Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pulverpressen eines Pulverpressteils, insbesondere Metallpulver-Pressteils, vorzugsweise Hartmetallpulver-Pressteils, und/oder Keramikpulver-Pressteils sowie eine entsprechende Pulver-Presse.

Aus dem Stand der Technik sind Pulver-Pressen bzw. entsprechende Verfahren zum Pulverpressen eines Pulverpressteils grundsätzlich bekannt. Es wurde grundsätzlich auch schon vorgeschlagen, bei einem solchen Verfahren ein Innengewinde auszuformen. Beispielsweise CH 3 522 18 beschreibt ein Verfahren, bei dem in die Pulvermasse ein Stempel mit einem Fortsatz eingeführt wird, ohne das Pulver zu verdichten. Die eigentliche Verdichtung erfolgt dann über Schieberteile, die das Pulver quer zur Füllrichtung zusammendrücken, während der Stempel die Matrizenfüllung abschließt. Die dadurch hergestellte Schraubenmutter wird nach dem Pressvorgang von dem Vorsprung abgeschraubt.

Insgesamt werden bekannte Verfahren zum Herstellen von Gewinden, insbesondere Innengewinden, als vergleichsweise aufwändig empfunden. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Pulverpressen eines Pulverpressteils, insbesondere Metallpulver-Pressteils, vorzugsweise Hartmetallpulver-Pressteils, und/oder Keramikpulver-Pressteils, sowie eine entsprechende Pulver-Presse vorzuschlagen, wobei ein Gewinde, insbesondere Innengewinde auf vergleichsweise einfache und dennoch präzise Art und Weise herstellbar sein soll.

Diese Aufgabe wird insbesondere durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Insbesondere wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Pulverpressen eines Pulverpressteils, insbesondere Metallpulver-Pulverpressteils, vorzugsweise Hartmetallpulver-Pulverpressteils, und/oder Keramikpulver-Pulverpressteils und/oder Kunststoff-Pulverpressteils, wobei während des Pressens ein Mittelstift mit einem Außengewinde zum Ausformen eines Innengewindes des Pulverpressteiles in einer mit Pulver befüllten Kavität einer Matrize einer Pulver- Presse angeordnet wird, wobei der Mittelstift beim Entformen des Pulverpressteils über einen translatorischen Antrieb translatorisch bewegt wird und über einen Drehantrieb um seine Längsachse rotiert wird, derart, dass der Mittelstift aus dem ausgeformten Innengewinde des Pulverpressteils herausbewegt wird.

Ein Gedanke der Erfindung liegt darin, einen Mittelstift der Pulver-Presse derart (synchronisiert) anzutreiben, dass er sich zum Entformen sowohl translatorisch bewegt, als auch um seine Längsachse rotiert. Dadurch kann auf einfache Art und Weise ein Pulverpressteil mit Innengewinde hergestellt und entformt werden.

Vorzugsweise wird der Drehantrieb seitlich gegenüber dem Mittelstift angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann eine Antriebswelle (des Drehantriebes) in einem Winkel (insbesondere von zumindest 30°, vorzugsweise mindestens 60°, weiter vorzugsweise von zumindest ungefähr 90°) gegenüber der Längsachse des Mittelstiftes verlaufen. Dadurch kann auf effektive und raumsparende Art und Weise ein Drehantrieb des Mittelstiftes realisiert werden.

Ausführungsführungsgemäß weist der Drehantrieb mindestens einen Motor und ggf. eine Antriebswelle zum Antreiben des Mittelstiftes auf.

In Ausführungsformen wird der Mittelstift während einer Kraftabbauphase nach dem Pressen rotiert, insbesondere in das Pressteil hinein. Dadurch können Pressteile mit einer hohen Güte hergestellt werden. Durch eine Rotation in das Pressteil hinein (also eigentlich in eine Richtung, die genau gegensätzlich zu einer Entformungsrichtung ist) kann auf präzise und dennoch einfache Art und Weise ein entsprechendes Pulverpressteil hergestellt und entformt werden. Alternativ kann der Mittelstift während einer Kraftabbauphase nach dem Pressen auch aus dem Pressteil (teilweise) heraus rotiert werden.

In weiteren Ausführungsformen wird der Mittelstift während einer (bzw. der obigen) Kraftabbauphase nach dem Pressen nicht rotiert.

