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Die Erfindung betrifft eine Werkstückbearbeitungsanlage und ein Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken in einer Werkstückbearbeitungsanlage. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Werkstückbearbeitungsanlage nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken in einer Werkstückbearbeitungsanlage nach Anspruch 8.
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In der blechverarbeitenden Industrie können neben dem Laserschneiden weitere Prozessschritte wie Bohren, Gewindeschneiden, Senken, etc. auf dem Weg zum fertigen Produkt erforderlich sein. Solche Prozessschritte werden in der Regel auf einzelnen, manuell bedienten Maschinen, die oft lokal getrennt sind, durchgeführt. Bei heutigen Faserlasermaschinen und entsprechend erhöhter Teileleistung ist ein angepasster, optimierter Material- und Teilefluss wichtig. Ein erhöhter Automatisierungsgrad spiegelt dieses Ziel deutlich wider.
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In der klassischen Fertigung werden die meisten Prozessschritte wie Bohren, Gewindeschneiden, Senken nach dem Laserschneiden ausgeführt, da nach dem Schneiden die einzelnen Schnittteile leicht zu handhaben sind als das originale Werkstück mit einer Größe von zum Beispiel 3 mal 1,5 Metern.
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Weiterhin existieren Kombi-Maschinen oder integrierte Lasermaschinen, die einige der zusätzlichen Prozesse beinhalten. Der Nachteil dieser Lasermaschinen ist die Tatsache, dass die zusätzlichen Prozesse das Laserschneiden blockieren und somit der Gesamtwirkungsgrad nicht sehr hoch ist.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und die Qualität bei der Werkstückbearbeitung, insbesondere bei der Blechbearbeitung, zu verbessern. Alternative Aufgaben liegen darin eine verbesserte Werkstückbearbeitungsanlage oder ein verbessertes Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Werkstückbearbeitungsanlage gemäß Anspruch 1 beziehungsweise ein Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken gemäß Anspruch 8.
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Die erfindungsgemäße Werkstückbearbeitungsanlage eingerichtet zur Bearbeitung von Werkstücken umfasst:
- - eine Vorbearbeitungsmaschine eingerichtet zur Bereitstellung von vorbearbeiteten Werkstücken durch Durchführung von Vorbearbeitungsschritten an den Werkstücken;
- - ein Zwischenlager eingerichtet zur Aufnahme von vorbearbeiteten Werkstücken;
- - eine Laserschneidmaschine eingerichtet zur Aufnahme von vorbearbeiteten Werkstücken aus der Vorbearbeitungsmaschine oder dem Zwischenlager, und zum Schneiden des vorbearbeiteten Werkstücks; und
- - eine Steuerung eingerichtet zur Erfassung der Bearbeitungszeiten und/oder der Auslastung der Vorbearbeitungsmaschine, der Laserschneidmaschine und/oder des Zwischenlagers und eingerichtet zur Entscheidung basierend auf der Erfassung, ob ein vorbearbeitetes Werkstück zu dem Zwischenlager oder zu der Laserschneidmaschine zu transportieren ist; wobei die Vorbearbeitungsmaschine und die Laserschneidmaschine derart voneinander entkoppelt angeordnet sind, dass ein Werkstück nicht gleichzeitig in beiden Maschinen angeordnet ist. Die Bearbeitungszeiten können zum einen anhand der in einem Zeitraum (z.B. Tag, Woche, Monat, Quartal) abzuarbeitenden Bearbeitungs- und Schneidpläne durch die Steuerung bestimmt werden und zum anderen anhand von gemessenen tatsächlichen Bearbeitungszeiten. Die Steuerung kann dabei die durch Pläne bestimmten Bearbeitungszeiten und die tatsächlich ermittelten Bearbeitungszeiten auch miteinander kombinieren. Der verwendete Begriff „Bearbeitungszeit(en)“ ist dabei im Kontext der vorliegenden Erfindung analog bzw. synonym zu dem hier ebenfalls verwendeten Begriff „Bearbeitungsgeschwindigkeit(en)“.
