EP4719709A1 - Strahlschneiden von bauteilen aus einer blechtafel unter berücksichtigung von störkonturen durch kippende bauteile - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausschneiden von Blechteilen. Eine Blechtafel ruht auf mehreren Auflagestegen. Es wird ermittelt, welche Blechteile beim Ausschneiden kippen könnten. Hierbei wird berücksichtigt, welche Auflagestege tatsächlich vorhanden sind. Ein Bearbeitungsprogramm zum Ausschneiden der Blechteile wird verändert, um Kollisionen eines Schneidkopfs mit gekippten Blechteilen zu vermeiden. Hierzu werden für verschiedene Positionen der Auflagestege in einer Umgebung ihrer Sollposition Störkonturen durch die potentiell kippenden Blechteile berechnet. Informationen zu den berechneten Störkonturen für die verschiedenen, angenommenen Auflagestegpositionen werden in vorgegebener Weise aggregiert. Das veränderte Bearbeitungsprogramm vermeidet ein Eindringen des Schneidkopfs in die Bereiche der Störkonturen von im Programmablauf bereits freigeschnittenen Blechteilen.

Description

Strahlschneiden von Bauteilen aus einer Blechtafel unter Berücksichtigung von Störkonturen durch kippende Bauteile

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausschneiden von Bauteilen aus einer Blechtafel mit einer Strahlschneidmaschine mit einem Schneidkopf, wobei die Strahlschneidmaschine eine Werkstückauflage mit mehreren Auflagestegen für die Blechtafel aufweist, wobei die Auflagestege an vorbekannten Rasterpositionen anordenbar sind.

Solche Verfahren bzw. Strahlschneidmaschinen sind grundsätzlich bekannt, beispielsweise aus DE 102019 126 403 A1 oder DE 10 2019 104 649 B4. Häufig werden Laserschneidmaschinen mit einem Laserschneidkopf eingesetzt.

Zum Laserschneiden von (Blech-)Bauteilen werden insbesondere sogenannte Flachbettmaschinen eingesetzt, bei welchen eine Blechtafel auf einer Werkstückauflage mit mehreren voneinander beabstandeten Auflagestegen aufliegt. Die Auflagestege können vorstehende Spitzen für einen lokal begrenzten Kontakt mit der Blechtafel aufweisen. Durch Bewegen eines Laserschneidkopfs relativ zu Werkstückauflage mit der Blechtafel werden die Bauteile ausgeschnitten. Aufgrund der punkt- oder linienartigen Unterstützung, über die im Abstand zueinander angeordneten Auflagestege, kann es je nach Größe der ausgeschnittenen Bauteile und in Abhängigkeit von deren Position relativ zu den Auflagestegen vorkommen, dass einzelne der ausgeschnittenen Bauteile kippen. Es besteht dann die Gefahr, dass der Laserschneidkopf mit dem hochstehenden Bereich des Bauteils kollidiert.

Dies kann zu Beschädigungen an der Laserschneidmaschine und/oder den Bauteilen führen. Zudem können manuelle Eingriffe erforderlich werden, um die Produktion fortsetzen zu können.

Die eingangs genannte DE 10 2019 104 649 B4 betrifft ein Verfahren zum Erfassen der Lage mindestens eines Auflagestegs in einer Anordnung von Auflagestegen einer Palette. Dabei ist die Palette zur Verwendung mit einer Flachbettwerkzeugmaschine, insbesondere einer Laserschneid- oder Stanz- Flachbettwerkzeugmaschine, vorgesehen. Gemäß dem Verfahren wird die Palette mit räumlich strukturiertem Licht beleuchtet. Es können auch die Positionen der Auflagestege bezüglich einer Rohmaterialtafel bestimmt werden und die auszuschneidenden Formen der Werkstücke können auf der Rohmaterialtafel nach gewissen Parametern mit Bezug zu den Auflagestegen angeordnet (geschachtelt) und aus dieser ausgeschnitten werden. Die Berücksichtigung der Anordnung von Auflagestegen bezüglich der Rohmaterialtafel erlaubt es z. B. zu vermeiden, dass Bestrahlungswege über Auflageflächen der Auflagestege verlaufen, sodass die Auflagestege der Laserstrahlung weniger ausgesetzt und beschädigt werden. Ferner können beispielsweise Verkippungsbewegungen größerer Bauteile vermieden werden, indem diese gezielt an stabilen Punkten von den Auflagestegen getragen werden. Welche konkreten Maßnahmen hierzu im Einzelnen durchgeführt werden, ist in DE 10 2019 104 649 B4 nicht beschrieben.

Die oben ebenfalls bereits genannte DE 10 2019 126 403 A1 beschreibt ein Verfahren zum Beladen einer Tafelablagevorrichtung einer Flachbettwerkzeugmaschine mit einer Materialtafel, wobei die Materialtafel der Bearbeitung mit der Flachbettwerkzeugmaschine ausgehend von einer der Bearbeitung in einem Maschinenkoordinatensystem zugeordneten Soll-Lage zuzuführen ist und die Flachbettwerkzeugmaschine ein Kamerasystem mit mindestens einer Kamera umfasst. Das Kamerasystem ist zum Erzeugen von Bildaufnahmen der Tafelablagevorrichtung ausgebildet, die zu dem Maschinenkoordinatensystem der Flachbettwerkzeugmaschine räumlich kalibriert sind. Das Verfahren umfasst die Schritte:

- Erzeugen einer Bildaufnahme der Materialtafel im Bereich der Tafelablagevorrichtung,

- Auswerten der Bildaufnahme zum Bestimmen einer Ist-Tafellage im Maschinenkoordinatensystem,

- Erfassen einer Abweichung der bestimmten Ist-Tafellage von der Soll-Lage und Verwenden der erfassten Abweichung zur Ausrichtung und Positionierung der Materialtafel. Ein Steuerungssystem der Flachbettwerkzeugmaschine, insbesondere eine Laseransteuerung, kann die tatsächliche (Ist-)Lage (wenn sie z. B. im Toleranzbereich liegt) erkennen und ein Maschinenbearbeitungsprogramm (z. B. den Schneidplan) mittels Transformation an die tatsächliche Ist-Lage anpassen. Die Soll- Lage kann gemäß DE 10 2019 126 403 A1 manuell vorgegeben oder in Abhängigkeit der Auflagestegkonfiguration an der Laserflachbettmaschine zur Beladezeit berechnet werden. Ferner kann die Soll-Lage in Abhängigkeit einer Teileschachtelung auf der Materialtafel, insbesondere in Abhängigkeit von Parametern wie Vermeidung von kippenden Teilen, optimale Unterstützung der Teile während des Schneidprozesses, Vermeidung von Schlackespritzern und Vermeiden von Verschweißen von Teilen mit der Unterlage ermittelt werden. Weiterhin kann die Schachtelung der zu erzeugenden Teile in Abhängigkeit der Beladeposition und der Auflagestegkonfiguration nachträglich angepasst werden, insbesondere optimiert werden. Auch dies kann in Abhängigkeit von Parametern wie Vermeidung von kippenden Teilen, optimale Unterstützung der Teile z. B. während des Schneidprozesses, Vermeidung von Schlackespritzern und Vermeiden von Verschweißen von Teilen mit der Unterlage erfolgen. In DE 102019 126 403 A1 bleibt wiederum offen, welche konkreten Maßnahmen hierzu erfolgen.

Aufgabe der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, auf effiziente Weise die Prozesssicherheit beim Strahlschneiden von Blechteilen zu erhöhen und insbesondere Kollisionen eines Schneidkopfs zu vermeiden.

