DE602004002559T2

DE602004002559T2 - Verfahren und vorrichtung zum in-situ-richten von fortschreitend geformtem blech

Info

Publication number: DE602004002559T2
Application number: DE602004002559T
Authority: DE
Inventors: Peter Jeffrey Naugatuck ALLEN
Original assignee: GenCell Corp
Current assignee: GenCell Corp
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2004-01-16
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2024-01-17
Also published as: CN100351026C; US20040144151A1; ATE340660T1; EP1585608B1; WO2004067202A1; CN1738690A; DE602004002559D1; ES2274416T3; CA2512245A1; MXPA05007564A; EP1585608A1; US6772617B1; HK1086786A1; BRPI0406728A; KR20050092043A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft Blechprägungen, die durch fortschreitende Prägewerkzeuge gebildet werden, und spezieller ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nivellieren von geprägtem Blech gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. Anspruch 11 (siehe US-B-6 408 670), um unerwünschten Verzug zu beseitigen oder zu vermeiden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Blech ist ein übliches Material, das bei der Herstellung von Massenprodukten verwendet wird. Es wird häufig fortschreitendes Werkzeug verwendet, um die Erzeugnisse von einer Blechspule massenhaft zu erzeugen, indem das Blech durch ein Werkzeug oder eine Reihe von Werkzeugen, z. B. eine Prägepresse oder eine Streckformpresse geführt wird, die die Erzeugnisse, die hergestellt werden, fortschreitend formt und gestaltet. Es ist eine genaue Steuerung des Zuführabstands (oder der Teilung) des Werkzeugs, das die Prägung durchführt, der Zuführgeschwindigkeit der Blechspule und der Frequenz (Öffnungs- und Schließfrequenz der Presse, die durch die UpM der Kurbelwelle bestimmt wird) erforderlich.
In Fällen, in denen ein fertig gestelltes Produkt aus der Spule ausgestanzt und in einem Behälter gesammelt wird, wie im Fall von kreisförmigen oder halbrunden Metallschalen, wird der verbleibende Teil der Blechspule als Schrott recycelt. In diesen Fällen können Führungslöcher in die Spule in Bereichen der Spule gestanzt werden, die an Bereiche angrenzen, die durch das Werkzeug bearbeitet werden. Die Führungslöcher können verwendet werden, um die Zuführung der Spule durch das fortschreitende Werkzeug zu führen und zu regeln. In anderen Fällen, zum Beispiel bei der Herstellung von bipolaren Platten für elektrochemische Brennstoffzellen ist das fertig gestellte Produkt die geprägte Spule selbst. Diese Spulen werden typischerweise von Rollen durch eine Streckformpresse geführt.
Streckformen ist ein Blechformverfahren, das bekannt ist und das auf zahlreiche Blecherzeugnisse angewandt wird, zum Beispiel zur Herstellung von bipolaren Platten für Brennstoffzellen, wie in der allgemein anerkannten US-Patentanmeldung 09/714 526 mit dem Titel Fuel Cell Bipolar Separator Plate and Current Collector Assembly and Method of Manufacture, eingereicht am 16. November 2000, beschrieben ist.
Streckformen wird in einer Weise durchgeführt, die das Hereinziehen von angrenzendem Blech in das Werkzeug verhindert, wenn das Streckformen durchgeführt wird. In dem Bereich, in dem das Blech in seine gewünschte Form gestreckt wird, wird es weit über die Streckgrenze hinaus gedehnt. Beim Öffnen des Streckformwerkzeugs wird das Blech einem Zurückfedern oder Zurückschnappen unterworfen, um eine Restspannung im Blech abzubauen. Die Größenordnung des Zurückschnappens kann bis zu mehreren tausendstel Zoll pro Zoll (2,54 cm) abhängig von den mechanischen Eigenschaften des Blechs betragen.
In bestimmten Fällen werden Umfangsbereiche des Blechs keinem Streckformen durch das Werkzeug unterzogen. Wenn zum Beispiel durchgehende Bauteile wie bipolare Platten für Brennstoffzellen erzeugt werden, werden Umfangsrandbereiche der Blechspule keinem Streckformen unterzogen, wobei sie anschließend bearbeitet werden, um als Dichtungsbereiche zu wirken. Wenn die Blechspule fortschreitend einem Streckformen unterzogen wird, während sie durch eine Streckformpresse geführt wird, wird sich das Zurückschnappen des Blechs aufspeichern, wenn die Spule durch die Presse fortgeführt wird, wobei sich daher die Spule verziehen wird. Gewissermaßen wird der Mittelbereich der Spule, der einem Streckformen unterzogen wird, kürzer als die benachbarten Randbereiche der Spule, die keinem Streckformen unterzogen werden. Dieser aufgespeicherte Verzug erzeugt Probleme beim Zuführen der Spule mit einer Spulenzuführungsanlage wie Rollenzuführungen, die verwendet werden, wenn die Nutzung von Führungslöchern ein unpraktisches Verfahren zum Führen und Regeln der Zuführung der Spule darstellt. Führungslöcher können zum Beispiel unpraktisch sein, wenn das Material zu dünn ist oder das Endprodukt ansonsten dazu führt, dass keine Führungslöcher in das Spulenmaterial gestanzt werden können.
