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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Blechpakets aus paketierten und miteinander verbundenen Blechteilen sowie eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen Blechpakets.
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Aus der europäischen Patentanmeldung
EP 3 089 335 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verbinden von Blechteilen zu einem Blechpaket bekannt, wobei Blechteile von einem Elektroband freigestanzt, gestapelt und zu einem Blechpaket zumindest stoffschlüssig verbunden werden. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass das Elektroband vor dem Freistanzen zumindest bereichsweise mit einer aushärtbaren, polymeren Klebstoffschicht beschichtet wird, die bevorzugt als heißhärtende Backlackschicht ausgebildet ist. Ein solcher Backlack erfordert Aushärtezeiten, was die Herstellung des Blechpakets teuer macht. Alternativ ist es auch bekannt, solche Blechpakete durch Schweißen oder Stanzen zu paketieren, wodurch aber insbesondere zwischen den einzelnen Blechteilen des Blechpakets elektrisch leitende Verbindungen erzeugt werden können, was dann zu erhöhten Wirbelstromverlusten in einer das Blechpaket aufweisenden elektrischen Maschine führen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Blechpakets aus paketierten und miteinander verbundenen Blechteilen zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Herstellen eines Blechpakets aus paketierten und miteinander verbundenen Blechteilen geschaffen wird, welches folgende Schritte aufweist: Eine Mehrzahl von Blechteilen wird entlang einer Stapelrichtung übereinander zu einem Blechpaket angeordnet, wobei zwischen benachbarten Blechteilen ein mittels elektromagnetischer Strahlung aushärtbarer Klebstoff angeordnet ist. Das Blechpaket wird mit elektromagnetischer Strahlung entlang einer Einstrahlrichtung bestrahlt, die schräg, insbesondere senkrecht zu der Stapelrichtung orientiert ist. Diese Vorgehensweise ermöglicht insbesondere eine prozesssichere und schnelle Herstellung des Blechpakets, da das Aktivieren und Aushärten des Klebstoffs mittels elektromagnetischer Bestrahlung sehr schnell verlaufen kann. Dabei hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass eine nur kurze, insbesondere stirnseitige, das heißt seitliche, Bestrahlung des Blechpakets ausreicht, um das Aktivieren und Aushärten des Klebstoffs zu starten, wobei die weitergehende Aktivierung und Aushärtung sich dann in dem Klebstoff selbstständig fortsetzt. Es genügt also quasi das Setzen eines Initialreizes oder einer initialen Aktivierung, um die Aushärtung des Klebstoffs zu starten und diesen vollständig durchzuhärten. Insbesondere bedarf es hierfür keiner vollflächigen Bestrahlung der einzelnen Klebstoffschichten auf den Blechteilen, sondern es genügt eine seitliche, stirnseitige Bestrahlung der zwischen den einzelnen Blechteilen an dem Blechpaket optisch zugänglichen Kanten der Klebstoffschichten.
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Sind die Klebstoffschichten für die verwendete Strahlung zumindest teileweise transparent, kann die Einstrahlrichtung so gewählt werden, dass die Strahlung stirnseitig in die Klebstoffschichten eingekoppelt und dann in den Kleberschichten weitergeführt wird, wobei sie gegebenenfalls auch an den innenliegenden Oberflächen der Blechteile einmal oder mehrfach reflektiert wird und so insgesamt tiefer in die Klebstoffschichten eindringen kann. Besonders zweckmäßig ist es hierzu, die elektromagnetische Strahlung in etwa gleich groß oder kleiner als die Stirnfläche einer Klebstoffschicht zu fokussieren, und bevorzugt die verschiedenen Klebstoffschichten dann mit der elektromagnetischen Strahlung abzuscannen.
