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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schneiden eines Blechformteils gemäß der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
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Unter einem Blechformteil wird ein aus einem ebenen Blechmaterial durch Umformung hergestelltes Formteil verstanden, wobei es sich um ein Halbfertigteil, das noch weiteren Umformoperationen unterzogen wird, oder um ein Fertigteil handeln kann. Nach der Formgebung sind zumeist Schneidoperationen am Blechformteil erforderlich, um z. B. durch Ausschneiden die Außenkontur des eigentlichen Bauteils herzustellen und/oder um z. B. durch Lochen geschlossene Innenkonturen bzw. Ausnehmungen im Blechformteil oder Bauteil herzustellen. Zum Schneiden sind aus dem Stand der Technik diverse Verfahren und Vorrichtungen bekannt.
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Aus der
DE 100 50 012 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schneiden von ebenen Blechen bekannt, bei der das zu schneidende Blechmaterial durch mittels magnetischer Induktion erzeugter Kräfte an einer Schneidkante geschnitten bzw. getrennt wird. Verschleißanfällige Schneidmesser, Schneidstempel oder dergleichen und Vorrichtungen zum Aufbringen von Schneidkräften (wie z. B. eine Schneidpresse) sind hier nicht erforderlich.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die aus der
DE 100 50 012 A1 bekannte Vorrichtung zum Schneiden von ebenen Blechen im Hinblick auf das Schneiden von Blechformteilen weiter zu entwickeln.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Bevorzugte und vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Schneiden eines Blechformteils weist ein erstes Werkzeugteil und ein zweites Werkzeugteil auf, zwischen denen das zu schneidende Blechformteil platziert und insbesondere auch fixiert werden kann, wobei das erste Werkzeugteil wenigstens einen stromleitenden Spulenarm zur Erzeugung eines magnetischen Impulses aufweist und das zweite Werkzeugteil wenigstens eine Schneidmatrize aufweist, an der das Blechmaterial des zu schneidenden Blechformteils infolge des magnetischen Impulses entlang wenigstens einer definierten Schnittlinie getrennt wird. Es ist vorgesehen, dass wenigstens eine Schnittlinie, an der das Blechmaterial getrennt wird, zumindest in einem Abschnitt bzw. Bereich einen nicht-ebenen und insbesondere räumlich gekrümmten Verlauf aufweist und dass wenigstens ein Spulenarm am ersten Werkzeugteil derart ausgebildet ist, dass dieser (in seiner axialen Längserstreckung) zumindest abschnittsweise dem nicht-ebenen und insbesondere räumlich gekrümmten Verlauf der Schnittlinie folgt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein erstes Werkzeugteil und ein zweites Werkzeugteil auf, die zum Einbringen und Entnehmen des Blechformteils separierbar sind. Die Separierung kann z. B. in vertikaler Richtung erfolgen. In diesem Fall würde die erfindungsgemäße Vorrichtung z. B. ein Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug aufweisen. Eine Separierung wäre jedoch auch in horizontaler Richtung möglich. Die Werkzeugteile können jeweils mehrere Baugruppen und/oder Baukomponenten umfassen.
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Im Sinne der Erfindung wird unter Schneiden das Trennen des Blechmaterials entlang einer oder mehrerer definierter Trennlinien bzw. Schnittlinien verstanden, mit dem Ziel, eine Außenkontur und/oder eine Innenkontur herzustellen. Bei einer Schnittlinie kann es sich um eine offene oder um eine geschlossene Schnittlinie handeln, die das eigentliche Bauteil (Schnittteil) von einem Abfallbereich (Abfallteil) trennt. Das Schneiden des Blechformteils erfolgt an wenigstens einer zum zweiten Werkzeugteil gehörenden Schneidmatrize, an der das Blechmaterial entlang wenigstens einer Schneidkante getrennt wird, wobei der Verlauf der Schneidkante dem Verlauf der Schnittlinie entspricht. Insbesondere handelt es sich hierbei um eine gehärtete Schneidkante.
