 1 are crossed by at least two columns 10 in corresponding sliding or rolling guides, which connect a die holding plate 9 and a lower coupling plate 11 to form a frame. The die holding plate 9 is equipped with a die 14 which peripherally surrounds the press body 8 to be produced . The lower coupling plate 11 is coupled to the preferably hydraulically actuated lower bear 16 of the press, so that it can move the die holding plate 8 up and down. A further pair of columns 13 is arranged on the upper side of the die-holding plate 8 , on which an upper coupling plate 12 is slidably guided. The coupling plate 12 is used for coupling to the upper bears of the press and for receiving one or more upper rams for compressing the compact 8 . In each of the three levels 1 a, b, c one of three hydraulic ring piston systems 2 , 3 , 4 is arranged. The piston rods of the three ring piston systems 2 , 3 , 4 are hollow and aligned coaxially with each other. The outer and inner diameter of the piston rods and the sleeve-shaped in this patch piston rod extensions 18, 18, 20, which are very thick-walled therefore very executed and stiff, are matched in such a way to one another that the piston rods or their extensions 18, 18, 20 slidably are brought together. Due to the distances created between floors 1 a, b, c, the hydraulic connections (not shown in FIG. 1) for the annular piston systems 2 , 3 , 4 and the electronic measuring systems (also not shown) for their positioning are easy to attach, for. B. by mechanical coupling of displacement transducers to the part of the piston rods which is led downward from the respective cylinder chamber. By using thick-walled extensions 18 , 18 , 20 of the piston rods of the annular piston systems 2 , 3 , 4 , it is possible to make the effective overall lengths of the comparatively thin-walled and thus more compressible press rams 5 , 6 , 7 very short. The press rams 5 , 6 , 7 are placed on the extensions 18 , 18 , 20 , but could of course also be connected directly to the end faces of the piston rods. To create an axial bore in the pressing body 8 , a center pin 17 is provided in a manner known per se, which can be moved hydraulically from the lower coupling plate 11 or from the lower bear 16 . The effective piston areas of the ring piston systems 2 , 3 , 4 , which are considerably larger compared to a construction in accordance with DE 31 42 126 C2, and the level of the hydraulic pressure used in the associated cylinder chambers are thus matched to the maximum compression forces applied by the upper punches, that the moving lower punches 5 , 6 , 7 can be held securely in their final press position (position control by the CNC machine control), without the need for any fixed stops. For molding the press body 8 shown in FIG. 1, after removing the die to the level of the outer ram 5 , the pressing surface of which is the lowest, the middle ram 6 can optionally be pulled to the level of the outer ram 5 or can be used to eject the outer and the inner lower punch 5 , 7 can be raised synchronously to the level of the middle upper punch 6 . The center pin 17 can be pulled off together with the die, for example. Further process variants are easily conceivable by combining process steps of the pull-off and the ejection process. In addition to the three movable lower stamps shown in FIG. 1, a fixed lower stamp could be provided, which would be supported directly on the top floor 1 c. This would result in a very advantageous, extremely short overall length for this lower punch. In the construction according to DE 31 42 126 C2, on the other hand, a fixed lower punch inevitably turns out to be extremely long, since it has to be supported on the base plate and passed through all stamp carrier plates.

