DE202010017944U1 - Werkzeugmaschine zum schneidenden Bearbeiten von Werkstücken - Google Patents

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Abstract

Werkzeugmaschine (1) zum schneidenden Bearbeiten von Werkstücken (8), umfassend: eine Werkstückauflage (5) zur Lagerung eines Werkstücks (8) in einer Bearbeitungsebene (X, Y), ein Bearbeitungswerkzeug, insbesondere einen Laserschneidkopf (4), für das schneidende Bearbeiten des Werkstücks (8) zum Ausbilden eines Durchbruchs (13) an dem Werkstück (8), sowie eine Bewegungseinrichtung (7a–7c) zum Überfahren des auf der Werkstückauflage (5) gelagerten Werkstücks (8) im Bereich des zu bildenden Durchbruchs (13) mittels eines Sensors, insbesondere mittels eines Abstandssensors (15), sowie eine Überprüfungseinheit (14), die ausgebildet ist, beim Überfahren des Werkstücks (8) zu überprüfen, ob das Werkstück (8) im Bereich des zu bildenden Durchbruchs (13) beim schneidenden Bearbeiten vollständig durchgeschnitten wurde.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zum schneidenden Bearbeiten von Werkstücken.
  • Das schneidende Bearbeiten von insbesondere plattenartigen Werkstücken, z. B. Blechen, kann mittels einer thermischen Bearbeitung, z. B. durch Laserstrahlschneiden, oder mittels einer mechanischen Bearbeitung, z. B. durch stanzendes Bearbeiten (Nibbeln), erfolgen. Bei der Laserbearbeitung erfolgt das Schneiden mittels eines Laserbearbeitungskopfes, der entlang einer vorgegebenen Schnittkontur relativ zu einem in einer Bearbeitungsebene angeordneten Werkstück bewegt wird. Zum Erzeugen der Relativbewegung können der Laserbearbeitungskopf und/oder das Werkstück in der Bearbeitungsebene verschoben werden. Beim Schneiden eines Werkstücks durch stanzendes Bearbeiten wird in der Regel der Stanzvorgang an einer ortsfesten Stanzpresse vorgenommen, wobei das Werkstück in der Bearbeitungsebene verschoben wird. Es versteht sich, dass an ein und derselben Werkzeugmaschine sowohl eine stanzende als auch eine thermische Bearbeitung vorgenommen werden können.
  • Beim schneidenden Bearbeiten wird das Werkstück entlang eines Schnittspalts in ein bzw. mehrere Gutteile und ein Restteil (Restgitter) getrennt. Die vollständig freigeschnittenen Gutteile fallen beispielsweise aus dem Restgitter heraus und werden z. B. auf unterhalb des Restgitters angeordneten Auflageelementen gelagert. Alternativ wird das Gutteil in eine Vorrichtung gespannt und verbleibt auch nach dem Ende der schneidenden Bearbeitung dort. Eine Werkstückauflage, bei welcher höhenverstellbare Auflageelemente vorgesehen sind, um das Restgitter und die Gutteile in zwei unterschiedlichen Ebenen zu lagern, ist beispielsweise aus der EP 1 340 584 A1 der Anmelderin bekannt geworden.
  • Beim schneidenden Bearbeiten, insbesondere beim Trennschneiden, kann das Problem auftreten, dass einzelne Gutteile bzw. Schneidbutzen aufgrund von Prozessfehlern oder falsch eingestellten Prozessparametern nicht vollständig oder ggf. gar nicht vom Restgitter frei geschnitten werden und daher nicht aus dem Restgitter herausfallen, so dass beim schneidenden Bearbeiten kein Durchbruch in dem Restgitter entsteht. Ein solcher Fehler wird bei der automatisierten Fertigung in der Regel nicht detektiert und kann ggf. erst bei einer nachfolgenden Qualitätskontrolle von einem Bediener oder einem anderen Prozessbeteiligten erkannt werden.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Werkzeugmaschine dahingehend weiterzubilden, dass das vollständige Durchschneiden des Werkstücks bei der schneidenden Bearbeitung automatisiert überprüft werden kann.
