DE4203572A1 - Formmaschine fuer verschieden abgestufte gegenstaende - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf mittels Druck betriebene Formmaschinen zur Herstellung verschiedenster Gegenstände mit Stufen und Aussparungen, wie z. B. Zahnräder, Riemenscheiben und ähnliche, und betrifft insbesondere eine Formmaschine für verschieden abgestufte Gegenstände mit mehreren zylindrischen, koaxial zu einem Kernstempel angeordneten Druckstempeln, die gleitend gegenüber dem benachbarten Kernstempel oder gegenüber einem anderen Druckstempel bzw. anderen Druckstempeln bewegbar sind und in eine feste Form gefülltes Pulver mittels Druck zur Bildung abgestufter Gegenstände zusammendrücken, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Herstellung von Zahnrädern, Riemenscheiben und anderen Maschinenteilen ist es erforderlich, zur Vorbereitung der Materialien zum Sintern die verschieden abgestuften Gegenstände zu formen. Formmaschinen umfassen als wesentliches Bauteil bisher das in Fig. 8 dargestellte Bauteil zur Herstellung der verschieden abgestuften Gegenstände.

Bei dem in Fig. 8 dargestellten Bauteil sind die Druckstempel T1, T2 und T3 koaxial zu der Kernstange CR angeordnet. Jeder der Druckstempel ist gleitend mindestens gegen einen benachbarten Druckstempel oder die Kernstange bewegbar. Das vorher in eine Form U gefüllte Pulver wird mittels der Druckstempel T1, T2 und T3 und oberen Druckstempeln, die nicht dargestellt sind, jedoch nach unten gegen die Druckstempel T1, T2 und T3 wirken, zusammengepreßt, so daß ein abgestufter Gegenstand geformt werden kann. Eine derartige Formmaschine ist allgemein bekannt, so daß aufgrund der Übersichtlichkeit der Zeichnungen die oberen Druckstempel und der Antriebsmechanismus der Maschine weggelassen wurde. Es sind ebenfalls Fluiddruckzylinder für den Betrieb der Druckstempel T1, T2, T3 nicht dargestellt.

Wie man aus Fig. 8 sieht, ist eine Form U auf einer Formlagerung TU befestigt, die wiederum an einem Satz Führungsstangen G befestigt ist. Die Stempellager TS1, TS2 und TS3, die den entsprechenden Druckstempeln T1, T2 und T3 zugeordnet sind, sind vertikal von der Formlagerung TU, den Stempellagerungen TS1 und TS3 bzw. der Kernstangenlagerung CRS angeordnet. Jede der Stempellagerungen und die Kernlagerung CRS werden mittels zugeordneter unabhängiger Fluiddruckzylinder angetrieben.

Bei der dargestellten Formmaschine sind ebenfalls obere Druckstempel (nicht dargestellt) vorgesehen, so daß das in die Form U gefüllte Pulver zum Formen zusammengedrückt werden kann. Bei einer Maschine zum Formen abgestufter Gegenstände einer bestimmten Form, die nur einen Satz unterer und oberer Druckstempel umfaßt, kann die vertikale Länge der Maschine unberücksichtigt bleiben. Bei einer allgemein verwendeten Maschine, die zur Herstellung abgestufter Gegenstände mit unterschiedlichen oberen und unteren Hauptflächen dient, müssen jedoch mehrere obere Druckstempel und entsprechende Lagerungen vorgesehen sein. Aus diesem Grund hat die bekannte Formmaschine zur Herstellung verschieden abgestufter Gegenstände einen Aufbau, bei dem die obere Hälfte der Maschine im wesentlichen die umgekehrte Konstruktion von dem in Fig. 8 dargestellten Hauptteil hat.

Bei einer allgemein verwendbaren Formmaschine sind gewöhnlich die auf jeden Stempel einwirkenden Kräfte entsprechend den Formen der Hauptflächen der zu formenden Gegenstände unterschiedlich. Entsprechend muß bei der Auslegung einer Formmaschine die zulässige Belastung für jede Stempellagerung den maximal in der Formmaschine auftretenden Wert haben.