Beschreibung der Erfindung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Strahlschneidmaschine mit den in Anspruch 18 angegebenen Merkmalen. In den jeweiligen Unteransprüchen und der Beschreibung sind vorteilhafte Varianten bzw. Ausführungsformen angegeben. Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Ausschneiden von Bauteilen aus einer Blechtafel mit einer Strahlschneidmaschine mit einem Schneidkopf vorgesehen. Die Strahlschneidmaschine ist insbesondere eine Laserschneidmaschine mit einem Laserschneidkopf. Die Strahlschneidmaschine weist eine Werkstückauflage mit mehreren Auflagestegen für die Blechtafel auf, wobei die Auflagestege an vorbekannten Rasterpositionen anordenbar sind. Der Schneidkopf ist relativ zu der Werkstückauflage bewegbar, um die Bauteile auszuschneiden. In der Regel ist an den meisten Rasterpositionen, typischerweise wenigstens 90 % der Rasterpositionen, aber nicht notwendigerweise an allen Rasterpositionen der Werkstückauflage ein Auflagesteg angeordnet. Die Auflagestege können jeweils eine Vielzahl von Spitzen zur lokalen Auflage der Blechtafel aufweisen. Typischerweise erstrecken sich die Auflagestege geradlinig und die Rasterpositionen sind parallel zueinander ausgerichtet.

Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

A) Vorgeben i) eines Schachtelungsplans auszuschneidender Bauteile auf der Blechtafel, ii) eines Bearbeitungsprogramms, zur Steuerung des Schneidkopfes während des Ausschneidens von gemäß dem Schachtelungsplan angeordneter Bauteile aus der Blechtafel, iii) von Toleranzfeldern vorbestimmter Breite für die Positionen der Auflagestege;

B) Erfassen i) derjenigen Rasterpositionen, an denen ein Auflagesteg vorhanden ist, ii) einer Position einer auf der Werkstückauflage angeordneten Blechtafel;

C) Ermitteln, wo sich die Auflagestege relativ zur Blechtafel, insbesondere relativ zu den einzelnen auszuschneidenden Bauteilen, befinden;

D) Berechnen von Sätzen von Störkonturen, die durch auf den Auflagestegen kippende Bauteile des vorgegebenen Schachtelungsplans entstehen könnten, wobei für eine Vielzahl von Positionen der Auflagestege innerhalb ihrer jeweiligen Toleranzfelder jeweils ein Satz von Störkonturen berechnet wird; E) Bestimmen eines Satzes von effektiven Störkonturen aus den berechneten Sätzen von Störkonturen;

F) Verändern des Bearbeitungsprogramms, sodass für den effektiven Satz von Störkonturen das Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestabstands zwischen dem Schneidkopf und den Störkonturen der im Ablauf des veränderten Bearbeitungsprogramms bereits freigeschnittenen Bauteilen vermieden wird;

G) Ausschneiden der Bauteile gemäß dem veränderten Bearbeitungsprogramm.

Der Schachtelungsplan beschreibt die Lage der auszuschneidenden Bauteile auf der Blechtafel. Bei der Ausführung des Bearbeitungsprogramms würden die Bauteile gemäß dem Schachtelungsplan ausgeschnitten. Hierzu definiert das Bearbeitungsprogramm eine Relativbewegung von Schneidkopf und Werkstückauflage. Der Schachtelungsplan der Bauteile kann implizit durch das Bearbeitungsprogramm vorgegeben sein.

Die Auflagestege sind in der Praxis oft nicht exakt an den Rasterpositionen angeordnet. Die tatsächliche Position eines Auflagestegs kann, beispielsweise aufgrund von Verformungen, von der Rasterposition abweichen. Beispielsweise können Auflagestege verbogen oder abgenutzt sein. Ebenso können Halterungen für die Auflagestege deformiert sein oder ein gewisses Spiel aufweisen. Unabhängig vom zugrundeliegenden Mechanismus kann es somit dazu kommen, dass sich einer oder mehrere der Auflagestege nicht an der vorgesehenen (Soll-) Position, sondern in einer Umgebung hierzu erstreckt. Die maximal zu erwartende Abweichung von der Sollposition wird durch die Breite des Toleranzfelds beschrieben. Es wird mithin davon ausgegangen, dass sich der Auflagesteg innerhalb des Toleranzfelds an der jeweiligen Rasterposition befindet. Es wird mit anderen Worten angenommen, dass sich die Auflagestege innerhalb des Toleranzfelds vorgegebener Breite zur jeweiligen Rasterposition befinden. Typischerweise sind die Toleranzfelder für alle Rasterpositionen gleich groß. Insbesondere bei austauschbaren Auflagestegen ist nicht sicher, dass sich an jeder Rasterposition tatsächlich ein Auflagesteg befindet. Es wird daher erfasst, an welchen Rasterpositionen Auflagestege vorhanden sind. Aufgrund des vorgegebenen Toleranzfelds braucht die Position eines jeweiligen Auflagestegs nicht exakt bestimmt zu werden, sondern es genügt zu erkennen, an welchen Rasterpositionen ein Auflagesteg angeordnet ist.

Auch die Position der Blechtafel auf der Werkstückauflage kann variieren. Daher wird auch die Position der Blechtafel relativ zur Werkstückauflage erfasst.

Das Erfassen der Rasterpositionen der Auflagestege und/oder der Position der Blechtafel kann mit einer Kamera erfolgen. Die Kamera kann an einem Gehäuseteil der Strahlschneidmaschine angeordnet sein. Das Erfassen der Rasterpositionen der Auflagestege und/oder der Position der Blechtafel kann mit einer Sensoreinrichtung erfolgen. Die Sensoreinrichtung kann an einem Gehäuseteil der Strahlschneidmaschine angeordnet sein. Die Sensoreinrichtung kann hierzu Radar, Lidar, Ultraschall, Laserlichtschnitt, induktive oder kapazitive Messverfahren einsetzen. Die Sensoreinrichtung und/oder die Kamera kann mittels einer Haltevorrichtung beweglich geführt sein.

Aus den zuvor ermittelten Daten zum Vorhandensein der Auflagestege und der Position der Blechtafel auf der Werkstückauflage wird ermittelt, an welchen Stellen die Blechtafel von den Auflagestegen unterstützt wird. Insbesondere wird ermittelt, wo die im Schachtelungsplan angeordneten Bauteile von den Auflagestegen unterstützt werden.

Je nach Größe und Position eines Bauteils kann dieses nach dem Freischneiden (vollständigen Ausschneiden) um einen der Auflagestege kippen. Hieraus kann eine Störkontur resultieren. Die Störkontur beschreibt insbesondere denjenigen Bereich oberhalb der Werkstückauflage, in welchen ein gekipptes oder kippendes Bauteil hineinragen kann. Insbesondere kann das Bauteil in einer gekippten Stellung verbleiben und über die Auflagefläche der Werkstückauflage hochstehen. Die Störkonturen können als Rotationskörper der kippenden Bauteile berechnet werden. Es kann angenommen werden, dass ein Bauteil kippt, wenn sich sein Schwerpunkt jenseits eines am betreffenden Bauteil äußeren Auflagestegs befindet; andernfalls kann angenommen werden, dass das Bauteil nicht kippt, sodass keine Störkontur entsteht. Ein Bauteil, das nur von einem einzigen Auflagesteg unterstützt wird, kippt in der Regel.