  • Gegenstand der Erfindung
  • Ein nicht zur Erfindung gehöriges Verfahren zum Überprüfen der Qualität einer Werkstückbearbeitung umfasst folgende Schritte: Schneidendes Bearbeiten eines Werkstücks zum Ausbilden eines Durchbruchs an dem Werkstück, sowie Überfahren des Werkstücks im Bereich des zu bildenden Durchbruchs mittels eines Sensors, insbesondere mittels eines Abstandssensors, während und/oder nach dem schneidenden Bearbeiten, wobei beim Überfahren des Werkstücks geprüft wird, ob beim schneidenden Bearbeiten das Werkstück im Bereich des zu bildenden Durchbruchs vollständig durchgeschnitten wurde.
  • Das Verfahren dient dazu, beim schneidenden Bearbeiten bzw. nach dem schneidenden Bearbeiten zu überprüfen, ob eine vollständige Trennung zwischen (Rest-)Werkstück und Gutteil erzeugt werden konnte. Zu diesem Zweck wird ein Sensor verwendet, welcher den Bereich des zu bildenden Durchbruchs (zumindest teilweise) überfährt, um zu prüfen, ob in dem überfahrenen Bereich der Durchbruch gebildet wurde, oder ob in dem Bereich ein nicht vollständig abgetrennter bzw. aus dem Restgitter nicht herausgefallener Schneidbutzen vorhanden ist. Dabei kann der Sensor den Bereich des zu bildenden Durchbruchs bei bereits erfolgter schneidender Bearbeitung überfahren oder es kann schon während der schneidenden Bearbeitung geprüft werden, ob der Durchbruch an dem Werkstück gebildet wurde oder ob in dem Bereich des zu bildenden Durchbruchs ein nicht vollständig abgetrennter bzw. aus dem Restgitter nicht herausgefallener Schneidbutzen vorhanden ist.
  • Beim Überfahren des Werkstücks während des schneidenden Bearbeitens wird der Sensor typischer Weise entlang der Schnittkante geführt und das Ausbilden des Durchbruchs wird in der Regel kurz vor dem Ende der schneidenden Bearbeitung detektiert, wenn die verbleibende Verbindung zwischen Gutteil und Restgitter so stark reduziert wurde, dass das Gutteil bzw. der Schneidbutzen eine Kippbewegung bezüglich der Werkstückebene ausführt. Wird beim schneidenden Bearbeiten kein Durchbruch detektiert, kann ggf. nach dem schneidenden Bearbeiten der Bereich des zu bildenden Durchbruchs nochmals überfahren werden, um das beim schneidenden Bearbeiten erhaltene Prüfungsergebnis nochmals nachzuprüfen.
  • Als Sensor kann z. B. ein Tastsensor aus einem elektrisch leitenden Material dienen, welcher bei der Berührung des in der Regel metallischen Werkstücks einen elektrischen Kontakt schließt und somit durch Antasten ermittelt, ob in dem Bereich des Durchbruchs ein Schneidbutzen angeordnet ist oder nicht.
  • Als besonders günstig für die Detektion des Durchbruchs hat sich ein Abstandssensor erwiesen, der Teil einer (berührungslosen) Abstandsmesseinrichtung sein kann, da in diesem Fall auf berührungslosem Wege ermittelt werden kann, ob ein Durchbruch in dem Werkstück gebildet wurde. Der Abstandssensor ist beim Überfahren des Werkstücks im Bereich des Durchbruchs typischer Weise vom Werkstück beabstandet, so dass das Risiko der Kollision mit Schneidbutzen, welche nicht vollständig aus dem Restgitter heraus gefallen sind, gegenüber der Verwendung eines Messtasters reduziert werden kann.
