DE102008031222A1

DE102008031222A1 - Trennvorrichtung und Trennverfahren

Info

Publication number: DE102008031222A1
Application number: DE102008031222A
Authority: DE
Inventors: Rafael Garcia
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2028-07-04
Also published as: DE102008031222B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1b) zum Trennen elektrisch leitender Bauteile (37) sowie ein Verfahren zum Trennen elektrisch leitender Bauteile (37) durch Anlegen einer Spannung (39, 40) an die Elektroden (29, 32). Die Vorrichtung (1b) besteht aus wenigstens zwei Elektroden (29, 32). Diese Elektroden sind in jeweils zwei Teilelektroden (30, 31; 33, 34) unterteilt, zwischen welchen das zu trennende Bauteil (37) angeordnet ist. Die Geometrie des Trennspaltes (S3) ist dabei bestimmt durch die Geometrie der den Trennspalt (S3) bildenden Flächen (35, 36) der Elektroden (29, 32).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Trennen elektrisch leitender Bauteile, gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie ein Verfahren zum Trennen elektrisch leitender Bauteile, gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 9.
Das Trennen von Bauteilen durch gezieltes Erhitzen mittels Stromfluss ist bereits durch die DE 198 15 238 A1 Stand der Technik. Es wird vorgeschlagen, Blechtafeln aus einem Rahmen herauszutrennen, indem dünne Stege, über welche die Blechtafeln mit dem Rahmen verbunden sind, durch elektrischen Strom, der über die Stege geleitet wird, aufgeschmolzen werden. Die Stege werden zuvor mechanisch aus den Blechtafeln herausgearbeitet.
In der DE AS 11 48 338 ist ebenfalls das Trennen von Bauteilen durch Anlegen einer elektrischen Spannung beschrieben. Hierbei geht es um die Auftrennung eines längsnahtgeschweißten Rohrstrangs in kleinere Rohrsegmente. Vor dem Anlegen der Spannung wird das Rohr bereits mechanisch in Rohrsegmente unterteilt, welche danach nur noch über eine Schweißnaht untereinander verbunden sind. Zum endgültigen Trennen der Rohrsegmente, wird an den Rohrkörper über Elektroden eine elektrische Spannung so angelegt, dass der elektrische Strom an der Verbindungsstelle nur durch die Schweißnaht fließt und diese bis zum Aufschmelzen erhitzt. Zusätzlich wird die Verbindungsstelle noch mit einer Zug- und/oder Scherkraft beaufschlagt.
Die DE 30 12 095 C2 beschreibt ein Verfahren zum Trennen von langen Blechhohlprofilen quer zu deren Längserstreckung. Die Wandstärke der Blechhohlprofile wird an den vorgesehenen Trennstellen vor dem Anlegen der Spannung durch mechanische Bearbeitung verdünnt. Der verbleibende Steg wird dann mit kurzen Hochstromstößen verbrannt. Die Anordnung besteht hier aus Rollelektroden.
Die in den vorstehend genannten Druckschriften beschriebenen Verfahren haben gemeinsam, dass die Trennkante vor dem Trennen mechanisch bearbeitet wird. Dadurch entsteht eine so genannte ”Sollbruchstelle”. Dies geschieht beispielsweise durch eine gezielte Verringerung des Strom leitenden Querschnitts, um genau an diesen im Querschnitt reduzierten Stellen die zum Erreichen der Schmelztemperatur notwendige Stromdichte zu realisieren. Die mechanische Bearbeitung bedingt einen zusätzlichen Fertigungsschritt, ist aber unvermeidbar, um den Verlauf der Schnittkante festzulegen. Die mechanische Bearbeitung führt zu längeren Fertigungszeiten sowie höheren Fertigungskosten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Trennen elektrisch leitender Bauteile aufzuzeigen, mittels welcher ohne vorherige mechanische Bearbeitung des Trennspaltes ein Trennen mittels Durchleiten elektrischen Stroms durchführbar ist, bzw. ein Verfahren aufzuzeigen, mittels welchem der vorbeschriebene Trennvorgang kostengünstig und schnell durchführbar ist.
Der gegenständliche Teil dieser Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 8.
