CN110394559A - 用于加工板状材料的方法、加工设施以及数据处理程序的存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于借助切割射束来加工板状材料的方法，板状材料大于加工机的工作区域，加工头在工作区域内移动并且板状材料在输送方向中逐步地在工作区域中运送到第一位置中，在加工程序中工件相对彼此定向并且套料，板状材料在第一工作步骤中定位在工作区域中并且由加工程序求取等于或小于工作区域的一个或多个工件在工作区域内的所有完整的切割轮廓，并且工件在该工作步骤中被制造，板状材料在第二工作步骤中沿输送方向继续步进并且定位在工作区域的另外的位置中，使得求取用于又位于工作区域内的一个或多个工件的还剩余的和/或另外的完整的切割轮廓，在切割过程中制造所述工件。本发明还涉及对应的加工设施和程序存储介质。

Description

用于加工板状材料的方法、加工设施以及数据处理程序的存 储介质

技术领域

本发明涉及一种用于在用于制造工件的加工机中借助切割射束加工板状材料的方法、一种加工设施以及一种用于数据处理程序的存储介质。

背景技术

由WO 2006/079230 A1已知一种用于通过激光切割机激光切割原料板的方法，该激光切割机具有可以在水平平面中运动的激光切割头。板状材料沿进给方向逐步地移入到激光切割机的切割区域中的限定位置中以进行加工。在第一加工步骤中，原料板在被加工的区域——该区域在延展尺度上相应于切割区域——中整体地或部分地借助激光切割来加工。借助激光切割制成的部分和剩余格栅从板状材料被切下。然后将借助激光切割制成的部分与剩余格栅一起从工作区域中导出并且供应给取出设备，在该取出设备中可以将工件和剩余格栅卸料。

由DE 10 2005 002 670 A1已知一种用于通过激光幅射加工由塑料膜制成的工件的方法。待由塑料膜无缝带状材料制造的部分比可以借助扫描镜偏转的激光射束的工作区域长。在大于工作区的大幅面工件的情况下，执行进给的多个相继的步进(Taktung)，以便形成构件。在连接部位处形成所谓的拆分部位或追加部位(Nachsetzstellen)，该拆分部位或追加部位不利地影响工件的品质。

由DE 10 2016 117 681 A1已知一种具有用于分离加工板状材料的激光加工机的加工设施。该加工机包括外壳，在该外壳内设有用于加工板状材料的工作区域。激光切割头可以沿着水平平面在工作区域内移动，以便借助切割过程从板状材料切割出工件。在外壳的入口侧可以设置有装料站，以便供应板状材料。在加工机的出口侧可以设置有卸料站，通过该卸料站可以将板状材料与已加工的工件从外壳中导出并且卸料。

这种激光加工机能够实现对沿延伸方向大于加工机工作区域长度的板状材料的加工。板状材料逐步地引导通过工作区域。

在加工其长度大于加工机的工作区域的板状材料时，通过加工切割轮廓来制造位于工作区域内的并且被套料的工件。跨越工作区域的或者超出工作区域的所有切割轮廓被拆分。在板状材料继续步进之后完成工件的还未完成的切割轮廓。在此，产生所谓的追加标记。这些追加标记或者说拆分部位可能导致工件的品质方面的降低。

发明内容

本发明的任务是，提出一种用于借助用于制造工件的加工机的切割射束来加工板状材料的方法以及一种用于实施所述方法的加工设施和一种用于加工设施的数据处理程序的存储介质，由此可以将工件上的追加标记减到最少，而不干涉工件的几何形状或工件在板状材料内的布置和/或套料(Schaltelung)。

该任务通过用于借助加工机的切割射束、尤其是激光射束加工板状材料的方法来解决，其中，将沿延伸方向大于加工机的工作区域的板状材料在第一工作步骤中在加工机的工作区域中定位，并且，通过数据处理装置由加工程序求取出用于一个或多个工件的位于工作区域内的所有完整的切割轮廓，并且在一个切割过程中制造完全位于工作区域内的工件，并且其中，在第二或另外的工作步骤中将板状材料沿输送方向继续步进并且在工作区域中这样定位，使得求取出用于一个或多个工件的由之前的工作步骤还剩余的和/或另外的所有以下切割轮廓，所述切割轮廓又位于工作区域内并且通过一个切割过程制造。该方法能够使追加部位或拆分部位最少化。工件通过加工程序彼此套料并且定向。同样地，工件的位置和尺寸通过加工程序已知。完全位于工作区域内的所有工件通过切割过程从板状材料中制造出。通过板状材料的优选小于工作区的长度的继续步进，可以切割新完全位于工作区域中的其他工件。这能够实现，防止或至少减少工件的超出工作区域边界的切割轮廓的拆分。

