WO2000020192A1 - Presse zum herstellen von formkörpern - Google Patents

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WO2000020192A1
WO2000020192A1 PCT/EP1999/007330 EP9907330W WO0020192A1 WO 2000020192 A1 WO2000020192 A1 WO 2000020192A1 EP 9907330 W EP9907330 W EP 9907330W WO 0020192 A1 WO0020192 A1 WO 0020192A1
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WO
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stroke
press
die
ram
distance
Prior art date
Application number
PCT/EP1999/007330
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hubert Schaidl
Gerhard Moser
Original Assignee
Dorst-Maschinen- Und Anlagen-Bau Gmbh & Co.Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/28—Arrangements for preventing distortion of, or damage to, presses or parts thereof
    • B30B15/281—Arrangements for preventing distortion of, or damage to, presses or parts thereof overload limiting devices
    • B30B15/284—Arrangements for preventing distortion of, or damage to, presses or parts thereof overload limiting devices releasing fluid from a fluid chamber subjected to overload pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B11/00—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses
    • B30B11/005—Control arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a press for producing molded articles by compacting, for example, powdery or granular material. After being processed by the press, such shaped bodies can also be subjected to a sintering process to form a ceramic body.
  • a press for producing molded articles in which a die for receiving the material to be compressed, a ram to be moved from above onto the material to be compressed and a ram to be moved from below onto the material to be compressed are attached to a press frame.
  • the upper ram is first brought into a closed position, and then the lower ram is moved toward the upper ram, the die also making a movement in a direction of motion common to the lower ram.
  • the invention is based on a press with a press frame and a drive for a press ram fixed to the press frame for exerting a pressing force on the shaped body, a stamp carrier fixed to the press ram being fixed on the driven side of the drive.
  • the design of the finished molded body is determined on the one hand by an end face of the press die, and on the other hand it is determined by an arrangement which comprises at least one die attached to the press frame, which receives the molded body during the pressing process and from which the finished molded body closes is expelled.
  • a control device is provided which changes the stroke of the drive.
  • the invention is based on the idea of performing the most accurate determination of the actual position of a stamp end with respect to the shape of the finished molded part, on the other hand, in order to achieve a well-defined dimensioning of the molded part and, on the other hand, the mutual damage of the stamp and die to avoid.
  • this is a direct determination the position of the press ram is difficult, since it penetrates into the die and transmits the pressing pressure, which may reach material loading limits, to the material, so that mounting measuring sensors directly on the ram is problematic.
  • a further compression process can be terminated if the determination of the position of the stamp end indicates an approach to a target value.
  • a distance measuring device is provided on the press, which delivers a distance signal which corresponds to a distance between a predetermined location on the stamp carrier and a predetermined location on the arrangement which also determines the shape of the molded body produced, the control device controlling the stroke of the drive as a function of that Distance signal changes. Via the distance signal, the control device thus receives information indicating the actual position of the punch end as a good approximation, which is why precise actuation of the drive or change in the stroke of the drive is then possible, essentially independent of expansion or compression of the press frame or other components .
  • the predetermined location is advantageously arranged on the arrangement on the die which also determines the shape of the molded body produced. It is thus possible to manufacture the areas of the finished shaped body, which are essentially determined by the interaction of the die and the end face of the press die, with particular precision. Furthermore, it is also possible to avoid mutual damage between the ram and the die. It is advantageously provided that the arrangement which also determines the shape of the molded body produced comprises a second press die which exerts a further press force on the shaped body, which is oriented at an angle of in particular 180 degrees to the press force of the first press die.
  • the predetermined location on the arrangement determining the shape of the molded body produced is then arranged on the second stamp carrier.
  • This target distance signal can be determined, for example, by moving the press die by the drive to the desired target end position of the die end with respect to the die or the end face of the second press die in its target end position before the actual pressing operation, and in this case by the distance signal supplied to the distance measuring device is used as the desired distance signal.
  • the drive advantageously comprises a long-stroke drive stage fixed on the press frame, on the output side of which a short-stroke drive stage is fixed, on the output side of which the stamp carrier is in turn fixed.
  • the pressing force can be increased by increasing the respective stroke of the two drive stages, and the control device changes the stroke of the long-stroke drive stage and / or the stroke of the short-stroke drive stage Dependence on the distance signal.
  • the long-stroke drive stage can essentially be used to close the mold and the short-stroke drive stage can be used for precisely controlled and metered approach to an end position of the die end.
  • the stroke of the short-stroke drive stage can be adjusted more precisely than the stroke of the long-stroke drive stage, it is advantageous to first set the long-stroke drive stage to a predetermined stroke position in order to apply a final pressure to the molded body, and then to change the stroke of the short-stroke drive stage depending on the distance signal .
  • a stroke measuring device which delivers a stroke signal corresponding to the stroke of the short-stroke drive stage, the control device for applying a final pressure to the molded body first setting the large-stroke drive stage to a predetermined stroke position and changing the stroke of the short-stroke drive stage as a function of the stroke measurement signal .
  • the predetermined stroke position of the long-stroke drive stage can be set precisely and reproducibly, the stroke signal already provides a relatively precise measure of the position of the punch end with respect to the shape.
  • the control device then changing the stroke of the short-stroke drive stage until the stroke measuring device delivers the desired stroke signal.
  • the stroke measuring device is used for the precise setting of a closed position of the die, the desired stroke signal then indicating the position from which the compression process begins.
  • An advantageous embodiment of the invention provides as a long-stroke drive stage a tied-off press gear, in particular a cam gear and / or a thrust crank gear. Such a transmission allows a particularly precise setting and reproducibility of the previously described predetermined stroke position of the long stroke drive stage when this predetermined stroke position is a position of maximum stroke of the drive stage.
  • an advantageous embodiment of the invention provides a hydraulic piston-cylinder device in particular as a short-stroke drive stage, the stroke measuring device described above then advantageously detecting the position of the piston of the piston-cylinder device with respect to the cylinder of the piston-cylinder device, since the stroke measuring device then delivers a stroke signal which corresponds particularly precisely to the actual stroke of the short-stroke drive stage.
  • the change in the stroke of the short-stroke drive stage is advantageously carried out by changing the supply and / or discharge of a pressure fluid to the piston-cylinder device, the stroke measurement signal then advantageously being able to be used as a control variable for setting a desired stroke of the drive stage.
  • a pressure measuring device which delivers a pressure signal corresponding to a pressure of the pressure fluid supplied to the piston-cylinder device.
  • the control device can then also change the stroke of the small-stroke drive stage as a function of the pressure signal.
  • control device comprises a protective device which increases the stroke of the large-stroke and / or the small-stroke gen drive stage, ie a further increase in pressure, then prevented when the pressure measuring device signals a pressure exceeding a predetermined limit pressure. In this way, overloading and any accompanying deformation of components of the press can be avoided.
  • control device has a further protective device which makes an increase in the stroke dependent on an increase in pressure, since during the production of a shaped body, i.e. in the compression of the starting material, an increase in pressure is accompanied by a characteristic increase in stroke. If, for example, a misalignment of the press rams comes into contact with the die, or if a faulty amount of starting material is poured into the die, there will be a deviation from this characteristic stroke increase, which can be recognized as an error. The control device can then prevent a further increase in the stroke.
  • the present invention is advantageously used for the production of moldings which have a surface formed by a wall of the die, which extends at an acute angle to a surface of the molded body formed by the stamp end surface.
  • the production of particularly sharp-edged moldings is facilitated.
  • FIG. 1 is a side view of a schematic press according to the present invention and a schematic representation of a control system for this press
  • Fig. 2 is an enlarged view of a die of the one shown in Fig. 1 Press, and
  • FIG. 3 shows a representation corresponding to FIG. 1 of a further embodiment of the invention.
  • a press 1 shown in Fig. 1 comprises a press frame 3 from a base plate 5, two with their ends attached to the base plate 5 and perpendicular to the base plate 5 and parallel to each other extending spars 7, which are rigidly connected to each other at their other ends by a connecting plate 9 are connected.
  • a tool traverse 11 is movably guided on the spars 7.
