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EP0289638A1 - Presse, insbesondere zum Herstellen masshaltiger Presslinge aus pulverförmigen Werkstoffen, und Verfahren zum Betrieb einer solchen Presse - Google Patents

Presse, insbesondere zum Herstellen masshaltiger Presslinge aus pulverförmigen Werkstoffen, und Verfahren zum Betrieb einer solchen Presse Download PDF

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Publication number
EP0289638A1
EP0289638A1 EP87106634A EP87106634A EP0289638A1 EP 0289638 A1 EP0289638 A1 EP 0289638A1 EP 87106634 A EP87106634 A EP 87106634A EP 87106634 A EP87106634 A EP 87106634A EP 0289638 A1 EP0289638 A1 EP 0289638A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
press
axis
hydraulic
mechanical
press part
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
EP87106634A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0289638B1 (de
Inventor
Thomas Dr. Ing. Gräbener
Theodor Dr rer pol. Gräbener
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Grabener Pressensysteme & Co KG GmbH
Graebener Pressensysteme GmbH and Co KG
Original Assignee
Grabener Pressensysteme & Co KG GmbH
Graebener Pressensysteme GmbH and 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.)
Filing date
Publication date
Priority to DE8787106634T priority Critical patent/DE3764089D1/de
Application filed by Grabener Pressensysteme & Co KG GmbH, Graebener Pressensysteme GmbH and Co KG filed Critical Grabener Pressensysteme & Co KG GmbH
Priority to AT87106634T priority patent/ATE55086T1/de
Priority to EP87106634A priority patent/EP0289638B1/de
Priority to ES87106634T priority patent/ES2016945B3/es
Priority to JP63109253A priority patent/JPS63286297A/ja
Priority to US07/191,289 priority patent/US4917588A/en
Priority to CA000566135A priority patent/CA1331266C/en
Publication of EP0289638A1 publication Critical patent/EP0289638A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0289638B1 publication Critical patent/EP0289638B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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
    • B30B11/02—Presses specially adapted for forming shaped articles from material in particulate or plastic state, e.g. briquetting presses, tabletting presses using a ram exerting pressure on the material in a moulding space
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/02—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by lever mechanism
    • B30B1/06—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by lever mechanism operated by cams, eccentrics, or cranks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/32—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by plungers under fluid pressure

Definitions

  • the invention relates to a press which can be used, in particular, for producing dimensionally stable compacts from powdery materials, but which is also suitable for other uses, for example in the fields of plastics pressing technology, deep-drawing technology and stamping technology.
  • the starting point of the invention is a mechanical press with a press frame, in which a press frame and a press table are provided, which are coupled to one another by a mechanical drive, primarily a toggle lever drive, and form a main press ram, which during press operation functions as a so-called main and leading axis is effective.
  • a mechanical drive primarily a toggle lever drive
  • Hydraulic automatic presses are already known for producing dimensionally stable compacts from powdery materials, which can also be used in the production of complex molded parts, in particular those with one or more graduated shapes (see DE-OS 3l 42 l26, for example).
  • the actual press tool works with its own press axis, to which a special hydraulic drive is assigned within the press, in such a way that each of these hydraulics drives relative to the press tool between its filling position and its pressing position have to go through another working path or be controlled.
  • the invention has for its object to provide a press of the type described at the outset, which not only ensures perfectly reproducible operation of all cooperating press axes, but can also be operated at relatively high stroke rates.
  • a further goal is a high level of dimensional stability of the entire press system with permanently high functional reliability.
  • a hydraulic press part with at least one additional press axis, but preferably several additional press axes, can be used in front of the main press ram between the press frame and press table, and in that case the working movement of each press axis of the hydraulic
  • the press part is path-dependent and time-dependent on the working movement of the main and leading axis of the mechanical press part consisting of the press frame and press table.
  • the press axis or press axes of the hydraulic press part can have determinable press paths different from the press axis of the mechanical press part, it is also achieved that the long stroke paths of the press system according to the invention can be derived from the mechanical press part with high stroke rates, while only the much smaller stroke distances have to be covered by the hydraulic press part and can therefore also be adapted to high stroke rates.
  • the mechanical press part not only determines the implementation of the large stroke distances at high stroke rates, but it also performs the control and control function for all hydraulically effected working movements in a particularly advantageous manner. An optimal level of reproducibility and operational safety is therefore achieved and at the same time the possibility of flexible movements is maintained by the hydraulic press part.
  • each press axis of the hydraulic press part is coupled or can be coupled to the main press axis via an electrical or electronic displacement encoder.
  • the press axes of the hydraulic press part with the interposition of a CNC path control via electronic travel ratio value indication units, can be freely programmably coupled to the displacement sensors assigned to the mechanical press part, in such a way that the translation or movement ratio of the hydraulic press part relative to the mechanical press part within predetermined limits, preferably continuously, can be varied while the press frame of the mechanical press part, which acts as the main and leading axis, moves in a fixed 360 ° travel-time curve.
  • the invention provides that the hydraulic cylinders of the various press axes of the hydraulic press part can each be pressurized with their own control loops and high-pressure pumps with pressure medium, and each control loop besides the displacement sensor also includes an associated displacement ratio value input.
  • each press axis of the hydraulic press part is operated independently of all other press axes of the same and can thus be influenced in direct dependence on the mechanical press part. This ensures trouble-free and effective control technology for the individual press axes of the hydraulic press part.
  • control pressure and back pressure for the hydraulic cylinder of the M press axes of the hydraulic press part can be selectively adjusted, the control pressure being adjustable up to 70 bar and the back pressure up to 350 bar.
  • the hydraulic cylinders for the Z-axis and the Y-axis can be controlled up to 350 bar via servo hydraulics.
  • the hydraulic cylinder of the M-axis is also optionally and additionally controllable up to 350 bar via servo-hydraulics.
  • the modular structure of a press according to the invention can also be favorably influenced in that the hydraulic press part - according to claim 8 - can be coupled to the press frame and the press table of the mechanical press part mechanically by means of clamping wedges, but easily detachable, so that an existing mechanical press can be passed through at any time Installation of the hydraulic press part can be tailored to different needs.
  • the hydraulic press part with all - preferably at least three - press axes forms a self-contained built-in adapter for the mechanical press part.
  • a compact and at the same time highly dimensionally stable structure for the hydraulic press part can be achieved according to the features of claim 10 in that the travels of the hydraulic cylinders for the individual press axes of the hydraulic press part correspond to only a fraction of the stroke of the press axis of the mechanical press part. In most cases, Ver comes for the hydraulic cylinder of the hydraulic press part travel distances of up to 20 mm, while the stroke for the press axes of the mechanical press part can be up to 120 mm.
  • the press axes of the hydraulic press part can usually be moved in the same direction as the direction of movement of the press axes of the mechanical press part, they can optionally also be moved in opposite directions if this should be expedient for the pressing process.
  • the mechanical press part e.g. the press table, according to claim l2
  • a press ram or press pulling ram E-press axis
  • a mechanical drive preferably a cam or cam drive
  • the electrical or electronic position encoder for the control and regulation of the hydraulic press part is arranged or installed between the press frame and the press table of the mechanical press part, while there are further electrical or electronic position sensors selective layer detection are located on the different press axes of the hydraulic press part.
  • the path encoders can be queried, compared and compared with each other via the path encoders during each pressing process if readjusted proportionally, in direct dependence on the mechanical press part acting as the main and leading axis.
  • an essential feature of the invention according to claim l7 is that the Y-press axis can be switched on or acted upon for the opposite direction of movement or counter-press movement after reaching the press position or the bottom dead center of the X-press axis.
  • a method according to the invention for the operation of a press for producing dimensionally stable compacts from powdery materials is characterized essentially according to claim 18 by the fact that at least one hydraulic pressing movement is superimposed on the mechanical pressing movement and the hydraulic pressing movement is controlled and / or regulated in direct and exclusive dependence on the mechanical pressing movement.
  • Working accuracy and working speed in this mode of operation of a press depend exclusively on the mechanical press part and can be reproduced exactly at any time.
  • the speed of the hydraulic press movements is determined and / or influenced proportionally in a path-dependent manner by the speed of the mechanical press movements and as a result an optimal compaction of the powdery material within the press mold to the compact can be achieved.
  • a press according to the invention and the method for operating the same can be used when it comes to the production of compacts from powdery materials by the so-called double-die method, as is described on pages 854 to 856 in the "Handbook of Forming Technology” , published in l98l by Karl Hanser Verlag, Kunststoff.
  • a hydromechanical press system 1 which has a toggle press 2 as a mechanical press part.
  • This toggle press 2 has a press frame 3 which carries a press table 4 and in which a press frame 5 is guided so that it can be raised and lowered relative to the press table 4.
  • the press frame 5 is moved in the press frame 3 via a toggle lever system 6 which engages on the one hand via a joint 7 on the press frame 3 and on the other hand via a joint 8 on the press frame 5.
