DE102012005005B4

DE102012005005B4 - Verfahren und Anordnung zur Herstellung von Elektroblechen

Info

Publication number: DE102012005005B4
Application number: DE102012005005.4A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2020-07-16
Anticipated expiration: 2032-03-14
Also published as: DE102012005005A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Herstellung von Elektroblechen für Eisenkerne (Blechpakete) von elektrischen Maschinen und Transformatoren.
Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von Elektroblechen für Eisenkerne von elektrischen Maschinen und Transformatoren weist ein erstes Walzenpaar (1) zum Zusammenführen eines endlosen Elektroblechbandes (5) und eines endlosen Trägerbandes (6) zur Erzeugung eines Verbundes, ein zweites Walzenpaar (2), bestehend aus einer Stanzwalze (3) mit mehreren über den Umfang verteilten Stanzwerkzeugen (10) und einer Gegendruckwalze (4), und einer Trenneinrichtung (7) zum Trennen des Stanzgitters (8) vom Trägerband (6) auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Herstellung von Elektroblechen für Eisenkerne (Blechpakete) von elektrischen Maschinen und Transformatoren.
Bei der Herstellung von elektrischen Maschinen, wie Elektromotoren oder Generatoren, sowie von Transformatoren, werden Blechpakete eingesetzt, welche aus übereinandergeschichteten und miteinander verbundenen Elektroblechen bestehen. Die einzelnen Blechzuschnitte der Blechpakete werden üblicherweise in Stanzpressen hergestellt und anschließend aufgestapelt. Die Verbindung der Bleche untereinander kann durch Kleben, Schweißen oder auch durch mechanische Verbindungselemente, wie beispielsweise durch Nieten erfolgen.
Aus der DE 10 2006 015 711 B3 ist eine Stanzvorrichtung für Elektrobleche, insbesondere zum Stanzen von Rotor- oder Statorblechen für elektrische Maschinen mit einem Stanzwerkzeug, zu dem ein Stanzstempel und eine Matritze gehören.
Aus der DE 10 2007 019 911 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Blechteilen, insbesondere von Elektroblechteilen, Transformatorblechteilen oder Generatorblechteilen, durch Trennen von Blech durch Hochgeschwindigkeits-Scherschneiden unter Ausnutzung des adiabatischen Effekts bekannt. Anstelle einer konventionellen Presse wird eine Schneidpresse mit einer Hochgeschwindigkeits-Antriebseinheit eingesetzt. Diese werden auch als Schlagschneidemaschinen bezeichnet.
Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung von Elektroblechen für Blechpakete von elektrischen Maschinen und Transformatoren bietet das Laserschneiden. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE 27 43 544 A1 bekannt. Hier wird ein CO2-Laser mit einer Leistung von einigen hundert Watt zum Schneiden von Elektroblech mit einer Dicke von unter 1mm eingesetzt. Beim Laserschneiden wird das Werkstück an der Trennstelle aus einer Düse mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas beaufschlagt, wobei der Druck über 5 bar beträgt. Nachteilig sind hier die relativ geringen Schnittgeschwindigkeiten.
Weiterhin ist das Rotationsstanzen bekannt. Die Materialtrennung erfolgt beim Rotationsstanzen durch Drehung der Werkzeuge und nicht durch eine gradlinige Bewegung der Werkzeuge. Der Aufbau einer Rotationsstanze besteht im Wesentlichen aus einem Gestell, einem Wellenpaar, Getriebe und den Werkzeugträgerringen. Die runden Werkzeugträgerringe sitzen auf den angetriebenen Werkzeugwellen. Die Werkzeugwellen sind durch ein Getriebe synchronisiert und dadurch in ihrer Winkelstellung zueinander fixiert. Sie rotieren gegenläufig. Durch die Fixierung der Werkzeugwellen, durch das Getriebe, sollte gewährleistet sein, daß jeder Stempel in die dafür vorgesehene Matrize läuft und darüber hinaus das Schnittspiel an den Schnittkanten quer und parallel zur Materialaufrichtung stets das erforderliche Maß hat. Das bandförmige Ausgangsmaterial wird zwischen Stempelring und Matrizenring geführt und so der rotativen Bearbeitung durch die eigentlichen Werkzeuge, Stempel und Matrize, ausgesetzt. Die Anzahl und Ausführung der verwendeten Werkzeuge ist dabei produktabhängig. Durch die entsprechende Auslegung der Werkzeuge stanzt der Stempel das Material im Zusammenspiel mit der dazugehörigen Matrize.
Bei der Umformung von Bändern oder Blechen, beispielsweise zum Austanzen von Löchern, können Rotationsstanzwerkzeuge dienen, die im Gegensatz zu Pressen mit hin- und hergehenden angetriebenen Werkzeughälften ein kontinuierliches Arbeiten ermöglichen.