Die Vorrichtung zum Trennen elektrisch leitender Bauteile umfasst wenigstens zwei Elektroden, welche relativ zueinander verlagerbar sind. Die Elektroden sind durch einen schmalen Trennspalt beabstandet und mit dem Bauteil in ohmschen Kontakt bringbar und zwar in dem Trennspalt unmittelbar benachbarten Bereichen. Der Verlauf des Trennspaltes ist durch die Geometrie der Elektroden vorgegeben. Da ein über die Elektroden eingeleiteter elektrischer Strom, nach Anlegen der elektrischen Spannung an die Elektroden, im Bereich des Trennspaltes ausschließlich über das zu bearbeitenden Bauteil geleitet wird, werden somit auch nur im Trennspalt die zum Erweichen oder Aufschmelzen notwendigen Temperaturen erreicht. Eine mechanische Vorbearbeitung des Bauteils im Bereich des Trennspalts ist somit nicht mehr erforderlich, da das Material durch den Trennspalt definiert erweicht oder aufgeschmolzen wird. Dadurch können der Produktionsdurchsatz gesteigert und die Fertigungskosten gesenkt werden. Obwohl zum Trennen sehr große Stromdichten notwendig sind, stellt die Einleitung des Stroms in das Bauteil keine Schwierigkeit dar, da die Kontaktflächen zwischen den Elektroden und dem Bauteil sehr groß sind.
Das Bauteil wird vor dem Trennen zwischen den Teilelektroden justiert angeordnet und dann von diesen durch eine Klemmkraft in seiner Position lagefixiert. Anschließend wird an die Elektroden eine Spannung angelegt, sodass der Strom im Spaltbereich nur über das Bauteil fließt. Eine Erwärmung des Bauteils in den Übergangsbereichen von Elektrode zum Spalt wird durch die Wärmeleitung zwischen dem Bauteil und den Elektroden begrenzt. Aus diesem Grund wird die zum Trennen notwendige Erwärmung im Bauteil nur im mittleren Bereich des Trennspaltes erreicht und der tatsächliche Erwärmungsbereich ist somit geringer als der theoretische Erwärmungsbereich. Nach dem Hinreichenden Erweichen des Bauteils im Trennspalt, wird das Bauteil durch eine Verschiebung der Elektroden getrennt. Eine erste Möglichkeit besteht darin, das Bauteil bereits während des Stromflusses mit Zug bzw. Scherspannung zu beaufschlagen. Ebenso ist es möglich erst nach dem Abschalten des Stromflusses mit Scher- bzw. Zugkräften auf das Bauteil einzuwirken und es dadurch zu trennen. Eine weitere Möglichkeit zusätzlich Kräfte in den Trennspalt einzubringen besteht darin, die Elektroden gegeneinander in eine schwingende Bewegung zu versetzen. Die maximale Amplitude entspricht dabei der Dicke des Bauteils.
Ein ganz wesentlicher Teil der Erfindung ist, dass neben einer geraden Schnittkante nahezu beliebige Schnittkantenverläufe realisierbar sind, indem die Geometrie der Elektroden verändert wird. Es kann beispielsweise eine der sich gegenüberliegenden Elektrodenseiten mit einer Aussparung, die andere mit einem Vorsprung versehen sein, sodass beide Seiten ineinander greifend ausgestaltet sind und dass der Trennspalt beispielsweise einen bogenförmigen Verlauf aufweist. Dies bietet die Möglichkeit, die Schnittführung an bestimmte Anforderungen oder Konturen anzupassen. Die den Spalt bildenden Flächen der Teilelektroden werden im Folgenden als Spaltwände bezeichnet.
Neben einer solchen Adaption der Spaltwände, können die mit dem Bauteil in direktem Kontakt stehenden Ober- und Unterseiten der Teilelektroden räumlich an die Oberfläche des zu bearbeitenden Bauteils angepasst werden. Es wird ein möglichst gleichmäßiger Elektrodenkontakt angestrebt, um eine homogene Stromdichteverteilung zu erreichen. Die mit dem Bauteil in direktem Kontakt stehenden Flächen werden im Folgenden als Kontaktflächen bezeichnet.
