DE19923206A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Statorblechen und Rotorblechen für elektrische Maschinen - Google Patents

Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung von Statorblechen und Rotorblechen für elektrische Maschinen aus Rohplatinen, bei welchem die Rohplatinen mehrere Stationen durchlaufen, weist folgende Verfahrensschritte auf: DOLLAR A In eine mit einer Mittelachsbohrung mit einheitlichem Durchmesser versehene Rohplatine werden Statornuten eingestanzt. Das Rotorblech wird von dem Statorblech ausgetrennt. Das Statorblech wird abgelegt. In das Rotorblech werden Rotornuten eingestanzt. In das Rotorblech wird wenigstens eine Keilnut eingestanzt. In das Rotorblech wird ein Fertigachsloch eingestanzt. Das Rotorblech wird abgelegt. Bei jeder Weitergabe einer Rohplatine von einer Station zu der nächsten Station wird an einer der Stationen ein fertig bearbeitetes Statorblech und an einer anderen Station ein fertig bearbeitetes Rotorblech abgelegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Statorblechen und Rotorblechen für elektrische Maschinen. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Um Statorbleche und Rotorbleche für elektrische Ma­ schinen herzustellen, bieten sich verschiedene Verfah­ ren mit den zugehörigen Vorrichtungen an, die aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt sind.

Wenn eine sehr hohe Stückzahl an Blechen hergestellt werden soll, werden meist Komplett- oder Folgewerkzeu­ ge verwendet, die jeweils nur zur Herstellung einer bestimmten Art von Stator- und Rotorblechen geeignet sind und dafür entsprechend ausgelegt werden. Bei grö­ ßeren Blechdurchmessern werden meist Komplettwerkzeuge verwendet, wohingegen für kleinere Blechdurchmesser Folgewerkzeuge geeigneter sind. Für geringere Stück­ zahlen sind solche Komplett- oder Folgewerkzeuge auf­ grund der hohen Werkzeug- und Anlagenkosten nicht ge­ eignet.

Vielmehr haben sich bei geringeren Stückzahlen flexi­ ble Nutautomaten durchgesetzt, bei denen die Stator- und Rotorbleche mehrere aufeinanderfolgende Stationen durchlaufen müssen. Eine dieser Stationen ist eine sogenannte Nutenstanze, auf welcher die Stator- und Rotornuten unter Verdrehung der jeweiligen Bleche ein­ zeln eingestanzt werden.

Aus der DE 37 10 945 A1 ist ein solcher Nutautomat bekannt, bei dem eine Nutenstanze vorgesehen ist. Die Rohplatinen müssen den Nutautomat zweimal durchlaufen, wobei nach dem ersten Durchlauf die Statorbleche und nach dem zweiten Durchlauf die Rotorbleche abgelegt werden können. Zwar ist für einen solchen Nutautomat eine relativ geringe Investition erforderlich, durch das zweimalige Durchlaufen der Stationen ist jedoch seine Ausbringung stark eingeschränkt. Nachteilig ist des weiteren, daß zwischen jedem Durchlauf ein Werk­ zeugwechsel notwendig ist, was die Produktivität noch weiter einschränkt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Statorblechen und Rotorblechen für elektrische Maschi­ nen herzustellen, mittels welcher bei kleinen Stück­ zahlen eine flexible Fertigung bei hoher Produktivität möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in An­ spruch 1 genannten Verfahrensschritte gelöst.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens er­ gibt sich aus den Merkmalen des Anspruches 8.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Stanzen der Statornuten, das Stanzen der Rotornuten sowie das Stanzen des Fertigachslochs in einem Umlauf durchge­ führt, so daß bei jedem Takt, also dem Weitergeben einer Rohplatine durch die Weitergabeeinrichtung, so­ wohl ein Statorblech als auch ein Rotorblech fertigge­ stellt wird.

