EP0563577A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen keramischer Formlinge aus rieselfähiger Masse - Google Patents

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EP0563577A1
EP0563577A1 EP93103028A EP93103028A EP0563577A1 EP 0563577 A1 EP0563577 A1 EP 0563577A1 EP 93103028 A EP93103028 A EP 93103028A EP 93103028 A EP93103028 A EP 93103028A EP 0563577 A1 EP0563577 A1 EP 0563577A1
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gap
adjustable
tool
membrane
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    • B28B7/0002—Auxiliary parts or elements of the mould
    • B28B7/0008—Venting channels, e.g. to avoid vacuum during demoulding or allowing air to escape during feeding, pressing or moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B3/00—Producing shaped articles from the material by using presses; Presses specially adapted therefor
    • B28B3/003—Pressing by means acting upon the material via flexible mould wall parts, e.g. by means of inflatable cores, isostatic presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B7/00—Moulds; Cores; Mandrels
    • B28B7/40—Moulds; Cores; Mandrels characterised by means for modifying the properties of the moulding material
    • B28B7/44—Moulds; Cores; Mandrels characterised by means for modifying the properties of the moulding material for treating with gases or degassing, e.g. for de-aerating

Definitions

  • the invention relates to a method for producing ceramic moldings from a free-flowing mass between at least two upper and lower tool parts delimiting a mold cavity, mass being introduced under pressure between the coating on the upper tool part and the membrane on the lower tool part, and the material being supplied and supplied displacing air escapes through a ventilation gap.
  • the invention further relates to a device for producing moldings from a free-flowing mass according to the preamble features of claim 4.
  • a press has become known from German Patent 31 28 347, in which the free-flowing mass passes via a shooting head into the shooting chamber evacuated before the filling process, which is also a mold cavity.
  • air is drawn off through an annular gap which runs axially between the upper die and the locking ring and merges into the vacuum line of the locking ring, which is followed by a vacuum generator with a machine-controlled valve.
  • the locking ring and the die can be moved relative to one another for the purpose of one or more pre-pressings, the annular gap cannot be set specifically to different gap widths.
  • the object of the invention is therefore to propose a method and a device for producing ceramic moldings, in which or in which the venting of the mold cavity and thus the setting of the venting gap can be adjusted to different requirements with regard to the end product or the pourable mass to be processed.
  • the granulate is injected with compressed air to fill the mold cavity.
  • the compressed air used as a means of transport escapes via the ventilation gap into a ventilation channel arranged in a ring outside the actual mold cavity for the ceramic molding.
  • the ventilation gap is normally set to a passage of 0.3 mm.
  • the same procedure may be necessary if the granulate has increased free-flowing properties due to low moisture or a smoother surface and therefore also tends to emerge in an undesired amount through the ventilation gap.
  • the ventilation gap may be necessary to keep the ventilation gap larger than 0.3 mm. This can occur especially when granules with very high moisture or poor flowability are used.
  • a ventilation gap that is too small can e.g. lead to air pockets in the article, with cracks in the foot area or flaking in the area of the shelf.
  • an excessively large ventilation gap can, under certain circumstances, result in an unevenly filled mold cavity and thus uneven article thicknesses.
  • the device according to the invention also makes it possible to axially adjust the support of the back of the membrane to adjust the body thickness, without doing so as before the vent gap is influenced. If the support is set back by 1 mm in order to obtain a larger mold cavity, the ring-shaped adjustable insert on the support part can also be moved forward by this amount. This ensures that the optimally determined and set conditions at the ventilation gap do not change. At the same time, the lower part of the isostatic pressing tool can be used for the production of further molded articles, provided that these have the same contour on the underside of the molded article.
  • this setting process can also be carried out automatically — without dismantling the membrane tool part — by correcting the position of the membrane or the coating in the venting gap area by means of a hydraulic or functionally identical unit to the corresponding setting value.
  • a pulse generator for changing the ventilation gap e.g. Initiators may be provided in the vent line which, by recognizing or rather not recognizing the escape of mass, indicate an insufficiently filled mold cavity and thus cause a vent gap correction.
  • the closure for the filling channel is formed by a filling slide 38, which prevents mass from being pushed back into the filling channel and compressed during the pressing process. Since air also enters the mold cavity 32 with the mass, this air must be given a way to escape.
  • This ventilation gap 40 lies between the outer edge of the membrane 18 and the coating 16 and merges into one or more ventilation channels.
  • the support part 24 is provided with an insert 42 in the form of a threaded ring. In interaction with the external thread on the support part 24, the membrane 18 is raised if necessary and the ventilation gap is narrowed. A plurality of screws 44 are used in the insert 42 as a safeguard against independent rotation.
