用于真空振动压缩结块材料或陶瓷材料的板材或块材或物品的压力机的制作方法

专利名称：用于真空振动压缩结块材料或陶瓷材料的板材或块材或物品的压力机的制作方法
用于真空振动压缩结块材料或陶瓷材料的板材或块材或物品的压力机
本发明涉及用于通过真空振动压缩(vacuum vibro-compression)来压实结块材料或陶瓷材料的板材或块材或物品的压力机。
为了制造结块材料或陶瓷材料的板材或块材，使用用于通过振动压缩所述材料的混合物来进行压实的压力机是已知的。
在说明书的其余部分，将具体参考板材的振动压缩，但却不应将这理解为具有限制性含义。
这些压力机的具体构型包括其上放置用混合物填充的托盘或模具的支撑表面，由外部铃形构件及在其内部在升高的静止位置和工作位置之间垂直滑动的按压压头组成的可垂直移动的结构，在静止位置处所述压头与待压实的混合物分离，在工作位置处，所述压头被降低直到其开始接触所述混合物的顶部表面以进行振动压缩，所述压头衬有片材。
下文称为“密封室”的真空振动压缩环境的周边被置于压力机的支撑表面上的铃形构件界定，下方被支撑表面自身界定且上方被压头界定。所述密封室被连接到能够在室自身的内部形成真空的抽气和真空产生装置。用于产生振动性压实运动的一系列振动设备定位在压力机压头上。
在包含混合物的托盘或模具已被转移到压力机的支撑表面上后，铃形构件被降低以形成密封室，然后室本身的除气被启动且同时压头被降低直到压头开始接触待被压实的材料。此时，振动设备被启动以给压头提供振动性运动并同时，所述压头被朝向所述材料的力按压。抽吸所述室内部的空气的真空产生装置对混合物进行除气；然后由于压头所施加的压缩力和机动化的振动器对压头提供的振动进行真空振动压实以压实混合物层。
所以根据现有技术，为了给压头提供完全垂直(单向)的振动，而没有将仅危害压实操作的结果且使压力机的结构经受异常机械应力的水平分量，使用了带有具有偏心质量体的旋转轴的两组振动器，一组振动器相对于另一组振动器反向旋转。特别地，在每一组中使用单一振动设备，所述设备通常由成排设置的具有共轴轴线的一个或多个旋转轴振动器形成。因此，取决于待获得的激发性振动力和待压实的混合物的表面尺寸，每一 排的振动器包含具有偏心质量体的一个或多个旋转轴。旋转轴通常由电动发动机或液压发动机操纵。
为了保证单排振动器的最大均匀性和效率，其被共轴地连接在一起；因此同一排的振动器都以同一旋转方向旋转，但是一排振动器的旋转方向与另一排的旋转方向相反且因此这两排振动器相对于彼此反向旋转。
每个振动器设置有一个或多个偏心质量体且在每一排振动器中，这些质量体被成角度地布置在同一位置中。此外，当振动器被操作时，由于最小能量原理，偏心质量体被自动地设置在相反位相(phaseoppsition),即一排振动器的偏心质量体被设置为相对于另一振动器的质量体成角度地偏移180°以使合力的水平分量为零。因此，通常不必要使用用于使两排振动轴的反向旋转同步的机械设备。
清楚的是通过增加每个振动设备的长度，S卩，对于两排中的每一排的振动器的数量，该类型的构型可被以最佳方式用于具有任何长度的板材或块材或物品。解决宽度增加的问题并不是如此简单的。
为了获得材料的正确压实，其振动压缩运动期间的振动表面必须优选地进行完全 平移性的垂直移动且必须刚性地移动而不经历两个横向和纵向垂直平面中的弯曲和变形。
如果压头的平面设置可被容易地维持在压头平行于振动设备的轴向方向的延伸 方向上(例如，在物品长度的方向上)因为，如上所述，振动器的数量可被增加以当存在板 材长度上的振动时，每一排因此保持力的均匀分布，而所述均匀分布不发生在横向方向上， 例如，具有当物品宽度增加时。
实际上，在该第二种情况中，振动设备可远离彼此移动，但是两排振动器之间的轴 间距离的增加增大了施加在压头上的力的轴间距离，且因此压头被更不均匀的力作用并试 图使其在横向垂直方向上变形。这不利地影响压实并还可能损害平面设置，平面设置不再 得到保证。