Da die Positionen der Auflagestege wie zuvor erläutert variieren können, werden die Störkonturen der potentiell kippenden Bauteile für eine Vielzahl von unterschiedlichen Positionen der Auflagestege innerhalb ihrer jeweiligen Toleranzfelder berechnet. Die Positionen der Auflagestege können beispielsweise in vorgegebenen Inkrementen innerhalb der Toleranzfelder variiert werden. Es können insbesondere für jeden Auflagesteg wenigstens fünf Positionen rechnerisch überprüft werden. Zweckmäßigerweise werden hierbei die Grenzen der Toleranzfelder eingeschlossen. Vorzugsweise werden sukzessive (für die gewählte Anzahl von Positionen pro Toleranzfeld) alle Kombinationen von Positionen der Auflagestege innerhalb ihres jeweiligen Toleranzfeldes auf potentielle Störkonturen geprüft. Somit wird für jede betrachtete Kombination von Auflagestegpositionen ein Satz von Störkonturen ermittelt.

Aus den vielen Sätzen von Störkonturen wird ein Satz von effektiven Störkonturen bestimmt, in welchem Informationen aus den einzelnen Sätzen in vorgegebener Weise aggregiert sind. Der Satz von effektiven Störkonturen wird auch als effektiver Satz von Störkonturen bezeichnet.

Der Satz von effektiven Störkonturen kann nach einem vorgegebenen Kriterium aus den berechneten Sätzen bestimmt werden. Insbesondere können die berechneten Störkonturen mehrerer Sätze im effektiven Satz überlagert werden. Für jedes potentiell kippende Bauteil können die Störkonturen mit dem je nach Position der Auflagestege größten Volumen und/oder der größten Höhe in den effektiven Satz von Störkonturen aufgenommen werden.

Auf Grundlage des Satzes von effektiven Störkonturen wird das

Bearbeitungsprogramm verändert, sodass der Schneidkopf die Bereiche potentieller Störkonturen nicht durchquert. Das Bearbeitungsprogramm wird hierzu derart angepasst, dass stets ein Mindestabstand zwischen dem Schneidkopf und den Störkonturen derjenigen Bauteile, die im veränderten Bearbeitungsablauf bereits freigeschnitten wurden, eingehalten wird. Es sei angemerkt, dass vor dem vollständigen Ausschneiden (Freischneiden) eines Bauteils der Bereich seiner potentiellen Störkontur durchfahren werden kann, da nur freigeschnittene Bauteile kippen können.

Schließlich werden die Bauteile unter Ausführung des veränderten Bearbeitungsprogramms ausgeschnitten. Die vorbeschriebene Veränderung des Bearbeitungsprogramms verringert Störungen, insbesondere Kollisionen, beim Ausschneiden der Bauteile.

Insgesamt bewirkt das erfindungsgemäße Verfahren Produktivitätssteigerungen durch einen störungsfreien Schneidvorgang ohne Kollisionen und ungeplante Stillstände der Strahlschneidmaschine. Insbesondere kann auch ein geringerer Maschinenverschleiß durch vermiedene Düsenkollisionen und geringe Abnutzung der Auflagestege erreicht werden. Zudem werden Folgeschäden am Schneidkopf, einer Bewegungseinheit oder z. B. Faltenbälgen vermieden. Ferner werden Verletzungsgefahren während des Schneidbetriebs verringert, da weniger häufige Kollisionen die Notwendigkeit manueller Eingriffe in die Maschine reduzieren. Weiterhin ist Bedienpersonal nicht mehr permanent an die Strahlschneidmaschine gebunden. Auch nachgelagerte Prozesse wie ein automatisches Entladen profitieren von der gezielten Bekämpfung von Verkippungen. Zudem kann bei vorgelagerten Prozessen zur Auftragsplanung und CAD/CAM-Programmierung Aufwand zur Feinoptimierung des Bearbeitungsprogramms verringert werden. Schließlich steigert die Erhöhung der Schneidstablität das Vertrauen in den Schneidprozess. Insgesamt werden ungeplante Stillstandzeiten reduziert woraus eine höhere Wirtschaftlichkeit resultiert.

Die Schritte A) und B) sowie die Teilschritte i) bis iii) bzw. i) und ii) der Schritte A) bzw. B) können jeweils in beliebiger Reihenfolge und/oder zumindest teilweise zeitgleich durchgeführt werden. Während der Durchführung der Schritte C) bis F) können Rüstvorgänge oder Wartungsmaßnahmen an der Strahlschneidmaschine durchgeführt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise mit einer unten beschriebenen, erfindungsgemäßen Strahlschneidmaschine durchgeführt.

Die Werkstückauflage kann zwischen einer Beschickungsposition und einer Bearbeitungsposition verbringbar sein. Dies erleichtert das Anordnen der Blechtafel auf der Werkstückauflage.

Vorzugsweise erfolgt das Erfassen der Rasterpositionen der (vorhandenen) Auflagestege und/oder der Position der Blechtafel, wenn sich die Werkstückauflage in der Beschickungsposition befindet. Die Werkstückauflage ist dann in der Regel gut einsehbar, beispielsweise für eine Kamera. Zudem kann die Zeit fürs Verbringen der Werkstückauflage in die Bearbeitungsposition zur Durchführung der weiteren Verfahrensschritte genutzt werden.

Vorzugsweise werden die Schritte D), E) und F) zumindest teilweise durchgeführt, während die Werkstückauflage von der Beschickungsposition in die Bearbeitungsposition verbracht wird. Die Zeit bis die Strahlschneidmaschine nach dem Auflegen der Blechtafel mit dem Ausschneiden der Bauteile beginnen kann, wird dadurch reduziert.

Insbesondere kann der Beginn von Schritt G) nach Erreichen der Bearbeitungsposition verzögert werden, bis die Schritte D) bis F) abgeschlossen sind. Zur Maximierung der Maschinenauslastung wird herkömmlicherweise angestrebt, Stillstandzeiten weitestgehend zu vermeiden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können jedoch Betriebsunterbrechungen während des Ausschneidens so weit reduziert werden, dass sich eine gewisse Verzögerung des Bearbeitungsbeginns in einer insgesamt verringerten Produktionsdauer bzw. höheren Produktivität niederschlägt. Vorzugsweise werden im Schritt D) die Sätze von Störkonturen zudem für verschiedene Positionen der Blechtafel innerhalb eines vorgegebenen Bereichs relativ zur erfassten Position der Blechtafel berechnet. Es werden somit für verschiedene Positionen der Blechtafel im vorgegebenen Bereich um die erfasste Position und jeweils die verschiedenen Positionen der Auflagestege potentiell entstehende Störkonturen ermittelt. Dadurch können Ungenauigkeiten bei der Erfassung der Position der Blechtafel kompensiert werden.

Der Satz von effektiven Störkonturen kann dem berechneten Satz von Störkonturen mit einem größten Volumen der Störkonturen oberhalb der Blechtafel und/oder einer maximalen Höhe der Störkonturen entsprechen. Zur Anpassung des Bearbeitungsprogramms wird somit ein Worst-Case-Szenario angenommen.

Alternativ kann der Satz von effektiven Störkonturen einer Hüllkontur der Störkonturen mehrerer berechneter Sätze, insbesondere aller berechneten Sätze, von Störkonturen entsprechen. Derart werden mehrere, vorzugsweise alle, potentiell entstehenden Störkonturen für die Anpassung des Bearbeitungsprogramms herangezogen. Die Hüllkontur kann eine konvexe Hülle der berechneten Störkonturen sein.

