EP4543621A1 - Verfahren zum einstechen eines laserstrahls einer laserschneidmaschine in ein plattenförmiges werkstück zum ausschneiden eines werkstückteils aus dem werkstück entlang einer auf dem werkstück vorgegebenen schneidkontur - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zum Einstechen eines Laserstrahls (40) einer Laserschneidmaschine (10) in ein plattenförmiges Werkstück (30) zum Ausschneiden eines Werkstückteils (32) aus dem Werkstück (30) entlang einer auf dem Werkstück (30) vorgegebenen Schneidkontur (42) wobei das Werkstück (30) auf einer Werkstückauflage (20) mit mehreren Auflagebereichen (24) aufliegt und die Relativpositionen der Auflagebereiche (24) gegenüber dem Werkstück (30) bekannt sind, wobei den Auflagebereichen (24) anhand der bekannten Relativpositionen vordefinierte Flächenbereiche (50) auf dem Werkstück (30) zugewiesen sind und ein beschädigungsfreier Einstichpunkt (44, 46) für das Einstechen des Laserstrahls (40) in das Werkstück (30) zum Ausschneiden des Werkstückteils (32) gewählt wird, dessen Position außerhalb der vordefinierten Flächenbereiche (50) liegt, sodass der Laserstrahl (40) in keinen der Auflagebereiche (24) einsticht.

Description

Titel : Verfahren zum Einstechen eines Laserstrahls einer

Laserschneidmaschine in ein plattenförmiges Werkstück zum Ausschneiden eines Werkstückteils aus dem Werkstück entlang einer auf dem Werkstück vorgegebenen Schneidkontur

Beschreibung

Die Erfindung betri f ft ein Verfahren gemäß dem Oberbegri f f von Anspruch 1 sowie eine Laserschneidmaschine .

Ein Verfahren gemäß dem Oberbegri f f von Anspruch 1 ist beispielsweise aus DE102018126077A1 bekannt , welche ein Verfahren zum Laserschneiden zeigt , bei dem die Lage einer Werkstücktafel relativ zu Auflagestegen einer Werkstückauflage ermittelt und die Position von Auflagespitzen der Auflagestege errechnet werden . Es werden Auflageräume über den Auflagespitzen und Auflageumgebungsräume definiert , in denen ein Vergleich mit programmierten Konturlinien und Einstichpunkten erfolgt . In Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs wird eine Schachtelung der zu schneidenden Werkstückteile in einem Steuerungsprogramm für den Schneidprozess optimiert , d . h . es wird die Position von zu schneidenden Konturen / Werkstückteilen auf der Werkstücktafel verschoben, um zu verhindern, dass Schneidkonturen oder Einstichpunkte genau auf Stegspitzen liegen und dadurch eine Beschädigung der Stegspitzen durch den Laserstrahl erfolgt .

Das bekannte Verfahren verhindert zuverlässig eine Beschädigung der Werkstückauflage . Allerdings ist das Verfahren komplex, da die Schachtelung in Richtung einer weiteren Restriktion optimiert werden muss . Auch liegen bereits andere Restriktionen, wie insbesondere ein möglichst geringer Verschnitt des Restwerkstücks , vor, die es ebenso zu berücksichtigen gilt und deshalb ist Optimierung bei mehreren Restriktionen heraus fordernd . Es ist nur schwer möglich, eine Schachtelung bereitzustellen, die alle Restriktionen optimal bedient , also beispielsweise eine Beschädigung von Auflagestegen zu hundert Prozent verhindert und zugleich einen minimalen Verschnitt des Restwerkstücks ermöglicht , wobei dies nur zwei von vielen möglichen weiteren Restriktionen sind .

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren bereitzustellen, welches auf einfache Weise und mit möglichst wenig Restriktionen Beschädigungen beim Laserschneiden der Werkstückteile aus einem plattenförmigen Werkstück zuverlässig verhindert . Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 . Vorgeschlagen wird demnach ein Verfahren zum Einstechen eines Laserstrahls einer Laserschneidmaschine in ein plattenförmiges Werkstück zum Ausschneiden eines Werkstückteils aus dem Werkstück entlang einer auf dem Werkstück vorgegebenen Schneidkontur, wobei das Werkstück in einer Werkstückauflage mit mehreren Auflagebereichen aufliegt und die Relativpositionen der Auflagebereiche gegenüber dem Werkstück bekannt sind ( oder ermittelt werden) . Den Auflagebereichen sind ( oder werden) anhand der bekannten Relativpositionen vordefinierte Flächenbereiche auf dem Werkstück zugewiesen . Zudem wird ein beschädigungs freier Einstichpunkt für das Einstechen des Laserstrahls in das Werkstück zum Ausschneiden des Werkstückteils gewählt , dessen Position außerhalb der vordefinierten Flächenbereiche liegt , sodass der Laserstrahl in keinen der Auflagebereiche einsticht .

