DE102022119655A1

DE102022119655A1 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Schneiden eines Werkstücks

Info

Publication number: DE102022119655A1
Application number: DE102022119655.0A
Authority: DE
Inventors: Hinrich Dohrmann; Rainer Hildebrand; Martin Leising
Original assignee: Lissmac Maschinenbau GmbH
Current assignee: Lissmac Maschinenbau GmbH
Priority date: 2022-08-04
Filing date: 2022-08-04
Publication date: 2024-02-15

Abstract

Es wird ein Verfahren zum automatischen Schneiden eines Werkstücks und zum automatischen Separieren des geschnittenen Werkstücks vorgeschlagen, dabei weist das Verfahren folgende Verfahrensschritte auf:
- Schneiden eines Grundkörpers wie einer Werkstückplatte durch eine Schneidvorrichtung, wobei das ausgeschnittene Werkstück mittels Mikrostegen mit einem Restgitter des Grundkörpers verbunden ist,
- Schneiden von Indikationslöchern in den Grundkörper,
- Bewegen des geschnittenen Grundkörpers durch eine Versetzvorrichtung in eine Lagerstätte,
- Lagerung des geschnittenen Grundkörpers in der Lagerstätte,
- Bewegen des geschnittenen Grundkörpers von der Lagerstätte zu einer Separierungsvorrichtung durch die Versetzvorrichtung,
- Festhalten des geschnittenen Grundkörpers an den Indikationslöchern durch Halteelemente,
- automatisches Separieren eines ausgeschnittenen Werkstücks von dem Restgitter, wobei durch Daten des Schneidprogramms die Mikrostege durch die Separierungsvorrichtung gezielt getrennt werden,
- Wegbewegen des Restgitters von der Separierungsvorrichtung und Wegbewegen des separierten, ausgeschnitten Werkstücks von der Separierungsvorrichtung.

Description

Stand der Technik
Bei der Arbeitsvorbereitung und/oder Herstellung von Werkstücken aus Grundkörpern wie z. B. Werkstückvorlagen oder Werkstückplatten bzw. plattenartige Materialrohlinge in einer Standardgröße werden nach einem ersten Arbeitsschritt regelmäßig weitere zum Beispiel nachgeschaltete Zwischenschritte, Transportschritte und/oder Nachbearbeitungsschritte notwendig. Diese müssen unter technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten effektiv geplant und durchgeführt werden.
Werden zum Beispiel Grundkörper bzw. Werkstückplatten aus einem Metallwerkstoff durch ein Schneidverfahren mit einem Schneidvorgang bearbeitet, sind unterschiedliche Szenarien für das Gesamtverfahren zu berücksichtigen.
Aufgabe und Vorteile der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein einleitend erläutertes Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Herstellung und/oder Bearbeiten von Werkstücken zu verbessern.
Aufgabe und Vorteile der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Schneiden eines Werkstücks und zum automatischen Separieren des geschnittenen Werkstücks, dabei weist das Verfahren folgende Verfahrensschritte auf:

- Schneiden eines Grundkörpers wie einer Werkstückplatte durch eine Schneidvorrichtung, wobei das ausgeschnittene Werkstück mittels Mikrostegen mit einem Restgitter des Grundkörpers verbunden ist,
- Schneiden von Indikationslöchern in den Grundkörper,
- Bewegen des geschnittenen Grundkörpers durch eine Versetzvorrichtung in eine Lagerstätte,
- Lagerung des geschnittenen Grundkörpers in der Lagerstätte,
- Bewegen des geschnittenen Grundkörpers von der Lagerstätte zu einer Separierungsvorrichtung durch die Versetzvorrichtung,
- Festhalten des geschnittenen Grundkörpers an den Indikationslöchern durch Halteelemente,
- automatisches Separieren eines ausgeschnittenen Werkstücks von dem Restgitter, wobei durch Daten des Schneidprogramms die Mikrostege durch die Separierungsvorrichtung gezielt getrennt werden,
- Wegbewegen des Restgitters von der Separierungsvorrichtung und Wegbewegen des separierten, ausgeschnitten Werkstücks von der Separierungsvorrichtung.

Das Verfahren wie z. B. ein einzelner Verfahrensschritt ist zum Beispiel gemäß den Daten eines Arbeits- oder Schneidprogramms wie z. B. einer Arbeits- und/oder Schneidsoftware definiert. Zum Beispiel ist das Verfahren vorgegeben bzw. programmiert, zum Beispiel in einer übergeordneten Kontrolleinheit z. B. in einer Kontrolleinheit der Schneidvorrichtung. Die Kontrolleinheit ist zum Beispiel Teil einer dazugehörigen Vorrichtung zum automatischen Schneiden eines Werkstücks und zum automatischen Separieren des geschnittenen Werkstücks. Beispielsweise umfasst eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens eine Schneidvorrichtung, eine Versetzvorrichtung und/oder eine Separierungsvorrichtung.
Nachfolgend sind der Begriff „Grundkörper“ und der Begriff „Werkstückplatte“ gleichwertig verwendet.
Unter einem ausgeschnittenen Werkstück ist beispielsweise ein über eine wesentliche Erstreckung eines Außenrand-Verlaufs des Werkstücks vom verbleibenden Material des Grundkörpers bzw. der Werkstückplatte, was als Restgitter anzusehen ist, getrenntes Werkstück zu verstehen. Beispielsweise ist das Werkstück zumindest größtenteils ausgeschnitten vom der über einen Luftspalt zum Restgitter wie dem verbleibenden Teil des Grundkörpers bzw. der Werkstückplatte getrennt bzw. separiert. An einem im Grundkörper großteils ausgeschnitten vorhandenen Werkstück sind aufgrund der Mikrostege Materialbrücken ausgebildet zwischen dem Werkstück und dem Restgitter. Die Mikrostege liegen in der Breite und/oder Länge im Millimeterbereich zum Beispiel zwischen 5 und 20 Millimeter.
Beispielsweise ist das Werkstück über genau einen Mikrosteg oder über vergleichsweise wenige und schmale Verbindungsstellen bzw. Mikrostegen mit dem Restgitter verbunden.
Auch als Werkstück zu verstehen ist der im Grundkörper über die Mikrostege gehaltene großteils ausgeschnittene Materialbereich.
Es ist von Vorteil, dass zwischen dem Schneiden des Grundkörpers durch die Schneidvorrichtung und dem Separieren des größtenteils ausgeschnittenen Werkstücks, das Werkstück in der Lagerstätte gelagert wird. Damit kann man das gesamte Vorgehen flexibel und/oder individuell an vorgegebene Randbedingungen anpassen.
Beispielsweise wird genau ein Werkstück an genau einem Grundkörper bereitgestellt oder es werden mehrere Werkstücke an genau einem Grundkörper, an dem die mehreren Werkstücke nach dem Schneiden zum Beispiel zusammenhängend bereitgestellt sind, in einem Schneidverfahren durch eine Schneidvorrichtung wie z. B. mit einer Laserschneidvorrichtung bis auf die Mikrostege ausgeschnitten. Für die mehreren Werkstücke ist z. B. genau ein gemeinsamer Grundkörper bzw. z. B. genau eine Werkstückplatte vorgesehen, z. B. eine Metallplatte. Dabei ist der Rest des Grundkörpers bzw. der Metallplatte, welcher nach dem Ausschneiden und Entnehmen der Werkstücke verbleibt, das Restgitter. Beispielsweise schneidet z. B. die Laserschneidvorrichtung mittels eines computergestützten Schneidprogramms bzw. Software die Werkstücke aus. Zum Beispiel sind die Stellen, die im Werkstück entlang des Randes des späteren Werkstücks nicht geschnitten, welche die Mikrostege bilden. Die Mikrostege sind aufgrund der Daten des Schneidprogramms vorgegeben, z. B. in der Anzahl und der Abmessung der Mikrostege. Die Mikrostege bilden Verbindungsstellen, die durch das Schneidprogramm vorgegeben sind, zum Beispiel die Anzahl, die räumliche Position und/oder die Abmessungen wie z. B. eine Breite und/oder eine Länge der Mikrostege oder des genau einen Mikrostegs. Beispielsweise ist genau ein Mikrosteg oder sind mehrere Mikrostege genau einem Werkstück zugeordnet, über welche eine Verbindung des Werkstücks mit dem Restgitter eingerichtet ist. Die Mikrostege sind vor dem späteren Separieren vorhanden, wobei das Werkstück im Verbund des Grundkörpers bzw. an diesem zusammenhängend mit dem Restgitter verbleibt. Dieser Verbund erleichtert das Handling des Werkstücks bzw. der Werkstücke, die im Grundkörper verbunden enthalten sind, zum Beispiel das Hin- und/oder Wegbewegen vom Ort des Schneidvorgangs zur Lagerstätte hin und von der Lagerstätte weg und das Lagern wie z. B. das Ablegen zum Beispiel einer Unterseite des Grundkörpers auf einer Auflage bzw. einer Auflageseite der Lagerstätte.
Die Position des Werkstücks an dem Grundkörper, z. B. bezogen auf einen vordefinierten Bezugs-Abschnitt oder Bezugs-Punkt des Grundkörpers, und/oder die Form des ausgeschnittenen Werkstücks sind beispielsweise durch das Schneidprogramm bekannt bzw. vorgegeben.
