[0001] Die Erfindung geht aus von einer einen Oberbären und einen Unterbären aufweisenden
Presse zur Herstellung maßhaltiger Preßlinge aus pulverförmigem Material. Unter solchen
Preßlingen sollen beispielsweise Zahnräder, Stoßdämpferkolben, Synchronteile für automatische
Getriebe od. dgl. verstanden werden. Sie bestehen im allgemeinen aus Eisenpulver,
Ferritpulver oder keramischen oder ähnlichen Pulvern.
[0002] Eine aus dem Hause der Anmelderin stammende, offenkundig vorbenutzte Presse dieser
Art weist eine Grundplatte, eine Matrizenplatte sowie einen Unterstempel auf, der
relativ zur Grundplatte und zur Matrizenplatte hydraulisch verschiebbar ist. Grundplatte
und Matrizenplatte sind dabei Teile eines aus Matrizenplatte und einer unteren Kupplungsplatte
mittels Zugstangen verbundenen Rahmenwerks, das über ein relativ zum Rahmenwerk in
Preßrichtung verschiebbares Anschlußstück an den Oberbären angeschlossen ist, während
der Unterbär der Presse mit der unteren Kupplungsplatte verbunden ist.
[0003] Bei der bekannten Presse nimmt die Grundplatte den Unterstempel in entsprechend gestufter
Form, gegebenenfalls auch zusammengesetzt aus verschiedenen Stempelteilen auf. Beim
Abziehen des Unterstempels, auch wenn dieser aus mehreren Stempelteilen zusammengesetzt
ist, treten unvermeidbar innerhalb des Preßlings unterschiedliche Kräfte auf, die
auf die Reibungskräfte zwischen dem entsprechenden Matrizen- bzw. Stempelteil und
dem zu entformenden Preßling zurückzuführen sind und sehr häufig dazu führen, daß
der Preßling zerstört wird. Außerdem läßt sich mit der bekannten Presse eine gleichmäßige
Dichteverteilung im Preßling nur schwer erreichen.
[0004] Bei einer solchen Presse stellt sich die Aufgabe, sie dahingehend weiterzubilden,
daß die Voraussetzungen dafür geschaffen sind, daß sich beim Pressen eine möglichst
gleichmäßige Dichteverteilung im Preßteil einstellt und die Presse dazu mit Hilfe
modernster elektronischer Steuereinrichtungen steuerbar ist. Ferner soll beim Entformen
die Möglichkeit vorhanden sein, daß durch Nachsteuern der Preßstempel die unterschiedliche
Stauchung derselben durch entsprechende Bewegungssteuerung ausgeglichen werden kann.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Unterstempel tragende Maschinenteile
gegenüber der Grundplatte über hydraulische Zylinder-Kolben-Systeme gelagert sind,
in der Preßstellung auf bezüglich des Pressenrahmens fixen Anschlägen aufsitzen und
zum Ausstoßen des Preßlings nach Abziehen der Matrize nach Freikommen der mit der
Matrize in Berührung stehenden Flächen des Preßlings gemeinsam jeweils bis zum Freikommen
der nächsten Kontaktfläche stufenweise hochfahrbar sind.
[0006] Bei einer solchen Presse bildet die Preßstellung für alle Unterstempel einen untersten
Festanschlag, der hinsichtlich der einzelnen Unterstempel gegebenenfalls in gewissem
Umfange nachstellbar ist, aber auch nach einer solchen Nachstellung grundsätzlich
die Preßstellung definiert.
[0007] Das Ausstoßen des Preßlings erfolgt in einfachster Weise dadurch, daß zuerst die
Matrize abgezogen wird, worauf der Preßling, unterstützt von allen Unterstempeln,
von der Matrize gelöst wird. Dann wird unter Stillstand des nächsten Unterstempels
in der Endstellung in Höhe der Matrize der Rest der Unterstempel gemeinsam hochgefahren,
bis wiederum ein Lösen der nächsten Stufe des Preßlings erfolgt ist. Dieses stufenweise
Hochfahren setzt sich fort, bis schließlich der Preßling nur noch auf einem zentralen
Unterstempel sitzt, von dem er ausgestoßen werden kann.