  • FIGS. 2 and 3 Two different settings are shown for the ventilation gap in FIGS. 2 and 3. If the ventilation gap 40 is still open in FIG. 2 and is connected by means of an annular channel 46, the nearly closed position is shown in FIG. 3.
  • the axial position of the insert 50 can be changed via six screws 48 distributed over the circumference. The distance between insert 50 and support surface 52 is fixed with grub screws, not shown.
  • the ventilation gap 40 is set from the membrane side.
  • the ring-shaped insert 54 lies with its downward sloping surface 56 on a wedge 58 which is movable radially to the supporting part 24.
  • the wedge 58 which is also ring-shaped or, as shown in FIG.
  • the device for adjusting the venting gap 40 is assigned to the upper tool part 12.
  • a ring element 60 in the gap area presses the coating 16 downwards and narrows it the gap width.
  • the ring element 60 can be adjusted here by means of a screw 62, a hydraulic piston-cylinder unit can also perform this task independently of or dependent on the pressure medium of the diaphragm.
  • the screw 62 can be adjusted by a threaded ring 66 mounted with plate springs 64.
  • the plate springs 64 absorb the pressure which acts on the coating 16 during the isostatic pressing.
  • the air from the mold cavity 32 escapes through the ventilation gap 40 via the annular channel 46 and the line 68.

Abstract

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bezieht sich auf die Einstellung des Entlüftungsspalts bei Pressen zur Herstellung keramischer Gegegenstände mit rieselfähiger Masse. Durch Einstellen des Entlüftungsspalts entweder von der Membranseite oder von der Beschichtungsseite her soll den unterschiedlichen Voraussetzungen hinsichtlich der Massebeschaffenheit und des herzustellenden keramischen Artikels Rechnung getragen werden. Zur Einstellung des Entlüftungspalts (40), ist das Unterstützungsteil (24) mit einem Einsatz (42) in Form eines Gewinderinges versehen. Im Zusammenspiel mit dem Außengewinde am Unterstützungsteil (24) wird die Membrane (18) bei Bedarf angehoben und der Entlüftungsspalt verengt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen keramischer Formlinge aus einer rieselfähigen Masse zwischen mindestens zwei einen Formhohlraum begrenzenden oberen und unteren Werkzeugteilen, wobei zwischen die Beschichtung am oberen Werkzeugteil und die Membran am unteren Werkzeugteil Masse unter Druck eingeführt wird und die dabei zugeführte und zu verdrängende Luft über einen Entlüftungsspalt entweicht.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Herstellung von Formlingen aus einer rieselfähigen Masse gemäß den Oberbegriffsmerkmalen des Anspruchs 4.
  • Zur Durchführung eines solchen Verfahrens ist aus der deutschen Patentschrift 31 28 347 eine Presse bekannt geworden, bei der die rieselfähige Masse über einen Schießkopf in die vor dem Füllvorgang evakuierte Schießkammer gelangt, die gleichzeitig Formhohlraum ist. Zur Evakuierung des Formhohlraums wird Luft über einen Ringspalt abgesaugt, der axial zwischen dem oberen Formstempel und dem Verschlußring verläuft und in die Unterdruckleitung des Verschlußrings übergeht, an der sich ein Unterdruckerzeuger mit maschinengesteuertem Ventil anschließt. Obwohl der Verschlußring und der Formenstempel zwecks ein- oder mehrmaliger Vorpressung relativ zueinander bewegbar sind, läßt sich der Ringspalt nicht gezielt auf unterschiedliche Spaltweiten einstellen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es demnach, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen keramischer Formlinge vorzuschlagen, bei dem bzw. bei der die Entlüftung des Formhohlraums und damit die Einstellung des Entlüftungsspalts auf unterschiedliche Anforderungen hinsichtlich des Endprodukts bzw. der zu verarbeitenden rieselfähigen Masse einstellbar ist.
  • Diese Aufgabe wird entsprechend der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 4 gelöst. Weiterbildende erfindungsgemäße Merkmale gehen aus den kennzeichnenden Teilen der Unteransprüche hervor.
