WO2020083883A2 - Vorrichtung und verfahren zum betreiben einer werkzeugmaschine - Google Patents

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feed rate
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    • G05B2219/43124—Adapt speed as function of material, thickness, depth, volume, width, uniform surface quality

Definitions

  • the disclosure relates to a device for operating a machine tool, in particular one
  • the disclosure further relates to a method for operating a machine tool, in particular one
  • the disclosure further relates to a machine tool, in particular a laser processing machine.
  • a machine tool in particular a laser processing machine.
  • WO 2010/045935 A1 describes a device and a device
  • a machine tool for operating a machine tool, in particular a laser processing machine, the machine tool being operable at least temporarily in a first operating mode in which a feed rate (“feed”) of the machine tool is regulated by means of a control device, the device using an input interface for inputting first data has a user, and wherein the device is designed to receive the first data via the input interface and a reference variable of the control device for controlling the
  • the user can advantageously influence the processing by the
  • Device is designed to form second data as a function of the first data and the reference variable of the
  • Control device for controlling the feed rate of the machine tool as a function of the second data influence. This gives further degrees of freedom in influencing the command variable.
  • the device has a plurality of assignment rules, each of which assign different values to the feed rate that can be specified by the user to influence the command variable, in particular at least one of the multiple assignment rules comprising at least one table.
  • a corresponding assignment rule can be selected, e.g. can be optimized for the respective application.
  • At least one of the multiple assignment rules effects a linear assignment, which results in an intuitive
  • At least one of the several assignment rules effects a non-linear assignment. In this way e.g. a sensitivity to influencing the command variable in
  • Predeterminable feed rate an assignment to the values for influencing the reference variable in such a way
  • the input interface has at least one potentiometer.
  • the potentiometer enables efficient
  • Feed speed for example a value range from 0% (percent) to 120% of the possible
  • Feed speed (in particular based on a controlled operation that may also be possible in other embodiments, in which a feed speed of the
  • the stated value range can in particular also be above 100%, because in the regulated operation in which the
  • an incremental encoder can also be provided as an alternative or in addition to the potentiometer in order to enter the first data.
  • a control panel in particular, can be used as an alternative or in addition to the potentiometer electronic control panel can be provided, which is designed for the graphic and / or textual input of data, in particular (also) the first data.
  • the provision of a graphical user interface by the input interface is also conceivable, for example on a touch-sensitive one
  • Display device in particular touch-sensitive flat screen, "touchscreen”
  • the machine tool can be operated at least temporarily in a second operating mode, in which one
  • Feed speed of the machine tool is controlled, the device being designed to output the first data as a reference variable for controlling the feed speed when the machine tool is operated in the second operating mode.
  • the feed rate can be directly during the second operating mode of the machine tool
  • Embodiments in the first (regulated) mode of operation make it possible to influence the reference variable of the regulation by means of the first data, which is advantageous
  • the device is designed to do this when the feed rate that can be specified by the user (in particular by means of the first data) has a predetermined first threshold value (for example 80%, for example based on the maximum possible feed rate mentioned in the controlled one Operation) falls below, a change of the machine tool from the first operating mode to one or the second
  • Machine tool in which the feed speed of the machine tool is controlled. This can be special
  • the device is designed to switch the machine tool from the second operating mode when the feed rate that can be predetermined by the user exceeds the predetermined first threshold value
  • the user can advantageously continue to influence the operating behavior of the machine tool in a comprehensible manner, namely by specifying the first data, which as before
  • Feed rate 80% in the example), even if, in further preferred embodiments, a slightly higher default value (for example 105%) is sought, if the feed rate can be set by the user of 100%. This will be a transition from that to the
  • Feed rate applies to other preferred ones
  • the first threshold value can be predetermined, e.g. 80% based on a maximum possible feed rate in the
  • the first threshold can also be specified dynamically, that is to say, for example, changed during operation of the device or the machine tool, for example as specified by a user and / or in
  • the machine tool is a laser cutting machine or a laser welding machine.
  • control device is designed to, in the first operating mode, one, in particular maximum,
  • Embodiments in particular take place in a "nominal state" (e.g. correctly set machine tool and narrowly tolerated workpiece), for example by appropriate
  • Device which has an input interface for the input of first data by a user, and wherein the device the first data on the
  • the machine tool is operated at least temporarily in the first operating mode, the reference variable of the control device being influenced as a function of the first data in the first operating mode, and wherein the machine tool is operated at least temporarily in a second operating mode which controls the feed rate of the machine tool, the first data being used as a reference variable for controlling the
  • Feed speed can be used.
  • Machine tool is limited to a range of values that ensures reliable processing of a workpiece. This can lead to undesired operating states or a
  • the user can use the first data to make a setting e.g. between slow and fast laser processing, regardless of the setting
  • FIG. 1 schematically shows a simplified block diagram according to preferred embodiments
  • Figure 2 schematically shows a simplified flow diagram of a
  • Figure 3 schematically shows a simplified block diagram of a
  • FIG. 4 schematically shows a simplified flow diagram according to further preferred embodiments
  • Figure 5 schematically shows a table according to another preferred
  • Figure 6 schematically shows a time diagram according to another
  • Figure 7 schematically shows a simplified block diagram of a
  • FIG. 1 schematically shows a simplified block diagram of a device 100 for operating a machine tool 200 according to preferred embodiments.
  • the machine tool 200 can be, for example, a laser processing machine that is designed to process a workpiece 300 by means of laser radiation, the workpiece 300 being movable, for example, at a predeterminable feed rate V relative to a laser processing head 220 of the machine tool 200 that emits the laser radiation, and /or the other way around.
  • the machine tool 200 can regulate the feed speed V in a first operating mode by means of a control device 210.
  • Feed speed V by means of the control device 210 can, for example, by configuration data for the
  • Machine tool 200 or a parameterization can be specified.
  • the device 100 has an input interface 110 for inputting first data D1 by a user B.
  • the device 100 is designed to receive the first data D1 via the input interface 110, cf. also
  • Step 400 of the flowchart in FIG. 2 Step 400 of the flowchart in FIG. 2, and the
  • the device 100 has at least one
  • Assignment rule ZV1 (see also below, Fig. 3), which e.g. assigns different values for influencing the command variable F to the first data D1, the assignment rule in particular comprising at least one table.
  • FIG. 3 schematically shows a simplified block diagram of a device 100a according to further preferred
  • the first data D1 can be predetermined by the user B.
  • Device 100a is designed to form second data D2 as a function of the first data D1 and the
  • the device 100a has a plurality of assignment rules ZV1, ZV2, ZV3, which each have different values of the Allocate different values F 'for influencing the command variable F by the feed speed V B E N which can be predetermined by the user, in particular at least one of the several allocation rules comprising at least one table.
  • assignment rules ZV1, ZV2, ZV3 which each have different values of the Allocate different values F 'for influencing the command variable F by the feed speed V B E N which can be predetermined by the user, in particular at least one of the several allocation rules comprising at least one table.
  • Machine tool 200 to be machined workpiece 300 and / or depending on a specific user B a
  • assignment rule ZV1, ZV2, ZV3 can be selected, which e.g. can be optimized for the respective application.
  • only one assignment rule ZV1 can be provided.
  • the device 100a has an optional one
  • Data interface 120 which implements an output of the second data D2 or the values F 'to the machine tool 200 or its control device 210, cf. also the arrow A1 from FIG. 1.
  • the device 100, 100a can also be inserted into the machine tool 200 or
  • Control device 210 may be integrated.
  • At least one of the multiple assignment rules ZV1, ZV2, ZV3 effects a linear assignment, which results in intuitive operation and in particular the possibility of
  • V BEt n Shown is a feed rate V BEt n which can be specified by the user B (FIG. 1) and can be entered, for example, via the input interface 110.
  • the feed speed V BEN which can be specified by the user B (FIG. 1) has a possible one Range of values from zero to 100.
  • the first assignment rule ZV1 (FIG. 4) considered as an example, any possible value of the feed rate V B E N which can be predetermined by the user B (FIG. 1) can advantageously be used
  • the first assignment rule ZV1 according to FIG. 4 can, in preferred embodiments, for example by means of a table T, cf. Fig. 5, can be realized.
