EP1852247A2 - Press for manufacturing moulded parts from powdered material - Google Patents

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EP1852247A2
EP1852247A2 EP07006498A EP07006498A EP1852247A2 EP 1852247 A2 EP1852247 A2 EP 1852247A2 EP 07006498 A EP07006498 A EP 07006498A EP 07006498 A EP07006498 A EP 07006498A EP 1852247 A2 EP1852247 A2 EP 1852247A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
die
press
adjustment
slide
press according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07006498A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1852247A3 (en
Inventor
Martin Plucinski
Thomas Pannewitz
Udo Baldruschat
Carsten Jordt
Andreas Groth
Andreas Teetzen
Harald Römer
Jan Naeve
Stephan Mallon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fette GmbH
Original Assignee
Fette GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fette GmbH filed Critical Fette GmbH
Publication of EP1852247A2 publication Critical patent/EP1852247A2/en
Publication of EP1852247A3 publication Critical patent/EP1852247A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • 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
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B22F3/03—Press-moulding apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/007—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a plurality of pressing members working in different directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/02—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a ram exerting pressure on the material in a moulding space
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/0094—Press load monitoring means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/02—Compacting only
    • B22F3/03—Press-moulding apparatus therefor
    • B22F2003/031—Press-moulding apparatus therefor with punches moving in different directions in different planes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy

