Drucksintervorrichtung

Abstract

 

1. Drucksintervorrichtung zum Herstellung von diamanthaltigen Werkzeugsegmenten.

2.1. Eine Drucksintervorrichtung zum Herstellen von diamanthaltigen Werkzeugsegmenten aus kaltgepressten Grünlingen, mit einer Matrize, die wenigstens eine Aufnahmekammer für jeweils einen kaltgepressten Grünling aufweist, sowie mit wenigstens einem Druckstempel, der zum Eintauchen in die Aufnahme linearbeweglich geführt ist, und mit einer Heizeinrichtung zum Aufheizen der Aufnahmekammer auf Sintertemperatur, wobei die Heizeinrichtung der Matrize zugeordnet ist, ist bekannt.

2.2. Erfindungsgemäß ist als Heizeinrichtung eine elektrische Widerstandsheizung vorgesehen.

2.3. Herstellung von Werkzeugsegmenten für Steinschneidmaschinen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Drucksintervorrichtung zum Herstellen von diamanthaltigen Werkzeugsegmenten aus kaltgepressten Grünlingen, mit einer Matrize, die wenigstens eine Aufnahmekammer für jeweils einen kaltgepressten Grünling aufweist, sowie mit wenigstens einem Druckstempel, der zum Eintauchen in die Aufnahme linearbeweglich geführt ist, und mit einer Heizeinrichtung zum Aufheizen der Aufnahmekammer auf Sintertemperatur, wobei die Heizeinrichtung der Matrize zugeordnet ist.

[0002] Eine Drucksintervorrichtung zum Herstellen von diamanthaltigen Werkzeugsegmenten aus kaltgepressten Grünlingen ist allgemein bekannt. Die bekannte Drucksintervorrichtung weist eine Matrize auf, die mit einer Aufnahmekammer versehen ist, in der jeweils ein kaltgepresster Grünling mit Hilfe von Druckstempeln unter hohen Druck gesetzt und gleichzeitig mit hoher Temperatur beaufschlagt wird. Hierdurch erfolgt der gewünschte Sintervorgang des kaltgepressten Grünlings, der das fertige Werkzeugsegment mit der ausreichenden Festigkeit bewirkt. Jeder Grünling besteht aus einer Mischung von diamanthaltigem Metallpulver, das in einer Kaltpresse vorverdichtet und zu dem Grünling gepresst wird. Um in der Drucksintervorrichtung die für den Sintervorgang benötigte Heiztemperatur innerhalb der Aufnahmekammer der Matrize zu erzielen, ist der Matrize eine Induktionsspule zugeordnet.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drucksintervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine hohe Qualität der hergestellten Werkzeugsegmente erzielt.

[0004] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass als Heizeinrichtung eine elektrische Widerstandsheizung vorgesehen ist. Durch die erfindungsgemäße Lösung ist für die Aufheizung eine erhöhte Genauigkeit erreichbar. Innerhalb der Matrize konnten mit der aus dem Stand der Technik bekannten Induktionsheizung Temperaturdifferenzen von bis zu ca. 20 °C auftreten. Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist eine verbesserte Vergleichmäßigung der Matrizentemperatur erzielbar. Hier treten allenfalls noch Temperaturdifferenzen innerhalb der Matrize von ca. 5 °C auf. Dadurch ist es möglich, eine höhere Qualität bei der Herstellung der Werkzeugsegmente zu erzielen. Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich für die Herstellung diamanthaltiger Werkzeugsegmente, die aus einem diamanthaltigen Metallpulver gesintert sind. Derartige Werkzeugsegmente werden insbesondere an Steinsäge- oder -trennmaschinen eingesetzt.

[0005] In Ausgestaltung der Erfindung weist die Widerstandsheizung eine Heizdrahtanordnung auf, die die Matrize wendel- oder ringartig umgibt. Hierdurch wird eine über den gesamten Umfang der Matrize gleichmäßige Aufheizung erzielt.