  • the table T has two columns S1, S2 and N has many rows ZI to ZN, the first column S1 possible values of the feed rate V B E N which can be specified by the user B (FIG. 1) and the second column S2 the values F to be assigned ', by means of which the command variable F is influenced.
  • At least one of the plurality of assignment rules ZV1, ZV2, ZV3 brings about a non-linear assignment.
  • a sensitivity for influencing the command variable F as a function of values of the feed speed V BEN which can be specified by the user.
  • V BEN feed speed
  • Feed speed V BEN is to be assigned to values F 'for influencing the command variable F in such a way that there are comparatively small changes for influencing the command variable, whereas, for example, comparatively small values are those which can be specified by the user
  • Feed speed V BEN is assigned to the values F 'for influencing the reference variable in such a way that comparatively larger changes result.
  • the input interface 110 has at least one potentiometer or is designed as a potentiometer.
  • the potentiometer enables an efficient user input of desired values for the feed rate, for example a value range from 0% to 120% of the possible feed rate (in particular based on a possibly controlled operation BA2 (see below) in further embodiments, in which the feed rate V of the machine tool 200) is covered by the first data D1.
  • an incremental encoder or a comparable device can also be used as an alternative or in addition to the potentiometer
  • a control panel (not shown), in particular an electronic control panel, can also be provided, which is used for the graphic and / or textual input of
  • Data in particular (also) the first data Dl.
  • the first data Dl For example, others are preferred.
  • Embodiments also conceivable the provision of a graphical user interface by the input interface 110, e.g. on a touch-sensitive display device (in particular a touch-sensitive flat screen,
  • the machine tool 200 (FIG. 1) can be operated at least temporarily in a second operating mode, in which one
  • Feed speed V of the machine tool 200 is controlled, the device 100, 100a being designed to do so when the machine tool 200 is in the second operating mode is operated to output the first data Dl as a reference variable for controlling the feed rate V.
  • the device 100, 100a being designed to do so when the machine tool 200 is in the second operating mode is operated to output the first data Dl as a reference variable for controlling the feed rate V.
  • Feed rate V can be specified directly (due to the elimination of the regulation) by means of the input interface 110 through the first data D1, whereas in further preferred embodiments in the first (regulated) operating mode an influence on the reference variable F (FIG.
  • FIG. 6 schematically shows a time diagram with a horizontal time axis t, the machine tool 200 operating in the first operating mode BAI in a first time range from the time t0 to the time t1, that is to say regulated, and in a second time range from the time The machine tool 200 is operated in the second operating mode BA2 until the time t3 in which the
  • Feed speed V is controlled.
  • the device 100, 100a is designed to do this when the feed speed V B E N which can be specified by the user B (in particular by means of the first data D1) is one
  • predeterminable first threshold value e.g. 80%, e.g.
  • Control device 210 of the machine tool 200 in which the Feed speed V of the machine tool 200 is controlled. This can be particularly expedient if a sensible, regulated operation of the machine tool with a comparatively low one specified by the user
  • Feed speed V B E N is no longer possible, the user B may still expect that the
  • Feed speed V is further reduced according to its specification. As a result, even if the predeterminable first threshold value is undershot, it is advantageous for the
  • the device 100, 100a is designed for this purpose when the one that can be specified by the user B.
  • Feed rate V B E N exceeds the predeterminable first threshold value, to cause the machine tool 200 to change from the second operating mode BA2 (feed rate controlled) to the first operating mode BAI (feed rate controlled) (for example again by a
  • Machine tool 200 so that the advantages of regulated operation can be used. At the same time, the user can benefit from the operating behavior of the machine tool
  • Feed rate 80% in the example), even if, in further preferred embodiments, a slightly higher default value (for example 105%) is sought, if the feed rate can be set by the user of 100%. This will be a transition from that to the
  • Feed rate applies to other preferred ones
  • the first threshold value can be predetermined, e.g. 80% based on a maximum possible feed rate in the
  • the first threshold value can also be specified dynamically, that is to say changed, for example, during operation of the device or the machine tool, for example as specified by a user and / or Dependency on operating parameters of the device or the machine tool.
  • FIG. 1 Further preferred embodiments relate to a machine tool 200 (FIG. 1), in particular
  • Laser processing machine for processing workpieces 300, wherein the machine tool 200 can be operated at least temporarily in one of the first operating modes BAI (FIG. 6) in which the feed speed V (FIG. 1) of the
  • Machine tool 200 is controlled by means of control device 210, machine tool 200 being at least one
  • the device 100, 100a can be arranged or provided externally to the machine tool 200, wherein a data connection A1 (FIG. 1) can be used to influence the reference variable F as a function of the first data D1.
  • a data connection A1 FIG. 1
  • the device 100, 100a can also be implemented in the
  • Machine tool 200 may be arranged or provided, wherein a corresponding internal data connection (not shown) can be used to influence the command variable F as a function of the first data D1.
  • the machine tool 200 is a laser cutting machine or a laser welding machine.
  • Machine tool 200 at least temporarily in a first
  • Operating mode BAI (Fig. 6) can be operated in which one
  • Feed speed V (FIG. 1) of the machine tool 200 is regulated by means of a control device 210, the device 100, 100a being provided, which the
  • Machine tool 200 influenced depending on the first data Dl.
  • the machine tool 200 (FIG. 1) is operated at least temporarily in the first operating mode BAI (FIG. 6), the reference variable F in the first operating mode BAI
  • Control device 210 is influenced as a function of the first data D1, and the machine tool 200 is operated at least temporarily in the second operating mode BA2 (FIG. 6), in which the feed speed V of the
  • Machine tool 200 is controlled, the first data D1 being used as a reference variable for controlling the feed rate V in the second operating mode BA2.
  • the command variable F (FIG. 1) of the control device 210 for the control and / or regulation of the feed speed V of the machine tool 200 is limited to a range of values which ensures reliable processing of a workpiece 300. This makes it possible to avoid undesired operating states or faulty machining of a workpiece 300, regardless of the first data D1.
  • FIG. 7 schematically shows a block diagram of a device 100b according to further preferred embodiments.
  • the device 100 according to FIG. 1 and / or the device 100a according to FIG. 3 can have the configuration 100b according to FIG. 7.
  • the device 100b has one
  • Computing unit 102 e.g. microprocessor and / or
  • Microcontroller and / or programmable logic module in particular FPGA, and / or application-specific
  • ASIC application specific integrated circuit
  • ASIC application specific integrated circuit
  • the storage unit 104 has a volatile memory 104a, in particular working memory (RAM), and a non-volatile memory 104b, e.g. a flash EEPROM, on.
  • RAM working memory
  • non-volatile memory 104b e.g. a flash EEPROM
  • At least one computer program PRG for the computing unit 102 is stored in the non-volatile memory 104b, which executes the method according to the embodiments and / or another operation of the
  • control device 210 of the machine tool 200 can have the configuration shown in FIG. 7, wherein the
  • Control device 210 by the one shown in FIG. 7
  • Configuration 100b can be realized, the optional input interface being indicated by block 110.
  • assignment rules ZV1, ZV2, ZV3 (FIG. 3) or table T (FIG. 5) can also be stored at least temporarily in the memory device 104, cf. the reference symbol ZV from FIG. 7.
  • the reference symbol ZV from FIG. 7 can also be stored at least temporarily in the memory device 104, cf. the reference symbol ZV from FIG. 7.
  • Control device 210 configured such that, in particular in a “nominal state” (correctly set
  • Machine tool 200 and closely tolerated workpiece 300 results in a feed rate V that corresponds at least approximately to a reference feed rate for the case of controlled operation or is slightly above it.
  • the principle according to the embodiments advantageously makes it possible to provide an operating concept which is intuitive for the user or operator B (FIG. 1) of the machine tool 200 and which, in particular, permits operation similar to machine tools without regulating the feed rate. This results in a behavior that is easy to understand for the user or operator B during the operation of the
  • Feed speed V increases (at least not decreases) the feed speed V.
  • Operator B expects that when the feed rate control V is activated, no incorrect cut will occur.
  • Operator B expects a known response when adjusting potentiometer ("Poti") 110
  • Feed speed V The operator B would like to keep control even in the controlled operation of the machine tool 200, for example reducing the position of the potentiometer 110 (corresponding to smaller values of the first data D1, corresponding to a lower feed speed V) to cut more robustly or nicely, but he never wants to cut slower than necessary.