  • Hiermit wird die Möglichkeit geschaffen, Preßwerkzeuge in Abhängigkeit von den Anforderungen an das keramische Endprodukt bzw. den Zustand und die Beschaffenheit der zu verwendenden keramischen Masse ohne mechanische spangebende Nachbearbeitung auf geänderte Umstände einzustellen. Dies äußert sich darin, daß der Entlüftungsspalt, über den der Formhohlraum während des Befüllens mit keramischer rieselfähiger Masse in Form von Granulat und während des halbisostatischen Preßvorgangs entlüftet wird, den jeweiligen Erfordernissen angepaßt werden kann. Dies wird erforderlich, wenn Granulate mit unterschiedlichen Korngrößenspektren mit erheblich schwankender Feuchtigkeit oder Rieselfähigkeit zum Einsatz kommen. Bei ca. 93 % des Granulats liegt das Kornspektrum zwischen 0,1 - 0,5 mm, der Rest ist unter 0,1 mm bis staubförmig.
  • Zum Füllen des Formhohlraums wird das Granulat mit Druckluft eingeschossen. Die dabei als Transportmittel benützte Druckluft entweicht über den Entlüftungsspalt in einen außerhalb des eigentlichen Formhohlraums für den keramischen Formling ringförmig angeordneten Entlüftungskanal. Der Entlüftungsspalt ist im Normalfall auf einen Durchlaß von 0,3 mm eingestellt. Beim Einschießen des Granulats können Granulatkörner von größer als 0,3 mm den Entlüftungsspalt nicht passieren und legen sich vor diesen. Sie bilden eine Art Filter, durch den nur noch Staub und Luft entweichen können.
  • Auch am Anfang des isostatischen Preßvorganges kann noch Luft über diese Kombination Füllspalt - Granulatfilter entweichen. Kommt Granulat zum Einsatz, das einen sehr großen Anteil von Körnern mit einem Durchmesser von unter 0,3 mm hat, würde zu Beginn des Einschießens ein unerwünscht großer Teil davon durch den Füllspalt entweichen. Erst dann, wenn genügend Körner größer als 0,3 mm am Füllspalt den Filtereffekt bewirken, würde ein vermehrter Austritt von Granulat über den Entlüftungsspalt verhindert. Um den negativen Auswirkungen eines zu feinen Granulats zu begegnen, kann man nun mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung den Füllspalt enger stellen und somit ein verstärktes Austreten von Granulat verhindern.
  • Dasselbe Vorgehen (Verringerung des Füllspaltes) kann notwendig werden, wenn das Granulat durch niedrige Feuchtigkeit oder glattere Oberfläche eine erhöhte Rieselfähigkeit aufweist und damit auch dazu neigt, in unerwünschter Menge über den Entlüftungsspalt auszutreten.
  • Umgekehrt kann es notwendig sein, den Entlüftungsspalt größer als 0,3 mm zu halten. Dies kann vor allem dann eintreten, wenn Granulat mit sehr hoher Feuchtigkeit oder schlechter Rieselfähigkeit zum Einsatz kommt.
  • Es ist stets eine optimal auf das Granulat eingestellte Entlüftung anzustreben, da sie direkte Auswirkungen auf die Länge der Zeit zum Befüllen des Formhohlraums hat und ebenso die Qualität des Artikels bestimmt. So kann ein zu geringer Entlüftungsspalt z.B. zu Lufteinschlüssen im Artikel führen, wobei Risse im Fußbereich oder Abschieferungen im Bereich des Bordes auftreten. Dagegen kann ein zu großer Entlüftungsspalt unter Umständen einen ungleichmäßig gefüllten Formhohlraum und somit ungleichmäßige Artikelstärken ergeben.
  • Durch die erfindungsgemäße Einrichtung wird es darüber hinaus ermöglicht, die Unterstützung der Membranrückseite zum Einstellen der Scherbenstärke axial zu verstellen, ohne daß damit wie bisher die Entlüftungsspaltweite beeinflußt wird. Stellt man die Unterstützung um 1 mm zurück, um einen größeren Formhohlraum zu erhalten, so kann auch der ringförmig verstellbare Einsatz am Unterstützungsteil um dieses Maß nach vorn gestellt werden. Damit ist gewährleistet, daß sich die als optimal ermittelten und eingestellten Verhältnisse am Entlüftungsspalt nicht ändern. Gleichzeitig damit läßt sich das isostatische Preßwerkzeugunterteil für die Herstellung weiterer Formlinge einsetzen, sofern diese die gleiche Kontur der Formlingsunterseite aufweisen. Bei standardisierten Artikeln, z.B. Teller einer bestimmten Größe, können hier durchaus mehrere Formen nur durch Austausch des beschichteten Teils des Oberwerkzeugs mit demselben Membranwerkzeugteil hergestellt werden, da die Weite des Entlüftungsspalts für jeden Bedarfsfall eingestellt werden kann. Diese Möglichkeit verkürzt vor allem die Umrüstzeit der Preßwerkzeuge bei häufigem Formenwechsel. Dies kann entsprechend der kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche zur Einrichtung durch manuelles Einstellen eines ringförmigen` Einsatzes im Bereich des Entlüftungsspalts geschehen.