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Die erfindungsgemäße Werkstückbearbeitungsanlage schlägt vor, dass bisher in der Nachbearbeitung angesiedelte Prozessschritte wie zum Beispiel Bohren, Gewindeschneiden, Hohnen, Reiben usw. in der Vorbearbeitung, das heißt am unzerschnittenen Werkstück ausgeführt werden. Die Begriffe Vorbearbeitung und Nachbearbeitung beziehen sich hier auf das Laserschneiden als zentralen Prozess.
Gemäß der Erfindung wird der Bearbeitungsprozess neu gegliedert, was zu einer Verbesserung der Bearbeitungsqualität und zu einer Reduktion der Produktionszeit führt. Dabei wird das Zwischenlager in den Bearbeitungsprozess einbezogen. Das Zwischenlager kann ein spezielles Zwischenlager, ein bereits bestehendes Rohmateriallager oder auch eine weitere Bearbeitungsstation sein. Dann kann die Laserschneidmaschine aus der Vorbearbeitungsmaschine oder dem Lager beschickt werden, was die Auslastung der Laserschneidmaschine erhöhen kann. Die Steuerung entscheidet, ob ein Werkstück in das Zwischenlager transportiert wird, wenn die Vorbearbeitung schneller ist, oder direkt in die Laserschneidmaschine transportiert wird, wenn die Laserschneidmaschine schneller ist.
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Die erfindungsgemäße Werkstückbearbeitungsanlage hat zudem den Vorteil, dass die Ergebnisse der Vorbearbeitung exakt zueinander ausgerichtet sind, da sie von einer Maschine an einem Werkstück hergestellt worden sind. So sind zum Beispiel Bohrlöcher oder Gewinde exakt parallel zueinander. Zudem wird durch die Einbindung zusätzlicher Bearbeitungsprozesse vor dem Laserschneidprozess die Effizienz gesteigert, da manuelle Arbeiten reduziert werden und die Logistik durch eine Reduzierung der Bewegungen der Werkstücke verbessert wird. Außerdem kann die Laserschneidmaschine, welche hohe Stundenkosten hat, optimal ausgelastet werden. Ein Werkstück ist nicht gleichzeitig in beiden Maschinen angeordnet beziehungsweise ein Werkstück ist zu einem Bearbeitungszeitpunkt oder bei dem Transport zwischen den beiden Maschinen höchstens in nur einer der beiden Maschinen angeordnet. Dadurch sind die beiden Maschinen voneinander entkoppelt, das heißt, dass ein Werkstück in der Vorbearbeitung zunächst komplett bearbeitet wird, die Vorbearbeitungsmaschine vollständig verlässt und erst dann der Laserschneidmaschine direkt oder indirekt über ein Lager zugeführt wird. Mittels des Zwischenlagers kann ein zeitlicher Versatz, auch von längeren Zeiträumen, wie Tagen, Wochen oder Monaten realisiert werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Vorbearbeitungsmaschine eingerichtet ist zum Vorsehen einer Positionierungsmarkierung an einer Oberfläche des Werkstückes und dass die Laserschneidmaschine eingerichtet ist zur Erfassung der Positionierungsmarkierung und zum Schneiden des vorbearbeiteten Werkstücks relativ zu der Positionierungsmarkierung. Mittels einer oder mehrerer Positionierungsmarkierungen kann eine verbesserte Maßhaltigkeit erzielt werden, im Vergleich zu der Verwendung von Anschlägen für das Werkstück. Die Laserschneidmaschine kann zum Beispiel mittels einer Kamera die Positionierungsmarkierung erkennen.