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Die Erfindung betrifft eine Pressvorrichtung zum Pressen von Werkstücken aus Holz, Kunststoff, Metall und dergleichen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Es sind Pressvorrichtungen bekannt, mit denen aus Lamellen zusammengesetzte Platten mit Presswerkzeugen gegen eine Unterlage gepresst werden. Solche Platten können aus lose aneinandergesetzten oder miteinander verleimten Lamellen bestehen. Sie werden mit ihren Rändern unter Zwischenlage von Leimschichten aneinandergesetzt, um auf diese Weise die Platten zu bilden. Um die Lamellen innerhalb der Platte fest miteinander zu verleimen, werden die Platten mittels eines Stempels gegen einen Anschlag gedrückt und gleichzeitig mit dem Presswerkzeug auf die Auflage gedrückt. Damit eine gleichmäßige Druckverteilung auf die Platte über deren Fläche erreicht wird, sind die Presselemente der Presswerkzeuge mit fluidgefüllten Elementen versehen.
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Die Zuführung des Fluids zu diesen Elementen bedeutet einen erheblichen konstruktiven Aufwand. Es müssen entsprechende Zuleitungen für das Fluid an der Pressvorrichtung vorgesehen werden. Das Fluid muss außerdem in den Elementen durch entsprechende Dichtungsanordnungen abgedichtet werden. Zudem hat sich gezeigt, dass eine gleichmäßige Druckverteilung nicht gewährleistet ist. Dies hängt unter anderem damit zusammen, dass die fluidgefüllten Elemente durch Druckschläuche gebildet sind, die je nach Druck im Schlauch unterschiedliche Querschnittsformen einnehmen, wodurch sich keine gleichmäßige Druckübersetzung und Druckverteilung über die Fläche des Werkstückes ergibt. Auch gibt es Bereiche, die durch die Druckschläuche nicht ideal erreicht werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Pressvorrichtung so auszubilden, dass eine zumindest annähernd gleichmäßige Druckverteilung bei einfacher konstruktiver Gestaltung der Pressvorrichtung erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Pressvorrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Pressvorrichtung zeichnet sich durch ihre konstruktive Einfachheit aus. Um die gleichmäßige Druckverteilung auf das Werkstück zu erreichen, werden mechanische Elemente als Druckelemente in der Pressvorrichtung eingesetzt. Das zwischen der Pressplatte und dem Plattenträger befindliche Druckelement besteht aus einem Formkörper, der begrenzt elastisch zusammengedrückt werden kann. Anschließend verhält sich das Druckelement beim Pressvorgang wie ein Starrkörper. Das Material des Druckelementes hat einen E-Modul, der kleiner ist als der E-Modul des Werkstückes. Dadurch ist sichergestellt, dass der vom Presswerkzeug erzeugte Druck vollständig in das Werkstück gelangt und möglichst wenig verloren geht.
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Das Druckelement ist plattenförmig ausgebildet und stellt dadurch sicher, dass das Werkstück flächig mit der erforderlichen Kraft beaufschlagt wird.
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Das als Druckausgleichselement wirkende Druckelement benötigt keine externe Druckquelle, wie dies bei Druckschläuchen herkömmlicher Pressvorrichtungen erforderlich ist. Dadurch hat die erfindungsgemäße Pressvorrichtung einen sehr einfachen Aufbau und lässt sich insbesondere kostengünstig herstellen. Die erfindungsgemäße Pressvorrichtung arbeitet prozesssicher und störungsfrei.
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Vorteilhaft wird das Druckelement durch ein porenhaltiges Material gebildet. Die Poren im Material des Druckelementes ermöglichen eine begrenzte elastische Verformung, was sich vorteilhaft auf die gleichmäßige Druckverteilung auswirkt. Mit zunehmender Druckbeaufschlagung nimmt die Festigkeit des Druckelementes, nachdem die Poren zusammengedrückt worden sind, zu, so dass mit dem Presswerkzeug auch sehr hohe Pressdrücke auf das Werkstück ausgeübt werden können.
