DE2017379B2 - Einrichtung zum stanzen von blechen, insbesondere von platinen fuer konische rotor- und statorpakete von elektromotoren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung, wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben.

Bei Nutenstanzmaschinen ist es zur Herstellung von Platinen für Konusmotoren notwendig, jeweils nach Fertigstellung einer Platine den Abstand zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und der Drehachse des Drch- und des ,Aufspanntisches um den halben Durchmesser-Unterschied des Nutteilkreisdurchmes'-er^ zweier aufeinander folgender Platinen 2:u verändern.

Die Erfüllung dieser Forderung hai man bisher dadurch zu erreichen versucht, daß die Zuslellbewegung der in einer Führung gleitenden Bearbeitun>-sstation des verschiebbaren Aufspanntisches von einem Klinkenschaltwerk gesteuert wurde (DTAS 12 94 323). Dazi war es allerdings erforderlich, eine Vielzahl vor Zahnscheiben, deren Zähnezahl abhängig von der Maßen der herzustellenden konischen ■ latmcnsiapc und deren Mindestplatinenzahl war, für das Klinkenschaltwerk bereitzustellen.

Meistens war der errechnete Wert für die Zä'hnezah dieser Zahnscheiben auch keine ganze Zahl, sonderr

ίο mußte zu einer solchen nach unten abgerundet werden was sich auf den Vorschub dahingehend auswirkte. daC dieser zu groß wurde. Dieser Fehler konnte nur durer regelmäßiges Aussetzen einer Zustellung korrigier; werden. Aus diesem Grunde werden bei diesen

is bekannten Prinzip über die Pakethöhe gleichmäßig verteilt mehrmals zwei Platinen mit dem gleicher Durchmesser gestanzt.

Außerdem kam noch hinzu, daß nicht alle Platiner eines Stapels die gleiche Dicke aufwiesen. Dadtircr

>o ergab sich eine Platinenzahl, die größer war als die durch Erfahrung bekannte Mindestplatinenzahl eine? Stapels, für die die Zahnscheibe berechnet war. Auch u diesem Fall war eine Korrektur erforderlich. Diese wurde vorgenommen, indem ein mechanischer Zähler

2s >o eingestellt wurde, daß, über das Paket gleichmäßig verteilt, die Zustellbewegung für die Differenz von dei kleinsten bis zur tatsächlichen Platinenzahl mein ausgeführt wurde. Es befanden sich also an einiger Stellen des Platinenstapels immer zwei PLu; .ι

ίο gleichen Durchmessers. Der sich hierdurch zwang!;;·:.;^ ergebende Nachteil ist offensichtlich, da die Bearbeitung am Rotor und Stator auf Grund dieses Vorgänge« verhältnismäßig groß ist. Diese größere Nacharbeii bedeutet aber, daß der Rotor mit dem Stator, w.,■·-,_r

.vs diese ineinandergeschoben werden, nicht mehr biih.üg ist. Aus diesem Grunde müssen am Rotor ;;nd Stator und zwar auf der jeweils entgegengesetzten Seite Bleche weggeworfen werden. Diese Erscheinung konnte wohl dadurch reduziert werden, daß für eir

bestimmtes Paket, aber bei unterschiedlicher Platin:
anzahl, die für jede Platinenanzahl benötigte Übersetzung bestimmt und dann jeweils nach Bedarf gewählt werden konnte. Aber auch mit diesen Wcchsclräderr konnten nicht die genauen theoretischen Werte für der

4s kleinen bzw. großen Durchmesser des Platincnstapcl« bei von einer Mindestzahl abweichender Platincnanzah erreicht werden.

Zur Positionierung und Vorschubsteuerung sind irr allgemeinen Maschinenbau und im Werk/ ugmaschi

so nenbau elektronisch-hydraulische Schrittmotoren be kannt (Zeitschrift »Konstruktion, 20, 1%8, Heft 8, S. 30ί bis 314; Zeitschrift »Elektronik«, 1967, Heft 2, .S. 53 bi; 57; Zeitschrift »Maschinenmarkt«, 70, 1964, S. 96 bis 122). Ebenfalls sind hierbei Maßnahmen zur Erzielung

ss kleiner Schritte für eine hohe Positionierungsgenauigkeit vorgeschlagen worden. In dieser Hinsicht sind abei ganz erhebliche Grenzen gesetzt, und /war durch die Frequenzwahl bzw. Winkelschritthalbierung.
Auch ist der Einsatz eines Schrittmotors als Antrieb für Nutenstanzpressen bekannt (FR-PS 14(57 I-14) Hierbei handelt <;S sich jedoch nicht um einen Antrieb entsprechend der Erfind jng.