Im Schritt F) können mehrere veränderte Varianten des Bearbeitungsprogramms bestimmt werden und es kann nach einem vorgegebenen Kriterium eine der Varianten ausgewählt werden. Dadurch kann ein besonders wirkungsvoll optimiertes Bearbeitungsprogramm erhalten werden. Zugleich sind nur wenige Vorgaben bzw. Vorinformationen zur Ermittlung der Varianten des Bearbeitungsprogramms notwendig, da weniger gute Varianten aussortiert werden und stattdessen eine vorteilhafte Variante ausgewählt wird. Das Kriterium kann beispielsweise enthalten, ein Integral des Abstands des Schneidkopfs zu den Störkonturen der bereits freigeschnittenen Bauteile zu maximieren. Das Kriterium kann den Zeitpunkt im Ablauf des Bearbeitungsprogramms betreffen, zu dem ein Bauteil, das eine potentielle Störkontur darstellt, freigeschnitten wird. Insbesondere kann eine Variante des Bearbeitungsprogramms ausgewählt werden, bei der potentielle Störkonturen möglichst spät im Ablauf des Bearbeitungsprogramms geschaffen werden. Im Schritt F) kann eine Reihenfolge, in der die Bauteile und/oder Teilkonturen der Bauteile ausgeschnitten werden, verändert werden. Kollisionen mit potentiell kippenden Bauteilen können derart besonders einfach und wirkungsvoll vermieden werden. Insbesondere können beispielsweise größere Bauteile nicht am Stück freigeschnitten werden, sondern sukzessive entlang mehrerer Teilkonturen. Kleinere Bauteile, die nach dem Freischneiden zwischen den Auflagestegen nach unten fallen, können in einem bestimmten Zeitbereich, vorzugsweise zu Beginn des Bearbeitungsprogramms, ausgeschnitten und über ein Fördersystem unterhalb der Werkstückauflage entnommen werden. Das Fördersystem kann ein (Schrottförderband sein, das zeitlich synchronisiert zum Anfall der kleinen Bauteile bzw. von Abfallstücken angesteuert wird.

Im Schritt F) kann für Positionierbewegungen ohne Schneidvorgang der Verlauf der Verfahrwege verändert werden, insbesondere sodass bereits freigeschnittene Bauteile umfahren werden. Alternativ oder zusätzlich kann über bereits freigeschnittenen Bauteilen ein Abstand des Schneidkopfs zur Blechtafel vergrößert werden und/oder ein Schneidgasdruck reduziert werden. Auch durch diese Maßnahmen kann auf einfache Weise, in der Regel zu Lasten einer geringfügig verlängerten Bearbeitungsdauer, die Kollisionsgefahr wirkungsvoll verringert werden. Es wird in der Regel angestrebt, die Länge von Verfahrwegen über freigeschnitten Bauteilen zu reduzieren, d. h. diese soweit möglich zu umfahren. Soweit ein Umfahren durch Verändern des Verlaufs nicht möglich ist, können die genannten weiteren Maßnahmen ergriffen werden.

Im Schritt F) kann ein zusätzliches Zerschneiden von Abfallstücken vorgesehen werden. Somit werden im Schritt G) die Abfallstücke zerschnitten. Die jeweiligen Teilstücke eines der Abfallstücke können zwischen den Auflagestegen hindurchfallen und beispielsweise über ein Fördersystem unterhalb der Werkstückauflage, beispielsweise ein (Schrott-)Förderband, entsorgt werden. Es kann vorgesehen sein, dass im Schritt F)

- Positionen von im vorgegebenen Bearbeitungsprogramm vorgesehenen Verbindungen der Bauteile zum Restgitter der Blechtafel verändert werden, und/oder

- im vorgegebenen Bearbeitungsprogramm vorgesehene Verbindungen der Bauteile zum Restgitter der Blechtafel entfernt werden, und/oder

- zusätzliche Verbindungen der Bauteile zum Restgitter der Blechtafel eingefügt werden.

Diese Verbindungen werden auch als „Microjoints“ oder „Nanojoints“ bezeichnet und nachträglich zertrennt (typischerweise außerhalb des Bearbeitungsbereichs), etwa manuell oder von einem Entladesystem. Durch die vorgenannten Veränderungen können diese Verbindungen in der für das Vermeiden kippender Bauteile notwenigen Zahl vorgesehen werden, wobei darüber hinausgehende Verbindungen vermieden werden.

Im Schritt F) kann der Schachtelungsplan der Bauteile auf der Blechtafel verändert werden. Hierzu können einzelne Bauteile auf der Blechtafel verschoben und/oder gedreht werden, typischerweise innerhalb vorgegebener Grenzen. Die Bauteile können dabei insbesondere so platziert werden, dass sie nicht auf den Auflagestegen kippen. Derart können Kollisionen des Schneidkopfs mit gekippten Bauteilen wirkungsvoll und auf einfache Weise vermieden werden.

Insbesondere kann der Schachtelungsplan derart verändert werden, dass die Länge von Schneidbahnen über Auflagestegen verringert wird. Dies reduziert den vom Schneidstrahl verursachten Verschleiß der Auflagestege.

Das Bearbeitungsprogramm kann im Schritt F) dahingehend verändert werden, dass Einstechvorgänge im Bereich von Auflagestegen verringert, vorzugsweise vermieden, werden. Hierzu kann die Position des Einstechpunkts relativ zu einem der Bauteile verändert werden. Alternativ oder zusätzlich kann dies durch eine Veränderung des Schachtelungsplans (d. h. Verändern der Position und/oder der Ausrichtung wenigstens eines der Bauteile auf der Blechtafel) erfolgen. Beim Einstechen über Auflagestegen besteht die Gefahr, dass der Einstechvorgang nicht wie gewünscht abläuft. Zudem wird der Verschleiß der Auflagestege aufgrund der Einstechvorgänge verringert. Der Bereich eines Auflagestegs umfasst typischerweise das Toleranzfeld an dessen Rasterposition. Es kann ein zusätzlicher Sicherheitsabstand zum Rand des Toleranzfelds vorgegeben sein.

Es kann vorgesehen sein, dass im Falle einer Kollision des Schneidkopfs mit der Blechtafel, mit einem der Bauteile oder mit einem Abfallstück während der Durchführung des Schritts G) die Schritte B)ii) bis F) erneut durchgeführt werden und sodann der Schritt G) für die verbleibendenden Schneidvorgänge mit dem erneut veränderten Bearbeitungsprogramm fortgesetzt wird. Bei der Kollision kann sich die Blechtafel auf der Werkstückauflage verschieben. Dies wird durch die erneute Durchführung der vorgenannten Schritte kompensiert. Für die erneute Durchführung von Schritt B)ii) kann die Werkstückauflage an die Beschickungsposition verbracht werden.

In den Rahmen der vorliegenden Erfindung fällt auch eine Strahlschneidmaschine mit einem Schneidkopf, insbesondere eine Laserschneidmaschine mit einem Laserschneidkopf, aufweisend

- eine Werkstückauflage mit mehreren Auflagestegen für eine Blechtafel, wobei die Auflagestege an vorbekannten Rasterpositionen anordenbar sind;

- eine Einrichtung, insbesondere eine Kamera, zum Erfassen derjenigen Rasterpositionen, an denen ein Auflagesteg vorhanden ist, und zum Erfassen einer Position einer auf der Werkstückauflage angeordneten Blechtafel; und

- eine Steuereinrichtung zum Ansteuern des Schneidkopfs, wobei in der Steuereinrichtung ein Schachtelungsplan von Bauteilen auf einer Blechtafel, ein Bearbeitungsprogramm zum Ausschneiden der Bauteile aus der Blechtafel und eine Breite von Toleranzfeldern für die Positionen der Auflagestege hinterlegbar sind, und wobei die Steuereinrichtung zur Durchführung der Schritte B) bis G) eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet (programmiert) ist. Die Strahlschneidmaschine ermöglicht die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Vorgabe des Schachtelungsplans, des Bearbeitungsprogramms und der Toleranzfeldbreiten. Der Schachtelungsplan kann implizit durch das Bearbeitungsprogramm definiert sein.