Es besteht ein Bedarf für ein Verfahren und eine Vorrichtung, die Verzug von Blechspulen vermeiden, die durch Streckformwerkzeug in einem fortschreitenden Modus bearbeitet werden, und die eine Rollenzuführungsanlage verwenden, um die Spule vorzuschieben.
US-B-6 408 670 beschreibt, wie Teile geprägt und einem Streckformen aus einem Streifen von Blechmaterial unterzogen werden können, die eine Breite haben, die der Breite des Endteils entspricht. Aus diesem Grund wird der Streifen entlang einer anhebbaren Oberfläche durch eine gemeinsame Zuführungsanordnung zugeführt, wobei sich die anhebbare Plattform über und entlang einer Folge von Stempeln erstreckt. Da keine Randbereiche gebildet werden, hat dieses Verfahren nicht den Nachteil des oben erwähnten Problems von aufgespeichertem Verzug in Randbereichen, die keinem Streckformen unterzogen wurden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die einige oder alle der Schwierigkeiten, die den älteren bekannten Vorrichtungen innewohnen, verringern oder völlig überwinden. Besondere Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden für den Fachmann, das heißt, denjenigen, der auf dem Gebiet der Technologie kenntnisreich und erfahren ist, angesichts der folgenden Offenbarung der Erfindung und der ausführlichen Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen offensichtlich.
ZUSAMMENFASSUNG
Nach der vorliegenden Erfindung wird eine Anordnung zur Verfügung gestellt, um der Wirkung des Zurückschnappens von Blech entgegenzuwirken, die stattfindet, wenn ein Streckformwerkzeug geöffnet wird.
Entsprechend einer ersten Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Reduzieren von Verzug in einem geprägten Blechstreifen die Schritte zum Bereitstellen einer Streckformpresse mit einer Hauptformgebungsstation und einer Nivellierstation bzw. Richtstation, wobei die Nivellierstation ein Paar Backen hat, wobei jede Backe in einer Ausnehmung verschiebbar aufgenommen ist, die relativ zur Transportrichtung des Streifens Blech durch die Streckformpresse in einem spitzen Winkel geneigt ist; Prägen eines gewünschten Musters auf den Streifen Blech in der Hauptformgebungsstation durch Schließen der Streckformpresse; Vorschub des Streifens Blech durch die Streckformpresse in einer Transportrichtung über einen gewünschten Abstand, so dass das gewünschte Muster mit der Nivellierstation ausgerichtet ist; und Schließen der Streckformpresse, so dass die Backen der Nivellierstation mit dem Streifen Blech eingreifen und einen Teil des Streifens mit dem gewünschte Muster in der Transportrichtung über eine gewählte Strecke strecken, wenn die Backen in die jeweiligen Ausnehmungen eingeleiteten, wenn die Streckformpresse geschlossen wird.
Entsprechend einer zweiten Ausführungsform umfasst eine Streckformpresse für die kontinuierliche Zuführung von Blech eine Stoßeinrichtung, ein Basiselement und einen zum Vorschub eines Streifens Blech durch die Streckformpresse ausgebildeten Zuführmechanismus. Eine Formgebungsstation hat einen Stempel, welcher zum Ausformen eines gewünschten Musters in einem Streifen Blech ausgebildet ist. Eine Nivellierstation bzw. Richtstation hat ein Paar gegenüberliegender Backen, das verschiebbar in entsprechenden Ausnehmungen der Streckformpresse aufgenommen ist. Die Backen sind in einem Winkel mit Bezug zu einer Transportrichtung eines Streifens Blech durch die Nivellierstation angeordnet.
Entsprechend einer noch weiteren Ausführungsform umfasst eine Streckformpresse für die kontinuierliche Zuführung von Blech eine Stoßeinrichtung, ein Basiselement und einen zum Vorschub eines Streifens Blech durch die Streckformpresse ausgebildeten Zuführmechanismus. Eine Vorformstation hat ein Paar beabstandeter Stempel, welche so ausgebildet sind, dass sie zu Ausnehmungen passen, die in dem Basiselement ausgeformt sind, um Ausrichtungsausnehmungen in dem in der Streckformpresse geformten Streifen des Blechs auszuformen. Jeder Stempel ist von einer Backe umgeben, wobei jede Backe zu dem Basiselement hin durch eine Vorspannvorrichtung vorgespannt ist. Eine Hauptformstation hat ein Paar beabstandeter Backen, welche so ausgebildet sind, dass sie zu den Aussparungsausnehmungen passen, die in einem Streifen Blech an der Vorformstation ausgebildet sind. Ein Stempel ist ausgebildet, um ein gewünschtes Muster in einem Streifen Blech zu formen, das durch die Streckformpresse geführt wird. Eine Nivellierstation bzw. Richtstation hat ein Paar gegenüberliegender Backen, die in entsprechenden Ausnehmungen der Streckformpresse verschiebbar aufgenommen sind, wobei die Backen in einem Winkel mit Bezug zu einer Transportrichtung für einen Streifen Blech angeordnet sind, der durch die Streckformpresse geführt wird.
