EP1287976A2 - Hydraulische Presse zum Pressen von Metallpulver - Google Patents

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EP1287976A2
EP1287976A2 EP02017181A EP02017181A EP1287976A2 EP 1287976 A2 EP1287976 A2 EP 1287976A2 EP 02017181 A EP02017181 A EP 02017181A EP 02017181 A EP02017181 A EP 02017181A EP 1287976 A2 EP1287976 A2 EP 1287976A2
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hydraulic press
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pressure generator
upper punch
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Ulrich Zeuschner
Ingo Schmidt
Thomas Pannewitz
Udo Baltruschat
Thorsten Ehrich
Ulf Hauschild
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Fette GmbH
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    • B22F3/03—Press-moulding apparatus therefor
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    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/005—Control arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S425/00—Plastic article or earthenware shaping or treating: apparatus
    • Y10S425/058—Undercut

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic press for pressing metal powder or the like to pellets according to claim 1.
  • the production of tools for example cutting inserts for milling or Drilling often happens in the sintering process.
  • the compacts are molded from metal powder.
  • the invention relates to a hydraulic powder press.
  • the press cylinders are reversed and in particular the upper punch is moved out of the die hole, so that the compact can be ejected using the lower punch.
  • the invention has for its object a hydraulic press for pressing from metal powder or the like to create compacts in which a controlled Springing of the compact is made possible.
  • the hydraulic press according to the invention is in the force path between the Press cylinder and the upper punch for the return stroke a limited dead path provided in which the upper stamp is not carried. Will the Press cylinder after reaching the maximum pressing force or the specified one Positioned for the upper punch in the opposite direction, he takes the upper stamp a first distance. If no special arrangements would be hit, the pellet would then with the weight of the upper punch be burdened.
  • a separate, a variable Pressure generating pressure generator is provided, which is arranged parallel to the force path and a predetermined pressure force during the mentioned dead path the upper stamp.
  • the compressive force can be along a desired curve be driven towards zero and is, for example, zero at the moment when the upper punch is taken away from the press cylinder on the return stroke.
  • the press according to the invention has the advantage that a controlled load on the The pellet acts so that cracks on the pellet are effectively prevented.
  • the With the help of the invention the load can be lowered slowly.
  • a predetermined load can be set.
  • the separate pressure generator acts via a Force measuring device on the upper punch.
  • a regulation can be built up to the course of the load on the upper punch to regulate according to given values.
  • the pressure generator is preferred a double-acting pneumatic cylinder. A double action of the pneumatic cylinder is desired so that it fully or partially the weight on Can compensate for the upper stamp.
  • a control device for the control during the pressing process and the load One embodiment provides for determining when a ballast pressure must be exerted the invention that a suitable force measuring device the force on The upper stamp measures and, if the value falls below a predetermined value, the application the load initiated. Alternatively, the charge can be initiated if a suitable distance measuring device determines that the upper punch is a predetermined one Has reached position. Displacement measuring devices in such presses are in themselves known.
  • An embodiment provides for this the invention that the upper press cylinder via a first and a second guide plate acts on the upper punch, between which pressure columns are arranged, the pressure columns being attached to the second guide plate that they are on the second guide plate during the press stroke support and on a return stroke until the second guide plate is carried along Raise limited distance from the second guide plate.
  • a die plate is shown at 10 with a die hole 12, the a lower stamp 14 and an upper stamp 16 are assigned.
  • At 18 is an upper one indicated hydraulic press cylinder, which actuates a press ram 20.
  • An arrangement 22 is located between the press ram 20 and the upper punch 18 provided with which a load is applied to the upper punch 16 in a targeted manner can, if the press ram 20 after reaching the end position or the maximum Force is switched to return stroke.
  • the compact 24 springs up in the die bore 12 and consequently follows the upper punch 16.
  • FIG. 3 shows a possible structural design of the press according to FIG. 1.
  • Guide columns 32, 34 are arranged on the die plate 10. You run one Plate assembly 36 with a lower plate 38 and an upper plate 40. Die Plate assembly 36 forms a lower guide plate. The upper stamp 16 is over a component 42, not specified, is connected to the plate 38.
  • An upper plate 44 is connected via a punch 46 and an intermediate plate 48 to the Tappet not shown connected to the press cylinder.
  • the stamp 46 acts a separate pressure plate 50, which in a recess of the upper guide plate 44th is let in.
  • Pins 52, 56 are attached to the underside of the guide plate 44 by means of pins 52 connected.
