DE102021118252A1

DE102021118252A1 - Verfahren zum Festlegen von Haltepositionen unter der Berücksichtigung von Niederhalteaspekten zur Entnahme eines Werkstückteils

Info

Publication number: DE102021118252A1
Application number: DE102021118252.2A
Authority: DE
Inventors: Dennis Wolf; Florian Raichle; Joachim Wipper; Bernd Rüdiger Schwald
Original assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Current assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority date: 2021-07-14
Filing date: 2021-07-14
Publication date: 2023-01-19
Also published as: WO2023285085A1

Abstract

Bereitgestellt wird ein Verfahren zum Festlegen einer Positionierung wenigstens zweier Haltevorrichtungen (24a-f) relativ zu einem Werkstückteil (14, 14a-e) zur Entnahme des Werkstückteils (14, 14a-e) aus einem Restwerkstück (15) eines plattenförmigen Werkstücks (2); Wobei das Werkstück (2) in einem in einer Y-Richtung ersten Randbereich mittels einer Spanneinrichtung (13) einer Laserschneidanlage (1) eingespannt ist; Wobei die wenigstens zwei Haltevorrichtungen (24a-f) oberhalb des Werkstücks (2) angeordnet sind und jeweils an ihrer dem Werkstück (2) zugewandten Seite eine Mehrzahl von Halteelementen (50) aufweisen; und wobei wenigstens eine der wenigstens zwei Haltevorrichtungen (24a-f) ein separates Niederhalteelement (25a, 25b) zum Niederhalten des Restwerkstücks (15) bei der Entnahme des Werkstückteils (14, 14a-e) umfasst. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: a) Initiales Festlegen der Positionierung der wenigstens zwei Haltevorrichtungen (24a-f) derart, dass wenigstens eine der Haltevorrichtungen (24a-f) in einer Halteposition wenigstens teilweise über dem Werkstückteil (14, 14a-e) positioniert ist und, dass wenigstens eine weitere der Haltevorrichtungen (24a-f) oder das Niederhalteelement (25a, 25b) außerhalb des Werkstückteils (14, 14a-e) in einem vorgebbaren Mindestabstand von einer Außenkontur des Werkstückteils (14, 14a-e) entfernt in einer Niederhalteposition positioniert ist; und b) Iteratives Anpassen der Halteposition und/oder der Niederhalteposition der wenigstens zwei Haltevorrichtungen (24a-f), um die Positionierung der Haltevorrichtungen (24a-f) für die Entnahme des Werkstückteils (14, 14a-e) aus dem Restwerkstück (15) zu optimieren. Ferner werden ein Computerprogrammprodukt, eine Entnahmevorrichtung und eine Laserschneidanlage zur Implementierung des Verfahrens bereitgestellt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Entnahme von Werkstückteilen, die aus plattenförmigen Werkstücken herausgetrennt werden. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Festlegen einer Positionierung von Haltevorrichtungen relativ zu einem Werkstückteil zur Entnahme des Werkstückteils aus einem Restwerkstück eines plattenförmigen Werkstücks, sowie eine Vorrichtung und eine Laserbearbeitungsanlage zur jeweiligen Anwendung des Verfahrens.
Stand der Technik
Aus DE 10 2017 216 828 A1 ist ein Verfahren zum Festlegen von Aushebepositionen und/oder von Haltepositionen zur Entnahme eines Werkstückteils aus einem Restwerkstück eines plattenförmigen Werkstücks bekannt. Das Verfahren dient der automatisierten Positionierung von Aushebevorrichtungen und/oder Haltevorrichtungen über bzw. unter dem Werkstückteil, um das Werkstückteil zuverlässig aus dem Restwerkstück entnehmen zu können.
Trotz der optimierten Positionierung der Aushebevorrichtungen und/oder Haltevorrichtungen kommt es bei der Werkstückentnahme gelegentlich zu einem Verkanten oder Verhaken der zu entnehmenden Werkstückteile im Restwerkstück. Das führt in der Regel zu Zeitverlusten, da ein manuelles Eingreifen des Maschinenbedieners erforderlich ist. Ferner kann sich in Extremfällen das Restwerkstück bei der Entnahme verformen und mit dem Entnahmesystem kollidieren, was zu Schäden an den Haltevorrichtungen führen kann.
Um Fehlentnahmen und kritische Verformungen des Restwerkstücks bei der Entnahme von Werkstückteilen zu vermeiden, kann das Restwerkstück während der Entnahme eines Werkstückteils niedergehalten, also auf die Werkstückunterlage gedrückt werden. Der Aspekt des Niederhaltens wird in dem Verfahren gemäß DE 10 2017 216 828 A1 jedoch nicht berücksichtigt. Eine manuelle Programmierung der Positionierung von Niederhalteelementen über dem Restwerkstück für jeden individuellen Entnahmeprozess ist aufwendig und daher für eine effiziente Produktion nicht geeignet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren, eine Vorrichtung und eine Laserbearbeitungsanlage bereitzustellen, welche die Prozesssicherheit bei der Entnahme eines Werkstückteils aus einem Restwerkstück weiter verbessern.
Die Erfindung
Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt ein Verfahren zum Festlegen einer Positionierung wenigstens zweier Haltevorrichtungen relativ zu einem Werkstückteil zur Entnahme des Werkstückteils aus einem (das Werkstückteil umgebenden) Restwerkstück eines plattenförmigen Werkstücks bereitgestellt. Das Werkstück ist in einem, in einer Y-Richtung ersten Randbereich in einer Spanneinrichtung einer Laserschneidanlage eingespannt. Die Richtungsangaben X-Richtung, Y-Richtung und Z-Richtung beziehen sich auf die Hauptbewegungsachsen einer Laserschneidanlage mit einem Entnahmesystem, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Mittels der Spanneinrichtung ist das Werkstück also in seinem ersten Randbereich (entlang einer Werkstückkante) fixiert. Die eingespannte Werkstückkante kann sich vorzugsweise in X-Richtung erstrecken. Die Spanneichrichtung ist vorzugsweise mit einer Bewegungseinheit der Laserschneidanlage verbunden, die dazu ausgebildet ist, das Werkstück über eine Werkstückauflage der Laserschneidanlage zu bewegen. Bei dem plattenförmigen Werkstück kann es sich insbesondere um ein metallisches plattenförmiges Werkstück handeln, das eine Dicke zwischen 0,5 mm und 15 mm aufweist.
Die wenigstens zwei Haltevorrichtungen sind oberhalb (in Z-Richtung) des Werkstücks angeordnet und weisen jeweils an ihrer dem Werkstück zugewandten Seite eine Mehrzahl von Halteelementen auf. Die Halteelemente können insbesondere Saugelemente sein, die mit einer Pumpeinheit zur Erzeugung eines Unterdrucks an den Saugelementen verbunden sind.
