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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft das Gebiet der Pressen, insbesondere solcher
zum Formen von Keramikprodukten. Das Gebiet ist sehr allgemein und
umfasst zweifellos alle Anwendungen, bei denen eine plastische Formung
oder Verformung (durch Pressung), mit vorzugsweise senkrechter Kraftangriffsrichtung,
erzielt werden soll. Im Besonderen, jedoch nicht ausschließlich, ist
die Erfindung auf dem Gebiet der Formung von Keramikprodukten, vornehmlich Fliesen,
von Nutzen.
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Stand der
Technik
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Bekannt
sind vertikale hydraulische Pressen zum Formen von Keramikfliesen,
die üblicherweise mit
einer Struktur (einem Gestell) ausgestattet sind, welche die beweglichen
und die unbeweglichen Teile der Presse verbindet, äußerst steif
sein muss und im vorliegenden Fall aus einem geschlossenen Rahmen mit
zwei Ständern
besteht, wobei der Arbeitsbereich von der Vorder- und Rückseite
des Rahmens zugänglich
ist.
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Es
befindet sich üblicherweise
ein sehr großer
(d. h. der größtmögliche)
Freiraum zwischen den beiden Ständern
bzw. Säulen
(welche die Eingangsöffnung
der Presse bilden, durch die das zu formende Material eingeführt wird).
Dieser Freiraum wird nach dem größten zu
pressenden (rechteckigen) Fliesenformat bemessen, welches die größte flache
Oberfläche
darstellt, auf der der Pressvorgang in notwendigerweise intermittierender,
diskontinuierlicher Art erfolgt.
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Die
große Öffnung zur
Materialeinführung
in Verbindung mit einer erheblich geringeren Tiefe entspricht der
Notwendigkeit, den Verfahrweg des üblichen Material-Ladeschlittens zu
minimieren, um den Arbeitsrhythmus so wenig wie möglich zu
beeinträchtigen.
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Eine
Folge dieses notwendigerweise großen Zwischenraums zwischen
den Ständern
liegt in der Tatsache, dass sich die steife Struktur der Presse senkrecht
zur Einfüllrichtung
des Pressmaterials ausdehnt und ziemlich schwer und hoch ist – so hoch, dass
in einigen Fällen
eine Teilversenkung der Presse erforderlich ist, um der Struktur
die notwendige Stabilität
zu verleihen.
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Die
Höhe dieser
Strukturen ist hauptsächlich bedingt
durch die übliche
Bautechnik, die die Verwendung einer Basis und eines Oberholms vorsieht, welche über die
Ständer
miteinander verbunden sind und in senkrechter Richtung sehr dick
sein müssen, um
den beiden Ebenen, die die Hauptlast der Reaktionen des Pressvorgangs
tragen, eine hohe Verformungsfestigkeit zu verleihen. Diese beiden
Ebenen sind es, auf die der obere und untere Teil der Pressform
einwirken.
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Beispielsweise
bei zum Formen von Keramikfliesen verwendeten Hydraulikpressen,
die eine Presskraft von bis zu 7.000 Tonnen erreichen und einen
Freiraum zwischen den Ständern
von über
2 Metern aufweisen, kann die gesamte Struktur über 7 Meter hoch sein, wovon
bis zu ein Drittel im Boden versenkt wird.
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Unter
Berücksichtigung
der beteiligten Kräfte wurden
zur Gewährleistung
einer ausreichenden Verformungsfestigkeit dieser bekannten Strukturen, welche
es ermöglichen
sollte, auch mit eventuellen Funktionsstörungen bei der Einfüllung des
zu pressenden Pulvers zurechtzukommen, verschiedene, bautechnisch
mitunter komplexe Lösungen
vorgeschlagen, die jedoch nicht vollkommen befriedigend sind.
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Auch
der Anmelder lieferte interessante technische Lösungen, die Gegenstand von
Druckschriften
EP 1008438 und
EP 1118456 sind. Diese Lösungen waren
zwar in der Lage, die oben beschriebenen Hauptprobleme der bisher
bekannten Technik zu lösen,
weisen jedoch eine gewisse bautechnische Komplexität auf, welche
die Herstellung einer beträchtlichen
Anzahl an Bauteilen sowie deren nicht besonders einfache und bequeme
Montage mit sich bringt.