Beispielsweise nach dem Schneiden wird der Grundkörper bzw. die Werkstückplatte mit dem daran vorhandenen genau einen ausgeschnittenen Werkstück oder den mehreren daran vorhandenen ausgeschnittenen Werkstücken, die noch mit dem Restgitter verbunden sind, in der Lagerstätte positioniert wie z. B. eingelagert werden. Zum Beispiel zu einem späteren Zeitpunkt wird das ausgeschnittene Werkstück vom Restgitter getrennt. Beispielsweise wird der Grundkörper direkt bzw. unmittelbar im Anschluss nach dem Schneiden zum Lagern in der Lagerstätte transportiert. Danach erfolgt der Transport des gelagerten Grundkörpers von der Lagerstätte zur Stelle des Separierens zum Separieren des ausgeschnittenen Werkstücks bzw. zum Heraustrennen vom Restgitter. Dies ist im Vergleich zum Handling von komplett ausgeschnittenen Werkstücken, insbesondere im Hinblick auf Taktzeiten, vorteilhaft. Zum Beispiel wird der Grundkörper mit den integral daran vorhandenen Werkstücken vergleichsweise schnell von der Schneidvorrichtung entfernt werden kann, so dass ein nächster Grundkörper z. B. direkt im Anschluss an das Schneiden des vorhergehenden Grundkörpers geschnitten wird bzw. geschnitten werden kann.
Andernfalls muss zunächst nach dem vollständige Heraustrennen des Werkstücks aus dem Grundkörper bzw. bei komplett ausgeschnittenen Werkstücken das Restgitter und die ausgeschnittenen Werkstücke zum Beispiel unmittelbar nach dem Schneidvorgang von der Schneidvorrichtung z. B. jeweils einzeln weiterbewegt bzw. weggetragen werden. Das beispielsweise manuelle Abräumen kostet dabei Zeit und blockiert gegebenenfalls die Schneidvorrichtung.
Bevorzugterweise ist das geschnittene Werkstück mindestens über zwei Verbindungsstellen mit dem Restgitter verbunden, wobei die Verbindungsstellen vorzugsweise gegenüberliegend sind, insbesondere gegenüberliegend zu einer Mitte des Werkstücks. Vorteilhafterweise kann dadurch das ausgeschnittene Werkstück nicht relativ zum Restgitter verkippen. Ein Verkippen des Werkstücks, führt andernfalls zum Verklemmen des Werkstücks beispielsweise an der Schneidvorrichtung oder bei der Lagerung. Weiter kann das ausgeschnittene Werkstück auch über drei, vier oder beliebig viele Verbindungsstellen wie z. B. Mikrostege mit dem Restgitter verbunden sein.
Zum Heraustrennen des bis auf die Mikrosteg-Verbindung vom Restgitter getrennten Werkstücks vom Restgitter wie z. B. zum kompletten Entfernen des Werkstücks vom Restgitter wird der Grundkörper z. B. auf einer Ablage zum Beispiel einem Werkzeugtisch abgelegt. Dann werden die Verbindungsstellen wie der Mikrostege durchtrennt. Beim Separieren wird beispielsweise der Grundkörper an dem Werkzeugtisch positionsfest gehalten, beispielsweise durch Klammern. Zum Beispiel sind zur richtigen Positionierung des Grundkörpers am Arbeitstisch die Indikationslöcher nutzbar, durch welche passende Gegenelemente z. B. am Arbeitstisch greifen.
Beispielsweise sind die Halteelemente auf die Indikationslöcher passend abgestimmt, wenn der Grundkörper an der Separierungsvorrichtung, an der Lagerstätte oder der Arbeitsumgebung abgelegt und gehalten ist.
Beispielsweise sind entsprechende Halteelemente an der Lagerstätte und/oder einer Arbeitsumgebung zum Separieren wie zum Beispiel an einem Arbeitstisch vorhanden.
Beispielsweise sind genau zwei Halteelemente an der Separierungsvorrichtung, der Lagerstätte und/oder der Arbeitsumgebung vorhanden. Alternativ sind mehr als zwei Halteelemente an der Separierungsvorrichtung, der Lagerstätte und/oder der Arbeitsumgebung vorhanden.
Ein Halteelement umfasst zum Beispiel einen außen zylindrischen oder mehreckigen nach oben stehenden länglichen Körper, mit einem oberen freien Ende, der von unten durch das Indikationsloch des von oben abgelegten Grundkörpers greift. Beispielsweise ist das Indikationsloch kreisrund oder mehreckig oder als Langloch gestaltet. Zum Beispiel steht ein Haltelement nach oben ab über eine Ablageebene zur unterseitigen Abstützung des Grundkörpers. Die Ablageebene gehört zum Beispiel zur Separierungsvorrichtung, zur Lagerstätte und/oder zur Arbeitsumgebung.
Beispielsweise weist die Separierungsvorrichtung mindestens ein Greifelement, eine Zugeinrichtung und eine Schlageinrichtung auf. Das Greifelement, zum Beispiel eine Unterdruck- bzw. SaugEinrichtung oder eine Magnet-Einrichtung, wird in Richtung des Werkstücks bewegt, wobei das Greifelement dazu ausgelegt ist, das ausgeschnittene Werkstück zu greifen und die Zugeinrichtung eingerichtet ist, das Greifelement in einem mit dem Werkstück verbundenen Zustand mit einer Zugkraft zu beaufschlagen. Zum Beispiel wird die Zugkraft so aufgebracht, dass die Zugkraft wirkt, das Werkstück vom Restgitter wegzubewegen, nachdem ein Auflösen der Mikrostege erfolgt ist. Die Schlageinrichtung ist z. B. derart ausgestaltet, dass ein Schlagorgan der Schlageinrichtung an der Verbindungsstelle eine Schlagkraft z. B. auf den Grundkörper oder das Werkstück ausübt. Damit wird in vergleichsweise kurzer Zeit das Werkstück vollständig vom Restgitter getrennt. Zum Beispiel werden sämtliche an einem Werkstück vorhandene Verbindungsstellen wie Mikrostege gleichzeitig getrennt, z. B. im Moment der ausgeübten Schlagkraft. Dabei wird ein Verbindungszustand zwischen dem Werkstück und dem Restgitter aufgehoben.
Alternativ werden die Mikrostege an einem Werkstück beispielsweise zeitlich versetzt durchtrennt bzw. aufgelöst.
Die Zugeinrichtung ist vorzugsweise als Federeinheit, insbesondere als eine mechanische Feder und/oder als pneumatische und/oder als hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet.
Beispielsweise ist die Zugeinrichtung mit dem Greifelement verbunden. Die Zugeinrichtung ist vorzugsweise geladen bzw. belastet, wenn das Greifelement das ausgeschnittene Werkstück gegriffen hat, solange das ausgeschnittene Werkstück mit dem Restgitter über die Verbindungsstellen verbunden ist. Beim Trennen der zumindest einen Verbindungsstelle, zum Beispiel aller Verbindungsstellen des betreffenden Werkstücks, durch das Schlagorgan, hat das zur Folge, dass das Greifelement mit dem getrennten ausgeschnittenen Werkstück in Richtung z. B. eines Gerüstes bzw. weg vom Restgitter bewegt wird, wobei die Zugeinrichtung vorzugsweise entlastet ist.
Vorzugsweise weist die Schlageinrichtung mehrere Schlagorgane auf. Vorteilhafterweise schlägt von einer Seite das Schlagorgan vorzugsweise im Bereich einer Verbindungsstelle auf das Restgitter. Das Restgitter fällt bzw. ruht oder verbleibt beispielsweise auf der Ablage wie einem Werkzeugtisch. Denkbar ist auch, dass das Schlagorgan auf das ausgeschnittene Werkstück im Bereich einer Verbindungsstelle schlägt.
Zum Beispiel weist das Greifelement ein Saugorgan auf, wobei am Saugorgan ein Unterdruck erzeugbar ist.
Auch ist es denkbar, dass Mittel vorhanden sind, mit denen am Greifelement ein Magnetfeld erzeugbar ist bzw. am Greifelement ein auf das Werkstück wirkendes Magnetfeld erzeugt wird. Dies ist zum Beispiel bei ferromagnetischen Werkstücken eine mögliche Anordnung.
Ebenfalls von Vorteil ist, dass das Schlagorgan eine pneumatisch oder hydraulisch beaufschlagbare Kolben-Zylinder-Einheit aufweist.
Die Schlagorgane können auch eine mechanische Feder aufweisen. Bevorzugterweise ist die Feder gespannt, bevor die Feder auf das ausgeschnittene Werkstück oder das Restgitter trifft. Vorteilhafterweise kann die Feder nach dem Auftreffen auf dem ausgeschnittene Werkstück oder dem Restgitter wieder vorgespannt werden, beispielsweise über einen mechanischen Mechanismus.