Eine derartige Umformeinrichtung ist aus der EP 0 680 793 A1 bekannt. Die Umformeinrichtung besteht aus zwei Walzen, von denen eine erste Walze an ihrem Umfang mit Vertiefungen versehen ist und die Matrize bildet. Die zweite Walze ist an ihrem Umfang mit Vorsprüngen versehen, die zu den Ausnehmungen der ersten Walze komplementär ausgebildet sind und somit eine Patrize bilden.
Eine weitere Rotationsumformmaschine, insbesondere eine Stanze mit einem Rotationswerkzeug, ist aus der DE 198 32 897 A1 bekannt. Die Rotationsumformungsmaschine weist ein Werkzeug auf, zu dem zwei Walzen mit entsprechenden Stempeln und Ausnehmungen -Patrizen und Matrizen- gehören. Wenigstens eine, vorzugsweise beide der Walzen sind von einer Antriebseinrichtung angetrieben, wobei der Antrieb der beiden Walzen vorzugsweise synchron erfolgt. Desweiteren weist die Rotationsumformmaschine eine Vorschubeinrichtung für das zu stanzende Material auf.
Aus der DE 10 2010 036 546 A1 ist eine weitere Rotationsstanze zum Bearbeiten von bahnförmigen Material, vorzugsweise zum Schneiden, Stanzen und/oder Perforieren von Verpackungsmaterial, bekannt, wobei die Rotationsstanze einen drehbar gelagerten Gegendruckzylinder und einen drehbar gelagerten Stanzzylinder aufweist und zwischen Gegendruck-und Stanzzylinder ein Mittel zur variablen Einstellung eines Spaltmaßes vorgesehen ist.
Die vorbekannten Rotationsstanzen haben den Nachteil, daß die beiden Walzen und Matrize und Patrize absolut synchron laufen müssen, um Beschädigungen oder Zerstörungen an den Werkzeugen zu vermeiden bzw. den Verschleiß zu vermindern. Weiterhin ergeben sich hier relativ aufwendige Werkzeuge.
Aus der JP 2007-104 889 A ist ein Verfahren zur Herstellung von Elektroblechen für Eisenkerne von elektrischen Maschinen mit Hilfe der Rotationsstanzen aus einem Endlosband bekannt. Das Verfahren umfaßt die Schritte: Abwickeln eines magnetischen Stahlbandes von einer Spule und Zuführen des Stahlbandes zu einer Einrichtung mittels deren Hilfe die Elektrobleche für Eisenkerne ausgeschnitten werden. Die Einrichtung besteht aus einer zylindrischen Messerwalze 26 und einer dazu gegenläufig rotierenden zylindrischen Walze 27, wobei die Messerwalze auf der äußeren Umfangsfläche eine konvexe Schneidkante, die der Form des Elektrobleches entspricht, aufweist. Die zylindrische Walze 27 weist eine Glatte äußere Umfangsfläche auf. Das magnetische Stahlband wird zwischen den beiden Walzen geführt und gehalten, während sie synchron in entgegengesetzter Richtung zu einander drehen. Durch die konvexe Schneidkante wird die Form des Elektrobleches aus dem magnetischen Stahlband ausgeschnitten.
Die zylindrische Messerwalze 26 mit einer konvexen Schneidkante muss ein bestimmtes Spaltmaß zur Walze 27 (Gegenwalze), wobei das Spaltmaß der Dicke des Stahlbandes entspricht, aufweisen, um ein vollständiges Ausstanzen bzw. -schneiden der Form des Elektrobleches zu gewährleisten. Bei einem zu großen Spaltmaß kann es zu einem unvollständigen Schnitt kommen, bei einem zu geringen Spaltmaß kommt es zwar zu einem vollständigen Durchtrennen des Stahlbandes, aber auch zu einem erhöhten Verschleiß an den Schneidkanten bzw. zur Zerstörung der Oberfläche der Gegenwalze.
Auch Ausgleichbewegungen innerhalb der Lager zwischen Messer- und Gegenwalze unter Einwirkung wechselnder Schneid- und Unwuchtkräfte führen zu einem erhöhten Verschleiß an den Schneidkanten bzw. zur Zerstörung der Oberfläche der Gegenwalze.
Die DE 42 23 394 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sicherheitsetiketten, wobei auf ein nichtmetallisches Band ein hartmagnetischer Metallstreifen mit einer Trägerfolie aufgeklebt wird und mittels eines rotierenden Messers Teile aus dem nichtmetallischen Band und dem hartmagnetischen Metallstreifen herausgestanzt werden, auf die verbleibenden Teile eine Haltefolie aufgebracht, anschließend die Trägerfolie abgelöst und ein weichmagnetisches Metallband aufgebracht wird. Aus dem so hergestellten Schichtmaterial werden dann mittels einer Etikettenstanze die Etiketten ausgestanzt.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung und ein dazugehöriges Verfahren zur Herstellung von Elektroblechen für Eisenkerne von elektrischen Maschinen und Transformatoren zu schaffen, die eine einfache Grundstruktur aufweist und damit der technische Aufwand deutlich geringer ist als beim Stand der Technik. Weiterhin soll der Verschleiß an den Stanzwerkzeugen sowie die Gefahr von Beschädigungen an den Stanzwerkzeugen deutlich verringert werden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren mit den Schritten

