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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum schnellen Verbinden eines Bandendes mit einem Bandanfang unter Erzeugung einer ortsbestimmten jedoch beliebig konturierten Schneid- bzw. Verbindungslinie.
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Zur kontinuierlichen Materialbearbeitung, beispielsweise in Stanzmaschinen, wird das Bandende des von einem Coil abgewickelten Metallbandes mit einem Bandanfang des Metallbandes des nächsten Coils verbunden, was insbesondere durch Verschweißen geschieht. Bei den bestehenden Bandendeschweißmaschinen ist die Schnitt- bzw. Schweißlinie immer eine Gerade. Diese verläuft in der Regel senkrecht zur Bewegungsrichtung des Bandes (vgl. 2) oder auch schräg (vgl. 8).
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In diesem Zusammenhang wird auf folgende hier verwendete Begriffe hingewiesen. „Schneidlinie“ bedeutet die Linie entlang der das Abschneiden oder Trennen eines Reststücks am Bandende oder Bandanfang erfolgt. Sie bildet die Kontur des Bandendes bzw. des Bandanfangs, welche zusammenpassen müssen. Wenn Bandende und Bandanfang zusammengeführt sind, ergibt dies eine „Verbindungslinie“, die nach Verschweißen die „Schweißlinie“ bildet.
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Die in einer Bearbeitungsstation herauszutrennenden, insbesondere herauszustanzenden oder -zuschneidenden Werkstücke haben vielfach keine rechteckförmige Außenkontur, sondern weisen gegebenenfalls sehr komplizierte unregelmäßige Außenkonturen (vgl. 7) auf. Die Außenkonturen erfordern oft eine Optimierung oder Verschachtelung der Anordnung der auszuschneidenden Werkstücke, um eine Reduzierung des Materialabfalls so weit als möglich zu erreichen.
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Entsprechend der Anordnung der Werkstücke in dem Metallband ergibt sich eine Taktung des Bandtransportes und ein entsprechender Bandtransport pro Takt in Durchlaufrichtung. Dies führt im Bereich der Verbindung zwischen Bandende und Bandanfang zu folgenden Problemen. Befindet sich zumindest ein Teil der Schweißnaht zwischen Bandende und Bandanfang im Bereich eines auszuschneidenden Werkstücks bei einem kontinuierlichen Stanzprozess, so kann ein Eingriff des Stanzwerkzeuges in einen Bereich der Schweißnaht zu einer Zerstörung des Werkzeuges führen. Um dies zu vermeiden, muss ein größerer Förderweg des Bandes erfolgen, was zu einer Unterbrechung und Neueinstellung des ansonsten kontinuierlichen Stanzprozesses führt. Zudem entsteht auch eine größere Abfallmenge an nicht verarbeitbarem Band.
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Bei Unterbrechung des kontinuierlichen Bearbeitungsprozesses, muss die Bearbeitungsvorrichtung anschließend neu eingestellt werden, was einen erheblichen Zeitaufwand mit zeitlichem Produktionsausfall bedeutet. Geschieht die Verarbeitung des Metallbandes in einem Folgeverbund, was bedeutet, dass die herzustellenden Teile in mehreren Schritten hergestellt werden, ist insbesondere der Abstand der Verbindungslinie und nach Verbinden der Schweißlinie zwischen Bandende und Bandanfang vom Verarbeitungsort kritisch, da in jedem Fall vermieden werden muss, dass das Verarbeitungswerkzeug auf diesen verschweißten Verbindungslinienbereich trifft.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist deshalb, eine Vorrichtung zum schnellen Verbinden von einem Bandende eines sich in einem Verarbeitungsprozess befindenden Metallbandes, abgewickelt von einem Coil, mit dem von einem nächsten Coil gewickelten Bandanfang zu schaffen, bei der die oben genannten Nachteile vermieden sind, womit ein kontinuierlicher Bearbeitungsprozess ohne aufwendige Nacheinstellungsarbeiten (z. B. neues Anstanzen) ermöglicht wird, wobei insbesondere Arbeitsunterbrechungen, außer während des Verbindungsvorganges, und Schädigungen des Stanzwerkzeuges vermieden werden können, wobei gleichzeitig eine optimale Anordnung der aus dem Metallband herzustellenden Werkstücke ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit den folgenden Elementen ausgestattet:
