DE102015103418B4

DE102015103418B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Trennen eines Ausgangsbleches und Blechteil

Info

Publication number: DE102015103418B4
Application number: DE102015103418.2A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Fahrenbach
Original assignee: L Schuler GmbH
Current assignee: L Schuler GmbH
Priority date: 2015-03-09
Filing date: 2015-03-09
Publication date: 2019-03-21
Anticipated expiration: 2035-03-10
Also published as: CN107405704A; CN107405704B; DE102015103418A1; WO2016142207A1; US20180050424A1

Abstract

Vorrichtung zur Trennung eines Ausgangsbleches (27) an einer Trennstelle (28),mit einer Klemmeinrichtung (37), die dazu eingerichtet ist, einen ersten Abschnitt (30) eines Ausgangsbleches (27) benachbart zu der Trennstelle (28) festzuklemmen,mit einer Beaufschlagungsanordnung (38), die dazu eingerichtet ist, ein Biegemoment (M) auf das Ausgangsblech (27) um eine sich entlang der Trennstelle (28) erstreckende Biegeachse (B) zu erzeugen und/oder um eine von der Trennstelle (28) weg gerichtete Zugkraft (Z) auf einen zweiten Abschnitt (31) des Ausgangsbleches (27) zu erzeugen, der auf einer dem ersten Abschnitt (30) entgegengesetzten Seite der Trennstelle (28) angeordnet ist,wobei die Beaufschlagungsanordnung (38) eine erste Beaufschlagungseinheit (38a) und eine zweite Beaufschlagungseinheit (38b) aufweist, die in einer Arbeitsrichtung (A) relativ zueinander bewegbar sind und wobei die erste Beaufschlagungseinheit (38a) ein erstes Drückteil (40) mit einer ersten Drückfläche (42) und die zweite Beaufschlagungseinheit (38b) ein zweites Drückteil (47) mit einer zweiten Drückfläche (49) aufweist, die parallel zueinander und schräg zur Arbeitsrichtung ausgerichtet sind, und die zur Erzeugung des Biegemoments (M) und/oder der Zugkraft (Z) von entgegengesetzten Seiten gegen den zweiten Abschnitt (31) des Ausgangsbleches (27) drücken,mit einem Werkzeug (52), das dazu eingerichtet ist, durch Einwirken auf das Ausgangsblech (27) eine Rissbildung an der Trennstelle (28) zu erzeugen, während das Biegemoment (M) und/oder die Zugkraft (Z) auf das Ausgangsblech (27) wirkt, wodurch das Trennen des Ausgangsblech (27) ausgelöst wird, so dass eine an der Trennstelle (28) Trennkante (29) des ersten Abschnitts (30) und/oder des zweiten Abschnitts (31) gebildet wird, die entlang einer Korngrenze des Materials des Ausgangsbleches (27) verläuft.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Trennen eines Ausgangsbleches an einer Trennstelle. Außerdem betrifft die Erfindung ein Blechteil, das insbesondere zur Verwendung in einem Blechpaket ausgebildet ist, wie etwa einem Blechpaket für einen Transformator, oder einer elektrischen Maschine.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Stanzen eines Ausgangsbleches an einer Trennstelle ist beispielsweise aus EP 1758697 B1 bekannt. Dabei wird das Ausgangsblech benachbart zu einer Trennstelle geklemmt. Ein Stanzstempel bewegt sich mit einer Stanzkante entlang der Trennstelle vollständig durch das Ausgangsblech und trennt dabei einen Abschnitt des Ausgangsbleches ab. Um hochfeste Bleche stanzen zu können, wird vorgeschlagen, zusätzlich ein Biegemoment auf das Ausgangsblech aufzubringen.
Beim Stanzen wird ein Stanzwerkzeug an der Trennstelle durch das Ausgangsblech hindurch bewegt. Andere bekannte Trennverfahren zum Trennen eines Bleches sind beispielsweise Laserschneiden oder Wasserstrahlschneiden.
EP 1 623 782 A1 offenbart ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Schneiden von hochfesten Blechen. Das zu trennende Material wird bis nahezu an die Bruchgrenze vorgespannt und dann einem Schneidvorgang unterzogen. Dabei werden einzelne Körner oder Kristalle durchtrennt, was durch sehr hohe Zugspannungen erreicht wird, die größer sind als die eingeleiteten Schubspannungen.
WO 2011/070 410 A1 offenbart einen Motor mit einem Stator und einen Rotor, der einen Magneten aufweist. In der äußeren Fläche des Magneten, die dem Stator zugewandt ist, wird eine Kerbe eingebracht und der Magnet wird in eine Mehrzahl von Streifen entlang der Spaltfläche unterteilt. Der Spaltpfad verläuft entlang der Korngrenzen. Ein Spalten entlang der Korngrenzen ist auch in US 2012/0153765 A1 beschrieben.
DE 10 2012 015 385 B3 betrifft eine Bruchtrennvorrichtung und ein Bruchtrennverfahren zum Bruchtrennen von Werkstücken. Eine Trennzone wird gekühlt, um das Material lokal zu verspröden und es leichter brechen zu können, beispielsweise mit Brechkeilen.
