DE102022103745A1 - Laserschneidverfahren und Laserschneidmaschine - Google Patents

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DE102022103745A1
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David Schindhelm
Steffen Kessler
Jan Schuster
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Laserschneidverfahren, eine Laserschneidmaschine und ein Computerprogrammprodukt. Eine Aufgabe der Erfindung ist, ein verbessertes Laserschneidverfahren und eine verbesserte Laserschneidmaschine bereitzustellen.
Vorgesehen zur Lösung der Aufgabe ist ein Laserschneidverfahren mit den folgenden Verfahrensschritten
- a. Schneiden eines Werkstücks mit einem Laserschneidstrahl mit hoher Leistung entlang einer Schneidlinie;
- b. Feststellen eines Gutschnitts oder Fehlschnitts des Werkstücks während des Schneidens des Werkstücks;
- c. Scannen der Schneidlinie am Werkstück mit einem Laserscanstrahl von niedriger Leistung oder mit einem Beleuchtungsstrahl und Aufnehmen von Scandaten;
- d. Verändern von wenigstens einem Parameter der Laserschneidmaschine;
- Wiederholen der Verfahrensschritte a. bis c.; und Auswerten der Scandaten bezüglich der verschiedenen Parameter der Laserschneidmaschine in einer Steuerungseinrichtung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Laserschneidverfahren, eine Laserschneidmaschine und ein Computerprogrammprodukt nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
  • Das technische Gebiet von industriellem Schneiden verschiedener Werkstoffe mittels Laserstrahlung gewinnt zunehmend an Bedeutung. Beim Schneiden von Werkstücken aus verschiedenen Werkstoffen wird Laserstrahlung von einer Laserschneidmaschine mit hoher Leistung, meist im Bereich von mehreren Kilowatt, verwendet. In Ausnahmefällen kann es vorkommen, dass ein Werkstück nicht vollständig durchschnitten ist und das zu trennende Teil am Werkstück verbleibt. Ein nicht vollständiger Schnitt durch das Werkstück, welcher zu keiner Trennung des Werkstücks entlang der Schneidlinie oder Schneidspalt führt, wird als Fehlschnitt bezeichnet. Gewöhnlich wird ein Fehlschnitt vom Maschinenbediener in einem weiteren Verfahrensschritt festgestellt und das fehlerhafte Werkstück wird der Laserschneidmaschine zum erneuten Schneiden zugeführt. Eine weitere Möglichkeit ist aus der Druckschrift DE 102010039525 A1 bekannt, bei der das Werkstück im Bereich eines Durchbruchs mit einem Abstandssensor überfahren wird, wobei geprüft wird, ob ein vollständiger Durchbruch oder trennender Schnitt vorliegt. Anschließend wird das Werkstück der Laserschneidmaschine zum erneuten Schneiden zugeführt.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist, ein verbessertes Laserschneidverfahren und eine verbesserte Laserschneidmaschine bereitzustellen.
  • Zu diesem Zweck vorgesehen ist ein Laserschneidverfahren mit den folgenden Verfahrensschritten
    • - a. Schneiden eines Werkstücks mit einem Laserschneidstrahl mit hoher Leistung entlang einer Schneidlinie;
    • - b. Feststellen eines Gutschnitts oder Fehlschnitts des Werkstücks während des Schneidens des Werkstücks;
    • - c. Scannen der Schneidlinie am Werkstück mit einem Laserscanstrahl von niedriger Leistung oder mit einem Beleuchtungsstrahl und Aufnehmen von Scandaten;
    • - d. Verändern von wenigstens einem Parameter der Laserschneidmaschine;
    • - Wiederholen der Verfahrensschritte a. bis c.; und
    • - Auswerten der Scandaten bezüglich der verschiedenen Parameter der Laserschneidmaschine in einer Steuerungseinrichtung.