Eine 3-dimensionale, also räumliche Anpassung ermöglicht beispielsweise das Schneiden von Rohrprofilen. Hierfür werden die Kontaktflächen der Teilelektroden mit einer dem Rohrdurchmesser entsprechenden Aussparung versehen, sodass der Rohrkörper beim Trennvorgang vollständig von den Teilelektroden umgriffen wird. Durch eine entsprechende zusätzliche Anpassung der beiden Spaltwände der Elektroden wird eine mehrdimensionale Schnittführung beim Trennen eines Rohres ermöglicht. Zum Beispiel kann ein in Umfangsrichtung wellenförmiger oder gezackter Verlauf des Trennspalts realisiert werden, indem die Spaltwände der Elektroden mit gerundeten oder gezackten Vorsprüngen und gegengleichen Aussparungen versehen sind, in welche die Vorsprünge passen. Eine solche Vorrichtung ist zum Trennen vieler unterschiedlicher Profilbauteile denkbar. Vorraussetzung ist ein vollumfänglicher Kontakt zwischen den Kontaktflächen der Elektroden und dem Bauteil.
Eine weitere Vorrichtung sieht eine Anordnung der Elektroden des Elektrodenpaares ineinander vor. Hierbei umgreift eine Elektrode teilweise oder vollständig eine andere Elektrode, wobei beide Elektroden relativ zueinander verschiebbar sind und wobei sie relativ zueinander Rotationsbewegungen ausführen können. Beide Elektroden können dabei aus Teilelektroden zusammengesetzt sein. Die Schnittkante wird von dem Bereich zwischen der Spaltwand der inneren Elektrode und der Spaltwand der äußeren Elektrode definiert.
Nach dem Trennen durch eine relative Verschiebung der Elektroden zueinander, werden die das Bauteil haltenden Teilelektroden auseinander bewegt und das Bauteil entnommen.
Das Verfahren gemäß Patentanspruch 9 löst den verfahrensmäßigen Teil der Aufgabe. Maßnahmen zur Durchführung des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche 10–15.
Das beanspruchte Verfahren zum Trennen elektrisch leitender Bauteile, nachfolgend Trennverfahren genannt, beschreibt die Trennung von Bauteilen über zwei ineinander angeordnete Elektroden zur Herstellung von Durchgangslöchern. Während des Trennvorgangs werden durch die Rotation der inneren Elektrode relativ zur äußeren Elektrode Scherkräfte in den Trennspalt eingeleitet.
Die Elektroden des Elektrodenpaares sind bei diesem Verfahren, im folgenden Trennverfahren genannt, so ineinander angeordnet, dass eine Elektrode eine zylindrische Durchgangsöffnung aufweist, mit welcher sie eine zweite zylinderförmige Elektrode umfasst. Der Durchmesser der inneren Elektrode bestimmt den Durchmesser des herzustellenden Durchgangsloches. Der Abstand zwischen der Spaltwand der inneren Elektrode und der Spaltwand der äußeren Elektrode bestimmt die Breite des Trennspaltes. Beide Elektroden sind senkrecht zur Längsrichtung des Zylinders bzw. der Durchgangsöffnung in jeweils zwei Teilelektroden unterteilt. Die Elektroden sowie die Teilelektroden sind relativ zueinander verschiebbar gelagert. Das heißt, die innere Elektrode kann entlang der zylindrischen Durchgangsöffnung bewegt werden. Ebenso können die Elektroden unabhängig voneinander und gegenläufig gedreht werden.
Zu Beginn des Trennverfahrens wird ein Bauteil zwischen den Teilelektroden positioniert. Dabei ist das Verhältnis der Dicke D des Bauteils zur Breite S des Trennspaltes (D/S) ein wichtiger und variabler Verfahrensparameter, welcher entsprechend dem zu trennenden Bauteil und dem Verlauf der Trennkante optimiert wird. Das Verhältnis kann dabei einen Wert von 1 annehmen, es kann aber auch durch Anpassungen an die geforderte Kontur und die Dicke des Bauteils Werte zwischen 0,1 und 2,5 annehmen. Anschließend werden die Teilelektroden so stark gegen das Bauteil gedrückt, dass dieses während des Trennvorgangs lagefixiert ist. Nach dem Anlegen der Spannung an die Elektroden stellt sich der Stromfluss ein und das Bauteil im Bereich des Trennspaltes wird erhitzt. Durch eine Rotationsbewegung der inneren Elektrode gegenüber der äußeren Elektrode werden Scherkräfte in den erwärmten Trennbereich des Bauteils eingeleitet und der von der inneren Elektrode gehaltene Teil des Bauteils wird gegenüber dem von der äußeren Elektrode gehaltenen Teil des Bauteils abgeschert. Durch eine zusätzliche axiale Bewegung der inneren Elektrode relativ zur äußeren Elektrode wird der von der inneren Elektrode gehaltene Teil des Bauteils vollständig von dem Teil getrennt, welcher von der äußeren Elektrode gehalten wird. Die Scherkräfte wirken dabei einem Verzug der Bauteilkanten im Trennbereich, wie er bei einer rein axialen Bewegung der inneren Elektrode entstehen kann, entgegen.