此外，引起具有更大宽度且因此具有更重重量的压头的振动所需要的振动力导 致需要增加每个轴上旋转质量体的大小，但是这与可适用于作用在轴承上的负载的阈限 (limitation)冲突。
通过举例的方式，

图1以图解形式示出了根据现有技术的设有两排振动器310、 320的压力机的压头350的横截面视图。
图2替代地以图解形式示出了被改进现有技术的压力机的压头450的横截面视 图，即具有已被加宽以能够压实具有更大宽度的物品的压头。如在之前的实例中，压头450 设有两排振动器410、420。
从附图中明显的是只有两排振动器只可形成仅有限的振动力源。另外，根据对于 与压实板材所需要的旋转速度有关的轴承构造的现有限制性，增加产生振动的偏心质量体 的尺寸是不可能的。此外，缺少沿压头的长度施加振动力的均匀性是明显的。
因此，当需要压实具有大于当前构型的振动器所允许的最大宽度的宽度的物品 时，所述振动器的不同构型必须被界定以获得期望的结果。
然而，为了解决正确压实的问题，本领域技术人员认为增加设置在彼此旁边的振 动设备的数量以增加力和振动的均匀性是不可能的。实际上，已相反地发现在该压力机中， 所述组中的排(或振动设备)的数量的增加产生提供的振动移动减少至几乎为零的值。实 际上，由于最小能量原理，更大数量的排的偏心质量体试图被设置为使得由这些排产生的 这些振动性运动被自身抵消且总的振动性运动几乎为零。
因此本发明的目的是提供用于通过真空振动压缩还可能具有极大的宽度的结块 或陶瓷材料的块材或物品来振动压实的压力机，在所述压力机中获得了以令人满意的方式 均匀分布在压力机压头上的改善且令人满意的振动效果。
该目的通过用于真空振动压实结块或陶瓷材料的板材或块材或物品的压力机实 现，其包含设置有用于产生振动性运动的装置的具有按压表面的压头，所述用于产生振动 性运动的装置包含第一和第二组振动设备，每一个设备设置有具有偏心质量体的至少一个 旋转轴，一组振动设备的轴相对于另一组振动设备的轴以反方向旋转，其特征在于，每一组 包含至少两个振动设备，所述至少两个振动设备设置为其各自的轴不共轴并通过用于同步 旋转的运动连接装置互相连接。
有利地，每一组中的设备具有平行且相邻的轴。每一组的振动设备还可包括沿轴间隔设置的多个偏心质量体。用于轴的旋转的发动机可与每个偏心质量体或有利地与数 对的偏心质量体相关联，且运动连接装置可在沿所述轴的长度的多个点处运动地连接所述 轴。
特别地，设想将每个轴有利地分成共轴地相互连接的区段以沿轴形成一排共轴的 振动台(vibrating stage)是可能的,其中形成旋转发动机的轴的每个区段与各个偏心质 量体或多个偏心质量体中的偏心质量体对相关联。
这都允许形成高度模块化的系统。
此外，应指出在运行期间，由于上述最小能量原理，第一组振动器的偏心质量体被 设置为相对于第二组振动器的偏心质量体成角度偏移，使得在垂直于按压表面的方向上的 振动效果被叠加在一起且基本上消除了平行于所述表面的方向上的振动效果。
因此，通过根据本发明的振动系统，由第一组振动器产生的振动性运动的垂直分 量被叠加到由第二组振动器产生的垂直分量，而第一组的水平分量与第二组的水平分量反 向且因此彼此抵消。
因此，通过具备例如被同等地分成两组的四排或甚至更多的振动器，提供具有极 大宽度的压头是可能的，保证了压头在振动压缩期间的平面布置，其中总的振动性运动是 由所有振动器产生的振动性运动的和。因此以最佳方式压实具有大于迄今制造物品的宽度 的宽度的物品是可能的。
参考下列附图，本发明的这些和其他有利特征从仅通过非限制性实例的方式提供 的以下详述中将变得明显，其中
-图3是穿过在静止条件下示出的根据本发明的压力机的横截面，其中压头和铃 形构件都被示为处于升高的位置中；