  • Weiter ist vorgesehen eine Laserschneidmaschine zum Schneiden eines Werkstücks entlang einer Schneidlinie mit wenigstens einer Laserquelle zum Erzeugen eines Laserschneidstrahls mit hoher Leistung, einer Kamera zum Erfassen eines Gutschnitts oder Fehlschnitts des Werkstücks während des Schneidens des Werkstücks, einem Laserscanstrahl von niedriger Leistung von der Laserquelle oder einem Beleuchtungsstrahl einer Beleuchtungseinheit, mit einer Steuerungseinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Parameter der Laserschneidmaschine zu verändern und Scandaten des Laserscanstrahls von niedriger Leistung oder des Beleuchtungsstrahls bezüglich der verschiedenen Parameter der Laserschneidmaschine auszuwerten.
  • Ferner ist ein Computerprogrammprodukt in einer Steuerungseinrichtung zum Ausführen des Verfahrens bereitgestellt.
  • Beispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Bei einem Beispiel wird ein Gutschnitt oder Fehlschnitt während des Schneidens des Werkstücks mit einer Kamera festgestellt. Hiermit kann in Echtzeit ein Fehlschnitt zuverlässig erkannt werden.
  • Bei einem weiteren Beispiel umfasst der Verfahrensschritt des Auswertens das Feststellen von Positionen eines Fehlschnitts. Anschließend wird der Verfahrensschritt des Schneidens des Werkstücks mit dem Laserschneidstrahl mit hoher Leistung an den festgestellten Positionen des Fehlschnitts durchgeführt. Eine Positionsbestimmung des Fehlschnitts am Werkstück ist einerseits nützlich beim Einstellen von Parametern der Laserschneidmaschine, um ein verbessertes Schneidergebnis zu erzielen. Andererseits wird ein Fehlschnitt beseitigt durch eine zielgerichtete Ansteuerung des Laserschneidstrahl mit hoher Leistung ausschließlich an die Positionen des Werkstücks, welche nicht durchschnitten sind, womit der Fehlschnitt in wirtschaftlicher Weise beseitigt wird.
  • Ein weiteres Beispiel beschreibt die Verfahrensschritte
    • - Klassifizieren der mit verschiedenen Parametern aufgenommenen Scandaten zu einem Gutschnitt oder einem Fehlschnitt;
    • - Einspeisen der zu einem Gutschnitt oder einem Fehlschnitt klassifizierten Scandaten in der Steuerungseinrichtung;
    • - Einstellen von wenigstens einem der zu einem Gutschnitt klassifizierten Parameter an der Laserschneidmaschine durch die Steuerungseinrichtung. Diese Verfahrensschritte ermöglichen eine verbesserte Parametereinstellung der Laserschneidmaschine in automatisierter Weise. Als Folge dieser Verfahrensschritte wird die Laserschneidmaschine im Betrieb eine deutlich geringere Gefahr von Fehlschnitten aufweisen.
  • Bei einem weiteren Beispiel wird nach Erkennen eines Fehlschnitts die Schneidlinie am Werkstück mit dem Laserscanstrahl von niedriger Leistung gescannt, und zwar während des Zurückfahrens eines Laserbearbeitungskopfs zum Schneiden des Werkstücks mit dem Laserschneidstrahl mit hoher Leistung. Zum einen wird mittels des Scans schnell festgestellt, ob ein Fehlschnitt vorliegt oder der Fehlschnitt falsch erkannt wurde. Zum anderen wird mittels des Scans die Länge und die Ausdehnung des Fehlschnitts bestimmt.
  • Bei einem weiteren Beispiel wird wenigstens ein Parameter der Laserschneidmaschine aus der Auswahl von Fokuslage, Laserleistung der Laserschneidmaschine, Fokusdurchmesser, dem Abstand zwischen einer Laserdüse und dem Werkstück, einer Vorschubgeschwindigkeit des Werkstücks und/oder einem Gasdruck eines Schutzgases verändert. Durch Verändern oder Anpassen von wenigstens einem der genannten Parameter wird das Schneidergebnis der Laserschneidmaschine verändert.
  • Nachfolgend sind Beispiele der Erfindung anhand der Figuren in Einzelheiten beschrieben.
