DE3143550C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Preßwerkzeug zum Herstellen ke­ ramischer Formlinge, insbesondere Teller, aus pulver- oder granulatförmiger Masse mit

• - einem ersten Formteil, das eine zu einer Seite des Form­ lings, insbesondere zur Tellerunterseite, zumindest annä­ hernd komplementäre erste Formfläche aufweist,
• - einem zweiten Formteil, das eine zur entgegengesetzten Seite des Formlings, insbesondere zur Telleroberseite, komplementäre zweite Formfläche aufweist, und
• - einem bei geschlossenem Preßwerkzeug von den beiden Formteilen begrenzten Hohlraum, in den ein Zuführkanal für die durch Einwirkung der Schwerkraft und/oder eines Druckgases zuführbare Masse mündet.

Bei einem bekannten Preßwerkzeug dieser Gattung (DE-OS 25 25 085, Fig. 7) sind die beiden Formteile längs einer gemeinsamen senkrechten Achse in einer ringförmigen Matri­ ze verschiebbar. Der Hohlraum, der mit keramischer Masse gefüllt wird und in dem diese zu einem Formling gepreßt wird, ist unmittelbar von den Formflächen beider Formteile sowie von der Innenwand der Matrize begrenzt. Das obere Formteil, dessen Formfläche zur Oberseite eines Tellers komplementär ist, weist eine axiale Bohrung auf, in der ein kolbenstangenartig ausgebildeter und mit dem Kolben einer doppeltwirkenden hydraulischen Kolben-Zylinderein­ heit verbundener Schieber geführt ist. Die Bohrung erwei­ tert sich innerhalb des oberen Formteils zu einem Ring­ raum, an den der Zuführkanal für die keramische Masse seitlich angeschlossen ist und der eine gleichachsig mit dem Schieber an der ersten Formfläche ausgebildete Mündung aufweist.

Die pulverförmige keramische Masse gelangt aus einem Behälter über eine Zellenradschleuse in eine Vorkammer und wird von dort aus mit Druckluft durch den Zuführkanal hindurch, dessen Mündung vom Schieber freigegeben ist, in den Hohlraum des geschlossenen Preßwerkzeugs gefördert. Anschließend wird der Schieber von der zugehörigen Kolben- Zylindereinheit nach unten bewegt, so daß er die Mündung des Zuführkanals verschließt. Dabei drückt er keramische Masse aus dem unteren Teil des Ringraumes und aus der Mündung des Zuführkanals in den schon mit keramischer Masse gefüllten Hohlraum. Infolgedessen wird die ke­ ramische Masse, die sich von der Mündung aus nurmehr unwe­ sentlich radial nach außen verteilen kann, im achsnahen Bereich des Hohlraumes vorverdichtet, ehe der eigentliche, durch eine axiale Relativbewegung der beiden Formteile zueinander hin bewirkte Preßvorgang beginnt.

In dem Formling, der mit dem bekannten Preßwerkzeug ge­ preßt wird, entsteht somit eine Inhomogenität, die beim Brennen Risse hervorrufen kann. Außerdem läßt der Schieber an der Oberseite des gepreßten Formlings eine ringförmige Spur zurück, die sich selbst durch sorgfältiges Putzen nicht so gründlich beseitigen läßt, daß sie nach dem Brennen nicht wieder sichtbar wäre. Für ein isostatisches Pressen mit einer Membran ist das bekannte Preßwerkzeug weder vorgesehen noch geeignet; bei Verwendung einer Membran würde die vom Schieber in den Formraum hingepreßte zusätzliche keramische Masse die Membran in ihrem zen­ tralen Bereich zusammendrücken, so daß dort am gepreßten Formling eine Verdickung zurückbleiben würde. Die mangeln­ de Eignung des bekannten Preßwerkzeugs für das isostati­ sche Pressen macht es unmöglich, mit diesem Preßwerkzeug hochwertige keramische Formlinge mit unterschiedlicher Dicke, beispielsweise Teller mit Fußrand, herzustellen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Preßwerkzeug der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzubilden, daß es für das isostatische Pressen ge­ eignet ist und am gepreßten Formling höchstens solche Spu­ ren des Einfüllvorgangs hinterläßt, die sich mit geringem Arbeitsaufwand beseitigen lassen und nach dem Brennen nicht mehr störend bemerkbar sind.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