[0008] Die Reihenfolge dieses Arbeitsvorganges richtet sich ausschließlich nach der Formgebung
des Preßlings. In jedem Falle ist aber gewährleistet, daß am Preßling beim Ausstoßen
der nächsten Stufe nur Reibungskräfte innerhalb dieser Stufe vorhanden sind, so daß
eine stufenweise Entlastung des Preßlings in Umfangsrichtung erfolgt und damit zu
starke Abzugskräfte vermieden sind, die zu Gefügeänderungen im Preßling führen können.
Von einem allenfalls vorhandenem Mitteldorn läßt sich der Preßling leicht lösen, weil
er sich ohnehin durch seine fortschreitende Entspannung geringfügig aufweitet und
damit leicht abgezogen werden kann.
[0009] Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß jedem einen Unterstempel
tragenden Maschinenteil ein an der Grundplatte festes Meßorgan zugeordnet werden kann,
das als Wegeabtaster für den Weg dieser Maschinenteile in die Füll- bzw. Ausstoßstellung
dient. In einem sehr vereinfachten Fall ist nur ein die Bewegung der Matrizenhalteplatte
mitmachender Mittelstift vorhanden, der gegenüber der Matrizenhalteplatte in seiner
Geschwindigkeit frei steuerbar ist. Vorteilhaft ist der Mittelstift am Kolben eines
Hydraulikzylinders befestigt, der mit der unteren Kupplungsplatte gekuppelt ist.
[0010] Bei der erfindungsgemäßen Presse ist es möglich, von Beginn des Preßvorganges an
die einzelnen, die Unterstempel tragenden Maschinenteile in ihrer Geschwindigkeit
völlig unabhängig voneinander zu verfahren. Darüber hinaus kann man sie in Abhängigkeit
von den sich zwischen dem Oberstempel und den einzelnen Unterstempeln im Preßgut aufbauenden
Druck in ihre Endpreßstellung verfahren. Die Steuerung kann dabei mit modernsten Hilfsmitteln,
beispielsweise mit Hilfe einer Regelelektronik durchgeführt werden.
[0011] Mit der erfindungsgemäßen Presse ist es möglich, alle Unterstempel und auch den Mittelstift
mit vorgewählten Geschwindigkeiten unabhängig von Temperatur-, Druck- und Reibungsverhältnissen
zu bewegen. Man erreicht damit einen exakt reproduzierbaren Pulverfluß während des
Verdichtungsvorganges.
[0012] Die Anzahl der verschiedenen, jeweils einen Unterstempel tragenden Maschinenteile
ist beliebig und nur von der Möglichkeit ihrer Unterbringung im Pressengestell abhängig.
[0013] Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch die zwischen Ober- und Unterbären der Presse befindlichen
Teile;
Fig. 2 einen Schnitt im wesentlichen längs der Linie II-II der Fig. 3;
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III der Fig. 1;
Fig. 4 einen Halbschnitt im wesentlichen entsprechend demjenigen nach Fig. 3 mit eingesetzten
Preßwerkzeugen zur Herstellung eines mehrstufigen Werkstückes in der Füllstellung;
Fig. 5 einen Halbschnitt ähnlich dem nach Fig 4, jedoch in der Preßstellung, wobei
eine Drehung um 90° gegenüber Fig. 4 vorgenommen ist, um einige Teile deutlicher zu
machen; und in
Fig. 6 einen den Fig. 4 und 5 entsprechenden Halbschnitt, jedoch in Abzugs- bzw. Ausstoßstellung.
[0014] In Fig. 4 wurde die Darstellung der Zwischenplatte und der Grundplatte um 90° verdreht
gezeichnet, um sonst unsichtbare Teile sichtbar zu machen.
[0015] Nach Fig. 1 ist die untere Kupplungsplatte 1 über ein Anschlußstück 2 mit einem T-Stück
3 gekoppelt, das Teil des Maschinenrahmens ist. Ober die Zugstangen 4 ist die untere
Kupplungsplatte 1 mit einer Matrizenhalteplatte 5 fest verbunden. Das Anschlußstück
6 ist am beweglichen Teil, d.h. am Oberstempel der Presse einschiebbar und mit der
oberen Kupplungsplatte 7 verbunden, so daß diese auf diese Weise mit dem Oberstempel
der Presse verbunden ist.
