EP4401917A2 - Verfahren zum überprüfen eines laserbearbeitungsvorgangs und zugehörige laserbearbeitungsmaschine - Google Patents

Verfahren zum überprüfen eines laserbearbeitungsvorgangs und zugehörige laserbearbeitungsmaschine

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Publication number
EP4401917A2
EP4401917A2 EP22786754.6A EP22786754A EP4401917A2 EP 4401917 A2 EP4401917 A2 EP 4401917A2 EP 22786754 A EP22786754 A EP 22786754A EP 4401917 A2 EP4401917 A2 EP 4401917A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
laser processing
parameter
laser
value
damage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22786754.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tobias Kaiser
Martin Petera
Christoph Kraus
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Original Assignee
Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG filed Critical Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Publication of EP4401917A2 publication Critical patent/EP4401917A2/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted for a procedure covered by only one of the other main groups of this subclass
    • B23K37/006—Safety devices for welding or cutting

Definitions

  • the invention relates to a method for processing, in particular cutting, metal, in particular plate-shaped workpieces using a laser beam from a laser processing machine with a laser beam power of at least 10 kW, the laser processing being controlled by a machine controller using at least one laser processing parameter, the parameter value of which can be entered manually, as well as a laser processing machine suitable for carrying out this process.
  • the machine operator can have a significant influence on this by (in)appropriately selecting the cutting parameters.
  • the operator can change processing parameters in laser technology tables. So it is conceivable that out of ignorance or inadvertently, for example, the cutting speed is chosen so low that large parts of the laser radiation pass through the workpiece to be processed unused and melting of the machine base. Or the combination of laser beam (diameter, focus position) and nozzle diameter can lead to a collision and thus melting of the cutting nozzle.
  • critical states can be reached quickly, which in the worst case can lead to the destruction of the machine and its radiation protection housing.
  • US 2004/0019403 A1 discloses a method for determining the compatibility of input parameters for use with a laser drilling system.
  • the method includes providing compatibility data characteristic of a plurality of laser drilling operations and comparing the input parameters for a laser drilling operation to the compatibility data, thereby determining whether the input parameters are incompatible.
  • US 2020/0246920 A1 relates to a laser cutting device with a control unit in whose memory a large number of processing tables are stored.
  • Each of the machining tables contains data on machining a workpiece, such as laser output power and cutting speed.
  • the control unit selects a machining table such that given conditions for machining the material are satisfied, and controls cutting of the material based on the selected machining table.
  • WO 2019/145513 A2 discloses a method for determining processing parameters for processing a material using a laser processing system.
  • the method includes providing a central processing unit with a machining learning function which, based on a plurality of previously used machining data, learns the selection of suitable machining parameters.
  • the machining learning function enables the laser machining system to machine the material to be machined according to a desired machining result.
  • a programming system for creating machining programs for machine tools on the basis of data sets is known from EP 2 037 341 A2.
  • a convention checking unit checks the data set to determine whether a contour of a material specified by the data set can be produced with the tool provided for producing the contour. If the check is successful, the data set is transferred to a program memory of the programming system.
  • an input value entered manually for at least one laser processing parameter is checked by the machine controller to determine whether damage to the laser processing machine by the laser beam is to be expected during laser processing with this input value, and that for the If no damage is to be expected, the input value is accepted by the machine control as the new parameter value of the laser processing parameter. If damage is to be expected, the input value cannot be accepted by the machine control, for example, or only with a warning, or can be corrected by the machine control to a damage-uncritical parameter value of the laser processing parameter, in particular to the nearest damage-uncritical parameter value.
  • the input value can also be accepted unchanged by the machine control as the new parameter value of the laser processing parameter and the parameter value of at least one other laser processing parameter can be changed by the machine control such that both the input value of one laser processing parameter and the changed parameter value of the other laser processing parameter are not critical for damage.
  • operator inputs are checked by the machine control and, for example, if limit values are exceeded or not reached, the input values are noted as impermissible or corresponding adjustments are made on the machine side so that no critical states arise.
  • a machine-side adjustment can, for example, adjust the speed of a scrap be conveyor belts.
  • a warning message can also be issued for several limit values or for individual, possibly less critical, laser processing parameters. All processing parameters that can be changed by the machine operator and that affect the longevity of the machine should preferably be provided with at least one limit value on the machine control.
  • This limit value can be an absolute value or a percentage change in the specified standard parameter. However, the limit value can also be calculated using the combination of at least two parameters.
  • Entered parameter values for laser technology tables are checked for meaningfulness, and a machine operator is given assistance when editing the processing technologies, so that parameter value inputs that could lead to damage to the machine components of a laser processing machine, including the laser processing head, are prevented.
  • the focus position, focus diameter and beam quality (SPP) of the laser beam and/or the position of the narrowest nozzle inside diameter in the beam direction must be taken into account as laser processing parameters. In this way, unintentional damage to the laser processing machine due to incorrect input can be avoided.
  • Unnecessary energy consumption can also be avoided, for example if a cutting speed for a material is selected so low that large parts of the laser radiation radiate unused through the material.
  • a substructure of the laser processing machine can be melted on.
  • An incorrectly selected parameter value or an incorrectly selected parameter value combination for setting the laser beam, in particular with regard to its diameter and focus position, and a nozzle diameter of a processing nozzle in a laser processing head, from which the laser beam emerges, can lead to the processing nozzle being irradiated by the laser beam and thus to lead to melting of the processing nozzle.
  • the at least one laser processing parameter is preferably one or more of the following laser processing parameters: focus position of the laser beam, focus diameter of the laser beam, feed rate of the laser beam when processing a workpiece and minimum speed of the laser beam when approaching a workpiece.
  • an upper and/or a lower limit value of the at least one laser processing parameter for damage-free laser processing is defined in the machine control. If the input value of the at least one laser processing parameter is greater than the upper limit value or smaller than the lower limit value, the input value is not accepted by the machine control or only with a warning or is corrected by the machine control to a non-damage-critical parameter value, in particular to the nearest non-damage-critical parameter value. Based on limit values that are stored for the individual laser processing parameters, input values that can lead to damage to the machine should not be permitted. The input of parameter values by an operator on a user interface of the laser processing machine are checked using the limit values.
  • the limit values represent specified values of the laser processing parameters, above and below which the laser processing machine is damaged by the laser radiation during the processing of the workpiece.
  • the maximum thermal load on the machine base can be determined for various parameter values of laser processing parameters in test runs in order to determine the limit values for laser processing parameters.
  • the upper and/or the lower limit value of the at least one laser processing parameter is advantageously defined as an absolute or percentage deviation from a standard value of the laser processing parameter.
  • damage-critical value combinations of at least two laser processing parameters are defined in the machine control.
  • the damage-critical value combinations represent, in particular, predetermined combinations of parameter values of laser processing parameters, in which the laser processing machine at the Workpiece processing is damaged by the laser radiation.