Wenigstens eine der wenigstens zwei Haltevorrichtungen umfasst ein separates Niederhalteelement zum Niederhalten des Restwerkstücks bei der Entnahme des Werkstückteils. Die Haltevorrichtungen sowie das Niederhalteelement können unabhängig voneinander in Z-Richtung verfahrbar sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst in einem Schritt a) ein initiales Festlegen der Positionierung der wenigstens zwei (oberhalb des Werkstücks angeordneten) Haltevorrichtungen derart, dass wenigstens eine der Haltevorrichtungen wenigstens teilweise über dem Werkstückteil (also das Werkstückteil wenigstens teilweise überdeckend) in einer Halteposition positioniert ist und, dass wenigstens eine weitere der Haltevorrichtungen oder das Niederhalteelement außerhalb des Werkstückteils (also das Werkstückteil nicht überdeckend) in einem vorgebbaren Mindestabstand von einer Außenkontur des Werkstückteils entfernt, vorzugsweise wenigstens teilweise über dem Restwerkstück (also das Restwerkstück wenigstens teilweise überdeckend), in einer Niederhalteposition positioniert ist. Durch die Positionierung der Haltevorrichtungen wird auch eine Positionierung des Niederhalteelements festgelegt, welches von dem wenigstens einen der wenigstens zwei Haltevorrichtungen umfasst bzw. damit verbunden ist. Mit dem Mindestabstand ist der Mindestabstand in Y-Richtung oder in X-Richtung zur Außenkontur des Werkstückteils gemeint. Der Mindestabstand kann wenigstens 1 mm, zum Beispiel zwischen 1 mm und 5 mm betragen. Durch die Positionierung einer Haltevorrichtung oder eines Niederhalteelements in einem Mindestabstand von der Außenkontur des Werkstückteils entfernt kann diese Haltevorrichtung oder dieses Niederhalteelement bei der Entnahme des Werkstückteils auf das Restwerkstück abgesenkt werden und dieses bei der Entnahme des Werkstückteils niederhalten. Im Falle eines Verhakens oder Verkantens des Werkstückteils im Restwerkstück während der Entnahme wird damit eine Verformung des Restwerkstücks vermieden. Ferner kann ein Verhaken oder Verkanten des Werkstückteils durch das Niederhalten des Restwerkstücks von vorn herein vermieden werden. In Abhängigkeit von der Kontur (also der Form) des zu entnehmenden Werkstückteils und den Abmaßen der Haltevorrichtungen sowie des Niederhalteelements kann es entweder sinnvoll sein eine Haltevorrichtung zum Niederhalten des Restwerkstücks zu verwenden oder aber das Niederhalteelement. Der Mindestabstand kann vorzugsweise derart gewählt werden, dass ein Niederhalten des Restwerkstücks gewährleistet wird. Durch die Positionierung des niederhaltenden Elements (Haltevorrichtung oder Niederhalteelement) in dem Mindestabstand von der Außenkontur des Werkstückteils entfernt kann eine Positionierung des niederhaltenden Elements über einer Leerstelle im Restwerkstück oder gar außerhalb des Restwerkstücks vermieden werden.
Das Verfahren umfasst ferner in einem Schritt b) ein iteratives Anpassen der Halteposition und / oder der Niederhalteposition der wenigstens zwei Haltevorrichtungen, um die Positionierung der Haltevorrichtungen für die Entnahme des Werkstückteils aus dem Restwerkstück (und das Niederhalten des Restwerkstücks) zu optimieren. Durch das iterative Anpassen der Halteposition und / oder der Niederhalteposition der Haltevorrichtungen werden die für die Entnahme vorgesehenen Positionierungen der Haltevorrichtungen relativ zum Werkstückteil an geometrische Gegebenheiten des Werkstückteils und ggf. geometrische Gegebenheiten des Restwerkstücks weiter angepasst.
Gemäß einer bevorzugten Variante können die Haltevorrichtungen in Y-Richtung zueinander verschiebbar an Längsschienen angeordnet sein, wobei wenigstens zwei Längsschienen, die jeweils wenigstens zwei, vorzugsweise drei, Haltevorrichtungen umfassen, in X-Richtung zueinander verschiebbar angeordnet sind. Jede Längsschiene kann jeweils ein Niederhalteelement umfassen, welches an dem dem ersten Randbereich des Werkstücks in Y-Richtung abgewandten Ende der jeweils in Y-Richtung am weitesten von dem ersten Randbereich angeordneten Haltevorrichtung dieser Längsschiene angeordnet ist. Alle Haltevorrichtungen, die an einer Längsschiene gelagert sind, können also mittels der Längsschiene gemeinsam in X-Richtung über dem Werkstück verfahren werden. Ferner können die Haltevorrichtungen einer Längsschiene entlang der Längsschiene in Y-Richtung verschoben werden. Gemäß der beschriebenen Variante ist es vorgesehen, dass das Restwerkstück an derjenigen Seite des Werkstückteils niedergehalten wird, die dem ersten, eingespannten Randbereich des Werkstücks bzw. Restwerkstücks in Y-Richtung gegenüberliegt.
Der Verfahrensschritt a) kann die folgenden Unterschritte umfassen:

a1) Auswählen, anhand der Abmessungen der Haltevorrichtungen in X-Richtung und einer maximalen Abmessung des Werkstückteils in X-Richtung, wie viele und/oder welche der verfügbaren Längsschienen für die Entnahme des Werkstückteils verwendet werden sollen; a2) Initiales Festlegen einer gleichmäßigen Positionierung der in Schritt a1) ausgewählten Längsschienen in X-Richtung über dem Werkstückteil. Die gleichmäßige Positionierung kann eine über Ausdehnung des Werkstückteils in X-Richtung äquidistante Positionierung der Längsschienen sein. Verfahrensschritt a) kann für jede der in Unterschritt a1) ausgewählten Längsschienen ferner umfassen: a3) Ermitteln eines, vorzugsweise rechteckigen, Haltebereichs, dessen Breite durch die Ausdehnung der Haltevorrichtungen in X-Richtung und dessen Länge durch eine maximale Ausdehnung des Werkstückteils in Y-Richtung bei der initialen Positionierung der jeweiligen Längsschiene definiert ist. Die Ausdehnung des Haltebereichs in Y-Richtung hängt also von der initialen Positionierung der jeweiligen Längsschiene in X-Richtung ab; a4) Ermitteln, anhand der Abmessungen der Haltevorrichtungen der ausgewählten Längsschiene in Y-Richtung und der Länge des jeweiligen Haltebereichs, einer Überdeckung des Werkstückteils durch die Haltevorrichtungen in Y-Richtung; a5) Auswählen, anhand der ermittelten Überdeckung in Y-Richtung, ob das Niederhalteelement oder wenigstens eine der Haltevorrichtungen außerhalb des Werkstückteils über dem Restwerkstück zu positionieren ist/sind; a6) Initiales Festlegen, dass die wenigstens eine ausgewählte Haltevorrichtung oder das ausgewählte Niederhalteelement der ausgewählten Längsschiene außerhalb des Werkstückteils in dem vorgebbaren Mindestabstand in Y-Richtung von der Außenkontur des Werkstückteils entfernt über dem Restwerkstück in der Niederhalteposition positioniert wird; und a7) Initiales Festlegen der Positionierung der verbleibenden Haltevorrichtungen der ausgewählten Längsschiene in entsprechenden Haltepositionen, die in gleichmäßigen Abständen, zum Beispiel äquidistant, in Y-Richtung über den Haltebereich verteilt sind.

Es kann vorkommen, dass für wenigstens eine der ausgewählten Längsschienen keine Niederhalteposition gemäß Unterschritt a6) festgelegt werden kann. Dies kann der Fall sein, wenn das zu entnehmende Werkstückteil zu nahe (z.B. weniger als 2 mm) an dem in Y-Richtung zweiten Rand eines rechteckigen Restwerkstücks positioniert ist, wobei der zweite Rand dem ersten, eingespannten Rand des Restwerkstücks gegenüberliegt. Eine ähnliche Situation ergibt sich, wenn in Y-Richtung bereits ein sehr nahe angrenzendes weiteres Werkstückteil entnommen wurde, so dass niederhalterelende Elemente nicht mehr so positioniert werden können, dass das Restwerkstück sicher niedergehalten wird. In solchen Fällen kann erfindungsgemäß festgelegt werden, dass wenigstens eine der Haltevorrichtungen einer nicht in Schritt a2) ausgewählten Längsschiene in dem vorgebbaren Mindestabstand in X-Richtung von der Außenkontur des Werkstückteils in einer Niederhalteposition positioniert wird. Auch im Falle extremer Lagen des Werkstückteils im Restwerkstück kann auf diese Weise die Fixierung des Restwerkstücks bei der Entnahme des Werkstückteils durch seitliches Niederhalten sichergestellt werden.
