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Gegenstand der Erfindung ist eine Presse zum Verdichten von schüttbaren
Massen, insbesondere eine Elektrodenpresse.
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Bei einer bekannten Presse für diesen Zweck ist neben einem festen
oberen Stempel ein beweglicher unterer Stempel und eine Kokille vorgesehen, die
das zu verdichtende Gut aufnimmt und in Bewegungsrichtung des unteren Stempels ebenfalls
beweglich ist. Beim Verdichtungsvorgang tritt, nachdem die Kokille bzw, das darin
enthaltene Gut am Gegenstempel aufgetroffen ist, der untere Preßstempel in die Kokille
ein und verdichtet das Gut von unten nach oben. Dies führt zu einer relativ ungleichmäßigen
Verdichtung des Gutes, da die Kokille, obwohl sie sich ebenfalls nach aufwärts bewegen
kann, nicht zwangläufig angetrieben ist.
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Bei einer weiteren bekannten Presse für diesen Zweck ist für den Antrieb
des beweglichen Preßstempels und der beweglichen Kokille eine gemeinsam vom Arbeitsdruck
in ihrer Fördermenge geregelte Hydropumpe beaufschlagt. Während des eigentlichen
Preßvorganges wird die Geschwindigkeit der beweglichen Kokille mittels eines Mengenreglers
konstant gehalten. Da sich der Betriebsdruck aber während des Preßvorganges ändert,
verändert sich auch die Fördermenge der Hydropumpe, so daß nach Abzug des für die
Kokillenbewegung benötigten konstanten Anteiles ein vom Arbeitsdruck abhängiger
variabler Rest für den beweglichen Preßstempel übrigbleibt. Demgemäß ändert sich
auch die Vorschubgeschwindigkeit des beweglichen Preßstempels. Da aber der Druckverlauf
infolge nicht vermeidbarer Inhomogenitäten bei jeder Pressung verschieden ist, sind
die Geschwindigkeitsverhältnisse zwischen Kokille und beweglichem Preßstempel verschieden,
und zudem ändert sich auch die gegenseitige Stellung der beiden Teile, so daß die
Lage des Preßlings gegenüber der Kokille am Ende jeder Pressung verschieden ist.
Dies hat zur Folge, daß die Preßlinge wegen der meist konisch ausgeführten Innenwandung
der Kokille unterschiedlich groß ausfallen.
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Es ist weiter eine-Presse bekannt, bei der die Bewegung von Preßstempel
und Kokille während eines Teiles des Verdichtungshubes voneinander abhängen, indem
der Preßstempet über mechanische Zwischenglieder die Kokille antreibt. Zur Übertragung
der Bewegung des Preßstempels auf die Kokille werden erhebliche Kräfte über die
mechanischen Zwischenglieder geleitet, weshalb diese hoch belastet sind. Da diese
Teile zudem aufeinander gleiten, sind -die zu übertragenden Kräfte beschränkt. Zudem
ist es nicht möglich, die Kokille mit einer eigenen Kraftquelle anzutreiben. Eine
-solche-Presse .eignet sich deshalb nur zur Herstellung.kleiner Preßlinge; für die
H_ erstellung von großen Eleldroden ist .sie ..dagegen ungeeignet.
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-Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es,. eine Presse zum Verdichten
-von * schüttbaren Massen zu schaffen, mit der sich die erwähnten Nachteile der
bekannten Ausführungen vermeiden lassen. Die erfindungsgemäße Presse zeichnet sich
dadurch aus, daß der Kokille ein vom Preßstempelweg abhängig gesteuerter Meßfühler
zugeordnet ist, über den die Stellung der den Antrieb der Kokille beeinflussenden
Pumpe vorgegeben ist.
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In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Presse dargestellt. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung der Presse mit
deren Antrieb, F i g. 2 die Stellung der Stempel und der Kokille bei Beginn des
Verdichtungsvorganges, F i g. 3 die Stellung der Teile nach F i g. 2 am Ende des
Verdichtungsvorganges, F i g. 4 eine diagrammatische Darstellung des Stempel- und
Kokillenweges.