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Zum Schneiden wird innerhalb von wenigen Mikrosekunden ein hoher Strom bzw. Stromimpuls (typischerweise ein Kondensatorentladungsstrom) durch einen stromleitenden Spulenarm am ersten Werkzeugteil geleitet. Unter einem Spulenarm wird ein ein definiertes Magnetfeld erzeugender elektrischer Leiter verstanden. Infolge des Stromflusses wird um den betreffenden Spulenarm ein magnetisches Feld aufgebaut, das in dem zu schneidenden Blechmaterial ein entgegenwirkendes magnetisches Feld induziert. Beide Magnetfelder stoßen sich gegenseitig ab, wobei der hierdurch erzeugte, resultierende magnetische Impuls das Blechmaterial in Richtung der Schneidmatrize beschleunigt, wo es an der oder den Schneidkanten abgetrennt wird. Im weiteren wird auf die Ausführungen in der
DE 100 50 012 A1 verwiesen.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass wenigstens eine Schnittlinie (entlang der das Blechformteil getrennt wird) zumindest in einem Abschnitt bzw. Längenabschnitt einen nicht-ebenen Verlauf aufweist, womit gemeint ist, dass sich diese Schnittlinie nicht nur in einer 2-dimensionalen Fläche erstreckt, sondern einen beliebigen räumlichen Verlauf aufweisen kann, der sich im Wesentlichen an einem gewünschten oder erforderlichen Schnittverlauf am Blechformteil orientiert. Insbesondere ist vorgesehen, dass es sich bei dem nicht-ebenen Verlauf um einen räumlich gekrümmten oder gar räumlich mehrfach gekrümmten Verlauf (Freiform) handelt, wodurch nahezu jeder gewünschte oder erforderliche Schnittverlauf an einem Blechformteil insbesondere in einer Arbeitsfolge realisiert werden kann.
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Um einen Schnitt entlang einer solchen nicht-ebenen und insbesondere räumlich gekrümmt verlaufenden Schnittlinie zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass wenigstens ein Spulenarm am ersten Werkzeugteil derart ausgebildet ist, dass dieser dem nicht-ebenen Verlauf der Schnittlinie zumindest abschnittsweise folgt. Ferner folgt auch die korrespondierende Schneidkante an der Schneidmatrize des zweiten Werkzeugteils diesem nicht-ebenen Verlauf der Schnittlinie. Mit anderen Worten heißt dies: durch einen konstruktiv vorgegebenen nicht-ebenen Verlauf eines Spulenarms und einer korrespondierenden und insbesondere analog zum Spulenarm verlaufenden Schneidkante kann ein nicht-ebener Verlauf einer Schnittlinie an einem Blechformteil realisiert werden. Die nachfolgend erörterten Weiterbildungen und Ausgestaltungen beziehen sich vorrangig, jedoch nicht ausschließlich, auf einen solchen nicht-eben und insbesondere räumlich gekrümmt verlaufenden Spulenarm.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat viele Vorteile. Ein Vorteil ist in der hohen Wirtschaftlichkeit zu sehen, da durch den Entfall eines Schneidmessers, Schneidstempels oder dergleichen Werkzeugbau- und Werkzeugwartungskosten gering gehalten werden. Zudem sind keine Vorrichtungen zu deren Antrieb erforderlich. Ein weiterer Vorteil ist in den verhältnismäßig kurzen Schneid- und Taktzeiten zu sehen, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ermöglicht werden. Ein weiterer Vorteil ist auch darin zu sehen, dass hoch und höchstfeste Blechmaterialien (wie z. B. pressgehärtete Stähle, TRIP-Stähle und z. T. auch Edelstähle) trotz hoher Blechdicken (bspw. bis zu 2 mm und mehr) geschnitten werden können. Ungeachtet dessen eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch hervorragend zum Schneiden von anderen Blechmaterialien, wie z. B. Aluminium, wobei insbesondere beim Schneiden von Aluminium keine sonst übliche Flitterbildung eintritt. Ein weiterer Vorteil ist die Ausbildung gratfreier Schnittkanten am Schnittteil (Bauteil). Ein weiterer Vorteil ist zudem auch darin zu sehen, dass das Schneiden auch in schwer zugänglichen Bereichen und/oder mit komplexen und vor allem filigrane Details ermöglich ist. Somit können Schneidoperationen in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden, für die bislang mehrere Schneidwerkzeuge erforderlich sind (Reduzierung der Arbeitsfolgen). Dies ist keine abschließende Aufzählung.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Spulenarm einteilig ausgebildet ist. Der einteilige Spulenarm kann bspw. ein durch Urformung hergestelltes einstückiges Gussteil oder ein durch Umformung aus einem Halbzeug hergestelltes einstückiges Biegeteil sein. Ein einteiliger Spulenarm kann ebenso aus einer Vielzahl direkt miteinander verlöteter Segmente bestehen. Ein durchgeleiteter Strom bzw. Stromimpuls ist über der Länge an jedem Ort gleich.