• - bei an sich bekannter Anordnung einer Membran, die einen den Hohlraum ringförmig umschließenden Randwulst aufweist und sich wahlweise an die erste Formfläche anlegen oder mit einem Druckmittel von dieser wegdrücken läßt,
• - der Randwulst eine Vertiefung aufweist, die den Hohlraum buchtartig radial nach außen erweitert,
• - die Mündung des Zuführkanals der Vertiefung gegenüber­ liegt und
• - der Randwulst durch das Druckmittel in eine Preßend­ stellung verformbar ist, in der die Vertiefung derart verflacht ist, daß die Verbindung zwischen der Mündung des Zuführkanals und dem Hohlraum zumindest annähernd unterbrochen ist.

Damit wird erreicht, daß die Vertiefung die Mündung des Zuführkanals mit dem Hohlraum des Preßwerkzeugs verbindet, solange der Randwulst vom Druckmittel nicht in seine Preßendstellung verformt ist. Diese Verbindung wird aber zumindest annähernd unterbrochen, wenn der Randwulst unter Einwirkung des Druckmittels seine Preßendstellung ein­ nimmt.

Preßwerkzeuge zum Herstellen keramischer Formlinge wie Teller od. dgl. aus pulver- oder granulatförmiger Masse mit zwei die Unterseite und Oberseite des Formlings ausbilden­ den Formteilen, von denen das erste eine Membran zum iso­ statischen Pressen aufweist, sind an sich bekannt.

Bei einem solchen Preßwerkzeug (DE-OS 29 33 226) ist der Rand der zum iso­ statischen Pressen an dem einen Formteil angeordneten Mem­ bran auf ihrer zum anderen Formteil weisenden Oberfläche mit einer in sich geschlossenen Ringnut versehen und un­ terhalb dieser Ringnut vorrangig mit Druckmittel beauf­ schlagbar. Die Ringnut soll verhindern, daß die Membran auf den Formling, der nach Dem pressen in ihr liegen bleibt, nachdem er vom gegenüberliegenden Formteil frei­ gegeben worden ist, radiale Haltekräfte ausübt, die das Entnehmen des Formlings erschweren und den Formling sogar beschädigen können. Durch die vorrangige Beaufschlagung der Membran im Bereich unterhalb der Ringnut soll erreicht werden, daß ein Tellerrand entsteht, der nur noch gering­ fügig nachbearbeitet zu werden braucht. Dieses bekannte Preßwerkzeug wird in vollständig geöffnetem Zustand mit pulverförmiger Porzellanmasse gefüllt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsge­ mäßen Preßwerkzeugs ist die Vertiefung in der Preßend­ stellung soweit verflacht, daß der Formling im Bereich der Vertiefung einen Preßgrat erhält, der zumindest nicht wesentlich dicker ist als in den übrigen Bereichen des Randwulstes.

Es ist zweckmäßig, wenn die Vertiefung sich in entspanntem Zustand der Membran zu deren Mitte hin verbreitet. Da­ durch wird der Füllvorgang beschleunigt und eine homogene Verteilung der keramischen Masse im Hohlraum begünstigt.

Das erfindungsgemäße Preßwerkzeug kann übereinstimmend mit dem beschriebenen Stand der Technik einen am zweiten Form­ teil geführten Schieber aufweisen, der in Richtung zum Hohlraum hin und von diesem weg im Zuführkanal bewegbar ist, um dessen Mündung zu schließen und zu öffnen. Dabei ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Schieber zumindest annähernd parallel zu einer durch die Mitte der Vertiefung verlaufenden Mantellinie der Membran verschiebbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen senkrechten Axialschnitt eines Preß­ werkzeugs in seiner Füllstellung während des Füllens,

Fig. 2 einen entsprechenden Axialschnitt des Preß­ werkzeugs in seiner Füllstellung unmittelbar nach dem Ende des Füllens, vor Beginn des Pressens,

Fig. 3 einen entsprechenden Axialschnitt des Preß­ werkzeugs in seiner Preßendstellung,

Fig. 4 den Schnitt IV-IV in Fig. 1,

Fig. 5 den Schnitt V-V in Fig. 1 und

Fig. 6 den Schnitt VI-VI in Fig. 3.

