JP7229930B2

JP7229930B2 - 鋼板パーツを結合して鋼板積層体にするための装置及び方法

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Publication number: JP7229930B2
Application number: JP2019548904A
Authority: JP
Inventors: カウフマン，ヨッヘン; ブルジー，ハインリヒ
Original assignee: フォエスタルピネオートモーティブコンポーネンツデッティンゲンゲーエムベーハーアンドコーポレーションカーゲー
Priority date: 2017-03-09
Filing date: 2018-03-09
Publication date: 2023-02-28
Anticipated expiration: 2038-03-09
Also published as: WO2018162752A1; CN110574255B; US11504946B2; MX2019010726A; KR20190137094A; CN110574255A; EP3593439A1; JP2020515059A; US20200039181A1; EP3373419A1

Description

本発明は、鋼板パーツを結合して鋼板積層体にするための装置及び方法に関し、鋼板パーツは、その少なくとも１つの平面側に熱溶融型接着剤層をコーティングした電磁鋼板を打ち抜かれ、打ち抜かれた鋼板パーツが積層され、及び複数の鋼板積層体が熱溶融型接着剤層の熱活性化によって材料結合され、その際、鋼板パーツの打ち抜きの前に電磁鋼板の熱溶融型接着剤層のセグメントが、鋼板パーツの打ち抜き後に、この準備されたセグメントを備えていながら、この鋼板パーツが、積層鋼板パーツを鋼板積層体に分離することが容易になるように準備される。

打ち抜き積層体化の際、接着する前の又は最終接着した鋼板パーツを鋼板積層体に分離できるよう、従来技術では（特許文献１）、鋼板積層体に打ち抜かれた鋼板パーツの分離を容易にするために、連続打ち抜きツールの前で、剥離シートが電磁鋼板の上に部分的にラミネート加工される。これにより、鋼板パーツの打ち抜き前に、電磁鋼板の熱溶融型接着剤層セグメントで、準備されたセグメントを備えた鋼板パーツの打ち抜き後に、それに続く鋼板パーツと材料結合が生じないよう準備される。

剥離シートを貼り付ける際には、分離すべき鋼板パーツの観点から非常に正確な位置決めが必要であり、鋼板積層体の終端部又は開始部として、鋼板積層体の分割は積層体ブレーキ内にマーキングしている。形状的に正確な鋼板積層体を得るために、そのような方法は比較的費用がかかるか、又は高い再現性を達成できない。

国際公開第１４／０８９５９３号

ＤＩＮＥＮ１０１０６ＤＩＮＥＮ１０１０７

したがって本発明の課題は、材料結合された鋼板パーツを鋼板積層体に分離することを、方法技術的に簡単で再現可能に達成できるよう、冒頭に挙げた種類の方法を改善することである。

本発明の方法に関する課題は、電磁鋼板の準備の際に電磁鋼板の熱溶融型接着剤層の層厚を、レーザー光を使用した削剥によって少なくとも薄くしてこのセグメントが作成されることで解決される。

電磁鋼板の準備の際に電磁鋼板の熱溶融型接着剤層の層厚を、レーザー光を使用した削剥によって少なくとも薄くしてこのセグメントが作成される場合、まず方法技術的に簡単な一解決法が、打ち抜かれて結合された鋼板パーツが鋼板積層体に分離することを容易にするために示される。

本発明により、鋼板パーツの打ち抜き後に、この準備されたセグメントを備えていながら、この鋼板パーツが、積層鋼板パーツが鋼板積層体に分離することが容易になることで、特に有利に達成される。すなわち熱溶融型接着剤層の削剥によって、隣接する鋼板パーツ間の接着効果の低減又は不足を見込むことが可能であり、これがある種の規定破断箇所として、鋼板パーツの分離を、的確な鋼板積層体で確保することができる。こうして、特にこの方法の信頼性が高められ得る。一般的に言うと、熱溶融型接着剤層がその層厚を部分的に又は完全に削剥される、つまり単に減らされるか、又は完全に除去されることが可能である。