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Bevorzugt sind mehrere am ersten Werkzeugteil angeordnete und insbesondere separat elektrisch kontaktierte Spulenarme vorgesehen, die aneinandergereiht bzw. in Reihe dem Verlauf einer Schnittlinie folgen. Die Idee hierbei ist, eine insbesondere längere Schnittlinie nicht mit einem Spulenarm, sondern mit einer Vielzahl von einzelnen Spulenarmen zu realisieren, die gleichzeitig, insbesondere jedoch in einer vorgegebenen Abfolge magnetische Impulse erzeugen. Hierdurch können die erforderlichen Stromstärken einfacher beherrscht werden und/oder es können stärkere magnetische Impulse erzeugt werden, um z. B. höchstfeste Blechmaterialien oder besonders dicke Blechmaterialien zu schneiden. Die einzelnen Spulenarme können je nach Verlauf der Schnittlinie einen nicht-ebenen und insbesondere räumlich gekrümmten Verlauf aufweisen.
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Zum Erzeugen eines magnetischen Impulses ist ein geschlossener Strompfad mit Spulencharakter erforderlich (elektromagnetisches Wirkprinzip). Bei einem sich längserstreckenden Spulenarm wäre somit ein rückführender Spulenarm erforderlich, was aufwändig und somit unerwünscht ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher bevorzugt derart ausgebildet, dass der Strom zur Erzeugung eines magnetischen Impulses nicht nur durch den Spulenarm, sondern zumindest abschnittsweise auch durch das zu schneidende Blechformteil selbst fließt. Dies heißt mit anderen Worten, dass das zu schneidende Blechformteil in den Stromkreis zur Erzeugung eines magnetischen Impulses derart elektrisch eingebunden ist, das sich der Strompfad zumindest abschnittsweise auch durch das Blechformteil erstreckt. D. h., der den magnetischen Impuls herbeiführende Stromfluss erfolgt nicht nur über den Spulenarm. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Strom bzw. Stromimpuls in einer ersten Richtung durch den Spulenarm geleitet und in der entgegengesetzten Richtung direkt durch das zu schneidende Blechformteil geleitet wird, wie nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Hierdurch kann auf einen rückführenden Spulenarm verzichtet werden, wodurch Bauraum eingespart, Bauaufwand reduziert und Herstellungskosten für einen Spulenarm (aufgrund der kürzeren Gestaltung) niedrig gehalten werden können.
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Um die Einbindung des zu schneidenden Blechformteils in den Stromkreis bzw. Strompfad zu bewerkstelligen, wie zuvor erläutert, ist zwischen dem betreffenden Spulenarm und dem zu schneidenden Blechformteil wenigstens eine elektrische Kontaktierung vorgesehen, um einen Stromfluss vom Spulenarm in das Blechformteil (oder umgekehrt) zu ermöglichen, wobei diese elektrische Kontaktierung in einem abzutrennenden Abfallbereich des Blechformteils erfolgt. Insbesondere ist vorgesehen, dass die elektrische Kontaktierung mittels wenigstens eines Auflageklotzes oder mittels wenigstens einer Kontaktklemme, wie z. B. einer Kontaktklammer, erfolgt, wie nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Eine solche Kontaktklemme bzw. Kontaktklammer kann hydraulisch, mechanisch und/oder elektromechanisch betätigbar sein.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass des erste Werkzeugteil einen massigen Grundkörper aufweist. Hierunter wird ein Grundkörper mit einer großen Masse verstanden. Insbesondere handelt es sich um einen einstückigen metallischen Grundkörper, der z. B. als Metallgusskonstruktion ausgebildet ist. Das erste Werkzeugteil verfügt somit über eine verhältnismäßig große Masse, was hinsichtlich der aus dem magnetischen Impuls gleichfalls resultierenden Gegenkraft vorteilhaft ist.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass wenigstens ein Spulenarm in dem Grundkörper des ersten Werkzeugteils eingebettet ist. Eine elektrische Isolierung des Spulenkörpers gegenüber dem Grundkörper kann z. B. durch eine Kunststoffummantelung oder dergleichen erfolgen. Insbesondere ist der Spulenarm derart in den Grundkörper eingebettet, dass der Grundkörper eine geschlossene Wirkfläche aufweist, was nachfolgend im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert wird.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass das zweite Werkzeugteil im Wesentlichen aus wenigstens einer Schneidmatrize und einer Grundplatte, an der diese Schneidmatrize befestigt ist, besteht und somit verhältnismäßig einfach aufgebaut ist. Hierdurch können die Masse bzw. das Gewicht des zweiten Werkzeugteils (insbesondere im Vergleich zu einem massigen ersten Werkzeugteil) sowie die Herstellungskosten hierfür gering gehalten werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein zu schneidendes Blechformteil, in einer perspektivischen Ansicht;
