Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen und Schichten von Bauteilen aus einzelnen Schichten, welche aus einem Materialstreifen ausgestanzt, ausgeschnitten od. dgl. und die Schichten nach dem Ausstanzen od. dgl. wieder in den Materialstreifen zuruckgedruckt werden sowie eine Vorrichtung hierfür.

Bauteile, bspw. für das Automobil, wie Pleuel, Nocken, Zahnrader, Zahnkranze od. dgl. werden entweder im Gussverfahren oder aus einem relativ dicken Materialstreifen durch Ausstanzen bzw. Ausschneiden hergestellt. Eine derartige Feinschneideinrichtung ist bspw. in der EP 0 183 648 beschrieben.

Nachfolgend soll anhand eines Vollnockens eine bekannte Prozesskette für dessen Herstellung beschrieben werden.

Zuerst wird ein Rohling durch die Stanzpresse aus einem

Materialstreifen abgetrennt. Auf diesen Rohling wird ein

Festschmierstoff aufgetragen. Danach erfolgt ein Erwärmen des Rohlings, ein Vorformen und ein Glühen.

Nunmehr wird wiederum ein Festschmierstof aufgetragen, das Halbfabrikat vorgeformt und schlussendlich fertiggeformt. Jetzt erfolgt ein Kalibrieren und ein induktives Härten, wonach ein Räumen und Fasen zum fertigen Nocken erfolgt. Der Nocken wird dann auf ein Rohr gefügt, so dass eine Nockenwelle entsteht. Diese wird geschliffen. Ein derartiges Verfahren ist sehr aufwendig.

In der DE-OS 38 41 205 wird ferner das Herstellen von Werkstücken aus Metall beschrieben. Bezug genommen wird vor allem auf das Herstellen eines Pleuels, wobei das Pleuel konstruktiv in einzelne einfache Teilprofile zerlegt, diese durch Feinschneiden hergestellt und durch Schichten zum fertigen Teil zusammengefügt und miteinander verbunden werden. Hierbei handelt es sich also um das Herstellen eines konstruktiven schwierigen Teil aus unterschiedlichen Teilprofilen mit unterschiedlichen Konturen.

Aus der DE 97 50 742 AI ist beispielsweise bekannt, von einem Blechbandmaterial Blechteile mittels einer Schere abzutrennen und sie anschliessend in einer Stapeleinrich- tung aufeinanderzuschichten.

Aus Strasser F. „Gewindebohren in sehr kleinen Blechaus¬ schnitten in: Werkstatt und Betrieb", 93 Jg., 1960, Heft 3, Seite 155, wird beschrieben, dass Werkstücke in Folge- schnitten gelocht und ausgeschnitten werden, wobei sie nach dem Ausschneiden nicht durch die Schnittplattenö nung nach unten hinausfallen, sondern durch einen federbetätigten Anschlagstempel wieder in den Blechstreifen zurückgedrückt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es dagegen, einfache Bauteile aus einer Mehrzahl von gleichen Schichten auf

- J - einfacne und preisgünstige Weise herzuste_j.en unα exd V zueinander zu positionieren.

Zur Losung dieser Aufgabe fuhrt, dass αie Schichten ιr. einer nachfolgenden Station aus dem Materialstreifen ausgedruckt und in ein Stapelmagazin eingelegt werden, in dem eine Zentrierung und Verbindung der einzelnen Schichten zu dem Bauteil erfolgt, bevor das Bauteil aus dem Stapelmagazin ausgebracht wird.

Das bedeutet, dass Bauteile grosserer Dicke aus einzelnen, dünnen, geharteten Lamellen durch Schichten hergestellt werden können. Bevorzugt werden diese Schichten in einem weiteren Bearbeitungsverfahren durch Nieten miteinander verbunden.

Die einzelnen Lamellen haben die Form des Teils, die Anzahl der einzelnen Lamellen ergibt die Nockenhohe. Da die Lamellen sehr dünn sind (bspw. 0,1 - 2 Millimeter) , können die Lamellen aus bereits gehärtetem Material herausgestanzt werden, so dass ein nachtragliches Harten oder Schleifen nicht mehr notwendig ist. Das geschichtete Bauteil ist ein Fertigteil. Das Material kann bereits eine Harte von bis über 63 HRC aufweisen.

Ferner ist durch das Stanzen der dünnen Lamellen möglich, Nocken mit kleinsten Querschnitten zwischen Innen- und Aussenkontur herzustellen. Die Nocken können auch sehr kleine Löcher von z. B. 1 Millimeter aufweisen. Diese Locher dienen der Gewichtserleichterung, zum Massenausgleich oder können als Aufnahme für einen Niet verwendet werden.