  • Das Überfahren des Durchbruchs (typischer Weise nach dem schneidenden Bearbeiten) kann entlang einer einzigen Richtung beispielsweise zwischen zwei sich gegenüberliegenden Seiten bzw. Teilen der Schnittkante erfolgen, d. h. es ist nicht erforderlich, dass die gesamte Schnittkontur mit dem Sensor nachgefahren wird, um zu detektieren, ob der Schneidbutzen noch mit dem Restgitter verbunden ist. Typischer Weise wird der Bereich des Durchbruchs in zumindest einer Richtung (bspw. quer) vollständig überfahren, es ist ggf. aber auch möglich, das Überfahren abzubrechen, bevor der gegenüberliegende Teil der Schnittkante erreicht wird, sofern bereits zu diesem Zeitpunkt klar ist, dass der Schneidbutzen gefallen ist. Es versteht sich, dass zum Überfahren des Durchbruchs der Sensor und/oder das Werkstück bewegt werden können, wobei die Bewegung typischer Weise entlang zumindest einer Richtung (z. B. X oder Y) der Bearbeitungsebene erfolgt, in welcher das Werkstück gelagert ist.
  • Bei einer Variante des nicht zur Erfindung gehörigen Verfahrens wird beim Überfahren des Werkstücks der Abstand zwischen dem Werkstück und dem Abstandssensor bestimmt, um das vollständige Durchschneiden des Werkstücks zu überprüfen. Zu diesem Zweck kann eine in der Werkzeugmaschine ggf. ohnehin vorgesehene Abstandsmesseinrichtung eingesetzt werden. Das Vorhandensein des Durchbruchs zeigt sich in einem vergrößerten gemessenen Abstand zwischen Werkstück und Abstandssensor.
  • In einer weiteren Variante umfasst das nicht zur Erfindung gehörige Verfahren: Bewegen des Abstandssensors in einer Richtung senkrecht zum Werkstück beim Überfahren des Werkstücks, um den (gemessenen) Abstand zwischen dem Abstandssensor und dem Werkstück auf einen vorgebbaren, insbesondere konstanten Wert zu regeln, sowie Erfassen der Bewegung des Abstandssensors in der Richtung senkrecht zum Werkstück, um das vollständige Durchschneiden des Werkstücks zu überprüfen. Bietet die Werkzeugmaschine die Möglichkeit, den Abstandssensor nicht nur entlang der Bearbeitungsebene sondern auch senkrecht zu dieser zu bewegen, kann der gemessene bzw. detektierte Abstand zwischen dem Werkstück und dem Abstandssensor auf einen konstanten Wert geregelt werden (Höhenregelung). Hierdurch kann insbesondere für den Fall, dass Schneidbutzen über das Werkstück nach oben überstehen, eine Kollision des Abstandssensors mit dem Werkstück verhindert werden, da der Abstandssensor in diesem Fall aufgrund der Regelung nach oben ausweicht.
  • Bei einer Weiterbildung des nicht zur Erfindung gehörigen Verfahrens wird der Abstand durch Ermitteln einer Kapazität zwischen dem Abstandssensor und dem Werkstück bestimmt. Bei einem solchen kapazitiven Abstandsmesssystem können z. B. ein elektrisch leitender, typischer Weise metallischer Abstandssensor und ein ebenfalls elektrisch leitendes, zu bearbeitendes Werkstück einen variablen Kondensator bilden, der in einen LC-Schwingkreis eingebunden ist. Für Details einer solchen kapazitiven Abstandsmesseinrichtung sei auf die DE 10 2008 030 783 der Anmelderin verwiesen, die bezüglich dieses Aspekts durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Anmeldung gemacht wird. Eine kapazitive Abstandsmesseinrichtung und ein zugehöriges Verfahren sind auch ist der EP 1 684 046 A1 oder der EP 0 873 813 B1 der Anmelderin dargestellt. Es versteht sich, dass alternativ oder zusätzlich eine berührungsfreie Abstandsmessung auch auf induktivem Wege erfolgen kann, z. B. indem ein Abstandssensor in Form einer (Induktions-)Spule verwendet wird, wie dies z. B. in der DE 201 21 885 U1 beschrieben ist.