  • a push rod 10 is in drive connection, which can be formed, for example, by the crank pin of a crank drive 11, which is accommodated in the press frame 3, but is not shown in FIG. 1 for the sake of simplicity.
  • the push rod l0 is moved by the drive in a fixed 360 ° travel-time curve in such a way that the toggle lever system 6 continuously performs alternating movements between its extended position and a predetermined kink position and thus the press frame 5 relative to the press table 4 has a precisely defined one , relatively large stroke.
  • a hydraulic press part l2 is adapted, in which the actual pressing tool l3 is in turn integrated.
  • the main press ram of the hydromechanical press system 1 is formed by the cooperation of press table 4 and press frame 5 of the mechanical press part, i.e. the toggle press 2, and is the so-called main and leading axis - the so-called X-axis - for the entire hydromechanical press system 1 effective.
  • the hydraulic press part l2 of the hydromechanical press system l also forms at least one further, but preferably a plurality of further press axes within the hydromechanical press system l.
  • the hydraulic press part 12 is, for example, designed so that it has three additional press axes, namely the so-called M press axis, the so-called Z press axis and the so-called Y press axis.
  • the M press axis acts on the die l5 of the press tool l3 via hydraulic cylinder l4, while the Z press axis acts on a piston rod l7 in the tool l3 via a hydraulic cylinder l6 and the Y press axis acts on a top piston rod l9 in the press tool via a hydraulic cylinder l8 l3 acts.
  • the upper main press ram 20 and the lower main press ram 2l are actuated via the main press ram of the toggle press 2, which is formed by the press table 4 and the press frame 5 and is effective as a so-called X press axis; they therefore carry out the main pressing movement within the hydromechanical press system 1.
  • High-pressure pumps 22, 23, 24, which work separately from one another and are connected to a common liquid reservoir 25, are provided for the hydraulic cylinders 14, 16 and 18 of the hydraulic press part 12 to be pressurized with hydraulic fluid.
  • the forward and return flow of the hydraulic fluid to and from the hydraulic cylinders l4, l6 and l8 is controlled and regulated by means of servo valve systems 26, 27 and 28, which in turn can be influenced by associated electronic travel ratio value input units 29.
  • the electronic travel ratio value input units 29 are freely programmed via a CNC path control as a reference control scale for the X press axis.
  • the input of these displacement ratio value input units 29 lies in comparison with the electronic displacement transducer 30, which is assigned to the mechanical press part forming the main and leading axis for the hydromechanical press system 1, i.e. the toggle press 2, namely between its press table 4 and its press frame 5 is installed.
  • the relative press travel in relation to the main and leading axis the so-called X
  • the so-called X can be determined for each individual press axis of the hydraulic press part 12, that is to say for the M press axis, the Z press axis and the Y press axis - Press axis, specify.
  • valve systems 26 to 28 for the hydraulic cylinders l4, l6 and l8 of the M-press axis, the Z-press axis and the Y-press axis are then influenced via the position transducer 30 and the position ratio value input units 29 such that they adjust the one set in each case Corresponding proportional ratio control and / or regulation of the pressure fluid supply to the various hydraulic cylinders l4, l6 and l8 effect.
  • each individual hydraulic cylinder l4, l6 and l8 is additionally assigned its own electronic position transducer 3l, 32, 33, which is used for selective position sensing of these hydraulic cylinders l4, l6 and l8 and this is continuously sent to the travel ratio value input units 29 reports back.
  • Ratio value input units 29 influences the individual valve systems 26, 27 and 28 for exact compliance with the specified path conditions in the hydraulic press part l2.
  • each of the electronic position transducers 30, 3l, 32 and 33 as well as the travel ratio value input units formed by a microprocessor and the CNC path control, because each individual press axis, i.e. the M press axis, the Z press axis and the Y press axis, works together with its own closed control loop, to which the controlled variable is specified by the displacement encoder on the main press ram of the mechanical press part, i.e. the X press axis of the toggle press 2.
  • valve systems 26, 27 and 28 for supplying hydraulic cylinders l4, l6 and l8 with hydraulic fluid are designed or constructed such that they are servo-controlled for the M-press axis, the Z-press axis and the Y-press axis of the hydraulic press part l2 can be set selectively, the control pressure should preferably be adjustable up to 350 bar.
  • the M-press axis can be selectively pressure-adjusted via a special valve unit in the flow with 70 bar control pressure and 350 bar back pressure.
  • the hydraulic cylinder l4 for the M press axis, the hydraulic cylinder l6 for the Z press axis and the hydraulic cylinder l8 for the Y press axis can be operated independently of one another with up to 50% of the nominal press force of the mechanical with the help of the associated valve system 26, 27, 28 Press part, so the toggle press 2, are applied with the result that optimal work results are obtained in the production of compacts from powdery materials.
  • the travel paths of the hydraulic cylinders l4, l6 and l8 for the M press axis, the Z press axis and the Y press axis of the hydraulic press part l2 are only a fraction of the stroke path for the X press axis of the mechanical press part , namely the toggle press 2, correspond.
  • the stroke of the main press ram forming the X-press axis between its top dead center and its bottom dead center should be at least 120 mm, while travel paths of about 20 mm have proven to be sufficient for the hydraulic cylinders l4, l6 and l8.
  • An important design feature also lies in the fact that the hydraulic cylinders l4, l6 and l8 assigned to the M-press axis, the Z-press axis and the Y-press axis of the hydraulic press part l2 can either be in the same or opposite direction to the direction of movement of the X-press axis on the toggle press 2 can be pressurized with hydraulic fluid.
  • the hydraulic cylinders l4, l6 and l8 are each designed in a double-acting design.
  • the individual press axes of the hydraulic press part 12, that is to say the M press axis, the Z press axis and the Y press axis, can optionally be locked against one another or relative to one another can be released so that the hydromechanical press system l can be easily adapted to the most varied of manufacturing conditions in its mode of operation.
  • the hydromechanical press system 1 For the operation of the hydromechanical press system 1, it is essential that its mechanical press movement can be superimposed on at least one hydraulic press movement and that each hydraulic press movement is controlled and / or regulated in direct and exclusive dependence on the mechanical press movement.
  • the speed of the hydraulic pressing movements is determined and / or influenced proportional to the path by the speed of the mechanical pressing movement, and consequently the compression of the powdery materials in the manufacture of dimensionally stable compacts is achieved in an optimal manner and the formation of relaxation cracks is effectively counteracted.
  • the basic structure of the mechanical press part that is, the toggle lever press 2
  • the toggle lever press 2 can be seen in a vertical section or in a side view
  • FIG. 4 the overall structure of the hydromechanical press system is seen from the front and partly in section is shown.
  • FIG. 5 in enlarged detail and in vertical section, only the hydraulic present part l2 can be seen, which in FIG. 4 is adapted into the toggle press 2.
  • the Fig. 2 of the drawing can be seen that the press frame 5 is in the press frame 3 relative to the press table 4 is raised and lowered and the press frame 5 receives its drive movement from the toggle lever system 6, the the connecting rod 10 designed as a connecting rod is moved via the crank mechanism 11.
  • the crank mechanism 11 is in constant drive connection with a flywheel drive with countershaft 34, which in turn is driven by an electric motor 35, which can be seen, for example, in FIG. 3.
  • a cam 37 is wedged onto the bearing journal 36 of the crankshaft of the crank mechanism 11, this cam 37 being easily exchangeable and can therefore be replaced if necessary.
  • the various cam disks 37 can have different curve shapes and can optionally also be provided with double curves.
  • a rocker 40 can cooperate either via a roller 38 or a roller 39, but in certain cases also simultaneously via both rollers 38 and 39, which is wedged onto a shaft 4l, which is mounted in the press frame 3 for limited angular rotation.
  • the shaft 4l on the other hand, carries a lever 42 which acts on a counterpressure or pull ram 43 which is guided in the press table 4 so that it can be raised and lowered.
  • the counterpressure or pull ram 43 forms a further press axis, the so-called G-press axis, within the hydromechanical press system 1, this G-press axis being moved in a rhythm predetermined by the respective cam plate 37 in direct mechanical dependence on the toggle press 2. 4, partly in section, the overall structure of the hydromechanical press system 1 with the toggle press 2 and the hydraulic one Press part l2 to see.
  • the press frame 5 can be raised and lowered and the press table 4 is supported in a stationary manner.
  • the hydraulic press part l2 which is designed as a self-contained built-in adapter, rests on the press table 4 and is mechanically positively but easily detachably coupled to it via clamping wedges 45.
  • the hydraulic press part 12 is also mechanically positively connected to the upper cross yoke 44 of the press frame 5 by means of corresponding clamping wedges 46 in an easily releasable coupling connection. The rapid installation and removal of the hydraulic press part l2 into and out of the toggle press 2 is therefore possible without problems in the front area thereof.
  • the hydraulic press part l2 has a die holder 47, in which the die l5 of the pressing tool l3, which is only shown in FIG. 1, can be received.
  • the die holder 47 is operatively connected via guide columns 48 to an upper die guide 49, which in turn is assigned to a punch support 50.