  • the pressure columns 54, 56 are supported on bushings 58, 60 from, which in turn are screwed to the top of the plate 50.
  • Through holes the sockets 58, 60, pins 62, 66 are passed and in blind bores screwed at the lower end of the pressure columns 54, 56.
  • Have pins 62, 66 Flanges 68, 70 which cooperate with the underside of the bushings 58, 60 when the pins 62, 66 are raised.
  • a pneumatic cylinder 74 is connected to the underside of the upper guide plate 44.
  • a pressure cell 76 is connected to the top of the plate 40.
  • the Pneumatic cylinder 74 can exert pressure on the pressure cell 76 that is on the plate arrangement 36 and thus transferred to the upper punch 16.
  • a press cylinder (not shown) is used Pressure is applied to the intermediate plate 48 according to arrow F, which is immediately on affects the upper stamp 16.
  • the upper punch 16 is in the die bore 12 introduced and performs the pressing process in a known manner until a predetermined Position reached or a predetermined force has been applied. Subsequently the press cylinder is acted on in the opposite direction and moved. As soon as the dead center for the press cylinder or the upper punch is reached, or even shortly thereafter, the pneumatic cylinder 74 also exerts a force the load cell 76 on the stamp.

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Abstract

Hydraulische Presse zum Pressen von Metallpulver oder dergleichen zu Presslingen, mit einer Matrizenplatte, einem Ober (16)- und mindestens einem Unterstempel (14), die mit einer Matrizenbohrung (12) zusammenwirken, die jeweils von einem doppelt wirkenden hydraulischen Pressenzylinder betätigbar sind, wobei im Kraftweg zwischen dem Pressenzylinder und dem Oberstempel (16) für den Rückhub eine begrenzte Totwegstrecke vorgesehen ist, in welcher keine Mitnahme des Oberstempels (16) erfolgt und parallel zum Kraftweg ein separater, einen variablen Druck erzeugender Druckerzeuger angeordnet ist, über den während der Totwegstrecke eine Druckkraft am Oberstempel (16) erzeugt wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Presse zum Pressen von Metallpulver oder dergleichen zu Presslingen nach dem Patentanspruch 1.
Die Herstellung von Werkzeugen, beispielsweise Schneidplatten zum Fräsen oder Bohren, geschieht häufig im Sinterverfahren. Vor dem Sintern werden die Presslinge aus Metallpulver geformt. Zum Verpressen des Metallpulvers dient eine Exzenteroder eine hydraulische Presse. Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Pulverpresse.
Bei einer hydraulischen Pulverpresse werden Ober- und Unterstempel mit Hilfe geeigneter Pressenzylinder betätigt. Mit Hilfe der Pressenzylinder muss nicht nur ein erheblicher Druck aufgebracht werden, vielmehr muss auch jeweils eine vorgegebene Position mit den Stempeln angefahren werden können, um zum einen Beschädigungen zu vermeiden und zum anderen reproduzierbar gewünschte Abmessungen für den Pressling zu gewährleisten.
Es ist für derartige Pulverpressen bekannt, sowohl den Weg, welcher die Stempel zurücklegen, zu messen als auch die aufgebrachte Kraft. Auf diese Weise ist es möglich, bei vorgegebenen Abmessungen eine gewünschte Verdichtung zu gewährleisten. Für die Kraftmessung ist bekannt, zwischen dem Pressenzylinder und dem Stempel eine Kraftmessdose anzuordnen.
Sobald die Stempel ihre vorgegebene Position eingenommen haben und die maximale Presskraft erreicht ist, wird eine Umsteuerung der Pressenzylinder vorgenommen und insbesondere der Oberstempel aus der Matrizenbohrung herausgefahren, damit der Pressling mit Hilfe des Unterstempels ausgeworfen werden kann.
Es ist ferner bekannt, dass die plötzliche Entlastung des Pressdruckes nachteilig ist. Der Pressling zeigt ein gewisses Auffederungsverhalten, und es besteht die Gefahr, dass es beim Auffedern zu unerwünschten Rissen im Pressling kommt, die sich ungünstig beim Sintern auswirken und zu fehlerhaften Formlingen führen. Es ist bekannt, bei der Aufhebung des Pressdruckes eine sogenannte Auflast aufrechtzuerhalten, beispielsweise mit Hilfe einer Feder. Eine Feder hat jedoch nur eine vorgegebene Kennlinie.