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Ein im Rahmen des Verfahrens hergestelltes Blechpaket ist bevorzugt ein Elektroblechpaket, das insbesondere in einem Rotor oder Stator einer elektrischen Maschine angewendet wird. Die Blechteile sind dabei insbesondere als Blechlamellen ausgebildet, welche zu dem Blechpaket paketiert und miteinander verbunden werden. Das Blechpaket ist besonders bevorzugt eingerichtet zur Verwendung in einer elektrischen Traktionsmaschine, insbesondere in einem Elektromotor für einen Kraftfahrzeug-Antrieb, beispielsweise für einen Traktionsmotor in einem rein elektrisch angetriebenen Fahrzeug oder in einem Fahrzeug, welches einen hybriden Antriebsstrang aufweist.
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Dass der Klebstoff zwischen benachbarten Blechteilen angeordnet ist, bedeutet insbesondere, dass jeweils zwischen zwei einander paarweise benachbarten und einander zugewandten Blechteilen eine Klebstoffschicht angeordnet ist. Insbesondere ist bevorzugt zwischen allen einander benachbarten Blechteilen des Blechpakets Klebstoff angeordnet.
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Insbesondere ist vorgesehen, dass der Klebstoff zwischen benachbarten Blechteilen angeordnet wird, wobei dies entweder im Rahmen des Verfahrens durch Aufbringen des Klebstoffs auf zumindest eine Seite der Blechteile erfolgen kann, oder wobei der Klebstoff bereits auf die Blechteile vorab aufgebracht ist, wobei er dadurch zwischen benachbarten Blechteilen angeordnet wird, dass die Blechteile übereinander in Stapelrichtung zu dem Blechpaket angeordnet werden.
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Das Blechpaket wird insbesondere nach dem Stapeln, das heißt als fertiges Paket, mit der elektromagnetischen Strahlung entlang der Einstrahlrichtung bestrahlt. Es werden vorzugsweise entweder die einzelnen stirnseitigen Klebstoffschichten mit einem oder mehreren Strahlen – nacheinander oder gleichzeitig – bestrahlt, oder das Blechpaket wird als Ganzes bestrahlt, oder es werden Teile davon bestrahlt.
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Die Einstrahlrichtung erstreckt sich besonders bevorzugt senkrecht zu der Stapelrichtung. Dabei wird insbesondere eine Stirnseite des Blechpakets bestrahlt, das heißt eine Seite, die senkrecht zu Stapelflächen der Blechteile ausgerichtet ist, auf welchen die Stapelrichtung senkrecht steht. An dieser Stirnseite sind die einzelnen, zwischen den Blechteilen angeordneten Klebstoffschichten optisch zugänglich.
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Durch das Bestrahlen des Blechpakets mit der elektromagnetischen Strahlung wird der Klebstoff insbesondere ausgehärtet. Im Ergebnis wird im Rahmen des Verfahrens das paketierte und aus untereinander verbundenen Blechteilen bestehende Blechpaket erhalten.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Blechpaket mit elektromagnetischer Strahlung des infraroten Spektralbereichs bestrahlt wird. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass elektromagnetische Strahlung aus dem sichtbaren Spektralbereich verwendet wird, insbesondere blaues oder grünes Licht. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass das Blechpaket mit elektromagnetischer Strahlung aus dem ultravioletten Spektralbereich bestrahlt wird. Eine Bestrahlung des Blechpakets mit elektromagnetischer Strahlung aus den genannten Spektralbereichen kann mit einfachen und kostengünstigen Mitteln bewirkt werden. Besonders bevorzugt wird eine Bestrahlung des Blechpakets mit ultravioletter Strahlung, da dies eine besonders effiziente Aktivierung und Aushärtung des Klebstoffs ermöglicht.