Aus US 2012/0125969 A1 ist eine Vorrichtung zur Handhabung eines Magneten bekannt. Mittels der Vorrichtung wird ein zu brechender Magnet durch zwei unterschiedliche Klemmeinheiten klemmend beaufschlagt. Anschließend wird eine Schwenkbewegung durchgeführt, um einen Teil des Magneten abzubrechen.
Ausgehend davon, kann es als Aufgabe der Erfindung angesehen werden, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Trennen eines Ausgangsbleches sowie ein Blechteil zu schaffen, das sich für den Einsatz in einem Magnetfeld besonders eignet.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 3 gelöst.
Erfindungsgemäß wird das Ausgangsblech mittels einer nachstehend erläuterten Vorrichtung an der Trennstelle in einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt geteilt. Die dabei entstehende Trennkante des ersten Abschnitts und/oder des zweiten Abschnitts des Ausgangsbleches verläuft entlang der Korngrenzen des Materials des Ausgangsbleches. Es hat sich gezeigt, dass dadurch der magnetische Fluss an der Trennkante weniger stark behindert wird und die Verwendung eines Blechteils, das eine Seitenkante aufweist, die durch wenigstens einen Abschnitt der entlang der Korngrenzen verlaufenden Trennkante gebildet ist, die Effizienz erhöht. Es wird erwartet, dass die magnetische Flussdichte bei gleicher magnetischer Feldstärke deutlich erhöht werden kann.
Erfindungsgemäß wird das Ausgangsblech benachbart zur Trennstelle in einem ersten Abschnitt geklemmt. Auf der dem ersten Abschnitt gegenüberliegenden Seite des Ausgangsbleches befindet sich der zweite Abschnitt des Ausgangsbleches. Nach dem Klemmen wird ein Biegemoment auf das Ausgangsblech um eine sich entlang der Trennstelle erstreckende Biegeachse und/oder eine von der Trennstelle weg gerichtete Zugkraft auf den zweiten Abschnitt erzeugt. Im Unterschied zu anderen Trennverfahren wird das Ausgangsblech an der Trennstelle nicht durch eine Schneide oder Kante vollständig durchstoßen, sondern es wird eine Rissbildung an der Trennstelle initiiert, beispielsweise indem eine Schubspannung schräg oder quer zur Erstreckungsebene des Ausgangsbleches aufgebracht und/oder eine Kerbe mit einer geringen Tiefe eingebracht wird. Das Ausgangsblech wird an der Trennstelle nicht durchstanzt oder durchschnitten, sondern z.B. lediglich mit einer begrenzten Tiefe eingekerbt oder eingeschnitten oder eingeritzt und/oder mit einer Schubspannung beaufschlagt, so dass Risse und vorzugsweise Mikrorisse an der Trennstelle im Ausgangsblech entstehen. Durch das an der Trennstelle wirkende Biegemoment bzw. durch die auf das Ausgangsblech wirkende Zugkraft entsteht dann ein Bruch, vorzugsweise ein Sprödbruch, entlang der Trennstelle. Dabei wird das Ausgangsblech an der Trennstelle zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt getrennt bzw. gebrochen, wobei sich Trennkanten ergeben, die entlang der Korngrenzen verlaufen.
Zur Erzeugung der Mikrorisse an der Trennstelle während das Biegemoment bzw. die Zugkraft wirken, kann eine Kerbe mit einer begrenzten Tiefe erzeugt werden, wobei die Tiefe der Kerbe mindestens um den Faktor 3 bis 5 kleiner ist als die Dicke des Ausgangsbleches an der Trennstelle. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Schubspannung schräg oder quer zur Oberfläche auf das Ausgangsblech an der Trennstelle erzeugt werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Kerbe und/oder das Zugmoment mit einer auf das Ausgangsblech einwirkenden mechanischen Schneide erzeugt. Alternativ hierzu ist es auch möglich, das Ausgangsblech durch andere Mittel, wie etwa Laser einzukerben bzw. einzuschneiden. Die mechanische Schneide kann beispielsweise in einem Schneidwinkel mit einem Betrag von 80° bis 90° bezogen auf die Erstreckungsebene des ersten Abschnitts auf das Ausgangsblech einwirken.
Die Zugkraft kann bei einem Ausführungsbeispiel parallel zu dem zweiten Abschnitt des Ausgangsbleches wirken. Die Zugkraft wirkt dabei in der Ebene, in der sich der zweite Abschnitt ausgehend von der Trennstelle erstreckt.
Vorzugsweise erfolgt das Trennen des Ausgangsbleches an der Trennstelle durch das Verursachen eines Sprödbruches. Es ist besonders bevorzugt, wenn das Ausgangsblech vor oder während dem Trennvorgang zumindest an der Trennstelle gekühlt wird. Beispielsweise kann zumindest die Trennstelle des Ausgangsbleches durch ein Kühlfluid, wie etwa Flüssigstickstoff (LN) gekühlt werden. Dadurch kann die Sprödigkeit des Ausgangsbleches erhöht und das Trennen entlang der Korngrenzen verbessert werden.
