Flachmaterial

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von geraden oder gebogenen Formteilen aus isoliertem Flachmaterial sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Drahtverarbeitungsmaschine mit einer Abisoliereinrichtung zum Abisolieren von Abschnitten des isolierten Flachmaterials.

Auf dem Markt werden zunehmend Fahrzeuge mit voll- oder teilelektrischem Antrieb angeboten. 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.

Auch zum Herstellen von Spulenelementen für Elektromotoren werden häufig Flachmaterialien in Form von isolierten und gebogenen Kupfer- oder Aluminiumdrähte mit Rechteckquerschnitt verwendet.

Bei der Herstellung von isoliertem Flachmaterial für eine Stromschiene oder ein Spulenelement wird ein elektrisch leitendes Trägermaterial (z.B. ein Flachdraht aus Aluminium oder Kupfer) zunächst durchgehend mit einer elektrisch isolierenden Isolationsschicht ummantelt bzw. umhüllt. An den Kontaktstellen zum elektrischen Anschluss des Elements sollte die Isolationsschicht jedoch entfernt sein, so dass das Trägermaterial möglichst blank vorliegt. Hierfür wird ein Arbeitsschritt des „Abisolierens“ durchgeführt. Das Abisolieren ist ein Vorgang, bei dem ein Teil der Isolierhülle (auch „Isolierung“ oder „Isolation“ oder „Isolationsschicht“ genannt) eines elektrischen Leiters auf einer bestimmten, zum Anschluss erforderlichen Länge („Abisolierlänge“) entfernt wird. Für die spätere Befestigung in der jeweiligen Einbauumgebung werden Stromschienen dann in der Regel entweder festgeschraubt, festgeklemmt oder festgelötet. Spulenelemente werden entsprechend befestigt.

Die WO 2018/134115 A1 beschreibt ein Verfahren und ein System zur Herstellung eines Biegeteils aus isoliertem Flachmaterial. Das Flachmaterial weist ein flaches elektrisch leitendes Trägermaterial auf, welches von einer elektrisch isolierenden Isolationsschicht umhüllt ist. Das isolierte Flachmaterial wird von einem Materialvorrat einer Biegemaschine zugeführt und in der Biegemaschine zu einem zwei- oder dreidimensional gebogenen Biegeteil aus isoliertem Flachmaterial umgeformt, welches dann in einer Schnittoperation von dem zugeführten isolierten Flachmaterial abgetrennt wird. Vor dem Abtrennen des Biegeteils von dem zugeführten Flachmaterial wird mittels einer in die Biegemaschine integrierten Abisoliereinrichtung an dem in der Biegemaschine geführten Flachmaterial in mindestens einem Abschnitt des isolierten Flachmaterials ein Teil der Isolationsschicht in einer Abisolier-Operation von dem elektrisch leitenden Trägermaterial entfernt. Die Abisolier-Operation wird im

Durchlaufverfahren an dem durch die Abisoliereinrichtung durchlaufenden Flachmaterial durchgeführt. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Isolationsschicht an mindestens einer Seitenfläche des Flachmaterials mittels eines Messers mit einer geraden Schneidkante entfernt, die in einer Arbeitsstellung des Messers derart in der Nähe einer freizulegenden Seitenfläche des Trägermaterials angeordnet wird, dass ein von dem Messer erfasster Teil der

Isolationsschicht bei Fortbewegung des Flachmaterials relativ zu dem Messer von dem

Trägermaterial entfernt wird.

Die Patentschrift US 7 480 987 B1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung, um isolierte Flachmaterialen mit rechteckigem Querschnitt von einer Spule aufzunehmen, zu richten, über eine vorbestimmte Länge abzuisolieren, dann einer Biegevorrichtung zuzuführen, auf Länge zu schneiden und dann zu biegen. Das Material wird zunächst durch eine Richteinheit geführt. Das gerichtete Material kommt dann in den Bereich einer Abisoliereinrichtung, bevor es nach der Abisolier-Operation einer Fördereinrichtung zugeführt wird, die einen stationären Drahtgreifer und einen beweglichen Drahtgeifer aufweist. Danach wird der abisolierte Draht auf Länge geschnitten. Die abgelängten Drahtstücke werden dann der Biegereinrichtung zugeführt. Die Abisolier-Einrichtung hat zwei diamantbeschichtete Räder, die zusammen mit jeweils gegenüberliegenden Stützrollen das zwischenliegende Material abisolieren. Dazu wird die gesamte Abisolieranordnung entlang von Führungsschienen hin und her bewegt, während sich die diamantbesetzten Räder drehen. AUFGABE UND LÖSUNG

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Drahtverarbeitungsmaschine der eingangs erwähnten Art bereitzustellen, die u.a. bei der Fertigung teilweise abisolierter Stromschienen, Spulenelemente oder Vorstufen davon mit hoher Produktivität verwendet werden können. Dabei sollen die zur Kontaktierung vorgesehenen abisolierten Abschnitte des Trägermaterials eine möglichst unverletzte, saubere Oberfläche aufweisen.

Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin wird eine Drahtverarbeitungsmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 10 bereitgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Abisolier-Operation eine Fräsoperation umfasst, die mittels einer Fräseinrichtung durchgeführt wird. Die Abisolierung erfolgt also mithilfe geometrisch bestimmter Schneiden an rotierenden Fräswerkzeugen. Bei der Fräsoperation werden zwei um achsparallele Rotationsachsen drehbare Fräswerkzeuge mit Umfangsschneiden an gegenüberliegenden Seitenflächen des Flachmaterials in Richtung der Seitenflächen bis in eine Arbeitsposition zugestellt, bei der Umfangsschneiden der Fräswerkzeuge in Eingriff mit der Isolationsschicht stehen. Es werden also Fräswerkzeuge bzw. Fräser in Form von Umfangsfräsern verwendet. Die Fräswerkzeuge und das Flachmaterial werden relativ zueinander parallel zu einer Durchlaufachse des Flachmaterials bewegt.

Der Begriff „Durchlaufachse“ bezeichnet hierbei eine maschinenfest definierte Achse, entlang derer das Flachmaterial in Vorschubphasen in Richtung der Umformwerkzeuge vorgeschoben wird. Dabei sollte sich eine Längsmittelachse des Flachmaterials möglichst koaxial mit der Durchlaufachse bewegen.

Der Begriff „Flachmaterial“ bezeichnet hier im allgemeinen Werkstücke, deren Trägermaterial paarweise parallel zueinander ausgerichtete Seitenflächen aufweist. Das Trägermaterial kann z.B. einen Rechteckquerschnitt mit relativ scharfen oder leicht oder komplett gerundeten und/oder mit einer Fase versehenen Kanten aufweisen.

Ein Charakteristikum der Fräsoperation besteht darin, dass zeitgleich zwei einander gegenüberliegende Seitenflächen des Flachmaterials mittels Umfangsfräsen von der Isolationsschicht befreit werden. Dabei kann jeweils eines der Fräswerkzeuge das Flachmaterial gegen Durchbiegen aufgrund der Bearbeitungskräfte des gegenüberliegenden Fräswerkzeugs abstützen, so dass die angestrebte Ausrichtung des Flachmaterials koaxial zur Durchlaufachse auch unter den Bearbeitungskräften erhalten bleibt. Hierdurch lässt sich die Präzision beim Abisolieren mittels Fräsen fördern. Durch die beiderseitige Zustellung in Verbindung mit einem Umfangsfräser kann ein Abtrag der Isolationsschicht im Wesentlichen ohne oder mit nur geringfügigem Abtrag des elektrisch leitenden Trägermaterials erreicht werden. Es werden somit zeitgleich zwei gegenüberliegende Seitenflächen über eine vorgebbare Abisolierlänge abisoliert bzw. von der Isolationsschicht befreit. Die Rotationsachsen der Fräswerkzeuge liegen dabei vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene, die orthogonal zur Durchlaufachse ausgerichtet ist.

