DE2238265C3 - Hydraulische Pulverformpresse - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Pulverformpresse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Pulverformpresse ist aus der US-PS 40 325 bekannt. Bei dieser bekannten Pulverformpresse, die insbesondere zur Herstellung von Sinterkörpern beispielsweise von Lagerbuchsen dient, sind zwei koaxial ineinander geschachtelte Kolben-Zylinder-Antriebe vorgesehen, die beide auf den unteren Preßstempel einwirken. Dabei dient aber nur der eine Kolbenantrieb zum Verdichten der Sinterpulvermasse, während der andere Kolbenantrieb zum Auswerfen des fertigen Werkstückes vorgesehen ist. Um mit dieser einstufigen Presse einen Sinterkörper der gewünschten Form und Größe zu erhalten, wird der Matrizenhohlraum mit einer Menge des Sinterpulvers gefüllt und dieses dann mit einem Mal verdichtet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pulverformpresse zu schaffen, die einen Preßvorgang in mehreren aufeinander folgenden Stufen ermöglicht, wobei die Menge des jeweils zugeführten Pulvers nicht gewichtsmäßig bestimmt zu werden braucht, sondern jeweils durch den zur Verfügung stehenden Füllraum der Matrize bestimmt ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Mehrzahl von in einen Fortsatz des darunterliegenden Kolbens bildenden Zylindern arbeitenden Preßkolben kaskadenartig koaxial übereinander angeordnet sind, von denen der unterste Preßkolben in einem von einem in axialer Richtung schraubeinstellbaren Basisteil getragenen Zylinder geführt ist, daß jeder der Zylinder eine axial einstellbare aufgeschraubte Anschlagkappe trägt, gegen die die Kolben anschlagen, und daß eine Rückholstange durch Zentralbohrungen aller Kolben geführt ist, die am obersten Preßkolben angreift und an ihrem unteren Ende einen Kolben trägt, der in einem weiteren Zylinder innerhalb des schraubeinstellbaren Basisteils geführt ist.

Bei der erfindungsgemäßen Presse erfolgt der Preßvorgang allein durch den von oben her wirkenden Preßstempel, während der untere Preßstempel lediglich ais Widerlager dient und im Gegensatz zu der bekannten Presse während des Verdichtungshubes nicht nach oben gedruckt, sondern stufenweise nach jedem Verdichtungshub abgesenkt wird, wobei die Absenkbewegung durch den einstellbaren Kolbenhub der einzelnen übereinander liegenden Kolben-Zylinder-Anordnungen bewirkt wird. Es wird damit ohne weiteres möglich, Schichtenkörper herzustellen, deren Schichten eine unterschiedliche Dicke besitzen, indem man jeweils den entsprechenden Kolbenhub durch die Anschlagkappe entsprechend einstellt. Bei jedem Schritt braucht dann nur die Matrize voll aufgefüllt zu werden, und zwar mit einem Pulvervolumen, welches durch das jeweilige Absenken des unteren Stempels bestimmt wird. Ein Abwiegen ist nicht erforderlich.

Das Zuführen kann dabei einfach wie bisher über einen Zuführungsschieber erfolgen, der über dem Oberrand der Matrize verschiebbar angeordnet ist und gewährleistet, daß die obere Fläche des in der Matrize befindlichen Pulvers in der gleichen Ebene liegt, wie die obere Stirnringfläche der Matrize.

Es müssen jedoch nicht alle vorhandenen Kolbenzylinderantriebe für jeden Arbeitsvorgang benutzt werden, sondern eine mit beispielsweise fünf Kolben-Zylinder-Anordnungen ausgerüstete Presse kann auch einstufig oder dreistufig arbeiten, je nachdem wieviel Stufen für den Absenkvorgang benutzt werden.

