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Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Metallverarbeitung und Stahlherstellung, insbesondere der Herstellung von Stahlprofilen. Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines sich in einer Förderrichtung bewegenden Metall-Werkstücks, insbesondere Bandstahl-Werkstücks.
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Verfahren und Vorrichtungen zum Bearbeiten eines sich in einer Förderrichtung bewegenden Metall-Werkstücks sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt. Häufig wird ein zu bearbeitendes Werkstück, welches sich in einer Förderrichtung bewegt, im Wirkbereich eines Werkzeugs in seiner Bewegung gestoppt. Während das Metall-Werkstück gestoppt ist, kann eine Bearbeitung des Werkstücks durch das Werkzeug erfolgen. Zudem ist es bekannt, das Werkzeug während der Bearbeitung des Werkstücks mit dem Werkstück in Förderrichtung zu bewegen.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung zum Bearbeiten eines sich in einer Förderrichtung bewegenden Metall-Werkstücks zur Verfügung zu stellen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird in einem ersten Verfahrensschritt eine lösbare Verbindung einer Werkzeugstellvorrichtung mit dem Metall-Werkstück hergestellt, während sich das Metall-Werkstück in einer Förderrichtung bewegt. Das Herstellen der lösbaren Verbindung dient dazu, dass sich die Werkzeugstellvorrichtung mit dem Metall-Werkstück in Förderrichtung bewegt. Die Verbindung stellt dabei sicher, dass sich die Werkzeugstellvorrichtung exakt mit dem Werkstück bewegt, sozusagen im Bezugssystem des Werkstücks ruht. Während die Verbindung zwischen Werkzeugstellvorrichtung und Metall-Werkstück besteht, wird das Metall-Werkstück in einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensschritt mittels eines Werkzeugs bearbeitet. Das Bearbeiten des Metall-Werkstücks erfolgt dadurch, dass das Werkzeug relativ zu dem Metall-Werkstück mittels der Werkzeugstellvorrichtung bewegt wird. Vorzugsweise bewegt die Werkzeugstellvorrichtung das Werkzeug in eine Position, aus der es auf einen Bereich des Metall-Werkstücks einwirken kann, welcher für die Bearbeitung vorgesehen ist. Nachdem das Werkzeug in die Position bewegt wurde, wirkt es auf das Metall-Werkstück in dem Bereich ein.
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Die Erfindung hat erkannt, dass die Bearbeitung eines sich in Förderrichtung bewegenden Metall-Werkstücks bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren technisch komplex und energetisch aufwendig ist. Verfahren, bei denen das Werkstück für die Bearbeitung angehalten wird, führen zu einer Zeitverzögerung im Herstellungsprozess. Verfahren, bei denen das Werkzeug mit dem Metall-Werkstück bewegt wird, erfordern, dass das Metall-Werkstück ohne wesentliche Geschwindigkeitsschwankungen bewegt wird, damit das Werkzeug präzise relativ zu dem Metall-Werkstück bewegt werden kann.
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Diese Nachteile werden durch das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere dadurch gelöst, dass die Werkzeugstellvorrichtung während des Bearbeitens fest und lösbar mit dem Metall-Werkstück verbunden wird. Dadurch wird die Werkzeugstellvorrichtung mit dem Metall-Werkstück bewegt, ohne dass sich Geschwindigkeitsschwankungen des Metall-Werkstücks auf die Position der Werkzeugstellvorrichtung relativ zu dem Metall-Werkstück und somit auf die Positionierung des Werkzeugs auswirken. Gleichzeitig wird das Metall-Werkstück ununterbrochen in Bewegung gehalten, so dass der Herstellungsprozess des Metall-Werkstücks schnell und energieeffizient erfolgen kann.
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Vorzugsweise bewegt sich das Metall-Werkstück in Form eines Bandstahl-Werkstücks relativ zu einem festen Grund. Insbesondere bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Bearbeitung eines Bandstahl-Werkstücks ergibt sich der Vorteil, dass das Bandstahl-Werkstück ein hohes Gesamtgewicht und damit eine hohe Trägheit aufweist, die ausreichend ist, um die Werkzeugstellvorrichtung in Förderrichtung mit zu bewegen. Ein zusätzlicher Antrieb für das Mitbewegen der Werkzeugstellvorrichtung ist nicht erforderlich.