Die Zustellung wird vorzugsweise so gesteuert, dass sie von beiden gegenüberliegenden Seiten symmetrisch zur Durchlaufachse des Flachmaterials in Richtung der Seitenflächen erfolgt.

An einer gattungsgemäßen Drahtverarbeitungsmaschine kann die beanspruchte Erfindung dadurch umgesetzt werden, dass die Abisoliereinrichtung eine Fräseinrichtung mit (wenigstens) zwei achsparallelen Fräseinheiten aufweist, die derart angeordnet sind, dass zwei um achsparallele Rotationsachsen drehbare Fräswerkzeuge an gegenüberliegenden Seitenflächen des Flachmaterials bis in eine Arbeitsposition mit Eingriff von Umfangsschneiden der Fräswerkzeuge in die Isolationsschicht zustellbar sind und dass die Fräseinheiten (und damit auch die daran angebrachten Fräswerkzeuge) und das Flachmaterial relativ zueinander parallel zu einer Durchlaufachse des Flachmaterials bewegbar sind.

Nach den Beobachtungen der Erfinder liegen Flachmaterialien in den meisten Fällen nicht mit einem mathematisch exakten Rechteckquerschnitt mit scharfen Kanten vor, sondern weisen an den Übergängen zwischen senkrecht zueinander stehenden Seitenflächen mehr oder weniger ausgeprägte Rundungen (Radien) oder Fasen auf. Um die Isolationsschicht auch in diesen Kantenbereichen zuverlässig zu entfernen, kann es notwendig sein, die Fräswerkzeuge so weit in das elektrisch leitende Trägermaterial hineinzufahren, dass auch in den Kantenbereichen die Isolationsschicht weitestgehend entfernt wird. Eine solche Lösung ist jedoch mit einem in der Regel nicht erwünschten Materialabtrag am Trägermaterial verbunden.

Gemäß einer Formulierung der Erfindung werden diese Probleme dadurch vermieden, dass Fräswerkzeuge in Form von Profilfräswerkzeugen verwendet werden, die einen ersten Abschnitt mit zylindrischer Hüllfläche und daran angrenzend einen zweiten Abschnitt mit wenigstens abschnittsweise axial variierendem Hülldurchmesser aufweisen. Der zweite Abschnitt kann beispielsweise zur Erzeugung eines Radius oder einer Fase profiliert sein.

Der Begriff „Profilfräswerkzeug“ bezeichnet hier ein Fräswerkzeug, dessen wirksame Außenkontur der Kontur des zu fräsenden Werkstücks bzw., genauer gesagt, des Trägermaterials des Werkstücks, in vorbestimmtem Ausmaß angepasst bzw. nachgebildet ist. Somit kann bei einem Fräsdurchgang mithilfe eines Profilfräswerkzeugs nicht nur eine mehr oder weniger ebene Seitenfläche, sondern auch eine der daran angrenzenden Kanten zuverlässig abisoliert werden. Dadurch kann mit geringstmöglichem oder ohne Materialabtrag am elektrisch leitenden Trägermaterial auch bei nicht mathematisch exaktem Rechteckquerschnitt eine Abisolierung über den gesamten Umfang des Flachmaterials zuverlässig sichergestellt werden.

Ein Profilfräswerkzeug kann so ausgestaltet sein, dass es im ersten Abschnitt als Umfangsfräser wirkt, um eine erste Seitenfläche zu bearbeiten, und daran anschließend einen schmalen Abschnitt mit variierendem Durchmesser, in den die Umfangsschneiden hineinreichen, so dass damit z.B. eine an die erste Seitenfläche angrenzende Fase oder ein Radius durch Umfangsfräsen bearbeitet werden kann.

Ein Profilwerkzeug kann ggf. auch so ausgestaltet sein, dass es im ersten Abschnitt als Umfangsfräser wirkt, um eine erste Seitenfläche zu bearbeiten, und anschließend an einen Übergangsbereich (scharf stufenförmig oder mit Radius oder Fase) als Stirnfräser wirkt, um eine zur ersten Seitenfläche senkrechte zweite Seitenfläche komplett zu bearbeiten. Somit könnten mit zwei Fräswerkzeugen in einem gemeinsamen Durchgang jeweils zwei aneinandergrenzende, zueinander orthogonale Seitenflächen zeitgleich abisoliert werden. Die Fräswerkzeuge können dazu axial versetzt zueinander angeordnet sein.

Eine besonders gute Anpassung der Fräseinrichtung an die Verwendung von Profilwerkzeugen ist bei manchen Ausführungsformen dadurch gegeben, dass die Fräseinheiten in zwei senkrecht zueinander orientierten Richtungen gesteuert linear verfahrbar sind, wobei eine der Richtungen parallel zur Rotationsachse der Frässpindel verläuft. Die Fräseinheiten sind dabei jeweils mithilfe von Maschinenachsen in zwei senkrecht zueinander und senkrecht zur Durchlaufachse ausgerichteten Richtungen linear zustellbar. Bei der Zustellung können die Fräseinheiten der Fräseinrichtung in zwei senkrecht zueinander orientierten Richtungen gesteuert linear zugestellt werden, wobei eine der Richtungen parallel zur Rotationsachse der Frässpindel und die andere Richtung in Richtung der abzuisolierenden Seitenfläche verläuft. Dadurch kann einerseits der erste Abschnitt mit seiner Umfangsfläche möglichst exakt an die abzuisolierende Seitenfläche herangefahren werden (Zustellrichtung senkrecht zur Seitenfläche) und andererseits kann der am Profilfräswerkzeug vorhandene Übergang zwischen den Abschnitten des Profilwerkzeuges durch Zustellung in Richtung parallel zur Seitenfläche exakt an die abzuisolierenden Flächenabschnitte (z.B. im Bereich einer Fase oder eines Radius) herangefahren werden.

Bei manchen Ausführungsformen werden die beiden Fräswerkzeuge zur Durchführung der Abisolier-Operation synchron parallel zur Durchlaufachse um eine vorgebbare Vorschublänge vorgeschoben, während ein Vorschub des Flachmaterials während der Fräsoperation unterbrochen wird. Dadurch kann erreicht werden, dass die für das Abisolieren notwendige Vorschubbewegung ausschließlich mittels einer geradlinigen translatorischen Bewegung der Fräseinrichtung parallel zur Durchlaufachse durchgeführt wird. Wenn das Flachmaterial während der Fräsoperation steht, ist dies in der Regel förderlich für die Präzision der Bearbeitung. Bei der Umformmaschine kann dazu eine Vorschubeinrichtung bzw. eine Maschinenachse zur Erzeugung einer gesteuerten geradlinigen translatorischen Bewegung der Fräseinrichtung parallel zur Durchlaufachse vorgesehen sein.

Ein Abisolieren im Durchlaufverfahren bei axial nicht bewegter Fräseinrichtung und entlang der Durchlaufachse vorgeschobenem Flachmaterial ist ebenfalls möglich.