Beispielsweise wird nach dem Greifen des ausgeschnittenen Werkstücks, welches noch mit dem Restgitter verbunden ist, der Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit des Schlagorgans relativ zum Zylinder bewegt, so dass der Kolben auf das Restgitter und/oder das ausgeschnittene Werkstück schlägt. Beispielsweise wird der Kolben z. B. pneumatisch und/oder hydraulisch zum Grundkörper bzw. zur Werkstückplatte beschleunigt, wobei der Zylinder positionsfest gehalten ist, so dass der Kolben mit einer vergleichsweise großen Geschwindigkeit und damit mit einer hohen Kraft auf das Restgitter bzw. das ausgeschnittene Werkstück trifft. Beispielsweise ist es bei der Kolben-Zylinder-Einheit denkbar, dass der Zylinder verfährt und der Kolben feststeht, so dass der Zylinder auf das Restgitter oder das ausgeschnittene Werkstück beschleunigt wird. Bevorzugterweise kann der Teil der Kolben-Zylinder-Einheit, welcher in Richtung des Werkstücks beschleunigt wird, wieder in die Ausgangsstellung zurück bewegt werden. Die Ausgangsstellung ist die Stellung der Kolben-Zylinder-Einheit bevor der Kolben oder Zylinder in Richtung des Restgitters bzw. des ausgeschnittene Werkstücks beschleunigt wurde.
Die Kolben-Zylinder Einheit ist beispielsweise als einfachwirkender oder doppelwirkender Zylinder ausgebildet sein. Weiter ist beispielsweise an der Kolben-Zylinder-Einheit ein Ventil, beispielsweise ein Mehrwegventil, angeordnet. Vorstellbar ist, dass bei Verwendung eines doppelwirkenden Zylinders bei der Bewegung des Kolbens oder Zylinders in Richtung des Werkstücks eine erste Kammer und für die Bewegung des Kolben oder Zylinders in entgegengesetzter Richtung zum Werkstück eine zweite Kammer mit einem Fluid befüllt wird. Bei einem einfachwirkenden Zylinder kann die Kammer bevorzugterweise mit dem Fluid gefüllt werden, zum Beschleunigen des Kolbens oder Zylinders in Richtung des Werkstückes. Beispielsweise wird für die Bewegung des Kolbens in die entgegengesetzte Richtung bzw. vom Restgitter weg, Fluid aus der betreffenden Kammer herausgefördert bzw. wird die Kammer zumindest teilweise entleert.
Zum Beispiel umfasst die Schneidvorrichtung eine Kontrolleinheit, wobei die Kontrolleinheit einen Kolben oder Zylinder des Schlagorgans derart z. B. einrichtet und/oder steuert, dass der Kolben oder Zylinder im Nahbereich der Verbindungsstelle auf das Restgitter schlägt.
Beispielsweise umfasst die Kontrolleinheit einen programmierbaren Rechner zum Beispiel eine Computereinheit. Mit der Kontrolleinheit kann die Betriebsführung der Schlageinrichtung kontrolliert bzw. gesteuert werden. Beispielsweise wird die Zufuhr oder das Ablassen des Fluides in die Kammer der Zylinder-Kolben-Einheit der Schlagorgane durch die Kontrolleinheit gesteuert, beispielsweise wird hierfür ein Ventil geschaltet, mit dem ein Durchlass von Fluid von außen in die Kammer hinein oder von innen aus der Kammer heraus schließbar ist oder geöffnet werden kann.
Vorstellbar ist auch, dass die Kontrolleinheit die Schlagorgane jeweils einzeln bzw. unabhängig steuert, so dass jedes Schlagorgan einzeln in Richtung des Restgitters beschleunigt werden kann. Die Kontrolleinheit kann auch zwei oder mehrere Schlagorgane zusammen steuern. Bevorzugterweise können alle Schlagorgane gleichzeitig von der Kontrolleinheit in Richtung des Restgitters beschleunigt werden.
Vorteilhafterweise umfasst die Vorrichtung eine Kontrolleinheit, wobei die Kontrolleinheit einen Kolben oder Zylinder des Schlagorgans derart steuert z. B. einrichtet, dass der Kolben oder Zylinder im Nahbereich der Verbindungsstelle auf das ausgeschnittene Werkstück schlägt.
Bevorzugterweise steuert die Kontrolleinheit die Schlagorgane einzeln bzw. unabhängig voneinander, so dass jedes Schlagorgan einzeln in Richtung des Werkstücks beschleunigt werden kann. Bevorzugterweise können alle Schlagorgane gleichzeitig von der Kontrolleinheit in Richtung des Werkstücks beschleunigt werden.
Von Vorteil ist, dass das Schlagorgan relativ zu dem Greifelement entlang der Oberfläche des Grundkörpers positionierbar ist.
Beispielsweise wird das Schlagorgan linear zum Greifelement bewegt. Weiter ist vorstellbar, dass das Schlagorgan relativ zum Greifelement verschwenkt wird. Bei dieser erfindungsgemäßen Variante ist das Greifelement bzw. sind die Greifelemente positionsfest und nur das Schlagorgan bzw. die Schlagorgane werden bewegt. Dabei können die Schlagorgane jeweils einzeln bewegt werden, so dass die Schlagorgane vorzugsweise jeweils direkt neben einer Verbindungsstelle platziert werden. Es ist denkbar, dass alle Schlagorgane gleichzeitig relativ zu den Greifelementen bewegt werden.
Bevorzugterweise kann das Schlagorgan in eine X- und Y-Richtung relativ zum Greifelement bewegt werden, wobei die Z-Richtung vorzugsweise die Richtung ist, bei der das Greifelement zum Werkstück bewegt wird. Vorteilhafterweise erstreckt sich die ebene Oberfläche des Werkstücks, welche das Greifelement greift, in X- und Y-Richtung.
Ebenfalls beispielhaft wird das Schlagorgan gemeinsam mit dem Greifelement bewegt.
Beispielsweise sind das Greifelement und das Schlagorgan an einem beweglichen Trägerelement angeordnet, so dass durch die Bewegung des beweglichen Trägerelements das Schlagorgan und das Greifelement gemeinsam bewegt werden. Das Trägerelement ist beispielsweise an einem Schlitten aufgenommen. Die Trägerelemente sind vorzugsweise in X- und Y-Richtung bewegbar. Dabei ist der Abstand zwischen Schlagorgan und Greifelement gleichbleibend. Das Trägerelement wird beispielsweise so bewegt werden, dass das Schlagorgan im Nahbereich einer Verbindungsstelle angeordnet wird, so dass das Schlagorgan die Verbindungsstelle durch das Auftreffen des Kolbens oder Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit auf das ausgeschnittene Werkstück oder Restgitter trennt. Weiter können die Schlagorgane und Greifelemente auch gemeinsam entlang des Trägerelements bewegt werden, z. B. entlang einer Längserstreckung der Trägerelemente. Dabei können die Schlagorgane und Greifelemente der verschiedenen Trägerelemente jeweils einzeln oder gemeinsam entlang der Trägerelemente bewegt werden.
Weiter kann die Schneidvorrichtung genau ein Trägerelement aufweisen. Beispielsweise weist die Schneidvorrichtung mehrere bewegliche Trägerelemente auf, beispielsweise weist die Schneidvorrichtung genau zwei oder genau drei oder genau vier Trägerelemente auf. Zum Beispiel sind an jedem beweglichen Trägerelement ein Schlagorgan und/oder Greifelement angeordnet. Beispielsweise sind an jedem Trägerelement ein Schlagorgan, zum Beispiel genau ein Schlagorgan, und ein Greifelement, zum Beispiel genau ein Greifelement, angeordnet. Beispielsweise werden die einzelnen beweglichen Trägerelemente jeweils einzeln bewegt. Dies ist beispielsweise bei unsymmetrischen ausgeschnittenen Werkstücken eingerichtet. Eine weitere Möglichkeit ist, dass die beweglichen Trägerelemente alle gemeinsam und gleichzeitig bewegt werden. Beispielsweise werden die Trägerelemente gemeinsam bewegt, bei spiegelsymmetrischen ausgeschnittenen Werkstücken, wie z. B. bei im Grundriss vier- bzw. rechteckförmigen Werkstücken.
Die Trägerelemente sind beispielsweise mit einem Gerüst verbunden, wobei die Trägerelemente vorzugsweise in regelmäßigen Abständen mit dem Gerüst verbunden sind. Das Gerüst ist beispielsweise als ein Rohr, insbesondere ein Vierkantrohr ausgebildet. Beispielsweise beträgt, bei zwei Trägerelementen, der Winkel zwischen den Längserstreckungen der Trägerelemente 180° und bei vier Trägerelementen 90°. Das Gerüst weist vorteilhafterweise eine Längserstreckung auf, welche entlang der Z-Richtung verläuft. Bevorzugterweise ist die Längserstreckung des Gerüsts senkrecht zur Längserstreckung der Trägerelemente ausgerichtet. Die Längserstreckung der Trägerelemente verläuft vorzugsweise in der X, Y-Ebene. Die Trägerelemente sind vorzugsweise um eine Drehachse, welche entlang der Längserstreckung des Gerüsts bzw. entlang der Z-Richtung verläuft, rotierbar, so dass die Trägerelemente alle Positionen in der X, Y-Ebene abdecken können.