Definitions

  • the invention relates to a press for the production of compacts of powder material according to the preamble of patent claim 1.
  • Such presses are used e.g. to produce metal powder compacts for the subsequent sintering process, e.g. for the production of tools, such as inserts or the like.
  • the powder material is filled by means of a suitable filling device in the mold cavity of a die.
  • the die is mounted on a die plate or a die table, which in turn is arranged in a press frame.
  • adjusting drives for at least one upper and at least one lower punch are arranged, which cooperate with the mold cavity and the powder therein.
  • the axes of the adjusting drives are coaxial and vertical.
  • a common drive sees e.g. Hydraulic cylinder in front.
  • the press punches a measuring system and to control the ram in accordance with the measured positions up to an end position, optionally also as a function of time.
  • the stamp speed is a criterion in the production of the compact.
  • a compact has a tendency to expand to some extent after completion of the compression phase. There is a risk that cracks or the like may occur in the compact if such expansion takes place too rapidly. It is therefore already known to let act on the compact after pressing a certain load and remove this load only after some time. Finally, it is also known to specify the amount of the ballast material-dependent and also the reduction of the ballast with the help of the already existing control device.
  • Removal of a compact from the mold cavity in the die is typically accomplished by relative movement of the punch and die.
  • the die In the so-called ejection method, the die is stationary, and the lower punch moves the compact at the level of the upper edge of the die. In the withdrawal process, however, the lower punch is stationary and the die is adjusted by the desired amount down.
  • removal causes problems when the compact has undercuts.
  • a die for the production of compacts To divide powder material and move the die parts apart to remove the compact.
  • undercuts, holes or the like slide which are mounted displaceably in the die along an axis transverse to the Hauptpreßachse. The slider is in the mold cavity during filling and is removed before the compact is ejected.
  • the displaceable parts must also have an adjusting drive, which is usually formed by a hydraulic cylinder.
  • the end position of such a movable part in the mold cavity is formed by an end stop.
  • the invention has for its object to provide a press for the production of compacts of powder material, with the compacts can be made with undercuts reproducible with high accuracy without affecting the inner structure of the compacts.
  • a sensor which measures actual states of the adjusting drive for the slide, the transverse punch or a displaceable part of the die.
  • Actual states are, for example, the positions of the transverse adjustment drive or the part driven therewith, the force which the adjusting drive applies, etc.
  • the measurement of one or more such actual values occurs not only during the pressing process but also during the discharge of the compact.
  • a control device compares one or more actual states with a setpoint or a setpoint curve, and the adjustment is adjusted according to the difference between actual and setpoint accordingly.
  • the transversely movable part (slide, cross-punch, female part) can be regulated adjusted, both in the compression and in the decompression phase.
  • the transversely movable part can be driven precisely to a desired position, which can also be different, which is not possible to realize with end stops.
  • compacts which have an undercut and which can not be removed from the matrix in a conventional manner can be produced with the same reproducibility, as is the case with simply shaped compacts.
  • a hydraulic, pneumatic, electrical or electro-mechanical adjustment is provided.
  • a displacement measuring system is associated with the adjustment, and the control device stops the adjustment when a predetermined position of the slider, the cross bar or the female part has been reached, or the adjustment adjusts the driven part according to a predetermined Wegzeitkurve.
  • the position measuring system can operate optically, inductively or magnetostrictively or with the aid of a ruler on which a measuring slide actuated by adjusting drive is guided.
  • the adjusting drive can be assigned according to a further embodiment of the invention, a force measuring system, and the control device adjusts the adjustment drive according to predetermined force values or according to a predetermined force time or Kraftwegkurve.
  • a load cell or a pressure sensor can be provided for measuring the force applied to the pressing material.
  • the adjustment drive for the transversely movable part is preferably arranged on the die table according to a further embodiment of the invention.
  • the mold cavity has no end stop for the transversely displaceable part. This reduces the expense of the die and eliminates the risk of damage to the adjustable part and tool.
  • a die table 10 which may also be referred to as a die plate, is arranged in a frame, not shown, of a press for the production of powder material.
  • the die table 10 can be arranged stationarily in the press frame (ejection operation) or, in turn, can be adjusted vertically along an axis 12 by hydraulic cylinders not shown here (take-off method).
  • a die 14 is secured with a mold cavity 16. With the mold cavity acts a punch 20 and a lower punch 20 together.
  • Upper and lower punches 18, 20 are adjustable by a hydraulic drive, not shown, along the axis 12, as indicated by double arrow 22 and 24 respectively.
  • the lower punch 20 When filling the mold cavity 16 with a molding powder by means of a filling device, not shown, there is the lower punch 20 by a certain amount in the mold cavity 16 and thereby predetermines the filling volume.
  • the upper punch 18 is located at some distance vertically above the die 14.
  • the hydraulic drives drive the punch 18, 20 and press the molding material in the mold cavity 16 to a compact of predetermined dimensions and density.
  • the non-visible mold cavity 16. contains an undercut, which requires that in this area an additional ram comes to act. Such is shown at 26.
  • a hole should be made in the compact.
  • a bore-forming rod-shaped mold 28 is provided in the form of a slider. Both tools are actuated by means of a hydraulic adjusting drive 30 and 32, respectively.
  • the axis of the Querpreßst Zis 26 has to the horizontal, which is formed by the top of the die table 10, an angle ⁇ .
  • the slider 28 is parallel to the top of the die table 10 and radially with respect to the axis 12.
  • the die 14 has corresponding openings, not shown here, through which the dies 26, 28 can penetrate into the mold cavity 16.
  • the hydraulic drives 30, 32 are operated regulated. This is shown in FIG. 2. In Fig. 2, only the control of the drive 30 is shown.
  • the adjusting drive 30 is realized in Fig. 2 by a hydraulic cylinder 34 with a Piston rod 36 which is coupled to the Querpreßstempel 26.
  • Pressure sensors 38, 40 measure the pressure in the piston and piston rod chamber of the hydraulic cylinder 34, which can be coupled via a control valve 42 with a hydraulic pressure source, not shown here.
  • the control valve is controlled by means of a computer 44, in which the measuring signals of the pressure sensors 38, 40 are indicated.
  • a force sensor 46 measures the pressing force raised by the cylinder 34 on the transverse punch 26 and sends its measuring signals to the computer 44.
  • a position sensor 48 measures the position of the hydraulic cylinder 34 or of the piston or piston rod 36 and also sends its measuring signals to the control computer.
  • control computer 44 different setpoints or setpoint curves can be stored. For example, the end position of the drive 34 can be specified. If it is reached, which is detected by the position sensor 48, a further adjustment of the hydraulic cylinder 34 is stopped. A travel time curve can also be stored in the control computer, with the aid of the position sensor 48 once again measuring the distance traveled by the transverse pressing ram 26 with the aid of the hydraulic cylinder 34. In this case, the computer 44 ensures that the predetermined path is tracked within a predetermined time. A control regulates deviations of the measured actual states from the desired state.
  • the computer can also be stored a predetermined maximum force, which is measured by means of the force sensor.
  • the force sensor may e.g. a load cell between the piston rod 36 and the transverse punch 26, may also be provided by e.g. the pressure sensor 38 are formed indirectly.
  • the cross pressing ram reaches a predetermined maximum force during the pressing process, the adjustment is terminated.
  • the computer 44 may additionally or alternatively be stored a Wegkraftkurve along the Querpreßstempel 26 performs its pressing.
  • the transverse punch 26 can be selectively removed from the mold cavity 16, for example by reducing the pressing force and slowly pulling it out according to given parameters. Also, such a desired curve or such desired parameters can be stored in the computer 44 so that after the pressing operation by the transverse punch 26 a targeted relief from the compact is made possible.
  • the slider 28 can be operated with a similar control device as shown in FIG.
  • the die 14 may be a so-called split die, at least part of which is removed in a direction transverse to the axis 12 from the fixed part to facilitate demolding of the compact. In this case, in particular the removal in a controlled manner to strive to the Purpose to relieve compact so that cracks or the like can be avoided after the compression phase.
  • the actuation of the adjustable female part can also be performed by one of the described actuators 30 and 32 with a control device according to FIG. 2.
  • a die 50 is rotatably mounted on a die table 10. The angle of rotation is indicated by ⁇ .
  • a lever 52 is mounted, which cooperates with a piston rod 54 of an adjusting.
  • the adjusting cylinder 54 is articulated at 58 on the die plate 10. With the aid of the adjusting cylinder 54, therefore, the die 50 can be rotated during the pressing operation.
  • Upper punch 18 and lower punch 20 are e.g. twisted to produce helical parts such as e.g. Drill bits.
  • the drilled upper and lower dies 18, 20 move vertically in the die 50 as it rotates. For forming the rotational movement of the die is reversed.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

A press converts metal powder into shapes for subsequent sintering into e.g. a tool, cutting plates or similar. The press has a frame with a matrix benchtop and matrix with a hollow for the powder located between upper and lower plungers. The hollow has a transverse plunger and a sensor that measures the compression and registers this via a control mechanism with a target value, which then regulates the actual pressure.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Presse zur Herstellung von Preßlingen aus Pulvermaterial nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a press for the production of compacts of powder material according to the preamble of patent claim 1.