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2 einen Spulenarm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Schneiden des in der 1 mit A gekennzeichneten Bereichs, in einer schematischen perspektivischen Ansicht;
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3 eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß dem in der 2 mit B-B angegebenen Schnittverlauf; und
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4 eine Detaildarstellung aus der 3 in einem geringfügig geänderten Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt ein aus einem ebenen Blechzuschnitt durch Umformung hergestelltes Blechformteil 200 in einer perspektivischen Ansicht. Das Blechformteil 200 weist eine räumliche Formgebung auf, was durch das dargestellte Koordinatensystem (x, y, z) verdeutlicht ist. Das Blechformteil 200 umfasst ein auszuschneidendes Bauteil 210, wobei es sich beispielhaft um eine PKW-Frontklappe handelt. Um das Bauteil 210 zu erhalten, muss das Blechmaterial des Blechformteils 200 entlang der strichpunktiert dargestellten Schnittlinie C getrennt werden.
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Die geschlossene Schnittlinie C weist einen nicht-ebenen, räumlichen Verlauf auf, der der Außenkontur des Bauteils 210 entspricht. Mit 220 ist ein außerhalb der Schnittlinie C liegender Abfallbereich des Blechformteils 200 bezeichnet, der im Wesentlichen Flanschbereiche und Ankonstruktionsbereiche umfasst, die für die Umformung des ebenen Blechzuschnitts erforderlich sind. Mit 211 ist eine zum Bauteil 210 gehörende eingeformte Konturlinie bezeichnet. Das Trennen des Blechmaterials entlang der Schnittlinie C erfolgt durch Schneiden mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100, was nachfolgend im Zusammenhang mit den 2, 3 und 4 erläutert wird.
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Wie in der schematischen Schnittdarstellung der 3 gezeigt, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 ein erstes Werkzeugteil (Oberwerkzeug) 110 und zweites Werkzeugteil (Unterwerkzeug) 120 auf, zwischen denen das zu schneidende Blechformteil 200 platziert wird. Zum Oberwerkzeug 110 gehört ein massiger Grundkörper 111, der z. B. als einstückige massive Metall-Gusskonstruktion ausgebildet ist. Alternativ wäre auch ein Kunststoff-Grundkörper denkbar, der z. B. durch eingearbeitete Gewichte beschwert ist. Ferner kann der Grundkörper 111 auch als Rahmen ausgebildet sein. Ebenso ist eine segmentierte Ausbildung möglich. Der Grundkörper 111 weist eine zumindest im Schnittbereich an die räumliche Formgebung des Blechformteils 200 angepasste Wirkfläche 112 auf. Das im Vergleich zum Oberwerkzeug 110 verhältnismäßig einfach und leicht aufgebaute Unterwerkzeug 120 besteht im Wesentlichen aus wenigstens einer Schneidmatrize 121 mit wenigstens einer Schneidkante 122, die über einen oder mehrere Stützekörper 123 auf einer Grundplatte 124 befestigt ist. Die Schneidmatrize 121 kann einstückig oder segmentiert ausgebildet sein. Gleiches gilt für die Grundplatte 124.
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Das Oberwerkzeug 110 kann in vertikaler Richtung angehoben und vom Unterwerkzeug 120 separiert werden, um das zu schneidende Blechformteil 200 in der gezeigten horizontalen Ausrichtung einlegen und nach dem Schneiden wieder entnehmen zu können. Hierfür ist ein einfaches Hubgestell ausreichend. Das Einlegen und Entnehmen kann manuell oder automatisch erfolgen. Nach dem Einlegen des Blechformteils 200 wird dieses durch Absenken des Oberwerkzeugs 110 zwischen dem Grundkörper 111 und der Schneidmatrize 121 eingeklemmt und fixiert. Gegebenenfalls können Führungselemente vorgesehen sein, die hierbei das Oberwerkzeug 110 und das Unterwerkzeug 120 zueinander ausrichten. Mit 140 ist ein Abstandshalter bezeichnet, der verhindern soll, dass die Wirkfläche 112 des Grundkörpers 111 in direkten Berührungskontakt mit dem zu schneidenden Blechformteil 200 gelangt. Aufgrund der großen Masse des Grundkörpers 111 sind im Weiteren zusätzlich aufgebrachte Zuhaltkräfte zwischen Oberwerkzeug 110 und Unterwerkzeug 120 nicht erforderlich.