Der Verfahrensschritt b) kann die folgenden Unterschritte umfassen:

b1) Festlegen eines Wirkbereichs für jede der Haltevorrichtungen für die eine Halteposition initial festgelegt wurde bei ihrer jeweils festgelegten Halteposition, und b2) Erneutes Festlegen der Halteposition und/oder der Niederhalteposition wenigstens einer der Haltevorrichtungen und/oder des wenigstens einen Niederhalteelements anhand der geometrischen Gestalt des im jeweiligen Wirkbereich liegenden Anteils des zu entnehmenden Werkstückteils. Es versteht sich, dass zur Re-Positionierung der Haltevorrichtungen und/oder des Niederhalteelements einer Längsschiene auch eine Re-Positionierung der Längsschiene erforderlich sein kann.

Bei einer Weiterbildung können die Unterschritte b1) und b2) wiederholt werden, bis ein Abbruchkriterium erreicht ist. Die Iteration der Unterschritte b1) und b2) wird so lange durchgeführt, bis ein Abbruchkriterium erreicht wird, bei dem es sich im einfachsten Fall um eine fest vorgegebene Anzahl von Wiederholungen bzw. von Iterationen handeln kann. Für das Durchführen der iterativen Verfahrensschritte können beispielsweise die Lehren aus DE 10 2017 216 828 A1 analog angewandt werden.
Bei dem Festlegen der Positionierung der Haltevorrichtungen gemäß einer der oben beschriebenen Varianten kann ferner die Positionierung von Aushebevorrichtungen berücksichtigt werden, die jeweils eine Vielzahl an Aushebeelementen umfassen und die unterhalb (in Z-Richtung) des Werkstücks angeordnet sind, um das Werkstückteil aus dem Restwerkstück auszuheben. Bei der Positionierung der Haltevorrichtungen relativ zu den Aushebevorrichtungen ist zu beachten, dass nur diejenigen Aushebeelemente für die Entnahme bzw. das Ausheben des Werkstückteils verwendet werden sollen, die unter dem Werkstückteil liegen und denen an der Oberseite des Werkstücks eine Haltevorrichtung gegenübersteht, die als Gegenlager von oben auf das Werkstückteil drückt. Es versteht sich, dass für die Positionierung der Aushebevorrichtungen die Positionierung der Haltevorrichtungen maßgeblich sein kann, da die Niederhaltefunktion durch die Positionen der Haltevorrichtungen bestimmt wird. Die Aushebevorrichtungen werden vorzugsweise möglichst genau unterhalb der für das Ausheben und Halten des Werkstückteils bestimmten Haltevorrichtungen positioniert.
Der Verfahrensschritt b2) des erneuten Festlegens der Halteposition(en) und/oder der Niederhalteposition(en) kann eine Optimierung der Positionierung einzelner Haltevorrichtungen, für die initial eine Halteposition festgelegt wurde, relativ zu dazu korrespondierenden Aushebevorrichtungen umfassen. Auf diese Weise kann die Anzahl an Aushebeelementen, die für die Entnahme des Werkstückteils verwendbar sind, erhöht werden. Gemäß einer Variante kann auch zunächst die Positionierung der nicht niederhaltenden Haltevorrichtungen individuell in Y-Richtung optimiert werden, um mehr Halteelemente auf dem Werkstückteil unterzubringen. Danach kann die Positionierung der Aushebevorrichtungen in X- und Y-Richtung optimiert werden, um ggf. mehr Aushebeelemente unter dem Werkstückteil und den Haltevorrichtungen unterzubringen.
Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird gemäß einem zweiten Aspekt ein Computerprogrammprodukt bereitgestellt, welches zur Durchführung aller Schritte des Verfahrens nach einem der oben beschriebenen Varianten ausgebildet ist, wenn das Computerprogramm auf einer Datenverarbeitungsanlage abläuft.
Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird gemäß einem dritten Aspekt eine Vorrichtung zum Entnehmen eines Werkstückteils aus einem Restwerkstück bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst eine Aushebeeinheit mit mindestens zwei Aushebevorrichtungen, die jeweils eine Mehrzahl von Aushebeelementen aufweisen, sowie eine Gegenhalteeinheit mit mindestens zwei Haltevorrichtungen, die jeweils eine Mehrzahl von Halteelementen aufweisen, wobei wenigstens eine der Haltevorrichtungen ferner wenigstens ein separates Niederhaltelement aufweist. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Aushebevorrichtungs-Bewegungseinrichtung zur Bewegung der Aushebevorrichtungen parallel zu einer Lagerungsebene des Restwerkstücks und eine Haltevorrichtungs-Bewegungseinrichtung zur Bewegung der Haltevorrichtungen parallel zu der Lagerungsebene des Restwerkstücks. Die Vorrichtung umfasst auch eine Steuerungseinheit zur Steuerung der Aushebevorrichtungs-Bewegungseinrichtung zur Bewegung der Aushebevorrichtungen an festgelegte Aushebepositionen und zur Steuerung der Haltevorrichtungs-Bewegungseinrichtung zur Bewegung der Haltevorrichtungen an festgelegte Haltepositionen und/oder Niederhaltepositionen, wobei die Steuerungseinheit ausgebildet ist, die Haltevorrichtungen und Aushebevorrichtungen entsprechend einer festgelegten Positionierung relativ zu dem Werkstückteil zu positionieren, wobei die Positionierung mittels des Verfahrens nach einer der oben beschriebenen Varianten festgelegt wird.
Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird gemäß einem vierten Aspekt eine Laserbearbeitungsanlage zum trennenden Bearbeiten von, insbesondere metallischen, plattenartigen Werkstücken mittels einer Laser-Bearbeitungseinheit bereitgestellt. Die Laserbearbeitungsanlage umfasst eine wie oben beschriebene Vorrichtung zur Entnahme eines beim trennenden Bearbeiten von einem Restwerkstück getrennten Werkstückteils.
Figurenliste
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele dient im Zusammenhang mit den Zeichnungen der näheren Erläuterung der Erfindung.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Laserschneidanlage zum trennenden Bearbeiten eines Werkstücks mittels eines Laserstrahls;
2 eine Darstellung einer Vorrichtung zur Entnahme eines Werkstückteils aus einem Restwerkstück an der Laserschneidanlage von 1;
3a-b schematisch die Positionierung von Haltevorrichtungen relativ zu einem zu entnehmenden Werkstückteil gemäß der vorliegenden Erfindung, sowie das freigestellte Werkstückteil (3b) in der Draufsicht;
4a-b schematisch die Positionierung von Haltevorrichtungen relativ zu einem Werkstückteil gemäß dem Stand der Technik (4a) gegenüber der Positionierung der Haltevorrichtungen relativ zu dem gleichen Werkstückteil gemäß der vorliegenden Erfindung (4b);
5a-b schematisch die Positionierung von Haltevorrichtungen relativ zu einem weiteren Werkstückteil gemäß dem Stand der Technik (5a) gegenüber der Positionierung der Haltevorrichtungen relativ zu dem gleichen Werkstückteil gemäß der vorliegenden Erfindung (5b);
6 schematisch Aspekte der initialen Positionierung der Haltevorrichtungen gemäß Verfahrensschritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens;
7 schematisch Aspekte des iterativen Anpassens der Halteposition(en) und/oder der Niederhalteposition(en) gemäß Verfahrensschritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens;
8 schematisch weitere Aspekte des iterativen Anpassens der Halteposition(en) und/oder der Niederhalteposition(en) gemäß Verfahrensschritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
9 schematisch die erfindungsgemäße Positionierung von Haltevorrichtungen in einer Niederhalteposition in einem Mindestabstand in X-Richtung neben der Kontur des zu entnehmenden Werkstückteils.

In der folgenden Beschreibung der Zeichnungen werden für gleiche bzw. funktionsgleiche Bauteile identische Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt eine Laserbearbeitungsanlage 1 zum trennenden Bearbeiten eines plattenförmigen Werkstücks 2 in Form eines Blechs, welche eine Laser-Schneideinrichtung 3 aufweist. Die Laser-Schneideinrichtung 3 weist eine portalartige Führungsstruktur 4 mit einem Portalträger 5 sowie einen an dem Portalträger 5 geführten Laserschneidkopf 6 auf. In senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen ist der Laserschneidkopf 6 relativ zu dem Portalträger 5 in Richtung von Doppelpfeilen 7, 8 beweglich. Über ein Lichtleitkabel 51 ist der Laserschneidkopf 6 mit einer Laserstrahlquelle in Form eines Festkörperlasers 52 verbunden.
