WO1998009747A1 - Punching and stamping device and method to produce punched and stamped elements - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a device for stamping and embossing and a method for producing stamped and embossed elements, such as intermediate elements of a fuel cell stack, which consist of a continuously running strip material in at least two process steps, which can either take place simultaneously or at different times, a strip from finished, but still attached intermediate elements, which only have to be cut to the required length of the intermediate element.
- the present invention relates to a device for punching and embossing, which comprises a means for conveying the strip material to be punched and embossed, a punching tool and at least one stamping die, in which the
- the present invention furthermore relates to a method for producing stamped and embossed elements, in which a strip material is passed in a continuous process through a device in which it is punched and embossed at least once, the at least two process steps being combined and simultaneously or can run separately.
- the device according to the invention is preferably designed in such a way that the punching tool simultaneously embosses the punched-out areas during the punching or cutting process.
- an embossing stamp is integrated in the punching tool (see figure).
- Embossing stamp before the actual embossing step, which is carried out afterwards, is only pre-embossed (see figure).
- Another advantageous embodiment of the device according to the invention contains the punching tool and the stamping die separately, areas of the strip material which are stamped in the subsequent stamping step being punched out first with the punching tool.
- the means for conveying the strip material consists of two rolls lying one above the other, which counter-rotatingly advance the strip material.
- the punching tool and / or at least one embossing stamp, as well as the means for conveying the strip material act on the strip material from above and below. ken. This then ensures a larger cutting surface and also allows the strip material to be punched and embossed to be shaped in two opposite directions, for example upwards and downwards.
- the distance in which the strip material is punched and embossed can be variably set in the method for producing punched and embossed elements.
- “Punching” is understood here to mean that the strip material is cut or punched out in such a way that the strip itself is not interrupted, but slits, holes, cut surfaces or incisions are produced in sections, always two regions which are connected to a slot, etc. limit, can be shifted upwards or downwards against one another or can be embossed.
- the production of the slits, incisions or holes, the punching out or the cutting of the strip material is referred to here as “punching”.
- Embossing is understood to mean that parts of the band material are raised or deepened out of the band plane.
- the punched-out areas or parts thereof are preferably embossed. According to the invention, such an embossing is only possible after punching out or producing slots, etc. or simultaneously This is why an embossing stamp, which can also act on the strip from above and below, can be integrated in the punching tool according to the invention or downstream of it, but it is in no way upstream of the punching tool.
- the means for conveying the strip material to be punched and embossed are preferably created from two rolls lying one above the other, the two rolls rotating in opposite directions and each being driven by a motor, the speed of which can be steplessly adjusted .
- de Rolls on the strip material so they are separated from each other only by the thickness of the strip material.
- the strip material is fed in batches through the device according to the invention, the time interval between when a push is made and when it is stopped, the length determined in length in which a cutting or embossing process takes place on the strip material .
- the distance at which the strip material is punched and embossed can be set.
- strip material to be punched and embossed also called “strip material” for short, which is pulled through the device and from which the bipolar plates are then made, is a continuous strip consisting of a conventional material which is used for intermediate elements in fuel cell blocks, etc
- the thickness, surface condition and other material properties of the strip material used according to the invention are not discussed here further, because this is not critical according to the invention and the invention with all conceivable and practical tape materials can be realized.
- the single figure shows a device according to the invention, in which, from left to right, the two push rollers 1, which represent the means for conveying the strip material to be punched and embossed, can first be seen, and which are shown above and below by the striped material 5 and in direct connection to this.
- the cutting or punching tool 2 which consists of two separate cutting knives with integrated embossing dies, which can be moved from above and below to the belt. These cutting knives have sharp edges with which the band materials used are punched.
- the cutting knives do not have thin blades, but rather a certain extent in the horizontal direction, the cutting knives shown in this embodiment can simultaneously serve as embossing dies for pre-embossing (or, if appropriate, final embossing) of the punched-out areas.
- the device according to the invention and the method according to the invention combine all the manufacturing steps required for the continuous, automatable and inexpensive mass production of intermediate elements in a single work step and can therefore further facilitate the mass production of fuel cell blocks etc.
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Abstract
The invention relates to a punching and stamping device and a method to produce punched and stamped elements, wherein a strip stock(5) is punched and then/or simultaneously stamped in a continuous process.