  • the die 13 is supported by rods 20 with respect to the base plate 5 and is firmly connected to the press frame 3.
  • the die 13 has a cavity 15, which can be seen in FIG. 2, for receiving the starting material for the molded body to be produced.
  • FIG. 2 An upper ram 17 and a lower ram 19 lead from above to the cavity 15, the two rams 17, 19 each being movable along an axis 61.
  • the upper press ram 17 has a larger cross section than the lower press ram 19.
  • the two press rams 17, 19 are also shown in an end position of the compression process, the cross section of the die being continuously different an end face 21 of the upper press ram 17 tapers towards an end face 23 of the lower press ram 19.
  • the cavity 15 thus has a trapezoidal cross section in the illustration in FIG. 2, the side walls 25 and 27 of the die 13 each enclosing an acute angle ⁇ with the flat end face 21 of the upper press ram 17.
  • the shaped body produced with this arrangement of die 13 and upper and lower press rams 17, 19 also has a trapezoidal shape in cross section, for example this shaped body may be made of ceramic material.
  • rial manufactured indexable insert This indexable insert then has a cutting edge with the acute angle ⁇ on its cutting surface. In order to produce this cutting edge as precisely as possible, it is necessary for the upper press ram 17 to be brought as close as possible to the end position of the upper press ram 17 shown in FIG. 2 during the pressing process. If the upper ram 17 is not sufficiently close to this end position from above, the resulting indexable insert does not have the desired acute-angle transition on its cutting edge.
  • an adjusting device 31 for example an electric motor
  • the upper press ram 17 is actuated by a two-stage drive mechanism 33 arranged between the base plate 11 and the connecting plate 9.
  • the first drive stage comprises a toggle lever mechanism 35 with a drive shaft 39 mounted on the bars 7 of the press frame 3 and driven by an adjusting device 37, for example an electric motor, which carries an eccentric 41, on the eccentric end of which two crank rods 43 are articulated.
  • the other ends of the crank rods 43 are articulated on a guide cross member 47 which is displaceably mounted in the longitudinal direction of the cross members 7 on the cross members 7, so that a rotary movement of the drive shaft 39 of the toggle lever mechanism 35 leads to a displacement of the guide cross member 47 of the toggle lever mechanism 35 with respect to the press frame 3 and along the Axis 61 leads.
  • the guide cross member 47 carries a piston 49 of a piston-cylinder unit 51, which forms the second drive stage.
  • a piston 53 which is movable parallel to the direction of movement of the guide cross member 47 with respect to the press frame 3 and which is fixedly connected via a piston rod 55 to a stamp carrier 57 arranged between the guide cross member 47 and the base plate 11.
  • the punch support 57 is guided on two guide bars 59 which extend parallel to the bars 7 of the press frame 3 and are fastened to the base plate 11, so that the upper press punch 17 fixedly connected to the punch carrier 57 can be moved along the axis 61.
  • the piston-cylinder unit 51 has two supply and discharge lines 63 for a hydraulic fluid, the position of the piston 53 in the cylinder 49 being adjustable via this hydraulic fluid.
  • the supply and discharge of the hydraulic fluid to the piston-cylinder unit 51 is actuated by an electrically operated hydraulic valve 65, which is also connected to a fluid reservoir 67 and a hydraulic fluid pump 69.
  • the toggle lever mechanism 35 has a longer actuation range or stroke than the piston-cylinder unit 51.
  • the toggle lever mechanism 35 as a long-stroke drive stage and the piston-cylinder unit 51 as a short-stroke drive stage are actuated by actuating the electric motor 37 or actuating the hy Draulikventils 65 set in motion, the control of the motor 37 and the hydraulic valve 65 is carried out by an electrical control 71.
  • a distance sensor 73 is attached to the stamp carrier 57, which detects the distance between the stamp carrier 57 and the die 13.
  • the distance sensor 73 provides a distance signal 74, which is fed to the controller 71.
  • a stroke sensor 75 is attached to the cylinder 49 of the piston-cylinder unit 51 and detects the position of the piston 53 with respect to the cylinder 49 and thus the instantaneous stroke of the piston-cylinder unit 51.
  • the stroke sensor 75 provides a stroke signal 76, which is also fed to the controller 71.
  • the lower press ram 19 In order to fill the cavity 15 of the die 13 with the powdery material to be compressed into the molded body, the lower press ram 19 is positioned in a filling position slightly retracted from the end position shown in FIG. 2, namely by actuating the adjusting device 31 of the drive mechanism 29.
  • the upper press ram 17 is so far away from the die 13 by actuating the electric motor 37 of the long-stroke toggle lever mechanism 35 that easy access to the cavity 15 for filling the same with the powdery material is possible.
  • the die 13 After filling with the powdery material, the die 13 is essentially closed by actuating the long-stroke toggle lever mechanism 35, in that the upper punch 17, which is guided over the punch carrier 57 on the guide rails 59 with respect to the die 13, is brought into engagement with the die 13, whereby the piston 53 in the cylinder 49 is held in a retracted position, ie in a position in which the piston 53 is located within the cylinder 49 away from the die 13.
  • the lower die 19 is moved toward the upper die 17 by operating the drive mechanism 29, and the upper die 17 is moved toward the lower die 19 by operating the piston-cylinder unit 51. This leads to compression of the powdery material and to the production of the shaped body.
  • the molded body can be ejected from the die 13 after the upper press ram 17 has been pulled back, for example by further actuation of the lower press ram 19.
  • the controller 71 moves the toggle 35 to a maximum stroke position, i.e. in a position in which the guide cross member 47 is the most distant from the drive shaft 39 and thus assumes its position closest to the die 13.
  • This position of maximum strokes can be precisely adjusted and easily repeated in the toggle lever mechanism 35 used.
  • the end face 21 of the upper ram 17 is at the beginning of the compression process at a well-defined distance from the end position of the compression process shown in FIG.
  • the control 71 moves the piston 53 in the cylinder 49 towards the die 13 by actuating the hydraulic valve 65, by continuously increasing the stroke of the piston-cylinder unit 51.
  • the stroke of the piston-cylinder unit 51 is regulated by the controller 71 by monitoring the stroke signal output by the stroke sensor 75.
  • the controller 71 ends the compression movement carried out by the piston-cylinder unit 51 when the distance signal output by the distance sensor 73 and supplied to it reaches a previously set target value.
  • This setpoint was determined in advance by moving the toggle lever mechanism 35 into its position when the die 13 was not filled with powdered material maximum strokes was brought and then the upper press ram 17 was actuated by actuating the piston-cylinder unit 51 to the end position shown in Figure 2, with a continuous control, for example by eye, to prevent mutual damage to the upper press ram 17 and the die 13 to avoid.
  • the distance signal 74 emitted by the distance sensor 73 after the upper press ram 17 has approached this end position is then stored in the controller 71 as the desired distance signal.
  • the press 1 can thus be used to produce particularly precise indexable inserts with a sharp cutting edge, since the compression process of the shaped body is not ended as a function of a maximum pressure, but rather as a function of a predetermined end position of the end face 21 of the upper die 17. Furthermore, mutual damage between the die 13 and the upper press ram 17 is prevented in this press, for example, when too little powdery material has been filled into the die 13 due to a filling error.
  • the distance signal 74 output by the distance sensor is used to determine the end of the compression process and the distance sensor detects the distance between the punch carrier 57 and the die 13, the accuracy of reaching the intended end position of the end face 21 of the upper press punch 17 is not due to compressive stress-related expansions or compressions of the press frame 3, the components of the toggle mechanism 35, the components of the piston-cylinder unit 51 including the piston rod 55. Only the compression of the upper ram 17 itself and part of the ram 57 due to the application of pressure could falsify the end position actually reached. However, since the distance between the punch carrier 57 and the end face 21 is chosen to be small and the cross section of the upper press punch 17 is designed to be as strong as possible, this falsification is minor. Furthermore, this falsification can also be compensated to a certain extent by the fact that this compression of the pressing stempeis 17 and the part of the stamp carrier 57 is correctively taken into account.