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Positionierungsmarkierung mindestens eine Bohrung in dem Werkstück und/oder eine Kennzeichnung auf der Oberfläche umfasst. Diese Merkmale sind optisch gut zu erkennen. Bei einer Bohrung kann ein entsprechender Positionierstift der Laserschneidmaschine verwendet werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Vorbearbeitungsschritte mindestens eine Vorbearbeitung aus der Gruppe Bohren, Gewindeschneiden, Hohnen, Reiben, Gravieren, Entgraten, Ansenken, Markieren, Bedrucken und Beschriften umfassen. Derartige Prozesse können von einer spezialisierten Werkzeugmaschine bearbeitet werden, was günstiger ist, als diese teilweise in der Laserschneidmaschine oder in manueller Nacharbeit durchzuführen.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Vorbearbeitungsschritte sämtliche Bearbeitungsschritte des Werkstückes umfassen, welche außerhalb von Schneidlinien für die Laserschneidmaschine liegen. Es werden also sämtliche (Vor)Bearbeitungsschritte des Werkstückes, welche außerhalb von Schneidlinien für die Laserschneidmaschine liegen, vor dem Schneiden auf einer Vorbearbeitungsmaschine ausgeführt. Die Schneidlinien sind die Linien auf denen die Laserschneidmaschine nach der Vorbearbeitung schneidet. Auf diese Weise kann der Materialfluss optimiert werden, da nun fast alle Bearbeitungsvorgänge in den beiden Maschinen durchgeführt werden und zwar nacheinander.
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Es kann vorgesehen sein, dass eine Nachbearbeitungsmaschine eingerichtet zur Durchführung von Nachbearbeitungsschritten an geschnittenen Teilen des Werkstückes vorgesehen ist, wobei die Nachbearbeitungsschritte mindestens eine Nachbearbeitung aus der Gruppe Biegen, Kantenbearbeitung, Entgratung, Werkstückreinigung und/oder Schweißen umfassen. Diese Nachbearbeitungsschritte werden dann an den Schnittteilen, welche auf der Laserschneidmaschine entstehen, durchgeführt.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass ein automatisches Transportsystem eingerichtet zum Transport der Werkstücke, der vorbearbeiteten Werkstücke und/oder von Schnittteilen zwischen der Vorbearbeitungsmaschine, der Laserschneidmaschine, einem Lager eingerichtet zur Lagerung der vorbearbeiteten Werkstücke und/oder einer Nachbearbeitungsmaschine eingerichtet zur Durchführung von Nachbearbeitungsschritten an geschnittenen Teilen des Werkstückes vorgesehen ist. Mittels des automatischen Transportsystems kann die Taktung der verbundenen Fertigung weiter verbessert werden. Der Transport kann dann zum Beispiel mit Bearbeitungsplänen wie Schneidplänen, Bohrplänen, Sortierplänen und/oder Biegeplänen abgestimmt sein.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken in einer Werkstückbearbeitungsanlage, vorzugsweise in einer Werkstückbearbeitungsanlage wie zuvor beschrieben, umfasst die Schritte,
- - Vorbearbeiten eines Werkstücks in einer Vorbearbeitungsmaschine;
- - Erfassen der Bearbeitungszeiten und/oder der Auslastung der Vorbearbeitungsmaschine, einer Laserschneidmaschine und/oder eines Zwischenlagers;
- - Entscheiden basierend auf der Erfassung, ob ein vorbearbeitetes Werkstück zu dem Zwischenlager oder zu der Laserschneidmaschine transportiert wird;
- - Transportieren des vorbearbeiteten Werkstücks basierend auf der Entscheidung zu dem Zwischenlager oder zu der Laserschneidmaschine, wobei das Werkstück nicht gleichzeitig in beiden Maschinen angeordnet ist; und
- - Schneiden eines vorbearbeiteten Werkstücks aus der Vorbearbeitungsmaschine oder dem Zwischenlager in der Laserschneidmaschine.
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Das Verfahren kann auf der zuvor beschriebenen Werkstückbearbeitungsanlage ausgeführt werden. Ansonsten gelten die gleichen Vorteile und Modifikationen wie zuvor beschrieben.