さらに、レーザー光による電磁鋼板のこのような準備は、再現可能性に関して優れている。なぜならこの削剥は例えば制御又は調整技術的な処置によって打ち抜きの狭い公差要求を実行可能であるからである。これによって、材料結合された鋼板パーツを鋼板積層体に再現可能に分離することが可能になり、それによって鋼板積層体の高い形状精度が確保できる。

このような鋼板積層体は、したがって電動機、ないし電気的又は電磁的な応用のために特によく適している。これはとりわけ鋼板積層体にも適している

一般的に言うと、電磁鋼板ではこれは、例えば冷間圧延の鋼製半製品であり得、無方向性電磁鋼板は最終熱処理した状態で（非特許文献１）又は方向性電磁鋼板は最終熱処理した状態で（非特許文献２）あり得る。

加えて、一般的に言うと、レーザー光とは、１つ又は複数のレーザーの放射と理解される。この場合、例えばＣＯ２レーザー、又は類似したものを使用し得る。

さらに一般には、電磁鋼板はその片側又は両側の平面側に熱溶融型接着剤層を備えており、つまり硬化性のポリマー接着剤層がコーティングされており、鋼板パーツが形状安定的に鋼板積層体と材料結合できるよう促進することが確認される。熱溶融型接着剤層として、好ましくはエナメル塗装層が適し得る。その際、熱硬化性のエナメル塗装層が特に優れている。使用するレーザーはこの場合、電磁鋼板の上側の平面側にも下側の平面側にも、又は両側の平面側にも配置され得る。

セグメント内で熱溶融型接着剤層が最大で残存層厚まで残存層厚まで削剥されると、本方法の再現可能性がさらに高められ得る。このように、電磁鋼板又は打ち抜かれた鋼板パーツに残っている保護層の残存層厚は、鋼板材料の上に確保されるので、鋼板積層体は例えば腐食に対して保護される。加えて、材料結合された鋼板パーツを簡単に鋼板積層体に分離できるよう、熱溶融型接着剤層を最大残存層厚まで十分に減らすことが可能である。この利点を組み合わせることで、レーザー光が極めて有利であることは明らかである。

前述の利点に関して、熱溶融型接着剤層が最大で残存層厚まで、少なくとも１μｍに削剥されると特に優れている。この場合、最大で残存層厚まで、少なくとも１．５μｍに削剥されることが適していると実証されている。

さらに本方法は、セグメントで熱溶融型接着剤層がレーザー光によって熱活性化されると、その再現可能性が改善され得る。熱溶融型接着剤層の削剥中に、例えば熱溶融型接着剤層がその残存層厚の上で加熱され、それによって熱溶融型接着剤層が熱活性化又は硬化され得る。これによって、熱溶融型接着剤層の接着能力を低下させる又はこれを無力化し、互いに結合している鋼板パーツを鋼板積層体に確実に分離できるようにすることが可能である。

電磁鋼板の下側及び上側の平面側にセグメントを作成するために、向かい合わせの２つの平面側の熱溶融型接着剤層が、それぞれ１つの、熱溶融型接着剤層をコーティングした電磁鋼板で、レーザー光を使って少なくとも部分的にそのそれぞれの層厚分だけ削剥されると、特に工程が加速され得る。この方法はその再現可能性においても改善可能である。なぜなら、このように、両側を熱溶融型接着剤層でコーティングした電磁鋼板で、両方の、互いに隣接する２つの鋼板積層体が、互いの方を向いた熱溶融型接着剤層で、鋼板積層体の簡単な分離を可能にするために、それぞれ適切に除去され得るからである。この場合向かい合わせの平面側の熱溶融型接着剤層の削剥は、打ち抜き後にそれぞれ２つの鋼板パーツをその少なくとも部分的に削剥される熱溶融型接着剤層で互いに結合することで、交互に行うことができる。