Es ist zwar durch die DT-PS 2 87 776 bereits bekannt, einen als Widerlager dienenden Stempel stufenweise in der Matrize abzusenken und in mehreren Stufen zu pressen. Hierbei handelt es sich jedoch um die Herstellung von mit einer Umhüllung versehenen Nahrungsmitteln, wo natürlich völlig andere Probleme vorliegen als bei einer Pulverformpresse nach der vorliegenden Erfindung, die insbesondere zur Herstellung von Schleifscheiben geeignet ist. Daher sind im bekannten Falle auch keine Vorkehrungen zu einem einstellbaren, exakten Absenken des Stempels vorgesehen, wie dies bei der Erfindung der Fall ist. Erst die kaskadenartige Anordnung der verschiedenen Preßstempelstufen nach der Erfindung ermöglicht die individuelle Einstellung der Schichtdicke auf einfachste und präzise Weise.

Um insbesondere bei der Einstellbewegung der Schichtdicke durch Verdrehung der Anschlagkappen ein Mitdrehen der Kolben zu vermeiden, ist die Pulverformpresse nach der Erfindung zweckmäßigerweise derart ausgebildet, daß axial benachbarte Kolben über in axialen Bohrungen laufende Führungsstifte drehfest miteinander verbunden sind.

Durch die einstellbaren Anschlagkappen können die einzelnen Schichtstärken in der Matrize auf einfachste Weise eingestellt werden. Der erforderliche Ausgleich wird durch die Schraubeinsteilbarkeit des Basisteils bewirkt, und diese Einstellung kann gemäß einer

Piteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch erfolgen, Γβ der Basisteil von einer Gewindebüchse getragen ist, if der eine axial festgelegte Büchse aufgeschraubt ist, Γ Außenzahnkranz mit einem Einstellritze! kämmt. Die Rückführung sämtlicher Zylinder nach vollende- 5

Preßvorgang erfolgt durch die Rückholstange, die !ämtliche Kolben der Pulverpresse durchse'.zt.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der

Zeichnung zeigt ,,er·. · '°

ρ i g 1 eine Pulverformpresse nach der Erfindung, mit fünf Stufen in einem Vertikalschnitt.

pig 2 die Presse nach Fig. 1 in einem vergrößerten senkrechten Schnitt, und

ρ j β 3 einen Teilschnitt längs der Linie 3-3 in F ι g. 2. 15 Zu der Presse 10 gehört eine auf Füßen 14 „_neeOrdnete Grundplatte 12, die mit stehend angeordefen Säulenteilen 16 und 18 versehen ist, welche wischen ihren Enden einen Matrizenkopf 20 unterstützen und an ihren oberen Enden durch ein Brückenteil 22 20 miteinander verbunden sind.

Das Brückenteil 22 trägt einen hydraulischen Zylinder in dem ein Kolben 26 mit einer Kolbenstange 28 rbeitet Mit der Kolbenstange 28 ist ein verstellbarer Stößel 30 verbunden, der mit Hilfe der Kolbenstange auf 25 Hen Matrizenkopf 20 zu und von ihm weg bewegt werden kann. Mit den Säulenteilen 16 und 18 arbeitet eine auf ihnen verschiebbare Führungsplatte 23 zum Führen der Kolbenstange 28 zusammen.

In einer Öffnung des Matrizenkopfes 20 ist eine 30 herausnehmbare Matrize in Form eines Rings 32 angeordnet, deren innere Umfangfläche die Matrizen-RffnunK bildet. In den Matrizenkopf 20 sind von der Unterseite her zwei Führungsstangen 34 und 36 • _eeschraubt, auf denen eine auf den Matrizenkopf 20 35 zu und von ihm weg bewegbare Stößelplatte 38 gleitend

1.

Mit aer Oberseite der Stößelplatte 38 ist ein unterer Stempel 40 mittels Schrauben befestigt, die durch einen radial nach außen ragenden Flansch des Stempels geschraubt sind. Die Stößelplatte 38 stützt sich an einer fünften Pressenstufe 42 mit einem Kolben und einem Zylinder ab. Die fünfte Stufe 42 wird von einer vierten Stufe 44 getragen, die ihrerseits durch eine dritte Stufe 46 unterstützt wird. Die dritte Stufe 46 ruht auf einer zweiten Stufe 48, die ihrerseits durch eine erste Stufe 50 unterstützt wird.