Folglich löst das erfindungsgemäße Verfahren die eingangs erwähnte Aufgabe dadurch, dass das Verfahren einen Einstichpunkt für das Einstechen des Laserstrahls in das Werkstück vor dem eigentliche Ausschneiden des Werkstückteils daraus wählt , der bzw . dessen Position nicht in den Auflagebereichen der Werkstückauflage liegt , sodass diese nicht durch das Einstechen beschädigt werden können . Dieser Einstichpunkt wird hierin als beschädigungs freier Einstichpunkt bezeichnet . Die Flächenbereiche sind dabei durch die bekannte Relativposition des Werkstücks gegenüber den Auflagebereichen der Werkstückauflage bzw . umgekehrt j eweils dort vordefiniert , wo es beim Einstechen zu einer Beschädigung der Werkstückauflage kommen kann . Da beim Einstechen in Auflagebereiche zudem sehr viel Energie und Zeit notwendig ist , kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht nur eine Beschädigung der Werkstückauflage , sondern auch Zeit und Energie gespart werden . Durch den Abgleich aus Relativposition des Werkstücks gegenüber den Auflagebereichen mit dem Einstichpunkt wird folglich ermöglicht , dass nicht umständlich ein Schachtelungsplan an die Lage des Werkstücks auf den Auflagebereichen verändert werden muss .

Das Verfahren bezieht sich lediglich auf ein Werkstückteil auf dem Werkstück . Typischerweise werden j edoch eine Viel zahl von Werkstückteilen aus einem Werkstück ausgeschnitten .

Entsprechend kann das Verfahren auf mehrere oder alle Werkstückteile eines Werkstücks angewendet werden, wobei für j edes der Werkstückteile j eweils ein beschädigungs freier Einstichpunkt ausgewählt wird .

Einstichpunkte sind Punkte , in die mit dem Laserstrahl eingestochen wird, um die Schneidkontur und damit das Werkstückteil in dem Werkstück abzufahren . Das Einstechen ist damit Teil des Ausschneidevorgangs , der j edoch dem eigentlichen Ausschneiden des Werkstückteils aus dem Werkstück vorausgeht . Die Einstichpunkte können sich dabei außerhalb der eigentlichen Schneidkontur befinden . Die Einstichpunkte können sich dabei in einer vordefinierten Bahn oder einem Anschnitt der Schneidkontur des Werkstückteils annähern, insbesondere in einer bogenförmigen Bahn bzw . einem bogenförmigen Anschnitt .

Dass der Einstichpunkt gewählt wird meint insbesondere , dass seine Position auf dem Werkstück gewählt bzw . bestimmt wird . Der Einstichpunkt kann in seiner Position beispielsweise frei oder aus in ihrer Position vorgegebenen und damit vordefinierten Einstichpunkten ausgewählt werden, wie später näher erläutert wird .

Unter einem plattenförmigen Werkstück wird vorliegend insbesondere eine Werkstückplatte oder Werkstücktafel verstanden, welche ihre größte Erstreckung in einer hori zontalen Ebene aufweist und mit einer Dicke in der orthogonal dazu stehenden vertikalen Ebene eingerichtet ist . Eine solche Werkstücktafel kann insbesondere ein Werkstückblech sein . Aus einer solchen Werkstücktafel ( im Folgenden auch nur "Werkstück" ) werden Werkstückteile mittels Laserschneidens ausgeschnitten . Dabei kann vorgesehen sein, dass die Werkstückteile noch durch eine oder mehrere Sollbruchstellen mit dem Werkstück verbunden bleiben, von denen diese anschließend gelöst werden . Eine derartige Sollbruchstelle kann insbesondere in Form eines Stegs zwischen Werkstückteil und Werkstück bzw . einem verbleibenden Restwerkstück ausgebildet sein .

Die Laserschneidmaschine zum Laserschneiden der Werkstücke kann insbesondere eine Flachbettwerkzeugmaschine , also eine Laserschneid-Flachbettwerkzeugmaschine , insbesondere 2D- Laserf lachbettmaschine , sein . Die Flachbettwerkzeugmaschine kann aber auch eine Kombinationsmaschine sein, die weitere Trennverfahren und/oder weitere Verarbeitungsschritte wie z . B . Entgraten, Biegen, Fal zen, Schweißen, Bohren, Gewindeschneiden, etc . aus führen kann . Durch die Laserschneidmaschine werden die Werkstückteile , die in ihrer Form der Laserschneidmaschine vorgegeben werden, mittels Laserschneidens von dem Werkstück bzw . dem Restwerkstück ausgeschnitten . Die Schneidkonturen können dabei gemäß einem Schachtelungsplan vorgegeben sein, die beispielsweise durch eine Steuervorrichtung der Laserschneidmaschine vorgegeben werden kann . Dann fährt ein entsprechender Laserbearbeitungskopf der Laserschneidmaschine mit dem Laserstrahl die vorgegebenen Schneidkonturen ab .

