DE19731146C1 - Isostatischer Preßstempel zum Herstellen keramischer Fliesenrohlinge und Presse mit diesem Preßstempel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen isostatischen Preßstempel zum Herstellen eines keramischen Fliesenrohlings aus verdichtetem Granulat in einer Preßform, mit einer Preßplatte aus einem gummielastischen Polymer und einer Druckflüssigkeit zwischen der gummielastischen Preßplatte und dem Stempelkörper. Die Erfindung betrifft ferner eine Presse mit diesem Preßstempel und einer Vorrichtung zum Füllen einer Preßform zum Zweck der automatischen Korrektur der Füllhöhe.

Isostatische Preßstempel für Keramikfliesenpressen sind bekannt. Sie haben als Druckflüssigkeit Öl, das ein Kissen zwischen dem Stempelkörper und einer die Preßfläche darstellenden Gummiplatte bildet. Dadurch wird überall der gleiche Preßdruck ausgeübt, auch wenn die Preßform ungleichmäßig mit dem Granulat gefüllt ist.

Bei massiven Stahlstempeln ist zwar auch bei fehlerhafter Füllung der Preßform die Dicke der Fliesenrohlinge an allen Stellen gleich, doch werden die Fliesenrohlinge dann ungleich stark verdichtet. Das führt zu Verzugsfehlern beim Brennen, da schwach verdichtete Zonen beim Brennen stärker schwinden als höher verdichtete Zonen. Durch Isostatikstempel wird unabhängig von Füllfehlern überall der gleiche Preßdruck ausgeübt. Fehler der Füllung der Preßform äußern sich in diesem Fall in Dickenunterschieden der Fliesenrohlinge.

Zwar sind diese bei Verwendung von Isostatikstempeln auftretenden Dickenunterschiede im eingebauten Zustand der Fliesen als solche nicht sichtbar, wenn für die Vorderseite der Fliesen eine massive Preßplatte verwendet wird und der isostatische Preßstempel für die Rückseite der Fliesen zum Einsatz kommt. Es hat sich jedoch in der Praxis gezeigt, daß es auch beim Einsatz von Isostatikstempeln notwendig ist, die Dichteverteilung der Fliesen zu überprüfen und für eine möglichst gleichmäßige Füllung der Preßformen zu sorgen. Denn zum einen haben Isostatikstempel in der Regel nur ein begrenztes Kompensationsvermögen, so daß sie bei größeren Füllfehlern schnell an ihre Grenzen stoßen, und zum anderen bringen größere Dickenunterschiede der Fliesen andere Nachteile mit sich, wie Verformungen der Fliesen beim Durchlaufen des Ofens und Schattenbildungen in der Glasur.

Üblicherweise werden Füllfehler dadurch festgestellt, daß in gewissen Abständen ein Fliesenrohling in eine Anzahl von Proben unterteilt und die Dichte der einzelnen Proben nach der sogenannten Quecksilbermethode überprüft wird. Eine solche Überprüfung bringt jedoch keine Ergebnisse, wenn der Fliesenrohling mit einem Isostatikstempel gepreßt wurde, denn in diesem Fall ist die Dichte des Fliesenrohlings, solange die Kompensationsgrenze des Isostatikstempels nicht erreicht ist, überall gleich. Deshalb wird bei Verwendung von Isostatikstempeln häufig so vorgegangen, daß beim Einrichten einer neuen Preßform, oder wenn eine Überprüfung des Füllprozesses aus anderen Gründen erwünscht ist, zunächst mit Hilfe eines massiven Stempels Fliesenrohlinge zur Überprüfung der Dichte nach der Quecksilbermethode hergestellt werden, und dann der massive Stempel gegen einen Isostatikstempel ausgetauscht wird. Während der Produktion kann jedoch auf diese Weise keine Überwachung des Füllprozesses stattfinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontrolle der Dichteverteilung der Fliesenrohlinge und damit der Gleichmäßigkeit der Füllung der Preßform mit dem Granulat auch bei Verwendung eines isostatischen Preßstempels zu ermöglichen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen isostatischen Preßstempel gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß der die Flüssigkeitsfüllung enthaltende Raum des Stempelkörpers in mehrere Kammern unterteilt ist, denen jeweils ein Drucksensor und ein Ventil zugeordnet sind, wobei durch die Ventile die Kammern wahlweise voneinander trennbar und miteinander verbindbar sind.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung eines isostatischen Preßstempels wird es möglich, Füllfehler unmittelbar in der Preßform durch den Preßstempel selbst festzustellen und gleichzeitig die isostatische Funktion des Preßstempels beizubehalten. Dabei wird nämlich die Verteilung des Granulats in der Preßform durch die druckmittelseitige Trennung der einzelnen Kammern des Preßstempels und die Messung des Drucks in der Druckflüssigkeit der einzelnen Kammern beim Ausüben des Preßdrucks ermittelt. Der in den einzelnen Kammern ermittelte Preßdruck aber ist unmittelbar der Dichte des Granulats und damit dem Füllgrad bzw. der Füllhöhe des Granulats in der Preßform in den den Kammern des Preßstempels entsprechenden Bereichen proportional. Auf diese Weise lassen sich also unmittelbar Aussagen über die Dichteverteilung und über die Gleichmäßigkeit der Füllung der Preßform machen. Die von den Drucksensoren ermittelten Werte können auf geeignete Weise für die Korrektur des Füllvorgangs der Preßform verwendet werden.