Die Matrize kann vor dem Herausbewegen des Mittelstiftes aus dem (bzw. von dem) Pulverpressteil abgezogen werden. Alternativ kann die Matrize (erst) nach dem Herausbewegen des Mittelstiftes aus dem Pulverpressteil abgezogen werden. Vorzugsweise wird während des Herausbewegens des Mittelstiftes aus dem Pulverpressteil durch einen zweiten Stempel (insbesondere Oberstempel) eine Auflast erzeugt. Alternativ oder zusätzlich kann eine Halteeinrichtung, insbesondere ein Greifer (z. B. an einem Füllschuh), das Pulverpressteil festhalten. Dadurch kann eine Entformung auf vergleichsweise einfache Art und Weise stattfinden.

Vorzugsweise ist dem Drehantrieb ein Kegelrad zugeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist dem Mittelstift ein Kegelrad zugeordnet (insbesondere komplementär zu dem Kegelrad des Drehantriebes). Weiter vorzugsweise ist das dem Drehantrieb zugeordnete Kegelrad oberhalb des dem Mittelstift zugeordneten Kegelrades angeordnet (bzw. näher zur Matrize angeordnet als das dem Mittelstift zugeordnete Kegelrad). Insbesondere wenn das dem Drehantrieb zugeordnete Kegelrad oberhalb des dem Mittelstift zugeordneten Kegelrades angeordnet ist, wird erreicht, dass bei einer Stauchung des Mittelstiftes die Kegelräder eher voneinander wegbewegt werden, als gegeneinander gedrückt werden, so dass ein effizientes Entformen ermöglicht wird.

In Ausführungsformen kann der Mittelstift während des Pressens (zumindest phasenweise) rotiert werden. Alternativ wird der Mittelstift während des Pressens nicht rotiert.

Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Pulver-Presse, insbesondere Metallpulver- und/oder Keramikpulver- und/oder Kunststoffpulver- Presse, vorzugsweise zur Verwendung in dem obigen Verfahren, umfassend eine Steuereinheit, mindestens einen ersten Stempel, der in einer Pressstellung von einer ersten Seite aus in eine mit Keramik- und/oder Metallpulver zu befüllende Kavität einer Matrize eintauchbar angeordnet ist, sowie einen Mittelstift mit einem Außengewinde zum Ausformen eines Innengewindes in dem Pulverpressteil, der über einen translatorischen Antrieb translatorisch hin und her bewegbar ist sowie über einen Drehantrieb um seine Längsachse drehbar ist, wobei die Steuereinheit konfiguriert ist, den translatorischen Antrieb und den Drehantrieb in Abhängigkeit von dem Innengewinde des zu pressenden Pulverpressteiles derart synchronisiert anzusteuern, dass der Mittelstift nach dem Pressvorgang aus dem ausgeformten Innengewinde des Pulverpressteils herausbewegbar ist.

Vorzugsweise ist der Drehantrieb seitlich gegenüber dem Mittelstift angeordnet. Alternativ oder zusätzlich verläuft eine Antriebswelle (des Drehantriebes) in einem Winkel, insbesondere von mindestens 30°, vorzugsweise mindestens 60°, weiter vorzugsweise zumindest ungefähr 90° gegenüber der Längsachse des Mittelstiftes.

Ein dem Drehantrieb zugeordnetes Kegelrad ist vorzugsweise oberhalb eines dem Mittelstift zugeordneten Kegelrades angeordnet (bzw. näher zur Matrize angeordnet als das dem Mittelstift zugeordnete Kegelrad).

Die Steuereinheit ist vorzugsweise konfiguriert, die Presse zu veranlassen, das obige Verfahren durchzuführen.

Die Steuereinheit weist vorzugsweise mindestens einen Prozessor, mindestens einen (elektronischen) Speicher und mindestens eine Eingabe- und/oder Ausgabeeinheit auf. Die Steuereinheit kann in eine Steuereinheit zur Steuerung des Pressvorgangs integriert sein oder separat zu einer solchen ausgebildet sein oder zumindest teilweise in eine solche Steuereinheit integriert sein.

Das obige Verfahren bzw. die obige Presse wird vorzugsweise zum Ausformen von Metallpulverpressteilen, weiter vorzugsweise Hartmetallpulver-Pressteilen, wie beispielsweise Bohrerspitzen mit Innengewinde (mit oder ohne Absatz), oder einem Fräser mit Innengewinde verwendet.

Die Pulver-Presse kann vorzugsweise konfiguriert sein für einen maximalen Pressdruck von mindestens 1 Tonne oder mindestens 10 Tonnen oder mindestens 20 Tonnen, ggf. mindestens 50 Tonnen oder mindestens 100 Tonnen. Ein Steigungswinkel des Innengewindes beträgt vorzugsweise höchstens 30°, weiter vorzugsweise höchstens 20°, ggf. höchstens 10° oder höchstens 5° oder höchstens 3° und/oder mindestens 0,1°, ggf- mindestens 1°.