-图4是与图3的视图相似的视图，其中压力机被示为处于其中压头被升高而铃形 构件被降低的过渡工作状态；
-图5是与图3的视图相似的视图，其中压力机被示为处于其中压头和铃形构件都 被降低的工作状态；
-图6是根据图3的压力机的压头的俯视-图7是根据图3的压力机的振动装置的部分透视-图8是根据图3的压力机的压头和铃形构件的透视-图9、10、11、12和13是振动器的图解横截面视图，其示出了其正常操作期间偏心 质量体所采取的位置。
在图3、4和5、10中整体上表示用于通过真空振动压缩结块或陶瓷材料的板材来 振动压实的压力机。
压力机10包括具有支撑表面14固定于其上的底部12，衬有顶部片材24的、填充 有结块材料或陶瓷材料的混合物的模具或托盘20固定在支撑表面14上。
压力机10还包括被固定到表面14的液压汽缸30、31、32、33、34、35、36、37_在图 6中至少部分可见-且各个杆在其每一个的内部滑动，其顶部的自由端部被紧固到压头50。 应指出这些图仅分别示出了汽缸40、44的杆40、44及相关联的顶部自由端部40a、44a。
压头50包括由在底部处连接到按压表面52的一系列内部肋状物56和周边肋状 物54组成的高刚性的网状结构。
四个支架58a、58b、58c、58d被侧向地连接到周边肋状物54且分别具有固定于其 上的汽缸30、31、汽缸32、33、汽缸34、35和汽缸36、37的杆的自由端部。
压力机10有利地包含可垂直移动的铃形构件60，所述铃形构件60包含周围侧壁 60A和盖60B，按压表面52在盖60B内部滑动。本领域技术人员可容易地设想到且因此未 在附图中示出的用于真空的一系列动态密封件被设置在按压表面52和铃形构件60的周围 侧壁60A之间。
如图4和5中所示，当铃形构件60置于支撑表面14上时，密封室62被界定在铃 形构件60的周围侧壁、支撑表面14和按压表面52之间。底部室62被连接到本身为已知 且因此未在附图中示出的已知的真空产生装置，例如真空产生设施，所述真空产生装置能 够抽出其中包含的空气并因此将待压实的混合物22除气。
压头50的周边肋状物54也以气密性方式在盖60B的内部自由地垂直滑动。
上部密封室72被界定在按压表面52、铃形构件60的周围侧壁60A和盖60B之间。 上部室72被连接到本身为已知且因此未在附图中示出的压缩空气设施以在其内部产生超 压，下文将描述压缩空气设施的功能。
此外，如图3和4中所示，当压头50被升高时，铃形构件60的盖60B被期望置于 形成在周边肋状物54上的周边肩部76上。
如图8中所示，铃形构件60的盖60B具有形成于其中的四个孔，在其底部处被固 定到框架12的四个汽缸列80、81、82、83在所述四个孔内部自由滑动以引导铃形构件60的 上升和下降移动。
当汽缸30、31、32、33、34、35、36、37的杆处于完全升高的位置时，压头50被升高且 因此按压表面52与支撑表面14分离，如图3中所示。由于周边肩部76，压头50也保持了 升高的铃形构件60。
代替地，通过使杆回缩到各个汽缸内部，压头50和铃形构件60朝着支撑表面14 移动直到铃形构件60开始接触支撑表面，如图4中所示。此时，通过进一步降低汽缸的杆， 压头50被降低直到按压表面52开始接触顶部片材24以能够压缩包封在模具20和顶部片 材之间的混合物(见图5)。
如可从图6中清楚地看到的，第一组100和第二组200振动设备被设置在按压表 面52上方。这两个组相对于垂直于按压表面的中心平面基本上对称。
每一组的振动设备在数量上至少为两个且各自具有与合适的偏心质量体308、 310,312 一起旋转的轴300、302、304、306，偏心质量体308、310、312沿轴的长度有利地间隔 设置。一组振动设备相对于另一组的振动设备以反方向上旋转。此外，如从对可能的有利 实施方式的下列描述中将变得清楚的，每一组的至少两个振动设备使其轴运动地互相连接 以同步旋转。