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Ein bevorzugtes Material für das Druckelement ist zelliges Polyurethan. Es zeichnet sich dadurch aus, dass es in einem abgestimmten Druckbereich eine gewünschte relativ lineare Federkennlinie aufweist.
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Als Material für das Druckelement kommen auch andere geeignete Materialien in Betracht, wie etwa gummiartige Werkstoffe.
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Je nach Druckbereich der Pressvorrichtung und der Federkennlinie bzw. des E-Moduls können geeignete Werkstoffe für das Druckelement eingesetzt werden.
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Um ein optimale Druckkraft auf das Werkstück über dessen Fläche ausüben zu können, hat das Druckelement vorteilhaft über seine Länge und Breite konstante Dicke. Dadurch ist sichergestellt, dass über die Fläche des Druckelementes eine gleichmäßige Kraftübertragung auf das Werkstück erreicht werden kann.
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Insbesondere bei größeren Presswerkzeugen ist es vorteilhaft, wenn zwischen der Pressplatte und dem Plattenkörper wenigstens ein weiteres Druckelement angeordnet ist. Das Presswerkzeug kann in diesem Falle zwei oder auch mehr Druckelemente aufweisen.
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In diesem Falle ist es von Vorteil, wenn die Druckelemente mit Abstand parallel zueinander verlaufen. Beim Einsatz mehrerer Druckelemente können schmale Druckelemente eingesetzt werden, die sich einfach fertigen und in das Presswerkezeug einbauen lassen.
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Um eine optimale Druckverteilung über die Fläche des Werkstückes zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn der Abstand zwischen den Druckelementen nur so gering ist, dass dieser Abstand nicht zu einer ungleichmäßigen Druckverteilung auf das Werkstück führt.
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Eine sichere Druckbeaufschlagung der Werkstücke ist gegeben, wenn die Pressplatte aus Metall besteht, vorzugsweise aus Stahl.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Pressvorrichtung mit wenigstens einer Ausrichteinheit versehen. Sie dient dazu, die Werkstücke vor dem Pressvorgang nochmals auszurichten. Die Ausrichteinheit kann hierbei so vorgesehen sein, dass sie die Werkstücke in ihrer Längsrichtung oder auch quer zu ihrer Längsrichtung ausrichtet. Auch kann die Ausrichteinheit so gestaltet sein, dass sie die Werkstücke sowohl in ihrer Längsrichtung als auch quer dazu ausrichtet.
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Weiter besteht die Möglichkeit, in der Pressvorrichtung wenigstens zwei Ausrichteinheiten vorzusehen, von denen die eine Ausrichteinheit die Werkstücke in ihrer Längsrichtung und die andere Ausrichteinheit die Werkstücke quer zu ihrer Längsrichtung vor Ausführung des Pressvorganges ausrichtet.
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Der Anmeldungsgegenstand ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch durch alle in den Zeichnungen und der Beschreibung offenbarten Angaben und Merkmale. Sie werden, auch wenn sie nicht Gegenstand der Ansprüche sind, als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die Erfindung wird anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen
- 1 in Seitenansicht und in vereinfachter Darstellung eine erfindungsgemäße Pressvorrichtung,
- 2 eine Draufsicht auf die Pressvorrichtung gemäß 1,
- 3 eine Stirnansicht der erfindungsgemäßen Pressvorrichtung,
- 4 in vergrößerter Darstellung einen Teil der erfindungsgemäßen Pressvorrichtung gemäß 3,
- 5 in Stirnansicht und in vergrößerter Darstellung einen Pressbalken der erfindungsgemäßem Pressvorrichtung,
- 6 in Seitenansicht den Druckbalken der erfindungsgemäßen Pressvorrichtung,
- 7 in vergrößerter Darstellung einen Teil des Druckbalkens gemäß 6,
- 8 in einem Diagramm und in schematischer Darstellung die Steifigkeit eines Druckelementes einer Pressplatte des Druckbalkens in Abhängigkeit vom Kompressionsgrad des Druckelementes.