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Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Herstellen der lösbaren Verbindung durch Klemmen der Werkzeugstellvorrichtung an das Metall-Werkstück. Das Klemmen der Werkzeugstellvorrichtung stellt eine besonders einfache Variante zum Herstellen einer lösbaren Verbindung zur Verfügung. Zudem wird damit eine lösbare Verbindung hergestellt, durch die das Metall-Werkstück keine Einwirkung (z.B. Verformung) erfährt. Vorzugsweise erfolgt das Klemmen beispielsweise mit flachen Klemmbacken, die abgerundete Kanten aufweisen, so dass Kerbungen in dem Metall-Werkstück nach dem Lösen der Verbindung vermieden werden. Die Oberfläche der Klemmbacke, die mit dem Metall-Werkstück in Kontakt kommt, ist vorzugsweise aus Hartgummi gebildet, kann jedoch auch aus Metall bestehen.
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Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Verfahren den Schritt: Lösen der Werkzeugstellvorrichtung von dem Metall-Werkstück, insbesondere nach dem Bearbeiten des Metall-Werkstücks. Durch das Lösen der Werkzeugstellvorrichtung ist diese frei beweglich und für eine erneute Verbindung mit dem Metall-Werkstück verwendbar. Vorzugsweise kann die Werkzeugstellvorrichtung nach dem Lösen in einer Richtung entgegengesetzt zur Förderrichtung bewegt werden und in einem weiteren Bereich des Metall-Werkstücks mit diesem lösbar verbunden werden. So kann das erfindungsgemäße Verfahren gemäß der vorstehend genannten zweiten bevorzugten Ausführungsform beliebig wiederholt werden, wobei eine Verbindung der Werkzeugstellvorrichtung mit dem Metall-Werkstück in unterschiedlichen Bereichen des Metall-Werkstücks hergestellt wird, vorzugsweise in Bereichen des Metall-Werkstücks, die entgegengesetzt zur Förderrichtung gesehen aufeinander folgen.
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Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Herstellen der lösbaren Verbindung der Werkzeugstellvorrichtung mit dem Metall-Werkstück in einer ersten Position der Werkzeugstellvorrichtung in Förderrichtung, das Lösen der Verbindung zwischen Werkzeugstellvorrichtung und Metall-Werkstück in einer zweiten Position der Werkzeugstellvorrichtung, wobei die zweite Position in Förderrichtung beabstandet von der ersten Position liegt.
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Gemäß einer bevorzugten Fortbildung umfasst die vorstehend genannte dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens den Schritt: Bewegen der Werkzeugstellvorrichtung in die erste Position nach dem Lösen der Verbindung zwischen Werkzeugstellvorrichtung und Metall-Werkstück. Diese Fortbildung ist besonders vorteilhaft für ein sich in Förderrichtung fortlaufend bewegendes Bandstahl-Werkstück, welches an einer Vielzahl von Positionen relativ zur Förderrichtung, die jeweils einen vorgegeben Abstand zueinander aufweisen, zu bearbeiten ist. Das Bandstahl-Werkstück kann sich gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren kontinuierlich in Förderrichtung bewegen. Währenddessen wird die Werkzeugstellvorrichtung wiederholt mit dem Bandstahl-Werkstück verbunden, fährt eine vorgegebene Wegstrecke mit dem Bandstahl-Werkstück mit und löst sich daraufhin von dem Bandstahl-Werkstück, um in die erste Position zurückzufahren. Von dieser ersten Position aus kann die Werkzeugstellvorrichtung wiederholt mit dem Bandstahl-Werkstück verbunden werden, nämlich in einem nachgeführten Bereich des Bandstahl-Werkstücks. Das Nachführen des Bandstahl-Werkstücks erfolgt dabei allein durch die Bewegung des Bandstahl-Werkstücks in Förderrichtung. Während die Werkzeugstellvorrichtung jeweils mit dem Bandstahl-Werkstück verbunden ist, wird das Werkzeug relativ zu dem Bandstahl-Werkstück bewegt und kann auf das Bandstahl-Werkstück entsprechend der Funktion des Werkzeugs einwirken.
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Gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Einwirken durch Laserschneiden, Spanen, insbesondere Bohren, Stanzen, Beschriften, insbesondere Laserbeschriften, und/oder Laser-Auftragsschweißen. Das Laserschneiden dient vorzugsweise zum Erzeugen von Bohrungen, Ausschnitten (z.B. Langlöcher). Ebenso dient das Stanzen vorzugsweise zum Erzeugen von Ausschnitten in dem Metall-Werkstück. Diese erfindungsgemäße Ausführungsform eignet sich besonders für das Erstellen von Bohrungen in einer exakten Position relativ zur Förderrichtung und somit einer exakten Position relativ zur Längserstreckung des Metall-Werkstücks.
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Die eingangs genannte Aufgabe wird zudem gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 7. Diese Vorrichtung umfasst eine Werkzeugstellvorrichtung, mittels derer ein Werkzeug relativ zu einem Verbindungselement bewegt wird. Das Werkzeug dient zum Einwirken auf das Metall-Werkstück und das Verbindungselement zum Herstellen einer lösbaren Verbindung der Werkzeugstellvorrichtung mit dem Metall-Werkstück.