Die Separierungsvorrichtung und die Versetzeinrichtung sind beispielsweise an einem Portalsystem oder einem Roboterarm angeordnet. Beispielsweise wird die Separierungsvorrichtung, insbesondere die Trägerelemente mit den Schlagorganen und/oder Greifelementen, durch das Portalsystem oder den Roboterarm in der X- und Y-Richtung bewegt. Das Portalsystem ist beispielsweise an einer Raumdecke aufgenommen oder bodengestützt. Das Portalsystem weist beispielsweise rechtwinklig zueinander ausgerichtete Fahrschienen auf. Zum Beispiel sind die Versetzeinrichtung und/oder die Separierungsvorrichtung entlang der Fahrschienen bewegbar.
Auch ist es vorteilhaft, dass das Schlagorgan und das Greifelement der Separierungsvorrichtung jeweils unabhängig voneinander bewegbar sind.
Bevorzugterweise können das Schlagorgan und Greifelement jeweils einzeln und unabhängig voneinander linear oder schwenkbar bewegt werden. Die Schlagorgane und Greifelemente können vorzugsweise entlang einer Längsführung gemäß einer Längserstreckung des Trägerelements bewegt werden. Das Trägerelement kann für die Bewegung des Schlagorgans und/oder Greifelements z. B. eine Fahrschiene aufweisen, die vorteilhafterweise am Trägerelement entlang der Längserstreckung ausgebildet ist.
Vorteilhafterweise sind die Greifelemente so bewegbar, dass die Greifelemente am ausgeschnittenen Werkstück im Nahbereich der Verbindungsstellen positionierbar sind. Die Schlagorgane sind vorzugweise derart bewegbar, dass die Schlagorgane im Nahbereich der Verbindungsstellen auf das ausgeschnittene Werkstück oder das Restgitter treffen.
Vorteilhaft ist, dass die Kontrolleinheit die Bewegung der Greifelemente und der Schlagorgane steuert und/oder regelt.
Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung an einem Roboterarm oder einem Portalsystem oder einer Verfahreinheit angeordnet. Denkbar ist auch, dass die Vorrichtung manuell von einer Bedienperson bewegt werden kann.
Bevorzugterweise ist in der Kontrolleinheit das Schneidprogramm hinterlegt, so dass die Kontrolleinheit mittels eines Antriebs, wie z. B. einem Motor, die Vorrichtung in Richtung des ausgeschnittenen Werkstücks bewegt. Weiter kann die Kontrolleinheit mittels zumindest eines weiteren Antriebselements das Trägerelement und/oder das Greifelement bzw. die Greifelemente und/oder das Schlagorgan bzw. die Schlagorgane bewegen.
Von Vorteil ist, dass die Vorrichtung eine Schleifeinheit mit einem Schleifelement umfasst, wobei die Schleifeinheit derart ausgestaltet ist, dass das Schleifelement überstehende Verbindungsstellenabschnitte des getrennten ausgeschnittenen Werkstücks abschleift.
Vorzugsweise weist die Schleifeinheit mehrere Schleifelemente auf. Bevorzugterweise entspricht die Anzahl der Schleifelemente der Anzahl der Verbindungsstellen. Es kann aber auch sein, dass zwei Schleifelemente für genau eine Verbindungsstelle vorgesehen sind. Die Schleifelemente umfassen vorzugsweise kreisförmige oder scheibenförmige Schleifkörper oder Schleifbänder, wobei die Schleifkörper beispielsweise beweglich bzw. rotierbar sind.
Vorteilhafterweise sind die Schleifelemente mit den Schleifkörpern in der Nähe der Schlagorgane an der Vorrichtung ausgebildet. Beispielsweise können die Position der Schlagorgane und Schleifelemente durch eine Rotationsbewegung oder Schwenkbewegung getauscht werden. Vorzugsweise wird die Schwenk- bzw. Rotationsbewegung durch die Kontrolleinheit gesteuert bzw. geregelt. Weiter kann durch die Kontrolleinheit die Bewegung der Schleifkörper der Schleifelemente aktiviert oder deaktiviert werden.
Bevorzugterweise kann durch die Schlagorgane das ausgeschnittene Werkstück vom Restgitter getrennt werden, wobei das ausgeschnittene und getrennte Werkstück von den Greifelementen festgehalten wird. Die Schleifelemente schleifen die überstehenden Verbindungsstellenabschnitte ab, während das ausgeschnittene und getrennte Werkstück von den Greifelementen festgehalten wird. Nach dem Abschleifen weist die Außenkontur des ausgeschnittenen und getrennten Werkstücks keine vorstehenden Abschnitte mehr auf. Somit kann sich vorteilhafterweise z. B. keine Person an der Außenkontur des ausgeschnittenen und getrennten Werkstück verletzen. Zudem ist der vorstehende Verbindungsstellenabschnitts bzw. Mikrosteg nach dem Abschleifen für Folgeprozesse, wie z. B. Lackieren, nicht mehr störend.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf ein Roboterarm oder Portalsystem mit einer oder mehreren Vorrichtungen nach einer der vorangegangen beschriebenen Ausführungen. Der Roboterarm ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen jeweils eine unterschiedliche Anzahl an Greifelementen und/oder Schlagorganen aufweist.
Vorteilhafterweise kann am Roboterarm abhängig von der Größe des ausgeschnittenen Werkstücks eine Vorrichtung am Roboterarm ausgewählt werden, welche zu der Größe des ausgeschnittenen Werkstücks und der Anzahl der Verbindungsstellen passt. Vorstellbar sind auch mehrere Roboterarme, die jeweils eine Vorrichtung aufweisen mit unterschiedlichen Anzahl an Schlagorganen und Greifelemente, wobei genau der eine Roboterarm zum ausgeschnittenen Werkstück bewegt wird, welcher zur Größe des ausgeschnittenen Werkstücks passt. Beispielsweise kann bei einem kleinen ausgeschnittenen Werkstück eine Vorrichtung verwendet, welches nur ein einziges Greifelement aufweist. Somit kann vorteilhafterweise für jede Größe von ausgeschnitten Werkstücken und der Anzahl an Verbindungsstellen eine passende Vorrichtung ausgewählt werden. Von Vorteil ist, dass die Vorrichtung am Roboterarm nicht getauscht werden muss, wodurch Zeit gespart werden kann.
Vorteilhafterweise kann die Auswahl der Vorrichtungen am Roboterarm oder des Roboterarm selbst, wenn jeweils nur eine einzige Vorrichtung am Roboterarm vorhanden ist, durch die Kontrolleinheit gesteuert werden. Vorteilhaft ist zudem, wenn mehrere Vorrichtungen über eine Ankopplung bzw. Docking an einem Roboterarm angebracht werden können. Vorteilhafterweise kann die Kontrolleinheit die Auswahl der Vorrichtung vorgeben.
Von Vorteil ist, dass je eine Vorrichtung am Roboterarm oder Portalsystem ein ausgeschnittenes Werkstück greift und vom Restgitter trennt.
Weiter können dadurch, dass am Roboterarm mehrere Vorrichtungen angeordnet sind, mehrere ausgeschnittene Werkstücke gleichzeitig gegriffen und vom Restgitter getrennt werden. Bevorzugterweise kann aus einem Grundkörper, welcher mehrere unterschiedliche ausgeschnittene Werkstücke, insbesondere Werkstücke mit unterschiedlichen Größen und Formen, aufweist, je eine Vorrichtungen mit einer unterschiedlichen Anzahl an Greifelementen und Schlagorganen jeweils ein passendes ausgeschnittenes Werkstück greifen und separieren. Damit kann vorteilhafterweise die benötigte Zeit zum Abtragen der ausgeschnittenen Werkstücke reduziert werden.
Beispielsweise beim automatischen Separieren über die Kontrolleinheit wird die Versetz- und/oder die Separierungsvorrichtung zum ausgeschnittenen Werkstück bewegt. Das Greifelement wird an dem ausgeschnittenen Werkstück angelegt und hält dieses fest. Die Zugeinrichtung zieht am Greifelement mit dem ausgeschnittenen Werkstück in entgegengesetzter Richtung zum Grundkörper. Das Schlagorgan wird in Richtung des Grundkörpers beschleunigt und schlägt gegen das Restgitter oder das ausgeschnittene Werkstück. Das Greifelement hält das ausgeschnittene und getrennte Werkstück fest, wobei das Greifelement durch die Zugeinrichtung in Zugrichtung vom Restgitter abgehoben wird.
Beispielsweise wird zuerst die komplette Versetz- und/oder Separierungsvorrichtung zum ausgeschnittenen Werkstück bewegt. Die Kontrolleinheit, die das Schneidprogramm gespeichert hat, steuert anhand der Schneiddaten des Schneidprogramms die Bewegung der Versetz- und/oder Separierungsvorrichtung. Ist die Versetz- und/oder Separierungsvorrichtung beim ausgewählten ausgeschnittenen Werkstück angelangt, werden die Greifelemente und Schlagorgane passend zu den Verbindungstellen durch die Kontrolleinheit positioniert. Dies geschieht dadurch, dass die Kontrolleinheit die Position der Schlagorgane und Greifelemente mit der Position der Verbindungsstellen, die durch das Schneidprogramm bekannt sind, vergleicht und die Schlagorgane und Greifelemente passend platziert.
