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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines einteiligen Knickrohrteils bestehend aus einem ersten Rohrteil und einem zweiten Rohrteil, wobei die Rohrachsen der Rohrteile durch einen Winkel α zueinander angeordnet sind, bei dem das erste und zweite Rohrteil als mehrteilige Rohrkonstruktion konstruiert werden, und bei dem die mehrteilige Rohrkonstruktion zu einer gestreckten Rohrkonstruktion gestreckt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Softwaremodul zum Durchführen des o. g. Verfahrens zur Herstellung eines Knickrohrteils.
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Ein Profil ist ein länglicher Körper, dessen Länge in der Regel wesentlich größer als sein Querschnitt ist und der aus einem im Wesentlichen unflexiblen Material gefertigt ist. Profile können einen beliebigen offenen oder geschlossenen Querschnitt aufweisen. Rohre stellen Profile mit geschlossenem Querschnitt dar. Die gebräuchlichsten Rohrarten sind Rohre mit einem kreisförmigen Rohrquerschnitt (Rundrohre) und Rohre mit einem rechteckigen Rohrquerschnitt (Rechteckrohre). Zu den bekanntesten Profilen mit offenem Querschnitt zählen I-Profil, T-Profil, U-Profil und Z-Profil. Unter einem Knickteil wird im Rahmen dieser Anmeldung ein Profilteil mit einer einteiligen Eckverbindung verstanden, das aus einem Profil durch Laserschneiden und anschließendes Kanten hergestellt wird.
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Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Profilteile durch Schweißen zu einer mehrteiligen Konstruktion zu verbinden, wobei die Konturen der einzelnen Rohrteile zuvor lasergeschnitten werden. Die Herstellung solcher Konstruktionen erfordert in jedem Fall mehrere aufwändige Bearbeitungsschritte. Dabei verursacht vor allem der Aufbau geeigneter Haltesysteme für die zu schweißenden Profilteile einen hohen Aufwand.
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Um den Aufwand bei der Herstellung zu reduzieren, werden im Stand der Technik Knickteile verwendet, die aus einem Profil durch Laserschneiden und Kanten hergestellt werden. Die Geometrie eines Knickteils, d. h. die Ausrichtung der Achsen der einzelnen Profilabschnitte, stimmt mit der mehrteiligen Konstruktion überein, nur die Verbindung zwischen den Profilteilen wird auf andere Art und Weise erzeugt.
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1a zeigt ein einteiliges Knickteil 1 bestehend aus einem ersten Profilteil 2 mit einem rechteckigen Querschnitt, Rechteckrohrteil genannt, und einem zweiten Rechteckrohrteil 3, die um eine Biegekante 4 gekantet und unter einem Winkel α zueinander angeordnet sind. Dabei ist der Winkel α zwischen den Rohrachsen 5, 6 der beiden Rechteckrohrteile 2, 3 definiert. Die beiden Rechteckrohrteile 2, 3 bilden im Bereich der Biegekante 4 eine einteilige Eckverbindung 7 aus. Beide Rechteckrohrteile 2, 3 weisen jeweils zwei seitliche Rechteckseiten 8, 9, 10, 11 und eine innere Rechteckseite 12, 13 auf, die im gekanteten Zustand aneinander stoßen und als seitliche Stoßkanten 8–11 bzw. als innere Stoßkanten 12, 13 bezeichnet werden. Die seitlichen Stoßkanten 8–11 sind senkrecht zur Biegekante 4 ausgerichtet und die inneren Stoßkanten 12, 13 verlaufen parallel zur Biegekante 4. 1b zeigt das einteilige Knickteil 1 von 1a in einer gestreckten Ausführung. Dabei wurde das zweite Rechteckrohrteil 3 so um die Biegekante 4 gekantet, dass die Rohrachse 6 des zweiten Rechteckrohrteils 3 kollinear zu der Rohrachse 5 des ersten Rechteckrohrteils 2 ausgerichtet ist. Zwischen den Stoßkanten 8, 9, 12 des ersten Rechteckrohrteils 2 und den Stoßkanten 10, 11, 13 des zweiten Rechteckrohrteils 3 bildet sich ein Abfallteil 14, das nicht zu dem einteiligen Knickteil 1 gehört.