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Blechpaket mit wenigstens einem Laserstrahl bestrahlt wird. Dies ermöglicht eine besonders intensive und damit zugleich auch besonders kurzzeitige Bestrahlung des Blechpakets. Zudem kann der oder die Laserstrahlen sehr gut über optische Elemente von der Größe her auf die stirnseitigen Flächen der Klebstoffschichten angepaßt und fokussiert werden, um eine hohe Leistungsdichte zu erhalten. Alternativ ist es auch möglich, dass eine Leuchtdiode oder eine Mehrzahl von Leuchtdioden (LED) oder eine in anderer Weise ausgebildete Lampe als Strahlungsquelle verwendet wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Blechpaket – insbesondere kurzzeitig – mit einem kontinuierlichen Laserstrahl oder mit einem Laserpuls bestrahlt wird. Auf diese Weise ist eine kurzzeitige Bestrahlung des Blechpakets möglich, wodurch das Verfahren sehr schnell und damit auch kostengünstig ausgestaltet ist, wobei eine zu hohe Erwärmung der Blechteile und damit eine Schädigung des Klebers, ein Verzug und dergleichen vermieden wird. Eine kurzzeitige Bestrahlung kann dabei insbesondere durch Ein- und Ausschalten oder -blenden eines mittels eines Dauerstrichlasers erzeugten Laserstrahls bereitgestellt werden, wobei hier keine Pulsüberhöhung erreicht wird. Ein Laserpuls kann insbesondere durch einen gepulsten Laser bereitgestellt werden, der insbesondere höhere Pulsspitzenleistungen oder kürzere Pulse als ein Dauerstrichlaser erzeugen kann, wobei das Blechpaket besonders bevorzugt mit einem einzelnen Puls oder mit mehreren Pulsen des Pulslasers bestrahlt wird.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Laserstrahl fächerförmig aufgeweitet wird, bevor er auf die Stirnseite des Blechpakets trifft. Es kann auch ein Fächer aus einer Mehrzahl von fächerförmig ausgestrahlten Laserstrahlen verwendet werden. Dies ermöglicht eine simultane Bestrahlung eines größeren Bereichs der Stirnseite im Vergleich zu einem punktförmigen oder einzigen Laserstrahl. Zur fächerförmigen Aufweitung des Laserstrahls können optische Elemente, beispielsweise Zylinderlinsen, diffraktive Elemente oder dergleichen verwendet werden. Es ist aber auch eine dynamische Aufweitung möglich, beispielsweise mittels beweglicher Ablenkspiegel, sodass der Laserstrahl durch dynamische Ablenkung, insbesondere durch Scannen, fächerförmig aufgeweitet wird.
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Zusätzlich oder alternativ zu der fächerförmigen Aufweitung des Laserstrahls ist es möglich, dass das Blechpaket mit dem wenigstens einen Laserstrahl überstrichen wird. Insbesondere wird die bestrahlte Stirnseite des Blechpakets – bevorzugt vollständig – mit dem Laserstrahl überstrichen. Dabei ist es insbesondere möglich, dass der fächerförmig aufgeweiete Laserstrahl in eine Richtung, die sich schräg oder senkrecht zu der Erstreckung der fächerförmigen Aufweitung erstreckt, verlagert wird, sodass der aus dem Laserstrahl gebildete Fächer die Stirnseite des Blechpakets überstreicht. Auch eine dynamische Ablenkung des Laserstrahls entlang von zwei vorzugsweise senkrecht, aufeinanderstehenden Richtungen ist möglich, wobei die Stirnseite des Blechpakets dann durch den Laserstrahl quasi flächig abgescannt oder abgerastert wird. Dabei kann der Strahl auch so gescannt werden, dass vorzugsweise nur die Stirnflächen der Klebstoffschichten und nicht die Stirnflächen der Blechteile überstrichen werden.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Blechteile aus einem Bandmaterial, insbesondere aus einem Elektroband, ausgestanzt werden. Das Bandmaterial, insbesondere das Elektroband, wird bevorzugt von einem Coil abgehaspelt oder abgewickelt und dem Stanzprozess zugeführt. Der Klebstoff wird insbesondere vor, nach oder während des Stanzens auf das Bandmaterial oder auf die einzelnen Blechteile aufgebracht. Dabei ist es möglich, dass der Klebstoff bereits – einseitig oder beidseitig – auf das aufgewickelte Bandmaterial, also den Coil, aufgebracht ist. Es ist aber auch möglich, dass der Klebstoff im Rahmen des hier vorgeschlagenen Verfahrens insbesondere unmittelbar vor dem Stanzen, während des Stanzens, oder nach dem Stanzen der einzelnen Blechteile auf das Bandmaterial oder die Blechteile aufgebracht wird.
