DE19502841A1 - Pulverpresse mit mechanisch-hydraulischer Füllschuhsteuerung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Pulverpressen zur Verdichtung und Kalibrierung von Formlingen aus pulverförmi­ gem Material, insbesondere Keramik- und Metallpulver.

Ein bekanntes Problem bei der Konstruktion von Pressen zur Herstellung von Formlingen aus pulverförmigem Material, ins­ besondere Keramik- und Metallpulver, ist die zyklische Befül­ lung der Presse mit dem zu pressenden Pulver durch eine Fül­ lervorrichtung. Wird die Füllervorrichtung bzw. der Füllschuh unexakt gesteuert, so kann es beim Betrieb der Presse entwe­ der zu einer schlechten Befüllung, oder aber sogar zu einer Kollision zwischen dem Füllschuh und den Preßstempeln kommen. Um derartige Probleme zu vermeiden, ist die Steuerung eines Füllschuhs bei einer Pulverpresse so einzurichten, daß die zyklische Bewegung des Füllschuhs, d. h. Beginn, Dauer und Ende des Füllvorganges, exakt und spielfrei eingestellt wer­ den können.

Stand der Technik ist es, Pulverpressen vorzusehen, deren Füllervorrichtung durch eine Übertragung der Rotation der Pressenhauptwelle sowie eine Umwandlung derselben in eine translatorische Bewegung gesteuert wird. Hierbei ist auf einem Fortsatz der Pressenhauptwelle eine aus mehreren Seg­ menten bestehende verstellbare Kurvenscheibe angebracht, die mit der Hauptwellenumdrehung rotiert. Auf der verstellbaren Kurvenscheibe läuft eine Rolle, die am Ende eines Hebelarmes angebracht ist, wobei dieser Hebelarm wiederum mit einer Ge­ stängemimik, z. B. einem Parallelogrammgestänge verbunden ist. Die Rotationsbewegung der verstellbaren Kurvenscheibe auf der Pressenhauptwelle wird nun über die Rolle, den Hebelarm sowie das Parallelogrammgestänge in eine translatorische Bewegung umgewandelt und auf die Füllervorrichtung übertragen.

Bei einer Pulverpresse wie oben beschrieben, ergeben sich einige grundlegende Nachteile. So müssen mit der Gestängemi­ mik bzw. dem Parallelogrammgestänge sehr große Massen bewegt werden, um wenige hundert Gramm pulverförmiges Material in die Presse zu befördern. Hierbei ergibt sich eine eklatante Diskrepanz zwischen Aufwand und Nutzen. Weiterhin läßt sich durch die Vielzahl der einzelnen Bauteile, wie Rolle, Hebel­ arm, Einzelteile der Gestängemimik sowie die die Einzelteile derselben gelenkig verbindenden Elemente ein Spiel in der ge­ samten Übertragungsvorrichtung für den Füllschuh nicht ver­ meiden. Ein Spiel in der Übertragungsvorrichtung von der Kurvenscheibe auf den Füllschuh führt aber dazu, daß es zu einer ungenauen Befüllung der Presse sowie zu Kollisionen zwischen dem Füllschuh und den Pressenstempeln kommen kann. Schließlich ist die Einstellung der Füllvorgangparameter durch Verstellen der Kurvenscheibe aufgrund der erheblichen Massen, die zur Betätigung der Füllervorrichtung bewegt wer­ den müssen, aufwendig, schwergängig und schlecht zu bedienen. Da die Kurvenscheibe und damit auch die Verstelleinrichtungen für die Segmente derselben direkt auf der Pressenhauptwelle angeordnet sind, und da die Pressenhauptwelle normalerweise im unteren Bereich, d. h. in der Pressengrube liegt, gestaltet sich der Einstellvorgang der Füllervorrichtung weiterhin als ausgesprochen umständlich.

Es ist ebenfalls bekannt, die Füllervorrichtung einer Pulver­ presse mittels einer programmgesteuerten Einrichtung, z. B. mit einem Schrittmotor oder mit einem fremdgespeisten Hydrau­ likzylinder zu betätigen. Hierbei besteht keine direkte me­ chanische Kopplung zwischen dem Pressenhauptantrieb und dem Antrieb der Füllervorrichtung.