Description
Beschreibungdescription
Vorrichtung zum Stanzen und Prägen und Verfahren zur Herstellung von gestanzten und geprägten ElementenDevice for punching and embossing and method for producing stamped and embossed elements
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stanzen und Prägen und ein Verfahren zur Herstellung von gestanzten und geprägten Elementen, wie beispielsweise Zwischenelementen eines Brennstoffzellenstapels, die aus einem kontinuierlich laufen- den Bandmaterial in zumindest zwei Verfahrensschritten, die entweder gleichzeitig oder zeitlich getrennt ablaufen können, ein Band aus fertigen, aber noch aneinander hängenden Zwi- schenelementen, die nur noch in der jeweils geforderten Länge des Zwischenelements abgeschnitten werden müssen, herstellt.The invention relates to a device for stamping and embossing and a method for producing stamped and embossed elements, such as intermediate elements of a fuel cell stack, which consist of a continuously running strip material in at least two process steps, which can either take place simultaneously or at different times, a strip from finished, but still attached intermediate elements, which only have to be cut to the required length of the intermediate element.
Bislang ist keine Vorrichtung und kein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Zwischenelementen, die beispielsweise bei der Bildung von Brennstoffzellenblocks, -Stapel, - modulen oder -ba terien, insbesondere von luftgekühlten, zum Einsatz kommen, bekannt. Nachdem die oben genannten Batterien, Module etc., als wichtige Energiewandler unserer zukünftigen Energieversorgung gesehen werden, besteht der Bedarf eine Vorrichtung und ein Verfahren zu entwerfen, die eine kontinuierliche und automatisierbare Herstellung dafür geeig- neter Zwischenelemente ermöglicht.So far, no device and no method for the continuous production of intermediate elements, which are used, for example, in the formation of fuel cell blocks, stacks, modules or batteries, in particular of air-cooled ones, are known. After the above-mentioned batteries, modules etc. are seen as important energy converters of our future energy supply, there is a need to design a device and a method that enables a continuous and automatable production of suitable intermediate elements.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit der Zwischenelemente in einem automatisierbaren und einfachen Prozeß kostengünstig hergestellt werden können.It is therefore an object of the present invention to provide an apparatus and a method with which intermediate elements can be produced inexpensively in an automated and simple process.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Stanzen und Prägen, die ein Mittel zur Beförderung des zu stanzenden und zu prägenden Bandmaterials, ein Stanzwerkzeug und zumindest einen Prägestempel umfaßt, bei der dasThe present invention relates to a device for punching and embossing, which comprises a means for conveying the strip material to be punched and embossed, a punching tool and at least one stamping die, in which the
Stanzwerkzeug Bereiche des Bandmaterials stanzt und ein Prägestempel die ausgestanzten Bereiche nach oben und unten hin
prägt. Darüber hinaus ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von gestanzten und geprägten Elementen, bei dem ein Bandmaterial in einem kontinuierlichen Verfahren durch eine Vorrichtung, in der es gestanzt und zumindest einmal geprägt wird, geführt wird, wobei die zumindest zwei Verfahrensschritte kombiniert-gleichzeitig oder zeitlich getrennt ablaufen können.Punching tool punched areas of the strip material and an embossing stamp punched the punched areas up and down shapes. The present invention furthermore relates to a method for producing stamped and embossed elements, in which a strip material is passed in a continuous process through a device in which it is punched and embossed at least once, the at least two process steps being combined and simultaneously or can run separately.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und der Erläuterung zu der Figur.Further advantageous embodiments of the invention result from the subclaims and the description and explanation of the figure.
Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Vorrichtung so konzipiert, daß das Stanzwerkzeug während des Stanz- oder Schneideprozes- ses gleichzeitig eine Prägung der ausgestanzten Bereiche vornimmt . Bei dieser Vorrichtung ist in dem Stanzwerkzeug ein Prägestempel integriert (siehe Figur) .The device according to the invention is preferably designed in such a way that the punching tool simultaneously embosses the punched-out areas during the punching or cutting process. In this device, an embossing stamp is integrated in the punching tool (see figure).
Es ist auch möglich, daß das Bandmaterial während des Stanz- schrittes durch einen, in dem Stanzwerkzeug integrierten,It is also possible for the strip material to be removed during the punching step by a built-in
Prägestempel vor dem eigentlichen Prägeschritt, der zeitlich nachgeschaltet ist, nur vorgeprägt wird (siehe Figur).Embossing stamp before the actual embossing step, which is carried out afterwards, is only pre-embossed (see figure).