Durch das Stanzen der dünnen Lamellen ist es ferner möglich, Toleranzqualitäten der Klasse 6 für Innen- und Aussenformen einzuhalten. Vor allem werden auch die Herstellungskosten reduziert, da der erfindungsgemässe Verfahrensablauf mit nur wenigen Arbeitsschritten auskommt.

Zusätzliche Investitionen sind kaum rotwendig. De' geschichtete Nocken hat bereits hohen Anforderungen irr Motor genügt, und zeichnet sich durc ^r einen honen Dampfungsgrad, geringe Gerauschb ldung und geringsten Verschleiss aus, da durch die Lamellen eine Kapillarwir ung entsteht und standig Schmieröl auf die Funktionsflachen getragen wird.

Herz der Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahren ist eine Stanzpresse, in deren Werkzeug gleichzeitig im Gesamtschnitt Innen- und Aussenform der Schicht geschnitten werden. Ein Folgewerkzeug wäre auch möglich, jedoch werden die Toleranzen zwischen Innen- und Aussenform zu gross.

Das geschnittene Teil wird in das Stanzgitter zuruckgedruckt .

Die Innenformabfalle fallen durch den Schneidstempel und entsprechende Schachte im Maschinentisch der Stanzpresse und werden nach unten ausgetragen.

An das Stanzwerkzeug folgt eine Fugestation, in welcher die einzelnen Schichten in einem Stapelmagazin gesammelt werden. Hierbei druckt ein Paketierstempel synchronlaufend zum Stosselhub der Stanzpresse die einzelnen Lamellen (Schichten) aus dem Stanzgitter.

Das ganze erfolgt erfmdungsgemass entweder in einer Takt- Vorschub-Einheit oder auf einem Rundschaltteller.

Nach einer bestimmten Anzahl von Stanzhuben, welche der Anzahl der Schichten zur Herstellung eines Bauteils (Nok¬ ken) entspricht, schaltet der Rundschaltteller eine Position weiter bzw. wird das Stapelmagazin in der Takt- Vorschub-Einheit zur nächsten Station transportiert. Gleichzeitig gelangt ein leeres Stapelmagazin unter den Paketierstempel .

In der folgenden Station wirα dem Stapelmaαazir --mindest ein Niet zugeführt, in einer nächsten Station werden die Schichten zentriert und genietet, in einer nctnster Statio- wird bspw. durch einen Stempel das fertige Bauteil aus detr Stapelmagazin ausgedruckt, gelangt auf ein Band od. dgl. und wird zur Endmontage transportiert.

Der Materiaistreifen gelangt bevorzugt von einer Coil- Haspel mit Eigenantrieb in die Stanzpresse, wobei hier eine entsprechende Bandschlaufensteuerung vorgesehen ist. Die Stanzmaschine selbst ist ein Prazisionsstanzautomat mit Einlaufvorschub, Bandschmierung u.s.w.. Das erfindungsgemasse Verfahren ist, j e nach benötigter Anzahl der Bauteile, mit einem 1-fach-fallenden Werkzeug, aber auch mit mehrfach fallenden Werkzeugen möglich, wodurch ein zusätzlicher Kostennutzen entsteht.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelne ten αe: Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausfuhrungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemassen Vorrichtung zum Herstellen und Schichten von Bauteilen;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine schematisch dargestellte Takt-Vorschub-Einheit in der Vorrichtung ge äss Fig. 1;

Fig. 3 einen schematisch dargestellten Verfahrensablauf für geschichtete Bauteile;

Fig. 4 einen vergrossert dargestellten Ausschnitt aus einer Stanzpresse in der Vorrichtung gemäss Fig. 1 im Bereich des Werkzeuges;

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Materialstreifen zum Formen der Bauteile,

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausfuhrungsbeispiels einer erfindungsgemassen Vorrichtung zum Herstellen und Schichten von Bauteilen;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Nockens, hergestellt nach den erfindungsgemassen Verfahren;

Fig. 8 Querschnitte durch den Nocken entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 7 mit verschiedenen Nieten;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausfuh- rungsbeispiels eines Nockens, hergestellt nach den erfindungsgemassen Verfahren;

Fig.10 einen Querschnitt durch den Nocken nach Fig. 9 entlang der Linie X-X.

Gemass Fig. 1 weist eine Vorrichtung R zurr und Schichten von Bauteilen eine Coil-Haspel 2 , eine Stanzpresse 3, eine nur teilweise angedeutete Takt- Vorschub-Einheit 1 und eine Abfall-Haspel 4 auf.

