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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Blechpakets gemäß Anspruch 1 sowie eine Prozessanordnung zur Herstellung eines Blechpakets gemäß Anspruch 10.
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Ein Blechpaket zum Beispiel für eine Elektromaschine ist aus Blechlamellen aufgebaut, die in einer Stapelrichtung übereinander gestapelt sind. Die Blechlamellen können in einer Serienproduktion entweder durch ein translatorisches Schneiden oder durch ein Rotationsschneiden hergestellt werden.
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Ein gattungsgemäßes Verfahren betrifft die Herstellung eines Blechpakets, bei dem die Blechlamellen durch Rotationsschneiden hergestellt werden. Das Verfahren weist einen Schneidschritt auf, bei dem ein Endlosblechband in Fertigungsrichtung durch einen Walzenspalt zumindest eines Schneidrollenpaars geführt wird. Die so gebildeten Blechlamellen werden in einem Stapelschritt zum Blechpaket gestapelt. Beispielhaft ist ein solches Rotationsschneiden aus der
DE 10 2012 005 005 A1 oder aus der
DE 10 2013 018 995 B4 bekannt. Die daraus bekannten Verfahren sind jedoch nicht ohne Weiteres für die Serienfertigung von Blechpaketen einsetzbar.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren sowie eine Prozessanordnung zur Herstellung eines Blechpakets bereitzustellen, mit dem im Vergleich zum Stand der Technik in konstruktiv einfacher Weise eine Serienfertigung von Blechpaketen ermöglicht ist.
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Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Die Erfindung geht von einem Verfahren zur Herstellung eines Blechpakets aus, das aus in einer Stapelrichtung übereinander gestapelten Blechlamellen aufgebaut ist. Die Herstellung der Blechlamellen erfolgt dabei durch ein Rotationsschneiden, bei dem ein Endlosblechband in Fertigungsrichtung durch einen Walzenspalt zumindest eines Schneidrollenpaars geführt wird, und zwar unter Bildung der Blechlamellen. Die Blechlamellen sind nach diesem Schneidschritt jeweils noch über zumindest einen Materialsteg am Endlosblechband angebunden. Gemäß Anspruch 1 erfolgt nach dem Schneidschritt ein Vereinzelungsschritt, bei dem zumindest eine Vereinzelungsrolle in einem Abrollvorgang auf dem Endlosblechband abrollt und mit ihrer Stanzkontur den Materialsteg der jeweiligen Blechlamelle durchtrennt. Im Anschluss daran wird ein Stapelschritt durchgeführt, bei dem die vereinzelten Blechlamellen zum Blechpaket gestapelt werden.
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In einer technischen Umsetzung kann die Vereinzelungsrolle auf der mit Bezug auf die Endlosblechband gegenüberliegende Seite mit einer Matrize zusammenwirken. Die Matrize kann einen Stapelschacht begrenzen. Während des Abrollvorgangs der Vereinzelungsrolle kann die jeweils vereinzelte Blechlamelle in den Stapelschacht der Matrize hinein gestapelt werden.
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Die Vereinzelungsrolle kann zusätzlich zur Stanzkontur einen Prägestempel aufweisen. Mit Hilfe des Prägestempels kann beim Abrollvorgang eine Durchsetzung, zum Beispiel ein Prägedom, in jede der Lamellen eingeprägt werden. Im fertiggestellten Blechpaket greifen die Durchsetzungen benachbarter Blechlamellen formschlüssig ineinander, wodurch das Blechpaket mechanisch stabilisiert ist.
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Im Hinblick auf einen betriebssicheren Stapelvorgang kann der Schachtboden des Stapelschachts der Matrize in Stapelrichtung hubverstellbar sein. Der Stapelboden kann je gestapelter Blechlamelle um einen Höhenversatz nach unten bewegt werden. Dabei kann der Höhenversatz im Wesentlichen der Blechlamellen-Dicke entsprechen.
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Zudem kann die Vereinzelungsrolle mit ihrer Stanzkontur die jeweils vereinzelte Blechlamelle mit einem vordefinierten Anpressdruck gegen den Stapelboden oder gegen eine bereits in den Stapelschacht gestapelte Blechlamelle drücken. Mit Hilfe des Anpressdruckes wird gewährleistet, dass die Durchsetzungen benachbarter Blechlamellen im Blechpaket formschlüssig ineinander greifen.