Die Relativpositionen der Auflagebereiche gegenüber dem Werkstück sind im Verfahren bekannt . Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren hierzu einen vorherigen Schritt einer Erfassung der Relativpositionen der Auflagebereiche gegenüber den Werkstücken umfassen . Dabei kann die Geometrie bzw . Anordnung der Auflagebereiche zueinander bekannt sein, da sie typischerweise starr ist und nicht bewegt wird . Sich verändern kann aber j eweils die Lage eines Werkstücks auf der Werkstückauflage und damit den Auflagebereichen . Wie die Erfassung eines Werkstücks gegenüber der Werkstückauflage erfolgen kann, beispielsweise durch sensorische Ermittlung, wird später beispielhaft näher erläutert .

Die Werkstückauflage kann beispielsweise eine Palette oder dergleichen aufweisen . Auch kann die Werkstückauflage mehrere Auflagestege aufweisen . Die Auflagestege können insbesondere parallel zueinander verlaufen . An den Auflagestegen können die Auflagebereiche j eweils längs der Auflagestege angeordnet sein . Die Auflagebereiche können insbesondere Auflageerhebungen sein, ganz besonders in Form von Auflagespitzen . Das Werkstück kann auf den Auflagebereichen der Auflagestege so in definierten Abständen zwischen den Auflagebereichen desselben Auflagestegs und unterschiedlicher Auflagestege aufliegen . Die Auflagestege können beispielsweise Teil der Palette sein, auf der Palette oder zwischen einem Rand der Palette angeordnet sein und fest mit der Laserschneidmaschine , insbesondere einem Palettenwechsler davon verbunden sein . Die Auflagebereiche können eine punktförmige oder bevorzugt flächige Auflagefläche für das Werkstück bieten . Die Auflageerhebungen, insbesondere Auflagespitzen, ganz besonders mit flächiger Auflagefläche für das Werkstück, können durch Zackenabschnitte an den Auflagestegen ausgebildet sein, wobei j eder Zackenabschnitt eine Auflageerhebung ausbildet . Entsprechend ist es nun möglich, die Auflagebereiche , insbesondere die Auflagespitzen der Auflagestege , vor einer Beschädigung und einem Verschleiss zu schützen . Entsprechend können für die Vordefinierung der Flächenbereiche auch nur die Auflagebereiche , insbesondere Auflagespitzen, berücksichtigt werden . Dies verbessert die Werkstückteilequalität , weil unbeschädigte Auflagespitzen stets dieselbe positionsgetreue Auflage und damit Relativposition des Werkstücks gegenüber der Werkstückauflage ermöglichen . Auch wird vermieden, dass die Auflagestege ausgetauscht werden müssen, sodass das Verfahren kostengünstig aus führbar ist .

Vorteilhaft kann sein, wenn zwei Einstichpunkte für das Werkstückteil in einem Schachtelungsplan der Laserschneidmaschine vordefiniert sind ( oder werden) und der beschädigungs freie Einstichpunkt durch Vergleich der vordefinierten Einstichpunkte mit den vordefinierten Flächenbereichen aus den beiden vordefinierten Einstichpunkten ausgewählt wird . So muss die Schachtelungsplanung keine Rücksicht auf das Zusammenfallen von Einstichpunkten und Auflagebereichen nehmen . Stattdessen werden lediglich zwei Einstichpunkte im Schachtelungsplan definiert . Der Schachtelungsplan gibt dabei die sog . Schachtelung bzw .

Verteilung der Werkstückteile auf dem Werkstück an und damit die Schneidkonturen und die Einstichpunkte .

Dabei ist bevorzugt , wenn die beiden Einstichpunkte mit einem vordefinierten Einstichpunkte-Abstand voneinander auf einer Werkstückebene des Werkstücks vorgegeben sind, wobei der vordefinierte Einstichpunkte-Abstand derart gewählt ist , dass höchstens einer der beiden Einstichpunkte bei bekannter Geometrie der Auflagebereiche in der Werkstückebene in einen der vordefinierten Flächenbereiche fällt . So ist sichergestellt , dass j eweils einer der beiden Einstichpunkte für ein Werkstückteil , der gemäß dem Schachtelungsplan bereitgestellt wird, stets zum beschädigungs freien Einstechen durch den Laserstrahl genutzt werden kann . Hierzu ist erforderlich, dass die Geometrie der Auflagebereiche bekannt ist . Mit Geometrie ist insbesondere die Anordnung und/oder Größe der Auflagebereiche in der Werkstückebene gemeint .

Hierzu kann der Einstechpunk-Abstand in einer ersten Erstreckungsrichtung der Werkstückebene , entlang derer die Auflagebereiche voneinander beabstandet sind, von einem Auf lagebereiche-Abstand zwischen j e zwei Auflagebereichen verschieden sein .

Hierzu können ferner die Auflagebereiche auf Auflagestegen der Werkstückauflage angeordnet sein, wobei die Auflagestege in einer senkrecht zu der ersten Erstreckungsrichtung verlaufenden zweiten Erstreckungsrichtung der Werkstückebene parallel zueinander angeordnet sind und der Einstichpunkte- Abstand in der zweiten Erstreckungsrichtung von einem Auf lagestege-Abstand zwischen j e zwei Auflagestegen verschieden ist .

