Vorrichtung zum Stanzen und Prägen und Verfahren zur Herstel¬ lung von gestanzten und geprägten Elementen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stanzen und Prä¬ gen und ein Verfahren zur Herstellung von gestanzten und ge¬ prägten 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.

Bislang ist keine Vorrichtung und kein Verfahren zur kontinu¬ ierlichen Herstellung von Zwischenelementen, die beispiels¬ weise bei der Bildung von Brennstoffzellenblocks, -Stapel, - modulen oder -ba terien, insbesondere von luftgekühlten, zum Einsatz kommen, bekannt. Nachdem die oben genannten Batteri¬ en, Module etc., als wichtige Energiewandler unserer zukünf¬ tigen Energieversorgung gesehen werden, besteht der Bedarf eine Vorrichtung und ein Verfahren zu entwerfen, die eine kontinuierliche und automatisierbare Herstellung dafür geeig- neter Zwischenelemente ermöglicht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vor¬ richtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit der Zwischenelemente in einem automatisierbaren und einfachen Prozeß kostengünstig hergestellt werden können.

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 das

Stanzwerkzeug Bereiche des Bandmaterials stanzt und ein Prä¬ gestempel die ausgestanzten Bereiche nach oben und unten hin

prägt. Darüber hinaus ist Gegenstand der vorliegenden Erfin¬ dung ein Verfahren zur Herstellung von gestanzten und gepräg¬ ten Elementen, bei dem ein Bandmaterial in einem kontinuier¬ lichen 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.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und der Erläuterung zu der Figur.

Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Vorrichtung so konzipiert, daß das Stanzwerkzeug während des Stanz- oder Schneideprozes- ses gleichzeitig eine Prägung der ausgestanzten Bereiche vor¬ nimmt. Bei dieser Vorrichtung ist in dem Stanzwerkzeug ein Prägestempel integriert (siehe Figur) .

Es ist auch möglich, daß das Bandmaterial während des Stanz- schrittes durch einen, in dem Stanzwerkzeug integrierten,

Prägestempel vor dem eigentlichen Prägeschritt, der zeitlich nachgeschaltet ist, nur vorgeprägt wird (siehe Figur).

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 Prä¬ geschritt geprägt werden.

Vorteilhaft ist es, wenn das Mittel zur Beförderung des Band¬ materials aus zwei übereinander liegenden Walzen besteht, die gegenläufig sich drehend den Vorschub des Bandmaterials lei¬ sten.

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 prägen¬ den Bandmaterials in zwei gegensätzliche Richtungen, bei¬ spielsweise nach oben und nach unten hin, möglich.

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 einge¬ stellt werden kann.

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, ge¬ geneinander 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.

Unter „Prägen" wird verstanden, daß Teile des Bandmaterials aus der Bandebene heraus erhöht oder vertieft werden. Bevor¬ zugt werden die ausgestanzten Bereiche oder Teile davon ge¬ prägt. Eine derartige Prägung ist erfindungsgemäß nur nach erfolgtem Ausstanzen bzw. Herstellung von Schlitzen, etc. oder gleichzeitig mit dieser möglich. Deshalb kann ein Präge¬ stempel, 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.

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 schub¬ weise 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 er¬ folgt.

Über die Dauer und Geschwindigkeit, mit der die Walzen den

Vorschub des Bandmaterials leisten, kann deshalb der Abstand, in dem eine Stanzung und Prägung des Bandmaterials stattfin¬ det, eingestellt werden.

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 beste¬ hen, ist ein kontinuierliches Band, bestehend aus einem übli¬ chen Material, das für Zwischenelemente bei Brennstoffzellen- blocks etc. verwendet wird, insbesondere einem, das für Bipo¬ larplatten luftgekühlter Brennstoffzellen im Einsatz ist. Auf die Dicke, Oberflächenbeschaffenheit und andere Werkstoffei¬ genschaften 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.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Figur, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung schematisch dar- stellt, näher erläutert.

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 da¬ zu, 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.

Hier ist gezeigt, daß eine gewisse Vorprägung der ausgestanz¬ ten 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 kom¬ menden 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 ledig¬ lich das Band quer zu seiner Länge in verschiedene Teile, die jeweils der Größe eines Zwischenelements entsprechen sollten, geschnitten werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren vereinigen alle zur kontinuierlichen, automatisier- baren und kostengünstigen Massenproduktion von Zwischenele¬ menten erforderlichen Herstellungsschritte in einem einzigen Arbeitsgang und können deshalb die Massenherstellung von Brennstoffzellenblocks etc., weiter erleichtern.