DE69721949T2 - Presse zum Formen von hergestellten Gegenständen aus Ton - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft verbesserte Pressen für aus Ton hergestellte Gegenstände wie Fliesen und dgl. und insbesondere so genannte Fasspressen. Pressen dieser Art umfassen sowohl durch einen Nocken betätigte Pressen als auch durch eine Exzenterwelle (Kurbelgetriebe) betätigte Pressen.
• Solche Fasspressen, sowohl nockenbetätigt als auch Exzenterwellenpressen, werden von einem Wechselstrom-Elektromotor, einem Gleichstrom- oder "bürstenlosen" Elektromotor angetrieben und haben eine genau definierte Fertigungsrate (Umdrehungen pro Minute), die von den Anforderungen seitens des zu formenden Gegenstandes vorgeschrieben wird, wobei die Winkelgeschwindigkeit sowohl während des eigentlichen Formschrittes als auch während des Zustell- und Rücklaufwegs im Wesentlichen konstant ist.
• Mit anderen Worten, jede Umdrehung des Nockens oder der Exzenterwelle geht mit einer Abwärts- und einer Aufwärtsbewegung der Form einher, genauer der oberen Halbform, und mit jeder Umdrehung wird ein Gegenstand, z. B. eine Fliese, geformt.
• Die zum Formen eines einzigen Gegenstandes erforderliche Zeit ist durch genau definierte technologische Bedingungen festgelegt und kann nicht unter eine gegebene Grenze verkürzt werden: eine Formungsdauer, die kürzer ist als der durch die technologische Praxis vorgegebene Grenzwert, würde fehlerhaft geformte Gegenstände erbringen.
• Andererseits bedeutet eine solche definierte Rate ziemlich lange Totzeiten, deren Verkürzung wünschenswert wäre, um die Produktivität der Presse zu erhöhen.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Überwindung der oben genannten Nachteile und Einschränkungen und insbesondere die Erhöhung der Pressenproduktivität, ohne die Qualität des Gegenstandes zu verändern.
• Diese Aufgabe wird durch eine Presse gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale sind in den Unteransprüchen angegeben.
• Die EP-A-536 804 offenbart eine Pressenmaschine zur Durchführung der plastischen Verformung eines Werkstücks; wie das Stanzen metallischer Blechmaterialrohlinge, um Leitungsrahmen für integrierte Schaltungen (IC) herzustellen. Um den Lärm der Presse zu verringern, sorgt ein computergesteuerter Servomotor, der von einem Sensor Informationen bezüglich der Stempelposition erhält, für die Bewegung des Werkzeugs mit einer Zustellgeschwindig keit, bei der das Werkzeug für die Bewegung mit hoher Geschwindigkeit eingestellt ist, bis zum Beginn der Berührung des Werkstücks mit einer Arbeitsgeschwindigkeit, die erheblich niedriger ist als die Zustellgeschwindigkeit, so dass bei der Bearbeitung des Werkstücks kein großer Lärm entsteht, und mit einer Trenngeschwindigkeit, die erheblich höher ist als die Arbeitsgeschwindigkeit.
• Die EP-A-404 350 offenbart eine Presse zum Crimpen elektrischer Anschlüsse an Leitern, die einen Elektromotor, der über ein Untersetzungsgetriebe und eine Exzenterantriebswelle mit einem Gleitstempel der Presse verbunden ist, sowie eine zu einem die Winkelposition der Antriebswelle liefernden Codierer gehörige Steuerschaltung aufweist, um die Drehzahl des Antriebsmotors zu steuern, damit eine korrekte Rückkehr des Stempels in die Ausgangsposition sichergestellt ist.
• Die US-A-5 588 344, die gemäß Art. 54 (3) EPÜ Stand der Technik (für die vorliegende Anmeldung ist, offenbart einen Stempelantrieb einer Stanzpresse mit einem Elektro-Servo-Umkehrmotor, der mit einer einen Exzenterzapfen aufweisenden Kurbelwelle gekoppelt ist, die einen mit dem Stempel verbundenen Lenkstockhebel antreibt.
• Bei der erfindungsgemäßen Presse wird die Rotationsgeschwindigkeit des Nockens (oder der Exzenterwelle) durch Mittel geändert, die auf die Rotationsgeschwindigkeit des ein solches Element antreibenden Motors wirken, wobei der Motor vorzugsweise ein Gleichstrommotor oder ein "bürstenloser" Motor ist. Die Rotationsgeschwindigkeit wird ziemlich niedrig gehalten und auf jedem Fall der Formung des Gegenstandes, z. B. einer Fliese, entlang dem Kreisbogen angepasst, wenn die Formen mit dem Ton in Berührung stehen, wird dann während des Abhebens der oberen Form auf ein Maximum erhöht und dann verringert, wenn die obere Form bis zum Erreichen eines Punktes, in dem das Formen mit einer optimalen Geschwindigkeit zum Formen des Gegenstandes beginnt, abgesenkt wird.