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2a zeigt ein einteiliges Knickteil 21 bestehend aus einem ersten und einem zweiten Profilteil 22, 23 mit einem kreisförmigen Rohrquerschnitt, die als Rundrohrteile bezeichnet werden. Die Rundrohrteile 22, 23 sind um eine Biegekante 24 gekantet und unter einem Winkel β angeordnet, der zwischen den Rohrachsen 25, 26 der beiden Rundrohrteile 22, 23 gebildet ist. Die beiden Rundrohrteile 22, 23 bilden im Bereich der Biegekante 24 eine einteilige Eckverbindung 27 aus. Die beiden Rundrohrteile 22, 23 weisen jeweils eine Stoßkante 28, 29 auf, die in der geknickten Ausführung von 2a aneinander stoßen. 2b zeigt das einteilige Knickteil 21 mit kreisförmigem Rohrquerschnitt von 2a in einer gestreckten Ausführung. Das zweite Rundrohrteil 23 wurde so um die Biegekante 24 gekantet, bis die Rohrachsen 25, 26 der beiden Rundrohrteile 22, 23 kollinear zueinander ausgerichtet sind. Zwischen den Stoßkanten 28, 29 der Rundrohrteile 22, 23 bildet sich ein Abfallteil 30, das nicht zu dem einteiligen Knickteil 21 gehört.
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In der Praxis hat sich gezeigt, dass es hilfreich sein kann, wenn die Stoßkanten der Profilteile mit Positionierelementen versehen sind, um die korrekte Ausrichtung der Profilteile sicherzustellen. Als Positionierelemente werden vor allem Nut- und Federelemente, dreieckförmige Elemente, halbkreisförmige Elemente oder Puzzleelemente verwendet.
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Bei der Herstellung von Knickteilen mit einteiliger Eckverbindung treten zwei wesentliche Probleme auf: Das gestreckte Knickteil, das in einer Laserschneidanlage hergestellt wird, wird in einem folgenden Bearbeitungsschritt im Bereich der Eckverbindung um die Biegekante gekantet. Die Eckverbindung zwischen den Profilteilen muss einerseits so stabil sein, dass das Material die Belastung beim Kanten aushält und nicht reißt. Andererseits muss die Eckverbindung so dünn sein, dass die Profilteile händisch ohne aufwändige technische Hilfsmittel um die Biegekante gekantet werden können. Ein weiteres Problem bei der Herstellung des gestreckten Knickteils besteht darin, dass die Profilteile nach dem Laserschneiden nur über Verbindungsstege verbunden sind und bereits in der Laserschneidanlage an der Biegekante einknicken können. Ein derartiges Einknicken würde zu einer Unterbrechung des Laserschneidprozesses führen. Es erfordert von Konstrukteur und Programmierer viel Erfahrung, um die Verbindung zwischen den Rohrteilen so auszubilden, dass sie stabil genug ist und dennoch händisch gekantet werden kann.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgegenüber darin, ein Verfahren zur Herstellung einer einteiligen Eckverbindung und ein Softwaremodul zur Herstellung einer einteiligen Eckverbindung dahingehend weiter zu entwickeln, dass die Prozesssicherheit bei der Herstellung einteiliger Eckverbindungen erhöht wird und die Herstellung einteiliger Eckverbindungen auch von ungeübten Programmierern und/oder Maschinenbedienern durchgeführt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines einteiligen Knickrohrteils, bei dem aus einem Datenspeicher, der geometrische Formen zur Ausgestaltung der Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Rohrteil in Abhängigkeit von Material, Materialdicke und Rohrquerschnitt der Rohrteile umfasst, die Geometrie und Position mindestens eines Verbindungsstegs zwischen dem ersten und zweiten Rohrteil vorgeschlagen werden.
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Zur Stabilisierung von Rohren mit einem runden Rohrquerschnitt wird vorteilhafterweise nach Anspruch 2 ein einzelner Verbindungssteg vorgeschlagen, für dessen Breite vorteilhaft nach Anspruch 3 einen Wert zwischen der Materialdicke und 1/18 des Rohrumfangs vorgeschlagen wird. Die vorgeschlagene Breite hängt von den verschiedenen Rohrparametern in komplizierter Weise ab, entspricht jedoch oftmals ungefähr der zweifachen Materialdicke.