- – einer Klemmvorrichtung, die ein erstes Klemmwerkzeug und ein zweites Klemmwerkzeug aufweist, das gegenüber dem ersten Klemmwerkzeug beweglich angeordnet ist,
wobei das erste Klemmwerkzeug eine Außenkontur aufweist, die der zu erzeugenden Kontur der Schneidlinie des Bandendes entspricht,
wobei das zweite Klemmwerkzeug eine Außenkontur aufweist, die der zu erzeugenden Kontur der Schneidlinie des Bandanfangs entspricht,
- – einer Einrichtung zum Einstellen des Ortes der zu erzeugenden Schneidlinie am Bandende in Abhängigkeit des Verarbeitungsprozesses des Metallbands,
- – wenigstens einer Schneideinrichtung zur Erzeugung der Schneidlinie von Bandende und Bandanfang, und
- – einer Schweißeinrichtung zum Verbinden des konturierten Bandendes mit dem konturierten Bandanfang.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine gewünschte Schnitt- bzw. Verbindungs- und Schweißlinie erzeugt werden, wodurch die Verbindungs- und Schweißlinie den Konturen der herzustellenden, insbesondere auszustanzenden Werkstücke angepasst werden kann, so dass eine optimale Ausnützung des Materials des Metallbandes ermöglicht wird. Die Verbindungslinie bzw. -stelle kann somit immer in den Bereich des Abfallstückes zwischen den Werkstücken bzw. Stanzteilen gelegt werden, wodurch sicher vermieden wird, dass das Bearbeitungswerkzeug in Berührung mit der Schweißlinie kommt.
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Es wird somit der große Vorteil einer Verringerung der Abstände zwischen den zu erzeugenden Werkstücken erreicht, was zu einer Verringerung des gesamten Materialeinsatzes führt, was insbesondere bei einer Massenproduktion zu erheblichen Einsparungen führen kann.
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Bei Bearbeitung im Folgeverbund, bei dem mehrere unterschiedliche Werkzeuge in mehreren Arbeitsschritten die Werkstücke erzeugen, wird insbesondere der Vorteil erreicht, dass die Schneid- bzw. Schweißlinie in einem vorbestimmten und einstellbaren Abstand vom Bearbeitungsort des Metallbandes festlegbar ist, so dass der Arbeitsprozess nach Unterbrechung für den Verbindungsvorgang von Bandende und Bandanfang unmittelbar fortgesetzt werden kann unter Vermeidung weiterer Nachjustierungsarbeiten, welche sehr zeitaufwendig sind und sogar mehrere Stunden dauern können.
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Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung zum Inhalt.
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Es können entweder eine Laserschneidvorrichtung vorgesehen sein, die sowohl das Bandende als auch den Bandanfang bearbeitet, als auch mehrere, vorzugsweise zwei Laserschneidvorrichtungen vorhanden sein, wobei die Bearbeitung von Bandende und Bandanfang beispielsweise gleichzeitig erfolgen kann, wodurch der Verbindungsvorgang von Bandende und Bandanfang weiter verkürzt werden kann.
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Der Abstand der Schneidlinie von der Außenkontur des betreffenden Klemmwerkzeugs hängt im Wesentlichen von der Dicke des zu schneidenden Bandmaterials, wobei er mit zunehmender Dicke des Bandmaterials entsprechend größer wird.
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Vorteilhafterweise beträgt der Abstand zwischen 0,1 mm und 20 mm. Er kann je nach Material auch größer sein.
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Vorteilhafterweise erfolgt das Zusammenschweißen von Bandende und Bandanfang mittels einer Laserschweißvorrichtung, die an sich bekannt ist.