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält das Stanzwerkzeug und den Prägestempel getrennt, wobei zunächst mit dem Stanzwerkzeug Bereiche des Bandmaterials ausgestanzt werden, die im darauffolgenden Prägeschritt geprägt werden.Another advantageous embodiment of the device according to the invention contains the punching tool and the stamping die separately, areas of the strip material which are stamped in the subsequent stamping step being punched out first with the punching tool.
Vorteilhaft ist es, wenn das Mittel zur Beförderung des Bandmaterials aus zwei übereinander liegenden Walzen besteht, die gegenläufig sich drehend den Vorschub des Bandmaterials leisten.It is advantageous if the means for conveying the strip material consists of two rolls lying one above the other, which counter-rotatingly advance the strip material.
Vorteilhaft ist es, wenn das Stanzwerkzeug und/oder zumindest ein Prägestempel, ebenso wie das Mittel zur Beförderung des Bandmaterials von oben und unten auf das Bandmaterial einwir-
ken. Dabei ist dann eine größere Schnittfläche gewährleistet und außerdem eine Ausprägung des zu stanzenden und zu prägenden Bandmaterials in zwei gegensätzliche Richtungen, beispielsweise nach oben und nach unten hin, möglich.It is advantageous if the punching tool and / or at least one embossing stamp, as well as the means for conveying the strip material, act on the strip material from above and below. ken. This then ensures a larger cutting surface and also allows the strip material to be punched and embossed to be shaped in two opposite directions, for example upwards and downwards.
Vorteilhaft ist es, wenn bei dem Verfahren zur Herstellung von gestanzten und geprägten Elementen der Abstand, in dem das Bandmaterial gestanzt und geprägt wird, variabel eingestellt werden kann.It is advantageous if the distance in which the strip material is punched and embossed can be variably set in the method for producing punched and embossed elements.
Unter „Stanzen" wird hier verstanden, daß das Bandmaterial derart geschnitten oder ausgestanzt wird, daß das Band an sich nicht unterbrochen wird, aber abschnittsweise Schlitze, Löcher, Schnittflächen oder Einschnitte erzeugt werden, wobei immer zwei Bereiche, die an einen Schlitz, etc. grenzen, gegeneinander nach oben und unten hin verschiebbar oder prägbar sind. Das Erzeugen der Schlitze, Einschnitte oder Löcher, das Ausstanzen oder das Schneiden des Bandmaterials wird hier mit „Stanzen" bezeichnet.“Punching” is understood here to mean that the strip material is cut or punched out in such a way that the strip itself is not interrupted, but slits, holes, cut surfaces or incisions are produced in sections, always two regions which are connected to a slot, etc. limit, can be shifted upwards or downwards against one another or can be embossed. The production of the slits, incisions or holes, the punching out or the cutting of the strip material is referred to here as “punching”.
Unter „Prägen" wird verstanden, daß Teile des Bandmaterials aus der Bandebene heraus erhöht oder vertieft werden. Bevorzugt werden die ausgestanzten Bereiche oder Teile davon geprägt. Eine derartige Prägung ist erfindungsgemäß nur nach erfolgtem Ausstanzen bzw. Herstellung von Schlitzen, etc. oder gleichzeitig mit dieser möglich. Deshalb kann ein Prägestempel, der auch unter Umständen von oben und unten auf das Band einwirken kann, zwar erfindungsgemäß im Stanzwerkzeug integriert oder diesem nachgeschaltet sein, er ist jedoch keinesfalls dem Stanzwerkzeug vorgeschaltet.“Embossing” is understood to mean that parts of the band material are raised or deepened out of the band plane. The punched-out areas or parts thereof are preferably embossed. According to the invention, such an embossing is only possible after punching out or producing slots, etc. or simultaneously This is why an embossing stamp, which can also act on the strip from above and below, can be integrated in the punching tool according to the invention or downstream of it, but it is in no way upstream of the punching tool.