- Abziehen des Elektroblechbandes von einer Elektroblechbandrolle und eines Trägerbandes von einer Trägerbandrolle und Verarbeiten dieser mittels eines ersten Walzenpaares zu einem Verbund,
- Zuführung des Verbundes zu einem zweiten Walzenpaar und Ausstanzen der Form des Elektrobleches mittels einer rotierenden Stanzwalze, wobei die Schneidkante des Stanzwerkzeuges das Trägerband nicht vollständig durchtrennt,
- Trennung des Stanzgitters vom Trägerband und Zuführung zu einer Stanzgitterrolle oder einer Zerkleinerungsvorrichtung, und
- Trennung des ausgestanzten Elektrobleches vom Trägerband und Zuführung des Trägerband zu einer Rolle.

Die Stanzschnitte werden bis zu einer Tiefe, die maximal der halben Dicke des Trägerbandes entspricht, geführt, d.h., das Elektroblech wird vollständig durchtrennt, nicht aber das Trägerband.
Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von Elektroblechen für Eisenkerne von elektrischen Maschinen und Transformatoren weist ein erstes Walzenpaar zum Zusammenführen eines endlosen Elektroblechbandes und eines endlosen Trägerbandes zur Erzeugung eines Verbundes, ein zweites Walzenpaar, bestehend aus einer Stanzwalze mit mehreren über den Umfang verteilten Stanzwerkzeugen und einer Gegendruckwalze, und einer Trenneinrichtung zum Trennen des Stanzgitters vom Trägerband auf.
Die Stanzwalze besteht aus einem auf einer Antriebsachse angeordneten inneren Zylinder und einem auf dessen Oberfläche angeordneten äußeren Zylinder, der aus mindestens zwei Zylindersegmenten und entsprechenden inneren Segmenten besteht, wobei diese zusammen die Öffnungen für die Aufnahme der Stanzwerkzeuge bilden. Alternativ dazu kann die Stanzwalze aus einem auf einer Antriebsachse angeordneten inneren Zylinder und einem auf dessen Oberfläche angeordneten äußeren Zylinder, der aus mindestens zwei Zylindersegmenten mit in entsprechend der Form der Stanzwerkzeuge eingearbeiteten Nuten zur Aufnahme der Stanzwerkzeuge bestehen. Die Stanzwerkzeuge bestehen aus mindestens zwei Stanzwerkzeugabschnitten.
Das Trägerband kann aus einem Kunststoff oder einem papierartigen Material bestehen und kann bei Bedarf auch mit einer Haftschicht versehen sein.
Vor der Anordnung sind jeweils eine Elektroblechbandrolle und eine Trägerbandrolle vorgesehen sind, von denen das Elektroblechband und das Trägerband abgezogen werden und nach der Anordnung sind jeweils eine Rolle zum Aufwickeln des Stanzgitters bzw. des Trägerbandes angeordnet. Alternativ kann anstelle des Aufrollens des Stanzgitters auch einer Zerkleinerungseinrichtung vorgesehen werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen können den Unteransprüchen und dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel entnommen werden.
Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß eine Matrize nicht vorgesehen werden muß, so daß auch keine Synchronisation von Stanzwalz und Gegendruckwalze notwendig ist
Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher beschrieben werden. Es zeigen

1- Prinzipdarstellung der Anordnung
2- Aufbau der Stanzwalze
3- Segment des äußeren Zylinders
4- Abschnitt des Stanzwerkzeuges (Patrize)