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In F i g. 1 ist ein beweglicher Preßstempel 30, eine Kokille 33 und
ein fester Gegenstempel 3 dargestellt. Der bewegliche Preßstempel 30 ist an einem
Kolben 32 angeordnet, der in einem Zylinder 31 verschiebbar ist. An der Kokille
33 sind Kolben 34 angeordnet, die in einem Zylinder 35 beweglich angeordnet
sind. Für die Beaufscblagung des Kolbens 32 und der Kolben 34 sind zwei Hydropumpen
36 und 37 vorgesehen, die mit den entsprechenden Zylindern 31 und 35 über Druckleitungen
38 und 39 in Verbindung stehen: Die beiden Pumpen 36 und 37 sind bezüglich
ihres Fördervolumens unabhängig einstellbar; sie werden durch einen gemeinsamen
Elektromotor 40 angetrieben. Der Pumpe 36 ist ein Leistungsregler zugeordnet, der
die von der Pumpe 36 abgegebene Leistung entsprechend der zur Verfügung stehenden
Eingangsleistung konstant hält. Dieser Leistungsregler ist nicht Gegenstand der
Erfindung- und wird, da er seinem Prinzip nach bekannt ist, hier nicht näher beschrieben.
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Die Pumpe 37, welche für den Antrieb der Kokille 33 dient, wird während
der Arbeitsbewegung bzw. dem Verlauf- durch einen hydraulischen Zustellmotor 42
reguliert, wobei eine Steuerung vorgesehen ist, die einerseits die Bewegung der
Kokille mit derjenigen des beweglichen Preßstempels 30 koordiniert und andererseits
vorbestimmte Geschwindigkeitsverhältnisse der beiden Bewegungen schafft. Während
der Zustellbewegung soll die Geschwindigkeit von Stempel und Kokille zweckmäßig
gleich sein, während in der Arbeitsphase die Geschwindigkeit der Kokille einen Bruchteil
der Stempelgeschwindigkeit ausmachen soll. Die Rücklaufbewegung der -Kokille soll
in einer später beschriebenen Weise unabhängig von derjenigen des Stempels beherrscht
werden.
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In F i g. 2 ist die gegenseitige Lage der beiden Preßstempel und der
Kokille am Ende der Zustellbewegung dargestellt, bevor das Verdichten des im Hohlraum
der Kokille enthaltenen schüttbaren Gutes 10 beginnt. _ Um die Bewegung der Kokille
während des Vorlaufs mit derjenigen des beweglichen Preßstempels 30 zu koordinieren,
sind mit diesem über eine Stangenverbindung 43 zwei Kolben 44 und
45 starr verbunden, die in Zylindern 46 und 47 verschiebbar sind und gleichen
Duichmesser haben. Die beiden Zylinder 46 und 47 stehen über Leitungen 48 und 49,
die miteinander kommunizieren, mit zwei Zylindern 50 und 51 in Verbindung, deren
Volumen demjenigen der Zylinder 46 und 47 - entspricht. Die Zylinder 50 und 51 enthalten
zwei miteinander starr verbundene Kolben 52 und 53, die zwei Geberelemente, beispielsweise
mit Luft beaufschlagte@ Düsen 54 und 55, tragen. Die Düsen 54 und 55 wirken mit
einer starr mit der Kokille 33 verbundenen Prallplatte 56 zusam-und stehen über
Leitungen 57 und 58 mit je einem Verstärkerrelais 59 und 60 in Verbindung. Die beiden
Verstärkerrelais sind einerseits über eine Leitung 61 an eine gemeinsame, nicht
dargestellte Druckluftquelle
angeschlossen, und andererseits steuern
sie über Leitungen 62 und 63 je ein Regelventil 64
bzw. 65 und 66 bzw. 67.
Die Regelventile 66 und 67 sind in Leitungen 68 und 69 eingeschaltet, die mit einer
gemeinsamen Druckölquelle 70 in Verbindung stehen und an die beiden Seiten des Kolbens
71 im Zustellmotor 42 entsprechend der Stellung der Ventile Druckmedium führen.