所述方法的另一优选构型设置为，将工件的在第一或另外的工作步骤中超出工作区域延伸并且沿板状材料的输送方向看长度等于或小于工作区域长度的切割轮廓在后一工作步骤中加工到板状材料中，在该后一工作步骤中，板状材料继续步进到另外的位置中，使得所述工件又位于加工机的工作区域内。因此，虽然在板状材料的进给和通过加工区域方面的步骤的数量会提高，但通过避免追加部位提高了工件的品质。

所述方法的另一有利构型设置为，在工件的大于工作区域长度的切割轮廓的情况下，该切割轮廓被拆分到第一工作步骤和至少一个另外的、直接紧接着的工作步骤中。由此可以减少用于这种构件的追加部位的数量。如果需要追加加工，那么可以如此设计追加部位，使得切割轮廓的品质受的影响小，其方式是，例如将追加部位定位在切割轮廓中的方向改变处。

此外，优选设置为，在每个工作步骤中制造以下工件，所述工件的被加工的切割轮廓具有的长度与该切割轮廓在板状材料内的定向无关地等于或小于激光加工机的工作区域的长度。由此可以保留迄今已知的对工件在板状材料内的不同几何形状的套料的优化。

所述方法的另一有利构型设置为，将板状材料沿输送方向以小于工作区域长度的移动路径移动通过工作区域。为此，优选可以设置具有高定位精度的驱动***、如齿条驱动装置或直线驱动装置，从而能够实现板状材料以高尺寸稳定性精确地继续步进。

为了高部件精度以及切除部或轮廓相对彼此在板状材料内的高度精确的定位，可以可变地以下述顺序的工作步骤完成加工。为此可以首先在第一工作区域中以连续的切割轮廓制造出内轮廓。然后继续步进到第二或另外的工作区域中，直至制造出所有内轮廓。在内轮廓制造结束之后可以在第一和至少一个另外的、直接紧接着的工作步骤中加工工件的外轮廓。为此，用于加工板状材料的输送方向沿着移动路径在两个方向上实现。

此外，本发明通过用于实施所述方法的加工设施来解决，该加工设施包括加工站，在该加工站中，切割头可以在工作区域内移动并且借助切割射束来加工放置在工件支承部上的板状材料，并且该加工设施具有分别设置在加工站外部的装料站和卸料站，其中，装料站具有用于板状材料的接收区域，该接收区域包括大于加工站的工作区域的长度。通过这种加工设施可以实现高生产率。板状材料步进地或逐步地移动到工作区域中，以便接下来尤其在板状材料定位在工作区域中期间制造工件的完整的切割轮廓。

此外，基于本发明的任务通过用于加工设施的数据处理程序的存储介质来解决，该数据处理程序尤其用于实施根据前述实施方式的所述方法，在该数据处理程序的情况下求取出用于一个工件或多个工件的在工作区域内的能够在第一工作步骤期间在一个切割过程中制造的所有完整的切割轮廓，并且还求取出用于一个或多个工件的在工作区域内的由于其工件尺寸不位于工作区域内或仅部分位于工作区域内并且在第一工作步骤期间不能制造或仅部分能制造的切割轮廓。由此可以设置长度大于加工设施的加工站的加工区域的板状材料的经过程优化的加工流程。同时，由此可以实现关于板状工件的移动运动方面的优化，以便借助少量追加标记制造在长度上大于加工机工作区域的工件。

附图说明

下面参照在附图中示出的示例详细描述并阐释本发明以及本发明的其他有利实施方式和扩展方案。根据本发明，从说明书和附图中提取出的特征可以单独地或者在多个特征的情况下任意组合地应用。附图示出：

图1加工设施的立体视图，

图2加工机的立体视图，

图3在第一工作步骤之后的部分加工的板状材料的示意性视图，

图4在第二加工步骤之后的部分加工的板状材料的示意性视图，

图5根据图4和5的板状材料在另外的加工步骤之后的从上方看的示意性视图，和

图6至9用于以机械加工的顺序将内轮廓和外轮廓制造到板状材料中的流程的示意性视图。

具体实施方式

在图1中立体地示出用于分割加工由金属构成的板状材料8的加工设施1。该加工设施1包括加工机2，该加工机在示出的示例中是激光切割机，该激光切割机在图2中更详细地探讨。加工设施1也可以替代地包括等离子切割机或冲压/激光组合机。加工机2由外壳4包围。在外壳4内设置有加工站5，在该加工站中，具有至少一个切割头7、尤其是激光切割头(图2)的切割单元6可以在工作区域9内在水平运动平面内移动。在外壳4外部在入口侧设置有装料站10并且在出口侧设置有卸料站13。优选地，装料站10通过附加托盘方案或托盘更换来构成。卸料站13优选通过托盘更换器构成。这种托盘更换器包括可移动的托盘11。在装料站10中的以及在卸料站13中的用于接收未加工的板状材料8的另外的搬运装置或支承面同样是可能的。