  • the press 1 has a pressure measuring device 77 which monitors the pressure of the hydraulic fluid in the supply line 63 to the piston-cylinder unit 51 and outputs a pressure signal 78 corresponding to this pressure to the control device 71. If the pressure in this supply line exceeds a predetermined limit pressure at which the control 71 receives a pressure signal 78 corresponding to this limit pressure, the control 71 ends the compression process and, if necessary, emits a corresponding warning signal. This prevents overloading of components of the press 1, for example as a result of incorrect operation.
  • the controller 71 continuously monitors the change in the pressure signal 78 and the change in the distance signal 74 during the compression process and, if appropriate, ends the compression process with a warning signal if the pressure increases too much when the change in the distance signal 74 is too small. This indicates that the press is blocked, for example, by contact between the upper ram 17 and the die 13.
  • This safety measure can also be carried out by monitoring the ratio of pressure change and stroke change of the piston-cylinder unit 51.
  • Modifications of the distance sensors delivering the distance signal 74 are also conceivable here.
  • a modified distance sensor can detect the distance between the stamp carrier and the base plate or another point on the press frame, or the position sensor can detect the distance between, for example, the piston rod 55 and the die or another location on the press frame.
  • Stroke sensor 75 such a distance sensor, since it provides a measure of the actual position of the punch end with respect to the die.
  • the further press die 19 can also be provided with a device for detecting the position of its die end 23 with respect to the die 13.
  • piston-cylinder unit it is conceivable to use a different drive for the short-stroke drive stage, for example crank gears or other gears whose stroke is adjustable.
  • a piston-cylinder unit can also be used as the long-stroke drive stage.
  • the die in which the die 13 is fixedly connected to the press frame via the rods 20, the die can also be movably mounted to the press frame and by a further drive relative to the upper press ram 17 or ⁇ and the lower press ram 19 be movable to achieve a particularly homogeneous compression of the molded body.
  • the control device can also change the stroke of the further drive as a function of the distance signal in order to increase the precision of the molded body produced or to avoid mutual damage to the die and punch.
  • FIGS. 1 and 2 A variant of the press shown in FIGS. 1 and 2 is explained below. Components which correspond to one another with regard to their structure and function are identified by the reference numbers from FIGS. 1 and 2, but are provided with a letter to distinguish them. For explanation, reference is made to the entire preceding description.
  • the press la shown in FIG. 3 has a die 13a, the upper punch and the die 13a can be moved relative to a press frame 3a by means of a common main drive. Furthermore, in contrast to the embodiment explained above, in the press la shown in FIG. 3, a lower press ram 19a is fixed on a lower punch support 58, which in turn is fixed on the frame 3a.
  • the press 1a is particularly suitable for producing moldings whose height has particularly low tolerances.
  • the height of the molded body is essentially determined by the distance between the facing end faces of the two press rams 17a and 19a when the final pressure is applied to the molded body.
  • the press 1a has a distance measuring device 73a which detects the distance between the punch carrier 57a of the upper press punch 17a and the punch carrier 58 of the lower press punch 19a and a distance signal 74 indicating this distance the control device 71a delivers.
  • the control device 71a then changes the stroke of the drive mechanism 33a for the upper press ram 17a in order to apply the final pressure to the shaped body such that when the final pressure is applied to the shaped body, the distance measuring device 73a supplies a distance signal 74 which corresponds to a predetermined desired distance signal.
  • the desired distance signal was selected in advance such that it is emitted by the distance measuring device 73a when the mutually facing end faces of the press rams 17a and 19a essentially take the distance from one another which corresponds to the desired height of the molded articles to be produced.
  • the reference symbol 31a denotes an angle transmitter in FIG. 3, which indicates the position and assigns the paths.
  • both the distance between the punch carrier of the upper press die and the die and the distance between the punch carrier of the upper press ram and the punch carrier of the lower ram are each detected by their own distance measuring device.
  • the control device is then supplied with two distance signals, the control device being able to change the change in the drive for the upper press ram or / and the stroke of the drive for the lower press ram as a function of the two distance signals.

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Abstract

Es wird eine Presse zum Herstellen von Formkörpern vorgeschlagen, welche ein Pressengestell (3), einen an dem Pressengestell (3) festgelegten ersten Antrieb (35, 51) für einen ersten Preßstempel (17) zum Ausüben einer Preßkraft auf den Formkörper aufweist, wobei an der Abtriebsseite (55) des ersten Antriebs (35, 51) ein mit dem ersten Preßstempel (17) fest verbundener erster Stempelträger (57) festgelegt ist. Ferner weist die Presse eine die Gestalt des hergestellten Formkörpers mitbestimmende Anordnung (13, 19), welche wenigstens eine an dem Pressengestell (3) angebrachte Matrize (13) umfaßt, und eine den Hub des ersten Antriebs (35, 51) ändernde Steuereinrichtung (71) auf. Die Presse zeichnet sich dadurch aus, daß eine Abstandsmeßeinrichtung (73) vorgesehen ist, welche ein Abstandssignal (74) liefert, das einem Abstand zwischen einer vorbestimmten Stelle an dem Stempelträger (57) und einer vorbestimmten Stelle an der die Gestalt des hergestellten Formkörpers mitbestimmenden Anordnung (13; 19) entspricht, und daß die Steuereinrichtung (71) den Hub des ersten Antriebs (35, 51) in Abhängigkeit von dem Abstandssignal (74) ändert.

Description

Presse zum Herstellen von Formkörpern
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Presse zum Herstellen von Formkörpern durch Verdichten von beispielsweise pulverförmigem oder granulärem Material. Derartige Formkörper können nach Bearbeitung durch die Presse auch einem Sintervorgang zur Bildung eines Keramikkörpers unterzogen werden.
Aus EP 0679503 AI ist eine Presse zum Herstellen von Formkörpern bekannt, bei welcher eine Matrize zur Aufnahme des zu komprimierenden Materials, ein sich von oben auf das zu komprimierende Material zu bewegender Preßstempel und ein von unten sich auf das zu komprimierende Material zu bewegender Preßstempel an einem Pressengestell angebracht sind. Zum Komprimieren des Materials wird der obere Preßstempel zunächst in eine Nerschlußstellung gebracht, und es wird dann der untere Preßstempel auf den oberen Preßstempel zubewegt, wobei auch die Matrize eine Bewegung in eine mit dem unteren Preßstempel gemeinsame Bewegungsrichtung durchführt. Tritt nun beim Befüllen der Matrize ein Fehler derart auf, daß zu wenig Ausgangsmaterial in die Matrize gefüllt wird, oder treten beim Betätigen der Antriebe für die Preßstempel oder die Matrize Druckschwankungen auf, so ist es möglich, daß einer der Preßstempel weiter als vorgesehen in die Matrize eindringt, was zu unvorhergesehenen Abweichungen in den Abmessungen des hergestellten Formkörpers und ggf. zu einer Beschädigung der Matrize oder/und des Stempels führen kann.
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Presse zu schaffen, welche die Herstellung von Formkörpern mit definierten Abmessungen ermöglicht oder/und die Möglichkeit einer gegenseitigen Beschädigung von Stempel und Form reduziert ist.