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In einem Folgeverbundwerkzeug wird zur Einstellung der Abstände zwischen den einzelnen Bearbeitungsorten durch die Bearbeitungswerkzeuge ein sog. Rastmaß verwendet. Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Einrichtung zur Anpassung der Stellung des ersten Klemmwerkzeugs an dieses Rastmaß des Verarbeitungsprozesses auf, wobei diese Einrichtung vorzugsweise schienenartig ist.
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Mit weiterem Vorteil ist eine Bandführungseinrichtung mit seitlichen Bandführungsrollen vorgesehen, wodurch das zu verschweißende Metallband exakt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung geführt werden kann.
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Um den Verbindungsvorgang so schnell wie möglich zu machen, weist die erfindungsgemäße Vorrichtung weiterhin eine Einrichtung zum Abführen des Schneidabfalls auf, so dass dieser an der abgetrennten Stelle den Bereich so schnell wie möglich frei macht, um das Heranführen des Bandendes an den ebenfalls konturierten Bandanfang zum Verschweißen der beiden so schnell wie möglich ermöglicht.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Darin zeigt:
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1 das Bandende eines von einem Coil abgewickelten Metallbandes;
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2 das Bandende von 1 sowie den Bandanfang eines neuen Metallbandes in einem Bearbeitungsraum;
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3 die am Bandende zu erzeugende Schnitt- bzw. Schneidlinie und schraffiert die als Abfall anfallende Teilfläche;
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4 zusätzlich die am Bandanfang zu erzeugende Schnitt- bzw. Schneidlinie und schraffiert die als Abfall anfallende Teilfläche;
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5 die erzeugten Schneidlinien am Bandende und Bandanfang;
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6 den an das Bandende zusammengeführten Bandanfang, welche entlang der Schneidlinie in einer Schweißlinie verschweißt wurden;
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7 die Konturen der auszustanzenden Werkstücke auf dem Metallband, an die die Schneid- und Schweißlinie von Bandende und Bandanfang angepasst sind;
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8 beispielhaft eine nicht senkrecht zur Bandlängskante verlaufende gerade Schneid- und Schweißlinie;
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9 in perspektivischer Ansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum schnellen Verbinden von Bandende und Bandanfang, jedoch ohne Metallband;
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10 in schematischer Draufsicht die Klemmvorrichtung mit erstem und zweitem Klemmwerkzeug, die Bandanfang bzw. Bandende des Metallbandes klemmen;
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11 eine ähnliche Ansicht wie jene von 10, jedoch mit bereits konturiertem Bandanfang und Bandende nach Entfernen des Trennabfalls; und
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12 eine ähnliche Ansicht wie jene von 10 und 11, jedoch mit dem an das konturierte Bandende zusammengeführten Bandanfang und der sich daraus ergebenden Verbindungs- und Schweißlinie.
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In der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
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Es wird zunächst Bezug genommen auf die 1 bis 8, die prinzipiell die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigen, die weiter unten unter Bezugnahme auf die 10 bis 12 noch eingehender beschrieben wird.
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In 1 ist in Draufsicht ein Bandende 11 eines von einem Coil abgewickelten Metallbandes 1 dargestellt. Das Metallband bewegt sich in Durchlaufrichtung gemäß Pfeil 3 von links nach rechts. Senkrecht zur Durchlaufrichtung des Metallbandes 1 weist das Bandende 11 eine Schneidlinie 13 auf, die als gerade Linie ausgebildet ist.
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In 2 ist hinter dem Bandende 11 von 1 ein Bandanfang 15 eines nächsten Metallbandes 2 dargestellt, das eine ebenfalls geradlinige und zur Durchlaufrichtung senkrecht verlaufende Schneidlinie 17 aufweist, die vom Metallbandhersteller erzeugt wurde.
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3 zeigt eine zu erzeugende, eine Kontur aufweisende Schneidlinie 19, wodurch eine abzutrennende Abfallfläche oder Teilfläche 21 am Bandende 11 entsteht, die in 3 schraffiert dargestellt ist.