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Während des Abrollvorgangs übt die Vereinzelungsrolle mit ihrer Stanzkontur an einer Kontaktstelle einen Anpressdruck auf die vereinzelte Blechlamelle aus. Der Abrollvorgang ist dabei bevorzugt so gestaltet, dass die Kontaktstelle in der Fertigungsrichtung sich über den Stapelschacht bewegt. Auf diese Weise wird der Anpressdruck (in Fertigungsrichtung betrachtet) über die gesamte Blechlamelle aufgebracht, um eine einwandfreie Stapelung der vereinzelten Blechlamelle zu gewährleisten.
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Eine solche, sich über den Stapelschacht bewegende Kontaktstelle kann wie folgt erzielt werden: So kann sich die Matrize während des Abrollvorgangs der Vereinzelungsrolle bewegungsgekoppelt mit dem Endlosblechband an der ortsfest drehgelagerten Vereinzelungsrolle vorbeibewegen. Alternativ dazu kann die Matrize ortsfest positioniert sein und die Vereinzelungsrolle mit ihrer Drehlagerstelle linear bewegbar sein. In diesem Fall kann sich die Vereinzelungsrolle während des Abrollvorgangs mit ihrer Drehlagerstelle linear entgegen der Fertigungsrichtung mit Endlosblechband-Geschwindigkeit an der ortsfest positionierten Matrize vorbeibewegen.
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In einer weiteren Ausführungsvariante kann die Matrize Bestandteil einer Matrizenrolle sein, in der eine Anzahl von Matrizen angeordnet ist. Die Matrizenrolle kann während des Abrollvorgangs der Vereinzelungsrolle mit einer Winkelgeschwindigkeit rotieren, die im Wesentlichen der Endlosband-Fördergeschwindigkeit entspricht. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass sich die jeweilige Matrize der Matrizenrolle während des Abrollvorgangs bewegungsgekoppelt mit dem Endlosblechband an der ortsfest drehgelagerten Vereinzelungsrolle vorbeibewegt.
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Nach durchgeführtem Stapelvorgang befindet sich das fertiggestellte Blechpaket noch im Stapelschacht der Matrize. Das Blechpaket kann durch Hubbewegung des Stapelbodens aus dem Stapelschacht entfernt werden. Bei Verwendung der Matrizenrolle kann die Entfernung des Blechpakets jeweils an der Matrize durchgeführt werden, die an der Unterseite der Matrizenrolle positioniert ist.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
- 1 bis 6 jeweils Ansichten unterschiedlicher Ausführungsbeispiele.
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In der 1 ist eine Prozessanordnung gezeigt, die eine Schneidstation S sowie eine Stapel-/Vereinzelungsstation V aufweist. Die Schneidstation S ist aus einem Schneidrollenpaar 1 mit einer Schneidrolle 3 sowie mit einer damit zusammenwirkenden Gegenrolle 5 aufgebaut. Die in der Fertigungsrichtung FR nachgeschaltete Stapel-/Vereinzelungsstation V weist eine Paketierrolle 7 auf, die mit einer Matrize 9 zusammenwirkt. Die Matrize 9 ist mit Bezug auf ein Endlosblechband 11 gegenüberliegend zur Paketierrolle 7 angeordnet. Zudem begrenzt die Matrize 9 einen inneren Stapelschacht 10, in dem in der 1 das Blechpaket 13 angeordnet ist.
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Mittels der in der 1 gezeigten Prozessanordnung wird aus dem Endlosblechband 11 ein Blechpaket 13 hergestellt, das aus in einer Stapelrichtung übereinander gestapelten Blechlamellen 15 ausgebildet ist. Hierzu wird das Endlosblechband 11 in der Fertigungsrichtung FR zunächst durch einen Walzenspalt des Schneidrollenpaars 1 geführt. Mit Hilfe des Schneidrollenpaars 1 werden die Blechlamellen 15 in einem rotierenden Schneidprozess geschnitten, die jeweils noch über zumindest einen Materialsteg an dem Endlosblechband 11 angebunden sind.
