ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Biegeteilen aus Flachmaterial sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Biegemaschine.

Auf dem Markt werden zunehmend Fahrzeuge mit voll- oder teilelektrischem Antrieb ange- boten. Die Fahrzeuge besitzen meist leistungsfähige Energiespeichersysteme mit mehreren Batteriemodulen. Die elektrische Energie muss zwischen den einzelnen Batteriemodulen transportiert werden. Dazu werden isolierte und gebogene Kupfer- oder Aluminiumschienen verwendet, die auch als„Stromschienen“ bezeichnet werden. Weiterhin werden zunehmend die in Längsrichtung von Fahrzeugen zwischen Front und Heck laufenden Kabelbäume durch Stromschienen ersetzt. Aufgrund der immer größer werdenden Ströme werden Stromschienen mit entsprechend großem stromführenden Querschnitt benötigt. Da die für die Verlegung von Stromschienen zur Verfügung stehenden Bauräume zum Teil relativ eng und geometrisch komplex sind, werden in vielen Fällen Stromschienen benötigt, die an einer oder mehreren Stellen Biegungen aufweisen.

Stromschienen werden in der Regel unter Verwendung von entsprechend geformtem Flachmaterial hergestellt, z.B. Kupfer- oder Aluminiumflachdraht mit flachem Rechteckquerschnitt. Das Flachmaterial kann abschnittsweise oder durchgehend mit einer elektrisch isolierenden Isolationsschicht ummantelt sein.

Die Endabschnitte einer aus Flachmaterial gefertigten Stromschiene dienen typischerweise dazu, die Stromschiene an Anschlusselementen zu befestigen und mit diesen elektrisch zu kontaktieren. Bei der fertigen Stromschiene sind diese Endabschnitte typischerweise metallisch blank, also ohne Isolationsschicht, und werden in der für sie vorgesehenen Einbauumgebung im Bereich der Endabschnitte z.B. festgeschraubt, festgeklemmt oder festgelötet. Um eine zuverlässige Kontaktierung zu gewährleisten, sollten die Endabschnitte möglichst gut zum korrespondierenden Kontaktelement passen. Es ist daher manchmal erforderlich, vor dem Verbauen der Stromschiene die Anschlussenden nachzubearbeiten, um eine gute Passung zur Einbauumgebung zu schaffen. AUFGABE UND LÖSUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, bei der Herstellung von komplex gebogenen Biegeteilen aus Flachmaterial die Qualität der zum Anschluss anderer Komponenten vorgesehenen Endabschnitte zu verbessern, um eine schnelle und zuverlässige Montage an zugeordneten Anschlusselementen zu erleichtern.

Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin wird eine Biegemaschine mit den Merkmalen von Anspruch 5 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Bei dem Verfahren wird das Flachmaterial der Biegemaschine von einem Materialvorrat (z.B. einer Haspel mit Coil) zugeführt. Die Biegemaschine hat hierzu eine Einzugseinrichtung zum Zuführen von Flachmaterial von dem Materialvorrat. In der Biegemaschine wird das Flachmaterial zu einem zweidimensional oder dreidimensional gebogenen Biegeteil aus isoliertem Flachmaterial umgeformt. Die Biegemaschine hat hierzu unter anderem eine der Einzugseinrichtung nachgeschaltete Biegeeinrichtung mit einem Biegekopf zum Biegen des Flachmaterials. Das Flachmaterial wird der Biegeeinrichtung mit Hilfe der Einzugseinrichtung zugeführt. Nach Abschluss der Biegeoperation, bei welcher an dem Flachmaterial eine oder mehrere Biegungen in einer oder mehreren Biegeebenen erzeugt werden, wird das Biegeteil in einer Schnittoperation von dem zugeführten Flachmaterial abgetrennt. Hierzu ist an der Biegemaschine eine Schnitteinrichtung zum Abtrennen des Biegeteils von dem zugeführten Flachmaterial vorgesehen. Mit dem Verfahren kann Flachmaterial ohne umhüllende Isolierschicht, also blankes Flachmaterial, verarbeitet werden. Es ist auch möglich, isoliertes Flachmaterial zu verarbeiten, d.h. Flachmaterial, das ein flaches elektrisch leitendes Trägermaterial aufweist, welches von einer elektrisch isolierenden Isolationsschicht umhüllt ist.

Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Biegemaschine zur Herstellung von Biegeteilen aus Flachmaterial weist eine Einzugseinrichtung zum Einziehen von Flachmaterial von einem Materialvorrat mit Flachmaterial, eine Biegeeinrichtung mit einem Biegekopf zum Biegen des Flachmaterials zu einem zwei- oder dreidimensional gebogenen Biegeteil aus Flachmaterial und eine Schnitteinrichtung zum Abtrennen des Biegeteils von dem zugeführten Flachmaterial auf. Vorzugsweise ist auch eine Richteinheit zur Begradigung beider Seiten des Flachmaterials in Längsrichtung vorgesehen. Gemäß dem beanspruchten Verfahren wird bei der Schnittoperation das Flachmaterial durch Beißschneiden getrennt, indem das Flachmaterial zwischen zwei keilförmigen Schneiden hindurchgeführt wird und die Schneiden bei der Schnittoperation relativ zueinander aufeinander zubewegt werden, bis das Flachmaterial durchtrennt ist.

Biegemaschinen gemäß der beanspruchten Erfindung unterscheiden sich von herkömmlichen gattungsgemäßen Biegemaschinen dadurch, dass die Schnitteinrichtung als Beißschneideinrichtung ausgelegt ist, die zwei keilförmige Schneiden aufweist, zwischen denen das Flachmaterial hindurchführbar ist, wobei die Schneiden zur Durchführung einer Schnittoperation relativ zueinander aufeinander zu bewegbar sind.