Trotz der unbestreitbaren Vorteile, die sich aus dem Wegfall der mechanischen Übertragungsteile und damit der zu bewegen­ den Massen ergibt, treten auch bei dieser Art der Pulver­ presse einige deutliche Nachteile in den Vordergrund. So ist bei einem programmgesteuerten Antrieb der Füllervorrichtung einer Pulverpresse insbesondere der Vor- bzw. Nachlauf der Füllervorrichtung zu beachten, da sich hieraus eine erhebli­ che Kollisionsgefahr zwischen Füllschuh und Pressenstempeln ergibt. Weiterhin muß die jeweilige Stellung des Füllschuhs mittels elektronischer Weggeber festgestellt werden, damit die programmierbare Steuerung der Füllervorrichtung jederzeit über die aktuelle Position des Füllschuhs informiert ist. Eine derartige Pulverpresse mit programmgesteuerten Antrieb der Füllervorrichtung setzt eine exakte und damit sehr auf­ wendige und kostspielige Programmierung der Steuereinheit der Füllervorrichtung voraus, da eine direkte Synchronisation der Bewegungsabläufe der Einrichtungen der Presse durch Kraftfluß nicht möglich ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Presse zur Herstellung von Formlingen aus pulverförmigem Material vorzusehen, die die Nachteile des bekannten Standes der Tech­ nik umgeht, die eine genaue, mit dem Hauptantrieb der Pulver­ presse gekoppelte Steuerung der Füllervorrichtung zuläßt, die eine einfache Einstellbarkeit der Parameter des Füllvorganges zuläßt und die aus einfachen Bauteilen herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Pa­ tentanspruches 1 gelöst, wobei zweckmäßige Ausführungsformen durch die charakteristischen Merkmale der abhängigen Unteran­ sprüche gekennzeichnet sind.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Pulverpresse zur Herstellung von Formlingen aus pulverförmigen Materialien, insbesondere Keramik- und Metallpulver vorgesehen, bei der die Steuerung der Füllervorrichtung durch eine Kombination aus mechanischen und hydraulischen Bauteilen erfolgt. Hierbei ist eine vorzugsweise einteilige Kardanwelle vorgesehen, die die Rotation der Pressenhauptwelle auf eine Steuereinheit, vorzugsweise im leicht zugänglichen ebenerdigen Bedienbereich der Presse, überträgt. In der Steuereinheit ist eine erste Welle angeordnet, auf die die Rotation der Kardanwelle und damit die Rotation der Pressenhauptwelle übertragen wird. Auf der Welle in der Steuereinheit ist ein Rad angeordnet, wobei zweckmäßigerweise die Winkelposition des Rades bezüglich der Welle vorzugsweise mit Hilfe eines Stellrades in einem defi­ nierten Bereich eingestellt werden kann. Vorzugsweise handelt es sich bei dem auf der Welle angeordneten Rad um ein Ketten­ ritzel, wobei zweckmäßigerweise aber auch ein Keil- oder Zahnriemenrad vorgesehen sein kann. Weiterhin ist in der Steuereinheit auf einer zweiten Welle eine aus mindestens zwei Segmenten bestehende Kurvenscheibe angeordnet, die um eine zur erstgenannten Welle der Steuereinheit parallele Drehachse rotieren kann. Die Segmente der Kurvenscheibe sind ebenfalls vorzugsweise mit einem Stellrad zueinander ver­ stellbar, so daß sich unterschiedliche Kurvenbahnen ergeben. Ebenfalls in der Steuereinheit ist ein endlos umlaufendes Übertragungselement, vorzugsweise eine Kette, zweckmäßiger­ weise aber auch ein Keil- oder Zahnriemen vorgesehen, der die Rotation des Rades auf der erstgenannten Welle der Steuerein­ heit auf ein zweites Rad an der Kurvenscheibe überträgt. Schließlich ist in der Steuereinheit ein Druckzylinder, vor­ zugsweise ein Hydraulikzylinder angeordnet, wobei an dem freien, aus dem Druckzylinder herausragenden Ende der Kolben­ stange desselben ein Gleitschuh oder ein Rad angeordnet ist. Der Druckzylinder ist so innerhalb der Steuereinheit positio­ niert, daß der Gleitschuh bzw. das Rad an der Kolbenstange auf der Kontur der Kurvenscheibe läuft. Zwischen dem Druckzy­ linder und dem Gleitschuh bzw. der Rolle kann zweckmäßiger­ weise ein elastisches Bauteil, z. B. eine Spiralfeder angeord­ net sein, so daß der Gleitschuh bzw. die Rolle zwangsläufig immer der Kontur der Kurvenscheibe folgen muß. Auf diese Weise wird die Rotationsbewegung der Kurvenscheibe und damit die Rotation der Pressenhauptwelle in eine Translationsbewe­ gung des Druckzylinderkolbens umgewandelt. Der Druckzylinder der Steuereinheit steht über vorzugsweise flexible Drucklei­ tungen in Verbindung mit einem zweiten Druckzylinder, wobei die Kolbenstange des zweiten Druckzylinders an ihrem freien, nach außen ragenden Ende mit einem Füllschuh verbunden ist. Die beiden Druckzylinder sind zweckmäßigerweise derart ver­ bunden, daß die Kolbenbewegung in dem Druckzylinder der Steuereinheit eine komplementäre Kolbenbewegung in dem Druck­ zylinder des Füllschuhs auslöst, so daß die Rotation der Pressenhauptwelle in eine gewünschte translatorische Bewegung des Füllschuhs umgewandelt wird. Durch die Verbindung der beiden Druckzylinder über flexible Druckleitungen ist es mög­ lich, die Füllervorrichtung der erfindungsgemäßen Pulver­ presse so zu montieren, daß sie auf einfache Art und Weise aus der Betriebsposition entfernt werden kann, und ebenso wieder in dieselbe gebracht werden kann, ohne daß Montagearbeiten an der Bewegungsübertragungsvorrichtung für die Füllervorrichtung notwendig sind. Die Füllervorrichtung einschließlich des zweiten Druckzylinders und des Füllschuhs ist dazu vorzugsweise höhenverstellbar und zweckmäßigerweise auf einem Tisch angeordnet, der zur Seite schwenkbar ist, wo­ bei aber auch andere, den Tisch ersetzende Montagevorrichtun­ gen für die Füllervorrichtung denkbar sind.