    • 1 zeigt beispielhaft eine schematische Darstellung einer Laserschneidmaschine,
    • 2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Sensorikeinrichtung mit Steuerungseinrichtung einer Laserschneidmaschine bei einem mit einem Laserstrahl der Laserschneidmaschine bearbeiteten Werkstück;
    • 3 zeigt einen beispielhaften Signalverlauf eines in der Steuerungseinrichtung ausgewerteten Signals der Sensorikeinrichtung von einer Schneidlinie mit einem Bereich eines Gutschnitts und einem Bereich eines Fehlschnitts.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Laserschneidmaschine 10 mit einer Laserquelle 22, einem Laserbearbeitungskopf 24 und einer Werkstückauflage 25. Bevorzugt wird als Laserquelle 22 ein Festkörperlaser verwendet, wobei die Laserstrahlung über eine Laserlichtkabel dem Laserbearbeitungskopf 24 zugeführt wird. Ein von der Laserquelle 22 erzeugter Laserschneidstrahl 16 mit hoher Leistung wird mittels einer Strahlführung 23 zum Laserbearbeitungskopf 24 geführt und in diesem fokussiert sowie mit Hilfe von Spiegeln senkrecht zur Oberfläche eines Werkstücks 2 ausgerichtet. Eine hohe Leistung beschreibt hierbei gewöhnlich Leistungen in der Größenordnung von mehreren Kilowatt. Somit verläuft die Strahlachse, optische Achse, des Laserschneidstrahls 16 bei diesem Beispiel senkrecht zum Werkstück 2. Im gezeigten Beispiel handelt es sich bei der Laserquelle 22 um eine CO2-Laserquelle. Alternativ kann der Laserschneidstrahl 16 beispielsweise durch einen Festkörperlaser mit entsprechender Laserquelle erzeugt werden. In ähnlicher Weise wird ein Laserscanstrahl von niedriger Leistung erzeugt und zum Werkstück 2 geführt. Eine niedrige Leistung beschreibt hierbei gewöhnlich Leistungen in der Größenordnung von mehreren Watt oder einigen Hundert Milliwatt. Der Laserschneidstrahl 16 und der Laserscanstrahl können durch Einstellen der Leistung an der Laserquelle 22 von dieser bereitgestellt werden.
  • Der Laserschneidstrahl 16 wird über das Werkstück 2 bewegt, so dass eine durchgängige Schnittfuge oder Schneidlinie 14 entsteht, an der entlang der Laserschneidstrahl 16 das Werkstück 2 gewöhnlich vollständig durchtrennt.
  • Das Laserschneiden kann durch Hinzufügen eines Gases unterstützt werden. Als Schneidgase können Sauerstoff, Stickstoff, Druckluft und/oder anwendungsspezifische Gase eingesetzt werden, welche in verbundenen Schneidgasbehältern 32 bereitgestellt werden. Entstehende Partikel und Gase können mithilfe einer Absaugeinrichtung 33 aus einer nicht bildlich dargestellten Absaugkammer abgesaugt werden, die sich unterhalb der Werkstückauflage 25 befindet.
  • Der Laserbearbeitungskopf 24 und das Werkstück 2 werden in der Laserschneidmaschine 1 relativ zueinander bewegt. Im gezeigten Beispiel ruht das Werkstück 2 während der Bearbeitung auf der Werkstückauflage 25 und der Laserbearbeitungskopf 24 wird bei der Bearbeitung entlang von drei Achsen X, Y, Z eines XYZ-Koordinatensystems bewegt. Zu diesem Zweck ist ein Antrieb vorgesehen, welcher durch einen Doppelpfeil angedeutet ein in X-Richtung verschiebbares Portal 30 bewegt. Das Portal 30 bezeichnet einen verschiebbaren Rahmen an der Laserschneidmaschine 10, wie in 1 beispielhaft gezeigt. Der Laserbearbeitungskopf 24 kann mit Hilfe eines weiteren durch einen Doppelpfeil angedeuteten Antriebs in Y-Richtung verschoben werden, um an beliebige Bearbeitungspositionen BX,Y in X-Richtung und in Y-Richtung in einem durch die Verschiebbarkeit des Laserbearbeitungskopfs 24 oder durch das Werkstück 2 vorgegebenen Arbeitsfeld bewegt zu werden. An einer jeweiligen Bearbeitungsposition BX,Y weist der Laserschneidstrahl 16 eine Vorschubrichtung V auf, die der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Laserbearbeitungskopf 24 und dem Werkstück 2 entspricht. Die Vorschubrichtung V ist mit einem Pfeil am Werkstück 2 in 1 dargestellt. Der Laserbearbeitungskopf 24 wird zudem in Z-Richtung verfahren, gewöhnlich beim Zurückstellen oder Zurückfahren oder Anfahren von Schneidpositionen des Laserbearbeitungskopfs 24.