Das Fertigungsverfahren „Beißschneiden“ ist eine Variante des Keilschneidens und gehört gemäß DIN 8588 zu denjenigen Trennverfahren, die das zu trennende Werkstück ohne die Erzeugung von Spänen zerteilen. Die an den keilförmigen Schneiden ausgebildeten Schneidkanten liegen dabei in einer gemeinsamen Ebene. Die Relativbewegung kann so geführt werden, dass die Schneidkanten am Ende der Schnittoperation in Berührungskontakt miteinander stehen. Wenn das Flachmaterial bereits durchtrennt ist, bevor der Berührungskontakt zwischen den Schneidkanten entsteht, kann die Zustellbewegung auch vorher beendet werden. Beim Beißschneiden dringen die keilförmigen Schneiden von zwei gegenüberliegenden Seiten in das zu zerteilende Flachmaterial ein. Es hat sich herausgestellt, dass durch diese Schnittart die Bildung scharfer Grate an bzw. auf der Kontaktfläche des Flachmaterials vermieden werden kann. Man kann sagen, dass die Erfindung einen im Wesentlichen gratfreien Schnitt von Flachmaterial oder kunststoffbeschichtetem Flachmaterial ermöglicht.

Weiterhin kann durch den synchronen, beidseitigen Eingriff keilförmiger Schneiden an gegenüberliegenden Seiten des Flachmaterials eine globale Verbiegung des Endabschnitts vermieden werden, so dass dieser auch bei und nach der Schnittoperation die in der Regel flache gerade Form behält, die ohne Querkräfte vorliegt. Ein mittels Beißschneiden geschnittener Endabschnitt kann in der Regel ohne weitere Nachbearbeitung unmittelbar an dem dafür vorgesehenen Kontaktelement angebracht werden, so dass gemäß dem Verfahren hergestellte Biegeteile in der Regel ohne Nachbearbeitung für die vorgesehene Verwendung genutzt werden können. Die Weiterverarbeitung ist somit wirtschaftlicher als bisher möglich.

Die Geometrie der keilförmigen Schneiden kann der vorgesehenen Anwendung und der Art des Flachmaterials angepasst werden. In vielen Fällen, beispielsweise beim Trennen von isoliertem oder blankem Flachmaterial zur Herstellung von Stromschienen, hat es sich als günstig herausgestellt, wenn die keilförmigen Schneiden als symmetrische Keile gestaltet sind. Der Begriff „symmetrischer Keil“ bezeichnet hierbei einen Keil, bei welchem die Keilflächen bzw. Keilwangen im Wesentlichen symmetrisch zur Zustellrichtung geneigt sind. Hierdurch ist beim Beißschneiden eine beidseitige symmetrische Materialverdrängung erreichbar. In manchen Fällen können jedoch auch asymmetrische Keile an einer Seite oder beiden Seiten vorgesehen sein. Bei asymmetrischen Keilen kann ggf. die Materialverschiebung in Richtung der Einzugseinrichtung vermindert oder vermieden werden, z.B. indem auf der Einzugsseite der keilförmigen Schneide eine parallel zur Zustellrichtung orientierte Seitenfläche des Keils liegt. Bei Verwendung asymmetrischer Keile kann die Schnittgeometrie an den Enden des geschnittenen Flachmaterial-Biegeteils unterschiedlich aussehen.

Über die Auswahl geeigneter Keilwinkel kann die Qualität des Endabschnitts nach dem Trennvorgang beeinflusst werden. Als Keilwinkel wird hier der Winkel zwischen den den Keil begrenzenden Keilflächen an der Schneidkante bezeichnet. Das Beißschneiden ist ein werkzeuggebundenes Verfahren, bei dem die Werkstofftrennung in der Anfangsphase (beim erstmaligen Eindringen des Keils in das Material) hauptsächlich durch Druckspannungen, in der Endphase (kurz vor dem Auftrennen) durch Zugspannungen herbeigeführt wird. Der Keilwinkel ist mit entscheidend für die auftretenden Kräfte. Keilförmige Schneiden mit relativ großem Keilwinkel dringen schwerer in das Flachmaterial ein als Keile mit kleinerem Keilwinkel, denn es muss mehr Werkstoff seitlich verdrängt werden. Der Werkstoff wird außerdem bei großen Keilwinkeln an den Keilwangen stärker gestaucht und somit wird dort mehr Material verdrängt. Bei vielen Anwendungsfällen, beispielsweise beim Zerteilen von isoliertem oder blankem Flachmaterial aus Kupfer oder Kupferlegierungen oder Aluminium oder Aluminiumlegierungen oder anderen relativ weichen metallischen Werkstoffen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die keilförmigen Schneiden einen Keilwinkel im Bereich von 20° bis 60° aufweisen, wobei der Keilwinkel vorzugsweise im Bereich von 30° bis 50° liegen kann.

Obwohl die beiden keilförmigen Schneiden unterschiedlich ausgestaltet sein können, beispielsweise bezüglich Symmetrie des Keils und/oder des Keilwinkels, sind die keilförmigen Schneiden vorzugsweise hinsichtlich dieser Parameter identisch, wodurch einseitige Belastungen des Flachmaterials beim Zerteilen in vielen Fällen weitgehend vermieden werden können.

Es ist möglich, dass eine der keilförmigen Schneiden maschinenfest montiert bzw. beim Schneiden unbeweglich ist und nur die andere keilförmige Schneide beweglich gelagert und in Richtung auf die gegenüberliegende Schneide zustellbar ist. Dies ermöglicht konstruktiv besonders einfache Varianten. Andere Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass bei der Schnittoperation jede der keilförmigen Schneiden in Richtung der anderen Schneide bzw. in Richtung des Flachmaterials zugestellt wird. Das kann dadurch erreicht werden, dass jede der keilförmigen Schneiden beweglich gelagert und in Richtung auf die gegenüber angeordnete Schneide zustellbar ist. Damit ist insbesondere eine synchrone Zustellung der zwei keilförmigen Schneiden in Richtung des dazwischen angeordneten Flachmaterials möglich. Das Flachmaterial bzw. derjenige Bereich, in welchem das Flachmaterial hindurchgeführt wird, kann etwa mittig zwischen den Schneidkanten liegen. Dadurch können einseitige Belastungen des zu schneidenden Flachmaterials und daraus resultierende Verbiegungen von Endabschnitten weitestgehend vermieden werden.