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Zur Stabilisierung von Rohren mit einem rechteckigen Rohrquerschnitt wird vorteilhafterweise nach Anspruch 4 unterhalb einer Grenzdicke des Materials ein einzelner Verbindungssteg vorgeschlagen, dessen Breite vorteilhafterweise nach Anspruch 5 zwischen der Materialdicke und der Gesamtbreite der Seite des Rechtecks, auf der sich der Verbindungssteg befindet, liegt.
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Vorteilhafterweise werden nach Anspruch 6 bei Rohren mit rechteckigem Rohrquerschnitt und einer Materialdicke überhalb der in Anspruch 4 genannten Grenzdicke zwei Verbindungsstege vorgeschlagen, für deren Breiten vorteilhafterweise nach Anspruch 7 ein Wert zwischen der Materialdicke und der halben Gesamtbreite der Seite des Rechtecks, auf der sich der jeweilige Steg befindet, vorgeschlagen werden. Die vorgeschlagenen Breiten hängen von den verschiedenen Rohrparametern in komplizierter Weise ab, entspricht jedoch oftmals ungefähr der zweifachen Materialdicke.
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Wenn das erste und zweite Rohrteil mit mindestens einem Positionierelement versehen sind, so werden zum einfachen Entfernen der Abfallteile vorteilhafterweise nach Anspruch 9 in der gestreckten Rohrkonstruktion mindestens drei Abfallteile definiert, wobei vorteilhafterweise nach Anspruch 10 mindestens das mittlere Abfallteil mit Microjoints versehen wird, die das mittlere Abfallteil mit dem ersten und dem zweiten Rohrteil verbinden.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Softwaremodul zur Herstellung eines einteiligen Knickrohrteils, bei dem erfindungsgemäß ein Datenspeicher vorgesehen ist, der geometrische Formen zur Ausgestaltung der Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Rohrteil umfasst.
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Um dem Datenspeicher vollständige Vorschläge für die Konstruktion eines beliebigen, einteiligen Knickrohrteils entnehmen zu können, umfasst dieser vorteilhafterweise nach Anspruch 12 die Geometrie und Position des mindestens einen Verbindungsstegs zwischen dem ersten und zweiten Rohrteil, vorteilhafterweise nach Anspruch 13 die Geometrie und Position des mindestens einen Positionierelements an einer Stoßkante des ersten und zweiten Rohrteils, und vorteilhafterweise nach Anspruch 14 die Geometrie des mindestens einen Abfallteils zwischen dem ersten und zweiten Rohrteils.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
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Es zeigen:
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1a, b ein bekanntes Knickteil bestehend aus zwei Rechteckrohrteilen in einer geknickten (1a) und einer gestreckten Anordnung (1b);
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2a, b ein bekanntes Knickteil bestehend aus zwei Rundrohrteilen in einer geknickten (2a) und einer gestreckten Anordnung (2b);
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3 eine bekannte Vorrichtung zur Steuerung einer Laserschneidanlage;
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4 die Verfahrenabschnitte eines bekannten Verfahrens zur Herstellung einer einteiligen Eckverbindung;
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5a, b den ersten (5a) und zweiten erfindungsgemäßen Verfahrensabschnitt (5b) des in 4 gezeigten Verfahrens zur Herstellung einer einteiligen Eckverbindung; und
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6a, b das Knickteil der 1a, b mit Abfallteilen in der abgewickelten Anordnung (6a) und in einer 3-dimensionalen Ansicht (6b).
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3 zeigt eine bekannte Laserschneidanlage 41, die mit Hilfe einer numerischen Steuerungsvorrichtung 42 gesteuert wird. Zur Automatisierung der Laserschneidanlage 41 ist eine Automatisierungsvorrichtung 43 vorgesehen, deren Steuerung ebenfalls über die Steuerungsvorrichtung 42 erfolgt.
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Die Steuerungsvorrichtung 42 umfasst hardwareseitig ein MMC-Bediensystem 44 (Man Machine Control) mit einem als Industrie-PC ausgebildeten Steuerungscomputer 45 und einer Bedieneinrichtung 46 mit einem Bildschirm 47 als Anzeigeeinheit und einer Eingabeeinheit 48, die bspw. als Tastatur, Maus und/oder Touchpanel ausgebildet ist. Weiterhin umfasst die Steuerungsvorrichtung 42 eine Maschinensteuertafel 49 zur manuellen Bedienung der Laserschneidanlage 41 und der Automatisierungsvorrichtung 43, wobei vor allem sicherheitsrelevante Bedienungen ausgeführt werden, sowie eine NCU-Baugruppe 50 (Numerical Control Unit) mit integrierter NC-Steuereinheit 51 (Numerical Control) und SPS-Steuereinheit 52 (speicherprogrammierbare Steuerung) zur Steuerung der Laserschneidanlage 41 und der Automatisierungsvorrichtung 43. Die NC- und SPS-Steuereinheiten 51, 52 können auch als separate Baugruppen ausgebildet sein.