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Gemäß der 1 weist die Paketierrolle 7 am Außenumfang zwei Stanzkonturen 17 auf, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Jede der Stanzkonturen 17 ist mit einem darauf angeordneten Prägestempel 19 ausgebildet.
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Nach dem Schneidschritt folgt in der Stapel-/Vereinzelungsstation V ein Vereinzelungsschritt, bei dem die Paketierrolle 7 in einem Abrollvorgang auf dem Endlosblechband 11 abrollt und mit ihrer jeweiligen Stanzkontur 17 den Materialsteg der jeweiligen Blechlamelle 15 durchtrennt.
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Beim Abrollvorgang der Paketierrolle 7 wird zudem in die jeweils vereinzelte Blechlamelle 15 eine Durchsetzung 21 eingeprägt. Die Durchsetzungen 21 benachbarter Blechlamellen 15 greifen im fertiggestellten Blechpaket 13 formschlüssig ineinander, um das Blechpaket 13 mechanisch zu stabilisieren.
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Beim Abrollvorgang übt die Paketierrolle 7 mit ihren Stanzkonturen 17 auf die jeweils vereinzelte Blechlamelle 15 einen Anpressdruck aus, mit dem die vereinzelte Blechlamelle 15 gegen den Stapelboden 23 des Stapelschachts 10 bzw. gegen eine bereits im Stapelschacht 10 gestapelte Blechlamelle 15 drückt. Dabei übt die Paketierrolle 7 mit ihrer Stanzkontur 17 an einer Kontaktstelle K einen Anpressdruck auf die vereinzelte Blechlamelle 15 aus, um eine einwandfreie Stapelung der Blechlamelle 15 im Stapelschacht 10 zu gewährleisten, bei der die Durchsetzungen 21 benachbarter Blechlamellen 15 formschlüssig ineinander greifen.
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Der Schachtboden 12 des Stapelschachtes 10 ist in der 1 in Stapelrichtung hubverstellbar. Während des Vereinzelungs-/Stapelvorgangs wird der Stapelboden 12 je gestapelter Blechlamelle 15 um einen Höhenversatz nach unten bewegt, der der Blechlamellen-Dicke entspricht. Zudem übt der Stapelboden 12 eine Gegenkraft aus, um ein dicht gestapeltes Blechpaket 13 zu erzielen.
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Das aus der Vereinzelungs-/Stapelstation V herausgeführte, verbleibende Endlosblechband 11 wird einem nicht gezeigten Materialausschuss zugeführt und dort gegebenenfalls recycelt.
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In dem Ausführungsbeispiel der 1 ist die Drehlagerstelle 25 der Paketierrolle 7 sowie die Matrize 9 ortsfest in der Stapel-/Vereinzelungsstation V positioniert. Entsprechend verbleibt auch die Kontaktstelle K, an der die Paketierrolle 7 die jeweils vereinzelte Blechlamelle 15 in den Stapelschacht 10 drückt, während des Vereinzelungs-/Stapelungsprozesses ortsfest.
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Im Gegensatz dazu ist in den folgenden Ausführungsbeispielen der 2 und 3 der Stapel-/Vereinzelungsprozess so gestaltet, dass sich die Kontaktstelle K in der Fertigungsrichtung FR über den Stapelschacht 10 hinwegbewegt, um eine einwandfreie Stapelung der vereinzelten Blechlamellen 15 zu unterstützen. So ist gemäß der 3 die Matrize 9 in der Fertigungsrichtung FR verstellbar angeordnet, während die Drehlagerstelle 25 der Paketierrolle 7 ortsfest verbleibt. Beim Abrollvorgang wird die Matrize 9 bewegungsgekoppelt mit dem Endlosblechband 11 an der ortsfest drehgelagerten Paketierrolle 7 vorbeibewegt. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass sich die Kontaktstelle K in der Fertigungsrichtung FR über den kompletten Stapelschacht 10 bewegt, wodurch die jeweilige oberste Blechlamelle 15 mit Anpressdruck in Formschlussverbindung mit der darunter liegenden Blechlamelle 15 gedrückt wird.
