DE2306747A1

DE2306747A1 - Einrichtung zur begrenzung der presskraft auf einen vorgegebenen wert an mechanischen pressen

Info

Publication number: DE2306747A1
Application number: DE2306747A
Authority: DE
Inventors: Roland Fleissner
Original assignee: DORST Technologies GmbH and Co KG
Current assignee: DORST Technologies GmbH and Co KG
Priority date: 1973-02-12
Filing date: 1973-02-12
Publication date: 1974-08-22
Also published as: DE2306747B2; US3938920A; GB1461283A; FR2220372B1; FR2220372A1

Description

DORST-KERAMIKMASCHINEN-BAU Inhaber Otto Dorst und Dipl.-lng. Walter Schlegel, 8113 Kochel a. See, Mittenwalder Straße .61

Einrichtung zur Begrenzung der Preßkraft auf einen vorgegebenen Wert an, mechanischen Pressen.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Begrenzung der Preßkraft auf einen vorgegebenen Wert an mechanischen Pressen mit einem Oberstempel,, der am Oberbären über ein hydraulisches Kissen gelagert ist, welches über ein Überdruckventil und eine Pumpe mit einem drucklos gehaltenen Druckmittelvorrat in Verbindung steht.

Solche mechanischen Pressen werden, meist in Form von Schubkurbel-, Exzenter- oder Kniehebelpressen beispielsweise, zum Verdichten von pulverförmigen Massen zu festen Körpern eingesetzt.

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Bei der Verdichtung solcher pulverförmiger Massen zu festen Körpern unterscheidet man grundsätzlich zwei Verfahr ensarten. - * -

Beim Pressen auf konstante Höhe, das in der überwiegenden Zahl der Fälle zur Anwendung kommt, will man. maßhaltige Körper erzeugen. Da die Eigenschaften des Preßgutes im allgemeinen sehr konstant sind, ergeben sich bei volumetrischer Füllung der Preßmatrize nur geringe Dichteschwankungen von einem Preßteil zum anderen.

Beim Pressen auf konstanten Druck erstrebt man, daß $eder Preßling mit der gleichen Preßkraft verdichtet wird, so daß selbst bei unterschiedlichen Füllungen Teile gleicher Dichte entstehen. Diese Forderung läßt 4ich aber nur auf Kosten unterschiedlicher Tellhöhen erfüllen, d.h. der Oberstempel muß entsprechend ausweichen können.

Insbesondere bei Preßgut mit schlechtem Füllverhätten und unterschiedlicher Schüttdichte wird die Forderung erhoben, hier das Pressen auf konstanten Druck vorzunehmen. Da hierbei Formteile unterschiedlicher Höhe entstehen, muß der Preßling in der Regel mechanisch nachgearbeitet werden, um zu der maßhaltigen Endform zu kommen. Dieses Verfahren findet beispielsweise zur Herstellung von U0₂-Pellets für Reaktorbrennstäbe und bei einigen Hartmetallsorten Anwendung.

Ein Sonderfall des Pressens auf konstanten Druck stellt das Kalibrieren von flachen Sintereisenteilen dar. Die gesinterten Teile «reisen oft Höhenschwankungen von einigen Zehntel Millimetern auf. Da je nach Teilhöhe und Material beim Nachpressen auf konstante Höhe die Unterschiede der Teilhöhen durch die Elastizität von Werkzeug und Maschine aufgenommen werden müssen, würde das Pressen auf konstante Höhe in diesem Fall zu unzulässig hohen Beanspruchungen des Werkzeuges und der Maschine führen. Man zieht deshalb in solchen Fällen das

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Pressen auf konstanten Druck vor, wobei die Preßlinge eit gleicher Preßkraft kalibriert werden, jedoch unter Umstanden unterschiedliche Höhe aufweisen. ·

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung-zur Begrenzung der Preßkraft auf einen vorgegebenen Wert an mechanischen Pressen zu schaffen, mit der es möglich ist, sowohl auf konstante Höhe als auch auf konstanten Druck zu pressen, und gleichzeitig für beide Arten des Pressens einen Überlastungsschutz gibt.