Zweckmäßigerweise sind durch die den Kammern zugeordneten Ventile alle Kammern an einen gemeinsamen Druckausgleichskanal anschließbar.

Die den einzelnen Kammern zugeordneten Drucksensoren können entweder so angeordnet sein, daß sie nach Umschalten der Ventile auf den Druckausgleichskanal von dem Druckmittelsystem getrennt sind. Bei dieser Ausführungsform dienen sie lediglich zur Ermittlung der Dichteverteilung des Granulats vor dem eigentlichen Preßvorgang mit isostatischem Druck. In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung sind jedoch die Drucksensoren so angeordnet, daß sie auch nach dem Umschalten der Ventile auf den Druckausgleichskanal jeweils mit der Druckflüssigkeit ihrer zugehörigen isostatischen Kammer verbunden sind. Auf diese Weise kann der Druck auch bei kommunizierenden Kammern gemessen und so kontrolliert werden, ob der isostatische Stempel gegebenenfalls an seine Kompensationsgrenze stößt.

In besonders vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, den erfindungsgemäßen isostatischen Preßstempel in den eigentlichen Preßstempel und einen Stempelträger aufzuteilen, in dem die Ventile, der mit den Kammern kommunizierende Druckausgleichskanal und die Drucksensoren angeordnet sind. Stempel und Stempelträger sind vorzugsweise miteinander verschraubbar und sind jeweils mit entsprechenden Kupplungen und/oder Dichtungen versehen, die eine druckdichte Ankopplung der jeweils einander zugeordneten Druckleitungen ermöglichen. Auf diese Weise kann der einem mechanischen Verschleiß unterliegende Preßstempel im Bedarfsfall allein ausgewechselt werden. Außerdem ist es auf diese Weise möglich, isostatische Preßstempel unterschiedlicher Konstruktionen mit ein und demselben Stempelträger zu verbinden.

Ein besonders wirtschaftlicher Vorteil läßt sich mit dem erfindungsgemäßen isostatischen Stempel erreichen, wenn die von den Drucksensoren kommenden Signale unmittelbar zur Steuerung des Füllprozesses der Preßformen verwendet werden. Das läßt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß bei einer einen Füllschieber mit in der Höhe verschiebbaren Abstreiferelementen aufweisenden Füllvorrichtung, bei der die Abstreiferelemente während des Abstreifvorgangs in der Höhe regelbar sind, die Signale der Drucksensoren für die Höhenregelung der Abstreiferelemente dienen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels für einen erfindungsgemäßen isostatischen Preßstempel und für die Integration eines solchen Preßstempels in eine Presse anhand der Zeichnungen.

Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 in einer teilweise schematischen Darstellung den Aufbau eines erfindungsgemäß ausgebildeten isostatischen Preßstempels in einem senkrechten Schnitt, und

Fig. 2 in einer perspektivischen Gesamtansicht eine Presse für die Herstellung von Fliesenrohlingen mit integrierter Füllregelung der Preßformen.

Fig. 1 stellt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Preßstempels dar, der aus dem eigentlichen isostatischen Stempelkörper 1 und einem Stempelträger 11 besteht. Der Stempelkörper 1 ist mit dem Stempelträger verschraubt, wobei die hier dargestellten Schrauben 2 selbstverständlich je nach Konstruktion des Stempelkörpers 1 an hierfür geeigneten Stellen vorzusehen sind. Den oberen Abschluß bildet die Gummiplatte 3. Der Stempelkörper 1 hat in diesem Fall einen quadratischen Querschnitt und weist insgesamt sechzehn mit Drucköl gefüllte quadratische Kammern 4 auf. Jede Kammer 4 ist mit einer zum Stempelträger 11 gerichteten Bohrung 5 versehen, die über eine geeignete Kupplung oder Dichtung 6 mit einer entsprechenden Druckleitung 7 im Stempelträger 11 verbunden ist. Die Druckleitung 7 führt einerseits unmittelbar zu einem Drucksensor 8 und andererseits zu einem Ventil 9. Über das Ventil 9 kann die Druckleitung 7 mit dem Druckausgleichskanal 10 verbunden werden.