Es ist auch denkbar, während der Entlastung Unter- und Oberstempel gemeinsam so zu verfahren, dass eine gewisse, allmählich abnehmende Auflast erzeugt wird. Mit den vorhandenen hydraulischen Pressenzylindern ist es jedoch nahezu unmöglich, eine abgestimmte Bewegung zwischen Ober- und Unterstempel zu erhalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Presse zum Pressen von Metallpulver oder dergleichen zu Presslingen zu schaffen, bei der ein kontrolliertes Auffedern des Presslings ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen hydraulischen Presse ist im Kraftweg zwischen dem Pressenzylinder und dem Oberstempel für den Rückhub eine begrenzte Totwegstrecke vorgesehen, in welcher keine Mitnahme des Oberstempels erfolgt. Wird der Pressenzylinder nach Erreichen der maximalen Presskraft bzw. der vorgegebenen Position für den Oberstempel in die entgegengesetzte Richtung betätigt, nimmt er den Oberstempel eine erste Wegstrecke nicht mit. Falls keine besonderen Vorkehrungen getroffen würden, würde der Pressling dann mit der Gewichtskraft des Oberstempels belastet sein. Erfindungsgemäß ist jedoch ein separater, einen variablen Druck erzeugender Druckerzeuger vorgesehen, der parallel zum Kraftweg angeordnet ist und während der erwähnten Totwegstrecke eine vorgegebene Druckkraft auf dem Oberstempel erzeugt. Die Druckkraft kann entlang einer gewünschten Kurve gegen Null gefahren werden und ist zum Beispiel Null in dem Augenblick, in dem der Oberstempel vom Pressenzylinder beim Rückhub mitgenommen wird.
Die erfindungsgemäße Presse hat den Vorteil, dass eine kontrollierte Auflast auf den Pressling wirkt, sodass Rissbildungen am Pressling wirksam verhindert werden. Die Auflast kann mit Hilfe der Erfindung langsam heruntergefahren werden. Darüber hinaus ist der Vorteil gegeben, dass je nach Material und Geometrie des Presslings eine vorgegebene Auflast eingestellt werden kann. Schließlich wird der Vorteil erhalten, dass mit der Erfindung die nach dem Pressvorgang auf den Pressling wirkenden Kräfte dokumentiert werden können.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wirkt der separate Druckerzeuger über eine Kraftmessvorrichtung auf den Oberstempel. Mit Hilfe der Kraftmessvorrichtung kann eine Regelung aufgebaut werden, um den Verlauf der Auflast auf den Oberstempel nach vorgegebenen Werten zu regeln. Der Druckerzeuger ist vorzugsweise ein doppelt wirkender Pneumatikzylinder. Eine Doppelwirkung des Pneumatikzylinders ist erwünscht, damit dieser ganz oder teilweise die Gewichtskraft am Oberstempel kompensieren kann.
Damit eine Steuervorrichtung für die Kontrolle beim Pressvorgang und die Auflast feststellen kann, wann ein Auflastdruck ausgeübt werden muss, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass eine geeignete Kraftmesseinrichtung die Kraft am Oberstempel misst und bei Unterschreiten eines vorgegebenen Wertes das Aufbringen der Auflast initiiert. Alternativ kann die Auflast initiiert werden, wenn eine geeignete Wegmessvorrichtung feststellt, dass der Oberstempel eine vorgegebene Position erreicht hat. Wegmessvorrichtungen bei derartigen Pressen sind an sich bekannt.
Es sind verschiedene konstruktive Ausführungen denkbar, um das Aufbringen einer Auflast bei einer hydraulischen Presse zu bewerkstelligen. Hierzu sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, dass der obere Pressenzylinder über eine erste und eine zweite Führungsplatte auf den Oberstempel einwirkt, zwischen denen Drucksäulen angeordnet sind, wobei die Drucksäulen so an der zweiten Führungsplatte angebracht sind, dass sie sich während des Presshubes auf der zweiten Führungsplatte abstützen und bei einem Rückhub bis zur Mitnahme der zweiten Führungsplatte eine begrenzte Strecke gegenüber der zweiten Führungsplatte anheben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1
zeigt äußerst schematisch einen Teil einer erfindungsgemäßen Pulverpresse.
Fig. 2
zeigt ein Kraftwegdiagramm für die auf den Pressling einwirkende Kraft zu Beginn des Rückhubs des Oberstempels der Pulverpresse.
Fig. 3
zeigt schematisch den konstruktiven Aufbau des oberen Bereichs einer erfindungsgemäßen Pulverpresse.