  • Another punch support 52 rests on side supports 5l, which are anchored on the press table 4 via the clamping wedges 45.
  • a plunger extension 54 is vertically displaceable, which is in coupling connection with the counterpressure or pulling plunger 43 of the G-axis of the toggle press 2.
  • an auxiliary hydraulic cylinder l6a which, with its piston rod 17a, actuates the auxiliary axis of the hydraulic press part l2 formed therefrom. It is mainly used for core stamp movements (auxiliary movements).
  • a second auxiliary hydraulic cylinder 18 is provided in the punch support 50, which acts on the piston rod l9a and can be used as a second auxiliary axis for core punch movements and punch loading movements.
  • the hydraulic press part l2 achieves a high level of working accuracy with optimal operation, it is important that the position transducers 30 indicated in FIGS. 1 and 4 for the X axis, 31 for the M axis, 32 for the Z axis and 33 for the Y axis directly, ie are connected directly to the press table 4 and to the press frame 5 or to the cylinder housing and the piston rod.
  • the hydraulic press part l2 forms with all press axes, namely the M press axis, the Z press axis and the Y press axis and the associated hydraulic cylinders l4, l6 and l8, a self-contained installation adapter, in which the ram extension 54 for the counterpressure or pull ram 43 is also integrated.
  • the form-fitting coupling connection of the plunger extension 54 with the counterpressure plunger 43 takes place above the press table 4 of the toggle press 2 by means of a coupling part 55.
  • hydraulic cylinders l4, l6 and l8 are designed for the production of relatively short strokes, e.g. of 20 mm each, which correspond to only a fraction of the stroke of the toggle press 2, which between the top dead center and bottom dead center should be at least about 120 mm.
  • FIG. 6 of the drawing shows a working diagram of the hydraulic press system 1, as was explained in detail above with reference to FIGS. 1 to 5.
  • the angle range from 0 ° to 360 ° of a full rotation of the crank drive 11 serving to actuate the toggle lever system 6 is plotted in the diagram according to FIG. 6.
  • the stroke distance between the top dead center OT and the bottom dead center UT is displayed, which of the main press ram forming the X axis of the hydromechanical press system 1 and consisting of the press table 4 and the press frame 5 at a full rotation of the Crank drive ll will go through.
  • the sine curve indicated by a solid line is the movement curve of the main press ram or the X-axis of the toggle press 2.
  • the horizontal dash-dotted line indicates that the M-axis or die l5 is in its rest position in the pressing process shown remains.
  • the dotted line which runs along the sine curve shown in full lines, indicates the course of movement of the Y press axis during the pressing process, while the dashed line indicates the course of movement of the G press axis and the dash-dotted line the movement course of the Z. - Press axis reproduces.
  • the position l within the diagram represents the filling or feeding position of the pressing tool l3, in which it is loaded with the powdery materials.
  • Position 2 specifies the tool position in which the distribution of the filled materials is initiated.
  • Position 3 corresponds to the distribution position of tool l3, while position 4 indicates the pressing position and position 5 shows its ejection position.
  • the X press axis of the toggle press 2 forms the main and leading axis for the hydromechanical press system 1, ie the working movements of all press axes of the hydraulic press part, that is to say the M press axis, the Z press axis and the Y press axis These are determined by the X press axis, but they can be varied according to the different needs by means of the assigned path ratio value input units 29.
  • the working movements of the hydraulic press part 12 are then controlled and regulated by means of the valve systems 26, 27 and 28 in accordance with the specifications of the travel ratio value input units 29.
  • the working movements G-press axis are derived from the drive system of the toggle press 2, the cams 37 being designed as alternating curves which are given different outline shapes for the pull-off, ejection and counter-pressing techniques.
  • the path-time ratio for the movement of the main press ram of the toggle press 2 cannot be changed and therefore advantageously forms the basis for the main or leading axis of the hydromechanical press system 1.
  • the hydraulic press part l2 is preinstalled with respect to all of its hydraulic, electrical and electronic components so that it can be easily coupled and uncoupled by means of associated quick couplings for the energy supply and can be integrated into the control system of the toggle press 2.

Landscapes

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Abstract

Es wird eine Presse, insbesondere zum Herstellen maßhaltiger Preßlinge aus pulverförmigen Werkstoffen, beschrieben. Sie hat ein Pressengestell 3, in dem ein Pressenrahmen 5 und ein Pressentisch 4 als Haupt- und Leitachse vorgesehen sind, die durch einen mechanischen Antrieb, vornehmlich einen Kniehebelantrieb 6, bewegungsschlüssig miteinander gekoppelt sind und einen Haupt-Pressenstößel bilden. In den Haupt-Pressenstößel ist zwischen Pressenrahmen 5 und Pressentisch 4 ein hydraulischer Pressenteil l2 mit mindestens einer zusätzlichen Preßachse, vorzugsweise jedoch mehreren zusätzlichen Preßachsen, einsetzbar. Die Arbeitsbewegung jeder Preßachse des hydraulischen Pressenteils l2 ist dabei weg- und zeitabhängig von der Arbeitsbewegung der aus Pressenrahmen 5 und Pressentisch 4 bestehenden Haupt- und Leitachse des mechanischen Pressenteils - Kniehebelpresse 2 - über ein Koppelsystem 22 bis 33 steuer- und regelbar.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Presse, die insbesondere zum Herstellen maßhaltiger Preßlinge aus pulverförmigen Werk­stoffen eingesetzt werden kann, welche sich aber auch für andere Einsatzzwecke, bspw. auf den Gebieten der Kunststoff­Preßtechnik, der Tiefziehtechnik und der Stanztechnik, eig­net.
  • Ausgangsbasis der Erfindung ist dabei eine mechanische Pres­se mit einem Pressengestell, in dem ein Pressenrahmen und ein Pressentisch vorgesehen sind, die durch einen mechani­schen Antrieb, vornehmlich einen Kniehebelantrieb, bewe­gungsschlüssig miteinander gekoppelt sind und einen Haupt-­Pressenstößel bilden, der beim Pressenbetrieb als sogenannte Haupt- und Leitachse wirksam ist.
  • Zum Herstellen maßhaltiger Preßlinge aus pulverförmigen Werkstoffen sind bereits hydraulische Preßautomaten bekannt, die sich auch bei der Fertigung komplexer Formteile, insbe­sondere solcher mit ein- oder mehrfach abgestufter Gestalt, einsetzen lassen (s. z.B. DE-OS 3l 42 l26). Für jede am Preßteil auszubildende Stufe arbeitet dabei das eigentliche Preßwerkzeug mit einer eigenen Preßachse, der innerhalb der Presse jeweils ein besonderer Hydraulikantrieb zugeordnet ist, und zwar in der Weise, daß von jedem dieser Hydraulik­ antriebe relativ zum Preßwerkzeug zwischen dessen Füllstel­lung und dessen Preßstellung ein anderer Arbeitsweg durch­laufen bzw. ausgesteuert werden muß.
  • Zwischen den einzelnen Hydraulikantrieben dieser bekannten hydraulischen Preßautomaten ergibt sich zwangsläufig ein relativ komplizierter, wesentlich durch die Gestalt der herzustellenden Preßlinge mitbestimmter Bewegungsablauf, der überhaupt nur durch aufwendige elektronische Steuersysteme bewirkt und überwacht werden kann.
  • Trotzdem ist bei den bekannten hydraulischen Preßautomaten aber nicht gewährleistet, daß die während jedes einzelnen Preßvorgangs erforderlichen Bewegungen der verschiedenen Hydraulikantriebe auch wirklich in exakter Koordination ausgeführt werden. Es ist nämlich nicht sichergestellt, daß die Zufuhr der Hydraulikflüssigkeit zu den einzelnen Hydrau­likantrieben mengen- und geschwindigkeitsmäßig stets exakt gleichbleibend eingehalten wird, da es häufig zu Drucküber­lagerungen kommt. Hieraus resultieren dann nicht vorbe­stimmbare überlagerte Bewegungen der Hydraulikantriebe, die sich auch durch die elektronische Steuerung nicht ausregeln lassen und daher das Arbeitsresultat an den Preßlingen be­einträchtigen können.
  • Nachteilig bei den bekannten hydraulischen Preßautomaten ist auch, daß sämtliche Hydraulikantriebe relativ große Hubwege durchlaufen müssen und dadurch nur geringe Hubzahlen ermög­lichen, welche die Produktivität beeinträchtigen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Presse der anfangs beschriebenen Gattung anzugeben, die nicht nur einen stets einwandfrei reproduzierbaren Betreib sämtliher zusam­menarbeitender Preßachsen gewährleistet, sondern zugleich auch mit relativ hohen Hubzahlen betrieben werden kann. Angestrebt ist darüber hinaus eine hohe Formsteifigkeit des gesamten Pressensystems bei dauerhaft hoher Funktionssicher­heit.
  • Trotzdem sollen jedoch flexible Bewegungs- bzw. Antriebsmög­lichkeiten für die einzelnen Preßachsen erreichbar sein, und eine druckunabhängige Weg-Steuerung derselben soll ermög­licht werden.