Die meisten hier betrachteten Flachmaterialien haben vier paarweise senkrecht zueinander ausgerichtete, jeweils mehr oder weniger ebene Seitenflächen. Mit einer einzigen Fräsoperation mittels eines Fräserpaars (genau zwei Fräswerkzeuge) können zwei gegenüberliegende Seitenflächen zeitgleich bearbeitet werden.

Bei manchen Ausführungsformen ist vorgesehen, zusätzlich zu einer ersten Teileinheit mit einem Paar von Fräseinheiten bzw. Fräswerkzeugen eine zweite Teileinheit mit einem weiteren Paar von Fräswerkzeugen um 90° gedreht zur ersten Teileinheit und axial versetzt zu dieser anzuordnen und damit die beiden anderen Seitenflächen abzuisolieren. Eine derartige Fräseinrichtung hat somit zwei zueinander versetzt angeordnete Teileinheiten.

Bei anderen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass zeitlich nacheinander eine erste und eine zweite Fräsoperation an dem axial fixierten Flachmaterial durchgeführt wird, wobei die Fräseinrichtung zwischen der ersten und der zweiten Fräsoperation um einen vorgebbaren Drehwinkel, insbesondere um 90°, um die Durchlaufachse gedreht wird. Damit reicht eine einzige Fräseinrichtung mit einem Paar (genau zwei) achsparallel drehender Fräswerkzeuge aus, um Flachmaterial mit einem Rechteck-Querschnitt zu bearbeiten. Hierdurch lässt sich eine in Axialrichtung kompakte Konstruktion realisieren.

Konstruktiv kann dazu vorgesehen sein, dass die Fräseinheiten an einem gemeinsamen, Trägerelement angeordnet sind, welches mittels eines Drehantriebs um einen vorgebbaren Drehwinkel, insbesondere um 90°, um die Durchlaufachse drehbar ist. Vorzugsweise ist das Trägerelement ringförmig und umschließt eine Durchgangsöffnung, durch die das abzuisolierende Flachmaterial hindurchtreten kann.

Gemäß einer anderen Formulierung kann die Fräseinrichtung so ausgebildet sein, dass beim Abisolieren eines Flachmaterials mit Rechteckquerschnitt alle vier Seitenflächen, und vorzugsweise auch eventuelle Radien oder Fasen an den Längskanten, in derselben senkrecht zur Durchlaufachse orientierten Bearbeitungsebene (Ebene der zueinander parallel versetzt angeordneten Rotationsachsen der Frässpindeln bzw. der Fräswerkzeuge) mittels Fräsen abisoliert werden können.

Es ist möglich, das abzuisolierende Flachmaterial während der Abisolier-Operation an beiden Seiten eines abzuisolierenden Abschnitts, also vor und hinter der Fräseinrichtung, durch steuerbare Einrichtungen der Drahtverarbeitungsmaschine zu führen oder zu halten, beispielsweise durch eine Einzugseinrichtung und eine Richteinrichtung. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass vor Beginn der Abisolier-Operation das Flachmaterial vor und hinter einem Arbeitsbereich der Fräsoperation mittels Klemmelementen einer gesonderten Klemmeinrichtung zentriert zur Durchlaufachse fixiert wird. Die Klemmeinrichtung kann als optionale Baugruppe der Fräseinrichtung angesehen werden. Die Klemmelemente können relativ nahe am abzuisolierenden Abschnitt angreifen. Damit kann erreicht werden, dass gegebenenfalls das Flachmaterial besser um die Durchlaufachse zentriert wird als ohne Einsatz der gesonderten Klemmeinrichtung.

Eine weitere Steigerung der Präzision des Abisolierens im Wesentlichen ohne Verletzung des Trägermaterials kann dadurch erreicht werden, dass eine geregelte Zustellung der Fräswerkzeuge in Richtung des Werkstücks in Abhängigkeit von Messsignalen wenigstens einer Messeinrichtung durchgeführt wird. Die Umformmaschine kann dazu mit einer Zustellungsregelung mit einem Regelkreis zur geregelten Zustellung der Fräswerkzeuge in Richtung des Werkstücks in Abhängigkeit von Messsignalen wenigstens einer Messeinrichtung ausgestattet sein. Die Steuereinheit ist dann so konfiguriert, dass sie Messsignale einer Messeinrichtung empfangen und als Feedback zur Steuerung der Zustellung der Fräswerkzeuge verarbeiten kann. Bei manchen Ausführungsformen ist dazu vorgesehen, dass mithilfe einer Schichtdickenmesseinrichtung eine Messung der Schichtdicke der Isolationsschicht zeitlich vor der Abisolier-Operation und eine Steuerung der Zustellung der Fräswerkzeuge in Abhängigkeit vom Messergebnis der Messung erfolgt. Die Schichtdickenmessung kann zerstörungsfrei z.B. mit mindestens einem kapazitiven oder induktiven Sensor (mittels Wirbelstrom) oder mittels eines Ultraschallsensors erfolgen. Das Ergebnis ist eine geregelte Zustellung der Fräswerkzeuge in Abhängigkeit von der tatsächlich vorhandenen Isolationsschichtdicke, so dass die Fräswerkzeuge so zugestellt werden können, dass ihr wirksamer Radius genau die Grenzfläche zwischen Trägermaterial und Isolationsschicht trifft.

Bei manchen Ausführungsformen ist eine Messung eines Kontaktzeitpunkts des Fräswerkzeugs mit dem Trägermaterial bei der Zustellung und eine Steuerung der Zustellung der Fräswerkzeuge in Abhängigkeit von Messergebnissen der Messung vorgesehen. Der Kontaktzeitpunkt kann z.B. elektrisch über Masseschluss zwischen metallischem Trägermaterial und Fräswerkzeug ermittelt werden. Die Zustellung kann dann unmittelbar oder mit vorgebbarer Verzögerung gestoppt werden.

Alternativ oder zusätzlich können eine Messung des abisolierten Abschnitts nach der Abisolier- Operation und eine Steuerung der Zustellung der Fräswerkzeuge einer nachfolgenden Fräsoperation in Abhängigkeit vom Messergebnis dieser Messung vorgesehen sein. Hierbei wird also eine Messung einer bereits abgetragenen Stelle zum Beispiel mithilfe eines optischen Messsystems durchgeführt und dann eine nachfolgende Nachstellung bzw. Zustellung der Fräswerkzeuge für die Zustellachsen erreicht.

In allen Fällen kann das Ziel, den Abtrag am Trägermaterial so gering wie möglich zu gestalten, durch eine Regelung (Steuerung mit feedback) des Fräsprozesses systematisch und wiederholbar erreicht werden.

Eine geregelte Zustellung der Fräswerkzeuge in Richtung des Werkstücks in Abhängigkeit von Messsignalen wenigstens einer Messeinrichtung bzw. die Ausstattung einer Drahtverarbeitungsmaschine mit einer Zustellungsregelung mit einem Regelkreis zur geregelten Zustellung der Fräswerkzeuge in Richtung des Werkstücks in Abhängigkeit von Messsignalen wenigstens einer Messeinrichtung kann in Kombination mit der Verwendung von Profilfräswerkzeugen realisiert werden. Die geregelte Zustellung der Fräswerkzeuge bzw. die entsprechende Zustellungsregelung mit einem Regelkreis können jedoch als eine von der Verwendung von Profilfräswerkzeugen unabhängige Erfindung angesehen werden und z.B. auch dann Vorteile bringen, wenn anstelle von Profilfräswerkzeugen nicht-profilierte Umfangsfräswerkzeuge verwendet werden, deren mit Umfangsschneiden ausgestatteter Schneidbereich eine durchgängig kreiszylindrische Hüllfläche bzw. Außenkontur hat.