In Fig. 2 ist das Hydraulikschema für die Druckmittelversorgung der Ringkolbensysteme 2, 3, 4 dargestellt, wobei exemplarisch die Schaltung für das innere, am tiefsten angeordnete Ringkolbensystem 2 näher ausgeführt ist. Es ist ein Niederdruckversorgungssystem (z. B. 40 bar) in Form eines hydraulischen Druckspeichers 21 vorgesehen, der durch ein Überdruckventil 22 abgesichert ist. Die Niederdruckpumpe zur Befüllung des Druckspeichers 21 ist nicht dargestellt. Durch die Leitungen 23, 24 und 27 bzw. 28 kann Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckspeicher 21 geregelt durch ein Servoventil 26 wahlweise in den oberen oder unteren Zylinderraum des Ringkolbensystems 2 gefördert werden. Sobald im Preßzyklus ein höherer Druck erforderlich wird, wird die Leitung 28, während das Ventil 26 sich in der rechten Schaltstellung befindet, vom Niederdruckversorgungssystem abgekoppelt und an ein Hochdruckversorgungssystem angeschlossen. Dieses ist in Form einer Hochdruckpumpe 30 (z. B. 315 bar) vorgesehen, die durch ein Überdruckventil 31 abgesichert ist. Die Hochdruckpumpe 30 fördert in eine Leitung 34, in die ein Rückschlagventil 32 eingebaut ist und die zu einem 3/2-Wegeventil 28 führt. In der rechten Schaltstellung des Ventils 28 ist die Leitung 34 mit der Leitung 35 verbunden, die unmittelbar hinter einem Rückschlagventil 25 an die Leitung 24 anschließt. Aufgrund des höheren Drucks in Leitung 35 wird durch das Rückschlagventil 25 die Abkopplung des Niederdruckversorgungssystems bewirkt. Befindet sich das Ventil 28 in der dargestellten Weise in seiner linken Schaltposition, ist die Leitung 34 mit einer Leitung 36 verbunden, die unmittelbar in die Leitung 23 einmündet, so daß eine Verbindung von der Hochdruckpumpe 30 zum Druckspeicher 21 des Niederdruckversorgungssystems besteht. Auf diese Weise ist es möglich, die Hochdruckpumpe 30 zeitweilig zusätzlich zur Niederdruckpumpe zur Befüllung des Druckspeichers 21 einzusetzen. Unter bestimmten Bedingungen (Preßzyklus, Mengenleistung der Hochdruckpumpe) könnte sogar auf den Einsatz einer Niederdruckpumpe völlig verzichtet werden, wenn die Befüllung des Druckspeichers 21 allein von der Hochdruckpumpe 30 in akzeptabler Zeit gewährleistet werden kann.In FIG. 2, 3 is the hydraulic circuit diagram for the pressure medium supply of the ring piston systems 2, 4, wherein exemplarily the circuit for the inner performed closer to the lowest arranged annular piston system 2. A low pressure supply system (eg 40 bar) is provided in the form of a hydraulic pressure accumulator 21 , which is protected by a pressure relief valve 22 . The low pressure pump for filling the pressure accumulator 21 is not shown. Hydraulic fluid can be conveyed from the pressure accumulator 21 through the lines 23 , 24 and 27 or 28 in a controlled manner through a servo valve 26 into the upper or lower cylinder space of the annular piston system 2 . As soon as a higher pressure is required in the pressing cycle, the line 28 is decoupled from the low-pressure supply system and connected to a high-pressure supply system while the valve 26 is in the right switching position. This is provided in the form of a high-pressure pump 30 (e.g. 315 bar), which is protected by a pressure relief valve 31 . The high pressure pump 30 feeds into a line 34 , in which a check valve 32 is installed and which leads to a 3/2-way valve 28 . In the right switching position of the valve 28 , the line 34 is connected to the line 35 , which connects to the line 24 directly behind a check valve 25 . Due to the higher pressure in line 35 , the check valve 25 decouples the low-pressure supply system. If the valve 28 is in its left switching position in the manner shown, the line 34 is connected to a line 36 which opens directly into the line 23 , so that there is a connection from the high-pressure pump 30 to the pressure accumulator 21 of the low-pressure supply system. In this way, it is possible to temporarily use the high-pressure pump 30 in addition to the low-pressure pump to fill the pressure accumulator 21 . Under certain conditions (press cycle, volume output of the high-pressure pump), the use of a low-pressure pump could even be dispensed with entirely if the filling of the pressure accumulator 21 can be guaranteed by the high-pressure pump 30 in an acceptable time.

Die beiden Ringkolbensysteme 3 und 4 sind über die Leitung 33, die von der Leitung 23 abzweigt, in entsprechender Weise an das Niederdruckversorgungssystem angeschlossen (nicht im einzelnen dargestellt). Im Regelfall ist für jedes der beiden Ringkolbensystem 3, 4 ein gesondertes Hochdruckversorgungssystem (nicht dargestellt) vorgesehen, das wie im Falle des Ringkolbensystems 2 ausgebildet sein kann. Wie vorstehend bereits erwähnt, könnte es im Einzelfall auch vorteilhaft sein, zwei Ringkolbensystemen ein gemeinsames Hochdruckversorgungssystem zuzuordnen; dies hängt vom zeitlichen Mengenbedarfan Hochdruckhydraulikflüssigkeit ab.The two ring piston systems 3 and 4 are connected via line 33 , which branches off from line 23 , to the low-pressure supply system in a corresponding manner (not shown in detail). As a rule, a separate high-pressure supply system (not shown) is provided for each of the two ring piston systems 3 , 4 , which can be designed as in the case of the ring piston system 2 . As already mentioned above, it could also be advantageous in individual cases to assign two ring piston systems to a common high-pressure supply system; this depends on the amount of high-pressure hydraulic fluid required over time.

