[0001] Die Erfindung betrifft eine isostatische Presse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches
1. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit der Herstellung von Elektrolythülsen,
die in Batterien Verwendung finden.
[0002] Zur Herstellung derartiger Preßlinge aus pulverförmigem keramischem Material durch
isostatische Verdichtung ist es bekannt, topfartige Formteile zu verwenden, in denen
Gummihülsen aufgenommen sind, welche mit in die Formtöpfe eingefahrenen Formnadeln
die Formen bzw. Formhohlräume zur Herstellung der Preßlinge begrenzen. Nach Einfüllen
des pulverförmigen Materials in diese Formhohlräume erfolgt das Schließen der Form
und die isostatische Pressung durch Beaufschlagung eines hinter der Gummihülse angeordneten
Ölkissens mit Druck bis zu 2000 bar. Nach Abbau des Drucks und einer gewissen Entspannungszeit
werden die Hülsen aus den Formtöpfen herausgehoben, was durch Hochfahren der Formnadeln
erfolgt, an denen die Hülsen anhaften. Da es sich bei solchen Preßlingen, namentlich
bei Elektrolythülsen, um Massenartikel handelt, ist es erforderlich, den Preßvorgang
entsprechend abzustimmen, so daß je Arbeitstakt mehrere Hülsen herstellbar sind. Aus
diesem Grund werden Werkzeuge verwendet, die mehrere Formtöpfe und Formnadeln aufweisen.
So sind Pressen bekannt, bei denen auf dem Pressentisch die Formtöpfe in Reihen und
mit gleichmäßigem Abstand in jeder Reihe zueinander angeordnet sind. Die Formnadeln
sind von einem mit dem Oberbären der Presse gekoppelten Werkzeugteil getragen. Dadurch
ist es möglich, je Arbeitstakt mehrere Elektrolythülsen herzustellen. Da der Verdichtungsvorgang
und der darauffolgende Entspannungsvorgang eine vorgegebene Zeitspanne benötigen,
ist es nach einer Weiterentwicklung vorgesehen, die Formnadeln auf einem beweglichen
Schiebekopf vorzusehen, so daß während der Herstellung der Hülsen in den Formtöpfen
zuvor aus den Formtöpfen ausgehobene Formnadeln mit Greifeinrichtungen zusammenwirken,
die die Hülsen von den Formnadeln abstreifen und auf einem Transportband ablagern.
Nach Ablauf der für die Verdichtung und die darauffolgende Entspannung erforderlichen
Zeitperiode erfolgt mit dem Ausheben der Formnadeln aus den Formtöpfen und deren Verschiebung
zu den Greifeinrichtungen gleichzeitig das Umsetzen der von den Hülsen befreiten Formnadeln
in die Formtöpfe, so daß parallel zum Abladevorgang der Hülsen von den Formnadeln
auf einem Transportband die Herstellung neuer Elektrolythülsen erfolgen kann.
[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Presse der beschriebenen Art so weiterzubilden,
daß bei einfachem Pressenaufbau und Bewegungsablauf sowie günstiger Lastverteilung
eine große Anzahl von Hülsen je Arbeitstakt auf der Presse herstellbar ist. Dabei
soll durch günstige Anordnung der Werkzeugelemente und der Greif- und Transporteinrichtungen
ein guter Zugriff zum Werkzeug selbst gewährleistet sein.
[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnen den Teil des Patentanspruches
1 enthaltenen Merkmale gelöst, wobei zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung durch
die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale gekennzeichnet sind.