一般に、電磁鋼板の平面側の上側及び下側で、熱溶融型接着剤層の削剥を同時に行い得ることが確認される。

下側のセグメントが、電磁鋼板の平面側上側のセグメントの向かい側で、電磁鋼板の送り運動方向にずらして配置されている場合、鋼板パーツが、連続打ち抜き後に積層装置内で、その削剥されるセグメントと互いに向かい合わせに積層され得ることが、簡単な方法で可能である。これによって、特に簡単に、後からの鋼板積層体への分離を行うことができ、それによって信頼性の高い方法が作り出される。

この利点は、鋼板パーツが電磁鋼板から連続して打ち抜かれる場合、特に再現可能性の観点から本発明により高く保たれ、本発明により従来技術で特に費用のかかる剥離手段の位置決めが不要になる。

熱溶融型接着剤層が削剥されたセグメントで鋼板パーツが打ち抜かれると、打ち抜かれた鋼板パーツで削剥されたセグメントの高い取り付け精度が生じ得る。それゆえに、特に信頼性の高い方法を作り出すことが可能である。

レーザー光が電磁鋼板の送り運動方向に対して横方向にそらされることにより、方法技術的に簡素であるため、本発明による方法は優れている。これに関して、レーザー光が振動しながら電磁鋼板の送り運動方向に対して横方向にそらされる場合、それが適していると実証されている。鋼板ベルトの送り運動と関係して、熱溶融型接着剤層の削剥は、電磁鋼板のあらゆる方向へ可能であり得る。

本発明の課題はさらに、形状的に正確な鋼板積層体を作り出すために、鋼板パーツを鋼板積層体に結合するための装置を、材料結合された鋼板パーツを鋼板積層体に分離することが安定して行えるように、構造的に変更することである。加えてこの装置は、構造的に単純に形成されなければならない。

本発明の装置に関する課題は、この装置が打ち抜き段階の前に、レーザーのレーザー光による削剥によって、セグメント内で熱溶融型接着剤層が少なくとも層厚分減少する、ディフレクターを具備した少なくとも１つのレーザーを備えていることで解決される。

この装置が、打ち抜き段階の前に、レーザーのレーザー光による削剥によって、セグメント内で熱溶融型接着剤層が少なくとも層厚分減少する、ディフレクターを具備した少なくとも１つのレーザーを備えていることで、すでに打ち抜き段階の前に、正確に、範囲ごとに熱溶融型接着剤層の削剥を行うことができ、それによって常に形状的に正確で簡単に積層鋼板パーツを正確な鋼板積層体に分離することができる。特に安定した、構造的に簡単な装置が、このようにして作り出される。すでに言及したように、熱溶融型接着剤層がその層厚を部分的に又は完全に削剥される、つまり単に減らされるか完全に除去されることが考えられる。このように、電磁鋼板又は打ち抜かれた鋼板パーツに残っている言及された保護層の残存層厚は、鋼板材料の上に確保されるので、鋼板積層体は腐食に対して保護される。

一般に、両側に熱溶融型接着剤層をコーティングした電磁鋼板は、それぞれ１つのディフレクターを具備したそれぞれ少なくとも１つのレーザーを、電磁鋼板の各平面側に備えていてよいことが確認される。電磁鋼板の両側の平面側で熱溶融型接着剤層がそれぞれ独立して削剥されることが、これによって可能になる。

図には、発明対象物の例として、実施態様を挙げて詳しく示している。

鋼板積層体化のための装置の模式図である。図１の装置の連続打ち抜きツールの平面図である。図１の積層体ブレーキの部分詳細図である。電磁鋼板の部分横断面図である。

図１の実施例には、本発明による方法を実施するための装置１が模式的に示されている。この装置１は、打ち抜かれた鋼板パーツ２を鋼板積層体３に積層体化するために使用される。これに関して、巻板４から電磁鋼板５が繰り出される。この電磁鋼板の平面側６、７の片面又は両面上に全体にわたって熱溶融型接着剤層８、９が、つまり熱硬化エナメル塗料が塗布されている。この熱溶融型接着剤層８、９は例えば図３で確認できる。