Vorzugsweise ist mindestens eine der keilförmigen Schneiden entlang ihrer Zustellrichtung linear bzw. translatorisch zustellbar. Dadurch ändert sich die Neigung der zugeordneten Schneidkante bei der Zustellung nicht. Die Schneide kann dazu an einem linear verfahrbaren Schlitten montiert sein. Gemäß einer Weiterbildung sind beide keilförmigen Schneiden in entgegengesetzte Zustellrichtungen linear bzw. translatorisch zustellbar. Dazu können die Schneiden an gegenparallel zueinander verschiebbare Schlitten montiert sein. Der zwischen den Schneidkanten der keilförmigen Schneiden gebildete Schnittspalt bleibt dann unabhängig von der Zustellposition bis zum Trennen des Flachmaterials gleichmäßig breit, wodurch Querkräfte beim Schneiden vermieden werden. Die Zustellrichtungen sind vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zu einer Durchführrichtung des Flachmaterials orientiert.

Es ist auch möglich, dass mindestens eine der keilförmigen Schneiden auf einem Kreisbogen mit relativ großem Radius in Richtung der anderen keilförmigen Schneide zugestellt wird. Diese Schneide kann an einem verschwenkbaren Hebel montiert sein. Dadurch sind besonders robuste Konstruktionen der Schnitteinrichtung realisierbar.

Manche Ausführungsformen sind dadurch gekennzeichnet, dass die Schnitteinrichtung einen einzigen Schnittantrieb aufweist, wobei der Schnittantrieb vorzugsweise mit beiden keilförmigen Schneiden zur synchronen Zustellung der Schneiden gekoppelt ist. Die beiden keilförmigen Schneiden können dann bei der Schnittoperation mittels des gemeinsamen Schnittantriebs synchron zugestellt werden. Der Schnittantrieb kann beispielsweise einen NC-steuerbaren Servomotor aufweisen. Varianten mit nur einem einzigen Schnittantrieb können besonders kostengünstig und kompakt aufgebaut werden. Die Steuerung der Schnittoperation und die Einstellung der Schnitteinrichtung können dadurch relativ einfach und zuverlässig realisiert werden. Gemäß einer Weiterbildung der Biegemaschine ist vorgesehen, dass die Schnitteinrichtung zwei um eine gemeinsame Drehachse drehbare Führungsbuchsen aufweist, die jeweils eine querschnittsangepasste Durchführungsöffnung zum Hindurchführen des Flachmaterials aufweisen, wobei jede der drehbaren Führungsbuchsen eine der keilförmigen Schneiden der Schnitteinrichtung trägt. Die beiden Führungsbuchsen und die daran ausgebildeten Schneiden können sich mitdrehen, wenn das Flachmaterial z.B. zum Wechsel der Biegeebene um seine Längsrichtung gedreht wird. Diese Variante einer Schnitteinrichtung kann eine Zusatzfunktion übernehmen, nämlich die Führung des Flachmaterials bzw. dessen Abstützung im Bereich der Schnitteinrichtung.

Für komplexere Einbauumgebungen kann es zweckmäßig sein, in mindestens einem Abschnitt des Flachmaterials durch Torsion des Flachmaterials eine bleibende Verformung bzw. einen verdrehten bzw. tordierten Abschnitt zu erzeugen, so dass Flachmaterial-Abschnitte vor und hinter dem tordierten Abschnitt gegeneinander verdreht sind. Bei manchen Ausführungsformen weist die Biegemaschine hierzu eine integrierte Verdreheinrichtung auf, die dazu konfiguriert ist, vor Abtrennen des Biegeteils von dem zugeführten Flachmaterial in mindestens einem Abschnitt des Flachmaterials mittels einer Verdreh-Operation durch Torsion des Flachmaterials eine bleibende Verformung zu erzeugen.

Eine besonders kompakte Bauform der Biegemaschine mit integrierter Verdreheinrichtung ergibt sich bei manchen Ausführungsformen dadurch, dass die Verdreheinrichtung bzw. sämtliche in Eingriff mit dem Flachmaterial kommenden Komponenten der Verdreheinrichtung zwischen der Einzugseinrichtung und dem Biegekopf der Biegeeinrichtung angeordnet sind. Die Erzeugung des tordierten Abschnitts findet also räumlich gesehen zwischen der Einzugseinrichtung und dem Biegekopf statt.

Insbesondere können sämtliche in Eingriff mit dem Flachmaterial kommenden Komponenten der Verdreheinrichtung zwischen der Einzugseinrichtung und der Schnitteinrichtung angeordnet sein.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind. Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Biegemaschine zur Herstellung von zweidimensional oder dreidimensional gebogenen Biegeteilen aus isoliertem

Flachmaterial mit einer als Beißschneideinrichtung ausgelegten Schnitteinrichtung;

Fig. 2 zeigt ein vergrößertes Detail aus Fig. 1 ;

Fig. 3 zeigt Komponenten der Schnitteinrichtung;

Fig. 4 zeigt schematisch Abläufe beim Beißschneiden mittels der Schnitteinrichtung;

Fig. 5 zeigt schematische die Schnittgeometrie am Endabschnitt des Flachmaterials nach der Schnittoperation mittels Beißschneiden;

Fig. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Biegemaschine zur Herstellung von zweidimensional oder dreidimensional gebogenen Biegeteilen aus isoliertem

Flachmaterial mit einer als Beißschneideinrichtung ausgelegten Schnitteinrichtung;

Fig. 7 zeigt ein vergrößertes Detail aus Fig. 6;