Die Strahlschneidmaschine kann weitere im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschriebene Merkmale aufweisen.

Zur Durchführung von Schritt B) kann die Steuereinrichtung die Einrichtung zum Erfassen (die Kamera) einsetzen. Zur Durchführung von Schritt G) steuert die Steuereinrichtung den Schneidkopf gemäß dem veränderten Bearbeitungsprogramm an. Die Werkstückauflage kann zwischen einer Beschickungsposition und einer Bearbeitungsposition verbringbar sein.

Die Steuereinrichtung kann eine lokale Steuereinrichtung einer einzigen Strahlschneidmaschine sein. Alternativ kann die Steuereinrichtung eine zentrale Steuereinrichtung für eine Mehrzahl von Strahlschneidmaschinen sein. Es ist auch denkbar, dass die Steuereinrichtung auf lokale und zentrale Steuerkomponenten verteilt ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung. Erfindungsgemäß können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen, zweckmäßigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung und Zeichnung

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Strahlschneidmaschine mit einer Werkstückauflage, auf der eine Blechtafel angeordnet ist, wobei sich die Werkstückauflage in einer Beschickungsstellung befindet und von einer Kamera erfasst wird, in einer schematischen Perspektivansicht;

Fig. 2 einen Ausschnitt der Strahlschneidmaschine von Figur 1 mit in einer Bearbeitungsstellung befindlicher Werkstückauflage und einem beweglichen Schneidkopf, wobei an einer Rasterposition der Werkstückauflage ein Auflagesteg fehlt, in einer schematischen Schnittansicht;

Fig. 3 die Werkstückauflage der Strahlschneidmaschine von Figur 2, wobei dargestellt ist, dass die Positionen der Auflagestege innerhalb bestimmter Grenzen an den jeweiligen Rasterpositionen variieren können, in einer schematischen Seitenansicht;

Fig. 4 eine Blechtafel mit einem Schachtelungsplan auszuschneidender Bauteile, in einer schematischen Draufsicht;

Fig. 5 ein auf drei Auflagestegen stabil aufliegendes Bauteil, in einer schematischen Seitenansicht;

Fig. 6 das Bauteil von Figur 5, wobei wegen einer Verschiebung der Auflagestege relativ zueinander und des Bauteils relativ zu den Auflagestegen das Bauteil kippt, mit Darstellung einer entstehenden Störkontur, in einer schematischen Seitenansicht;

Fig. 7 ein schematisches Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ausschneiden von Bauteilen aus einer Blechtafel;

Fig. 8 eine konvexe Hülle von Störkonturen eines je nach Auflagestegposition in unterschiedlicher Weise kippenden Bauteils, in einer schematischen Seitenansicht. Figur 1 zeigt eine Strahlschneidmaschine in Form einer Laserschneidmaschine 10. Eine Werkstückauflage 12 befindet sich in einer Beschickungsstellung außerhalb eines Gehäuses 14. Auf der Werkstückauflage 12 ist eine Blechtafel 16 angeordnet, wobei in Figur 1 ein Schachtelungsplan auszuschneidender Bauteile 18 auf der Blechtafel 16 eingezeichnet ist. In der Praxis ist der Schachtelungsplan typischerweise nicht auf der Blechtafel 16 dargestellt, sondern in einer in einer Steuereinrichtung 20 hinterlegt. Eine Kamera 22 erfasst die Werkstückauflage 12 und die Blechtafel 16. Die Kamera 22 ist hier an dem Gehäuse 14 befestigt.

In Figur 2 befindet sich die Werkstückauflage 12 in einer Bearbeitungsposition innerhalb des Gehäuses 14 (in Figur 2 nicht dargestellt, vergleiche Figur 1). Über der Werkstückauflage 12 ist ein Laserschneidkopf 24 entlang dreier Achsen 26, 28, 30 beweglich. Der Laserschneidkopf 24 kann eine Düse 32 aufweisen, aus welcher zum Ausschneiden der Bauteile 18 ein Laserstrahl und ein Schneidgasstrahl austreten.

In Figur 2 ist zu erkennen, dass die Werkstückauflage 12 mehrere im Wesentlichen parallel zueinander verlaufenden Auflagestege 34 aufweist; die Auflagestege 34 erstrecken sich hier jeweils senkrecht zur Zeichenebene. Die Auflagestege 34 können nicht näher dargestellte Spitzen zur punktförmigen Anlage an der Blechtafel 16 aufweisen. Die Auflagestege 34 sind im Abstand zueinander an vorgegebenen Rasterpositionen 36 austauschbar angeordnet. Es kann vorkommen, dass an einer oder mehrerer der Rasterpositionen 36 kein Auflagesteg 34 vorhanden ist. So fehlt in Figur 2 an der vierten Rasterposition von links der Auflagesteg. Die Rasterpositionen 36 können durch Halterungen für die Auflagestege 34 definiert sein.

Unterhalb der Auflagestege 34 kann ein Förderband 38 angeordnet sein. Mit dem Förderband 38 können zwischen den Auflagestegen 34 durchgefallene kleine Bauteile oder Abfallstücke abgeführt werden.

Figur 3 veranschaulicht, dass die tatsächliche Position eines jeweiligen Auflagestegs

34 an seiner Rasterposition 36 innerhalb gewisser Grenzen variieren kann. Dies kann beispielsweise durch Verformungen, Beschädigungen oder Spiel in den Halterungen bedingt sein. Die möglichen Positionen der Auflagestege 34 können durch Toleranzfelder 40 beschrieben werden, die je nach Art der Werkstückauflage 12 und Auflagestege 34 eine bestimmte Breite 42 besitzen. In Figur 3 sind die jeweils äußersten Positionen eines Auflagestegs 34 innerhalb seines jeweiligen Toleranzfelds 40 gestrichelt eingezeichnet.

Ein Verfahren zum Ausschneiden der Bauteile 18 aus der Blechtafel 16 wird unter ergänzender Bezugnahme auf das in Figur 7 dargestellte Ablaufdiagramm und den Schachtelungsplan von Figur 4 mit vier beispielhaften Bauteilen 18.1-18.4 beschrieben.

Zunächst wird ein Schachtelungsplan vorgegeben (Schritt 102); die Anordnung der Bauteile 18.1-18.4 gemäß dem ursprünglichen Schachtelungsplan ist in Figur 4 mit durchgezogenen Linien dargestellt. Zudem wird ein Bearbeitungsprogramm vorgegeben (Schritt 104), welches die Laserschneidmaschine 10 zum Ausschneiden der Bauteile 18.1-18.4 gemäß dem vorgegeben Schachtelungsplan steuert. Der Schachtelungsplan kann implizit durch das Bearbeitungsprogramm definiert sein oder separat niedergelegt werden. Der Schachtelungsplan kann relativ zur Blechtafel 16 oder alternativ relativ zur Werkstückauflage 12 definiert sein. Das Bearbeitungsprogramm und der Schachtelungsplan werden in der Steuereinrichtung 20 hinterlegt. Zudem werden die Breiten 42 für die Toleranzfelder 40 vorgegeben (Schritt 106) und in der Steuereinrichtung 20 hinterlegt.