Weiter dient jeder der Druckstempel bzw. die Kernstange CR unabhängig voneinander zum Füllen von Pulver in die Form zum zeitweiligen und tatsächlichen Zusammendrücken des Pulvers und zum Austragen der geformten Gegenstände. Entsprechend muß die Hublänge jedes Druckstempels der Tiefe der Form mit einem gewissen Übermaß entsprechen.

Weiter ist zwischen der Formlagerung und einer benachbarten Stempellagerung, zwischen den einzelnen Stempellagerungen und zwischen einer Stempellagerung und der Kernstangenlagerung ein geeigneter Raum erforderlich, so daß die Basisteile und die Befestigungsbolzen der Druckstempel und der Kernstange nicht gegen die darüber angeordnete Formlagerung oder Stempellagerung anschlagen.

Jede Stempellagerung ist so ausgelegt, daß sie eine Dicke hat, die der maximalen Last für den entsprechenden Stempel, wie oben erwähnt, entspricht, wobei sich die Dicken der einzelnen Stempellagerungen addieren. Aus diesem Grund wird die Gesamtlänge und das Gesamtgewicht der Maschine sehr groß. Beispielsweise hat eine Maschine mit einer Formtiefe von 150 mm und einer maximalen Belastung für jeden Stempel von 400 t/cm² normalerweise eine Gesamtlänge und ein Gesamtgewicht, einschließlich der Druckstempel, von bis zu 10 bis 13 m bzw. 30 bis 60 Tonnen. Entsprechend sind die Kosten für eine derartige Anlage einschließlich der tragfähigen Fundamente einer Werkshalle sehr hoch.

Da man die Druckstempel nicht verkürzen kann, ist die für ein Austauschen der Formen oder der Druckstempel erforderliche Arbeit schwierig und kann nur von einem Fachmann durchgeführt werden. Andererseits erfolgt bei der Herstellung von abgestuften Gegenständen ein häufiger Wechsel der Gegenstände. Meistens ist in jedem Fall ein Austausch der Stempelsätze und für den Austausch der Stempelsätze grundsätzlich eine neue Auslegung und Herstellung neuer Stempelsätze erforderlich. In diesen Fällen sind die Herstellungskosten für einen genauen Stempelsatz mit großer Länge sehr hoch.

Da eine allgemein verwendbare Formmaschine zur Herstellung von abgestuften Gegenständen der hier beschriebenen Bauart die obengenannten Nachteile aufweist, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Formmaschine zu schaffen, die diese Nachteile behebt, d. h. es soll eine Formmaschine kleiner Bauart mit geringem Gewicht geschaffen werden, bei der ebenfalls die Kosten für die Ausrüstung gering sind, die einfach betrieben werden kann und somit wirtschaftlicher ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch gekennzeichnete Erfindung gelöst, d. h. durch eine Formmaschine für verschieden abgestufte Gegenstände mit mehreren zylindrischen, koaxial zu einem Kernstempel angeordneten Druckstempeln, die gleitend gegenüber dem benachbarten Kernstempel oder gegenüber einem anderen Druckstempel bzw. anderen Druckstempeln bewegbar sind und in eine feste Form gefülltes Pulver mittels Druck zur Bildung abgestufter Gegenstände zusammendrücken, die ineinander angeordnete Stempeladapter, von denen jeder das untere Ende eines entsprechenden Druckstempels von den genannten Druckstempeln aufnimmt; eine gemeinsame Basislagerung mit mehreren zylindrischen, koaxial zueinander angeordneten Wänden, die eine in einem festgelegten Niveau angeordnete ringförmige Endfläche zur Aufnahme eines entsprechenden Stempeladapters aufweisen und zwischen sich mit parallel zur Achse der gemeinsamen Basislagerung angeordneten Führungskanälen versehen sind; ineinander angeordnete bewegbare Rahmen, die jeweils rechtwinklig ausgebildet sind und Rahmenseiten zur Aufnahme der Belastung der entsprechenden Fluiddruckzylinder aufweisen, so daß sie gegen das untere Ende eines entsprechenden Stempeladapters anliegen, wobei die innerhalb des Stempeladapters mit maximalem Durchmesser angeordneten Rahmenseiten durch den Führungskanal der gemeinsamen Basislagerung verlaufen, und wobei jede zylindrische Wand der Stempeladapter, mit Ausnahme der innersten, mit Führungskanälen versehen ist, von denen jeder zur Aufnahme einer Rahmenseite des bewegbaren Rahmens, der dem Stempeladapter entspricht, der innerhalb benachbart dazu angeordnet ist, ausgebildet ist, aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Ansicht der Hauptkonstruktion ausschließlich einer Form und ihrer Lagerung der Druckformmaschine;