Der wesentliche Vorteil wird durch die vorliegende Erfindung erreicht, da Verzug des Blechs minimiert wird. Diese und zusätzliche Merkmale und Vorteile der hier offenbarten Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Offenbarung von bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter verständlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Ausführungsformen der Erfindung werden beim Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich, in denen zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht einer Streckformpresse entsprechend einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, in ihrem offenen Zustand dargestellt;
2 eine untere Ansicht eines Blechstreifens, der in einer Streckformpresse nach 1 geformt wurde, wobei gezeigt wird, wie die untere Hälfte des Werkzeugs der Streckformpresse entfernt ist und wobei die untere Rolle des Rollenzuführmechanismus der Streckformpresse gezeigt wird;
3 eine schematische Seitenansicht der Streckformpresse nach 1, in ihrem geschlossenen Zustand dargestellt;
4 eine vergrößerte Seitenansicht der Nivellierstation bzw. Richtstation der Streckformpresse nach 1, wobei die Backen der Nivellierstation in deren anfänglichen Kontaktzustand gezeigt werden;
5 eine vergrößerte Seitenansicht der Nivellierstation bzw. Richtstation der Streckformpresse nach 1, wobei die Backen der Nivellierstation in deren geschlossenen, ausgesparten Zustand gezeigt werden.
Die auf das obige bezogenen Abbildungen sind nicht unbedingt maßstabsgerecht und sollten so verstanden werden, dass sie eine Darstellung der Erfindung bieten, die die damit verbundenen Grundsätze veranschaulicht. Einige Merkmale der Vorrichtung, die in den Zeichnungen geschildert wird, wurden relativ zu anderen vergrößert oder verzerrt, um die Erläuterung und das Verständnis zu erleichtern. Es werden für ähnliche oder identische Komponenten und Merkmale, die in verschiedenen alternativen Ausführungsbeispielen gezeigt werden, die gleichen Bezugszahlen in den Zeichnungen verwendet. Verfahren und Vorrichtung zum Nivellieren von fortschreitend geformtem Blech, wie es hier offenbart ist, werden Gestaltungen und Komponenten haben, die zum Teil durch die beabsichtigte Anwendung und Umgebung, in der sie verwendet werden, bestimmt werden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BESTIMMTEN BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Streckformpresse 10 entsprechend der vorliegenden Erfindung wird in 1 gezeigt. Die Presse 10 umfasst ein fortschreitendes Werkzeug 12 mit einer Stoßeinrichtung 14, die durch die Wirkung einer Kurbelwelle 16 getaktet wird, die das fortschreitende Werkzeug 12 zwischen einem offenen Zustand und einem geschlossenen Zustand zyklisch betätigt. Der Takthub 18 der Stoßeinrichtung 14 führt zu einer bekannten offenen Höhe und geschlossenen Höhe der Stoßeinrichtung 14, wenn sich das fortschreitende Werkzeug 12 in seinem offenen bzw. geschlossenen Zustand befindet. Das fortschreitende Werkzeug 12 besteht aus drei Stationen und einem Rollenzuführmechanismus 20, der eine Spule aus Blech durch das fortschreitende Werkzeug vorschiebt. Eine Vorformstation 22 hat ein Paar beabstandeter Stempel 24, 26, die zwei Ausrichtungsausnehmungen wie die Kanäle 28 (siehe 2) in einem mittleren Teil eines Blechstreifens 32 dem Streckformen unterziehen, der von einer Eingabespule 34 zur Verfügung gestellt wird. Der Blechstreifen 32 kann aus einem beliebigen Material mit elastischen Eigenschaften gebildet sein, die zu einem Zurückschnappen führen, wenn das Material des Blechstreifens 32 einem Streckformen unterzogen wird. Bei bestimmten Ausführungsbeispielen, z. B. wenn der Blechstreifen 32 verwendet wird, um bipolare Platten zu bilden, wie oben beschrieben ist, kann das Material des Blechstreifens 32 z. B. 310 rostfreier Stahl, 316 rostfreier Stahl, Titan, Aluminium, Nickel 200 usw. sein.
Der Stempel 24 ist von einer Backe 36 umgeben und hat einen Vorsprung wie eine Rippe 40, die an seinem Ende ausgebildet ist. Der Vorsprung 40 wird durch eine Ausnehmung wie einer Nut 42 aufgenommen, die in einem Basiselement 44 des fortschreitenden Werkzeugs 12 ausgebildet ist, die an der gegenüberliegenden Seite des Blechstreifens 32 vom Stempel 24 angeordnet ist. Ähnlich dazu ist der Stempel 26 von einer Backe 46 umgeben und hat einen Vorsprung wie eine Rippe 50, die an seinem Ende ausgebildet ist. Der Vorsprung 50 wird durch eine Ausnehmung wie einer Nut 42 aufgenommen, die im Basiselement 44 ausgebildet ist. Die Backen 36, 46 werden jeweils durch entsprechende Vorspannvorrichtungen 54, 56 in Eingriff mit dem Basiselement 44 vorgespannt, wobei dadurch der Blechstreifen 32 zwischen den Backen 36, 46 und dem Basiselement 44 fest eingeklemmt und ein Hereinziehen des Blechstreifens 32 verhindert wird, wenn das fortschreitende Werkzeug 12 geschlossen ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Vorspannvorrichtungen 54, 56 Urethan-Gummikissen. Die Vorspannvorrichtungen 54, 56 können Federn oder beliebige andere geeignete elastische Elemente sein, die die Backen 36, 46 mit dem Basiselement 44 in Eingriff vorspannen werden.