Derartige Pressen dienen z.B. dazu, Preßlinge aus Metallpulver für das anschließende Sinterverfahren herzustellen, z.B. für die Produktion von Werkzeugen, wie Schneidplatten oder dergleichen. Das Pulvermaterial wird mit Hilfe einer geeigneten Füllvorrichtung in den Formhohlraum einer Matrize eingefüllt. Die Matrize ist auf einer Matrizenplatte oder einem Matrizentisch befestigt, welche ihrerseits in einem Pressengestell angeordnet ist. Im Pressengestell sind auch Verstellantriebe für mindestens einen Ober- und mindestens einen Unterstempel angeordnet, welche mit dem Formhohlraum bzw. dem Pulver darin zusammenwirken. Die Achsen der Verstellantriebe sind koaxial und vertikal. Ein üblicher Antrieb sieht z.B. Hydraulikzylinder vor.Such presses are used e.g. to produce metal powder compacts for the subsequent sintering process, e.g. for the production of tools, such as inserts or the like. The powder material is filled by means of a suitable filling device in the mold cavity of a die. The die is mounted on a die plate or a die table, which in turn is arranged in a press frame. In the press frame and adjusting drives for at least one upper and at least one lower punch are arranged, which cooperate with the mold cavity and the powder therein. The axes of the adjusting drives are coaxial and vertical. A common drive sees e.g. Hydraulic cylinder in front.

Um eine spätere Nachbearbeitung zu vermeiden oder zumindest gering zu halten, ist das Erfordernis, den Preßling möglichst maßgenau herzustellen. Hierzu ist es notwendig, daß das Material reproduzierbar verdichtet wird, da der spätere Schrumpfungsprozeß von der Dichte des Materials abhängig ist. Reproduzierbare Abmessungen des Preßlings werden auch dadurch angestrebt, daß die Stempel innerhalb des Formhohlraums eine vorgegebene Endposition ansteuern. Zwar ist denkbar, diese Endposition durch Endanschläge vorzugeben, aus Gründen der Produktionsgeschwindigkeit und/oder der Schonung der Werkzeuge werden jedoch derartige Anschläge üblicherweise nicht verwendet. Vielmehr ist bekannt, die Stempel derartiger Pressen über eine geeignete Steuer- oder Regelvorrichtung zu betätigen. So ist bereits bekannt, den Preßstempeln ein Wegmeßsystem zuzuordnen und die Preßstempel nach Maßgabe der gemessenen Positionen bis zu einer Endposition zu steuern, gegebenenfalls auch in Abhängigkeit von der Zeit. Im letzteren Fall bildet die Stempelgeschwindigkeit ein Kriterium bei der Herstellung des Preßlings.In order to avoid subsequent rework or at least to keep it low, the requirement is to produce the compact as accurately as possible. For this purpose, it is necessary that the material is compacted reproducible, since the subsequent shrinkage process is dependent on the density of the material. Reproducible dimensions of the compact are also sought as a result of the punches actuating a predetermined end position within the mold cavity. Although is conceivable to specify this end position by end stops, but for reasons of production speed and / or the conservation of the tools such attacks are usually not used. Rather, it is known to actuate the stamp of such presses via a suitable control or regulating device. Thus, it is already known to assign the press punches a measuring system and to control the ram in accordance with the measured positions up to an end position, optionally also as a function of time. In the latter case, the stamp speed is a criterion in the production of the compact.

Wird auf eine Position gefahren, läßt sich eine vorgegebene Geometrie des Preßlings einhalten. Unterschiedliche Befüllmengen haben jedoch gegebenenfalls zur Folge, daß das gesinterte Endprodukt keine reproduzierbaren Abmessungen hat. Daher ist auch bereits bekannt, den Preßvorgang zu beenden, wenn ein vorgegebener Preßdruck erreicht worden ist. Hierbei können dann die Endpositionen der Preßstempel durchaus variieren. Es ist schließlich auch bekannt, eine Wegkraftkurve vorzusehen, entlang der die Preßstempel beim Kompressionsvorgang gefahren werden. Es findet eine ständige Regelung während des Preßvorgangs statt, wobei nach Möglichkeit bestimmten Positionen des Preßstempels bei seinem Preßweg bestimmte Preßkräfte zugeordnet werden bzw. eine Ausregelung in der Weise vonstatten geht, daß die gewünschte Kurve erreicht wird. Hierfür ist erforderlich, auch die Preßkraft zu messen, die auf das Pulvermaterial ausgeübt wird.When driving to a position, a given geometry of the compact can be maintained. However, different filling amounts may entail that the sintered end product does not have reproducible dimensions. Therefore, it is already known to end the pressing process when a predetermined pressing pressure has been reached. Here then the end positions of the ram can vary quite. Finally, it is also known to provide a Wegkraftkurve along which the ram are driven during the compression process. There is a constant control during the pressing process, wherein, if possible, certain positions of the press ram are assigned to its Preßweg certain compressive forces or a compensation in the manner vonstatten that the desired curve is achieved. For this purpose, it is necessary to measure also the pressing force exerted on the powder material.

In diesem Zusammenhang ist bekannt, die Preßkraft unmittelbar über Druckmeßdosen zwischen Hydraulikzylinder und Stempel zu messen. Es ist jedoch auch bekannt, die Preßkraft mittelbar über einen Drucksensor zu messen, der den Druck in einem Hydraulikzylinder mißt.In this context, it is known to measure the pressing force directly via pressure measuring cans between the hydraulic cylinder and punch. However, it is also known to measure the pressing force indirectly via a pressure sensor which measures the pressure in a hydraulic cylinder.