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Alternativ oder zusätzlich ist bevorzugt vorgesehen, dass der Klebstoff einseitig und/oder beidseitig auf die Blechteile aufgebracht wird. Auf die Klebstoffschicht eines ersten und/oder letzten Blechteils des Blechpakets wird bevorzugt ein Trennmittel aufgebracht, um einzelne Blechpakete voneinander trennen zu können.
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Besonders bevorzugt ist auf dem Bandmaterial eine elektrische Isolationsschicht angeordnet, oder die Isolationsschicht wird im Rahmen des hier vorgeschlagenen Verfahrens auf das Bandmaterial aufgebracht. Die Isolationsschicht dient dabei einer elektrischen Isolierung der übereinander angeordneten Blechteile gegeneinander innerhalb des Blechpakets. Die Isolationsschicht ist bevorzugt unter dem Klebstoff, das heißt zwischen dem jeweiligen Blechteil und der Klebstoffschicht, angeordnet. Besonders bevorzugt wird das Bandmaterial bereits mit der Isolationsschicht bereitgestellt.
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Im Rahmen des Verfahrens werden die einzelnen Blechteile auf für sich genommen bekannte Weise aus dem Bandmaterial gestanzt und – zunächst lose – zu Blechpakten gestapelt. Nach Erreichen einer Zielhöhe für ein Blechpaket erfolgt dessen Bestrahlung mit elektromagnetischer Strahlung an wenigstens einer oder auch mehreren Stirnseiten für eine vorbestimmte Zeitdauer. Hierdurch wird der Klebstoff aktiviert, wonach er aus- und insbesondere durchhärtet. Danach ist das Blechpaket ohne weitere Stabilisierungsmaßnahmen handhabungsfähig.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Vorrichtung zur Herstellung eines Blechpakets aus paketierten und miteinander verbundenen Blechteilen geschaffen wird, die eine Stanzeinrichtung aufweist, welche eingerichtet ist zum Trennen eines Blechteils aus einem Bandmaterial. Außerdem weist die Vorrichtung eine Stapeleinrichtung auf, die eingerichtet ist zum Stapeln von durch die Stanzeinrichtung abgetrennten Blechteilen entlang einer Stapelrichtung zu einem Blechpaket. Es ist weiter vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Bestrahlungseinrichtung aufweist, die eingerichtet und angeordnet ist, um das Blechpaket schräg, vorzugsweise senkrecht, zur Stapelrichtung mit elektromagnetischer Strahlung zu bestrahlen. Die Vorrichtung ist insbesondere eingerichtet zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. In Zusammenhang mit der Vorrichtung verwirklichen sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.
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Die Stanzeinrichtung weist vorzugsweise ein Stanzwerkzeug mit wenigstens einer Schneide auf, welches an einem Oberwerkzeug oder an einem Unterwerkzeug der Stanzeinrichtung angeordnet ist, wobei an dem anderen Werkzeugteil, ausgewählt aus dem Unterwerkzeug und dem Oberwerkzeug, an welchem das Stanzwerkzeug nicht befestigt ist, bevorzugt eine Stanzmatrize befestigt ist, mit welcher das Stanzwerkzeug zum Trennen des Blechteils aus dem Bandmaterial zusammenwirkt. Das Oberwerkzeug und das Unterwerkzeug sind dabei relativ zueinander verlagerbar, wobei das Bandmaterial insbesondere in einer Kavität zwischen dem Oberwerkzeug und dem Unterwerkzeug angeordnet werden kann, wobei die Kavität geschlossen werden kann, um ein Blechteil aus dem Bandmaterial zu trennen. Solche pressenartig ausgebildeten Stanzeinrichtungen sind für sich genommen bekannt, sodass hierauf nicht weiter eingegangen wird. Bevorzugt handelt es sich bei dem Stanzwerkzeug um ein Folgestanzwerkzeug, mit dem bevorzugt mehrere Blechteile freigestanzt werden können. Das Trennen oder Freistanzen der Blechteile kann insbesondere durch Ausschneiden, Abschneiden, Ausklinken, Beschneiden, Zerteilen, Ausdrücken, oder in anderer geeigneter Weise geschehen.