  • the laser processing parameters can be, for example, the nozzle diameter of a processing nozzle and the focal position or the focal diameter and focal position.
  • the input value of the at least one laser processing parameter together with the parameter value of the other laser processing parameter represents a critical value combination
  • the input value is not accepted or only with a warning or is corrected by the machine control to a non-damage critical parameter value, in particular to the nearest non-damage critical parameter value.
  • the input value is not accepted because it is impermissible, it can be visualized as impermissible in an input display or deleted and, in particular, replaced by a permissible parameter value that comes closest to the impermissible value.
  • the input value is visualized with a warning, an operator has the option of correcting the parameter value while the process is running, in particular before or during a machining operation.
  • a warning can be issued in particular for less critical laser processing parameters. Excessive deviations from a standard parameterization are preferably displayed in order to draw the operator's attention to possible processing problems that may result. In this case, the input values of the laser processing parameters are not prohibited, but only visualized by warnings.
  • Impermissible input values and warnings of impermissible or critical input values are preferably visualized immediately after they have been entered in an input terminal of the machine controller, also referred to as an HMI (Human Machine Interface).
  • Impermissible changes ie changes that lead to critical states in the laser processing machine, are preferably already recognized and displayed in the input terminal and particularly preferably not permitted.
  • different icons or markers are used for illegal input (“error") and for potentially critical input (“warning”). If you enter an invalid value, a Laser processing parameters, eg by changing the focus position, the cutting nozzle and/or the cutting speed, a symbol or a marking can appear in the respective input field and the input value can be overwritten with an original, permissible entry, preferably in the event of errors.
  • an error message and a warning can be output as a text message "This input value is not permitted" or "This input value can lead to incorrect cuts or machine damage”.
  • a minimum approach speed of a laser processing head for approaching a workpiece is preferably defined as the lower limit in the machine control system as a function of a laser power and/or a focus diameter of the laser beam from the laser processing head.
  • the combination of laser power and focus diameter that is not critical to damage is preferably selected in such a way that this minimum approach speed is not fallen below when approaching a workpiece.
  • different minimum approach speeds of the laser processing head are stored in a laser technology table in the machine control. The minimum approach speed when starting is based on the speed value in the laser technology table. If an operator of the laser processing machine wants to change a speed value (in particular the feed speed) and/or the laser power and/or the focus diameter (manually) (e.g.
  • the machine control checks and ensures that the minimum approach speed of the laser processing head is not fallen below and thus reaches a range of critical speed values.
  • the machine control monitors its own, changed or imported laser technology tables and prevents laser processing using a laser technology table if the minimum approach speed is not reached.
  • the laser power can be adjusted by the machine control to a predetermined minimum approach speed of the laser processing head. Similar to the minimum approach speed, minimum processing speeds (or minimum feed speeds) can also be defined during the processing of a workpiece as a function of the laser power and/or the focus diameter, and compliance with them can be monitored.
  • the invention also relates to a laser processing machine for processing, in particular cutting, metal, in particular plate-shaped workpieces using a laser beam with a laser beam power of at least 10 kW, with a laser processing head, from which the laser beam emerges in the direction of a workpiece, with a machine control for controlling the laser processing by means of laser processing parameters and for controlling the movement of the laser processing head and the workpiece relative to one another, and with an input device for manually entering parameter values of at least one laser processing parameter into the machine control, the machine control being programmed to check a manually entered input value to determine whether of laser processing with this input value, damage to the laser processing machine by the laser beam is to be expected, and if no damage is to be expected, the to accept the input value as the new parameter value of the laser processing parameter.
  • the at least one laser processing parameter is preferably one or more of the following laser processing parameters: focus position of the laser beam, focus diameter of the laser beam, feed rate of the laser beam when processing the workpiece, nozzle diameter.
  • An upper and/or a lower limit value of the at least one laser processing parameter for damage-free laser processing is preferably stored in the machine control, particularly advantageously as an absolute or percentage deviation from a standard value of the laser processing parameter. Damage-critical value combinations of at least two laser processing parameters can also be stored in the machine control.
  • FIG. 1 shows a laser processing machine according to the invention, here using the example of a laser cutting machine, for carrying out the method according to the invention for laser cutting plate-shaped workpieces;
  • Figs. 2a, 2b a longitudinal section of a cutting nozzle of a laser cutting head shown in FIG. 1, from which a laser beam exits with a focus position that is too high (FIG. 2a) and a focus position that is too low (FIG. 2b);
  • Figs. 3a, 3b each an input mask of an input device for manual input of parameter values of several laser processing parameters
  • FIG. 4 schematically shows the approach of the laser cutting head to a workpiece at a minimum approach speed.
  • the laser processing machine 1 shown in FIG. 1 is used for laser cutting of plate-shaped workpieces (e.g. sheet metal) 2 using a laser beam 3 with a beam power of at least 10 kW and is therefore also referred to below as a laser cutting machine.
  • plate-shaped workpieces e.g. sheet metal
  • the laser cutting machine 1 has a laser beam generator 4 for generating the laser beam 3, a laser cutting head 5 and a workpiece support 6 on which the workpiece 2 is arranged.
  • the laser beam 3 is generated in the laser beam generator 4 and is guided from the laser beam generator 4 to the laser cutting head 5 by means of a fiber-optic cable (not shown) or deflection mirrors (not shown).
  • the laser beam 3 is directed onto the workpiece 2 by means of focusing optics arranged in the laser cutting head 5 .
  • the laser beam 3 occurs in a z-direction out of the laser cutting head 5 and strikes the workpiece 2 in the z direction.
  • the laser cutting head 5 can be moved above the workpiece 2 in the x and y direction by means of a drive 7 .
  • the laser cutting machine 1 is also supplied with cutting gases 8, such as oxygen and nitrogen.
  • the cutting gas 8 is supplied to a cutting nozzle 9 of the laser cutting head 5, from the nozzle opening of which it emerges together with the laser beam 3.
  • the laser cutting machine 1 also includes a machine controller 10 for controlling laser cutting parameters of the laser beam 3 and for controlling the drive 7 in order to move the laser cutting head 5 together with the exiting laser beam 3 according to a predetermined cutting contour 11 relative to the workpiece 2 at a feed rate v.
  • a machine controller 10 for controlling laser cutting parameters of the laser beam 3 and for controlling the drive 7 in order to move the laser cutting head 5 together with the exiting laser beam 3 according to a predetermined cutting contour 11 relative to the workpiece 2 at a feed rate v.
  • an input device e.g.
  • parameter values of the laser cutting parameters are entered manually into the machine control 10.
  • the machine control 10 is programmed to check a manually entered input value to determine whether damage to the laser processing machine 1 by the laser beam 3 is to be expected during laser processing with this input value or not. If no damage is to be expected, the input value is accepted by the machine control 10 as the new parameter value of the laser processing parameter.
  • FIG. 2a shows the cutting nozzle 9 from which the laser beam 3 emerges in the direction of the workpiece 2.