Ein Preßling hat nach Beendigung der Kompressionsphase die Tendenz, sich um ein gewisses Maß auszudehnen. Hierbei besteht die Gefahr, daß es im Preßling zu Rissen oder dergleichen kommt, wenn eine solche Ausdehnung zu rasch vonstatten geht. Es ist daher bereits bekannt, auf den Preßling nach dem Verpressen eine gewisse Auflast wirken zu lassen und diese Auflast erst nach einiger Zeit zu entfernen. Es ist schließlich auch bekannt, die Höhe der Auflast materialabhängig vorzugeben sowie auch die Verringerung der Auflast mit Hilfe der ohnehin vorhandenen Regelvorrichtung.A compact has a tendency to expand to some extent after completion of the compression phase. There is a risk that cracks or the like may occur in the compact if such expansion takes place too rapidly. It is therefore already known to let act on the compact after pressing a certain load and remove this load only after some time. Finally, it is also known to specify the amount of the ballast material-dependent and also the reduction of the ballast with the help of the already existing control device.

Das Entfernen eines Preßlings aus dem Formhohlraum in der Matrize erfolgt typischerweise durch eine Relativbewegung von Unterstempel und Matrize. Beim sogenannten Ausstoßverfahren ist die Matrize stationär, und der Unterstempel bewegt den Preßling in Höhe der Oberkante der Matrize. Beim Abzugsverfahren ist hingegen der Unterstempel stationär und die Matrize wird um den gewünschten Betrag nach unten verstellt. Eine Entfernung bereitet jedoch Probleme, wenn der Preßling Hinterschneidungen aufweist. Es ist daher bereits bekannt geworden, eine Matrize für die Herstellung von Preßlingen aus Pulvermaterial zu teilen und zum Entfernen des Preßlings die Matrizenteile auseinander zu bewegen. Es ist ferner bereits bekannt geworden, zur Herstellung von Hinterschneidungen, Bohrungen oder dergleichen Schieber einzusetzen, die in der Matrize entlang einer Achse quer zur Hauptpreßachse verschiebbar gelagert sind. Der Schieber befindet sich im Formhohlraum während der Befüllung und wird entfernt, bevor der Preßling ausgeworfen wird. Schließlich ist auch bekannt, einen Preßstempel entlang einer Achse schräg zur Hauptpreßachse in der Matrize zu führen, um einen seitlichen Preßdruck auszuüben. In diesen Fällen müssen die verschiebbaren Teile ebenfalls einen Verstellantrieb aufweisen, der zumeist von einem Hydraulikzylinder gebildet ist. Die Endposition eines solchen bewegbaren Teils im Formhohlraum wird durch einen Endanschlag gebildet.Removal of a compact from the mold cavity in the die is typically accomplished by relative movement of the punch and die. In the so-called ejection method, the die is stationary, and the lower punch moves the compact at the level of the upper edge of the die. In the withdrawal process, however, the lower punch is stationary and the die is adjusted by the desired amount down. However, removal causes problems when the compact has undercuts. It is therefore already known, a die for the production of compacts To divide powder material and move the die parts apart to remove the compact. It is also already known to use for the production of undercuts, holes or the like slide, which are mounted displaceably in the die along an axis transverse to the Hauptpreßachse. The slider is in the mold cavity during filling and is removed before the compact is ejected. Finally, it is also known to guide a ram along an axis obliquely to Hauptpreßachse in the die to exert a lateral pressing pressure. In these cases, the displaceable parts must also have an adjusting drive, which is usually formed by a hydraulic cylinder. The end position of such a movable part in the mold cavity is formed by an end stop.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Presse zur Herstellung von Preßlingen aus Pulvermaterial zu schaffen, mit der Preßlinge mit Hinterschnitten reproduzierbar mit hoher Genauigkeit ohne Beeinträchtigung des inneren Gefüges der Preßlinge gefertigt werden können.The invention has for its object to provide a press for the production of compacts of powder material, with the compacts can be made with undercuts reproducible with high accuracy without affecting the inner structure of the compacts.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features of patent claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Presse ist ein Sensor vorgesehen, der Ist-Zustände des Verstellantriebs für den Schieber, den Querstempel oder ein verschiebbares Teil der Matrize mißt. Ist-Zustände sind z.B. die Positionen des Quer-Verstellantriebs bzw. des damit angetriebenen Teils, die Kraft, welche der Verstellantrieb aufbringt usw. Die Messung eines oder mehrere solcher Ist-Werte geschieht nicht nur während des Preßvorgangs, sondern auch während der Entlastung des Preßlings. Eine Regelvorrichtung vergleicht einen oder mehrere Ist-Zustände mit einem Sollwert bzw. einer Sollwertkurve, und der Verstellantrieb wird nach Maßgabe der Differenz von Ist- und Sollwert entsprechend verstellt.In the press according to the invention, a sensor is provided which measures actual states of the adjusting drive for the slide, the transverse punch or a displaceable part of the die. Actual states are, for example, the positions of the transverse adjustment drive or the part driven therewith, the force which the adjusting drive applies, etc. The measurement of one or more such actual values occurs not only during the pressing process but also during the discharge of the compact. A control device compares one or more actual states with a setpoint or a setpoint curve, and the adjustment is adjusted according to the difference between actual and setpoint accordingly.

