DE102018206083A1

DE102018206083A1 - Maßgeschneiderte Metall-Coils

Info

Publication number: DE102018206083A1
Application number: DE102018206083.5A
Authority: DE
Inventors: Steffen Krausa; Carsten Andreas Klein; Markus Reifferscheid
Original assignee: SMS Group GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 2018-04-20
Filing date: 2018-04-20
Publication date: 2019-10-24

Abstract

Elektronische Einrichtung und Verfahren zur Erstellung eines Schnittmusters, das zum Steuern einer Anlage (1) für den Zuschnitt eines Bandmaterials (B, B'), vorzugsweise eines Metallbands, vorgesehen ist, wobei das Verfahren aufweist: Empfangen von Daten einer oder mehrerer Formen (100, 101, 102) von aus dem Bandmaterial (B) herzustellenden Werkstücken; Ermitteln einer Anordnung der Formen (100, 101, 102) auf dem Bandmaterial (B, B'); und Erstellen eines Schnittmusters unter Berücksichtigung der ermittelten Anordnung der Formen (100, 101, 102), wobei aus einem Schneiden des Bandmaterials (B, B') gemäß dem Schnittmuster ein oder mehrere vorkonfektionierte Bänder (V1, V2, V3) resultieren, die jeweils zu Coils (C2) aufwickelbar sind.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine elektronische Vorrichtung und ein Verfahren zur Erstellung eines Schnittmusters, das zum Steuern einer Anlage für den Zuschnitt eines Bandmaterials, vorzugsweise eines Metallbands, vorgesehen ist.
Hintergrund der Erfindung
Bei der Herstellung gewalzter Metallprodukte werden Brammen oder Bänder, etwa im Anschluss an das Gießen, durch ein oder mehrere Walzgerüste gefahren. Das so hergestellte metallische Bandmaterial wird zu Coils (auch als „Bünde“ bezeichnet) aufgewickelt, und die Coils werden an weiterverarbeitende Betriebe, etwa der Automobilindustrie, geliefert. Die Coils werden hierbei nach Möglichkeit mit einer endabmessungsnahen Breite bezogen.
Im Anschluss daran erfolgt das Zuschneiden des Bandmaterials im weiterverarbeitenden Betrieb, um die gewünschten Blechteile herzustellen. So beschreibt die DE 100 37 198 A1 eine Vorrichtung zur Blechbearbeitung, die eine Schneideinrichtung mit einem Laser aufweist, zum Ausschneiden von Formblechteilen aus dem Bandmaterial. Zu diesem Zweck wird das Coil von einer ersten Haspel abgewickelt. Anschließend werden die Formblechteile aus dem Bandmaterial herausgeschnitten und abtransportiert. Der Verschnitt kann von einer zweiten Haspel zu einer Restblechrolle aufgerollt werden.
Beim Zuschnitt des Bandmaterials fällt Schrott an (etwa die Restblechrolle der DE 100 37 198 A1 ), der gelagert, entsorgt oder abtransportiert werden muss. Dies schlägt sich nicht nur in Beschaffungs-, Transport- und Lagerhaltungskosten nieder, sondern die Handhabung des Schrotts erfordert Arbeitsschritte, die Zeit und Ressourcen benötigen. Bei komplexen Geometrien liegt häufig ein Verschnitt von über 50% vor. Der Transport schwerer Coils an die weiterverarbeitenden Betriebe ist zudem energieaufwändig und führt zu hohen, ggf. umweltschädlichen Emissionen. Ferner sind auf Coils großer Massen ggf. hohe Einfuhrzölle zu entrichten.
Darstellung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Verarbeitung von Bandmaterialien, vorzugsweise Metallbändern, zu optimieren, insbesondere im Hinblick auf die oben genannten Nachteile zu verbessern.
Gelöst wird die Aufgabe mit einer elektronischen Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Vorteilhafte Weiterbildungen folgen aus den Unteransprüchen, der folgenden Darstellung der Erfindung sowie der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele.