  • Entsprechend einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann dieser Einstellvorgang jedoch auch automatisch - ohne Demontage des Membranwerkzeugteils - vorgenommen werden, indem man die Lage der Membrane bzw. der Beschichtung im Entlüftungsspaltbereich mittels einer hydraulischen oder funktionsgleichen Einheit auf den entsprechenden Einstellwert korrigiert. Zur Überwachung bzw. als Impulsgeber für die Änderung des Entlüftungsspalts können z.B. Initiatoren in der` Entlüftungsleitung vorgesehen sein, die durch das Erkennen oder vielmehr Nichterkennen des Austretens von Masse auf einen unzureichend gefüllten Formhohlraum hinweisen und damit eine Entlüftungsspaltkorrektur bewirken.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt, wobei die als horizontal dargestellten Einrichtungen ebenso in senkrechter Lage einsetzbar sind.
  • Es zeigen
    • Fig. 1
    einen senkrechten Teilschnitt durch ein Preßwerkzeug im Bereich des Entlüftungsspalts mit Füllschieber
    Fig. 2
    . einen senkrechten Teilschnitt durch ein Preßwerkzeug im Bereich des Entlüftungsspalts
    Fig. 3
    vergrößerter Teilausschnitt der Fig. 2
    Fig. 4
    senkrechter Teilschnitt durch ein Preßwerkzeug
    Fig. 5
    vergrößerter Teilausschnitt der Fig. 4
    Fig. 6
    Teilausschnitt eines Preßwerkzeugs mit Spalteinstellung im Oberwerkzeug
    Eine in Fig. 1 im einzelnen nicht dargestellte vertikale stehende Presse zum Herstellen keramischer Formlinge, insbesondere Teller, die ebenso in horizontaler Lage angeordnet sein kann, besitzt ein erstes Werkzeugteil 12 mit einem Formteil 14, dessen Formfläche mit einer Beschichtung 16 versehen ist. Die Beschichtung 16 formt die Oberseite eines mit diesem Preßwerkzeug herstellbaren Tellers. Die Unterseite des Tellers formt die Membrane 18, deren Fuß 22 zwischen dem Unterstützungsteil 24 und dem Spannring 26 fest eingespannt ist. Die keramische Masse 28 gelangt durch einen nicht dargestellten Füllkanal im Füllschieber 30 in den Formhohlraum 32. Während des Preßvorgangs wird die elastische Membrane 18 mit einem Druckmittel gegen die Masse 28 gepreßt. Dazu führen nicht gezeichnete Kanäle im Unterstützungsteil 24 Druckmittel hinter die Membrane 18 und Verdichten die Masse isostatisch. Zur Abdichtung des Druckmittelraums ist der Fuß der Membrane 18 mit einer umlaufenden Dichtlippe versehen, die durch einen Stützring 36 und einen Dichtring 34 unterstützt wird.
  • Den Verschluß für den Füllkanal bildet ein Füllschieber 38, der verhindert, daß während des Preßvorgangs Masse in den Füllkanal zurückgedrängt und verdichtet wird. Da mit der Masse auch Luft in den Formhohlraum 32 gelangt, muß dieser Luft eine Möglichkeit gegeben werden, um zu entweichen. Dieser Entlüftungsspalt 40 liegt zwischen dem Außenrand der Membrane 18 und der Beschichtung 16 und geht in einen oder mehrere Entlüftungskanäle über. Zur Einstellung des Entlüftungsspalts auf die entsprechende Form des Formlings, die Massebeschaffenheit usw. ist das Unterstützungsteil 24 mit einem Einsatz 42 in Form eines Gewinderinges versehen. Im Zusammenspiel mit dem Außengewinde am Unterstützungsteil 24 wird die Membrane 18 bei Bedarf angehoben und der Entlüftungsspalt verengt. Als Sicherung gegen selbständiges Verdrehen sind im Einsatz 42 mehrere Schrauben 44 eingesetzt.
  • Zwei verschiedene Einstellungen sind für den Entlüftungsspalt in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt. Ist der Entlüftungsspalt 40 in Fig. 2 noch geöffnet und steht mitt einem Ringkanal 46 in Verbindung, so ist in Fig. 3 die nahezu geschlossene Stellung gezeigt. Über sechs auf den Umfang verteilte Schrauben 48 läßt sich die axiale Stellung des Einsatzes 50 verändern. Der Abstand zwischen Einsatz 50 und Stützfläche 52 wird mit nicht dargestellten Gewindestiften fixiert.