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Die Steuerungsvorrichtung 42 umfasst softwareseitig eine Bediensoftware 53 zur Steuerung der Laserschneidanlage 41, eine Bediensoftware 54 zur Steuerung der Automatisierungsvorrichtung 43, Softwaremodule 55 zur Auftragsverwaltung, Werkzeugverwaltung und/oder Palettenverwaltung, eine Programmverwaltung 56 zur Verwaltung von Bearbeitungsprogrammen und einen Datenspeicher 57, in dem Bearbeitungsparameter für die Bearbeitungsprogramme gespeichert sind. Der Begriff ”Bearbeitungsprogramm” umfasst neben dem NC-Programm sämtliche Technologiedaten, die aus dem NC-Programm in externe Datenspeicher ausgelagert sind. Außerdem können weitere Anwendungen, wie bspw. ein Konstruktionssystem, ein Programmiersystem oder ein kombiniertes Konstruktions- und Programmiersystem, auf dem Steuerungscomputer 45 installiert sein.
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An der Herstellung eines Knickteils sind ein Konstrukteur, ein Programmierer und ein Maschinenbediener beteiligt, die zum Teil in Personalunion von einer oder zwei Personen ausgeübt werden können. Die Konstruktion eines Knickteils erfolgt mit Hilfe eines Konstruktionssystems 58 (CAD-System) oder eines kombinierten Konstruktions- und Programmiersystems 59 (CAD-/CAM-System), wobei die Abkürzungen CAD und CAM für Computer Aided Design und Computer Aided Manufacturing stehen. Fertige Konstruktionszeichnungen können auf einer dafür in einem Netzwerk 60 vorgesehenen gemeinsamen CAD-Datenablage 61 abgelegt werden, auf die die Programmierer bei Bedarf zugreifen können.
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Die Laserschneidanlage 41 wird über Bearbeitungsprogramme gesteuert, die mit Hilfe eines Programmiersystems oder manuell an der Bedieneinrichtung 46 des MMC-Bediensystems 44 erstellt werden. Programmiersysteme kennen grundlegende und spezielle NC-Funktionen und wissen, welche Technologiedaten benötigt werden und welche Regeln für die Bearbeitung gelten. Damit können sie die Bearbeitung automatisch definieren und ein Bearbeitungsprogramm generieren. Bei dem Ausführungsbeispiel der 3 sind neben dem kombinierten Konstruktions- und Programmiersystem 59 ein weiteres kombiniertes Konstruktions- und Programmiersystem 62 auf dem Steuerungscomputer 45 und ein Programmiersystem 63 (CAM-System) im Netzwerk 60 installiert. Die Programmiersysteme 59, 62, 63 sind mit einer CAM-Datenablage 64 verbunden, auf die die Programmierer und Maschinenbediener zugreifen können. Der Programmierer legt die fertigen Bearbeitungsprogramme in der CAM-Datenablage 64 ab. Der Maschinenbediener kann auf die CAM-Datenablage 64 zugreifen und die Bearbeitungsprogramme aus der CAM-Datenablage 64 in die Programmverwaltung 56 des Steuerungscomputers 45 importieren.
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4 zeigt in Form eines Ablaufdiagramms ein bekanntes Verfahren zur Herstellung eines Knickteils mit einer einteiligen Eckverbindung. Das bekannte Verfahren umfasst sechs aufeinander folgende Verfahrensabschnitte.
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In einem ersten Verfahrensabschnitt V1 erstellt ein Konstrukteur mit Hilfe eines Konstruktionssystems 58 oder dem Konstruktionsmodul eines kombinierten Konstruktions- und Programmiersystems 59, 62 eine Konstruktionszeichnung des Knickteils. Die Konstruktionszeichnung umfasst sowohl eine dreidimensionale Zeichnung des Knickteils als auch eine zweidimensionale Zeichnung der abgewickelten und gestreckten Profilkonstruktion.