[0016] Die obere Kupplungsplatte 7 ist über Führungsstangen 8 in der Matrizenhalteplatte
5 verschiebbar geführt. Die Führungsstangen durchstoßen auf dem Weg von der Füllstellung
(Fig. 4) in die Preßstellung (Fig. 5) die Aufnahmeplatte 9 durch entsprechend groß
gehaltene öffnungen. Die Aufnahmeplatte 9 nimmt einen oder mehrere Stempel auf. Nach
den Fig. 4 bis 6 ist der Stempel 10 an der Aufnahmeplatte 9 über eine Brücke 11 mit
Hilfe eines Halteringes 12 befestigt. An der Aufnahmeplatte 9 sind nach Fig. 3 Kolbenstangen
13 befestigt, deren Kolben 14 im hydraulischen Zylinder 15 in der Grundplatte 16 verschiebbar
sind. Auf der Grundplatte 16 sitzen Führungshülsen 17, die an ihrem oberen Ende ein
Gewinde 18 aufweisen auf das eine Kappe 19 mit Innengewinde aufgesetzt ist, deren
Verstellung auf dem Gewinde 18 die Einstellung der Preßendstellung ermöglicht. Auf
einer Zwischenplatte 20 sitzt über eine der Brücke 11 ähnliche Brücke 21 ein weiterer
Stempel 22, der ebenfalls mit Hilfe eines Halteringes 23 auf der Brücke 21 befestigt
ist. In der bezüglich der Presse festen Grundplatte 16 befinden sich, wie aus Fig.
1 ersichtlich, weitere zwei Zylinder 24, in denen Kolben 25 angeordnet sind, die mit
ihrer Kolbenstange 26 in einem zylindrischen Führungselement 27 geführt sind, das
dem Führungszylinder 17 ähnlich ist und wie dieser ein Gewinde 28 aufweist, auf dem
eine Kappe 29 mit Innengewinde angeordnet ist. Der Kolben 26 ist in der Zwischenplatte
20 fest. Die verdrehbare Kappe 29 ermöglicht somit ebenso wie die verdrehbare Kappe
19 eine Änderung der Preßendstellung.
[0017] In der Grundplatte 16 ist nach Fig. 3 ein weiterer Kolben 30 angeordnet, der in einem
Zylinder 31 verschiebbar ist. Dieser Kolben 30 ist als Hohlkolben ausgebildet und
weist eine mittlere öffnung 32 auf, durch die ein später noch näher zu erläuterndes
Element hindurchgeführt ist. Auf der Grundplatte 16 sitzt ein weiteres Führungselement
33 mit einem Gewinde 34, auf dem eine verdrehbare Kappe 35 mit Innengewinde angeordnet
ist, die zur Preßenendstellungsveränderung des im Zylinder 31 verschiebbaren Kolbens
30 dient. Der Anschlag erfolgt mit Hilfe einer Aufnahmeplatte 36, die auf der Kolbenstange
37 des Kolbens 30 fest angeordnet ist.
[0018] Auf der Aufnahmeplatte 36 sitzt nach Fig. 4 bis 6 ein Verlängerungsstück 39, auf
dem mit Hilfe eines Halteringes 40 ein weiterer Stempel 41 fixiert ist. Beim wiedergegebenen
Ausführungsbeispiel ist der Stempel 41 der innerste Stempel. Selbstverständlich kann
die im Ausführungsbeispiel dreiteilige Stempelanordnung unter Wahrung dieses Prinzips
in eine Stempelanordnung mit mehr oder weniger als drei Stempeln erweitert oder verringert
werden bzw. so gewählt werden, daß die Stufung am Formkörper 42 (Fig. 6), der aus
der eingefüllten Preßmasse 43 (Fig. 4) hergestellt wird, umgekehrt, d.h. von innen
nach außen verläuft. Auch jede andere Gliederung, soweit sie mit Stempeln erreichbar
ist, läßt sich nach diesem Prinzip verwirklichen.