Fig. 8A bis 8D zeigen unterschiedliche Ansichten von Komponenten der Schnitteinrichtung; und

Fig. 9 zeigt eine schematische Schnittansicht der die keilförmigen Schneiden aufweisenden Komponenten der Schnitteinrichtung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Biegemaschine 100 zur Herstellung von zweidimensional oder dreidimensional gebogenen Biegeteilen aus isoliertem Flachmaterial 190 gezeigt. Die Biegemaschine hat ein mit Kleinbuchstaben x, y und z gekennzeichnetes, rechtwinkliges Maschinenkoordinatensystem MK mit einer vertikalen z-Achse und horizontalen x- und y-Achsen. Im dargestellten Beispiel verläuft die x-Achse parallel zu einer Einzugsrichtung, in der das zu biegende Flachmaterial mithilfe einer Einzugseinrichtung 160 einer nachgeschalteten Biegeeinrichtung 150 zugeführt wird. Von den Koordinatenachsen des Maschinenkoordinatensystems sind die später noch erwähnten geregelt angetriebenen Maschinenachsen zu unterscheiden, die mit Großbuchstaben (zum Beispiel A-Achse, Z-Achse etc.) bezeichnet werden. Eine Steuerungseinheit 1 10 der Biegemaschine steuert und koordiniert die Arbeitsbewegungen aller Maschinenachsen.

Das umzuformende Ausgangsmaterial, nämlich isoliertes Flachmaterial 190, wird mithilfe einer Einzugseinrichtung 160 durch die Biegemaschine gezogen. Die Einzugseinrichtung dient zum Zuführen des Flachmaterials von einem Materialvorrat. Die Vorschubkraft in Einzugsrichtung (parallel zur x-Richtung) entsteht dabei durch Reibung zwischen Einzugswalzen der Einzugseinrichtung und dem Flachmaterial. Je nach Bauart besitzt die Einzugseinrichtung mehr oder weniger Walzenpaare, beispielsweise drei oder vier Walzenpaare, wobei ein Walzenpaar ein Paar von gegenläufig drehend antreibbaren Einzugswalzen umfasst. Um das Flachmaterial schonend einzuziehen, sind die Einzugswalzen als einfache flache Zylinder, also mit im Wesentlichen kreiszylindrischer Umfangsfläche, gestaltet. Zur Unterstützung der Einzugswalzen befindet sich das Ausgangsmaterial im Beispielsfall in Form eines Coils auf einer motorbetriebenen Haspel. Beginnt die Maschine mit dem Einzug des Flachmaterials, wird ein Sensor angesprochen, der den Motor der Haspel ansteuert.

Bevor das Ausgangsmaterial (im Beispielsfall isoliertes Flachmaterial) in die Einzugseinrichtung eintritt, passiert das Flachmaterial eine Richteinheit, die im Beispielsfall eine Anzahl von versetzt angeordneten Rollen aufweist.

Für viele Biegeteile werden Biegungen in unterschiedlichen, im Winkel zueinander stehenden Biegeebenen benötigt, so dass die resultierenden Biegeteile dreidimensional gebogen sind. Um dies ohne komplizierten Aufbau der Biegeeinrichtung zu ermöglichen, ist bei der Biegemaschine des Ausführungsbeispiels vorgesehen, dass die Einzugseinrichtung 160 um die Einzugsachse in beiden Drehrichtungen drehbar ist. Dadurch kann auf einfache Weise zwischen einzelnen Biegeoperationen ein Wechsel zwischen Biegeebenen durchgeführt werden. Die Komponenten der Biegeeinrichtung 150 selbst tauchen dann in Biegekopf-Achsrichtung (Z-Achse) senkrecht zur x-Richtung weg, um nach dem Wechsel der Biegeebene wieder in das Flachmaterial eingreifen zu können. Die Z-Achse hat im Beispielsfall einen winkligen Versatz zur z-Richtung um ca. 20°. Beim Ausführungsbeispiel werden die Einzugseinrichtung 160 und die vorgeschaltete Richteinrichtung mithilfe eines Servomotors einer entsprechenden Maschinenachse (A-Achse) gedreht.

Die Einzugseinrichtung ist auf parallel zur x-Richtung verlaufenden Führungsschienen geführt und mittels eines Verschiebungsantriebs (V-Achse) parallel zur x-Richtung axial verschiebbar. Zum Erzeugen von Biegungen an dem Flachmaterial 190 durch Umformung ist eine numerisch gesteuerte Biegeeinrichtung 150 vorgesehen. Im Biegebereich wird das Flachmaterial mithilfe eines CNC-gesteuerten Biegekopfs 155 der Biegeeinrichtung in die gewünschte Form gebogen. Optional kann ein CNC-gesteuerter Auflagetisch vorgesehen sein, um längere Materialabschnitte beim Biegen zu unterstützen. Der Biegekopf des Ausführungsbeispiels besitzt zwei unabhängig voneinander drehbare Wellen, nämlich eine Dornwelle und eine Hohlwelle. An der Dornwelle befinden sich Biegedorne. Je nach Bearbeitungswunsch kann der Biegekopf mit unterschiedlichen Werkzeugen ausgerüstet werden. Große Biegeteile können durch einen nachrüstbaren Auflagetisch unterstützt werden.

Zwischen dem Biegebereich mit dem Biegekopf 155 der Biegeeinrichtung 150 und der Einzugseinrichtung 160 ist eine Schnitteinrichtung 300 montiert, die dafür vorgesehen ist, das fertigte Biegeteil (nach Abschluss aller Biegeoperationen) und ggf. einer oder mehrerer Verdreh-Operationen von dem zugeführten Flachmaterial abzutrennen.