Die Erfindung geht dabei aus von einer Presse mit einem Pressengestell und einem an dem Pressengestell festgelegten Antrieb für einen Preßstempel zum Ausüben einer Preßkraft auf den Formkörper, wobei an der Abtriebsseite des Antriebes ein mit dem Preßstempel fest verbundener Stempelträger festgelegt ist. Hierbei wird die Gestaltung des fertiggestellten Formkörpers zum einen mitbestimmt durch eine Stirnfläche des Preßstempels, und sie wird zum anderen mitbestimmt durch eine Anordnung, welche wenigstens eine an dem Pressengestell angebrachte Matrize umfaßt, welche den Formkörper während des Preßvorgangs aufnimmt und aus welcher der fertiggestellte Formkörper abschließend ausgestoßen wird. Ferner ist hierbei eine Steuereinrichtung vorgesehen, welche den Hub des Antriebes ändert.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, eine möglichst genaue Bestin mung der tatsächlichen Position eines Stempelendes bezüglich der die Gestalt des fertiggestellten Formkörpers zum anderen mitbestimmenden Anordnung durchzuführen, um zum einen eine wohldefinierte Dimensionierung des Formkörpers zu erreichen und zum anderen die gegenseitige Beschädigung von Stempel und Matrize zu vermeiden. Hierbei ist jedoch zu beachten, daß eine direkte Bestimmung der Position des Preßstempels schwierig ist, da dieser in die Matrize eindringt und den gegebenenfalls an Materialbelastungsgrenzen reichenden Preßdruck auf das Material überträgt, so daß eine Anbringung von Meßsensoren unmittelbar am Stempel problematisch ist. Sollte die Bestimmung der Stempelposition jedoch mit ausreichender Genauigkeit möglich sein, so kann dann ein weiterer Kompressionsvorgang abgebrochen werden, wenn die Bestimmung der Position des Stempelendes eine Annäherung an einen Ziel wert anzeigt. Dies macht die bei Beendigung des Kompressionsvorgangs eingenommene Position des Stempelendes auch stärker unabhängig von aufgrund der Druckausübung entstehenden Verformungen der Presse selbst, insbesondere etwa Dehnungen oder Stauchungen des Pressengestells, der Komponenten des Antriebs oder Verformungen des Stempelträgers oder Stempels selbst.
Erfindungsgemäß ist an der Presse eine Abstandsmeßeinrichtung vorgesehen, welche ein Abstandssignal liefert, das einen Abstand zwischen einer vorbestimmten Stelle an dem Stempelträger und einer vorbestimmten Stelle an der die Gestalt des hergestellten Formkörpers mitbestimmenden Anordnung entspricht, wobei die Steuereeinrichtung den Hub des Antriebes in Abhängigkeit von dem Abstandssignal ändert. Über das Abstandssignal erhält die Steuereinrichtung somit eine Information, welche die tatsächliche Position des Stempelendes als eine gute Näherung angibt, weshalb dann eine präzise Betätigung des Antriebs bzw. Änderung des Hubs des Antriebs im wesentlichen unabhängig von Dehnungen oder Stauchungen des Pressengestells oder anderer Komponenten möglich ist.
Vorteilhafterweise ist die vorbestimmte Stelle an der die Gestalt des hergestellten Formkörpers mitbestimmenden Anordnung an der Matrize angeordnet. Es ist damit möglich, die Bereiche des fertiggestellten Formkörpers, welche im wesentlichen durch das Zusammenspiel von Matrize und Stirnseite des Preßstempels bestimmt werden, besonders präzise zu fertigen. Ferner ist es hierbei auch möglich, eine gegenseitige Beschädigung von Preßstempel und Matrize zu vermeiden. Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß die die Gestalt des hergestellten Formkörpers mitbestimmende Anordnung einen zweiten Preßstempel umfaßt, der eine weitere Preßkraft auf den Formkörper ausübt, welche unter einem Winkel von insbesondere 180 Grad zu der Preßkraft des ersten Preßstempels ausgerichtet ist.
Alternativ oder ergänzend zur Anordnung der vorbestimmten Stelle an der Matrize ist die vorbestimmte Stelle an der die Gestalt des hergestellten Formkörpers rmtbestimmenden Anordnung dann an dem zweiten Stempelträger angeordnet. Hierdurch werden insbesondere solche Dimensionen des hergestellten Formkörpers besonders präzise eingehalten, welche durch den Abstand zwischen den Stirnflächen der beiden Preßstempel beim Aufbringen des Enddrucks bestimmt sind.
Hierbei ist es vorteilhaft, ein einem vorbestimmten Abstand entsprechendes Soll- Abstandssignal festzulegen und den Hub des Antriebs durch die Steuereinrichtung derart zu ändern, daß die Abstandsmeßeinrichtung das Soll-Abstandssignal liefert. Dieses Soll-Abstandssignal kann beispielsweise festgelegt werden, indem vor dem eigentlichen Preß Vorgang der Preß Stempel durch den Antrieb auf die gewünschte Soll-Endposition des Stempelendes bezüglich der Matrize bzw. der Stirnfläche des zweiten Preßstempels in dessen Soll-Endstellung bewegt wird und das hierbei von der Abstandsmeßeinrichtung gelieferte Abstandssignal als Soll-Abstandssignal verwendet wird.
Vorteilhafterweise umfaßt der Antrieb eine an dem Pressengestell festgelegte langhubige Antriebsstufe, an deren Abtriebsseite eine kurzhubige Antriebsstufe festgelegt ist, an deren Abtriebsseite wiederum der Stempelträger festgelegt ist. Hierbei ist die Preßkraft durch eine Vergrößerung des jeweiligen Hubs der beiden Antriebsstufen vergrößerbar, und die Steuereinrichtung ändert den Hub der langhubigen Antriebsstufe und\ oder den Hub der kurzhubigen Antriebsstufe in Abhängigkeit von dem Abstandssignal. Hierbei kann die langhubige Antriebsstufe im wesentlichen zum Verschließen der Form und die in kurzhubige Antriebsstufe zur präzise gesteuerten und dosierten Annäherung an eine Endposition des Stempelendes eingesetzt werden.
Insbesondere wenn der Hub der kurzhubigen Antriebsstufe präziser einstellbar ist als der Hub der langhubigen Antriebsstufe ist es vorteilhaft, zum Aufbringen eines Enddrucks auf den Formkörper zunächst die langhubige Antriebsstufe in eine vorbestimmte Hubstellung einzustellen und dann den Hub der kurzhubigen Antriebsstufe in Abhängigkeit von dem Abstandssignal zu ändern. Dies führt insbesondere dann zu einer schnellen, präzisen und von Dehnungen des Pressengestells und anderer Komponenten unabhängigen Einstellbarkeit des Enddrucks, wenn die vorbestimmte Hubstellung der langhubigen Antriebsstufe präzise und reproduzierbar eingestellt werden kann.
Vorteilhafterweise ist eine Hubmeßeinrichtung vorgesehen, welche ein dem Hub der kurzhubigen Antriebsstufe entsprechendes Hubsignal liefert, wobei die Steuereinrichtung zum Aufbringen eines Enddrucks auf den Formkörper die groß- hubige Antriebsstufe zunächst in eine vorbestimmte Hubstellung einstellt und den Hub der kurzhubigen Antriebsstufe in Abhängigkeit von dem Hubmeßsignal ändert. Insbesondere dann, wenn die vorbestimmte Hubstellung der langhubigen Antriebsstufe präzise und reproduzierbar einstellbar ist, liefert bereits das Hubsignal ein relativ genaues Maß für die Position des Stempelendes bezüglich der Form.
Zur Einstellung des erforderlichen Enddrucks ist es hierbei vorteilhaft, ein Soll- Hubsignal festzulegen, wobei die Steuereinrichtung dann den Hub der kurzhubigen Antriebsstufe solange ändert, bis die Hubmeßeinrichtung das Soll-Hubsignal liefert. Vorteilhafterweise wird dabei die Hubmeßeinrichtung zur präzisen Einstellung einer Verschlußstellung der Matize verwendet, wobei das Soll-Hubsignal dann die Stellung angibt, von der aus der Kompressionsvorgang beginnt. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht als langhubige Antriebsstufe ein weggebundenes Pressengetriebe, insbesondere ein Kurvengetriebe oder/und ein Schubkurbelgetriebe vor. Ein derartiges Getriebe erlaubt eine besonders präzise Einstellung und Reproduzierbarkeit der vorangehend beschriebenen vorbestimmten Hubstellung der langhubigen Antriebsstufe dann, wenn diese vorbestimmte Hubstellung eine Stellung maximalen Hubs der Antriebsstufe ist.
Weiterhin sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung eine insbesondere hydraulische Kolben-Zylinder-Einrichtung als kurzhubige Antriebsstufe vor, wobei dann die oben beschriebene Hub-Meßeinrichtung vorteilhafterweise die Position des Kolbens der Kolben-Zylinder-Einrichtung bezüglich des Zylinders der Kolben-Zylinder-Einrichtung erfaßt, da dann die Hubmeßeinrichtung ein Hubsignal liefert, das dem tatsächlichen Hub der kurzhubigen Antriebsstufe besonders genau entspricht.