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Mithilfe des als Folgestanzwerkzeug ausgebildeten Stanzwerkzeugs ist es bevorzugt möglich, ein Blechbauteil aus dem Bandmaterial mit mehreren Hüben des Oberwerkzeugs relativ zu dem Unterwerkzeug zu trennen, wobei beispielsweise mit einer ersten Schneide des Stanzwerkzeugs eine Vorbearbeitung des Bandmaterials erfolgen kann, wonach mit einer zweiten Schneide des Stanzwerkzeugs ein Blechteil aus dem Bandmaterial herausgetrennt wird. Mit den mehreren Schneiden des Stanzwerkzeugs können mehrere Matrizen zusammenwirken, wobei mehrere Stanzstufen in dem Folgestanzwerkzeug verwirklicht werden.
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Die Stapeleinrichtung weist vorzugsweise – insbesondere in dem Unterwerkzeug – eine Führung auf, welche eingerichtet ist, um die Blechteile relativ zueinander auszurichten und aufeinander zu stapeln. Dabei kann sich die Führung insbesondere verjüngen und so als Paketbremse für die Blechteile wirken, sodass diese zu dem Blechpaket paketiert werden. Alternativ oder zusätzlich zu der Verjüngung ist auch ein Gegenhalter möglich, der in der Führung der Stapeleinrichtung angeordnet ist. Mittels der Stapeleinrichtung werden die Blechteile bevorzugt bündig übereinander angeordnet und dicht paketiert.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bestrahlungseinrichtung eine in der Stapeleinrichtung – vorzugsweise seitlich – angeordnete Strahlaustrittsstelle aufweist, durch die das Blechpaket – insbesondere stirnseitig – in der Stapeleinrichtung mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlbar ist. Dabei ist es möglich, dass die gesamte Bestrahlungseinrichtung einschließlich einer Strahlungsquelle in die Stapeleinrichtung integriert ist. Es ist auch möglich, dass die Strahlungsquelle außerhalb der Stapeleinrichtung angeordnet ist, wobei eine Strahlführung für einen von der Strahlungsquelle emittierten Strahl in die Stapeleinrichtung integriert ist. Die Strahlaustrittsstelle kann als Strahlungsquelle, insbesondere als Strahlaustrittsstelle einer Strahlungsquelle, als Öffnung in einer Wandung der Stapeleinrichtung, als optisches Element oder optische Anordnung von optischen Elementen, oder in anderer geeigneter Weise ausgebildet sein.
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Besonders bevorzugt ist die Bestrahlungseinrichtung einschließlich der Strahlungsquelle in die Stanzeinrichtung integriert. Dies ermöglicht eine besonders schnelle, effiziente und prozesssichere Verbindung der Blechteile miteinander.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung eine Klebstoffaufbringeinrichtung aufweist, durch welche ein mittels elektromagnetischer Strahlung aushärtbarer Klebstoff zumindest einseitig auf das Bandmaterial oder auf die Blechteile aufbringbar ist. Insbesondere auf diese Weise kann der Klebstoff einfach und prozesssicher in der Vorrichtung selbst vor, nach oder während des Stanzens zumindest einseitig auf das Bandmaterial oder die Blechteile aufgebracht werden. Die Klebstoffaufbringeinrichtung kann dabei entweder an der Stanzeinrichtung angeordnet oder in die Stanzeinrichtung integriert vorgesehen sein.
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Alternativ ist es auch möglich, dass der Vorrichtung ein bereits mit dem Klebstoff vorbeschichtetes Bandmaterial zugeführt wird, die in diesem Fall nicht selbst über eine Klebstoffaufbringeinrichtung zu verfügen braucht.