Das dargestellte Preßwerkzeug hat die Aufgabe, bei jedem Hub einer nicht dargestellten Presse, in die es eingebaut ist, aus pulver- oder granulatförmiger keramischer Masse 10 einen Formling 12 - im dargestellten Beispiel handelt es sich um einen Suppenteller - zu pressen.

Zu dem Preßwerkzeug gehört ein erster Formteilträger 14 mit einem daran befestigten ersten Formteil 16, an dem eine zur normalerweise unteren Seite des Formlings 12 kom­ plementäre erste Formfläche 18 ausgebildet ist. An dieser ersten Formfläche 18 münden Druckmittelkanäle 20.

Dem ersten Formteil 16 ist eine Membran 22 aus elastischem Werkstoff zugeordnet, die in entspanntem Zustand gemäß Fig. 1 und 2 an der ersten Formfläche 18 anliegt. Die Mem­ bran 22 hat an ihrem Rand einen Kragen 24, der zwischen dem ersten Formteil 16 und einem mit diesem verschraubten Spannring 26 abdichtend eingespannt ist. Die Membran 22 hat ferner auf ihrer dem Betrachter der Fig. 4 zugewandten Vorderseite einen Randwulst 28, der vom Spannring 26 abge­ stützt ist, jedoch an seiner Vorderseite bei geöffnetem Preßwerkzeug freiliegt. In die Vorderseite des Randwulstes 28 ist eine Vertiefung 30 von etwa kreisbogenförmigem Um­ riß eingearbeitet, die sich im entspannten Zustand der Membran 22 gemäß Fig. 1, 2 und 4 radial nach innen verbrei­ tert und vertieft. In die Vorderseite des Randwulstes 28 und des Spannrings 26 sind ferner zwei rinnenartige Ent­ lüftungskanäle 32 eingearbeitet, die gegen die senkrechte Symmetrieebene der Vertiefung 30 um je etwa 45° versetzt sind.

Zum Preßwerkzeug gehört ferner ein zweiter Formteilträger 34 mit einem zweiten Formteil 36, an dem eine zur norma­ lerweise oberen Seite des Formlings 12 komplementäre zweite Formfläche 38 ausgebildet ist.

Die beiden Formteilträger 14 und 34 mit den zugehörigen Formteilen 16 und 36 sind längs einer waagerechten Achse zueinander hin und voneinander weg bewegbar; im darge­ stellten Beispiel ist vorgesehen, daß der erste Formteil­ träger 14 an einem längs der Achse beweglichen Bauteil, der zweite Formteilträger 34 dagegen an einem ortsfesten Bauteil einer Presse, beispielsweise einer Kniehebelpres­ se, befestigt ist.

Das zweite Formteil 36 weist in seinem oberen Bereich einen Einsatz 40 auf, der ebenso wie die Vertiefung 30 im Randwulst 28 der Membran 22 in bezug zu einer axialen Vertikalebene, der Zeichnungsebene der Fig. 1 bis 3, symmetrisch angeordnet und gestaltet ist. In den Einsatz 40 ist ein Zuführkanal 42 eingearbeitet, der in seinem oberen Teil senkrecht ist, in seinem unteren Teil dagegen schräg nach unten zur freien Stirnfläche des Einsatzes 40 hin verläuft und dort eine Mündung 44 aufweist, die der Vertiefung 30 genau gegenüberliegt.