  • Gelöst wird die gestellte Aufgabe nach dem Kennzeichnungs­teil des Anspruchs l dadurch, daß vor dem Haupt-­Pressenstößel zwischen Pressenrahmen und Pressentisch ein hydraulischer Pressenteil mit mindestens einer zusätzlichen Preßachse, vorzugsweise jedoch mehreren zusätzlichen Preß­achsen, einsetzbar ist, und daß dabei die Arbeitsbewegung jeder Preßachse des hydraulischen Pressenteils weg- und zeitabhängig von der Arbeitsbewegung der aus Pressenrahmen und Pressentisch bestehenden Haupt-und Leitachse des mecha­nischen Pressenteils steuer- und regelbar ist.
  • Der Vorteil eines solchen Pressensystems liegt darin, daß es unter Benutzung einer bereits vorhandenen mechanischen Presse, insbesondere einer Kniehebelpresse, lediglich durch Integration eines zusätzlichen hydraulischen Pressenteils verwirklicht werden kann.
  • Da gemäß Vorschlag des Anspruchs 2 die Preßachse bzw. Preß­achsen des hydraulischen Pressenteils von der Preßachse des mechanischen Pressenteils bestimmbar abweichende Preßwege aufweisen können, ist darüber hinaus auch erreicht, daß die großen Hubwege des erfindungsgemäßen Pressensystems mit hohen Hubzahlen vom mechanischen Pressenteil abgeleitet werden können, während nur die wesentlich kleineren Hubwege vom hydraulischen Pressenteil durchlaufen werden müssen und sich daher ebenfalls auf hohe Hubzahlen abstimmen lassen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen, hydromechanischen Pressensystem bestimmt aber der mechanische Pressenteil nicht nur die Durchführung der großen Hubwege bei hohen Hubzahlen, sondern er übt in besonders vorteilhafter Weise auch die Leit- und Steuerfunktion für alle hydraulisch bewirkten Arbeitsbewe­gungen aus. Es wird daher ein optimales Maß an Reproduzier­barkeit und Betriebssicherheit erreicht und zugleich die Möglichkeit flexibler Bewegungen durch den hydraulischen Pressenteil beibehalten.
  • Nach einem weiterbildenden Erfindungsmerkmal schlägt An­spruch 3 vor, daß jede Preßachse des hydraulischen Pressen­teils über einen elektrischen bzw. elektronischen Wegmeß­geber mit der Hauptpreßachse gekoppelt bzw. koppelbar ist. Darüber hinaus können nach Anspruch 4 die Preßachsen des hydraulischen Pressenteils unter Zwischenschaltung einer CNC-Bahnsteuerung über elektronische Wegverhältnis-Wertanga­be-Einheiten frei programmierbar mit den dem mechanischen Pressenteil zugeordneten Wegmeßgebern gekoppelt sein, in der Weise, daß das Übersetzungs- bzw. Bewegungsverhältnis des hydraulischen Pressenteils relativ zum mechanischen Pressen­teil innerhalb vorgegebener Grenzen, vorzugsweise stufenlos, variiert werden kann, während sich der Pressenrahmen des als Haupt- und Leitachse wirksamen mechanischen Pressenteils in einer festliegenden 360°-Weg-Zeit-Kurve bewegt.
  • Nach Anspruch 5 sieht die Erfindung vor, daß die Hydraulik­zylinder der verschiedenen Preßachsen des hydraulischen Pressenteils jeweils über eigene Regelkreise und Hochdruck­pumpen mit Druckmittel beaufschlagbar sind und dabei jeder Regelkreis außer dem Wegmeßgeber noch eine zugehörige Weg­verhältnis-Werteingabe umfaßt.
  • Diese Maßnahmen tragen dazu bei, daß jede Preßachse des hydraulischen Pressenteils unabhängig von allen anderen Preßachsen desselben betrieben wird und damit in unmittelba­rer Abhängigkeit vom mechanischen Pressenteil beeinflußbar ist. Es wird damit eine störfreie und wirkungsmäßig optimale Regeltechnik für die einzelnen Preßachsen des hydraulischen Pressenteils gewährleistet.
  • Im praktischen Betrieb des erfindungsgemäßen Pressensystems bewährt es sich, wenn gemäß Anspruch 6 Steuerdruck und Rück­staudruck für den Hydraulikzylinder der M-Preßachsen des hydraulischen Pressenteils selektiv einstellbar ist, wobei der Steuerdruck bis zu 70 bar und der Rückstaudruck bis zu 350 bar regelbar ist. Die Hydraulikzylinder für die Z-Achse und die Y-Achse können über Servorhydraulik bis zu 350 bar geregelt werden. Vorzugsweise ist aber auch der Hydraulikzy­linder der M-Achse wahlweise und zusätzlich noch über Servo­hydraulik bis zu 350 bar regelbar vorgesehen.
  • Bewährt hat sich ferner, wenn bei einer Presse nach der Erfindung gemäß Anspruch 7 jede einzelne Preßachse des hy­draulischen Pressenteils mit bis zu 50% der Pressen-Nenn­kraft des mechanischen Pressenteils beaufschlagbar ist. In den verschiedenen Preßebenen wird auf diese Art und Weise eine optimale Material- und Preßdruckverteilung erzielt, die das Entstehen qualitativ einwandfreier Preßlinge gewährlei­stet.
  • Der modulare Aufbau einer erfindungsgemäßen Presse läßt sich auch dadurch günstig beeinflussen, daß der hydraulische Pressenteil - nach Anspruch 8 - über Spannkeile mechanisch­formschlüssig, aber leicht lösbar mit dem Pressenrahmen und dem Pressentisch des mechanischen Pressenteils kuppelbar ist, so daß eine vorhandene mechanische Presse jederzeit problemlos durch Einbau des hydraulischen Pressenteils auf unterschiedliche Bedürfnisse abgestimmt werden kann. Im Rahmen dieser Möglichkeit erweist es sich dabei auch noch als wichtig, daß - nach Anspruch 9 - der hydraulische Pres­senteil mit sämtlichen - vorzugsweise mindstens drei - Preß­achsen einen in sich geschlossenen Einbau-Adapater für den mechanischen Pressenteil bildet.
  • Ein kompakter und zugleich in hohem Maße formsteifer Aufbau für den hydraulischen Pressenteil läßt sich nach den Merk­malen des Anspruchs l0 dadurch erreichen, daß die Verfahr­wege der Hydraulikzylinder für die einzelnen Preßachsen des hydraulischen Pressenteils lediglich einem Bruchteil des Hubweges der Preßachse des mechanischen Pressenteils ent­sprechen. In den meisten Fällen kommt man dabei für die Hydraulikzylinder des hydraulischen Pressenteils mit Ver­ fahrwegen von bis zu 20 mm aus, während zugleich der Hubweg für die Preßachsen des mechanischen Pressenteils bis zu l20 mm betragen kann.
  • Während gemäß Anspruch ll üblicherweise die Preßachsen des hydraulischen Pressenteils gleichläufig zur Bewegungsrich­tung der Preßachsen des mechanischen Pressenteils verfahrbar sind, können sie wahlweise auch gegenläufig hierzu verfah­ren werden, wenn dies für den Preßvorgang zweckmäßig sein sollte.
  • In vielen Fällen erweist es sich als zweckmäßig oder sogar als notwendig, daß dem mechanischen Pressenteil, z.B. dem Pressentisch, gemäß Anspruch l2 ein Pressen-Gegenstößel bzw. Pressenabziehstößel (E-Preßachse) zugeordnet ist, der eben­falls durch einen mechanischen Antrieb, vorzugsweise einen Kurven- oder Nockentrieb, betätigbar ist.
  • Im Rahmen der Erfindung wird nach Anspruch l3 weiterhin vorgeschlagen, daß der elektrische bzw. elektronische Weg­meßgeber für die Steuerung und Regelung des hydraulischen Pressenteils zwischen dem Pressenrahmen und dem Pressentisch des mechanischen Pressenteils angeordnet bzw. eingebaut ist, während sich weitere elektrische bzw. elektronische Wegmeß­geber zur selektiven Lagenabfragung an den verschiedenen Preßachsen des hydraulischen Pressenteils befinden. Unter Vermittlung der CNC-Bahnsteuerung bzw. deren Wegverhältnis-­Werteingabe können über die Wegmeßgeber die von den einzel­nen Preßachsen während jedes Preßvorgangs durchlaufenen Wegstrecken abgefragt, miteinander verglichen und nötigen­ falls proportional nachgeregelt werden, und zwar in unmit­telbarer Abhängigkeit von dem als Haupt und Leitachse wirk­samen mechanischen Pressenteil.
  • Für viele Einsatzzwecke einer erfindungsgemäßen Presse kann es sich ferner als wichtig erweisen, daß nach Anspruch l4 die einzelnen Preßachsen des hydraulischen Pressenteils wahlweise gegeneinander verriegelbar bzw. relativ zueinander freigebbar ausgelegt sind, weil hierdurch auf einfache Art und Weise die Abstimmung des hydraulischen Pressenteils auf die Gestlt des jeweils zu fertigenden Preßlings ermöglicht wird.