Zum Schutz der Umgebung vor Verunreinigung und/oder zur Verbesserung der Produktqualität des abisolierten Flachmaterials ist bei manchen Ausführungsformen eine Absaugeinrichtung zur Absaugung von Spänen aus dem Arbeitsbereich der Fräseinrichtung vorgesehen.

Als weitere optionale Einrichtung kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, dass der abisolierte Abschnitt nach Abschluss der Fräsoperation mittels einer Bürsteinheit gebürstet wird. Dadurch können am Produkt noch anhaftende Späne beseitigt und gegebenenfalls am Trägermaterial noch vorhandene Grate beseitigt werden, so dass ein spanfreies und gratfreies Endprodukt (abisoliertes Formteil) bereitgestellt werden kann.

Gemäß einer Weiterbildung ist die Fräseinrichtung Bestandteil einer Abisoliereinheit, die als autark arbeitsfähige Einheit ausgelegt ist. Sie kann mit einer integrierten Steuerung ausgestattet sein oder über eine externe Steuerung gesteuert werden. Die Abisoliereinheit umfasst u.a. eine der Fräseinrichtung vorgeschaltete oder nachgeschaltete Einzugseinrichtung, der vorzugsweise eine Messeinrichtung zur Messung der eingezogenen Länge zugeordnet ist. Weiterhin umfasst die Abisoliereinheit eine der Fräseinrichtung vorgeschaltete Richteinheit, so dass die Fräsoperation am gerichteten Flachmaterial durchgeführt wird. Vorzugsweise weist die Abisoliereinheit zusätzlich eine der Fräseinrichtung zugeordnete Absaugeinrichtung und/oder eine der Fräseinrichtung nachgeschaltete Bürsteinrichtung auf.

Bei manchen Ausführungsformen wird das abisolierte Flachmaterial einer nachfolgenden Baugruppe zugeführt, in der das Flachmaterial zu einem zweidimensional oder dreidimensional gebogenen Formteil z.B. durch Biegen umgeformt wird. Die Drahtverarbeitungsmaschine ist dann insgesamt als Umformmaschine konfiguriert. Die nachfolgende Baugruppe ist vorzugsweise mit einer weiteren Einzugseinrichtung und einer weiteren Richteinheit ausgestattet.

Es ist auch möglich, dass die Drahtverarbeitungsmaschine so konfiguriert ist, dass sie als Endprodukte gerichtete gerade Formteile mit vorgebbarer Länge produziert, die dann ggf. an einer anderen Maschine weiterverarbeitet werden können. In anderen Worten kann die Drahtverarbeitungsmaschine nach Art einer Stabkonfektioniermaschine konfiguriert sein. Dazu kann die Abisoliereinheit mit einer Schnitteinrichtung ausgestattet sein, die der Fräseinrichtung und ggf. weiteren Einrichtungen (z.B. einer Einzugseinrichtung und/oder einer Bürsteinrichtung) nachgeschaltet ist, wobei zwischen der Fräseinrichtung und der Schnitteinrichtung keine

Umformung des Flachmaterials vorgesehen ist.

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 eine schrägperspektivische Ansicht einer Drahtverarbeitungsmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht einer Baugruppe mit Einrichtungen der Drahtverarbeitungsmaschine im Bereich einer integrierten Abisoliereinrichtung, die eine Fräseinrichtung umfasst;

Fig. 3A, 3B zeigen eine schrägperspektivische Ansicht (3A) bzw. eine Ansicht parallel zur Durchlaufachse (3B) der Fräseinrichtung mit zugeordneten Komponenten;

Fig. 4 zeigt eine Situation, in der die Fräswerkzeuge bereits in Eingriff mit den jeweils zugewandten Seitenflächen des Werkstücks stehen und ein Abschnitt bereits abisoliert ist;

Fig. 5 zeigt Details einer der Fräseinrichtung zugeordneten Klemmeinrichtung;

Fig. 6 zeigt eine Situation, in der die Fräswerkzeuge noch nicht in Eingriff mit den Seitenflächen stehen;

Fig. 7 zeigt die Fräswerkzeuge nach Abschluss der Zustellung, so dass die Fräswerkzeuge in Eingriff mit dem Isolationsmaterial stehen;

Fig. 8 zeigt schematisch eine Abisolier-Operation mit Vorschub der Fräseinrichtung bzw. der Fräswerkzeuge in Längsrichtung des Flachmaterials;

Fig. 9 zeigt eine Draufsicht der Baugruppe aus Fig. 2 von oben; Fig. 10 zeigt die Drehstellung der Fräseinheiten nach der ersten Teiloperation vor Drehung der Fräseinheiten;

Fig. 11 zeigt die Fräseinheiten in der um 90° gedrehten Konfiguration vor Beginn der zweiten Teiloperation;

Fig. 12 zeigt in der oberen Teilfigur eine Ausgangssituation der zweiten Teiloperation, wobei die Fräswerkzeuge noch nicht in Eingriff mit den jeweils zugewandten Seitenflächen des Werkstücks stehen und in der unteren Teilfigur die Fräswerkzeuge nach Abschluss der Zustellung, so dass die Fräswerkzeuge in Eingriff mit dem Isolationsmaterial stehen;

Fig. 13 zeigt schematisch eine Abisolier-Operation der Ober- und Unterseite des Werkstücks mit Vorschub der Fräseinrichtung bzw. der Fräswerkzeuge in Längsrichtung des Flachmaterials;

Fig. 14 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Drahtverarbeitungsmaschine, die nach Art einer Stabkonfektioniermaschine mit integrierter Abisoliereinrichtung ausgebildet ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Fig. 1 zeigt eine schrägperspektivische Ansicht einer insgesamt als Schenkelfedermaschine ausgelegten Drahtverarbeitungsmaschine 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Drahtverarbeitungsmaschine hat eine integrierte Abisoliereinrichtung zum Abisolieren von Abschnitten des isolierten Flachmaterials, bevor das fertig gebogene Formteil von dem zugeführten Flachmaterial abgetrennt wird. Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht einer Abisoliereinheit 500, die durch eine Untergruppe von Einrichtungen der Drahtverarbeitungsmaschine 100 im Bereich der integrierten Abisoliereinrichtung gebildet wird. Die Abisoliereinrichtung weist eine Fräseinrichtung 200 auf.

Die Drahtverarbeitungsmaschine 100 ist dafür eingerichtet, komplex gebogene Formteile in Form von Spulenelementen für Elektromotoren herzustellen. Es wird ein Ausgangsmaterial (auch als Werkstück W bezeichnet) verarbeitet, das ein drahtförmiges elektrisch leitendes Trägermaterial T (z.B. aus Kupfer) mit im Wesentlichen rechteckiger Querschnittsform aufweist, welches von einer elektrisch nicht leitenden Isolationsschicht I aus Lack, Thermoplast o.dgl. umhüllt ist (vgl. Fig. 6). Das Werkstück wird nachfolgend auch kurz als „Draht“ oder „Flachmaterial“ bezeichnet. Die computernumerisch gesteuerte, mehrachsige Drahtverarbeitungsmaschine 100 hat mehrere steuerbare Maschinenachsen, ein Antriebssystem mit mehreren elektrischen Antrieben zum Antreiben der Maschinenachsen und eine Steuereinrichtung 190 zur koordinierten Ansteuerung von Arbeitsbewegungen der Maschinenachsen in einem Fertigungsprozess gemäß einem für den Fertigungsprozess spezifischen, computerlesbaren Steuerprogramm.