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In einem zweiten Verfahrensabschnitt V2 erstellt ein Programmierer mit Hilfe eines Programmiersystems 63 oder dem Programmiermodul des kombinierten Konstruktions- und Programmiersystems 59, 62 ein Bearbeitungsprogramm, um die gestreckte Profilkonstruktion auf der Laserschneidanlage 41 durch Laserschneiden aus einem Profil herzustellen.
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In einem dritten Verfahrensabschnitt V3 wird die gestreckte Profilkonstruktion auf der Laserschneidanlage 41 durch Laserschneiden aus einem Profit hergestellt. Dabei wird zunächst ein Profil bspw. mit Hilfe der Automatisierungsvorrichtung 43 in die Laserschneidanlage 41 befördert, die gestreckte Profilkonstruktion geschnitten und im Anschluss die gestreckte Profilkonstruktion bspw. mit Hilfe der Automatisierungsvorrichtung 43 aus der Laserschneidanlage 41 befördert.
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In einem vierten Verfahrensabschnitt V4 wird bei der gestreckten Profilkonstruktion das Abfallteil zwischen dem ersten und zweiten Profilteil händisch entfernt. Nach dem Entfernen des Abfallteils wird das Knickteil mit der einteiligen Eckverbindung in einem fünften Verfahrensabschnitt V5 durch Biegen hergestellt. In einem sechsten und letzten Verfahrensabschnitt V6 werden das erste und zweite Profilteil im Bereich der Stoßkanten mittels einer Schweißvorrichtung, die bspw. als Laserschneidanlage ausgebildet ist, miteinander verschweißt. Nach Verfahrensabschnitt V6 ist das bekannte Verfahren zur Herstellung eines Knickteils mit einer einteiligen Eckverbindung beendet.
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5a zeigt den ersten Verfahrensabschnitt V1 des in 4 gezeigten erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer einteiligen Eckverbindung. Die Konstruktion wird anhand des Knickteils 1 der 1a, b gezeigt. Zur Konstruktion des Knickteils 1 wird bspw. das in 3 gezeigte Konstruktionssystem 58 oder das kombinierte Konstruktions- und Programmiersystem 59, 62, 63 verwendet.
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Der Konstrukteur wählt in einem Schritt S1 das Material, die Materialdicke und den Rohrquerschnitt der Rechteckrohrteile 2, 3 aus und legt die geometrische Anordnung der Rohrachsen 5, 6 der Rechteckrohrteile 2, 3 fest. In einem Schritt S2 entscheidet der Konstrukteur, ob die Rechteckrohrteile 2, 3 über eine einteilige Eckverbindung 7 verbunden werden sollen. Soll keine einteilige Eckverbindung 7 zwischen den Rechteckrohrteilen 2, 3 ausgebildet werden (N in Schritt S2), ist das Verfahren nach Schritt S2 beendet. Wenn die Rechteckrohrteile 2, 3 über eine einteilige Eckverbindung 7 verbunden werden sollen (J in Schritt S2), legt der Konstrukteur in einem Schritt S3 fest, wo die einteilige Eckverbindung 7 ausgebildet werden soll.
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Das Konstruktionssystem überprüft in einem Schritt S4, ob die eingestellten Größen Material, Materialdicke und Rohrquerschnitt sowie der Winkel zwischen den Rohrachsen 5, 6 eine fertigungsgerechte und prozesssichere Herstellung des Knickteils 1 erlauben. Wenn die eingestellten Größen Material, Materialdicke und Rohrquerschnitt und/oder der Winkel zwischen den Rohrachsen 5, 6 keine fertigungsgerechte und prozesssichere Herstellung erlauben (N in Schritt S4), wird der Konstrukteur in einem Schritt S5 aufgefordert, die Größen bzw. den Winkel zu verändern. Entscheidet sich der Konstrukteur gegen eine Anpassung (N in Schritt S5), ist das Verfahren nach Schritt 55 beendet. Entscheidet sich der Konstrukteur für eine Anpassung (J in Schritt S5), ändert er in einem Schritt S6 das Material, die Materialdicke, den Rohrquerschnitt und/oder den Winkel zwischen den Rohrachsen 5, 6. Nach Schritt S6 wird das Verfahren mit Schritt S4 fortgesetzt.