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Es kann vorgesehen sein, dass von der Vorbearbeitungsmaschine eine Positionierungsmarkierung an dem Werkstück angebracht wird, insbesondere mindestens eine Bohrung in dem Werkstück und/oder eine Kennzeichnung auf einer Oberfläche des Werkstückes, und dass die Laserschneidmaschine die Positionierungsmarkierung erfasst und den oder die Schneidvorgänge relativ zu der Positionierungsmarkierung ausführt. Mittels einer oder mehrerer Positionierungsmarkierungen kann eine verbesserte Maßhaltigkeit erzielt werden, im Vergleich zu der Verwendung von Anschlägen für das Werkstück. Die Laserschneidmaschine kann zum Beispiel mittels einer Kamera die Positionierungsmarkierung erkennen.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Steuerung Bearbeitungszeiten und/oder Auslastungen der Vorbearbeitungsmaschine, der Laserschneidmaschine, des Zwischenlagers und/oder eines Transportsystems aus Bearbeitungsplänen erfasst und die Bearbeitung von Werkstücken basierend auf der Erfassung plant und steuert. So kann die Steuerung den Materialfluss und die Bearbeitung umfassend erfassen und steuern. Die Bearbeitungszeiten können also anhand der in einem Zeitraum (z.B. Tag, Woche, Monat, Quartal) abzuarbeitenden Bearbeitungs- und Schneidpläne durch die Steuerung bestimmt bzw erfasst werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Steuerung während der Durchführung der Bearbeitung Bearbeitungszeiten und/oder Auslastungen der Vorbearbeitungsmaschine, der Laserschneidmaschine, des Zwischenlagers und/oder eines Transportsystems tatsächlich erfasst und die Bearbeitung von Werkstücken basierend auf der tatsächlichen Erfassung plant und steuert. Auf diese Weise kann eine Abstimmung und Korrektur zwischen dem Sollzustand und dem Istzustand erzielt werden, was die Effizienz des Verfahrens weiter steigern kann. Die Steuerung könnte auch die durch Pläne bestimmten Bearbeitungszeiten und die tatsächlich ermittelten Bearbeitungszeiten miteinander kombinieren.
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Es kann vorgesehen sein, dass die geschnittenen Teile von der Laserschneidmaschine zu einer Nachbearbeitungsmaschine eingerichtet zur Durchführung von Nachbearbeitungsschritten an geschnittenen Teilen des Werkstückes oder in das Zwischenlager transportiert werden. Das Zwischenlager oder Lager kann ein eigenständiges Lager oder ein bereits bestehendes Zwischenlager oder Rohmateriallager sein.
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Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
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Die verschiedenen in dieser Anmeldung genannten Ausführungsformen der Erfindung sind, sofern im Einzelfall nicht anders ausgeführt, mit Vorteil miteinander kombinierbar.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Werkstückbea rbeitu ngsa n lage;
- 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Werkstückbearbeitungsanlage; und
- 3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Bearbeitung von Werkstücken in der Werkstückbearbeitungsanlage.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Werkstückbearbeitungsanlage 100 zur Bearbeitung von Werkstücken 110, hier in Form von Blechen. Bleche haben eine flache, ebene Kontur mit einer im Vergleich zu den gesamten Abmessungen, die zum Beispiel bei einer Größe von etwa 3 mal 1,5 Metern liegen können, geringen Dicke, die im Bereich von Zehntelmillimetern, zum Beispiel ca. 0,2 bis 0,5 mm, bis zu einigen Zentimetern liegen kann. Die Bleche bestehen zumeist aus metallischen Werkstoffen. Weiter werden als Werkstücke 110 Werkstücke mit Konturen aus einem flachen Wandmaterial wie zum Beispiel Rohre oder rohrförmige Werkstücke angesehen. Entsprechend können auch Rohrbearbeitungsmaschinen, insbesondere Laserrohrschneidemaschinen, in eine Werkstückbearbeitungsanlage 100 mit eingebunden sein.