Es ist weiter vorteilhaft, wenn nach dem Trennen entlang der Trennstelle aus dem ersten Abschnitt und/oder dem zweiten Abschnitt wenigstens ein Blechteil durch ein beliebiges Trennverfahren herausgetrennt wird. Dieses Blechteil hat wenigstens eine Seitenkante, die zumindest durch einen Abschnitt der Trennkante gebildet ist. Diese Seitenkante verläuft somit entlang der Korngrenze des Materials des Ausgangsbleches. Diese Seitenkante ist insbesondere dazu vorgesehen, dass bei der Verwendung des Blechteils in einem Blechpaket Magnetfeldlinien in das Blechteil eintreten bzw. aus dem Blechteil herausführen. Diese Seitenkante bildet somit eine Durchtrittsfläche, also eine Austritts- und/oder Eintrittsfläche für Magnetfeldlinien und kann beispielsweise an einen Luftspalt angrenzen, wie er etwa zwischen dem Rotor und dem Stator einer elektrischen Maschine gebildet ist.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Trennung eines Ausgangsbleches hat eine Klemmeinrichtung, mit der der erste Abschnitt benachbart zur Trennstelle festgeklemmt werden kann. Ferner hat die Vorrichtung eine Beaufschlagungsanordnung, die dazu eingerichtet ist, ein Biegemoment auf das Ausgangsblech um eine sich entlang der Trennstelle erstreckende Biegeachse zu erzeugen und/oder um eine von der Trennstelle weg gerichtete Zugkraft auf den zweiten Abschnitt des Ausgangsbleches zu erzeugen. Außerdem ist ein Werkzeug vorhanden, das beispielsweise eine mechanische Schneide oder eine andere Einrichtung aufweisen kann, mit dem im Ausgangsblech an der Trennstelle eine Rissbildung ausgelöst werden kann, beispielsweise durch Einkerben bzw. Einritzen und/oder mit dem eine Schubspannung an der Trennstelle erzeugt werden kann, die schräg oder rechtwinklig zu einer Ebene ausgerichtet ist, in der sich der erste Abschnitt des Ausgangsbleches erstreckt. Das Werkzeug durchtrennt das Ausgangsblech an der Trennstelle nicht vollständig, sondern dringt höchstens mit einer begrenzten Tiefe ein, um das Ausgangsblech. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine entsprechende Schubspannung an der Trennstelle erzeugt werden, um das Trennen bzw. Brechen an der Trennstelle auszulösen. Als Folge der Schubspannung bzw. der Einkerbung an der Trennstelle, solange die Beaufschlagungsanordnung das Biegemoment und/oder die Zugkraft aufbringt, wird im Ausgangsblech an der Trennstelle eine Rissbildung ausgelöst und das Ausgangsblech wird getrennt bzw. gebrochen. Es bildet sich eine Trennkante am ersten Abschnitt bzw. am zweiten Abschnitt, die entlang der Korngrenze des Materials des Ausgangsbleches verläuft.
Die Beaufschlagungsanordnung weist eine erste Beaufschlagungseinheit und eine zweite Beaufschlagungseinheit auf, die in einer Arbeitsrichtung relativ zueinander bewegbar sind. Das Werkzeug ist vorzugsweise unabhängig von der Beaufschlagungsanordnung in Arbeitsrichtung bewegbar, kann aber auch mit der ersten Beaufschlagungseinheit verbunden sein und sich daher zusammen mit der ersten Beaufschlagungseinheit bewegen. Vorzugsweise wird das Einkerben bzw. das Aufbringen der Schubspannung durch das Werkzeug in Arbeitsrichtung auf das Ausgangsblech ausgeführt.
Die erste Beaufschlagungsanordnung hat ein erstes Drückteil mit einer ersten Drückfläche und die zweite Beaufschlagungsanordnung hat ein zweites Drückteil mit einer zweiten Drückfläche. Die Drückflächen sind dazu vorgesehen, beim Aufbringen des Biegemoments bzw. der Zugkraft jeweils am zweiten Abschnitt des Ausgangsbleches anzuliegen. Das Ausgangsblech wird somit von entgegengesetzten Seiten abgestützt, nämlich auf der einen Seite der Trennstelle durch die Klemmeinrichtung und auf der anderen Seite der Trennstelle durch die beiden Beaufschlagungseinheiten. Dadurch kann ein versehentliches plastisches Verformen des ersten und des zweiten Abschnitts beim Trennen vermieden werden.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn die beiden Drückteile schräg oder rechtwinklig zu der Arbeitsrichtung bewegbar gelagert sind. Dadurch lässt sich sehr einfach eine Zugkraft auf den zweiten Abschnitt des Ausgangsbleches aufbringen.
Erfindungsgemäß sind die Drückflächen parallel zueinander und schräg zur Arbeitsrichtung ausgerichtet. Durch die Relativbewegung der beiden Drückteile in Arbeitsrichtung kann somit - ähnlich wie bei einem Keilflächengetriebe - zusätzlich eine Zugkraft auf den zweiten Abschnitt erzeugt werden, ohne dass hierfür ein separater Antrieb notwendig wäre.