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Wenn eine fertigungsgerechte und prozesssichere Herstellung des Knickrohrteils 1 möglich ist (J in Schritt S4), entscheidet der Konstrukteur in einem Schritt S7, ob die Rechteckrohrteile 2, 3, durch Positionierelemente in ihrer Lage positioniert werden sollen. Wenn Positionierelemente angebracht werden sollen (J in Schritt S7), legt der Konstrukteur in einem Schritt S8 die Anzahl, Geometrie und Position der Positionierelemente fest.
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In einem Schritt S9 erstellt das Konstruktionssystem durch Strecken der Knickteils eine ”gestreckte Rohrkonstruktion”, bei der die Rohrachsen 5, 6, der Rohrteile 2, 3 in einer Ebene liegen, und macht dem Konstrukteur aus einem Datenspeicher einen Vorschlag, wie die Eckverbindung 7 der Rechteckrohrteile 2, 3 und das Abfallteil zwischen dem ersten und zweiten gestreckten Rechteckrohrteil 2, 3 im Bereich der Biegekante 4 ausgebildet sein können. Der Datenspeicher enthält Angaben über die Anzahl und Geometrie von Verbindungsstegen, die das erste und zweite Rechteckrohrteil 2, 3 miteinander verbinden, und die Gestaltung des Abfallteils oder der Abfallteile zwischen den Rechteckrohrteilen 2, 3.
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Der Konstrukteur entscheidet in einem Schritt S10, ob er die aus dem Datenspeicher vorgeschlagenen Werte übernimmt. Wenn der Konstrukteur die vorgeschlagenen Werte nicht übernimmt (N in Schritt S10), ersetzt er die vorgeschlagenen Werte in einem Schritt S11. In einem Schritt S12 überprüft das Konstruktionssystem, ob die geänderten Werte innerhalb voreingestellter Grenzen für eine fertigungsgerechte und prozesssichere Herstellung des Knickteils 1 liegen. Liegen die eingestellten Werte außerhalb der Grenzen für eine fertigungsgerechte und prozesssichere Herstellung (N in Schritt S12), wird der Konstrukteur in einem Schritt S13 mit einer Meldung, bspw. in der Form ”Keine prozesssichere Herstellung möglich! Bitte Werte ändern.”, gewarnt und aufgefordert, die Werte zu ändern.
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Entscheidet sich der Konstrukteur für eine Änderung (J in Schritt S13), ändert er die Werte in einem Schritt S14. Nach Schritt S14 wird das Verfahren mit Schritt S12 fortgesetzt. Ändert er die Werte hingegen nicht (N in Schritt S13), wird das Verfahren nach Schritt S13 abgebrochen, da keine fertigungsgerechte und prozesssichere Herstellung des Knickteils 1 möglich ist.
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Wenn der Konstrukteur die vom Konstruktionssystem aus dem Datenspeicher vorgeschlagenen Werte übernimmt (J in Schritt S10), oder wenn die vom Konstrukteur geänderten Werte innerhalb der Grenzen für eine fertigungsgerechte und prozesssichere Herstellung liegen (J in Schritt S12), wird das dreidimensionale Datenmodell des gestreckten Knickteils in einem Schritt S15 abgewickelt und beide Datenmodelle werden in einem Schritt S16 als Konstruktionszeichnung des Knickteils 1 gespeichert und bspw. auf der CAD-Datenablage 61 abgelegt, damit alle Programmierer auf die Konstruktionszeichnung zugreifen können. Nach Schritt S16 ist der erste Verfahrensabschnitt V1 des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer einteiligen Eckverbindung beendet.
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Bei der Konstruktion des Knickteils entstehen verschiedene Datenmodelle, die voneinander zu unterscheiden sind. Ausgangspunkt ist das dreidimensionale Datenmodell des Knickteils mit der Eckverbindung, bei dem die Rohrachsen unter dem Winkel α angeordnet sind. Aus diesem Datenmodell wird durch Strecken ein dreidimensionales Datenmodell des gestreckten Knickteils, bei dem die Rohrachsen kollinear ausgerichtet sind. Schließlich entsteht durch Abwicklung ein zweidimensionales Datenmodell des abgewickelten, gestreckten Knickteils. Die Funktionen ”Strecken” und ”Abwickeln” führen moderne Konstruktionssysteme auf Knopfdruck automatisch durch.