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Das Trennen des Blechmaterials des Blechformteils 200 entlang der Schnittlinie C erfolgt durch das Erzeugen eines oder mehrerer magnetischer Impulse. Hierzu sind im Grundkörper 111 des Oberwerkzeugs 110 der Schnittlinie C folgend mehrere stromleitende Spulenarme 150 eingebettet, wie aus 3 ersichtlich (siehe auch 4). Ebenso kann auch ein einzelner Spulenarm 150 vorgesehen sein, der die gesamte Schnittlinie C abdeckt. Ein Spulenarm 150 besteht im Wesentlich aus einem im Querschnitt z. B. rechteckigen Spulenkörper, der insbesondere aus Kupfer, Messing oder Aluminium gebildet und elektrisch isoliert ist, was z. B. durch eine Kunststoffummantelung erfolgen kann.
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Zum Schneiden wird innerhalb von wenigen Mikrosekunden ein hoher Strom bzw. Stromimpuls (bis zu einigen hunderttausend Ampere) durch einen stromleitenden Spulenarm 150 geleitet, wodurch ein Magnetfeld aufgebaut wird. Hierbei wird im zum Spulenarm 150 benachbarten Blechmaterial des zu schneidenden Blechformteils 200 ein entgegenwirkendes magnetisches Feld induziert. Beide Magnetfelder stoßen sich gegenseitig ab, wobei der resultierende magnetische Impuls das Blechmaterial in Richtung der Schneidmatrize 121 beschleunigt, was mit dem Pfeil F angedeutet ist, wo es an der Schneidkante 122 gratfrei getrennt wird. Die auf den Spulenarm 150 rückwirkende Gegenkraft wird durch die beabsichtigte große Masse des Oberwerkzeugs 110 bzw. dessen Grundkörper 111 abgefangen. Durch die Einbettung des Spulenarms 150 im Grundkörper 111 ist dieser ausreichend vor Beschädigungen geschützt. Um eine optimale Schneidwirkung zu erzielen, ist vorgesehen, dass der Spulenarm 150 die Schneidkante 122 um bspw. mehrere Millimeter überragt, was anschaulich in der 4 als Überdeckung X dargestellt ist.
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Es ist vorgesehen, dass die im Grundkörper 111 des Oberwerkzeugs 110 eingebetteten Spulenarme 150 dem zumindest abschnittweise nicht-ebenen und insbesondere räumlich gekrümmten Verlauf der Schnittlinie C folgen, oder zumindest abschnittweise folgen. Dies zeigt die 2 für den in der 1 durch die Umrandung A gekennzeichneten Eckbereich des Blechformteils 200. Die Darstellung ist nicht maßstabsgerecht. Ferner sind Einzelheiten abgebildet, die in der 1 nur schematisch dargestellt sind. Der zum Oberwerkzeug 110 gehörende Grundkörper 111, in dem der gezeigte Spulenarm 150 eingebettet ist, ist in der 2 zwecks verbesserter Anschauung nicht dargestellt. Auch zum Unterwerkzeug 110 gehörende Komponenten sind in der 2 nicht dargestellt.
