Pressform Die Erfindung betrifft eine Pressform zur Herstel lung von Formlingen durch Pressen. Diese Pressform kann auf den verschiedensten technischen Gebieten anwendbar sein, z. B. für die Verformung feinstpulve- riger oder grobkörniger, plastischer oder trockener Pressmassen und für die Verpressung und Verdich tung der Pressmasse in kaltem oder warmem Zustand. Auch faserige und voluminöse Produkte und sonstige Massen beliebiger Art können als Pressmasse in Frage kommen.
Bei der Herstellung von Formlingen durch Pres sen unter Verdichtung, das heisst Verkleinerung des Volumens, handelt es sich darum, die zunächst in der Pressmasse enthaltene Luft hinauszudrücken, so dass die Massenteilchen sich unter Verringerung der Hohlräume eng aneinanderschliessen. Je vollkomme ner dies erreicht wird, um so grösser ist die Dichte des erzeugten Formlings.
Die Dauer des eigentlichen Pressvorganges bis zur Endpressung ist weitgehend eine Frage der Luftentweichung, der Pressmassen- verschiebung während des Verdichtens und der auf tretenden Wandungsreibungen, die je nach der Struk tur der Pressmassen unterschiedlich sind.
Eine über mässige Verlagerung der Pressmassenteilchen und die damit verbundenen inneren Spannungen und inneren Reibungen der Pressmasse sind nachteilig. Ebenso soll die Bildung von Zonen, Lagen oder Schichten ver mieden werden.
Wichtig für die Güte der Formlinge ist die Erzie lung einer möglichst gleichmässigen Verdichtung, wie sie aber die bisher gebräuchlichen Pressformen nicht in dem erstrebten Masse gestatten. Insbesondere sind Zonenbildungen kaum zu vermeiden.
Die Erfindung kann eine wesentliche Verbesse rung in dieser Richtung ergeben. Sie geht von dem an sich bekannten Gedanken aus, die zu formende Masse in allen drei Dimensionen innerhalb ein und derselben Form zu pressen. Im Unterschied zu den bekannten Pressformen dieser Art, die mit hydrau lisch einzeln. angetriebenen Stempeln arbeiten, sind bei der Pressform gemäss der Erfindung Pressstempel für alle drei Dimensionen zwangsschlüssig mitein ander gekuppelt. Zur Erzielung bestmöglicher Ergeb nisse weist die Pressform zweckmässig in jeder der drei Dimensionen gegeneinander wirkende Pressstempel auf.
In vielen Fällen kann allerdings auch ein ein facherer und billigerer Aufbau der Pressform genü gen, bei dem nur in zwei Dimensionen gegeneinan der wirkende Pressstempel vorgesehen sind, während in der dritten Dimension nur ein Stempel zum Pres sen in einer Richtung vorgesehen ist.
Die zwangsschlüssige Kupplung von Pressstem- peln für alle drei Dimensionen ist für die Erzielung eines gleichmässigen Gefüges des Formlings von gro sser Bedeutung. Werden nämlich die einzelnen Stem pel unabhängig voneinander angetrieben, so kann es vorkommen, dass ein einzelner Stempel bei Auftref fen auf höheren Widerstand zurückbleibt und an schliessend diesen Vorschubverlust auch nicht mehr aufholen kann. Dadurch ergeben sich ungleichmässige Dichten des Materials, insbesondere an der Ober fläche.
Handelt es sich um einen Formling mit un terschiedlichen Abmessungen in den drei Dimensio nen, so müssen die Kräfte der Stempel diesen Press- querschnitten proportional sein, wenn man gleiche spezifische Drücke und dadurch gleiche Oberflächen dichten anstreben will. Dieses bedeutet, dass zu ver schiedenen Formlingen verschiedene Verhältnisse der in den einzelnen Dimensionen wirkende Kräfte erforderlich sind.
Bei unregelmässig geformten Press- lingen werden die Verhältnisse noch komplizierter, so dass eine wirklich gleichmässige Verdichtung nicht erzielbar ist. Alle diese Nachteile können durch die zwangs schlüssige Kupplung von Pressstempeln für alle drei Dimensionen vermieden werden. Hierbei kann ein ein zelner Stempel auch bei zufälligerweise auftretenden erhöhten Widerständen nicht zurückbleiben, sondern muss seinen Weg gleichlaufend mit den übrigen Stempeln fortsetzen.