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Die Werkstückbearbeitungsanlage 100 umfasst eine Vorbearbeitungsmaschine 120, welcher Werkstücke 110 zur Vorbearbeitung zugeführt werden. Diese Zuführung kann manuell, halbautomatisch oder vollautomatisch erfolgen. Weiterhin ist eine Laserschneidmaschine 130 Bestandteil der Werkstückbearbeitungsanlage 100. Die Laserschneidmaschine 130 ist der Vorbearbeitungsmaschine 120 im Arbeitsfluss nachgeordnet. Entsprechend werden der Laserschneidmaschine 130 von der Vorbearbeitungsmaschine 120 vorbearbeitete Werkstücke 140 zugeführt. Zusätzlich können der Laserschneidmaschine 130 unbearbeitete Werkstücke 110 zur Vorbearbeitung zugeführt werden. Die Zuführung von Werkstücken 110 und vorbearbeiteten Werkstücken 140 kann manuell, halbautomatisch oder vollautomatisch erfolgen. Vorbearbeitete Werkstücke 140 können entweder in ein Zwischenlager 150 oder direkt zu der Laserschneidmaschine 130 transportiert werden.
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In der Vorbearbeitungsmaschine 120 werden Vorbearbeitungsschritte wie Bohren, Gewinde schneiden, Hohnen, Reiben, Gravieren, Entgraten, Ansenken, Markieren, Bedrucken und Beschriften ausgeführt. Diese Vorbearbeitungsschritte werden an dem vollständigen, das heißt noch nicht zerschnittenen, Werkstück 110 ausgeführt. Dabei werden sämtliche Bearbeitungsschritte des Werkstückes 110 ausgeführt, welche außerhalb von Schneidlinien für die Laserschneidmaschine 130 liegen.
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Die Laserschneidmaschine 130 nimmt das von der Vorbearbeitungsmaschine 120 vorbearbeitete Werkstück 140 auf und schneidet dieses entlang der Schneidlinien. Die Laserschneidmaschine 130 schneidet das vorbearbeitete Werkstück 140 in mehrere Schnittteile 160. Zusätzlich können noch Schlitze oder Konturen von der Laserschneidmaschine 130 in das vorbearbeitete Werkstück 140 beziehungsweise in die Schnittteile 160 eingebracht werden.
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Die Schnittteile 160 können nach dem Laserschneiden in der Laserschneidmaschine 130 in einer optionalen Nachbearbeitungsmaschine 170 wie einer Biegemaschine, einer Abkantpresse und/oder einem Schweißautomaten nachbearbeitet werden. Alternativ können die Schnittteile 160 in das Zwischenlager 150 verbracht werden.
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Von der Vorbearbeitungsmaschine 120 vorbearbeitete Werkstücke 140 können entweder in ein Zwischenlager 150 oder direkt zu der Laserschneidmaschine 130 transportiert werden. Eine Steuerung 180 entscheidet, zum Beispiel basierend auf den Bearbeitungsgeschwindigkeiten der Maschinen, wohin die vorbearbeiteten Werkstücke 140 transportiert werden. Die Bearbeitungsgeschwindigkeiten der Maschinen kann die Steuerung 180 aus Bearbeitungsplänen erhalten und/oder tatsächlich messen. Die Bearbeitungszeiten bzw. die Bearbeitungsgeschwindigkeiten können also anhand der in einem Zeitraum (z.B. Tag, Woche, Monat, Quartal) abzuarbeitenden Bearbeitungs- und Schneidpläne durch die Steuerung erfasst werden und/oder anhand von gemessenen tatsächlichen Bearbeitungszeiten.
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Die Steuerung 180 ist mit allen Komponenten der Werkstückbearbeitungsanlage 200 verbunden beziehungsweise kann von diesen Daten erhalten und diese steuern. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind diese Verbindungen wie elektrische Leitungen oder ein Bussystem nicht dargestellt.