Die portalartige Führungsstruktur 4 übergreift einen zweiteiligen Werkstücktisch 9, auf welchem ein Werkstück in Form eines Blechs 2 vor, während und nach der schneidenden Bearbeitung gelagert ist. Mittels des Laserschneidkopfs 6 der Laserschneidanlage 1 wird das Blech 2 trennend bearbeitet. Dabei ist das Blech 2 auf dem Werkstücktisch 9 gelagert. Während der Bearbeitung gebildete Schlacke sowie Staub und Rauch werden durch einen zwischen den beiden Teilen des Werkstücktisches 9 gebildeten Spalt S und eine unterhalb des Spalts S angeordnete, mit einem Gebläse verbundene Abführeinrichtung (z.B. einen Absaugkasten, nicht gezeigt) abgesaugt. Nach der Bearbeitung werden Werkstückteile, die mittels des Laserschneidkopfs 6 freigeschnitten worden sind, von einem bei der Bearbeitung gleichfalls erzeugten Restwerkstück (Restgitter) 15 (vgl. 2) getrennt und anschließend aus dem Nahbereich der Laserbearbeitungsanlage 1 abgeführt.
Zur Bewegung des Blechs 2 vor, während und nach seiner Bearbeitung dient eine in 1 stark schematisiert dargestellte Werkstück-Bewegungseinheit 10. Die Blech-Bewegungseinheit 10 umfasst eine Schiene 11, die durch eine nicht gezeigte Führungseinrichtung in Richtung eines Doppelpfeils 12 beweglich geführt ist und an der ein Blech 2 an einem ersten Rand 152 (vgl. 2) mittels Spannpratzen 13 fixiert werden kann. Die dargestellte Laserbearbeitungsanlage 1 ist exemplarisch zu verstehen. Es gibt beispielsweise auch Laserbearbeitungsanlagen, bei denen die Verfahrbarkeitsrichtungen für Laser- und Blech-Bewegungseinheiten anders angeordnet sind (z.B. Verfahrbarkeit der Lasereinheit in X-Richtung und der Blech-Bewegungseinheit in Y-Richtung). Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auch auf solche Laserbea rbeitu ngsa nlagen.
Mittels der Werkstück-Bewegungseinheit 10 wird das Blech 2 zur Bearbeitung im Arbeitsbereich des Laserschneidkopfs 6 positioniert. Während der Bearbeitung kann das Blech 2 durch die Werkstück-Bewegungseinheit 10 in Richtung des Doppelpfeils 12 bewegt werden. Damit überlagerte Bearbeitungsbewegungen werden von dem Laserschneidkopf 6 in Richtung des Doppelpfeils 7 ausgeführt. Außerdem verfügt der Laserschneidkopf 6 über eine Zusatzachse, die kurze hochdynamische Bewegungen des Laserschneidkopfs 6 in Richtung des Doppelpfeils 8 und somit in der Bewegungsrichtung der Werkstück-Bewegungseinheit 10 ermöglicht. Mit einem abschließenden Trennschnitt schneidet der Laserschneidkopf 6 ein (in 1 nicht gezeigtes) Werkstückteil von dem (in 1 nicht gezeigten) Restgitter frei. Dabei befinden sich das Werkstückteil 14 (vgl. 2) und das Restgitter (bzw. Restwerkstück) 15 an der Laserbearbeitungsanlage 1 jeweils in einer Bearbeitungsposition. Nach Beendigung der Bearbeitung transferiert die Werkstück-Bewegungseinheit 10 das nunmehr freigeschnittene Werkstückteil 14 und das Restgitter 15 gemeinsam aus der jeweiligen Bearbeitungsposition in eine Entladeposition. Bei der Bearbeitung dünner Werkstücke (z.B. Bleche mit einer Dicke ≤ 3 mm) kann beim Transfer eines freigeschnittenen Werkstückteils 14 zusammen mit dem Restwerkstück 15 das Werkstückteil 14 bereits durch Haltevorrichtungen 24a, 24b (vgl. 2) in dem Restwerkstück 15 fixiert werden, damit sich das Restwerkstück 15 nicht beim Verschieben über bzw. unter das Werkstückteil 14 schiebt.
Sind das freigeschnittene Werkstückteil 14 und das Restwerkstück 15 in ihre Entladepositionen transferiert, ergeben sich die in 2 dargestellten Verhältnisse, die eine Vorrichtung 16 zur Entnahme des Werkstückteils 14 aus dem Restwerkstück 15 zeigt. Der Übersichtlichkeit halber zeigt 2 an dem bearbeiteten Blech 2 lediglich ein einzelnes Werkstückteil 14, das von dem Restwerkstück 15 (Restgitter) umschlossen wird. Mittels der Vorrichtung 16 wird das Werkstückteil 14 aus dem Restwerkstück 15 entnommen, bevor das Werkstückteil 14 aus dem Nahbereich der Laserbearbeitungsanlage 1 (vgl. 1) abtransportiert werden kann. Das Restwerkstück 15 verbleibt hierbei auf dem Werkstücktisch 9 (vgl. 1), ehe es nach der Entnahme sämtlicher Werkstückteile ebenfalls aus dem Nahbereich der Laserbearbeitungsanlage 1 abgeführt wird.
Als Werkstücklagerung für das Restwerkstück 15 und das Werkstückteil 14 dient eine plattenartige Werkstückauflage 17 des Werkstücktischs 9. In bekannter Weise ist die Werkstückauflage 17 an ihrer Oberseite mit in 2 nicht erkennbaren Borsten oder Rollen versehen, die eine reibungs- und kratzerarme Bewegung des bearbeiteten Blechs 2 (vgl. 1) über die stationäre Werkstückauflage 17 ermöglichen. Die Auflagestellen des bearbeiteten Blechs 2 auf den Borsten oder den Rollen der Werkstückauflage 17 definieren eine in 2 angedeutete Lagerungsebene 18 der Werkstückauflage 17. Die Lagerungsebene 18 verläuft parallel zu der Platten-Hauptebene der Werkstückauflage 17. Entlang der Lagerungsebene 18 fluchten das Werkstückteil 14 und das Restwerkstück 15 miteinander.
Wie aus 2 hervorgeht, ist die Werkstückauflage 17 der Laserbearbeitungsanlage 1 in dem dargestellten Beispielsfall als Lochplatte mit einer Vielzahl von Durchtrittsöffnungen 19 ausgebildet. Alternativ kann die Werkstückauflage 17 durch mehrere Profilkörper gebildet sein, die parallel unter Ausbildung von schlitzförmigen Durchtrittsöffnungen 19 zueinander beabstandet sind und auf ihrer zum Werkstück 2 zeigenden Stirnseite ein mehrere Borstenbündel umfassendes Bürstenelement aufweisen. Unterhalb der Werkstückauflage 17 ist eine Aushebeeinheit 20, oberhalb der Werkstückauflage 17 eine Gegenhalteeinheit 21 der Vorrichtung 16 angeordnet. Die Aushebeeinheit 20 umfasst mehrere baugleiche Aushebevorrichtungen 22, von denen in 2 eine erste und eine zweite Aushebevorrichtung 22a, 22b zu erkennen sind. Die Gegenhalteeinheit 21 umfasst mehrere baugleiche Haltevorrichtungen 24, von denen in 2 eine erste und zweite Haltevorrichtung 24a, 24b zu erkennen sind.