Bei dem Ausführungsbeispiel hat die Drahtverarbeitungsmaschine 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 zur Durchlaufachse 155. Von den Koordinatenachsen x, y und z sind die geregelt angetriebenen Maschinenachsen zu unterscheiden, die mit Großbuchstaben (zum Beispiel P2- Achse) an Pfeilen bezeichnet werden. Die Pfeile oder Doppelpfeile repräsentieren die über die jeweiligen Maschinenachsen bzw. über deren Antriebe erzeugbaren Arbeitsbewegungen.

Das Ausgangsmaterial W liegt in Form eines gewickelten Materialvorrats (coil) vor, der im Beispielsfall auf einer Haspel 105 aufgewickelt ist. Bei anderen Ausführungsformen ist keine Haspel vorgesehen, der Materialvorrat kann auch in einem z.B. tonnenförmigen Speicher liegen und daraus abgezogen werden.

Das Werkstück tritt in die in Fig. 2 größer dargestellte Baugruppe 500 ein, die im Folgenden auch als „Abisoliereinheit“ 500 bezeichnet wird. Diese Baugruppe 500 umfasst in dieser Reihenfolge entlang der Durchlaufachse 155 des Werkstücks eine Richteinheit 120, eine Längenmesseinrichtung 130, eine nachgeschaltete Einzugseinrichtung 140, die mit der Fräseinrichtung 200 ausgestattete Abisoliereinrichtung, eine der Fräseinrichtung 200 zugeordnete Absaugeinrichtung 150 und eine dieser nachgeschaltete Bürsteinrichtung 160. Die Abisoliereinheit 500 hat eine eigene Basis 510, auf bzw. an der die genannten Komponenten installiert sind.

Nach Verlassen der Bürsteinrichtung 160 tritt das Werkstück in die vordere Baugruppe 180 der Drahtverarbeitungsmaschine ein. Die vordere Baugruppe 180 weist ein Maschinengestell auf, das an seiner Vorderseite eine vertikal ausgerichtete Vorderwand 185 trägt. Eine an der Vorderwand 185 montierte und von vorne zugängliche Umformeinrichtung 300 der Umformmaschine umfasst u.a. mehrere Umformeinheiten mit Werkzeugköpfen, an denen einteilige oder aus mehreren Komponenten zusammengesetzte Umformwerkzeuge verwendet werden können, um das Flachmaterial durch Biegen umzuformen. Hinter der Vorderwand 185 befindet sich u.a. eine (nicht dargestellte) weitere Einzugseinrichtung zum Einziehen des langgestreckten Werkstückmaterials von der vorgeschalteten Baugruppe 500 und zum Vorschieben bzw. Fördern oder Transportieren des Werkstücks parallel zu der Durchlaufachse 155 in den Bereich der Umformeinrichtung 300. Die Vorschubkraft in Einzugsrichtung (x-Richtung) entsteht dabei durch Reibung zwischen Einzugswalzen oder Einzugsriemen der Einzugseinrichtung und dem Flachmaterial. Der Einzugseinrichtung ist ebenfalls nicht dargestellte Richteinheit zum nochmaligen Richten des Werkstücks vor Eintritt in die weitere Einzugseinrichtung vorgeschaltet.

Der Draht tritt im Bereich einer mit einer Führungsbuchse ausgestatteten Führungseinrichtung senkrecht zur Vorderwand 185 koaxial zu einer horizontalen, parallel zur Durchlaufachse 155 der Umformmaschine aus der Führungseinrichtung in den Bereich der Umformeinrichtung 300 aus. Die Führungsbuchse hat eine den Rechteckquerschnitt des Flachmaterials angepasste Führungsöffnung mit Rechteckquerschnitt.

Der Draht wird mit Hilfe von numerisch gesteuerten Werkzeugen der Umformeinrichtung 300 zu einem zweidimensional oder dreidimensional gebogenen Formteil umgeformt. Das fertig oder weitgehend fertig umgeformte Formteil wird dann mittels einer Schnitteinheit mit einem Scherenschnitt vom zugeführten Draht abgetrennt.

Anhand der Fig. 3 ff. werden nun Aufbau und Funktion der Abisoliereinrichtung des Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 3A eine schrägperspektivische Ansicht der Fräseinrichtung 200 mit zugeordneten Komponenten, Fig. 3B zeigt eine Ansicht parallel zur Durchlaufachse 155 des Flachmaterials, Fig. 9 zeigt eine Draufsicht von oben und die Fig. 10 und 11 zeigen die Fräseinrichtung 200 in einer Konfiguration, bei der die Fräseinheiten gegenüber der Konfiguration aus Fig. 2 und 3 um 90° um die Durchlaufachse 155 rotiert sind. Fig. 4 zeigt eine Situation, in der die Fräswerkzeuge in Eingriff mit den jeweils zugewandten Seitenflächen des Werkstücks stehen und ein Abschnitt bereits abisoliert ist. Fig. 5 zeigt Details einer der Fräseinrichtung zugeordneten Klemmeinrichtung, mit der das Werkstück beidseitig des abzuisolierenden Abschnitts für die Durchführung der Abisolier-Operation geklemmt und dadurch fixiert wird. Die anderen Figuren zeigen unterschiedlicher Phasen der Bearbeitung in unterschiedlichen Ansichten.

Die Fräseinrichtung 200 weist zwei Fräseinheiten (erste Fräseinheit 210-1, zweite Fräseinheit 210-2) auf, deren Frässpindeln (erste Frässpindel 215-1, zweite Frässpindel 215-2) achsparallel und achsversetzt zueinander so angeordnet sind, dass die Rotationsachsen 217-1, 217-2 der Frässpindeln parallel versetzt zueinander liegen und die in den Frässpindeln aufgenommenen Fräswerkzeuge (erstes Fräswerkzeug 300-1, zweites Fräswerkzeug 300-2) um zueinander parallel versetzte Rotationsachsen (koaxial mit den Rotationsachsen 217-1, 217-2 der Frässpindeln) gedreht werden können.

Die erste Fräseinheit 210-1 kann mithilfe geeigneter Maschinenachsen in zwei senkrecht zueinander und senkrecht zur Durchlaufachse 155 ausgerichteten Richtungen linear zugestellt werden. Mithilfe der Maschinenachse ZO erfolgt eine Linearverschiebung parallel zur Drehachse 217-1 der ersten Frässpindel 215-1 bzw. des ersten Fräswerkzeugs 300-1. Mithilfe der Maschinenachse BO erfolgt eine Linearverschiebung senkrecht zur Drehachse 217-1 des Fräswerkzeugs.

Bei der in Bezug auf die Durchlaufachse gegenüberliegenden zweiten Fräseinheit 210-2 sind entsprechende Maschinenachsen ZU (Verschiebung parallel zur Rotationsachse des Fräswerkzeugs) und BU (Verschiebung senkrecht zur Rotationsachse) vorgesehen.

Die Komponenten der Fräseinheiten inklusive deren Antriebe sind an derselben Seite eines ringförmigen Trägerelements 220 montiert, welches an einem maschinenfest montierten Lagerelement um die Durchlaufachse 155 herum drehbar gelagert ist. Die Drehung wird über die Maschinenachse X2 bewirkt, deren servomotorischer Antrieb 225 in Fig. 9 gut zu erkennen ist.