Hier setzt nun die vorliegende Erfindung ein und hai sich zur Aufgabe gestellt, die vorerwähnten Fi-hierquel-

6s len mit einfachsten Mitteln weitgehendst auszusehalter und den großen und den kleinen Durchmesser eines konischen Platinenstapels bei gegebener Eisenlänge trotz unterschiedlicher Anzahl der in ihm fit

platinen nahezu optimal zu erreichen und die durch die Blechdickenunterschiede der Platinen auftretende Fehlerquelle auszuschalten. Es sollen nicht nur kleine Schritte, sondern eine exakte genaue Positionierung iwch beliebig vielen Zustellbewegungen erzielt werden, d.h., bei noch so kleinen Schrittgrößen tritt ein Summierungsfehler auf, wenn die Zustellgröße nicht diesen theoretisch kleinen Schrittgrößen entspricht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Einrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, daß dem Schrittmotor zum elektronischen Ansteuern ein elektronischer Zähler mit Korrektureinrichtung für Teilschritte zugeordnet ist, der mit einem die Dicke der Platinen überprüfenden Meßglied zusammenwirkt, dessen Meßergebnisse nach elektronischer Auswertung in Abhängigkeit von den Werten einer eingegebenen Motorpaket-Eisenlänge sowie dem Konuswinkel den elektronischen Zähler mit der Schrittzahl für den Schrittmotor speist.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 5 angegeben.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Einrichtung ist folgende: In einem elektronischen Zähler wird die gewünschte Eisenlänge des Paketes sowie der Konuswinkel vorgewählt. Durch die automatische Zuführeinrichtung werden die einzelnen Platinen einem Blechdikkenmeßglied zugeführt. In diesem Blechdickenmeßglied wird die Dicke der Platinen gemessen und in Abhängigkeit des eingegebenen Konuswinkels die erforderliche Schrittzahl in der Elektronik errechnet und dem Schrittmotor für die Zustellung weitergegeben.

Die Zuführung der Platinen erfolgt nun so lunge, bis die Summe der ein/einen Meßwerte auf der Platinenmeßeinrichtung den eingestellten Wert der Paketeisenlange erreicht hat. Weiterhin erfolgt auch bei dieser Methode eine Speicherung der sich eventuell ergebenden Kommaschritte und bei Erreichen eines ganzen Schrittes erfolgt eine entsprechende Korrektur.

Diese erfindungsgemäße Fertigungsmethode stellt bezüglich einer rationellen Herstellung von konischen Rotor- und Statorblechen ein Optimum dar, wie es bisher mit den vorbekannten Verfahren nicht erzieh werden konnte.

Es ist somit möglich, bei jeder teliebigen Platinenanzahl eines vorgegebenen Blechpaketes die Ausstanzungen so vorzunehmen, daß Anfangs- und Enddurchmesser der Konuspakete mit äußerster Genauigkeit eingehalten werden können und die Konus-Mantelfläche nur eine minimale Welligkeit aufweist. Dadurch wird zwecks Erzielung einer glatten Oberfläche des Paketkegels nur wenig Zerspanungsarbeit erforderlich. Außerdem wird erreicht, daß der Luftspalt zwischen Rotor und Stator im gewünschten engeren Bereich gehalten wird, ohne daß eine axiale Verschiebung des Stators zum Rotor erforderlich ist.

Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung, die ein beliebiges Ausführungsbeispiel zum Teil schemalisch darstellt, näher erläuten. Es zeigt

Fig. 1 die Seitenansicht einer automatischen Nutenstanzmaschine, bei welcher die Bearbeitungsstation verschiebbar gelagert ist,

F i g. 2 eine Draufsicht gemäß Fig. I.

F i g. 3 die Seitenansicht einer automatischen Nutenstanzmaschine. bei welcher der Aufspanntiscl· serschiebbar gelagert ist.

Fig. ^d ein Blechpaket in Seitenansicht.

Fig. ο eine schematisch dargestellte Konturlinie eines nach dem Stande der Technik hergestellten Motorpaketes und

Fig.6 eine schematisch dargestellte Koi.turlinie eines mit der erfindungsgemäßen Einrichtung hergestellten Motorpakeies.