Die erfindungsgemäße Pulverpresse löst die gestellte Aufgabe auf überraschend einfache und vorteilhafte Art und Weise. Durch den Einsatz von Druckzylindern und diese verbindende flexible Druckleitungen werden die bewegten Massen zur Steue­ rung der Füllervorrichtung erheblich reduziert. Trotzdem bleibt durch die Betätigung der Druckzylinder über eine Kur­ venscheibe und die Übertragung der Rotation der Pressenhaupt­ welle auf die Kurvenscheibe die Synchronisation der Bewegung der Preßstempel sowie der Füllervorrichtung mit der Pressen­ hauptwelle gewährleistet. Indem die Rotation der Pressen­ hauptwelle über eine Kardanwelle auf die Steuereinheit der Füllervorrichtung übertragen wird, wird zudem die Einstellung der Parameter des Füllervorganges für das Bedienpersonal er­ heblich vereinfacht. Durch die Entkoppelung der Einstellung der Dauer des Füllvorganges sowie der Lage des Füllvorganges im Zyklus einmal über die Lage des Rades auf der ersten Welle in der Steuereinheit und andererseits über die verstellbaren Segmente der Kurvenscheibe ist die Einstellung vereinfacht und die Erkennbarkeit der eingestellten Parameter verdeut­ licht.