Alle Kammern 4 sind in der gleichen Weise aufgebaut, und jeder Kammer 4 sind ein eigener Drucksensor 8 und ein eigenes Ventil 9 zugeordnet.

Bei der dargestellten Ausführungsform werden die Ventile 9 pneumatisch angesteuert und sind mit einer gemeinsamen Steuerleitung 14 verbunden, die ihrerseits über ein Ventil 15 mit der Druckleitung 16 verbunden ist. Die Ansteuerung des Ventils 15 erfolgt beispielsweise elektrisch über die Steuerleitung 17.

Bei den Drucksensoren 8 handelt es sich um druckelektrische Wandler von grundsätzlich beliebiger Bauart. Das elektrische Signal der Drucksensoren wird über Signalleitungen 20 zur Auswerteschaltung des Systems geleitet.

Die Dichteverteilung des Granulats nach dem Füllen der Preßform läßt sich mit diesem Preßstempel in der Weise bestimmen, daß in dem jeweiligen Bereich oberhalb jeder Kammer die mittlere Dichte des zusammengepreßten Granulats festgestellt wird. Eine solche Messung der Dichteverteilung ist bei der laufenden Produktion nicht bei jedem Preßvorgang erforderlich, sondern wird zweckmäßigerweise nur in bestimmten Abständen vorgenommen, beispielsweise bei jeder zwanzigsten oder jeder fünfzigsten Pressung.

Zum Zweck der Messung der Dichteverteilung wird die mit dem Granulat gefüllte Preßform durch die Preßstempel geschlossen und dabei das Granulat verdichtet. In dieser Phase sind die Ventile 9, die sonst immer geöffnet sind, geschlossen. Infolgedessen wird von jedem Drucksensor 8 der Druck des Drucköls in der jeweils zugehörigen Kammer 4 gemessen. Dieser Druck ist jeweils der mittleren Fülldichte in dem Bereich oberhalb der jeweiligen Kammer proportional. Man erhält auf diese Weise von den insgesamt sechzehn Drucksensoren ein genaues Bild über die Verteilung der mittleren Fülldichte in den entsprechenden Bereichen der Preßform. Der erfindungsgemäße isostatische Preßstempel erfüllt also die gleiche Funktion wie die bisher für die Messung der Dichteverteilung übliche Quecksilbermethode, bei der ein Fliesenrohling in eine Anzahl von Proben unterteilt und die Dichte der einzelnen Proben über das Gewicht und die Auftriebskraft der Proben in Quecksilber ermittelt wird.

Die so ermitelten Daten über die Dichteverteilung des Granulats können auf verschiedene Weise ausgewertet und für die Steuerung des Herstellprozesses verwendet werden.

Eine besonders vorteilhafte Möglichkeit, die gewonnenen Daten unmittelbar für den Produktionsprozess einzusetzen, wird anhand der Fig. 2 beschrieben, in der eine Fliesenpresse mit ihren wesentlichen Bestandteilen dargestellt ist.

Die eigentliche Preßform umfaßt einen starren Formrahmen 24, einen auf den Formrahmen 24 absenkbaren, massiven oberen Preßstempel 25 und einen unteren isostatischen Preßstempel 26 mit dem anhand der Fig. 1 beschriebenen Aufbau. Der isostatische Preßstempel 26 stellt in diesem Fall den unteren Preßstempel dar, mit dem die Rückseite der Fliese gepreßt wird, während der massive obere Preßstempel 25 für die Formung der Sichtseite der Fliesen dient.

In Verlängerung der Oberseite des Formrahmens 24 ist eine Platte 28 angeordnet, über die der Füllschieber 29 gleitet, der durch den Antriebsmotor 30 über ein geeignetes Getriebe 32 in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt wird. Dabei wird der Hohlraum 34 in der rückwärtigen Endstellung des Füllschiebers über den Fülltrichter 35 mit dem Granulat gefüllt, das mit Hilfe des Füllschiebers 29 über die Preßform geschoben wird. Bei der Rückwärtsbewegung des Füllschiebers 29 wird das überschüssige Granulat durch die vordere Unterkante des Füllschiebers 29 abgestreift.

Die Regulierung der Füllmenge in der Preßform wird dadurch vorgenommen, daß die vordere Abstreifkante des Füllschiebers 29 im dargestellten Fall von vier einzelnen vertikal verstellbaren Schiebern 38 gebildet wird. Diese Schieber 38 sind jeweils mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Antriebsmotor versehen und können unabhängig voneinander in der Höhe verstellt werden.

Mit Hilfe dieses Füllschiebers 29 kann die Granulatfüllung nicht nur in der Richtung quer zur Bewegung des Füllschiebers auf verschiedene Niveaupegel eingestellt werden, sondern auch in der Bewegungsrichtung des Füllschiebers, indem die Höhe der einzelnen Schieber 38 während der Rückwärtsbewegung des Füllschiebers 29 verändert wird.