Schließlich kann hierzu auch vorgesehen sein, dass der Einstichpunkte-Abstand in der ersten Erstreckungsrichtung ferner größer als eine Länge der Flächenbereiche in der ersten Erstreckungsrichtung ist und/oder der Einstichpunkte-Abstand in der zweiten Erstreckungsrichtung ferner größer als eine Länge der Flächenbereiche in der zweiten Erstreckungsrichtung ist .

Vorzugsweise sind die vordefinierten Flächenbereiche flächenmäßig größer als die Auflagebereiche . Der Vorteil dessen ist , dass eine Beschädigung in dem den Auflagebereich umgebenden Bereich der Werkstückauflage , insbesondere an Flanken der Auflagespitzen der Auflagestege , auf einfache Art und Weise mitverhindert werden kann .

Vorteilhaft ist dabei , wenn die vordefinierten Flächenbereiche rund sind . Dies ist eine vorteilhafte Geometrie der Flächenbereiche , weil damit um einen peripheren Bereich um die Auflagebereiche herum eine hohe Beschädigungs freiheit gewährleistet werden kann . Ein Durchmesser von mindestens 5 mm, mindestens 6 mm oder mindestens 7 mm der runden Flächenbereiche hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt .

Vorteilhaft ist außerdem, wenn die Relativpositionen der Auflagebereiche gegenüber dem Werkstück durch zumindest einen Anschlag für das Werkstück vorgegeben werden . Dieser Anschlag kann sich beispielsweise an der Werkstückauflage selbst und/oder an einer Palette für das Werkstück befinden . Auch mehrere Anschläge können vorgesehen sein . So kann sichergestellt werden, dass das Werkstück immer in einer definierten Lage gegenüber der Werkstückauflage liegt . Auch kann der Anschlag für eine verbesserte sensorische Ermittlung der Relativposition genutzt werden und/oder für eine doppelte Bestimmung der Relativposition .

Alternativ oder zusätzlich können die Relativpositionen der Auflagebereiche gegenüber dem Werkstück durch eine Vermessung von Werkstück und/oder Werkstückauflage , insbesondere zumindest einem Referenzelement an der Werkstückauflage , ermittelt werden . Da die Geometrie der Werkstückauflage , insbesondere die Anordnung der Auflagebereiche zueinander, bekannt ist , kann die Vermessung des Werkstücks gegenüber dem Referenzelement der Werkstückauflage dabei genügen . Die Vermessung kann durch einen oder mehrere Sensoren und/oder eine oder mehrere Kameras erfolgen . Die Relativposition der Werkstückauflage , insbesondere die Relativpositionen der Auflagebereiche , können dabei auf einfache Art und Weise beispielsweise während des Betriebs bestimmt werden . Die Vermessung kann beispielsweise mit einer Sensorik der Laserschneidmaschine , insbesondere einer kapazitiven Abstandssensorik zur Abstandsdetektion zwischen dem Laserbearbeitungskopf der Laserschneidmaschine und dem Werkstück erfolgen . Allgemein kann zumindest eine Untergruppe der Auflagestege und/oder der Stegspitzen erfasst werden und optional können die Positionen nichterfasster

Auflagestege und/oder Stegspitzen durch Interpolation berechnet werden . Weitere mögliche Vermessungsmöglichkeiten basieren z . B . auf einer optischen Sensorik, die auf mindestens einem der folgenden Verfahren basiert :

Bildverarbeitungsverfahren basierend auf einer

Flächenbildaufnahme , einem Laserlichtschnitt-Verfahren, einem Strei fenlichtproj ektions-Verfahren, einer Lichtfeldkamera, einer 3D-Kamera, z . B . einer Time-of-Flight- ( TOF- ) Kamera, insbesondere zur Distanz und/oder Tiefenerfassung von Stegvertiefungen, der Zustandserfassung der geometrischen Form für eine begleitende Beurteilung von Verschleiß eines Auflagestegs und/oder einer Stegspitze , und/oder auf einer Ultraschallsensorik, welche Ultraschallsensoren insbesondere an einem Schneidkopf der Flachbettwerkzeugmaschine einsetzt .

Die eingangs erwähnte Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Laserschneidmaschine nach Anspruch 11 . Die Laserschneidmaschine ist mit einer Werkstückauflage zur Auflage eines Werkstücks darauf , einem Laserbearbeitungskopf zum Emittieren eines Laserstrahls , und einer Steuervorrichtung zum Wählen eines Einstichpunkts für das Einstechen des Laserstrahls ausgestattet , wobei die Laserschneidmaschine zum Aus führen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist .

Dabei gelten Merkmale , die hierin in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben sind, gleichsam in Bezug auf die Laserschneidmaschine und umgekehrt .

Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei insbesondere durch entsprechende Steuerung der Laserschneidmaschine durch die Steuervorrichtung steuerbar sein . Dabei kann die Steuervorrichtung einen Speicher aufweisen, auf der ein Computerprogramm gespeichert ist , das von einer CPU der Steuervorrichtung ausgeführt wird, um das erfindungsgemäße Verfahren auf der Laserschneidmaschine aus zuführen . Durch die Steuervorrichtung bzw . das Computerprogramm wird dabei entlang der Einstichpunkt gewählt bzw . in seiner Lage auf dem Werkstück vorgegeben . Selbstverständlich kann die Steuervorrichtung auch weitere Aufgaben wahrnehmen, so z . B . die Vermessung der Relativpositionen, eine Schachtelungsplanung der Werkstückteile auf dem Werkstück, die Steuerung des Ausschneidens des Werkstückteils aus dem Werkstück usw .

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer Aus führungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben und erläutert werden .

Es zeigen schematisch :

Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer

Laserschneidmaschine gemäß einem Aus führungsbeispiel der Erfindung;

Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines Auflagestegs einer Werkstückauflage der Laserschneidmaschine der Fig . 1 ;

Figur 3 eine schematische Ansicht eines Hauptgehäuses der Laserschneidmaschine der Fig . 1 ;

Figur 4 eine schematische Ansicht eines Verfahrens gemäß einem Aus führungsbeispiel der Erfindung zum Laserausschneiden von Werkstückteilen aus einem plattenförmigen Werkstück mittels der Laserschneidmaschine der Fig . 1 . ; Figur 5 eine schematische Draufsicht auf ein zu bearbeitendes Werkstück mit Auflagebereichen und vordefinierten Flächenbereichen .

In der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Figuren sind für identische oder einander entsprechende Merkmale j eweils dieselben Bezugs zeichen verwendet .

Figur 1 zeigt eine Laserschneidmaschine 10 in Form einer Laserschneid-Flachbettwerkzeugmaschine mit einem Hauptgehäuse 12 , in dem ein Laserschneidprozess mit einem Laserstrahl 40 ( siehe Fig . 3 ) durchgeführt wird . Insbesondere wird ein Fokus des Laserstrahls 40 von einer Steuervorrichtung 11 ( siehe Fig . 3 ) entlang vorgegebener in einem Bearbeitungsbereich angeordneten Schneidkonturen 42 über ein plattenförmiges Werkstück 30 , insbesondere ein sich im Wesentlichen zweidimensional erstreckendes Blech, geführt , um aus diesem Werkstückteile 30 mit spezi fischen, gemäß einem Schachtelungsplan vorgegebenen Formen aus zuschneiden .

Die Laserschneidmaschine 10 umfasst auch einen Palettenwechsler 14 . Der Palettenwechsler 14 ist dazu ausgebildet , eine oder mehrere Paletten 18 während der Fertigung zu positionieren . Auf einer Palette 18 kann ein zu schneidendes Werkstück 30 ( als Roh- oder Ausgangsmaterial ) , insbesondere eine Werkstücktafel , aufgelegt und gelagert werden und in das Hauptgehäuse 12 für den Laserschneidvorgang eingebracht werden . Nach dem vollendeten Schneidvorgang kann die Palette 18 , wie in Fig . 1 gezeigt , mit einem geschnittenen Werkstück 30 aus dem Hauptgehäuse 12 gefahren werden, sodass die geschnittenen Werkstückteile 32 von dem vom Werkstück 30 verbleibenden Restwerkstück absortiert werden können .

Figur 3 zeigt den Laserschneidvorgang in dem Hauptgehäuse 12 . Der Laserbearbeitungskopf 13 , der den Laserstrahl 40 zum Ausschneiden der Werkstückteile 32 aus dem Werkstück 30 auf das Werkstück 30 emittiert , kann im Bearbeitungsbereich frei positioniert werden, so dass der Laserstrahl 40 im Wesentlichen entlang beliebiger zweidimensionaler Schneidkonturen über das zu schneidende Werkstück 30 geführt werden kann . Dabei ist eine Schneidkontur 42 für den Laserstrahl 40 j eweils anhand eines Schachtelungsplans in der Steuervorrichtung 11 vorgegeben, um die Werkstückteile 32 aus dem Werkstück 30 aus zuschneiden . Der Schachtelungsplan gibt die Anordnungen der einzelnen Werkstückteile 32 im Werkstück 30 an, wie in der Fig . 1 zu sehen ist . Außerdem umfasst der Schachtelungsplan die Vorgabe von Einstechpunkten 44 , 46 und vorgegebener Anschnitte 48 zum Einstechen des Laserstrahls 40 und Führen des Laserstrahls entlang des Anschnitts 48 zu der Schneidkontur 42 ( siehe Fig . 5 ) .