Es ist auch belanglos, wie die Querschnittsflächen in den drei Dimensionen sich zueinander verhalten, denn durch die zwangsschlüs sige Kupplung können die Kräfte untereinander sämt lich ausgeglichen werden, und der Vorschub der Stempel kann in allen drei Dimensionen in völligem Gleichlauf miteinander erfolgen.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Draufsicht auf die erste Ausführungs form, während Fmg. 2 und 3 in senkrechtem Schnitt den Zustand dieser Pressform zu Beginn und am Ende de:s Press- vorganges veranschaulichen.
Fig. 4 und 5 sind den Fig. 2 und 3 entsprechende Darstellungen der zweiten Ausführungsform.
Beider Pressform zur Herstellung von Formlingen durch Pressen nach Fig. 1 bis 3 sind vier im Vertik@al- schnittgesehen keilförmige seitliche Pressstempel 15 vorhanden, :
die auf nach unten entsprechend 'schräg gegeneinander laufenden inneren .Seitenflächen eines quadratischen Rahmens 16 gleiten können. Die Press- stempel 15 sind auch im Horizontalschnitt gesehen keilförmig,
wobei je das eine Ende jedes Pressstempels keilartig unter eine entsprechend geneigte Anlage fläche des andern Endes des benachbarten Pressstem- pelsgreift. Unter den Stempeln 15 ist eine rahmen- oder ringartige Bodenplatte 20 vorgesehen,
die mittels Druckfedern 22 auf :eine Grundplatte 21 abgestützt ist. Über den Pressstempeln 15 ist ein beispielsweise durch eine hydraulische Presse vertikal beweglicher Pressstempel 18 vorgesehen, der oben die Einfüllöff- nung zwischen den Pressstempeln 15 gebildeten Hohl raumes der Form verschliesst,
wenn er auf die Press- stempel 15 aufliegt. In die Öffnung der rahmen- oder ringartigen Bodenplatte 20 ragt 'ein untrer zusätzli- cher Pressstempel 17, der diese Öffnung ebenfalls für alle Betriebszustände der Form abschliesst.
Die Betätigung der Form erfolgt einfach durch vertikales Niederdrücken des Pressstempels 18, der die Keile 15 herabdrückt, wobei diese zugleich aus der in Fig. 2 gezeichneten Anfangsstellung in zwei zueinander senkrechten Horizontalrichtungen nach innen .gedrückt werden, so dass sie in Richtung der Pfeile :
einander ausweichen müssen, wobei der von ihnen seitlich begrenzte Formhohlraum. im Horizontal querschnitt verkleinert wird. Die dabei: auftretenden Kräfte werden durch den Rahmen 16 aufgenommen. Hierbei wird vom Stempel 18 über die Stempel 15 die Bodenplatte 20 entgegen der Kraft von Federn 22 herabgedrückt, bis .sie an die als Widerlager wir kende Grundplatte 21 anschlägt.
Hierdurch ist das Endmass des Presslings im Horizontalschnitt eindeutig festgelegt. Inder Endstellung .gemäss Fig. 3 möge der Form hohlraum den in Fi:g. 1 durch das gestrichelte Qua drat angedeuteten Horizontalquerschnitt aufweisen. Dieser stimmt mit der Stirnfläche dies zusätzlichen Bodenstempels 17 überein, dessen Begrenzungskanten also mit den Innenflächen der Stempel 15 bündig liegen.
Wenn der Oberstempel 18 und die Stempel keile 15 :die Endstellung gemäss Fig. 3 erreicht haben, -so wird noch eine Endpressung mittels des Stempels 17 'bewirkt, der nur 'einen kleinen Hub, wenn auch unter hohem Enddruck, auszuführen hat.
Der Press- gutverdichtung in Vertikalrichtung durch den Stem pel 18 beim. P:ressvorgang folgt somit eine Nachver dichtung durch einen Hub des Ste=mpels 17.
Nach beendetem Pressvorgang wird der Ober stempel 18 angehoben. Durch das 'd@ab@ei :erfolgende Hochschieben der Platte 20 mittels der Federn 22 wird der Rauminhalt der Pressform wieder vergrössert und der Wandun'gsdruck der Stempel 15 fortgenom men, so d'ass der Pressling sich schliesslich ohne Wan d ungsreibung mittels des Bodenstempels 17 'in Rich tung nach oben ausstossen lässt.