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Gemäß einer bevorzugten ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst das Verbindungselement ein Reibschlussverbindungselement, insbesondere ein Klemmverbindungselement. Dies ermöglicht das Herstellen einer Verbindung zwischen Werkzeugstellvorrichtung und Metall-Werkstück, ohne auf das Metall-Werkstück einzuwirken, beispielsweise durch Verformen des Metall-Werkstücks. Außerdem sind keine Ausnehmungen oder Bohrungen im Metall-Werkstück erforderlich, in die ein Verbindungselement eingreift.
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Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist das Verbindungselement ferner ausgebildet zum Lösen der Verbindung zwischen Werkzeugstellvorrichtung und Metall-Werkstück.
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Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst das Werkzeug ein Fräswerkzeug, ein Bohrwerkzeug, ein Stanzwerkzeug und/oder eine Laserstrahlquelle. Bevorzugt kann die Laserstrahlquelle als Teil einer Laserschneidevorrichtung ausgebildet sein, wobei der von der Laserstrahlquelle erzeugte Laserstrahl auf das Metall-Werkstück beim Schneiden einwirkt.
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Gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Werkzeugstellvorrichtung einen ersten Linearantrieb zum Bewegen des Werkzeugs in Förderrichtung und einen zweiten Linearantrieb zum Bewegen des Werkzeugs quer zur Förderrichtung. Dadurch wird eine konstruktiv besonders einfache Lösung zum Bewegen des Werkzeugs an eine beliebige Position relativ zu dem Metall-Werkstück bereitgestellt.
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Gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Linearlager, insbesondere Gleit- und/oder Roll-Lager, mittels dessen die Werkzeugstellvorrichtung auf einem festen Grund gelagert und relativ zu dem festen Grund beweglich ausgebildet ist.
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In einer bevorzugten Fortbildung umfasst die fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen Linearantrieb zum Bewegen der Werkzeugstellvorrichtung in Förderrichtung. Mittels des Linearantriebs kann die Werkzeugstellvorrichtung in Förderrichtung relativ zu dem Metall-Werkstück konstruktiv besonders einfach bewegt werden. Vorzugsweise wird der Linearantrieb gebildet von einem Gewindestangenantrieb, einem Rollengewinde-Antrieb, einem Hydraulikzylinder, einem Pneumatikzylinder und/oder einem elektromechanischen Linearantrieb.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung, ihre Ausführungsformen und Fortbildungen weisen Merkmale auf, die sie insbesondere dafür geeignet machen, nach einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben zu werden. Zu Vorteilen, Ausführungsvarianten und Ausführungsdetails dieser Vorrichtung wird auf die vorangegangene Beschreibung zu den entsprechenden Verfahrensmerkmalen verwiesen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnungen zeigen:
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seitendarstellung,
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2 das in 1 gezeigte erste Ausführungsbespiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Draufsicht,
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3 das in den 1 und 2 gezeigte erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer perspektivischen Darstellung,
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4 das in den 1 bis 3 gezeigte erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Betrachtung in Förderrichtung und
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5 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Darstellung.
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1 zeigt einen Teilabschnitt 2 einer Vorrichtung 4 zum Bearbeiten eines sich in einer Förderrichtung 6 bewegenden Bandstahl-Werkstücks 8 in einer Seitenansicht. 2 zeigt den in 1 gezeigten Teilabschnitt in einer Draufsicht und 3 in einer perspektivischen Ansicht. 4 zeigt den in den 1 bis 3 gezeigten Teilabschnitt 2 in Förderrichtung 6 betrachtet. Gleiche Elemente sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Die Figuren zeigen zudem einen Teilabschnitt des Bandstahl-Werkstücks 8. Das Bandstahl-Werkstück 8 wird in einem in den Figuren nicht gezeigten Bereich, welcher relativ zu dem gezeigten Teilabschnitt entgegengesetzt zur Förderrichtung liegt, einer Bandstahl-Rolle entnommen. In einem in den Figuren nicht gezeigten Bereich des Bandstahl-Werkstücks 8, welcher relativ zu dem gezeigten Teilabschnitt weiter in Förderrichtung liegt, wird das Bandstahl-Werkstück 8 weiteren Bearbeitungsschritten eines Herstellungsprozesses unterzogen.
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In dem in den 1 bis 4 gezeigten Zustand der Vorrichtung 4 ist eine Werkzeugstellvorrichtung 12 mittels Klemmverbindungselementen 14 mit dem Bandstahl-Werkstück 8 verbunden. Die Klemmverbindungselemente 14 weisen Klemmbacken 16 auf, mittels derer eine Reibschlussverbindung zwischen Werkzeugstellvorrichtung 12 und Bandstahl-Werkstück 8 hergestellt wird. Ein Anstellglied 20 der Klemmverbindungselemente dient dazu, die Klemmbacken 16 gegen das Bandstahl-Werkstück 8 zu drücken bzw. davon zu lösen und somit die Reibschlussverbindung zwischen Werkzeugstellvorrichtung 12 und Bandstahl-Werkstück 8 herzustellen bzw. zu lösen.