Wenn bei Betrieb das fortschreitende Werkzeug 12 mit dem Schließen beginnt, wird der Blechstreifen 32 fest zwischen den Backen 36, 46 und dem Basiselement 44 erfasst. Wenn sich das fortschreitende Werkzeug 12 weiter schließt, werden die Stempel 24, 26 jeweils in Eingriff mit den entsprechenden Nuten 42, 52 gepresst, wobei die Kanäle 28 in die Blechstreifen 32 einem Streckformen unterzogen werden, wie in 3 zu sehen ist. Da der Blechstreifen 32 fest zwischen den Backen 36, 46 und dem Basiselement 44 erfasst wird, wird kein Material in die Streckform-Bereiche des Metallstreifens 32 von außerhalb der Backen 36, 46 gezogen. Dies verhindert, dass sich die Bereiche des Metallstreifens 32, die keinem Streckformen unterzogen wurden, verziehen.
Die Stempel 24, 26 und folglich die Kanäle 28 sind über einen Abstand D von einander beabstandet, der als die Teilung der Prägung bezeichnet wird, die ausgebildet wird, wie unten ausführlicher beschrieben ist. Nachdem die Kanäle 28 dem Streckformen unterzogen wurden, wird das fortschreitende Werkzeug 12 geöffnet, wobei der Blechstreifen 32 in einer Transportrichtung T durch das fortschreitende Werkzeug 12 vorgeschoben wird. Bei bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispielen wird der Blechstreifen 32 durch den Zuführmechanismus 20 über den Abstand D in der Weise vorgeschoben, dass der hintere Kanal 28 der zwei Kanäle 28, die an der Vorformstation 22 gebildet werden, mit dem Stempel 26 ausgerichtet ist. Damit kann eine Reihe von Kanälen 28, die jeweils über einen Abstand D von einander beabstandet sind, ausgebildet werden, wobei es möglich ist, einen kontinuierlich geprägten Blechstreifen zu bilden.
Eine Hauptformstation 58 ist mit Bezug auf die Transportrichtung T stromabwärts von der Vorformstation 22 angeordnet. Die Formstation 58 umfasst einen Stempel 59 und ein Paar Backen 60, die vorzugsweise durch den Abstand D beabstandet sind. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die Backen 60 Vorsprünge wie Rippen 62 an deren Enden auf, die mit Ausnehmungen wie Nuten 64 zusammenwirken, die im Basiselement 44 ausgebildet sind, um Kanäle 28 des Blechstreifens 32 zu erfassen, wenn das fortschreitende Werkzeug 12 schließt. Der Stempel 59 weist außerdem ein Muster wie eine Vielzahl von Rippen 66 und Nuten 68 auf, die zwischen den Backen 60 angeordnet sind, die zu einem entsprechenden Muster wie Rippen 70 und Nuten 72 passen, die im Basiselement 44 ausgebildet sind.
Die Backen 60 werden durch die Vorspannvorrichtungen 61 in Eingriff mit dem Basiselement 44 vorgespannt, wobei dadurch der Blechstreifen 32 zwischen den Backen 60 und dem Basiselement 44 fest eingeklemmt wird. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Vorspannvorrichtungen 61 Urethan-Gummikissen. Die Vorspannvorrichtungen 61 können Federn oder beliebige andere geeignete elastische Elemente sein, die die Backen 60 in Eingriff mit dem Basiselement 44 vorspannen werden. Da der Blechstreifen 32 fest zwischen den Backen 60 und dem Basiselement 44 erfasst wird, wird kein Material in die Streckform-Bereiche des Blechstreifens 32 von außerhalb der Backen 60 gezogen.
Wenn das fortschreitende Werkzeug 12 mit dem Schließen beginnt, wird der Metallstreifen 32 fest zwischen den Backen 60 und dem Basiselement 44 erfasst. Wenn das fortschreitende Werkzeug 12 weiter geschlossen und der Stempel 59 in Eingriff mit dem Basiselement 44 gepresst wird, werden Rippen 66 in entsprechenden Nuten 72 und ähnlich dazu Rippen 70 in entsprechenden Nuten 68 aufgenommen, wobei dadurch mehrere Kanäle 74 in die Blechstreifen 32 zwischen den zwei vorgeformten Kanälen 28 einem Streckformen unterzogen werden.
Die zusätzlichen Kanäle 74 und die vorgeformten Kanäle 28 umfassen zusammen eine Prägung 76, wie in 2 zu sehen ist. Die Rippen 66, 70 bzw. Nuten 68, 72 der Stempel 59, 61 sind so ausgebildet, dass die Prägung 76 nur auf dem mittleren Teil des Blechstreifens 32 aufgebracht wird. Folglich sind die Randbereiche 78, 80 des Blechstreifens 32 frei von jeglichen Kanälen oder anderen Prägungen.
Bei bestimmten Ausführungsbeispielen können Hilfsbacken mit entsprechenden Vorspannvorrichtungen (nicht dargestellt) in der Hauptformstation 58 zur Verfügung gestellt werden, wobei sich jede Hilfsbacke längs von einem der Umfangsrandbereiche 78, 80 erstreckt. Die Hilfsbacken wirken, um ein Hereinziehen von Material von den Randbereichen 78, 80 zu verhindern, wenn die Kanäle 74 einem Streckformen unterzogen werden, und um den Blechstreifen 32 in der richtigen Position zu halten.