Anstelle einer Rotation der Elektroden können diese auch zueinander in eine schwingende Bewegung parallel zum Trennspalt versetzt werden, wodurch die Scherkräfte nicht mehr tangential, sondern vertikal in den erwärmten Trennbereich eingeleitet werden. Die maximale Amplitude entspricht der Dicke des Bauteils. Die schwingende Bewegung kann mit konstanter Amplitude oder mit zunehmender Amplitude ausgeführt werden. Durch eine Verschiebung der Elektroden gegeneinander wird das Bauteil entlang der Trennkante getrennt. Durch diese Verschiebung der Elektroden wird das Bauteil mit einer Zugkraft beaufschlagt, während das Bauteil weiter über eine Klemmkraft zwischen den Teilelektroden gehalten wird.
Der Zeitpunkt der Elektrodenverschiebung ist variabel. So können beispielsweise die Zugkräfte erst nach dem Abschalten des elektrischen Stroms eingebracht werden, wenn das Material im Trennspalt eine entsprechende Erweichungs- oder Schmelztemperatur erreicht hat. Es ist aber auch möglich, den elektrischen Strom erst nach der Verschiebung der Elektroden und der vollständigen Trennung des Bauteils abzuschalten. Weiterhin ist es möglich bei angelegtem elektrischen Strom bereits während das Material im Trennspalt seine Erweichungstemperatur erreicht, Zugkräfte durch Verschiebung der Elektroden in den Trennspalt einzubringen.
Sowohl das Verhältnis der Dicke des Bauteils zur Breite des Trennspaltes, als auch der Zeitpunkt der Elektrodenverschiebung, sowie der Zeitpunkt der Abschaltung des elektrischen Stromes sind variable Parameter, welche flexibel an Bauteil und Trennvorrichtung anpassbar sind.
Nach dem Trennvorgang befinden sich die Teilelektroden wieder in ihrer Ausgangsposition und das bearbeitete Bauteil kann aus der Trennvorrichtung entnommen werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:
1 eine Anordnung von jeweils in Teilelektroden unterteilten Elektroden einer Vorrichtung zum Trennen in einer Ausgangsposition;
2 die Elektrodenanordnung der 1 mit einem zu trennenden Blechbauteil;
3 die Elektrodenanordnung der 2, wobei das Blechbauteil von den Elektroden gehalten ist;
4 die Elektrodenanordnung der 2 direkt im Anschluss an den Trennvorgang;
5 die Elektrodenanordnung der 2 mit getrenntem Blechbauteil;
6 schematische Darstellung der 3;
7 eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zum Trennen mit ihren Elektroden in einer Ausgangsposition;
8 die Elektrodenanordnung der 7 mit einem zu trennenden rohrförmigen Bauteil;
9 die Elektrodenanordnung der 7, wobei der Rohrkörper von den Elektroden gehalten ist;
10 die Elektrodenanordnung der 7 unmittelbar nach dem Trennvorgang;
11 die Elektrodenanordnung der 7 mit getrenntem Rohrkörper;
12 bis 12c Darstellung der aufeinander folgenden Fertigungsschritte zum Trennen eines geformten Bauteils;
13 eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens;
14 bis 14b eine Darstellung der aufeinander folgenden Fertigungsschritte der Vorrichtung gemäß 13 und
15 eine Schnittdarstellung durch einen Trennspalt einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung.
1 bis 5 zeigen den allgemeinen Aufbau einer Trennvorrichtung 1 und die allgemeine Funktionsweise der Trennvorrichtung 1 beim Trennen eines blechförmigen Bauteils einer Dicke D1. In 1 sind zwei Elektroden 2, 3 jeweils in Teilelektroden 4, 5, 6, 7 unterteilt, in ihren Ausgangspositionen vor dem Trennvorgang dargestellt. Die Spaltwände 8, 9, 10, 11 der Teilelektroden 4, 5, 6, 7 definieren und begrenzen später den so genannten Trennspalt der Trennvorrichtung 1.