Die Aushebevorrichtungen 22 sind mittels einer Aushebevorrichtungs-Bewegungseinrichtung 26 parallel zu der Lagerungsebene 18 grundsätzlich an jede beliebige Stelle unterhalb der Werkstückauflage 17 bewegbar und dort zustellbar, wobei bei der Bewegung sichergestellt sein muss, dass die Aushebevorrichtungen 22 nicht miteinander kollidieren und die Aushebeelemente 47 unter den Durchtrittsöffnungen 19 platziert werden. Die erste und die zweite Aushebevorrichtung 22a, 22b sind auf einer Tragstruktur in Form einer ersten Längsschiene 27a der Aushebevorrichtungs-Bewegungseinrichtung 26 angeordnet, entlang derer die erste und zweite Aushebevorrichtung 22a, 22b motorisch angetrieben in Y-Richtung eines XYZ-Koordinatensystems verfahren können. Ein Antriebsmotor 28 der Aushebevorrichtungen 22a, 22b ist in 2 zu erkennen. Gemeinsam mit der ersten und zweiten Aushebevorrichtung 22a, 22b ist die Längsschiene 27a an zwei senkrecht zur ersten Längsschiene 27a verlaufenden Querschienen 29, 30 der Aushebevorrichtungs-Bewegungseinrichtung 26 in X-Richtung verfahrbar.
Auf entsprechende Art und Weise können die Haltevorrichtungen 24 der Gegenhalteeinheit 21 parallel zu der Lagerungsebene 18 jede beliebige Stelle an dem bearbeiteten Blech 2 anfahren, sofern diese nicht gegenseitig kollidieren. Eine Haltevorrichtungs-Bewegungseinrichtung 31 umfasst zu diesem Zweck eine erste Längsschiene 32a, längs derer eine erste und zweite Haltevorrichtung 24a, 24b motorisch angetrieben in Y-Richtung bewegt und zugestellt werden können. Gemeinsam mit den Haltevorrichtungen 24a, 24b ist die Längsschiene 32a motorisch angetrieben entlang zweier Querschienen 33, 34 in X-Richtung verfahrbar, die ihrerseits senkrecht zu der ersten Längsschiene 32a verlaufen. Entsprechend können nicht bildlich dargestellte weitere Haltevorrichtungen 24 der Haltevorrichtungs-Bewegungseinrichtung 31 an einer Tragstruktur in Form einer (nicht bildlich dargestellten) zweiten Längsschiene 32b angeordnet sein, entlang derer die weiteren Haltevorrichtungen 24 mittels eines nicht bildlich dargestellten weiteren Antriebsmotors motorisch angetrieben in Y-Richtung verfahren können. Die Querschienen 33, 34 und/oder die daran befestigten Längsschienen 32a, 32b mit den Haltevorrichtungen 24a, 24b und/oder die Haltevorrichtungen 24 können senkrecht zu der Werkstückauflage 17 bzw. der Lagerungsebene 18 (in Z-Richtung) angehoben und abgesenkt werden.
Alle wesentlichen Funktionen der Laserbearbeitungsanlage 1 und somit insbesondere auch alle wesentlichen Funktionen der Vorrichtung 16 sind numerisch gesteuert. Eine zu diesem Zweck verwendete numerische Steuerungseinheit 35 ist in 1 angedeutet. Die Koordinatenachsen der numerischen Steuerung der Laserbearbeitungsanlage 1 beziehungsweise der Vorrichtung 16 sind in 1 mit X, Y, Z bezeichnet.
Im Folgenden werden im Zusammenhang mit den 3 bis 9 Aspekte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Festlegen einer Positionierung von Haltevorrichtungen relativ zu einem Werkstückteil zur Entnahme des Werkstückteils aus einem Restwerkstück beschrieben.
3a zeigt eine Draufsicht auf ein Werkstückteil 14a und die Positionierung von sechs Haltevorrichtungen 24a-f sowie sechs Aushebevorrichtungen 22a-f relativ zu dem Werkstückteil 14a. 3b zeigt zur besseren Verständlichkeit das freigestellte Werkstückteil 14a in der Draufsicht. Die Haltevorrichtungen 24a, 24b und 24c sind an der Längsschiene 32a angeordnet und die Haltevorrichtungen 24d, 24e und 24f sind an der Längsschiene 32b angeordnet. Im Gegensatz zu der Darstellung gemäß 2 sind also jeweils drei Haltevorrichtungen 24a-f und drei Aushebevorrichtungen 22a-f an einer jeweiligen Längsschiene 32a-b, 27a-b angebracht. Entsprechende Pfeile indizieren die Verfahrbarkeit der Längsschienen 32a und 32b quer zueinander (also in X-Richtung) und die Verfahrbarkeit der Haltevorrichtungen 24a-f in Längsrichtung (Y-Richtung) entlang der jeweiligen Längsschiene 32a, 32b.
Die Haltevorrichtungen 24a-f sind oberhalb (in Z-Richtung) des Werkstückteils 14a angeordnet. Unterhalb des Werkstückteils 14a sind die Aushebevorrichtungen 22a-f angeordnet, von denen die Aushebevorrichtungen 22a, 22b und 22c an einer in 3a nicht dargestellten Längsschiene 27a und die Aushebevorrichtungen 22d, 22e und 22f an einer zur Längsschiene 27a parallel verlaufenden weiteren Längsschiene 27b (ebenfalls nicht dargestellt) angebracht sind.
An jeder der Längsschienen 32a, 32b ist jeweils eine Haltevorrichtung 24a, 24d angeordnet, die jeweils ein zusätzliches Niederhalteelement 25a, 25b umfasst. Genauer gesagt sind die Niederhalteelemente 25a, 25b jeweils an der Haltevorrichtung 24a, 24d angeordnet, die an ihrer Längsschiene 32a, 32b am weitesten von den Spannpratzen 13, in denen das Restwerkstück 15 eingespannt ist (vgl. 1 und 2), entfernt ist.
Jede Haltevorrichtung 24a-f weist eine Vielzahl an Halteelementen 50 in Form von Passivsaugern auf, die jeweils mit einem Unterdruck beaufschlagt werden können. Die Aushebevorrichtungen 22a-f weisen jeweils Aushebeelemente 47 auf, und sind zur Entnahme des Werkstückteils 14a jeweils unterhalb einer Haltevorrichtung 24a-f positioniert. In den 3-9 sind nur diejenigen Aushebeelemente 47 dargestellt, die zur Entnahme des Werkstückteils 14a aktivierbar sind, nämlich diejenigen, die unterhalb des Werkstückteils 14a positioniert und zusätzlich von einer Haltevorrichtung 24a-f überdeckt sind.
Zur Entnahme des Werkstückteils 14a sind die Haltevorrichtungen 24a-f derart positioniert, dass das an der Haltevorrichtung 24a angebrachte Niederhalteelement 25a auf der Längsschiene 32a und die Haltevorrichtung 24d auf der Längsschiene 32b jeweils in einem Mindestabstand in Y-Richtung zur Außenkontur des Werkstückteils 14a positioniert sind, um bei der Entnahme des Werkstückteils 14a das Restwerkstück in dieser Niederhalteposition niederzuhalten. Die Niederhalteposition bzw. die Auswahl einer Haltevorrichtung 24a-f oder eines Niederhalteelements 25a, 25b zum Niederhalten des Restwerkstücks 15 wird in den Figuren durch eine fett hervorgehobene Strich-Punkt Umrandung des entsprechenden Elements gekennzeichnet.
4a und 5a zeigen jeweils beispielhaft die Positionierung von Haltevorrichtungen 24a-f zur Entnahme eines Werkstückteils 14b bzw. 14c gemäß dem Stand der Technik. Der hier dargestellte Positionierungsansatz, der im Wesentlichen auf einem Verfahren gemäß DE 10 2017 216 828 A1 beruht, strebt ein möglichst mittiges Greifen des Werkstückteils 14b, 14c an. Durch die nachträgliche Aktivierung der niederhaltenden Elemente kann es zu einem vergleichsweise großen Abstand der niederhaltenden Elemente (vgl. 4a Haltevorrichtungen 24a und 24b oder 5a Haltevorrichtungen 24a und 24d) zu der Außenkontur des zu entnehmenden Werkstückteils 14b, 14c kommen. Im schlechtesten Fall kann dann keine Haltevorrichtung 24a-f bzw. kein Niederhalteelement 25a, 25b zum Niederhalten des Restwerkstücks 15 ausgewählt werden, wenn die entsprechenden Elemente z.B. außerhalb des Randes des Restwerkstücks 15 liegen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Haltevorrichtungen 24a-f derart über dem Werkstückteil 14b, 14c positioniert, dass wenigstens eine Haltevorrichtung (vgl. Haltevorrichtungen 24a, 24b in 4b, Haltevorrichtungen 24a, 24d, 24e in 5b) und/oder wenigstens ein Niederhalteelement (vgl. z.B. Niederhalteelement 25a in 3a) in einem vorgebbaren Mindestabstand von der Außenkontur des zu entnehmenden Werkstückteils 14a, 14b, 14c über dem Restwerkstück 15 positioniert ist. Der Mindestabstand kann durch einen Maschinenbediener festgelegt werden. Der Mindestabstand kann beispielsweise 3 mm betragen.