Durch Rückwärtslaufen des Materialeinzugs ist es möglich, die letzte gefertigte Biegung in Richtung der Schnitteinrichtung 300 heranzuziehen, so dass das Biegeteil dicht nach einer Biegung getrennt werden kann. Bei manchen Varianten ist es möglich, die Schnitteinrichtung mithilfe eines eigenen Antriebs zu verfahren. Das fertig gebogene Biegeteil kann nach Ausführung der Schnittoperation entweder in eine dafür vorgesehene Kiste fallen oder von einer Automation aufgenommen und zum nächsten Arbeitsschritt weitergefördert werden.

Mit der Biegemaschine 100 können unter anderem zweidimensional oder dreidimensional gebogene Stromschienen gefertigt werden, wie sie unter anderem in der Automobilbranche zum Transport elektrischer Energie zwischen Fahrzeugbaugruppen oder innerhalb von Batteriegruppen benötigt werden. Das Ausgangsmaterial ist in diesem Fall ein isoliertes Flachmaterial 190, welches im Wesentlichen aus einem elektrisch leitenden, metallischen Trägermaterial, einem Haftvermittler auf der Oberfläche des Trägermaterials sowie einer elektrisch isolierenden Isolationsschicht auf dem Haftvermittler besteht. Das Trägermaterial hat in der Regel einen flachen Rechteckquerschnitt mit Breitseiten und senkrecht dazu verlaufenden Schmalseiten. Die Isolationsschicht umhüllt das Trägermaterial vollständig. Die Isolationsschicht wird häufig aus bestimmten Polyamid-Kunststoffen gefertigt. Das Trägermaterial besteht meist aus Kupfer (Cu) oder Aluminium (AI) oder aus auf Cu oder AI basierenden Legierungen und ist für die Leitung des Stroms zuständig.

Die Breite des Flachmaterials (gemessen in Breitenrichtung senkrecht zur Längsrichtung) kann ein Vielfaches der Dicke (gemessen an den Schmalseiten) betragen, beispielsweise das Dreifache bis Siebenfache. Breiten können z.B. in der Größenordnung einiger Millimeter liegen. Die Isolationsschicht hat üblicherweise eine Dicke von weniger als 1 mm.

Die Biegemaschine 100 hat eine optionale integrierte Verdreheinrichtung 200, die dazu konfiguriert ist, vor Abtrennen des Biegeteils von dem zugeführten Flachmaterial in mindestens einem Abschnitt des Flachmaterials mittels einer Verdreh-Operation durch Torsion des Flachmaterials eine bleibende Verformung zu erzeugen. Alle zum Eingriff am Flachmaterial vorgesehenen Komponenten der Verdreheinrichtung 200 sind im Bereich zwischen dem Austritt der Einzugseinrichtung 160 und dem Biegekopf 155 der Biegeeinheit 150 angeordnet. Diese Konfiguration wird in dieser Anmeldung als „Inline-Verdreheinrichtung“ bezeichnet. Die Verdreheinrichtung 200 umfasst eine drehbare Komponente 210, die mittels eines damit gekoppelten oder koppelbaren Verdrehantriebs (nicht gezeigt) um eine Verdrehachse verdrehbar ist, die parallel zur Vorschubrichtung des Flachmaterials bzw. zur x-Richtung verläuft. Die in einem maschinenfesten Lagerelement 240 unbegrenzt drehbar gelagerte verdrehbare Komponente hat eine axial durchgehende Durchführungsöffnung für das Flachmaterial, deren flach rechteckige Querschnittsform der flach rechteckigen Querschnittsform des Flachmaterials so angepasst ist, dass das Flachmaterial ungehemmt mit geringem seitlichen Spiel durch die Durchführungsöffnung hindurchgeführt werden kann. Die verdrehbare Komponente arbeitet mit einer nachgeschalteten Gegenhaltereinrichtung zusammen, deren Funktion z.B. durch den Biegekopf oder durch einen gesonderten Gegenhalter übernommen werden kann. Die Gegenhaltereinrichtung ist dazu ausgebildet, die Orientierung des Flachmaterials im Bereich der Gegenhaltereinrichtung zu fixieren, während die verdrehbare Komponente sich dreht, um die Torsion zu erzeugen.

Die Schnitteinrichtung 300 der Biegemaschine ist als Beißschneideinrichtung ausgelegt, also so konfiguriert, dass das Flachmaterial mittels des Verfahrens„Beißschneiden“ vom zugeführten Flachmaterial abgetrennt wird. Einige Komponenten der Schnitteinrichtung sind gut in Fig. 3 zu erkennen, der räumliche Zusammenhang mit den übrigen Komponenten der Biegemaschine ergibt sich unter anderem aus den Fig. 1 und 2. Anhand der Fig. 4 und 5 werden die Vorgänge bei der Schnittoperation mittels Beißschneiden (Fig. 4) sowie die resultierende Schnittgeometrie nach Abschluss der Schnittoperation (Fig. 5) erläutert.

Die Schnitteinrichtung 300 ist eine vormontierbare Einrichtung, die räumlich zwischen der Einzugseinrichtung 160 und dem Biegekopf 155 angeordnet ist. Sofern eine integrierte Verdreheinrichtung 200 vorgesehen ist, ist die Schnitteinrichtung vorzugsweise zwischen dieser und dem Biegekopf angeordnet. Die Schnitteinrichtung weist zwei keilförmige Schneiden auf, nämlich eine erste Schneide 310-1 und eine zweite Schneide 310-2. Die Schneiden sind so an gegenüberliegenden Seiten der Vorschubstrecke für das Flachmaterial 190 angeordnet, dass das Flachmaterial zwischen den keilförmigen Schneiden hindurchgeführt werden kann. Die erste keilförmige Schneide 310-1 ist der dem Werkstück zugewandte Teil des ersten Schneidwerkzeugs 315-1 , das hier auch als erstes Schneidmesser 315-1 bezeichnet wird. Die erste keilförmige Schneide wird durch ebene Keilflächen begrenzt, die am werkzeugseitigen Ende die erste Schneidkante 312-1 bilden. Der zwischen den Keilflächen gemessene Winkel KW ist der Keilwinkel der keilförmigen Schneide und liegt im Beispielsfall von Fig. 4 bei ca. 40°. Das gegenüberliegend angeordnete zweite Schneidwerkzeug 315-2 hat den gleichen Aufbau. Die geradlinigen Schneidkanten 312-1 , 312-2 liegen bei richtiger Justage der Schneidwerkzeuge in einer gemeinsamen Ebene, die hier als Schnittebene 302 bezeichnet wird.