  • Bei einer Weiterbildung des nicht zur Erfindung gehörigen Verfahrens wird der Abstandssensor von der Bearbeitungsdüse eines Laserbearbeitungskopfes gebildet. Die Bearbeitungs- bzw. Schneidgasdüse dient zum Aufbringen eines Bearbeitungsgases, insbesondere eines Schneidgases, auf das Werkstück und kann als Abstandssensor dienen, da die Bearbeitungsdüse typischer Weise aus einem elektrisch leitenden Material besteht und vom übrigen Laserbearbeitungskopf mit Hilfe von keramischen Bauteilen elektrisch isoliert werden kann. Zwischen der Düse und dem (metallischen) Werkstück kann eine Spannung angelegt werden, so dass Düse und Werkstück Teile eines Kondensators bilden, dessen Kapazität abstandsabhängig variiert. Generell ist die Verwendung eines Abstandssensors, der an einem Schneidwerkzeug, z. B. in Form eines Laserbearbeitungskopfes, angebracht ist, günstig, da das Werkstück und das Schneidwerkzeug für das schneidende Bearbeiten ohnehin eine Relativbewegung zueinander ausführen müssen, so dass die zu diesem Zweck benötigten Bewegungseinrichtungen auch zum Überfahren des Durchbruchs verwendet werden können.
  • Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zum schneidenden Bearbeiten von Werkstücken, umfassend: eine Werkstückauflage zur Lagerung eines Werkstücks in einer Bearbeitungsebene, ein Bearbeitungswerkzeug, insbesondere einen Laserschneidkopf, für das schneidende Bearbeiten des Werkstücks zum Ausbilden eines Durchbruchs an dem Werkstück, eine Bewegungseinrichtung zum Überfahren des auf der Werkstückauflage gelagerten Werkstücks im Bereich des zu bildenden Durchbruchs mittels eines Sensors, insbesondere mittels eines Abstandssensors, sowie eine Überprüfungseinheit, die ausgebildet ist, beim Überfahren des Werkstücks zu überprüfen, ob das Werkstück im Bereich des zu bildenden Durchbruchs beim schneidenden Bearbeiten vollständig durchgeschnitten wurde.
  • Die Werkzeugmaschine, an welcher die Überprüfung des Bearbeitungsergebnisses durchgeführt wird, kann beispielsweise eine Maschine zum thermischer Bearbeiten, insbesondere eine Laserbearbeitungsmaschine, oder eine Maschine zum stanzenden Bearbeiten sein. Es versteht sich, dass an ein- und derselben Bearbeitungsmaschine sowohl eine Stanzstation als auch eine Laserschneidstation ausgebildet sein können. Das Überfahren des Werkstücks mit dem Sensor kann hierbei während des schneidenden Bearbeitens und/oder nach dem schneidenden Bearbeiten erfolgen.
  • Bei einer Ausführungsform umfasst die Werkzeugmaschine eine Abstandsmesseinrichtung zur Erfassung und insbesondere zur Regelung eines Abstandes zwischen dem Abstandssensor und dem auf der Werkstückauflage gelagerten Werkstück. Die berührungslose Abstandsmessung kann z. B. kapazitiv und/oder induktiv erfolgen.
  • In einer Weiterbildung ist die Überprüfungseinheit ausgebildet, das vollständige Durchschneiden des Werkstücks anhand des erfassten Abstandes zwischen dem Werkstück und dem Abstandssensor zu prüfen. Beispielsweise kann die Überprüfung erfolgen, indem der ermittelte Abstand zwischen Werkstück und Abstandssensor mit einem bekannten Referenz-Abstand zwischen dem Abstandssensor und der Bearbeitungsebene bzw. der Oberkante des Werkstücks verglichen wird. Ist der ermittelte Abstand im Bereich des Durchbruchs größer als der Referenzabstand, kann auf das Vorliegen eines Durchbruchs in dem Werkstück geschlossen werden.