Bevorzugterweise wird danach die Separierungsvorrichtung in Richtung des Werkstücks bzw. in eine so definierte Z-Richtung bewegt, bis die Greifelemente am ausgeschnittenen Werkstück aufliegen. Eine weitere Möglichkeit ist, dass nur die Greifelemente in Richtung des ausgeschnittenen Werkstücks bewegt werden, bis die Greifelemente am ausgeschnittenen Werkstück anliegen. Bei der Bewegung der Separierungsvorrichtung oder der Greifelemente in Richtung des ausgeschnitten Werkstücks, wird beispielsweise die Federeinheit der Zugeinrichtung kraftbeaufschlagt und ist auch beim Greifen des ausgeschnittenen Werkstücks weiterhin kraftbeaufschlagt, da das ausgeschnittene Werkstück mit dem Restgitter über Verbindungsstellen verbunden ist. Dabei ist das Greifelement in entgegengesetzter Richtung zum Grundkörper durch die Zugeinrichtung gespannt.
Danach wird vorzugsweise der Kolben oder Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit in Richtung des Grundkörpers beschleunigt, so dass die Verbindungsstellen zwischen ausgeschnittenen Werkstück und Restgitter bricht. Dadurch dass, das ausgeschnittene Werkstück nicht mehr mit dem Restgitter verbunden ist, wird das Greifelement mit dem getrennten ausgeschnittenen Werkstück durch die Entspannung der Federeinheit der Zugeinrichtung in entgegengesetzter Richtung zum Restgitter bewegt. Das von den Greifelementen gehaltene ausgeschnittene Werkstück kann durch die Vorrichtung an einen beliebigen Ort bewegt und dort abgelegt werden. Die Bewegung der Versetz- und/oder Separierungsvorrichtung wird vorzugsweise von der Kontrolleinheit gesteuert. Für das Ablegen des ausgeschnittenen Werkstücks wird die Magnetkraft oder Saugkraft der Greifelemente, die auf das ausgeschnittene Werkstück wirkt, aufgehoben.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass nach dem Trennen des ausgeschnittenen Werkstücks die Schleifeinheit der Separierungsvorrichtung, die überstehende Verbindungsstellenabschnitte abschleift. Wahlweise kann auch das Greifelement das ausgeschnittene Werkstück einer feststehenden Schleifvorrichtung zuführen, dabei kann in der Schleifvorrichtung die überstehenden Verbindungsstellenabschnitte abgeschliffen werden.
Beispielsweise erfolgt das Schneiden des Grundkörpers durch einen Laserschneidvorgang. Beispielsweise wird der Laserschneidvorgang des Grundkörpers mit einer Laser-Schneidvorrichtung durchgeführt.
Beispielsweise lassen sich einfache und komplizierte durch das Schneiden gebildet Umrisse des Werkstücks gleichermaßen präzise, schnell und wirtschaftlich vorteilhaft erstellen. Eine typische Arbeitsgeschwindigkeit beim Laserschneiden liegt bei 10 m/min bis über 100 m/min.
Zum Einsatz kommen zum Beispiel fokussierte Hochleistungslaser, oder z. B. Festkörperlaser oder z. B. Faserlaser.
Beispielsweise erfolgt das Schneiden des Grundkörpers durch einen Plasma-Schneidvorgang. Beispielsweise wird beim Plasma-Schneidvorgang durch ein Plasma-Schmelzschneiden der Plasma-Schneidvorgang des Grundkörpers mit einer Plasma-Schneidvorrichtung durchgeführt. Die Plasma-Schneidvorrichtung weist eine Plasmastromquelle, einen Plasmabrenner sowie weitere periphere Komponenten wie z. B. eine Kühlung, Gassteuerung und ein Führungssystem auf.
Beispielsweise erfolgt das Schneiden des Grundkörpers durch einen Autogen-Schneidvorgang. Beispielsweise wird der Autogen-Schneidvorgang des Grundkörpers mit einer Autogen-Schneidvorrichtung durchgeführt. Beim Autogen-Schneidvorgang erhitzt eine Flamme den Werkstoff an der Oberfläche auf Zündtemperatur und wird durch die Zufuhr von Sauerstoff verbrennt. Aufgrund der freigesetzten Verbrennungsenergie werden die darunter liegenden Werkstoffschichten so stark erhitzt, dass der Schmelzprozess sich selbsttätig in die Tiefe fortsetzt. Das entstehende flüssige Material wird durch den zugeführten Schneidsauerstoff weggeblasen.
Beispielsweise erfolgt das Schneiden des Grundkörpers durch einen Wasserstrahl-Schneidvorgang. Beispielsweise wird der Wasserstrahl-Schneidvorgang des Grundkörpers mit einer Wasserstrahl-Schneidvorrichtung durchgeführt.
Der Wasserstrahl-Schneidvorgang betrifft ein abtragendes Verfahren. Das Wasserstrahl-Schneiden umfasst das Wasserstrahlschneiden allein mit Wasser, das mit hartem Strahl unter Hochdruck auf das zu schneidende Material trifft. Das Wasserstrahl-Schneiden umfasst außerdem das Abrasivschneiden bzw. das Wasserstrahl-Abrasivschneiden, wobei dem Wasser ein hartes pulverförmiges abrasives Material zugesetzt wird.
Beispielsweise wird eine Position eines Indikationslochs durch das Schneidprogramm vorgegeben. Beispielsweise werden genau zwei Indikationslöcher oder genau drei Indikationslöcher oder genau vier Indikationslöcher oder mehr als vier Indikationslöcher in den Grundkörper geschnitten bzw. eingebracht.
Zum Beispiel sind an einem Grundkörper mit zumindest einem ausgeschnitten vorhandenen Werkstück mehrere Indikationslöcher vorhanden, von denen alle untereinander identisch in der Größe und/oder der Form sind. Es ist auch denkbar, dass von den mehreren Indikationslöchern nicht sämtliche Indikationslöcher untereinander identisch in der Größe und/oder der Form geschnitten werden. Beispielsweise werden mehrere untereinander nicht identische Indikationslöcher in den Grundkörper geschnitten.
Beispielsweise werden genau zwei Indikationslöcher oder genau drei Indikationslöcher oder genau vier Indikationslöcher in den Grundkörper geschnitten, wobei sämtliche der mehreren Indikationslöcher identisch in der Größe und/oder der Form sind.
Denkbar ist auch, dass zumindest zwei unterschiedliche Indikationslöcher vorhanden sind, welche sich zum Beispiel in der Größe und /oder der Form unterscheiden.
Die zumindest zwei Indikationslöcher werden zum Beispiel in dem Grundkörper an Stellen geschnitten, so dass die Indikationslöcher symmetrisch oder unsymmetrisch an dem Grundkörper vorhanden sind. Beispielsweise sind an einem Grundkörper an gegenüberliegenden Bereichen bzw. Stellen Indikationslöcher vorhanden. Zum Beispiel sind an einem Grundkörper genau zwei Indikationslöcher vorhanden, die gegenüberliegend am Grundkörper vorhanden sind, zum Beispiel in einem jeweiligen Randbereich des Grundkörpers gegenüberliegend vorhanden sind. Die mehreren Indikationslöcher werden zum Beispiel in dem Grundkörper geschnitten, so dass die mehreren Indikationslöcher regelmäßig am Grundkörper vorhanden sind zum Beispiel untereinander regelmäßig voneinander beabstandet sind.
Zum Beispiel werden die mehreren Indikationslöcher in den Grundkörper in einem Randbereich von dem Grundkörper geschnitten. Ein Abstand eines Indikationsloches, zum Beispiel ein Abstand von einem Rand des Indikationsloches oder von einer Mitte des Indikationsloches, von einem Außenrand des Grundkörpers beträgt zum Beispiel mehrere Millimeter bis zum Beispiel mehrere Zentimeter.
Zum Beispiel werden an einem Grundkörper z. B. genau zwei Indikationslöcher in den Grundkörper geschnitten, zum Beispiel zwei identische Indikationslöcher. Beispielsweise werden zwei Indikationslöcher in den Grundkörper geschnitten, zum Beispiel an gegenüberliegenden Bereichen des Grundkörpers. Zum Beispiel werden zwei Indikationslöcher im Bereich von gegenüberliegenden Randabschnitten des Grundkörpers geschnitten, zum Beispiel genau zwei Indikationslöcher.
Zum Beispiel werden an einem in der Außenform viereckigen zum Beispiel rechteckigen Grundkörper z. B. genau zwei Indikationslöcher in den Grundkörper geschnitten, zum Beispiel zwei identische Indikationslöcher.
Beispielsweise sind die beiden Indikationslöcher im Randbereich der beiden gegenüberliegenden kurzen Außenseiten des rechteckförmigen Grundkörpers vorhanden, zum Beispiel jeweils in einer Mitte bezogen auf die Länge der kurzen Seite des rechteckförmigen Grundkörpers.
Beispielsweise werden die beiden Indikationslöcher im Randbereich der beiden gegenüberliegenden langen Außenseiten des rechteckförmigen Grundkörpers geschnitten, zum Beispiel jeweils in einer Mitte bezogen auf die Länge der langen Seite des rechteckförmigen Grundkörpers.