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Alternativ dazu ist in der 2 die Matrize 9 ortsfest positioniert, während die Drehlagerstelle 25 der Paketierrolle 7 linear entlang der Fertigungsrichtung FR verstellbar ist. Beim Abrollvorgang bewegt sich die Paketierrolle 7 mit ihrer Drehlagerstelle 25 linear entgegen der Fertigungsrichtung FR mit Endlosblechband-Geschwindigkeit v an der ortsfest positionierten Matrize 9 vorbei. Dies hat ebenfalls den Effekt, dass die Kontaktstelle K entlang der Fertigungsrichtung FR über den gesamten Stapelschacht 10 wandert.
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In der 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem die Stapel-/Vereinzelungsstation V anstelle einer einzigen Matrize 9 eine Matrizenrolle 27 aufweist. Die Matrizenrolle 27 rotiert während des Abrollvorgangs der Paketierrolle 7 mit einer Winkelgeschwindigkeit, die der Endlosblechband-Fördergeschwindigkeit v entspricht. Auf diese Weise bewegen sich die in der Matrizenrolle 27 integrierten Matrizen 9 - analog zur 3 - bewegungsgekoppelt mit dem Endlosblechband 11 an der ortsfest drehgelagerten Paketierrolle 7 vorbei.
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Wie in der 4 angedeutet ist, wird ein fertiggestelltes Blechpaket 13 an der Unterseite der Matrizenrolle 27 durch eine Hubbewegung 29 des Stapelbodens 12 aus der Matrizenrolle 27 gestoßen, so dass es unter Schwerkraftwirkung auf ein Förderband 31 fällt, von wo es zu einer nachfolgenden Prozessstation transferiert wird.
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In der 5 weist die Vereinzelungs-/Stapelstation V eine Matrizenreihe 33 aus insgesamt zwei Paketierrollen 7 auf. Jeder Paketierrolle 7 ist jeweils eine Matrize 9 zugeordnet. Analog zur 2 sind die beiden Matrizen 9 ortsfest positioniert, während sich die beiden Paketierrollen 7 im Abrollvorgang mit ihren Drehlagerstellen 25 linear entgegen der Fertigungsrichtung FR mit Endlosblechband-Geschwindigkeit v an der ortsfest positionierten Matrizenreihe 33 vorbeibewegen.
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In der 6 weist die Vereinzelungs-/Stapelstation V eine Paketierrolle 7 auf, die mit eine Matrizenreihe 33 zusammenwirkt, die aus insgesamt vier in der Fertigungsrichtung FR hintereinander positionierten Matrizen 9 ausgebildet ist. Die Drehlagerstelle 25 der Paketierrolle 7 ist ortsfest positioniert. Demgegenüber bewegt sich die Matrizenreihe 33 - analog zur 3 - während des Abrollvorgangs bewegungsgekoppelt mit dem Endlosblechband 11 an der ortsfest drehgelagerten Paketierrolle 7 vorbei.
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Durch die in der 6 gezeigten vier Matrizen 9 lässt sich die Frequenz, mit der die Matrizenreihe zurück in die Ausgangsposition fahren muss, vierteln. Ebenso erhöht sich die Zeit, die die Matrizenreihe für diese Bewegung aufwenden muss, auf t=L/v, wobei L = Bandlänge der ausgestanzten Bauteile, die zu überbrücken ist.
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BEZUGSZEICHENLISTE:
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- 1
- Schneidrollenpaar
- 3
- Schneidrolle
- 5
- Gegenrolle
- 7
- Vereinzelungsrolle bzw. Paketierrolle
- 9
- Matrize
- 10
- Stapelschacht
- 11
- Endlosblechband
- 12
- Stapelboden
- 13
- Blechpaket
- 15
- Blechlamellen
- 17
- Stanzkontur
- 19
- Prägestempel
- 21
- Durchsetzung
- 25
- Drehlagerstelle
- 27
- Matrizenrolle
- 29
- Hubbewegung
- 31
- Förderband
- 33
- Matrizenreihe
- K
- Kontaktstelle
- V
- Stapel-/Vereinzelungsstation
- S
- Schneidstation
- FR
- Fertigungsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012005005 A1 [0003]
- DE 102013018995 B4 [0003]