Zur Höhensteuerung der einzelnen Schieber 38 dienen in diesem Fall die Signale der Drucksensoren aus einem vorangegangenen Preßzyklus oder aus mehreren statistisch ausgewerteten vorangegangenen Messungen. Gegebenenfalls genügt es, wenn nur in größeren Zeitabständen oder nach einer gewissen Anzahl von Preßvorgängen die Steuerung der Schieber neu eingestellt wird, weil erfahrungsgemäß die Füllparameter in der Regel über eine längere Zeit konstant bleiben.

Wie aus der Fig. 2 zu ersehen ist, werden die elektrischen Signale der insgesamt sechzehn Drucksensoren über die Signalleitung 40 der zentralen Steuereinheit 41 zugeleitet, die einen Prozeßrechner zur Steuerung des gesamten Prozesses enthält. Von dieser Steuereinheit werden über die Leitung 43 die Antriebe für die Höhenverstellung der Schieber 38 und über die Leitung 44 das Ventil 15 angesteuert, mit dem die Ventile innerhalb des isostatischen Stempels umgesteuert werden.

Der Wechsel zwischen der Meßphase und der isostatischen Preßphase durch Umsteuerung der Ventile innerhalb des isostatischen Preßstempels bzw. innerhalb des Stempelträgers erfolgt in der weiter oben beschriebenen Weise, so daß an dieser Stelle hierauf nicht weiter eingegangen zu werden braucht.

Claims (10)

1. Isostatischer Preßstempel zum Herstellen eines keramischen Fliesenrohlings aus verdichtetem Granulat in einer Freßform, mit einer Preßplatte aus einem gummielastischen Polymer und einer Flüssigkeitsfüllung zwischen der gummielastischen Preßplatte und dem Stempelkörper, dadurch gekennzeichnet, daß der die Flüssigkeitsfüllung enthaltende Raum des Stempelkörpers (1) in mehrere Kammern (4) unterteilt ist, denen jeweils ein Drucksensor (8) und ein Ventil (9) zugeordnet sind, wobei durch die Ventile (9) die Kammern (4) wahlweise voneinander trennbar und miteinander verbindbar sind.

2. Preßstempel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Ventile (9) alle Kammern (4) an einen gemeinsamen Druckausgleichskanal (10) anschließbar sind.

3. Preßstempel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksensoren nach Umschalten der Ventile auf den Druckausgleichskanal von dem Druckmittelsystem getrennt sind.

4. Preßstempel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucksensoren (8) vor den Ventilen (9) angeordnet und sowohl in dem einen wie in dem anderen Schaltzustand der Ventile (9) mit dem Druckmittelsystem verbunden sind.

5. Freßstempel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der Drucksensoren (8) über Signalleitungen (20) zu einer Auswerteschaltung geführt sind, die die dem Füllgrad des Granulats in den einzelnen Bereichen der Preßform proportionalen Signale der Drucksensoren (8) auswertet.

6. Preßstempel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung (14, 15) zum gleichzeitigen Umschalten der den einzelnen Kammern (4) zugeordneten Ventile (9).

7. Preßstempel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er aus dem eigentlichen, die flüssigkeitsgefüllten, nicht miteinander kommunizierenden Kammern (4) und die gummielastische Deckplatte (3) aufweisenden Stempelkörper (1) und einem die Ventile (9), den mit den Kammern (4) kommunizierenden Druckausgleichskanal (10) und die Drucksensoren (8) aufweisenden Stempelträger (11) besteht.

8. Preßstempel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der eigentliche Stempelkörper (1) und der Stempelträger (11) jeweils mit Kupplungselementen oder Dichtungen (6) für die druckdichte Verbindung der einander zugeordneten Flüssigkeitsleitungen (5, 7) im Stempelkörper (1) und im Stempelträger (11) versehen und miteinander verschraubbar sind.

9. Presse mit einem Preßstempel nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und mit einer Vorrichtung zur automatischen Korrektur der Preßdichte mit einem steuerbaren Füllschieber (29) zum Füllen der Preßform, deren Füllhöhe in den einzelnen Bereichen mit Hilfe beweglicher Abstreiferelemente (38) des Füllschiebers (29) regelbar ist, wobei der Preßstempel in Kammern (4) unterteilt ist, die in Anzahl und Flächengröße der Anzahl und der Flächengröße der einzelnen Bereiche des Füllschiebers (29) entsprechen.

10. Presse nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine von den Signalen der Drucksensoren (8) angesteuerte Steuerschaltung (41), durch die der Füllgrad der einzelnen Bereiche der Preßform durch die beweglichen Abstreifelemente (38) des Füllschiebers (29) in Abhängigkeit von den den jeweils gemessenen Dichten proportionalen Signalen der einzelnen Drucksensoren (8) veränderbar ist.