  • FIG. The focal position ZF of the laser beam 3 with focal diameter dp is, as seen from the workpiece 2, above the permissible upper focal position, ie the laser beam 3 has a too high focal position ZF.
  • the laser beam 3 in the nozzle opening 13 runs divergently in the beam direction in such a way that it strikes the inner wall 14 of the nozzle at the lower end of the nozzle opening 13 .
  • the diameter of the laser beam 3 at the lower end (z u ) of the nozzle opening 13 is therefore larger than the opening diameter Dk of the nozzle opening 13.
  • the focus position Zf of the laser beam 3 with focus diameter df, as seen from the workpiece 2 is below the permissible lower focus position, ie the laser beam 3 has a focus position ZF that is too low.
  • the laser beam 3 converges in the nozzle opening 13 in the beam direction in such a way that it is at the upper end (zo) of the nozzle opening 13 meets the inner opening wall 14.
  • the diameter of the laser beam 3 at the upper end of the nozzle opening 13 is therefore larger than the opening diameter Dk of the nozzle opening 13.
  • the laser beam 3 strikes or touches the inner opening wall 14, so that the cutting nozzle 9 is damaged by the thermal stress of the laser radiation.
  • the permissible upper and lower focus positions are defined as limit values of the laser cutting parameter “focus position ZF” for damage-free laser processing or are calculated from the parameter values of focus position, focus diameter and beam quality. If the operator enters an input value for the focus position ZF via the input device 12 that is greater than the upper limit value or smaller than the lower limit value, this is not accepted by the machine control system, or only with a warning, or it is set to a parameter value that is not critical to damage, in particular to the nearest parameter value that is not critical to damage , corrected.
  • 3a, 3b each show an input mask 15 of the input device 12, via which the parameter values of several laser processing parameters (here only as an example: focus position ZF and focus diameter dF) are entered manually into the machine control 10.
  • An input value for the focus position ZF can be entered via a first mask field 15a and an input value for the focus diameter dF can be entered via a second mask field 15b.
  • the input value "-28 mm" of the focus position ZF is outside the permissible value range of the upper and lower limit values for the set focus diameter of 840 pm, so that the laser beam 3 hits the inner opening wall 14 of the cutting nozzle 9 or would strip what the operator in the mask field 15a by a symbolic warning sign 16 and a warning message "Collision jet nozzle! Is displayed.
  • the input value "-28 mm" recognized as impermissible is consequently not accepted by the machine control 10 .
  • the input value “7500 pm” of the focus position ZF is beyond the upper limit values for all permissible focus diameters and is therefore rejected by the machine control 10, which is indicated to the operator by an x symbol 17. Due to the impermissible focus position ZF, the set focus position ZF of -15 mm cannot be checked, which is indicated to the operator by a question mark symbol 18. Alternatively or additionally, the "question mark" can also indicate a large deviation from the original value or a similarity comparison can be made; for example, the comma may simply have been forgotten in the first mask field 15a: -15 mm instead of -1.5 mm.
  • the minimum approach speed Vmin with which the laser cutting head 5 is moved towards the workpiece 2, is calculated in particular as a function of the laser beam power and/or a focus diameter dF of the laser beam 3.
  • the laser beam 3 could be deflected in the direction of a cladding or housing 20 of the laser cutting machine 1 as a result of reflection from a slug 19 which originates from previous processing and has got stuck on the workpiece support 6 .
  • a reflection at the slug 19 can take place, for example, when a residual grid is cut up.
  • the laser cutting head 5 with the ignited laser beam 3 is moved from the outside to a workpiece edge.
  • the laser beam 3 can hit the slug 19 and be deflected in the direction of the paneling 20 . In this case, the laser beam 3 must not hit the paneling 20 within a predetermined standing time, in order to avoid damage.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Bearbeiten metallischer Werkstücke (2) mittels eines Laserstrahls (3) einer Laserbearbeitungsmaschine (1) mit einer Laserstrahlleistung von mindestens 10 kW, wobei die Laserbearbeitung von einer Maschinensteuerung (10) mittels mindestens eines Laserbearbeitungsparameters gesteuert wird, dessen Parameterwert manuell eingebbar ist, wird erfindungsgemäß ein für den mindestens einen Laserbearbeitungsparameter manuell eingegebener Eingabewert von der Maschinensteuerung (10) dahingehend überprüft, ob bei einer Laserbearbeitung mit diesem Eingabewert eine Beschädigung der Laserbearbeitungsmaschine (1) durch den Laserstrahl (3) zu erwarten ist. Für den Fall keiner zu erwartenden Beschädigung wird der Eingabewert als neuer Parameterwert des Laserbearbeitungsparameters von der Maschinensteuerung (10) übernommen.

Description

Verfahren zum Überprüfen eines Laserbearbeitunqsvorqanqs und zugehörige Laserbearbeitunqsmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten, insbesondere Schneiden, metallischer, insbesondere plattenförmiger Werkstücke mittels eines Laserstrahls einer Laserbearbeitungsmaschine mit einer Laserstrahlleistung von mindestens 10 kW, wobei die Laserbearbeitung von einer Maschinensteuerung mittels mindestens eines Laserbearbeitungsparameters gesteuert wird, dessen Parameterwert manuell eingebbar ist, sowie auch eine zum Durchführen dieses Verfahrens geeignete Laserbearbeitungsmaschine.
Derartige Verfahren zum Laserbearbeiten sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt.
Mit steigender Laserleistung nimmt auch die Gefahr zu, dass Maschinenteile der Laserbearbeitungsmaschine unbeabsichtigt zerstört werden. Darauf kann der Maschinenbediener durch eine (un-)geeignete Wahl der Schneidparameter maßgeblichen Einfluss nehmen. An der Benutzeroberfläche der Laserbearbeitungsanlage kann der Bediener Bearbeitungsparameter in Lasertechnologietabellen ändern. So ist denkbar, dass aus Unwissenheit oder versehentlich beispielsweise die Schneidgeschwindigkeit so klein gewählt wird, dass große Teile der Laserstrahlung ungenutzt durch das zu bearbeitende Werkstück hindurchstrahlen und zum Aufschmelzen des Maschinenunterbaus führen. Oder die Kombination aus Laserstrahl (Durchmesser, Fokuslage) und Düsendurchmesser kann zu einer Kollision und damit einem Aufschmelzen der Schneiddüse führen. Insbesondere bei hohen Laserleistungen > 10 kW können so schnell kritische Zustände erreicht werden, die im schlimmsten Fall zur Zerstörung der Maschine und deren Strahlenschutz- Umhausung führen.
US 2004/0019403 A1 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung der Kompatibilität von Eingabeparametern zur Verwendung mit einem Laserbohrsystem. Das Verfahren umfasst die Bereitstellung von Kompatibilitätsdaten, die für eine Vielzahl von Laserbohrvorgängen charakteristisch sind und den Vergleich der Eingabeparameter für einen Laserbohrvorgang mit den Kompatibilitätsdaten, wodurch bestimmt wird, ob die Eingabeparameter inkompatibel sind.