Dadurch, daß die Rohplatinen eine Mittelachsbohrung mit einheitlichem Durchmesser aufweisen, kann auch bei der Herstellung unterschiedlicher Stator- und Rotor­ bleche bei jeder Station derselbe Dorn verwendet wer­ den, wodurch Umrüstzeiten von erheblichem Ausmaß ein­ gespart werden können. Es kann hierdurch des weiteren vermieden werden, daß bereits bei der Herstellung der Rohplatine das fertige Achsloch gestanzt werden muß, was unter anderem zu Schwierigkeiten bezüglich der Verdrehung der Rohplatinen auf den einzelnen Stationen führen würde. Des weiteren ist durch diese Maßnahme sichergestellt, daß beim Zuschnitt der Rohplatinen, welcher vor dem erfindungsgemäßen Verfahren durchge­ führt wird, trotz verschiedenartiger Fertigbleche im wesentlichen dieselben Werkzeuge eingesetzt werden können.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität bei gleichermaßen hoher Zuverlässigkeit aus, wobei durch die relativ geringen auftretenden Preßkräfte verhältnismäßig kostengünstige Werkzeuge eingesetzt werden können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellten Ausführungsbeispiel.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung zur Herstellung von Statorblechen und Rotorblechen für elektrische Maschinen; und

Fig. 2 einen Stadienplan des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens zur Herstellung von Statorblechen und Rotorblechen für elektrische Maschinen.

In Fig. 1 sind acht Stationen 1 bis 8 einer Vorrich­ tung 9 dargestellt, in welche Rohplatinen 10 mit den verschiedensten Abmessungen eingeführt und zu Stator­ blechen 11 und Rotorblechen 12 für die verschiedensten elektrischen Maschinen weiterverarbeitet werden kön­ nen. Die Stationen 1 bis 8 weisen eine kreisförmige Anordnung auf und sind in der Reihenfolge ihrer Nume­ rierung benachbart zueinander angeordnet und miteinan­ der verbunden. Die Station 8 ist wiederum benachbart zu der Station 1 angeordnet, wobei die Stationen 1 und 8 jedoch nicht miteinander verbunden sind.

Der Station 1 werden die Rohplatinen 10 durch einen Drehteller 13 von einem Stapel 14 zugeführt. Wie aus einem Vergleich von Fig. 1 und Fig. 2 hervorgeht, kön­ nen die Rohplatinen 10 rund oder achteckig sein, sie können prinzipiell jedoch auch eine beliebige andere Form aufweisen. Aus jeder einzelnen Rohplatine 10 wird durch die nachfolgend beschriebene Bearbeitung genau ein Statorblech 11 und genau ein Rotorblech 12 herge­ stellt. Zu einem späteren Zeitpunkt werden die Stator­ bleche 11 und die Rotorbleche 12 zu nicht dargestell­ ten Statoren und Rotoren zuzammengeschweißt.

Die Rohplatinen 10 weisen jeweils eine im Stadienplan gemäß Fig. 2 dargestellte Mittelachsbohrung 15 auf, welche beim Zuschnitt der Rohplatine 10 aus einem nicht dargestellten Blechband eingebracht wird und über welche die Rohplatine 10 an jeder einzelnen Sta­ tion 1-8 durch einen nicht dargestellten Dorn aufge­ nommen werden können. Auch bei der Verwendung von Roh­ platinen 10 mit anderen Abmessungen hat die Mittel­ achsbohrung 15 jeweils den gleichen Durchmesser und wird daher auch als Einheitsachslochbohrung bezeich­ net. Durch den einheitlichen Durchmesser der Mittel­ achsbohrung 15 kann bei der Herstellung von Statorble­ chen 11 und Rotorblechen 12 mit anderen Abmessungen auf ein Wechseln der Dorne der einzelnen Stationen 1-8 verzichtet werden.

Es folgt unter Bezugnahme auf Fig. 2 eine Beschreibung des Verfahrensablaufs innerhalb der Vorrichtung 9, und zwar beispielhaft an einer Rohplatine 10, die die Sta­ tionen 1-8 durchläuft und zu einem Statorblech 11 und einem Rotorblech 12 verarbeitet wird.

In der Mitte der kreisförmig angeordneten Stationen 1-8 der Vorrichtung 9 befindet sich eine als Dreh­ kreuz 16 ausgebildete Weitergabeeinrichtung, welche in der Lage ist, die Rohplatine 10 von der Station 1 an die Station 2, von dort an die Station 3 usw. weiter­ zugeben. Für jede Station 1-8 weist das Drehkreuz 16 jeweils eine Magnethalteeinrichtung 17 auf, mit der die Rohplatinen 10 bzw. die Statorbleche 11 oder die Rotorbleche 12 durch Magnetkraft gehalten und so wei­ tertransportiert werden können. Selbstverständlich erfolgt die Weitergabe der Rohplatinen 10 bzw. Stator­ bleche 11 oder Rotorbleche 12 durch das Drehkreuz 16 für alle Stationen 1-8 gemeinsam, und zwar in einem Takt von ca. 4 Sekunden, je nach Aufwand der notwendi­ gen Bearbeitungen.