Zu der fünften Stufe 42 gehört ein Kolben 52, der in einem Zylinder 54 eines darunter angeordneten Kolbens 56 auf- und abbewegbar gefüha ist. Auf die Außenseite des Zylinders 54 ist eine zylindrische Kappe 58 aufgeschraubt, die einen nach innen ragenden Flansch aufweist, welcher mit abdichtender Wirkung mit einem einen kleineren Durchmesser aufweisenden Abschnitt des Kolbens 52 zusammenarbeitet und als Begrenzungsanschlag zur Wirkung kommt, der die Aufwärtsbewegung des Kolbens 52 unterbricht. Damit der Kammer unter dem Kolben 52 ein hydraulisches Druckmittel z. B. öl, zugeführt werden kann, sind eine Zu- und Abführungsleitung 60 und ein sich axial durch (>o den Kolben erstreckender Kanal vorhanden.

Der Kolben 56 bildet einen Bestandteil der vierten Stufe 44 und ist in einem Zylinder 62 eines Kolbens 64 auf- und abbewegbar gelagert, der unter dem Kolben 56 und gleichachsig mit den Kolben 52 und 56 angeordnet (■>·_ ist. Auf die Außenfläche des Zylinders 62 ist wieder eine zylindrische Kappe 66 aufgeschraubt, die einen nach innen ragenden Flansch aufweist, welcher mit abdichtender Wirkung mit einem dünneren Abschnitt des Kolbens 56 zusammenarbeitet, und als Begrenzungsan_ schlag wirkt, um die Aufwärtsbewegung des Kolbens 5b zu beenden, sobald eine Schulter dieses Kolbens zur Anlage an der Unterseite der Kappe 66 kommt. Damit der Kammer 70 unter dem Kolben 56 ein hydraulisches Druckmittel, z. B. öl, zugeführt werden kann, ist eine Zu- und Abführungsleitung 68 vorhanden. Der Kolben 64 ist mit Führungsstiften 72 versehen, die verhindern, daß sich der Kolben 56 gegenüber dem Kolben 64 dreht. Analog sind die dritte und die zweite Stufe aufgebaut. Der Kolben 86 bildet einen Bestandteil der ersten Stufe 50 und ist auf- und abbewegbar in einem Zylinder 96 eines Zylinders 98 geführt, der unter dem Kolben 8b gleichachsig mit ihm angeordnet ist. Auf das obere Ende des Zylinders % ist eine zylindrische Kappe IW aufgeschraubt, die einen nach innen ragenden Flansch aufweist welcher mit abdichtender Wirkung mit einem inneren Abschnitt des Kolbens 86 zusammenarbeitet und als Begrenzungsanschlag zur Wirkung kommt, der die Aufwärtsbewegung des Kolbens 86 beende!. Damit einer Kammer 102 unter den Kolben 86 ein hydraulisches Druckmittel, z. B. Öl, zugeführt werden kann, sind eine Zu- und Abführungsleitung 104 und ein axialer Kanal in dem Zylinder 98 vorhanden. In den Zylinder W eingebaute Führungsstifte 106 verhindern Drehbewegungen des Kolbens 86 gegenüber dem Zylinder 98.

Alle Kappen 58, 66, 78, 88 und 100 weisen an ihrer Umfangsfläche Löcher zum Aufnehmen von Schraubenschlüsseln auf, damit sie sich gegenüber dem zugehörigen Zylinderabschnitt leicht verstellen lassen, jede Kappe ist mit einer Klemmschraube versehen,damit sie nach dem Einstellen gegenüber dem zugehörigen Zylinderabschnitt festgelegt werden kann. Jeder der Kolben 54, 64, 74 und 86 weist auf einer Unterseite öffnungen zum Aufnehmen der Führungsstifte 72, Hi, 94 und 106 auf. Der Durchmesser jedes Führungsstiltes ist etwas kleiner als der Durchmesser der zugehörigen Aufnahmeöffnung. Gemäß Fig.2 nehmen die Durchmesser der Kolben von dem Matrizenkopf 20 aus von oben nach unten zu, d.h., der Kolben 86 hat einen größeren Durchmesser als jeder darüberl.egende Kolben, der Kolben 74 hat einen größeren Durchmesser als jeder darüber angeordnete Kolben usw..