  • the operator increases the
  • the reference variable F influenced by the potentiometer 110 leads to a normal feed setting under nominal conditions.
  • a table T (FIG. 5) with several (> 1) values F 'can be used for this
  • the table T (FIG. 5), which can also be referred to as the “reference variable table”, or their values can be shifted, so that when the regulation of the feed speed V is activated
  • Nominal conditions set a somewhat larger feed (approx. 5-10%). In this way e.g. targeted one in

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Abstract

Vorrichtung zum Betreiben einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Laserbearbeitungsmaschine, wobei die Werkzeugmaschine zumindest zeitweise in einer ersten Betriebsart betreibbar ist, in der eine Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine mittels einer Regeleinrichtung geregelt wird, wobei die Vorrichtung eine Eingabeschnittstelle zur Eingabe von ersten Daten durch einen Benutzer aufweist, und wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, die ersten Daten über die Eingabeschnittstelle entgegenzunehmen und eine Führungsgröße der Regeleinrichtung für die Regelung der Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine in Abhängigkeit der ersten Daten zu beeinflussen.

Description

Titel: Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer
Werkzeugmaschine
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Offenbarung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer
Laserbearbeitungsmaschine .
Die Offenbarung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer
Laserbearbeitungsmaschine .
Weiter betrifft die Offenbarung eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Laserbearbeitungsmaschine. Stand der Technik
Aus der WO 2010/045935 Al sind eine Vorrichtung und ein
Verfahren zur Steuerung einer Bearbeitungsanlage bekannt.
Beschreibung der Erfindung
Bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine
Vorrichtung zum Betreiben einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Laserbearbeitungsmaschine, wobei die Werkzeugmaschine zumindest zeitweise in einer ersten Betriebsart betreibbar ist, in der eine Vorschubgeschwindigkeit („Vorschub") der Werkzeugmaschine mittels einer Regeleinrichtung geregelt wird, wobei die Vorrichtung eine Eingabeschnittstelle zur Eingabe von ersten Daten durch einen Benutzer aufweist, und wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, die ersten Daten über die Eingabeschnittstelle entgegenzunehmen und eine Führungsgröße der Regeleinrichtung für die Regelung der
Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine in Abhängigkeit der ersten Daten zu beeinflussen. Dadurch kann der Benutzer vorteilhaft Einfluss auf die Bearbeitung durch die
Werkzeugmaschine nehmen. Insbesondere ist hierdurch
ermöglicht, ein intuitives Bedienkonzept auch für einen - zumindest zeitweise erfolgenden - geregelten Betrieb der
Werkzeugmaschine bereitzustellen, bei dem der Benutzer trotz der Regelung die Bearbeitung beeinflussen kann.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die ersten Daten eine durch den Benutzer vorgebbare
Vorschubgeschwindigkeit charakterisieren, wobei die
Vorrichtung dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit der ersten Daten zweite Daten zu bilden und die Führungsgröße der
Regeleinrichtung für die Regelung der Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine in Abhängigkeit der zweiten Daten zu beeinflussen. Dadurch sind weitere Freiheitsgrade bei der Beeinflussung der Führungsgröße gegeben.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Vorrichtung mehrere Zuordnungsvorschriften aufweist, welche jeweils unterschiedlichen Werten der durch den Benutzer vorgebbaren Vorschubgeschwindigkeit unterschiedliche Werte zur Beeinflussung der Führungsgröße zuordnen, wobei insbesondere wenigstens eine der mehrere Zuordnungsvorschriften wenigstens eine Tabelle umfasst. Somit kann beispielsweise in
Abhängigkeit von einem Material und/oder sonstigen
Eigenschaften eines mittels der Werkzeugmaschine zu
bearbeitenden Werkstücks und/oder in Abhängigkeit von einem bestimmten Benutzer eine entsprechende Zuordnungsvorschrift ausgewählt werden, die z.B. für den jeweiligen Anwendungsfall optimiert sein kann.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass wenigstens eine der mehreren Zuordnungsvorschriften eine lineare Zuordnung bewirkt, wodurch sich eine intuitive
Bedienung und insbesondere Möglichkeit zur Beeinflussung der Vorschubgeschwindigkeit ergibt.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass wenigstens eine der mehreren Zuordnungsvorschriften eine nichtlineare Zuordnung bewirkt. Auf diese Weise kann z.B. eine Empfindlichkeit der Beeinflussung der Führungsgröße in
Abhängigkeit von Werten der durch den Benutzer vorgebbaren Vorschubgeschwindigkeit vorgegeben werden. Beispielsweise ist denkbar, für vergleichsweise große Werte der durch den
Benutzer vorgebbaren Vorschubgeschwindigkeit eine Zuordnung zu Werten für die Beeinflussung der Führungsgröße derart zu gestalten, dass sich vergleichsweise kleine Änderungen zur Beeinflussung der Führungsgröße ergeben, wohingegen für z.B. vergleichsweise kleine Werte der durch den Benutzer
vorgebbaren Vorschubgeschwindigkeit eine Zuordnung zu den Werten für die Beeinflussung der Führungsgröße derart
gestaltet ist, dass sich vergleichsweise größere Änderungen ergeben .
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Eingabeschnittstelle wenigstens ein Potentiometer aufweist. Das Potentiometer ermöglicht eine effiziente
Benutzereingabe von gewünschten Werten für die
Vorschubgeschwindigkeit, wobei beispielsweise ein Wertebereich von 0% (Prozent) bis 120% der möglichen
Vorschubgeschwindigkeit (insbesondere bezogen auf einen bei weiteren Ausführungsformen ggf. auch möglichen gesteuerten Betrieb, in dem eine Vorschubgeschwindigkeit der
Werkzeugmaschine gesteuert wird, s.u.) durch die ersten Daten abdeckbar ist. Der genannte Wertebereich kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen insbesondere auch über 100% liegen, weil in dem geregelten Betrieb, in dem die
Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine mittels der Regeleinrichtung geregelt wird, im Gegensatz zu dem
gesteuerten Betrieb höhere Geschwindigkeiten (wiederum bezogen auf die maximal mögliche Vorschubgeschwindigkeit in dem gesteuerten Betrieb) erreicht werden können, beispielsweise bei entsprechender Werkstoffqualität und/oder Hitzestau in dem Werkstück, usw.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann alternativ oder ergänzend zu dem Potentiometer auch ein Inkrementalgeber vorgesehen sein, um die ersten Daten einzugeben. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann alternativ oder ergänzend zu dem Potentiometer auch ein Bedienfeld, insbesondere elektronisches Bedienfeld, vorgesehen sein, das zur grafischen und/oder textuellen Eingabe von Daten, insbesondere (auch) den ersten Daten, ausgebildet ist. Beispielsweise ist bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen auch die Bereitstellung einer grafischen Benutzeroberfläche durch die Eingabeschnittstelle denkbar, z.B. auf einer berührungsempfindlichen
Anzeigevorrichtung (insbesondere berührungsempfindlicher Flachbildschirm, „Touchscreen") .