Während sich die Werkstückauflage 12 in der Beschickungsstellung (vergleiche Figur 1 ) befindet, wird die Blechtafel 16 auf die Werkstückauflage 12 aufgelegt (Schritt 108). Die Werkstückauflage 12 kann hierzu in einem Schritt 107 in die Beschickungsstellung verbracht worden sein. Typischerweise vor oder in Sonderfällen nach dem Auflegen der Blechtafel 12 wird mit Hilfe der Kamera 22 erfasst, an welchen Rasterpositionen 36 sich tatsächlich ein Auflagesteg 34 befindet (Schritt 110). Zudem wird von der Kamera 22 erfasst, wo sich die Blechtafel 16 auf der Werkstückauflage 12 befindet (Schritt 112). Anstelle der Kamera 22 oder zusätzlich zu ihr könnten beispielsweise auch taktile und/oder opto-elektronische Sensoren wie Lichtschranken zum Erfassen der Positionen der Auflagestege 34 und der Blechtafel 16 vorgesehen sein (nicht näher dargestellt). Aus diesen Informationen wir in einem Schritt 114 ermittelt, wo sich die Blechtafel 16 relativ zur Werkstückauflage 12, insbesondere relativ zu den Rasterpositionen 36, befindet. Auch die Schritte 110 und 112 werden beim dargestellten Ausführungsbeispiel durchgeführt, während sich die Werkstückauflage 12 in der Beschickungsstellung befindet.

Das ursprünglich vorgegebene Bearbeitungsprogramm möge beispielhaft vorsehen, dass die Bauteile in der Reihenfolge 18.1 , 18.2, 18.3 und 18.4 ausgeschnitten werden sollen, vergleiche Figur 4.

Wenn sich die Auflagestege 36 und die Blechtafel 16 an ihren Sollpositionen befinden, möge sich die in Figur 5 dargestellte Unterstützung des Bauteils 18.1 durch drei Auflagestege 34.1-34.3 ergeben. Wenn demgegenüber die Blechtafel 16 mit dem Bauteil 18.1 etwas (hier nach links) verschoben an der Werkstückauflage 12 ausgerichtet ist und der Auflagesteg 34.2 zum Auflagesteg 34.1 hin und der Auflagesteg 34.3 von den Auflagestegen 34.1 und 34.2 weg verschoben ist, kann sich die in Figur 6 gezeigte Situation einstellen, in welcher das Bauteil 18.1 nur von den beiden Auflagestegen 34.1 und 34.2, nicht jedoch vom Auflagesteg 34.3, unterstützt wird. Da zudem der Schwerpunkt des Bauteils 18.1 zwischen den Auflagestegen 18.2 und 18.3 liegt, würde das Bauteil 18.1 nach dem Freischneiden kippen. Dadurch kann eine Störkontur 44 mit einer Höhe 46 entstehen.

In ähnlicher Weise könnten auch für die anderen Bauteile 18.2-18.4 und/oder andere Verschiebungen der Auflagestege 34 Störkonturen entstehen. In einem Schritt 116 wird daher für unterschiedliche Positionen eines jeden Auflagestegs 34 innerhalb seines Toleranzfelds 40 und vorzugsweise für unterschiedliche Positionen der Blechtafel 16 relativ zur Werkstückauflage 12 berechnet, welche Bauteile 18 in der jeweiligen Konfiguration nach dem Freischneiden potentiell kippen. Insbesondere kann die Form der beim Kippen potentiell entstehenden Störkontur 44 und deren mögliche Höhe 46 berechnet werden. Derart wird für die Kombinationen der verschiedenen Auflagestegpositionen innerhalb der jeweiligen Toleranzfelder 40 und die verschiedenen Positionen der Blechtafel 16 jeweils ein Satz von Störkonturen 44 erhalten.

Die Informationen über die Störkonturen 44 der verschiedenen Sätze werden in einem Schritt 118 in einem Satz von effektiven Störkonturen (nachfolgend auch als effektiver Satz bezeichnet) zusammengefasst.

Im Satz von effektiven Störkonturen kann für jedes Bauteil 18 bzw. 18.1-18.4 die maximale Höhe 46 seiner potentiell entstehenden Störkontur 44 hinterlegt werden. Alternativ oder zusätzlich kann ein maximales Volumen einer potentiell entstehenden Störkontur 44 für jedes Bauteil 18 bzw. 18.1 -18.4 im effektiven Satz hinterlegt werden.

Im effektiven Satz von Störkonturen kann für jedes Bauteil 18 bzw. 18.1-18.4 eine Hüllkontur 47 der für das jeweilige Bauteil potentiell entstehenden Störkonturen 44, 44‘ als effektive Störkontur hinterlegt werden, vergleiche Figur 8. In Figur 8 ist für dasselbe Bauteil 18 dargestellt, dass dieses Bauteil 18 je nach angenommener Position eines Auflagesteges 34 in anderer Weise kippen kann (gestrichelt bzw. strichpunktiert dargestellt). Die jeweils entstehenden Störkonturen 44 bzw. 44' oberhalb der Werkstückauflage 12 können von der Hüllkontur 47 auf kleinstem konvexem Raum eingefasst werden; die Hüllkontur 47 kann mit anderen Worten die konvexe Hülle der Störkonturen 44 sein.

Für Bauteile, die bei allen betrachteten Konfigurationen voraussichtlich nicht kippen werden, kann eine entsprechende Information im effektiven Satz hinterlegt werden.

Anhand des effektiven Satzes von Störkonturen wird das Bearbeitungsprogramm in einem Schritt 120 derart verändert, dass der Laserschneidkopf 24 zu den im effektiven Satz hinterlegten Störkonturen von im Bearbeitungsablauf bereits freigeschnittenen Bauteilen 18, 18.2-18.4 stets einen vorgegebenen Mindestabstand, von typischerweise einigen Millimetern oder wenigen Zentimetern, einhält. Um ein geeignet verändertes Bearbeitungsprogramm zu ermitteln, können mehrere Varianten veränderter Bearbeitungsprogramme bestimmt werden und aus diesen wird die gemäß einem vorbestimmten Kriterium beste Variante ausgewählt.

Im dargestellten Beispiel, vergleiche Figur 4, möge im ursprünglich vorgegebenen Bearbeitungsprogramm ein Verfahrweg 48 (punktierte Linie) des Laserschneidkopfs 24 zwischen dem Ausschneiden der Bauteile 18.2 und 18.3 über dem bereits freigeschnittenen Bauteil 18.1 (durchgezogene Linie), und insbesondere im Bereich von dessen Störkontur 44 (vergleiche Figur 6), zu einem Einstechpunkt 50 verlaufen. Es droht daher eine Kollision des Laserschneidkopfs 24 mit dem gekippten Bauteil 18.1. Das Bearbeitungsprogramm wird in einer solchen Weise verändert, dass diese Kollision vermieden wird. Hierzu kommen verschiedene Vorgehensweisen in Betracht, die situationsabhängig einzeln oder in Kombinationen angewandt werden können.

Eine mögliche Veränderung des Bearbeitungsprogramms besteht darin, den Verlauf des Verfahrwegs 48 zu verändern, sodass er am Bauteil 18.1 und dessen Störkontur 44 vorbeiführt. Ein derart veränderter Verfahrweg 48‘ ist in Figur 4 strichpunktiert eingezeichnet. Alternativ oder zusätzlich könnte die Höhe des Laserschneidkopfs 24 über der Blechtafel 16 bei der Positionierbewegung entlang des Verfahrwegs 48 bzw. 48' vergrößert werden und/oder es könnte ein Druck des aus der Düse 32 austretenden Schneidgases verringert werden.