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Die hier vorgeschlagene Vorrichtung und das Verfahren ermöglichen eine hohe Maßhaltigkeit und Präzision bei der Herstellung des Blechpakets sowie geringe Eisenverluste und gute NVH- und mechanische Eigenschaften der erzeugten Blechpakete. Dabei werden die positiven Eigenschaften von mittels Backlack paketierten Elektroblechen mit demgegenüber deutlich verringerten Herstellkosten kombiniert. In vorteilhafter Weise hat sich herausgestellt, dass zum Aushärten des Klebstoffs eine einmalige, kurze Bestrahlung des Blechpakets ausreicht, sodass Taktzeiten für die Herstellung der Blechpakete und somit auch die Herstellungskosten insgesamt reduziert werden können. Gerade im Vergleich zu temperaturhärtenden Verfahren bedarf es keiner Reduktion der Stanzgeschwindigkeit. Es wird eine sehr schnelle Fixierung der Blechteile untereinander erreicht, wobei es keiner zusätzlichen Halteelemente bis zur Aushärtung bedarf.
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Insbesondere dann, wenn ein Laser, vorzugsweise ein UV-Laser, als Lichtquelle verwendet wird, ergibt sich ein sehr geringer Energiebedarf, da ein solcher Laser einen höheren Wirkungsgrad als eine herkömmliche Lampe hat, wobei die gesamte optische Energie genau auf die zu aktivierenden Stellen der Stirnseite des Blechpakets – bevorzugt als schmale Linie – fokussiert werden kann. Es kommt vorteilhaft hinzu, dass solche Laser nahezu verschleißfrei arbeiten. Aufgrund der Fokussierung der Energie an die Orte, wo sie zum Aushärten des Klebstoffs benötigt wird, wird die thermische Belastung für das Blechpaket deutlich reduziert, sodass es weder zu Verzügen, noch zu einer Beschädigung von Schichten innerhalb oder an dem Blechpaket kommt.
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Die Beschreibung des Verfahrens und der Vorrichtung sind bevorzugt komplementär zueinander zu verstehen. Merkmale der Vorrichtung, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung. Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der Vorrichtung beschrieben wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Dieses zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens einen Verfahrensschritt aus, der durch wenigstens ein Merkmal eines erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung bedingt ist. Die Vorrichtung zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Schritt einer erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Herstellung eines Blechpakets aus paketierten und miteinander verbundenen Blechteilen.
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Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 zur Herstellung eines Blechpakets 3 aus paketierten und miteinander verbundenen Blechteilen 5, von denen der besseren Übersichtlichkeit wegen hier nur eines mit dem Bezugszeichen 5 versehen ist. Die Blechteile 5 sind insbesondere als Blechlamellen ausgebildet.
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Die Vorrichtung 1 weist eine Stanzeinrichtung 7 auf, mit einem an einem Oberwerkzeug 9 angeordneten Stanzwerkzeug 11, das eine Mehrzahl von Schneiden 13 aufweist. Den Schneiden 13 sind dabei hier nicht dargestellte, an einem Unterwerkzeug 15 angeordnete Matrizen zugeordnet, wobei das Oberwerkzeug 9 und das Unterwerkzeug 15 derart relativ zueinander verlagerbar sind, dass die Schneiden 13 mit den Matrizen in Eingriff kommen, um die Blechteile 5 auszustanzen. Dabei ist das Stanzwerkzeug 11 bevorzugt als Folgestanzwerkzeug ausgebildet, durch welches mehrere Stanzstufen verwirklichbar sind. Die Stanzeinrichtung 7 ist insbesondere als Pressenwerkzeug ausgebildet, bei dem bevorzugt in für sich genommen bekannter Weise das Oberwerkzeug 9 auf das Unterwerkzeug 15 zu- und von dem Unterwerkzeug 15 wegverlagerbar ist, um eine Kavität zwischen dem Oberwerkzeug 9 und dem Unterwerkzeug 15 zu öffnen und zu schließen und zugleich einen Stanzvorgang durchzuführen.
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Die Stanzeinrichtung 7 ist insbesondere eingerichtet zum Trennen der Blechteile 5 aus einem Bandmaterial 17, das hier von einem Coil 19 abgehaspelt und der Stanzeinrichtung 7 zugeführt wird.