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Darüber hinaus
können
die auf den einzelnen Bögen,
die modular zusammengebaut die Presse bilden, vorgesehenen beweglichen
Elemente (3), welche halbmondförmig sind, einander gegenüberliegen
und zwischen denen der Hydraulikantrieb arbeitet, einen Nachteil
nicht nur in funktioneller Hinsicht darstellen, da ein gewisses
Maß an
Wartung erforderlich ist.
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Das
Hauptziel dieser Erfindung liegt darin, die Nachteile der bekannten
Technik durch die Entwicklung einer kompakten, leichten und einfach
konstruierten Presse zu überwinden.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, eine modular strukturierte
Presse anzubieten, mit der es sowohl möglich als auch einfach ist,
ohne Veränderung
der Einfüllöffnung die
maximal erzielbare Presskraft zu variieren.
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Ein
Vorteil der Erfindung liegt in der Tatsache, dass sie eine Struktur
aufweist, die verglichen mit anderen Pressen bei gleicher maximal
erzielbarer Druckkraft bemerkenswert leicht und klein ist.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sie bautechnisch
sehr einfach ist, insbesondere in Bezug auf die Anzahl der Einzelteile
und die Montageverfahren für
jene Teile.
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Noch
ein weiterer Vorteil liegt in der kompakten Größe der Presse, welche den Transport
ebenso wie die Installation am Bestimmungsort erleichtert.
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Ein
zusätzlicher
Vorteil besteht darin, dass die Presse in einer Anlage zum Formen
von Keramikfliesen durch Pulverpressung eingesetzt werden kann,
die eine durchgehende Fertigungslinie mit einer beweglichen Transportfläche aufweist,
welche sowohl das Pressmaterial (Pulver) als auch das pressgeformte
Material befördert
und eine Formvorrichtung (Pressform) durchquert, die mit der vorliegenden
Erfindung verbunden ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese
Ziele und Vorteile sowie weitere Merkmale sind alle durch die vorliegende
Erfindung erzielbar, wie aus den angefügten Ansprüchen hervorgeht.
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Zusätzliche
Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden genauer
definiert in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten,
aber nicht ausschließlichen
Ausführungsform
der Erfindung, die zur Verdeutlichung (ohne einschränkende Wirkung)
in den beigefügten
Figuren veranschaulicht wird. Es zeigen:
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1 eine
schematische Vorderansicht der Erfindung;
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2 einen
schematischen Querschnitt entlang der Linie I-I von 1,
wobei einige Teile ausgelassen wurden, um andere besser hervorzuheben;
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3 den
gleichen Querschnitt wie in 2, hier
beim Einsatz der Erfindung in einer Anlage zur Keramikformung in
Fertigungsreihe, insbesondere Fliesenformung.
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In
den abgebildeten Figuren stellt 1 eine Gesamtübersicht eines widerstandsfähigen Elementes (1)
dar, das ein ringförmiges
Element (2) umfasst, in welchem zwei einander zugewandte
Flächen
(20) sich diametral gegenüberliegen. Zwischen die Flächen (20)
kann mindestens ein Leistungswerkzeug (5) eingesetzt werden,
das die Presswirkung ausübt, indem
es das Pressgut zwischen zwei Körpern
zusammenpresst, wobei die gleichwertigen und entgegengesetzten Reaktionskräfte des
Pressvorgangs auf die einander zugewandten Flächen (20) verteilt werden.
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Das
ringförmige
Element (2) besteht aus einem einzelnen Stahlblech, das
entsprechend zugeschnitten ist.
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Die
einander zugewandten Flächen
(20) sind in ihrer gesamten Stärke an den Enden eingeschnitten.
Die Schnitte enthalten einen ersten Abschnitt (22), welcher
parallel zur Pressrichtung verläuft,
sowie einen zweiten Abschnitt (23), der kreisförmig oder
nahezu kreisförmig
ist.
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Diese
Schnitte sind symmetrisch zur (vertikalen) Mittelachse des ringförmigen Elementes
(2) angeordnet, welche in der Mittelplatte enthalten ist, die
senkrecht zum Element (2) und den einander zugewandten
Flächen
verläuft.