Im folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnungen ein be­ vorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung be­ schrieben. Darin zeigt

Fig. 1 eine Pulverpresse gemäß der vorliegenden Er­ findung in der Vorderansicht,

Fig. 2 eine Pulverpresse gemäß Fig. 1 in der Sei­ tenansicht,

Fig. 3 eine seitliche Schnittansicht der Steuerein­ heit einer Pulverpresse nach Fig. 1 und 2,

Fig. 4 eine vordere Schnittansicht der Steuereinheit einer Pulverpresse nach Fig. 1 und 2,

Fig. 5 eine schematische Darstellung der hydrauli­ schen Steuereinrichtung der Füllervorrichtung einer Pulverpresse gemäß der vorliegenden Er­ findung,

Fig. 6 die Seitenansicht einer Montageanordnung eines höhenverstellbaren Füllschuhs mit Druckzylinder in einem bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und

Fig. 7 die Draufsicht auf eine Montageanordnung nach Fig. 6.

In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Pulverpresse 1 dar­ gestellt, mit einer Kardanwelle 2, die rotatorisch mit einem Fortsatz 3 der Pressenhauptwelle verbunden ist, wobei die Kardanwelle 2 wiederum rotatorisch mit einer Steuereinheit 6 verbunden ist, die in diesem Ausführungsbeispiel in Bedie­ nungshöhe und seitlich an der Pulverpresse angeordnet ist. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Steuereinheit 6 mit einem Stellrad 4 zur Einstellung der Dauer des Füllvorganges sowie mit einem Stellrad 5 zur Einstellung der Lage des Füllvorgan­ ges im Zyklus versehen.

In der Fig. 2 ist dieselbe Pulverpresse wie in Fig. 1 dar­ gestellt, wobei die Lage der Elemente Kardanwelle 2, Haupt­ wellenfortsatz 3, Steuereinheit 6 sowie der Stellräder 4 und 5 verdeutlicht ist.

In der Fig. 3 ist eine seitliche Schnittansicht einer Steuereinheit einer erfindungsgemäßen Pulverpresse darge­ stellt, wobei eine Welle 4a zu sehen ist, die mit der Rota­ tionsgeschwindigkeit der Kardanwelle 2 aus Fig. 1 und 2 ro­ tiert, ein Rad 4b, dessen Winkelposition bezüglich der Welle 4a über ein Stellrad 4 verändert wird, ein Rad 7c, das die aus den Segmenten 7a und 7b bestehende Kurvenscheibe an­ treibt, eine Kette 8, die die Rotation des Rades 4b auf das Rad 7c überträgt, einen Gleitschuh oder eine Rolle 9, die auf der Kontur der Kurvenscheibe 7 läuft und über eine Kolbenstange 10a auf einen Druckzylinder 10 in der Steuerein­ heit wirkt, wobei die Stellung der Segmente 7a und 7b der Kurvenscheibe 7 zueinander über das Stellrad 5 verändert wird.

Die Fig. 4 zeigt dieselben Elemente wie die Fig. 3, jedoch in einer geschnittenen Vorderansicht. In der Fig. 5 ist eine schematische Darstellung der Füllersteuerung zwischen Kurven­ scheibe 7 in der Steuereinheit und Füllschuh 14 der Füllervorrichtung gezeigt. Über die bereits aus den Fig. 3 und 4 bekannten Elemente sind in der Fig. 5 Druckleitungen 11 zu sehen, die den Druckzylinder 10 der Steuereinheit mit einem Druckzylinder 12 der Füllervorrichtung verbinden. An dem freien nach außen ragenden Ende der Kolbenstange 13 des Druckzylinders 12 ist der Füllschuh 14 angeordnet, mit dem das zu verdichtende Material in die Presse befördert wird. Wenn der Gleitschuh 9 der Kontur der Kurvenscheibe 7 folgt, wird der Füllschuh 14 über die Druckzylinder 10 und 12 sowie die die Druckzylinder verbindenden Druckleitungen 11 in eine translatorische Bewegung versetzt.