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Mit der im Folgenden beschriebenen Pressvorrichtung werden auf einem Presstisch 1 liegende Lamellenteppiche 2 quer zu ihrer flächigen Erstreckung mit Druckbalken 3 gepresst. Wie 1 zeigt, liegen mehrere Lamellenteppiche 2 aufeinander. Sie werden in bekannter Weise aus mit ihren Längsseiten aneinander liegenden und vorteilhaft miteinander verleimten rechteckigen Lamellen 4 gebildet, die vorzugsweise aus Holz bestehen. Die Lamellen 4 des einen Lamellenteppiches 2 sind gegenüber den Lamellen 4 des benachbarten Lamellenteppiches 2 gedreht angeordnet, vorteilhaft um 90° Auf diese Weise erstrecken sich die Lamellen 4 aufeinanderliegender Lamellenteppiche 2 jeweils rechtwinklig zueinander.
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Die Lamellen 4 benachbarter Lamellenteppiche 2 können auch um andere Winkel verdreht zueinander angeordnet sein.
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Wie aus 1 hervorgeht, erstrecken sich die Lamellen 4, die sich in Längsrichtung der Lamellenteppiche 2 erstrecken, über deren gesamte Länge, während die Lamellen 4 der benachbarten Lamellenteppiche 2 sich jeweils über die Breite des jeweiligen Lamellenteppiches 2 erstrecken.
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Grundsätzlich ist es möglich, dass in der Pressvorrichtung nur ein einzelner Lamellenteppich 2 mittels der Druckbalken 3 gepresst wird.
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Die aufeinanderliegenden Lamellenteppiche 2 können in geeigneter Weise fest miteinander verbunden werden, beispielsweise durch Kleben, Nageln, Schrauben und dgl.
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Die Pressvorrichtung hat im Ausführungsbeispiel zwei parallel mit Abstand nebeneinander liegende Druckbalkeneinheiten 5, die gleich ausgebildet sind. Jede Druckbalkeneinheit 5 weist zwei mit Abstand nebeneinanderliegende Druckbalken 3 auf, die vorteilhaft gleich ausgebildet sind.
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Beide Druckbalkeneinheiten 5 haben zwei Seitenwände 8, 9, die an ihren Enden auf Trägern 10, 11 abgestützt sind. Im Ausführungsbeispiel sind die Träger 10, 11 Doppel-T-Schienen, die auf dem Untergrund aufliegen und sich senkrecht zu den Seitenwänden 8, 9 erstrecken.
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Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel können die Träger 10, 11 jede andere geeignete Ausbildung haben. Auch ist es möglich, als Träger beispielsweise ein Maschinenbett zu verwenden.
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Wie aus 1 hervorgeht, haben die Seitenwände 8, 9 eine Fensteröffnung 12, durch welche die Druckbalken 3 sowie der Presstisch 1 von außen zu erkennen sind.
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Die Seitenwände 8, 9 sind plattenförmig ausgebildet und nahe ihren beiden Enden am unteren Rand mit jeweils einer plattenförmigen Stütze 13 versehen, mit der die Seitenwände 8, 9 auf den Trägern 10, 11 befestigt sind.
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Jede Druckbalkeneinheit 5 hat einen Presstisch 1, der sich über die Länge der Druckbalken 3 erstreckt und im Wesentlichen zwischen den Seitenwänden 8, 9 der beiden Druckbalkeneinheiten 5 angeordnet ist. Der Presstisch 1 ragt mit seinem oberen Endbereich seitlich durch die Fensteröffnungen 12 der Seitenwände 8, 9. Die Presstische 1 sind an den einander zugewandten Innenseiten der Seitenwände 8, 9 in geeigneter Weise befestigt.
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Vorteilhaft werden die Presstische 1 durch einzelne Abschnitte gebildet, die hintereinander anliegend miteinander verbunden werden. Auf diese Weise kann die Länge der Presstische 1 einfach an die Länge der Druckbalken 3 bzw. der Pressvorrichtung angepasst werden.