Fig. 2 eine vertikale Schnittansicht eines abgestuften Gegenstandes;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht des Hauptteils der Formmaschine;

Fig. 4 eine Schnittansicht längs der Linie X-Y in Fig. 1;

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Ansicht eines Stempeladapters H1;

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Ansicht des Stempeladapters H2;

Fig. 7 eine teilweise geschnittene Ansicht des Stempeladapters H3; und

Fig. 8 eine teilweise geschnittene Ansicht der unteren Hälfte einer bekannten, allgemein verwendbaren Formmaschine zur Herstellung abgestufter Gegenstände.

Die in der Zeichnung dargestellte erfindungsgemäße Formmaschine umfaßt mehrere Druckstempel T1, T2 und T3 (siehe Fig. 1). Die Anzahl der Druckstempel ist jedoch nicht begrenzt. Jeder Druckstempel ist zylindrisch und koaxial um eine Kernstange CR angeordnet und wird mittels Fluiddruckzylindern P1, P2 bzw. P3, die in Fig. 3 und 4 dargestellt sind, betrieben. Diese Druckstempel sind gleitend bewegbar gegen die Kernstange CR und/oder die benachbart angeordneten anderen Druckstempel ausgeführt. Das in eine feste Form U gefüllte Pulver wird mittels dieser Druckstempel zusammengedrückt, so daß abgestufte Gegenstände, wie z. B. der in Fig. 2 dargestellte Gegenstand, mittels der Druckstempel geformt werden können. Insoweit entspricht die erfindungsgemäße Formmaschine der bekannten Formmaschine gemäß Fig. 8.

Die in Fig. 3 dargestellte Formlagerung TU ist an vier Führungsstangen G befestigt. Die Form U zum Formen der abgestuften Gegenstände, wie z. B. der in Fig. 2 dargestellte Gegenstand, ist mit der Formlagerung TU verschraubt oder auf eine andere geeignete Weise befestigt.

Weiter sind ineinander angeordnete Stempeladapter H1, H2 und H3 vorgesehen. Die Basisteile der Druckstempel T1, T2 und T3 sind an den entsprechenden Stempeladaptern H1, H2 bzw. H3 befestigt. Die Basisteile der Druckstempel T1, T2 und T3 sind gewöhnlich mit den entsprechenden Stempeladaptern verschraubt, wobei die Befestigungen nicht in der Zeichnung dargestellt sind.

Weiter ist eine gemeinsame Basislagerung B vorgesehen, die koaxiale zylindrische Wände B1, B2 und B3 umfaßt. Die ringförmigen Endflächen BS1, BS2 und BS3 der zylindrischen Wände sind auf gleichem Niveau angeordnet und nehmen an ihren Enden die Basisenden der entsprechenden Stempeladapter H1, H2 bzw. H3 auf.