构造为原材料的板状材料8通过装料站10供应给加工机2，使得该板状材料在加工机2的工作区域9中借助激光切割头7被加工。随后将已加工的板状材料8从外壳4中引导出并且移动到卸料站13中。通过搬运装置可以全自动地、部分自动地或者部分也手动地将已加工的板状材料8或工件24、41和/或剩余格栅25从卸料站13取出。

在图2中立体地示出作为激光切割机2的加工机。该激光加工机例如是具有二氧化碳激光源12的二氧化碳激光切割机。由激光源12产生的激光射束21借助射束引导装置22从未详细示出的偏转镜引导至激光切割头7并且在该激光切割头中聚焦。然后将激光射束21穿过切割喷嘴20垂直于板状材料8的表面地定向。激光射束21的射束轴线(光学轴线)垂直于板状材料8的表面地延伸。激光射束21在过程地点B处与过程气体射束26一起作用到板状材料8上。替代地，激光切割机2可以具有固体激光器作为激光源，该固体激光器的辐射借助于光缆引导至激光切割头7。

为了激光切割板状材料8，在供应过程气体射束26的情况下通过激光射束21首先刺入。然后将激光射束21运动经过板状材料8，使得产生连续的切割缝隙19，在该切割缝隙处激光射束21切透板状材料8。由此在剩余格栅25中产生至少一个切出(即完全脱离其余部分)的工件24。

在刺入和激光切割期间产生的颗粒和气体可以借助于抽吸装置28从抽吸腔29中抽走。

激光切割机2和/或加工设施1的操控通过机器控制装置31进行。机器控制装置31例如控制刺入过程并且承担激光切割机2的用于形成切割缝隙19的另外的控制任务。机器控制装置31与激光器控制装置32处于信号技术上的连接，该激光器控制装置典型地集成在激光源12中。

在图3中示出板状材料8的示意性视图。板状材料8从装料站10出发按输送方向40移入到加工机2的工作区域9中。在工作区域9内求取出完全位于工作区域9内的所有工件24，也就是说这些工件24的切割轮廓在工作区域9内。在机器控制装置31的加工程序中已知工件24在板状材料8内的位置、尺寸和/或定向。借助套料程序进行工件24相对彼此的优化定向和布置，以便使废料部分或者说剩余格栅25最少化。

对于针对第一工作步骤有部分位于工作区域9内并且也在该工作区域9外延伸、但在长度方面等于或小于工作区域9的尺寸的工件41，该工件41在该第一工作步骤中不被部分地切割出。这种工件41在第二工作步骤中被切割出，如下面在图4中示出的那样。但是，工件44的由于其工件长度而必须被拆分的切割轮廓被部分地切割直至由机器控制装置求取出的切割轮廓拆分部位45。

在已经求取出在尺寸方面小于工作区域9并且完全位于工作区域9内的所有工件24之后，借助激光射束21切割出这些工件24。此外，待拆分的工件44被切割直至切割轮廓拆分部位45。由此例如得出完全切割出的工件24和部分切割出的或者说拆分切割的工件44的在图3中示出的布置，这些工件以粗线示出。

接下来将板状材料8沿输送方向40在加工机2中继续步进。对于该继续步进例如以工件41作为基础，使得这些工件41又完全位于工作区域9内。根据要加工的工件41和/或拆分切割的工件44的剩余长度来确定板状材料8沿输送方向40的进给，所述工件至少部分地相对于之前的工作步骤还位于工作区域9外。

接下来由数据处理程序求取出：哪些工件24、41、44在所述继续步进之后又完全地和/或部分地位于工作区域9内，以便通过切割过程制造这些工件24、41、44。

在图5所示的第三或另外的工作步骤中重复在图3和图4中描述的方法过程。板状材料8通过加工机2的工作区域9的过程总是依据工件24、41、44的、其长度等于或小于工作区域9的切割轮廓进行，使得能够相继地实现各个工件24、41、44的完整的切割轮廓的制造。

用于加工板状材料8的方法的另一可行性方案在图6至9中示出。所述方法能够实现内轮廓或者说切除部50和/或外轮廓51相对彼此在板状材料8内的高度精确的定位。为此可以考虑按以下工作步骤的顺序的可变的工作流程。首先在第一工作区域9中制造内轮廓50。然后继续步进到第二或另外的工作区域9中，直至制造出所有的内轮廓50。最后在第一工作步骤和至少一个另外的、紧接着的工作步骤中拆分切割工件44的外轮廓51。为此，为了将板状材料8追加移动到对应工作区域9中，输送方向40可沿两个方向实现。