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Auf den beiden Presstischen 1 befindet sich eine Auflage 14 für die Lamellenteppiche 2. Die Auflage 14 erstreckt sich über die Länge sowie über die Gesamtbreite der beiden Presstische 1, so dass die Lamellen 4 der Lamellenteppiche 2 sauber auf den Presstischen 1 aufliegen können.
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Die Auflage 14 ist als Transportvorrichtung, wie eine Transportkette, ausgebildet.
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Um eine gleichmäßige Verpressung zu gewährleisten, sind über die Länge der Druckbalkeneinheiten 5 wenigstens zwei mit Abstand hintereinander liegende Antriebe 15, 16 vorgesehen. Die Antriebe 15, 16 der beiden Druckbalkeneinheiten 5 liegen jeweils auf gleicher Höhe und mit Abstand von den Längsenden der Druckbalkeneinheiten 5 (2). Je nach Länge der Druckbalkeneinheiten 5 können weitere Antriebe 15, 16 vorgesehen sein.
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Die Antriebe 15, 16 sind gleich ausgebildet und an den einander zugewandten Innenseiten der Seitenwände 8. 9 gehalten.
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Da die Antriebe 15, 16 gleich ausgebildet sind, wird nachfolgend anhand von 3 nur der eine Antrieb näher erläutert. Er hat einen Träger 17, der sich zwischen den einander gegenüberliegenden Seitenwänden 8, 9 der jeweiligen Druckbalkeneinheit 5 erstreckt und an deren Innenseiten befestigt ist. Am Träger 17 sind Druckzylinder 18 befestigt, die pneumatisch, hydraulisch oder auch elektrisch betätigbar sind. Sie liegen quer zur Längsrichtung der Druckbalkeneinheiten 5 mit Abstand nebeneinander und ragen durch die Träger 17, an denen sie gehalten sind. Die Druckzylinder 18 ragen nach oben über die Träger 17, so dass ein leichter Anschluss der Zuleitung für das jeweilige Energiemedium möglich ist.
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Aus dem Druckzylinder 18 ragt nach unten eine Kolbenstange 19, an deren unterem Ende der Druckbalken 3 befestigt ist.
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Wie 6 zeigt, hat der Druckbalken 3 zwei Anschlüsse 20, an welche die Kolbenstangen 19 der Druckzylinder 18 angeschlossen werden können. Durch Betätigen der Kolbenstangen 19 wird der Druckbalken 3 in Höhenrichtung verstellt, um den Pressvorgang auszuführen bzw. ihn wieder aufzuheben.
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Der Druckbalken 3 hat eine Länge, die zumindest der Länge des Lamellenteppiches 2 entspricht. Vorteilhaft sind die Druckbalken 3 geringfügig länger als der Lamellenteppich 2, so dass auch die endseitigen Lamellen des Lamellenteppiches 2 zuverlässig durch den Druckbalken 3 gepresst werden können.
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Der Druckbalken 3 hat über seine Länge konstante Dicke, aber unterschiedliche Höhe. Die Unterseite 21 des Druckbalkens 3 verläuft eben und parallel zur Oberseite der Presstische 1.
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Die Oberseite 22 der Druckbalken 3 ist in halber Länge dreieckförmig gestaltet und weist zwei Schrägflächen 23, 24 auf, die in halber Länge des Druckbalkens 3 in einer Kante 25 aufeinandertreffen.
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An die von der Kante 25 abgewandten Enden der Schrägflächen 23, 24 schließen parallel zur Unterseite 21 verlaufende Zwischenflächen 26, 27 an, auf denen die Anschlüsse 20 für die Kolbenstangen 19 der Antriebe 15, 16 vorgesehen sind.
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Die Zwischenflächen 26, 27 gehen in schräg in Richtung auf die Unterseite 21 verlaufende Endflächen 28, 29 über, die sich bis zu den Enden des Druckbalkens 3 erstrecken.