• Die Mittel zur Steuerung der Motordrehzahl verwenden Positionsbezugsangaben eines an der Nockenwelle angebrachten Codierers, der der Steuerungs- und Befehlseinheit des Motors (ein Wechselstrom- oder "bürstenloser" Motor) geeignete Informationen gemäß dem Pressentyp liefert, um die Taktung des Formnockens in einer vorgegebenen optimalen Weise zu modifizieren.
• Bei einer von einer Exzenterwelle angetriebenen Presse liefert der Codierer die Winkelposition der Exzenterwelle, um eine Änderung der sinusförmigen Formkurve, die für eine Exzenterwellenpresse typisch ist, zu einer vorgegebenen optimalen Kurve ähnlich der einer Nockenpresse zu gestatten.
• Die von der Erfindung bereitgestellte Lösung zur Änderung der Motordrehzahl in Abhängigkeit den von den Codierermitteln gelieferten Informationen ohne Änderung der Betriebskennwerte vereinfacht die Presse, da teuere mechanische Elemente wie zusätzliche Nocken, Lager, Walzen etc. entfallen.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die rein beispielhaften Charakter haben, deutlich; es zeigen:
• 1 eine schematische Seitenansicht einer Nockenpresse;
• 2 eine schematische Seitenansicht einer Exzenterwellenpresse;
• 3 eine schematische Vorderansicht einer Nockenpresse;
• 4 eine schematische Vorderansicht einer Exzenterwellenpresse;
• 5 die Position der oberen Halbform in einer Nockenpresse, wobei der Motor gemäß der Erfindung mit variabler Drehzahl angetrieben wird;
• 6 zwei Kurven, die die Position der oberen Halbform in einer Exzenterwellenpresse darstellen, wobei ein Motor mit konstanter Drehzahl bzw. einer gemäß der Erfindung geänderten Drehzahl angetrieben wird; und
• 7 eine schematische Anordnung zur Steuerung der Motordrehzahl gemäß der Erfindung.
• Nunmehr sei auf 1 und 3 verwiesen, die eine Presse 1 des nockenbetätigten Typs zum Formen von Tongegenständen wie Fliesen und dgl. zeigen. Die Presse 1 weist ein Gerüst auf, an dem ein Elektromotor 2 angebaut ist, und über eine kinematische Kette 4 treibt dieser Motor die obere Halbform 5 einer Form 3 mit einer hin- und hergehenden Bewegung an. Bei der in 1 und 3 dargestellten Presse treibt der Motor eine Riemenscheibe oder ein Fass 12 an, und die Presse ist auch als Fasspresse bekannt. Die kinematische Kette weist des Weiteren einen geeignet geformten Nocken 9 auf, der um eine Welle 8 drehbar ist. Auf der Welle 8 ist mindestens ein Codierer 7 angebracht, der die Winkelposition der Welle zu erkennen vermag und diesbezügliche Informationen an eine Einheit 13 (7) liefert, die die Drehzahl des Motors 2 steuert.
• 2 und 4 zeigen eine Presse 10 zur Herstellung von Tongegenständen, bei der die kinematische Kette 14 eine auf der Welle 18 drehbar angeordnete Exzenterwelle 19 aufweist. Die anderen Bauteile der Presse 10 entsprechen im Wesentlichen den Bauteilen der Presse 1 und sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Mindestens ein Codierer 7 ist auf der Welle angeordnet, der die Winkelposition dieser Welle zu messen vermag und diesbezügliche Informationen an eine die Drehzahl des Motors 2 steuernde Einheit 13 liefert.
• 7 ist ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Anordnung. Über die kinematische Kette 4 (oder 14) beaufschlagt der Motor 2 die obere Halbform der Form 3 mit einer hin- und hergehenden Bewegung. Die Rotation des Motors 2 wird vom Gerät 13 gesteuert, das Informationen über die Winkelposition der Welle empfängt und durch bekannte Steuerungsgeräte, typischerweise einen programmierten Prozessor, die Wellenrotation beschleunigt, wenn die Halbform mit der Aufwärtsbewegung beginnt, und die Wellenrotation einem geeignet gewählten Punkt während des Absenkschrittes, üblicherweise, im ersten Abschnitt des Abwärtsweges verzögert, so dass die obere Halbform die Position, in der das Formen beginnt, mit einer optimalen Geschwindigkeit zum Formen des Gegenstandes erreicht.