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Die Werkzeugstellvorrichtung 12 weist einen ersten Linearantrieb 24 auf, mittels dessen ein Werkzeug 26 in Förderrichtung 6 und entgegengesetzt zur Förderrichtung 6 bewegt werden kann. Zudem weist die Werkzeugstellvorrichtung 12 einen zweiten Linearantrieb 28 auf, mittels dessen das Werkzeug 26 quer zur Förderrichtung 6, nämlich in einer Richtung 30, die rechtwinklig zur Förderrichtung 6 ausgerichtet ist, bewegt werden kann. Die Werkzeugstellvorrichtung 12 ist mittels eines Linearlagers 34 auf einem festen Grund 36 gelagert. Mittels dieser Elemente kann das Werkzeug 26 relativ zur Werkzeugstellvorrichtung 12 in unterschiedliche Bereiche des Bandstahl-Werkstücks 8 bewegt werden, während die Werkzeugstellvorrichtung 12 mit dem sich in Förderrichtung 6 bewegenden Bandstahl-Werkstück 8 verbunden ist.
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Das Werkzeug 26 umfasst zwei Bohrwerkzeuge 40, mittels derer Bohrungen in das Bandstahl-Werkstück 8 eingebracht werden. Nachdem das Bohrwerkzeug 40 in einen Bereich des Bandstahl-Werkstücks 8 bewegt ist, kann in diesem Bereich eine Bohrung in das Bandstahl-Werkstück 8 eingebracht werden.
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5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens 50 zum Bearbeiten eines sich in einer Förderrichtung 6 bewegenden Bandstahl-Werkstücks 8. Dabei ist das Verfahren 50 schematisch als Ablaufdiagram dargestellt. Das Verfahren wird in Bezug auf die in den 1 bis 4 gezeigte Vorrichtung gezeigt, welche zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens 50 ausgebildet ist. Die in 5 dargestellten und hier im Folgenden beschriebenen Schritte müssen nicht in dieser Reihenfolge ausgeführt werden, sondern können auch in anderer Reihenfolge erfolgen. Insbesondere können Schritte weiter ausgeführt, unterbrochen, wieder aufgenommen oder wiederholt werden, während andere Schritte dazukommen.
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In einem ersten Verfahrensschritt A wird eine lösbare Verbindung der in den 1 bis 4 gezeigten Werkzeugstellvorrichtung 12 mit dem Bandstahl-Werkstück 8 hergestellt, während sich die Werkzeugstellvorrichtung 12 in einer in 1 gezeigten ersten Position 56 befindet. Während die Verbindung hergestellt ist, bewegt sich die Werkzeugstellvorrichtung 12 zusammen mit dem Bandstahl-Werkstück 8 in Förderrichtung 6. In dieser Phase des Mitbewegens wird das Bandstahl-Werkstück 8 mittels des Werkzeugs 26 in einem Verfahrensschritt B bearbeitet. Dazu wird das Werkzeug 26 in einem Verfahrensschritt C relativ zum dem Bandstahl-Werkstück 8 mittels der Werkzeugstellvorrichtung 12 bewegt. Das heißt, das Werkzeug 26 wird mittels des ersten und zweiten Linearantriebs 24 und 28 an eine Position gefahren, an der es auf das Bandstahl-Werkstück 8 in einem Schritt D einwirken kann. Das Werkzeug 26, welches als Bohrwerkzeug 40 in den 1 bis 4 gezeigt ist, wirkt auf das Bandstahl-Werkstück 8 ein, indem es dieses spanend bearbeitet, beispielsweise durch Bohren eines Bohrlochs in das Bandstahl-Werkstück 8.
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Wenn sich die Werkzeugstellvorrichtung 12 in einer zweiten Position relativ zur Förderrichtung 6 befindet, wird in einem weiteren Verfahrensschritt E die Verbindung zwischen Werkzeugstellvorrichtung 12 und Bandstahl-Werkstück 8 gelöst. Danach wird die Werkzeugstellvorrichtung 12 in einem Verfahrensschritt F in die erste Position 56 bewegt. In dieser ersten Position 56 wird erneut eine Verbindung zwischen Werkzeugstellvorrichtung 12 und einem durch die fortlaufende Bewegung des Bandstahl-Werkstücks 8 in Förderrichtung nachgeführten Bereich des Bandstahl-Werkstücks 8 hergestellt.