Der Drehantrieb weist vorzugsweise einen (elektrischen) Servomotor auf.

Eine Pulverpressteil-Höhe kann mindestens 10 mm, vorzugsweise mindestens 30 mm und/oder höchstens 120 mm, ggf. höchstens 70 mm aufweisen. Bei dem Innengewinde kann es sich um ein Innengewinde des Typs M4 oder höher und/oder MIO oder niedriger handeln. Eine Gewindesteigung kann mindestens 0,1, vorzugsweise mindestens 0,2 und/oder höchstens 2,0, vorzugsweise höchstens 1,5 sein. Das Innengewinde kann ein- oder mehrgängig ausgebildet sein. Weiterhin kann das Innengewinde rechts- oder linksdrehend ausgebildet sein.

Bei dem Pulver kann es sich um Metallpulver (insbesondere Hartmetallpulver), Keramik und/oder einen oder mehrere Kunststoff(e) handeln.

Der Drehantrieb kann eine Höhe von mindestens 100 mm und/oder höchstens 300 mm aufweisen. Weiterhin kann der Drehantrieb einen Durchmesser von mindestens 60 mm und/oder höchstens 100 mm aufweisen.

Der Drehantrieb kann für ein Maximai-Drehmoment von mindestens 3 Nm oder mindestens 7 Nm und/oder höchstens 10 Nm konfiguriert sein.

Der gesamte Presszyklus (einschließlich Entnahme des Pulverpressteils bzw. Grünlings) dauert vorzugsweise weniger als 10 Sekunden oder weniger als 5 Sekunden und/oder mindestens 1 Sekunde oder mindestens 2 Sekunden. Die Zeit für die Entnahme des Pulverpressteils bzw. Entfernung desselben von dem Mittelstift, dauert vorzugsweise weniger als 2 Sekunden oder weniger als 1 Sekunde und/oder mindestens 0,2 Sekunden.

Vorzugsweise ist eine Drehbewegung (aufgrund des Drehantriebs) mit einer linearen Bewegung des Mittelstifts derart synchronisiert, dass eine Entformung des Pulverpressteils (bzw. Grünlings) entsprechend der Gewindesteigung ermöglicht wird. Alternativ zu dem seitlichen Anordnen des Drehantriebs kann der Drehantrieb auch direkt unterhalb des Mittelstiftes angeordnet sein.

Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, die anhand der Abbildungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Pulverpresse in schematischer Darstellung, wobei Details des Antriebes eines Mittelstiftes im Schnitt dargestellt sind;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Pressverfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform;

Fig. 3 eine schematische Darstellung analog Fig. 2 gemäß einer weiteren Ausführungsform, und

Fig. 4 eine Darstellung gemäß Fig. 2 in einer weiteren Ausführungsform.

In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.

Fig. 1 zeigt in einer teils (hoch-)schematischen Ansicht einer Ausführungsform einer Pulver-Presse 10 mit Details im Bereich eines Antriebsmechanismus für einen Mittelstift 17 im Detail.

Die Pulver-Presse 10 umfasst (nur schematisch dargestellt) einen Unterstempel 11, der über einen Unterstempel-Antrieb 12 angetrieben werden kann, einen Oberstempel 13, der über einen Oberstempel-Antrieb 14 angetrieben werden kann, sowie eine Matrize 15 mit einer (mit Pulver befüllbaren) Kavität 16.

Weiterhin ist in Fig. 1 der Mittelstift 17 gezeigt, der über einen (nur schematisch dargestellten) Hub-Antrieb bzw. translatorischen Antrieb 18 translatorisch bewegbar ist (in axiale Richtung bzw. in und entgegen der Press-Richtung).

Weiterhin ist der Mittelstift 17 über einen Drehantrieb 19 um seine Längsachse rotierbar. Der Mittelstift weist weiterhin ein (nicht dargestelltes) Außengewinde auf, um ein entsprechendes Innengewinde in einen Press-Teil (nicht dargestellt) auszuformen.

Der Drehantrieb 19 umfasst einen Motor (20), vorzugsweise mit integriertem Drehgeber (bzw. Winkelgeber), eine Antriebswelle 21 sowie ein erstes Kegelrad 22. Über Motor 20, Antriebswelle 21 und erstes Kegelrad 22 kann wiederum ein zweites Kegelrad 23 angetrieben werden, über das eine Mittelstift-Welle 24 rotiert werden kann, so dass auch der Mittelstift 17 (der hier optional über ein Adapterteil 27 mit der Mittelstift-Welle 24 verbunden ist, wobei das Adapterteil hier auch als Bestandteil der Mittelstift-Welle angesehen werden kann) rotiert werden kann.