US 2020/0246920 A1 betrifft eine Laserschneidvorrichtung mit einer Steuereinheit, in deren Speicher eine Vielzahl von Bearbeitungstabellen gespeichert sind. Jede der Bearbeitungstabellen enthält Daten zur Bearbeitung eines Werkstücks, wie z.B. die Laserausgangsleistung und die Schneidgeschwindigkeit. Die Steuereinheit wählt eine Bearbeitungstabelle derart aus, dass gegebene Bedingungen zur Bearbeitung des Werkstoffs erfüllt sind, und steuert das Schneiden des Werkstoffs auf der Grundlage der ausgewählten Bearbeitungstabelle.
WO 2019/145513 A2 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung von Bearbeitungsparametern für die Bearbeitung eines Materials unter Verwendung eines Laserbearbeitungssystems. Das Verfahren umfasst das Ausstatten einer Zentraleinheit mit einer Bearbeitungslernfunktion, die auf der Grundlage einer Vielzahl von zuvor verwendeten Bearbeitungsdaten die Auswahl geeigneter Bearbeitungsparameter erlernt. Die Bearbeitungslernfunktion versetzt das Laserbearbeitungssystem in die Lage, das zu bearbeitende Material entsprechend einem gewünschten Bearbeitungsergebnis zu bearbeiten.
Aus EP 2 037 341 A2 ist ein Programmiersystem zum Erstellen von Bearbeitungsprogrammen für Werkzeugmaschinen auf der Basis von Datensätzen bekannt. Eine Konventionsprüfeinheit prüft den Datensatz darauf, ob eine durch den Datensatz vorgegebene Kontur eines Werkstoffs mit dem für die Herstellung der Kontur vorgesehenen Werkzeug erzeugbar ist. Bei erfolgreicher Prüfung erfolgt eine Übergabe des Datensatzes in einen Programmspeicher des Programmiersystems.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, bei einem Laserbearbeitungsverfahren und einer Laserbearbeitungsmaschine der eingangs genannten Art die Gefahr zu reduzieren, dass Maschinenteile der Laserbearbeitungsmaschine durch die Laserleistung unbeabsichtigt zerstört werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch gelöst, dass ein für mindestens einen Laserbearbeitungsparameter manuell eingegebener Eingabewert von der Maschinensteuerung dahingehend überprüft wird, ob bei einer Laserbearbeitung mit diesem Eingabewert eine Beschädigung der Laserbearbeitungsmaschine durch den Laserstrahl zu erwarten ist, und dass für den Fall keiner zu erwartenden Beschädigung der Eingabewert als neuer Parameterwert des Laserbearbeitungsparameters von der Maschinensteuerung übernommen wird. Für den Fall einer zu erwartenden Beschädigung kann der Eingabewert beispielsweise von der Maschinensteuerung nicht oder nur mit Warnhinweis übernommen oder von der Maschinensteuerung auf einen beschädigungsunkritischen Parameterwert des Laserbearbeitungsparameters, insbesondere auf den nächstliegenden beschädigungsunkritischen Parameterwert, korrigiert werden. Auch kann der Eingabewert von der Maschinensteuerung unverändert als neuer Parameterwert des Laserbearbeitungsparameters übernommen und der Parameterwert mindestens eines anderen Laserbearbeitungsparameters von der Maschinensteuerung dahingehend geändert werden, dass sowohl der Eingabewert des einen Laserbearbeitungsparameters als auch der geänderte Parameterwert des anderen Laserbearbeitungsparameters beschädigungsunkritisch sind.
Erfindungsgemäß werden Bedienereingaben von der Maschinensteuerung geprüft und z.B. bei Über-/Unterschreitung von Grenzwerten die Eingabewerte als unzulässig vermerkt werden bzw. maschinenseitig entsprechende Anpassungen vorgenommen, damit keine kritischen Zustände entstehen. Eine maschinenseitige Anpassung kann beispielsweise die Anpassung der Geschwindigkeit eines Schrott- Förderbands sein. Über mehrere Grenzwerte bzw. für einzelne, eventuell weniger kritische, Laserbearbeitungsparameter kann auch lediglich eine Warnmeldung ausgegeben werden. Bevorzugt sollen alle Bearbeitungsparameter, die vom Maschinenbediener geändert werden können und bei Änderung Einfluss auf die Langlebigkeit der Maschine nehmen, mit mindestens einem Grenzwert auf der Maschinensteuerung versehen werden. Dieser Grenzwert kann sowohl ein absoluter Wert sein, als auch eine prozentuale Änderung des vorgegebenen Standard-Parameters. Der Grenzwert kann aber auch über die Kombination von mindestens zwei Parameter berechnet werden.
Eingegebene Parameterwerte für z.B. Lasertechnologietabellen werden auf Sinn- haftigkeit geprüft, und es wird einem Maschinenbediener eine Hilfestellung beim Editieren der Bearbeitungstechnologien gegeben, so dass Parameterwerteingaben verhindert werden, die zu Schäden an den Maschinenkomponenten einer Laserbearbeitungsmaschine einschließlich des Laserbearbeitungskopfes führen könnten. Bei der Berechnung eines möglichen Auftreffens eines Laserstrahls auf die Düseninnenwandung einer Schneiddüse in einem Laserbearbeitungskopf sind insbesondere Fokuslage, Fokusdurchmesser und Strahlqualität (SPP) des Laserstrahls und/oder die Lage des engsten Düseninnendurchmessers in Strahlrichtung als Laserbearbeitungsparameter zu berücksichtigen. Dadurch kann ein unbeabsichtigter Schaden an der Laserbearbeitungsmaschine durch eine fehlerhafte Eingabe vermieden werden. Auch kann ein unnötiger Energieverbrauch vermieden werden, zum Beispiel, wenn eine Schneidgeschwindigkeit für einen Werkstoff so klein gewählt wird, dass große Teile der Laserstrahlung ungenutzt durch den Werkstoff hindurch strahlen. Dabei kann ein Unterbau der Laserbearbeitungsmaschine aufgeschmolzen werden. Ein falsch gewählter Parameterwert oder eine falsch gewählte Parameterwertekombination zur Einstellung des Laserstrahls, insbesondere in Bezug auf dessen Durchmesser und Fokuslage, und eines Düsendurchmessers einer Bearbeitungsdüse in einem Laserbearbeitungskopf, aus welcher der Laserstrahl austritt, kann zu einem Bestrahlen der Bearbeitungsdüse durch den Laserstrahl und damit zu einem Aufschmelzen der Bearbeitungsdüse führen. Bei hohen Laserleistungen von mehr als 10 kW können schnell kritische Zustände erreicht werden, die zu einer Zerstörung der Laserbearbeitungsmaschine und deren Strah- lenschutz-Umhausung führen können. Vorzugsweise handelt es sich bei dem mindestens einen Laserbearbeitungsparameter um einen oder mehrere der folgenden Laserbearbeitungsparameter: Fokuslage des Laserstrahls, Fokusdurchmesser des Laserstrahls, Vorschubgeschwindigkeit des Laserstrahls beim Bearbeiten eines Werkstücks und Mindestgeschwindigkeit des Laserstrahls beim Heranfahren an ein Werkstück.