example

Bei einer 250 t-Presse mit einem Werkzeugadaptor mit drei bewegten Unterstempeln ist bei Einsatz von Festanschlägen (Bauweise z. B. entsprechend DE 31 42 126 E2) für die Druckmittelversorgung eine Druckmittelpumpe von 120 bar Betriebsdruck bei einer Förderleistung von 71 l/min im allgemeinen ausreichend, um einen Pressenbetrieb mit kurzen Zykluszeiten zu ermöglichen, wenn zusätzlich ein hydraulischer Druckspeicher zur Abdeckung des mengenmäßigen Spitzenbedarfs an Hydraulikflüssigkeit zur Verfügung steht. Um einen entsprechenden Werkzeugadaptor in der erfindungsgemäßen Ausführung mit Ringkolbensystemen ohne Festanschläge mit gleichen Zykluszeiten betreiben zu können, müßte eine Druckmittelversorgung von z. B. 315 bar Betriebsdruck zur Verfügung stehen, die durch eine Hochdruckpumpe mit einer Förderleistung von 250 l/min in Verbindung mit einem zusätzlichen hydraulischen Druckspeicher für den Spitzenbedarf darstellbar wäre. In Weiterbildung der Erfindung könnte diese Druckmittelversorgung aber mit deutlich verringertem Bauaufwand ohne weiteres auch von einer Hydraulikpumpe von lediglich 40 bar Betriebsdruck und einer Förderleistung von 250 l/min und einem hydraulischen Druckspeicher für den Spitzenbedarf realisiert werden, wenn zusätzlich drei Hochdruckpumpen von 315 bar mit einer Förderleistung von jeweils nur 15 l/min zur Verfügung stehen. In den meisten Fällen reicht sogar der Einsatz von lediglich zwei kleinen Hochdruckpumpen aus, da in der Regel einer der Unterstempel noch mit der Niederdruckpumpe von 40 bar in der Preßendstellung sicher in Position gehalten werden kann. Diese Möglichkeit zur Reduzierung des Anlagenaufwandes in der Hydraulik führt auch zu entsprechenden Verminderungen an Energieaufwand beim Betrieb, so daß dieser nur unwesentlich höher liegt als bei einer Bauweise mit Festanschlägen für die Preßendstellung.With a 250 t press with a tool adapter with three moving Undercutting is necessary when using fixed stops (construction e.g. according to DE 31 42 126 E2) for the pressure medium supply Pressure medium pump of 120 bar operating pressure with a delivery rate of 71 l / min is generally sufficient for a press operation with short Allow cycle times if additionally a hydraulic one Pressure accumulator to cover the quantitative peak demand Hydraulic fluid is available. To a corresponding one Tool adapter in the embodiment according to the invention Ring piston systems without fixed stops with the same cycle times to be able to operate, a pressure medium supply of z. B. 315 bar Operating pressure are available using a high pressure pump a delivery rate of 250 l / min in connection with an additional hydraulic pressure accumulator for the peak demand would be representable. In However, this pressure medium supply could be developed further significantly reduced construction effort without any problems Hydraulic pump of only 40 bar operating pressure and one Flow rate of 250 l / min and a hydraulic pressure accumulator for the peak demand can be realized if an additional three High pressure pumps of 315 bar with a delivery rate of only 15 l / min are available. In most cases, even that is enough Use of only two small high pressure pumps, as a rule one of the lower punches still with the low pressure pump of 40 bar in the Press end position can be held securely in position. This Possibility to reduce the system expenditure in the hydraulics leads also to corresponding reductions in energy consumption during operation, so that this is only slightly higher than with a construction Fixed stops for the press end position.

Claims

1. Press for the production of stepped dimensionally stable compacts ( 8 ) made of powdery material, in particular of metal powder, with a lower ( 16 ) and an upper press bear, with a base body ( 1 ) firmly supported in the press, in which at least two coaxially arranged one above the other Hydraulic ring piston systems are arranged, the piston rods or piston rod extensions of which slide into one another and can each be fitted with a lower punch, with a die holding plate ( 8 ) which is connected to a lower coupling plate ( 11 ) which can be connected to the lower press bears ( 16 ) by means of columns ( 10 ) traverse the base body ( 1 ), is connected to a frame, and has an upper coupling plate ( 12 ) which can be connected to the upper press bar and which is guided over further columns ( 13 ) in the die holding plate ( 8 ) and can be equipped with one or more upper punches, characterized in that the base body ( 1 ) is formed from a plurality of levels ( 1 a, b, c) arranged one above the other and rigidly to one another, each level ( 1 a, b, c) containing at least one of the coaxial hydraulic ring piston systems ( 2 , 3 , 4 ).

2. Press according to claim 1, characterized in that at least three floors ( 1 a, b, c) are provided, each containing exactly one of at least three ring piston systems ( 2 , 3 , 4 ).

3. Press according to claim 1, characterized, that on at least one floor two of at least three Ring piston systems are arranged coaxially to one another.

4. Press according to one of claims 1 to 3, characterized in that the annular piston systems ( 2 , 3 , 4 ) are designed for high pressure operation of at least 200 bar, preferably of at least 300 bar.

5. Press according to one of claims 1 to 4, characterized in that each ring piston system ( 2 , 3 , 4 ) is assigned a high-pressure hydraulic pump unit, the volume capacity of which is significantly less than the volume capacity of the high-pressure hydraulic units for the hydraulically driven press bears, in particular less than the 0 , Carries 1 to 0.2 times this volume capacity, and that the ring piston systems ( 2 , 3 , 4 ) can be connected to a common low-pressure supply system, in particular to a hydraulic pressure accumulator, this low-pressure supply system delivering hydraulic fluid at a pressure which is in particular only up to to 40 bar, the volume capacity being at least 5 times, preferably 10 to 20 times the volume capacity of the high-pressure hydraulic pump units for the ring piston systems ( 2 , 3 , 4 ).

6. Press according to one of claims 1 to 5, characterized in that each ring piston system ( 2 , 3 , 4 ) is associated with an electronic displacement measuring system and the press end positions of the ram ( 5 , 6 , 7 ) by the electronic control of the press solely by positioning can be started and held without mechanical stops.