Ein erfindungsgemäß hergestelltes Blechteil kann insbesondere in einem Magnetfeldlinien leitenden Blechpakt eingesetzt werden. Das Blechteil ist durch wenigstens einen Trennvorgang aus einem Ausgangsblech hergestellt. Es weist wenigstens eine Seitenkante auf, die entlang der Korngrenzen entlang des Materials des Ausgangsbleches verläuft. Diese Seitenkante kann besonders bevorzugt für das Durchführen von Magnetfeldlinien in das Blechteil bzw. aus dem Blechteil verwendet werden. Bei gleicher magnetischer Feldstärke hat sich gezeigt, dass die sich entlang der Korngrenzen erstreckende Seitenkante die Ausbildung des magnetischen Flusses nicht behindert und dadurch eine große magnetische Flussdichte erreichbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

1 und 2 jeweils eine schematische Teildarstellung eines Rotorbleches bzw. eines Statorbleches einer elektrischen Maschine in einer Seitenansicht,
3 bis 5 jeweils eine schematische Darstellung von mehreren Zähnen des Rotorbleches bzw. des Statorbleches gemäß der 1 und 2,
6 bis 8 jeweils ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Trennen eines Ausgangsbleches an einer Trennstelle in unterschiedlichen Situationen während des Trennvorgangs und
9 bis 11 jeweils eine schematische Prinzipdarstellung des Herstellens eines Bleichteils aus einem an einer Trennstelle getrennten Ausgangsblech.

In den 1 und 2 ist schematisch ein Statorblech 15 bzw. ein Läufer- oder Rotorblech 16 veranschaulicht. Solche Bleche werden in Statoren bzw. Rotoren von elektrischen Maschinen zu Blechpaketen zusammengefügt. Sie weisen dabei einen Ringteil 17 auf, ausgehend von dem sich Zähne 18 radial nach innen bzw. nach außen erstrecken und an ihrem jeweiligen freien Ende einen Zahnkopf 19 aufweisen. In den 3 bis 5 sind beispielshafte Ausführungen von Zähnen 18 für ein Statorblech 15 oder ein Rotorblech 16 veranschaulicht. Die Zähne 18 können aus mehreren einzelnen Blechteilen 20 an den dargestellten Fügelinien 21 miteinander verbunden sein. An den Fügelinien 21 kann eine formschlüssige und/oder stoffschlüssige Verbindung hergestellt sein. Am Zahnkopf 19 weist jeder Zahn 18 eine Durchtrittsfläche 22 auf, durch die Magnetfeldlinien aus dem Zahn 18 austreten bzw. in den Zahn 18 eintreten. Die Durchtrittsfläche 22 kann an einem einzigen Blechteil 20 oder abschnittsweise an mehreren miteinander verbundenen Blechteilen 20 angeordnet sein.
Es versteht sich, dass in Abwandlung zu den 3 bis 5 jeder Zahn 18 aus lediglich aus einem einzigen Blechteil 20 ohne Naht- und Fügestelle ausgeführt sein kann.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass sich die Erfindung nicht nur auf rotierende elektrische Maschinen, sondern auch auf Linearantriebe beziehen kann. Das Statorblech 15 bzw. das Läuferblech 16 sind dann nicht in einer Umfangsrichtung ringförmig ausgebildet, sondern erstrecken sich geradlinig. Die Form der Zähne 18 kann auch dabei wie in den 3 bis 5 schematisch veranschaulicht vorgesehen sein.
Das wenigstens eine Blechteil 20 wird durch wenigstens einen Trennvorgang aus einem Ausgangsblech 27 hergestellt. Es wird an einer Trennstelle 28 getrennt, wobei an der Trennstelle wenigstens eine und beispielsgemäß zwei Trennkanten 29 entstehen (9 bis 11), die sich entlang einer Korngrenze des Materials des Ausgangsbleches 27 erstrecken. Beispielsgemäß wird das Ausgangsblech 27 an der Trennstelle 28 in einen ersten Abschnitt 30 und einen zweiten Abschnitt 31 getrennt, wobei jeder der beiden Abschnitte 30, 31 eine Trennkante 29 aufweist, die sich entlang der Korngrenze des Materials des Ausgangsbleches 27 erstreckt. Aus diesen Abschnitten 30, 31 kann in nachfolgenden Trennprozessen, beispielsweise durch Stanzen, Schneiden, Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden, usw. ein oder mehrere Blechteile 20 herausgetrennt werden, wie es schematisch in den 9 bis 11 gezeigt ist. Diese Blechteile 20 haben eine Seitenkante 32, die durch jeweils einen Abschnitt der Trennkante 29 gebildet ist. Jede Seitenkante 32 kann eine Durchtrittsfläche 22 eines Zahnes 18 bzw. einen Flächenabschnitt 22a einer Durchtrittsfläche 22 bilden (vgl. auch beispielhaft 3 bis 5).
In den 6 bis 8 ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 35 zum Trennen des Ausgangsbleches 27 an der Trennstelle 28 in den ersten Abschnitt 30 und den zweiten Abschnitt 31 veranschaulicht. Die Vorrichtung 35 weist ein Maschinengestell 36 auf. An dem Maschinengestell 36 ist eine Klemmeinrichtung 37 mit einem ersten Klemmteil 37a und einem zweiten Klemmteil 37b angeordnet. Die beiden Klemmteile 37a, 37b sind in einer Arbeitsrichtung A relativ zueinander bewegbar. Beispielsgemäß ist das zweite Klemmteil 37b gegenüber dem Maschinengestell 36 feststehend, während das erste Klemmteil 37a in Arbeitsrichtung A entlang des Maschinengestells 36 und relativ zum zweiten Klemmteil 37b bewegbar ist. Die Klemmeinrichtung 37 ist dazu eingerichtet, den ersten Abschnitt 30 des Ausgangsbleches 27 zwischen den beiden Klemmteilen 37a, 37b zu klemmen.