In einer bevorzugten Verfahrensvariante werden in der Maschinensteuerung ein oberer und/oder ein unterer Grenzwert des mindestens einen Laserbearbeitungsparameters für eine beschädigungsfreie Laserbearbeitung festgelegt. Wenn der Eingabewert des mindestens einen Laserbearbeitungsparameters größer als der obere Grenzwert oder kleiner als der untere Grenzwert ist, wird der Eingabewert von der Maschinensteuerung nicht oder nur mit Warnhinweis übernommen oder von der Maschinensteuerung auf einen beschädigungsunkritischen Parameterwert, insbesondere auf den nächstliegenden beschädigungsunkritischen Parameterwert, korrigiert. Anhand von Grenzwerten, die den einzelnen Laserbearbeitungsparame- tern hinterlegt werden, sollen Eingabewerte, die zu Schäden an der Maschine führen können, nicht zugelassen werden. Die Eingaben von Parameterwerten durch einen Bediener auf einer Benutzeroberfläche der Laserbearbeitungsmaschine werden anhand der Grenzwerte geprüft. Die Grenzwerte stellen vorgegebene Werte der Laserbearbeitungsparameter dar, ober- bzw. unterhalb derer die Laserbearbeitungsmaschine bei der Werkstückbearbeitung von der Laserstrahlung beschädigt wird. Die maximale thermische Belastung des Maschinenunterbaus kann für verschiedene Parameterwerte von Laserbearbeitungsparametern in Probeläufen ermittelt werden, um daraus die Grenzwerte für Laserbearbeitungsparameter zu ermitteln. Vorteilhaft werden der obere und/oder der untere Grenzwert des mindestens einen Laserbearbeitungsparameters als eine absolute oder prozentuale Abweichung von einem Standardwert des Laserbearbeitungsparameters festgelegt.
In einer anderen bevorzugten Verfahrensvariante werden in der Maschinensteuerung beschädigungskritische Wertekombinationen von mindestens zwei Laserbear- beitungsparametern festgelegt. Die beschädigungskritischen Wertekombinationen stellen insbesondere vorgegebene Kombinationen von Parameterwerten von Laserbearbeitungsparametern dar, bei denen die Laserbearbeitungsmaschine bei der Werkstückbearbeitung von der Laserstrahlung beschädigt wird. Bei den Laserbear- beitungsparametern kann es sich zum Beispiel um den Düsendurchmesser einer Bearbeitungsdüse und die Fokuslage oder um den Fokusdurchmesser und die Fokuslage handeln.
Wenn der Eingabewert des mindestens einen Laserbearbeitungsparameters zusammen mit dem Parameterwert des anderen Laserbearbeitungsparameters eine kritische Wertekombination darstellt, wird der Eingabewert nicht oder nur mit Warnhinweis übernommen oder von der Maschinensteuerung auf einen beschädigungsunkritischen Parameterwert, insbesondere auf den nächstliegenden beschädigungsunkritischen Parameterwert, korrigiert.
Wird der Eingabewert, weil unzulässig, nicht übernommen, kann er in einem Eingabedisplay als unzulässig visualisiert werden oder gelöscht und insbesondere durch einen zulässigen Parameterwert, der dem unzulässigen Wert am nächsten kommt, ersetzt werden. Wird der Eingabewert mit Warnhinweis visualisiert, erhält ein Bediener die Möglichkeit, den Parameterwert im laufenden Prozess zu korrigieren, insbesondere vor oder während eines Bearbeitungsvorgangs. Eine Warnung kann insbesondere für weniger kritische Laserbearbeitungsparameter ausgegeben werden. Vorzugsweise werden zu große Abweichungen von einer Standardpara- metrierung angezeigt, um den Bediener auf mögliche, daraus resultierende Bearbeitungsprobleme hinzuweisen. In diesem Fall werden die Eingabewerte der Laserbearbeitungsparameter nicht verboten, sondern lediglich durch Warnungen visualisiert.
Eine Visualisierung unzulässiger Eingabewerte und von Warnungen vor unzulässigen oder kritischen Eingabewerten erfolgt bevorzugt unmittelbar nach der Eingabe in einem Eingabeterminal der Maschinensteuerung, auch als HMI (Human Machine Interface) bezeichnet. Unzulässige Änderungen, das heißt Änderungen, die zu kritischen Zuständen in der Laserbearbeitungsmaschine führen, werden vorzugsweise bereits in dem Eingabeterminal erkannt, angezeigt und besonders bevorzugt nicht zugelassen. Vorzugsweise werden verschiedene Symbole oder Markierungen für unzulässige Eingaben („Fehler“) und für möglicherweise kritische Eingaben („Warnung“) verwendet. Bei Eingabe eines unzulässigen Wertes eines Laserbearbeitungsparameters, z.B. durch Änderung der Fokuslage, der Schneiddüse und/oder der Schneidgeschwindigkeit, kann beispielsweise im jeweiligen Eingabefeld ein Symbol oder eine Markierung erscheinen und bevorzugt bei Fehlern der Eingabewert mit einem ursprünglichen, zulässigen Eintrag wieder überschrieben werden. Alternativ können eine Fehlermeldung und eine Warnung jeweils als Textnachricht „Dieser Eingabewert ist nicht zulässig“ bzw. „Dieser Eingabewert kann zu Fehlschnitten oder Maschinenschäden führen“ ausgegeben werden.