Beispielsweise werden genau zwei Indikationslöcher im Randbereich der beiden gegenüberliegenden kurzen Außenseiten des rechteckförmigen Grundkörpers geschnitten, zum Beispiel jeweils im Bereich einer halben Länge, z. B. im Bereich einer Mitte, bezogen auf die gesamte Länge der kurzen Seite des rechteckförmigen Grundkörpers, und zusätzlich wird zumindest ein weiteres Indikationsloch in den Grundkörper geschnitten, zum Beispiel im Bereich einer halben Länge, z. B. im Bereich einer Mitte, bezogen auf die gesamte Länge der langen Seite des rechteckförmigen Grundkörpers.
Beispielsweise wird eine Form eines Indikationslochs und/oder eine Abmessung eines Indikationslochs durch das Schneidprogramm vorgegeben. Die Form eines Indikationslochs ist beispielsweise rund, elliptisch, mehreckig wie zum Beispiel dreieckig, viereckig, zum Beispiel rechteckig oder quadratisch, oder fünfeckig oder sechseckig.
Zum Beispiel werden mehrere Indikationslöcher in den Grundkörper geschnitten, zum Beispiel derart, dass sämtliche Indikationslöcher identisch sind in der Form und/oder identisch in der Größe. Beispielsweise werden in einen Grundkörper genau zwei kreisrunde Indikationslöcher geschnitten, welche einen identischen Durchmesser aufweisen. Die beiden Indikationslöcher werden zum Beispiel an gegenüberliegenden Außenrandbereichen des Grundkörpers geschnitten.
Beispielsweise werden in den Grundkörper mehrere Indikationslöcher geschnitten werden, wobei die Indikationslöcher auf Halteelemente wie zum Beispiel Halteelemente der Lagerstätte abgestimmt geschnitten werden. Zum Beispiel werden genau zwei Indikationslöcher in den Grundkörper geschnitten, die auf zwei in der Lagerstätte vorhandene Halteelemente der Lagerstätte abgestimmt sind. Die Abstimmung richtet sich auf Parameter wie zum Beispiel räumliche Parameter, wie z. B. Abstand, Größe und Form.
Beispielsweise weist die Lagerstätte mehrere Halteelemente auf. Zum Beispiel ist genau ein Halteelement ausgebildet, durch genau ein zugehöriges Indikationsloch zu greifen im Lagerzustand eines geschnittenen Grundkörpers in der Lagerstätte.
Es werden zum Beispiel an einem Grundkörper genau zwei Indikationslöcher geschnitten, welche abgestimmt sind auf genau zwei in der Lagerstätte vorhandene Halteelemente.
Beispielsweise werden zwei Indikationslöcher in den Grundkörper derart geschnitten, dass die zwei Indikationslöcher sich voneinander in einer Form und/oder einer Abmessung unterscheiden.
Zum Beispiel weisen die Halteelemente ein Halteelement auf, das auf ein dazugehöriges Indikationsloch derart abgestimmt ist, dass das Halteelement genau passend durch das Indikationsloch greift, zum Beispiel ohne merkliches Spiel oder mit einem vergleichsweise geringen Spiel. Beispielsweise kann ein weiteres Halteelement mit etwas Spiel durch ein dazugehöriges Indikationsloch am gleichen Grundkörper greifen. Damit wird ein Verkanten der Grundplatte vermieden, was andernfalls zum Beispiel aufgrund von Toleranzen auftritt.
Die Erfindung erstreckt sich auf eine Vorrichtung zum automatischen Schneiden eines Werkstücks durch ein Verfahren gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungen. Die Vorrichtung ist beispielsweise als Laser-Schneidvorrichtung, als Plasma-Schneidvorrichtung, als Autogen-Schneidvorrichtung oder als Wasserstrahl-Schneidvorrichtung ausgebildet. Damit kann das Werkstück variabel mit einer bewährten Schneidvorrichtung bearbeitet werden.
Figurenbeschreibung
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind anhand von stark schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Im Einzelnen zeigt:

1 eine perspektivische Arbeitsumgebung zum automatischen Separieren eines geschnittenen Werkstücks an einem Grundkörper,
2 einen schematisierter Grundkörper nach einem Schneidvorgang, bei dem Werkstücke und Indikationslöcher geschnitten sind, perspektivisch schräg von oben,
3 eine Versetzvorrichtung zum Bewegen eines Grundkörpers perspektivisch schräg von oben,
4 in perspektivischer Ansicht eine Lagerstätte mit daran heranbewegter Versetzvorrichtung gemäß 3,
5 eine Separierungsvorrichtung mit vier Untereinheiten in perspektivischer Ansicht,
6 eine Untereinheit der Separierungsvorrichtung gemäß 5 in Einzelansicht mit einem daran gehaltenen Werkstück perspektivisch,
7 die Separierungsvorrichtung gemäß 5 von oben,
8 ein weiterer geschnittener Grundkörper in Draufsicht,
9 ein separiertes Werkstück in Draufsicht,
10 das Werkstück gemäß 9 in Draufsicht mit zwei daran positionierten Untereinheiten gemäß 6,
11 ein weiteres Werkstück in Draufsicht,
12 das Werkstück gemäß 11 in Draufsicht mit vier daran positionierten Untereinheiten gemäß 6,
13 ein weiteres Werkstück in Draufsicht und
14 das Werkstück gemäß 13 in Draufsicht mit drei daran positionierten Untereinheiten gemäß 6.

1 zeigt eine Arbeitsumgebung mit einer Anordnung zum automatischen Separieren von mit einer Schneidvorrichtung (nicht dargestellt) an einem Grundkörper automatisch geschnittenen Werkstücken. Ein beispielhafter schematisierter Grundkörper 3 mit geschnittenen Werkstücken 1, 2 zeigt 2. Der Grundkörper 3 ist zum Beispiel eine rechteckförmige metallische Werkstückplatte, was 2 zeigt.
Das geschnittene Werkstück 1 weist eine kreisrunde Grundriss-Außenform auf.
Das weiter vorhandene geschnittene Werkstück 2 besitzt eine rechteckige Grundriss-Außenform. Die Werkstücke 1 und 2 sind über Mikrostege 9 mit einem Restgitter 10 des Grundkörpers 3 verbunden. Sowohl am Werkstück 1 als auch am Werkstück 2 sind jeweils genau vier regelmäßig zueinander beabstandete Mikrostege 9 vorhanden, die als Materialbrücke eine feste Verbindung zum Restgitter 10 bilden.
Mit dem Schneiden der Werkstücke 1, 2 wird ein materialfreier Spalt SP z. B. mit gleichbleibender Spaltbreite zwischen den jeweiligen Außenrändern der Werkstücke 1 und 2 und einem benachbarten innenliegenden Rand des Restgitters 10 im Grundkörper 3 eingebracht, zum Beispiel durch einen Laserschneidvorgang mit einer Laserschneidvorrichtung.
Die Arbeitsumgebung weist ein bodengestütztes und/oder ein deckengetragenes Portal 4 auf, mit sechs senkrechten Stützbeinen 5 und in Längsrichtung horizontal verlaufenden und beabstandeten parallelen Fahrschienen 6 und zwei beabstandeten horizontal verlaufenden Fahrschienen 7, die ebenfalls parallel zueinander verlaufen. Oben an den Stützbeinen 5 sind die beiden Fahrschienen 7 aufgenommen. Die Fahrschienen 6 sind zwischen den Fahrschienen 7 mit ihren Längsachsen rechtwinklig zu den Längsachsen der Fahrschienen 7 ausgerichtet. Die beiden fest miteinander verbundenen Fahrschienen 6 sind in Richtung L1 und entgegen der Richtung L1 entlang der Fahrschienen 7 linear horizontal bewegbar zum Beispiel mit Hilfe eines Motorantriebs. Die Fahrschienen 7 erstrecken sich mit ihrer Längsachse in eine lineare erste horizontale Richtung L1. Die Stützbeine 5 erstrecken sich mit ihrer Längsachse in eine vertikale Richtung L2. Die Fahrschienen 6 erstrecken sich mit ihrer Längsachse in eine lineare zweite horizontale Richtung L3. Die Richtungen L1, L2 und L3 sind gemäß den drei Raumrichtungen z. B. gemäß X-, Y- und Z-Achsen eines kartesischen Koordinatensystems zueinander senkrecht ausgerichtet.
Unterhalb der Fahrschienen 6 und mit diesen verbunden ist über eine Hubeinrichtung 4a eine Separierungsvorrichtung 8 aufgenommen. Mit der Hubeinrichtung 4a ist die Separierungsvorrichtung 8 nach unten entgegen Richtung L2 absenkbar und in Richtung L2 anhebbar bzw. zur Bewegung entlang der Richtung L2. Die Hubeinrichtung 4a ist an den Fahrschienen 6 aufgenommen.
Die Separierungsvorrichtung 8 dient zum automatischen Separieren und Abschleifen von geschnittenen Werkstücken an einem Grundkörper wie zum Beispiel zum Separieren der geschnittenen Werkstücke 1 und 2 vom Grundkörper 3 oder von Werkstücken an einem Grundkörper gemäß z. B. 8.