由此能够加工板状材料8，该板状材料的长度大于加工机2的工作区域9的长度，并且追加部位的数量被减小到最小值。在此，不需要或者可以降低对工件在板状材料8内的几何形状或布置的干涉。

在所述方法中，板状材料8的继续步进或进给并不适配于工作区域9的长度来最大化地利用该长度，而是适配于：在每个继续步进的工作步骤中可以加工工件24、41的完整的切割轮廓。在此，继续步进相对于工作区域9既可以沿着输送方向40也可以逆着输送方向40进行。

Claims (9)

1.一种用于在用于制造工件(24、41)的加工机(2)中借助切割射束(21)来加工板状材料(8)的方法，

-在所述方法中，所述板状材料(8)在延伸方向上大于所述加工机(2)的工作区域(9)，

-在所述方法中，加工头(7)在所述工作区域(9)内的水平平面中移动，并且，所述板状材料(8)在输送方向(40)上逐步地在所述加工机(2)的工作区域(9)中转移到第一位置中，所述输送方向相应于所述板状材料(8)的较大的延伸尺度方向，

-在所述方法中，在加工程序中将多个工件(24、41)相对彼此定向并且套料，

-在所述方法中，将所述板状材料(8)在第一工作步骤中在所述工作区域(9)中定位并且由所述加工程序求取出一个或多个工件(24、41)的位于所述工作区域(9)内的等于或小于该工作区域(9)的所有完整的切割轮廓，并且在该工作步骤中在一个切割过程中制造所述工件(24、41)，并且

-在所述方法中，将所述板状材料(8)在第二或另外的工作步骤中沿输送方向(40)继续步进并且在另外的位置处在所述工作区域(9)中定位，使得求取出用于一个或多个工件(24、41)的还剩余的和/或另外的完整的切割轮廓，所述切割轮廓又位于所述工作区域(9)内并且在一个切割过程中制造。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对于工件(24、41)的在所述第一工作步骤中延伸超出所述工作区域(9)并且沿所述板状材料(8)的输送方向(40)的长度等于或小于所述工作区域(9)的长度的切割轮廓，在所述工作区域(9)内，将所述板状材料(8)继续步进到另一位置中，从而将所述工件(24、41)的完整的切割轮廓切割到所述板状材料(8)中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对于工件(44)的大于所述工作区域(9)长度的切割轮廓，切割过程被拆分成第一工作步骤和至少一个另外的、直接紧接着的工作步骤。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，用于制造切割轮廓(50、50')的顺序能任意地进行，并且，工件(44)的切割轮廓的可变制造在该切割轮廓中的在加工步骤中的拆分部位得以优化的情况下进行。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在每个工作步骤制造以下工件(24、41)，所述工件的切割轮廓具有的长度与该切割轮廓在所述板状材料(8)上的定向无关地等于或小于所述加工机(2)的工作区域(9)的长度。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述板状材料(8)沿输送方向(40)以移动运动移动通过所述工作区域(9)，该移动运动小于所述工作区域(9)的长度。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在第一工作区域和至少一个另外的工作区域(9)中制造至少一个工件(24、44)的至少一个内轮廓(50)并且接下来制造所述至少一个工件(24、44)的至少一个外轮廓(51)，其中，所述板状材料(8)沿着以及逆着所述输送方向(40)移动通过所述工作区域(9)。

8.一种用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法的加工设施，该加工设施具有加工机(2)，该加工机具有加工站(5)，在该加工站内，切割头(7)能够在工作区域(9)中移动并且通过切割射束(21)来加工放置在工件支承部上的板状材料(8)，该加工设施具有分别设置在所述加工站(5)外部并且与该加工站相邻的装料站(10)和卸料站(13)，并且所述装料站(10)具有用于所述板状材料(8)的接收区域，沿输送方向(40)看，该接收区域大于所述工作区域(9)的长度。

9.一种用于加工设施的数据处理程序的存储介质，该数据处理程序尤其用于实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法，通过该数据处理程序求取出用于一个或多个工件(24)的所有完整的以下切割轮廓(50、51)，所述切割轮廓位于工作区域(9)内并且能够在第一工作步骤期间在一个切割过程中制造，并且该数据处理程序用于求取出用于一个或多个拆分切割的工件(44)的以下切割轮廓(50、51)，所述切割轮廓由于其工件尺寸而在所述第一工作步骤期间不能在所述工作区域(9)内制造或仅部分能在所述工作区域(9)内制造。