Die Pulver-Presse 10 weist weiterhin eine Steuereinheit 28 auf, die konfiguriert ist, den Hub-Antrieb 18 sowie Drehantrieb 19 synchronisiert anzusteuern, so dass insbesondere eine Entformung des Pulverpressteils vom Mittelstift 17 erfolgen kann. Dazu wird die Rotation des Mittelstiftes (17) entsprechend dem Außengewinde des Mittelstiftes (bzw. Innengewinde des Pressteils) an die lineare Bewegung angepasst (bzw. umgekehrt).

Der Motor 20 sowie die Antriebswelle 21 sind über eine (gehäuseartige) Befestigungseinrichtung 30 mit einer Mittelstift-Aufnahme 31 verbunden. Die Mittelstift-Welle 24 ist innerhalb der Mittelstift-Aufnahme 31 drehbar gelagert, vorzugsweise (wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, was jedoch nicht zwingend ist) über entsprechende Kugellager 32.

Fig. 2 zeigt das Pressverfahren in schematischer Darstellung. In einem Schritt S1 wird das Pulverpressteil gepresst. Am Ende des Schrittes S1 befindet sich der Mittelstift in der Kavität der Matrize. In einem Schritt S2a erfolgt ein Kraftabbau. Gleichzeitig erfolgt ein Auffedern mit der Matrize. Der Mittelstift führt ebenfalls eine Auffeder-Bewegung durch mit einer (synchronisierten) Rotationsbewegung in das Pulverpressteil hinein (während der Auffeder-Bewegung). In einem Schritt S3a wird die Matrize abgezogen. In einem Schritt S4a erfolgt eine axiale Abzugsbewegung des Mittelstiftes, die mit einer Drehbewegung (aus dem Pulverpressteil heraus) synchronisiert ist.

Ein alternativer Verfahrensablauf ist in Fig. 3 dargestellt. Der Schritt S1 entspricht hier dem Schritt S1 gemäß dem Verfahren nach Fig. 2. Auf den Schritt S1 folgt ein Schritt S2b, bei dem ein Kraftabbau erfolgt. Gleichzeitig erfolgt ein Auffedern mit der Matrize, sowie eine Auffeder-Bewegung des Mittelstiftes. Während des Schrittes S2b erfolgt keine Rotationsbewegung des Mittelstiftes (während der Auffeder-Bewegung). Im einem Schritt S3b erfolgt eine Abzugsbewegung des Mittelstiftes (synchronisiert mit einer entsprechenden Drehbewegung). In einem Schritt S4b erfolgt ein Abzug der Matrize.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens ist in Fig. 4 dargestellt. Schritt S1 entspricht hier dem Schritt S1 gemäß den Fig. 2 und 3. Schritt S2b entspricht dem Schritt S2b gemäß Fig. 3. Dem Schritt S2b schließt sich ein Schritt S3a an, der dem Schritt S3a gemäß Fig. 2 entspricht. Dem Schritt S3a schließt sich ein Schritt S4a an, der dem Schritt S4a gemäß Fig. 2 entspricht.

An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Details, als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.

Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass ein möglichst breiter Schutzumfang angestrebt wird. Insofern kann die in den Ansprüchen definierte Erfindung auch durch Merkmale präzisiert werden, die mit weiteren Merkmalen beschrieben werden (auch ohne dass diese weiteren Merkmale zwingend aufgenommen werden sollen). Explizit wird darauf hingewiesen, dass runde Klammern und der Begriff „insbesondere" im jeweiligen Kontext die Optionalität von Merkmalen hervorheben soll (was nicht im Umkehrschluss bedeuten soll, dass ohne derartige Kenntlichmachung ein Merkmal als im entsprechenden Zusammenhang zwingend zu betrachten ist).

Bezuaszeichen

10 Press (Pulver-Presse)

11 Unterstempel

12 Unterstempel-Antrieb

13 Oberstempel

14 Oberstempel-Antrieb

15 Matrize

16 Kavität 17 Mittelstift

18 Hub-Antrieb (translatorischer Antrieb)

19 Drehantrieb

20 Motor 21 Antriebswelle

22 erstes Kegelrad

23 zweites Kegelrad

24 Mittelstift-Welle

27 Adapterteil 28 Steuereinheit

30 Befestigungseinrichtung

31 Mittelstift-Aufnahme

32 Kugellager