Benachbart zu der Klemmeinrichtung 37 weist die Vorrichtung 35 eine Beaufschlagungsanordnung 38 auf. Die Beaufschlagungsanordnung 38 ist dazu eingerichtet, an der Trennstelle 28 des Ausgangsbleches 27 ein Biegemoment M um eine sich parallel bzw. tangential zur Trennstelle 28 erstreckende Biegeachse B zu erzeugen. Ferner ist die Beaufschlagungsanordnung 38 dazu eingerichtet, eine Zugkraft Z parallel zu dem zweiten Abschnitt 31 des Ausgangsbleches 27 von der Trennstelle 28 weg zu erzeugen. Bei einer abgewandelten Ausführungsform kann alternativ auch lediglich das Biegemoment M oder die Zugkraft Z erzeugt werden.
Die Beaufschlagungsanordnung 38 hat eine erste Beaufschlagungseinheit 38a sowie eine zweite Beaufschlagungseinheit 38b, die in der Arbeitsrichtung A relativ zueinander bewegbar sind. Die erste Beaufschlagungseinheit 38a hat einen in Arbeitsrichtung A bewegbar entlang des Maschinengestells 36 geführten Stößel 39, der in Arbeitsrichtung A durch einen nicht dargestellten Antrieb bewegbar ist. An dem Stößel 39 ist auf der der zweiten Beaufschlagungseinheit 38b zugewandten Seite ein erstes Drückteil 40 angeordnet. Das erste Drückteil 40 stützt sich an dem Stößel 39 ab, so dass in Arbeitsrichtung A die vom Stößel 39 ausgeübte Kraft auf das erste Drückteil 40 übertragbar ist.
Das erste Drückteil 40 ist schräg oder rechtwinklig zur Arbeitsrichtung A in einer Querrichtung Q mittels einer ersten Lagereinrichtung 41 bewegbar am Stößel 39 gelagert. Das Drückteil kann optional zusätzlich auch am Maschinengestell 36 gelagert sein. Das erste Drückteil 40 hat an seiner der zweiten Beaufschlagungseinheit 38b zugewandten Seite wenigstens eine erste Drückfläche 42, mit der es am zweiten Abschnitt 31 des Ausgangsbleches zur Ausübung des Biegemoments M bzw. der Zugkraft Z anliegt. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind im Bereich der wenigstens einen Drückfläche 42 Vorsprünge 43, wie Zacken, Noppen oder dergleichen vorhanden, so dass über das erste Drückteil 40 auch eine Kraft parallel zu der Ebene bewirkt werden kann, in der sich die wenigstens eine Drückfläche 42 erstreckt. Diese Ebene ist im Ausführungsbeispiel geneigt zur Arbeitsrichtung A angeordnet. Befindet sich das erste Drückteil 40 in einer Ausgangslage mit Abstand zu dem zweiten Abschnitt 31 des Ausgangsbleches 27, so befindet sich der Teil der wenigstens einen Drückfläche 42 in Arbeitsrichtung A betrachtet näher am Ausgangsblech 27, der in Querrichtung Q den größeren Abstand von der Trennstelle 28 aufweist (6).
Die zweite Beaufschlagungseinheit 38b weist ein Abstützteil 46 auf, an dem ein zweites Drückteil 47 mittels einer zweiten Lagereinrichtung 48 in Querrichtung Q bewegbar gelagert ist, analog zur Lagerung des ersten Drückteils 40. Das zweite Drückteil 47 hat wenigstens eine zweite Drückfläche 49, die zur Erzeugung des Biegemoments M bzw. der Zugkraft Z an dem Ausgangsblech 27 anliegt. Die wenigstens eine zweite Drückfläche 49 erstreckt sich in einer Ebene, die parallel zu der Ebene ausgerichtet ist, in der sich die wenigstens eine erste Drückfläche 42 erstreckt. Analog zur ersten Drückfläche 42 sind beispielsgemäß auch im Bereich der wenigstens einen zweiten Drückfläche 49 Vorsprünge 43 vorhanden.
Das Abstützteil 46 ist in Arbeitsrichtung A beispielsgemäß federelastisch am Maschinengestell 36 bzw. einem Fundament abgestützt. Es könnte in Abwandlung hierzu analog zum Stößel 39 auch in Arbeitsrichtung A bewegbar angeordnet sein.