Ferner werden die zum Niederhalten auswählbaren Elemente pro Längsschiene 32a, 32b abhängig von der Geometrie des Werkstückteils optimiert. Dies kann zu einer erhöhten Zahl aktivierbarer niederhaltender Elemente führen, wie beispielhaft in 5b dargestellt ist. Während für die Längsschiene 32b gemäß 5a (Stand der Technik) nur die weiter entfernte Haltevorrichtung 24d zum Niederhalten auswählbar ist, sind gemäß 5b zwei Haltevorrichtungen 24d, 24e zum Niederhalten des Restwerkstücks 15 aktiviert, wobei die Haltevorrichtung 24e in dem festgelegten Mindestabstand von der Außenkontur des Werkstückteils 14c positioniert ist.
Wenn eine Haltevorrichtung 24a-f zum Niederhalten ausgewählt ist, ist es in der Regel nicht erforderlich zusätzlich ein Niederhalteelement 25a, 25b zum Niederhalten zu aktivieren.
Im Zusammenhang mit den 6 bis 9 wird im Folgenden ein Beispiel zur schrittweisen Positionierung der Haltevorrichtungen 24a-f und Aushebevorrichtungen 22a-f relativ zu einem zu entnehmenden Werkstückteil 14d erläutert.
Das Positionierungsverfahren umfasst im Wesentlichen eine initiale Positionierung und ein anschließendes iteratives Re-Positionieren der Haltevorrichtungen 24a-f und Aushebevorrichtungen 22a-f zur Optimierung der initialen Positionierung. Streng genommen genügt es das Iterationsverfahren nur für die Haltevorrichtungen 24a-f durchzuführen und erst am Ende die Aushebevorrichtungen 22a-f wieder darunter zu positionieren. Nachfolgend wird daher schwerpunktmäßig auf die Positionierung und Positionsoptimierung der Haltevorrichtungen 24a-f eingegangen.
In einem ersten Schritt, der in 6 dargestellt ist, wird anhand der Ausdehnung des Werkstückteils 14d in Querrichtung (X-Richtung) ermittelt, wie viele Längsschienen 32a, 32b mit Haltevorrichtungen 24a-f in X-Richtung für die Entnahme des Werkstückteils 14d benötigt werden. Entsprechend der ermittelten Anzahl verfügbarer Längsschienen 32a, 32b mit Haltevorrichtungen 24a-f in X-Richtung wird eine initiale gleichmäßige Positionierung der Längsschienen 32a, 32b innerhalb der maximalen Ausdehnung des Werkstückteils 14d in X-Richtung vorgenommen.
Für jede Längsschiene 32a, 32b wird ferner jeweils unabhängig anhand der Abmessungen des Werkstückteils 14d in Längsrichtung (Y-Richtung) eine initiale Positionierung der Haltevorrichtungen 24a-c bzw. 24d-f festgelegt, sodass jeweils wenigstens eine Haltevorrichtung 24a-b bzw. 24d-e oder jeweils wenigstens ein Niederhalteelement 25a bzw. 25b in einem Mindestabstand in Y-Richtung von der Außenkontur des Werkstückteils 14d beabstandet ist. Für die zum Halten des Werkstückteils 14d ausgewählten Haltevorrichtungen 24a, 24b, 24c, sowie 24e und 24f werden initial Haltepositionen festgelegt, die in Längsrichtung (Y-Richtung) entlang der jeweiligen Längsschiene 32a, 32b in gleichen Abständen zueinander über dem Werkstückteil 14d verteilt sind.
Pro Längsschiene 32a, 32b ist der durch die daran angeordneten Haltevorrichtungen 24a-c bzw. 24d-f abdeckbare Bereich (Haltebereich) des Werkstückteils 14d in Y-Richtung durch eine Strich-Punkt-Linie markiert. Bei der Längsschiene 32a können auf Grund der Y-Abmessung des Werkstückteils 14d drei Haltevorrichtungen 24a, 24b, 24c für die Entnahme positioniert werden, weshalb für das Niederhalteelement 25a eine Niederhalteposition in einem Mindestabstand in Y-Richtung von dem Werkstückteil 14d entfernt initial festgelegt wird. Hieraus ergibt sich, bedingt durch die feste Verbindung zwischen Niederhalteelement 25a und der Haltevorrichtung 24a, gleichzeitig die initiale Halteposition der Haltevorrichtung 24a in Y-Richtung. Die verbleibenden beiden Haltevorrichtungen 24b, 24c werden für die gegebene Position der Längsschiene 32a in Y-Richtung äquidistant über das Werkstückteil 14d bzw. über den entsprechenden Haltebereich verteilt. Bei der Längsschiene 32b können nur zwei Haltevorrichtungen 24e, 24f zur Werkstückentnahme positioniert werden. Somit wird die dritte Haltevorrichtung 24d auf Mindestabstand in Y-Richtung initial vor dem Werkstückteil 14d positioniert, um das Restwerkstück 15 niederzuhalten. Die Haltevorrichtungen 24e, 24f werden ebenfalls in Längsrichtung (Y-Richtung) äquidistant über dem Werkstückteil 14d in dem entsprechenden Haltebereich verteilt.
Für jede nicht (direkt oder indirekt mittels des verbundenen Niederhalteelements) zum Niederhalten positionierte Haltevorrichtung 24b, 24c, 24e, 24f wird das Einflussgebiet ermittelt, das durch die Werkstückteilgeometrie und die jeweiligen benachbarten Haltevorrichtungen 24a-f (vgl. 7) begrenzt wird. Das Einflussgebiet ist in 7 exemplarisch für die Haltevorrichtung 24b mittels Strich-Punkt Linie gekennzeichnet. Anschließend erfolgt die Bestimmung einer neuen Position für jede dieser Haltevorrichtungen 24b, 24c, 24e, 24f anhand geometrischer Kriterien. Zum Beispiel kann es vorgesehen sein, dass der Mittelpunkt einer Haltevorrichtung 24b, 24c, 24e, 24f zum Schwerpunkt der Schnittmenge des für sie ermittelten Einflussgebietes mit dem Werkstückteil 14d bewegt wird. Bei einer Re-Positionierung einer der Haltevorrichtungen 24b, 24c, 24e, 24f in X-Richtung muss die jeweilige Längsschiene 32a, 32b verschoben werden. Die Berechnung der neuen X-Positionen der Haltevorrichtungen 24b, 24c, 24e, 24f einer Längsschiene 32a, 32b können unterschiedliche Positionen ergeben. In diesem Fall kann die jeweilige Längsschiene 32a, 32b auf den jeweiligen Mittelwert der X-Positionen der verbundenen Haltevorrichtungen positioniert werden. Je nach Außenkontur des Werkstückteils 14d macht die Verschiebung einer Längsschiene 32a, 32b auch eine Re-Positionierung der niederhaltenden Elemente (im Beispiel 25a und 24d) erforderlich, um weiterhin den Mindestabstand zum Werkstückteil 14d für die korrigierte Positionierung der Längsschiene 32a, 32b einzuhalten. Sofern an der neuen Längsschienenposition die gleichen niederhaltenden Elemente verwendet werden können, werden diese niederhalteoptimal im Mindestabstand zum Werkstückteil 14d positioniert und die neu ermittelten Haltepositionen für die anderen Haltevorrichtungen 24b, 24c, 24e, 24f übernommen. Falls ein Verwenden der neu berechneten Haltepositionen nicht möglich oder sinnvoll ist (z.B. weil nicht mehr alle zuvor verwendeten Haltevorrichtungen zum Halten des Werkstückteils 14d positioniert werden können), werden die Haltevorrichtungen 24a-f zur Entnahme des Werkstückteils 14d für die neue Position der entsprechenden Längsschiene 32a, 32b analog zur oben beschriebenen initialen Positionierung neu gesetzt.