エナメル塗料をコーティングした電磁鋼板５から、連続打ち抜きツール１０を使用して複数の鋼板パーツ２が打ち抜かれる。このような打ち抜きは、一般的に言うと、切り抜き、切り取り、切り離し、切りそろえ、分割などと表現できる。

さらに図１でわかるように、打ち抜きツール１０は、例えばここでは連続打ち抜きツール１０は、その上型１１をその下型１２と一緒に使用して、複数回のリフティングによって１回の切断を行う。上型１１の最初の刃１３によって、電磁鋼板５は打ち抜きのために準備され、そのあとに上型１１の第二の刃１４によって、電磁鋼板５から鋼板パーツ２が打ち抜かれるか、又はそれによって個別になる。これに関して、刃１３、１４はそれぞれの下型１２のダイ１５、１６と共に作用し、それによって打ち抜きツール１０内に２つの打ち抜き段階１７、１８が形成される。

このような連続切断では、図１でわかるように、電磁鋼板５を鋼板パーツ２の打ち抜き用に準備するために、事前加工時にパーツ３０が電磁鋼板５から切り離される。その後、打ち抜き段階１８で鋼板パーツ２が打ち抜かれ、上型１１の圧力によって積層装置１９内に押し込まれ、そこで積層され、そこには部分的に先に行くほど細くなるガイド３１が下型１２内に備えられている。このガイド３１は（図３参照）下型内で、鋼板パーツ２に積層体ブレーキの作用を及ぼし、それによって鋼板パーツ２が上型１１の圧力下で、及び鋼板パーツ２間に存在する熱溶融型接着剤層８、９によって、強固な物理的結合及び／又は化学的結合が生じる。一般的に言うと、積層装置１９は、鋼板パーツ２の材料結合を改善するために能動的に加熱されてもよい。

さらに、鋼板パーツ２間の材料結合を強化するために、鋼板積層体３は図示していない別の硬化ステップを受けさせられ得る。さらにまた、例えば分割された鋼板積層体３が、複数の隣り合って上下に配置され且つ積層鋼板パーツ２から形成された積層（これもまた図示していない）を備えるために、積層装置１９を回転させるという手段が考えられる。一般的に言うと、（図示していない）先細りの別法として、鋼板パーツ２の材料結合に対して、対応する反対圧力をかける、ガイド内の当て盤も考えられ得る。

積層装置１９を離れた鋼板積層体３を簡単に互いに分離できるようにするため、電磁鋼板５の平面側６、７の、少なくとも１つの熱溶融型接着剤層８、９が、又は両方の熱溶融型接着剤層８、９が、打ち抜きの前に打ち抜きツール１０内で、少なくとも１つの、打ち抜きツール１０の前に配置されているレーザー２１、４１で生成されたレーザー光２０、４０を使った削剥によりその層厚２９、４９まで低減され、その結果積層した鋼板パーツ２が鋼板積層体３に分離することが可能になり、実施例では熱溶融型接着剤層８、９の層厚２９、４９が一部だけ除去される。

レーザー光２０、４０の効果により、及び一部の熱溶融型接着剤層８、９の削剥により、鋼板パーツ２のセグメント２３、４３が生成される（図４で確認できる）。この場合、このセグメント２３は（図２参照）、後で打ち抜かれる鋼板パーツ２の範囲に備えられており、その結果鋼板パーツ２は後でセグメント２３内で打ち抜かれる。削剥されるセグメント２３、４３は、鋼板パーツ２が打ち抜かれた範囲に相当する。

適切な精度は、本発明によるセグメント２３、４３の準備によって達成される。ただ１つの単純化された方法だけが示されるのではなく、セグメント２３、４３に続いている鋼板パーツ２で特に正確な分離も可能になる。これは特に、レーザー光２０、４０によって生成されたセグメント２３、４３が打ち抜かれた鋼板パーツ２よりも大きい場合も達成できる。これは図示されていない。これによって、積層され材料結合された鋼板パーツ２を正確な鋼板積層体３に確実に分離することは、特に鋼板パーツ２が積層装置１９を離れてこれが例えばコンベヤーベルト２２上でさらに運ばれることが企図される場合も、可能である。