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Werkzeugmaschine zumindest zeitweise in einer zweiten Betriebsart betreibbar ist, in der eine
Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine gesteuert wird, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, dann, wenn die Werkzeugmaschine in der zweiten Betriebsart betrieben wird, die ersten Daten als Führungsgröße für die Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit auszugeben. Mit anderen Worten kann bei diesen Ausführungsformen während der zweiten Betriebsart der Werkzeugmaschine die Vorschubgeschwindigkeit direkt
(aufgrund des Entfalls der Regelung) durch die ersten Daten vorgegeben werden, wohingegen bei weiteren bevorzugten
Ausführungsformen in der ersten (geregelten) Betriebsart eine Einflussnahme auf die Führungsgröße der Regelung mittels der ersten Daten ermöglicht ist, wodurch vorteilhaft eine
gesteigerte Sicherheit bei dem Betrieb der Werkzeugmaschine gegeben ist.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, dann, wenn die durch den Benutzer (insbesondere mittels der ersten Daten) vorgebbare Vorschubgeschwindigkeit einen vorgebbaren ersten Schwellwert (beispielsweise 80%, z.B. bezogen auf die genannte maximal mögliche Vorschubgeschwindigkeit in dem gesteuerten Betrieb) unterschreitet, einen Wechsel der Werkzeugmaschine von der ersten Betriebsart zu einer oder der zweiten
Betriebsart zu veranlassen (beispielsweise durch
Signalisierung an eine bzw. die Regeleinrichtung der
Werkzeugmaschine) , in der die Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine gesteuert wird. Dies kann besonders
zweckmäßig sein, wenn ein sinnvoller geregelter Betrieb der Werkzeugmaschine mit einer durch den Benutzer vorgegebenen vergleichsweise geringen Vorschubgeschwindigkeit nicht (mehr) möglich ist, der Benutzer ggf. dennoch erwartet, dass die Vorschubgeschwindigkeit entsprechend seiner Vorgabe weiter reduziert wird. Dadurch ist auch bei Unterschreiten des vorgebbaren ersten Schwellwerts vorteilhaft ein für den
Benutzer nachvollziehbares Betriebsverhalten und gleichzeitig ein zuverlässiger Betrieb der Werkzeugmaschine sichergestellt.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, dann, wenn die durch den Benutzer vorgebbare Vorschubgeschwindigkeit den vorgebbaren ersten Schwellwert überschreitet, einen Wechsel der Werkzeugmaschine von der zweiten Betriebsart
(Vorschubgeschwindigkeit gesteuert) zu der ersten Betriebsart (Vorschubgeschwindigkeit geregelt) zu veranlassen
(beispielsweise wiederum durch eine Signalisierung an die Regeleinrichtung der Werkzeugmaschine) , so dass die Vorteile des geregelten Betriebs genutzt werden können. Gleichzeitig kann der Benutzer das Betriebsverhalten der Werkzeugmaschine vorteilhaft weiterhin nachvollziehbar beeinflussen, nämlich durch die Vorgabe der ersten Daten, die wie bereits
beschrieben auf die Führungsgröße der Regeleinrichtung für die Regelung der Vorschubgeschwindigkeit wirken. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass sich im geregelten Betrieb bei Erreichen des vorgebbaren ersten Schwellwerts, insbesondere unter Nominalbedingungen (z.B. korrekt eingestellte Werkzeugmaschine und eng
toleriertes Werkstück) , genau der dem ersten Schwellwert entsprechende Vorgabewert des gesteuerten Betriebs einstellt (korrespondierend mit der durch den Benutzer vorgebbaren
Vorschubgeschwindigkeit, im Beispiel 80%) , auch wenn bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ggf. bei einer durch den Benutzer vorgebbaren Vorschubgeschwindigkeit von 100% ein geringfügig höherer Vorgabewert (zum Beispiel 105%) angestrebt wird. Damit wird ein Übergang von dem - bezogen auf die
Vorschubgeschwindigkeit - geregelten Betrieb zu dem
gesteuerten Betrieb möglichst sanft, insbesondere ohne
sprunghafte Änderung der Vorschubgeschwindigkeit, gestaltet. Dies kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen
beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der genannte sanfte Übergang in der wenigstens einen Zuordnungsvorschrift bzw. Tabelle berücksichtigt wird.
Für einen Übergang von dem gesteuerten Betrieb zu dem
geregelten Betrieb, z.B. bei einem Überschreiten des ersten Schwellwerts durch die durch den Benutzer vorgebbare
Vorschubgeschwindigkeit, gilt bei weiteren bevorzugten
Ausführungsformen Entsprechendes, so dass auch bei einem
Betriebsartenwechsel in dieser Richtung ein sanfter Übergang bezüglich der Vorschubgeschwindigkeit realisiert wird.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann der erste Schwellwert fest vorgegeben werden, z.B. zu 80% bezogen auf eine maximal mögliche Vorschubgeschwindigkeit in dem
gesteuerten Betrieb der Werkzeugmaschine. Bei weiteren
bevorzugten Ausführungsformen kann der erste Schwellwert auch dynamisch vorgegeben werden, also z.B. während des Betriebs der Vorrichtung bzw. der Werkzeugmaschine geändert werden, z.B. nach Vorgabe durch einen Benutzer und/oder in
Abhängigkeit von Betriebsparametern der Vorrichtung bzw. der Werkzeugmaschine .
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Werkzeugmaschine, insbesondere Laserbearbeitungsmaschine, zur Bearbeitung von Werkstücken, wobei die Werkzeugmaschine zumindest zeitweise in einer ersten Betriebsart betreibbar ist, in der eine Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine mittels einer Regeleinrichtung geregelt wird, mit wenigstens einer Vorrichtung gemäß den Ausführungsformen.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Werkzeugmaschine eine Laserschneidmaschine oder eine Laserschweißmaschine ist.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Regeleinrichtung dazu ausgebildet ist, in der ersten Betriebsart eine, insbesondere maximale,
Vorschubgeschwindigkeit einzustellen, die größer oder gleich einer Referenz-Vorschubgeschwindigkeit eines bzw. des
gesteuerten Betriebs ist. Dies kann bei weiteren
Ausführungsformen insbesondere in einem „Nominalzustand" (z.B. korrekt eingestellte Werkzeugmaschine und eng toleriertes Werkstück) erfolgen, beispielsweise durch entsprechende
Vorgabe einer bzw. der Führungsgröße.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer Laserbearbeitungsmaschine, wobei die Werkzeugmaschine zumindest zeitweise in einer ersten Betriebsart betreibbar ist, in der eine Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine mittels einer Regeleinrichtung geregelt wird, wobei eine
Vorrichtung vorgesehen ist, die eine Eingabeschnittstelle zur Eingabe von ersten Daten durch einen Benutzer aufweist, und wobei die Vorrichtung die ersten Daten über die
Eingabeschnittstelle entgegennimmt und eine Führungsgröße der Regeleinrichtung für die Regelung der Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine in Abhängigkeit der ersten Daten
beeinflusst .
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Werkzeugmaschine zumindest zeitweise in der ersten Betriebsart betrieben wird, wobei in der ersten Betriebsart die Führungsgröße der Regeleinrichtung in Abhängigkeit der ersten Daten beeinflusst wird, und wobei die Werkzeugmaschine zumindest zeitweise in einer zweiten Betriebsart betrieben wird, in der die Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine gesteuert wird, wobei in der zweiten Betriebsart die ersten Daten als Führungsgröße für die Steuerung der
Vorschubgeschwindigkeit verwendet werden.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Führungsgröße der Regeleinrichtung für die Steuerung und/oder Regelung der Vorschubgeschwindigkeit der
Werkzeugmaschine auf einen Wertebereich begrenzt wird, der eine prozesssichere Bearbeitung eines Werkstücks sicherstellt. Dadurch können unerwünschte Betriebszustände bzw. eine
fehlerhafte Bearbeitung eines Werkstücks - unabhängig von den ersten Daten - vermieden werden. Gleichwohl kann der Benutzer mittels der ersten Daten eine Einstellung z.B. zwischen langsamer und schneller Laserbearbeitung vornehmen, wobei unabhängig von der jeweiligen Einstellung die
Prozesssicherheit durch die Regelung mittels der
Regeleinrichtung sichergestellt wird. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger
Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.
In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm gemäß bevorzugter Ausführungsformen,
Figur 2 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm eines
Verfahrens gemäß bevorzugter Ausführungsformen,
Figur 3 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer
Vorrichtung gemäß weiterer bevorzugter
Ausführungsformen,
Figur 4 schematisch ein vereinfachtes Flussdiagramm gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen,
Figur 5 schematisch eine Tabelle gemäß weiterer bevorzugter
Ausführungsformen,
Figur 6 schematisch ein Zeitdiagramm gemäß weiterer
bevorzugter Ausführungsformen, und
Figur 7 schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer
Vorrichtung gemäß weiterer bevorzugter
Ausführungsformen . Figur 1 zeigt schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Vorrichtung 100 zum Betreiben einer Werkzeugmaschine 200 gemäß bevorzugter Ausführungsformen. Bei der Werkzeugmaschine 200 kann es sich z.B. um eine Laserbearbeitungsmaschine handeln, die dazu ausgebildet ist, ein Werkstück 300 mittels Laserstrahlung zu bearbeiten, wobei das Werkstück 300 z.B. mit einer vorgebbaren Vorschubgeschwindigkeit V relativ zu einem die Laserstrahlung emittierenden Laserbearbeitungskopf 220 der Werkzeugmaschine 200 bewegbar ist und/oder umgekehrt. Hierzu kann die Werkzeugmaschine 200 in einer ersten Betriebsart die Vorschubgeschwindigkeit V mittels einer Regeleinrichtung 210 regeln .