  • Der Laserbearbeitungskopf 24 umfasst weiter eine Sensorikeinrichtung 1 wie im Folgenden beschrieben.
  • 2 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Sensorikeinrichtung 1 mit einer signaltechnisch verbundenen Steuerungseinrichtung 15. Die Sensorikeinrichtung 1 ist bei diesem Beispiel vom Laserbearbeitungskopf 24 umfasst. Die Sensorikeinrichtung 1 umfasst bei diesem Beispiel eine Beleuchtungseinheit 21 zum Erzeugen und gezielten Aussenden eines Beleuchtungsstrahls 13 durch ein optisches Element 8 zu einem geeigneten Spiegel 7. Der Spiegel 7 lenkt den Beleuchtungsstrahl 13 aus der Sensorikeinrichtung 1 durch einen dichroitischen Umlenkspiegel 9, eine Fokussierlinse 3 und eine Schneidgas-Düse 6 zu einem Bearbeitungsbereich des Werkstücks 2. Die Schneidgas-Düse 6 ist vom Laserbearbeitungskopf 24 umfasst. Am Werkstück 2 wird der Beleuchtungsstrahl 13 reflektiert und der reflektierte Beleuchtungsstrahl 13 nimmt den gleichen Weg zurück und durchläuft den Spiegel 7, um von einer Kamera 11 aufgenommen zu werden. Alternativ zur Kamera 11 können Fotodioden vorgesehen sein, welche den reflektierten Beleuchtungsstrahl 13 erfassen. Auf diese Weise werden Bilder vom Bearbeitungsbereich am Werkstück 2 von der Kamera 11 oder von Fotodioden aufgenommen, wobei der Bearbeitungsbereich im Wesentlichen eine mit dem Laserschneidstrahl 16 erzeugte Schneidlinie 14 mit den benachbarten Werkstückabschnitten enthält. Die Schneidlinie 14 wird demnach überstrichen oder gescannt und es werden Scandaten aufgenommen. Der Laserschneidstrahl 16 wird im Laserbearbeitungskopf 24 über den Umlenkspiegel 9, durch die Fokussierlinse 3 und der Schneidgas-Düse 6 zugeführt, von welcher der Laserschneidstrahl 16 mit hoher Energie aus dem Laserbearbeitungskopf 24 austritt, auf das Werkstück 2 auftrifft und das Werkstück 2 in bekannter Weise vollständig zerschneidet. Bei einer alternativen Ausführung umfasst die Sensorikeinrichtung 1 keine Beleuchtungseinheit 21 und kein optisches Element 8. Bei dieser Ausführung wird die Schneidlinie 14 mit benachbarten Bereichen am Werkstück 2 von einem Laserscanstrahl von niedriger Leistung überstrichen oder gescannt. Der Laserscanstrahl von niedriger Leistung kann in der Laserquelle 22 erzeugt werden, in welcher auch der Laserschneidstrahl 16 von hoher Leistung erzeugt wird. Die Laserquelle 22 schaltet dann von einem Modus des Schneidens mit hoher Leistung zu einem Scanmodus mit niedriger Leistung um.