Die Arbeitsumgebung umfasst eine Arbeitstisch 11, eine fahrbare Ablageeinrichtung 12 für die oberseitige Ablage eines Restgitters 10 bzw. mehrerer Restgitter 10 nach einer Werkstückseparierung und einen oder zum Beispiel mehrere Rollwagen 13 mit je einer darauf aufgelegten Palette 14 für die oberseitige Ablage von separierten Werkstücken. Auf einer flachen Oberseite des Arbeitstisches 11 erfolgt die Separierung von Werkstücken aus einem Grundkörper und das Abschleifen von Mikrostegen an den separierten Werkstücken durch die Separierungsvorrichtung 8 gemäß 1, wobei zur besseren Übersichtlichkeit kein Werkstück in 1 dargestellt ist. Die Ablageeinrichtung 12 und die Rollwägen 13 mit den Paletten 14 sind an gegenüberliegenden benachbarten Bereichen des Arbeitstisches 11 vorhanden und fahrbar auf einem Boden B der Arbeitsumgebung.
In 1 ist außerdem eine vom Portal 4 getrennte, mit der Hubeinrichtung lösbar verbindbare Versetzvorrichtung 17 auf dem Boden abgelegt gezeigt. Die Versetzvorrichtung 17 ist weiter unten noch beschrieben.
Im Grundkörper 3 werden mit der nicht dargestellten Schneidvorrichtung die Spalte SP und beispielsweise zwei Indikationslöcher 15 und 16 in den Grundkörper 3 geschnitten. Die beiden Indikationslöcher 15, 16 sind hier beispielhaft an gegenüberliegenden kurzen Seiten des rechteckförmigen Grundkörpers 3 etwa mittig im Randbereich vorhanden.
Bei einer Ablage in einer Lagerstätte 18 (s. 4) und/oder auf dem Arbeitstisch 11 greifen Halteelemente 33 passend durch die Indikationslöcher 15, 16. Dies führt zu einer exakten Positionierung und zur richtigen Ausrichtung des geschnittenen Grundkörpers. Beispielsweise sind genau zwei Halteelemente 33 an der Lagerstätte 18 oder dem Arbeitstisch 11 vorhanden. Alternativ sind mehr als zwei Halteelemente an der Lagerstätte 18 oder dem Arbeitstisch 11 vorhanden.
Mit einer im Raum z. B. über das Portal 4 bewegbaren Versetzvorrichtung 17 wird der geschnittenen Grundkörper 3 zum Beispiel in die Lagerstätte 18 gelagert. 4 zeigt die Lagerstätte 18, die beispielhaft entsprechend der Ablageeinrichtung 12 ausgebildet ist. Gemäß 4 ist an der Lagerstätte 18 die daran positionierte Versetzvorrichtung 17 vorhanden, jedoch ohne einen geschnittenen Grundkörper 3.
Die Versetzvorrichtung 17 weist an einem Querträger 17a mehrere parallele gerade Stäbe 25 auf, welche jeweils zwischen zwei beabstandete parallele Auflagestege 27 der Lagerstätte 18 passen, z. B. um einen auf den Auflagestegen 27 abgelegten Grundkörper 3 zu untergreifen.
Zum lösbaren Verbinden mit der Hubeinrichtung 4a am Portal 4 ist eine Verbindungseinrichtung 26 an der Versetzvorrichtung 17 und eine Verbindungseinrichtung 26 an der Separierungsvorrichtungen 8 zum Bearbeiten eines geschnittenen Werkstücks vorhanden. Beispielsweise ist die Verbindungseinrichtung 26 mit einem Ring-Flansch ausgebildet. Zum Beispiel ist die Verbindungseinrichtung 26 als Adapterkonsole als Platzhalter für eine Roboter-Schnellwechselkupplung mit passendem Bohrbild ausgebildet. Verbindungseinrichtung 26 ist beispielsweise geeignet, wahlweise eine Verbindung mit der Hubeinrichtung 4a oder mit einer Roboterkupplung eines Roboterarms einzugehen. Hierfür weist die Verbindungseinrichtung 26 bzw. der Adapter zum Beispiel ein passendes Schraubloch-Bild auf mit in dem Ring-Flansch umfänglich vorhandenen axialen Schraublöchern bzw. mit einem entsprechenden Flanschbild mit z. B. 12 Schraublöchern.
Nach der Lagerung des geschnittenen Grundkörpers 3 in der Lagerstätte 18 wird der geschnittene Grundkörper 3 beispielsweise durch die Versetzvorrichtung 17 von der Lagerstätte 18 abgeholt und einer Bearbeitung durch die Separierungsvorrichtung 8 zugeführt.
Die Separierungsvorrichtung 8 umfasst zum Beispiel genau vier Untereinheiten 8a (s. 5). Beispielsweise sind sämtliche Untereinheiten 8a identisch gestaltet. Jede Untereinheit 8a ist für sich räumlich bewegbar, z. B. vorgebbar durch ein in der Kontrolleinheit abgespeichertes Bearbeitungsprogramm wie z. B. ein Schneid- und/oder Separierungsprogramm. Auf diese Weise wird jede Untereinheit 8a abhängig von der Form und/oder Größe des Werkstücks positioniert für eine Bearbeitung des Werkstücks zum Beispiel zum passgenauen Abschleifen der Mikrostege außen am Rand des jeweiligen Werkstücks. Dies ist anhand der 9 bis 14 erläutert.
Jede Untereinheit 8a ist mit einem ersten Antrieb 28 linear in eine erste Richtung linear angetrieben hin- und herbewegbar, zum Beispiel entlang einer Linearführung 30 in und entgegen der Richtung L3 antreibbar.
Jede Untereinheit 8a ist mit einem zweiten Antrieb 29 in eine zweite Richtung linear angetrieben hin- und herbewegbar, zum Beispiel entlang einer Linearführung 31 in und entgegen der Richtung L1 antreibbar.
Die Antriebe 28 und 29 umfassen z. B. einen Motorantrieb.
7 zeigt für alle vier Untereinheiten 8a Bewegungspfeile P1, P2 und P3, entlang derer die Untereinheiten 8a bewegbar sind und einen maximalen Bewegungsweg 11 von zum Beispiel 400 Millimeter in Richtung L1 und einen maximalen Bewegungsweg 13 von zum Beispiel 600 Millimeter in Richtung L3 zurücklegen können. Die Achsen der Untereinheiten 8a der Separierungsvorrichtung 8 lassen sich in allen Richtungen verstellen und richten sich gemäß der Daten, die in der Kontrolleinheit hinterlegt sind z. B. gemäß einem Schneidprogramm. Je nach Werkstück-Größe stellt sich die Position der jeweiligen Untereinheiten 8a der Separierungsvorrichtung 8 ein.
Ausgehend von der Anordnung gemäß 7 beträgt ein Verstellbereich der Untereinheiten 8a in einem größten Maß 1200 Millimeter x 800 Millimeter. Ein Verstellbereich der Untereinheiten 8a beträgt in einem kleinsten Maß ca. 297 Millimeter x 210 Millimeter, was einem DIN A4-Maß entspricht.
Die Separierungsvorrichtung 8 umfasst außerdem einen Klemmkasten 32 zum Beispiel einen Elektro-Schaltschrank.
Beispielsweise sind sämtliche Untereinheiten 8a identisch aufgebaut. Eine Untereinheit 8a umfasst eine Schleifvorrichtung 19 mit einem um die Achse B2 angetrieben rotierbaren Schleifkörper 20 zum Abschleifen eines Mikrostegs wie zum Beispiel eines Mikrostegs 22 an einem Werkstück 21 nach dem Separieren des Werkstücks 21 von einem Restgitter.
Jede Untereinheit 8a umfasst zum Greifen eines Werkstücks außerdem ein Greifelement 23 zum Beispiel einer Sauger-Baugruppe, welche z. B. ein Unterdruck- bzw. Saugnapf-Greifelement aufweist.
Zum Durchtrennen eines Mikrosteges durch Bruch weist die Untereinheit 8a einen in Richtung B1 vertikal hin- und herbewegbaren Schlagkörper 24 auf.
Eine Drehachse D1 ist an der Untereinheit 8a realisiert, zum Beispiel zur Bewegung von Vorrichtungsteilen der Untereinheit 8a.
8 zeigt einen geschnittenen rechteckförmigen plattenartigen metallischen Grundkörper 34 mit einer Vielzahl darin über Mikrostege fixierten Werkstücken 35. Die Werkstücke 35 sind zum Beispiel gemäß einem in einer Schneidsoftware hinterlegten Programm bzw. einem Schachtelplan im Grundkörper vorhanden. Außerdem sind mehrere z. B. sechs Indikationslöcher im Randbereich des Grundkörpers 34 geschnitten bzw. vorhanden. Die Indikationslöcher umfassen ein Indikationsloch 36, das kreisrund ist, zum Beispiel in einem Eckbereich des Grundkörpers 34 und ein als Langloch ausgebildetes Indikationsloch 37 in einem anderen Eckbereich des Grundkörpers 34. Weitere Indikationslöcher 38, hier vier Indikationslöcher 38, sind als Rundloch oder als Langloch ausgestaltet. Die Indikationslöcher 38 sind abgestimmt, bei abgelegtem Grundkörper 34, zum Durchgreifen von Halteelementen z. B. einer Separierungsvorrichtung, einer Lagerstätte und/oder eines Arbeitstisches.