在所示实施方式中，振动设备具有平行且相邻的轴。还有利地，如运动地互相连接 的轴之间的用于连接的装置一样，旋转质量体308、310、312沿轴的长度有利地分布。每个 偏心质量体有利地具有相关联的-电动或液压-电动机312、318以便轴的旋转。有利地， 每个轴被分成共轴地互相连接的区段，各个区段设置有至少一个偏心质量体312、314和发 动机312以沿轴形成基本上彼此相同的一排振动台(或简单的振动器)。根据本发明的实 施方式，偏心质量体312、314在数量上为两个并被设置在每个共轴地互相连接的轴的区段的端部。
在所示实施方式中，第一组100包括第一和第二排振动器110和120且第二组200 接着也包含第一排和第二振动器210和220。
在该实例中，每一排包含五个振动器第一排110包含例如振动器111、112、113、 114,115ο
每一排的振动器为共轴的且各个轴(其有利地为发动机的轴)通过续接器230被 刚性地连接在一起以形成振动设备的轴300、302、304、306。
应注意第一排110振动器的轴通过齿形带，准确地可从图7中更清楚地看到的接 合在各个齿形滑轮内部的十条齿形带241、242、... 250被机械连接到第二排210振动器的 轴，在图7中第一组100的第一排110和第二排120振动器被更详细地不出。
相似地对于第二组200，第一排210振动器的轴通过接合在各个齿形滑轮内部的 十条齿形带(261、262、. . . 270)被机械连接到第二排振动器的轴。
因此形成用于将每一组的振动设备的轴300、302、e 304、306运动地连接在一起 的所述装置，所述装置有利地沿所述轴分布以分布应力，减小可能的扭转力矩并有利地使 得台模块化。通过设置在每个台的两个端部的连接装置(如可从图6中清楚地看到的)，每 个台形成有利的模块单元，所述模块单元可以以不同的数量被容易地复制以能够通过在彼 此旁边添加多个单元来设计不同尺寸的压力机压头。
如可从图5中注意到的，在压力机运行期间，如通过箭头Vl所示，第一组100的振 动器以顺时针方向旋转，而如通过箭头V2所示，第二组200的振动器以逆时针方向旋转且 因此相对于第一组的振动器反向旋转。但是，第二组的旋转方向可被逆转。
如所提及的，每个振动器设置有至少一个偏心质量体M且如图9、10、11、12和13 中图解地示出的，每一组的振动器的偏心质量体被成角度地设置在同一位置中。
如下文所展现的，在运行期间，第一组100的振动器的偏心质量体Ml相对于第二 组200的振动器的质量体M2被设置为成角度地偏移180°，即在角度上相反的位置中。
参考图9中所示的位置，其中第一组100的偏心质量体Ml被设置在左侧且因此第 二组200的偏心质量体M2被设置在右侧，可注意到第一组100的偏心质量体Ml的离心力 Fl被朝左定向，而第二单元200的偏心质量体M2的离心力F2被朝右定向，使得由所有振动 器产生的总离心力为零。
旋转四分之一后，考虑到第一组100的振动器的所有轴都以顺时针方向(方向VI) 旋转而第二组200的振动器的轴都以逆时针方向(方向V2)旋转，偏心质量体采用图10中 所示的位置，即其都被朝上定向使得总的离心力是由所有振动器产生的离心力之和且被朝 上定向。
又旋转四分之一后，获得图11中所示的构型，其中第一组100的偏心质量体Ml被 朝右定向且第二组200的偏心质量体M2被朝左定向使得总的离心力为零。
又旋转四分之一后,偏心质量体被设置为如图12中所示,其中所有质量体被朝下 定向且因此总的离心力为由所有振动器产生的离心力之和且被朝上定向。
最后在又旋转四分之一后，回到图9中所不的最初构型。