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In 4 ist am Bandanfang 15 eine Schneidlinie 23 gezeigt, die zu einer Abfallfläche oder Teilfläche 25 am Bandanfang 15 führt.
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5 zeigt die nach Erzeugen der Schneidlinien 19 und 23 entstehenden Konturen am Bandende 1 bzw. Bandanfang 2, die sich, wie aus 5 ersichtlich, komplementär ergänzen, d. h. zusammenpassen.
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In 6 sind die Schneidlinien 19 und 23 zusammengeführt, wobei der Bandanfang 15 gemäß Pfeil 4 zu dem Bandende 11 bewegt wurde und Bandende 11 mit Bandanfang 15 entlang der Schneidlinien 19 und 23 miteinander verschweißt wurden, wodurch eine gemeinsame Verbindungslinie entstanden ist.
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7 zeigt die verschweißten Bandende 11 und Bandanfang 15 und schematisch die Konturen dreier Werkstücke 31, die identisch sind, und im Rahmen eines Endlosstanzprozesses, der ein kontinuierlicher Stanzprozess ist, ausgestanzt werden sollen.
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Aus 7 wird ersichtlich, dass sich die Schneidlinien 19 und 23 aus der Kontur des benachbarten Werkstücks 31 ergeben, wobei ersichtlich ist, dass die Schneidlinien 19 und 23, die sich zu einer Verbindungs- und Schweißlinie 35 gemäß 6 zusammenfügen, exakt zwischen zwei Werkstücken 31 passen und der Abstand der drei Werkstücke 31 somit konstant verbleibt. Die getaktete Förderstrecke der Metallbänder 1 und 2 kann somit konstant bleiben und der Stanzprozess ohne Unterbrechung und Neueinstellung und ohne Beschädigung des Stanzwerkzeuges erfolgen. Die sich hieraus ergebenden Vorteile wurden beschrieben und liegen auf der Hand.
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Neben den dargestellten großen Werkstücken 31 sind selbstverständlich auch kleinere Werkstücke erzeugbar oder können bei breiteren Metallbändern 1 und 2 die Werkstücke, beispielsweise 31, auch nebeneinander („mehrfachfallend“) angeordnet sein.
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In 8, die nur zur Erläuterung dient, ist ein schräger, jedoch geradliniger Verlauf der Schneidlinien bzw. der Schweißlinie 25, wie eingangs erläutert, dargestellt.
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Es wird nunmehr Bezug genommen auf 9, in der eine erfindungsgemäße Vorrichtung 41 zum schnellen Verbinden eines Bandendes und eines Bandanfangs dargestellt ist. Die Vorrichtung 41 umfasst einen höhenverstellbaren Hubtisch 43, auf dem eine Klemmvorrichtung 45 angeordnet ist.
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Die Klemmvorrichtung 45 weist einen ersten Klemmbalken 47 auf, an dem ein erstes Klemmwerkzeug 49 angeordnet ist. Das erste Klemmwerkzeug 49 weist eine obere Klemmzange 51 und eine untere Klemmzange 53 auf, zwischen die das Metallband mit dem Bandanfang 15 (nicht dargestellt) geklemmt wird.
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Die Klemmvorrichtung 45 weist weiterhin einen zweiten Klemmbalken 55 mit einem zweiten Klemmwerkzeug 57 mit einer oberen Klemmzange 58 und einer unteren Klemmzange 59 auf. Eine Bandführungseinrichtung 61 ist vorgesehen, die zum Einführen des neuen Bandanfangs (nicht dargestellt), abgewickelt von einem Coil, dient, wobei zur Seitenführung des Bandanfangs und des sich danach anschließenden Metallbandes Bandführungsrollen 63 vorgesehen sind.