  • Entsprechend wird bei dieser Alternative das Schneiden und das Scannen am Werkstück 2 nacheinander ausgeführt. Insbesondere wird bei dieser Ausführung das Scannen der Schneidlinie 14 am Werkstück 2 mit dem Laserscanstrahl von niedriger Leistung während eines Zurückfahrens des Laserbearbeitungskopfs 24 durchgeführt. Zuerst wird das Werkstück 2 mit hoher Leistung geschnitten, danach auf eine niedrige Leistung umgeschaltet, wobei der Laserbearbeitungskopf 24 entlang der geschnittenen Strecke an der Schneidlinie 14 zurückfährt und dabei die Schneidlinie 14 scannt.
  • Der Laserbearbeitungskopf 24 fährt zurück entlang derselben Strecke, welche dieser zurückgelegt hat, gewöhnlich wenn ein Fehlschnitt 18 detektiert ist. Der Laserbearbeitungskopf 24 wird angehalten, die Laserquelle 22 wird von der Steuerungseinrichtung 15 auf eine niedrige Leistung eingestellt, so dass ein Laserscanstrahl bereitgestellt werden kann. Der Laserscanstrahl scannt dann die Schneidlinie 14, Scandaten werden wie beschrieben aufgenommen und ausgewertet. Aus den Scandaten wird festgestellt, ob ein Fehlschnitt 18 vorliegt oder nicht. Mit anderen Worten wird festgestellt, ob eine Fehlschnittdetektion, das Feststellen des Fehlschnitts 18, welche das Anhalten des Laserbearbeitungskopfs 24 bewirkt, korrekt erfolgt ist. Ein falsches Feststellen eines Fehlschnitts 18 wird mit diesen Mitteln ausgeschlossen. Insbesondere kann schnell festgestellt werden, ob tatsächlich ein Fehlschnitt 18 vorliegt, da die Bewegungsverläufe des Laserbearbeitungskopfs 24 optimiert sind. Ein Verfahren des Laserbearbeitungskopfs 24 an einen Ausgangspunkt zum Scannen der Schneidlinie 14 nach einer Fehlerdetektion ist nicht mehr erforderlich. Zudem wird die Position des Fehlschnitts 18 ermittelt, wonach der Laserbearbeitungskopf 24 im Modus des Schneidens punktgenau die Position oder Positionen des Fehlschnitts 18 ansteuert und durch erneutes Schneiden das Werkstück 2 durchtrennt. Der Laserbearbeitungskopf 24 legt hierbei, beim Scannen und beim Schneiden, eine möglichst kurze Strecke zurück. Unnötige Leistungsverluste durch Schneiden an falschen Positionen werden vermieden, das Werkstück 2 wird nicht unnötig erwärmt und die Qualität des Schneidergebnis am Werkstück 2 wird nicht unnötig beeinträchtigt. Wiederholtes Schneiden kann zu unzureichenden Schneidergebnissen führen.
  • 3 zeigt einen beispielhaften Signalverlauf eines in der Steuerungseinrichtung 15 ausgewerteten Signals der Sensorikeinrichtung 1 im oberen Bereich der 3 und eine zugehörige Schneidlinie 14 im unteren Bereich von 3. Die Schneidlinie 14 ist mit Zahlenangaben im Bereich von Millimetern mm angegeben an der horizontalen Achse. Die Signale werden erzeugt von den Fotodioden oder der Kamera 11 mit einer geeigneten Bildverarbeitungssoftware. Die Kamera 11 nimmt hierbei gewöhnlich die Lichtintensität eines Prozessleuchtens bei der Schneidlinie 14 auf, welches beim Laserschweißen bei der Wechselwirkung des Laserstrahls mit dem Material des Werkstücks 2 auftritt. Zu erkennen ist, dass das Signal weitgehend in der Nähe der Nulllinie verläuft. Die zugehörige Schneidlinie 14 am Werkstück 2 verläuft mängelfrei, so dass das Werkstück 2 komplett durchtrennt wird und nur so viel Material abgetragen wird wie zum Durchtrennen oder Durchschneiden des Werkstücks 2 nötig ist. Der dem niedrigen Signal zugeordnete Bereich am Werkstück 2 wird als Gutschnitt 17 bezeichnet. Zur Prüfung, ob beim Scannen eine Leuchterscheinung vorliegt, und zur Kategorisierung der Bilder einerseits in Trennschnitt oder Gutschnitt und andererseits Schnittabriss oder Fehlschnitt wird die maximale Helligkeit im Bereich des Schnittspalts der Schneidlinie 14 verwendet. Zu dieser Kategorisierung wird ein Schwellwert im Diagramm nach 2 festgelegt. Liegt ein Intensitätsmerkmal, die maximale Helligkeit im Bereich des Schnittspalts der Schneidlinie 14, unterhalb des Schwellwerts, wird das Bild als Gutschnitt klassifiziert, liegt das Intensitätsmerkmal oberhalb des Schwellwerts, wird das von der Kamera 11 erzeugte Bild als Fehlschnitt kategorisiert oder klassifiziert. Das Signal der Lichtintensität wird hierbei als Scan-Mode-Signal bezeichnet.