Im Einsatz 40 ist ein Schieber 46 geführt, der in einer zurückgezogenen Stellung gemäß Fig. 1 den Zuführkanal 42 freigibt, dessen Mündung 44 dagegen in einer vorgescho­ benen Stellung gemäß Fig. 2 und 3 verschließt. Die Bewe­ gungsrichtung des Schiebers 46 ist zumindest annähernd parallel zu einer Geraden, durch die sich die in der Vertikalebene liegende Mantellinie der Membran 22 unterhalb der Vertiefung 30 näherungsweise ersetzen läßt. Zum Hin- und Herbewegen des Schiebers 46 ist am zweiten Formteilträger 34 ein beispielsweise hydraulisch betätig­ barer Stößel 48 angeordnet.

Im Abstand oberhalb des zweiten Formteils 36 ist ein im Vergleich zu diesem stark verkleinert gezeichneter, trich­ terförmiger Massebehälter 50 angeordnet, der einen Vorrat der keramischen Masse 10 enthält und an dessen unterem Ende ein Absperrschieber 52 in einem Mischbehälter 54 ge­ führt und mittels einer Kolben-Zylindereinheit 56 betätig­ bar ist. Wenn der Absperrschieber 52 seine Offenstellung gemäß Fig. 1 einnimmt, hat der Massebehälter 50 Verbindung mit einem perforierten Rohrstück 58, das sich durch den Mischbehälter 54 hindurcherstreckt und über eine Masselei­ tung 60 mit dem Zuführkanal 42 verbunden ist. In den Mischbehälter 54 mündet außerhalb des perforierten Rohr­ stücks 58 eine Druckluftleitung 62.

Wenn das zweite Formteil 36 seine Füllstellung einnimmt, liegt der Randwulst 28 der Membran 22 gemäß Fig. 1 und 2 abdichtend rings um die zweite Formfläche 38 am zweiten Formteil 36 an; durch die Vertiefung 30 ist aber ein Be­ reich rings um die Mündung 44 des Füllkanals 42 freigelas­ sen. Die Membran 22 selbst liegt in der Füllstellung an der ersten Formfläche 18 an, da in den Druckmittelkanälen 20 Atmosphärendruck oder sogar Unterdruck herrscht. Auf diese Weise ist dafür gesorgt, daß zwischen der Membran 22 und der zweiten Formfläche 38 ein Hohlraum 64 freibleibt, der in seinem Querschnitt demjenigen des gepreßten Form­ lings 12 ähnlich ist, jedoch größere Dickenabmessungen aufweist.

Jeder Arbeitszyklus des Preßwerkzeugs beginnt nach dem Entnehmen eines gepreßten Formlings 12 damit, daß das erste Formteil 16 in seine Füllstellung gemäß Fig. 1 ge­ fahren wird. Dabei hält der Schieber 46 zunächst die Mün­ dung 44 noch geschlossen; über dem Schieber 46 hat sich während des vorangegangenen Arbeitszyklus bei geöffnetem Absperrschieber 52 in der Masseleitung 60, die stark ver­ kleinert und verkürzt dargestellt ist, ein Volumen an keramischer Masse 10 angesammelt, das dem Volumen des Hohlraums 64 entspricht. Daraufhin ist, ebenfalls vor oder während der Schließbewegung des ersten Formteils 16, der Absperrschieber 52 in seine Schließstellung gebracht wor­ den.

Sobald das erste Formteil 16 die Füllstellung gemäß Fig. 1 erreicht hat, wird der Schieber 46 zurückgezogen, so daß er die Mündung 44 freigibt, und gleichzeitig wird für eine kurze Zeitspanne von beispielsweise einer halben Sekunde durch die Druckluftleitung 62 Druckluft stoßartig in den Mischbehälter 54 eingeleitet, von wo sie durch das perfo­ rierte Rohrstück 58 in die Masseleitung 60 gelangt und die dort bereitgestellte Menge keramischer Masse 10 in den Hohlraum 64 mitreißt. Während der Hohlraum 64 auf diese Weise mit der keramischen Masse 10 gefüllt wird, entweicht die Luft durch die Entlüftungskanäle 32. Anschließend wird der Schieber 46 wieder vorgeschoben, so daß er gemäß Fig. 2 die Mündung 14 erneut verschließt.