Jedes der Schneidwerkzeuge ist auswechselbar in einem entsprechend geformten Sitz einer Werkzeugaufnahme (erste Werkzeugaufnahme 318-1 , zweite Werkzeugaufnahme 318-2) mittels einer Spannschraube bzw. Befestigungsschraube befestigt.

Die Schnitteinrichtung 300 ist so konstruiert, dass die Schneiden zwischen einer geöffneten Stellung mit maximalem Abstand zwischen den Schneidkanten und einer geschlossenen Stellung (zum Durchtrennen des Flachmaterials) aufeinander zu- und voneinander wegbewegt werden können. Die Fig. 2 und 3 zeigen die Schnitteinrichtung in der geöffneten Stellung, in welcher der lichte Abstand zwischen den einander zugewandten Schneidkanten 312-1 , 312-2 größer als die größte Breite des Flachmaterials ist, so dass sich das Flachmaterial zwischen den Schneidkanten bzw. Schneiden drehen kann, ohne die Schneidkanten zu berühren.

Die geöffnete Stellung ist in Fig. 4 mit gestrichelten Linien dargestellt. Die geschlossene Stellung ist in Fig. 4 mit durchgezogenen Linien dargestellt. Die Schneidkanten 312-1 , 312-2 liegen dabei sehr eng beieinander und können einander gegebenenfalls berühren.

Die keilförmigen Schneiden 310-1 , 310-2 bzw. die zugehörigen Schneidwerkzeuge sind in entgegengesetzte Zustellrichtungen senkrecht zur Durchführrichtung des Flachmaterials entlang einer linearen Zustellrichtung geradlinig und synchron zustellbar. Die Schnitteinrichtung erreicht dieses Ziel mithilfe eines einzigen Schnittantriebs in Form eines (nicht gezeigten) Servomotors, der mit einem Kurbelflansch 320 gekoppelt ist, welcher drehbar in einem Grundkörper der Schnitteinrichtung gelagert ist. Exzentrisch am Kurbelflansch ist eine Gelenkstange 322 gelagert, deren gegenüberliegendes Ende an einem Hebel 324 angelenkt ist, der um eine Drehachse verschwenkbar ist, die parallel zur Drehachse der Kurbelflansches 320 orientiert ist. Exzentrisch zu dieser Drehachse ist an dem Hebel 324 eine erste Gelenkstange 326-1 angelenkt, deren anderes Ende an einem ersten Schieber bzw. einem ersten Schlitten 328-1 angekoppelt ist. Eine zweite Gelenkstange 326-2 dient in entsprechender Weise zur Übertragung mit Kräften von dem Hebel 324 zu einem zweiten Schieber bzw. einem zweiten Schlitten 328-2. Die beiden Schlitten sind auf zueinander parallelen Linearführungen linear verschiebbar geführt. Die Linearführung 329-1 für den oben angeordneten ersten Schlitten ist in Fig. 3 sichtbar.

Der erste Schlitten 328-1 trägt an seinem Vorderende in einer entsprechend ausgestalteten Ausnehmung die erste Werkzeugaufnahme 318-1 , die das erste Schneidwerkzeug 315-1 trägt. Der darunter angeordnete zweite Schieber 328-2 hat eine L-Form, erstreckt sich unterhalb der Durchführrichtung für das Flachmaterial bis auf die gegenüberliegende Seite und weist an seiner Oberseite Aufnahmestrukturen für die zweite Werkzeugaufnahme 318-2 auf.

Bei einer Drehung des Hebels 324 im Gegenuhrzeigersinn wird der obere erste Schlitten in Richtung Hebel gezogen, während der untere zweite Schlitten in die gegenparallele Richtung vorgeschoben wird. Diese Drehung vergrößert den Abstand zwischen den Schneidkanten 312- 1 , 312-2 der Schneidmesser. Beim Durchführen der Schnittoperation wird der Hebel 324 im Uhrzeigersinn gedreht, so dass der obere Schlitten linear in Richtung des Flachmaterials vorgeschoben wird, während der untere Schlitten in Gegenrichtung ebenfalls in Richtung des Flachmaterials zurückgezogen wird. Dadurch, dass das zweite Schneidmesser 315-2 an der Oberseite des zweiten Schlittens befestigt ist, wird dieses synchron zum ersten Schneidmesser in Richtung des Flachmaterials linear zugestellt. Durch die Konstruktion der Schnitteinrichtung ist somit eine synchrone, gegenläufige, gleichmäßige lineare Zustellung der keilförmigen Schneiden bis in die geschlossene Stellung (Schnittstellung) mithilfe eines einzigen Schnittantriebs realisiert.