Die beschriebenen Komponenten der Fräseinrichtung 200 können mithilfe der Maschinenachse P2 gemeinsam parallel zur Durchlaufachse 155 vorgeschoben bzw. translatorisch bewegt werden. Dazu ist das Lagerelement für das ringförmige Trägerelement 220 auf einem parallel zur Durchlaufachse 155 verfahrbaren Schlitten an der Oberseite des Maschinenkörpers montiert.

Beide Frässpindeln 210-1, 210-2 sind somit in drei zueinander wechselweise orthogonalen Richtungen gesteuert beweglich.

Wie in Fig. 3 gut zu erkennen ist, sind die Komponenten der Klemmeinrichtung 400 gestellfest auf einer Maschinenbasis montiert. Die Klemmeinrichtung 400 hat am Ende eines schräggestellten Auslegers eine Trägerplatte 405, die zwei Klemmeinheiten 410-1, 410-2 trägt. Der Abstand zwischen den Klemmeinheiten parallel zur Durchlaufachse 155 kann stufenlos verstellt werden. Die Klemmeinheiten sind nach Art von Parallelgreifern ausgestaltet und haben jeweils zwei linear aufeinander zu- und voneinander wegfahrbare Klemmbacken, die symmetrisch zur Durchlaufachse 155 zugestellt werden können. Die dem Werkstück zugewandten Seiten der Klemmbacken sind an die Werkstückkontur angepasst. Für das Öffnen und Schließen der Klemmbacken ist eine eigene Maschinenachse vorgesehen. Die Parallelgreifer sind auf Drahtmitte bzw. auf die Durchlaufachse 155 einstellbar.

Ein Charakteristikum des Ausführungsbeispiels ist besonders gut in Fig. 6 zu erkennen. Bei den Fräswerkzeugen 300-1, 300-2 handelt es sich um Umfangsfräswerkzeuge, die als Profilfräswerkzeuge ausgestaltet sind. Dies bedeutet, dass die mit Umfangsschneiden 305 ausgestattete wirksame Außenkontur bzw. der Schneidbereich des Profilfräswerkzeugs an die Außenkontur des zu bearbeitenden Werkstücks W angepasst ist.

Charakteristisch ist u.a., dass der mit Umfangsschneiden ausgestattete Schneidereich des Profilfräswerkzeugs keine durchgängig kreiszylindrische Hüllfläche aufweist, sondern dass der Durchmesser dieser Hüllfläche abschnittsweise in Axialrichtung variiert.

Das Werkstück W (isolierter Rechteckdraht) hat im Beispielsfall einen Rechteckquerschnitt mit abgerundeten Kanten. Die parallel zueinander verlaufenden, im Wesentlichen ebenen oberen und unteren Seitenflächen W1, W2 sind etwas breiter als die senkrecht dazu verlaufenden, im Wesentlichen ebenen Seitenflächen W3, W4. An den Übergängen zwischen senkrecht zueinander stehenden Seitenflächen sind jeweils Radien ausgebildet, so dass die Längskanten des Werkstücks W abgerundet sind.

Das Profilwerkzeug 300-1 hat einen ersten Abschnitt 310-1 mit zylindrischer Außenkontur bzw. Hüllfläche und einem ersten Durchmesser sowie einen daran anschließenden zweiten Abschnitt 310-2, der mit Abstand vom ersten Abschnitt ebenfalls eine zylindrische Außenkontur hat, jedoch einen größeren Durchmesser. Am Übergang zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt ist zu Beginn des zweiten Abschnitts ein Innenradius 312 ausgebildet, dessen Verlauf dem Außenradius an den Kanten des Werkstücks 190 entspricht. Daran schließt sich zum freien Ende ein Teilabschnitt mit zylindrischer Außenkontur bzw. Hüllfläche an. In diesem Teilabschnitt liegt ein zweiter Durchmesser vor, der z.B. zwischen 10% und 20% kleiner sein kann als der erste Durchmesser. Der Krümmungsradius des Innenradius 312 kann z.B. im Bereich von 5% bis 15% des ersten oder des zweiten Durchmessers liegen.

Wenn sich im Kantenbereich des Trägermaterials ein Fase befindet, kann ein Profilfräswerkzeug verwendet werden, das anstelle eines Abschnitts mit Innenradius einen schmalen konischen Abschnitt aufweist. Somit können, wie in Fig. 7 gut zu erkennen ist, bei einer einzigen Fräsoperation zeitgleich jeweils zwei einander gegenüberliegende Seitenflächen W3, W4 des Trägermaterials und die an einer Seite daran angrenzenden Radien von der Isolationsschicht befreit bzw. abisoliert werden. Dabei bearbeiten die ersten Abschnitte 310-1 jeweils die im Wesentlichen ebenen Seitenflächen W3 und W4, während der ebenfalls mit Umfangsschneiden versehene Übergangsbereich des Innenradius 312, in welchem sich der wirksame Umfang des Fräswerkzeugs vom freien Ende her gesehen kontinuierlich vergrößert, gleichzeitig einen der angrenzenden Radien abisoliert.

Nachfolgend wird beispielhaft eine Abisolier-Operation an einem abzuisolierenden Abschnitt des Werkstücks beschrieben. Bei der in Fig. 3A, 3B gezeigten Ausgangssituation stehen die Frässpindeln 215-1, 215-2 vertikal, d.h. die Drehachsen der Fräswerkzeuge 300-1, 300-2 sind parallel zur z-Achse des Maschinenkoordinatensystems ausgerichtet. Das untere Fräswerkzeug 310-2 befindet sich links neben dem Werkstück, das obere Fräswerkzeug 310-1 befindet sich rechts des Werkstücks. Das Werkstück W (der Draht) wird mit den Parallelgreifern der Klemmeinrichtung 400 geklemmt.

Die Fräswerkzeuge 300-1, 300-2 werden nun über die Frässpindeln stetig drehend mit gleichbleibender Drehzahl angetrieben. Der Antrieb der nachgeschalteten Bürsteinrichtung 160 läuft ebenfalls. Wenn die Spindeln drehen und/oder die Bürsteinrichtung läuft, ist auch die Absaugeinrichtung 150 im Betrieb.

Die Fig. 6 zeigt eine Ausgangssituation, worin die Fräswerkzeuge 300-1, 300-2 noch nicht in Eingriff mit den jeweils zugewandten Seitenflächen des Werkstücks stehen. Fig. 5 zeigt, wie der der Draht mittels der Klemmeinrichtung 400 geklemmt ist.

Danach werden die Fräswerkzeuge 300-1, 300-2 symmetrisch und synchron mithilfe der Maschinenachsen BO und ZO sowie BU und ZU horizontal und vertikal auf das erste Sollmaß (entsprechend der Bandbreite des Werkstücks W) zugestellt. Fig. 7 zeigt die Situation nach Abschluss der Zustellung (in entgegengesetzte Beobachtungsrichtung). Dabei sind die in Eingriff mit den Umfangsschneiden der Fräswerkzeuge stehenden Flächenabschnitte des Werkstücks bereits während der Zustellung abisoliert worden und die Umfangsschneiden 305 tangieren gerade die Außenflächen des elektrisch leitenden Trägermaterials im Wesentlichen ohne Trägermaterial abzutragen. Danach wird mithilfe der P2-Maschinenachse die komplette Fräseinrichtung 200 parallel zur Durchlaufachse 155 bzw. zur Längsrichtung des Drahts verfahren, um das Flachmaterial über die vorgesehene Abisolierlänge abzuisolieren (vgl. Fig. 8 und Fig. 9).