In der Station 2 wird die Rohplatine 10 durch Verdre­ hen derselben orientiert und es wird nach erfolgter Orientierung mittels eines nicht dargestellten Stem­ pels eine sogenannte Statormarkierung 18 in die Roh­ platine 10 eingebracht. Die Statormarkierung 18 dient beim späteren Verschweißen der Statorbleche 11 zur Ausrichtung derselben.

Es kann im Zusammenhang mit der Orientierung der Roh­ platine 10 vorgesehen sein, daß die nacheinander ein­ gebrachten Rohplatinen 10 jeweils um einen bestimmten Winkel, z. B. 120°, verdreht werden, um die über die Breite einer Rohplatine 10 unterschiedlichen Blech­ dicken auszugleichen.

Das Drehkreuz 16 gibt die Rohplatine 10 dann an die Station 3 weiter, wo durch einen Nutenstempel 19 eine beliebige, voreingestellte Anzahl an Statornuten 20 in die Rohplatine 10 gestanzt werden. Die Rohplatine 10 wird zu diesem Zweck durch nicht dargestellte Stifte, welche Bestandteil einer ebenfalls nicht dargestellten Teileinrichtung sind und welche in Bohrungen 21 ein­ greifen, die sich bereits beim Zuführen der Rohplatine 10 zur Station 1 in denselben befinden, um den ent­ sprechenden Winkel verdreht. Im vorliegenden Fall han­ delt es sich um drei Bohrungen 21, es kann jedoch auch eine beliebige andere Anzahl an Bohrungen 21 vorgese­ hen sein. Auch bei der oben beschriebenen Station 2 ist zum Verdrehen der Rohplatinen 10 und zum Blech­ dickenausgleich eine solche Teileinrichtung mit entspre­ chenden Stiften vorgesehen. Zum besseren Orientieren der Rohplatine 10 können die Bohrungen 21 verschiedene Durchmesser aufweisen, woran die zugehörigen Stifte angepaßt wären.

Gleichzeitig mit der Einbringung der Statornuten 20 wird die Rohplatine 10 an ihrem Außenumfang durch ei­ nen Stempel 22 auf ihren Fertigdurchmesser beschnit­ ten, wobei dieser Schritt bei runden Rohplatinen 10 eventuell entfallen kann. Ebenfalls gleichzeitig trennt ein weiterer Stempel 23 das Rotorblech 12 von dem Statorblech 11, indem es zwischen den Statornuten 20 beim Stanzen derselben entstehende Stege 24 am spä­ teren Außenumfang des Rotorblechs 12 durchtrennt. Der Stempel 23 ist hierzu an seiner nicht dargestellten Unterseite derart schräg angeschliffen, daß er ledig­ lich an dem Trennkreis zwischen dem Statorblech 11 und dem Rotorblech 12 schneidet, wobei kein Schneidabfall erzeugt wird. Sämtliche der beschriebenen Stanzvorgän­ ge erfolgen zugleich, und zwar unter Drehung der Roh­ platine 10 über die Bohrungen 21, so daß nach einer Umdrehung der Rohplatine 10 ein fertiges Statorblech 11 entsteht. Selbstverständlich ist auch eine andere Anzahl und Form der Statornuten 19 sowie ein anderer Außen- und/oder Innendurchmesser des Statorblechs 11 denkbar, wozu anders geformte und anders angeordnete Stempel 19, 22 und 23 eingesetzt werden können und ein entsprechend geänderter Winkelversatz der Teileinrich­ tung notwendig sein kann.

Das Statorblech 11 und das Rotorblech 12 werden durch das Drehkreuz 16 gemeinsam an die Station 4 weiterge­ geben, wo das fertig bearbeitete Statorblech 11 unter Verwendung eines dem Drehteller 13 ähnlich ausgebilde­ ten Drehtellers 25 auf einem Stapel 26 abgelegt wer­ den.