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Die
ersten Abschnitte (22) bestimmen die ersten Seitenflächen (25),
die die beiden gegenüberliegenden
mittleren Bereiche (26) des ringförmigen Elementes (2)
seitlich begrenzen, an denen sich die Flächen (20) befinden.
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Jeder
erste Abschnitt (22) bestimmt auch eine zweite Seitenfläche (27),
die sich nahe und entgegengesetzt zu der entsprechenden zugewandten Seitenfläche (25)
befindet und mit der Fläche
verbunden ist, die den entsprechenden kreisförmigen zweiten Teil (23)
begrenzt.
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Insbesondere
ist jede zweite Seitenfläche (27)
tangential zum entsprechenden kreisförmigen zweiten Teil (23).
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Die
kreisförmigen
zweiten Teile (23) stellen Sitze für passgerechte Scheiben (24)
dar.
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Die
geometrische Anordnung der Flächen (20),
der ersten Abschnitte (22) und der kreisförmigen zweiten
Teile (23) sorgt dafür,
dass die Mitten der kreisförmigen
zweiten Teile (23), welche dazu beitragen, die beiden besagten
mittleren Bereiche zu begrenzen (26), sich in einem geringeren
Abstand befinden als die ersten Seitenflächen (25).
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Diese
Anordnung hat den Zweck, eine vorgegebene Verteilung der Lasten
zu erzielen, welche auf jedes ringförmige Element (2)
einwirken, wobei geeignete Mittel mit vorgegebener Einpresskraft
zwischen die beiden Enden der einander zugewandten Flächen (20),
nahe der zweiten Flächen
(27) eingesetzt werden, so dass die beiden parallel zur
Pressrichtung verlaufenden Resultierenden der auf jede Fläche (20)
einwirkenden Kräfte
außerhalb
der Mitte der entsprechenden kreisförmigen zweiten Teile (23) liegen.
Zu den Mitteln, die zwischen die einander zugewandten Flächen (20)
einzusetzen sind, gehören
2 Abstandsstücke
(4) in Form von Parallelepipeden, die zwischen den besagten
Enden mit Vorspannkeilen (3) zusammenwirken, so dass zwischen
den Abstandsstücken
(4) und den übrigen
Teilen der einander zugewandten Flächen (20) eine Kammer
entsteht, in der das Leistungswerkzeug (5) gelagert ist.
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Die
Vorspannkeile (3) können
einzeln und sehr einfach mit Hilfe von Spannstangen vorgespannt
werden, bis die vorgegebene Vorspannung erreicht ist.
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Für die gesamte
Struktur der Presse ist die Montage einer Vielzahl der besagten
widerstandsfähigen
Elemente (1) erforderlich, die gegenüberliegend und hintereinander aufgereiht
in vorgegebenen Abständen
angeordnet sind, welche durch spezielle Abstandsstücke erzielt
werden.
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Die
widerstandsfähigen
Elemente und insbesondere die ringförmigen Elemente (2)
sind in einer Anordnung und einer modularen Organisation zusammensetzbar,
welche es ermöglichen,
durch Änderung
der Anzahl der montierten widerstandsfähigen Elemente (1)
die maximal zulässige
Presskraft entsprechend zu regulieren.
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Der
Abstand zwischen den ringförmigen
Elementen (2) kann mit Hilfe von Abstandsstücken (14) geregelt
werden, welche zwischen die einander zugewandten Flächen zweier
beliebiger aufeinander folgender ringförmiger Elemente (2)
gesetzt werden.
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Der
Pressvorgang wird ausgeführt
durch das Leistungswerkzeug (5), das zwischen den einander zugewandten
Flächen
(20) arbeitet. Dieses Werkzeug (5) besteht in
der abgebildeten Ausbildungsform aus einem unteren Körper (6)
und einem oberen Körper
(7), zwischen welche Gegenstände oder zu pressendes Material
eingeführt
werden können,
sowie einem Hydraulikantrieb, der auf einer Basis (8) eine
Kammer (9) aufweist, in welche Druckflüssigkeit eingeleitet wird.