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Die Klemmvorrichtung 45 ist an den seitlichen Schienen 64 und 65 längs verschiebbar, wobei die Schienen vorteilhafterweise ein Rastmaß aufweisen, welches zu dem Rastmaß der Bearbeitungsvorrichtung (nicht dargestellt) passt, so dass die Klemmvorrichtung 45 in einem vorbestimmten Abstand zu der Bearbeitungsmaschine und verrastbar angeordnet ist. Damit kann die zu erzeugende Schweißlinie 35 ortsbestimmt festgelegt werden.
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Zusätzlich ist eine seitliche Einstellrichtung (nicht dargestellt) der Klemmvorrichtung 45 vorgesehen, die entweder von Hand mit einer Rändelschraube oder mittels einer motorischen Einstellung entsprechend ausrichtbar ist.
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Nachfolgend wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung 41 unter Bezugnahme auf die 10 bis 12 näher erläutert.
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In 10 ist in Draufsicht schematisch die Klemmvorrichtung dargestellt. Das Bandende 11 des Metallbandes 1 wird von dem ersten Klemmwerkzeug 49, gelagert in dem ersten Klemmbalken 47, geklemmt. Das erste Klemmwerkzeug 49 klemmt das Bandende 11 mit einer ausreichend großen Abfallfläche bzw. Teilfläche 21 und weist die der Schneidlinie 19 entsprechende Außenkontur auf.
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Der neue Bandanfang 15 des Metallbandes 2 wird in dem Klemmbalken 55 mittels des zweiten Klemmwerkzeugs 57 geklemmt, wobei sich die Abfallfläche oder Teilfläche 25 ergibt. Das zweite Klemmwerkzeug 57 weist eine der Schneidlinie 23 entsprechende Außenkontur auf.
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Nach Erzeugen der Schneidlinien 19 und 23, das heißt nach Abtrennen der Abfallflächen 21 und 25 ergibt sich die Darstellung gemäß 11.
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In 12 ist der Bandanfang 15 in der Figur nach rechts zu dem feststehenden Bandende 11 zusammengeführt, so dass sich die Schneidlinien 19 und 23 gegenüberliegen und mittels bevorzugt einer Laserschweißeinrichtung (nicht dargestellt) sich die konturierte Schweißlinie 35 erzeugen lässt. Danach werden die Klemmwerkzeuge 49 und 57 gelöst und die verbundenen Metallbänder 1 und 2 können dem Bearbeitungsprozess zugeführt werden.
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Für den Schneideprozess wurde die Bearbeitung mittels eines oder mehrerer Laser bevorzugt angegeben. Alternativ kann jedoch auch die schneidende Bearbeitung mittels Wasser, Plasma oder mittels Wolfram-Intergasschweißen (WIG) oder Metallaktivgasschweißen (MAG) erfolgen.
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Die Konturen der Schneid- bzw. Schweißlinien sind beliebig. Sie können gerade und auch gerundete Abschnitte aufweisen. Grundsätzlich ist eine jede beliebige Kombination daraus möglich.
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Zu deren Erzeugung kann bei Bearbeitung mit Laser eine Laserablenkung mittels Spiegel vorgesehen sein, mit der auch komplizierte Konturen erzeugt werden können. Die Laserbearbeitung kann sowohl für das Schneiden als auch für das Schweißen zum Einsatz kommen. Anstelle von Laserablenkung mittels Spiegeln können auch herkömmliche Laserroboter Verwendung finden.
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Vorteilhafterweise wird mit der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zum schnellen Verbinden von Bandende und Bandanfang von von Coils abgewickelten Metallbändern geschaffen mittels der ein materialsparendes Anordnen der zu erzeugenden Werkstücke verwirklicht werden kann und gleichzeitig eine produktionssichere Herstellung der Werkstücke erreicht wird, ohne Gefährdung der eingesetzten Werkzeuge, wie oben ausgeführt.
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Je nach Materialbedingungen des Metallbandes kann die Schneidlinie von Bandende und Bandanfang der Kontur des ersten und zweiten Klemmwerkzeugs exakt oder nur im Wesentlichen folgen, so dass nicht für jede Form der zu erzeugenden Verbindungslinie auch ein entsprechendes Klemmwerkzeug existieren muss.