Beim Pressen auf konstante Höhe müssen kleine ungefährliche Druckschwankungen ausgeglichen werden, ohne daß die Teilhöhe der Preßlinge unzulässig stark schwankt. Sollte jedoch durch eine fehlerhafte Funktion oder durch falsche Bedienung, beispielsweise dann, wenn eine zweite Füllung aufgegeben wird, ohne daß der vorher hergestellte Preßling ausgestoßen worden ist, die Gefahr einer Überlastung von Werkzeug oder Presse bestehen, so soll die Vorrichtung solches verhindern können, d.h. der Oberstempel muß ohne weiteren Druckaufbau ausweichen können und die Maschine stillsetzen.

Beim Pressen auf gleiche Dichte soll die Vorrichtung die Unterschiede in der Fülldichte ausgleichen können, d.h. die Preßkraft soll immer den gleichen vorgewählten Druck erreichen. Der Oberstempel muß nach Erreichen dieses vorgegebenen Druckes nach oben ausweichen können, ohne daß ein weiterer Druckanstieg erfolgt. Es muß dabei jedoch auch sichergestellt sein, daß bei fehlerhafter Arbeitsweise keine Überlastung eintritt.

Dieses Problem ist an sich bekannt und man hat es bereits auf verschiedene Weise zu lösen versucht:

So hat man beispielsweise bereits einen Druckspeicher, der

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mit Stickstoff auf den jeweiligen Öffnungsdruck vorgespannt wird, an das hydraulische Kissen angeschlossen. Dieses System weist jedoch Nachteile auf. Beim Verändern der Preßkraft muß jeweils von einer Stickstofflasche Gas nachgefüllt oder vom Druckspeicher Stickstoff abgelassen werden. An dem Preßkraftmanometer ist der jeweilige. Arbeitsdruck nicht ablesbar.

Das hydraulische Kissen würde bei großen Pressen zu umfangreich werden, da die Stickstoffladeflaschen im allgemeinen maximal mit 140 atü gefüllt sind.

Schließlich muß das hydraulische Kissen mit der jeweiligen Preßkraft vorgeladen sein, d.h. im unbelasteten Zustand übt der Pressenstößel gegen den Deckel, welcher im allgemeinen mit Schrauben befestigt ist, einen Druck in der Größenordnung der Preßkraft aus. Dies führt bei großen Pressen zu sehr aufwendigen Konstruktionen.

Bei einer anderen bekannten Ausführungsform ist zwischen das hydraulische Kissen und dem Druckspeicher ein Überdruckventil geschaltet. Auch diese Konstruktion kann jedoch nicht befriedigen.

Die Ventile müssen wegen der großen durchströmenden Ölmengen vorgesteuert sein. Da die Ventile bei jedem Hub beim Arbeiten auf konstanten Druck ansprechen müssen, ergeben sich Ungenauigkeiten des Öffnungsdruckes und damit der Preßkraft.

Der genaue Öffnungsdruck kann zunächst einmal nur am Überdruckventil nach der Federvorspannung eingestellt werden. Auch das führt zu Ungenauigkeiten.

Da oft mit großen verdrängten Ölmengen gearbeitet werden muß, erwärmen sich diese beim Durchströmen des Überdruck-

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/ ventils sehr stark. Diese Erwärmung wird dadurch begünstigt, daß es sich immer um das gleiche Öl handelt, welches zwischen hydraulischem Kissen und Druckmittelspeicher hin- und hergeschoben wird.

Bei einer dritten bekannten Vorrichtung wird die Vorspannung des hydraulischen Kissens durch ein eigenes Pumpenaggregat über ein Überdruckventil erzeugt. Zwar werden dadurch einige Nachteile, insbesondere der Nachteil der Nachfüllung des Druckspeichers vermieden, jedoch müssen bei größerem Pressen Hochdruckpumpen eingesetzt werden. Die Nachteile, daß an dem Preßkraftmanometer der jeweilige Arbeitsdruck nicht ablesbar ist, und der Nachteil, daß das hydraulische Kissen mit der jeweiligen Preßkraft vorgeladen werden muß, bleiben jedoch bestehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, die nicht nur das Pressen auf konstante Höhe sowie das Pressen auf konstanten Druck ermöglicht, sondern auch als Überlastungssicherung dient und bei der schließlich die bei den bekannten Vorrichtungen vorhandenen Mangel beseitigt sind.