Nach Erreichen der Abisolierlänge werden die beiden Fräswerkzeuge 300-1, 300-2 mithilfe der Maschinenachsen BO und BU wieder auseinandergefahren. Nach dieser ersten Teiloperation sind zwei gegenüberliegende Seitenflächen und die jeweils an einer Seite daran angrenzenden Radien abisoliert.

Um auch die anderen beiden Seitenflächen und die noch nicht abisolierten Radien abzuisolieren, werden nun die Frässpindeln 215-1, 215-2 mit den entsprechenden Zustellachsen und die Absaugung mithilfe der Maschinenachse X2 gemeinsam um 90° um die Durchlaufachse 155 gedreht. Dabei bleibt der Draht (das Werkstück 190) eingeklemmt und damit in seiner Position koaxial zur Durchlaufachse fixiert. Fig. 10 zeigt die Situation nach der ersten Teiloperation vor Drehung der Fräseinheit, Fig. 11 zeigt die Fräseinheit in der um 90° gedrehten Konfiguration vor Beginn der zweiten Teiloperation.

In dieser Konfiguration verlaufen nun die Rotationsachsen 217-1, 217-2 der Fräswerkzeuge in Horizontalrichtung (parallel zurx-Richtung des Maschinenkoordinatensystems), so dass nun die Oberseite und die Unterseite des Werkstücks und jeweils einer der angrenzenden Radien abisoliert werden können. Nun befindet sich eines der Fräswerkzeuge (das erste Fräswerkzeug) oberhalb des Werkstücks W, das andere unterhalb des Werkstücks.

Jedes Fräswerkzeug wird nun mithilfe der Maschinenachsen BO und ZO bzw. BU und ZU horizontal und vertikal auf das zweite Sollmaß (Banddicke) zugestellt. Die Fig. 12 zeigt im oberen Teilbild die Situation vor Abschluss der Zustellung der Fräswerkzeuge in Richtung auf das Werkstück W, in der unteren Teilfigur ist gezeigt, wie die Fräswerkzeuge durch Verfahren parallel zu ihren Drehachsen sowie senkrecht dazu so an die noch abzuisolierenden Flächen zugestellt werden, dass die Außenkontur des Umfangsfräsers die entsprechenden Oberflächenbereiche des Trägermaterials gerade tangiert, ohne in das Trägermaterial einzugreifen.

Danach wird, wie in Fig. 13 gezeigt, die zweite Teiloperation der Abisolier-Operation durchgeführt, indem die Fräswerkzeuge mittels der Maschinenachse P2 parallel zur Durchlaufachse des Werkstücks verfahren werden. Die Fräseinrichtung 200 fährt dann in Drahtlängsrichtung zurück in ihre Ausgangsposition. Nach Erreichen der Ausgangsposition werden die beiden Fräswerkzeuge wieder auseinander verfahren.

Nach Abschluss der zweiten Teiloperation und der Abisolier-Operation werden die Parallelgreifer geöffnet. Das Werkstück bzw. der Draht wird mithilfe der Einzugseinrichtung 140 um eine Teilungslänge vorgeschoben (Maschinenachse C2). Dann werden die Parallelgreifer wieder geschlossen, so dass die nächste Abisolier-Operation in der beschriebenen Weise durchgeführt werden kann.

Die Fräseinrichtung 200 ist Bestandteil der Abisoliereinheit 500, die als autark arbeitsfähige Einheit ausgelegt ist. Dazu weist die Abisoliereinheit 500 u.a. eine der Fräseinrichtung vorgeschaltete Einzugseinrichtung 140, die dazugehörige Messeinrichtung 130 und eine dieser vorgeschaltete Richteinheit 120 auf. Das Flachmaterial kann mittels der der Abisoliereinrichtung vorgeschalteten Einzugseinrichtung 140 vom Materialvorrat abgezogen und in Richtung der nachgeschalteten Abisoliereinrichtung gefördert wird, wobei das vom Materialvorrat abgezogene Flachmaterial vor Eintritt in die Einzugseinrichtung 140 mittels der der Einzugseinrichtung vorgeschaltete Richteinrichtung 120 gerichtet wird.

Zwischen der Abisoliereinheit 500 und der mit einer weiteren Einzugseinrichtung und einer weiteren Richteinheit ausgestatteten vorderen Baugruppe 180 der Drahtverarbeitungsmaschine 100 kann es eine oder mehrere weitere Einheiten geben, die jedoch nicht dargestellt sind.

Einige Besonderheiten des Ausführungsbeispiels können auch wie folgt beschrieben werden. Durch Verwendung von Profilfräsern kann die Kontur des Flachdrahtes abgebildet werden, somit können alle vier Seiten inklusive angrenzender Radien bearbeitet werden. Zwei gegenüberliegende Seitenflächen einschließlich an einer Seite angrenzender Radien werden gleichzeitig bearbeitet. Die Rotationsachsen der Profilfräser stehen sich parallel versetzt gegenüber. Je ein Profilfräser wird über eine Frässpindel angetrieben. Die Zustellung der Frässpindeln erfolgt über je zwei CNC-Achsen. Somit kann der Profilfräser auf den Querschnitt des Materials eingestellt werden. Während des Abtrags wird der Draht über zwei Greifer (pneumatisch) festgehalten. Der Vorschub der Frässpindeln in Drahtrichtung erfolgt dann über eine weitere Servo-Achse. Für die vierseitige Bearbeitung wird die Fräseinrichtung um 90° um den Flachdraht bzw. die Durchlaufachse rotiert und ein zweiter Fräsdurchgang erfolgt mit derselben Vorgehensweise. Aufgrund der Klemmung des Flachdrahtes auf der Isolationsschicht kann je nach Schicht dickentoleranz das Trägermaterial außermittig liegen. Aus diesem Grund erfolgt vorzugsweise nach der Bearbeitung eine optische Messung (Kupferbreite, Kupferhöhe und Abisolierlänge). Somit können Rückschlüsse auf den Abtrag festgestellt werden und die Zustellung kann automatisch nachgeregelt werden.

Die entstehenden Späne werden über eine Absaugung von der Bearbeitungsstelle entfernt.

Durch die zwei Zustellachsen und die Verwendung von Profilfräsern kann mit einer Regelung ein Abtrag ohne oder mit nur geringfügigem Kupferabtrag erfolgen. Die Regelung kann über eine Schichtdickenmessung vor dem Abtragen erfolgen. Über die Zustellachsen können die Profilfräser optimal angestellt werden. Ausschuss kann somit weitestgehend vermieden werden.

Eine Variante sieht eine Messung der bereits abgetragenen Stelle (z.B. mithilfe eines optischen Messsystems) vor. Darauf basierend kann nachfolgende Nachstellung der Profilfräser über die Zustellachsen vorgenommen werden. Ziel ist es auch hier, den Kupferabtrag so gering wie möglich zu gestalten.

Fig. 14 zeigt eine Seitenansicht einer insgesamt als Stabkonfektioniermaschine ausgelegten Drahtverarbeitungsmaschine 1100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Drahtverarbeitungsmaschine 1100 hat eine integrierte Abisoliereinrichtung zum Abisolieren von Abschnitten des isolierten Flachmaterials, bevor das gerichtete, gerade Formteil vorgebbarer Länge von dem zugeführten Flachmaterial abgetrennt wird.

Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind strukturell und/oder funktional gleiche oder ähnliche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen wie bei den vorhergehenden Beispielen bezeichnet, wobei diese um 1000 erhöht sind. Insoweit wird auf die vorhergehende Beschreibung verwiesen.