  • Für eine optimale Arbeitsweise des hydraulischen Pressen­teils erweist es sich als wichtig, daß gemäß Anspruch l5 die der Lagenabfragung dienlichen Wegmeßgeber desselben unmit­telbar dem Kolben und dem Zylindergehäuse der zugehörigen Hydraulikzylinder zugeordnet sind und dabei nach Anspruch l6 mit dem Wegmeßgeber des mechanischen Pressenteils über die CNC-Bahnsteuerung bzw. den zugehörigen Mikroprozessor kor­respondieren.
  • Für das Herstellen von Preßlingen mit Hinterschnitten be­steht ein wesentliches Erfindungsmerkmal nach Anspruch l7 noch darin, daß die Y-Preßachse nach Erreichen der Preßstel­lung bzw. des unteren Totpunktes der X-Preßachse für gegen­läufige Bewegungsrichtung bzw. Gegenpreßbewegung hierzu eingeschaltet bzw. beaufschlagt werden kann.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren für den Betrieb einer Presse zum Herstellen maßhaltiger Preßlinge aus pulverförmigen Werkstoffen zeichnet sich nach Anspruch l8 wesentlich da­ durch aus, daß der mechanischen Preßbewegung zumindest eine hydraulische Preßbewegung überlagert und dabei die hydrauli­sche Preßbewegung in unmittelbarer und ausschließlicher Abhängigkeit von der mechanischen Preßbewegung gesteuert und/oder geregelt wird. Arbeitsgenauigkeit und Arbeitsge­schwindigkeit sind daher bei dieser Betriebsweise einer Presse ausschließlich vom mechanischen Pressenteil abhängig und dabei jederzeit exakt reproduzierbar.
  • Nach Anspruch l9 ist dabei weiterhin ins Auge gefaßt, daß die Geschwindigkeit der hydraulischen Preßbewegungen durch die Geschwindigkeit der mechanischen Preßbewegungen wegab­hängig proportional bestimmt und/oder beeinflußt wird und sich dadurch eine optimale Verdichtung des pulverförmigen Werkstoffs innerhalb der Preßform zum Preßling erreichen läßt.
  • In besoanders vorteilhafter Weise lassen sich eine erfin­dungsgemäße Presse und das Verfahren zum Betrieb derselben dann einsetzen, wenn es auf die Herstellung von Preßlingen aus pulverförmigen Werkstoffen nach dem sogenannten Zwei­fach-Matrizenverfahren ankommt, wie es auf den Seiten 854 bis 856 im "Handbuch der Umformtechnik", erschienen l98l im Karl Hanser Verlag, München, beschrieben ist.
  • In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung darge­stellt. Es zeigen
    • Figur l in rein schematischer Prinzipdarstellung den Ge­samtaufbau eines hydromechanischen Pressensystems,
    • Figur 2 in Seitenansicht und teilweise im Schnitt den me­chanischen Teil des Pressensystems im Bereich sei­ner mit dem Pressenrahmen gekuppelten Kniehebel-An­triebsvorrichtung,
    • Figur 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung des me­chanischen Pressenteils, jedoch im Bereich des An­triebs für den im Pressentisch höhenverschiebbar geführten zweiten Preßstößel für Zug- bzw. Druckbe­aufschlagung (G-Preßachse),
    • Figur 4 eine Ansicht in Pfeilrichtung IV der Fig. 2 und 3, wobei jedoch durch Integration eines hy­draulischen Pressenteils in den mechanischen Pres­senteil ein hydromechanisches Pressensystem gebil­det ist,
    • Figur 5 in größerem Maßstab und im Vertikalschnitt aus­schließlich den hydraulischen Pressenteil des in Fig. 4 der Zeichnung dargestellten hydromechani­schen Pressensystems und
    • Figur 6 ein Diagramm der Arbeitsweise eines hydromechani­schen Pressensystems beim Pulverpressen im Gegen­preßverfahren mit stehender Matrize.
  • In Fig. l der Zeichnung ist ein hydromechanisches Pressensy­stem l gezeigt, das als mechanischen Pressenteil eine Knie­hebelpresse 2 aufweist. Diese Kniehebelpresse 2 hat ein Pressengestell 3, das einen Pressentisch 4 trägt und in dem ein Pressenrahmen 5 relativ zum Pressentisch 4 heb- und senkbar geführt wird.
  • Der Pressenrahmen 5 wird im Pressengestell 3 über ein Knie­hebelsystem 6 bewegt, das einerseits über ein Gelenk 7 am Pressengestell 3 und andererseits über ein Gelenk 8 am Pres­senrahmen 5 angreift.
  • Mit dem Kniegelenk 9 des Kniehebelsystems 6 steht eine Schubstange l0 in Antriebsverbindung, die bspw. von dem Kurbelzapfen eines Kurbeltriebes ll gebildet werden kann, welcher im Pressengestell 3 untergebracht, jedoch in Fig. l der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellt ist.
  • Die Schubstange l0 wird dabei durch den Antrieb in einer festliegenden 360°-Weg-Zeit-Kurve in der Weise bewegt, daß das Kniehebelsystem 6 fortwährend Wechselbewegungen zwischen seiner Strecklage und einer vorgegebenen Knicklage ausführt und damit der Pressenrahmen 5 relativ zum Pressentisch 4 einen genau festgelegten, relativ großen Hubweg durchläuft.
  • In den als Kniehebelpresse 2 ausgeführten mechanischen Pres­senteil, und zwar zwischen den ortsfesten Pressentisch 4 sowie den heb- und senkbaren Pressenrahmen 5 ist ein hydrau­lischer Pressenteil l2 adaptiert, in welchen wiederum das eigentliche Preßwerkzeug l3 integriert wird.
  • Der Haupt-Pressenstößel des hydromechanischen Pressensystems l wird durch die Zusammenarbeit von Pressentisch 4 und Pres­senrahmen 5 des mechanischen Pressenteils, also der Kniehe­belpresse 2 gebildet und ist dabei als die sogenannte Haupt- ­und Leitachse - die sogenannte X-Achse - für das gesamte hydromechanische Pressensystem l wirksam.
  • Der hydraulische Pressenteil l2 des hydromechanischen Pres­sensystems l bildet darüber hinaus mindestens eine weitere, vorzugsweise jedoch mehrere weitere Preßachsen innerhalb des hydromechanischen Pressensystems l. Nach Fig. l der Zeich­nung ist der hydraulische Pressenteil l2 bspw. so ausgelegt, daß er drei zusätzliche Preßachsen, nämlich die sogenannte M-Preßachse, die sogenannte Z-Preßachse und die sogenannte Y-Preßachse aufweist. Die M-Preßachse wirkt dabei über Hy­draulikzylinder l4 auf die Matrize l5 des Preßwerkzeugs l3 ein, während die Z-Preßachse über einen Hydraulikzylinder l6 eine Kolbenstange l7 im Werkzeug l3 beaufschlagt und die Y-Preßachse über einen Hydraulikzylinder l8 auf einer oberen Kolbenstange l9 im Preßwerkzeug l3 einwirkt. Der obere Haupt-Preßstempel 20 und der untere Haupt-Preßstempel 2l werden über den vom Pressentisch 4 und vom Pressenrahmen 5 gebildeten und als sogenannte X-Preßachse wirksamen Haupt-­Pressenstößel der Kniehebelpresse 2 betätigt; sie führen also innerhalb des hydromechanischen Pressensystems l die Haupt-Preßbewegung aus.
  • Für die Beaufschlagung der Hydraulikzylinder l4, l6 und l8 des hydraulischen Pressenteils l2 mit Druckflüssigkeit sind jeweils voneinander getrennt arbeitende Hochdruckpumpen 22, 23, 24 vorgesehen, die mit einem gemeinsamen Flüssigkeitsre­servoir 25 in Verbindung stehen. Vor- und Rücklauf der Druckflüssigkeit zu und von den Hydraulikzylindern l4, l6 und l8 wird dabei mittels Servo-Ventilsystemen 26, 27 und 28 gesteuert und geregelt, die wiederum durch zugehörige elek­tronische Wegverhältnis-Werteingabe-Einheiten 29 beeinfluß­bar sind.
  • Die elektronischen Wegverhältnis-Werteingabe-Einheiten 29 werden über eine CNC-Bahnsteuerung als Bezugsregelmaßstab zur X-Preßachse frei programmiert. Der Eingang dieser Weg­verhältnis-Werteingabe-Einheiten 29 liegt dabei im Vergleich mit dem elektronischen Wegmeßgeber 30, welcher dem die Haupt- und Leitachse für das hydromechanische Pressensystem l bildenden mechanischen Pressenteil, also der Kniehebel­presse 2, zugeordnet, nämlich zwischen dessen Pressentisch 4 und dessen Pressenrahmen 5 eingebaut ist.