Die elektronische Vorrichtung gemäß der Erfindung dient der Erstellung eines Schnittmusters, das zum Steuern einer Anlage für den Zuschnitt eines Bandmaterials, vorzugsweise eines Metallbands, vorgesehen ist. Das Schnittmuster ist eine Vorlage zur Vorkonfektionierung des Bandmaterials. Das Schnittmuster kann von einer Anlage, weiter unten im Detail beschrieben, verarbeitet werden, um das Bandmaterial gemäß dem Schnittmuster zuzuschneiden. Zu diesem Zweck kann das Schnittmuster als Datensatz eines geeigneten Formats (beispielsweise CAD-Format) erstellt und etwa an eine Steuereinrichtung der Anlage übertragen werden. Die elektronische Vorrichtung ist eingerichtet, um Daten einer oder mehrerer Formen von aus dem Bandmaterial herzustellenden Werkstücken zu empfangen. Die herzustellenden Werkstücke sind beispielsweise Blechteile, die als Halbzeuge aus dem Bandmaterial auszuschneiden sind. Vorzugsweise beschreibt die Form eines solchen Werkstücks dessen geometrische Beschaffenheit. Die Form kann die Endabmessung eines solchen Werkstücks oder eine endabmessungsnahe geometrische Beschaffenheit definieren. Erfindungsgemäß wird aus den empfangenen Form-Daten eine Anordnung der Formen auf dem Bandmaterial ermittelt. In anderen Worten, Positionen und Ausrichtungen der Formen werden so festgelegt, dass die Werkstücke aus dem Bandmaterial ausschneidbar sind. Hierbei können identische oder unterschiedliche Formen auf dem Bandmaterial angeordnet werden. Unter Berücksichtigung der ermittelten Anordnung wird ein Schnittmuster erstellt. Das Schnittmuster ist hierbei so zu ermitteln, dass bei einem Schneiden des Bandmaterials gemäß dem Schnittmuster ein oder mehrere vorkonfektionierte Bänder resultieren, die jeweils zu Coils aufwickelbar sind. Die vorkonfektionierten Bänder umfassen die Formen. In anderen Worten, das Schnittmuster ist nicht identisch zur Anordnung der Formen auf dem Bandmaterial, sondern ist so gewählt, dass eine Bandstruktur (ein oder mehrere Bänder) nach dem Schneiden beibehalten wird. Dies ist eine Bedingung, die an die Berechnung des Schnittmusters zu stellen ist.
Unter der Bezeichnung „vorkonfektioniert“ wird hierbei verstanden, dass das Bandmaterial entlang von Konturen geschnitten wird, die den Geometrien der zu fertigenden Werkstücke zumindest ungefähr entsprechen. Ein exakter Zuschnitt ist nicht gefordert, da die strukturelle Integrität des Bandmaterials zumindest insoweit beibehalten werden muss, dass es sich im Anschluss an den Zuschnitt zu einem oder mehreren Coils aufwickeln lässt. Nach der Vorkonfektionierung weist das Bandmaterial vorzugsweise keine vollständig geradlinigen und parallelen Seitenränder auf. Das vorkonfektionierte Bandmaterial ist kein Schrott.
Während auf herkömmliche Weise gerade Bandmaterialien zu Coils aufgewickelt und an weiterverarbeitende Betriebe transportiert werden, um dort auf die geforderte Endabmessung zugeschnitten zu werden, wird gemäß der Erfindung ein Schnittmuster erstellt, das einen endabmessungsnahen Schnitt des Bandmaterials ermöglicht und gleichzeitig eine Bandstruktur beibehält. Auf diese Weise kann das Bandmaterial vorkonfektioniert werden und ist anschließend zu einem Coil aufwickelbar. Wenn das Schnittmuster beispielsweise eine Aneinanderreihung von runden Scheiben aufweist, entstehen mehr als 20% Verschnitt. Bei komplexeren Geometrien liegt häufig ein Verschnitt von über 50% vor. Um diesen Verschnitt wird das Gewicht des Coils im Vergleich zum herkömmlichen geraden Bandmaterial verringert und kann kostengünstiger, energie- und ressourcenschonender transportiert werden. Ein Großteil des anfallenden Verschnitts verbleibt zudem als sortenreiner Schrott beim Produzenten des Bandmaterials. Dies wiederum hat zur Folge, dass die Handhabung des Schrotts effizienter wird und zur Herstellung des Bandmaterials geringere Mengen an Schrott, Eisenschwamm, Pellets, Legierungsbestandteilen usw. extern beschafft werden müssen.
Vorzugsweise ist die elektronische Vorrichtung eingerichtet, um die Formen sowohl in Längsrichtung als auch in Breitenrichtung des Bandmaterials anzuordnen, so dass aus einem Schneiden des Bandmaterials gemäß dem Schnittmuster zumindest zwei vorkonfektionierte Bänder resultieren, die jeweils zu Coils aufwickelbar sind. Die Längsrichtung und Breitenrichtung sind bei einem Bandmaterial eindeutig definiert. Durch die Anordnung der Formen auch in Breitenrichtung lässt sich eine höhere Packungsdichte der Formen erzielen, wodurch der Verschnitt minimiert wird. Zudem erlauben die Vorkonfektionierung auf einem einzigen Bandmaterial und der Schnitt in mehrere Bandmaterialien, dass Formen unterschiedlicher Aufträge und/oder Kunden auf dem ursprünglichen Bandmaterial kombinierbar sind. So lässt sich etwa der Auslastungsgrad der Maschinen beim Produzenten des Bandmaterials optimieren.