Hierbei erfolgt die Änderung des Hubs der kurzhubigen Antriebsstufe vorteilhafterweise durch eine Änderung der Zuführung und/oder der Abführung eines Druckfluids zu der Kolben-Zylinder-Einrichtung, wobei dann vorteilhafterweise das Hubmeßsignal als eine Regelgröße zur Einstellung eines gewünschten Hubs der Antriebsstufe eingesetzt werden kann.
Vorteilhafterweise ist ferner eine Druckmeßeinrichtung vorgesehen, welche ein einem Druck des der Kolben-Zylinder-Einrichtung zugeführten Druckfluids entsprechendes Drucksignal liefert. Die Steuereinrichtung kann dann den Hub der kleinhubigen Antriebsstufe ebenfalls in Abhängigkeit von dem Drucksignal ändern.
Hierbei ist es vorteilhaft, daß die Steuereinrichtung eine Schutzeinrichtung umfaßt, die eine Vergrößerung des Hubs der großhubigen oder/und der kleinhubi- gen Antriebsstufe, d.h. eine weitere Erhöhung des Drucks, dann verhindert, wenn die Druckmeßeinrichtung einen einen vorbestimmten Grenzdruck übersteigenden Druck signalisiert. Hierdurch kann eine Überlastung und damit eventuell einhergehende Deformation von Komponenten der Presse vermieden werden.
Es ist dabei ebenfalls vorgesehen, daß die Steuereinrichtung eine weitere Schutzeinrichtung aufweist, die eine Vergrößerung des Hubs von einer Druckzunahme abhängig macht, da bei der Herstellung eines Formkörpers, d.h. bei der Kompression des Ausgangsmaterials, eine Druckzunahme mit einer charakteristischen Hubzunahme einhergeht. Gerät beispielsweise aufgrund einer Fehleinstellung der Preßstempel in Kontakt mit der Matrize oder wurde eine fehlerhafte Menge an Ausgangsmaterial in die Matrize eingefüllt, entsteht eine Abweichung von dieser charakteristischen Hubzunahme, was als Fehler erkannt werden kann. Die Steuereinrichtung kann dann eine weitere Vergrößerung des Hubs verhindern.
Die vorliegende Erfindung wird vorteilhafterweise eingesetzt zur Herstellung von Formkörpern, welche eine durch eine Wand der Matrize gebildete Fläche aufweisen, die unter einem spitzen Winkel zu einer durch die Stempelendfläche gebildeten Fläche des Formkörpers verläuft. Es wird dabei die Herstellung von besonders scharfkantigen Formkörpern erleichtert.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigt:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer schematischen Presse gemäß der vorliegenden Erfindung sowie eine schematische Darstellung eines Steuerungssystems für diese Presse,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung einer Matrize der in Fig. 1 dargestellten Presse, und
Fig. 3 eine der Figur 1 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Eine in Fig. 1 dargestellte Presse 1 umfaßt ein Pressengestell 3 aus einer Bodenplatte 5, zwei mit ihren Enden an der Bodenplatte 5 befestigte und senkrecht zur Bodenplatte 5 und parallel zueinander sich erstreckende Holme 7, welche an ihren anderen Enden durch eine Verbindungsplatte 9 starr miteinander verbunden sind.
In einem mittleren Bereich der Holme 7 ist eine Werkzeugtraverse 11 bewegbar auf den Holmen 7 geführt. Die Matrize 13 ist über Stangen 20 gegenüber der Grundplatte 5 abgestützt und fest mit dem Pressengestell 3 verbunden. Die Matrize 13 weist einen aus Fig. 2 zu entnehmenden Hohlraum 15 zur Aufnahme des Ausgangsmaterials für den herzustellenden Formkörper auf.
Zu dem Hohlraum 15 führen von oben ein oberer Preßstempel 17 und von unten ein unterer Preßstempel 19, wobei die beiden Preßstempel 17, 19 jeweils entlang einer Achse 61 bewegbar sind. In der Schnittdarstellung der Fig. 2 weist der obere Preßstempel 17 einen größeren Querschnitt auf als der untere Preßstempel 19. In der Figur 2 sind die beiden Preßstempel 17, 19 ferner in einer Endstellung des Kompressionsvorgangs dargestellt, wobei sich die Matrize in ihrem Querschnitt kontinuierlich von einer Endfläche 21 des oberen Preßstempels 17 zu einer En- fläche 23 des unteren Preßstempels 19 hin verjüngt. Der Hohlraum 15 weist damit in der Darstellung der Figur 2 einen trapezförmigen Querschnitt auf, wobei Seitenwände 25 und 27 der Matrize 13 jeweils einen spitzen Winkel α mit der planen Endfläche 21 des oberen Preßstempels 17 einschließen. Der mit dieser Anordnung von Matrize 13 und oberem und unterem Preßstempel 17, 19 hergestellte Formkörper weist im Querschnitt ebenfalls trapezförmige Gestalt auf, beispielsweise kann es sich bei diesem Formkörper um ein aus keramischem Mate- rial gefertigtes Wendeschneidplättchen handeln. Dieses Wendeschneidplättchen weist dann an seiner Schneidfläche eine Schneidkante mit dem spitzen Winkel α auf. Um diese Schneidkante möglichst präzise zu fertigen, ist es notwendig, daß der obere Preßstempel 17 während des Preßvorgangs möglichst präzise der in der Figur 2 dargestellten Endstellung des oberen Preßstempels 17 angenähert wird. Wird der obere Preßstempel 17 nämlich nicht weit genug von oben an diese Endstellung angenähert, weist das entstehende Wendeschneidplättchen nicht den gewünschten spitzwinkeligen Übergang an seiner Schneidkante auf. Wird andererseits der obere Preßstempel 17 bei dem Preßvorgang von oben her über die dargestellte Endstellung hinausbewegt, kollidiert die Endfläche 21 des Preßstempels 17 mit den Seitenwänden 25,27 der Matrize 13, was zu einer Beschädigung entweder der Matrize 13 oder des oberen Preßstempels 17 führt. Es ist somit deutlich, daß eine hohe Qualität der hergestellten Formkörper und ein beschädigungsfreier Betrieb der Presse dann möglich ist, wenn die Annäherung des oberen Preßstempels 17 an seine Endstellung bezüglich der Matrize 13 mit hoher Präzision erfolgt.
Die Betätigung des unteren Preßstempels 19, der neben dem oberen Preßstempel 17 ebenfalls eine Kompressionsbewegung ausführt, um eine gleichmäßige Kompression des Formkörpers bei einer Minderung der Reibungsverluste des in Komprimierung befindlichen Formkörpers an den Seitenwänden 25, 27 zu ermöglichen, erfolgt über einen zwischen der Grundplatte 11 und der Bodenplatte 5 angeordneten und an den Holmen 7 des Pressengestells 3 festgelegten Antriebsmechanismus 29, der von einer Einsteileinrichtung 31, beispielsweise einem Elektromotor, angetrieben wird und der die Werkzeugtraverse 11 auf und ab bewegt, um auch den an der Werkzeugtraverse 11 festgelegten unteren Preßstempel 19 auf und ab zu bewegen.
Die Betätigung des oberen Pressenstempels 17 erfolgt durch einen zwischen der Grundplatte 11 und der Verbindungsplatte 9 angeordneten zweistufigen Antriebsmechanismus 33. Die erste Antriebesstufe umfaßt ein Kniehebelgetriebe 35 mit einer an den Holmen 7 des Pressengestells 3 gelagerten und von einer Ein- stelleinrichtung 37, beispielsweise einem Elektromotor, angetriebene Antriebswelle 39, welche einen Exzenter 41 trägt, an dessen Exzenterende zwei Kurbelstangen 43 angelenkt sind. Die anderen Enden der Kurbelstangen 43 sind an einer in Längsrichtung der Holme 7 verschiebbar an den Holmen 7 gelagerten Führungstraverse 47 angelenkt, so daß eine Drehbewegung der Antriebswelle 39 des Kniehebelgetriebes 35 zu einer Verschiebung der Führungstraverse 47 des Kniehebelgetriebes 35 bezüglich dem Pressengestell 3 und entlang der Achse 61 führt.