  • Auf der rechten Seite von 3 ist erkennbar, dass die Schneidlinie 14 gestört und unterbrochen ist, hierbei ist ein unerwünschter Fehlschnitt 18 aufgetreten. Im Signalverlauf führt der Bereich am Werkstück 2 eines Fehlschnitts 18 zu einem wesentlichen Signalanstieg, erkenntlich am Signal rechts von der gestrichelten Linie in 3. Dieser Signalanstieg wird oberhalb eines Schwellwerts einer Lichtintensität von der Steuerungseinrichtung 15 erkannt. Wie beschrieben wird ein Gutschnitt 17 oder ein Fehlschnitt 18 des Werkstücks 2 während des Schneidens des Werkstücks 2 festgestellt und die Schneidlinie 14 am Werkstück 2 kann auf unterschiedliche Weise gescannt werden, wobei die Schneiddaten und die Scandaten aufgenommen werden. Im Beispiel nach 3 tritt wie beschrieben ein Fehlschnitt 18 auf. Parameter der Laserschneidmaschine 10 sind in der Steuerungseinrichtung 15 gespeichert, beispielsweise die Fokuslage, eine Laserleistung der Laserschneidmaschine 10, der Fokusdurchmesser, der Abstand zwischen einer Laserdüse, hierbei der Schneidgas-Düse 6, und dem Werkstück 2, eine Vorschubgeschwindigkeit des Laserbearbeitungskopfs 24 und ein Gasdruck eines Schutzgases. Weitere Parameter der Laserschneidmaschine 10 können in der Steuerungseinrichtung 15 gespeichert sein. Die Parameter oder der Parametersatz der Laserschneidmaschine 10 sind für das Beispiel der 3 mit dem Fehlschnitt 18 bekannt. Dann wird wenigstens ein Parameter der Laserschneidmaschine 10 verändert und das Laserschneidverfahren wiederholt, mit dem wenigstens einen geänderten Parameter werden die Verfahrensschritte des Schneidens, Scannens, Aufnehmens und Auswertens der Scandaten ausgeführt, wie beschrieben. Mit dem wenigstens einen geänderten Parameter kann erneut ein Gutschnitt 17 oder Fehlschnitt 18 festgestellt werden, wobei die entsprechenden Parameter oder der Parametersatz dem Gutschnitt 17 oder Fehlschnitt zugeordnet wird. Die vorstehenden Verfahrensschritte werden beliebig oft wiederholt, so dass eine Vielzahl von Parametersätzen in der Steuerungseinrichtung 15 vorliegt und von jedem Parametersatz bekannt ist, ob mit dem Parametersatz ein Gutschnitt 17 oder ein Fehlschnitt 18 erzielt wird und in welchem Abschnitt bei der Schneidlinie 14 der Gutschnitt 17 und der Fehlschnitt 18 vorliegt. Beispielsweise wird nach jedem Schneidvorgang der Parameter der Vorschubgeschwindigkeit des Laserbearbeitungskopfs 24 geändert. Der Schneidvorgang mit Aufnehmen oder Aufzeichnen von Scandaten mit der geänderten Vorschubgeschwindigkeit wird so oft wiederholt, bis ein Fehlschnitt erkannt wird. Demnach ist in der Steuerungseinrichtung 15 die Vorschubgeschwindigkeit des Laserbearbeitungskopfs 24 bekannt, bei welcher ein Fehlschnitt auftritt. Die Laserschneidmaschine 10 kann dann derart eingestellt werden, dass der Parameter der Vorschubgeschwindigkeit den Schwellwert, bei dem ein Fehlschnitt auftritt, nicht übersteigt.