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Die Vorrichtung 1 weist außerdem eine Stapeleinrichtung 21 auf, die eingerichtet ist, um die abgetrennten Blechteile 5 entlang einer sich in der Figur vertikal erstreckenden Stapelrichtung zu einem noch nicht fest verbundenen Blechpaket 3' zu stapeln. Dabei weist die Stapeleinrichtung 21 insbesondere eine in das Unterwerkzeug 15 integrierte Führung 23 auf, welche die Blechteile 5 durch eine Verjüngung und/oder durch einen zusätzlichen in der Führung 23 angeordneten Gegenhalter relativ zueinander ausrichten und insbesondere bündig miteinander anordnen sowie unter Druck paketieren kann.
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Die Vorrichtung 1 weist außerdem eine Bestrahlungseinrichtung 25 auf, die eingerichtet und angeordnet ist, um das noch nicht ausgehärtete Blechpaket 3' schräg, hier insbesondere senkrecht zur Stapelrichtung, nämlich in der Figur in horizontaler Richtung, mit elektromagnetischer Strahlung zu bestrahlen.
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Die Bestrahlungseinrichtung weist dabei eine in der Stapeleinrichtung 21 angeordnete Strahlaustrittsstelle 27 auf, durch welche das noch nicht ausgehärtete Blechpaket 3' in der Stapeleinrichtung 21 mit elektromagnetischer Strahlung bestrahlbar ist.
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Eine Strahlungsquelle 29, die hier insbesondere als Laser 31 ausgebildet ist, ist hier in das Unterwerkzeug 15 integriert. Der Laser 31 emittiert einen Laserstrahl 33, der durch die Strahlaustrittsstelle 27 in Richtung auf das noch nicht ausgehärtete Blechpaket 3' austritt und dieses im Bereich einer Stirnseite 35 bestrahlt. Das Blechpaket 3' kann dabei insbesondere mit elektromagnetischer Strahlung aus dem infraroten, sichtbaren, und/oder ultravioletten Spektralbereich bestrahlt werden. Insbesondere wird eine Bestrahlung mit ultravioletter Strahlung bevorzugt; es ist aber aus dem sichtbaren Bereich insbesondere auch blaues oder grünes Licht als elektromagnetische Strahlung zur Bestrahlung des Blechpakets 3' möglich.
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Alternativ oder zusätzlich zu dem Laser 31 kann die Strahlungsquelle 29 auch eine Leuchtdiode oder eine Mehrzahl von Leuchtdioden (LED), oder eine Lampe aufweisen.
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Durch den Laser 31 wird das Blechpaket 3' mit kontinuierlicher Laserstrahlung oder bevorzugt mit einem Laserpuls bestrahlt. Der Laser 31 kann insbesondere als Dauerstrichlaser ausgebildet sein, dessen Laserstrahl auch dann mit geeigneten Mitteln geschaltet oder zerhackt wird. Alternativ ist es möglich, dass der Laser 31 als Pulslaser ausgebildet ist, wobei insbesondere Einzelpulse oder Pulsfolgen des Pulslasers zur Bestrahlung des Blechpakets 3' verwendet werden können.
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Anhand der Figur zeigt sich auch, dass der Laserstrahl 33 bevorzugt fächerförmig aufgeweitet wird, bevor er auf die Stirnseite 35 trifft. Dies kann durch geeignete optische Elemente, oder durch Spiegel, insbesondere dynamisch durch verlagerbare Spiegel, nach Art eines Scans oder einer Abtastung der Stirnseite 35 erfolgen. Insbesondere wird das Blechpaket 3' bevorzugt mit dem wenigstens einen Laserstrahl 33 überstrichen.