Diese Re-Positionierung kann iteriert werden, bis sich keine signifikanten Positionsänderungen mehr ergeben, oder bis ein zu bestimmendes Abbruchkriterium eintritt (z.B. Erreichen einer bestimmten Anzahl an Re-Positionierungsschritten).
Nach dieser „globalen“ Positionsoptimierung der Haltevorrichtungen 24a-f erfolgt eine „lokale“ Re-Positionierung der nicht aktiv oder passiv niederhaltenden Haltevorrichtungen 24b, 24c, 24e, 24f (vgl. 8). Die lokale Re-Positionierung kann analog zu der oben beschriebenen „globalen Re-Positionierung in jeweiligen Iterationsschritten erfolgen. Hierbei werden jedoch nur lokale Umgebungen der betreffenden Haltevorrichtungen 24b, 24c, 24e, 24f als Einflussgebiete berücksichtigt. Die Re-Positionierung erfolgt also anhand geometrischer Kriterien des Werkstückteils 14d nur in der unmittelbaren lokalen Umgebung einer Haltevorrichtung 24b, 24c, 24e, 24f. Als lokale Umgebung kann beispielsweise das um einen bestimmbaren Faktor (z.B. Faktor 1,5) vergrößerte umschreibende Rechteck der jeweiligen Haltevorrichtung 24b, 24c, 24e, 24f verwendet werden. In 8 ist eine zu berücksichtigende lokale Umgebung mittels Strich-Punkt-Linie für die Haltevorrichtung 24b exemplarisch dargestellt.
Bei der Positionierung der niederhaltenden Elemente (z.B. Haltevorrichtungen 24a, 24b, 24d, 24e und/oder Niederhalteelemente 25a, 25b) in der initialen Positionierung wie auch in den beiden nachfolgenden iterativen Schritten kann die Gestalt des Restwerkstücks 15 mitberücksichtigt werden. Kriterien hierfür sind z.B. das Treffen breiterer Stege bzw. das Vermeiden der Positionierung niederhaltender Elemente in Lücken bzw. Leerstellen bereits zuvor entnommener anderer Werkstückteile 14.
Die Positionierung der Aushebevorrichtungen 22a-f kann im Wesentlichen analog zur Positionierung der Haltevorrichtungen 24a-f erfolgen, wobei die Positionierung der Aushebevorrichtungen 22a-f die Positionierung derjenigen Haltevorrichtungen 24a, 24b, 24c, 24e, 24f berücksichtigt, die zum Halten des Werkstückteils 14d ausgewählt wurden.
In einem zusätzlichen Re-Positionierungsschritt, der in den Figuren nicht dargestellt ist, können technologiespezifische Nachoptimierungen vorgenommen werden. Ein Beispiel hierfür ist das lokale Verschieben von nicht am Niederhalten beteiligten Haltevorrichtungen 24b, 24c, 24e, 24f in Y-Richtung zur Erhöhung der Zahl der aktivierbaren Halteelemente 50 und/oder das nachfolgende lokale Verschieben der Aushebevorrichtungen 22a-f in X-Richtung und/oder Y-Richtung zur Erhöhung der Zahl der aktivierbaren Aushebeelemente 47.
In 9 ist eine Situation dargestellt, bei der ein zu entnehmendes Werkstückteil 14e in Y-Richtung so nahe an der Kante bzw. am zweiten Rand 154 des Restwerkstücks 15 (der dem ersten, eingespannten Rand 152, vgl. 2, gegenüberliegt) positioniert ist, dass ein zuverlässiges Niederhalten des Restwerkstücks 15 in Y-Richtung mit der Haltevorrichtung 24d nicht möglich ist. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn der Abstand zwischen der Außenkontur des Werkstückteils 14e in Y-Richtung und dem zweiten Rand 154 des Restwerkstücks 15 kleiner oder gleich dem Mindestabstand zur Positionierung des niederhaltenden Elements ist (Haltevorrichtung 24d). Je nach Verfügbarkeit von Halteelementen 24a-c in X-Richtung, die nicht unmittelbar für die Entnahme des Werkstückteils 14e benötigt werden, können diese Haltevorrichtungen 24a-c mittels geeigneter Positionierung der Längsschiene 32a in dem vorgegebenen Mindestabstand in X-Richtung neben der Außenkontur des Werkstückteils 14e positioniert werden, um das Restwerkstück 15 seitlich niederzuhalten.
Bezugszeichenliste

1: Laserschneidanlage
2: Blech (Werkstück)
3: Laser-Schneideinrichtung
4: Führungsstruktur
5: Portalträger
6: Laserschneidkopf
7: Doppelpfeil
8: Doppelpfeil
9: Werkstücktisch
10: Blech- (Werkstück-) Bewegungseinheit
11: Schiene
12: Doppelpfeil
13: Spannpratzen (Spanneinrichtung)
14, 14a-e: Werkstückteil
15: Restwerkstück
152: Erster Rand des Werkstücks / Restwerkstücks im eingespannten ersten Randbereich
154: Zweiter Rand des Werkstücks / Restwerkstücks, der dem ersten Rand gegenüberliegt
16: Vorrichtung zur Entnahme des Werkstückteils
17: Werkstückauflage
18: Lagerungsebene
19: Durchtrittsöffnungen
20: Aushebeeinheit
21: Gegenhalteeinheit
22a-f: Aushebevorrichtung
24a-f: Haltevorrichtung
25a-b: Niederhalteelement
26: Aushebevorrichtungs-Bewegungseinrichtung
27a-b: Längsschiene
28: Antriebsmotor
29: Querschiene
30: Querschiene
31: Haltevorrichtungs-Bewegungseinrichtung
32a-b: Längsschiene
33: Querschiene
34: Querschiene
35: Steuerungseinheit
46a-b: Aushebegehäuse
47: Aushebeelement (Aushebestift)
48a-b: Kastenförmiges Gehäuse
50: Halteelement (Saugelement)
51: Lichtleitkabel
52: Festkörperlaser
g: Gewichtskraft
h: Haltekraft
p: Druckkraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102017216828 A1 [0002, 0004, 0015, 0040]

Claims

Verfahren zum Festlegen einer Positionierung wenigstens zweier Haltevorrichtungen (24a-f) relativ zu einem Werkstückteil (14, 14a-e) zur Entnahme des Werkstückteils (14, 14a-e) aus einem Restwerkstück (15) eines plattenförmigen Werkstücks (2); Wobei das Werkstück (2) in einem in einer Y-Richtung ersten Randbereich mittels einer Spanneinrichtung (13) einer Laserschneidanlage (1) eingespannt ist; Wobei die wenigstens zwei Haltevorrichtungen (24a-f) oberhalb des Werkstücks (2) angeordnet sind und jeweils an ihrer dem Werkstück (2) zugewandten Seite eine Mehrzahl von Halteelementen (50) aufweisen; und Wobei wenigstens eine der wenigstens zwei Haltevorrichtungen (24a-f) ein separates Niederhalteelement (25a, 25b) zum Niederhalten des Restwerkstücks (15) bei der Entnahme des Werkstückteils (14, 14a-e) umfasst; Das Verfahren umfassend die folgenden Schritte: a) Initiales Festlegen der Positionierung der wenigstens zwei Haltevorrichtungen (24a-f) derart, dass wenigstens eine der Haltevorrichtungen (24a-f) in einer Halteposition wenigstens teilweise über dem Werkstückteil (14, 14a-e) positioniert ist und, dass wenigstens eine weitere der Haltevorrichtungen (24a-f) oder das Niederhalteelement (25a, 25b) außerhalb des Werkstückteils (14, 14a-e) in einem vorgebbaren Mindestabstand von einer Außenkontur des Werkstückteils (14, 14a-e) entfernt in einer Niederhalteposition positioniert ist; und b) Iteratives Anpassen der Halteposition und/oder der Niederhalteposition der wenigstens zwei Haltevorrichtungen (24a-f), um die Positionierung der Haltevorrichtungen (24a-f) für die Entnahme des Werkstückteils (24a-f) aus dem