In 2 sind die Teilelektroden 4–7 dann auf einen, die Breite des Trennspaltes S1 bestimmenden Abstand zusammengebracht. Zwischen den Teilelektroden 5, 7, bzw. 6, 4 ist das Bauteil 12 angeordnet. Die Teilelektroden 4–7 der Elektroden 2, 3 werden anschließend gegen das Bauteil 12 gedrückt, sodass dieses durch eine Klemmkraft F während des Trennvorgangs lagefixiert ist (3). Nach oder während dem Erweichen werden die Teilelektroden 5, 7 bzw. 4, 6 mit dem Bauteil 12 so gegeneinander verschoben, dass der zwischen den Teilelektroden 5, 7 einer Elektrode 3 gehaltene Teil des Bauteils 12 und der durch die Teilelektroden 4, 6 der zweiten Elektrode 2 gehaltene Teil des Bauteils 12 voneinander getrennt werden (4).
5 zeigt alle Teilelektroden 4, 5, 6, 7 wieder in ihrer Ausgangsposition, sowie das getrennte Bauteil 12, welches nun aus der Trennvorrichtung 1 entnommen werden kann.
6 zeigt in vergrößerter Darstellung einen schematischen Querschnitt durch die Trennvorrichtung 1 im Bereich des Trennspalts S1. Dargestellt ist hier der tatsächliche Erwärmungsbereich E_I während des Trennvorgangs sowie der durch den Trennspalt S1 vorgegebene Erwärmungsbereich E_S, welcher auf Grund der Wärmeleitung bzw. des Wärmeübergangs zwischen dem Bauteil 12 und den Elektroden 2, 3 nicht realisierbar ist. E_I ist kleiner als E_S, dass heißt, die Breite des tatsächlichen Erwärmungsbereichs E_I ist abhängig vom Verhältnis der Spaltbreite S1 zur Dicke D1 des Bauteils und der Wärmeleitung zwischen Bauteil 12 und Elektroden 2, 3.
Die 7 bis 11 zeigen eine weitere Ausführung einer Trennvorrichtung 1a zum Trennen von Bauteilen 28 in Form von Rohrprofilen.
In 7 befinden sich die Elektroden 13, 14 der Trennvorrichtung 1a in ihrer Ausgangsposition vor dem Start des Trennvorgangs. Die Elektroden 13, 14 sind in jeweils zwei Teilelektroden 15, 16, 17, 18 unterteilt. Die Kontaktflächen 19, 21, 23, 25 der Teilelektroden 15–18 weisen Aussparungen 19a, 21a, 23a, 25a entsprechend dem Profil eines Rohrkörpers auf. Für eine 3-dimensionale Schnittführung sind auch die Spaltwände 20, 22, 24, 26 der Teilelektroden 15–18 mit einem Profil versehen. Dabei weisen die Spaltwände 22, 26 einer Elektrode 14 eine bogenförmige Aussparung 22a, 26a auf. Die Spaltwände 20, 24 der zweiten Elektrode 13 sind mit einem der Aussparung 22a, 26a der Spaltwände 22, 26 angepassten bogenförmigen Vorsprung 20a, 24a versehen. Dadurch erhält der Trennspalt S2 einen bogenförmigen Verlauf. Zur exakten Ausrichtung der jeweiligen Teilelektroden 15–18 zueinander ist eine Führung 27 vorgesehen. Diese setzt sich aus Führungsschienen der Elektrode 14 und dazu gehörigen Durchgangsöffnungen in der Elektrode 13 zusammen.
In 8 sind die Teilelektroden 15–18 so zueinander positioniert, dass ihre Spaltwände 20, 22, 24, 26 den Verlauf des Trennspaltes S2 definieren. Das zu trennende Bauteil 28 mit einer Wandstärke D2 ist zwischen den Kontaktflächen 19, 21, 23, 25 der Teilelektroden 15–18 in der Trennvorrichtung 1a angeordnet.
In 9 sind die Teilelektroden 15–18 in ihrer Arbeitsposition gezeigt. Das Bauteil 28 wird dabei von den Aussparungen 19a, 21a, 23a, 25a in den Kontaktflächen 19, 21, 23, 25 der Teilelektroden 15–18 vollständig formschlüssig umgriffen und durch eine Klemmkraft F gehalten. Die Teilelektroden 16, 18 der Elektrode 14 sind in nicht näher dargestellter Weise elektrisch miteinander verbunden. Die Teilelektroden 15, 17 der Elektrode 13 sind ebenfalls in elektrisch leitend miteinander verbunden. Nach Anlegen der elektrischen Spannung fließt der elektrische Strom im Bereich des Trennspalts S2 nur über die Wand des Bauteils 28. Dieses erwärmt sich und wird während oder nach dem Aufschmelzen durch ein Auseinanderbewegen der Elektroden 13, 14 getrennt, siehe 10.