Die Platte 38 und alle Kolben sind mit einer zentralen Bohrung versehen, welche Bohrungen mit abdichtender Wirkung mit einer Stange 108 zusammenarbeiten. Gemäß F ig. 2 ist die Strecke, längs welcher eine Abdichtung zwischen jedem Kolben und der Stange bewirkt wird, erheblich kleiner als die halbe axiale Dicke des betreffenden Kolbens. Die Stange 108 ist an ihrem oberen Ende mit einem Verlängerungsstuck HC versehen, dessen oberes Ende als Kopf 112 ausgeb.ldel ist. Der Kopf 112 stützt sich an einer Schulter arr Umfang einer Bohrung der Platte 38 ab 1sodaI jed« Abwärtsbewegung der Stange 108 eine Abwartsbewe gung der Platte 38 hervorruft, die dann ihrerseits au sämTliche Kolben eine nach unten gerichtete Kraf

Uas untere Ende der Stange 108 ist in einen in eine Kammer 116 arbeitenden Kolben 114 eingeschraub Die Kammer 116 ist innerhalb des Zylinders ausgebildet. Die Stange 108 ragt durch eine Bohrung a einem Ende der Kammer 116. Das andere Ende d( Kammer ist durch eine mit dem Zylinder 98 lösb; verbundenen Abdeckung 118 abgeschlossen. Mit dei Raum über dem Kolben 114 in der Kammer 116 stel eine Zu- und Abführungsleitung 120 in Verbindung. Eii

weitere Leitung 122 dient dazu, die Kammer 116 unter dem Kolben 114 ständig mit einem Rücklaufbehälter zu verbinden.

Der Zylinder 98 ist mit der Innenfläche einer Buchse 126 auf beliebige Weise, z. B. mittels Klemmschrauben, lösbar verbunden. An der äußeren Umfangsfläche der Buchse 126 sind zwei Keile 128 befestigt, von denen jeder durch einen senkrechten Schlitz 130 geführt wird. Die Außenfläche der Buchse 126 ist mittels eines Außengewindes in eine Gewindebohrung eines Zahnrades 132 eingeschraubt.

Das Zahnrad 132 weist einen sich in axialer Richtung erstreckenden, sich an einer Druckplatte 134 abstützenden Schaft auf. Die Druckplatte 134 ruht auf einem Teil der Grundplatte 12. Gemäß Fig. 2 ist auf den Schaftabschnitt des Zahnrades 132 eine zylindrische Buchse 136 aufgeschoben. Das Zahnrad 132 kämmt mit einem mit einer Welle 140 verkeilten kleineren Zahnrad 138. Die Welle 140 weist an ihren oberen Ende einen mit einem Schraubenschlüssel erfaßbaren Vierkantkopf 142 od. dgl. auf. An der Grundplatte 12 ist eine die Zahnräder 132 und 138 überdeckende Platte 144 lösbar befestigt. Die Welle 140 ist in der Grundplatte 12 gelagert und mit Lagerbuchsen versehen. Eine Lagerplatte 146 ist über der Platte 144 angeordnet, und dient dazu, die sich drehende Welle 140 zu führen. Wird die Welle 140 gedreht, treibt das Zahnrad 138 das Zahnrad 132 an. Wird das Zahnrad 132 gedreht, bewirkt es, daß sich die Buchse 126 senkrecht bewegt, ohne sich zu drehen, und hierbei bewegt die Buchse alle fünf Stufen der Presse auf den Matrizenkopf 20 zu oder von ihm weg.

Gemäß Fig. 1 wird dem Zylinder 25 ein hydraulisches Druckmittel, z. B. öl, über eine Zuleitung 148 zugeführt; außerdem ist an dem Zylinder 24 eine Rückleitung 150 angeschlossen.