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Aus der perspektivischen Darstellung der 2 ist ersichtlich, dass der gezeigte Spulenarm 150 in seiner Längserstreckung dem nicht-ebenen Verlauf der Schnittlinie C folgt und hierbei mehrere räumlich Kurven, Richtungswechsel und Verwindungen beschreibt. Der gezeigte Spulenarm 150 kann als Guss- oder Biegeteil ausgebildet oder aus mehreren Segmenten zusammengesetzt sein, wobei diese Segmente z. B. miteinander verlötet sind. Die Schnittlinie C, entlang derer das Blechmaterial getrennt werden soll, wird von dem Spulenarm 150 abgedeckt (siehe auch 3). Der Verlauf der Schnittlinie C beschreibt hierbei durchaus sehr enge Radien, denen der Spulenarm 150 folgt. Der gezeigte Spulenarm 150 deckt nur einen Abschnitt der Schnittlinie C ab. Für die anderen Abschnitte der Schnittlinie C sind weitere derartige und jeweils separat kontaktierte Spulenarme vorgesehen, die aneinander gereiht die Schnittlinie C abdecken. Die Vielzahl dieser Spulenarme kann gleichzeitig oder in einer vorgegebenen Abfolge mit Strom beschaltet werden, um eine Trennung des Blechmaterials entlang der vollständigen Schnittlinie C zu bewerkstelligen. Anstelle vieler einzelner Spulenarme kann, insbesondere für kurze Schnittlinien, ein einziger Spulenarm vorgesehen sein.
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Um zu verhindern, dass der Spulenarm 150 das zu schneidende Blechformteil 200 berührt, können Abstandshalter 140 vorgesehen sein, die eine Beabstandung (bspw. bis zu 1 mm) herbeiführen, wie obenstehend erläutert. Ebenso kann vorgesehen sein, dass der Spulenarm 150 bezüglich der Wirkfläche 112 zurückversetzt im Grundkörper 111 eingebettet ist, wie in der Detailansicht der 4 gezeigt, und dass der Hohlraum 154 vor dem stromführenden Spulenarm 150 mit einem geeigneten Material, wie z. B. einem Kunststoffmaterial, aufgefüllt wird, um eine geschlossene und kantenfreie Wirkfläche 112 zu erhalten. In diesem Fall könnte auf Abstandshalter 140 verzichtet werden, so dass die Wirkfläche 112 direkt in Anlage mit dem Blechformteil 200 gelangt, wie im Ausführungsbeispiel der 4 gezeigt. In 4 ist ebenfalls eine elektrische Isolierung 153 des stromführenden Spulenarms in Form einer dreiseitigen Kunststoffummantelung dargestellt. Ebenfalls ist denkbar, dass der Spulenarm 150 bei gegebenen elektrischer Isolierung vollständig vom Material des Grundkörpers 111 umgeben ist und somit quasi verdeckt in diesem Grundkörper 111 angeordnet ist. Eine elektrische Isolierung des Spulenarms 150 gegenüber dem Grundkörper 111 und dem Blechformteil 200 sollte in jedem Fall gewährleistet sein.
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Zur Stromeinbringung wird der Spulenarm 150 an einem Ende über eine Kontaktplatte 161 elektrisch kontaktiert (siehe 2), wobei die Kontaktplatte 161 mittels des Verbindungsstücks 162 stromleitend mit dem betreffenden Ende des Spulenarms 150 verbunden ist. Das Verbindungsstück 162 ist ebenfalls gegenüber dem Blechmaterial isoliert. Je nach Ausführung kann das Verbindungsstück 162 zum Spulenarm 150 gehören und ist insbesondere einstückig mit diesem ausgebildet. An die Kontaktplatte 161 kann z. B. eine Kontaktklammer angeschlossen werden, was manuell oder automatisch erfolgen kann.
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Zum Erzeugen eines magnetischen Impulses ist für den Stromfluss ein geschlossener Strompfad mit Spulencharakter notwendig, was einen zum Verbindungsstück 162 oder zur Kontaktplatte 161 rückführenden Spulenarm erfordern würde. Um auf einen solchen rückführenden Spulenarm verzichten zu können, ist vorgesehen, dass der Strom auch direkt durch das zu schneidende Blechformteil 200 geleitet wird. Dies wird in dem gezeigten Ausführungsbeispiel bewerkstelligt durch eine elektrische Kontaktierung zwischen dem von der Kontaktplatte 161 abgewandten Ende des Spulenarms 150 und dem zu schneidenden Blechformteil 200, was mittels des Auflageklotzes 165 erfolgt, wie nachfolgen noch näher erläutert.