11 zeigt die Teilelektroden 15–18 wieder in ihrer Ausgangsposition sowie das getrennte Bauteil 28, welches nun aus der Trennvorrichtung 1a entnommen werden kann.
Die 12 zeigt eine Trennvorrichtung 1c, bestehend aus zwei Elektroden 41, 44 sowie deren Teilelektroden 42, 43, 45, 46. Die Kontaktflächen 51, 55 der Teilelektroden 43, 46 der Elektroden 41, 44 und die verdeckten Kontaktflächen 49, 53 der Teilelektroden 42, 45 der Elektroden 41, 44 sind an die Form des Bauteils 48 angepasst. Die Führungselemente 47, 47a, ermöglichen eine geführte Bewegung der Teilelektroden 42, 43, 45, 46 zueinander. Die Teilelektroden 42, 43, 45, 46 sind im Abstand des Trennspalts S4 zueinander angeordnet. Das Bauteil hat eine Dicke D4.
In 12a sind die Teilelektroden 42, 43, 45, 46 in ihrer Arbeitsposition dargestellt. Das Bauteil 48 ist zwischen den Teilelektroden 42, 42, 45, 46 unter Beaufschlagung einer Klemmkraft F angeordnet. Nach dem Anlegen der Spannung an die Elektroden 41, 44 erwärmt sich das Bauteil 48 im Bereich des Trennspaltes S4 und wird durch Verschieben der Teilelektroden 42, 43, 45, 46 gegeneinander getrennt (siehe 12b). Das Bauteil 48 wird hierbei noch von den Teilelektroden 42, 43, 45, 46 in seiner Position gehalten.
In 12c sind die an eine dreidimensionale Schnittführung angepassten Spaltwände 50, 52, 56, 54 der Teilelektroden 42, 43, 45, 46 sichtbar sowie das entsprechend der Konturen der Spaltwände 50, 52, 56, 54 der Teilelektroden 42, 43, 45, 46 getrennte Bauteil 48. Ebenfalls dargestellt sind die bereits erwähnten Kontaktflächen 49, 51, 53, 55, über welche das Bauteil während des Trennvorgangs elektrisch kontaktiert und gehalten wird. Die Führung der Teilelektroden 42, 43, 45, 46 gegeneinander erfolgt über horizontale und vertikale Führungen 47, 47a.
13 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer Trennvorrichtung 1b zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Eine äußere Elektrode 32 weist in ihrer Mitte eine zylinderförmige Durchgangsöffnung auf, in welcher die zylinderförmige Elektrode 29 angeordnet ist. Bevorzugt die innere Elektrode 29, insbesondere aber beide Elektroden 29, 32, sind so gelagert, dass sie gegeneinander bewegbar sind und unabhängig voneinander rotieren können. Die Spaltwand 36 der inneren Elektrode 29 und die Spaltwand 35 der äußeren Elektrode 32 definieren den Trennspalt S3. Beide Elektroden 29, 32 sind senkrecht zu ihrer Rotationsachse in jeweils zwei Teilelektroden 30, 31, 33, 34 unterteilt, zwischen denen das zu bearbeitende Bauteil 37 angeordnet ist. Die Lagefixierung des Bauteils 37 mit einer Dicke D3 erfolgt durch eine von den Teilelektroden 30, 31, 33, 34 aufgebrachte Klemmkraft F. Nach Anlegen der Spannung 39, 40 an die jeweiligen Teilelektroden 30, 31, 33, 34 der Elektroden 29, 32 fließt der Strom im Bereich des Trennspaltes S3 nur durch das Bauteil 37. Nach oder während dem Aufschmelzen des Bauteils 37 im Bereich des Trennspaltes S3 werden durch eine Rotation R der inneren Elektrode 29 relativ zur äußeren Elektrode 32 in den Trennspalt S3 Scherkräfte eingeleitet. Nach dem Abscheren des von der inneren Elektrode 29 gehaltenen Teils des Bauteils 37 erfolgt die endgültige Trennung durch eine axiale Bewegung A der inneren Elektrode 29 gegenüber der äußeren Elektrode 32. Dabei dient die Rotation R zur Vermeidung oder Begrenzung von Materialverzug entlang der Trennkante. Es besteht auch die Möglichkeit, die Scherkräfte durch Rotation der äußeren Elektrode 32 einbringen.