  • Mittels der Wegverhältnis-Werteingabe-Einheiten 29 läßt sich für jede einzelne Preßachse des hydraulischen Pressenteils l2, also für die M-Preßachse, die Z-Preßachse und die Y-­Preßachse der relative Preßweg im Verhältnis zur Haupt-und Leitachse, der sog. X-Preßachse, vorgeben. Über den Wegmeß­geber 30 und die Wegverhältnis-Werteingabe-Einheiten 29 werden dann die Ventilsysteme 26 bis 28 für die Hydraulikzy­linder l4, l6 und l8 der M-Preßachse, der Z-Preßachse und der Y-Preßachse so beeinflußt, daß sie eine dem jeweils eingestellten Wegverhältnis entsprechende, proportionale Aussteuerung und/oder Ausregelung der Druckflüssigkeitszu­fuhr zu den verschiedenen Hydraulikzylindern l4, l6 und l8 bewirken.
  • Zur Bildung geschlossener Regelkreise ist jedem einzelnen Hydraulikzylinder l4, l6 und l8 zusätzlich noch ein eigener elektronischer Wegmeßgeber 3l, 32, 33 zugeordnet, welcher einer selektiven Lage abfragung dieser Hydraulikzylinder l4, l6 und l8 dient und diese fortwährend an die Wegverhältnis-­Werteingabe-Einheiten 29 rückmeldet. Korrespondierend mit dem Wegmeßgeber 30 zwischen dem Pressentisch 4 und dem Pres­senrahmen 5 der Kniehebelpresse 2 werden dann über die Weg­ verhältnis-Werteingabe-Einheiten 29 die einzelnen Ventilsy­steme 26, 27 und 28 auf exakte Einhaltung der vorgegebenen Wegverhältnisse im hydraulischen Pressenteil l2 beeinflußt.
  • Über die elektronischen Wegmeßgeber 30, 3l, 32 und 33 sowie die von einem Mikroprozessor gebildeten Wegverhältnis-Wert­eingabe-Einheiten und die CNC-Bahnsteuerung wird dabei die Ansteuerung, die Folgesteuerung, die Kontrollsteuerung und die Korrektursteuerung des hydraulischen Pressenteils in optimaler Weise gewährleistet, weil jede einzelne Preßachse, also die M-Preßachse, die Z-Preßachse und die Y-Preßachse, mit einem eigenen geschlossenen Regelkreis zusammenarbeitet, dem die Regelgröße vom Wegmeßgeber am Haupt-Pressenstößel des mechanischen Pressenteils, also der X-Preßachse der Kniehebelpresse 2 vorgegeben wird.
  • Die Ventilsysteme 26, 27 und 28 für die Beaufschlagung der Hydraulikzylinder l4, l6 und l8 mit Druckflüssigkeit sind so ausgelegt bzw. aufgebaut, daß sie mit Hilfe einer Servo­steuerung für die M-Preßachse, die Z-Preßachse und die Y-Preßachse des hydraulischen Pressenteils l2 selektiv ein­gestellt werden können, wobei der Steuerdruck vorzugsweise bis zu 350 bar regelbar sein sollte. Zusätzlich ist die M-Preßachse über eine Sonderventileinheit im Vorlauf mit 70 bar Steuerdruck und 350 bar Rückstaudruck selektiv druckju­stierbar. Die Hydraulikzylinder l4 für die M-Preßachse, der Hydraulikzylinder l6 für die Z-Preßachse und der Hydraulik­zylinder l8 für die Y-Preßachse können mit Hilfe der zuge­hörigen Ventilsystems 26, 27, 28 unabhängig voneinander mit bis zu 50% der Pressen-Nennkraft des mechanischen Pressen­teils, also der Kniehebelpresse 2, beaufschlagt werden, mit der Folge, daß sich bei der Herstellung von Preßlingen aus pulverförmigen Werkstoffen optimale Arbeitsergebnisse ein­stellen.
  • Bei dem hydromechanischen Pressensystem l ist vorgesehen, daß die Verfahrwege der Hydraulikzylinder l4, l6 und l8 für die M-Preßachse, die Z-Preßachse und die Y-Preßachse des hydraulischen Pressenteils l2 lediglich einem Bruchteil des Hubweges für die X-Preßachse des mechanischen Pressenteils, nämlich der Kniehebelpresse 2, entsprechen. Dabei sollte der Hubweg des die X-Preßachse bildenden Haupt-Pressenstößels zwischen dessen oberem Totpunkt und dessen unterem Totpunkt bei mindestens l20 mm liegen, während sich für die Hydrau­likzylinder l4, l6 und l8 durchaus Verfahrwege von etwa 20 mm als ausreichend erwiesen haben.
  • Ein wichtiges Ausgestaltungsmerkmal liegt auch noch darin, daß die der M-Preßachse, der Z-Preßachse und der Y-Preßachse des hydraulischen Pressenteils l2 zugeordneten Hydraulikzy­linder l4, l6 und l8 wahlweise gleich- oder gegenläufig zur Bewegungsrichtung der X-Preßachse an der Kniehebelpresse 2 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt werden können. Um diese unterschiedliche Arbeitsweise zu ermöglichen, sind daher die Hydraulikzylinder l4, l6 und l8 jeweils in doppeltwirkender Bauart ausgeführt.
  • Es ist des weiteren die Möglichkeit ins Auge gefaßt, daß die einzelnen Preßachsen des hydraulischen Pressenteils l2, also die M-Preßachse, die Z-Preßachse und die Y-Preßachse wahl­weise gegeneinander verriegelbar bzw. relativ zueinander freigebbar sind, so daß das hydromechanische Pressensystem l in seiner Betriebsweise problemlos an die unterschiedlich­sten Fertigungsbedingungen angepaßt werden kann.
  • Für den Betrieb des hydromechanischen Pressensystems l ist es von wesentlicher Bedeutung, daß dessen mechanischer Preß­bewegung zumindest eine hydraulische Preßbewegung überlagert werden kann und dabei jede hydraulische Preßbewegung in unmittelbarer und ausschließlicher Abhängigkeit von der mechanischen Preßbewegung gesteuert und/oder geregelt wird. Hierbei wird die Geschwindigkeit der hydraulischen Preßbe­wegungen durch die Geschwindigkeit der mechanischen Preßbe­wegung wegabhängig proportional bestimmt und/oder beeinflußt und demzufolge die Verdichtung der pulverförmigen Werkstoffe bei der Fertigung maßhaltiger Preßlinge in optimaler Weise erreicht und der Bildung von Entspannungsrissen wirksam begegnet.
  • In den Fig. 2 und 3 der Zeichnung ist in ausführlicher Dar­stellung der Grundaufbau des mechanischen Pressenteils, also der Kniehebelpresse 2 im Vertikalschnitt bzw. in Seitenan­sicht zu sehen, während in Fig. 4 in Ansicht von vorne und teilweise im Schnitt der Gesamtaufbau des hydromechanischen Pressensystems dargestellt ist. In der Fig. 5 ist schließ­lich in Ausschnittvergrößerung und im Vertikalschnitt ledig­lich der hydraulische Presenteil l2 zu sehen, welcher bei Fig. 4 in die Kniehebelpresse 2 adaptiert ist.
  • Der Fig. 2 der Zeichnung kann entnommen werden, daß der Pressenrahmen 5 im Pressengestell 3 relativ zum Pressentisch 4 heb- und senkbar geführt ist und der Pressenrahmen 5 seine Antriebsbewegung von dem Kniehebelsystem 6 erhält, das von der als Pleuel ausgeführten Schubstange l0 über den Kurbel­trieb ll bewegt wird. Der Kurbeltrieb ll steht dabei mit einem Schwungradantrieb mit Vorgelege 34 in ständiger An­triebsverbindung, welcher wiederum von einem Elektromotor 35 angetrieben wird, der bspw. in Fig. 3 zu sehen ist.
  • Auf die Lagerzapfen 36 der Kurbelwelle des Kurbeltriebes ll ist gemäß Fig. 3 drehfest eine Kurvenscheibe 37 aufgekeilt, wobei diese Kurvenscheibe 37 leicht austauschfähig ist und damit bedarfsweise gewechselt werden kann. Die verschiedenen Kurvenscheiben 37 können dabei unterschiedliche Kurvenformen aufweisen und dabei gegebenenfalls auch mit Doppelkurven versehen sein.
