DE4311771A1 - Werkzeug zum isostatischen Pressen von Henkelgefäßen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum isostatischen Pressen von Henkelgefäßen aus pulver- oder granulatförmigem Material, mit einer Matrize und einer Patrize sowie einer dazwischen angeordneten einteiligen Membran, die zur Gefäßaußenseite komplementär ist und für jeden Henkel eine radiale Ausbuchtung mit zwei einander gegenüberliegenden Seitenteilen aufweist, an denen Vorsprünge zum Formen eines Grifflochs im Henkel ausge­ bildet sind.

Bei einem bekannten Werkzeug dieser Gattung (DE 36 26 365 A1) besteht das Problem, daß an Seitenteilen der Ausbuchtung der Membran ausgebildete Vorsprünge zum Formen eines Grifflochs im Henkel nur andeutungsweise vorhanden sein können, da bei stark ausgeprägten Vorsprüngen die Gefahr zu groß wäre, daß der Henkel beschädigt wird, wenn das gepreßte Henkelgefäß aus dem Werkzeug entnommen wird. Zwischen den somit nur wenig ausge­ prägten Vorsprüngen bleibt ein Zwischenraum frei, in den das pulver- oder granulatförmige Material beim Füllen des bekannten Werkzeugs eindringt und anschließend beim isostatischen Pressen in diesem Zwischenraum verdichtet wird. Deshalb kann ein durchgehendes Griffloch im Henkel nicht entstehen; es bleibt eine Zwischenwand, die beim anschließenden Putzen des gepreßten Henkelgefäßes durchstoßen werden muß und dann einen verhältnis­ mäßig dicken Grat zurückläßt, der mit erheblichem Zeit- und Vorrichtungsaufwand entfernt werden muß.

Bei einem anderen bekannten Werkzeug zum isostatischen Pressen von Henkelgefäßen (DE 33 04 576 A1) hat man versucht, ein durchgehendes Griffloch im Henkel mit einem Dorn zu erzeugen, der jeweils vor dem eigentlichen Preßvorgang quer zur Schließ­ richtung des Preßwerkzeugs in dessen Matrize eingeschoben wird und von einer schlauchartigen Zusatzmembran umgeben ist, die nach dem Füllen des Preßwerkzeugs mit pulverförmigem kera­ mischem Material von innen her unter hydraulischen Druck gesetzt wird, während der Hauptteil des Henkelgefäßes mittels einer die Patrize des Preßwerkzeugs umhüllenden Hauptmembran isostatisch gepreßt wird. Dieses bekannte Preßwerkzeug erfor­ dert einen hohen Herstellungs- und Betriebsaufwand und hinter­ läßt am Henkel des gepreßten Henkelgefäßes ein Paar seitlicher Grate, die sich rings um die Zusatzmembran gebildet haben und zusätzlichen Putzaufwand erfordern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug zum isostatischen Pressen von Henkelgefäßen aus pulver- oder granulatförmigem, insbesondere keramischem Material so zu gestalten, daß die in einem solchen Werkzeug gepreßten, mit einem oder mehreren Henkeln versehenen Gefäße mit geringem Aufwand geputzt werden können, der nicht wesentlich größer ist als der Aufwand, der zum Putzen der Gefäße im Bereich ihres Mundrandes im allgemeinen ohnehin erforderlich ist.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß ausgehend von einem Werkzeug der eingangs beschriebenen Gattung dadurch gelöst, daß den Seitenteilen der bzw. jeder radialen Ausbuchtung der Membran eine Schließvorrichtung zugeordnet ist, mit der sich die an den Seitenteilen ausgebildeten Vorsprünge vor dem Einbringen des zu pressenden Materials in das Werkzeug und während des Preßvor­ gangs gegeneinander drücken lassen.

Durch Betätigen der Schließvorrichtung läßt sich ganz oder zumindest weitgehend verhindern, daß zwischen den Vorsprüngen ein Zwischenraum frei bleibt, in den beim Füllen des Werkzeugs pulver- oder granulatförmiges Material eindringen würde. Infolgedessen bleibt im Griffloch des bzw. jedes Henkels des gepreßten Gefäßes im allgemeinen nur eine Andeutung eines Grates, im ungünstigsten Fall eine dünne Haut zurück, die beim Putzen des Gefäßes mit geringem Aufwand beseitigt werden kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden mit weiteren Einzelheiten anhand schematischer Zeichnungen er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Werkzeug zum isosta­ tischen Pressen von Henkelgefäßen;

Fig. 2 eine Vergrößerung des Bereichs II in Fig. 1;

Fig. 3 den Schnitt III-III in Fig. 2; und

Fig. 4 den Schnitt IV-IV in Fig. 2.