  • Bei einer Weiterbildung ist die Abstandsmesseinrichtung auch als Abstandsregeleinrichtung ausgebildet um den Abstand zwischen dem Abstandssensor und dem Werkstück auf einen vorgebbaren, insbesondere konstanten Wert zu regeln. Hierzu wird die Bewegungseinrichtung zur Bewegung des Abstandssensors in einer Richtung senkrecht zur Bearbeitungsebene angesteuert, wobei die Überprüfungseinheit ausgebildet ist, das vollständige Durchschneiden des Werkstücks anhand der Bewegung des Abstandssensors in der Richtung senkrecht zum Werkstück zu überprüfen. Ist ein Durchbruch in dem Werkstück vorhanden, führt die Regelung des Abstandes auf einen konstanten Wert dazu, dass sich der Abstandssensor beim Überfahren eines Durchbruchs auf das Werkstück zu bewegt. Diese Bewegung des Abstandssensors kann detektiert und daraus auf das vollständige Durchschneiden des Werkstücks geschlossen werden.
  • In einer weiteren Weiterbildung ist die Abstandsmesseinrichtung zur kapazitiven Erfassung des Abstands zwischen dem Werkstück und dem Abstandssensor ausgebildet. Werkstück und Abstandssensor stellen in diesem Fall einen Kondensator dar, der mit einem Wechselfeld beaufschlagt wird. Durch die Veränderung des Abstands verändert sich die Kapazität dieses Kondensators und damit die Resonanzfrequenz des (LC-)Schwingkreises, dessen Teil der beschriebene Kondensator ist. Aus der Frequenz des Schwingkreises kann mittels einer vorher aufgenommenen Kalibrier-Kennlinie auf den Abstand zwischen Abstandssensor und Werkstück geschlossen werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform ist der Abstandssensor als Bearbeitungsdüse, insbesondere als Schneidgasdüse des Laserbearbeitungskopfs ausgebildet. Wie oben dargestellt, hat sich die Verwendung einer Schneidgasdüse als Abstandssensor als besonders günstig erwiesen. Es versteht sich aber, dass der Abstandssensor auch an anderen Bauteilen der Werkzeugmaschine, z. B. an einem Stanzkopf, angebracht sein kann. Hierbei muss sichergestellt werden, dass das Werkstück in dem interessierenden Bereich von dem an dem jeweiligen Bauteil angebrachten Abstandssensor überfahren werden kann.
  • Ein nicht zur Erfindung gehöriges Computerprogrammprodukt weist Codemittel auf, die zum Durchführen aller Schritte des oben beschriebenen, nicht zur Erfindung gehörigen Verfahrens zum Überprüfen der Qualität einer Werkstückbearbeitung angepasst sind, wenn das Programm auf einer Datenverarbeitungsanlage abläuft. Bei der Datenverarbeitungsanlage kann es sich insbesondere um eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung einer Werkzeugmaschine handeln, auf der ein Bearbeitungsprogramm zur Steuerung der Werkzeugmaschine abläuft.
  • Es versteht sich, dass bei einem negativen Prüfungsergebnis, bei dem kein Durchbruch detektiert wird, eine Benachrichtigung an einen Bediener, z. B. in Form eines optischen oder akustischen Signals (z. B. Warnton) erfolgen kann, um den Bediener über das fehlerhafte Bearbeitungsergebnis zu informieren. Insbesondere kann die schneidende Bearbeitung bei der Detektion eines Fehlers unterbrochen werden, bis der Fehler behoben ist. Alternativ oder zusätzlich können die Prozessparameter beim schneidenden Bearbeiten (ggf. automatisiert) derart modifiziert werden, dass das Schneidergebnis verbessert wird.
  • Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Laserschneidmaschine, und
  • 2 ein Detail eines Laserschneidkopfs der Laserschneidmaschine von 1 mit einer Abstandsmesseinrichtung zur Detektion eines Durchbruchs in einem Werkstück.
  • 1 zeigt eine CO2-Laserschneidmaschine 1 zum Laserschneiden mit einem CO2-Laserresonator 2, einem Laserbearbeitungskopf 4 und einer Werkstückauflage 5. Ein von dem Laserresonator 2 erzeugter Laserstrahl 6 wird mittels einer Strahlführung 3 von (nicht gezeigten) Umlenkspiegeln zum Laserbearbeitungskopf 4 geführt und in diesem fokussiert sowie mit Hilfe von ebenfalls nicht bildlich dargestellten Spiegeln senkrecht zur Oberfläche 8a eines Werkstücks 8 ausgerichtet, d. h. die Strahlachse (optische Achse) des Laserstrahls 6 verläuft senkrecht zum plattenförmigen Werkstück 8 (Z-Richtung eines XYZ-Koordinatensystems, wobei die XY-Ebene die Bearbeitungsebene darstellt).