Vorzugsweise umfasst die Ermittlung der Anordnung der Formen eine Optimierung der Positionen und/oder Ausrichtungen der Formen relativ zum Bandmaterial. Die Optimierung kann beispielsweise eine Minimierung des Verschnitts und/oder eine Minimierung des Gewichts der vorkonfektionierten Bänder und/oder eine Maximierung der Anzahl der Formen pro einer geeignet definierten Bandeinheit (Längeneinheit und/oder Breiteneinheit) umfassen. Eine solche Optimierung erfolgt in Abhängigkeit der empfangenen Daten der Formen. Somit lässt sich der Produktionsprozess weiter verbessern, denn die Optimierung reagiert unmittelbar auf eine Änderung der Daten, etwa bei einem Bestellungseingang.
Aus dem gleichen Grund ist die elektronische Vorrichtung vorzugsweise ferner eingerichtet, um in Abhängigkeit der empfangenen Daten der Formen eine geeignete Ausgangsbreite für das Bandmaterial, d.h. für das nicht vorkonfektionierte geradseitige Bandmaterial, zu ermitteln.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Erstellung eines Schnittmusters, das zum Steuern einer Anlage für den Zuschnitt eines Bandmaterials, vorzugsweise eines Metallbands, vorgesehen ist. Das Verfahren weist auf: Empfangen von Daten einer oder mehrerer Formen von aus dem Bandmaterial herzustellenden Werkstücken; Ermitteln einer Anordnung der Formen auf dem Bandmaterial; und Erstellen eines Schnittmusters unter Berücksichtigung der ermittelten Anordnung der Formen, wobei aus einem Schneiden des Bandmaterials gemäß dem Schnittmuster ein oder mehrere vorkonfektionierte Bänder resultieren, die jeweils zu Coils aufwickelbar sind.
Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf die elektronische Vorrichtung beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren.
Die oben dargelegte Aufgabe wird ferner von einer Anlage zum endabmessungsnahen Zuschnitt eines Bandmaterials, vorzugsweise eines Metallbands, erfüllt. Die Anlage kann in einer Bandbehandlungsanlage der metallverarbeitenden Industrie eingebettet sein, beispielsweise ist sie Teil oder ein Aggregat eines Walzwerks oder einer anderen Bandbehandlungsanlage, wie etwa einer Anlage zum Beizen, Beschichten oder Wärmebehandeln eines Metallbands. Die Anlage weist eine Schneideinrichtung mit zumindest einem beweglichen Schneidkopf, eine Aufwickelhaspel und eine Steuereinrichtung zum Steuern zumindest des Schneidkopfs bzw. der mehreren Schneidköpfe auf. Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung eingerichtet, um neben dem Schneidkopf (analog mehrere Schneidköpfe) weitere Komponenten der Anlage zu steuern, insbesondere die Transportgeschwindigkeit des Bandmaterials durch die Schneideinrichtung und/oder den Aufwickelvorgang zu regeln. Der Schneidkopf kann eine oder mehrere Laser- und/oder Wasserstrahl- und/oder Elektronenstrahleinheiten aufweisen. Die Anlage ist so eingerichtet, dass das Bandmaterial der Schneideinrichtung zugeführt, mittels des Schneidkopfs geschnitten und im Anschluss an den Schnitt mittels der Aufwickelhaspel zu mindestens einem Coil aufgewickelt wird. Die Steuereinrichtung weist eine elektronische Einrichtung gemäß der obigen Beschreibung auf oder kommuniziert mit einer solchen und ist eingerichtet, um den Schneidkopf so zu steuern, dass das Bandmaterial gemäß dem Schnittmuster vorkonfektioniert wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Bezeichnung „Steuereinrichtung“ sowohl zentrale als auch dezentrale Strukturen zur Steuerung der Anlage und ggf. Datenverarbeitung umfasst. Die Steuereinrichtung muss sich demnach nicht am „Ort“ der Anlage befinden. Zudem können Steueraufgaben, Datenverarbeitungsschritte usw. auf verschiedene Recheneinrichtungen verteilt werden. Ferner kann die Kommunikation der Steuereinrichtung mit den zu steuernden Komponenten sowohl physisch über Kabel als auch drahtlos erfolgen.
Während auf herkömmliche Weise gerade Bandmaterialien zu Coils aufgewickelt und an weiterverarbeitende Betriebe transportiert werden, um dort auf die geforderte Endabmessung zugeschnitten zu werden, wird das Bandmaterial gemäß der Erfindung zunächst endabmessungsnah zugeschnitten, d.h. vorkonfektioniert, und zu einem oder mehreren Coils aufgewickelt. Die Vorkonfektionierung findet vorzugsweise beim Produzenten des Bandmaterials, etwa im Walzwerk, statt. Bei der Vorkonfektionierung wird die strukturelle Integrität des Bandmaterials zumindest soweit beibehalten, dass es zu mindestens einem Coil aufwickelbar und transportierbar ist. Auf diese Weise wird das Gewicht des Coils im Vergleich zum herkömmlichen geraden Bandmaterial verringert und kann kostengünstiger, energie- und ressourcenschonender transportiert werden. Ein Großteil des anfallenden Verschnitts verbleibt zudem als sortenreiner Schrott beim Produzenten des Bandmaterials. Dies wiederum hat zur Folge, dass die Handhabung des Schrotts effizienter wird und zur Herstellung des Bandmaterials geringere Mengen an Schrott, Eisenschwamm, Pellets, Legierungsbestandteilen usw. extern beschafft werden müssen.