[0005] Nach Maßgabe der Erfindung sind auf dem Schiebekopf mindestens eine, vorzugsweise
jedoch zwei Reihen von Formnadeln vorgesehen, wobei in jeder Reihe die Formnadeln
exakt geradlinig und mit gleichem Abstand zueinander angeordnet sind. Die Formnadeln
sind hierbei in doppelter Anzahl gegenüber den auf dem Pressentisch angeordneten Formteilen
in Art von Formtöpfen vorgesehen. Dabei ist der in sämtlichen Reihen der Formnadeln
gleiche Abstand benachbarter Formnadeln halb so groß wie der in sämtlichen Reihen
gleiche Abstand benachbarter Formteile zueinander. Das heißt, die Teilung der Formnadeln
beträgt die halbe Länge der Teilung der Formteile auf dem Pressentisch. Selbstverständlich
sind die Abstände der Reihen der Formnadeln und der Formteile untereinander so bemessen,
daß jeweils eine Reihe von Formteilen mit einer Reihe von Formnadeln ausgerichtet
ist. Wichtig ist, daß die Bewegung des Schiebekopfs in Achsrichtung der Reihen von
Formnadeln und Formteilen erfolgt und zwar um das Maß der Teilung der Formnadeln,
also der halben Länge des Abstands der Formteile zueinander. Nach Herstellung der
Preßlinge in den Formtöpfen und dem Herausheben der Preßlinge durch Hochfahren der
Formnadeln erfolgt eine Bewegung des Schiebekopfs in Achsrichtung der Reihen, um eine
Länge, die dem Abstand der Formnadeln und damit dem halben Abstand der Formteile zueinander
entspricht. Dadurch gelangen die Formnadeln mit den daran haftenden Hülsen über seitlich
angeordnete Transporteinrichtungen, wo sie abgelagert werden. Gleichzeitig werden
mit dieser Schiebekopfbewegung die Formnadeln, die gerade von den Hülsen befreit wurden,
über die eben freigegebenen Formtöpfe gefahren, so daß parallel mit dem Abstreifen
der Hülsen die Herstellung von Preßlingen unter Ausnutzung der nunmehr über die Formtöpfe
gefahrenen Formnadeln erfolgen kann. Danach wird nach dem Ausheben der Formnadeln
aus den Formtöpfen der Schiebekopf entgegengesetzt wieder um das Maß der Teilung der
Formnadeln zueinander, also dem halben Abstand der Formteile in Achsrichtung der
Reihen bewegt und so weiter. Durch die Bewegung des Schiebekopfs in Achsrichtung der
Reihen wird der Schiebekopf mit den daran angeordneten zahlreichen Formnadeln nur
um ein geringes Maß aus dem Schwerpunkt der Presse hin- und herversetzt, so daß nur
eine geringe Schwerpunktveränderung im Pressenbetrieb stattfindet, was sich auch günstig
für die exakte Ausrichtung der Nadeln und auch die Herstellung der Preßlinge auswirkt.
Zugleich ist die Schiebekopfbewegung vergleichsweise kurz. Die Transportbänder können
sich senkrecht zur Achsrichtung der Reihen der Formtöpfe und der Formnadeln erstrecken,
wodurch eine gute Zugriffsmöglichkeit zu den Formelementen gewährleistet ist. Gleichzeitig
lassen sich die Greifeinrichtungen gut zwischen den Formtöpfen bzw. neben den in der
Reihe außenliegenden Formtöpfen plazieren, ohne daß hierbei die Zugängigkeit zu den
Formelementen beeinträchtigt wird. Auch die Zufuhr des Pulvers wird durch die Schiebekopfbewegung
nicht beeinträchtigt. Insgesamt können dadurch auch die Füllschläuche, die mit den
Füllbehältern gekoppelt sind, einfacher ausgeführt werden.