Die automatische Nutenstanzmaschine gemäß F i g. 1 und 2 besteht aus der Bearbeitungsstation 5, welche beispielsweise auf einer mi; dem Grundrahmen 11 fest verbundenen Führung 12 verschiebbar gelagert ist, und der mit dem Grundrahmen 11 fest verbundenen Platinen-Transporteinrichtung 13, die den Schrittmotor 2 trägt, dessen nicht dargestellte Rotorwelle mit einer Spindel 3 zur Erzeugung der Zustellbewegung für die Bearbeitungsstation 5 fest gekuppelt ist. Die Spindel 3 wird in einer fest mit der 'iearbeitungsstation > verbundenen, vorgespannten Kugelumlaufmutter 4 geführt.

Mit 1 ist ein elektronischer Zähler bezeichnet, der über eine Leitung 14 mit dem Schrittmotor 2 gekoppelt ist. Eine weitere Leitung 15 geht vom elektronischen Zähler 1 zu einem Meßglied 16, welches an der Platinen-Transporteinrichiung 13 in Hohe der auf dem Aufspanntisch 8 befindlichen Platine 6 angeordnet ist und die Dicke der Platinen mißt. Ebenfalls in der gleichen Höhe befindet sich im Bereich einer auf dem Drehtisch 7 befindlichen und in die Bearbeitungsstation 5 einschwenkenden Platine 6 eine Prüfvorrichtung 9, welche über eine nicht dargestellte Leitung mit der ebenfalls nicht dargestellten Steuerung des Aniriebsmotors der Bearbeitungsmaschine 5 sowie dem Schrittmotor 2 verbunden ist.

Die vorbeschriebene Ausführung ist, v, ic !' i g. 3 zeigt, natürlich auch für Nutenstanzmaschinen zu verwenden, bei denen nicht die Bearbeiumgsstation 5. sondern die Platinen-Transporieinrichtiing 1i verschiebbar gelagert ist.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung erläutert.

Um die Blechpakete von Konus-Ankermotoren herstellen zu können, ist es erforderlich, den Außendurchmesser der Rotorblechc sowie den Innendurchmesser der Statorbleche ijnd damit gleichzeitig die beiden Durchmesser der Nuienkreise zu verändern. Dies wird erreicht, indem der Aufspannlisch 8 mit der Platinen-Aufnahmewelle zum Werkzeug der Bearbeitungsstation 5 verstellt werden kann. Diese Verstellung erfolgt durch einen elektronischen Schrittmotor 2.

Bei jedem Motortyp ist die Höhe des hierfür erforderlichen Blechpaketes konstant. Da jedoch die Blechdicken variieren, ist die Zahl der Bleche je Blechpaket nicht konstant, sondern kann vom mittleren Wert um ±10% abweichen. Auf Grund dieses Sachverhaltes war es bei den bisher als vorbekannt nachgewiesenen Vorrichtungen nicht möglich, eine Zustellung bei jeder Platine durchzuführen und gleichzeitig die Durchmesser »D« bzw. »d« ( F i g. 4) einzuhalten.. In Fig. A sind mit öl der Nutkreisdurchmesser des Stators, mit J 2 der Nutkreisdurchmesser des Rotors, mil J 3 der Achslochdurchmesser und mit 18 die Achslochnuten bezeichnet.

Nachdem es jedoch eine unbedingte Voraussetzung isi. daß die Durchmesser »/> < bzw. »d« genau oingehiilieii werden wird bei den vorbekannten Yu; liunungen die Zustellung mehrmals gleichmäßig über die Pakethöhe verteilt ausgesetzt, d. h., es werden zwei nacheinander folgende Platinen mit dem gleichen Durchmesser gestanzt. Die dabei entsprechende Konturlinie im in der F i g. 5 dargestellt, wo mehrere Rotorbleche bzw. Statorb'eche mit dem gleichen

Durchmesser gestanzt sind. Auf diese Weise gelingt es. die Forderung hinsichtlich der gewünschten Durchmesser »D« bzw. »c/« einzuhalten. Der entsprechende Nachteil liegt jedoch darin, daß eine wesentlich größere Zerspanung erforderlich ist, um eine glatte Konusfläche des Blechpaketts zu erhalten.

Fig.6 zeigt eine schematisch dargestellte Konturlinie eines mit der erfindungsgemäßen Einrichtung hergestellten Motorpaketes.

Durch die besondere Ansteuerung des elektrischen Schrittmotors 2 bzw. durch die Möglichkeit der Ausführung von Korrekturschritten in Abhängigkeit von der Platinenstärke werden äußerst genaue Durchmesser »Z>< bzw. »d« erreicht.

Die größte auftretende Abweichung von der idealen Konuskontur beträgt für das Rotor- und Statorblech Δχ.

Bei den vorhandenen mechanischen Größen entspricht diese Abweichung Δχ einem Wert von

Iv

.S

wird beispielsweise

s = Steigung der Zustellspindel = 5 mm und
Q = Schrittzah! des elektronischen Schrittmotors pro 360° = 800 angenommen,

so ergibt sich ein Wert von

Iv

5.0
,SOO

0.00625 mm .