Mit Hilfe der Erfindung kann daher das quer bewegliche Teil (Schieber, Querstempel, Matrizenteil) geregelt verstellt werden, und zwar sowohl in der Kompressions- als auch in der Dekompressionsphase. Mit Hilfe der Erfindung kann das quer bewegliche Teil präzise auf eine gewünschte Position gefahren werden, die auch unterschiedlich sein kann, was mit Endanschlägen nicht zu verwirklichen ist.With the help of the invention, therefore, the transversely movable part (slide, cross-punch, female part) can be regulated adjusted, both in the compression and in the decompression phase. With the help of the invention, the transversely movable part can be driven precisely to a desired position, which can also be different, which is not possible to realize with end stops.

Mit Hilfe der Erfindung lassen sich Preßlinge, welche eine Unter- bzw. Hinterschneidung aufweisen und die nicht in herkömmlicher Weise aus der Matrize entfernt werden können, gleich gut reproduzierbar herstellen, wie das mit einfach geformten Preßlingen der Fall ist.With the aid of the invention, compacts which have an undercut and which can not be removed from the matrix in a conventional manner can be produced with the same reproducibility, as is the case with simply shaped compacts.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein hydraulischer, pneumatischer, elektrischer oder elektromechanischer Verstellantrieb vorgesehen.According to one embodiment of the invention, a hydraulic, pneumatic, electrical or electro-mechanical adjustment is provided.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist dem Verstellantrieb ein Wegmeßsystem zugeordnet, und die Regelvorrichtung stoppt den Verstellantrieb, wenn eine vorgegebene Position des Schiebers, des Querstempels oder des Matrizenteils erreicht worden ist, oder der Verstellantrieb verstellt das angetriebene Teil nach einer vorgegebenen Wegzeitkurve.In a further embodiment of the invention, a displacement measuring system is associated with the adjustment, and the control device stops the adjustment when a predetermined position of the slider, the cross bar or the female part has been reached, or the adjustment adjusts the driven part according to a predetermined Wegzeitkurve.

Das Wegmeßsystem kann optisch, induktiv oder magnetostriktiv arbeiten oder mit Hilfe eines Lineals, an dem ein von Verstellantrieb betätigter Meßschieber geführt ist.The position measuring system can operate optically, inductively or magnetostrictively or with the aid of a ruler on which a measuring slide actuated by adjusting drive is guided.

Dem Verstellantrieb kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein Kraftmeßsystem zugeordnet sein, und die Regelvorrichtung verstellt den Verstellantrieb nach vorgegebenen Kraftwerten oder nach einer vorgegebenen Kraftzeit- oder Kraftwegkurve. Zur Messung der auf das Preßmaterial aufgewendeten Kraft kann eine Kraftmeßdose vorgesehen werden oder ein Drucksensor.The adjusting drive can be assigned according to a further embodiment of the invention, a force measuring system, and the control device adjusts the adjustment drive according to predetermined force values or according to a predetermined force time or Kraftwegkurve. For measuring the force applied to the pressing material, a load cell or a pressure sensor can be provided.

Der Verstellantrieb für das quer bewegliche Teil wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise auf dem Matrizentisch angeordnet. Schließlich ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der Formhohlraum keinen Endanschlag für das quer verschiebbare Teil aufweist. Dadurch wird der Aufwand für die Matrize reduziert und die Gefahr beseitigt, daß es eine Beschädigung am verstellbaren Teil und Werkzeug eintritt.The adjustment drive for the transversely movable part is preferably arranged on the die table according to a further embodiment of the invention. Finally, it is provided according to an embodiment of the invention that the mold cavity has no end stop for the transversely displaceable part. This reduces the expense of the die and eliminates the risk of damage to the adjustable part and tool.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1
zeigt perspektivisch eine Presse nach der Erfindung.
Fig. 2
zeigt ein Blockbild für die Regelung eines Verstellantriebs der Presse nach Fig. 1.
Fig. 3
zeigt eine weitere Ausführungsform einer Presse nach der Erfindung.
Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to drawings.
Fig. 1
shows in perspective a press according to the invention.
Fig. 2
shows a block diagram for the control of an adjustment of the press of FIG. 1.
Fig. 3
shows a further embodiment of a press according to the invention.

Ein Matrizentisch 10, welcher auch als Matrizenplatte bezeichnet werden kann, ist in einem nicht gezeigten Gestell einer Presse für die Herstellung von Pulvermaterial angeordnet. Der Matrizentisch 10 kann stationär im Pressengestell angeordnet werden (Ausstoßbetrieb) oder seinerseits entlang einer Achse 12 durch hier nicht gezeigte Hydraulikzylinder vertikal verstellt werden (Abzugsverfahren). Auf dem Matrizentisch 10 ist eine Matrize 14 befestigt mit einem Formhohlraum 16. Mit dem Formhohlraum wirkt ein Oberstempel 18 und ein Unterstempel 20 zusammen. Ober- und Unterstempel 18, 20 sind von einem nicht gezeigten Hydraulikantrieb entlang der Achse 12 verstellbar, wie durch Doppelpfeil 22 bzw. 24 angedeutet. Bei der Befüllung des Formhohlraums 16 mit einem Preßpulver mit Hilfe einer nicht gezeigten Befüllvorrichtung befindet sich der Unterstempel 20 um ein gewisses Maß im Formhohlraum 16 und gibt dadurch das Füllvolumen vor. Der Oberstempel 18 befindet sich in einigem Abstand vertikal oberhalb der Matrize 14. Während der Kompressionsphase treiben die Hydraulikantriebe die Stempel 18, 20 an und verpressen das Preßmaterial im Formhohlraum 16 zu einem Preßling vorgegebener Abmessungen und Dichte.A die table 10, which may also be referred to as a die plate, is arranged in a frame, not shown, of a press for the production of powder material. The die table 10 can be arranged stationarily in the press frame (ejection operation) or, in turn, can be adjusted vertically along an axis 12 by hydraulic cylinders not shown here (take-off method). On the die table 10, a die 14 is secured with a mold cavity 16. With the mold cavity acts a punch 20 and a lower punch 20 together. Upper and lower punches 18, 20 are adjustable by a hydraulic drive, not shown, along the axis 12, as indicated by double arrow 22 and 24 respectively. When filling the mold cavity 16 with a molding powder by means of a filling device, not shown, there is the lower punch 20 by a certain amount in the mold cavity 16 and thereby predetermines the filling volume. The upper punch 18 is located at some distance vertically above the die 14. During the compression phase, the hydraulic drives drive the punch 18, 20 and press the molding material in the mold cavity 16 to a compact of predetermined dimensions and density.