Mithilfe dieser Konstruktion kann mittels Beißschneiden ein Schnitt durch das Flachmaterial sehr nahe am Biegekopf und damit gegebenenfalls sehr nahe an einer letzten Biegung realisiert werden. Das Flachmaterial wird dabei von seinen Breitseiten her aufgetrennt, d.h. die Schneidkanten setzen auf den Breitseiten des Flachmaterials auf. Die keilförmigen Schneiden dringen bei der Zustellung zunächst elastisch und dann plastisch in das Flachmaterial ein. Die Werkstofftrennung erfolgt in der Anfangsphase durch Druckspannungen und in der Endphase (bei kleiner werdendem Abstand zwischen den Schneidkanten) durch Zugspannungen. Übersteigen die inneren Spannungen einen Grenzwert, treten in der Nähe der Schneidkanten Risse auf, die schließlich in der Endphase zur Trennung des Flachmaterials führen. In dem schematischen Schnittbild von Fig. 5 ist eine typische Schnittgeometrie am Ende eines geraden Endabschnitts 192 des Flachmaterials 190 gezeigt. Die zueinander parallelen Breitseiten B1 , B2 des Flachmaterials liegen in der Figur oben und unten. Etwa mittig zwischen den Breitseiten befindet sich eine rauere Bruchfläche BF, deren Höhe in der Regel kleiner ist als die Höhe der oben und unten angrenzenden Glattschnittflächen GF, die durch das Eindringen der Keile in das Material gebildet werden. Seitlich der Schneidkeile bzw. keilförmigen Schneiden entsteht beim Eindringen jeweils eine Materialanhäufung MA durch die Einkerbung und Verdrängung des Werkstoffs. Diese Materialanhäufung ist bei richtiger Auslegung der Keile nur minimal und bildet keinen scharfen Grat. Durch die symmetrische Keilgeometrie beim Ausführungsbeispiel gibt es beim Trennvorgang nur geringe Kräfte Richtung Einzugseinrichtung, die gegebenenfalls elastisch in Führungen ausgeglichen werden können. Je nach Größe des Keilwinkels ist die benötigte Schneidkraft größer oder kleiner. Nach Erfahrung der Erfinder haben sich beim Beißschneiden von relativ weichem Material, wie z.B. Kupfer oder Aluminium bzw. deren Legierungen, Keilwinkel im Bereich von 20° bis 40° als besonders günstig zur Vermeidung von größeren Materialanhäufungen an der Schnittfläche erwiesen.

Die Bewegung der Schneidmesser erfolgt synchron, d.h. die Schneidmesser werden beidseitig sowie gleichlaufend linear zugestellt. Ein Verbiegen des Flachmaterials wird verhindert. Ebenso wird eine Gratbildung, wie sie beispielsweise beim Scherschneiden auftreten kann, vermieden.

Das Beißschneiden hat insoweit u.a. hinsichtlich der Gratbildung deutliche Vorteile gegenüber dem Scherschneiden. Das Scherschneiden bezeichnet bekanntlich das Zerteilen eines Werkstücks durch zwei Schneiden, die sich während des Schneidvorgangs gerade aneinander vorbeibewegen. Hier kann nach den Erfahrungen der Erfinder eine Bildung scharfer Grate kaum verhindert werden. Beim Schneiden von isoliertem Flachmaterial kann die Isolationsschicht ausreißen.

Die schematische Fig. 6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Biegemaschine 600 zur Herstellung von zweidimensional oder dreidimensional gebogenen Biegeteilen aus isoliertem Flachmaterial. Der Grundaufbau der Biegemaschine mit Einzugseinrichtung 660, Biegeeinrichtung 650, integrierter Richteinheit entspricht dem Aufbau des ersten Ausführungsbeispiels. Ein Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Biegemaschine 600 keine integrierte Verdreheinrichtung aufweist. Ein zweiter Unterschied liegt im Aufbau der Schnitteinrichtung 700, deren Aufbau und Funktion vor allem anhand der Fig. 7 bis 9 erläutert werden. Auch die Schnitteinrichtung 700 ist als Beißschneideinrichtung ausgelegt, die zwei keilförmige Schneiden 710-1 , 710-2 aufweist, zwischen denen das Flachmaterial 190 hindurchgeführt werden kann. Die Schneiden sind zur Durchführung der Schnittoperation relativ zueinander aufeinander zu bewegbar (vgl. Fig. 9). Dabei wird nur eine der Schneiden während der Schnittoperation in Richtung der anderen Schneide bewegt, die andere Schneide bleibt während der Schnittoperation unbewegt.

Die erste Schneide 710-1 ist an einem Vorsprung an der Austrittsseite einer ersten Führungsbuchse 715-1 ausgebildet, die eine kreiszylindrische Außenkontur hat und unbegrenzt drehbar in einer zylindrischen Aufnahmeöffnung eines trapezförmigen ersten Lagerelements 720-1 aufgenommen ist, das maschinenfest in einem Lagersitz am Gehäuse der Biegemaschine befestigt ist. Die erste Führungsbuchse 715-1 hat eine an den Querschnitt des zuführenden Flachmaterials angepasste Durchführungsöffnung 714-1 , deren Breitseite parallel zur Schneidkante 712-1 der ersten Schneide verläuft und in Bezug auf diese Schneidkante so angeordnet ist, dass durch geführtes Flachmaterial unmittelbar nach Austritt aus der Durchführungsöffnung mit geringem Abstand zur Schneidkante der ersten Schneide entlang läuft. Gegenüber der ersten Schneide ist an der Stirnseite der Führungsbuchse eine vorstehende Führungsnase 716-1 ausgebildet (Fig. 8A).