[0006] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine ringförmige Matrizenhalterung vorgesehen, die wärmeleitfähig ausgeführt ist, und in der die Matrize formschlüssig aufgenommen ist. Vorzugsweise ist die Matrizenhalterung so ausgeführt, dass die Matrize von oben her in die Matrizenhalterung eingesetzt werden kann und in der eingepassten Position formschlüssig gehalten ist.

[0007] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Heizdrahtanordnung benachbart zu der Matrizenhalterung innerhalb eines koaxial zu einer Matrizenlängsachse angeordneten Isolierringes eingebettet, der die Matrizenhalterung umgibt. Der Isolierring bildet radial nach außen eine Isolierung für die Heizdrahtanordnung, so dass die Heizenergie der Heizdrahtanordnung ausschließlich radial nach innen zu der wärmeleitfähigen Matrizenhalterung abgegeben werden kann.

[0008] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind der Isolierring und die Matrizenhalterung auf ihren einander zugewandten Flanken mit radial ineinandergreifenden Profilierungen versehen. Der Isolierring und die Matrizenhalterung bilden somit eine formschlüssig ineinandergreifende Baueinheit.

[0009] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Isolierring aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit, insbesondere aus Beton, hergestellt. Die Heizdrahtanordnung ist vorzugsweise in den Beton eingegossen.

[0010] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Innenmantel der Matrizenhalterung konisch in Einsetzrichtung der Matrize verjüngt ausgeführt, und die Matrize weist einen korrespondierend konisch gestalteten Au-ßenmantel auf. Ein einfaches Einsetzen der Matrize von oben her in den Aufnahmeraum schafft somit zwangsläufig eine passgenaue und sichere Positionierung der Matrize in der Matrizenhalterung. Eine Entnahme und insbesondere ein Austausch der Matrize erfolgt entsprechend umgekehrt durch ein Herausnehmen nach oben.

[0011] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Steuergerät vorgesehen, das eine Heiztemperatur der Widerstandsheizung steuert. Das Steuergerät ist vorzugsweise elektrisch ausgeführt.

[0012] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Matrizenhalterung ein Temperatursensor zugeordnet, der eine Matrizentemperatur überwacht und über eine Signalleitung an das Steuergerät angeschlossen ist. In weiterer Ausgestaltung erfasst das Steuergerät von dem Temperatursensor übermittelte Istwerte, vergleicht die Istwerte mit in einem Datenspeicher abgelegten Sollwerten und steuert abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs die Widerstandsheizung entsprechend an. Dadurch ist eine Temperaturregelung für die Matrize erzielbar.

[0013] Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung, das anhand der Zeichnungen dargestellt ist.

Fig. 1

zeigt in einer Schemadarstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drucksintervorrichtung und

Fig. 2

einen Ausschnitt der Drucksintervorrichtung nach Fig. 1 in stark vergrößerter Schnittdarstellung im Bereich der Matrize.

[0014] Eine Drucksintervorrichtung 1 nach den Fig. 1 und 2 dient zur Herstellung von diamanthaltigen Werkzeugsegmenten, die insbesondere als Schneid-, Säge- oder Trennelemente an Scheiben, Blättern oder ähnlichen Teilen von Steinsäge- oder -trennmaschinen festgeschweißt werden. Die diamanthaltigen Werkzeugsegmente werden aus kaltgepressten Grünlingen unter hohem Druck gesintert. Die kaltgepressten Grünlinge werden in einem vorhergehenden Arbeitsschritt in einer Kaltpresse aus dem diamanthaltigen Metallpulver in die gewünschte Form vorgepresst.