Vorzugsweise ist die Steuereinrichtung ferner eingerichtet, um die Zufuhrgeschwindigkeit des Bandmaterials zur Schneideinrichtung variabel zu steuern. Auf diese Weise lässt sich eine konstante Schneidgeschwindigkeit realisieren.
Vorzugsweise weist die Anlage eine Abwickelhaspel auf, die eingerichtet ist, um ein Coil des noch nicht vorkonfektionierten Bandmaterials aufzunehmen und zur Zufuhr des Bandmaterials zur Schneideinrichtung abzuwickeln. Auf diese Weise lässt sich die Anlage beispielsweise in einem Servicecenter als letzte Bandverarbeitung vor dem Verpacken und Ausliefern realisieren. Alternativ kann bei einer Einbettung oder Integration der Schneideinrichtung in einen kontinuierlichen Prozess, etwa in einer Produktionsanlage des Bandmaterials, auf eine Abwickelhaspel verzichtet werden. So ist die Anlage beispielsweise als Aggregat in einem Walzwerk oder einer anderen Bandbehandlungsanlage, wie etwa einer Anlage zum Beizen, Beschichten oder Wärmebehandeln eines Metallbands, ausgelegt.
Vorzugsweise weist die Anlage einen Bandspeicher zum Puffern des Bandmaterials auf, der in Transportrichtung des Bandmaterials vor der Schneideinrichtung angeordnet ist. Ein Bandspeicher ist insbesondere bei einer Einbettung der Anlage in eine Produktionsanlage des Bandmaterials sinnvoll, um unterschiedliche Verarbeitungsgeschwindigkeiten zu kompensieren und ggf. variable Zufuhrgeschwindigkeiten des Bandmaterials zur Schneideinrichtung zu realisieren.
Vorzugsweise weist die Anlage ferner einen oder mehrere Sensoren auf, die mit der Steuereinrichtung in Kommunikation stehen und zur Detektion von Fehlstellen im Bandmaterial eingerichtet sind. Ferner ist die Steuereinrichtung vorzugsweise eingerichtet, um den Schneidkopf so zu steuern, dass detektierte Fehlstellen aus dem Bandmaterial herausgeschnitten werden. Das Bandmaterial kann nach einem Schnitt wieder verbunden, etwa verschweißt, werden. Zu diesem Zweck weist die Anlage vorzugsweise eine Verbindungseinrichtung, etwa Schweißeinrichtung, auf, die in Transportrichtung des Bandmaterials vor der Aufwickelhaspel angeordnet und eingerichtet ist, um das Bandmaterial nach einem Schnitt (d.h. einem Zerteilungsschnitt) so zu verbinden, dass es von der Aufwickelhaspel aufwickelbar ist. Die Nahtstellen werden hierbei vorzugsweise so festgelegt, dass sie sich zwischen den Rohlingen der zu fertigenden Teile befinden. So entsteht kein zusätzlicher Verschnitt durch eine Naht.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum endabmessungsnahen Zuschnitt eines Bandmaterials, vorzugsweise eines Metallbands, weist auf: Erstellen eines Schnittmusters gemäß einem der oben dargelegten Verfahren; Transportieren des Bandmaterials durch eine Schneideinrichtung, die einen Schneidkopf aufweist; Vorkonfektionieren des Bandmaterials durch Schneiden des Bandmaterials gemäß dem Schnittmuster mittels des Schneidkopfs; und Aufwickeln des vorkonfektionierten Bandmaterials zu mindestens einem Coil.
Vorzugsweise werden die fertig aufgewickelten Coils verpackt und an andere Orte, etwa einen weiterverarbeitenden Betrieb, transportiert, wo die zu fertigenden Teile aus dem vorkonfektionierten Bandmaterial ausgeschnitten werden.
Die Merkmale, technischen Wirkungen, Vorteile sowie Ausführungsbeispiele, die in Bezug auf die Anlage zum endabmessungsnahen Zuschnitt eines Bandmaterials beschrieben wurden, gelten analog für das Verfahren.
Wenngleich die Erfindung besonders bevorzugt bei der Verarbeitung, insbesondere beim Walzen, von Metallbändern zum Einsatz kommt, kann die Erfindung auch in anderen Industrieanlagen angewendet werden, in denen Bandmaterialien verarbeitet, transportiert und an anderer Stelle zugeschnitten werden.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele ersichtlich. Die dort beschriebenen Merkmale können alleinstehend oder in Kombination mit einem oder mehreren der oben dargelegten Merkmale realisiert werden, insofern sich die Merkmale nicht widersprechen. Die folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele erfolgt mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.