Die Führungstraverse 47 trägt einen Kolben 49 einer Kolben-Zylinder-Einheit 51, welche die zweite Antriebsstufe bildet. In dem Zylinder 49 ist ein parallel zu der Bewegungsrichtung der Führungstraverse 47 bezüglich dem Pressengestell 3 bewegbarer Kolben 53 angeordnet, der über eine Kolbenstange 55 fest mit einem zwischen der Führungstraverse 47 und der Grundplatte 11 angeordneten Stempelträger 57 verbunden ist. Der Stempelträger 57 ist an zwei sich parallel zu den Holmen 7 des Pressengestells 3 sich erstreckenden und an der Grundplatte 11 befestigten Führungsholmen 59 geführt, so daß der mit dem Stempelträger 57 fest verbundene obere Preßstempel 17 entlang der Achse 61 bewegbar ist.
Die Kolben-Zylinder-Einheit 51 weist zwei Zu- bzw. Ableitungen 63 für ein Hy- draulikfluid auf, wobei über dieses Hydraulikfluid die Position des Kolbens 53 in dem Zylinder 49 einstellbar ist. Die Zu- bzw. Abführung des Hydraulikfluids zu der Kolben-Zylinder-Einheit 51 wird durch ein elektrisch betätigtes Hydraulikventil 65 betätigt, welches weiterhin mit einem Fluidreservoir 67 und einer Hy- draulikfluidpumpe 69 verbunden ist.
Das Kniehebelgetriebe 35 weist hierbei einen längeren Betätigungsbereich bzw. Hub auf als die Kolben-Zylinder-Einheit 51. Das Kniehebelgetriebe 35 als langhubige Antriebsstufe und die Kolbenzylindereinheit 51 als kurzhubige Antriebsstufe werden durch Betätigung des Elektromotors 37 bzw. Betätigung des Hy- draulikventils 65 in Bewegung versetzt, wobei die Ansteuerung des Motors 37 und des Hydraulikventils 65 durch eine elektrische Steuerung 71 erfolgt.
An dem Stempelträger 57 ist ein Abstandssensor 73 befestigt, welcher den Abstand zwischen dem Stempelträger 57 und der Matrize 13 erfaßt. Der Abstandssensor 73 stellt ein Abstandssignal 74 bereit, welches der Steuerung 71 zugeführt wird.
An dem Zylinder 49 der Kolben-Zylinder-Einheit 51 ist ein Hubsensor 75 befestigt, welcher die Position des Kolbens 53 bezüglich des Zylinders 49 und damit den momentanen Hub der Kolben -Zylinder-Einheit 51 erfaßt. Der Hubsensor 75 stellt ein Hubsignal 76 bereit, welches ebenfalls der Steuerung 71 zugeführt wird.
Zum Befüllen des Hohlraums 15 der Matrize 13 mit dem zum Formkörper zu komprimierenden pulverförmigen Material wird der untere Preßstempel 19 in eine gegenüber der in der Figur 2 dargestellten Endstellung geringfügig zurückgezogene Füllstellung positioniert und zwar durch Betätigen der Einsteileinrichtung 31 des Antriebsmechanismus 29. Der obere Preßstempel 17 wird durch Betätigen des Elektromotors 37 von dem langhubigen Kniehebelgetriebe 35 so weit von der Matrize 13 entfernt, daß ein einfacher Zugang zu dem Hohlraum 15 zum Befüllen desselben mit dem pulverförmigen Material möglich ist.
Nach dem Befüllen mit dem pulverförmigen Material wird die Matrize 13 im wesentlichen durch die Betätigung des langhubigen Kniehebelgetriebes 35 verschlossen, indem der über den Stempelträger 57 an den Führungsholmen 59 bezüglich der Matrize 13 geführte obere Stempel 17 zum Eingriff in die Matrize 13 gebracht wird, wobei der Kolben 53 in dem Zylinder 49 in einer zurückgezogenen Position gehalten wird, d.h. in einer Position, in der der Kolben 53 innerhalb des Zylinders 49 entfernt von der Matrize 13 angeordnet ist. Bei dem anschließenden Preßvorgang wird der untere Preßstempel 19 durch Betätigen des Antriebsmechanismus 29 in Richtung zu dem oberen Preßstempel 17 bewegt, und der obere Preßstempel 17 wird durch Betätigen der Kolben-Zylinder- Einheit 51 in Richtung zu dem unteren Preßstempel 19 bewegt. Dies führt zu einer Kompression des pulverförmigen Materials und zu der Herstellung des Formkörpers.
Nach erfolgter Herstellung kann der Formkörper nach Zurückziehen des oberen Preßstempels 17 beispielsweise durch weitere Betätigung des unteren Preßstempels 19 aus der Matrize 13 ausgestoßen werden.
Zum Verschließen der Matrize 13 bewegt die Steuerung 71 das Kniehebelgetriebe 35 in eine Stellung maximalen Hubs, d.h. in eine Stellung, in der die Führungstraverse 47 ihre am weitesten von der Antriebswelle 39 entfernte und damit ihre am nächsten an die Matrize 13 angenäherte Stellung einnimmt. Diese Stellung maximalen Hubs ist bei dem verwendeten Kniehebelgetriebe 35 präzise einstellbar und gut wiederholbar. Somit befindet sich die Endfläche 21 des oberen Preßstempels 17 bei Beginn des Kompressionsvorgangs in einem wohlbestimmten Abstand von der in Figur 2 dargestellten Endstellung des Kompressionsvorgangs. Bei dem anschließend stattfindenden Kompressionsvorgang bewegt die Steuerung 71 durch Betätigen des Hydraulikventils 65 den Kolben 53 in dem Zylinder 49 in Richtung zu der Matrize 13 hin, indem sie den Hub der Kolben- Zylinder-Einheit 51 kontinuierlich erhöht. Der Hub der Kolben-Zylinder-Einheit 51 wird von der Steuerung 71 durch Überwachen des von dem Hubsensor 75 ausgegebenen Hubsignals geregelt.
Die Steuerung 71 beendet die durch die Kolben-Zylinder-Einheit 51 ausgeführte Kompressionsbewegung dann, wenn das von dem Abstandssensor 73 ausgegebene und ihr zugefuhrte Abstandssignal einen vorher eingestellten Sollwert erreicht. Dieser Sollwert wurde vorab bestimmt, indem bei nicht mit pulverfδrmi- gem Material gefüllter Matrize 13 das Kniehebelgetriebe 35 in seine Stellung maximalen Hubs gebracht wurde und dann der obere Preßstempel 17 durch Betätigen der Kolben-Zylinder-Einheit 51 an die in Figur 2 dargestellte Endstellung angenähert wurde, wobei eine fortlaufende Kontrolle beispielsweise mit dem Auge stattfand, um eine gegenseitige Beschädigung des oberen Preßstempels 17 und der Matrize 13 zu vermeiden. Das nach Annäherung des oberen Preßstempels 17 an diese Endstellung von dem Abstandssensor 73 abgegebene Abstandssignal 74 wird dann als Soll- Abstandssignal in der Steuerung 71 gespeichert. Mit der Presse 1 können somit besonders präzise Wendeschneidplättchen mit scharfer Schneidkante hergestellt werden, da der Kompressionsvorgang des Formkörpers nicht in Abhängigkeit von einem Maximaldruck, sondern in Abhängigkeit von einer vorbestimmten Endstellung der Endfläche 21 des oberen Preßstempels 17 beendet wird. Ferner wird bei dieser Presse auch eine gegenseitige Beschädigung von Matrize 13 und oberem Preßstempel 17 beispielsweise dann verhindert, wenn durch einen Füllfehler zu wenig pulverförmiges Material in die Matrize 13 gefüllt wurde.