Das Rundloch 36 ermöglicht eine exakte Aufnahme des Grundkörpers 34 an einem Positionierorgan einer Lagerstätte und das Langloch 37 ermöglicht einen Ausgleich von Toleranzen. Damit ist ein Auflegen des Grundkörpers 34 ohne Verkanten möglich.
Beispielsweise wird an einer Separierungsvorrichtung entsprechend der Anzahl der Mikrostege an einem Werkstück eine Anzahl von Untereinheiten zur weiteren Bearbeitung aktiv bzw. in Position gebracht. Dies veranschaulichen die 9 bis 14.
Ein bis auf einen schmalen Randeinschnitt im Grundriss rechteckförmiges Werkstück 39 gemäß 9 mit einer Länge a1 von z. B. 380 Millimetern (mm) und einer Breite b1 von z. B. 164 Millimetern weist genau zwei Mikrostege 40 und 41 auf, die an gegenüberliegenden kurzen Außenseiten des Werkstücks 39 vorstehen. Von gegenüberliegenden Außen-Längsseiten sind die beiden Mikrostege jeweils über einen Abstand c von 51 Millimetern beabstandet.
10 zeigt das Werkstück 39 von oben mit zwei daran positionierten Untereinheiten 8a jeweils in einer Position zum Abschleifen der beiden Mikrostege 40 und 41 durch jeweils eine der beiden Untereinheiten 8a. In Breitenrichtung des Werkstücks 39 sind die beiden Untereinheiten 8a um den Wert V1 versetzt und in Längsrichtung des Werkstücks 39 sind die beiden Untereinheiten 8a um den Wert V2 versetzt zueinander. In diesen Positionen der Untereinheiten 8a kommen die jeweiligen Schleifkörper der beiden Untereinheiten 8a in abrasiven Kontakt mit den Mikrostegen 40 und 41, wen die Schleifkörper rotierend angetrieben werden.
Ein bis auf in zwei Eckbereichen vorhandene Einschnitte im Grundriss rechteckiges Werkstück 42 gemäß 11 mit einer Länge a1 von z. B. 640 Millimetern und einer Breite b1 von z. B. 630 Millimetern weist genau vier Mikrostege 43, 44, 45 und 46 auf, jeweils ein Mikrosteg an einer Außenseite des Werkstücks 42 vorstehen. Von Bezugs-Außenseiten beträgt der Abstand c1 von 154 Millimeter beim Mikrosteg 43, der Abstand c2 von 154 Millimeter beim Mikrosteg 44, der Abstand c3 von 125 Millimeter beim Mikrosteg 45 und der Abstand c4 von 175 Millimeter beim Mikrosteg 46.
12 zeigt das Werkstück 42 von oben mit vier daran positionierten Untereinheiten 8a jeweils in einer Position zum Abschleifen der Mikrostege 43 bis 46 durch jeweils eine der vier Untereinheiten 8a.
In Breitenrichtung des Werkstücks 42 ergeben sich Abstände der Untereinheiten 8a um die Werte V3 = 100 mm, V4 = 440 mm, V5 = 430 mm und V6 = 110 mm. In Längsrichtung des Werkstücks 42 ergeben sich Abstände der Untereinheiten 8a um die Werte V7 = 175 mm, V8 = 374 mm, V9 = 420 mm und V10= 128 mm.
In diesen Positionen der Untereinheiten 8a kommen die jeweiligen Schleifkörper der beiden Untereinheiten 8a in abrasiven Kontakt mit den Mikrostegen 40 und 41, wen die Schleifkörper rotierend angetrieben werden.
Ein mehreckiges im Grundriss an ein Dreieck angenähertes Werkstück 47 gemäß 13 mit einer Länge a1 von z. B. 398 mm und einer Breite b1 von z. B. 373 mm weist genau drei Mikrostege 48, 49 und 50 auf, die an zwei Außenseiten des Werkstücks 47 vorstehen. Von Bezugs-Außenseiten beträgt der Abstand c5 = 46 mm beim Mikrosteg 48, der Abstand c6 = 46 mm beim Mikrosteg 49 und der Abstand c7 = 36 mm beim Mikrosteg 50.
Die Abstände der in Schleifposition zum Abschleifen der Mikrostege 48-50 positionierten Untereinheiten 8a betragen Werte von V11 = 284 und V12 = 228 mm.
Bezugszeichenliste

1: Werkstück
2: Werkstück
3: Grundkörper
4: Portal
4a: Hubeinrichtung
5: Stützbein
6: Fahrschiene
7: Fahrschiene
8: Separierungsvorrichtung
8a: Untereinheit
9: Mikrosteg
10: Restgitter
11: Arbeitstisch
12: Ablageeinrichtung
13: Rollwagen
14: Palette
15: Indikationsloch
16: Indikationsloch
17: Versetzvorrichtung
17a: Querträger
18: Lagerstätte
19: Schleifvorrichtung
20: Schleifkörper
21: Werkstück
22: Mikrosteg
23: Greifelement
24: Schlagkörper
25: Stab
26: Verbindungseinrichtung
27: Auflagesteg
28: Antrieb
29: Antrieb
30: Linearführung
31: Linearführung
32: Klemmkasten
33: Halteelement
34: Grundkörper
35: Werkstück
36: Indikationsloch
37: Indikationsloch
38: Indikationsloch
39: Werkstück
40: Mikrosteg
41: Mikrosteg
42: Werkstück
43: Mikrosteg
44: Mikrosteg
45: Mikrosteg
46: Mikrosteg
47: Werkstück
48: Mikrosteg
49: Mikrosteg
50: Mikrosteg

Claims

Verfahren zum automatischen Schneiden eines Werkstücks (1, 2, 21, 35, 39, 42, 47) und zum automatischen Separieren des geschnittenen Werkstücks (1, 2, 21, 35, 39, 42, 47), dabei weist das Verfahren folgende Verfahrensschritte auf: - Schneiden eines Grundkörpers (3, 34) wie einer Werkstückplatte durch einen Schneidvorgang, wobei das ausgeschnittene Werkstück (1, 2, 21, 35, 39, 42, 47) mittels Mikrostegen (9, 22, 40, 41, 43-46, 48-50) mit einem Restgitter (10) des Grundkörpers (3, 34) verbunden ist, - Schneiden von Indikationslöchern (15, 16, 36-38) in den Grundkörper (3, 34), - Bewegen des geschnittenen Grundkörpers (3, 34) durch eine Versetzvorrichtung (17) in eine Lagerstätte (18), - Lagerung des geschnittenen Grundkörpers (3, 34) in der Lagerstätte (18), - Bewegen des geschnittenen Grundkörpers (3, 34) von der Lagerstätte (18) zu einer Separierungsvorrichtung (8) durch die Versetzvorrichtung (17), - Festhalten des geschnittenen Grundkörpers (3, 34) an den Indikationslöchern (15, 16, 36-38) durch Halteelemente (33), - automatisches Separieren eines ausgeschnittenen Werkstücks (1, 2, 21, 35, 39, 42, 47) von dem Restgitter (10), wobei durch Daten des Schneidprogramms die Mikrostege (9, 22, 40, 41, 43-46, 48-50) durch die Separierungsvorrichtung (8) gezielt getrennt werden, - Wegbewegen des Restgitters (10) von der Separierungsvorrichtung (8) und Wegbewegen des separierten, ausgeschnitten Werkstücks (1, 2, 21, 35, 39, 42, 47) von der Separierungsvorrichtung (8).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneiden des Grundkörpers (3, 34) durch einen LaserSchneidvorgang erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneiden des Grundkörpers (3, 34) durch einen Plasma-Schneidvorgang erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneiden des Grundkörpers (3, 34) durch einen Autogen-Schneidvorgang erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneiden des Grundkörpers (3, 34) durch einen Wasserstrahl-Schneidvorgang erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position eines Indikationslochs (15, 16, 36-38) an dem Grundkörper (3, 34) durch das Schneidprogramm vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Form eines Indikationslochs (15, 16, 36-38) und/oder eine Abmessung eines Indikationslochs (15, 16, 36-38) durch das Schneidprogramm vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Grundkörper (3, 34) mehrere Indikationslöcher (15, 16, 36-38) geschnitten werden, wobei die Indikationslöcher auf Halteelemente (33) wie Halteelemente der Lagerstätte (18) abgestimmt geschnitten werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Indikationslöcher (36, 37) in den Grundkörper (34) derart geschnitten werden, dass die zwei Indikationslöcher (36, 37) sich voneinander in einer Form und/oder einer Abmessung unterscheiden.
Vorrichtung zum automatischen Schneiden eines Werkstücks (1, 2, 21, 35, 39, 42, 47) durch ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung als Laser-Schneidvorrichtung, als Plasma-Schneidvorrichtung, als Autogen-Schneidvorrichtung oder als Wasserstrahl-Schneidvorrichtung ausgebildet ist.