  • Mit der jeweiligen Kurvenscheibe 37 kann wahlweise über eine Rolle 38 oder eine Rolle 39, in bestimmten Fällen aber auch gleichzeitig über beide Rollen 38 und 39 eine Schwinge 40 zusammenarbeiten, die auf eine Welle 4l aufgekeilt ist, welche im Pressengestell 3 begrenzt winkelverdrehbar lagert. Dabei trägt die Welle 4l andererseits einen Hebel 42, der auf einen Gegenpreß- bzw. Abziehstößel 43 einwirkt, welcher im Pressentisch 4 heb- und senkbar geführt wird. Der Gegen­preß- bzw. Abziehstößel 43 bildet dabei eine weitere Preß­achse, die sogenannte G-Preßachse, innerhalb des hydromecha­nischen Pressensystems l, wobei diese G-Preßachse in einem durch die jeweilige Kurvenscheibe 37 vorgegebenen Rhythmus in unmittelbarer mechanischer Abhängigkeit von der Kniehe­belpresse 2 bewegt wird. In Fig. 4 ist, teilweise im Schnitt, der Gesamtaufbau des hydromechanischen Pressensy­stems l mit der Kniehebelpresse 2 und dem hydraulischen Pressenteil l2 zu sehen. Im Pressengestell 3 ist dabei der Pressenrahmen 5 heb- und senkbar geführt und der Pressen­tisch 4 ortsfest abgestützt.
  • Auf dem Pressentisch 4 ruht der als in sich geschlossener Einbau-Adapter ausgeführte hydraulische Pressenteil l2 und ist dabei über Spannkeile 45 mechanisch formschlüssig, aber leicht lösbar mit diesem gekuppelt. Über entsprechende Spannkeile 46 steht darüber hinaus der hydraulische Pressen­teil l2 auch mit dem oberen Querjoch 44 des Pressenrahmens 5 mechanisch formschlüssig in leicht lösbarer Kupplungsverbin­dung. Der schnelle Ein- und Ausbau des hydraulischen Pres­senteils l2 in die bzw. aus der Kniehebelpresse 2 ist daher im Frontseitenbereich derselben problemlos möglich.
  • Wie besonders deutlich aus Fig. 5 hervorgeht, weist der hydraulische Pressenteil l2 einen Matrizenhalter 47 auf, in dem die lediglich in Fig. l gezeigte Matrize l5 des Preß­werkzeuges l3 aufgenommen werden kann. Der Matrizenhalter 47 steht dabei über Führungssäulen 48 mit einer Obergesenkfüh­rung 49 in Wirkverbindung, die wiederum einer Stempelabstüt­zung 50 zugeordnet ist. Eine weitere Stempelabstützung 52 ruht auf Seitenstützen 5l, welche über die Spannkeile 45 auf dem Pressentisch 4 verankert sind.
  • Mit dem Matritzenhalter 47 wirken bis zu vier Hydraulikzy­linder l4 zusammen, wobei deren Zylindergehäuse 53 ihr Wi­derlager auf den Seitenstützen 5l haben.
  • In dem Zwischenteil bzw. der Stempelabstützung 52 ist eine Stößelverlängerung 54 in Vertikalrichtung höhenverschiebbar geführt, welche mit dem Gegenpreß- bzw. Abzeihstößel 43 der G-Achse der Kniehebelpresse 2 in Kupplungsverbindung steht. Innerhalb der Stößelverlängerung 54 ist dabei ein Hilfs-Hydraulikzylinder l6a untergebracht, der mit seiner Kolbenstange 17a die hier­von gebildete Hilfsachse des hydraulischen Pressenteils l2 betätigt. Er wird vorwiegend für Kernstempelbewegungen (Hilfsbewegungen) eingesetzt.
  • In der Stempelabstützung 50 ist schließlich ein zweiter Hilfs-Hydraulikzylinder l8 vorgesehen, welcher auf die Kol­benstange l9a einwirkt und als zweite Hilfsachse für Kern­stempelbewegungen und Stempelauflastbewegungen eingesetzt werden kann.
  • Damit der hydraulische Pressenteil l2 bei optimaler Wir­kungsweise eine hohe Arbeitsgenauigkeit erreicht, ist es wichtig, daß die in den Fig. l und 4 angedeuteten Wegmeßge­ber 30 für die X-Achse, 3l für die M-Achse, 32 für die Z-Achse und 33 für die Y-Achse unmittelbar, d.h. direkt am Pressentisch 4 und am Pressenrahmen 5 bzw. am Zylindergehäu­se und der Kolbenstange angeschlossen sind.
  • Aus Fig. 5 geht deutlich hervor, daß der hydraulische Pres­senteil l2 mit sämtlichen Preßachsen, nämlich der M-Preß­achse, der Z-Preßachse und der Y-Preßachse und den zugehö­rigen Hydraulikzylindern l4, l6 und l8 einen in sich ge­schlossenen Einbau-Adapter bildet, in den auch die Stößel­verlängerung 54 für den Gegenpreß- bzw. Abziehstößel 43 integriert ist. Die formschlüssige Kupplungsverbindung der Stößelverlängerung 54 mit dem Gegenpreßstößel 43 erfolgt oberhalb des Pressentisches 4 der Kniehebelpresse 2 durch ein Kupplungsteil 55.
  • Deutlich ist aus Fig. 5 auch noch ersichtlich, daß die Hy­draulikzylinder l4, l6 und l8 für die Erzeugung relativ geringer Hubwege, bspw. von jeweils 20 mm, ausgelegt sind, die dabei nur einen Bruchteil des Hubweges der Kniehebel­presse 2 entsprechen, der zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt mindestens etwa l20 mm betragen sollte.
  • Die Fig. 6 der Zeichnung zeigt ein Arbeitsdiagramm des hy­draulischen Pressensystems l, wie es vorstehend anhand der Fig. l bis 5 ausführlich erläutert wurde.
  • Entlang der Abszisse des Koordinatensystems ist im Diagramm nach Fig. 6 der Winkelbereich von 0° bis 360° einer vollen Drehung des zur Betätigung des Kniehebelsystems 6 dienenden Kurbeltriebs ll aufgetragen. Entlang der Ordinate des Koor­dinatensystems ist der Hubweg zwischen dem oberen Totpunkt OT und dem unteren Totpunkt UT angezeigt, welcher von dem die X-Achse des hydromechanischen Pressensystems l bildenden sowie aus dem Pressentisch 4 und dem Pressenrahmen 5 beste­henden Haupt-Pressenstößel bei einer vollen Umdrehung des Kurbeltriebes ll durchlaufen wird.
  • Die durch eine voll ausgezogene Linie angedeutete Sinuskurve ist die Bewegungskurve des Haupt-Pressenstößels bzw. der X-Achse der Kniehebelpresse 2. Durch die horizontal verlau­fende strichpunktierte Linie ist angedeutet, daß beim ge­zeigten Preßvorgang die M-Achse bzw. die Matrize l5 in ihrer Ruhelage verbleibt.
  • Die punktierte Linie, die entlang der in voll ausgezogener Linie dargestellten Sinuskurve verläuft, gibt den Bewegungs­ablauf der Y-Preßachse während des Preßvorgangs an, während die gestrichelte Linie den Bewegungsverlauf der G-Preßachse andeutet und die strich-strich-punktierte Linie den Bewe­gungsverlauf der Z-Preßachse wiedergibt.
  • Die Position l innerhalb des Diagramms gibt die Füll- bzw. Zuführstellung des Preßwerkzeugs l3 wieder, in welcher die­ses mit den pulverförmigen Werkstoffen beschickt wird. Po­sition 2 gibt die Werkzeugstellung an, in welcher die Ver­teilung der eingefüllten Werkstoffe eingeleitet wird. Die Position 3 entspricht der Verteilstellung des Werkzeuges l3, während Position 4 die Preßstellung andeutet und Position 5 dessen Ausstoßstellung wiedergibt.
  • Wie bereits weiter oben hervorgehoben wurde, bildet die X-Preßachse der Kniehebelpresse 2 die Haupt- und Leitachse für das hydromechanische Pressensystem l, d.h. die Arbeits­bewegungen sämtlicher Preßachsen des hydraulischen Pressen­teils, also der M-Preßachse, der Z-Preßachse und der Y-Preß­achse derselben werden von der X-Preßachse bestimmt, wobei sie jedoch mittels der zugeordneten Wegverhältnis-Wertein­gabe-Einheiten 29 den unterschiedlichen Bedürfnissen ent­sprechend variiert werden können. Entsprechend den Vorgaben der Wegverhältnis-Werteingabe-Einheiten 29 werden dann die Arbeitsbewegungen des hydraulischen Pressenteils l2 mittels der Ventilsysteme 26, 27 und 28 ausgesteuert und -geregelt.
  • Die Arbeitsbewegungen G-Preßachse werden hingegen vom An­triebssystem der Kniehebelpresse 2 abgeleitet, wobei die Kurvenscheiben 37 als Wechselkurven ausgelegt sind, welche für die Abzieh-, die Ausstoß- und die Gegenpreßtechnik un­terschiedliche Umrißformen erhalten.
  • Das Weg-Zeit-Verhältnis für die Bewegung des Haupt-Pressen­stößels der Kniehebelpresse 2 ist hingegen nicht veränderbar und bildet deshalb in vorteilhafter Weise die Basis für die Haupt- bzw. Leitachse des hydromechanischen Pressensystems l.
  • Der hydraulische Pressenteil l2 ist bezüglich aller seiner hydraulischen, elektrischen und elektronischen Komponenten so vorinstalliert, daß er sich jeweils durch zugehörige Schnellkupplungen für die Energiezufuhr problemlos an- und abkuppeln sowie in das Steuersystem der Kniehebelpresse 2 integrieren läßt.