Diese Abweichung ist jedoch in der Praxis vollkommen vernachlässigbar, so daß praktisch von einer genauen Konuskontur gesprochen werden kann.

Hierbei sind dem Rechenwerk des elektronischen Zählers die Motorpaket-Eisenlänge und der entsprechende Konuswinkel einzugeben. Die jeweils der Bearbeitungsstation 5 zugef'ihrte Platine 6 wird von s dem Meßglied 16 in seiner Dicke gemessen. Der entsprechende Wert gelangt über die Leitung 15 zum elektronischen Zähler, dessen Rechenwerk automatisch in Abhängigkeit von der Platinenstärke die jeweils erforderliche Schrittzahl des Schrittmotors 2 errechnet

ίο und diese an den Motor weitergibt.

Gleichzeitig werden dann nach jeder Platine die entsprechenden Werte so lange addiert, bis die bearbeiteten Platinen die eingegebenen Motorpakct-Eisenlängen erreicht haben, wonach die Maschine

ι s automatisch stillgesetzt wird.

Die Prüfvorrichtung 9 hat als sogenannte Zweiblechsicherung dit Aufgabe, eine Überwachung dahingehend vorzunehmen, daß immer nur eine Platine der Bearbeitungsstation 5 zugeführt wird. Werden berpiels-

weise zwei Bleche zugeführt, so erfolgt automatisch ein Stillsetzen der Maschine, und der Bedienungsmann muß diese zwei Platinen entfernen und wieder auf den Stapeldorn legen. Ist dagegen aus irgendwelchen Gründen keine Platine vorhanden, so wird wohl die Maschine nicht abgeschaltet, dagegen aber der Schrittmotor nicht beaufschlagt, d. h. daß er keine Zustellbewcgung ausführen kann.

Ist die letzte Platine 6 eines Stapels genutet, wird die Drehrichtung des Schrittmotors 2 umgekehrt. Der

Rotor des Schrittmotors 2 dreht sich nun unter dem Einfluß des elektronischen Zählers 1 um die gleiche Schrittzahl zurück, die zur Zustellung der Bearbeitungsstation 5 für alle Platinen 6 eines Stapels benötigt wurden. Danach steht die Bearbeitungsstation 5 wieder

in der Ausgangsstellung bereit zur Bearbeitung eines neuen Platinenstapels.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Stanzen von Platinen für konische Rotor- und Statorpakete von Elektromotoren an einer aus einer Bearbeitungsstation und einer Platinentransportvorrichtung mit Aufspanniisch bestehenden automatischen Nutenstanzmaschine, bei der der Abstand zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und der Drehachse des Aufspanntisches innerhalb gewisser Grenzen schrittweise veränderbar ist, indem entweder die Bearbeitungsstation oder die Platinentransportvorrichtung mit Aufspanntisch zwecks Zustellbewegung auf einem Schlitten verschiebbar gelagert sind, wobei als Antrieb für die Zuslellbewegung ein gesonderter Schrittmotor angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schrittmotor (2) zum elektronischen Ansteuern ein elektronischer Zähler mit Korrektureinrichtung für Teilschritte zugeordnet ist, der mit einem die Dicke der Platinen (6) überprüfenden Meßglied (16) zusammenwirkt, dessen Meßergebnisse nach elektronischer Auswertung in Abhängigkeit von den Werten einer eingegebenen Motorpaket-Eisenlänge sowie dem Konuswinkel den elektronischen Zähler (1) mit der Schrittzahl für den Schrittmotor (2) speist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilschritte der am elektronischen Zähler (1) über die Platinenanzahl mittelbar für den Schrittmotor (2) pro Platine (6) eingestellten Sehritte jeweils bis /u einem ganzen Schritt aufaddiert werden und dieser zusätzliche Schritt dann zusätzlich an den Schrittmotor (2) weitergegeben wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Zähler (1) bei Erreichen der eingebenen Mctorpaket-Eisenlänge einen Impuls zum Abschalten der automatischen Nutenstanzmaschine (10) gibt.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufspanntisch (8) nach der Fertigstellung eines Platinensnapels automatisch in die dem Schrittmotor (2) durch den elektronischen Zähler (1) eingegebene Ausgangslage zurückkehrt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle des Schrittmotors (2) mittels einer an sich bekannten Spindel (3) zusammenwirkt, weiche in einer entsprechenden vorgespannten Ktn: 'lumlaufmutter (4) geführt ist.