[0006] In zweckmäßiger Weise werden zum Abtransport der Hülsen Endlosbänder verwendet,
die sich senkrecht zur Achsrichtung der Reihen erstrecken. Hierbei sind aufgrund der
Arbeitsbewegung des Schiebekopfes die Transportbänder jeweils so angeordnet, daß zwei
benachbarte Transportbänder zwischen sich die gegenüberliegend angeordneten Formtöpfe
mehrerer Reihen eingrenzen, so daß die aus diesen Formtöpfen ausgehobenen Preßlinge
je nach Schiebekopf einmal auf das linke und danach wieder auf das rechte Transportband
abgesetzt werden können. Zweckmäßigerweise sind die Transportbänder mit topfartigen
Halteelementen bestückt, auf denen die Hülsen abgelagert werden. Zum Abnehmen der
Hülsen dienen einfache Greifeinrichtungen, die oberhalb der Transportbänder angeordnet
sind und Klauen aufweisen, die die Hülsen fassen, so daß mit dem Hochheben der Formnadeln
die Hülsen automatisch abgestreift werden. Die Transportbänder, d.h. die topfartigen
Haltelemente und die Klauen der Greifeinrichtungen sind hierbei jeweils so positioniert,
daß die Formnadeln nach dem Ausheben aus den Formtöpfen und dem Verschieben um die
halbe Teilung der Formteile exakt über die Transportbänder bzw. mit den entsprechenden
Greifeinrichtungen ausgerichtet sind.
[0007] Die Schiebekopfbewegung erfolgt in einfacher Weise durch einen hydraulisch oder pneumatisch
betätigbaren Kolben, der in einem Zylinder geführt ist. In einer baulich vorteilhaften
Ausführungsform erfolgt die Schließ- und Öffnungsbewegung der Formen in vertikaler
Richtung und ist das den Schiebekopf aufnehmende Werkzeugteil mit dem Oberbären der
Presse gekoppelt,wohingegen die Formtöpfe auf dem feststehenden Pressentisch der
Presse angeordnet sind.
[0008] Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung
beschrieben. Darin zeigen in rein schematischer Darstellung
Fig.1 eine Vorderansicht der Presse,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Presse,
Fig.3 eine Schnittansicht durch eine Form zur Herstellung eines Preßlings,
Fig. 4 eine Draufsicht auf den Pressentisch der Presse mit darauf angeordneten Formteilen,
Fig. 5 eine Seitenansicht eines Teils der Presse analog Fig. 2, jedoch in größerer
Darstellung, sowie
Fig. 6 eine Vorderansicht der Presse analog Fig. 1, jedoch in in vergrößerter Darstellung.
[0009] In den Fig. 1 und 2 ist schematisch der Gesamtaufbau der Presse dargestellt. Die
Presse umfaßt einen mit 1 bezeichneten Pressenrahmen, einen mit dem Pressengestell
1 festen Pressentisch 2, der Formteile 3 trägt, die zusammen mit aus Fig. 3 besser
ersichtlichen nadelartigen Formelementen 4 Formen zur Herstellung der Preßlinge begrenzen.
Die Formnadeln 4 sind auf einem Schiebekopf 5 aufgenommen, der als Bestandteil des
Werkzeugteils 6 mit dem vertikal auf- und abbeweglichen Oberbären der Presse gekuppelt
ist. Die Füllung der Formen erfolgt über seitlich an der Presse angeordnete Einfüllbehälter
7, die in einer Anzahl entsprechend der Anzahl der Formen vorgesehen sind. Aus diesen
Füllbehältern 7 erfolgt die unmittelbare Zufuhr des Pulvers zu den Formen über Zuführleitungen
8.
[0010] Nach Fig. 3 sind die Formteile jeweils aus einem buchsenartigen Formtopf 9 gebildet,
der zweckmäßigerweise aus Stahl hergestellt ist und im Inneren eine Gummihülse 10
trägt. Der Formtopf 9 begrenzt unterhalb der Gummihülse 10 eine Kammer 11 zur Aufnahme
von Öl. In die oben offene Gummihülse 10 ist das Formelement 4 in Art einer dornartigen
Formnadel 12 einfahrbar, die mit der Gummihülse 10 einen Formhohlraum 13 bzw. die
Form zur Herstellung des Preßlings begrenzt, welche von oben über die Zuführleitung
8 mit Pulver gefüllt wird. Nach erfolgtem Füllen der Form 13 wird der Formhohlraum
oben geschlossen, etwa durch Herabfahren einer Hülse 14, die mit ihrer Schulter
15 die Form 13 von oben schließt. Durch Aufbringen von Druck erfolgt die isostatische
Verdichtung des in die Form 13 gefüllten Pulvers. Nach Druckabbau und einer gewissen
Entspannung erfolgt das Ausheben der Formnadel 12 aus der Gummihülse 10, so daß der
daran haftende Preßling aus dem Formtopf 3 ausgehoben wird.
