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Vorrichtung zum vielteiligen Pressen von Preßlingen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zum vielteiligen Pressen von Preßlingen, in der
der Preßdruck durch ein Druckmedium in einem geschlossenen Raum über den einzeln
beweglichen Preßstempeln auf diese übertragen wird.
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Beim vielteiligen Pressen von Preßlingen unter hohem Druck, das von
großer wirtschaftlicher Bedeutung bei ihrer Massenherstellung ist, erweist sich
die Einhaltung des genau gleichen Preßdrucks an den einzelnen Preßstempeln häufig
für die Erzielung bestimmter Eigenschaften der Preßlinge als ausschlaggebend, ist
jedoch ein schwieriges Problem. Die Frage ist von größter Bedeutung z. B. beim Pressen
von Kunststoffteilen, Sprengkörpern, Füllungen von Sprengkapseln, Verzögerungssätzen
usw. Bei Nichteinhaltung des gewünschten. Preßdrucks ändern sich beispielsweise
bei Kunststoffen die Gleichmäßigkeit bzw. die Vollkommenheit der Struktur und die
technischen bzw. die Festigkeitswerte, bei Verzögerungssätzen sehr empfindlich die
genauen Brennzeiten. Bekanntlich stößt nun dieEinhaltung,der genau gleichen Preßdrücke
an den einzelnen Stempeln vielteiliger Preßwerkzeugedeswegen auf Schwierigkeiten,
weil unter der Vielzahl der Preßlinge alle mehr oder weniger in Gewicht und Volumen,
d. h. also in ihrer endgültigen Höhe voneinander abweichen. Bei Benutzung eines
Werkzeugs mit starren Stempeln würden daher die niedrigsten Preßlinge einen viel
zu niedrigen, die höchsten einen viel zu hohen erhalten. Man hat sich
damit
geholfen, daß man über den.beweglich angeordneten Preßstempeln in einem geschlossenen
Druckraum ein gemeinsames Medium unterbrachte, z. B. Öl oder Druckluft, das selbsttätige
Höheneinstellung der einzelnen Preßkolben entsprechend den volumetrischen Abweichungen
der Preßlinge voneinander gestattete. Vorrichtungen dieser Art hatten in den bisher
bekannten Ausführungen ausnahmslos Unvollkommenheiten und Nachteile folgender Art,
waren daher nur begrenzt brauchbar und in ihrer Wirtschaftlichkeit beschränkt.
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i. Eine Ölfüllung im geschlossenen, mit Rückschlagventil versehenen
Raum führt nicht zu vollkommenem Höhenausgleich der Stempel, daher auch nicht zu
gleichmäßiger Druckverteilung.
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a. Anschluß .des Druckraums an eine Preßluft-oder -ölanlage bedingt
Abdichtung der Stempel gegen Drücke von bis zu Zoo atü und darüber, unter denen
das Medium durch die Stempelführungen nach außen zu treten trachtet. Diese Dichtungen
verursachen Reibungswiderstände an den Stempeln, die um ioo kg und mehr voneinander
albweichen und gleiche Unterschiede der Preßdrücke verursachen.
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3. Im Fall eines Austretens von Luft- oder Ölteilchen an den Preßstempeln
besteht Schädigungs-oder Ausschußgefahr für die Preßlinge.
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4. Laufende und sehr kostspielige und betriebsunterbrechende Reparaturen
zur Abdichtung einer Vielzahl von Preßkolben (bis ioo Stück und mehr) sind unvermeidbar.
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5. Erstellung ganzer Kompressor- bzw. Pump-und Akkumulatoranlagen
und der dafür erforderlichen Räume, ferner die für solche ebenfalls sehr kostspielige
Instandhaltung belasten dieWirtschaftlichkeit.
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6. Die Preßlinge größerer Höhe erhalten ihren maximalen Preßdruck
früher als Preßlinge geringerer Höhe. Sie stehen damit längere Zeit unter dem Einfluß
des maximalen Drucks, was für die endgültigen Eigenschaften von erheblicher Bedeutung
sein kann.