Vorzugsweise wird in der Maschinensteuerung eine Mindestanfahrgeschwindigkeit eines Laserbearbeitungskopfes zum Heranfahren an ein Werkstück in Abhängigkeit einer Laserleistung und/oder eines Fokusdurchmessers des Laserstrahls aus dem Laserbearbeitungskopf als Untergrenze festgelegt. Die beschädigungsunkritische Kombination aus Laserleistung und Fokusdurchmesser wird bevorzugt so gewählt, dass diese Mindestanfahrgeschwindigkeit beim Heranfahren an ein Werkstück nicht unterschritten wird. Für verschiedene Laserleistungen werden verschiedene Mindestanfahrgeschwindigkeiten des Laserbearbeitungskopfes in einer Lasertechnologietabelle der Maschinensteuerung hinterlegt. Die Mindestanfahrgeschwindigkeit beim Anfahren richtet sich nach dem Geschwindigkeitswert in der Lasertechnologietabelle. Wenn ein Bediener der Laserbearbeitungsmaschine einen Geschwindigkeitswert (insbesondere die Vorschubgeschwindigkeit) und/oder die Laserleistung und/oder den Fokusdurchmesser (manuell) ändern will (z.B. im Falle des Geschwindigkeitswerts mittels eines Potentiometers), wird von der Maschinensteuerung geprüft und sichergestellt, dass die Mindestanfahrgeschwindigkeit des Laserbearbeitungskopfes nicht unterschritten wird und damit in einen Bereich kritischer Geschwindigkeitswerte gelangt. Die Maschinensteuerung überwacht insbesondere eigene, veränderte oder importierte Lasertechnologietabellen und verhindert das Laserbearbeiten unter Verwendung einer Lasertechnologietabelle, wenn die Mindestanfahrgeschwindigkeit unterschritten ist. Alternativ oder zusätzlich kann von der Maschinensteuerung zu einer vorgegebenen Mindestanfahrgeschwindigkeit des Laserbearbeitungskopfes die Laserleistung angepasst werden. Analog zur Mindestanfahrgeschwindigkeit können auch Mindestbearbeitungsgeschwindigkeiten (bzw. Mindestvorschubgeschwindigkeiten) während der Bearbeitung eines Werkstücks in Abhängigkeit von der Laserleistung und/oder des Fokusdurchmessers festgelegt und ihre Einhaltung überwacht werden. Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt auch eine Laserbearbeitungsmaschine zum Bearbeiten, insbesondere Schneiden, metallischer, insbesondere plattenförmiger Werkstücke mittels eines Laserstrahls mit einer Laserstrahlleistung von mindestens 10 kW, mit einem Laserbearbeitungskopf, aus dem der Laserstrahl in Richtung auf ein Werkstück austritt, mit einer Maschinensteuerung zur Steuerung der Laserbearbeitung mittels Laserbearbeitungsparametern und zur Steuerung der Bewegung von Laserbearbeitungskopf und Werkstück relativ zueinander, und mit einer Eingabeeinrichtung zur manuellen Eingabe von Parameterwerten mindestens eines Laserbearbeitungsparameters in die Maschinensteuerung, wobei die Maschinensteuerung programmiert ist, einen manuell eingegebenen Eingabewert dahingehend zu überprüfen, ob bei einer Laserbearbeitung mit diesem Eingabewert eine Beschädigung der Laserbearbeitungsmaschine durch den Laserstrahl zu erwarten ist, und für den Fall keiner zu erwartenden Beschädigung den Eingabewert als neuen Parameterwert des Laserbearbeitungsparameters zu übernehmen.
Durch das Überprüfen der Parameterwerte lassen sich bei einer solchen Laserbearbeitungsmaschine Schäden an der Laserbearbeitungsmaschine während des Bearbeitungsvorgangs vermeiden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem mindestens einen Laserbearbeitungsparameter um einen oder mehrere der folgenden Laserbearbeitungsparameter: Fokuslage des Laserstrahls, Fokusdurchmesser des Laserstrahls, Vorschubgeschwindigkeit des Laserstrahls beim Bearbeiten des Werkstücks, Düsendurchmesser.
Vorzugsweise sind in der Maschinensteuerung ein oberer und/oder ein unterer Grenzwert des mindestens einen Laserbearbeitungsparameters für eine beschädigungsfreie Laserbearbeitung gespeichert, und zwar besonders vorteilhaft als eine absolute oder prozentuale Abweichung von einem Standardwert des Laserbearbeitungsparameters. Auch beschädigungskritische Wertekombinationen von mindestens zwei Laserbearbeitungsparametern können in der Maschinensteuerung gespeichert sein.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
Ausführungsbeispiele sind in der schematischen Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils gleiche oder entsprechende Merkmale. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Laserbearbeitungsmaschine, hier am Beispiel einer Laserschneidmaschine, zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Laserschneiden von plattenförmigen Werkstücken;
Fign. 2a, 2b einen Längsschnitt einer Schneiddüse eines in Fig. 1 gezeigten Laserschneidkopfes, aus der ein Laserstrahl mit einer zu hohen Fokuslage (Fig. 2a) und einer zu tiefen Fokuslage (Fig. 2b) austritt;
Fign. 3a, 3b jeweils eine Eingabemaske einer Eingabeeinrichtung zum manuellen Eingeben von Parameterwerten mehrerer Laserbearbeitungsparame- ter; und
Fig. 4 schematisch das Anfahren des Laserschneidkopfes an ein Werkstück mit einer Mindestanfahrgeschwindigkeit.
Die in Fig. 1 gezeigte Laserbearbeitungsmaschine 1 dient zum Laserschneiden von plattenförmigen Werkstücken (z.B. Blechen) 2 mittels eines Laserstrahls 3 mit einer Strahlleistung von mindestens 10 kW und wird daher im Folgenden auch als Laserschneidmaschine bezeichnet.
Die Laserschneidmaschine 1 weist einen Laserstrahlerzeuger 4 zum Erzeugen des Laserstrahls 3, einen Laserschneidkopf 5 und eine Werkstückauflage 6 auf, auf der das Werkstück 2 angeordnet ist. Im Laserstrahlerzeuger 4 wird der Laserstrahl 3 erzeugt, der mittels eines (nicht gezeigten) Lichtleitkabels oder (nicht gezeigten) Umlenkspiegeln vom Laserstrahlerzeuger 4 zum Laserschneidkopf 5 geführt wird. Mittels einer im Laserschneidkopf 5 angeordneten Fokussieroptik wird der Laserstrahl 3 auf das Werkstück 2 gerichtet. Der Laserstrahl 3 tritt in einer z-Richtung aus dem Laserschneidkopf 5 aus und trifft in der z-Richtung auf das Werkstück 2. Der Laserschneidkopf 5 ist oberhalb des Werkstücks 2 in x- und y-Richtung mittels eines Antriebs 7 verfahrbar. Die Laserschneidmaschine 1 wird darüber hinaus mit Schneidgasen 8, beispielsweise Sauerstoff und Stickstoff, versorgt. Das Schneidgas 8 wird einer Schneiddüse 9 des Laserschneidkopfes 5 zugeführt, aus deren Düsenöffnung es zusammen mit dem Laserstrahl 3 austritt.
Die Laserschneidmaschine 1 umfasst ferner eine Maschinensteuerung 10 zur Steuerung von Laserschneidparametern des Laserstrahls 3 und zur Steuerung des Antriebs 7, um den Laserschneidkopf 5 samt dem austretenden Laserstrahl 3 entsprechend einer vorgegebenen Schnittkontur 11 relativ zum Werkstück 2 mit einer Vorschubgeschwindigkeit v zu verfahren. Durch eine Eingabeeinrichtung (z.B.
HMI) 12 erfolgt eine manuelle Eingabe von Parameterwerten der Laserschneidparameter in die Maschinensteuerung 10. Die Maschinensteuerung 10 ist programmiert, einen manuell eingegebenen Eingabewert dahingehend zu überprüfen, ob bei einer Laserbearbeitung mit diesem Eingabewert eine Beschädigung der Laserbearbeitungsmaschine 1 durch den Laserstrahl 3 zu erwarten ist oder nicht. Für den Fall keiner zu erwartenden Beschädigung wird der Eingabewert von der Maschinensteuerung 10 als neuer Parameterwert des Laserbearbeitungsparameters übernommen.