Zu der Vorrichtung 35 gehört außerdem ein in der Arbeitsrichtung A bewegbar gelagertes, antreibbares Werkzeug 52, das beim Ausführungsbeispiel als mechanisches Schneidwerkzeug mit einer Schneide 53 ausgeführt. Das Werkzeug 52 dient dazu, an der Trennstelle 28 eine Kerbe mit einer geringen Tiefe T zu erzeugen, die kleiner ist, als die Dicke des Ausgangsbleches 27 an der Trennstelle 28. Die Tiefe T ist vorzugsweise zumindest um den Faktor 3 bis 5 kleiner als die Dicke D des Ausgangsbleches 27. Beim Ausführungsbeispiel ist das Werkzeug 52 in Arbeitsrichtung A beweglich, so dass es in einem Schneidwinkel von etwa 90° relativ zu der Erstreckungsebene des ersten Abschnitts 30 auf das Ausgangsblech 27 einwirkt.
Anstelle des Einkerbens kann auch ein Werkzeug 52 vorhanden sein, das an der Trennstelle 28 eine Schubspannung erzeugt durch eine Kraft, die vorzugsweise in Arbeitsrichtung A auf das Ausgangsblech 27 ausgeübt wird.
In jedem Fall ist das Werkzeug 52 dazu eingerichtet, an der Trennstelle 28 kleine Mikrorisse zu erzeugen, um das Brechen des Ausgangsbleches 27 an der Trennstelle 28 auszulösen. Das Werkzeug 52 führt keine Schneide- oder Stanzoperation aus und durchtrennt das Ausgangsblech 27 an der Trennstelle 28 nicht vollständig. Dadurch wird ein Materialfluss zumindest weitgehend vermieden. Die Korngrenzen bleiben an den entstehenden Trennkanten 29 der beiden Abschnitte 30, 31 erhalten, was den Verlauf von Magnetfeldlinien an den Trennkanten 29 verbessert, wenn sich ein aus dem Ausgangsblech hergestelltes Blechteil in einem Magnetfeld befindet.
Optional kann zur Erhöhung der Sprödigkeit eine Kühlung des Ausgangsbleches zumindest an der Trennstelle 28 erfolgen. Das Kühlen kann durchgeführt werden, bevor das Ausgangsblech 27 in die Vorrichtung 35 eingelegt wird. Es ist auch möglich, an der Vorrichtung 35 eine Kühlmittelzufuhr 55 zum Zuführen eines Kühlfluides K zur Trennstelle 28 vorzusehen. Als Kühlfluid K kann beispielsweise Flüssigstickstoff LN verwendet werden.
Das Verfahren zum Trennen des Ausgangsbleches 27 an der Trennstelle 28 entlang der Korngrenze des Materials des Ausgangsbleches 27 ist wie folgt:
Zunächst wird ein Ausgangsblech 27 bereitgestellt und in die Vorrichtung 35 eingelegt. Im Anschluss wird der erste Abschnitt 30 des Ausgangsbleches 27 zwischen den beiden Klemmteilen 37a, 37b benachbart zur Trennstelle 28 eingeklemmt.
Um einen Sprödbruch an der Trennstelle 28 zu erzeugen bzw. das Brechen an der Trennstelle 28 entlang der Korngrenze zu verbessern, kann zumindest die Trennstelle 28 oder das gesamte Ausgangsblech 27 vor oder nach dem Einklemmen des Ausgangsbleches 27 durch ein Kühlfluid K gekühlt werden.
Der zweite Abschnitt 31 des Ausgangsbleches 27 wird durch die Beaufschlagungsanordnung 38 beaufschlagt, so dass der zweite Abschnitt 31 des Ausgangsbleches 27 zwischen diesen Drückflächen 42, 49 gehalten wird. Aufgrund der sich ausgehend von dem ersten Abschnitt 30 schräg zu der Arbeitsrichtung erstreckenden Drückflächen 42, 49 wird an der Trennstelle 28 ein Biegemoment M um eine Biegeachse B rechtwinklig zur Arbeitsrichtung A und zur Querrichtung Q erzeugt. Außerdem wird eine Zugkraft Z parallel zur Verlaufsrichtung des zweiten Abschnitts 31 erzeugt. Die Richtung der Zugkraft Z verläuft parallel zu den Ebenen, in der sich die Drückflächen 42, 49 erstrecken.
Zur Erzeugung des Biegemoments M und der Zugkraft Z wird der Stößel 39 auf das Ausgangsblech 27 bzw. die zweite Beaufschlagungseinheit 38b zu bewegt. Dabei gelangt der zweite Abschnitt 31 des Ausgangsbleches 27 zunächst in Kontakt mit dem ersten Drückteil 40 und wird anschließend so weit um die Biegeachse B gebogen, bis der zweite Abschnitt 31 zwischen den beiden Drückflächen bzw. den beiden Drückteilen 40, 47 gehalten ist. Durch die Lagereinrichtungen 41, 48 können sich die beiden Drückteile 40, 47 in Querrichtung Q von der Trennstelle 28 weg bewegen. Dadurch entsteht die Zugkraft Z. Der zweite Abschnitt 31 kann zu diesem Zwecke kraftschlüssig und/oder formschlüssig zwischen den beiden Drückflächen 42, 49 gehalten werden.