Andererseits regulieren- die Regelventile 64 und 65 den Abfluß von aus dem Zustellmotor
42 verdrängtem Drucköl.
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Im Betrieb der Presse werden die Kolben 44 und 45 entsprechend der
Bewegung des Preßstempels 30 in Zylindern 46 und 47 verschoben. Dabei wird aus diesen
Zylindern eine dieser Stempelbewegung entsprechende Ölmenge über die Leitungen 48
und 49 in die Zylinder 50 und 51 verdrängt, wodurch eine entsprechende Verschiebung
der Kolben 52 und 53 hervorgerufen wird. Das Annähern der Düse 54 an die Prallplatte
56 bewirkt über das Verstärkerrelais 59 die Betätigung der Regelventile 67 und 64
über die durch Leitung 62 geführte Druckluft. Einerseits gibt das Regelventil
67 den Zustrom von Drucköl durch die Leitung 69 an die Unterseite des Kolbens
71 frei, und andererseits verbindet das Regelventil 64 die Leitung 68 mit einem
Ablauf, so daß der Kolben nach aufwärts verschoben wird und das an der Oberseite
desselben verdrängte Öl abströmen kann. Die Verschiebung des Kolbens gegen die obere
Endlage bewirkt eine Regulierung der Pumpe 37 im Sinn einer Förderung bzw. Vergrößerung
der Verdrängung von Öl, wodurch der Kolben 34 mit entsprechender Ge= schwindigkeit
verdrängt wird und die Kokille dem Preßstempel mit gleicher Geschwindigkeit folgt.
Es ist klar, daß bei Annäherung der Prallplatte 56 an die Düse 55 umgekehrt das
Verstärkerrelais 60 die Regelventile 65 und 66 öffnet, wodurch über den Kolben 71
die Pumpe 37 im Sinne einer Verringerung der Fördermenge beeinflußt wird.
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In der in F i g. 2 dargestellten Lage der Stempel und der Kokille,
d. h., wenn die Zustellbewegung beendet ist, wird über einen beispielsweise an der
Kokille angebrachten Schaltnocken (nicht dargestellt) ein in der Leitung 49 angeordnetes
Ventil 72 elektromagnetisch geschlossen, wodurch die aus dem Zylinder nunmehr verdrängte
Ölmenge durch ein Überstromventil 73 dem Ablauf zugeführt wird. Die Kolben 52 und
53 werden somit nur noch durch die aus dem Zylinder 46 verdrängte halbe ursprüngliche
Ölmenge beaufschlagt, so daß zwar deren Bewegung und damit diejenige der Kokille
33 in Abhängigkeit von der Bewegung des Stempels erfolgt, jedoch mit der halben
Geschwindigkeit derselben.
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In F i g. 3 ist die Lage der beiden Stempel und der Kokille dargestellt,
wenn die Pressung beendet und das Gut 10 auf das vorbestimmte Maß verdichtet ist.
Die zwangläufig gesteuerte Bewegung der Kokille 33 relativ zum Preßstempe130 bewirkt,
daß sich der Preßstempel 30 und der Gegenstempel 3 um gleiche Wege in die Kokille
hineinverschieben. Hierdurch wird eine ungleichmäßige Verdichtung des Gutes infolge
Reibung und »Brückenbildung« mit der Kokille 33 vermieden bzw. es erfolgt eine gleichmäßige
Verdichtung sowohl von Preßstempe130 als auch vom Gegenstempel 3 her.
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Im Diagramm nach F i g. 4 ist der Weg der Kokille über den Weg des
beweglichen Stempels aufgetragen, wobei S1 den Weg des Preßstempels 30 und S2 den
Weg der Kokille 33 bezeichnet. über die Strecke Null bis a, d. h. vom Beginn der
Zustellbewegung bis in die in F i g. 2 dargestellte Lage, bewegen sich Stempel und
Kokille mit gleicher Geschwindigkeit, so daß die Kurven von Si und S2 zusammenfallen.