Es soll erkannt werden, dass, obwohl das veranschaulichte Ausführungsbeispiel auf eine Prägung gerichtet ist, die ausschließlich aus Kanälen gebildet ist, die vorliegende Erfindung nicht auf solche Prägungen beschränkt ist, sondern eher auf ein beliebiges gewünschtes Muster anwendbar ist, das in einem Streifen Blech einem Streckformen unterzogen werden kann. Die Reduzierung von Verzug, die die vorliegende Erfindung bereitstellt, ist gleichermaßen auf Muster mit vielen unterschiedlichen Gestaltungen anwendbar, wobei jede solche Gestaltung so angesehen wird, dass sie im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten ist.
Dieses Verfahren zum Ausbilden von Kanälen 28, zum Vorschieben des Blechstreifens 32 über den Abstand D und zum Ausbilden der Kanäle 74 wird kontinuierlich wiederholt, um ein Blech mit einer Prägung 76 zu bilden, das sich über einen gewünschten Abstand längs des Blechstreifens 32 erstreckt. Bei bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispielen kann eine Prägung einer gewünschten Länge erzeugt werden. Um ein geprägtes Blech einer gewünschten Länge zu erzeugen, kann der Blechstreifen 32 während des offenen Arbeitsganges der Presse über einen Abstand vorgeschoben werden, der größer ist als der Abstand D, z. B. ein Mehrfaches des Abstands D, um die Gleichförmigkeit der Prägung 76 zu gewährleisten, oder einen ausreichenden Abstand, so dass die Prägung 76 über das fortschreitende Werkzeug 12 hinaus vorgeschoben wird. Dies wird einen Nicht-Streckform-Bereich 77 im Blechstreifen 32 erzeugen, der in der Länge dem Abstand entsprechen wird, mit dem das Blech während des offenen Arbeitsganges vorgeschoben wird. Der Nicht-Streckform-Bereich 77 stellt einen Bereich zur Verfügung, in dem der Blechstreifen 32 geschnitten werden kann, wobei dadurch eine geprägte Blechplatte einer gewünschten Länge zur Verfügung gestellt wird. Bei bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispielen wird der Blechstreifen 32 über den Abstand 2 × D vorgeschoben, um einen Nicht-Streckform-Bereich 77 zu erzeugen. Durch Anordnen einer separaten Vorformstation 22 stromaufwärts von der Hauptformstation 58 ist es möglich, den Metallstreifen 32 über einen Abstand von 2 × D (oder ein beliebiges anderes Mehrfaches von D) vorzuschieben, so dass ein nicht geprägter Abschnitt des Blechstreifens 32 zur Verfügung gestellt wird, der verwendet werden kann, um einen Schnitt aufzunehmen. Dieser nicht geprägte Abschnitt kann bei bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispielen über Endkappen auf vordere und hintere Enden von benachbarten bipolaren Platten bei der Herstellung von elektrochemischen Brennstoffzellen gefaltet werden.
Der Zuführmechanismus 20 dient dazu, den Blechstreifen 32 durch das fortschreitende Werkzeug 12 vorzuschieben. Bei bestimmten bevorzugten Ausführungsbeispielen ist der Zuführmechanismus 20 ein Rollenzuführmechanismus und weist eine untere Rolle 82 und eine obere Rolle 84 auf, die von einem Motor (nicht dargestellt) angetrieben werden, um den Blechstreifen 32 über den gewünschten Abstand zu ziehen, wenn sich das fortschreitende Werkzeug 12 in seinem offenen Zustand gemäß 1 befindet. Bei weiteren Ausführungsbeispielen kann der Zuführmechanismus so ausgebildet sein, dass der Blechstreifen 32 durch das fortschreitende Werkzeug 12 geschoben wird. Das Ziehen des Blechs durch das fortschreitende Werkzeug 12 mit dem Zuführmechanismus 20 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, wenn der Blechstreifen 32 dünn ist und nicht durch das fortschreitende Werkzeug 12 geschoben werden kann.
Die untere Rolle 82 ist in dem Bereich, in dem die Prägung 76 des Blechstreifens 32 zwischen der unteren Rolle 82 und der oberen Rolle 84 geführt wird, entlastet, wie man in 2 sehen kann, um eine Beschädigung der Prägung 76 zu verhindern, wenn der Blechstreifen 32 vorgeschoben wird. Damit kommt bei diesem Ausführungsbeispiel die untere Rolle 82 mit den Randbereichen 78, 80 des Blechstreifens 32 nur in Eingriff, wenn sie mit der oberen Rolle 84 zusammenwirkt, um den Blechstreifen 32 durch das fortschreitende Werkzeug 12 zu ziehen.