In Fig. 1 ist bei 10 eine Matrizenplatte dargestellt mit einer Matrizenbohrung 12, der ein Unterstempel 14 und ein Oberstempel 16 zugeordnet sind. Bei 18 ist ein oberer hydraulischer Pressenzylinder angedeutet, der einen Pressenstößel 20 betätigt. Zwischen dem Pressenstößel 20 und dem Oberstempel 18 ist eine Anordnung 22 vorgesehen, mit der gezielt eine Auflast auf den Oberstempel 16 aufgebracht werden kann, wenn der Pressenstößel 20 nach Erreichen der Endposition bzw. der maximalen Kraft auf Rückhub umgeschaltet wird. Während der ersten Strecke des Rückhubs federt der Pressling 24 in der Matrizenbohrung 12 auf und folgt mithin dem Oberstempel 16. Es ergibt sich dabei ein Kennlinienverlauf im Kraftwegdiagramm gemäß Fig. 2, der mit 26 gekennzeichnet ist. Falls keine weiteren Maßnahmen ergriffen werden, setzt sich die Kennlinie 26 über den gestrichelten Ast 28 bis zur Kraft Null fort. Wie schon ausgeführt, ist jedoch eine derartige Entlastung des Presslings nachteilig, da es hierbei zu unerwünschten Rissen im Pressling kommt. In der Anordnung 22, in der auch die Kraft gemessen wird, die auf den Oberstempel 16 ausgeübt wird, wird mithin auch festgestellt, wann eine minimale Kraft bei 30 erreicht ist. Zu diesem Zeitpunkt übernimmt ein in Fig. 2 nicht dargestellter separater Krafterzeuger die Belastung des Oberstempels 26 und bringt diese bei fortschreiten der Bewegung des Oberstempels entlang des Kennlinienastes 32 zu Null. Es versteht sich, dass die in Fig. 2 dargestellte Strecke nur sehr kurz ist und lediglich einige Millimeter beträgt.
In Fig. 3 ist ein möglicher konstruktiver Aufbau der Presse nach Fig. 1 wiedergegeben. Es werden dabei gleiche Teile wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Auf der Matrizenplatte 10 sind Führungssäulen 32, 34 angeordnet. Sie führen eine Plattenanordnung 36 mit einer unteren Platte 38 und einer oberen Platte 40. Die Plattenanordnung 36 bildet eine untere Führungsplatte. Der Oberstempel 16 ist über ein nicht näher bezeichnetes Bauteil 42 mit der Platte 38 verbunden.
Eine obere Platte 44 ist über einen Stempel 46 und eine Zwischenplatte 48 mit dem nicht gezeigten Stößel des Pressenzylinders verbunden. Der Stempel 46 wirkt auf eine separate Druckplatte 50, die in eine Ausnehmung der oberen Führungsplatte 44 eingelassen ist.
Mittels Stiften 52 sind Drucksäulen 54, 56 mit der Unterseite der Führungsplatte 44 verbunden. Am unteren Ende stützen sich die Drucksäulen 54, 56 auf Buchsen 58, 60 ab, die ihrerseits mit der Oberseite der Platte 50 verschraubt sind. Durch Bohrungen der Buchsen 58, 60 sind Stifte 62, 66 hindurchgeführt und in Blindbohrungen am unteren Ende der Drucksäulen 54, 56 eingeschraubt. Die Stifte 62, 66 haben Flansche 68, 70, die mit der Unterseite der Buchsen 58, 60 zusammenwirken, wenn die Stifte 62, 66 angehoben werden.
Mit der Unterseite der oberen Führungsplatte 44 ist ein Pneumatikzylinder 74 verbunden. Mit der Oberseite der Platte 40 ist eine Druckmessdose 76 verbunden. Der Pneumatikzylinder 74 kann einen Druck auf die Druckmessdose 76 ausüben, der auf die Plattenanordnung 36 und damit auf den Oberstempel 16 übertragen wird.
Es versteht sich, dass nicht nur zwei Führungen 32, 34 und zwei Drucksäulen 54, 56 vorgesehen sind, sondern jeweils mindestens vier, die im Quadrat angeordnet sein können.