Gemäß Fig. 1 ist in bekannter Weise ein Aufgabebehälter 174 für den in der Matrizenöffnung zu verdichtenden Werkstoff auf der Oberseite des Matrizenkopfes 20 angeordnet. Dieser Aufgabebehälter wird durch eine Kolbenstange 176 periodisch vorgeschoben, so daß sein unteres Ende in Deckung mit der Matrizenöffnung kommt. Die Kolbenstange 176 ist mit einem in einem Zylinder 178 arbeitenden Kolben 180 verbunden.

Den Enden des Zylinders 178 kann ein hydraulisches Druckmittel, z. B. Öl, über Leitungen 182 und 184 zugeführt werden.

Die erfindungsgemäße Presse 10 kann nach Belieben manuell, halbautomatisch oder vollautomatisch betrieben werden.

In Verbindung mit der Erläuterung der Arbeitsfolgcn wird von fünf Füllmengen gesprochen. Im vorliegenden Fall wird ein Wählschalter, der es ermöglicht, eine Wahl zwischen einer und fünf Füllmengen zu treffen, auf fünf Füllmcngen eingestellt.

Die Bedienungsperson legt eine Schicht aus einem verstärkten Stoff in die Matrizenöffnung ein. Dann betätigt sie zwei Druckknöpfe. Das Betätigen der Druckknöpfc leitet eine Bewegung des Aufgabebehälters 174 ein.

Sobald der Aufgabebehälter 174 eine Stellung über der Matrizenöffnung erreicht, wird die Mairizenöffnung mit pulvcrförmigcm Werkstoff gefüllt, und es wird ein Endschalter betätigt, woraufhin der Aufgabebehälter in seine normale Stellung nach F i g. 1 zurückkehrt. Sobald sich der Aufgabebehälter in Richtung auf seine Stellung nach F i g. 1 bewegt, belätigl er einen einstellbaren Endschalter, der den zweiten Füllvorgang dadurch einleitet.

Infolgedessen wird die Leitung 92 jetzt mit der Rückleitung verbunden, so daß der Kolben 74 nach

s unten geht, bis er seine tiefste Stellung erreicht.

letzt ist das Arbeitsspiel der Presse unterbrochen, und die Bedienungsperson legt eine weitere Schicht aus verstärktem Material in die Matrizenöffnung ein. Dann betätigt die Bedienungsperson erneut die beiden

ίο Druckknöpfe, um den Aufgabebehälter 174 in Bewegung zu setzen. Diese Arbeitsschritte werden wiederholt, bis insgesamt fünf Füllmengcn verarbeitet worden sind.

Nach der Beendigung des fünften Füllvorgangs kehrt

is der Aufgabebehälter 174 in seine Ausgangsstellung zurück, und hierbei betätigt er einen Endschalter zum Einleiten der Vorwärtsbewegung des Hauptstößels 30.

Zwar wird dem Hauptstößel ein Signal zugeführt, um seine Vorwärtsbewegung einzuleiten, doch wird der Hauptstößel tatsächlich erst vorgeschoben, nachdem die Bedienungsperson die letzte verstärkte Stoffschicht in die Presse eingelegt und die Druckknöpfe mit beiden Händen betätigt hat, um die betreffenden Stromkreise zu schließen.

:s Jetzt wird der Stößel 30 schnell vorgeschoben, bis er einen einstellbaren Endschalter betätigt, der eine Verlangsamung der Stößelbewegung bewirkt. Hierauf arbeitet der Hauptstößel 30 mit seiner Preßgeschwindigkeit. Er setzt seine Bewegung mit der Preßgeschwindigkeit fort, bis das Erzeugnis vollständig zusammengedrückt ist-, sobald dies geschehen ist, berührt der Hauptstößel einen Endschalter.

Dann wird der Hauptstößel 30 wieder zurückgezogen.

is Etwa in der Mitte seines nach oben gerichteten Rückwärtshubes betätigt der Hauptstößel 30 einen Endschalter zum Einleiten eines Auswerfvorgangs.

Dies hat zur Folge, daß das hergestellte Erzeugnis aus der Matrizenöffnung ausgeworfen wird, während der Hauptstößel 30 in seine höchste Stellung nach Fig. I zurückkehrt.