Eine Nivellierstation bzw. Richtstation 86, die in 4 deutlicher zu sehen ist, ist mit Bezug auf die Transportrichtung T stromabwärts von der Formstation 58 angeordnet und dient dazu, Verzug zu reduzieren, der im Blechstreifen 32 an der Formstation 58 erzeugt wird, wenn die Prägung 76 erzeugt wird. Die Nivellierstation 86 weist ein Paar Backen 88 und 90 auf, die an gegenüberliegenden Seiten des Blechstreifens 32 angeordnet sind. Die Backe 88 ist verschiebbar in einer Ausnehmung 92 aufgenommen, die in einem Backengehäuse 94 ausgebildet ist. Die Backe 88 hat einen Vorsprung wie eine Rippe 98 an deren einem Ende, die so ausgebildet ist, dass sie zu einem entsprechenden Kanal 28 des Blechstreifens 32 passt. Die Backe 90 ist verschiebbar in einer Ausnehmung 102 aufgenommen, die im Basiselement 44 ausgebildet ist. Die Backe 90 hat eine Ausnehmung wie eine Nut 108 an deren einem Ende, die so ausgebildet ist, dass sie zu dem entsprechenden Kanal 28 des Blechstreifens 32 passt, wenn das fortschreitende Werkzeug 12 geschlossen ist, so dass die Backen 88, 90 zusammenwirken, um den Blechstreifen 32 fest zu erfassen.
Die Backen 88, 90 werden jeweils durch Vorspannvorrichtungen 104, 106 in Eingriff miteinander vorgespannt, wobei dadurch der Blechstreifen 32 fest zwischen ihnen eingeklemmt wird. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Vorspannvorrichtungen 104, 106 Urethan-Gummikissen. Die Vorspannvorrichtungen 104, 106 können Federn oder beliebige andere geeignete elastische Elemente sein, die die Backen 88, 90 in Eingriff miteinander vorspannen werden.
Wie oben angemerkt ist, wird der Blechstreifen 32 durch das fortschreitende Werkzeug 12 zur Nivellierstation 86 durch den Zuführmechanismus 20 über den Abstand D vorgeschoben, so dass die Rippe 98 der Backe 88 und die Nut 108 der Backe 90 mit einem entsprechenden Kanal 28 richtig ausgerichtet sind. Wenn das fortschreitende Werkzeug 12 mit dem Schließen beginnt, erfassen die Backen 88, 90 fest den Blechstreifen 32 längs dem entsprechenden Kanal 28. Wie in 4 veranschaulicht ist, befindet sich das fortschreitende Werkzeug 12 in einer Position eines anfänglichen Kontaktes mit dem Blechstreifen 32. An diesem Punkt entspricht der Abstand L zwischen der am weitesten stromabwärts befindlichen Backe 60 der Formstation 58 und den Backen 88, 90 der Nivellierstation 86 dem Abstand D abzüglich dem Zurückschnapp-Abstand des Blechs, d. h. der Teilung der Prägung 76 abzüglich dem Zurückschnapp-Abstand.
Wenn das fortschreitende Werkzeug 12 weiter schließt, werden die Backen 88, 90 jeweils in ihre entsprechenden Ausnehmungen 92, 102 in die Stellung zurückgezogen, die in 5 veranschaulicht ist, wo die Stoßeinrichtung 14 in ihrer untersten Stellung dargestellt ist und das fortschreitende Werkzeug 12 vollständig geschlossen gezeigt wird.
Die Ausnehmungen 92, 102 sind so ausgebildet, dass sich eine Mittellinie der Bewegung 110 von jeder der Backen 88, 90 in einem spitzen Winkel 112 mit Bezug auf die Transportrichtung T des Blechstreifens 32 befindet. Damit befinden sie sich in dem Winkel 112 mit Bezug auf die Transportrichtung T des Blechstreifens 32, wenn die Backen 88, 90 zurückgezogen werden. Demzufolge besteht die Bewegung von jeder der Backen 88, 90 sowohl aus einer vertikalen als auch einer horizontalen Komponente. Spezieller bewegen sich die Backen 88, 90 beide in einer rechtwinkligen Richtung, das heißt in einer Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zur Transportrichtung T des Blechstreifens 32 (vertikal, wie im veranschaulichten Ausführungsbeispiel von 5 zu sehen ist), und in einer seitlichen Richtung, das heißt einer Richtung parallel zur und in die Transportrichtung T des Metallstreifens 32 (horizontal, wie im veranschaulichten Ausführungsbeispiel von 5 zu sehen ist). Wenn sich das fortschreitende Werkzeug 12 in seiner vollständig geschlossenen Position befindet, sind damit die Backen 88, 90 über einen Abstand L' von der am weitesten stromabwärts befindlichen Backe 60 der Formstation 58 beabstandet, der ein Abstand größer als der Abstand L ist.
Die seitliche Bewegung der Backen 88, 90 am Vorformkanal 8 hat den Effekt des Streckens der Prägung 76 in die Transportrichtung T des Blechstreifens 32, was zu einem Überziehen der Prägung 76 führt. Wenn das fortschreitende Werkzeug 12 geöffnet wird, geben die Vorformstation 22, die Formstation 58 und die Nivellierstation 86 die Prägung 76 frei, wobei das Überziehen, das durch die Backen 88, 90 in der Nivellierstation 86 erzeugt wurde, um eine Größenordnung zurückschnappt, die notwendig ist, um die Restspannung der Prägung 76 relativ zu den nicht geprägten Umfangsrandbereichen 78, 80 zu beseitigen. Der Winkel 112 ist so bemessen, dass die Backen 88, 90 den Blechstreifen 32 über eine Größenordnung strecken, die den Effekten des Zurückschnappens entgegenwirken können, die sich aus der Prägung des gewünschten Musters ergeben. Durch Ziehen und Zurückschnappen der Prägung 76 wird Spannung im Blechstreifen 32 wirksam ausgeglichen, wobei die Bearbeitung des Blechstreifens 32 in einem fortschreitenden kontinuierlichen Modus ohne Aufspeicherung von Verzug und ohne Probleme der Rollenzuführung fortgesetzt werden kann.