• Wie aus 5, die den Hub oder Versatz s der Halbform in der Nockenpresse gemäß 1 als Funktion der Zeit darstellt, klar ersichtlich ist, ist der effektive Arbeitsschritt der Presse derjenige, der durch die unterste Linie dargestellt ist, was bedeutet, dass sich die bewegliche obere Form in der untersten Position befindet, und dieser Abschnitt der Kurve ist nahezu waagrecht. In 5 ist die Geschwindigkeit der Halbform proportional zur Steigung der Kurve. Dem Form- oder Arbeitsschritt gehen ein inaktiver Schritt (in dem die Form angehoben wird) und ein Zustellschritt, dargestellt als ein gestrichelter Bereich, voraus. Ein ähnlicher Versatz in der Gegenrichtung findet nachdem Arbeitsschritt statt, wobei diesem Schritt ein Zurückziehen (oder Anheben) der Form wie mit dem gestrichelten Bereich dargestellt und dann ein neuer Zustellschritt folgt.
• Dank der Elektronikmittel zur Steuerung der Motordrehzahl und der Bezugsangaben, die aufgrund des/der geeignet angeordneten Codierer(s) erhalten werden, dreht der Elektromotor der Presse während des inaktiven Schrittes mit höherer Drehzahl, verzögert bei der Annäherung an den Arbeitsschritt, formt den Gegenstand mit einer gewünschten Geschwindigkeit und wird während des nächsten inaktiven Schrittes wieder auf eine höhere Drehzahl beschleunigt.
• Beim beschriebenen Beispiel beträgt die Motordrehzahl während des inaktiven Schrittes ca. 23 U/min und während des Arbeitsschrittes ca. 17 U/min.
• Aufgrund der verschiedenen Dauer der Arbeits- und der inaktiven Schritte erzielte die vorliegende Erfindung eine bemerkenswerte Erhöhung der Produktionsrate ohne die Qualität des geformten Gegenstandes zu ändern.
• 6 zeigt zwei Kurven, die den Hub oder Versatz s der Halbform als Funktion der Zeit bei einer Exzenterwellenpresse darstellen. Die durchgezogene Linie entspricht einer konstanten Drehzahl des Motors, während die strichpunktierte Linie einen Formversatz gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Es wird deutlich, dass die Schließdauer der Form länger ist, wenn sich die Halbform eine viel längere Zeitdauer mit geringer Geschwindigkeit bewegt, als bei einer herkömmlichen Exzenterwellenpresse.

Claims (9)

1. Presse (1, 10) zum Formen von aus Ton hergestellten Gegenständen wie Fliesen, umfassend: – einen Elektromotor (2); – eine Form (3); – eine kinematische Kette (4, 14), um die obere Halbform (5) der Form (3) in eine vertikale hin- und hergehende Bewegung zu versetzen, die durch die Rotation des Elektromotors (2) angetrieben ist, wobei die vertikale hin- und hergehende Bewegung eine Form-Phase umfasst, während der sich die obere Halbform in Kontakt mit dem Ton befindet und der Gegenstand geformt wird, eine der Form-Phase unmittelbar folgende inaktive Phase, während der die Halbform in Bezug auf den Ton angehoben wird, und eine der inaktiven Phasen unmittelbar folgende und der Form-Phase unmittelbar vorausgehende Annäherungs-Phase; – eine Steuereinheit (13); – mindestens eine Einrichtung (7), die auf einen Schaft der kinematischen Kette (4, 14) zur Erfassung von dessen Winkelposition aufgepasst ist und die an die Steuereinheit (13) gekoppelt ist, um die Umdrehungsgeschwindigkeit des Elektromotors (2) als eine Funktion der Winkelposition zu ändern, dadurch gekennzeichnet, dass während der Form-Phase der Elektromotor (2) auf eine erste vorbestimmte positive Optimalgeschwindigkeit gebracht wird; während der inaktiven Phase der Elektromotor (2) auf eine zweite Geschwindigkeit gebracht wird, die wesentlich größer als die erste Geschwindigkeit ist; und während der Annäherungs-Phase der Elektromotor (2) abgebremst wird, um die Form-Phase mit der ersten positiven Geschwindigkeit zu erreichen.
2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Geschwindigkeit ungefähr 17 Umdrehungen/Minute und die zweite Geschwindigkeit ungefähr 23 Umdrehungen/Minute beträgt.
3. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kinematische Kette (4) einen Nocken (9) umfasst.
4. Presse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (7) zur Erfassung der Winkelposition mindestens eine auf den Schaft (8) des Nockens (9) montierte Kodiereinrichtung zur Erfassung der Winkelposition des Schafts umfasst.
5. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kinematische Kette (4) einen exzentrischen Schaft (19) umfasst.
6. Presse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (7) zur Erfassung der Winkelposition mindestens eine auf den Schaft (18) des Exzenters (19) montierte Kodiereinrichtung zur Erfassung der Winkelposition des Schafts umfasst.
7. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (2) ein Gleichstrom-Elektromotor ist.
8. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor in (2) vom bürstenlosen Typ ist.
9. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Presse (1, 10) eine Fasspresse ist.