Fig. 2a zeigt die Schneiddüse 9, aus der der Laserstrahl 3 in Richtung auf das Werkstück 2 austritt. Die Fokuslage ZF des Laserstrahls 3 mit Fokusdurchmesser dp liegt, gesehen vom Werkstück 2 aus, oberhalb der zulässigen oberen Fokuslage, d.h., der Laserstrahl 3 hat eine zu hohe Fokuslage ZF. Dadurch verläuft der Laserstrahl 3 in der Düsenöffnung 13 in Strahlrichtung derart divergent, dass er am unteren Ende der Düsenöffnung 13 auf die Düseninnenwandung 14 trifft. Der Durchmesser des Laserstrahls 3 am unteren Ende (zu) der Düsenöffnung 13 ist also größer als der Öffnungsdurchmesser Dk der Düsenöffnung 13.
In Fig. 2b liegt die Fokuslage Zf des Laserstrahls 3 mit Fokusdurchmesser df, gesehen vom Werkstück 2 aus, unterhalb der zulässigen unteren Fokuslage, d.h., der Laserstrahl 3 hat eine zu tiefe Fokuslage ZF. Dadurch verläuft der Laserstrahl 3 in der Düsenöffnung 13 in Strahlrichtung derart konvergent, dass er am oberen Ende (zo) der Düsenöffnung 13 auf die Innenöffnungswandung 14 trifft. Der Durchmesser des Laserstrahls 3 am oberen Ende der Düsenöffnung 13 ist also größer als der Öffnungsdurchmesser Dk der Düsenöffnung 13.
In Fign. 2a, 2b trifft bzw. streift der Laserstrahl 3 die Innenöffnungswandung 14, so dass die Schneiddüse 9 durch die thermische Belastung der Laserstrahlung beschädigt wird. In der Maschinensteuerung 10 sind die zulässigen oberen und unteren Fokuslagen als Grenzwerte des Laserschneidparameters „Fokuslage ZF“ für eine beschädigungsfreie Laserbearbeitung festgelegt bzw. wird aus den Parameterwerten Fokuslage, Fokusdurchmesser und Strahlqualität berechnet. Wenn vom Bediener über die Eingabeeinrichtung 12 ein Eingabewert für die Fokuslage ZF größer als der obere Grenzwert oder kleiner als der untere Grenzwert eingegeben wird, wird dieser von der Maschinensteuerung nicht oder nur mit Warnhinweis übernommen oder auf einen beschädigungsunkritischen Parameterwert, insbesondere auf den nächstliegenden beschädigungsunkritischen Parameterwert, korrigiert.
Fig. 3a, 3b zeigen jeweils eine Eingabemaske 15 der Eingabeeinrichtung 12, über die die Parameterwerte mehrerer Laserbearbeitungsparameter (hier lediglich beispielhaft: Fokuslage ZF und Fokusdurchmesser dF) in die Maschinensteuerung 10 manuell eingegeben werden. Über ein erstes Maskenfeld 15a kann ein Eingabewert für die Fokuslage ZF und über ein zweites Maskenfeld 15b ein Eingabewert für den Fokusdurchmesser dF eingegeben werden.
In dem in Fig. 3a gezeigten Ausführungsbeispiel liegt der Eingabewert „-28 mm“ des Fokuslage ZF außerhalb des für den eingestellten Fokusdurchmesser von 840 pm zulässigen Wertebereichs der oberen und unteren Grenzwerte, so dass der Laserstrahl 3 die Innenöffnungswandung 14 der Schneiddüse 9 treffen bzw. streifen würde, was dem Bediener in dem Maskenfeld 15a durch ein symbolhaftes Warnzeichen 16 und eine Warnmeldung „Kollision Strahl-Düse!“ angezeigt wird. Der als unzulässig erkannte Eingabewert „-28 mm“ wird folglich von der Maschinensteuerung 10 nicht übernommen. In dem in Fig. 3b gezeigten Ausführungsbeispiel liegt der Eingabewert „7500 pm“ des Fokuslage ZF jenseits der für alle zulässigen Fokusdurchmesser oberen Grenzwerte und wird daher von der Maschinensteuerung 10 abgelehnt, was dem Bediener durch ein x-Symbol 17 angezeigt wird. Aufgrund der unzulässigen Fokuslage ZF kann die eingestellte Fokuslage ZF von -15 mm nicht überprüft werden, was dem Bediener durch ein Fragezeichensymbol 18 angezeigt wird. Alternativ oder zusätzlich kann mit dem “Fragezeichen” auch eine große Abweichung vom Originalwert angezeigt bzw. ein Ähnlichkeitsvergleich angestellt werden; so können im ersten Maskenfeld 15a beispielsweise einfach das Komma vergessen worden sein: -15 mm statt -1 ,5 mm.
Fig. 4 zeigt schematisch ein Werkstück 2 (z.B. Blech) auf der Werkstückauflage 6. Der Laserschneidkopf 5 wird bei zunächst ausgeschaltetem Laserstrahl 3 über eine erste Teilstrecke si an das Werkstück 2 herangefahren. Danach wird der Laserstrahl 3 angeschaltet und der Laserbearbeitungskopf 5 über eine zweite Teilstrecke S2 an eine Kante des Werkstücks 2 herangefahren. Die Mindestanfahrgeschwindigkeit Vmin, mit welcher der Laserschneidkopf 5 an das Werkstück 2 herangefahren wird, wird dabei insbesondere in Abhängigkeit der Laserstrahlleistung und/oder eines Fokusdurchmessers dF des Laserstrahls 3 berechnet.
Denn durch Reflexion an einem Butzen 19, welcher von einer vorhergehenden Bearbeitung stammt und an der Werkstückauflage 6 hängengeblieben ist, könnte der Laserstrahl 3 in Richtung auf eine Verkleidung oder Umhausung 20 der Laserschneidmaschine 1 umgelenkt werden. Eine solche Reflexion an dem Butzen 19 kann beispielsweise beim Zerschneiden eines Restgitters stattfinden. Beim Zerschneiden des Restgitters wird der Laserschneidkopf 5 mit dem gezündeten Laserstrahl 3 von außen an eine Werkstückkante angefahren. Während des Anfahrens kann der Laserstrahl 3 auf den Butzen 19 treffen und in Richtung der Verkleidung 20 umgelenkt werden. Dabei darf der Laserstrahl 3 maximal innerhalb einer vorgegebenen Standzeit auf die Verkleidung 20 treffen, um Schäden zu vermeiden.