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7. Bisher erfolgte die Abschaltung der Presse zu einem beliebigen
Zeitpunkt und nahm keine Rücksicht auf die Zeitdauer der Pressung, da der Zeitpunkt
der Abschaltung der Bedienung überlassen blieb.
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Um das vielteilige Pressen bei seiner wirtschaftlichen Bedeutung in
der Qualität der Preßlinge dem einteiligen gleichwertig, es dadurch unbegrenzt anwendbar
und gleichzeitig so wirtschaftlich wie möglich zu machen, werden die obengenannten
Nachteile erfindungsgemäß vollkommen ausgeschaltet i. durch Verwendung konsistenter
Massen. (starre Fette, Pasten, Flockengraphit, feinkörnige Stoffe od. dgl.) als
Druckmittel, die besondere Dichtungen an den P_ r_eß_stempelführungen erübrigen;
2. dadurch, daß in besonders einfacher Weise dem Druckmedium eine Möglichkeit gegeben
wird, während des Druckanstiegs und der auf Grund der Volumenunterschiede der Preßlinge-
erforderlichen Relativeinstellung der einzelnen Kolben bei einem niedrigen Anfangsdruck
auszuweichen; 3, durch Anwendung einer selbsttätig sich einstellenden Sperrung der
Bewegung des Druckmediums, die Volumenverlustedes Mediums z. B. infolge zunächst
enthaltener Luft- oder Flüssigkeitsteilchen automatisch ausgleicht und die Bewegung
des Mediums unabhängig von Volumenschwund auf den stets gleichen Weg begrenzt; 4.
durch Anordnung einer automatischen Abschaltung der Presse, die, sobald ein genauestens
einstellbarer Druck im Medium und damit ein ganz bestimmter Gesamtdruck der Preßkolben
erreicht ist, wirksam wird.
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Die hierdurch erzielten Vorteile sind: zu i.: Reibungsunterschiede
in den Führungen der Preßstempel sind praktisch nicht mehr vorhanden, wodurch eine
früher nicht erreichte Gleichmäßigkeit ,der Druckverteilung erzielt wird. Laufende
Abdichtungsreparaturen kommen in Fortfall; zu i. und 2.: die früher erforderlichen
zusätzlichen Einrichtungen, wie Kompressoren oder Flüssigkeitspumpen,
Rohrleitungen, Armaturen, Akkumulatoren üs-,, werden überflüssig und damit auch
die an ihnen bei ihrer Empfindlichkeit laufend erforderlichen Reparatur- und Überwachungsarbeiten;
zu 3.: .die Preßstempel stellen sich auf verschiedene Höhen entsprechend den voneinander
abweichenden Höhen der Preßlinge bereits bei einem Anfangsdruck ein, der nur einen
Bruchteil des Enddrucks beträgt. Sämtliche Preßlinge werden bei weiter steigendem
Druck .den gleichen D'ruckverhältnissen ausgesetzt; zu 4.: die Abschaltung der Presse
wird von der Vorrichtung zu immer dem gleichen Zeitpunkt und unter immer den. gleichen
Bedingungen vorgenommen. Dadurch entsteht Unabhängigkeit von der Aufmerksamkeit
des Bedienungspersonals im Ablauf des Preßvorganges, höchste Gleichmäßigkeit der
einzelnen Preßvörgänge untereinander und höchste Gleichmäßigkeit der Preßlinge.