Während des normalen Pressvorgangs wird vom nicht gezeigten Pressenzylinder ein Druck auf die Zwischenplatte 48 gemäß Pfeil F ausgeübt, der sich unmittelbar auf den Oberstempel 16 auswirkt. Der Oberstempel 16 wird in die Matrizenbohrung 12 eingeführt und führt den Pressvorgang in bekannter Weise aus, bis eine vorgegebene Position erreicht bzw. eine vorgegebene Kraft aufgebracht worden ist. Anschließend wird der Pressenzylinder in die entgegengesetzte Richtung beaufschlagt und verfahren. Sobald der Totpunkt für den Pressenzylinder bzw. den Oberstempel erreicht ist, oder auch kurzzeitig danach, übt der Pneumatikzylinder 74 ebenfalls eine Kraft über die Kraftmessdose 76 auf den Stempel aus. Eine Rückhubbewegung des oberen Pressenzylinders führt jedoch nicht sofort zu einer Mitnahme des Oberstempels 16, und zwar so lange, bis die Flansche 68, 70 gegen die Unterseite der Buchsen 58, 60 anschlagen. Im gezeichneten Zustand ist der Abstand zwischen den Flanschen 68, 70 und den Buchsen 58, 60 etwa 3 bis 4 mm. Sobald der Pressenzylinder seinen Rückhub beginnt, wird mithin der Pressling entlastet, wobei jedoch nach wie vor eine Gegenkraft vom Pressling auf den Oberstempel 16 aufgebracht wird, bis diese Kraft die Kraft des Pneumatikzylinders 74 erreicht. Bei einer weiteren Rückhubbewegung bleibt die vom Pneumatikzylinder auf den Unterstempel aufgebrachte Kraft erhalten oder wird nach einer vorgegebenen Kennlinie auf Null reduziert, und zwar auf eine Art und Weise, bei der eine optimale Auflast auf dem Pressling erzielt wird, bei der Rissbildungen oder dergleichen in jedem Fall vermieden werden. Hat der Pressenzylinder den Spalt zwischen den Flanschen 68, 70 und den Buchsen 58, 60 überwunden, wird der Oberstempel 16 nunmehr angehoben, und der Pneumatikzylinder 74 kann dann auch keine Kraft mehr auf den Oberstempel 16 ausüben.

Claims (8)

  1. Hydraulische Presse zum Pressen von Metallpulver oder dergleichen zu Presslingen, mit einer Matrizenplatte, einem Ober- und mindestens einem Unterstempel, die mit einer Matrizenbohrung zusammenwirken, die jeweils von einem doppelt wirkenden hydraulischen Pressenzylinder betätigbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftweg zwischen dem Pressenzylinder und dem Oberstempel (16) für den Rückhub eine begrenzte Totwegstrecke vorgesehen ist, in welcher keine Mitnahme des Oberstempels (16) erfolgt und parallel zum Kraftweg ein separater, einen variablen Druck erzeugender Druckerzeuger angeordnet ist, über den während der Totwegstrecke eine Druckkraft am Oberstempel (16) erzeugt wird.
  2. Hydraulische Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der separate Druckerzeuger über eine Kraftmessvorrichtung auf den Oberstempel (16) wirkt.
  3. Hydraulische Presse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckerzeuger ein vorzugsweise doppelt wirkender Pneumatikzylinder (42) ist.
  4. Hydraulische Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Kraftweg eine zweite Kraftmessvorrichtung angeordnet ist und eine Steuervorrichtung den separaten Druckerzeuger betätigt, wenn die von der zweiten Kraftmessvorrichtung gemessene Kraft einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
  5. Hydraulische Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Pressenzylinder bzw. dem Oberstempel eine Wegmesseinrichtung zugeordnet ist und eine Steuervorrichtung den separaten Druckerzeuger betätigt, wenn der Oberstempel (16) eine vorgegebene Position erreicht hat.
  6. Hydraulische Presse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die Steuervorrichtung mindestens eine Kraftwegkurve eingespeichert ist, entlang der die Kraft des separaten Druckerzeugers auf den Oberstempel aufgebracht wird, wenn dieser seinen Rückhub beginnt.
  7. Hydraulische Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Pressenzylinder über eine erste Führungsplatte (44) und eine zweite Führungsplatte (36) auf den Oberstempel (16) einwirkt, zwischen denen Drucksäulen (54, 56) angeordnet sind, wobei die Drucksäulen (54, 56) so an der zweiten Führungsplatte (36) angebracht sind, dass sie sich während des Presshubes auf der zweiten Führungsplatte (36) abstützen und beim Rückhub bis zur Mitnahme der zweiten Führungsplatte (36) eine begrenzte Strecke gegenüber der zweiten Führungsplatte (36) anheben.
  8. Hydraulische Presse nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Pneumatikzylinder (74) an der Unterseite der ersten Führungsplatte (44) und eine Druckmessdose (76) an der Oberseite der zweiten Führungsplatte (36) angeordnet sind.
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