Um ein Kippen des Bauteils 18.1 zu vermeiden, könnte dessen Position und/oder Ausrichtung auf der Blechtafel 16 verändert werden. Mit anderen Worten kann der Schachtelungsplan verändert werden. In Figur 4 ist gestrichelt eine gedrehte und in Richtung der Achsen 26, 28 verschobene Anordnung des Bauteils 18.1 gezeigt, welche dessen Überdeckung mit den Auflagestegen 34.1 und 34.3 (vergleiche Figuren 5 und 6) vergrößert. Durch die Änderung des Schachtelungsplans kann auch dafür Sorge getragen werden, dass Schnittlinien nicht entlang einem der Auflagestege 34 verlaufen.

Zudem oder stattdessen könnte beim Ausschneiden eine Verbindung 52 (ein sogenannter Microjoint) des Bauteils 18.1 mit einem Restgitter 54 eingefügt werden. Diese Verbindung 52 hält das Bauteil 18.1 zunächst am Restgitter 54 und wird nach Abschluss des Ausschneidens aller Bauteile 18.1-18.4 zertrennt. In entsprechender Weise könnten situationsabhängig Positionen von Verbindungen zum Restgitter 54 verändert werden und ggf. auch nicht notwendige Verbindungen zum Restgitter 54 entfernt werden.

Es ist auch denkbar die Reihenfolge, in der die Bauteile 18.1-18.4 ausgeschnitten werden, zu verändern. Hier könnte vorgesehen werden, die Bauteile in der Reihenfolge 18.2, 18.1 , 18.3, 18.4 auszuschneiden. Derart könnte unter Umständen auch die Länge der Positionierbewegungen ohne Schneidvorgang (vergleiche Verfahrwege 48, 48‘) verringert werden.

Auch für potentiell kippende Abfallstücke, beispielsweise ein Abfallstück 56 im Inneren des Bauteils 18.3, können im Schritt 116 Sätze von Störkonturen berechnet und im Schritt 118 im effektiven Satz berücksichtigt werden. Um Kollisionen mit kippenden Abfallstücken 56 zu vermeiden, kann das Bearbeitungsprogramm im Schritt 120 dahingehend verändert werden, dass diese Abfallstücke 56 in kleinere Stücke zerschnitten werden, die sicher zwischen den Auflagestegen 34 hindurchfallen. Diese können dann über das Förderband 38 (vergleiche Figur 2) abgeführt werden.

Im Schritt 120 könnten auch Positionen von Einstechpunkten 50 verändert werden, um zu vermeiden, dass Einstechvorgänge über Auflagestegen 34 erfolgen. Dies trägt nicht unmittelbar zur Kollisionsvermeidung im aktuellen Schneidprozess bei, verringert aber den Verschleiß der Auflagestege 34. Die Toleranzfelder 40 bleiben somit kleiner und es werden in Folge weniger Störkonturen ermittelt, da die Positionen der Auflagestege 34 nur in Toleranzfeldern kleinerer Breite variieren.

Die Schritte 114, 116, 118 und 120 können zumindest teilweise durchgeführt werden, während die Werkstückauflage 12 in einem Schritt 121 von der Beschickungsstellung (vergleiche Figur 1 ) in die Bearbeitungsstellung (vergleiche Figur 2) verbracht wird. Vorzugsweise werden die Schritte 114, 116, 118 und 120 von der Steuereinrichtung 20 durchgeführt. Die Steuereinrichtung ist entsprechend programmiert. Sodann werden in einem Schritt 122 die Bauteile 18.1-18.4 gemäß dem veränderten Bearbeitungsprogramm ausgeschnitten. Sofern die Durchführung der Schritte 114 bis 120 beim Erreichen der Bearbeitungsstellung noch nicht abgeschlossen sein sollte, wird der Beginn des Ausschneidens bis zum Abschluss des Schritts 120 verzögert.

Sofern wider Erwarten beim Ausschneiden dennoch eine Kollision stattfinden sollte, können die Schritte 112 bis 120 wiederholt werden, vergleiche den gestrichelten Pfeil in Figur 7. Für die erneute Durchführung des Schritts 112 kann die Werkstückauflage 12 in die Beschickungsstellung verbracht werden (erneute Durchführung von Schritt 107). Bevor die verbleibenden Bauteile im fortgesetzten Schritt 122 mit dem erneut veränderten Bearbeitungsprogramm ausgeschnitten werden, wird die Werkstückauflage 12 wieder in die Bearbeitungsstellung verbracht (erneute Durchführung von Schritt 121 ).

Zusammenfassend betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ausschneiden von Blechteilen. Eine Blechtafel ruht auf mehreren Auflagestegen. Es wird ermittelt, welche Blechteile beim Ausschneiden kippen könnten. Hierbei wird berücksichtigt, welche Auflagestege tatsächlich vorhanden sind. Ein Bearbeitungsprogramm zum Ausschneiden der Blechteile wird verändert, um Kollisionen eines Schneidkopfs mit gekippten Blechteilen zu vermeiden. Hierzu werden für verschiedene Positionen der Auflagestege in einer Umgebung ihrer Sollposition Störkonturen durch die potentiell kippenden Blechteile berechnet. Informationen zu den berechneten Störkonturen für die verschiedenen, angenommenen Auflagestegpositionen werden in vorgegebener Weise aggregiert. Das veränderte Bearbeitungsprogramm vermeidet ein Eindringen des Schneidkopfs in die Bereiche der aggregierten Störkonturen von im Programmablauf bereits freigeschnittenen Blechteilen. Bezugszeichenliste

Laserschneidmaschine 10

Werkstückauflage 12

Gehäuses 14

Blechtafel 16

Bauteile 18; 18.1-18.4

Steuereinrichtung 20

Kamera 22

Laserschneidkopf 24

Achsen 26, 28, 30

Düse 32

Auflagestege 34; 34.1-34.3

Rasterposition 36

Förderband 38

Toleranzfelder 40

Breite 42

Störkontur 44, 44‘

Höhe 46 der Störkontur 44

Hüllkontur 47

Verfahrweg 48, 48‘

Einsteckpunkt 50

Verbindung 52

Restgitter 54

Abfallstück 56

Vorgeben 102 eines Schachtelungsplans

Vorgeben 104 eines Bearbeitungsprogramms

Vorgeben 106 von Breiten 42 der Toleranzfelder 40

Verbringen 107 der Werkstückauflage 12 in eine Beschickungsstellung

Auflegen 108 einer Blechtafel 16 Erfassen 110 von Rasterpositionen 36 der Auflagestege 34

Erfassen 112 einer Position der Blechtafel 16 auf der Werkstückauflage 12

Ermitteln 114 von Positionen der Auflagestege 34 relativ zur Blechtafel 16

Berechnen 116 von Sätzen von Störkonturen

Bestimmen 118 eines Satzes von effektiven Störkonturen

Verändern 120 des Bearbeitungsprogramms

Verbringen 121 der Werkstückauflage 12 in eine Bearbeitungsstellung

Ausschneiden 122 der Bauteile 18

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Ausschneiden von Bauteilen (18; 18.1-18.4) aus einer Blechtafel (16) mit einer Strahlschneidmaschine mit einem Schneidkopf, insbesondere einer Laserschneidmaschine (10) mit einem Laserschneidkopf (24), wobei die Strahlschneidmaschine eine Werkstückauflage (12) mit mehreren Auflagestegen (34; 34.1-34.3) für die Blechtafel (16) aufweist, wobei die Auflagestege (34; 34.1-34.3) an vorbekannten Rasterpositionen (36) anordenbar sind; wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