Da zur Feststellung des Endes des Kompressionsvorgangs das von dem Abstandssensor ausgegebene Abstandssignal 74 verwendet wird und der Abstandssensor den Abstand zwischen dem Stempelträger 57 und der Matrize 13 erfaßt, wird die Genauigkeit des Erreichens der vorgesehenen Endposition der Endfläche 21 des oberen Preßstempels 17 nicht durch druckspannungsbedingte Dehnungen oder Kompressionen des Pressengestells 3, der Komponenten des Kniehebelgetriebs 35, der Komponenten der Kolben-Zylinder-Einheit 51 einschließlich der Kolbenstange 55 beeinträchtigt. Lediglich die Kompression des oberen Preßstempels 17 selbst und eines Teils des Stempelträgers 57 aufgrund der Druckausübung könnte die tatsächlich erreichte Endstellung verfälschen. Da jedoch der Abstand zwischen dem Stempelträger 57 und der Endfläche 21 gering gewählt und der obere Preßstempel 17 in seinem Querschnitt möglichst stark ausgelegt ist, ist diese Verfälschung geringfügig. Ferner kann auch diese Verfälschung in gewissem Maße kompensiert werden, indem bei der vorangehend beschriebenen Bestimmung des Soll-Abstandssignals diese Kompression des Preß- stempeis 17 und des Teils des Stempelträgers 57 korrigierend berücksichtigt wird.
Als eine Sicherheitsmaßnahme weist die Presse 1 eine Druckmeßeinrichtung 77 auf, welche den Druck des Hydraulikfluids in der Zuführungsleitung 63 zu der Kolben-Zyliner-Einheit 51 überwacht und ein diesem Druck entsprechendes Drucksignal 78 an die Steuereinrichtung 71 ausgibt. Übersteigt der Druck in dieser Zuführungsleitung einen vorbestimmten Grenzdruck, bei welchem die Steuerung 71 ein diesem Grenzdruck entsprechendes Drucksignal 78 empfängt, so beendet die Steuerung 71 den Kompressionsvorgang und gibt gegebenenfalls ein entsprechendes Warnsignal ab. Hierdurch wird eine Überlastung von Komponenten der Presse 1 infolge beispielsweise einer Fehlbedienung verhindert. Ferner überwacht die Steuerung 71 während des Kompressionsvorgangs ständig die Änderung des Drucksignals 78 und die Änderung des Abstandssignals 74 und beendet den Kompressionsvorgang gegebenenfalls mit Abgabe eines Warnsignals, wenn der Druck bei zu geringer Änderung des Abstandssignals 74 zu stark zunimmt. Dies deutet darauf hin, daß die Presse beispielsweise durch einen Kontakt zwischen dem oberen Preßstempel 17 und der Matrize 13 blockiert ist. Diese Sicherungsmaßnahme kann ebenfalls durch Überwachen des Verhältnisses von Druckänderung und Hubänderung der Kolben-Zylinder-Einheit 51 erfolgen.
Vorangehend wurde eine Steuerung der Hubänderung in Abhängigkeit von dem Abstandssignal 74 beschrieben, welches von dem Abstandssensor 73 geliefert wird, der den Abstand zwischen dem Stempelträger 57 und der Matrize 13 erfaßt. Es sind hier auch Abwandlungen von das Abstanssignal 74 liefernden Abstandssensoren denkbar. So kann ein abgewandelter Abstandssensor beispielsweise den Abstand zwischen dem Stempelträger und der Grundplatte oder einem anderen Punkt am Pressengestell erfassen, oder der Positionssensor kann den Abstand zwischen beispielsweise der Kolbenstange 55 und der Matrize bzw. einer anderen Stelle an dem Pressengestell erfassen. Im weitesten Sinne ist auch der Hubsensor 75 ein derartiger Abstandssensor, da er ein Maß für die tatsächliche Position des Stempelendes bezüglich der Matrize liefert.
Ferner kann auch der weitere Preßstempel 19 mit einer Einrichtung zur Erfassung der Position seines Stempelendes 23 bezüglich der Matrize 13 versehen sein.
Zudem ist es denkbar, alternativ zu der Kolben-Zylinder-Einheit einen anderen Antrieb für die kurzhubige Antriebsstufe zu verwenden, beispielsweise Kurbelgetriebe oder andere Getriebe, deren Hub einstellbar ist. Alternativ zu dem beschriebenen Kniehebelgetriebe kann auch eine Kolben-Zylinder-Einheit als langhubige Antriebsstufe eingesetzt werden.
Alternativ zu der vorangehend beschriebenen Ausführungsform, bei der die Matrize 13 über die Stangen 20 fest mit dem Pressengestell verbunden ist, kann die Matrize auch bewegbar zu dem Pressengestell gelagert sein und durch einen weiteren Antrieb relativ zu dem oberen Preßstempel 17 oder\ und dem unteren Preßstempel 19 bewegbar sein, um eine besonders homogene Kompression des Formkörpers zu erreichen. Hierbei kann die Steuereinrichtung den Hub des weiteren Antriebs ebenfalls in Abhängigkeit von dem Abstandssignal ändern, um die Präzision des hergestellten Formkörpers zu erhöhen oder eine gegenseitige Beschädigung von Matrize und Stempel zu vermeiden.
Im folgenden wird eine Variante der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Presse erläutert. Hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktion einander entsprechende Komponenten sind mit den Bezugszahlen aus den Figuren 1 und 2 bezeichnet, jedoch zur Unterscheidung mit einem Buchstaben versehen. Zur Erläuterung wird auf die gesamte vorangegangene Beschreibung Bezug genommen.
Im Unterschied zu der vorangehend erläuterten Ausführungsform weist die in Figur 3 dargestellte Presse la eine Matrize 13a auf, wobei der Oberstempel und die Matrize 13a relativ zu einem Pressengestell 3a mittels eines gemeinsamen Hauptantriebs bewegbar sind. Weiterhin ist im Unterschied zu der vorangehend erläuterten Ausführungsform bei der in Figur 3 dargestellten Presse la ein unterer Preßstempel 19a an einem unteren Stempelträger 58 festgelegt, welcher wiederum an dem Gestell 3a festgelegt ist.
Die Presse la ist insbesondere dazu geeignet, Formkörper herzustellen, deren Höhe besonders niedrige Toleranzen aufweist. Die Höhe der Formkörper ist im wesentlichen bestimmt durch den Abstand zwischen den aufeinander zuweisenden Stirnflächen der beiden Preßstempel 17a und 19a beim Aufbringen des Enddrucks auf den Formkörper. Um diesen Abstand beim Aufbringen des Enddrucks besonders präzise einstellen zu können, weist die Presse la eine Abstandsmeßeinrichtung 73a auf, welche den Abstand zwischen dem Stempelträger 57a des oberen Preßstempels 17a und dem Stempelträger 58 des unteren Preßstempels 19a erfaßt und ein diesen Abstand angebendes Abstandssignal 74 an die Steuereinrichtung 71a liefert. Die Steuereinrichtung 71a ändert dann zur Aufbringung des Enddrucks auf den Formkörper den Hub des Antriebsmechanismus 33a für den oberen Preßstempel 17a derart, daß beim Aufbringen des Enddrucks auf den Formkörper die Abstandsmeßeinrichtung 73a ein Abstandssignal 74 liefert, welches einem vorbestimmten Soll-Abstandssignal entspricht. Das Soll- Abstandssignal wurde vorab derart gewählt, daß es dann von der Abstandsmeßeinrichtung 73a abgegeben wird, wenn die aufeinander zuweisenden Stirnflächen der Preßstempel 17a und 19a im wesentlichen den Abstand voneinander einnehmen, der der Sollhöhe der zu fertigenden Formkörper entspricht.
Mit dem Bezugszeichen 31a ist in Figur 3 ein Winkelgeber bezeichnet, der die Position angibt und die Wege zuordnet.
Hierbei ist es auch möglich, die beiden oben erläuterten Ausführungsformen zu kombinieren, so daß sowohl der Abstand zwischen Stempelträger des oberen Preßstempels und der Matrize als auch der Abstand zwischen dem Stempelträger des oberen Preßstempels und dem Stempelträger des unteren Preßstempels über jeweils eine eigene Abstandsmeßeinrichtung erfaßt werden. Es werden der Steuereinrichtung dann zwei Abstandssignale zugeführt, wobei die Steuereinrichtung die Änderung des Antriebs für den oberen Preßstempel oder/ und den Hub des Antriebs für den unteren Preßstempel in Abhängigkeit der beiden Abstandssignale ändern kann.