[0015] Die Drucksintervorrichtung 1 weist ein Maschinengestell 2 auf, in dem eine Matrizenebene stationär in einem zentralen Bereich angeordnet ist, die eine Trägerplatte 5 umfasst. Oberhalb der Trägerplatte 5 ist eine obere Druckstempelanordnung 3 und unterhalb der Trägerplatte 5 eine untere Druckstempelanordnung 4 am Maschinengestell 2 vorgesehen. Die Trägerplatte 5 selbst weist einen nicht näher bezeichneten Aufnahmebereich für eine Matrize 6 auf, in der eine auch als Kavität bezeichnete Aufnahmekammer vorgesehen ist, die sowohl nach oben als auch nach unten offen ist. In die Aufnahme tauchen die oberen und unteren Druckstempel der oberen und der unteren Druckstempelanordnung 3, 4 ein. Hierzu sind die entsprechenden Druckstempel längs einer vertikal ausgerichteten Hochachse H, die koaxial zu einer Mittellängsachse der Aufnahmekammer der Matrize 6 verläuft, linearbeweglich geführt. Um einen kaltgepressten Grünling in der Aufnahmekammer der Matrize 6 aufnehmen zu können, wird zunächst der untere Druckstempel in die Aufnahmekammer hinein verfahren, anschließend wird der kaltgepresste Grünling in die Aufnahmekammer eingelegt und schließlich wird der obere Druckstempel in die Aufnahmekammer hineingefahren und der Grünling unter Druck gesetzt.

[0016] Gleichzeitig muss die Matrize 6 bereits auf Sintertemperatur gebracht worden sein, um den gewünschten Drucksinterprozess für den Grünling zu erzielen. Hierzu ist der Matrize 6 eine Heizeinrichtung zugeordnet, die als elektrische Widerstandsheizung ausgeführt ist. Die elektrische Widerstandsheizung weist eine Heizdrahtanordnung 13 auf, die spulen- oder wendelartig in nachfolgend näher beschriebener Weise um die Matrize 6 koaxial herumgelegt ist.

[0017] Der Aufnahmebereich innerhalb der Trägerplatte 5 bildet einen offenen Durchtritt in der Matrizenebene. In dem Durchtritt ist die Matrize 6 aufgenommen. Hierzu ist zunächst eine untere Abschlussplatte 20 an der Trägerplatte 5 der Matrizenebene im Bereich des Durchtrittes befestigt. Auf der unteren Abschlussplatte 20 ist unter Zwischenlagerung einer Isolierplatte 15 eine Matrizenaufnahmeeinheit abgestützt, die aus einer wärmeleitfähigen Matrizenhalterung 12, einem die Heizdrahtanordnung 13 aufnehmenden Isolierring 14 und einem Schutzring 18 gebildet ist. Die wärmeleitfähige Matrizenhalterung 12 besteht aus Metall, ist ringförmig ausgeführt und weist einen sich koaxial zur Hochachse H nach unten konisch verjüngenden Innenmantel auf. Ein radial außenliegender Umfangsmantel der Matrizenhalterung 12 ist mit nicht näher bezeichneten, als Profilierung dienenden Radialrillen versehen. Radial nach außen ist an die Matrizenhalterung 12 der Isolierring 14 angefügt, in dem die Heizdrahtanordnung 13 eingebettet ist. Der Isolierring 14 ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus Zement bzw. Beton gegossen. Dabei wird er unter Einbettung der Heizdrahtanordnung 13 direkt an den Umfangsmantel der Matrizenhalterung 12 angegossen, wobei durch die Radialrillen ein formschlüssiger Halt des gegossenen Isolierringes 14 an der Matrizenhalterung 12 erzielt wird. Die Heizdrahtanordnung 13 ist koaxial zur Hochachse H wendel- oder spulenförmig in einem radial innenliegenden Bereich des Isolierringes 14 eingebettet und befindet sich somit unmittelbar benachbart zu dem Umfangsmantel der Matrizenhalterung 12. Radial nach außen isoliert der Isolierring 14 die Heizdrahtanordnung 13. Im Bereich eines radialen Außenumfangs des Isolierringes 14 ist ein insbesondere aus Metall bestehender Schutzring 18 vorgesehen, der die Rand- und Kantenbereiche des aus Beton bestehenden Isolierringes 14 abdeckt und somit schützt. Auch dieser Schutzring ist vorzugsweise beim Gießen des Isolierringes 14 mit angeformt, so dass sich die Aufnahmeeinheit aus Matrizenhalterung 12, Heizdrahtanordnung 13, Isolierring 14 und Schutzring 18 als einstückige Baueinheit darstellt.