[0011] Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Presse sind zwei Reihen 16 und 17 von
jeweils fünf geradlinig ausgerichteten Formtöpfen 9, also insgesamt 10 Formtöpfe
9 verwendet . Die Achsrichtung der beiden Reihen 16 und 17 ist parallel zueinander
und die Formtöpfe 9 beider Reihen 16 und 17 sind versetzungsfrei zueinander angeordnet,
d.h., einander gegenüberliegende Formtöpfe 9 beider Reihen 16 und 17 liegen jeweils
in einer Ebene senkrecht zur Achsrichtung der Reihen 16 und 17, also exakt einander
gegenüberliegend.
[0012] Zwischen den paarweise gegenüberliegenden Formtöpfen 3 erstrecken sich Transportbänder
18 senkrecht zur Achsrichtung der beiden Reihen 16 und 17. An den beiden Enden der
Reihen 16 und 17 sind schließlich Transportbänder 18 außerhalb neben den außenliegenden
Formtöpfen 9 angeordnet. Dadurch werden jeweils zwei Formtöpfe 9 von zwei benachbarten
Transportbändern 18 begrenzt. Die Transportbänder 18 sind zweckmäßigerweise durch
Endlosbänder mit einem oberen und unteren Trum gebildet, wie aus Fig. 5 hervorgeht.
Fig. 5 zeigt auch, daß auf den Transportbändern 18 topfartige Halteelemente 19 zur
Aufnahme der von den Formnadeln 12 abgestreiften Preßlingen bzw. Hülsen 20 angeordnet
sind. Fig. 4 zeigt schließlich noch recht deutlich, daß zwischen den Transportbändern
18 ausreichend Raum für die Zuführleitungen 8 vorhanden ist, über welche Pulver
zweckmäßigerweise schwerkraftbedingt aus den einzelnen Füllbehältern 7 den Formtöpfen
zugeführt wird.
[0013] Die Formnadeln 12 sind sämtlich auf einem Schiebekopf 5 aufgenommen, der über Führungen
21 an einer mit dem Oberbären gekoppelten Halteplatte 22 geführt ist. Die Bewegung
des Schiebekopfs 5 erfolgt pneumatisch oder hydraulisch durch eine in Fig. 6 mit 23
bezeichnete Kolben/Zylinder-Einheit. Fig. 6 zeigt schließlich auch die in Reihe angeordneten
Formtöpfe bzw. Formteile 9 und die Zuordnung der auf dem Schiebekopf 5 getragenen
Formnadeln 12 zu diesen Formtöpfen 3. Der Schiebekopf 5 trägt je Reihe von Formteilen
3 eine Reihe von Formnadeln 12, so daß auf dem Schiebekopf 5 im dargestellten Ausführungsbeispiel
insgesamt 20 Formnadeln aufgenommen sind. Die Formteile 3 beider Reihen sind zueinander
mit dem gleichen seitlichen Abstand A auf dem Pressentisch 2 aufgenommen und auch
die Formnadeln 12 weisen zueinander den gleichen Abstand B auf, wobei der Abstand
B die halbe Länge des Abstands A beträgt. Der Abstand der Formnadeln 12 beträgt somit
die halbe Teilung der Formteile 3. Es verteht sich von selbst, daß der Schiebekopf
5 zwei Reihen von Formnadeln 12 aufweist, wobei jede Reihe von Formnadeln 12 jeweils
10 Formnadeln in geradliniger Ausrichtung aufweist. Die Formnadeln 12 einer jeden
Reihe befinden sich hierbei in einer senkrechten Ebene oberhalb der zugeordneten
Formtöpfe bzw. Formteile 3, wie am besten aus Fig. 5 hervorgeht. Dadurch ist sichergestellt,
daß mit dem Absenken des Oberbären der Presse die am Schiebekopf 5 aufgenommenen Formnadeln
12 exakt in die Öffnungen der Formtöpfe 9 eingefahren werden.