Claims

Patentansprüche
1. Presse zum Herstellen eines Formkörpers, umfassend: ein Pressengestell (3), einen an dem Pressengestell (3) festgelegten ersten Antrieb (33) für einen ersten Preßstempel (17) zum Ausüben einer Preßkraft auf den Formkörper, wobei an der Abtriebsseite (55) des ersten Antriebs (33) ein mit dem ersten Preßstempel (17) fest verbundener erster Stempelträger (57) festgelegt ist, eine die Gestalt des hergestellten Formkörpers mitbestimmende Anordnung (13, 19), welche wenigstens eine an dem Pressengestell (3) angebrachte Matrize (13) umfaßt, und eine den Hub des ersten Antriebs (33) ändernde Steuereinrichtung (71), dadurch gekennzeichnet, daß eine Abstandsmeßeinrichtung (73) vorgesehen ist, welche ein Abstandssignal (74) liefert, das einem Abstand zwischen einer vorbestimmten Stelle an dem Stempelträger (57) und einer vorbestimmten Stelle an der die Gestalt des hergestellten Formkörpers mitbestimmenden Anordnung (13, 19) entspricht, und daß die Steuereinrichtung (71) den Hub des ersten Antriebs (33) in Abhängigkeit von dem Abstandssignal (74) ändert.
2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (71) den Hub des Antriebs (33) derart ändert, daß die Abstandsmeßeinrichtung (73) ein einem vorbestimmten Abstand entsprechendes Soll-Abstandssignal liefert.
3. Presse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Stelle an der die Gestalt des hergestellten Formkörpers mitbestimmenden Anordnung an der Matrize (13) angeordnet ist.
4. Presse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Soll- Endposition eines dem Formkörper zugewandten Stempelendes (21) des ersten Preßstempels (17) bezüglich der Matrize (13) vorgesehen ist, welche das Stempelende (21) im wesentlichen einnimmt, wenn die Abstandsmeßeinrichtung (73) das Soll-Abstandssignal liefert.
5. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrize (13) an dem Pressengestell (3) festgelegt ist.
6. Presse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein relativ zu der Matrize bewegbarer zweiter Preßstempel (19) zum Ausüben einer unter einem Winkel von insbesondere 180° zu der Preßkraft des ersten Preßstempels (17) wirkenden zweiten Preßkraft auf den Formkörper vorgesehen ist, daß der zweite Preßstempel (19) mit einem zweiten Stempelträger fest verbunden ist und daß der zweite Stempelträger an einer Abtriebsseite eines an dem Pressengestell (3) festgelegten zweiten Antriebs festgelegt ist.
7. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Gestalt des hergestellten Formkörpers mitbestimmende Anordnung einen relativ zu der Matrize bewegbaren zweiten Preßstempel (19a) zum Ausüben einer unter einem Winkel von insbesondere 180° zu der Preßkraft des ersten Preßstempels (17a) wirkenden zweiten Preß kraft auf den Formkörper umfaßt, daß der zweite Preßstempel (19a) mit einem zweiten Stempelträger (58) fest verbunden ist und daß die vorbestimmte Stelle an der die Gestalt des hergestellten Formkörpers mitbestimmenden Anordnung an dem zweiten Stempelträger (58) angeordnet ist.
8. Presse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Soll- Endposition eines dem Formkörper zugewandten Stempelendes des ersten Preßstempels (17a) bezüglich des zweiten Stempelträgers (58), insbesondere bezüglich eines dem Formkörper zugewandten Stempelendes des zweiten Preßstempels (19a), vorgesehen ist, welche das Stempelende des ersten Preßstempels (17a) im wesentlichen einnimmt, wenn die Abstandsmeßeinrichtung (73a) das Soll-Abstandssignal liefert.
9. Presse nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Stempelträger (58) an dem Pressengestell (3) festgelegt und die Matrize (13a) an einer Abtriebsseite eines an dem Pressengestell festgelegten dritten Antriebs festgelegt ist.
10. Presse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (71a) auch den Hub des dritten Antriebs (29a) in Abhängigkeit von dem Abstandssignal (74) ändert.
11. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Antrieb (33) eine an dem Pressengestell (3) festgelegte langhubige Antriebsstufe (35) aufweist, an deren Abtriebsseite (47) eine kurzhubige Antriebsstufe (51) festgelegt ist, an deren Abtriebsseite (55) wiederum der Stempelträger (57) festgelegt ist, wobei die Preßkraft durch eine Vergrößerung des jeweiligen Hubs der beiden Antriebsstufen (35, 51) vergrößerbar ist, und daß die Steuereinrichtung (71) den Hub der langhubigen Antriebsstufe (35) oder/und den Hub der kurzhubigen Antriebsstufe (51) in Abhängigkeit von dem Abstandssignal (74) ändert.
12. Presse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (71) zum Aufbringen eines Enddrucks auf den Formkörper die langhubige Antriebsstufe (35) in eine vorbestimmte Hubstellung einstellt und den Hub der kurzhubigen Antriebsstufe (51) in Abhängigkeit von dem Abstandssignal (74) ändert.
13. Presse nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hubmeßeinrichtung (75) vorgesehen ist, welche ein dem Hub der kurzhubigen Antriebsstufe (51) entsprechendes Hubsignal (76) liefert, und daß die Steuereinrichtung (71) den Hub der kurzhubigen Antriebsstufe (51) in Abhängigkeit von dem Hubsignal (76) ändert.
14. Presse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (71) den Hub der kurzhubigen Antriebsstufe (51) derart ändert, daß die Hubmeßeinrichtung (75) ein einem vorbestimmten Hub entsprechendes Soll-Hubsignal liefert.
15. Presse nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die langhubige Antriebsstufe ein weggebundenes Pressengetriebe, insbesondere ein Kurvengetriebe oder/und ein Schubkurbelgetriebe (35) umfaßt.
16. Presse nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichent, daß die vorbestimmte Hubstellung eine Stellung maximalen Hubs der langhubigen Antriebsstufe (35) ist.
17. Presse nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzhubige Antriebsstufe (51) eine insbesondere hydraulische Kolben- Zylinder-Einrichtung umfaßt.
18. Presse nach Anspruch 17 in Verbindung mit Anspruch 13, dadurch gekennzeichent, daß die Hubmeßeinrichtung (75) die Position des Kolbens (53) bezüglich des Zylinders (49) der Kolben-Zylinder-Einrichtung erfaßt.
19. Presse nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckmeßeinrichtung (77) vorgesehen ist, welche ein einem Druck eines der Kolben -Zylinder-Einrichtung (51) zugeführten Druckfluids entsprechendes Drucksignal (78) liefert, und daß die Steuereinrichtung (71) den Hub der kurzhubigen Antriebsstufe (51) ferner in Abhängigkeit von dem Drucksignal (78) ändert.
20. Presse nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (71) eine erste Schutzeinrichtung umfaßt, die eine Vergrößerung des Hubs der langhubigen oder/und der kurzhubigen Antriebsstufe (35, 51) verhindert, wenn die Druckmeßeinrichtung ein Drucksignal (78) liefert, das einem Druck entspricht, der größer ist als ein vorbestimmter Grenzdruck.
21. Presse nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (71) eine zweite Schutzeinrichtung umfaßt, die eine Vergrößerung des Hubs der kurzhubigen Antriebsstufe (51) in Abhängigkeit von einer einer Abstandsabnahme entsprechenden Änderung des Abstandssignals (74) und einer einer Druckzunahme entsprechenden Änderung des Drucksignals (78) verhindert, wenn ein Verhältnis aus der Druckzunahme und der Abstandsabnahme größer ist als ein vorbestimmter Wert.
22. Presse nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß bei in der Soll-Endposition angeordnetem ersten Preßstempel (17) eine Stempelendfläche (21) des ersten Preßstempels (17) im wesentlichen lückenfrei an einer Wandfläche (25, 27) der Matrize (13) anschließt, wobei die Stempelen dfläche (21) des ersten Preßstempels und die Wandfläche (25, 27) einen spitzen Winkel (α) einschließen.
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