Beispielsweise beträgt die Standzeit der Verkleidung 5 s bei einer Laserleistung von 12 kW. Wenn eine Sicherheitszeit von z.B. 2 s gegeben sein soll, muss sichergestellt sein, dass der Laserstrahl 3 max. 3 s lang mit 12 kW auf die Verkleidung 20 gelangt. Wenn der Laserstrahl 3 beispielsweise 6 mm vor der Werkstückkante gezündet wird, kann daraus abgeleitet werden, wie hoch die Mindestanfahrgeschwindigkeit Vmin des Laserschneidkopfes 5 auf der Anfahrstrecke si , S2 sein muss, um die 3 s Einwirkzeit nicht zu überschreiten. Die Mindestanfahrgeschwin- digkeit des Laserschneidkopfes 5 beträgt in diesem Beispiel bei 12 kW Laserleistung: Vmin = 6mm / 3s = 2 mm/s = 0,12 m/min.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Bearbeiten, insbesondere Schneiden, metallischer, insbesondere plattenförmiger Werkstücke (2) mittels eines Laserstrahls (3) einer Laserbearbeitungsmaschine (1 ) mit einer Laserstrahlleistung von mindestens 10 kW, wobei die Laserbearbeitung von einer Maschinensteuerung (10) mittels mindestens eines Laserbearbeitungsparameters gesteuert wird, dessen Parameterwert manuell eingebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein für den mindestens einen Laserbearbeitungsparameter manuell eingegebener Eingabewert von der Maschinensteuerung (10) dahingehend überprüft wird, ob bei einer Laserbearbeitung mit diesem Eingabewert eine Beschädigung der Laserbearbeitungsmaschine (1 ) durch den Laserstrahl (3) zu erwarten ist, und dass für den Fall keiner zu erwartenden Beschädigung der Eingabewert als neuer Parameterwert des Laserbearbeitungsparameters von der Maschinensteuerung (10) übernommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall einer zu erwartenden Beschädigung der Eingabewert von der Maschinensteuerung (10) nicht oder nur mit Warnhinweis übernommen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall einer zu erwartenden Beschädigung der Eingabewert von der Maschinensteuerung (10) auf einen beschädigungsunkritischen Parameterwert des Laserbearbeitungsparameters, insbesondere auf den nächstliegenden beschädigungsunkritischen Parameterwert, korrigiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall einer zu erwartenden Beschädigung der Eingabewert von der Maschinensteuerung (10) unverändert als neuer Parameterwert des Laserbearbeitungsparameters übernommen und der Parameterwert mindestens eines anderen Laserbearbeitungsparameters von der Maschinensteuerung (10) dahingehend geändert wird, dass sowohl der Eingabewert des einen Laserbearbeitungsparameters als auch der geänderte Parameterwert des anderen Laserbearbeitungsparameters beschädigungsunkritisch sind.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Laserbearbeitungsparameter mindestens einer der folgenden Parameter ist: Fokuslage (ZF) des Laserstrahls (3), Fokusdurchmesser (dp) des Laserstrahls (3), Vorschubgeschwindigkeit (v) des Laserstrahls (3) beim Bearbeiten eines Werkstücks (2), Mindestanfahrgeschwindigkeit (vmin) des Laserstrahls (3) beim Heranfahren an ein Werkstück (2), Durchmesser der Schneiddüse (Dk)
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Maschinensteuerung (10) ein oberer und/oder ein unterer Grenzwert des mindestens einen Laserbearbeitungsparameters für eine beschädigungsfreie Laserbearbeitung festgelegt werden und dass der Eingabewert des mindestens einen Laserbearbeitungsparameters, wenn er größer als der obere Grenzwert oder kleiner als der untere Grenzwert ist, von der Maschinensteuerung (10) nicht oder nur mit Warnhinweis übernommen oder von der Maschinensteuerung (10) auf einen beschädigungsunkritischen Parameterwert, insbesondere auf den nächstliegenden beschädigungsunkritischen Parameterwert, korrigiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der obere und/oder der untere Grenzwert des mindestens einen Laserbearbeitungsparameters als eine absolute oder prozentuale Abweichung von einem Standardwert des Laserbearbeitungsparameters festgelegt werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Maschinensteuerung (10) beschädigungskritische Wertekombinationen von mindestens zwei Laserbearbeitungsparametern festgelegt werden und dass der Eingabewert des mindestens einen Laserbearbeitungsparameters, wenn er zusammen mit dem Parameterwert des 16 anderen Laserbearbeitungsparameters eine kritische Wertekombination darstellt, von der Maschinensteuerung (10) nicht oder nur mit Warnhinweis übernommen oder von der Maschinensteuerung (10) auf einen beschädigungsunkritischen Parameterwert, insbesondere auf den nächstliegenden beschädigungsunkritischen Parameterwert, korrigiert wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Maschinensteuerung (10) eine Mindestanfahrgeschwindigkeit (vmin) des Laserstrahls (3) zum Heranfahren an ein Werkstück (2) in Abhängigkeit einer Laserleistung und/oder eines Fokusdurchmessers des Laserstrahls (3) festgelegt wird.
10. Laserbearbeitungsmaschine (1 ) zum Bearbeiten, insbesondere Schneiden, metallischer, insbesondere plattenförmiger Werkstücke (2) mittels eines Laserstrahls (3) mit einer Laserstrahlleistung von mindestens 10 kW, mit einem Laserbearbeitungskopf (5), aus dem der Laserstrahl (3) in Richtung auf ein Werkstück (2) austritt, mit einer Maschinensteuerung (10) zur Steuerung der Laserbearbeitung mittels Laserbearbeitungsparametern und zur Steuerung der Bewegung von Laserbearbeitungskopf (5) und Werkstück (2) relativ zueinander, und mit einer Eingabeeinrichtung (12) zur manuellen Eingabe von Parameterwerten mindestens eines Laserbearbeitungsparameters in die Maschinensteuerung (10), wobei die Maschinensteuerung (10) programmiert ist, einen manuell eingegebenen Eingabewert dahingehend zu überprüfen, ob bei einer Laserbearbeitung mit diesem Eingabewert eine Beschädigung der Laserbearbeitungsmaschine (1 ) durch den Laserstrahl (3) zu erwarten ist, und für den Fall keiner zu erwartenden Beschädigung den Eingabewert als neuen Parameterwert des Laserbearbeitungsparameters zu übernehmen.
11. Laserbearbeitungsmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Maschinensteuerung (10) ein oberer und/oder ein unterer Grenzwert des mindestens einen Laserbearbeitungsparameters (ZF) für eine beschädigungsfreie Laserbearbeitung gespeichert sind. 17 Laserbearbeitungsmaschine nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der obere und/oder der untere Grenzwert des mindestens einen Laserbearbeitungsparameters (ZF) als eine absolute oder prozentuale Abweichung von einem Standardwert des Laserbearbeitungsparameters gespei- chert sind. Laserbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in der Maschinensteuerung (10) beschädigungskritische Wertekombinationen von mindestens zwei Laserbearbeitungsparame- tern gespeichert sind.
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