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Sämtliche Flächen 23, 24, 26 bis 29 verlaufen eben.
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Aufgrund der beschriebenen Formgestaltung haben die Druckbalken 3 in halber Länge ihre größte Festigkeit.
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Selbstverständlich können die Druckbalken 3 auch eine andere Form haben. So können sie in der Höhe und/oder Breite beispielsweise maximales konstantes Maß aufweisen.
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An den beiden Enden jedes Druckbalkens 3 sind aufrecht stehende Laschen 30 befestigt, in die Halteeinrichtungen 31 eingehängt sind, die an den einander zugewandten Innenseiten der Seitenwände 8, 9 angeordnet und an ihnen befestigt sind. Die Halteeinrichtungen 31 sind jeweils durch Kolben-Zylinder-Einheiten gebildet, deren Kolbenstange in die Laschen 30 eingehängt ist. Die Halteeinrichtungen 31 bilden Steuerzylinder, mit denen die Druckbalken 3 rasch auf die Lamellenteppiche 2 gefahren werden können.
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Über eine intelligente Hydrauliksteuerung werden die Druckzylinder 18 auf die benötigte Position mitgeschleppt. Erst mit Erreichen dieser Position werden die Druckzylinder 18 mit Druck beaufschlagt, um den Pressvorgang auszuführen.
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Die Kolben-Zylinder-Einheiten der Hängeeinrichtungen 31 sind am oberen Ende an Säulen 32 gehalten, die an den einander zugewandten Innenseiten der Seitenwände 8, 9 befestigt sind. Die Säulen 32 können ebenso wie die Druckzylinder 18 der Antriebe 15, 16 nach oben über die Seitenwände 8, 9 vorstehen.
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An der Unterseite der Druckbalken 3 sind Presselemente in Form von Pressplatten 33 vorgesehen, mit denen die Druckbalken 3 auf den zu verpressenden Lamellen 4 der Lamellenteppiche 2 beim Pressvorgang unter Druck aufliegen.
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Die Pressplatten 33 können sich über die Länge des Druckbalkens 3 erstrecken, aber auch aus einzelnen aneinanderstoßenden Teilen gebildet sein, die sich jeweils über die Breite der Pressplatten 33 erstrecken.
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Wie aus 3 hervorgeht, liegen die Pressplatten 33 der benachbarten Druckbalkeneinheiten 5 mit geringem Abstand parallel nebeneinander. Die Abstände zwischen den Pressplatten 33 sind so gewählt, dass der Lamellenteppich 2 über seine Breite und Länge möglichst vollständig gepresst werden kann und in den Zwischenräumen Ausrichteinheiten 43 angeordnet werden können. Sie haben Ausrichtfinger 44, mit denen die benachbarten Lamellenteppiche 2 ausgerichtet werden können, bevor der Pressvorgang mit den Druckzylindern 18 ausgeführt wird.
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Vorteilhaft sind solche Ausrichteinheiten 43 auch den Stirnseiten der Druckbalkeneinheiten 3, so dass die Lamellenteppiche 2 auch in ihrer Längsrichtung vor dem Pressvorgang ausgerichtet werden können.
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Anhand von 5 wird der Aufbau der Pressplatten 33 beschrieben, der bei allen Druckbalken 3 gleich ist.
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Die Pressplatte 33 hat einen Plattenträger 34, der an der Unterseite 21 des Druckbalkens 3 angeordnet ist. Der Plattenträger 34 hat rechteckigen Umriss und ragt über die Längsseiten des Druckbalkens 3 an beiden Seiten gleich weit vor.
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An der ebenen Unterseite 35 des Plattenträgers 34 ist wenigstens ein Druckelement 36 vorgesehen. Im Ausführungsbeispiel sind mehrere Druckelemente 36 vorgesehen (6), die aneinander anliegen und mit ihren voneinander abgewandten Längsseiten 37, 38 vorteilhaft in einer Ebene mit den Längsseiten 39, 40 des Plattenträgers 34 liegen.