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5b zeigt den zweiten Verfahrensabschnitt V2 des in 4 gezeigten erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer einteiligen Eckverbindung. Der zweite Verfahrensabschnitt V2 betrifft die Programmierung des Knickteils und das Erstellen eines Bearbeitungsprogramms zur Steuerung der Laserschneidanlage 41 mit Hilfe eines Programmiersystems 63 oder mit Hilfe des Programmiermoduls eines kombinierten Konstruktions- und Programmiersystems 59, 62.
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Der Programmierer importiert die im ersten Verfahrensabschnitt V1 erzeugte Zeichnung des abgewickelten, gestreckten Knickrohrteils 1 in einem Schritt S21 in das Programmiersystem 63 oder das Programmiermodul des kombinierten Konstruktions- und Programmiersystems 59, 62.
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Bei der Programmierung legt der Programmierer fest, wie ein Bauteil bearbeitet wird. Er bestimmt, in welcher Reihenfolge die Bearbeitung erfolgt und welche Bearbeitungsparameter bspw. für die Laserleistung und Vorschubgeschwindigkeit gelten. Programmiersysteme unterstützen den Programmierer dabei, geeignete Bearbeitungsparameter und Bearbeitungsstrategien für seine Bearbeitungsaufgabe zu finden. Die Informationen über geeignete Bearbeitungsparameter und Bearbeitungsstrategien sind in sogenannten Technologietabellen und Regelwerken enthalten, die den Datenspeicher 57 (3) definieren. In einer Technologietabelle sind in Abhängigkeit von der Materialart, der Materialdicke und dem Bearbeitungsverfahren geeignete Bearbeitungsparameter für alle relevanten Größen hinterlegt, die eine prozesssichere Bearbeitung ermöglichen. Bei Bedarf werden Technologietabellen in Abhängigkeit weiterer Parameter definiert.
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In einem Schritt S22 legt der Programmierer fest, wie das Rohr bearbeitet wird, um die gestreckte einteilige Rohrkonstruktion durch Laserschneiden zu erzeugen. Dabei legt der Programmierer unter anderem fest, in welcher Reihenfolge die verschiedenen Konturen bearbeitet und wo die Einstechpunkte des Laserstrahls positioniert werden. Während des Schneidprozesses in der Laserschneidanlage muss sichergestellt sein, dass die Rohrteile nicht bereits an der Biegekante einknicken. Sollte dies passieren, kann es zu einer Unterbrechung des Schneidprozesses und einer Beschädigung von Material und/oder Laserschneidanlage kommen. Um ein frühzeitiges Einknicken zu verhindern, wird zumindest ein Abfallteil über Microjoints mit den Rohrteilen verbunden. Außerdem muss der Programmierer bei Konturen, die aus dem Rohr geschnitten werden und Abfallteile darstellen, die Gefahr des Verkantens erkennen und die Abfallteile ggf. durch kleine Stege, sogenannte Microjoints, im Rohrteil halten. Die Geometrie und Position der Microjoints ist so gewählt, dass das Abfallteil problemlos, bspw. von Hand oder durch leichtes Klopfen mit einem Hammer entfernt werden kann. Die Abfallteile mit Microjoints werden nach der Laserbearbeitung in einem separaten Verfahrensschritt entfernt.
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Wenn der Programmierer seine Bearbeitung der Konstruktion beendet hat, prüft das Programmiersystem in einem Schritt S23 unter Verwendung des erfindungsgemäßen Softwaremoduls, ob unter Berücksichtigung von Rohrparametern, sowie Geometrie und Position der u. U. verwendeten Verbindungsstege, der Positionierelemente an der Stoßkante bzw. der Abfallteile zwischen dem ersten und zweiten Rohrteil, eine prozesssichere Bearbeitung möglich ist.
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So wird beispielsweise bei einem Knickrohrteil, das Positionierelemente 101, 102 aufweist, die die Stoßkanten 9, 10 der beiden Rohrteile 2, 3 zueinander justiert und fixiert, das Abfallteil 14 zwischen den beiden Rohrteilen 2, 3 in jedem Fall in drei Abschnitte zerteilt. Nur dann ist sichergestellt, dass das Abfallteil 14 prozesssicher entfernt werden kann. Anderenfalls besteht die Gefahr, dass sich das Abfallteil 14 verkantet und nicht entfernt werden kann. Auch wird geprüft ob der Bediener Microjoints gesetzt hat, falls diese notwendig sind, um eine prozesssichere Bearbeitung sicherzustellen.