[0018] Die ringförmige Matrizenhalterung 12 stützt sich axial nach unten auf der Isolierplatte 15 ab, die ringförmig ausgebildet ist. Nach oben ist die Aufnahmeeinheit durch eine lösbare Abdeckplatte 19 überdeckt, die ebenfalls koaxial zur Hochachse H ringförmig ausgebildet ist und im Bereich ihrer axial gesehenen Innenseite eine ringförmige Isolationsscheibe 16 aufweist. Sowohl die untere Abschlussplatte 20 als auch die obere Abdeckplatte 19 sind unter Bildung eines koaxial zur Hochachse H ausgerichteten Durchtrittsbereiches ringförmig ausgebildet, um ein Eintauchen oder Herausziehen sowohl der oberen als auch der unteren Druckstempel in die Matrize 6 zu ermöglichen.

[0019] Die Matrize 6 weist einen Außenmantel auf, der korrespondierend zu dem konischen Innenmantel der Matrizenhalterung 12 ebenfalls koaxial zur Hochachse H konisch verjüngt gestaltet ist. Die Konizität des Au-ßenmantels der Matrize 6 und des Innenmantels der Matrizenhalterung 12 sind aufeinander abgestimmt, um einen passgenauen, über die gesamte Höhe der Matrizenhalterung 12 durchgängig flächigen Anlagesitz der Matrize 6 innerhalb der Matrizenhalterung 12 zu erzielen.

[0020] Die Matrize 6 weist ― längs der Hochachse H gesehen - eine Höhe auf, die größer ist als die Höhe der Matrizenhalterung 12. Im eingesetzten Zustand ragt die Matrize 6 somit über einen oberen Randbereich der die Matrizenhalterung 12 enthaltenden Aufnahmeeinheit axial nach oben hinaus. Die Abdeckplatte 19 ist so ausgeführt, dass sie nach dem Einsetzen der Matrize 6 in dem Aufnahmebereich montiert werden kann, wobei die Isolierscheibe 16 die Matrize 6 axial im konischen Sitz innerhalb der Matrizenhalterung 12 hält. Die Befestigung der Abdeckplatte 19 erfolgt vorzugsweise über lösbare Befestigungsschrauben.

[0021] In dem Schutzring 18 ist eine radiale Durchtrittsöffnung 11 vorgesehen, durch die die Widerstandsheizspule bildende Heizdrahtanordnung aus dem Isolierring 14 herausgeführt und über elektrische Leitungen 9 (Fig. 1) an einen entsprechenden Stromkreis angeschlossen ist. Zudem kann die Durchtrittsöffnung dazu vorgesehen sein, an der Heizdrahtanordnung selbst einen Temperaturfühler anzuordnen, der die Heizdrahttemperatur bestimmen kann. Die Heizdrahtanordnung 13 wird von einem stationären Stromnetz mit 230 V oder 380 V gespeist. Die Heizdrahtanordnung selbst wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Spannung zwischen 4 V und 6 V betrieben. Zur Reduzierung der Spannung des stationären Netzes ist ein Transformator 7 vorgesehen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 ist zudem eine Regelung der elektrischen Widerstandsheizung vorgesehen. Hierzu ist dem Transformator 7 ein Regelgerät 8 zugeordnet. Das Regelgerät 8 steht über entsprechende Signalleitungen 10 mit wenigstens einem Temperatursensor in Verbindung. Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 ist in der ringförmigen Matrizenhalterung 12 von unten her eine Bohrung 17 eingebracht, in die ein Temperaturfühler eingesetzt werden kann. In gleicher Weise ist es alternativ möglich, einen Temperaturfühler im Bereich der Durchtrittsöffnung 11 der Heizdrahtanordnung zuzuordnen. Durch derartige Temperaturfühler wird die Temperatur der Matrizenhalterung 12 erfasst, die aufgrund der Wärmeleitfähigkeit der Matrizenhalterung 12 und der ebenfalls aus Metall bestehenden Matrize 6 Rückschlüsse auf die Matrizentemperatur zulässt. Das Regelgerät 8 weist einen Sollwertspeicher und gegebenenfalls entsprechende Kennfelder auf, in denen bestimmten Matrizentemperaturen entsprechende Informationen für die Steuerung der Widerstandsheizung zugeordnet sind. Mittels eines in dem Regelgerät integrierten Vergleichers werden die durch die Signalleitungen 10 erfassten Temperatur-Istwerte mit entsprechenden Sollwerten verglichen. Anschließend wird ein entsprechender Steuerbefehl an den Transformator 7 bzw. an die Widerstandsheizung abgegeben.