Beispielsgemäß wird die Zugspannung Z durch das Werkzeug 52 verursacht. Das Werkzeug 52 hat eine Keilfläche 52a, an der sich das erste Drückteil 40 abstützt. Durch eine Bewegung des Werkzeugs 52 auf die zweite Beaufschlagungseinheit 38b zu, wird das zweite Drückteil 40 in Querrichtung Q von der Trennstelle 28 weg bewegt. Aufgrund der kraftschlüssigen und/oder formschlüssigen Kopplung des zweiten Drückteils 41 mit dem zweiten Abschnitt 31, wird auch das zweite Drückteil 41 in Querrichtung Q von der Trennstelle 28 weg bewegt. Diese Situation ist schematisch in 7 schematisch veranschaulicht.
Anschließend erzeugt das Werkzeug 52 und beispielsgemäß die Schneide 53 eine Einkerbung mit geringer Tiefe T im Oberflächenbereich des Ausgangsbleches 27 an der Trennstelle 28 (8). Dabei wird an der Trennstelle 28 eine Rissbildung ausgelöst, die sich ausgehend von der eingekerbten unter einer Zugspannung stehenden Oberfläche durch die Dicke des Ausgangsbleches 27 an der Trennstelle 28 fortsetzt. Das Ausgangsblech 27 wird zwischen dem ersten Abschnitt 30 und dem zweiten Abschnitt 31 durch einen ausgelösten Bruchvorgang getrennt, wobei an beiden Abschnitten 30, 31 jeweils eine Trennkante 29 entsteht, die entlang der Korngrenzen des Materials des Ausgangsbleches 27 verläuft.
Es ist vorteilhaft, wann die Klemmeinrichtung 37 den ersten Abschnitt 31 des Bleches zumindest im Bereich der Trennstelle 28 nach dem Einkerben etwas entlastet. Dadurch kann sich das Blech von der Schneide 53 zurückziehen und der Verschleiß der Schneide 53 bzw. des Werkzeugs 52 wird gemindert.
Durch dieses Trennverfahren ist ein Fließen des Materials des Ausgangsbleches 27 an der Trennstelle 28 vermieden bzw. auf ein Minimum reduziert. Für das erfindungsgemäße Verfahren gilt: $σ_{ν} = \sqrt{{(σ_{B} + σ_{Z})}^{2} + 3 τ^{2}}$
mit

σ_V:: Vergleichsspannung
σ_B:: Biegespannung
σ_Z :: Zugspannung
τ:: Schubspannung

Die Zugspannung σ_Z wird dabei durch die Zugkraft Z und die Biegespannung σ_B durch das Biegemoment M bewirkt. Die Schubspannung τ wird durch das Werkzeug 52 hervorgerufen.
Die Trennstelle 28 hat beispielsgemäß einen zumindest abschnittsweise geradlinigen Verlauf, kann aber auch einen zumindest abschnittsweise gekrümmten Verlauf aufweisen.
Wie in den 9 bis 11 gezeigt und bereits erläutert, kann aus den beiden Abschnitten 30, 31 des Ausgangsbleches 27 anschließend ein Blechteil 20 durch ein beliebiges Trennverfahren herausgetrennt werden, das eine Seitenkante 32 aufweist, die zumindest durch einen Abschnitt der Trennkante 29 gebildet ist.
Die Erfindung betrifft ein Blechteil 20, das aus einem Ausgangsblech 27 hergestellt ist und wenigstens eine Seitenkante 32 aufweist, die sich entlang der Korngrenzen des Materials des Ausgangsbleches 27 erstreckt. Es werden ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zum durch einkerben bzw. einritzen bzw. einschneiden induzierten Trennen bzw. Brechen des Ausgangsbleches 27 an einer Trennstelle 28 vorgeschlagen. Das Ausgangsblech wird mit einem ersten Abschnitt 30 benachbart zur Trennstelle 28 eingespannt. Auf der dem ersten Abschnitt 30 entgegengesetzten Seite der Trennstelle 28 befindet sich ein zweiter Abschnitt 31 des Ausgangsbleches 27, der beaufschlagt wird, um ein Biegemoment M um eine Biegeachse B an der Trennstelle 28 und/oder eine Zugkraft Z zu erzeugen, die von der Trennstelle 28 weg gerichtet ist. Vorzugsweise durch das Erzeugen einer Kerbe mit begrenzter Tiefe und/oder das Erzeugen einer Schubspannung an der Trennstelle 28, wird die Rissbildung an der Trennstelle 28 ausgelöst und der zweite Abschnitt 31 vom ersten Abschnitt 30 entlang der Korngrenze des Materials des Ausgangsbleches 27 getrennt.