Die zweite Schneide 710-2 ist an einer zweiten Führungsbuchse 715-2 ausgebildet, die unbegrenzt drehbar in eine zylindrische Aufnahmeöffnung eines zweiten Lagerelements 720-2 aufgenommen ist. Auch die zweite Führungsbuchse hat eine im Querschnitt des Flachmaterials angepasste Durchführungsöffnung 714-2, die derart vor der zweiten Schneide mündet, dass durchlaufendes Flachmaterial im geringen Abstand an Schneidkante 712-2 der zweiten Schneide über diese hinweg läuft. Bezüglich der Drehachsen der Führungsbuchsen sind die erste bzw. die zweite Schneide jeweils nach radial innen gerichtet und daher den Durchführungsöffnungen zugewandt. An dem etwa halbkreisförmigen Vorsprung, an welchem die zweite Schneide ausgebildet ist, befindet sich eine Führungsnut 716-2, in die die Führungsnase 716-1 Seiten nahezu spielfrei hineinpasst. Dadurch ist eine im Wesentlichen radiale Führung einer Relativbewegung der Schneiden bei der Schnittoperation realisiert. Die Fig. 8C und 8D zeigen diese beiden Elemente aus verschiedenen Perspektiven in zusammengesetzten Zustand, in welchem die Führungsnase 716-1 in die Führungsnut 716-2 eingreift und die Schneidkanten 712-1 , 712-2 der beiden Schneiden in einer gemeinsamen Ebene (Schnittebene) auf gegenüberliegenden Seiten des Durchführungskanals das Flachmaterial angeordnet sind (vgl. Fig. 9). Wie schon erwähnt, wird das erste Lagerelement 720-1 maschinenfest montiert. Das zweite Lagerelement 720-2 ist im zusammengesetzten Zustand der Schnitteinrichtung (vgl. Fig. 6 und Fig. 7) in einer Werkzeugaufnahme an der Oberseite eines schwenkbar gelagerten Schnitthebels 728 montiert, der um eine parallel zur x-Richtung verlaufende Drehachse 729 herum schwenkbar ist. Der Schnitthebel 728 ist ein asymmetrischer zweiarmiger Hebel, dessen kurzer Hebelarm das zweite Lagerelement 720-2 trägt. Am Endbereich des langen Hebelarms befindet sich der Angriffspunkt des Schnittantriebs, der die Schwenkbewegung des Schnitthebels um die Drehachse 729 bewirkt. Der unter einer Verkleidung nicht sichtbare Servomotor mit Getriebe treibt dabei einen Kurbeltrieb an, der eine Kulisse 751 trägt, die in einer entsprechenden Führungsöffnung 752 des Schnitthebels 728 läuft.

Während der Biegeoperationen befinden sich die Schneiden in der in Fig. 9 dargestellten zurückgezogenen Position, in welcher die einander zugeordneten Schneidkanten jeweils einen Abstand zum durchlaufenden Flachmaterial haben. Aufgrund der drehbaren Lagerungen der Führungsbuchsen und der davon getragenen Schneiden können die drehbar gelagerten Teile der Schnitteinrichtung (die Führungsbuchsen) jede Drehbewegung des durchgeführten Flachmaterials mitmachen. Dabei werden die Führungsbuchsen durch das von der Einzugseinrichtung gedrehte Flachmaterial mitgenommen.

Zur Durchführung der Schnittoperation wird das Flachmaterial in die in Fig. 7 gezeigte Drehlage gebracht, die es ermöglicht, dass die zweite Schneide 710-2 durch Verschwenken des Schnitthebels 728 in einer im Wesentlichen senkrecht zu den Schneidkanten verlaufende Schnittrichtung 730 auf die erste Schneide 710-1 zubewegt wird (vgl. Fig. 9). Die Relativbewegung der bewegten zweiten Führungsbuchse 715-2 gegenüber der dabei nicht bewegten ersten Führungsbuchse 715-1 wird durch die Kombination aus Führungsnase 716-1 und Führungsnut 716-2 geführt.

Ein Unterschied zur ersten Ausführungsform besteht darin, dass dort während der Schnittoperation beide Schneiden bewegt werden, während beim zweiten Ausführungsbeispiel nur eine Schneide bewegt wird, während die andere während der Schnittoperation feststeht. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass beim ersten Ausführungsbeispiel die Schneiden in antiparallele Zustellrichtungen jeweils translatorisch zugestellt werden, während beim zweiten Ausführungsbeispiel eine Schneide fest steht, während die bewegte andere Schneide auf einem Kreisbogen mit relativ großem Radius in Richtung auf die feststehende Schneide zu bewegt wird. Abgesehen von diesen Unterschieden sind die Vorgänge bei der Schneidoperation sowie die resultierende Schnittgeometrie ähnlich oder gleich wie bereits im Zusammenhang mit den Fig. 4 und 5 beschrieben, weshalb auf eine Wiederholung verzichtet wird.

Das Beißschneiden kann auch bei anderen Verfahren zur automatisierten Herstellung von Teilen aus Flachmaterial genutzt werden, bei denen das Flachmaterial von einem Materialvorrat einer Bearbeitungsmaschine zugeführt wird und nach einer Bearbeitung durch Umformen das bearbeitete bzw. umgeformte Teil in einer Schnittoperation von dem zugeführten Flachmaterial abgetrennt wird. Gegebenenfalls kann eine Biegeoperation entfallen. Beispielsweise kann das Flachmaterial in einer dedizierten Richtmaschine oder in einer Biegemaschine mit Richteinheit nur gerichtet werden, wobei danach bei der Schnittoperation das Flachmaterial durch Beißschneiden getrennt wird, indem das Flachmaterial zwischen zwei keilförmigen Schneiden hindurchgeführt wird und die keilförmigen Schneiden bei der Schnittoperation relativ zueinander aufeinander zu bewegt werden, bis das Flachmaterial durchtrennt ist. Dies kann z.B. vorgesehen sein, wenn nur abgelängte gerade Abschnitte des Flachmaterials benötigt werden.

Die Offenbarung umfasst somit auch Verfahren und Bearbeitungsmaschinen zur Herstellung eines bearbeiteten Teils aus Flachmaterial, wobei das Flachmaterial von einem Materialvorrat einer Bearbeitungsmaschine, insbesondere einer Umformmaschine, zugeführt wird, in der Bearbeitungsmaschine zu einem bearbeiteten Teil aus Flachmaterial umgeformt wird, und das Teil in einer Schnittoperation von dem zugeführten Flachmaterial abgetrennt wird, wobei bei der Schnittoperation das Flachmaterial durch Beißschneiden getrennt wird, indem das Flachmaterial zwischen zwei keilförmigen Schneiden hindurchgeführt wird und die keilförmigen Schneiden bei der Schnittoperation relativ zueinander aufeinander zu bewegt werden, bis das Flachmaterial durchtrennt ist.