Weiter sind ineinander angeordnete bewegbare Rahmen F1, F2 und F3 vorgesehen (siehe Fig. 4). Jeder der bewegbaren Rahmen nimmt eine von Fluiddruckzylindern P1, P2 bzw. P3 ausgeübte Kraft auf, so daß entsprechende Paare der Rahmenseiten FS1, FS2 und FS3 gegen die entsprechenden Basisenden der entsprechenden Stempeladapter H1, H2 bzw. H3 anschlagen. Die Rahmenseiten, von denen die Rahmenseiten FS2 und FS3 innerhalb des Stempeladapters H1 mit dem größten Durchmesser angeordnet sind, sind in einen entsprechenden Führungskanal BG, der durch eine zylindrische Wand der gemeinsamen Basislagerung B verläuft, eingesetzt.

Weiter sind in den zylindrischen Wänden der Stempeladapter H1 bzw. H2 Führungskanäle HG1 bzw. HG2 vorgesehen. Diese Führungskanäle HG1 und HG2 können an den Rahmenseiten FS2 des bewegbaren Rahmens F2 bzw. den Rahmenseiten FS3 des bewegbaren Rahmens F3 vorbei laufen.

Bei der dargestellten Ausführungsform der Formmaschine wird die Kernstange CR mittels eines Fluiddruckzylinders P4 über eine bewegbare Platte C, die durch einen in der Mitte der gemeinsamen Basislagerung B vorgesehenen Führungskanal BG verläuft, betrieben. Fig. 1, 3 und 4 zeigen die Formmaschine in einem Zustand, in dem die Stempeladapter H1, H2 und H3 auf entsprechenden ringförmigen Endflächen BS1, BS2 und BS3 der zylindrischen Wände B1, B2 bzw. B3 der gemeinsamen Basislagerung B sitzen. Die ringförmigen Endflächen sind in der gleichen Höhe angeordnet. Fig. 1, 2 und 3 zeigen den Zustand, in dem die Druckstempel T1, T2 und T3 die Bodenfläche der Form U bilden, die an der Formlagerung TU befestigt ist. Andererseits nehmen die bewegbaren Rahmen F1, F2 und F3 die entsprechende Kraft der zugeordneten Fluiddruckzylinder P1, P2 und P3 auf, so daß die Rahmenseiten FS1, FS2 und FS3 (siehe Fig. 4) gegen die Basisendflächen der Stempeladapter H1, H2 bzw. H3 anschlagen.

Weiter soll darauf hingewiesen werden, daß in Fig. 3 lediglich der Hauptteil der Konstruktion unterhalb der Form U dargestellt ist, und daß die gesamte Konstruktion der Formpresse ein weiteres Teil umfaßt, das im wesentlichen dem in Fig. 3 dargestellten ähnlich ist, jedoch umgekehrt oberhalb der Form U angeordnet ist.

Bei der dargestellten Formmaschine ist der obere Teil der Kernstange CR in die Form U eingesetzt, die Stempeladapter H1, H2 und H3 sitzen auf den Endflächen BS1, BS2 und BS3 der gemeinsamen Basislagerung B, so daß die Endflächen TS1, TS2 bzw. TS3 der Druckstempel die Bodenfläche der Form U bilden. In diesem Zustand wird das gewünschte Pulver in die Form U gefüllt, und die Endflächen der Druckstempel des obengenannten oberen Konstruktionsabschnitts, der nicht dargestellt ist, treten mit der Oberfläche des eingefüllten Pulvers in Eingriff.

Es ist verständlich, daß der Druckstempel und die Höhe der Stempeladapter, die den Druckstempeln entsprechen, in geeigneter Weise ausgelegt sein müssen, so daß die Bodenfläche der Form mittels der Endflächen der entsprechenden ringförmigen Endflächen TS1, TS2 und TS3 (siehe Fig. 1) in dem Zustand gebildet wird, in dem die Basisenden der Stempeladapter auf den entsprechenden ringförmigen Endflächen BS1, BS2 und BS3 der gemeinsamen Basis B aufliegen.