  • Zum Laserschneiden des Werkstücks 8 wird mit dem Laserstrahl 6 zunächst eingestochen, d. h. das Werkstück 8 wird an einer Stelle punktförmig aufgeschmolzen oder oxidiert und die hierbei entstehende Schmelze wird ausgeblasen. Nachfolgend wird der Laserstrahl 6 über das Werkstück 8 bewegt, so dass ein in der Regel durchgängiger Schnittspalt 9 entsteht, an dem entlang der Laserstrahl 6 das Werkstück 8 durchtrennt. Zur Bewegung des Laserstrahls über das Werkstück 8 sind Bewegungseinheiten 7a–7c in Form von (durch Doppelpfeile dargestellten) Motoren (bspw. Linearmotoren) vorgesehen, welche eine Bewegung des Laserbearbeitungskopfs 4 jeweils in X-Richtung, Y-Richtung bzw. Z-Richtung des XYZ-Koordinatensystems bewirken.
  • Sowohl das Einstechen als auch das Laserschneiden können durch Hinzufügen eines Gases unterstützt werden. Als Schneidgase 10 können Sauerstoff, Stickstoff, Druckluft und/oder anwendungsspezifische Gase eingesetzt werden. Welches Gas letztendlich verwendet wird, ist davon abhängig, welche Materialien geschnitten und welche Qualitätsansprüche an das Werkstück gestellt werden. Entstehende Partikel und Gase können mithilfe einer Absaugeinrichtung 11 aus einer Absaugkammer 12 abgesaugt werden.
  • Beim Laserschneiden soll, wie in 1 lediglich angedeutet, das Werkstück 8 entlang des Schnittspalts 9 in ein Gutteil und ein Rest-Werkstück getrennt werden. Das vom Rest-Werkstück vollständig abgetrennte Gutteil fällt hierbei aus dem Restwerkstück heraus, d. h. es befindet sich nach dem Trennen unterhalb der Bearbeitungsebene, die im vorliegenden Fall der Oberseite 8a des Werkstücks 8 definiert ist. Die Werkstückauflage 5 kann hierbei insbesondere wie in der eingangs genannten EP 1 340 584 A1 der Anmelderin ausgebildet sein und höhenverstellbare Auflageelemente zur Unterstützung des Werkstücks 8 aufweisen, die in zwei unterschiedlichen Ebenen angeordnet werden können, so dass frei geschnittene Gutteile bzw. das Restwerkstück in unterschiedlichen Ebenen gelagert werde können.
  • Wie in 2 dargestellt ist, sollte bei der korrekten Durchführung des Trennschneidens mittels der Laserschneidmaschine 1 von 1 an dem (Rest-)werkstück 8 in dem Bereich, in dem das Gutteil freigeschnitten wurde, ein Durchbruch 13 entstehen. Um zu überprüfen, ob beim schneidenden Bearbeiten tatsächlich der Durchbruch 13 gebildet wurde, weist die Laserbearbeitungsmaschine 1 eine Abstandsmesseinrichtung 16 auf, welche in den Laserbearbeitungskopf 4 integriert ist.
  • Werkstück 8 und Schneidgasdüse 15 des Laserbearbeitungskopfs 4 stellen einen Kondensator dar, welcher mit Hilfe einer Spannungsquelle 17 mit einem Wechselfeld beaufschlagt wird und dessen Kapazität abstandsabhängig variiert. Der so gebildete Kondensator ist Teil eines (LC-)Schwingkreises, dessen Schwingungsfrequenz von der Abstandsmesseinrichtung 16 detektiert wird, um anhand einer bekannten Kennline die gemessene Frequenz bzw. Kapazität mit einem Abstand A zwischen der Laserschneiddüse 15 und dem Werkstück 8 in Beziehung zu setzen.