Die Kammer (9) wird an der Oberseite fest verschlossen
durch den unteren Körper
(6), der die Funktion eines Kolbens hat.
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Die
Basis (8) und der obere Körper (7) kontaktieren
mit den einander zugewandten Flächen (20)
an den widerstandsfähigen
Elementen (1), die aneinander montiert, gegenüberliegend angeordnet und
in vorgegebenen Abständen
hintereinander aufgereiht sind.
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Der
Pressvorgang wird in Gang gesetzt durch Einleitung der Druckflüssigkeit
in die Kammer (9) und kann an pulverförmigem Material ausgeführt werden,
das auf den oberen Zweig (11) eines geschlossenen ringförmigen Transportbandes
gefüllt wird.
Der obere Zweig (11) erstreckt sich über die gesamte Länge der
Presse und umfasst einen der eigentlichen Presse vorgeschalteten
Teil, der die Auflage darstellt, auf welcher die Ladungen des zu
pressenden Pulvers vorbereitet werden, sowie einen der Presse nachgeschalteten
Teil, dem die geformten Fliesen entnommen werden. Der mittlere Teil
des Transportbands zwischen vorgeschaltetem und nachgeschaltetem
Teil befindet sich zwischen dem oberen Körper (6) und dem unteren
Körper
(7) der Presse, durch die das Pulver beim Pressvorgang
zusammengedrückt
und geformt wird; der betreffende Abschnitt des oberen Zweigs fungiert
bei diesem Vorgang als Untergesenk.
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Der
Rücklauf
des Transportbands erfolgt über
den unteren Zweig (12), der unterhalb des Pressenkörpers frei
zwischen den Füßen (13)
gelagert ist, welche sich an jedem widerstandsfähigen Element befinden und
zusammen mit den entsprechenden ringförmigen Elementen aus einem
Stück gefertigt sind.
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Die
Struktur der Presse ist gemäß der Erfindung
frei von Bolzen- und Schweißverbindungen.
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Das
Montieren der Presse gemäß dieser
Erfindung ist sehr einfach, ebenso wie das Herstellen einer Vorspannung
der Struktur. Die Vorspannkeile (3) können mithilfe von einfachen
Spannstangen mühelos
nach außen
gezogen werden.
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Das
Vorspannen hat eine doppelte Funktion: Es hält die Maschine zusammen und
macht die Struktur vollkommen steif während der ersten Pressphase,
d. h. bis der Gesamtwert der Presskraft die Vorspannung überschreitet.
Diese Funktion wird durch einfache Regulierungen erzielt und ist
besonders wichtig beim Pulverpressen zum Fliesenformen, da es die
Anpassung des Pressvorgangs an das Verhalten des Pulvers (in der
Anfangsphase vorwiegend plastisch, in der Endphase vorwiegend elastisch)
ermöglicht.
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Die
besondere Geometrie der Einschnitte in den ringförmigen Elementen (2)
ermöglicht
eine bessere Ausnutzung des Materials und sorgt für eine beträchtliche
Verringerung der Gefahr von Spannungskonzentrationen.
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Die
Struktur bietet bei vergleichbaren Presskräften ein erheblich geringeres
Gewicht (4–5
Mal leichter) als bei herkömmlichen
Pressen.
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Die
bautechnische Einfachheit, insbesondere in Bezug auf die Montage,
für die
keinerlei Schweiß-
oder Bolzenverbindungen erforderlich sind, sorgt für eine erhebliche
Reduzierung der Kosten.
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Die
modulare Konstruktion ermöglicht
es, ohne Veränderung
der Einfüllöffnung der
Presse beispielsweise die maximale Presskraft zu erhöhen, indem
einfach weitere widerstandsfähige
Elemente (1) hinzugefügt
werden. Dies bedeutet z. B., dass die Produktionsleistung bei jedem
Presszyklus erhöht werden
kann.
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Die
maximale Belastung der gesamten Struktur entspricht der Summe der
Lasten, die jedes widerstandsfähige
Element (1) aushalten kann.
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Darüber hinaus
erleichtern die geringen Abmessungen den Transport ebenso wie das
Handling und die Installation am Bestimmungsort.