Die 14 bis 14b zeigen die wesentlichen Schritte des erfindungsgemäßen Trennverfahrens, Bezug nehmend auf die Beschreibung der 13.
14 zeigt eine Ausführungsform einer Trennvorrichtung 1b analog zu 13. Eine äußere Elektrode 32 mit zylinderförmigem Durchgang ist in jeweils Teilelektroden 33, 34 unterteilt. In ihrer Mitte ist eine zweite Elektrode 29 angeordnet, welche ebenfalls in Teilelektroden 30, 31 unterteilt ist. Zwischen den Teilelektroden 30, 31, 33, 34 ist das Bauteil 37 angeordnet.
14a zeigt die Elektroden 29, 32 in ihrer Arbeitsposition. Dabei ist das Bauteil 37 zwischen den Teilelektroden 30, 31, 33, 34 über eine Klemmkraft F lagefixiert. Nach Anlegen der Spannung fließt der Strom im Bereich des Trennspaltes S3 über das Bauteil 37, welches sich erwärmt. Analog zur Beschreibung von 11 werden nach oder während dem Erreichen der Schmelztemperatur durch die Rotation R der inneren Elektrode 29 Scherkräfte in den im Trennspalt S3 befindlichen Bereich des Bauteils 37 eingeleitet. Eine zusätzliche axiale Bewegung A der inneren Elektrode 29 trennt den von der inneren Elektrode gehaltenen Teil des Bauteils 37 endgültig aus dem Bauteil 37 heraus und es entsteht ein Durchgangsloch 38.
Befinden sich die Elektroden 29, 32 mit ihren Teilelektroden 30, 31, 33, 34 wieder in der Ausgangsposition, 14b, kann das Bauteil 37 aus der Vorrichtung 1b entnommen werden.
Die Ausführungsform der 15 zeigt ein rohrförmiges Bauteil 57 mit im wesentlichem rechteckigem Querschnitt. Die Figur zeigt eine Schnittdarstellung durch den Trennspalt mit Blickrichtung auf eine Elektrode 58, die sich in eine äußerer Teilelektrode 59 und eine innere Teilelektrode 60 gliedert.
Da die Gefahr besteht, dass sich beim Andrücken der äußeren Teilelektrode 59 flache Bereiche des Bauteils 57 wölben, und dass deswegen kein ausreichender elektrischer Kontakt zu der äußeren Teilelektrode 59 hergestellt werden kann, soll das Bauteil 57 von innen abgestützt werden. Hierzu ragt eine ähnlich einem Spreizdorn ausgebildete innere Teilelektrode 60 in das Bauteil 57 hinein. Die äußerer Teilelektrode 59 ist ebenso wie die innere Teilelektrode 60 segmentiert, wobei die einzelnen Segmente 61, 62 der inneren Teilelektrode 60 in den geraden Bereichen gegen die Innenwand des Bauteils 57 in Richtung der äußeren Teilelektrode 59 gedrückt werden. Die Pfeile verdeutlichen die jeweilige Bewegungsrichtung der Teilelektroden 59, 60.