図３及び図４には、その平面側６、７の両側にそれぞれ１つの熱溶融型接着剤層８、９がコーティングされている、電磁鋼板５が示されている。しかし熱溶融型接着剤層８、９が電磁鋼板５の１つの平面側６、７だけに備えられており、生成されたセグメント２３、４３がやはりその平面側６、７に熱溶融型接着剤層８、９の削剥によって備えられていることも可能である。両側の熱溶融型接着剤層８、９の削剥は、図４に示されているように、ここでは好ましくは、セグメント２３、４３が電磁鋼板５の送り運動方向２６に互いにずらされて配置されるように行われる。鋼板パーツ２は打ち抜き後、積層装置１９に、そのセグメント２３、４３と互いに向かい合って積層され、それによって特に簡単に後から鋼板積層体３に分離を行うことが可能である。後者は図３で確認できる。

実施例では、電磁鋼板５の熱溶融型接着剤層８、９が、部分的にのみ、つまり特に残存層厚２４、４４が残るまで削剥され、及びそれによってセグメント２３、４３が生成される。これは特に図４で確認できる。残存層厚２４、４４は１μｍが好ましい。なぜならこの残存層厚２４、４４では、熱溶融型接着剤層８、９がどの箇所でも電磁鋼板５まで削剥されないことが保証できるからである。そこまで削剥された場合は、鋼板パーツ２は外部からの影響に、特に腐食にさらされ、そのために鋼板積層体３の寿命が大幅に短縮されてしまいかねない。挙げられた利点は、特に残存層厚２４、４４が１．５μｍに達しても得られる。レーザー光２０、４０の効果により、熱溶融型接着剤層８、９は削剥され、また熱活性化され、それによってその接着能力が活性化される。これによって鋼板パーツ２が鋼板積層体３に分離することがさらに簡単になり、この方法はさらに信頼性が高くなり得る。

レーザー２１、４１はさらに、ディフレクター２５、４５を備えており、これはレーザー２１、４１を電磁鋼板５の送り運動方向２６に対して横方向２７に、電磁鋼板５の全幅にわたって他の方向へ向ける。これによって、電磁鋼板５の送り運動と共に、確実で迅速な熱溶融型接着剤層の削剥８、９が電磁鋼板５のあらゆる方向に実施できる。その上、このような構造は、構造的に特に簡単に実現可能である。レーザー２１、４１は、熱溶融型接着剤層８、９を部分的に、好ましくは残存層厚２４、４４まで、除去するため、この場合特に振動運動で、電磁鋼板５の全幅にわたって、ディフレクター２５、４５によって運動し得る。その平面側６、７の両側に熱溶融型接着剤層８、９がコーティングされた電磁鋼板５では、図１で確認できるように、好ましくはそれぞれ少なくとも１つのレーザー２１、４１が電磁鋼板５の各平面側６、７に備えられている。これによって、熱溶融型接着剤層８、９の削剥が、つまり各平面側６、７で独立して、及びそれによって同時に行われることが可能であり、このことが本方法を格段に加速させる。