Claims

Verfahren zum Reduzieren von Verzug in einem geprägten Blechstreifen (32) mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer Streckformpresse (10) mit einer Hauptformgebungsstation (58) und einer Nivellierstation bzw. Richtstation (86); Prägen eines gewünschten Musters auf den Streifen Blech (32) in der Hauptformgebungsstation (58) durch Schließen der Streckformpresse (10); Vorschub des Streifens Blech (32) durch die Streckformpresse (10) in einer Transportrichtung (T) über einen gewünschten Abstand; dadurch gekennzeichnet, dass: der gewünschte Abstand ein solcher ist, dass das gewünschte Muster mit der Nivellierstation (86) ausgerichtet ist; wobei die Nivellierstation (86) ein Paar Backen (88, 90) hat, wobei jede Backe in einer Ausnehmung (92, 102) verschieblich aufgenommen ist, die relativ zur Transportrichtung (T) des Streifens Blech (32) durch die Streckformpresse (10) in einem spitzen Winkel (102) geneigt ist; und ferner mit dem Schritt des Schließens der Streckformpresse (10), so dass die Backen (88, 90) der Nivellierstation (86) mit dem Streifen Blech (32) eingreifen und einen Teil des Streifens Blech (32) mit dem gewünschten Muster in der Transportrichtung (T) über eine gewählte Strecke strecken, wenn und die Backen (88, 90) in die jeweiligen Ausnehmungen (92, 102) eingleiten, wenn die Streckformpresse (10) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der spitze Winkel (102) und eine daraus resultierende Fahrstrecke der Backen (88, 90) entlang der Ausnehmung (92, 102) so bemessen ist, dass die gewählte Strecke ausreicht, den aus dem Prägen des gewünschten Musters resultierenden Zurückschnapp-Effekten entgegenzuwirken.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das gewünschte Muster eine Vielzahl von Kanälen (74) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen einer Vorformgebungsstation (22) in der Streckformpresse (10), im Bezug auf die Transportrichtung (T) vor der Hauptformgebungsstation (58); und Prägen eines Paars beabstandeter Kanäle (28) in den Streifen Blech (32) an der Vorformgebungsstation (22).
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Abstand (D) zwischen den auseinanderliegenden Kanälen (28) der gleiche Abstand wie der gewünschte Abstand (D) ist.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Schritt des Prägens der beabstandeten Kanäle (28) durch einen Stempel (24, 26) vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem jeder Stempel (24, 26) von einer Backe (36, 46) umgeben ist, welche durch ein Urethan-Gummikissen mit einem Basiselement (44) der Streckformpresse (10) in Eingriff gedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Vorschubs des Streifens Blech (32) durch ein Rollenpaar (82, 84) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, welches ferner folgende Schritte umfasst: Öffnen der Streckformpresse (10); Vorschieben des Streifens Blech (32) durch die Streckformpresse (10). Wiederholung der Schritte des Prägens eines gewünschten Musters, des Vorschiebens des Streifens Blech (32), des Schließens der Streckformpresse (10), des Öffnens der Streckformpresse, und des Vorschiebens des Streifens Blech (32) für eine gewünschte Anzahl von Durchgängen, um einen Streifen Blech (32) herzustellen, der entlang seiner Länge das kontinuierlich geprägte gewünschte Muster aufweist.
Verfahren nach Anspruch 9, welches ferner den Schritt des intermittierenden Vorschubs des Streifens Blech (32) durch die Streckformpresse (10) um eine größere Strecke als benötigt umfasst, um das gewünschte Muster mit der Nivellierstation (86) auszurichten, wenn der Blechstreifen (32) von der Hauptformgebungsstation (58) zu der Nivellierstation (86) vorgeschoben wird, um einen Teil des Blechstreifens (32) ohne das gewünschte Muster entlang seiner Länge herzustellen.
Streckformpresse (10) für die kontinuierliche Zuführung von Blech (32), welche in Kombination umfasst: eine Stoßeinrichtung (14); ein Basiselement (44); einen zum Vorschub eines Streifens Blech (32) durch die Streckformpresse (10) ausgebildeten Zuführmechanismus (20); eine Formgebungsstation (58) mit einem Stempel (59), welcher zum Ausformen eines gewünschten Musters in einem Streifen Blech (32) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nivellierstation bzw. Richtstation (86) mit einem Paar gegenüberliegender Backen (88, 90) vorgesehen ist, welche verschiebbar in entsprechenden Ausnehmungen (92, 102) der Streckformpresse (10) aufgenommen sind, wobei die Backen (88, 90) in einem Winkel (102) relativ zu einer Transportrichtung (T) eines Streifens Blech (32) durch die Nivellierstation (86) angeordnet sind.
Streckformpresse (10) nach Anspruch 11, bei welcher der Stempel (59) zum Herstellen einer Vielzahl von Kanälen (74) in einen Streifen Blech (32) ausgebildet ist.
Streckformpresse (10) nach Anspruch 12, bei welcher jede Backe (88, 90) der Formgebungsstation (58) zu der anderen Backe hin durch eine Vorspannvorrichtung (104, 106) vorgespannt wird.