[0014] Zwischen den gegenüberliegenden Formteilen 3 und an den beiden Enden der Reihen
16 und 17 sind Greifeinrichtungen 24 vorgesehen, die am besten aus den Fig. 4 und
5 hervorgehen. Die Greifeinrichtungen 24 weisen aus Fig. 6 ersichtliche Klauen 25
auf. Die Klauen 25 sind oberhalb der Transportbänder 18 angeordnet. Je Formtopf sind
hierbei zwei Greifeinrichtungen 24 ebenso wie zwei Transportbänder 18 zugeordnet,
wobei jedoch die zwischen den paarweise gegenüberliegenden Formteilen 3 angeordneten
Transportbänder 18 bzw. Greifeinrichtungen 24 gemeinsam von den benachbarten Formtöpfen
bzw. in Verbindung mit diesen benachbarten Formtöpfen benutzt werden. Insgesamt sind,
wie Fig. 4 zeigt, für zehn Formtöpfe 9 bzw. Formteile 3 sechs Transportbänder 18 und
zwölf Greifeinrichtungen 24 vorgesehen.
[0015] Die Betriebsweise der Presse ist wie folgt: Mit Abwärtsbewegung des Oberbären werden
die mit den zehn Formtöpfen 9 ausgerichteten zehn Formnadeln 12 in die Formtöpfe
9 bzw. in die darin aufgenommenen Gummihülsen 10 eingefahren, vgl. Fig. 3. Während
des Einfüllvorgangs, der Verdichtung und der darauffolgenden Entspannung sind die
um die halbe Teilung B in Achsrichtung der Reihen 16 und 17 versetzten übrigen zehn
Formnadeln 12 in Ausrichtung über den Transportbändern 18, wie am besten aus Fig.
6 hervorgeht. Wird nach dem Verdichten und dem Entspananen des Preßlings der Schiebekopf
5 zum Aus heben der Formnadeln 12 aus den Formtöpfen 9 nach oben bewegt, so erfolgt
gleichzeitig das Abheben der Formnadeln 12 von den Transportbändern 18, wobei beim
Hochfahren die an den Formnadeln 12 noch anhaftenden Hülsen bzw. Preßlinge 20 abgestreift
werden. Die in den Halteelementen 19 aufgenommenen Hülsen 20 werden nach dem Abheben
der Formnadeln 12 entsprechend der Taktbewegung der Transportbänder 18 aus der Presse
herausgefördert. Danach wird der Schiebekopf 5 je nach Takt gemäß Fig. 6 nach links
oder nach rechts in Achsrichtung der beiden Reihen 16 und 17 bewegt, so daß die an
den Formnadeln 12 haftenden, soeben in der Form 13 hergestellten Preßlinge über die
Förderbänder 18 bewegt werden. Nach Fig. 6 erfolgt die Bewegung nach links, wie strichliert
dargestellt ist. Dadurch werden die zuvor über die Förderbänder ausgerichteten Formnadeln
12 über die Formtöpfe 9 gefahren, so daß mit der Abwärtsbewegung des Schließkopfs
5 einerseits die Formnadeln mit den daran haftenden Preßlingen auf die Förderbänder
18 und andererseits die zuvor mit den Förderbändern ausgerichteten Formnadeln in
die Formtöpfe 9 gefahren werden. Nach Verdichtung und somit Herstellung der Preßlinge
wird der Schließkopf 5 wieder angehoben und nunmehr um eine halbe Teilung, also um
den Abstand B in Fig. 6 nach rechts bewegt, so daß also jeweils während des Abladens
eines Preßlings gleichzeitig die Herstellung eines Preßlings erfolgt. Selbstverständlich
können in Abweichung des dargestellten Ausführungsbeispiels auch mehr als zwei Reihen
von Formtöpfen und Formnadeln Verwendung finden, ohne daß sich hierbei an einer Bewegung
des Schließkopfs 5 um den halben Abstand der Formtöpfe 9 in Achsrichtung der Reihen
16 und 17 etwas ändert.