Claims

鋼板パーツ（２）を鋼板積層体（３）に結合する方法であって、前記鋼板パーツ（２）が、少なくとも１つの平面側（６、７）に熱溶融型接着剤層（８、９）をコーティングした電磁鋼板（５）から打ち抜かれ、前記打ち抜かれた鋼板パーツ（２）が積層され、及び複数の鋼板積層体（３）に、前記熱溶融型接着剤層（８、９）の熱結合によって材料結合され、その際に前記鋼板パーツ（２）の打ち抜き前に前記電磁鋼板（５）が前記熱溶融型接着剤層（８、９）のセグメント（２３、４３）に、鋼板パーツの打ち抜き（２）の後に、この準備されたセグメント（２３、４３）を備えながら、この鋼板パーツ（２）が、積層された前記鋼板パーツ（２）が鋼板積層体（３）に分離されることを簡単にするように準備される方法において、
前記電磁鋼板（５）の準備において前記熱溶融型接着剤層（８、９）の層厚（２９、４９）が、レーザー光（２０、４０）による削剥で低減され、それによって前記セグメント（２３、４３）が生成され、
前記熱溶融型接着剤層（８、９）が、前記レーザー光（２０、４０）によって、前記セグメント（２３、４３）内で最大で残存層厚（２４、４４）まで削剥されることを特徴とする、方法。
前記熱溶融型接着剤層（８、９）が、最大で残存層厚（２４、４４）まで少なくとも１μｍに削剥されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
前記熱溶融型接着剤層（８、９）が、最大で残存層厚（２４、４４）まで少なくとも１．５μｍに削剥されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
前記熱溶融型接着剤層（８、９）が、前記セグメント（２３、４３）内でレーザー光（２０、４０）によって熱活性化されることを特徴とする、請求項１～３のうちのいずれか一項に記載の方法。
前記電磁鋼板（５）の下側及び上側の平面側（６、７）にセグメント（２３、４３）を生成するために、前記両方の向かい合わせの平面側（６、７）の前記熱溶融型接着剤層（８、９）が、それぞれ１つの熱溶融型接着剤層（８、９）でコーティングされた電磁鋼板（５）で、レーザー光（２０、４０）によって少なくとも部分的にそれぞれの層厚（２９、４９）が削剥されることを特徴とする、請求項１～４のうちのいずれか一項に記載の方法。
前記下側のセグメント（２３、４３）が、前記電磁鋼板（５）の前記平面側（６、７）の前記上側のセグメント（２３、４３）に向かい合って、前記電磁鋼板（５）の送り運動方向（２６）にずらされて配置されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
前記鋼板パーツ（２）が、前記電磁鋼板（５）から連続して打ち抜かれることを特徴とする、請求項１～６のうちのいずれか一項に記載の方法。
前記鋼板パーツ（２）が、前記熱溶融型接着剤層（８、９）の前記削剥されたセグメント（２３、４３）で打ち抜かれることを特徴とする、請求項１～７のうちのいずれか一項に記載の方法。
前記レーザー光（２０）が、前記電磁鋼板の送り運動方向（２６）に対して横方向（２７）に移動することを特徴とする、請求項１～８のうちのいずれか一項に記載の方法。
前記レーザー光（２０）が、振動しながら前記電磁鋼板の送り運動方向（２６）に対して横方向（２７）に移動することを特徴とする、請求項９に記載の方法。
請求項１～９に記載の方法のプロセスを実行する、鋼板パーツ（２）を鋼板積層体（３）に結合する装置であって、
その少なくとも１つの平面側（６、７）に熱溶融型接着剤層（８、９）をコーティングした電磁鋼板（５）から鋼板パーツ（２）を打ち抜くための打ち抜き段階（１８）を有する打ち抜きツール（１０）を備え、
積層及び少なくとも前記熱溶融型接着剤層（８）の熱活性化によって打ち抜かれた鋼板パーツ（２）を複数の鋼板積層体（３）に材料結合するための積層装置（１９）を備え、
及び打ち抜き段階（１８）の前に鋼板パーツ（２）を打ち抜くための装置（２８）を備え、
前記装置（２８）は、前記熱溶融型接着層（８）のセグメント（２３、４３）内に、前記電磁鋼板（５）を準備するために取り入れられ、前記鋼板パーツ（２）が打ち抜かれた後にこの準備されたセグメント（２３、４３）が、前記鋼板積層体（３）に積層された前記鋼板パーツ（２）の分離を容易にするのであって、
前記装置（２８）が前記打ち抜き段階（１８）の前にディフレクター（２５）を具備した少なくとも１つのレーザー（２１）を備え、
前記レーザー（２１）のレーザー光（２０、４０）により、前記セグメント（２３、４３）内で前記熱溶融型接着剤層（８、９）の層厚（２９、４９）が削剥され、
前記熱溶融型接着剤層（８、９）が、前記セグメント（２３、４３）内で最大で残存層厚（２４、４４）まで削剥されることを特徴とする、装置。