Figurenliste
Die 1 ist eine schematische Seitenansicht, die den Grundaufbau einer Anlage zum endabmessungsnahen Zuschnitt eines Bandmaterials zeigt.

Die 2 ist eine schematische Draufsicht der Anlage gemäß der 1.
Die 3 zeigt einen optimierten Blechzuschnitt.
Die 4 zeigt drei Bandmaterialien mit einer Anordnung für verschiedene zu fertigende Werkstücke.
Die 5 zeigt ein breiteres Bandmaterial mit einer Anordnung von Werkstücken gemäß der 4.
Die 6 zeigt drei vorkonfektionierte Bandmaterialien, die aus dem Bandmaterial der 5 resultieren.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Figuren beschrieben. Dabei sind gleiche, ähnliche oder gleichwirkende Elemente in den Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen, und auf eine wiederholende Beschreibung dieser Elemente wird teilweise verzichtet, um Redundanzen zu vermeiden.
Die 1 ist eine schematische Seitenansicht, die den Grundaufbau einer Anlage 1 zum endabmessungsnahen Zuschnitt eines Bandmaterials B, das vorzugsweise ein Metallband ist, zeigt. Die 2 zeigt eine schematische Draufsicht der Anlage 1.
Die Anlage 1 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Abwickelhaspel 10 auf, die ein Coil C1 aus einem aufgewickelten Bandmaterial B aufnimmt und zum Abwickeln des Bandmaterials B eingerichtet ist. Die Anlage 1 weist ferner eine Schneideinrichtung 20 sowie Richtrollen/Führungsrollen 30 auf, die das Bandmaterial B so ausrichten und transportieren, dass es von der Schneideinrichtung 20 zugeschnitten werden kann. Zu diesem Zweck weist die Schneideinrichtung 20 zumindest einen Schneidkopf 21 auf (im vorliegenden Beispiel zwei Schneidköpfe 21, vgl. 2), der entlang einer oder mehrerer Richtungen bewegbar und/oder um eine oder mehrere Achsen kippbar ist, um das Bandmaterial B zuzuschneiden. Vorzugsweise weist der Schneidkopf 21 eine oder mehrere Lasereinheiten 22 auf. Alternativ oder zusätzlich kann die Schneideinrichtung 20 eine oder mehrere Schneideinheiten, wie etwa Wasserstrahl- und/oder Elektronenstrahlschneideinheiten aufweisen. Mechanische Trennverfahren sind ebenfalls möglich. Im Anschluss an das Zuschneiden des Bandmaterials B kann dieses durch eine Aufwickelhaspel 40 zu einem Coil C2 aufgewickelt werden.
Vorzugsweise sind mehrere Schneidköpfe 21 vorgesehen, etwa um beide Kanten des Bandmaterials B zu bearbeiten und/oder um aus einem Bandmaterial B mehrere unterschiedlich geartete Coils C2 zu erzeugen. Die Geschwindigkeit, mit der das Bandmaterial B durch die Schneideinrichtung 20 transportiert wird, ist vorzugsweise variabel, um eine konstante Schneidgeschwindigkeit zu realisieren. Der Bandvorschub beim Schneiden kann also während des Schneidvorgangs veränderbar sein. Zu diesem Zweck kann ein (nicht dargestellter) Bandspeicher vor der Schneideinrichtung 20 angeordnet sein.
Es sei darauf hingewiesen, dass die in den 1 und 2 dargestellte Anlage 1 beispielhaft ist. Insbesondere kann bei einer Einbettung oder Integration der Schneideinrichtung 20 in einen kontinuierlichen Prozess, d.h. in eine Produktionsanlage des Bandmaterials B, auf die Abwickelhaspel 10 verzichtet werden.
Die 3 zeigt ein beispielhaft zugeschnittenes Bandmaterial B, das eine endabmessungsnahe Form, hier eine bandartige Reihung von Scheiben, aufweist. Auf diese Weise wurde das Bandmaterial B vorkonfektioniert, das nach dem Zuschnitt auch als vorkonfektioniertes Band bezeichnet wird. Im Beispiel der 3 wird der Verschnitt beim weiterverarbeitenden Betrieb um ca. 45% reduziert.
Die Anlage 1 ist vorzugsweise als zusätzliches Aggregat in einem Walzwerk oder einem nachgelagerten Servicecenter vorgesehen. Der endabmessungsnahe Zuschnitt bzw. die Vorkonfektionierung des Bandmaterials B mittels der Anlage 1 erfolgt hierbei beispielsweise als letzter Verarbeitungsschritt vor dem Verpacken und Ausliefern.