Die Presslin'ge können -auf mehr als zwei, gege- .berienfalls auf allen Flächen mit Profilen, beispie'ls- ,we@ise Zahlen, Schriftzeichen, bildlichen Darstellung, auch technisch interessierenden Profilformen, bei spielsweise vorspringenden Zähnen, sich kreuzenden Rillen .oder Rippen oder :dergleichen versehen werden. Bei eindimensional wirkenden Pressformen können solche Profile z.
B. nur an der Deck- und der Boden fläche angebracht werden, nicht .aber an der Mantel- fläche. Wenn die Pressstempel 15 sich nicht nur senk recht zu ihrer Stirnfläche bewegen, sondern auch eine seitliche Verschiehung ausführen müssen, wie es bei den Stempeln der Ausführungsbeispiele der Fall ist, so besteht die Möglichkeit, die Pressstempel je mit einer am Stempel seitwärts verschiebbaren Abdeck- platte auszustatten, deren Vorderseite als Matritze für die :
gewünschten Profile ausgebildet ist und die bei Verschieben der Stempel 15 die Seitwärtsbewegungs- komponente der Pressfläche des betreffenden Stem pels nicht mitmacht, sondern nur die Bewegungs komponente ,gegen Glas Formzentrum ausführt. Beim Öffnen der Farm machen die Abdeckplatten eine ent gegengesetzte Bewegung mindestens so lange, bis die Profile des Presslings fr--i, beben sind.
Die Pressform nach Fi.g. 4 und 5 arbeitet ebenfalls mit dreidimensionalem Druck, wobei die Druck- kräfte in allen 'drei Dimensionen gleichzeitig auf den Pressling einwirken. Ein weiteres vorteilhaftes Merk mal, das hier ebenfalls verwirklicht ist, besteht darin, dass die ursächliche Kraft nur in Richtung der Verti kaldimension wirkt.
Es entspricht diese Pressform weitgehend derjenigen nach Fig. 1 bis 3, und zwar insofern, als die Pressdrücke ,in waagrechter Ebene, also in den ersten beiden Dimensionen, durch Keile 15 ausgeübt werden, die in einem Rahmen 16 ge führt sind.
Ein zusätzlicher Unterstempel 17 ist auch hierdurch eine Grundplatte 21 hindurchgeführt und ragt in eine auf der Platte 21 federnd abgestützte Bodenplatte 20, während ein im Oberstempel beweg- licher zusätzlicher Stempel 23 in einer Öffnung einer an der Pressfläche des Oberstempels abgefederten Ab deckplatte 24 geführt ist. Dieser zusätzliche Stempel 23 ist bezüglich der Abdeckplatte 24 beweglich und im Hub einstellbar.
Nach Einbringen der ,Füllung 19 bei ange hobener Abdeckplatte 24 wird der Oberstempel mit der federnden Abdeckplatte 24 auf die Presskefle 15 abgesenkt, wobei sich der Stempel 23 mit dem Ober stempel mitbewegt. Um die zunächst in der Press- masse <B>19</B> befindliche Luft bei diesem allseitigen Zusammenpressen einwandfrei auszutreiben,
können die Stempel in an sich bekannter Weise mit Luft- kanälen, Ventilen oder dergleichen versehen .sein.
Fig. 4 veranschaulicht die Lage der Pressformteile zu Beginn des Pressvbrganges. Nach dem soeben er wähnten Aufsetzen der Deckplatte 24 auf die Press- stempel 15 und Anliegen am Oberstempel, .schieben sich bei .dessen weiterem vertikalen Vorschub die Stempel 15 von allen Seiten sowie von oben der Oberstempel mit dem Stempel 23 und von unten der Stempel 17 vor, bis schliesslich die Endstellung der Formteile gemäss Fig. 5 erreicht ist.
Die Bewe gung der Stempel 23 und 17 ist dabei ein relatives Vordringen gegenüber den abgefederten, unter den zunehmenden Drücken gegen den Oberstempel bzw. die Grundplatte 21 zurückweichenden Platten 24 und 20. In der Endstellung hat sich die Bodenplatte 20, die zunächst mittels Federn 22 von der Grund platte 21 (Presstisch oder dergleichen) angehoben war, auf diese aufgesetzt, die somit als Widerlager dient. Diese Platte 21 kann starr oder elastisch nach giebig gehalten sein.