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Eine zweckmäßige Ausbildung der Vbrrichtung zur Erzielung der Vorgänge
nach 2., 3. und 4. besteht in einer an den Druckraum sich anschließenden Zylinderführung
mit beweglichem Kolben, .der durch ein Hebelgewicht belastet ist, dadurch dem Druckmedium
den unter 2. erwähnten Anfangsdruck und die Möglichkeit erteilt, im ersten Stadium
des Preßvorgänges auszuweichen, ohne diesen Druck zunächst zu erhöhen. Zur Einleitung
des zweiten Stadiums, d. h. des eigentlichen Preßvorganges, wird dieser Kolben zweckmäßigerweise
mit einer Hubbegrenzung versehen. Zur Erzielung des Vorganges unter 3. wird die
Hubbegrenzung zweckmäßigerweise in Form einer beweglichen Sperrung ausgebildet,
die durch einen auf dem Kolben angebrachten Mitnehmer in Richtung nach unten für
den Fall mitgenommen werden kann, daß der Kolben infolge einer Volumenverminderung
des Druckmediums in eine tiefere Anfangsstellung absinkt, während die Sperrung in
Richtung nach oben in jeder Stellung sperrend wirkt. Zur Bewirkung der automatischen
Abschaltung der Presse nach 4. läßt sich in zweckmäßiger Weise ein zweiter Kolben
geringeren Querschnitts anordnen, der im ersten Kolben geführt ist und in Bewegung
gesetzt wird, sobald der erste Kolben am Ende seines Hubes gesperrt wird. Hierbei
bewirkt dann der zweite
Kolben vermöge seines kleineren Querschnitts
unter dem Einfluß der gleichen Gewichtsbelastung wie beim ersten Kolben eine Drucksteigerung
im Druckmedium bis zum eigentlichen Preßdruck. Die im Augenblick der Erreichung
dieses Preßdrucks eintretende Bewegung des kleinen Kolbens wird erfindungsgemäß
dazu benutzt, um über ein entsprechendes Gestänge oder anderes Übertragungselement
die Steuerung der Presse auf Rückzug zu schalten. Auf diese Weise wird die genauestmögliche
Druckregulierung erreicht, die nach Einstellung am Gewichtshebel im übrigen keiner
Kontrolle, Überwachung und Aufmerksamkeit mehr bedarf. Der Endpreßdruck ruht dadurch
außerdem nichtbeliebig lange auf dem Preßling, wird vielmehr nach jedem Preßvorgang
innerhalb der gleichen Zeit abgeschaltet, was für gleichbleibende Dichte des Preßlings
von. Bedeutung ist.
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Unter Hinweis auf die Zeichnungen wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher beschrieben: Fig. 1 zeigt die Vorrichtung teilweise in einem
senkrechten Längsschnitt und teilweise in Ansicht, Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung
des Druckausgleichers teilweise in Längsschnitt und teilweise in Ansicht, Fig. 3
einen vergrößerten Teilschnitt durch die selbsttätig wirkende Sperrvorrichtung,
Fig. .4 eine Ansicht auf die Sperrvorrichtung von oben gesehen.
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Der Druckkompensator besteht aus einem Pasten-oder Sandbehälter i
(Fig. i) mit eingelassenen Stahlbüchsen 2@, in welchen die Stahlkolben 3 gleiten.
Ferner besteht der Kompensator aus einer auf dem Oberteil. 4 der hydraulischen Presse
angebrachten Druckvorrichtung 5.
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Die Druckvorrichtung 5 besteht aus einer Stahlbüchse 6, die gehärtet
und innen geschliffen und in das Oberteil der hydraulischen Presse eingepaßt ist.
In dieser Büchse gleitet ein sogenannter Vorspannbolzen 7 (Fig.2), der geschliffen
und mit dichtender, aber doch noch gleitender Passung eingesetzt ist. Die Büchse
6 ist dem Zylinder 8 verbunden, der innen mit einem Sägegewinde g versehen ist.
Auf diesen Zylinder ist oben eine Führungshaube io aufgeschraubt. Der Vorspannkolben
7 hat eine geschliffen.. Bohrung, in der der geschliffene Druckkolben i i gleitet.
Der Vorspannkolben 7 ist an seinem oberen Ende 12 konusartig ausgebildet. Dieser
Konus 1 2 des Vorspannbolzens 7 paßt in einen dreiteiligen Konusring 13, der ebenfalls
außen ein Sägegewinde trägt. Die drei Segmente des Konusringes 13 -werden durch
Schlauchfedern 16 zusammengehalten und mit ihren Gewindegängen nach außen in die
Gewindegänge g des Zylinders 8 gedrückt. Über dem Konus 12 des Vorspannbolzens 7
sind ein Gewinde 1.1. und eine Mutter und Gegenmutter 15 angebracht. Der Druckkolben
i i trägt oben ein. Gabelstück 17, in dem der Gewichtshebel 18 gelagert ist. Das
Gegenlager ig ist mit der Traverse q. der hydraulischen Presse durch die Mutter
20 mit der Gewindespindel 2 i verbunden. Mittels der Gewindespindel 21 kann der
Gewichtshebel 18 in jeder beliebigen Anfangsstellung des Vorspannkolbens 7 horizontal
eingestellt werden. Am Pastenbehälter i ist ein Manometer 23 angebracht.