Im folgenden werden die bewegbaren Rahmen mittels der entsprechenden genannten Fluiddruckzylinder so angetrieben, daß der/die erforderlichen Druckstempel über den/die genannten Stempeladapter für ein temporäres Zusammendrücken des Pulvers in der Form angetrieben werden, so daß eine Schicht des Pulvers, die einem Druckstempel entspricht, durch Zusammenwirken mit anderen Schichten des Pulvers, die den anderen Druckstempeln entsprechen, nicht bewegt wird.

Die tatsächliche Kompression des Pulvers wird durch Antrieb des bzw. der erforderlichen bewegbaren Rahmen bewirkt. Es ist überflüssig, darauf hinzuweisen, daß bei der tatsächlichen Kompression des Pulvers die Belastung und der Hub jedes Druckstempels entsprechend der Form des vorbestimmten abgestuften Gegenstandes voneinander unterschiedlich sind. Die Rahmenseiten FS2 und FS3 der entsprechenden bewegbaren Rahmen sind innerhalb der Stempeladapter H1 bzw. H2 angeordnet. Da die Rahmenseiten FS2 und FS3 jedoch in Führungskanälen HG1 bzw. HG2 angeordnet sind, werden die Rahmenseiten bei der Vertikalbewegung der bewegbaren Rahmen nicht durch die Stempeladapter behindert.

Nach einer vorbestimmten maximalen Belastung wird mittels der Druckstempel die tatsächliche Kompression erreicht, worauf eine Entlastung eintritt und die Druckstempel so abgesenkt werden, daß die Stempeladapter auf den ringförmigen Endflächen der gemeinsamen Basislagerung aufliegen und der Formvorgang beendet ist. Der geformte Gegenstand wird dann aus der Form mittels eines Hubs eines geeigneten Druckstempels ausgebracht.

Wie oben erwähnt, kann bei einer Formmaschine für eine allgemeine Anwendung zur Herstellung von abgestuften Gegenständen gemäß Fig. 8 die Gesamtlänge eines Stempelsatzes und das Gesamtgewicht der Pressenkonstruktion nicht vermindert werden. Dies liegt daran, daß bei einer derartigen Formmaschine die Druckstempel mittels Stempellagerungen gelagert werden, deren Niveaus sich voneinander unterscheiden, und daß die gesamte Länge des Stempelsatzes sich nicht nur durch den Gesamtbetrag der Hübe der Stempel T1, T2 und T3 ergibt, der der Tiefe der Füllung der Form U entspricht und sich aus dem Hub der Kernstange CR ergibt, sondern daß sich die Gesamtlänge zusätzlich aus der gesamten Dicke der Stempellagerungen TS1, TS2 und TS3 ergibt, die die vorbestimmte maximale Belastung an unterschiedlichen Niveaus aufnehmen, so daß dieser Betrag dem Betrag der Hübe der Druckstempel hinzuaddiert werden muß.