Eine Führungsgröße F für die Regelung der
Vorschubgeschwindigkeit V mittels der Regeleinrichtung 210 kann beispielsweise durch Konfigurationsdaten für die
Werkzeugmaschine 200 bzw. eine Parametrierung vorgegeben sein.
Die Vorrichtung 100 weist eine Eingabeschnittstelle 110, zur Eingabe von ersten Daten Dl durch einen Benutzer B auf. Die Vorrichtung 100 ist dazu ausgebildet, die ersten Daten Dl über die Eingabeschnittstelle 110 entgegenzunehmen, vgl. auch
Schritt 400 des Flussdiagramms in Fig. 2, und die
Führungsgröße F der Regeleinrichtung 210 für die Regelung der Vorschubgeschwindigkeit V der Werkzeugmaschine 200 in
Abhängigkeit der ersten Daten Dl zu beeinflussen, vgl. Pfeil Al aus Fig. 1 und Schritt 402 aus Fig.2.
Dadurch kann der Benutzer B vorteilhaft Einfluss auf die
Bearbeitung des Werkstücks 300 durch die Werkzeugmaschine 200 nehmen. Insbesondere ist hierdurch ermöglicht, ein intuitives Bedienkonzept auch für einen - zumindest zeitweise erfolgenden - geregelten Betrieb der Werkzeugmaschine 200 bereitzustellen, bei dem der Benutzer B trotz der Regelung die Bearbeitung beeinflussen kann.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Vorrichtung 100 (Fig. 1) wenigstens eine
Zuordnungsvorschrift ZV1 (vgl. auch weiter unten, Fig. 3) aufweist, welche z.B. den ersten Daten Dl unterschiedliche Werte zur Beeinflussung der Führungsgröße F zuordnet, wobei die Zuordnungsvorschrift insbesondere wenigstens eine Tabelle umfasst. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann beispielsweise auch eine Zuordnungsvorschrift der Form F = x * Dl vorgesehen sein, also eine lineare Funktion, die eine
Beeinflussung der Führungsgröße F in Abhängigkeit der ersten Daten Dl und eines Faktors x bewirkt. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen sind auch andere Funktionen als die
vorstehend beispielhaft genannte lineare Funktion verwendbar.
Figur 3 zeigt schematisch ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Vorrichtung 100a gemäß weiterer bevorzugter
Ausführungsformen, bei denen vorgesehen ist, dass die ersten Daten Dl eine durch den Benutzer B vorgebbare
Vorschubgeschwindigkeit VBEN charakterisieren, wobei die
Vorrichtung 100a dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit der ersten Daten Dl zweite Daten D2 zu bilden und die
Führungsgröße F (Fig. 1) der Regeleinrichtung 210 für die Regelung der Vorschubgeschwindigkeit V der Werkzeugmaschine 200 in Abhängigkeit der zweiten Daten D2 zu beeinflussen.
Dadurch sind weitere Freiheitsgrade bei der Beeinflussung der Führungsgröße F gegeben.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Vorrichtung 100a mehrere Zuordnungsvorschriften ZV1, ZV2, ZV3 aufweist, welche jeweils unterschiedlichen Werten der durch den Benutzer vorgebbaren Vorschubgeschwindigkeit VBEN unterschiedliche Werte F' zur Beeinflussung der Führungsgröße F zuordnen, wobei insbesondere wenigstens eine der mehrere Zuordnungsvorschriften wenigstens eine Tabelle umfasst. Somit kann beispielsweise in Abhängigkeit von einem Material und/oder sonstigen Eigenschaften eines mittels der
Werkzeugmaschine 200 zu bearbeitenden Werkstücks 300 und/oder in Abhängigkeit von einem bestimmten Benutzer B eine
entsprechende Zuordnungsvorschrift ZV1, ZV2, ZV3 ausgewählt werden, die z.B. für den jeweiligen Anwendungsfall optimiert sein kann. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann demgegenüber auch nur eine Zuordnungsvorschrift ZV1 vorgesehen sein .
Vorliegend weist die Vorrichtung 100a eine optionale
Datenschnittstelle 120 auf, die eine Ausgabe der zweiten Daten D2 bzw. der Werte F' an die Werkzeugmaschine 200 bzw. ihre Regeleinrichtung 210 realisiert, vgl. auch den Pfeil Al aus Fig. 1. Bei weiteren Ausführungsformen kann die Vorrichtung 100, 100a auch in die Werkzeugmaschine 200 bzw. die
Regeleinrichtung 210 integriert sein.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass wenigstens eine der mehreren Zuordnungsvorschriften ZV1, ZV2, ZV3 eine lineare Zuordnung bewirkt, wodurch sich eine intuitive Bedienung und insbesondere Möglichkeit zur
Beeinflussung der Vorschubgeschwindigkeit ergibt. Dies ist nachstehend beispielhaft anhand des Flussdiagramms aus Fig. 4 beschrieben. Gezeigt ist eine durch den Benutzer B (Fig. 1) vorgebbare Vorschubgeschwindigkeit VBEtn wie sie beispielsweise über die Eingabeschnittstelle 110 eingebbar ist.
Beispielsweise weist die durch den Benutzer B (Fig. 1) vorgebbare Vorschubgeschwindigkeit VBEN einen möglichen Wertebereich von Null bis 100 auf. Mittels der beispielhaft betrachteten ersten Zuordnungsvorschrift ZV1 (Fig. 4) kann vorteilhaft jedem möglichen Wert der durch den Benutzer B (Fig. 1) vorgebbaren Vorschubgeschwindigkeit VBEN ein
entsprechender Wert F' (z.B. wiederum von 0 bis 100 oder z.B. von 0 bis 50, usw.) zur Beeinflussung der Führungsgröße F zugeordnet werden, der der Regeleinrichtung 210 zuführbar ist. Die erste Zuordnungsvorschrift ZV1 gemäß Fig. 4 kann bei bevorzugten Ausführungsformen beispielsweise mittels einer Tabelle T, vgl. Fig. 5, realisiert werden. Die Tabelle T weist zwei Spalten Sl, S2 auf und N viele Zeilen ZI bis ZN, wobei die erste Spalte Sl mögliche Werte der durch den Benutzer B (Fig. 1) vorgebbaren Vorschubgeschwindigkeit VBEN und die zweite Spalte S2 die zuzuordnenden Werte F' aufweist, mittels derer die Führungsgröße F beeinflusst wird.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass wenigstens eine der mehreren Zuordnungsvorschriften ZV1, ZV2, ZV3 (Fig. 3) eine nichtlineare Zuordnung bewirkt. Auf diese Weise kann z.B. eine Empfindlichkeit der Beeinflussung der Führungsgröße F in Abhängigkeit von Werten der durch den Benutzer vorgebbaren Vorschubgeschwindigkeit VBEN vorgegeben werden. Beispielsweise ist denkbar, für vergleichsweise große Werte der durch den Benutzer vorgebbaren
Vorschubgeschwindigkeit VBEN eine Zuordnung zu Werten F' für die Beeinflussung der Führungsgröße F derart zu gestalten, dass sich vergleichsweise kleine Änderungen zur Beeinflussung der Führungsgröße ergeben, wohingegen für z.B. vergleichsweise kleine Werte der durch den Benutzer vorgebbaren
Vorschubgeschwindigkeit VBEN eine Zuordnung zu den Werten F' für die Beeinflussung der Führungsgröße derart gestaltet ist, dass sich vergleichsweise größere Änderungen ergeben. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Eingabeschnittstelle 110 (Fig. 1) wenigstens ein Potentiometer aufweist bzw. als Potentiometer ausgebildet ist. Das Potentiometer ermöglicht eine effiziente Benutzereingabe von gewünschten Werten für die Vorschubgeschwindigkeit, wobei beispielsweise ein Wertebereich von 0% bis 120% der möglichen Vorschubgeschwindigkeit (insbesondere bezogen auf einen bei weiteren Ausführungsformen ggf. auch möglichen gesteuerten Betrieb BA2 (s.u.), in der die Vorschubgeschwindigkeit V der Werkzeugmaschine 200 gesteuert wird) durch die ersten Daten abdeckbar Dl ist. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann alternativ oder ergänzend zu dem Potentiometer auch ein Inkrementalgeber oder eine vergleichbare Vorrichtung
vorgesehen sein, um die ersten Daten Dl einzugeben.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann alternativ oder ergänzend zu dem Potentiometer auch ein Bedienfeld (nicht gezeigt) , insbesondere elektronisches Bedienfeld, vorgesehen sein, das zur grafischen und/oder textuellen Eingabe von
Daten, insbesondere (auch) den ersten Daten Dl, ausgebildet ist. Beispielsweise ist bei weiteren bevorzugten
Ausführungsformen auch die Bereitstellung einer grafischen Benutzeroberfläche durch die Eingabeschnittstelle 110 denkbar, z.B. auf einer berührungsempfindlichen Anzeigevorrichtung (insbesondere berührungsempfindlicher Flachbildschirm,
„Touchscreen") .