Beim Laserschneiden erwärmt der Laserstrahl 40 das Metall des Werkstücks 30 entlang der vorgegebenen Schneidkonturen 42 bis es schmil zt . Ein Gasstrahl , meist Stickstof f oder Sauerstof f , tritt üblicherweise im Bereich des Laserstrahls 40 aus dem Laserbearbeitungskopf 13 aus und drückt das geschmol zene Material des Werkstücks 30 nach unten und aus dem sich ausbildenden Spalt . Das Werkstück 30 wird somit beim Schneiden vom Laserstrahl 40 vollständig durchtrennt . Zum Ausschneiden eines Werkstückteils 32 wird der Laserstrahl 40 entlang der vorgegebenen Schneidkonturen 42 des j eweiligen Werkstücks 32 bewegt . Diese beginnt an einem der Einstichpunkte 44 , 46 , die außerhalb des Werkstücks 30 liegen, und nähert sich dann der Kontur des Werkstücks 30 , insbesondere in einem bogenförmigen Anschnitt 48 an .

Im gezeigten Aus führungsbeispiel weist die Palette 18 eine Werkstückauflage 20 auf . Die Werkstückauflage 20 weist mehrere quer, insbesondere senkrecht , zur Einschubrichtung des Werkstücks 30 in das Hauptgehäuse 12 verlaufende und parallel zueinander ausgerichtete Auflagestege 22 auf .

Ein Teil eines Auflagestegs 22 ist perspektivisch in der Figur 2 gezeigt . Beispielhaft haben die Auflagestege 22 einen Abstand von beispielsweise 20 mm bis 100 mm zueinander . Die Auflagestege 22 bilden Auflagebereiche 24 aus , auf denen das Werkstück 30 abgelegt bzw . aufgelegt wird . Die Auflagebereiche 24 bilden üblicherweise Gitterpunkte , die entlang der Auflagestege 22 einen Abstand von beispielsweise 5 mm bis 50 mm aufweisen können, wobei ein Auflagesteg 22 eine Dicke von beispielsweise 1 mm bis 5 mm aufweisen kann . Die Auflagebereiche 24 bilden somit ein Raster von Bereichen, die den Schneidvorgang des auf ihnen liegenden Werkstücks 30 beeinflussen können . Die den Schneidvorgang beeinflussenden Bereiche der Auflagestege 22 können sich überdies auf Bereiche erstrecken, die sich direkt an die im Kontakt mit dem Werkstück 30 stehenden Auflagebereiche 24 anschließen, z . B . die zu den Auflagebereichen 24 führenden Flanken der Auflagestege 22 . Wie gezeigt sind die Auflagebereiche 24 hier Spitzen von sich wiederholenden Zackenabschnitten 26 der Auflagestege 22 .

Fig . 1 zeigt ferner eine Kamera 16 des Laserschneidsystems 10 , die beispielhaft am Hauptgehäuse 12 angeordnet ist . Die Kamera 16 kann u . a . für eine Bilderfassung der Palette 18 , der Auflagestege 22 und Auflagebereiche 24 sowie der relativen Lage des Werkstücks 30 bezüglich der Palette 18 (und evtl , der Auflagestege 22 und Auflagebereiche 24 ) ausgebildet sein und steht in Verbindung mit einer Bildauswerteeinheit des Steuervorrichtung 11 . Folglich kann die Steuervorrichtung 11 zumindest die Relativposition des Werkstücks 30 gegenüber den Auflagebereichen 24 bzw . die Relativpositionen der Auflagebereiche 24 gegenüber dem Werkstück 30 ermitteln . Dabei ist die Anordnung der Auflagebereiche 24 an sich aufgrund ihrer Geometrie bereits bekannt . Es genügt also die Erkennung der Relativposition des Werkstücks 30 gegenüber einem Referenzelement (nicht gezeigt ) , insbesondere an der Werkstückauflage 20 . Die Steuervorrichtung 11 kann diese Auflagebereiche 24 als Flächenbereiche 50 vordefinieren, wie in der Fig . 5 gezeigt ist oder aber vergrößerte Flächenbereiche 50 , insbesondere runde Flächenbereiche 50 , um die Auflagebereiche 24 herum definieren, wie ebenfalls und rein beispielhaft für die Flächenbereiche 50 des in Fig . 5 unten abgebildeten Auflagestegs 22 gezeigt ist .

Mittels des Laserschneidsystems 10 , wie es anhand der Fig . 1 bis 3 erläutert worden ist , wird nun das in Figur 4 schematisch gezeigte Verfahren 100 ausgeführt . Dabei werden in einem ersten Verfahrensschritt 102 die Relativpositionen des Werkstücks 30 gegenüber den Auflagebereichen 24 ermittelt , wie vorstehend beschrieben worden ist . In einem zweiten Verfahrensschritt 104 werden die Flächenbereiche 50 anhand der Auflagebereiche 24 definiert . Die Flächenbereiche 50 umfassen zumindest die Bereiche , in denen das Werkstück 30 auf den Auflagebereichen 24 aufliegt , vorzugsweise auch einen benachbarten Bereich, in dem die Flanken der Auflagestege 22 von den Auflagebereichen 24 abgehen .