1. Isostatische Presse zur Herstellung von Preßlingen aus pulverförmigem, keramischem
Material, insbesondere zur Herstellung von langgestreckten Hülsen für Batterien, mit
einem Formnadeln tragenden Werkzeugteil, welches zum Schließen und Öffnen von Formen
relativ zu einem Pressenteil, insbesondere Pressentisch, beweglich ist, auf dem Formteile
in mindestens einer geradlinigen Reihe und mit in den Reihen gleichem seitlichen Abstand
zueinander angeordnet sind, die zusammen mit darin eingefahrenen Formnadeln die Formen
für die Hülsen begrenzen,
dadurch gekennzeichnet,
der Werkzeugteil (6) auf einem Schiebekopf (5) je Reihe von Formteilen (3) die zweifache
Anzahl an Formnadeln (12) trägt, die entsprechend den Formteilen in Reihe angeordnet
sind und in der Reihe einen Abstand zueinander aufweisen, der dem halben Abstand
der Formteile (3) je Reihe (16, 17) entspricht, und daß der Schiebekopf (5) um den
Abstand (B) der Formnadeln (12) zueinander in Achsrichtung der Reihe (16 bzw.17) und
senkrecht zur Schließ- und Öffnungsbewegung der Presse hin- und herbewegbar ist,
so daß taktweise die mit den Formteilen (3) ausgerichteten Formnadeln (12) in eine
Position in Achsrichtung der Reihe (16 bzw. 17) neben die Formteile (3) und die zuvor
neben den Formteilen (3) positionierten Formnadeln (12) über die Formteile (3) bewegt
werden und umgekehrt.
2. Isostatische Presse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Presse mehrere, vorzugsweise zwei Reihen (16, 17) von Formteilen (3) und Formnadeln
(12) aufweist, welche parallel und versetzungsfrei zueinander angeordnet sind.
3. Isostatische Presse nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich zwischen den Formteilen (3) und an beiden Enden der Reihe(n) neben den in
der Reihe außenliegenden Formteilen (3) sich senkrecht zur Achsrichtung der Reihe(n)
(16 bzw. 17) erstreckende Transportbänder (18) vorgesehen sind, derart, daß sich zwischen
zwei Transportbändern (18) jeweils ein Formteil (3) einer Reihe bzw. gegenüberliegende
Formteile mehrerer Reihen (16, 17) befinden.
4. Isostatische Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß in Achsrichtung neben den Formteilen (3) mit den Transportbändern (18) ausgerichtete
Greifeinrichtungen (24) zum Abziehen der Hülsen (20) von den Formnadeln (12) vorgesehen
sind.
5. Isostatische Presse nach einem der vorhergehenden An sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf den Transportbändern (18) Halteelemente (19) zur Aufnahme der Preßlinge (20)
vorgesehen sind, wobei der Abstand des Halteelements (19) zum benachbarten Formteil
(3) den halben Abstand (B) benachbarter Formteile (3) zueinander beträgt.
6. Isostatische Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zuführleitungen (8) von den Füllbehältern (7) zu den Formen (13) zwischen
den Transportbändern (18) angeordnet sind.
7. Isostatische Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schiebekopf (5) durch einen pneumatisch oder hydraulisch betätigten Kolben
(23) um die Teilung (B) verschiebbar ist.
8. Isostatische Presse nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der den Schiebekopf (5) tragende Werkzeugteil (6) mit dem Oberbären der Presse
gekoppelt und die Formteile (3) auf dem feststehenden Pressentisch (2) angeordnet
sind.