  • Um zu entscheiden, ob beim schneidenden Bearbeiten das Werkstück 8 vollständig durchtrennt und hierbei der Durchbruch 13 gebildet wurde, wird der Durchbruch 13 nach dem schneidenden Bearbeiten in zumindest einer Richtung (hier: der X-Richtung) mit dem Laserbearbeitungskopf 4 überfahren.
  • Die Abstandsmesseinrichtung 15 kann hierbei auf zwei verschiedene Arten betrieben werden: In einem ersten Betriebsmodus wird der Abstandssensor in einem konstantem Abstand zur Oberseite 8a des Werkstücks 8 gehalten und beim Überfahren des Durchbruchs 13 lediglich der gemessene Abstand A erfasst. In einer Überprüfungseinrichtung 14 (vgl. 1), welche im vorliegenden Fall Teil einer Steuerungseinrichtung (Steuercomputer) der Laserschneidmaschine 1 ist, wird der von der Abstandsmesseinrichtung 16 ermittelte Abstand A mit dem bekannten Abstand zwischen der Laserschneiddüse 15 und Oberseite 8a des Werkstücks 9 verglichen. Nimmt der von der Abstandsmesseinrichtung 15 ermittelte Abstand A in dem überfahrenen Bereich zu (in 2 gestrichelt angedeutet), in welchem beim schneidenden Bearbeiten das Gutteil bzw. der Durchbruch 13 gebildet werden sollte, kann darauf geschlossen werden, dass in diesem Bereich tatsächlich der Durchbruch 13 vorhanden ist, d. h. dass das Werkstück 8 beim schneidenden Bearbeiten vollständig durchgeschnitten bzw. durchtrennt wurde. Diese Art der Überprüfung kann insbesondere bei Werkzeugmaschinen zum Einsatz kommen, die keine Höhenverstellung des Abstandssensors 15 erlauben.
  • In einem zweiten Betriebsmodus kann die Abstandsmesseinrichtung 15 auch als Abstandsregeleinrichtung dienen, d. h. der von der Abstandsmesseinrichtung 15 gemessene Abstand A wird z. B. an die als Überprüfungseinrichtung 14 dienende Steuereinrichtung übermittelt, um die Bewegungseinrichtung 7c in Z-Richtung (Motor, bspw. Linearmotor) so anzusteuern, dass der Laserbearbeitungskopf 4 mit der Schneidgasdüse 15 senkrecht zur Werkstückebene (Z-Richtung) so verschoben wird, dass der gemessene Abstand A konstant bleibt. Im Bereich des Durchbruchs 13 bewegt sich die Bearbeitungsdüse 15 daher auf das Werkstück 8 zu, so dass anhand der Bewegung des Laserbearbeitungskopfs 4 in Z-Richtung auf das Vorliegen des Durchbruchs 13 geschlossen werden kann. Es versteht sich, dass bei dieser Höhenregelung ein minimaler Abstand (Sicherheitsabstand) zwischen dem Laserschneidkopf 4 und dem Werkstück 8 typischer Weise nicht unterschritten werden sollte. Die Überprüfung des Schneidergebnisses im zweiten Betriebsmodus (mit Höhenregelung) hat den Vorteil, dass der Laserbearbeitungskopf 4 bei über die Werkstückoberseite 8a überstehenden Schneidbutzen bzw. Gutteilen automatisch nach oben ausweicht.
  • Es versteht sich, dass alternativ oder zusätzlich zum oben beschriebenen Vorgehen, bei dem das Überfahren des Werkstücks 8 mittels des Abstandssensors 15 nach dem schneidenden Bearbeiten erfolgt, das Überfahren des Werkstücks 8 auch während des schneidenden Bearbeitens erfolgen kann. In diesem Fall wird typischer Weise der Abstandssensor 15 entlang der Schnittkante geführt und das Ausbilden des Durchbruchs wird in der Regel kurz vor dem Ende der schneidenden Bearbeitung detektiert, sobald die verbleibende Verbindung zwischen Gutteil und Restgitter so stark reduziert wurde, dass das Gutteil bzw. der Schneidbutzen eine Dreh- bzw. Kippbewegung bezüglich der Werkstückebene ausführt, so dass sich ein Durchbruch bildet, der vom Abstandssensor 15 detektiert werden kann.