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Es ergibt sich ein Stromfluss, bei dem der Strom bzw. Stromimpuls ausgehend von der Kontaktplatte 161 bzw. dem Verbindungsstück 162 in einer ersten Richtung durch den Spulenarm 150 geleitet wird, am Auflageklotz 165 in das Blechformteil 200 übergeht und in der entgegengesetzten Richtung direkt durch das zu schneidende Blechformteil 200 zurückfließt, was in der 2 durch die Strompfeile I und I' verdeutlicht ist. Bei einer entgegengesetzten elektrischen Polung wäre bei gleichem Strompfad ein entgegengesetzter Stromfluss gegeben. Im Blechformteil 200 folgt der Strompfad dem Verlauf des Spulenarms 150, was physikalisch bedingt ist, so dass an jeder Stelle der Schnittlinie C ein optimaler magnetischer Impuls erzeugt werden kann. Die stromableitende elektrische Kontaktierung des Blechformteils 200 kann über die strichliert dargestellte Kontaktplatte 163 erfolgen, wobei Einzelheiten der elektrischen Kontaktierung nicht dargestellt sind.
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Die elektrische Kontaktierung zwischen dem Spulenarm 150 und dem zu schneidenden Blechformteil 200 erfolgt beispielhaft mittels des in 2 gezeigten Auflageklotzes 165, der mit einer Kraft P gegen das Blechformteil 200 gepresst wird, wobei ein elektrischer Kontakt zustande kommt. Die Kraft P kann z. B. durch eine im Oberwerkzeug 110 integrierte Federeinrichtung aufgebracht werden. Der Auflageklotz 165 kann einstückig mit dem Spulenarm 150 ausgebildet sein. Ebenso kann vorgesehen sein, dass der Spulenarm 150 an dem von der Kontaktplatte 161 abgewandten Ende mit einem flexiblen Stromleiter (wie z. B. einem Stromkabel) verbunden ist, das in diesem Bereich mittels einer Kontaktklammer elektrisch leitend mit dem Blechformteil 200 verbunden wird. Die Kontaktierung erfolgt in jedem Fall im Abfallbereich 220 des Blechformteils 200, so dass etwaige Verfärbungen, Verschweißungen, Materialauftragungen, Materialabtragungen, Verzunderungen, etc., die aus dem hohen Strom an der Kontaktstelle resultieren können, nicht zu Qualitätseinbußen am Bauteil 210 führen.
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Bei Vorsehung einer korrespondierenden Schneidkante kann unterhalb des Verbindungsstücks 162 und unterhalb des Auflageklotzes 165 ein Schnitt im Blechmaterial erzeugt werden, woraus eine offene Schnittlinie resultiert, entlang derer der Flansch- und Ankonstruktionsbereich zwischen der Kontaktplatte 161 und dem Auflageklotz 165 im Ganzen als Abfallteil abgetrennt wird.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 sind auch andere Schnittlinienverläufe und/oder mehrere Schnittlinien realisierbar. Insbesondere sind auch geschlossene Innenkonturen bzw. Ausnehmungen (Löcher) im Bauteil 210 möglich. Ferner ist denkbar, die Spulenarme im Unterwerkzeug und die Schneidmatrizen im Oberwerkzeug anzuordnen. Ebenfalls ist denkbar, dass sowohl im Oberwerkzeug als auch im Unterwerkzeug Spulenarme angeordnet werden, wobei die korrespondierenden Schneidmatrizen dann jeweils im anderen Werkzeugteil angeordnet sind. Abweichend zu dem gezeigten Ausführungsbeispiel können die horizontal ausgerichteten Werkzeugteile 110 und 120 (Oberwerkzeug und Unterwerkzeug) auch in einer vertikalen Ausrichtung angeordnet werden. Abweichend vom gezeigten Rechteck-Querschnitt kann der Spulenarm 150 auch einen anderen Querschnitt, z. B. einen ovalen Querschnitt oder einen Kreisquerschnitt, aufweisen.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Vorrichtung zum Schneiden
- 110
- Oberwerkzeug
- 111
- Grundkörper
- 112
- Wirkfläche
- 120
- Unterwerkzeug
- 121
- Schneidmatrize
- 122
- Schneidkante
- 123
- Stütze(n)
- 124
- Grundplatte
- 140
- Abstandshalter
- 150
- Spulenarm (Spulenkörper)
- 153
- Ummantelung (Isolierung)
- 154
- Hohlraum
- 161
- Kontaktplatte
- 162
- Verbindungsstück
- 163
- Kontaktplatte
- 165
- Auflageklotz
- 200
- Blechformteil
- 210
- Bauteil
- 211
- Konturlinie
- 220
- Abfallbereich/Abfallteil
- C
- Schnittlinie
- F
- Beschleunigung
- I/I'
- Strom bzw. Stromimpuls
- P
- Druckkraft
- X
- Überdeckung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10050012 A1 [0003, 0004, 0009]