Für beide Ausführungsformen gilt, dass die in den drei Dimensionen wirkenden seitlichen Press- stempel 15 und der Oberstempel zwangsschlüssig miteinander gekuppelt sind, das heisst, dass zu jeder möglichen Stellung eines dieser Stempel während des Pressvorganges die Stellungen der übrigen Stempel eindeutig und zwingend vorgeschrieben sind, so dass keines der gekuppelten Elemente von seiner Press- richtung abweichen kann. Das ist für eine gleich mässige, allseitige Verdichtung des Materials von grosser Bedeutung.
Die zwangsschlüssige Kupplung der erwähnten Stempel ist beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 bis 3 erfüllt, indem bei der Bewegung des Oberstempels mit der Platte 18 die jeweilige Lage der Teile 15 und 20 durch direkte übertragung der Vertikalbewegung der Platte 18 an dieselben zwangsschlüssig bestimmt ist. Die Lage des Pressstempels 17, der während der Pressbewegung der Teile 15, 18, 20 stillgesetzt ist, ist auch nicht von der Lage dieser übrigen Teile abhängig.
Anderseits sind die Stellungen aller Teile 15, 18, 20 der Form starr bestimmt, wenn am Ende des Pressvorgangs noch der Stempel 17 für die End- verdichtung des Presslings nach oben bewegt wird.
Bei der Ausführung nach Fig. 4 und 5 ist die zwangsschlüssige Kupplung des Oberstempels, der Seitenstempel 15 und der Platte 20 dadurch gegeben, dass die Abwärtsbewegung des Oberstempels bei einmal auf die Keilstempel 15 aufgesetzter Platte 24 und auf der Platte aufsitzendem Oberstempel starr auf die Teile 15 und von denselben auf die untere Platte 20 übertragen wird, womit die Bewegungsab läufe dieser sekundär bestätigten Teile 15 und 20 zwangsschlüssig mit dem Oberstempel erfolgen. Das selbe gilt bei beiden Ausführungsformen für die Keil stempel 15 unter sich.
Während sie nämlich zwangs schlüssig in gleichem Masse nach unten bewegt wer den, müssen sie gleiche horizontale Wege nach innen gegen das Formzentrum ausführen. Aber auch die in Fig. 1 durch Pfeile angedeutete Horizontalbewegung der Keile 15 in Umfangsrichtung ist während des Pressvorganges durch die ständige Auflage der Keile aufeinander zwangsschlüssig vorgeschrieben.
Als Vorteil der beschriebenen Pressformen ist hervorzuheben, dass die Herabsetzung der Wandungs- reibung und der Enddrücke den Formenverschleiss verringert. Ferner wird der erforderliche Ausstoss druck sehr stark herabgesetzt.
Infolge der Aufteilung des für die Pressgutverdichtung insgesamt notwendi gen Pressweges auf verschiedene Pressrichtungen ist die Presszeit geringer, was eine entsprechende Lei stungssteigerung bei verringertem Druck- und Kraft bedarf möglich macht. Bei schwierig zu verpressen- den Massen kann man ohne Zusatz von Binde- oder Gleitmitteln auskommen bzw. man kann den Auf wand an solchen Mitteln herabsetzen, was bisher nur durch höheren Druck und Zeitaufwand möglich war.
Durch die mit den beschriebenen Pressformen mögliche allseitige Druckeinwirkung und die gleich mässige Verdichtung wird eine einwandfreie Form gebung erzielt. Die Gefahr einer Beschädigung des Presslings beim Ausstossen ist verringert, in gleicher Weise auch die Gefahr einer nachträglichen Verwer fung.
Die ermöglichte Herabsetzung der Enddrücke und des Verschleisses gestattet es oft, beim Bau der Pressform auf die Verwendung hochwertiger und teurer Materialien zu verzichten. So kann beispiels weise auch Hartholz in Frage kommen, insbeson dere für Zwecke der Handformerei sowie zur Her stellung der Pressformen für Schlag- und Falltische.
Der entscheidende Vorteil ist aber jedenfalls die mit den Pressformen erzielbare Gleichmässigkeit des Gefüges sowie Herabsetzung des Kraftaufwandes und die Leistungssteigerung. So können mit den Pressformen auf vorhandenen Pressen bestimmter Leistung Presslinge gefertigt werden, die unter Ver wendung der bisher gebräuchlichen Pressformen grö ssere Pressen erforderlich machen. Wichtig ist auch, dass die Anwendung der Pressformen keinerlei Ände rungen an vorhandenen Pressen erforderlich macht, so dass die Pressformen sehr vielseitig eingesetzt wer den können.