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Sollte das erfindungsgemäße Softwaremodul zu dem Schluss kommen, dass eine prozesssichere Bearbeitung der programmierten Rohrkonstruktion nicht möglich ist (N), wird der Programmierer in Schritt S24 darauf hingewiesen und ein Vorschlag des Softwaremoduls in die Konstruktion eingearbeitet. Nach Schritt S24, bzw. wenn das Softwaremodul in S23 festgestellt hat, dass eine prozesssichere Bearbeitung möglich ist (J), folgt Schritt S25.
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In einem Schritt S25 legt der Programmierer die Bearbeitungsverfahren und Bearbeitungsparameter für den Anfangstrennschnitt des ersten Rohrteils, den Endtrennschnitt des zweiten Rohrteils und falls vorhanden für Konturschnitte des ersten und zweiten Rohrteils fest. Zur Ausbildung der Knickecke/Knickverbindung müssen der Endtrennschnitt des ersten Rohrteils und der Anfangstrennschnitt des zweiten Rohrteils und bei Rohrteilen mit rechteckigen Rohrquerschnitten zusätzlich zwei Freistiche definiert werden. Bei rechteckigen Rohrteilen, die über zwei Verbindungsstege verbunden sind, ist außerdem noch ein weiterer Laserschnitt zwischen den beiden Verbindungsstegen erforderlich.
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Die Konturelemente sind innerhalb der Konturgruppe gemäß ihrer Abarbeitungsreihenfolge priorisiert. Das Programmiersystem bzw. Programmiermodul schlägt für die Abarbeitungsreihenfolge vor, zunächst offene Konturen, dann sonstige Innenkonturen und zum Schluss die Außenkonturen zu schneiden In einem Schritt S30 wird die Reihenfolge der Bearbeitungsschritte überprüft. Wurden Fehler in der Reihenfolge entdeckt (N in Schritt S30), verändert der Programmierer die Reihenfolge der Bearbeitungsschritte in einem Schritt S31. Nach der Fehlerkorrektur in Schritt S31 oder wenn keine Fehler in der Reihenfolge ermittelt wurden (J in Schritt S30), erzeugt der Programmierer in einem Schritt S32 mit Hilfe des Programmiersystems bzw. Programmiermoduls ein Bearbeitungsprogramm für die Bearbeitung des Rohrs in der Laserschneidanlage 41. Der Programmierer speichert das fertige Bearbeitungsprogramm in einem Schritt S33 und legt es in einem Schritt S34 in der CAM-Datenablage 64 ab. In einem Schritt S35 übermittelt der Programmierer das fertige Bearbeitungsprogramm an die Programmverwaltung 56 des Steuerungscomputers 45 der numerischen Steuerungsvorrichtung 42.
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6a zeigt das abgewickelte Knickteil 1 der 1a, b im Bereich der Eckverbindung 7, wobei an beiden Rohrteilen 2, 3 Positionierelemente in Form eines Federelementes 101 an dem ersten Rohrteil 2 und ein korrespondierendes Nutelement 102 an dem zweiten Rohrteil 3 angebracht ist. 6b zeigt ein Knickteil ähnlich dem aus 6a. Der Unterschied zwischen dem Knickteil in 6a und dem in 6b besteht darin, dass das Knickteil in 6b keine Löcher im Abfallteil hat.
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Das erste und zweite Rohrteil 2, 3 sind über zwei Verbindungsstege 103, 104, die auf der Biegekante 4 angeordnet sind, verbunden. Die Verbindungsstege 103, 104 zwischen den Rohrteilen 2, 3 entstehen durch drei Laserschnitte 105–107.
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Dadurch, dass die Rohrteile 2, 3 über die Nut- und Federelemente 101, 102 positioniert werden, muss das Abfallteil 14 in mehrere Abschnitte unterteilt werden.
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Das Abfallteil 14 wurde in drei Abschnitte unterteilt, einen ersten Abfallabschnitt 108, einen zweiten Abfallabschnitt 109 und einen dritten Abfallabschnitt 110. Um die Abfallabschnitte 108–110 händisch einfach entfernen zu können, ist jeder Abfallabschnitt mit einem Loch 111, 112, 113 versehen, das mit dem Laserstrahl ausgeschnitten wird und als Ansatzpunkt für ein Werkzeug, bspw. einen Schraubenzieher, zum Ausbrechen der Abfallabschnitte 108–110 dient.