Die Fig. 6 zeigt die Montageanordnung der Füllervorrichtung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Pulverpresse, wobei der Füllschuh 14, die Kolbenstange 13 so­ wie der Druckzylinder 12 über eine Spindel 17 höhenverstell­ bar auf einem Tisch 15 angeordnet sind, der wiederum über eine Welle 16 klappbar mit der Presse 1 verbunden ist.

In der Fig. 7 ist in der Draufsicht über die in Fig. 6 ge­ zeigten Elemente hinaus eine Führungsstange 19 zur exakten Positionierung der Füllvorrichtung, einschließlich des Füll­ schuhs 14, der Kolbenstange 13 sowie des Druckzylinders 12 zu sehen, wie auch eine lösbare Verbindung 18, die den Tisch 15 in in Betriebsposition geklappter Stellung fixiert. Ist das Element 18 gelöst, so lädt sich der Tisch 15 um die Welle 16 klappen, so daß die gesamte Montageeinheit mit der Füllervor­ richtung nach außen geklappt werden kann.

Claims (9)

1. Presse zur Herstellung von Formlingen aus pulverförmi­ gem Material, insbesondere Keramik- oder Metallpulver, mit einer Füllervorrichtung, deren Bewegung mit der Ro­ tation der Pressenhauptwelle synchronisiert ist, da­ durch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Übertra­ gung der Rotation der Pressenhauptwelle auf die Fül­ lervorrichtung und zur Umwandlung der Rotation der Pressenhauptwelle in eine Translationsbewegung der Fül­ lervorrichtung aus einer Kombination von mechanischen und hydraulischen Bauteilen besteht.

2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanischen Bauteile eine Steuereinheit (6) mit einem ersten Rad (4b) auf einer ersten Welle (4a), einem zweiten Rad (7c) auf einer zweiten Welle (7d), einem umlaufenden Verbindungselement (8) zur Verbindung des Rades (4b) auf der ersten Welle (4a) und des Rades (7c) auf der zweiten Welle (7d), einer Kurvenscheibe (7), die durch das zweite Rad (7c) angetrieben ist umfassen, wie auch eine Kardanwelle (2), die die Rotation der Pressenhauptwelle von einem Hauptwellenfortsatz (3) auf die Steuereinheit (6) und innerhalb der Steuereinheit (6) auf die erste Welle (4a) überträgt.

3. Presse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit zu ebener Erde und einfach er­ reichbar an der Presse (1) angeordnet ist.

4. Presse nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Winkelposition des ersten Rades (4) auf der ersten Welle (4b) in der Steuereinrichtung (6) durch ein Stellrad (4) veränderlich ist, und daß die Kurvenscheibe (7) aus zwei Segmenten (7a, 7b) besteht, deren Stellung zueinander durch ein zweites Stellrad (5) veränderlich ist.

5. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulischen Bauteile zwei Druckzylinder (10, 12) und diese verbindende flexible Druckleitungen (11) umfas­ sen, wobei das freie nach außen ragende Ende der Kol­ benstange (10a) des einen Druckzylinders (10) mit einem Gleitschuh (9) bzw. einer Rolle versehen ist, der auf der Kontur der Kurvenscheibe (7) in der Steuereinheit (6) läuft, und wobei an dem freien nach außen stehenden Ende der Kolbenstange (13) des zweiten Druckzylinders (12) ein Füllschuh (14) zur Befüllung der Pulverpresse angeordnet ist.

6. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllervorrichtung, einschließ­ lich der Einzelelemente Füllschuh (14), Kolbenstange (13) und zweiten Druckzylinder (12) auf einem Montage­ tisch (15) höhenverstellbar angeordnet ist.

7. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Montagetisch (15) schwenkbar mit der Pulverpresse (1) verbunden ist, so daß der Mon­ tagetisch (15) einschließlich der Füllervorrichtung aus der Betriebsposition geschwenkt werden kann.

8. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Montagetisch (15) durch eine lösbare Verbindung (18) in in Betriebsstellung geklapp­ ter Position fixiert ist.

9. Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhenverstellung der Füllervor­ richtung auf dem Montagetisch (15) mit einer Spindel (17) und einer Führungsstange (19) versehen ist.