[0019] Auf der unteren Kupplungsplatte 1 ist ein Mittelstift 44 unmittelbar oder mit Hilfe
eines Bundes 45 befestigt (Fig. 4 bis 6). Dann bewegt er sich mit der Kupplungsplatte
1. Der Mittelstift 44 setzt sich nach oben bis zur Bündigkeit mit der Matrizenhalteplatte
5 fort. Der Mittelstift 44 kann aber auch durch die öffnung 47 in der unteren Kupplungsplatte
1 frei hindurchgehen und mit einem Kolben 48 gekuppelt sein, der in einem Hydraulikzylinder
49 betätigbar ist, welche in dem T-Stück 3 angeordnet ist. Damit ist er unabhängig
von der Bewegung der Matrizenhalteplatte 5 bewegbar.
[0020] Für den Kolben 30 im Zylinder 31 ist ein Maßstab 52 vorgesehen, der in einer Bohrung
53 in der Grundplatte 16 gleitet. Der Maßstab 52 ist fest an dem Kolben 30 angebracht
und macht somit dessen Bewegung mit. Der Maßstab 52 erlaubt auf beliebige Weise eine
Messung des Weges des zugeordneten Kolbens 30 relativ zur Grundplatte 16, so daß es
möglich ist, den festgestellten Wert elektronisch auszuwerten und einer entsprechenden
Steuereinrichtung zuzuführen. Mit jeder Weglängeneinheit, beispielsweise 1/100stel
Millimeter veranlaßt der Maßstab einen Impuls in der Elektroniksteuerung, wobei nach
Erreichen einer bestimmten Impulsmenge die Maschine auf die nächste Fortbewegung weitergesteuert
wird. Diese nächste Bewegung besteht beim Ausführungsbeispiel in der Relativbewegung
zwischen der Grundplatte 16 und der Zwischenplatte 20 und wird mit Hilfe des Meßstabes
54 verfolgt, der in die Bohrung 55 in der Zwischenplatte 20 taucht. Dann erfolgt die
Abtastung der Relativbewegung zwischen der Grundplatte 16 und der Aufnahmeplatte 9
mit Hilfe des Maßstabes 56, der in die Bohrung 57 in der Aufnahmeplatte 9 taucht.
Wenn der Mittelstift 44, wie oben angedeutet, mit dem Kolben 48 gekuppelt ist, kann
er ebenfalls mit Hilfe eines nicht gezeichneten Maßstabes in eine beliebige gewünschte
Position relativ zur Matrizenhalteplatte 5 gebracht werden und dies mit einer vorgewählten
Geschwindigkeit. Damit kann auch mit ihm der Pulverfluß unabhängig von Temperaturänderungen
und Reibungsverhältnissen beeinflußt werden. Damit wird das Problem gelöst, das sich
daraus ergibt, daß sich die Stempel 10, 22 und 41 sowie der Mittelstift 44 im Zuge
der Aufeinanderfolge der Preßvorgänge erwärmen und sich die Reibungsverhältnisse zwischen
dem Formkörper und ihnen während des Verdichtungsvorganges ändern und damit zu einem
unkontrollierbaren Pulverfluß mit daraus resultierenden Änderungen der Dichteverleihung
im gepreßten Formkörper führen. Dem kann nunmehr durch eine geregelte Bewegung der
Stempel und des Mittelstiftes von Füll- in die Preßstellung erfolgreich entgegengewirkt
werden.
[0021] In den Fig. 4 bis 6 ist auch der an der oberen Kupplungsplatte 7 befestigte obere
Gegenstempel 58 zu erkennen, der beim Füllvorgang, dessen Ende in Fig. 4 dargestellt
ist, so weit von der in der Matrizenhalteplatte 5 gelagerten Matrize 59 entfernt ist,
daß die nicht dargestellte, im allgemeinen als Füllschieber ausgebildete Füllvorrichtung
zwischen dem oberen Gegenstempel 58 und der Matrize ein- und ausgefahren werden kann.