Anschließend wird in einem dritten Verfahrensschritt 106 einer von zwei vordefinierten Einstichpunkten 44 , 46 anhand eines Vergleichs der vordefinierten Einstichpunkte 44 , 46 mit den vordefinierten Flächenbereichen 50 ausgewählt . Dabei wird derj enige Einstichpunkt 44 , 46 als beschädigungs freier Einstichpunkt 44 , 46 gewählt und in seine Position mit dem Laserstrahl 40 eingestochen, der außerhalb der vordefinierten Flächenbereiche angeordnet ist . Dadurch kann verhindert werden, dass die Auflagestege 22 an ihren Auflagebereichen 24 durch den Laserstrahl 40 beschädigt werden .

In dem vierten Verfahrensschritt 108 des Verfahrens 100 erfolgt schließlich das Ausschneiden der Werkstückteile 32 aus dem Werkstück 30 entlang der vorgegebenen Schneidkonturen 42 , wobei der Laserstrahl 40 nach dem Einstechen in den beschädigungs freien Einstichpunkt 44 , 46 über den Anschnitt 48 zur Schneidkontur 42 gelangt und diese abfährt , um das Werkstückteil 32 aus zuschneiden .

Figur 5 zeigt schematisch in einer Draufsicht ein Werkstück 30 mit einem stark vereinfachten Schachtelungsplan, bei dem lediglich ein Werkstückteil 32 zum Ausschneiden vorliegt bzw . betrachtet wird, welches zudem eine beispielhaft einfache rechteckige Geometrie aufweist . Das Werkstück 30 und die

Werkstückauflage 20 werden hier in einer gemeinsamen

Werkstückebene 34 betrachtet , in der das Werkstück 30 auf der Werkstückauflage 20 aufliegt , also gerade in der Berührung der beiden miteinander .

Unter dem Werkstück 30 befinden sich die Auflagebereiche 24 , insbesondere Auflagespitzen, der Auflagestege 22 der Werkstückauflage 20 . Die Flächen der Auflagebereiche 24 sind wie vorstehend beschrieben zu den Flächenbereichen 50 vordefiniert . Eine Schneidkontur 42 zum Ausschneiden des Werkstückteils 32 aus dem Werkstück 30 ist entlang zweier Flächenbereiche 50 vorgegeben .

In der Fig . 5 sind nun die beiden zuvor erwähnten Einstichpunkte 44 , 46 eingezeichnet , die gemäß dem Schachtelungsplan in der Steuervorrichtung 11 für das Einstechen vordefiniert sind . Die beiden Einstichpunkte 44 , 46 befinden sich dabei in einem vordefinierten Einstichpunkte- Abstand A zueinander . Der Einstichpunkte-Abstand A ist in einer ersten Erstreckungsrichtung Y auf der Werkstückebene 34 kleiner als ein Auf lagebereiche-Abstand B zwischen benachbarten Auflagebereichen 24 in der ersten Erstreckungsrichtung Y . Gleichzeitig ist der Einstichpunkte- Abstand A in der ersten Erstreckungsrichtung Y größer als eine Länge der Flächenbereiche 50 in der ersten Erstreckungsrichtung Y . Hinzu kommt , dass der Einstichpunkte- Abstand A in einer zur ersten Erstreckungsrichtung Y senkrechten zweiten Erstreckungsrichtung X auf der Werkstückebene 34 kleiner als ein Auf lagestege-Abstand C zwischen benachbarten Auflagestegen 22 in der zweiten Erstreckungsrichtung X ist . Gleichzeitig ist der Einstichpunkte-Abstand A in der zweiten Erstreckungsrichtung X größer als eine Länge der Flächenbereiche 50 in der zweiten Erstreckungsrichtung X .

Durch die oben angegebene Wahl des Einstichpunkte-Abstands A zwischen j e zwei Einstichpunkten 44 , 46 in der ersten Erstreckungsrichtung Y und in der zweiten Erstreckungsrichtung X in dem Schachtelungsplan wird sichergestellt , dass j eweils zumindest einer der beiden vordefinierten Einstichpunkte 44 , 46 eines Werkstückteils 34 sich stets außerhalb der vordefinierten Flächenbereiche 50 befindet und als beschädigungs freier Einstichpunkt 44 , 46 gewählt werden kann .

In der Fig . 5 beispielweise befindet sich der vordefinierte Einstichpunkt 44 in der Werkstückebene 34 über dem Auflagesteg 22 . Wegen dem Werkstück 30 ist nicht zu sehen, dass der Einstichpunkt 44 sich tatsächlich auf einem vordefinierten Flächenbereich 50 bzw . einem Auflagebereich 24 befindet . Dieser Einstichpunkt 44 kann folglich nicht gewählt werden, ohne , dass eine Beschädigung des Auflagebereichs 24 vermieden werden kann . Allerdings ist der vordefinierte Einstichpunkt 46 aufgrund des gewählten Einstichpunkte-Abstands A außerhalb der vordefinierten Flächenbereiche 50 angeordnet , wie der Fig . 5 entnommen werden kann . Folglich ist der Einstichpunkt 46 ein beschädigungs freier Einstichpunkt 46 , über den der Laserstrahl 40 in das Werkstück 30 einstechen kann, entlang seines Anschnitts 48 zur Schneidkontur 42 bewegt werden kann und die Schneidkontur 42 abfahren kann, um das Werkstückteil 32 aus dem Werkstück 30 aus zuschneiden .