Das Ausgangsmaterial W liegt in Form eines gewickelten Materialvorrats (coil) vor, der im Beispielsfall auf einer Haspel 1105 aufgewickelt ist.

Nach Verlassen der Haspel tritt das Flachmaterial mehr oder weniger koaxial zur Durchlaufachse 1155 in eine nachgeschaltete Baugruppe 1500 ein, die hier auch als Abisoliereinheit 1500 bezeichnet wird. Diese umfasst in dieser Reihenfolge entlang der Durchlaufachse 1155 des Werkstücks eine Richteinrichtung 1120, eine Längenmesseinrichtung 1130, eine Fräseinrichtung 1200, eine der Fräseinrichtung nachgeschaltete Bürsteinrichtung 1160, eine der Bürsteinrichtung nachgeschaltete Einzugseinrichtung 1140 und eine der Einzugseinrichtung nachgeschaltete Schnitteinrichtung 1195.

Die Richteinrichtung 1120 hat zwei hintereinandergeschaltete Richtapparate mit Richtrollen, die das durchtretende Werkstück nacheinander in zwei zueinander senkrechten Richtungen bearbeiten und dadurch richten.

Die Längenmesseinrichtung 1130 hat ein Messrad und ein gegenüberliegendes Laufrad und erlaubt eine exakte Messung der zu den nachfolgenden Einheiten geförderten Werkstücklänge.

Die Vorschubbewegung wird mithilfe der hinter der Fräseinrichtung 1200 angeordneten Einzugseinrichtung 1140 erzeugt, die das Werkstück mit über die Steuerung vorgebbarem Einzugsprofil durch die vorgeschalteten Einrichtungen hindurchzieht und zur nachgeschalteten Schnitteinrichtung 1195 fördert. Die Vorschubkraft in Einzugsrichtung (x-Richtung) entsteht dabei durch Reibung zwischen Einzugswalzen oder Einzugsriemen der Einzugseinrichtung und dem Flachmaterial.

Die Schnitteinrichtung 1195 ist der Einzugseinrichtung unmittelbar nachgeschaltet, innerhalb der Abisoliereinheit 1500 findet keine biegende Umformung des Flachmaterials statt, so dass die Schnitteinrichtung gerade Formteile vorgebbarer Länge vom zugeführten abisolierten Flachmaterial abtrennt. Diese können dann in einer nicht dargestellten Sammeleinrichtung gesammelt und einer Weiterverarbeitung zugeführt werden. Eventuell ist auch ein Transport über eine geeignete Fördereinrichtung zu einer nachgeschalteten Weiterverarbeitungsmaschine vorgesehen.

Die Fräseinrichtung 1200 ist zur Durchführung der Abisolier-Operation konfiguriert. Die Fräseinrichtung 1200 umfasst zwei axial zueinander versetzt angeordnete Teileinheiten, nämlich eine erste Teileinheit 1200-1, die unmittelbar der Längenmesseinrichtung 1130 nachgeschaltet ist, und eine zweite Teileinheit 1200-2, die mit axialem Abstand hinter der ersten Teileinheit angeordnet ist. Jede der Teileinheiten ist dafür ausgelegt, in einer Fräsoperation zeitgleich zwei einander gegenüberliegende Seitenflächen des Flachmaterials mittels Umfangsfräsen abzuisolieren.

Jede der Teileinheiten weist zwei Fräseinheiten auf, deren Frässpindeln achsparallel und achsversetzt zueinander so angeordnet sind, dass die Rotationsachsen der Frässpindeln parallel versetzt zueinander liegen und die in den Frässpindeln aufgenommenen Fräswerkzeuge um zueinander parallel versetzte Rotationsachsen (koaxial mit den Rotationsachsen der Frässpindeln) gedreht werden können. Die Fräseinrichtung 1200 hat also vier Fräseinheiten, verteilt auf zwei Teileinheiten der Fräseinrichtung.

Bei der ersten Teileinheit 1200-1 sind die Rotationsachsen der beiden Fräseinheiten vertikal, also parallel zur z-Richtung des Maschinenkoordinatensystems, ausgerichtet, so dass die in einer Horizontalebene gegenüberliegenden Seitenflächen des Flachmaterials gleichzeitig abisoliert werden können. Bei der nachfolgenden zweiten Teileinheit 1200-2 sind die Rotationsachsen der Fräseinheiten horizontal, also parallel zur y-Achse des Maschinenkoordinatensystems, ausgerichtet, um zeitgleich die vertikal übereinanderliegende Ober- und Unterseite des durchlaufenden Flachmaterials abzuisolieren. Die Fräseinheiten der mit Abstand hintereinander angeordneten Teileinheiten sind also um 90° zueinander versetzt montiert.

Bei beiden Teileinheiten 1200-1, 1200-2 fehlt die Möglichkeit, die Fräseinheiten um die Durchlaufachse 1155 herumzudrehen. Die Teileinheiten sind insoweit konstruktiv einfacher aufgebaut als die ansonsten ähnlich aufgebaute Fräseinrichtung 200 des ersten Ausführungsbeispiels. Mit anderen Worten: Der Träger, an dem die beiden Fräseinheiten einer Teileinheit jeweils montiert sind, ist nicht drehbar, sondern maschinenfest montiert.

Weiterhin ist bei manchen Varianten dieser Ausführungsform keine Vorschubachse zum linearen Vorschub der Teileinheiten parallel zur Durchlaufachse 1155 vorgesehen. Vielmehr sind die Teileinheiten jeweils stationär angebracht, der Abisoliervorgang verläuft im Durchlaufverfahren, bei dem die Fräseinheiten nach der Zustellung der Fräswerkzeuge unbewegt bleiben, während das Flachmaterial mittels der Einzugseinrichtung 1140 in Richtung der Schnitteinrichtung vorgezogen wird, um das Flachmaterial entlang der vorgegebenen Abisolierlänge abzuisolieren.

Bei der dargestellten Variante steht das Flachmaterial während der Abisolier-Operation still und die Teileinheiten 1200-1, 1200-2 werden koordiniert gesteuert axial hin und her bewegt. Dazu sind die Grundträger beider Teileinheiten auf einem gemeinsamen, auf der Oberseite der Basis 1510 angeordneten Linearführungssystem 1511 nach Art von Schlitten geführt und jeweils mithilfe eines eigenen Vorschubantriebs unabhängig voneinander parallel zur Durchlaufachse 1155 linear verfahrbar. Um das Flachmaterial während der Abisolier-Operation festzuhalten, kann für jede Teileinheit 1200-1, 1200-2 eine Klemmeinrichtung ähnlich Fig. 5 vorgesehen sein. Die Klemmeinrichtungen sind auf einem separaten Linearführungssystem verfahrbar. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel werden zur Durchführung der Abisolier-Operation Profilfräswerkzeuge der bereits beschriebenen Art verwendet, um zeitgleich jeweils nicht nur eine ebene Seitenfläche, sondern auch eine daran angrenzende Längskante mit Radius oder Fase abzuisolieren. Insoweit sei auf die Beschreibung im Zusammenhang mit den Fig. 6 und 7 (für die gleichzeitige Bearbeitung der horizontal gegenüberliegenden Seitenflächen) bzw. Fig. 12 (für die gleichzeitige Bearbeitung der Ober- und Unterseite des Flachmaterials) verwiesen. Anders als beim obigen Ausführungsbeispiel finden diese verschiedenen Operationen jedoch nicht in ein- und derselben senkrecht zur Durchlaufrichtung liegenden Ebene statt, sondern in zwei mit Abstand zueinander axial versetzten Ebenen.