Die Mittel zur Beförderung des zu stanzenden und zu prägenden Bandmaterials sind, wie bereits erwähnt über bevorzugt aus zwei übereinander liegenden Walzen geschaffen, wobei die bei- den Walzen sich im gegenläufigen Sinn drehen und jeweils von einem Motor, dessen Geschwindigkeit stufenlos einstellbar ist, angetrieben werden. Bei dieser Ausgestaltung liegen bei-
de Walzen auf dem Bandmaterial auf, sie sind also nur über die Dicke des Bandmaterials voneinander getrennt. Mit Hilfe dieses Mittels zur Beförderung wird das Bandmaterial schubweise durch die erfindungsgemäße Vorrichtung geführt, wobei jeweils der zeitliche Abstand, wann ein Schub erfolgt und wann angehalten wird, den Abstand der Länge nach bestimmt, in dem ein Schneide- bzw. Prägevorgang auf dem Bandmaterial erfolgt.As already mentioned, the means for conveying the strip material to be punched and embossed are preferably created from two rolls lying one above the other, the two rolls rotating in opposite directions and each being driven by a motor, the speed of which can be steplessly adjusted . With this configuration, de Rolls on the strip material, so they are separated from each other only by the thickness of the strip material. With the aid of this means of conveyance, the strip material is fed in batches through the device according to the invention, the time interval between when a push is made and when it is stopped, the length determined in length in which a cutting or embossing process takes place on the strip material .
Über die Dauer und Geschwindigkeit, mit der die Walzen denAbout the duration and speed with which the rollers
Vorschub des Bandmaterials leisten, kann deshalb der Abstand, in dem eine Stanzung und Prägung des Bandmaterials stattfindet, eingestellt werden.If the strip material is fed, the distance at which the strip material is punched and embossed can be set.
Das zu stanzende und zu prägende Bandmaterial, auch kurz nur „Bandmaterial" genannt, das durch die Vorrichtung gezogen wird und aus dem dann die hergestellten Bipolarplatten bestehen, ist ein kontinuierliches Band, bestehend aus einem üblichen Material, das für Zwischenelemente bei Brennstoffzellen- blocks etc. verwendet wird, insbesondere einem, das für Bipolarplatten luftgekühlter Brennstoffzellen im Einsatz ist. Auf die Dicke, Oberflächenbeschaffenheit und andere Werkstoffeigenschaften des erfindungsgemäß eingesetzten Bandmaterials wird hier nicht weiter eingegangen, weil dieses erfindungsge- m ß nicht kritisch ist und die Erfindung mit allen denkbaren und praktikablen Bandmaterialien realisiert werden kann.The strip material to be punched and embossed, also called "strip material" for short, which is pulled through the device and from which the bipolar plates are then made, is a continuous strip consisting of a conventional material which is used for intermediate elements in fuel cell blocks, etc The thickness, surface condition and other material properties of the strip material used according to the invention are not discussed here further, because this is not critical according to the invention and the invention with all conceivable and practical tape materials can be realized.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Figur, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung schematisch dar- stellt, näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to a figure which schematically represents a preferred embodiment of the invention.
Die einzige Figur zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der von links nach rechts zunächst die beiden Schubwalzen 1, die die Mittel zur Beförderung des zu stanzenden und zu prägenden Bandmaterials darstellen, zu erkennen sind und die sich jeweils oben und unten vom schraffiert eingezeichneten Bandmaterial 5 und im direkten Anschluß an dieses befinden.
Im Anschluß an die beiden Walzen und in gewissen Abstand dazu, befindet sich das Schneide- oder Stanzwerkezug 2, das aus zwei getrennten, von oben und unten sich jeweils auf das Band zu bewegenden Schneidemessern mit integrierten Prägestempeln besteht. Diese Schneidemesser haben scharfe Kanten, mit denen die verwendeten Bandmaterialien gestanzt werden. Dadurch, daß die Schneidemesser nicht dünne Klingen haben, sondern eine gewisse Ausdehnung in horizontaler Richtung, können die in dieser Ausführungsform gezeigten Schneidemesser gleichzeitig als Prägestempel zum Vorprägen (oder ggf. endgültigen Prägen) der ausgestanzten Bereiche dienen.The single figure shows a device according to the invention, in which, from left to right, the two push rollers 1, which represent the means for conveying the strip material to be punched and embossed, can first be seen, and which are shown above and below by the striped material 5 and in direct connection to this. Following the two rollers and at a certain distance from it, there is the cutting or punching tool 2, which consists of two separate cutting knives with integrated embossing dies, which can be moved from above and below to the belt. These cutting knives have sharp edges with which the band materials used are punched. Because the cutting knives do not have thin blades, but rather a certain extent in the horizontal direction, the cutting knives shown in this embodiment can simultaneously serve as embossing dies for pre-embossing (or, if appropriate, final embossing) of the punched-out areas.