Bezugszeichenliste

15: Statorblech
16: Rotorblech
17: Ringteil
18: Zahn
19: Zahnkopf
20: Blechteil
21: Fügelinie
22: Durchtrittsfläche
22a: Flächenabschnitt der Durchtrittsfläche
27: Ausgangsblech
28: Trennstelle
29: Trennkante
30: erster Abschnitt
31: zweiter Abschnitt
32: Seitenkante
35: Vorrichtung
36: Maschinengestell
37: Klemmeinrichtung
37a: erstes Klemmteil
37b: zweites Klemmteil
38: Beaufschlagungsanordnung
38a: erste Beaufschlagungseinheit
38b: zweite Beaufschlagungseinheit
39: Stößel
40: erstes Drückteil
41: erste Lagereinrichtung
42: erste Drückfläche
43: Vorsprung
46: Abstützteil
47: zweites Drückteil
48: zweite Lagereinrichtung
49: zweite Drückfläche
52: Werkzeug
53: Schneide
55: Kühlmittelzufuhr
_α: Schneidwinkel
σ_B: Biegespannung
σ_V: Vergleichsspannung
σ_Z: Zugspannung
τ: Schubspannung
A: Arbeitsrichtung
B: Biegeachse
K: Kühlfluid
M: Biegemoment
T: Tiefe
Z: Zugkraft

Claims

Vorrichtung zur Trennung eines Ausgangsbleches (27) an einer Trennstelle (28), mit einer Klemmeinrichtung (37), die dazu eingerichtet ist, einen ersten Abschnitt (30) eines Ausgangsbleches (27) benachbart zu der Trennstelle (28) festzuklemmen, mit einer Beaufschlagungsanordnung (38), die dazu eingerichtet ist, ein Biegemoment (M) auf das Ausgangsblech (27) um eine sich entlang der Trennstelle (28) erstreckende Biegeachse (B) zu erzeugen und/oder um eine von der Trennstelle (28) weg gerichtete Zugkraft (Z) auf einen zweiten Abschnitt (31) des Ausgangsbleches (27) zu erzeugen, der auf einer dem ersten Abschnitt (30) entgegengesetzten Seite der Trennstelle (28) angeordnet ist, wobei die Beaufschlagungsanordnung (38) eine erste Beaufschlagungseinheit (38a) und eine zweite Beaufschlagungseinheit (38b) aufweist, die in einer Arbeitsrichtung (A) relativ zueinander bewegbar sind und wobei die erste Beaufschlagungseinheit (38a) ein erstes Drückteil (40) mit einer ersten Drückfläche (42) und die zweite Beaufschlagungseinheit (38b) ein zweites Drückteil (47) mit einer zweiten Drückfläche (49) aufweist, die parallel zueinander und schräg zur Arbeitsrichtung ausgerichtet sind, und die zur Erzeugung des Biegemoments (M) und/oder der Zugkraft (Z) von entgegengesetzten Seiten gegen den zweiten Abschnitt (31) des Ausgangsbleches (27) drücken, mit einem Werkzeug (52), das dazu eingerichtet ist, durch Einwirken auf das Ausgangsblech (27) eine Rissbildung an der Trennstelle (28) zu erzeugen, während das Biegemoment (M) und/oder die Zugkraft (Z) auf das Ausgangsblech (27) wirkt, wodurch das Trennen des Ausgangsblech (27) ausgelöst wird, so dass eine an der Trennstelle (28) Trennkante (29) des ersten Abschnitts (30) und/oder des zweiten Abschnitts (31) gebildet wird, die entlang einer Korngrenze des Materials des Ausgangsbleches (27) verläuft.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Drückteile (42, 49) schräg oder rechtwinkelig zu der Arbeitsrichtung (A) bewegbar gelagert sind.
Verfahren zum Trennen eines Ausgangsbleches (27) an einer Trennstelle (28) unter Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, - Bereitstellen des Ausgangsbleches (27), - Klemmen des Ausgangsbleches (27) in einem ersten Abschnitt (30) benachbart zu der Trennstelle (28), - Erzeugen eines Biegemoments (M) auf das Ausgangsblech (27) um eine sich entlang der Trennstelle (28) erstreckende Biegeachse (B) und/oder Erzeugen einer von der der Trennstelle (28) weg gerichtete Zugkraft (Z) auf einen zweiten Abschnitt (31) des Ausgangsbleches (27), der auf einer dem ersten Abschnitt (30) entgegengesetzten Seite der Trennstelle (28) angeordnet ist, - Auslösen einer Rissbildung an der Trennstelle (28) während das Biegemoment (M) und/oder die Zugkraft (Z) auf das Ausgangsblech (27) wirkt, wodurch das Trennen des Ausgangsbleches (27) ausgelöst wird, so dass an der Trennstelle (28) eine Trennkante (29) des ersten Abschnitts (30) und/oder des zweiten Abschnitts (31) gebildet wird, die entlang einer Korngrenze des Materials des Ausgangsbleches (27) verläuft.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rissbildung durch Erzeugen einer Kerbe oder eines Einschnitts mit einer begrenzten Tiefe (T) und/oder durch Aufbringen einer Schubspannung ausgelöst wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kerbe und/oder die Schubspannung mit einer auf das Ausgangsblech (27) mechanisch einwirkenden Schneide (53) erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugkraft (Z) parallel zu dem zweiten Abschnitt (31) des Ausgangsbleches (27) wirkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangsblech (27) vor oder während des Trennens zumindest an der Trennstelle (28) gekühlt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kühlung der Trennstelle (28) ein Kühlfluid (K) auf das Ausgangsblech (27) gerichtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennen an der Trennstelle (28) durch das Verursachen eines Sprödbruches erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem ersten Abschnitt (30) und/oder dem zweiten Abschnitt (31) wenigstens ein Blechteil (20) herausgetrennt wird, das eine Seitenkante (32) aufweist, die zumindest durch einen Abschnitt der Trennkante (29) gebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennstelle (28) einen zumindest abschnittsweise geradlinigen und/oder gekrümmten Verlauf aufweist.