Die Anordnung -Figur 1- zum Herstellen von Elektroblechen für einen Eisenkern, beispielsweise für einen Rotor, besteht im wesentlichen aus einem nicht näher dargestellten Gestell, in dem ein erstes Walzenpaar 1 zum Zusammenführen eines endlosen Elektroblechbandes 5 und eines endlosen Trägerbandes 6, beispielsweise aus einem Kunststoff, zu einem Verbund, einem zweiten Walzenpaar 2, bestehend aus einer Stanzwalze 3 mit mehreren über den Umfang verteilten Stanzwerkzeugen 10 und einer Gegendruckwalze 4 und einer Trenneinrichtung 7 zum Trennen des Stanzgitters 8 vom Trägerband 6 und zum Entnehmen des Elektrobleches 9 vom Trägerband 6, angeordnet ist.
Vor der Anordnung sind jeweils eine Elektroblechbandrolle 11 und eine Trägerbandrolle 12 vorgesehen, von denen das Elektroblechband 5 und das Trägerband 6 abgezogen werden. Nach der Anordnung sind jeweils eine Stanzgitterrolle 13 zum Aufwickeln des Stanzgitters 8 und eine Rolle 14 zum Aufwickeln des Trägerbandes 6 angeordnet.
Die 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Stanzwalze 3. Diese besteht aus einem auf einer Antriebsachse 15 angeordneten inneren Zylinder 16 und einem auf dessen Oberfläche angeordneten äußeren Zylinder, der aus den einzelnen Zylindersegmenten 18 besteht. Die einzelnen Zylindersegmente 18 weisen Öffnungen 19 zum Einsetzen der Stanzwerkzeuge (Patrize) 10 auf, wobei die Öffnungen 19 zum Halten hinterschnitten ausgeführt sind. Die einzelnen Zylindersegmente 18 werden mit einem der inneren Zylinder 16 verschraubt.
Nach dem Einsetzen des Stanzwerkzeuges 10, das aus mehreren einzelnen Abschnitten 21 besteht, wird ein inneres Segment 20 eingesetzt und mit dem inneren Zylinder 16 verschraubt (3) Da die Öffnungen 19 und die inneren Segmente 20 mit Hinterschneidungen 11 ausgeführt sind und die einzelnen Stanzwerkzeugabschnitte 21 komplementäre Gegenstücke 23 aufweisen, ist ein sicherer Halt der Stanzwerkzeuge 19 auf der Stanzwalze gewährleistet.
Die 4 zeigt einen Stanzwerkzeugabschnitt. Dieses besteht aus dem Gegenstück 23, das in die Hinterschneidung 22 eingesetzt wird, und der Schneidkante 24.
Die so vorbereitete Stanzwalze 3 wird in die Anordnung eingesetzt und das entsprechende Spaltmaß eingestellt.
In einem ersten Schritt wird das Elektroblechband 5 und das Trägerband 6 von der Elektroblechbandrolle 11 und der Trägerbandrolle 12 abgezogen und durch das erste Walzenpaar 1 geführt. Hier werden Trägerband 6 und Elektroblechband 5 miteinander verbunden. Dies erfolgt vorzugsweise durch entsprechende Adhäsionskräfte. Anschließend werden beide durch das zweite Walzenpaar 2 und die Trenneinrichtung 7 geführt. Hier werden beide Bänder voneinander getrennt und auf der Stanzgitterrolle 13 bzw. auf der Rolle 14 befestigt.
Danach kann der Stanzvorgang der Elektrobleche 9 beginnen. Durch Rotation der Stanzwalze 3 wird die entsprechende Form des Elektrobleches ausgestanzt. Durch die Adhäsionskräfte verbleibt das ausgestanzte Elektroblech 9 auf dem Trägerband. In der Trenneinrichtung 7 wird das Stanzgitter 8 vom Trägerband 6 abgezogen und auf die Stanzgitterrolle 13 aufgewickelt.
Das Trägerband 6 mit dem Elektroblech 9 wird zu einer sich anschließenden Entnahme geführt und das ausgestanzte Elektroblech vom Trägerband 6 entfernt. An dieser Stelle kann sich entweder eine entsprechende Lager- oder eine entsprechende Stapeleinrichtung ausschließen.
Bezugszeichenliste

1 -: erstes_Walzenpaar
2 -: zweites Walzenpaar
3 -: Stanzwalze
4 -: Gegendruckwalze
5 -: Elektroblechband
6 -: Trägerband
7 -: Trenneinrichtung
8 -: Stanzgitter
9 -: Elektroblech
10-: Stanzwerkzeug
11-: Elektrobandblechrolle
12-: Trägerbandrolle
13-: Stanzgitterrolle
14-: Rolle
15-: Antriebsachse
16-: Zylinder
17-: Zylinder
18-: Zylindersegment
19-: Öffnung
20-: Segment
21-: Stanzwerkzeugabschnitt
22-: Hinterschneidung
23-: Gegenstück
24-: Scheidkante