图13替代地示出了质量体的一般过渡构型，其中离心力Fl和F2具有水平分量 Flx、F2X和垂直分量F1Y、F2Y，从中可注意到水平分量Flx、Flx仍相互抵消，而垂直分量F1Y、F2Y被叠加在一起。
因此明显地，振动设备产生总是垂直定向且具有在朝上定向的最大值和朝下定向 的最小值之间规则变化强度的脉动力。
由于由连接每一组的振动设备的轴的齿形带形成的运动连接，每一组的偏心质量 体总是维持相同的相对位置。
此外，已经注意到第一组和第二组的偏心质量体总是具有如上界定的180°的相 位移，因为后者是最小能力位置，即任何系统试图到达和维持的位置。
现在描述压力机10的操作原理。
从图3中所示的位置开始，其中压头50被升高且包含混合物22的模具20置于支 撑表面14上，汽缸30、31、32、33、34、35、36、37的杆被降低使得压头50被降低且铃形构件 60开始接触支撑表面14，从而到达图4中所示的位置。此时，连接到底部室62的真空设施 被启动以开始对混合物除气并有助于下一步骤，即杆的完全回缩使得按压表面52开始接 触衬着混合物的顶部片材24(见图5)。
压缩空气设施被启动以增加上部室72内部的压力使得压头50或更确切地按压表 面52抵着顶部片材24适当地压缩。
这些组振动器110、120由此被启动且由于上述顺序，为压头50提供完全垂直的振 动性运动。
因此混合物22在真空环境中被振动压缩，从此产生均匀压实的板材。
随后底部室62内部的大气压被恢复。此时，升高汽缸30、31、32、33、34、35、36、37 的杆是可能的，这些杆通过周边肩部76升高压头50且因此还升高铃形构件60。
因此，另外在具有极大宽度的后一种情况中，由于根据本发明的压力机，产生均匀 且令人满意的为压头50提供振动性运动的脉动力是可能的，仍然保证由单独的振动设备 垂直地产生的力被叠加在一起而防止其能够甚至仅部分地互相抵消，然而代替地水平分量 互相抵消。
最后，明显功能上等价的任何变体或修改落在本发明的范围内。
例如，代替设想用于互相连接每一组的轴的运动的带形驱动机构，设想其他机构 例如齿轮或链条是可能的。
设想第一组的各排振动设备和第二组的各排振动设备之间的在任何情况下允许 两组振动器的轴相对于彼此反向旋转的用于机械连接的装置例如齿轮或类似物也是可能 的。
对于每一组设想任选地由大于或小于所示数量的几排振动器形成的互相连接的 三个或更多个而不是两个振动设备也是可能的。如本领域技术人员可容易地设想的，用于 形成真空室的系统也可以不同于所示系统。该压力机还可包括用于特定应用的其他已知设 备。对于每个轴使用与偏心质量体的数量相比更少数量的发动机也是可能的。
权利要求
1.用于真空振动压缩结块材料或陶瓷材料的板材或块材或物品的压力机(10)，包括设置有用于产生振动性运动的装置(100、200)的具有按压表面(52)的压头，所述用于产生振动性运动的装置(100、200)包括第一组和第二组振动设备(111)，每一个设备设置有具有偏心质量体的至少一个旋转轴，一组所述振动设备(111)的所述轴相对于另一组所述振动设备的所述轴以反方向旋转，其特征在于，每一组包括至少两个振动设备，所述至少两个振动设备被设置为其各自的轴不共轴并通过用于同步旋转的运动连接装置(241、 242、· · · 250、261、262、. . · 270)相互连接，每一组的所述设备具有平行且相邻的轴。
2.根据权利要求1所述的压力机，其特征在于，每一组的所述振动设备包括沿所述轴间隔设置的多个偏心质量体。
3.根据权利要求2所述的压力机，其特征在于，每个轴被分成共轴地相互连接的区段， 其中形成旋转发动机的轴的每个区段与所述多个偏心质量体中的至少一个偏心质量体相关联，以沿所述轴形成一排共轴的振动台(111)。