Restwerkstück (15) zu optimieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Haltevorrichtungen (24a-f) in Y-Richtung zueinander verschiebbar an Längsschienen (32a, 32b) angeordnet sind; wobei wenigstens zwei Längsschienen (32a, 32b), die jeweils wenigstens zwei, vorzugsweise drei, Haltevorrichtungen (24a-f) umfassen, in X-Richtung zueinander verschiebbar angeordnet sind; und wobei jede Längsschiene (32a, 32b) jeweils ein Niederhalteelement (25a, 25b) umfasst, welches an dem dem ersten Randbereich des Werkstücks (2) in Y-Richtung abgewandten Ende der jeweils in Y-Richtung am weitesten von dem ersten Randbereich angeordneten Haltevorrichtung (24a, 24d) dieser Längsschiene (32a, 32b) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schritt a) ferner umfasst: a1) Auswählen, anhand der Abmessungen der Haltevorrichtungen (24a-f) in X-Richtung und einer maximalen Abmessung des Werkstückteils (14, 14a-e) in X-Richtung, welche der verfügbaren Längsschienen (32a, 32b) für die Entnahme des Werkstückteils (14, 14a-e) verwendet werden sollen; a2) Initiales Festlegen einer gleichmäßigen Positionierung der in Schritt a1) ausgewählten Längsschienen (32a, 32b) in X-Richtung über dem Werkstückteil (14, 14a-e); und für jede der ausgewählten Längsschienen (32a, 32b): a3) Ermitteln eines, vorzugsweise rechteckigen, Haltebereichs, dessen Breite durch die Ausdehnung der Haltevorrichtungen in X-Richtung und dessen Länge durch eine maximale Ausdehnung des Werkstückteils (14, 14a-e) in Y-Richtung bei der initialen Positionierung der jeweiligen Längsschiene (32a, 32b) definiert ist; a4) Ermitteln, anhand der Abmessungen der Haltevorrichtungen (24a-f) der ausgewählten Längsschiene (32a, 32b) in Y-Richtung und der Länge des jeweiligen Haltebereichs, einer Überdeckung des Werkstückteils (14, 14a-e) durch die Haltevorrichtungen (24a-f) in Y-Richtung; a5) Auswählen, anhand der ermittelten Überdeckung in Y-Richtung, ob das Niederhalteelement (25a, 25b) oder wenigstens eine der Haltevorrichtungen (24a-f) außerhalb des Werkstückteils (14, 14a-e) über dem Restwerkstück (15) zu positionieren ist/sind; a6) Initiales Festlegen, dass die wenigstens eine ausgewählte Haltevorrichtung (24a-f) oder das ausgewählte Niederhalteelement (25a, 25b) der ausgewählten Längsschiene (32a, 32b) außerhalb des Werkstückteils (14, 14a-e) in dem vorgebbaren Mindestabstand in Y-Richtung von der Außenkontur des Werkstückteils (14, 14a-e) entfernt über dem Restwerkstück in der Niederhalteposition positioniert wird; und a7) Initiales Festlegen der Positionierung der verbleibenden Haltevorrichtungen (24a-f) der ausgewählten Längsschiene (32a, 32b) in entsprechenden Haltepositionen, die in gleichmäßigen Abständen in Y-Richtung über den Haltebereich verteilt sind.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei für wenigstens eine der ausgewählten Längsschienen (32a, 32b) keine Niederhalteposition gemäß Unterschritt a6) festgelegt werden kann und wobei ferner festgelegt wird, dass wenigstens eine der Haltevorrichtungen (24a-f) einer nicht in Schritt a2) ausgewählten Längsschiene (32a, 32b) in dem vorgebbaren Mindestabstand in X-Richtung von der Außenkontur des Werkstückteils (14, 14a-e) in einer Niederhalteposition positioniert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Schritt b) die folgenden Unterschritte umfasst: b1) Festlegen eines Wirkbereichs für jede der Haltevorrichtungen (24a-f) für die eine Halteposition initial festgelegt wurde bei ihrer jeweils festgelegten Halteposition, und b2) Erneutes Festlegen der Halteposition und/oder der Niederhalteposition wenigstens einer der Haltevorrichtungen (24a-f) und/oder des wenigstens einen Niederhalteelements (25a, 25b) anhand der geometrischen Gestalt des im jeweiligen Wirkbereich liegenden Anteils des zu entnehmenden Werkstückteils (14, 14a-e).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei dem Festlegen der Positionierung ferner die Positionierung von Aushebevorrichtungen (22a-f) berücksichtigt wird, die jeweils eine Vielzahl an Aushebeelementen (47) umfassen und die in Z-Richtung unterhalb des Werkstücks (2) angeordnet sind, um das Werkstückteil (14, 14a-e) aus dem Restwerkstück (15) auszuheben.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Schritt b2) des erneuten Festlegens der Halteposition und/oder der Niederhalteposition eine Optimierung der Positionierung einzelner Haltevorrichtungen (24a-f), für die initial eine Halteposition festgelegt wurde, relativ zu dazu korrespondierenden Aushebevorrichtungen (22a-f) umfasst.
Computerprogrammprodukt, welches zur Durchführung aller Schritte des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, wenn das Computerprogramm auf einer Datenverarbeitungsanlage abläuft.
Vorrichtung (16) zum Entnehmen eines Werkstückteils (14, 14a-e) aus einem Restwerkstück (15), umfassend: eine Aushebeeinheit (20) mit mindestens zwei Aushebevorrichtungen (22a-f), die jeweils eine Mehrzahl von Aushebeelementen (47) aufweisen; eine Gegenhalteeinheit (21) mit mindestens zwei Haltevorrichtungen (24a-f), die jeweils eine Mehrzahl von Halteelementen (50) aufweisen, wobei wenigstens eine der Haltevorrichtungen (24a-f) ferner wenigstens ein separates Niederhaltelement (25a, 25b) aufweist; eine Aushebevorrichtungs-Bewegungseinrichtung (26) zur Bewegung der Aushebevorrichtungen (22a-f) parallel zu einer Lagerungsebene (18) des Restwerkstücks (15); eine Haltevorrichtungs-Bewegungseinrichtung (31) zur Bewegung der Haltevorrichtungen (24a-f) parallel zu der Lagerungsebene (18) des Restwerkstücks (15); eine Steuerungseinheit (35) zur Steuerung der Aushebevorrichtungs-Bewegungseinrichtung (26) zur Bewegung der Aushebevorrichtungen (22a-f) an festgelegte Aushebepositionen und zur Steuerung der Haltevorrichtungs-Bewegungseinrichtung (31) zur Bewegung der Haltevorrichtungen (24a-f) an festgelegte Haltepositionen und/oder Niederhaltepositionen, wobei die Steuerungseinheit (35) ausgebildet ist, die Haltevorrichtungen (24a-f) und Aushebevorrichtungen (22a-f) entsprechend einer festgelegten Positionierung relativ zu dem Werkstückteil (14, 14a-e) zu positionieren, wobei die Positionierung mittels des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 festgelegt wird.
Laserschneidanlage (1) zum trennenden Bearbeiten von, insbesondere metallischen, plattenartigen Werkstücken (2) mittels einer Laser-Schneideinrichtung (3), umfassend: eine Vorrichtung (16) nach Anspruch 9 zur Entnahme eines beim trennenden Bearbeiten von einem Restwerkstück (15) getrennten Werkstückteils (14, 14a-e).