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Die Druckelemente 36 dienen zur gleichmäßigen Druckverteilung auf die zu verpressenden Werkstücke in Form der Lamellen 4. Die Druckelemente 36 weisen über ihre Breite und Länge konstante Dicke auf. Vorteilhaft haben die Druckelemente 36 gleiche Länge und Breite.
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Die Druckelemente 36 bestehen aus einem Material mit einem E-Modul, der kleiner ist als der E-Modul des zu verpressenden Werkstückes 4. Dadurch ist gewährleistet, dass beim Pressvorgang der gesamte in die Druckbalken 3 eingeleitete Druck möglichst vollständig an die Lamellen 4 weitegegeben wird.
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Als gut geeignetes Material für die Druckelemente 36 kommt ein zelliges Polyurethan bevorzugt in Betracht. Es ist ein kostengünstiges Material und lässt sich einfach bearbeiten.
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Die Poren im Polyurethan sind im Wesentlichen geschlossene Poren und haben Durchmesser, die in einem Bereich von etwa ein Zehntel Millimeter liegen.
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Werden die Druckelemente 36 belastet, werden zunächst die Poren im Polyurethan zusammengedrückt. Anschließend wird das Polyurethan selbst zusammengedrückt. Dadurch nimmt mit zunehmender Belastung der Druckelemente 36 deren Steifigkeit zu. 8 zeigt beispielhaft den Zusammenhang zwischen der Steifigkeit und der Kompression der Druckelemente.
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Erkennbar ist, dass über einen bestimmten Druckbereich D die Federkennlinie annähernd linear verläuft, was sich vorteilhaft auf die gleichmäßige Kraftübertragung beim Pressvorgang auswirkt.
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Als Werkstoff für die Druckelemente 36 kommen auch andere Materialien in Betracht, deren E-Modul geringer ist als der E-Modul der Lamellen 4 und die ähnliche Federeigenschaften haben wie das zellige Polyurethan. Solche anderen Materialien sind beispielsweise Gummimischungen, die ähnlich wie zelliges Polyurethan mit zunehmender Kompression eine höhere Steifigkeit erhalten und deren E-Modul tiefer liegt als der E-Modul der zu verpressenden Lamellen 4.
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Die Druckelemente 36 liegen zwischen dem Plattenträger 34 und einer Pressplatte 41, die gleiche Umrissabmessungen hat wie der Plattenträger 34. Die Pressplatte 41 besteht aus Metall, beispielsweise aus Stahl.
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Wie die 4 und 5 zeigen, hat jeder Druckbalken 3 zwei Reihen von Druckelementen 36, die sich über die Länge des Druckbalkens 3 erstrecken und Abstand voneinander haben. Der Abstand zwischen den beiden Druckelementreihen 36 jedes Druckbalkens 3 ist so gering, dass die Verpressung der Lamellen 4 durch den schmalen Zwischenraum 42 zwischen den Druckelementen 36 nicht beeinträchtigt wird. Die Breite des Zwischenraumes 42 ist beispielhaft kleiner als die halbe Breite des Druckelementes 36.
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Die Druckelemente 36 sind in geeigneter Weise zwischen den Plattenträgern 34 und den Pressplatten 41 befestigt, beispielsweise verklebt.
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Die Pressplatten 33 zeichnen sich durch ihren einfachen Aufbau aus. Aufgrund der Druckelemente 36 können Fertigungstoleranzen einfach ausgeglichen werden. Die Druckelemente 36 ermöglichen eine gleichmäßige Druckverteilung über die Fläche des Lamellenteppiches 2. Das Material der Druckelemente 36 hat eine Federkennlinie, die in einem für den Pressvorgang optimalen Bereich relativ linear verläuft, so dass die gleichmäßige Druckverteilung über die Fläche des Lamellenteppiches 2 erreicht wird.
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Die Antriebe 15, 16 können so an eine Steuerung angeschlossen sein, dass sie gemeinsam betätigt werden. Es ist auch möglich, die Antriebe 15, 16 unabhängig voneinander anzusteuern.