Der obere Gegenstempel 58 fährt beim Preßvorgang, dessen Ende in Fig. 5 dargestellt
ist, teilweise in die Matrize 59 ein.
1. Einen Oberbären und einen Unterbären aufweisende Presse zur Herstellung maßhaltiger
Preßlinge aus pulverförmigem Material mit einer Grundplatte, einer Matrizenplatte
sowie einem Unterstempel, der relativ zur Grundplatte und zur Matrizenhalteplatte
hydraulisch verschiebbar ist, wobei die Grundplatte und die Matrizenhalteplatte Teile
eines aus Matrizenhalteplatte und einer unteren Kupplungsplatte mittels Zugstangen
verbundenen Rahmenwerks sind, das über ein relativ zum Rahmenwerk in Preßrichtung
verschiebbares Anschlußstück an den Oberbären angeschlossen ist, während der Unterbär
der Presse mit der unteren Kupplungsplatte verbunden ist, dadurch gekennzeichnet ,
daß Unterstempel (10, 22, 41) tragende Maschinenteile (9; 11; 20, 21; 36) gegenüber
der Grundplatte (16) über hydraulische Zylinder-Kolben-Systeme (13, 14, 15; 24, 25,
26; 30, 31, 37) gelagert sind, in der Preßstellung auf bezüglich des Pressenrahmens
fixen Anschlägen (19, 29, 35) aufsitzen und zum Ausstoßen des Preßlings nach Abziehen
der Matrize (59) nach Freikommen der mit der Matrize (59) in Berührung stehenden Flächen
des Preßlings gemeinsam jeweils bis zum Freikommen der nächsten Kontaktfläche stufenweise
hochfahrbar sind.
2. Presse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Anschläge (19, 29, 35)
nachstellbar sind.
3. Presse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Anschläge aus Kappen (19,
29, 35) bestehen, die auf Gewinde (18, 28, 34) auf den Enden von Führungshülsen (17,
27, 33) aufgeschraubt sind.
4. Presse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet
, daß die Maschinenteile aus Platten (9, 20, 36) bestehen, die auf den Kolbenstangen
(13, 26, 37) der hydraulischen Zylinder-Kolben-Systeme befestigt sind.
5. Presse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Platte (9, 20, 36) ein
an der Grundplatte (16) festes Meßorgan (52, 54,56) zugeordnet ist, das als wegabtaster
für den Weg der Platten (9, 20, 36) in die Füll- und Ausstoßstellung dient.
6. Presse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Meßorgane die Form von
Maßstäben (52, 54,56) aufweisen, die in Bohrungen (53, 55, 57) in der Grundplatte
(16), in der Zwischenplatte (20) bzw. in der Aufnahmeplatte (9) eingreifen.
7. Presse, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet
durch einen die Bewegung der Matrizenhalteplatte (5) mitmachenden Mittelstift (44),
der gegenüber der Matrizenhalteplatte (5) in seiner Geschwindigkeit frei steuerbar
ist.
8. Presse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelstift (44) am Kolben
(48) eines Hydraulikzylinders (49) befestigt ist, der mit der unteren Kupplungsplatte
(1) gekuppelt ist.
9. Verfahren zum Betrieb der Presse nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet , daß nach dem Abziehen der Matrize vom Preßling die einzelnen
an den Maschinenteilen sitzenden Unterstempel nach Freigabe des gepreßten Formlings
durch die umhüllende formgebende Flächenstufe vom vorhergehenden Stempel jeweils immer
gemeinsam so weit hochgefahren werden, bis eine weitere Flächenstufe freiliegt.
10. Verfahren zum Betrieb der Presse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, daß von Beginn des Preßvorgangs an die einzelnen die Unterstempel
tragenden Maschinenelemente in ihrer Geschwindigkeit unabhängig voneinander gefahren
werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Maschinenelemente
in ihrer Geschwindigkeit abhängig von dem sich zwischen Oberstempel und den einzelnen
Unterstempeln im Preßgut aufbauenden Druck in ihre Endpreßstellung gefahren werden.
12. Verfahren nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Bewegung
der Preßstempel über eine Regelelektronik gesteuert wird.