  • Obgleich das Prüfen des Schneidergebnisses anhand einer Laserschneidmaschine 1 beschrieben wurde, lässt sich das Schneidergebnis in einer zum obigen Vorgehen analogen Weise auch auf anderen Werkzeugmaschinen zur schneidenden Bearbeitung von plattenförmigen Werkstücken, insbesondere von Blechen, vorteilhaft anwenden. Insbesondere kann die Prüfung des Schneidergebnisses z. B. an Stanzmaschinen zur schneidenden Bearbeitung (Nibbeln) oder an kombinierten Stanz- und Laserschneidmaschinen eingesetzt werden. Der Fachmann wird verstehen, dass der Abstandssensor nicht zwingend als Bearbeitungsdüse ausgebildet sein muss, sondern auch in Form von anderen Bauteilen realisiert werden kann. Insbesondere ist es auch möglich, an Stelle eines Abstandssensors einen Mess-Taster zu verwenden, mittels dessen z. B. durch Schließen eines elektrischen Kontakts eine Berührung an dem Werkstück 8 detektiert wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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    • EP 0873813 B1 [0014]
    • DE 20121885 U1 [0014]

Claims (6)

  1. Werkzeugmaschine (1) zum schneidenden Bearbeiten von Werkstücken (8), umfassend: eine Werkstückauflage (5) zur Lagerung eines Werkstücks (8) in einer Bearbeitungsebene (X, Y), ein Bearbeitungswerkzeug, insbesondere einen Laserschneidkopf (4), für das schneidende Bearbeiten des Werkstücks (8) zum Ausbilden eines Durchbruchs (13) an dem Werkstück (8), sowie eine Bewegungseinrichtung (7a–7c) zum Überfahren des auf der Werkstückauflage (5) gelagerten Werkstücks (8) im Bereich des zu bildenden Durchbruchs (13) mittels eines Sensors, insbesondere mittels eines Abstandssensors (15), sowie eine Überprüfungseinheit (14), die ausgebildet ist, beim Überfahren des Werkstücks (8) zu überprüfen, ob das Werkstück (8) im Bereich des zu bildenden Durchbruchs (13) beim schneidenden Bearbeiten vollständig durchgeschnitten wurde.
  2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, weiter umfassend: eine Abstandsmesseinrichtung (16) zur Erfassung und insbesondere zur Regelung eines Abstandes (A) zwischen dem Abstandssensor (15) und dem auf der Werkstückauflage (5) gelagerten Werkstück (8).
  3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, bei welcher die Überprüfungseinheit (14) ausgebildet ist, das vollständige Durchschneiden des Werkstücks (8) anhand des erfassten Abstandes (A) zwischen dem Werkstück (8) und dem Abstandssensor (15) zu prüfen.
  4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2, bei der die Abstandsmesseinrichtung (16) ausgebildet ist, zur Regelung des Abstands (A) zwischen dem Abstandssensor (15) und dem Werkstück (8) auf einen vorgebbaren, insbesondere konstanten Wert die Bewegungseinrichtung (7c) zur Bewegung des Abstandssensors (15) in einer Richtung (Z) senkrecht zur Bearbeitungsebene (X, Y) anzusteuern, und wobei die Überprüfungseinheit (14) ausgebildet ist, das vollständige Durchschneiden des Werkstücks (8) anhand der Bewegung des Abstandssensors (15) in der Richtung (Z) senkrecht zum Werkstück (8) zu überprüfen.
  5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei welcher die Abstandsmesseinrichtung (16) zur kapazitiven Messung des Abstands (A) zwischen dem Werkstück (8) und dem Abstandssensor (15) ausgebildet ist.
  6. Werkzeugmaschine nach Anspruch 5, bei welcher der Abstandssensor als Bearbeitungsdüse, insbesondere als Schneidgasdüse (15), des Laserbearbeitungskopfs (4) ausgebildet ist.
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