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Die Arbeitsweise des Kompensators ist kurz folgende: Wird auf die
Preßkolben 3 (Fig. i) durch die während des Pressens hochgehenden Kolben24 und 25
ein Druck ausgeübt, so drückt die durch die Kolben 3 verdrängte Paste zuerst auf
den Vorspannkolben 7, bis derselbe sich mit seinem Konus 12 in den Konus des dreiteiligen
Konusringes 13 hineinschiebt. Das Gewicht 22 (Fig. i) bewirkt, dem Kolbenquerschnitt
von 7 entsprechend, während der Bewegungsdauer des Vorspannkolbens 7 einen Pastendruck
von .etwa io bis 2o at. Bei diesem Druck können sich nunmehr die Preßstempel 2,4
auf die voneinander abweichenden Ladehöhen der einzelnen Preßlinge einstellen. Steigt
der Preßdruck weiter an, so drückt der Konus 12 des Vorspannkolbens 7 den dreiteiligen
Konusring auseinander und setzt ihn in das Sägegewinde g. Der Vorspannkolben ist
nun für ein weiteres Steigen gesperrt. Der Preßdruck kann aber noch weiter steigen.
In diesem Fall bewegt sich jetzt, da der Vorspannkolben 7 gesperrt ist, der Druckkolben
i i nach oben. Das Gewicht 22 wirkt aber nun nicht mehr auf die große Fläche des
Vorspannkolbens 7, sondern auf die kleine Fläche des Druckkolbens i i. Hierdurch
ergibt sich der gewünschte Endpreßdruck, der beliebig mittels des Gewichtes 212
eingestellt werden kann.
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Auf dem Druckkofben i i ist in seinem oberen Teil eine Stange 37 befestigt,
mittels welcher die Aufundabbewegungen des Kolbens über das Gelenkstück 28 und die
Exzenterwelle 31 mit Exzenter 2'7 auf die Zugstange übertragen wird. Überschreitet
nun der Druckkolben eine vorher eingestellte maximale Höhe, so schaltet er über
die Zugstange 32 die unten an der hydraulischen Presse angebrachte Steuerung 34,
35 aus und auf Rücklauf. Die Druckkolben 25 gehen nun zurück und damit ebenfalls
der Druckkolben i i und der Vorspannkolben 7.
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Sollte durch irgendeinen Umstand das Volumen der Pastenfüllung sich
verringern, so. müssen die beweglichen Teile des Kompensatoroberteils, das sind
Kolben 7, -Gewichtshebel 18, Exzenter 27 und dreiteiliger Konusring 13, entsprechend
dem Volumenschwund nach unten hin nachfolgen. Dies wird dadurch bewirkt, daß der
dreiteilige Kon.usring 13, der j a nun nicht mehr durch den Konus 12 in die Gewindegänge
g gepreßt wird, sondern nur lose unter dem Federdruck der Spiralfedern 16 in den
Gewindegängen sitzt, von dem Gewicht 22 über die Mutter 15 ein paar Gewindegänge
nach unten gedrückt wird, und zwar so weit, bis der Vorspannkolben 7 wieder auf
.der Paste aufsitzt. Dadurch wird der Hub der Presse immer gleich groß gehalten
und ein Nachfüllen von Paste auf absehbare Zeit unnötig gemacht.
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Der gleiche Vorgang spielt sich zwischen dem Exzenter 27 und
der Zugstange 32 ab. Der Exzenter 27 hat nämlich die Eigenschaft, die Zugstange
32 nach oben in jeder beliebigen Lage mitzunehmen, jedoch die Zugstange nach unten
freizugeben.
Dies hat zur Folge, daß auch der Exzenter 27 unabhängig
von der Pastenfüllung ist und sich gegenüber der Zugstange 32 und seinem Übertragungsmechanismus
34, 35 immer in der gleichen revlativen Lage befindet.