Zur Realisierung des endabmessungsnahen Zuschnitts im Walzwerk oder in einem Servicecenter erfolgt die Steuerung der Anlage vorzugsweise computerbasiert. Zu diesem Zweck kommuniziert die Anlage 1 (zumindest die Schneideinrichtung 20 derselben) mit einer Steuereinrichtung 50, die beispielsweise zum Empfang von Daten für die Vorkonfektionierung eingerichtet ist. Dies umfasst das manuelle oder automatische Eingeben der Daten, etwa Kundenvorgaben, in die Steuereinrichtung 50. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung 50 Produktdaten, etwa CAD-Daten, der zu fertigenden Teile (auch als „Werkstücke“ bezeichnet) empfangen. Die Steuereinrichtung 50 verarbeitet die Produktdaten ggf. weiter, um endabmessungsnahe und von der Anlage 1 realisierbare Schnittdaten zu ermitteln, die dem automatisierten Zuschnitt zugrunde gelegt werden. Die Schnittdaten stellen einen Kompromiss aus den zu fertigenden Werkstücke und der Forderung dar, dass das Bandmaterial B auch nach dem Zuschnitt zu einem oder mehreren Coils C2 aufwickelbar ist, um diese verpacken und transportieren zu können.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden einer elektronischen Vorrichtung, die beispielsweise Teil der Steuereinrichtung 50 ist, ein oder mehrere Datensätze von Werkstücken, die aus dem Bandmaterial B herzustellen sind, bereitgestellt. Diese Formen können Geometrien oder endabmessungsnahe Geometrien der Werkstücke definieren. Die Datensätze werden beispielsweise von einem Kunden der Coils C2 zur Verfügung gestellt oder auf der Grundlage von Kunden- oder Auftragsinformationen ermittelt. Wenn die Bereitstellung der Datensätze über einen geeigneten Kommunikationsweg, etwa des Internets erfolgt, kann die Vorkonfektionierung kurzfristig konfiguriert oder abgeändert werden.
Die Datensätze der einen oder mehreren Formen werden genutzt, um aus einem Bandmaterial B ein oder mehrere vorgeschnittene, d.h. vorkonfektionierte Bandmaterialien V1, V2, V3 (vgl. 6) zu fertigen. Zu diesem Zweck werden die Formen möglichst optimal auf dem Bandmaterial angeordnet. Die Optimierung kann hierbei beispielsweise bezüglich des Verschnitts oder der Anzahl der Formen pro Bandeinheit erfolgen.
Die 4 zeigt drei beispielhafte Bandmaterialien B für verschiedene zu fertigende Werkstücke. In diesem Beispiel weist jedes Bandmaterial B der Figurenausschnitte 4a), 4b) und 4c) eine Aneinanderreihung von jeweils gleichen Formen 100, 101 und 102 auf. Der Verschnitt ist mit dem Bezugszeichen 110 bezeichnet.
Die Formen 100, 101 und 102 lassen sich auf einem breiteren Bandmaterial B' effizienter anordnen, wie in der 5 gezeigt. So lässt sich die Packungsdichte der Formen 100, 101, 102 erhöhen. Durch eine Anordnung gemäß der 5 lässt sich der Verschnitt 110 im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der 4 reduzieren. Als Resultat entstehen aus dem breiteren Bandmaterial B' drei vorkonfektionierte Bänder V1, V2 und V3, wie in der 6 gezeigt.
Die Anordnung der Formen 100, 101, 102 wird von der oben genannten elektronischen Vorrichtung berechnet, die etwa Teil der Steuereinrichtung 50 ist oder mit dieser in Kommunikation steht. Die elektronische Vorrichtung weist zumindest einen Prozessor und einen Speicher auf. Sie ist eingerichtet, um Positionen und Ausrichtungen der Formen 100, 101, 102 auf dem Bandmaterial B, B' zu ermitteln. Dies erfolgt algorithmisch, vorzugsweise durch Ausführen eines Computerprogramms. Für einen effizienten Ablauf sollte vor der Vorkonfektionierung, vorzugsweise vor der Fertigung des Bandrohlings (d.h. des geraden Bandmaterials), bekannt sein, welche Formen 100, 101, 102 aus den jeweiligen Bandmaterialien B, B' zu fertigen sind, um festzulegen, wie breit der zu fertigende Bandrohling sein muss. Aus der berechneten Anordnung der Formen 100, 101, 102 auf dem Bandmaterial B, B' wird anschließend ein Schnittmuster ermittelt. Das Schnittmuster hat die Bedingung zu erfüllen, dass die daraus gefertigten vorkonfektionierten Bänder V1, V2, V3 bandartig und zu Coils C2 aufwickelbar sind. Im Anschluss an die Berechnung des Schnittmusters wird das Bandmaterial entsprechend dem Schnittmuster durch die Schneideinrichtung 20 zugeschnitten, wodurch die vorkonfektionierten Bänder V1, V2, V3 hergestellt werden. Anschließend werden die vorkonfektionierten Bänder V1, V2, V3 zu Coils C2 aufgewickelt, ggf. verpackt und versandt.