Streckformpresse (10) nach Anspruch 13, bei welcher jede Vorspannvorrichtung (104, 106) ein Urethan-Gummikissen umfasst.
Streckformpresse (10) nach Anspruch 11, welche ferner eine Vorformstation (22) mit einem Paar Stempel (24, 26) umfasst, welche zum Ausformen eines Paars von Ausrichtungsausnehmungen (28) in den Blechstreifen (32) ausgebildet sind.
Streckformpresse (10) nach Anspruch 15, bei welcher die Ausrichtungsausnehmungen (28) Kanäle sind.
Streckformpresse (10) nach Anspruch 15, bei welcher jeder der Stempel (24, 26) der Vorformstation (22) von einer Backe (36, 46) umgeben ist.
Streckformpresse (10) nach Anspruch 17, bei welcher jede Backe (36, 46) der Vorformstation (22) zum Basiselement (44) hin durch eine Vorspannvorrichtung (54, 56) vorgespannt wird.
Streckformpresse (10) nach Anspruch 18, bei welcher jede Vorspannvorrichtung (54, 56) der Vorformstation (22) ein Urethan-Gummikissen umfasst.
Streckformpresse (10) nach Anspruch 11, bei welcher eine Backe (90) der Nivellierstation (86) verschiebbar in einer Ausnehmung (102) des Basiselements (44) aufgenommen wird und die andere Backe (88) der Nivellierstation (86) verschiebbar in einer in einem Backengehäuse (94) ausgeformten Ausnehmung (32) aufgenommen wird.
Streckformpresse (10) nach Anspruch 11, bei welcher der Winkel (112) so bemessen ist, dass, wenn die Stoßeinrichtung (14) sich über dem Basiselement schießt, die Backen (88, 89) einen Teil eines Streifens geprägten Blechs (32) über einen Abstand strecken, welcher genügt, um den aus dem Prägen eines gewünschten Musters auf einen Streifen eines Blechs (32) mit der Formgebungsstation (58) resultierenden Zurückschnapp-Effekten entgegenzuwirken.
Streckformpresse (10) nach Anspruch 11, welche ferner umfasst: eine Vorformstation (22) mit einem Paar beabstandeter Stempel (24, 26), welche so ausgebildet sind, dass sie zu Ausnehmungen (42, 52) passen, welche in dem Basiselement (44) ausgeformt sind, um Ausrichtungsausnehmungen (28) in den in der Streckformpresse (10) geformten Streifen des Blechs (32) auszuformen, wobei jeder Stempel (24, 26) von einer Backe (36, 46) umgeben ist und wobei jede Backe zu dem Basiselement (44) hin durch eine Vorspannvorrichtung (54, 56) vorgespannt ist; wobei die Formgebungsstation (58) ferner ein Paar beabstandeter Backen (60) umfasst, welche so ausgebildet sind, dass sie zu den Ausrichtungsausnehmungen (28) passen, welche in den Streifen Blech (32) an der Vorformgebungsstation (22) ausgeformt werden, wobei jede der beabstandeten Backen (60) zu dem Basiselement (44) hin durch eine Vorspannvorrichtung (61) vorgespannt wird; und wobei die Backen (88, 90) der Nivellierstation (86) zu dem Basiselement (44) hin durch eine Vorspannvorrichtung (104, 106) vorgespannt werden.
Streckformpresse (10) nach Anspruch 22, bei welcher die Ausrichtungsausnehmungen (28) Kanäle sind.
Streckformpresse (10) nach Anspruch 22, bei welcher jede Vorspannvorrichtung (54, 56, 61, 104, 106) der Vorformgebungsstation (22), der Haupformgebungsstation (58) und der Nivellierstation (86) ein Urethan-Gummikissen ist.
Streckformpresse (10) nach Anspruch 22, bei welcher die Stempel (24, 26, 59) so ausgebildet sind, dass sie eine Vielzahl von Kanälen (28, 74) in einem Streifen Blech (32) ausformen.
Streckformpresse (10) nach Anspruch 22, bei welcher der Zuführmechanismus (20) ein Paar Rollen (82, 84) umfasst, welche so ausgebildet sind, dass sie zusammen einen Streifen Blech (32) erfassen und ihn durch die Streckformpresse (10) ziehen.
Streckformpresse (10) nach Anspruch 26, bei welcher eine der Rollen (82) in ihrem Mittelteil entlastet ist.
Streckformpresse (10) nach Anspruch 22, bei welcher eine Backe (90) verschiebbar in einer Ausnehmung (102) des Basiselements (44) aufgenommen wird und die andere Backe (88) verschiebbar in einer in einem Backengehäuse (94) ausgeformten Ausnehmung (92) aufgenommen wird
Streckformpresse (10) nach Anspruch 22, bei welcher der Winkel (102) so bemessen ist, dass wenn die Stoßeinrichtung (14) sich über dem Basiselement schießt, die Backen (88, 89) einen Teil eines Streifens geprägten Blechs (32) über einen Abstand strecken, welcher genügt, um den aus dem Prägen eines gewünschten Musters auf einen Streifen eines Blechs (32) mit der Formgebungsstation (58) resultierenden Zurückschnapp-Effekten entgegenzuwirken.