  • Die Scandaten bezüglich der verschiedenen Parameter oder Parametersätze der Laserschneidmaschine 10 werden in der Steuerungseinrichtung 15 mit geeigneter Software ausgewertet. Beispielsweise können Parametern oder Parametersätzen einem Gutschnitt 17 zugeordnet werden, während andere Parameter oder Parametersätze einem Fehlschnitt 18 zugeordnet werden. Die mit verschiedenen Parametern aufgenommenen Scandaten werden zu einem Gutschnitt 17 oder einem Fehlschnitt 18 klassifiziert und gespeichert. Auf diese Weise liegen in der Steuerungseinrichtung 15 Klassen von Parametern oder Parametersätzen vor, welche Gutschnitte 17 zugewiesen sind, und Klassen, welche Fehlschnitte 18 zugewiesen sind. Den Klassen von Fehlschnitten 18 sind außerdem die Daten der Positionen der nicht durchtrennten Bereiche zugeordnet. Grundsätzlich werden die Parameter, welche zu einem Gutschnitt 17 führen, automatisch an der Laserschneidmaschine 10 eingestellt oder justiert. Auf diese Weise wird die Laserschneidmaschine 10 im Wesentlichen in einem Betriebszustand gehalten, welcher Gutschnitte 17 ermöglicht und Fehlschnitte 18 vermeidet. Die Laserschneidmaschine 10 wird auf diese Weise sozusagen trainiert. Ferner können die klassifizierten Datensätze verwendet werden um ein Machine Learning Modell zu trainieren.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Sensorikeinrichtung
    2
    Werkstück
    3
    Fokussierlinse
    4
    Fokussiereinrichtung
    6
    Schneidgas-Düse
    7
    Spiegel
    8
    optisches Element
    9
    Dichroitischer Spiegel
    10
    Laserschneidmaschine
    11
    Kamera
    13
    Beleuchtungsstrahl
    14
    Schneidlinie
    15
    Steuerungseinrichtung
    16
    Laserschneidstrahl
    17
    Gutschnitt
    18
    Fehlschnitt
    21
    Beleuchtungseinheit
    22
    Laserquelle
    23
    Strahlführung
    24
    Laserbearbeitungskopf
    25
    Werkstückauflage
    27
    Auflagesteg
    30
    Portal
    32
    Schneidgasbehälter
    33
    Absaugeinrichtung
  • 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 102010039525 A1 [0002]

Claims (12)

  1. Laserschneidverfahren mit den folgenden Verfahrensschritten - a. Schneiden eines Werkstücks (2) mit einem Laserschneidstrahl (16) mit hoher Leistung entlang einer Schneidlinie (14); - b. Feststellen eines Gutschnitts (17) oder Fehlschnitts (18) des Werkstücks (2) während des Schneidens des Werkstücks (2); - c. Scannen der Schneidlinie (14) am Werkstück (2) mit einem Laserscanstrahl von niedriger Leistung oder mit einem Beleuchtungsstrahl (13) und Aufnehmen von Scandaten; - d. Verändern von wenigstens einem Parameter der Laserschneidmaschine (10); - Wiederholen der Verfahrensschritte a. bis c.; und - Auswerten der Scandaten bezüglich der verschiedenen Parameter der Laserschneidmaschine (10) in einer Steuerungseinrichtung (15).
  2. Laserschneidverfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt - Feststellen eines Gutschnitts (17) oder Fehlschnitts (18) während des Schneidens des Werkstücks (2) mit einer Kamera (11).