Hier ist gezeigt, daß eine gewisse Vorprägung der ausgestanzten Bereiche einmal nach oben und einmal nach unten hin gleichzeitig mit dem Stanzen stattfindet. Das so gestanzte und vorgeprägte Bandmaterial läuft bei der hier gezeigten Ausführungsform weiter zum Prägestempel 3, der ebenso wie die Schneidemesser 2 aus zwei jeweils von oben und von unten kommenden Teilen besteht. Mit Hilfe des Prägestempels 3 erfährt das vorgeprägte Bandmaterial die für seine Anwendungszwecke passende, endgültige Prägung. Nach dem Prägestempel 3 ist das kontinuierlich laufende Bandmaterial geschnitten und geprägt, so daß zur Herstellung der fertigen Zwischenelemente lediglich das Band quer zu seiner Länge in verschiedene Teile, die jeweils der Größe eines Zwischenelements entsprechen sollten, geschnitten werden.It is shown here that a certain pre-embossing of the punched-out areas takes place simultaneously upwards and once downwards simultaneously with the punching. The thus stamped and pre-embossed band material in the embodiment shown here continues to the embossing die 3, which, like the cutting knives 2, consists of two parts each coming from above and below. With the help of the embossing stamp 3, the pre-embossed strip material is given the final embossing suitable for its application purposes. After the embossing die 3, the continuously running strip material is cut and embossed, so that for the production of the finished intermediate elements only the strip is cut transversely to its length into different parts, each of which should correspond to the size of an intermediate element.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren vereinigen alle zur kontinuierlichen, automatisier- baren und kostengünstigen Massenproduktion von Zwischenelementen erforderlichen Herstellungsschritte in einem einzigen Arbeitsgang und können deshalb die Massenherstellung von Brennstoffzellenblocks etc., weiter erleichtern.
The device according to the invention and the method according to the invention combine all the manufacturing steps required for the continuous, automatable and inexpensive mass production of intermediate elements in a single work step and can therefore further facilitate the mass production of fuel cell blocks etc.
Claims
1. Vorrichtung zum Stanzen und Prägen, die ein Mittel zur Beförderung des zu stanzenden und zu prägenden Bandmaterials, ein Stanzwerkzeug und zumindest einen Prägestempel umfaßt, bei der das Stanzwerkzeug Bereiche des Bandmaterials stanzt und ein Prägestempel die gestanzten Bereiche nach oben und unten hin prägt .1. A device for punching and embossing, which comprises a means for conveying the band material to be punched and embossed, a punching tool and at least one embossing stamp, in which the punching tool stamps areas of the band material and an embossing stamp embosses the punched areas upwards and downwards.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der ein Prägestempel in das Ξtanzwerkzeug integriert ist.2. Device according to claim 1, in which an embossing stamp is integrated in the dance tool.
3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der ein Prägestempel dem Stanzwerkzeug nachgeschaltet ist.3. Device according to one of the preceding claims, wherein an embossing die is connected downstream of the punching tool.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der das Mittel zur Beförderung des zu stanzenden und zu prägenden Bandmaterials aus zwei übereinanderliegenden Walzen besteht.4. Device according to one of the preceding claims, wherein the means for conveying the strip material to be punched and embossed consists of two superimposed rollers.
5. Verfahren zur Herstellung von gestanzten und geprägten5. Process for making stamped and embossed
Elementen, bei dem ein Bandmaterial in einem kontinuierlichen Verfahren durch eine Vorrichtung, in der es gestanzt und zumindest einmal geprägt wird, geführt wird, wobei die zumindest zwei Verfahrensschritte kombiniert oder zeitlich ge- trennt ablaufen können.Elements in which a strip material is guided in a continuous process through a device in which it is punched and embossed at least once, it being possible for the at least two process steps to be combined or separated in time.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Abstände, in denen das Bandmaterial gestanzt und geprägt wird, variabel einstellbar sind. 6. The method according to claim 5, wherein the distances at which the strip material is punched and embossed are variably adjustable.
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