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung zur Begrenzung der Preßkraft auf einen vorgegebenen Wert an mechanischen Pressen mit einem Oberstempel, der am Oberbären über ein hydraulisches Kissen gelagert ist, welches üfeer ein Überdruckventil und eine Pumpe mit einem drucklos gehaltenen Druckmittelvorrat in Verbindung steht, dadurch gelöst, daß an die Verbindung zwischen dem hydraulischen Kissen und dem Überdruckventil eine drucklos ausmündende Leitung angeschlossen ist, die durch ein unter einem einstellbaren Schließdruck stehendes Ventil verschlossen ist.

Vorzugsweise weist das Ventil einen mit einer Stirnfläche

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gegen eine Sitzfläche gedrückten Kolben auf, dessen andere Stirnfläche unter den einstellbaren Druck gesetzt ist und · der hinter seiner gegen die Sitzfläche gedrückten Stirnfläche von einem Ringraum umgeben ist, welcher an die drucklos ausmündende Leitung angeschlossen ist.

Vorzugsweise ist der Kolben als Stufenkolben ausgebildet, dessen große Fläche unter dem einstellbaren Druck steht.

In weiterer Ausbildung dieses Vorschlages ist 'der Raum im Bereich der Kolbenstufe zweckmäßig ebenfalls an die drucklos ausmündende Leitung angeschlossen, um derart über die Stufe austretendes Lecköl drucklos ableiten zu können. .

Das Überdruckventil ist zweckmäßig einstellbar, so daß dadurch der einstellbare Schließdruck hergestellt' werden kann.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die Verbindung zwischen Überdruckventil und hydraulischem Kissen über ein fest eingestelltes Überdruckventil an die drucklos ausmündende Leitung angeschlossen.

Schließlich kann in weiterer Ausbildung der Erfindung zur Schaffung einer Überlastungssicherung in den V/eg des Oberstempels ein mechanischer Schalter eingeschaltet sein.

Die Zeichnung zeigt in einer einzigen Abbildung ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.

Die Einrichtung besteht aus einem Zylinder A, einem Ventil B und einem Hydraulikteil C. Die Teile A und B sind am Oberbären der mechanischen Presse befestigt und nehmen an dessen Hubbewegung somit teil. Am Kolben des Zylinders A ist der Oberstempel des Preßwerkzeuges befestigt, so daß der Preßvorgang durch die mechanisch erzeugte Hubbewegung des Oberbären

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über das hydraulische Kissen 8' ausgeführt wird. Die jeweils auftretende Preßkraft läßt sich an dem Manometer 10 ablesen.

Eine von einem Elektromotor 2 angetriebene Hydraulikpumpe fördert Druckmittel, vorzugsweise Drucköl in den Anschluß X des Ventils B. Dadurch wird der Druckspeicher 3 und der Kolben 4 mit dem vorgewählten Druck beaufschlagt, der sich an dem Ventil 5 einstellen und an dem Manometer 6 ablesen läßt.

Beim wiedergegebenen Ausführungsbeispiel wird das über das Ventil 5 abströmende Öl durch das Überdruckventil 7 noch einmal vorgespannt und beaufschlagt über den Anschluß ρ des Ventiles B den Kolben 4 auf seiner kleineren Kolbenfläche und im Zylinder A den Preßkolben 8, der den nicht gezeichneten Oberstempel trägt. Der Druck am Anschluß ρ läßt sich am Manometer 9 ablesen.

Die Preßkraft P erzeugt im hydraulischen Kissen einen Druck, der auf die kleine Kolbenfläche des Stufenkolbens 4 wirkt. Solange die an der kleinen Kolbenfläche des Stufenkolbens 4 erzeugte Öffnungskraft kleiner ist als die Schließkraft, die durch den Pumpendruck am Anschluß X auf die große Kolbenfläche des Kolbens 4 ausgeübt wird, fährt der Oberstempel des Werkzeugs stets auf die gleiche Höhe, da das Öl des hydraulischen Kissens nicht abströmen kann. Selbstverständlich sind bei dieser Erörterung die Kompressibilität des Öles und die mechanische Dehnung der Maschine nicht berücksichtigt.