Es sei darauf hingewiesen, dass im Unterschied zu den Ausführungsbeispielen der 4, 5 und 6 eine Vorkonfektionierung auch für eine einzige Form 100 (101, 102) erfolgen kann. Ferner ist eine Anordnung der Formen 100, 101, 102 in Breitenrichtung gemäß der 5 nicht unbedingt erforderlich. Vorzugsweise wird in diesem Fall zur Gewichtsreduktion lediglich der Saum vorgeschnitten.
Mithilfe der dargelegten Anlage 1 kann Bandmaterial B entsprechend einer beliebigen Vorlage vorkonfektioniert werden. Das vorkonfektionierte, zu Coils C2 aufgewickelte Bandmaterial B ist im Vergleich zu einem „geraden“ Bandmaterial leichter und kann zu geringeren Kosten an den weiterverarbeitenden Betrieb geliefert werden. Der Großteil des anfallenden Verschnitts verbleibt als sortenreiner Schrott beim Produzenten des Bandmaterials B. Dies wiederum hat zur Folge, dass zur Herstellung des Bandmaterials B geringere Mengen an Schrott, Eisenschwamm, Pellets, Legierungsbestandteilen usw. extern beschafft werden müssen.
Die Anlage 1 kann in Kombination mit einer geeigneten Sensorik (in den Figuren nicht dargestellt) zur Detektion von Fehlstellen im Bandmaterial B eingerichtet sein. Fehlstellen können aus dem Bandmaterial B herausgeschnitten werden. Das Bandmaterial B kann danach wieder verbunden, etwa verschweißt, werden. Die Nahtstellen werden hierbei vorzugsweise so festgelegt, dass sie sich zwischen den Rohlingen (den Scheiben gemäß der 3) der zu fertigenden Teile befinden. Es entsteht auf diese Weise kein zusätzlicher Verschnitt durch eine etwaige Naht.
Neben der Reduktion des Verschnitts beim Verbraucher (weiterverarbeitenden Betrieb) trägt die dargelegte Vorkonfektionierung aufgrund des reduzierten Transportgewichts zu einer ressourcen- und umweltschonenden Metallverarbeitung bei. Eine Reduktion des Schrotts findet insbesondere auch durch eine optimierte Anordnung von Werkstücken einer oder mehrerer Formen 100, 101, 102 auf dem Bandmaterial B, B' statt. Die Transportkosten werden reduziert. Im internationalen Handel können zudem ggf. anfallende Importzölle reduziert werden. Kapazitäten und Kosten zur Lagerung, Vernichtung oder zum Rücktransport des Schrotts auf Seiten des Verbrauchers können reduziert werden. Der Schrott verbleibt sortenrein beim Produzenten des Bandmaterials B, was insbesondere bei aluminium- und/oder siliziumhaltigen Produkten einen Effizienzgewinn bewirkt. Zudem kann durch die Bereitstellung der Produktdaten eines oder mehrerer Kunden ein höherer Auslastungsgrad der Maschinen erzielt werden, beispielsweise durch Kombinieren von Bestellungen. Ferner können unterschiedliche Produkte in einem Bandmaterial vorkonfektioniert und zum Coil C2 aufgewickelt werden.
Soweit anwendbar, können alle einzelnen Merkmale, die in den Ausführungsbeispielen dargestellt sind, miteinander kombiniert und/oder ausgetauscht werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Anlage zum endabmessungsnahen Zuschnitt eines Bandmaterials
10: Abwickelhaspel
20: Schneideinrichtung
21: Schneidkopf
22: Lasereinheit/Schneideinheit
30: Richtrolle/Führungsrolle
40: Aufwickelhaspel
50: Steuereinrichtung
100: Form
101: Form
102: Form
110: Verschnitt
B: Bandmaterial
B': Bandmaterial
V1: Vorkonfektioniertes Band
V2: Vorkonfektioniertes Band
V3: Vorkonfektioniertes Band
C1: Coil
C2: Coil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10037198 A1 [0003, 0004]

Claims

Elektronische Vorrichtung zur Erstellung eines Schnittmusters, das zum Steuern einer Anlage (1) für den Zuschnitt eines Bandmaterials (B, B'), vorzugsweise eines Metallbands, vorgesehen ist, wobei die elektronische Vorrichtung eingerichtet ist, um Daten einer oder mehrerer Formen (100, 101, 102) von aus dem Bandmaterial (B) herzustellenden Werkstücken zu empfangen, eine Anordnung der Formen (100, 101, 102) auf dem Bandmaterial (B, B') zu ermittelten, und unter Berücksichtigung der ermittelten Anordnung der Formen (100, 101, 102) ein Schnittmuster zu erstellen, wobei aus einem Schneiden des Bandmaterials (B, B') gemäß dem Schnittmuster ein oder mehrere vorkonfektionierte Bänder (V1, V2, V3) resultieren, die jeweils zu Coils (C2) aufwickelbar sind.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese eingerichtet ist, um die Formen (100, 101, 102) sowohl in Längsrichtung als auch in Breitenrichtung des Bandmaterials (B, B') anzuordnen, so dass aus einem Schneiden des Bandmaterials (B, B') gemäß dem Schnittmuster zumindest zwei vorkonfektionierte Bänder (V1, V2, V3) resultieren, die jeweils zu Coils (C2) aufwickelbar sind.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Anordnung der Formen (100, 101, 102) eine Optimierung der Positionen und/oder Ausrichtungen der Formen (100, 101, 102) umfasst.
Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung eine Minimierung des Verschnitts und/oder eine Minimierung des Gewichts der vorkonfektionierten Bänder (V1, V2, V3) und/oder eine Maximierung der Anzahl der Formen (100, 101, 102) pro Bandeinheit umfasst.
Elektronische Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese ferner eingerichtet ist, um in Abhängigkeit der empfangenen Daten der Formen (100, 101, 102) eine Ausgangsbreite für das Bandmaterial (B, B') zu ermitteln.
Verfahren zur Erstellung eines Schnittmusters, das zum Steuern einer Anlage (1) für den Zuschnitt eines Bandmaterials (B, B'), vorzugsweise eines Metallbands, vorgesehen ist, wobei das Verfahren aufweist: Empfangen von Daten einer oder mehrerer Formen (100, 101, 102) von aus dem Bandmaterial (B) herzustellenden Werkstücken; Ermitteln einer Anordnung der Formen (100, 101, 102) auf dem Bandmaterial (B, B'); und Erstellen eines Schnittmusters unter Berücksichtigung der ermittelten Anordnung der Formen (100, 101, 102), wobei aus einem Schneiden des Bandmaterials (B, B') gemäß dem Schnittmuster ein oder mehrere vorkonfektionierte Bänder (V1, V2, V3) resultieren, die jeweils zu Coils (C2) aufwickelbar sind.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Formen (100, 101, 102) sowohl in Längsrichtung als auch in Breitenrichtung des Bandmaterials (B, B') angeordnete werden, so dass aus einem Schneiden des Bandmaterials (B, B') gemäß dem Schnittmuster zumindest zwei vorkonfektionierte Bänder (V1, V2, V3) resultieren, die jeweils zu Coils (C2) aufwickelbar sind.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Anordnung der Formen (100, 101, 102) eine Optimierung der Positionen und/oder Ausrichtungen der Formen (100, 101, 102) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Optimierung eine Minimierung des Verschnitts und/oder eine Minimierung des Gewichts der vorkonfektionierten Bänder (V1, V2, V3) und/oder eine Maximierung der Anzahl der Formen (100, 101, 102) pro Bandeinheit umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgangsbreite für das Bandmaterial (B, B') in Abhängigkeit der empfangenen Daten der Formen (100, 101, 102) ermittelt wird.
Anlage (1) zum endabmessungsnahen Zuschnitt eines Bandmaterials, vorzugsweise eines Metallbands, die eine Schneideinrichtung (20) mit zumindest einem beweglichen Schneidkopf (21), eine Aufwickelhaspel (40) und eine Steuereinrichtung (50) zum Steuern zumindest des Schneidkopfs (21) aufweist, wobei die Anlage (1) so eingerichtet ist, dass das Bandmaterial (B, B') der Schneideinrichtung (20) zugeführt, mittels des Schneidkopfs (21) geschnitten und im Anschluss an den Schnitt mittels der Aufwickelhaspel (40) zu mindestens einem Coil (C2) aufgewickelt wird, und die Steuereinrichtung (50) eine elektronische Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 aufweist oder mit einer solchen kommuniziert und eingerichtet ist, um den Schneidkopf (21) so zu steuern, dass das Bandmaterial (B, B') gemäß dem Schnittmuster vorkonfektioniert wird.
Anlage (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (50) eingerichtet ist, um die Zufuhrgeschwindigkeit des Bandmaterials (B, B') zur Schneideinrichtung (20) variabel zu steuern.
Anlage (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidkopf (21) eine oder mehrere Laser- (22) und/oder Wasserstrahl- und/oder Elektronenstrahleinheiten aufweist.
Anlage (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Abwickelhaspel (C1) aufweist, die eingerichtet ist, um ein Coil (C1) des nicht vorkonfektionierten Bandmaterials (B, B') aufzunehmen und zur Zufuhr zur Schneideinrichtung (20) abzuwickeln.
Verfahren zum endabmessungsnahen Zuschnitt eines Bandmaterials (B), vorzugsweise eines Metallbands, das aufweist: Erstellen eines Schnittmusters gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, Transportieren des Bandmaterials (B, B') durch eine Schneideinrichtung (20), die einen Schneidkopf (21) aufweist; Vorkonfektionieren des Bandmaterials (B, B') durch Schneiden des Bandmaterials (B, B') gemäß dem Schnittmuster mittels des Schneidkopfs (21); und Aufwickeln des vorkonfektionierten Bandmaterials (B, B') zu mindestens einem Coil (C2).