Der nicht einsehbare Formhohlraum 16. enthält einen Hinterschnitt, was erforderlich macht, daß in diesem Bereich ein zusätzlicher Preßstempel zur Einwirkung gelangt. Ein solcher ist bei 26 dargestellt. Außerdem soll im Preßling eine Bohrung hergestellt werden. Hierzu ist ein die Bohrung herstellendes stabförmiges Formwerkzeug 28 in Form eines Schiebers vorgesehen. Beide Werkzeuge werden mit Hilfe eines hydraulischen Verstellantriebs 30 bzw. 32 betätigt. Die Achse des Querpreßstempels 26 weist zur Horizontalen, welche durch die Oberseite des Matrizentisches 10 gebildet ist, einen Winkel β auf. Der Schieber 28 ist parallel zur Oberseite des Matrizentisches 10 und radial bezüglich der Achse 12. Die Matrize 14 weist entsprechende hier nicht gezeigte Öffnungen auf, durch welche die Formwerkzeuge 26, 28 in den Formhohlraum 16 eindringen können.The non-visible mold cavity 16. contains an undercut, which requires that in this area an additional ram comes to act. Such is shown at 26. In addition, a hole should be made in the compact. For this purpose, a bore-forming rod-shaped mold 28 is provided in the form of a slider. Both tools are actuated by means of a hydraulic adjusting drive 30 and 32, respectively. The axis of the Querpreßstempels 26 has to the horizontal, which is formed by the top of the die table 10, an angle β. The slider 28 is parallel to the top of the die table 10 and radially with respect to the axis 12. The die 14 has corresponding openings, not shown here, through which the dies 26, 28 can penetrate into the mold cavity 16.

Die Hydraulikantriebe 30, 32 werden geregelt betrieben. Dies ist in Fig. 2 dargestellt. In Fig. 2 ist lediglich die Regelung des Antriebs 30 dargestellt. Der Verstellantrieb 30 ist in Fig. 2 durch einen Hydraulikzylinder 34 realisiert mit einer Kolbenstange 36, die mit dem Querpreßstempel 26 gekoppelt ist. Drucksensoren 38, 40 messen den Druck im Kolben- und Kolbenstangenraum des Hydraulikzylinders 34, der über ein Regelventil 42 mit einer hier nicht gezeigten hydraulischen Druckquelle koppelbar ist. Die Ansteuerung des Regelventils erfolgt mit Hilfe eines Rechners 44, in den auch die Meßsignale der Drucksensoren 38, 40 angegeben werden.The hydraulic drives 30, 32 are operated regulated. This is shown in FIG. 2. In Fig. 2, only the control of the drive 30 is shown. The adjusting drive 30 is realized in Fig. 2 by a hydraulic cylinder 34 with a Piston rod 36 which is coupled to the Querpreßstempel 26. Pressure sensors 38, 40 measure the pressure in the piston and piston rod chamber of the hydraulic cylinder 34, which can be coupled via a control valve 42 with a hydraulic pressure source, not shown here. The control valve is controlled by means of a computer 44, in which the measuring signals of the pressure sensors 38, 40 are indicated.

Ein Kraftsensor 46 mißt die vom Zylinder 34 auf den Querpreßstempel 26 aufgewachte Preßkraft und gibt seine Meßsignale auf den Rechner 44. Ein Positionssensor 48 mißt die Position des Hydraulikzylinders 34 bzw. des Kolbens bzw. der Kolbenstange 36 und gibt seine Meßsignale ebenfalls auf den Steuerrechner.A force sensor 46 measures the pressing force raised by the cylinder 34 on the transverse punch 26 and sends its measuring signals to the computer 44. A position sensor 48 measures the position of the hydraulic cylinder 34 or of the piston or piston rod 36 and also sends its measuring signals to the control computer.

Im Steuerrechner 44 können verschiedene Sollwerte bzw. Sollkurven abgespeichert sein. So kann z.B. die Endposition des Antriebs 34 vorgegeben werden. Wird sie erreicht, was durch den Positionssensor 48 festgestellt wird, wird eine weitere Verstellung des Hydraulikzylinders 34 gestoppt. Im Steuerrechner kann auch eine Wegzeitkurve gespeichert sein, wobei mit Hilfe des Positionssensors 48 wiederum der Weg gemessen wird, den der Querpreßstempel 26 mit Hilfe des Hydraulikzylinders 34 zurücklegt. Dabei sorgt der Rechner 44 dafür, daß der vorgegebene Weg innerhalb einer vorgegebenen Zeit verfolgt wird. Eine Regelung regelt Abweichungen der gemessenen Ist-Zustände vom Sollzustand aus.In the control computer 44 different setpoints or setpoint curves can be stored. For example, the end position of the drive 34 can be specified. If it is reached, which is detected by the position sensor 48, a further adjustment of the hydraulic cylinder 34 is stopped. A travel time curve can also be stored in the control computer, with the aid of the position sensor 48 once again measuring the distance traveled by the transverse pressing ram 26 with the aid of the hydraulic cylinder 34. In this case, the computer 44 ensures that the predetermined path is tracked within a predetermined time. A control regulates deviations of the measured actual states from the desired state.