A) Vorgeben i) eines Schachtelungsplans auszuschneidender Bauteile (18; 18.1-18.4) auf der Blechtafel (16), ii) eines Bearbeitungsprogramms, zur Steuerung des Schneidkopfes während des Ausschneidens von gemäß dem Schachtelungsplan angeordneter Bauteile (18; 18.1-18.4) aus der Blechtafel (16), iii) von Toleranzfeldern (40) vorbestimmter Breite (42) für die Positionen der Auflagestege (34; 34.1-34.3);

B) Erfassen i) derjenigen Rasterpositionen (36), an denen ein Auflagesteg (34; 34.1- 34.3) vorhanden ist, ii) einer Position einer auf der Werkstückauflage (12) angeordneten Blechtafel (16);

C) Ermitteln, wo sich die Auflagestege (34; 34.1-34.3) relativ zur Blechtafel (16), insbesondere relativ zu den einzelnen auszuschneidenden Bauteilen (18; 18.1-18.4), befinden;

D) Berechnen von Sätzen von Störkonturen (44, 44‘), die durch auf den Auflagestegen (34; 34.1-34.3) kippende Bauteile (18; 18.1-18.4) des vorgegebenen Schachtelungsplans entstehen könnten, wobei für eine Vielzahl von Positionen der Auflagestege (34; 34.1-34.3) innerhalb ihrer jeweiligen Toleranzfelder (40) jeweils ein Satz von Störkonturen (44, 44‘) berechnet wird;

E) Bestimmen eines Satzes von effektiven Störkonturen aus den berechneten Sätzen von Störkonturen (44, 44‘);

F) Verändern des Bearbeitungsprogramms, sodass für den Satz von effektiven Störkonturen das Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestabstands zwischen dem Schneidkopf und den Störkonturen der im Ablauf des veränderten Bearbeitungsprogramms bereits freigeschnittenen Bauteilen (18; 18.1-18.4) vermieden wird;

G) Ausschneiden der Bauteile (18; 18.1-18.4) gemäß dem veränderten Bearbeitungsprogramm.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Erfassen der Rasterpositionen (36) der Auflagestege (34; 34.1-34.3) und/oder der Position der Blechtafel (16) mit einer Kamera (22) erfolgt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Werkstückauflage (12) zwischen einer Beschickungsposition und einer Bearbeitungsposition verbringbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Erfassen der Rasterpositionen (36) der Auflagestege (34; 34.1-34.3) und/oder der Position der Blechtafel (16) erfolgt, wenn sich die Werkstückauflage (12) in der Beschickungsposition befindet.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Schritte D), E) und F) zumindest teilweise durchgeführt werden, während die Werkstückauflage (12) von der Beschickungsposition in die Bearbeitungsposition verbracht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei der Beginn von Schritt G) nach Erreichen der Bearbeitungsposition verzögert wird, bis die Schritte D) bis F) abgeschlossen sind.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Schritt D) die Sätze von Störkonturen (44, 44‘) zudem für verschiedene Positionen der Blechtafel (16) innerhalb eines vorgegebenen Bereichs relativ zu ihrer erfassten Position berechnet werden.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Satz von effektiven Störkonturen dem berechneten Satz von Störkonturen mit einem größten Volumen der Störkonturen oberhalb der Blechtafel (16) und/oder einer maximalen Höhe der Störkonturen entspricht.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis7, wobei der Satz von effektiven Störkonturen einer Hüllkontur (47) der Störkonturen (44, 44‘) mehrerer berechneter Sätze, insbesondere aller berechneten Sätze, von Störkonturen (44, 44‘) entspricht.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Schritt F) mehrere veränderte Varianten des Bearbeitungsprogramms bestimmt werden und nach einem vorgegebenen Kriterium eine der Varianten ausgewählt wird.

11 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Schritt F) eine Reihenfolge, in der die Bauteile (18; 18.1-18.4) und/oder Teilkonturen der Bauteile (18; 18.1-18.4) ausgeschnitten werden, verändert wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Schritt F) für Positionierbewegungen ohne Schneidvorgang der Verlauf der Verfahrwege (48, 48‘) verändert wird, insbesondere sodass bereits freigeschnittene Bauteile (18;

18.1-18.4) umfahren werden, und/oder wobei über bereits freigeschnittenen Bauteilen (18; 18.1-18.4) ein Abstand des Schneidkopfs zur Blechtafel (16) vergrößert wird, und/oder ein Schneidgasdruck reduziert wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Schritt F) ein zusätzliches Zerschneiden von Abfallstücken (56) vorgesehen wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Schritt F)

Positionen von im vorgegebenen Bearbeitungsprogramm vorgesehenen Verbindungen (52) der Bauteile (18; 18.1-18.4) zum Restgitter (54) der Blechtafel (16) verändert werden, und/oder im vorgegebenen Bearbeitungsprogramm vorgesehene Verbindungen (52) der Bauteile (18; 18.1-18.4) zum Restgitter (54) der Blechtafel (16) entfernt werden, und/oder zusätzliche Verbindungen (52) der Bauteile (18; 18.1-18.4) zum Restgitter (54) der Blechtafel (16) eingefügt werden.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Schritt F) der Schachtelungsplan der Bauteile (18; 18.1-18.4) auf der Blechtafel (16) verändert wird, insbesondere sodass die Länge von Schneidbahnen über Auflagestegen (34; 34.1-34.3) verringert wird.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Bearbeitungsprogramm im Schritt F) dahingehend verändert wird, dass Einstechvorgänge im Bereich von Auflagestegen (34; 34.1-34.3) verringert, vorzugsweise vermieden, werden.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei im Falle einer Kollision des Schneidkopfs mit der Blechtafel (16), mit einem der Bauteile (18; 18.1-18.4) oder mit einem Abfallstück (56) während der Durchführung des Schritts G) die Schritte B)ii) bis F) erneut durchgeführt werden und sodann der Schritt G) für die verbleibendenden Schneidvorgänge mit dem erneut veränderten Bearbeitungsprogramm fortgesetzt wird.

18. Strahlschneidmaschine mit einem Schneidkopf, insbesondere Laserschneidmaschine (10) mit einem Laserschneidkopf (24), aufweisend eine Werkstückauflage (12) mit mehreren Auflagestegen (34; 34.1-34.3) für eine Blechtafel (16), wobei die Auflagestege (34; 34.1-34.3) an vorbekannten Rasterpositionen (36) anordenbar sind; eine Einrichtung, insbesondere eine Kamera (22), zum Erfassen derjenigen Rasterpositionen (36), an denen ein Auflagesteg (34; 34.1-34.3) vorhanden ist, und zum Erfassen einer Position einer auf der Werkstückauflage (12) angeordneten Blechtafel (16); und eine Steuereinrichtung (20) zum Ansteuern des Schneidkopfs, wobei in der Steuereinrichtung (20) ein Schachtelungsplan von Bauteilen (18;

18.1-18.4) auf einer Blechtafel (16), ein Bearbeitungsprogramm zum Ausschneiden der Bauteile (18; 18.1-18.4) aus der Blechtafel (16) und eine Breite (42) von Toleranzfeldern (40) für die Positionen der Auflagestege (34;

34.1-34.3) hinterlegbar sind, und wobei die Steuereinrichtung (20) zur Durchführung der Schritte B) bis G) eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.