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Das hier dargestellte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 weist eine Klebstoffaufbringeinrichtung 37 auf, durch welche ein Klebstoff 39 hier einseitig auf eine Oberseite 41 des Bandmaterials 17 aufbringbar ist. Die Klebstoffaufbringeinrichtung 37 ist hier außerhalb der Stanzeinrichtung 7 angeordnet; es ist aber auch möglich, dass die Klebstoffaufbringeinrichtung 37 in die Stanzeinrichtung 7 integriert ist. Mit der Klebstoffaufbringeinrichtung 37 ist es möglich, den Klebstoff vor dem Stanzen auf das Bandmaterial 17 aufzubringen. Mit einer anderen Anordnung der Klebstoffaufbringeinrichtung 37, insbesondere deren Integration in die Stanzeinrichtung 7, ist es auch möglich, den Klebstoff während des Stanzens oder nach dem Stanzen auf das Bandmaterial 17 oder die Blechteile 5 aufzubringen.
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Alternativ zu der einseitigen Aufbringung des Klebstoffs 39 kann dieser auch beidseitig auf das Bandmaterial 17 aufgebracht werden.
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Alternativ zu der Klebstoffaufbringeinrichtung 37 ist es auch möglich, dass ein bereits mit dem Klebstoff 39 einseitig oder beidseitig beschichtetes Bandmaterial 17 verwendet wird, welches bevorzugt bereits in auf dem Coil 19 aufgewickeltem Zustand mit dem Klebstoff 39 beschichtet vorliegt.
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Bei dem Klebstoff 39 handelt es sich insbesondere um einen mittels elektromagnetischer Strahlung aushärtbaren Klebstoff, der beim Bestrahlen der Stirnseite 35 durch den Laserstrahl 33 aktiviert und in der Folge ausgehärtet wird.
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Auf der Oberseite 41 des Bandmaterials 17 ist hier noch eine Isolationsschicht 43 angeordnet, die dazu dient, in dem Blechpaket 3, 3' die einzelnen Blechteile 5 voneinander elektrisch zu isolieren. Der Klebstoff 39 wird insbesondere auf die Isolationsschicht 43 aufgebracht.
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Bei dem Bandmaterial 17 handelt es sich insbesondere um ein Elektroband, aus dem als Blechteile 5 Blechlamellen ausgestanzt werden, die zu einem Blechpaket 3 paketiert werden, das in einem Rotor oder Stator einer vorzugsweise als Traktionsmaschine ausgebildeten elektrischen Maschine verwendet wird.
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Das Blechpaket 3 wird hergestellt, indem zunächst die Blechteile 5 aus dem Bandmaterial 17 durch die Stanzeinrichtung 7 ausgestanzt werden, wonach sie entlang der Stapelrichtung übereinander zu dem noch nicht ausgehärteten Blechpaket 3' gestapelt werden. Dabei wird der Klebstoff 39, der mittels elektromagnetischer Strahlung aushärtbar ist, zwischen einander benachbarten Blechteilen 5 angeordnet. Das noch nicht ausgehärtete Blechpaket 3' wird mit elektromagnetischer Strahlung entlang der senkrecht auf der Stapelrichtung stehenden Einstrahlrichtung bestrahlt, nämlich mit dem Laserstrahl 33 des Lasers 31, der aus der Strahlaustrittsstelle 27 in Richtung des Blechpakets 3' austritt und auf dessen Stirnseite 35 auftrifft. Auf diese Weise wird das Aushärten des Klebstoffs aktiviert, der in der Folge aushärtet und insbesondere durchhärtet, sodass schließlich das fertige Blechpaket 3 erhalten wird. Dabei hat sich herausgestellt, dass ein nur kurzes Anblitzen der Stirnseite 35 des Blechpakets 3' genügt, um den Klebstoff ausreichend zu aktivieren, sodass dieser in der Folge durchhärtet, wobei es insbesondere keiner langen Bestrahlung der Blechteile 5 und ganz besonders keiner vollflächigen Bestrahlung des Klebstoffs 39 – insbesondere nicht in jeder einzelnen Schicht in Stapelrichtung gesehen – bedarf.
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Insgesamt zeigt sich, dass mit dem hier vorgeschlagenen Verfahren und der Vorrichtung 1 eine prozesssichere, schnelle und kostengünstige Möglichkeit bereitgestellt ist, ein Blechpaket 3 aus paketierten und miteinander verbundenen Blechteilen 5 herzustellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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