Erreicht die Öffnungskraft am Stufenkolben 4 jedoch die Größe der Schließkraft, so hebt sich der Stufenkolben 4 von seinem Sitz ab, so daß Öl des hydraulischen Kissens 8^! abfließen kann, ohne daß ein weiterer Druckanstieg erfolgt. Der Preßkolben 8 bleibt also unter Beibehaltung des eingestellten Druckes stehen, obwohl sich der Pressenbär mit dem Zylinder A weiter nach abwärts bewegt. Es ist darauf hinzuweisen, daß sich der

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Stufenkolben 4 von seinem Sitz nur soweit abhebt, daß gerade das Öl abfließen kann. Ist der Kolben um einen bestimmten, einstellbaren Betrag durchgeschlupft, so wird die Presse dadurch, daß der Schalter 11 von einem am Kolben 8 festen Nocken betätigt wird, stillgesetzt.

Beim Arbeiten auf konstante Höhe wird der Pumpendruck am Ventil 5 so hoch eingestellt, daß der im hydraulischen Kissen 8' entstehende Arbeitsdruck das Ventil B gerade noch nicht zum Ansprechen bringt, d.h. es wird der Schließdruck so gewählt, daß beim Ansprechen des Systems Werkzeug und Presse noch nicht überlastet werden.

Beim Arbeiten auf konstante Preßkraft wird am ventil 5 der Pumpendruck so hoch eingestellt, daß das Ventil B bei jedem Arbeitshub öffnet und eine dem Schlupf entsprechende Ölmenge in den Druckmittelvorrat abströmen läßt.

Somit ist gewährleistet, daß bei jedem Pressenhub die gleiche Preßkraft erreicht wird. Beim anschließenden Rücklauf des Oberstempels fördert die Pumpe 1 das verdrängte Öl in den Raum des hydraulischen Kissens 8·, so daß der Kolben wieder in seine Ausgangs stellung gelangt.

Der Druckspeicher 3 kann an sich weggelassen werden, sollte jedoch bei Verwendung eines Stufenkolbens vorgesehen werden, weil sich dadurch eine günstige Dämpfung der Bewegung des Stufenkolbens ergibt.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, daß die Beaufschlagung des dem Sitz abgewendeten Endes des Stufenkolbens ferngesteuert werden kann, weil sich, wei bereits die Zeichnung deutlich macht, das regelbare . Druckventil 5 und der Motor mit seiner Einstellung durch beliebig lange Leitungen weit außerhalb der Presse an-

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bringen lassen bzw. in einem Bereich, der ohne Schwierigkeiten zugänglich ist.

Man erkennt ferner, daß durch die erfindungsgemäße Einrichtung auf das hydraulische Kissen nur ein geringer Vorspanndruck ausgeübt wird und darüber hinaus der Preßdruck am Manometer 10 jeweils ablesbar ist.

Alle eingangs zum Stande der Technik festgestellten Mangel sind somit behoben und das der Erfindung gestellte Ziel ist in vollem Umfange erreicht.

Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche

ΓΙ. I Einrichtung zur Begrenzung-der Preßkraft auf einen vorgegebenen Wert an mechanischen Pressen mit einem Oberstempel, der am Oberbären über ein hydraulisches Kissen gelagert ist, welches über ein Überdruckventil und eine Pumpe mit einem drucklos gehaltenen Druckmittelvorrat in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß an die Verbindung zwischen dem hydraulischen Kissen und dem Überdruckventil eine drucklos ausmündende Leitung angeschlossen ist, die durch ein unter einem Einstellbaren Schließdruck stehendes Ventil verschlossen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil einen mit einer Stirnfläche gegen eine Sitzfläche gedrückten Kolben aufweist, dessen andere Stirnfläche unter dem einstellbaren Druck gesetzt ist und der hinter seiner gegen die Sitzfläche gedrückten Stirnfläche von einem Ringraum umgeben ist, welcher an die drucklos ausmündende Leitung angeschlossen ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kolben als Stufenkolben ausgebildet ist_s dessen große Fläche unter dem einstellbaren Druck steht.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet_f daß der Raum im Bereich der Kolbenstufe an die drucklos ausmündende Leitung angeschlossen ist.

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5. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Überdruckventil einstellbar ist.
6. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen Überdruckventil und hydraulischem Kissen über ein fest eingestelltes Überdruckventil an die drucklos ausmündende Leitung angeschlossen ist.
7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3

bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des größeren Kolbenteils an einen Druckspeicher angeschlossen ist.
8. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Weg des Oberstempels ein mechanischer Schalter vorgesehen ist.

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