Claims

Verfahren zur Herstellung von Elektroblechen für Eisenkerne von elektrischen Maschinen und Transformatoren mit Hilfe des Rotationsstanzens aus einem endlosen Elektroblechband (5), dadurch gekennzeichnet, daß - in einem ersten Schritt das Elektroblechband (5) von einer Elektrobandblechrolle (11) und ein Trägerband (6) von einer Trägerbandrolle (12) abgezogen und mittels eines ersten Walzenpaares (1) zu einem Verbund verarbeitet werden, - in einem zweiten Schritt der Verbund einem zweiten Walzenpaar (2) zugeführt wird, dessen Stanzwalze (3) die Form des Elektrobleches (9) ausstanzt, wobei eine Schneidkante (24) der Stanzwerkzeuge (10) das Trägerband (6) nicht vollständig durchtrennt, - in einem dritten Schritt das Stanzgitter (8) in einer Trenneinrichtung (7) vom Trägerband (6) getrennt und einer Stanzgitterrolle (13) zugeführt wird, und - in einem vierten Schritt das ausgestanzte Elektroblech (9) vom Trägerband (6) getrennt, einer Stapeleinrichtung zum Stapeln des Belchpaketes und das Trägerband (6) einer Rolle (14) zum Aufwickeln des Trägerbandes (6) zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Stanzschnitte bis maximal der halben Dicke des Trägerbandes (6) ausgeführt werden.
Anordnung zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung von Elektroblechen für Eisenkerne von elektrischen Maschinen und Transformatoren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese das erste Walzenpaar (1) zum Zusammenführen des endlosen Elektroblechbandes (5) mit dem endlosen Trägerband (6), das zweite Walzenpaar (2), bestehend aus der Stanzwalze (3) mit mehreren über den Umfang verteilten Stanzwerkzeugen (10) und einer Gegendruckwalze (4), der Trenneinrichtung (7) zum Trennen des Stanzgitters (8) vom Trägerband (6) aufweist, und das vor dem ersten Walzenpaar (1) jeweils die Elektroblechbandrolle (11) und die Trägerbandrolle (12), von denen das Elektroblechband (5) und das Trägerband (6) abgezogen werden und nach dem zweiten Walzenpaar (2) jeweils die Stanzgitterrolle (13) zum Aufwickeln des Stanzgitters (8) und die Rolle (14) zum Aufwickeln des Trägerbandes (6) angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stanzwalze (3) aus einem auf einer Antriebsachse (15) angeordneten inneren Zylinder (16) und einem auf dessen Oberfläche angeordneten äußeren Zylinder (17) besteht, wobei dieser aus mindestens zwei Zylindersegmenten (18) und entsprechenden inneren Segmenten (20) besteht und diese zusammen die Öffnungen (19) für die Aufnahme der Stanzwerkzeuge (10) bilden.
Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Zylindersegmente (18) Öffnungen (19) zum Einsetzen der Stanzwerkzeuge (10) aufweisen, wobei die Öffnungen (19) hinterschnitten ausgeführt sind.
Anordnung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der Segmente (20) hinterschnitten ausgeführt sind.
Anordnung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stanzwerkzeuge (10) aus mindestens zwei Stanzwerkzeugabschnitten (21) bestehen.
Anordnung nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stanzwerkzeugabschnitte (21) die Schneidkante (24) und ein zur Hinterschneidung in den Zylindersegmenten (18) und den Segmenten (20) komplementäres Gegenstück (23) aufweisen.
Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stanzwalze (3) aus einem auf einer Antriebsachse (15) angeordneten inneren Zylinder (16) und einem auf dessen Oberfläche angeordneten äußeren Zylinder (17) besteht, wobei dieser aus mindestens zwei Zylindersegmenten (18) besteht und in diese entsprechend der Form der Stanzwerkzeuge (10) Nuten zur Aufnahme der Stanzwerkzeuge (10) eingearbeitet sind.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Stanzwerkzeuge (10) aus mindestens zwei Stanzwerkzeugabschnitten (21) bestehen.
Anordnung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Stanzwerkzeugabschnitte (21) die Schneidkante (24) und ein zur Nut in den Zylindersegmenten (18) komplementäres Gegenstück (23) aufweisen.
Anordnung nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stanzwerkzeugabschnitte (21) mit den Zylindersegmenten (18) verschraubbar sind.