  • Auch in Fig. 4 und Fig. 5 wird der Entlüftungsspalt 40 von der Membranseite her eingestellt. Der ringförmige Einsatz 54 liegt mit seiner nach unten gerichteten Schrägfläche 56 auf einem radial zum Unterstützungsteil 24 beweglichen Keil 58. Der ebenfalls ringförmige, oder wie in Fig. 5 segmentförmige Keil 58 hebt, wie hier ersichtlich, den Einsatz 54 durch Eindrehen der Schraube 60.
  • In Fig. 6 ist die Einrichtung zur Einstellung des Entlüftungsspalts 40 dem oberen Werkzeugteil 12 zugeordnet. Ein Ringelement 60 im Spaltbereich drückt die Beschichtung 16 nach unten und verengt die Spaltweite. Obwohl das Ringelement 60 hier mittels einer Schraube 62 zu verstellen ist, kann auch eine hydraulische Kolbenzylindereinheit unabhängig oder abhängig steuerbar vom Druckmittel der Membrane diese Aufgabe übernehmen. In Fig. 6 läßt sich die Schraube 62 durch einen mit Tellerfedern 64 gelagerten Gewindering 66 verstellen. Die Tellerfedern 64 nehmen den Preßdruck auf, der während der isostatischen Pressung auf die Beschichtung 16 wirkt. Die Luft aus dem Formhohlraum 32 entweicht durch den Entlüftungsspalt 40 über den Ringkanal 46 und die Leitung 68.

Claims (11)

  1. Vorrichtung zum Herstellen keramischer Formlinge, insbesondere Teller, aus einer rieselfähigen Masse mit zwei Werkzeugteilen, die einen Formhohlraum begrenzen, wobei die Formfläche des einen Werkzeugteils mit einer Membrane und die Formfläche des anderen Werkzeugteils gegebenenfalls mit einer Beschichtung versehen ist, mit einem Füllkanal zum Einfüllen der Masse in den Formhohlraum unter Druck und einem Entlüftungsspalt zum Entlüften des Formhohlraums bzw. der eingefüllten Masse,
    dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite des Entlüftungsspalts (40) einstellbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Entlüftungsspalt (40) durch Veränderung der Lage der Membrane (18) veränderbar ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Entlüftungsspalt (40) durch Veränderung der Lage der Beschichtung (16) veränderbar ist.
  4. Vorrichtung zur Herstellung von Formlingen aus einer rieselfähigen Masse in einem Formhohlraum (32), der aus zwei Werkzeugteilen (12, 20) besteht, wovon zwischen mindestens einem isostatischen Werkzeugteil und einem weiteren Werkzeugteil eine Entlüftungsöffnung vorgesehen ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß am isostatischen Werkzeugteil und/oder einem weiteren Werkzeugteil im Bereich der Entlüftungsöffnung eine Vorrichtung zum Einstellen des Lüftungsspalts (40) vorgesehen ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß das isostatische Werkzeugteil im oberen Randbereich zwischen Membrane (18) und Unterstützungsteil (24) einen verstellbaren ringförmigen Einsatz (42, 50, 54) aufweist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß im oberen Randbereich des Unterstützungsteils (24) ein höhenverstellbarer Einsatz (50) vorgesehen ist, der mehrere Bohrungen zur Aufnahme von Abstands- und Befestigungsschrauben aufweist.
  7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß der höhenverstellbare ringförmige Einsatz (42) ein Innengewinde aufweist, welches in das Außengewinde am Unterstützungsteil (24) eingreift.
  8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Einsatz (54) an seiner der Membran (18) gegenüberliegenden Seite an einem segment- oder ringförmigen Keil (58) anliegt, der durch Einstellschrauben radial beweglich ist.
  9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Einsatz (50,54) mit einer hydraulischen, hubeinstellbaren Einheit verbunden ist, die getrennt oder abhängig vom Druckmittel für den isostatischen Preßvorgang betätigt wird.
  10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß das isostatische Preßwerkzeug und/oder das Werkzeugteil mit Beschichtung (16) im Bereich des Entlüftungsspalts (40) eine Ringnut mit einem axial verstellbaren Ringelement (60) aufweist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet, daß das obere Werkzeugteil (12) vor dem Entlüftungskanal eine Ringnut mit einem Ringelement (60) aufweist, das über einen Gewindebolzen (62) und einen Gewindering (66) verstellbar ist, wobei sich der Gewindering federnd abstützt.
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