4.根据权利要求2所述的压力机，其特征在于，每个轴被分成共轴地相互连接的区段， 其中形成旋转发动机的轴的每个区段与设置在每个共轴地互相连接的区段的端部处的所述多个偏心质量体中的两个偏心质量体相关联，以沿所述轴形成一排共轴的振动台(111)。
5.根据权利要求3所述的压力机，其特征在于，用于使所述轴旋转的发动机与每个偏心质量体相关联。
6.根据权利要求4所述的压力机，其特征在于，用于使所述轴旋转的发动机与每对偏心质量体相关联。
7.根据权利要求1所述的压力机，其特征在于，所述运动连接装置在沿所述轴的长度的多个点处运动地连接所述轴。
8.根据权利要求7所述的压力机，其特征在于，所述运动连接装置在所述振动台之间运动地连接所述轴。
9.根据权利要求1所述的压力机，其特征在于，用于运动地连接所述轴的所述装置包括带形驱动机构(241、242、· · · 250、251、252、· · · 260)。
10.根据权利要求1所述的压力机，其特征在于，用于运动地连接所述轴的所述装置包括相互啮合的齿轮。
11.根据权利要求1所述的压力机，其特征在于，用于运动地连接所述轴的所述装置包括链条驱动机构。
12.根据前述权利要求中任一项所述的压力机，其特征在于，所述第一组(100)和所述第二组(200)的所述振动设备(111)的所述轴通过允许两组的所述振动设备(111)的所述轴相对于彼此反向旋转的机械连接装置刚性地互相连接。
13.根据权利要求2所述的压力机，其特征在于，每一组(100、200)的所述振动设备的所述偏心质量体被成角度地设置在相应轴周围的相同位置中。
14.根据权利要求1所述的压力机，其特征在于，所述第一组(100)和所述第二组的所述振动设备的所述偏心质量体被设置为相对于彼此在相应的轴周围偏移使得由两组的所述轴的旋转产生的力分量在平行于所述按压表面的方向上的合力基本为零。
15.根据权利要求1所述的压力机，其特征在于，所述压头在平面视图中具有矩形形式且所述轴平行于所述压头的一侧延伸且所述振动设备在相对于所述侧为横向的方向上被设置为彼此相邻。
16.根据权利要求1所述的压力机，其特征在于，包括用于待压实的板材或块材或物品 (22)的支撑表面(14)、由外部铃形构件(60)组成的可垂直移动的结构，所述压头在所述外部铃形构件￠0)内部在升高的静止位置和工作位置之间可垂直滑动，在所述静止位置， 所述按压表面(52)与待压实的所述板材或块材或物品(22)分离，在所述工作位置，所述按压表面(52)被降低并接触待压实的所述板材或块材或物品的上表面；当所述铃形构件 (60)置于所述支撑表面(14)上时，所述铃形构件(60)、所述支撑表面(14)和所述按压表面(52)界定密封室￠2)且真空产生装置被连接到所述密封室￠2)以在所述密封室内部产生真空。
17.根据权利要求16所述的压力机，其特征在于，上部室(72)被界定在所述压头(50) 上方，所述室被所述压头(50)和所述铃形构件￠0)界定并被连接到压缩空气源以向下推动所述压头(50)。
全文摘要
一种压力机(10)，用于真空振动压缩结块材料或陶瓷材料的板材或块材或物品，包括设置有用于产生振动性运动的装置(100、200)的具有按压表面(52)的压头，所述用于产生振动性运动的装置包括第一组和第二组振动设备(111)，每个设备设置有具有偏心质量体的至少一个旋转轴。一组振动设备(111)的轴相对于另一组振动设备的轴以反方向旋转。每一组包括至少两个振动设备，所述至少两个振动设备被设置为其各自的轴线不共轴并通过用于同步旋转的运动连接装置(241、242、...250、261、262、...270)相互连接。
文档编号B28B7/44GK103003037SQ201180035265
公开日2013年3月27日 申请日期2011年8月3日 优先权日2010年8月6日
发明者卢卡·通切利 申请人:卢卡·通切利