Das dargestellte Werkzeug hat ein topfförmiges Werkzeugunter­ teil 10 mit Fluidkanälen 12 zum Einleiten eines Fluids, das unter einen beim isostatischen Pressen von keramischem Pulver oder Granulat üblichen Druck von beispielsweise 200 bar setzbar ist. In das Werkzeugunterteil 10 ist eine Matrize 14 einge­ setzt, die einen an die Fluidkanäle 12 angeschlossenen Hohlraum 16 aufweist. Der Hohlraum 16 ist im wesentlichen rotations­ symmetrisch in Bezug auf eine Achse A, die mit der Öffnungs- und Schließrichtung des Werkzeugs übereinstimmt. Rings um die Matrize 14 erstreckt sich ein Spannring 18, der in üblicher Weise durch nicht dargestellte Schrauben am Werkzeugunterteil 10 befestigt ist und einen radial äußeren Randbereich einer unteren Membran 20 aus elastischem, gummiartigen Kunststoff fluiddicht eingespannt hält.

Die untere Membran 20 hat ein in Bezug auf die Achse A ro­ tationssymmetrisches Hauptteil 22 und ein Paar einander dia­ metral gegenüberstehender radialer Ausbuchtungen 24 für je einen Henkel eines zu pressenden Gefäßes, das im dargestellten Beispiel eine Suppenschale ist. Jede der radialen Ausbuchtungen 24 hat zwei im wesentlichen radiale Seitenteile 26, die innen je einen Vorsprung 28 mit ebener Stirnfläche aufweisen. Die beiden Vorsprünge 28 bestimmen gemeinsam die Form und Größe des in der radialen Ausbuchtung 24 zu pressenden Henkels.

In jede der beiden radialen Ausbuchtungen 24 ist ein U-förmiger Versteifungskörper 30 eingebettet, der ein Paar zur Achse A im wesentlichen parallele federnde Schenkel 32 und einen diese Schenkel miteinander verbindenden, im wesentlichen starren Basisteil 34 aufweist. Der Basisteil 34 ist im dargestellten Beispiel unterhalb der radialen Ausbuchtung 24 angeordnet, also nicht in den gummiartigen Werkstoff eingebildet, aus dem die Membran 20 und ihre radialen Ausbuchtungen 24 einstückig hergestellt ist. In jede der radialen Ausbuchtungen 24 ist außerdem ein unterer Versteifungskörper 36 und ein äußerer Versteifungskörper 38 eingebettet. Sämtliche Versteifungskörper 30, 36 und 38 bestehen vorzugsweise aus Federstahl.

Jeder der beiden dargestellten radialen Ausbuchtungen 24 der Membran 20 ist eine Schließvorrichtung 40 zugeordnet, die im Stande ist, die beiden einander mit ihren ebenen Stirnflächen gegenüberliegenden Vorsprünge 28 soweit zusammenzudrücken, daß diese Stirnflächen fugenlos aneinanderliegen. Im dargestellten Beispiel gehört zu jeder Schließvorrichtung 40 ein Paar Kolben- Zylindereinheiten 42, die in die Matrize 14 eingebaut sind und je eine Kolbenstange 44 aufweisen. Jede dieser Kolbenstangen 44 hat eine verhältnismäßig große Stirnfläche, die an der Außen­ seite des benachbarten Seitenteils 26 anliegt und vorzugsweise annähernd so groß ist wie die Stirnfläche des zugehörigen Vorsprungs 28. Die Kolbenzylindereinheiten 42 lassen sich über je einen Kanal 46 mit einem Fluid speisen, dessen Druck aus­ reicht, um die paarweise einander gegenüberliegenden Kolben­ stangen 44 soweit ausfahren zu lassen, bis die zugehörigen Vorsprünge 28 dicht aneinanderliegen.

Rings um die Kolbenstangen 44 ist je ein Druckraum 48 ange­ ordnet, der sich unabhängig von den Kolben-Zylindereinheiten 42, jedoch vorzugsweise gleichzeitig mit dem Hohlraum 16 unterhalb der Membran 20 wahlweise mit einem Fluid unter einem für das isostatische Pressen üblichen Druck setzen oder evaku­ ieren läßt.

Zum dargestellten Werkzeug gehört ferner ein Werkzeugoberteil 50, das ebenfalls Fluidkanäle 52 für ein zum isostatischen Pressen geeignetes Fluid aufweist und mit einer oberen Membran 56 umkleidet ist. Die Patrize 54 hat einen in Bezug auf die Achse A rotationssymmetrischen Hauptteil, an dem die obere Membran 56 dauerhaft befestigt, beispielsweise angeklebt oder anvulkanisiert ist. Radial außerhalb dieses Hauptteils sind an die Unterseite der oberen Membran 56 zwei einander diametral gegenüberliegende Stützkörper 58 einstückig angeformt, die bei geschlossenem Werkzeug, wie vor allem in Fig. 4 dargestellt, in je eine der beiden radialen Ausbuchtungen 24 der unteren Membran eingreifen.

Die beiden Membranen 20 und 56 begrenzen einen Preßraum 60, der sich durch radiale Einfüllkanäle 62 mit keramischem Granulat füllen läßt. Diese Einfüllkanäle 62 - oder zwei von ihnen, falls mehr als zwei vorhanden sind - münden in je - eine der radialen Ausbuchtungen 24.