Soll die Presse 10 automatisch arbeiten, so laufen die einzelnen Vorgänge voneinander getrennt unmittelbar nacheinander ab.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Presse lassen sich Erzeugnisse der verschiedensten Art herstellen; als Beispiel sei eine sich aus mehreren Schichten zusammensetzende, mit inneren Verstärkungen versehene Schleifscheibe aus pulverförmigen Schleifmitteln ge-

so nannt.

In F i g. 1 bezeichnen die eine konkave Form aufweisenden Teile der Leitungen 60,68,82,92,104,120 und 122 flexible Abschnitte, der Leitungen, die die erwähnten Aufwärts- und Abwärtsbewegungen der

ss Kolben der fünf verschiedenen Stufen ermöglichen.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Presse 10 führt die Leitung 120 ständig Drucköl der Kammer 116 zu, um ständig eine nach unten wirkende Vorspannkraft auf den Kolben 114 und die Stange 108 aufzubringen.

ho Diese auf die Stange 108 wirkende Vorspannkraft wird auf die Stößelplatte 38 und die Kolben aller fünf Stufen übertragen. Der auf jeden Kolben der verschiedenen Stufen aufgebrachte hydraulische Druck muß ausreichen, um diese nach unten wirkende Vorspannkraft zu

(•s überwinden. Wird die Kammer unter dem Kolben einer bestimmten Stufe mit der zum Behälter führenden Rücklcitung verbunden, um sie um dem Innendruck zu entlasten, bewirkt die durch die Stange 108 aufgebrach-

te, nach unten gerichtete Vorspannkraft, daß der betroffende Kolben nach unten bewegt wird, um die Flüssigkeit aus der zugehörigen Kammer zu verdrängen.

Die Ruhestellung des Stempels 40 und damit auch das durch den Matrizenring 32 bestimmte Füllvolumen der Matrizenöffnung richten sich nach den unveränderü-

chen mechanischen Abmessungen der Bauteile der fünf Stufen und nach der eingestellten Höhe der Buchse 126 Die Stellung des eingestellten Stempels 40 beim Auswerfen des Erzeugnisses wird durch die Abmessungen der Kolben 52, 56, 64, 74, 86, die gewählter Stellungen der zylindrischen Kappen 58, 66, 78, 88, 10( sowie die Einstellhöhe der Buchse 126 genau bestimmt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Pulverformpresse mit einem in die Matrize eingreifenden Oberstempel und mit einem. in der Matrize verschiebbaren unteren Formstempel, der von einem obersten Preßkolben getragen wird, welcher in einem einen Kortzsatz eines darunter liegenden Kolbens bildenden Zylinder läuft, wobei die Kolben im ausgefahrenen Zustand in i<> ihren Zylindern anschlagen, die mit einstellbaren Hubbegrenzungen versehen sind.dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von in — einen Fortsatz des darunterliegenden Kolbens bildenden — Zylindern (54; 62; 76; 84) arbeitenden Preßkolben (56; 64; 74) kaskadenartig koaxial übereinander angeordnet sind, von denen der unterste Preßkolben (86) in einem von einem in axialer Richtung schraubeinstellbaren Basisteil (98) getragenen Zylinder (96) geführt ist, daß jeder der Zylinder eine axial einstellbare aufgeschraubte Anschlagkappe (58; 66; 78; 88; 100) trägt, gegen die die Kolben anschlagen, und daß eine Rückholstange (108) durch Zentralbohrungen aller Kolben geführt ist, die am obersten Preßkolben (52) angreift und an ihrem unteren Ende einen Kolben (114) trägt, der in einem weiteren Zylinder innerhalb des schraubeinstellbaren Basisteils (98) geführt ist.

2. Pulverformpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß axial benachbarte Kolben über in axialen Bohrungen laufende Führungsstifte (72; 81; 94; 106) drehfest miteinander verbunden sind.

3. Pulverformpresse nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der schraubeinstellbare Basisteil (98) von einer Gewindebüchse (126) getragen ist, auf der eine axial festgelegte Buchse aufgeschraubt ist, deren Außenzahnkranz (132) mit einem Einstellritzel (138) kämmt.