In dem Rechner kann ferner eine vorgegebene Maximalkraft gespeichert werden, die mit Hilfe des Kraftsensors gemessen wird. Der Kraftsensor kann z.B. eine Kraftmeßdose sein, die zwischen der Kolbenstange 36 und dem Querstempel 26, kann auch durch z.B. den Drucksensor 38 mittelbar gebildet werden. Erreicht der Querpreßstempel beim Preßvorgang eine vorgegebene maximale Kraft, wird die Verstellung beendet. Im Rechner 44 kann zusätzlich oder alternativ eine Wegkraftkurve gespeichert sein, entlang der Querpreßstempel 26 seinen Preßvorgang vornimmt.In the computer can also be stored a predetermined maximum force, which is measured by means of the force sensor. The force sensor may e.g. a load cell between the piston rod 36 and the transverse punch 26, may also be provided by e.g. the pressure sensor 38 are formed indirectly. When the cross pressing ram reaches a predetermined maximum force during the pressing process, the adjustment is terminated. In the computer 44 may additionally or alternatively be stored a Wegkraftkurve along the Querpreßstempel 26 performs its pressing.

Ähnlich wie in der Kompressionsphase kann nach Beendigung dieser Phase der Querstempel 26 gezielt aus dem Formhohlraum 16 entfernt werden, beispielsweise durch eine Verringerung der Preßkraft und langsames Herausziehen nach vorgegebenen Parametern. Auch eine solche Sollkurve bzw. solche Sollparameter können im Rechner 44 abgelegt werden, damit nach dem Preßvorgang durch den Querstempel 26 eine gezielte Entlastung vom Preßling ermöglicht wird.Similar to the compression phase, after completion of this phase, the transverse punch 26 can be selectively removed from the mold cavity 16, for example by reducing the pressing force and slowly pulling it out according to given parameters. Also, such a desired curve or such desired parameters can be stored in the computer 44 so that after the pressing operation by the transverse punch 26 a targeted relief from the compact is made possible.

Es versteht sich, daß der Schieber 28 mit einer ähnlichen Regelvorrichtung, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, betätigt werden kann. Es versteht sich ferner, daß die Matrize 14 eine sogenannte geteilte Matrize sein kann, von der zumindest ein Teil in einer Richtung quer zur Achse 12 von dem feststehenden Teil entfernt wird, um das Entformen des Preßlings zu erleichtern bzw. erst zu ermöglichen. Hierbei ist insbesondere das Entfernen in geregelter Art und Weise anzustreben, um den Preßling gezielt zu entlasten, damit Risse oder dergleichen nach der Kompressionsphase vermieden werden. Die Betätigung des verstellbaren Matrizenteils kann ebenfalls durch einen der beschriebenen Antriebe 30 bzw. 32 vorgenommen werden mit einer Regelvorrichtung gemäß Fig. 2.It is understood that the slider 28 can be operated with a similar control device as shown in FIG. It is further understood that the die 14 may be a so-called split die, at least part of which is removed in a direction transverse to the axis 12 from the fixed part to facilitate demolding of the compact. In this case, in particular the removal in a controlled manner to strive to the Purpose to relieve compact so that cracks or the like can be avoided after the compression phase. The actuation of the adjustable female part can also be performed by one of the described actuators 30 and 32 with a control device according to FIG. 2.

In Fig. 3 ist auf einem Matrizentisch 10 eine Matrize 50 drehbar gelagert. Der Drehwinkel ist mit ω angedeutet. An der Matrize 50 ist ein Hebel 52 angebracht, der mit einer Kolbenstange eines Verstellzylinders 54 zusammenwirkt. Der Verstellzylinder 54 ist bei 58 an der Matrizenplatte 10 angelenkt. Mit Hilfe des Verstellzylinders 54 kann daher die Matrize 50 während des Preßvorgangs gedreht werden. Oberstempel 18 und Unterstempel 20 sind z.B. gedrillt zur Herstellung schräg verzahnter bzw. gedrillter Teile, wie z.B. Bohrerspitzen. Die gedrillten Ober- und Unterstempel 18, 20 bewegen sich vertikal in der Matrize 50, während diese sich dreht. Zum Ausformen wird die Drehbewegung der Matrize umgekehrt.In Fig. 3, a die 50 is rotatably mounted on a die table 10. The angle of rotation is indicated by ω. On the die 50, a lever 52 is mounted, which cooperates with a piston rod 54 of an adjusting. The adjusting cylinder 54 is articulated at 58 on the die plate 10. With the aid of the adjusting cylinder 54, therefore, the die 50 can be rotated during the pressing operation. Upper punch 18 and lower punch 20 are e.g. twisted to produce helical parts such as e.g. Drill bits. The drilled upper and lower dies 18, 20 move vertically in the die 50 as it rotates. For forming the rotational movement of the die is reversed.