Claims

Patentansprüche Verfahren (100) zum Einstechen eines Laserstrahls (40) einer Laserschneidmaschine (10) in ein plattenförmiges Werkstück (30) zum Ausschneiden eines Werkstückteils (32) aus dem Werkstück (30) entlang einer auf dem Werkstück (30) vorgegebenen Schneidkontur (42) , wobei das Werkstück (30) auf einer Werkstückauflage (20) mit mehreren

Auflagebereichen (24) aufliegt und die Relativpositionen der Auflagebereiche (24) gegenüber dem Werkstück (30) bekannt sind, dadurch gekennzeichnet, dass den Auflagebereichen (24) anhand der bekannten Relativpositionen vordefinierte Flächenbereiche (50) auf dem Werkstück (30) zugewiesen sind und ein beschädigungsfreier Einstichpunkt (44, 46) für das Einstechen des Laserstrahls (40) in das Werkstück (30) zum Ausschneiden des Werkstückteils (32) gewählt wird, dessen Position außerhalb der vordefinierten Flächenbereiche (50) liegt, sodass der Laserstrahl (40) in keinen der Auflagebereiche (24) einsticht. Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei zwei Einstichpunkte (44, 46) für das Werkstückteil (32) in einem Schachtelungsplan der Laserschneidmaschine (10) vordefiniert sind und der beschädigungsfreie Einstichpunkt (44, 46) durch Vergleich der vordefinierten Einstichpunkte (44, 46) mit den vordefinierten Flächenbereichen (50) aus den beiden vordefinierten Einstichpunkten (44, 46) ausgewählt wird. Verfahren (100) nach Anspruch 2, wobei die beiden

Einstichpunkte (44, 46) mit einem vordefinierten Einstichpunkte-Abstand (A) voneinander in einer Werkstückebene (34) des Werkstücks (30) vorgegeben sind, wobei der vordefinierte Einstichpunkte-Abstand (A) derart gewählt ist, dass höchstens einer der beiden

Einstichpunkte (44, 46) bei bekannter Geometrie der Auflagebereiche (24) in der Werkstückebene (34) in einen der vordefinierten Flächenbereiche (50) fällt. Verfahren (100) nach Anspruch 3, wobei der Einstechpunk- Abstand (A) in einer ersten Erstreckungsrichtung (Y) der Werkstückebene (34) , entlang derer die Auflagebereiche

(24) voneinander beabstandet sind, von einem Auf lagebereiche-Abstand (B) zwischen je zwei Auflagebereichen (24) verschieden ist. Verfahren (100) nach Anspruch 4, wobei die Auflagebereiche

(24) auf Auflagestegen (22) der Werkstückauflage (20) angeordnet sind, wobei die Auflagestege (22) in einer senkrecht zu der ersten Erstreckungsrichtung (Y) verlaufenden zweiten Erstreckungsrichtung (X) der Werkstückebene (34) parallel zueinander angeordnet sind und der Einstichpunkte-Abstand (A) in der zweiten Erstreckungsrichtung (X) von einem Auf lagestege-Abstand (C) zwischen je zwei Auflagestegen (22) verschieden ist. Verfahren (100) nach Anspruch 5, wobei der Einstichpunkte- Abstand (A) in der ersten Erstreckungsrichtung (Y) ferner größer als eine Länge der Flächenbereiche (50) in der ersten Erstreckungsrichtung (Y) ist und/oder der Einstichpunkte-Abstand (A) in der zweiten Erstreckungsrichtung (X) ferner größer als eine Länge der Flächenbereiche (50) in der zweiten Erstreckungsrichtung (X) ist. Verfahren (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die vordefinierten Flächenbereiche (50) flächenmäßig größer als die Auflagebereiche (24) sind.

Verfahren (100) nach Anspruch 6, wobei die vordefinierten

Flächenbereiche (50) rund sind. Verfahren (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Relativpositionen der Auflagebereiche (24) gegenüber dem Werkstück (30) durch zumindest einen Anschlag für das Werkstück (30) vorgegeben werden. Verfahren (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Relativpositionen der Auflagebereiche (24) gegenüber dem Werkstück (30) durch eine Vermessung von Werkstück (30) und/oder Werkstückauflage (20) , insbesondere zumindest einem Referenzelement an der Werkstückauflage (20) , ermittelt werden. Laserschneidmaschine (10) mit einer Werkstückauflage (20) zur Auflage eines Werkstücks (30) darauf, einem Laserbearbeitungskopf (13) zum Emittieren eines Laserstrahls (40) , und einer Steuervorrichtung (11) zum Wählen eines Einstichpunkts (44, 46) für das Einstechen des Laserstrahls (40) , wobei die Laserschneidmaschine (10) zum Ausführen des Verfahrens (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche eingerichtet ist.