  3. Laserschneidverfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt des Auswertens den Verfahrensschritt umfasst - Feststellen von Positionen eines Fehlschnitts (18); mit dem anschließenden Verfahrensschritt des Schneidens des Werkstücks (2) mit dem Laserschneidstrahl (16) mit hoher Leistung an den festgestellten Positionen des Fehlschnitts.
  4. Laserschneidverfahren nach einem der vorigen Ansprüche, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt - Klassifizieren der mit verschiedenen Parametern aufgenommenen Scandaten zu einem Gutschnitt (17) oder einem Fehlschnitt (18); - Einspeisen der zu einem Gutschnitt (17) oder einem Fehlschnitt (18) klassifizierten Scandaten in die Steuerungseinrichtung (15) - Einstellen von wenigstens einem der zu einem Gutschnitt (17) klassifizierten Parameter an der Laserschneidmaschine (10) durch die Steuerungseinrichtung (15).
  5. Laserschneidverfahren nach einem der vorigen Ansprüche, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt - Erkennen eines Fehlschnitts (18); - Scannen der Schneidlinie (14) am Werkstück (2) mit dem Laserscanstrahl von niedriger Leistung während eines Zurückfahrens eines Laserbearbeitungskopfs (24) zum Schneiden des Werkstücks (2) mit dem Laserschneidstrahl (16) mit hoher Leistung.
  6. Laserschneidverfahren nach einem der vorigen Ansprüche, gekennzeichnet durch den Verfahrensschritt - Verändern von wenigstens einem Parameter der Laserschneidmaschine (10) aus der Auswahl von Fokuslage, Laserleistung der Laserschneidmaschine (10), Fokusdurchmesser, dem Abstand zwischen einer Laserdüse und dem Werkstück (2), einer Vorschubgeschwindigkeit des Laserbearbeitungskopfs (24) und/oder einem Gasdruck eines Schutzgases.
  7. Laserschneidmaschine (10) zum Schneiden eines Werkstücks (2) entlang einer Schneidlinie (14) mit wenigstens einer Laserquelle (22) zum Erzeugen eines Laserschneidstrahls (16) mit hoher Leistung, einer Kamera (11) zum Erfassen eines Gutschnitts (17) oder Fehlschnitts (18) des Werkstücks (2) während des Schneidens des Werkstücks (2), einen Laserscanstrahl von niedriger Leistung von der Laserquelle (22) oder einem Beleuchtungsstrahl (13) einer Beleuchtungseinheit (21), gekennzeichnet durch eine Steuerungseinrichtung (15), welche dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Parameter der Laserschneidmaschine (10) zu verändern und Scandaten des Laserscanstrahls von niedriger Leistung oder des Beleuchtungsstrahls (13) bezüglich der verschiedenen Parameter der Laserschneidmaschine (10) auszuwerten.
  8. Laserschneidmaschine (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (15) dazu ausgebildet ist, die mit verschiedenen Parametern aufgenommenen Scandaten zu einem Gutschnitt (17) oder einem Fehlschnitt (18) zu klassifizieren und zu speichern.
  9. Laserschneidmaschine (10) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (15) dazu ausgebildet ist, wenigstens einen der zu einem Gutschnitt (17) klassifizierten Parameter an der Laserschneidmaschine (10) einzustellen.
  10. Laserschneidmaschine (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch eine Steuerungseinrichtung (15) zum Auswerten von Signalen des Detektors (11) und zum Einstellen der Leistung der Laserquelle (22) auf eine hohe Leistung zum Schneiden des Werkstücks (2) und eine niedrige Leistung zum Scannen der Schneidlinie (14) mit dem Laserscanstrahl.
  11. Laserschneidmaschine (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserscanstrahl mit niedriger Leistung aus wenigstens einem gepulsten Laserstrahl oder aus einem kontinuierlichen Laserstrahl besteht.
  12. Computerprogrammprodukt in einer Steuerungseinrichtung (15) zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-6.
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