Sodann wird ein flüssiges Druckmittel durch die Druckmit­ telkanäle 20 eingeleitet, so daß die Membran 22 gemäß Fig. 3 von der ersten Formfläche 18 weggedrängt wird. Davon ist auch der radial innere Bereich des Randwulstes 28 be­ troffen, der sich nun rings um den Hohlraum 64 dem zweiten Formteil 36 bzw. in dessen oberem Bereich dem Einsatz 40 nähert. Infolgedessen wird die Verbindung zwischen der Mündung 44 und dem Hohlraum 64 durch eine in Fig. 3 und 6 angedeutete Verformung der Vertiefung 30 wesentlich verengt, so daß im Bereich des Einsatzes 40 ein Preßgrat entsteht, der ebenso dünn oder jedenfalls nicht wesentlich dicker ist als der rings um den Hohlraum 64 in üblicher Weise entstehende Preßgrat.

Sobald die gesamte im Hohlraum 64 enthaltene keramische Masse 10 gemäß Fig. 3 zu einem homogenen Formling 12 verdichtet worden ist, wird der erste Formteilträger 14 samt erstem Formteil 16 vom zweiten Formteil 36 weg in eine nicht gezeichnete Offenstellung bewegt, so daß der Formling 12 entnommen werden kann. Währenddessen wird die Masseleitung 60 durch Öffnen des Absperrschiebers 52 er­ neut mit keramischer Masse 10 gefüllt, so daß anschließend ein neuer Arbeitszyklus beginnen kann.

Claims (5)

1. Preßwerkzeug zum Herstellen keramischer Formlinge (12), insbesondere Teller, aus pulver- oder granulatförmiger Masse (10) mit

• - einem ersten Formteil (16), das eine zu einer Seite des Formlings (12), insbesondere Tellerunterseite, zumin­ dest annähernd komplementäre erste Formfläche (18) auf­ weist,
• - einem zweiten Formteil (36), das eine zur entgegenge­ setzten Seite des Formlings (12), insbesondere zur Teller­ oberseite, komplementäre zweite Formfläche (38) aufweist, und
• - einem bei geschlossenem Preßwerkzeug von den beiden Formteilen (16, 36) begrenzten Hohlraum (64), in den ein Zuführkanal (42) für die durch Einwirkung der Schwerkraft und/oder eines Druckgases zuführbare Masse (10) mündet,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - bei an sich bekannter Anordnung einer Membran (22), die einen den Hohlraum (64) ringförmig umschließenden Rand­ wulst (28) aufweist und sich wahlweise an die erste Form­ fläche (18) anlegen oder mit einem Druckmittel von dieser weg drücken läßt,
• - der Randwulst (28) eine Vertiefung (30) aufweist, die den Hohlraum (64) buchtartig radial nach außen erweitert,
• - die Mündung (44) des Zuführkanals (42) der Vertiefung (30) gegenüberliegt und
• - der Randwulst (28) durch das Druckmittel in eine Preßendstellung verformbar ist, in der die Vertiefung (30) derart verflacht ist, daß die Verbindung zwischen der Mündung (44) des Zuführkanals (42) und dem Hohlraum (64) zumindest annähernd unterbrochen ist.

2. Preßwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (30) in der Preßendstellung soweit ver­ flacht ist, daß der Formling (12) im Bereich der Vertie­ fung (30) einen Preßgrat erhält, der zumindest nicht we­ sentlich dicker ist als in den übrigen Bereichen des Randwulstes (28).

3. Preßwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (30) sich in entspanntem Zustand der Mem­ bran (22) zu deren Mitte hin verbreitert.

4. Preßwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem am zweiten Formteil (36) geführten Schieber (46), der in Richtung zum Hohlraum (64) hin und von diesem weg im Zu­ führkanal (42) bewegbar ist, um dessen Mündung (44) zu schließen bzw. zu öffnen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (46) zumindest annähernd parallel zu einer durch die Mitte der Vertiefung (30) verlaufenden Mantel­ linie der Membran (22) verschiebbar ist.