Von der Station 4 gelangt das Rotorblech 12 durch Dre­ hung des Drehkreuzes 16 zu der Station 5, wo mittels eines weiteren Nutenstempels 27 eine wiederum beliebi­ ge Anzahl an Rotornuten 28 in das Rotorblech 12 ge­ stanzt werden. Hierzu wird das Rotorblech 12 wie oben beschrieben über in die Bohrungen 21 eingreifende, wiederum nicht dargestellte Stifte um den notwendigen Winkel verdreht. Die Station 5 weist des weiteren ei­ nen Stempel 29 auf, der zur Bearbeitung des äußeren Umfangs des Rotorblechs 12 vorgesehen ist. Wie im Fal­ le des Statorblechs 11 kann auch hier ein anderer Au­ ßendurchmesser des Rotorblechs 12 sowie eine andere Anzahl und Form der Rotornuten 28 vorgesehen sein, wozu die Stempel 27 und 29 entsprechend abzuändern und innerhalb des Werkzeugs anders anzuordnen sind.

Nach der Bearbeitung auf der Station 5 wird das Rotor­ blech 12 durch das Drehkreuz 16 an die Station 6 wei­ tergegeben. In der Station 6 ist ein weiterer Stempel 30 zur Einbringung einer Keilnut 31 in das Rotorblech 12 vorgesehen. Die Keilnut 31 weist zunächst je nach Ausbildung des Stempels 30 eine rechteckige oder qua­ dratische Form auf und wird in den Bereich zwischen den Rotornuten 28 und der Mittelachsbohrung 15 einge­ stanzt. Bei Bedarf ist selbstverständlich auch das Einbringen von zwei oder mehr Keilnuten 31 in das Ro­ torblech 12 möglich.

Wiederum transportiert das Drehkreuz 16 nach erfolgter Bearbeitung das Rotorblech 12 von der Station 6 zu der Station 7. Dort wird mittels eines Stempels 32 ein Fertigachsloch 33, in welches später die Rotorwelle der elektrischen Maschine eingeführt wird, in das Ro­ torblech 12 eingestanzt. Dadurch wird die zunächst rechteckige oder quadratische Keilnut 31 ein Teil des entstehenden Fertigachslochs 33 und kann zur Verbin­ dung mit der Rotorwelle, beispielsweise über eine Paß­ feder, verwendet werden. Durch die beschriebene Her­ stellung der Keilnut 31 und des Fertigachslochs 33 ergibt sich eine hohe Flexibilität, da durch einen einfachen Werkzeugwechsel bzw. ein entsprechendes Um­ programmieren je nach Bedarf völlig andere Keilnuten 31 und Fertigachslöcher 33 hergestellt werden können. Des weiteren sind bei Bedarf mehrere Stempel 34 vorge­ sehen, mit denen eine beliebige Anzahl an Lüftungsboh­ rungen 35 in das Rotorblech 12 eingestanzt werden kann.

Alternativ wäre es auch möglich, die Keilnut 31 und das Fertigachsloch 33 mit einem gemeinsamen Stempel einzustanzen. In diesem Fall wären also die Stempel 30 und 32 zu einem Stempel zusammengefaßt und es könnte gegebenenfalls eine Station eingespart werden.

Von der Station 7 wird das fertig bearbeitete Rotor­ blech 12 mittels des Drehkreuzes 16 zu der Station 8 transportiert und dort unter Verwendung eines weiteren Drehtellers 36 auf einem Stapel 37 abgelegt.

Wenn die eingelegte Rohplatine 10 von der Station 1 an die Station 2 weitergegeben wird, so wird selbstver­ ständlich sofort die nächste Rohplatine 10 in die Sta­ tion 1 eingelegt, wodurch während des Verfahrens stän­ dig alle acht Stationen 1 bis 8 belegt sind. Dadurch wird bei jeder Bewegung des Drehkreuzes 16, also bei jedem Takt der Vorrichtung 9, sowohl ein Statorblech 11 als auch ein Rotorblech 12 fertiggestellt.

Grundsätzlich ist an den Stationen 2, 3, 5, 6 und 7 auch das Einbringen anderer, nicht beschriebener bzw. dargestellter Bohrungen in die Rohplatine 10 bzw. das Statorblech 11 oder das Rotorblech 12 möglich, wenn die Preßkraft der jeweiligen Stanzvorrichtung dies erlaubt.