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Werkzeugmaschine 200 (Fig. 1) zumindest zeitweise in einer zweiten Betriebsart betreibbar ist, in der eine
Vorschubgeschwindigkeit V der Werkzeugmaschine 200 gesteuert wird, wobei die Vorrichtung 100, 100a dazu ausgebildet ist, dann, wenn die Werkzeugmaschine 200 in der zweiten Betriebsart betrieben wird, die ersten Daten Dl als Führungsgröße für die Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit V auszugeben. Mit anderen Worten kann bei diesen Ausführungsformen während der zweiten Betriebsart der Werkzeugmaschine 200 die
Vorschubgeschwindigkeit V direkt (aufgrund des Entfalls der Regelung) mittels der Eingabeschnittstelle 110 durch die ersten Daten Dl vorgegeben werden, wohingegen bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen in der ersten (geregelten) Betriebsart eine Einflussnahme auf die Führungsgröße F (Fig.
1) der Regelung mittels der ersten Daten Dl ermöglicht ist, wodurch vorteilhaft eine gesteigerte Sicherheit bei dem
Betrieb der Werkzeugmaschine 200 gegeben ist. Figur 6 zeigt hierzu schematisch ein Zeitdiagramm mit horizontaler Zeitachse t, wobei in einem ersten Zeitbereich von dem Zeitpunkt tO bis zu dem Zeitpunkt tl ein Betrieb der Werkzeugmaschine 200 in der ersten Betriebsart BAI erfolgt, also geregelt, und wobei in einem zweiten Zeitbereich von dem Zeitpunkt t2 bis zu dem Zeitpunkt t3 ein Betrieb der Werkzeugmaschine 200 in der zweiten Betriebsart BA2 erfolgt, in der die
Vorschubgeschwindigkeit V gesteuert wird.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Vorrichtung 100, 100a dazu ausgebildet ist, dann, wenn die durch den Benutzer B (insbesondere mittels der ersten Daten Dl) vorgebbare Vorschubgeschwindigkeit VBEN einen
vorgebbaren ersten Schwellwert (beispielsweise 80%, z.B.
bezogen auf die genannte maximal mögliche
Vorschubgeschwindigkeit in dem gesteuerten Betrieb)
unterschreitet, einen Wechsel der Werkzeugmaschine 200 von der ersten Betriebsart BAI zu der zweiten Betriebsart BA2 zu veranlassen (beispielsweise durch Signalisierung an die
Regeleinrichtung 210 der Werkzeugmaschine 200), in der die Vorschubgeschwindigkeit V der Werkzeugmaschine 200 gesteuert wird. Dies kann besonders zweckmäßig sein, wenn ein sinnvoller geregelter Betrieb der Werkzeugmaschine mit einer durch den Benutzer vorgegebenen vergleichsweise geringen
Vorschubgeschwindigkeit VBEN nicht (mehr) möglich ist, der Benutzer B ggf. dennoch erwartet, dass die
Vorschubgeschwindigkeit V entsprechend seiner Vorgabe weiter reduziert wird. Dadurch ist auch bei Unterschreiten des vorgebbaren ersten Schwellwerts vorteilhaft ein für den
Benutzer B nachvollziehbares Betriebsverhalten und
gleichzeitig ein zuverlässiger Betrieb der Werkzeugmaschine 200 sichergestellt.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Vorrichtung 100, 100a dazu ausgebildet ist, dann, wenn die durch den Benutzer B vorgebbare
Vorschubgeschwindigkeit VBEN den vorgebbaren ersten Schwellwert überschreitet, einen Wechsel der Werkzeugmaschine 200 von der zweiten Betriebsart BA2 (Vorschubgeschwindigkeit gesteuert) zu der ersten Betriebsart BAI (Vorschubgeschwindigkeit geregelt) zu veranlassen (beispielsweise wiederum durch eine
Signalisierung an die Regeleinrichtung 210 der
Werkzeugmaschine 200), so dass die Vorteile des geregelten Betriebs genutzt werden können. Gleichzeitig kann der Benutzer das Betriebsverhalten der Werkzeugmaschine vorteilhaft
weiterhin nachvollziehbar beeinflussen, nämlich durch die Vorgabe der ersten Daten Dl, die wie bereits beschrieben auf die Führungsgröße F der Regeleinrichtung 210 für die Regelung der Vorschubgeschwindigkeit V wirken.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass sich im geregelten Betrieb bei Erreichen des vorgebbaren ersten Schwellwerts, insbesondere unter Nominalbedingungen (z.B. korrekt eingestellte Werkzeugmaschine und eng toleriertes Werkstück) , genau der dem ersten Schwellwert entsprechende Vorgabewert des gesteuerten Betriebs einstellt (korrespondierend mit der durch den Benutzer vorgebbaren
Vorschubgeschwindigkeit, im Beispiel 80%) , auch wenn bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ggf. bei einer durch den Benutzer vorgebbaren Vorschubgeschwindigkeit von 100% ein geringfügig höherer Vorgabewert (zum Beispiel 105%) angestrebt wird. Damit wird ein Übergang von dem - bezogen auf die
Vorschubgeschwindigkeit - geregelten Betrieb zu dem
gesteuerten Betrieb möglichst sanft, insbesondere ohne
sprunghafte Änderung der Vorschubgeschwindigkeit, gestaltet. Dies kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen
beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der genannte sanfte Übergang in der wenigstens einen Zuordnungsvorschrift ZV1 (Fig. 3) bzw. in einer Tabelle berücksichtigt wird.
Für einen Übergang von dem gesteuerten Betrieb zu dem
geregelten Betrieb, z.B. bei einem Überschreiten des ersten Schwellwerts durch die durch den Benutzer vorgebbare
Vorschubgeschwindigkeit, gilt bei weiteren bevorzugten
Ausführungsformen Entsprechendes, so dass auch bei einem
Betriebsartenwechsel in dieser Richtung ein sanfter Übergang bezüglich der Vorschubgeschwindigkeit V realisiert wird.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann der erste Schwellwert fest vorgegeben werden, z.B. zu 80% bezogen auf eine maximal mögliche Vorschubgeschwindigkeit in dem
gesteuerten Betrieb der Werkzeugmaschine. Bei weiteren
bevorzugten Ausführungsformen kann der erste Schwellwert auch dynamisch vorgegeben werden, also z.B. während des Betriebs der Vorrichtung bzw. der Werkzeugmaschine geändert werden, z.B. nach Vorgabe durch einen Benutzer und/oder in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Vorrichtung bzw. der Werkzeugmaschine .