1: Trennvorrichtung
1a: Trennvorrichtung
1b: Trennvorrichtung
1c: Trennvorrichtung
2: Elektrode
3: Elektrode
4: Teilelektrode
5: Teilelektrode
6: Teilelektrode
7: Teilelektrode
8: Spaltwand
9: Spaltwand
10: Spaltwand
11: Spaltwand
12: Bauteil
13: Elektrode
14: Elektrode
15: Teilelektrode
16: Teilelektrode
17: Teilelektrode
18: Teilelektrode
19: Kontaktfläche
19a: Aussparung in 19
20: Spaltwand
20a: Vorsprung in 20
21: Kontaktfläche
21a: Aussparung in 21
22: Spaltwand
22a: Aussparung in 22
23: Kontaktfläche
23a: Aussparung in 23
24: Spaltwand
24a: Vorsprung in 24
25: Kontaktfläche
25a: Aussparung in 25
26: Spaltwand
26a: Aussparung in 26
27: Führung
28: Bauteil
29: Teilelektrode
30: Teilelektrode
31: Teilelektrode
32: Elektrode
33: Teilelektrode
34: Teilelektrode
35: Spaltwand
36: Spaltwand
37: Bauteil
38: Durchgangsloch
39: elektrischer Kontakt
40: elektrischer Kontakt
41: Elektrode
42: Teilelektrode
43: Teilelektrode
44: Elektrode
45: Teilelektrode
46: Teilelektrode
47: Führung
47a: Führung
48: Bauteil
49: Kontaktfläche
50: Spaltwand
51: Kontaktfläche
52: Spaltwand
53: Kontaktfläche
54: Spaltwand
55: Kontaktfläche
56: Spaltwand
57: Bauteil
58: Elektrode
59: Teilelektrode
60: Teilelektrode
61: Segment
62: Segment
S1: Abstand des Trennspalts
S2: Abstand des Trennspalts
S3: Abstand des Trennspalts
S4: Abstand des Trennspalts
A: axiale Bewegung
D1: Dicke Bauteil
D2: Dicke Bauteil
D3: Dicke Bauteil
D4: Dicke Bauteil
F: Klemmkraft
R: Rotation
E_I: tatsächlicher Erwärmungsbereich
E_S: theoretischer Erwärmungsbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19815238 A1 [0002]
- DE 1148338 [0003]
- DE 3012095 C2 [0004]

Claims

Vorrichtung (1, 1a, 1b, 1c) zum Trennen elektrisch leitender Bauteile (12, 28, 37, 48, 57), welche wenigstens zwei Elektroden (2, 3; 13, 14; 29, 32, 41, 44; 58) umfasst, welche durch einen Trennspalt (S1, S2, S3, S4) voneinander beabstandet sind, wobei die Elektroden (2, 3; 13, 14; 29, 32, 41, 44; 58) relativ zueinander verlagerbar sind und mit dem Trennspalt (S1, S2, S3, S4) benachbarten Bereichen des Bauteils (12, 28, 37, 48, 57) in ohmschen Kontakt bringbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf des Trennspalts (S1, S2, S3, S4) durch die Geometrie der Elektroden (2, 3; 13, 14; 29, 32, 41, 44; 58) bestimmt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (2, 3; 13, 14; 29, 32, 41, 44; 58) jeweils aus Teilelektroden (4, 5, 6, 7; 15, 16, 17, 18; 30, 31, 33, 34, 42, 43, 45, 46; 59, 60) zusammengesetzt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Elektroden (2, 3; 13, 14, 41, 44; 58) gegenüberstehen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektrode (29) innerhalb der zweiten Elektrode (32) angeordnet ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelektroden (4, 5, 6, 7; 15, 16, 17, 18; 30, 31, 33, 34, 42, 43, 45, 46, 59, 60) relativ zueinander verlagerbar sind.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (12, 28, 37, 48, 57) mit einer von den Elektroden (2, 3; 13, 14; 29, 32, 41, 44, 58) ausgehenden Klemmkraft (F) fixierbar ist.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilelektroden (15, 16, 17, 18, 42, 43, 45, 46, 59, 60) Flächen (19, 21, 23, 25, 42a, 43a, 46a, 45a) aufweisen, welche das elektrisch leitende Bauteil (28, 48, 57) formschlüssig umgreifen.
Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierung der Teilelektroden (13, 14, 42, 43, 45, 46) über Führungen (27, 47, 47a) realisiert ist.
Verfahren zum Trennen elektrisch leitender Bauteile (37) mittels einer Trennvorrichtung (1b) gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine innere Elektrode (29) und eine die innere Elektrode (29) umgreifende äußere Elektrode (32) vorgesehen ist, wobei die äußere Elektrode (32) und die innere Elektrode (29) zum Einleiten von Scherkräften in den Trennspalt (S3) in Umfangsrichtung der inneren Elektrode (29) relativ zueinander gedreht werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Elektrode (29) relativ zur äußeren Elektrode (32) gedreht wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Elektrode (32) relativ zur inneren Elektrode (29) gedreht wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Elektrode (29) durch eine axiale Bewegung (A) relativ zur äußeren Elektrode (32) verlagert wird.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Elektrode (32) in ihrer Axialrichtung relativ zur inneren Elektrode (29) verlagert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (2, 3) gegeneinander eine schwingende Bewegung mit konstanter Amplitude parallel zum Trennspalt (S1) ausführen.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (2, 3) gegeneinander eine schwingende Bewegung mit zunehmender Amplitude parallel zum Trennspalt (S1) ausführen.