Ein Materiaistreifen 5 wird im Uhrzeigersinn von einer Coil-Haspel 2, welche mit einem Eigenantrieb versehen ist, abgerollt. Dieser Materialstreifen 5 passiert eine Lichtschranke 6, die anzeigt, wenn der Materialstreifen 5 zu tief durchhangt. Danach lauft der Materialstreifen 5 in einen Materialeinlauf 7 der Stanzpresse 3 ein und passiert dort ein Schmiergerat 8, über welches Schmieröl auf die Flachen des Materialstreifen 5 gelangt.

Der Materialstreifen 5 durchlauft als nächstes ein Werkzeug H zum Ausschneiden bzw. Stanzen der Innen- und Aussenformen von Bauteilschichten 30, im vorliegenden Ausfuhrungsbeispiel von Nockenschichten.

Ein Ausschnitt aus dem Werkzeug H ist in Fig. 4 vergrossert dargestellt. Es besteht aus einem Oberteil 0 und einem Unterteil U.

Das Oberteil 0, welches vertikal bewegbar ist, weist einen Stossel 10 auf, welcher in Fig. 1 besser ersichtlich ist. An diesen Stossel 10 schliesst eine Aufspannplatte 11 und daran eine Schneidplatte 12 an, in welcher wiederum ein Auswerfer 13 sowie zwei Innenformstempel 14, 15 gefuhrt sind. Diese Innenformstempel 14, 15 dienen dazu, Innenformen aus den Nockenschichten 30 herauszustanzen. Der Auswerfer 13 steht unter dem Druck von Druckbolzen 16, 17.

Dem Unterteil U des Werkzeuges H ist ein Maschinentisch 18 zugeordnet. Auf diesem liegt eine Aufspannplatte 19 auf. Eine Abstreiferplatte 20 steht unter dem Druck von Druckbolzen 21, 22. In der Aufspannplatte 19 und der Abstreiferplatte 20 ist ein Schneidstempel 23 vorgesehen,

der konische Schachte 24.1, 25.1 aufweist. Die αurcπ die Innenformstempel 14, 15 aus der Nockenschicht 30 herausgestanzten Innenformabfalle wandern durch Schachte 24.2, 25.2 im Maschinentisch 18 nach unten aus dem Werkzeug H. Die Teile werden nach dem Stanzen sofort wieder in das Stanzgitter gedruckt. Dazu wirken die Kräfte auf den Auswerfern 13 und die Abstreiferplatte 20. Eine der Materialdicke entsprechende Bandfuhrung 26 dient der Sicherung des Vorschubes des Stanzgitters mit den zuruckgedruckten Teilen zur nächsten Bearbeitungsstation.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf den Materiaistreifen 5 zum Formen der Nockenschichten 30. Schraffiert angedeutet sind die als Innenformabfalle 27, 28 wegfallenden Teile. Ferner ist die erste Stufe der Takt-Vorschub-Einheit 1 erkennbar, in der ein in Fig. 1 dargestellter Paketierstempel 29 die gestanzte Nockenschicht 30 in ein Stapelmagazin 31 eingedrückt hat. Dem Stapelmagazin 31 kann ein Zwischenmagazin vorgeschaltet sein, in das der Paketierstempel 29 einzelne Teile ausdruckt.

Eine Draufsicht auf die vollständige Takt-Vorschub-Einheit 1 ist in Fig. 2 dargestellt. Sie weist eine Ebene A und eine Ebene B auf. Der Materialstreifen 5 wird auf dem Maschinentisch 18 zur Ebene A transportiert. Auf dieser Ebene A finden die einzelnen Verfahrensstufen des Schichtens und Nietens statt, welche in Fig. 3 durch Stationen II-V dargestellt sind.

In Station II werden die gestanzten Nockenschichten 30 mittels des Paketierstempels 29 aus dem Materialstreifen 5 in das Stapelmagazin 31 gedruckt und so der Nocken 9, der aus mehreren solchen Nockenschichten 30 besteht, gebildet. In Fig. 3 zeigt die Station II sowohl im Schnitt als auch oben den fertig geschichteten Nocken 9 in seinem Stapelmagazin 31.

Nachdem eine vorbestimmte Anzahl an Noch.enscm hter 30 ae . Nocken 9 bildet, schiebt die Takt-Vorschuc-Einheit 1 das Stapelfordermagazin 32 in Pfeilrichtung zur nächsten Station III weiter, wahrend ein anderes Stapei agazin 31 m die Station II gelangt, um den nächsten Nocken 9 zu bilden.

In Station III wird ein Niet 33 A, B zugeführt, wahrend anschliessend in Station IV die einzelnen Nockenschichten 30, aus denen der Nocken 9 besteht, mittels eines, exakt die Innenform ausfüllenden Zentrierbolzen 34 zentriert werden, um so eine exakte Nockenform zu erhalten. Ist dies erreicht, erfolgt das Nieten.