In der linken Hälfte der Fig. 1 ist das Werkzeug in geschlosse­ nem Zustand dargestellt, wobei die Membranen 20 und 56 noch nicht mit Fluiddruck belastet sind. In diesem Zustand sind die Einfüllkanäle 62 noch soweit geöffnet, daß sich keramisches Granulat in den Preßraum 60 hineinsaugen und/oder unter erhöh­ tem Außendruck einschießen läßt. Ehe dies geschieht, werden die Schließvorrichtungen 40 betätigt, so daß die einander gegen­ überliegenden Vorsprünge 28 fest aneinandergelegt werden. Zu diesem Zweck werden beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Kolbenstangen 24 ausgefahren. Falls jedoch die Kolben-Zylinder­ einheiten 42 nicht vorhanden sind, kann eine entsprechende Wirkung dadurch erzielt werden, daß die Druckräume 48 unter einen mäßigen, zum isostatischen Pressen allerdings noch nicht ausreichenden Druck gesetzt werden.

Sobald der gesamte Preßraum 60 mit keramischem Granulat gefüllt ist, wird der Hohlraum 16 unterhalb der unteren Membran 20 in üblicher Weise unter Fluiddruck von beispielsweise 200 bar gesetzt, und ein Fluiddruck in gleicher Größe wird in den Druckräumen 48 sowie an der Oberseite der Stützkörper 58 zum Wirken gebracht. Infolgedessen wird das keramische Granulat wie üblich im Verhältnis von ungefähr 1 : 2 verdichtet, so daß ein Gefäß mit einer zum Entnehmen und Weiterbearbeiten ausreichen­ den Festigkeit entsteht.

Anschließend werden die Kolbenstangen 44 eingefahren, der Hohlraum 16 und die Druckräume 48 evakuiert. Dabei sorgen elastische Rückstellkräfte in den Schenkeln 32 des U-förmigen Versteifungskörpers 30 dafür, daß die Vorsprünge 28 sich soweit voneinander entfernen, bis ihre Stirnflächen voneinander einen Abstand haben, der mindestens so groß ist wie die Henkelbreite. Sodann werden die Werkzeugteile 10 und 50 in Richtung der Achse A voneinander getrennt, so daß das entstandene Henkelgefäß entnommen werden kann.

Claims (8)

1. Werkzeug zum isostatischen Pressen von Henkelgefäßen aus pulver- oder granulatförmigem Material, mit einer Matrize (14) und einer Patrize (54) sowie einer dazwischen angeordneten einteiligen Membran (20), die zur Gefäßaußenseite komplementär ist und für jeden Henkel eine radiale Ausbuchtung (24) mit zwei einander gegenüberliegenden Seitenteilen (26) aufweist, an denen Vorsprünge (28) zum Formen eines Grifflochs im Henkel ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß den Seitenteilen (26) eine Schließvorrichtung (40) zugeordnet ist, mit der sich die Vorsprünge (28) vor dem Einbringen des zu pressenden Materials in das Werkzeug und während des Preßvor­ gangs gegeneinander drücken lassen.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließorrichtung (40) zwei einander gegenüberliegende Kolben-Zylindereinheiten (42) aufweist, die unter Druck setzbar sind, ehe die Membran (20) zum isostatischen Pressen unter Druck gesetzt wird.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schließvorrichtung (40) einander gegenüberliegende Druck­ räume (48) aufweist, die unter Druck setzbar sind, ehe die Membran (20) insgesamt unter den zum isostatischen Pressen erforderlichen Druck gesetzt wird.

4. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die radiale Ausbuchtung (24) der Membran (20) Versteifungs­ körper (30, 36, 38) eingebettet sind, die unerwünschte Ver­ formungen der Ausbuchtung (24) bei Einwirkung der Schließ­ vorrichtung (40) verhindern.

5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Seitenteilen (26) eine Rückstellvorrichtung zugeordnet ist, mit der sich die Vorsprünge (28) nach dem Preßvorgang in einen Abstand voneinander bringen lassen, der mindestens so groß wie die größte Breite des gepreßten Henkels ist.

6. Werkzeug nach Anspruch 5 in Verbindung mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellvorrichtung einen U-förmigen Versteifungskörper (30) mit zwei in je eines der Seitenteile (26) eingebetteten federnden Schenkeln (32) aufweist.

7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Schließvorrichtung (40) bewirkte gegenseitige Annäherung der Seitenteile (26) im oberen Henkelbereich durch einen an der Patrize (54) befestigten, zwischen die Seitenteile (26) eingreifenden Stützkörper (58) begrenzt ist.

8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper (58) an eine zusätzliche Membran (56) angeformt ist, die der Patrize (54) zugeordnet und mindestens in einem Bereich hinter dem Stützkörper (58) unter Fluiddruck setzbar ist.