  • Wenn Preßlinge hergestellt werden sollen, die Hinterschnitte aufweisen, dann muß mit geteilten Matritzenformen gearbeitet werden, weil die Preßlinge sonst nicht freigelegt werden können. Hierzu ist es notwendig, das hydromechanische Pres­sensystem l mit Umkehrpreßbewegung bzw. Rücklaufnachpressung zu betreiben. Hierbei ist die Bewegung der X-Preßachse nach Erreichen ihrer Preßstellung rückläufig, während gleichzei­tig die Y-Preßachse vorläufig bewegt wird. Während dieses Bewegungsvorgangs wird der Arbeitsdruck der Y-Preßachse von der sich rückläufig bewegenden Preßachse abgestützt. Der Preßling kann dann nach dem Preßgang im Bereich der Matrit­zenteilung entnommen werden.

Claims (19)

1. Presse, insbesondere zum Herstellen maßhaltiger Preßlinge aus pulverförmigen Werkstoffen, mit einem Pressengestell, in dem ein Pressenrahmen und ein Pressentisch als Haupt-­und Leitachse vorgesehen sind, die durch einen mechani­schen Antrieb, vornehmlich einen Kniehebelantrieb, be­wegungsschlüssig miteinander gekoppelt sind und einen Haupt-Pressenstößel bilden,
dadurch gekennzeichnet,
daß vor dem Haupt-Pressenstößel (X-Preßachse) zwischen Pressenrahmen (5) und Pressentisch (4) ein hydraulischer Pressenteil (l2) mit mindestens einer zusätzlichen Preß­achse, vorzugsweise jedoch mehreren zusätzlichen Preß­achsen (M-Preßachse, Z-Preßachse und Y-Preßachse), ein­setzbar ist,
und daß dabei die Arbeitsbewegung jeder Preßachse des hydraulischen Pressenteils (l2) weg- und zeitabhängig (30) von der Arbeitsbewegung der aus Pressenrahmen (5) und Pressentisch (4) bestehenden Haupt- und Leitachse (X-Achse) des mechanischen Pressenteils (2) steuer- und regelbar ist (22 bis 33).
2. Presse nach Anspruch l,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Preßachse bzw. Preßachsen (M-Preßachse, Z-Preß­achse und Y-Preßachse) des hydraulischen Pressenteils (l2) von der Haupt-Preßachse (X-Preßachse) des mechani­schen Pressenteils (2) bestimmbar abweichende Preßwege aufweisen.
3. Presse nach einem der Ansprüche l und 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede Preßachse (M-, Z- und Y-Preßachse) des hydrau­lischen Pressenteils (l2) über einen elektrischen bzw. elektronischen Wegmeßgeber (30) mit der Hauptpreßachse (X-Preßachse) gekoppelt bzw. koppelbar ist(22 bis 33).
4. Presse nach einem der Ansprüche l bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Preßachsen (M-, Z- und Y-Preßachse) des hydrauli­schen Pressenteils (l2) unter Zwischenschaltung einer als CNC-Bahnsteuerung ausgelegten, elektronischen Wegverhält­nis-Werteingabe-Einheit (29) frei programmierbar mit den dem mechanischen Pressenteil (2) zugeordneten Wegmeßge­bern (30) gekoppelt sind.
5. Presse nach einem der Ansprüche l bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Hydraulikzylinder (l4, l6, l8) der verschiedenen Preßachsen (M-, Z- und Y-Preßachse) des hydraulischen Pressenteils (l2) jeweils über eigene Regelkreise (3l, 26; 32, 27; 33, 28) und Hochdruckpumpen (22; 23; 24) mit Druckmittel beaufschlagbar sind und dabei jeder Regel­kreis außer dem Wegmeßgeber noch eine zugehörige Wegver­hältnis-Werteingabe-Einheit (29) einschließt.
6. Presse nach einem der Ansprüche l bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Hydraulikzylinder (l4) (M-Preßachse) des hydrau­lischen Pressenteils (l2) über Steuer- und Rückstaudruck selektiv einstellbar ist, wobei der Steuerdruck bis zu 70 bar und der Rückstaudruck bis zu 350 bar regelbar ist, während die Hydraulikzylinder (l6 und l8) (Z- und Y-Preß­achse) über Servohydraulik bis zu 350 bar regelbar sind und vorzugsweise der Hydraulikzylinder (l4) wahlweise zusätzlich über Servohydraulik bis zu 350 bar regelbar ist.
7. Presse nach einem der Ansprüche l bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß jede einzelne Preßachse (M-, Z- und Y-Preßachse) des hydraulischen Pressenteils (l2) mit bis zu 50% der Pres­sen-Nennkraft des mechanischen Pressenteils (2) beauf­schlagbar ist.
8. Presse nach einem der Ansprüche l bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der hydraulische Pressenteil (l2) über Spannkeile (45, 46) mechanisch formschlüssig, aber leicht lösbar mit dem Pressenrahmen (5) und dem Pressentisch (4) des mecha­nischen Pressenteils (2) kuppelbar ist (Fig. 5).
9. Presse nach einem der Ansprüche l bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der hydraulische Pressenteil (l2) mit sämtlichen, vorzugsweise mindestens drei Preßachsen (M-, Z- und Y-­Preßachse) einen in sich geschlossenen Einbau-Adapter für den mechanischen Pressenteil (2) bildet.
l0. Presse nach einem der Ansprüche l bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verfahrwege der Hydraulikzylinder (l4, l6, l8) für die einzelnen Preßachsen (M-, Z- und Y-Preßachse) des hydraulischen Pressenteils (l2) lediglich einem Bruchteil des Hubweges der Preßachse (X-Preßachse) des mechanischen Pressenteils (2) entsprechen.
11. Presse nach einem der Ansprüche l bis l0,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Preßachsen (M-, Z- und Y-Preßachse) des hydrauli­schen Pressenteils (l2) wahlweise gleich- oder gegenläu­fig zur Bewegungsrichtung der Preßachse (X-Preßachse) des mechanischen Pressenteils (2) verfahrbar sind.
12. Presse nach einem der Ansprüche l bis ll,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem mechanischen Pressenteil (2), z. B. dem Pressen­tisch (4), ein Pressen-Gegenstößel (43) bzw. Pressen-Ab­ziehstößel (G-Preßachse) zugeordnet ist, der ebenfalls durch einen mechanischen Antrieb (36 bis 42), vorzugswei­se einen Kurven- oder Nockentrieb, betätigbar ist (Fig. 2 und 3).
13. Presse nach einem der Ansprüche l bis l2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der elektrische bzw. elektronische Wegmeßgeber (30) für die Steuerung und Regelung des hydraulischen Pressen­teils (l2) zwischen dem Pressenrahmen (5) und dem Pres­sentisch (4) des mechanischen Pressenteils (2) angeordnet bzw. eingebaut ist, während sich weitere elektronische Wegmeßgeber (3l, 32, 33) zur selektiven Lagenabfragung an den verschiedenen Preßachsen (M-, Z- und Y-Preßachse) des hydraulischen Pressenteils (l2) befinden (Fig. l und 4).
14. Presse nach einem der Ansprüche l bis l3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die einzelnen Preßachsen (M-, Z- und Y-Preßachse) des hydraulischen Pressenteils (l2) wahlweise gegeneinander verriegelbar bzw. relativ zueinander freigebbar ausgelegt sind.
15. Presse nach einem der Ansprüche l bis l4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die der Lagenabfragung dienenden Wegmeßgeber (3l, 32, 33) des hydraulischen Pressenteils (l2) unmittelbar dem Kolben und dem Zylindergehäuse der zugehörigen Hydraulik­zylinder (l4, l6, l8) zugeordnet sind.
16. Presse nach einem der Ansprüche l bis l5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wegmeßgeber (3l, 32, 33) des hydraulischen Pres­senteils (l2) mit dem Wegmeßgeber (30) des mechanischen Pressenteils (2) über die CNC-Bahnsteuerung (29) bzw. den zugehörigen Mikroprozessor korrespondieren.
17. Presse nach einem der Ansprüche l bis l6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Y-Preßachse nach Erreichen der Preßstellung bzw. des unteren Totpunktes der X-Preßachse für gegenläufige Bewegungsrichtung bzw. Gegenpreßbewegung einschaltbar ist.
18. Verfahren zum Betrieb der Presse nach einem der Ansprüche l bis l7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der mechanischen Preßbewegung zumindest eine hydrau­lische Preßbewegung überlagert und dabei die hydraulische Preßbewegung in unmittelbarer und ausschließlicher Abhän­gigkeit von der mechanischen Preßbewegung gesteuert und­/oder geregelt wird.
19. Verfahren nach Anspruch l8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Geschwindigkeit der hydraulischen Preßbewegungen durch die Geschwindigkeit der mechanischen Preßbewegung wegabhängig proportional bestimmt und/oder beeinflußt wird.
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