Da bei der erfindungsgemäßen Formmaschine die Stempeladapter H1, H2 und H3, wie oben erwähnt, koaxial auf ringförmigen Endflächen BS1, BS2 und BS3, die in einem gleichen Niveau der Basislagerung angeordnet sind, ineinander angeordnet sind, und da weiter die bewegbaren Rahmen H1, H2 und H3, die den entsprechenden Stempellagerungen TS1, TS2 und TS3 der bekannten Maschine gemäß Fig. 8 entsprechen, ineinander im gleichen Niveau angeordnet sind, ist die Gesamtlänge des aus den Druckstempeln T1, T2 und T3 zusammengesetzten Formensatzes extrem kurz. Auch wenn die Stempeladapter H1, H2 und H3 in den Stempelsatz eingeschlossen sind, ist die Gesamtlänge, verglichen mit einem bekannten Stempelsatz einer Formpresse für eine allgemeine Herstellung von abgestuften Gegenständen, erstaunlich kurz, und die Gesamthöhe einschließlich der gemeinsamen Basislagerung B ist sehr gering. Vorausgesetzt, daß die Tiefe einer Charge in der Form U 150 mm beträgt und die maximale Belastung jedes Druckstempels 400 t/cm² ist, so ist die Gesamthöhe einschließlich der oberen, nicht dargestellten Konstruktion der Formmaschine 3,5 m, was etwa nur einem Drittel der Gesamthöhe der bekannten Formmaschine entspricht. Entsprechend der geringeren Höhe beträgt das Gesamtgewicht der Maschine lediglich 15 Tonnen, was etwa der Hälfte bis zu einem Viertel des Gesamtgewichts einer bekannten Formmaschine entspricht. Da die Gesamthöhe und das Gesamtgewicht der Formmaschine zur allgemeinen Herstellung von abgestuften Gegenständen wesentlich geringer als bei der bekannten Maschine ist, benötigt die Maschine wesentlich weniger Platz, so daß die Kosten der Konstruktion für das Fundament der Maschine und ihre Ausrüstung geringer sind. Da jeder Preßstempel sehr kurz und klein ist, sind die Auslegungskosten und die Herstellungskosten für die Stempelsätze sehr gering, und es ist sehr einfach, die Stempelsätze zu lagern und zu handhaben. Da ein Stempelsatz an den Stempeladaptern befestigt werden kann, die auf gleichem Niveau liegen, ist die Befestigung als solche wesentlich einfacher als bei der bekannten Maschine, bei der jeder Druckstempel an einer Stempellagerung befestigt werden muß, die vorher vorübergehend in einem unterschiedlichen Niveau angeordnet ist, so daß das Austauschen der Stempelsätze wesentlich vereinfacht werden kann und weiterhin keine Fachkenntnisse erforderlich sind. Auf diese Weise werden durch die erfindungsgemäße Maschine die Betriebskosten zur Herstellung abgestufter Formen wesentlich vermindert.

Claims (1)

1. Formmaschine für verschieden abgestufte Gegenstände mit mehreren zylindrischen, koaxial zu einem Kernstempel angeordneten Druckstempeln, die gleitend gegenüber dem benachbarten Kernstempel oder gegenüber einem anderen Druckstempel bzw. anderen Druckstempeln bewegbar sind und in eine feste Form gefülltes Pulver mittels Druck zur Bildung abgestufter Gegenstände zusammendrücken, gekennzeichnet durch

• - ineinander angeordnete Stempeladapter (H1, H2, H3), von denen jeder das untere Ende eines entsprechenden Druckstempels (T1, T2, T3) von den genannten Druckstempeln aufnimmt;
• - eine gemeinsame Basislagerung (B) mit mehreren zylindrischen, koaxial zueinander angeordneten Wänden (B1, B2, B3), die eine in einem festgelegten Niveau angeordnete ringförmige Endfläche (BS1, BS2, BS3) zur Aufnahme eines entsprechenden Stempeladapters (H1, H2, H3) aufweisen und zwischen sich mit parallel zur Achse der gemeinsamen Basislagerung angeordneten Führungskanälen (BG) versehen sind;
• - ineinander angeordnete bewegbare Rahmen (F1, F2, F3), die jeweils rechtwinklig ausgebildet sind und Rahmenseiten (FS1, FS2, FS3) zur Aufnahme der Belastung der entsprechenden Fluiddruckzylinder (P1, P2, P3) aufweisen, so daß sie gegen das untere Ende eines entsprechenden Stempeladapters (H1, H2, H3) anliegen, wobei die innerhalb des Stempeladapters (H1) mit maximalem Durchmesser angeordneten Rahmenseiten (FS2, FS3) durch den Führungskanal (BG) der gemeinsamen Basislagerung (B) verlaufen, und wobei
• - jede zylindrische Wand der Stempeladapter (H1, H2, H3), mit Ausnahme der innersten, mit Führungskanälen (HG1, HG2) versehen ist, von denen jeder zur Aufnahme einer Rahmenseite (FS2, FS3) des bewegbaren Rahmens (F2, F3), der dem Stempeladapter (H2, H3) entspricht, der innerhalb benachbart dazu angeordnet ist, ausgebildet ist.