Claims (12)

Presse zur Herstellung von Preßlingen aus Pulvermaterial mit einer auf einem in einem Pressengestell angeordneten Matrizentisch aufspannbaren Matrize, in der ein Formhohlraum mit Hinterschneidung ausgebildet ist, mindestens einem Ober- und einem Unterstempel, die mit dem Formhohlraum zusammenwirken, wobei der Formhohlraum durch mindestens einen Schieber, Querpreßstempel oder ein bewegliches Teil der Matrize begrenzt ist, welcher quer zur vertikalen Achse von Ober- und Unterstempel (Hauptpreßachse) verschiebbar ist, und im Pressengestell angebrachten Verstellantrieben für Ober- und Unterstempel und den Schieber bzw. den verschiebbaren Matrizenteil, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor Ist-Zustände des Verstellantriebs für den Schieber, Querpreßstempel oder dem verschiebbaren Matrizenteil mißt, die Ist-Zustände in einer Regelvorrichtung mit einem Sollwert verglichen werden und die Regelvorrichtung den Verstellantrieb für den Schieber, den Querpreßstempel oder den verschiebbaren Matrizenteil über die Energiezufuhr zum Verstellantrieb nach Maßgabe der Differenz von Ist- und Sollzustand betätigt wird.A press for producing compacts of powder material having a die clampable on a die table arranged in a press frame, in which a mold cavity with an undercut is formed, at least one upper and one lower punch cooperating with the mold cavity, the mold cavity being defined by at least one slide, Querpreßstempel or a movable part of the die is limited, which is displaceable transversely to the vertical axis of upper and lower punch (Hauptpreßachse), and mounted in the press frame adjustment drives for upper and lower punch and the slide or the displaceable die part, characterized in that a Sensor actual states of the adjustment for the slide, Querpreßstempel or the displaceable die part measures, the actual conditions are compared in a control device with a target value and the control device the adjustment drive for the slide, the Querpreßstempel or verschiebb aren Matrizenteil is actuated via the power supply to the adjustment in accordance with the difference between the actual and desired state. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein hydraulischer, pneumatischer, elektrischer oder elektromechanischer Verstellantrieb vorgesehen ist.Press according to claim 1, characterized in that a hydraulic, pneumatic, electrical or electromechanical adjusting drive is provided. Presse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verstellantrieb ein Wegmeßsystem zugeordnet ist und die Regelvorrichtung den Verstellantrieb stoppt, wenn eine vorgegebene Position des Schiebers, Querstempels oder verschiebbaren Matrizenteils erreicht worden ist oder der Verstellantrieb den Schieber, Querstempel oder verschiebbaren Teil der Matrize nach einer vorgegebenen Wegzeitkurve verstellt.Press according to claim 1 or 2, characterized in that the adjusting drive is associated with a measuring system and the control device stops the adjustment when a predetermined position of the slider, transverse punch or displaceable female part has been reached or the adjustment of the slide, transverse punch or displaceable part of the die adjusted according to a given travel time curve. Presse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches, induktives oder magnetostriktives Wegmeßsystem vorgesehen ist.Press according to claim 3, characterized in that an optical, inductive or magnetostrictive displacement measuring system is provided. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verstellantrieb ein Kraftmeßsystem (46) zugeordnet ist und die Regelvorrichtung den Verstellantrieb (34) nach vorgegebenen Kraftwerten oder nach einer vorgegebenen Kraftzeitkurve verstellt.Press according to one of claims 1 to 4, characterized in that the adjusting drive is associated with a force measuring system (46) and the adjusting device adjusts the adjusting drive (34) according to predetermined force values or according to a predetermined force time curve. Presse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verstellantrieb (34) eine Kraftmeßdose oder ein Drucksensor zugeordnet ist.Press according to claim 5, characterized in that the adjustment drive (34) is associated with a load cell or a pressure sensor. Presse nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelung den Verstellantrieb nach einer vorgegebenen Kraftwegkurve verstellt.Press according to claim 3 and 5, characterized in that the control adjusts the adjustment drive according to a predetermined Kraftwegkurve. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellantrieb für den Schieber, Querstempel oder bewegbaren Matrizenteil auf dem Matrizentisch (10) angeordnet ist.Press according to one of claims 1 to 7, characterized in that the adjusting drive for the slide, transverse punch or movable die part is arranged on the die table (10). Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellantrieb für den Schieber, den Querstempel oder den verschiebbaren Matrizenteil im Pressenraum des Pressengestells befestigt ist.Press according to one of claims 1 to 7, characterized in that the adjusting drive for the slide, the transverse punch or the displaceable die part is fixed in the press room of the press frame. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellantrieb (34) wahlweise einen Preßstempel (26) betätigt.Press according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the adjusting drive (34) optionally actuates a pressing ram (26). Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrize oder dem Verstellantrieb für den Schieber, Querstempel oder verschiebbaren Matrizenteil kein Endanschlag zugeordnet ist.Press according to one of claims 1 to 9, characterized in that the die or the adjusting drive for the slide, transverse punch or displaceable die part is not associated with an end stop. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (50) auf einem Matrizentisch (10) drehbar gelagert und auf dem Matrizentisch ein Verstellzylinder (54) angeordnet ist, der über ein Getriebe (56, 52) in Drehantriebsverbindung mit der Matrize (50) steht.Press according to one of claims 1 to 11, characterized in that the die (50) rotatably mounted on a die table (10) and on the die table an adjusting cylinder (54) is arranged, via a transmission (56, 52) in rotational drive connection with the die (50) stands.
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