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf eine Werkzeugmaschine 200 (Fig. 1), insbesondere
Laserbearbeitungsmaschine, zur Bearbeitung von Werkstücken 300, wobei die Werkzeugmaschine 200 zumindest zeitweise in einer der ersten Betriebsart BAI (Fig. 6) betreibbar ist, in der die Vorschubgeschwindigkeit V (Fig. 1) der
Werkzeugmaschine 200 mittels der Regeleinrichtung 210 geregelt wird, wobei die Werkzeugmaschine 200 wenigstens eine
Vorrichtung 100, 100a gemäß den Ausführungsformen aufweist.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungen kann die Vorrichtung 100, 100a extern zu der Werkzeugmaschine 200 angeordnet bzw. vorgesehen sein, wobei eine Datenverbindung Al (Fig. 1) nutzbar ist, um die Führungsgröße F in Abhängigkeit der ersten Daten Dl zu beeinflussen. Bei weiteren bevorzugten
Ausführungen kann die Vorrichtung 100, 100a auch in der
Werkzeugmaschine 200 angeordnet bzw. vorgesehen sein, wobei eine entsprechende interne Datenverbindung (nicht gezeigt) nutzbar ist, um die Führungsgröße F in Abhängigkeit der ersten Daten Dl zu beeinflussen.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Werkzeugmaschine 200 eine Laserschneidmaschine oder eine Laserschweißmaschine ist.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen beziehen sich auf ein Verfahren zum Betreiben einer Werkzeugmaschine 200,
insbesondere einer Laserbearbeitungsmaschine, wobei die
Werkzeugmaschine 200 zumindest zeitweise in einer ersten
Betriebsart BAI (Fig. 6) betreibbar ist, in der eine
Vorschubgeschwindigkeit V (Fig. 1) der Werkzeugmaschine 200 mittels einer Regeleinrichtung 210 geregelt wird, wobei die Vorrichtung 100, 100a vorgesehen ist, die die
Eingabeschnittstelle 110 zur Eingabe von ersten Daten Dl durch den Benutzer B aufweist, und wobei die Vorrichtung 100, 100a die ersten Daten Dl über die Eingabeschnittstelle 110
entgegennimmt und die Führungsgröße F der Regeleinrichtung 210 für die Regelung der Vorschubgeschwindigkeit V der
Werkzeugmaschine 200 in Abhängigkeit der ersten Daten Dl beeinflusst .
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Werkzeugmaschine 200 (Fig. 1) zumindest zeitweise in der ersten Betriebsart BAI (Fig. 6) betrieben wird, wobei in der ersten Betriebsart BAI die Führungsgröße F der
Regeleinrichtung 210 in Abhängigkeit der ersten Daten Dl beeinflusst wird, und wobei die Werkzeugmaschine 200 zumindest zeitweise in der zweiten Betriebsart BA2 (Fig. 6) betrieben wird, in der die Vorschubgeschwindigkeit V der
Werkzeugmaschine 200 gesteuert wird, wobei in der zweiten Betriebsart BA2 die ersten Daten Dl als Führungsgröße für die Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit V verwendet werden.
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die Führungsgröße F (Fig. 1) der Regeleinrichtung 210 für die Steuerung und/oder Regelung der Vorschubgeschwindigkeit V der Werkzeugmaschine 200 auf einen Wertebereich begrenzt wird, der eine prozesssichere Bearbeitung eines Werkstücks 300 sicherstellt. Dadurch können unerwünschte Betriebszustände bzw. eine fehlerhafte Bearbeitung eines Werkstücks 300 - unabhängig von den ersten Daten Dl - vermieden werden.
Figur 7 zeigt schematisch ein Blockdiagramm einer Vorrichtung 100b gemäß weiteren bevorzugten Ausführungsformen. Beispielsweise kann die Vorrichtung 100 gemäß Fig. 1 und/oder die Vorrichtung 100a gemäß Fig. 3 die Konfiguration 100b nach Fig. 7 aufweisen. Die Vorrichtung 100b weist eine
Recheneinheit 102 (z.B. Mikroprozessor und/oder
Mikrocontroller und/oder programmierbarer Logikbaustein, insbesondere FPGA, und/oder anwendungsspezifischer
integrierter Schaltkreis, ASIC, und/oder digitaler
Signalprozessor, DSP, und/oder eine Kombination hieraus) und eine Speichereinheit 104 auf. Die Speichereinheit 104 weist einen flüchtigen Speicher 104a, insbesondere Arbeitsspeicher (RAM), und einen nichtflüchtigen Speicher 104b, z.B. ein Flash-EEPROM, auf. In dem nichtflüchtigen Speicher 104b ist wenigstens ein Computerprogramm PRG für die Recheneinheit 102 gespeichert, das die Ausführung des Verfahrens gemäß den Ausführungsformen und/oder einen sonstigen Betrieb der
Vorrichtung 100, 100a und/oder der Werkzeugmaschine 200 steuert .
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann (auch) die Regeleinrichtung 210 der Werkzeugmaschine 200 die in Fig. 7 abgebildete Konfiguration aufweisen, wobei das
Computerprogramm PRG beispielsweise die Regelung der
Vorschubgeschwindigkeit V realisiert.
Alternativ oder ergänzend kann die Funktionalität sowohl der Vorrichtung 100, 100a als auch die Funktionalität der
Regeleinrichtung 210 durch die in Fig. 7 abgebildete
Konfiguration 100b realisiert werden, wobei die optionale Eingabeschnittstelle durch den Block 110 angedeutet ist.
Insbesondere können auch die Zuordnungsvorschriften ZV1, ZV2, ZV3 (Fig. 3) bzw. die Tabelle T (Fig. 5) zumindest zeitweise in der Speichereinrichtung 104 gespeichert werden, vgl. das Bezugszeichen ZV aus Fig. 7. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist die
Regeleinrichtung 210 so konfiguriert, dass sich, insbesondere in einem „Nominalzustand" (korrekt eingestellte
Werkzeugmaschine 200 und eng toleriertes Werkstück 300), eine Vorschubgeschwindigkeit V ergibt, die zumindest in etwa einer Referenz-Vorschubgeschwindigkeit für den Fall des gesteuerten Betriebs entspricht bzw. geringfügig darüber liegt.
Das Prinzip gemäß den Ausführungsformen ermöglicht vorteilhaft die Bereitstellung eines für den Benutzer bzw. Bediener B (Fig. 1) der Werkzeugmaschine 200 intuitiven Bedienkonzepts, das insbesondere eine Bedienung ähnlich zu Werkzeugmaschinen ohne Regelung der Vorschubgeschwindigkeit zulässt. Dadurch ergibt sich ein für den Benutzer bzw. Bediener B einfach nachvollziehbares Verhalten bei dem Betrieb der
Werkzeugmaschine 200.
Das Prinzip gemäß den Ausführungsformen kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen zur Bereitstellung eines vorteilhaften Bedienkonzepts für die Werkzeugmaschine 200, z.B. ausgebildet als 2D-Laserschneidmaschine, verwendet werden, das auf folgenden Hypothesen beruht: Der Bediener B erwartet in dem Nominalzustand, dass die Regelung der
Vorschubgeschwindigkeit V die Vorschubgeschwindigkeit V erhöht (zumindest nicht verringert) . Der Bediener B erwartet, dass bei aktivierter Regelung der Vorschubgeschwindigkeit V kein Fehlschnitt auftritt. Der Bediener B erwartet beim Verstellen des Potentiometers („Poti") 110 eine bekannte Reaktion
(Vorschubveränderung, also Veränderung der
Vorschubgeschwindigkeit V) . Der Bediener B möchte auch im geregelten Betrieb der Werkzeugmaschine 200 die Kontrolle behalten, z.B. reduziert er die Stellung des Potentiometers 110 (entsprechend kleineren Werten der ersten Daten Dl, korrespondierend mit einer geringeren Vorschubgeschwindigkeit V) , um robuster oder schöner zu schneiden, aber er möchte nie langsamer als nötig schneiden. Der Bediener erhöht die
Stellung des Potentiometers 110 (entsprechend größeren Werten der ersten Daten Dl), um schneller zu schneiden, aber er will niemals einen Fehlschnitt. Diese Anforderungen können bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen vorteilhaft durch die Anwendung des vorstehend beschriebenen Prinzips erfüllt werden .
Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die durch das Poti 110 beeinflusste Führungsgröße F bei Nominalbedingungen zu einer gewohnten Vorschubeinstellung führt. Hierfür kann bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen eine Tabelle T (Fig. 5) mit mehreren (>1) Werten F' zur
Beeinflussung der Führungsgröße F (oder direkt mit Werten für die Führungsgröße F) hinterlegt werden, die z.B. für jede Stellung des Potis 110 zu einem gewünschten Verhalten, also insbesondere zur Einregelung der durch das Poti 110
vorgegebenen Vorschubgeschwindigkeit V, führt. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass bei
veränderten Bedingungen (Maschine 200 oder Material 300) die eingestellte bzw. beeinflusste Führungsgröße F zu
gleichbleibender Bearbeitungsqualität bei ggf. veränderter Vorschubgeschwindigkeit V führt. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass in einem gesteuerten Betrieb, vgl. die zweite Betriebsart BA2 (Fig. 6), die
Maschine 200 mit dem am Poti 110 eingestellten Vorschub
(Vorschubgeschwindigkeit V) schneidet, d.h. ohne die
zusätzliche Sicherheit durch Regelung. Bei weiteren
bevorzugten Ausführungsformen kann die Tabelle T (Fig. 5), die auch als „Führungsgrößen-Tabelle" bezeichnet werden kann, bzw. können ihre Werte, verschoben werden, so dass sich bei aktivierter Regelung der Vorschubgeschwindigkeit V bei
Nominalbedingungen ein etwas größerer Vorschub (ca. 5-10%) einstellt. Auf diese Weise kann z.B. gezielt eine im
gesteuerten Betrieb BA2 eingepreiste Vorschubreserve reduziert werden .
Die vorstehend beispielhaft anhand einer als 2D- Laserschneidmaschine ausgebildeten Werkzeugmaschine 200 beschriebenen Aspekte können bei weiteren bevorzugten
Ausführungsformen auch auf andere Typen von
Laserbearbeitungsmaschinen übertragen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (100; 100a; 100b) zum Betreiben einer
Werkzeugmaschine (200), insbesondere einer
Laserbearbeitungsmaschine (200), wobei die
Werkzeugmaschine (200) zumindest zeitweise in einer ersten Betriebsart (BAI) betreibbar ist, in der eine Vorschubgeschwindigkeit (V) der Werkzeugmaschine (200) mittels einer Regeleinrichtung (210) geregelt wird, wobei die Vorrichtung (100; 100a; 100b) eine
Eingabeschnittstelle (110) zur Eingabe von ersten Daten (Dl) durch einen Benutzer (B) aufweist, und wobei die Vorrichtung (100; 100a; 100b) dazu ausgebildet ist, die ersten Daten (Dl) über die Eingabeschnittstelle (110) entgegenzunehmen (400) und eine Führungsgröße (F) der Regeleinrichtung (210) für die Regelung der
Vorschubgeschwindigkeit (V) der Werkzeugmaschine (200) in Abhängigkeit der ersten Daten (Dl) zu beeinflussen (402) .
2. Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach Anspruch 1, wobei die ersten Daten (Dl) eine durch den Benutzer (B) vorgebbare Vorschubgeschwindigkeit (VBEN) charakterisieren, und wobei die Vorrichtung (100; 100a; 100b) dazu ausgebildet ist, in Abhängigkeit der ersten Daten (Dl) zweite Daten (D2) zu bilden und die Führungsgröße (F) der
Regeleinrichtung (210) für die Regelung der
Vorschubgeschwindigkeit (V) der Werkzeugmaschine (200) in Abhängigkeit der zweiten Daten (D2) zu beeinflussen (402) .
3. Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach Anspruch 2, wobei die Vorrichtung (100; 100a; 100b) mehrere
Zuordnungsvorschriften (ZV1, ZV2, ZV3; ZV) aufweist, welche jeweils unterschiedlichen Werten der durch den Benutzer (B) vorgebbaren Vorschubgeschwindigkeit (VBEN) unterschiedliche Werte (F') zur Beeinflussung der
Führungsgröße (F) zuordnen, wobei wenigstens eine der mehreren Zuordnungsvorschriften (ZV1, ZV2, ZV3; ZV) wenigstens eine Tabelle (T) umfasst.
4. Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach Anspruch 3, wobei
wenigstens eine der mehreren Zuordnungsvorschriften (ZV1, ZV2, ZV3; ZV) eine lineare Zuordnung bewirkt.
5. Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach Anspruch 3 oder 4, wobei wenigstens eine der mehreren
Zuordnungsvorschriften (ZV1, ZV2, ZV3; ZV) eine
nichtlineare Zuordnung bewirkt.
6. Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Eingabeschnittstelle (110) wenigstens ein Potentiometer (112) aufweist.
7. Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Werkzeugmaschine (200) zumindest zeitweise in einer zweiten Betriebsart (BA2) betreibbar ist, in der eine Vorschubgeschwindigkeit (V) der Werkzeugmaschine (200) gesteuert wird, wobei die Vorrichtung (100; 100a; 100b) dazu ausgebildet ist, dann, wenn die Werkzeugmaschine (200) in der zweiten Betriebsart (BA2) betrieben wird, die ersten Daten (Dl) als Führungsgröße für die Steuerung der
Vorschubgeschwindigkeit (V) auszugeben.
8. Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Vorrichtung (100; 100a; 100b) dazu ausgebildet ist, dann, wenn die durch den Benutzer (B) vorgebbare Vorschubgeschwindigkeit (VBEN) einen vorgebbaren ersten Schwellwert unterschreitet, einen Wechsel der Werkzeugmaschine (200) von der ersten Betriebsart (BAI) zu einer oder der zweiten Betriebsart (BA2) zu veranlassen, in der die Vorschubgeschwindigkeit (V) der Werkzeugmaschine (200) gesteuert wird.
9. Werkzeugmaschine (200), insbesondere
Laserbearbeitungsmaschine (200), zur Bearbeitung von Werkstücken (300), wobei die Werkzeugmaschine (200) zumindest zeitweise in einer ersten Betriebsart (BAI) betreibbar ist, in der eine Vorschubgeschwindigkeit (V) der Werkzeugmaschine (200) mittels einer
Regeleinrichtung (210) geregelt wird, mit wenigstens einer Vorrichtung (100; 100a; 100b) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Werkzeugmaschine (200) nach Anspruch 9, wobei die
Werkzeugmaschine (200) eine Laserschneidmaschine oder eine Laserschweißmaschine ist.
11. Werkzeugmaschine (200) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Regeleinrichtung (210) dazu ausgebildet ist, in der ersten Betriebsart (BAI) eine, insbesondere maximale, Vorschubgeschwindigkeit (V) einzustellen, die größer oder gleich einer Referenz-Vorschubgeschwindigkeit eines bzw. des gesteuerten Betriebs (BA2) ist.
12. Verfahren zum Betreiben einer Werkzeugmaschine (200), insbesondere einer Laserbearbeitungsmaschine (200), wobei die Werkzeugmaschine (200) zumindest zeitweise in einer ersten Betriebsart (BAI) betreibbar ist, in der eine Vorschubgeschwindigkeit (V) der Werkzeugmaschine (200) mittels einer Regeleinrichtung (210) geregelt wird, wobei eine Vorrichtung (100; 100a; 100b)
vorgesehen ist, die eine Eingabeschnittstelle (110) zur Eingabe von ersten Daten (Dl) durch einen Benutzer (B) aufweist, und wobei die Vorrichtung (100; 100a; 100b) die ersten Daten (Dl) über die Eingabeschnittstelle (110) entgegennimmt (400) und eine Führungsgröße (F) der Regeleinrichtung (210) für die Regelung der
Vorschubgeschwindigkeit (V) der Werkzeugmaschine (200) in Abhängigkeit der ersten Daten (Dl) beeinflusst (402) .
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Werkzeugmaschine
(200) zumindest zeitweise in der ersten Betriebsart (BAI) betrieben wird, wobei in der ersten Betriebsart (BAI) die Führungsgröße (F) der Regeleinrichtung (210) in Abhängigkeit der ersten Daten (Dl) beeinflusst (402) wird, und wobei die Werkzeugmaschine (200) zumindest zeitweise in einer zweiten Betriebsart (BA2) betrieben wird, in der die Vorschubgeschwindigkeit (V) der
Werkzeugmaschine (200) gesteuert wird, wobei in der zweiten Betriebsart (BA2) die ersten Daten (Dl) als Führungsgröße für die Steuerung der
Vorschubgeschwindigkeit (V) verwendet werden.
14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei die Führungsgröße (F) der Regeleinrichtung (210) für die Steuerung und/oder Regelung der
Vorschubgeschwindigkeit (V) der Werkzeugmaschine (200) auf einen Wertebereich begrenzt wird, der eine
prozesssichere Bearbeitung eines Werkstücks (300) sicherstellt .
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