Im Arbeitsweg a-b, d. h. von der in F i g. 2 dargestellten Lage in die in F i g.
3 dargestellte Lage, ist die Geschwindigkeit der Kokille 33 reduziert, so daß die.
Kurve S2 für deren Weg flacher verläuft als die Kurve S1 für den Preßstempel 30.
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Es bleibt noch zu erwähnen, daß die Verschiebung der Kolben 52 und
53 nach aufwärts gegen einen in den Zylindern 50 und 51 herrschenden Druck, der
vorzugsweise konstant ist, erfolgt. Dieser Druck wird z. B. von der schon erwähnten
Druckluftquelle geliefert, und zwar über ein Druck-Regulierventil (nicht dargestellt).
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Es wurde schon erwähnt, daß die Rücklaufbewegungen von Kokille und
Stempel unabhängig voneinander erfolgen. Damit dies möglich ist, wird die Prallplatte
56 aus dem Bereich der Düsen 54 und 55 ausgeschwenkt. Um die Kolben 32 und 34 für
die Rücklaufbewegung durch die nicht reversierbaren Pumpen 36 und 37 anzutreiben,
wird ein in den Leitungen 38 und 39 eingeschalteter, doppelter Umsteuerschieber
74 betätigt, der den Öldruck über die Leitungen 75 und 76 an die Oberseiten der
Kolben 32 und 34 führt, während die Leitungen 38 und 39 nunmehr mit dem Ablauf verbunden
sind. Der Rücklaufbewegung des Kolbens 32, die wiederum durch den Leistungsregler
41 der Pumpe 36 gesteuert wird, folgen auch die Kolben 44 und 45 sowie die Kolben
52 und 53, für welche die Rückstellkraft durch den an ihrer Oberseite ständig wirkenden
Luftdruck aufgebracht wird. Hierbei wird auch das aus dem System der Zylinder 46,
47, 50 und 51 verdrängte Öl über ein an die Leitungen 48 und 49 angeschlossenes
Ventil 77 nachgefüllt. Das Ventil 72 wurde bei Beginn der Rücklaufbewegung
schon geöffnet.
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Um eine überlastung der Pumpe 37 bzw. des Motors 40 während der am
Anfang der Rücklaufbewegung stattfindenden Trennung der Kokille von den Stempeln.
zu verhindern, ist die Pumpe 37 zusätzlich zum Stellmotor 42 mit einem Leistungsregler
78 ausgerüstet, der dem Leistungsregler 41 der Pumpe 36 entspricht. Andererseits
wird der Stellmotor 42, dessen Steuerung unwirksam ist, ebenfalls neutralisiert.
Dies geschieht durch ein Ventil 79, das die beiden Leitungen 68 und 69 miteinander
verbindet. Der Kolben 71 läßt sich somit im Stellmotorzylinder frei verschieben.
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Die Betätigung der Ventile 72, 73, 77 und 79 sowie des Umsteuerschiebers
74 erfolgt z. B. elektromagnetisch über die Kontakte entsprechender Stromkreise,
die durch Schaltnocken oder von Hand betätigt werden können.
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Statt der mit einem pneumatischen System arbeitenden Nachlaufsteuerung
kann diese auch durch elektrische Mittel ersetzt werden.
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Die in F i g. 1 dargestellte, vorstehend beschriebene Einrichtung
eignet sich insbesondere für schwere Pressen, bei welchen hohe Drücke erzeugt werden
müssen, wie dies beispielsweise für die Herstellung von Anoden für Elektroöfen notwendig
ist.
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Für die beschriebene Presse ist es wesentlich, daß die Kraft zur zwangläufigen
Bewegung der Kokille nicht über den beweglichen Stempel eingeführt werden muß, sondern
daß hierfür getrennte übertragungssysteme vorgesehen sind.
Durch
die Verwendung einer Nachlaufsteuerung für die Bewegung der Kokille wird erreicht;
daß diese sich zwangläufig und mit einer Geschwindigkeit bewegt, die von derjenigen
des Stempels abhängig ist.