Ansprüche

1. Drucksintervorrichtung zur Herstellung von diamanthaltigen Werkzeugsegmenten aus kaltgepressten Grünlingen, mit einer Matrize, die wenigstens eine Aufnahmekammer für jeweils einen kaltgepressten Grünling aufweist, sowie mit wenigstens einem Druckstempel, der zum Eintauchen in die Aufnahme linearbeweglich geführt ist, und mit einer Heizeinrichtung zum Aufheizen der Aufnahmekammer auf Sintertemperatur, wobei die Heizeinrichtung der Matrize zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass als Heizeinrichtung eine elektrische Widerstandsheizung (13, 9, 7) vorgesehen ist.

2. Drucksintervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsheizung eine Heizdrahtanordnung (13) aufweist, die die Matrize (6) wendel- oder ringartig umgibt.

3. Drucksintervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine ringförmige Matrizenhalterung (12) vorgesehen ist, die wärmeleitfähig ausgeführt ist, und in der die Matrize (6) formschlüssig aufgenommen ist.

4. Drucksintervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizdrahtanordnung (13) benachbart zu der Matrizenhalterung (12) innerhalb eines koaxial zu einer Matrizenlängsachse (H) angeordneten Isolierringes (14) eingebettet ist, der die Matrizenhalterung (12) umgibt.

5. Drucksintervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierring (14) und die Matrizenhalterung (12) auf ihren einander zugewandten Flanken mit radial ineinandergreifenden Profilierungen versehen sind.

6. Drucksintervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierring (14) aus einem Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit, insbesondere aus Beton, hergestellt ist.

7. Drucksintervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierring (14) von einem Schutzring (18) ummantelt ist.

8. Drucksintervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrizenhalterung (12) und die Heizdrahtanordnung (13), der Isolierring (14) und der Schutzring (18) zu einer einstückigen Baueinheit zusammengefügt sind.

9. Drucksintervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innenmantel der Matrizenhalterung (12) konisch in Einsetzrichtung der Matrize (6) verjüngt ausgeführt ist, und dass die Matrize (6) einen korrespondierend konisch gestalteten Außenmantel aufweist.

10. Drucksintervorrichtung nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steuergerät (8) vorgesehen ist, das eine Heiztemperatur der Widerstandsheizung steuert.

11. Drucksintervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrizenhalterung (12) ein Temperatursensor zugeordnet ist, der eine Matrizentemperatur überwacht und über eine Signalleitung (10) an das Steuergerät (8) angeschlossen ist.

12. Drucksintervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (8) von dem Temperatursensor übermittelte Istwerte erfasst, mit in einem Datenspeicher abgelegten Sollwerten vergleicht und abhängig von einem Ergebnis des Vergleichs die Widerstandsheizung entsprechend ansteuert.

Zeichnung