Bei andersartigen Rohplatinen 10 und daraus herzustel­ lenden Statorblechen 11 und Rotorblechen 12 ist ein Wechsel der beschriebenen Werkzeuge notwendig, anson­ sten ist die Vorrichtung 9 jedoch in der Lage, konti­ nuierlich zu arbeiten.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von Statorblechen (11) und Rotorblechen (12) für elektrische Maschinen aus Rohplatinen (10), wobei die Rohplatinen (10) mehrere Stationen (1-8) durchlaufen, mit folgen­ den Verfahrensschritten:

• 1. 1.1 in eine mit einer Mittelachsbohrung (15) mit einheitlichem Durchmesser versehene Rohpla­ tine (10) werden Statornuten (20) einge­ stanzt;
• 2. 1.2 das Rotorblech (12) wird von dem Statorblech (11) ausgetrennt;
• 3. 1.3 das Statorblech (11) wird abgelegt;
• 4. 1.4 in das Rotorblech (12) werden Rotornuten (28) eingestanzt;
• 5. 1.5 in das Rotorblech (12) wird wenigstens eine Keilnut (31) eingestanzt;
• 6. 1.6 in das Rotorblech (12) wird ein Fertigachs­ loch (33) eingestanzt;
• 7. 1.7 das Rotorblech (12) wird abgelegt;
• 8. 1.8 bei jeder Weitergabe einer Rohplatine (10) von einer Station (1-8) zu der nächsten Sta­ tion (1-8) wird an einer der Stationen (4) ein fertig bearbeitetes Statorblech (11) und an einer anderen Station (8) ein fertig be­ arbeitetes Rotorblech (12) abgelegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die Rohplatine (10) wenigstens eine Statormar­ kierung (18) eingestanzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohplatine (10) an ihrem Außenumfang auf den fertigen Durchmesser des Statorblechs (11) bear­ beitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorblech (12) an seinem Außenumfang auf den fertigen Durchmesser bearbeitet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohplatine (10) vor der Bearbeitung orien­ tiert wird, wobei die Rohplatine (10) bei ihrer Orientierung verdreht wird, und wobei ein Aus­ gleich der Blechdicke der aufeinanderfolgenden Rohplatinen (10) durchgeführt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit folgenden Merk­ malen:

• 1. 6.1 einer Station (1) zur Aufnahme von mit einer Mittelachsbohrung (15) mit einheitlichem Durchmesser versehenen Rohplatinen (10);
• 2. 6.2 einer Station (3) zum Einstanzen von Stator­ nuten (20) in die Rohplatinen (10) und zum Austrennen des Rotorblechs (12) von dem Sta­ torblech (11);
• 3. 6.3 einer Station (4) zum Ablegen des Stator­ blechs (11);
• 4. 6.4 einer Station (5) zum Einstanzen von Rotor­ nuten (28) in das Rotorblech (12);
• 5. 6.5 wenigstens einer Station (6, 7) zum Einstan­ zen wenigstens einer Keilnut (31) und/oder eines Fertigachslochs (33) in das Rotorblech (12);
• 6. 6.6 einer Station (8) zum Ablegen des Rotor­ blechs (12);
• 7. 6.7 einer Einrichtung (16) zur Weitergabe der Rohplatinen (10) von einer Station (1-8) zu der nächsten Station (1-8).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Station (2) zum Orientieren der Rohplatine (10) und zum Einstanzen wenigstens einer Stator­ markierung (18) in die Rohplatinen (10) vorgese­ hen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Station (7) zum Einstanzen des Fertigachs­ lochs (33) auch zum Einstanzen von Lüftungsboh­ rungen (35) vorgesehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstanzen der Statornuten (20) und der Ro­ tornuten (28) Nutenstempel (19, 27) vorgesehen sind, und daß zum Einstanzen der wenigstens einen Keilnut (31) und des Fertigachslochs (33) in das Rotorblech (12) Stempel (30,32) vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Station (3) zum Orientieren der Rohplatine (10), die Station (3) zum Einstanzen der Stator­ nuten (20) und die Station (5) zum Einstanzen der Rotornuten (28) mit einer Teileinrichtung verse­ hen sind.