In Station V wird der fertig gestapelte und genietete Nocken 9 mittels eines Stempels 35 aus dem Stapelmagazin 31 herausgedrückt, auf ein Transportband 36 abgelegt und zur Endmontage transportiert.

Die leeren Stapelmagazine 31 werden nun aufgereiht, mittels der Absenkeinheit 37 auf die Ebene B abgesenkt, zur Hebeeinheit 38 transportiert und mittels der Hebeeinheit 38 wieder auf die Ebene A angehoben. Dort stehen sie dann vor der Station II wieder zur Aufnahme von Nockenschichten 30 zur Verfugung. Das Absenken auf die Ebene B erfolgt, damit die Stapelmagazine 31 unter dem Vorschub 47 hindurch gelangen können.

Der Materialstreifen 5, aus dem die einzelnen Nockenschichten 30 herausgestanzt wurden, lauft jetzt durch einen Vorschub 47 und wird mittels der Abfall-Haspel 4 zu einem Abfallcoil aufgehaspelt.

In Fig. 6 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel einer Vorrichtung R^ zum Herstellen und Schichten von Bauteilen schematisch dargestellt. Diese Vorrichtung R weist ebenfalls eine Coil-Haspel 2 und eine Stanzpresse 3 auf, an die jedoch ein Rundschaltteller 39, ein AuslaufVorschub 42

und eine Schere 43 anscniiesst, welche ein Abfailgitter 44 von dem Stanzgitter abschneidet.

Auf dem Rundschaltteller, welcher um eine Achse dreht, werden in Station II die gestanzten Nockenschichten 30 mittels des Paketierstempels 29 aus dem Materialstreifen 5 in das Stapelmagazin 31 gedrückt und so der Nocken 9, der aus mehreren dieser Nockenschichten 30 besteht, gebildet.

Danach erfolgt die weitere Bearbeitung in den Stationen III-V, wie oben beschrieben, jedoch auf dem Rundschaltteller 39.

Der Materialstreifen 5, aus dem die einzelnen Nockenschichten 30 herausgestanzt wurden, gelangt über eine Umlenkung 41 zu dem AuslaufVorschub 42 und wird mittels der Schere 43 abgeschnitten, so dass ein Abfallgitter 44 in einen nicht näher gezeigten Auffangbehälter fällt.

Die Figuren 7 bis 10 zeigen jeweils vollständig geschichtete und genietete Nocken 9 bzw. 9.1, hergestellt nach den erfindungsgemassen Verfahren. Die Anzahl der Nockenschichten 30 bestimmt die Nockenstärken 45.

Verschiedene Nieten zum Verbinden der Nockenschichten 30 sind in Fig. 8 im Querschnitt dargestellt. So zeigt Fig. 8a einen Hohlniet 33.BI und Fig. 8b einen Vollniet 33.B2. Es ist auch möglich, den Niet 33.AI nur im Nietbereich hohl zu lassen, wie dies in Fig. 8b gezeigt wird. Als vierte Möglichkeit wird in Fig. 8d noch ein Niet 33.A2 mit Bund dargestellt .

DR . PETER WEISS

Patentanwa l t

European Patent Attorne y

Aktenzeichen : 5181 . 0 W/ hu Datum : 1 1 . 08 . 1997

Positionszahlenliste

1 Takt-Vorschub- 34 Zentrierbolzen 67 Ein.

1 Coil-Haspel 35 Stempel 68

3 Stanzpresse 36 Transportband 69

4 Abfall-Haspel 37 Absenkeinheit 70 b Materialstreifen 38 Hebeeinheit 71

6 Lichtschranke 39 Rundschaltteller 72

7 Materialeinlauf 40 Einlaufvorschub 73

8 Schmiergerat 41 Umlenkung 74

9 Nocken 42 AuslaufVorschub 75

10 Stossel 43 Schere 76

11 Aufspannplatte 44 Abfallgitter 77

12 Schneidplatte 45 Nockenbreite 78

13 Auswerfer 46 Achse 79

14 Innenformstempel 47 Vorschub R Vorrichtung

15 Innenformstempel 48 H Werkzeug

16 Druckbolzen 49 0 Oberteil

17 Druckbolzen 50 U Unterteil

18 Maschinentisch 51 A Ebene

19 Aufspannplatte 52 B Ebene

20 Abstreiferplatte 53

21 Druckbolzen 54

22 Druckbolzen 55

23 Schneids empel 56

24 Schachte 57

25 Schachte 58

26 Bandfuhrung 59

27 Innenformabfalle 60

28 Innenformabfalle 61

29 Paketierstempel 62

30 Nockenschicht 63

31 Stapelmagazin 64

32 Stapelforderma- 65 gazin 3A, Niet 66 B