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Die Vorbearbeitungsmaschine 120 und die Laserschneidmaschine 130 sind derart voneinander entkoppelt angeordnet, dass ein Werkstück 110 und auch ein vorbearbeitetes Werkstück 140 nicht gleichzeitig in beiden Maschinen angeordnet ist. Dies bedeutet, dass entweder beide Maschinen einen größeren Abstand als die Werkstückabmessung zueinander haben oder dass die Werkstückbearbeitungsanlage 100 derart eingerichtet ist, dass ein Werkstück 110 oder ein vorbearbeitetes Werkstück 140 sich während der Bearbeitung oder während eines Transportvorgangs nur in einer der beiden Maschinen befindet. Auf diese Weise sind beide Maschinen voneinander entkoppelt, was den Materialfluss erleichtert und eine bessere Auslastung der Maschinen erlaubt. Angestrebt ist dabei eine möglichst hohe Auslastung der gesamten Anlage und besonders der Laserschneidmaschine 130.
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Für eine verbesserte Koordination zwischen den beiden Maschinen kann die Vorbearbeitungsmaschine 120 eine Positionierungsmarkierung an einer Oberfläche des Werkstückes 110 anbringen. Die Laserschneidmaschine 130 kann dann die Positionierungsmarkierung erfassen und das vorbearbeitete Werkstück 140 relativ zu der Positionierungsmarkierung schneiden. Anders ausgedrückt kann der Schneidplan der Laserschneidmaschine 130 auf die Positionierungsmarkierung ausgerichtet werden. Auf diese Weise kann die Maßhaltigkeit des Werkstücks auch bei der Bearbeitung durch die beiden Maschinen beibehalten werden, da beide Maschinen über die Positionierungsmarkierung miteinander referenziert sind. Die Positionierungsmarkierung kann mindestens eine Bohrung in dem Werkstück und/oder eine Kennzeichnung auf der Oberfläche umfassen.
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Der Link beziehungsweise die Transportverbindung, ob manuell oder automatisch, zwischen den beiden Maschinen, Vorbearbeitungsmaschine 120 und Laserschneidmaschine 130, ist leistungsfähig genug, um die Laserschneidmaschine 130 auszulasten und die vorbearbeiteten Werkstücke 140 aus der Vorbearbeitungsmaschine 120 direkt abzutransportieren. Weiterhin kann die Transportverbindung in die Fertigungsteuerung eingebunden sein, so dass der Transport, der Schneidplan der Laserschneidmaschine 130 und der Bearbeitungsplan der Vorbearbeitungsmaschine 120 für eine effiziente Fertigung abgestimmt werden.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren Werkstückbearbeitungsanlage 200 zur Bearbeitung von Werkstücken in Form von Werkstücken. Hier sind im Gegensatz zu 1 die Werkstücke nicht dargestellt, da hier die Interaktion der einzelnen Maschinen beziehungsweise der Materialfluss im Vordergrund steht. Die verschiedenen Materialflüsse sind mit den Buchstaben a, b und c bezeichnet.
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Auch hier ist ein Zwischenlager 210 für die Werkstücke vorgesehen. Die Werkstückbearbeitungsanlage 200 umfasst weiter eine Vorbearbeitungsmaschine 220 und eine Laserschneidmaschine 230. Das Zwischenlager 210 kann ein spezielles Zwischenlager oder ein bereits bestehendes Rohmateriallager sein. Aus dem Zwischenlager 210 kann die Vorbearbeitungsmaschine 220 und auch die Laserschneidmaschine 230 beschickt werden. Das Zwischenlager 210 ist hier vor der Vorbearbeitungsmaschine 220 angeordnet.
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Ein automatisches Transportsystem 240 verbindet das Zwischenlager 210 mit der Vorbearbeitungsmaschine 220 und der Laserschneidmaschine 230. Das Transportsystem 240 bedient einen Förderer 250 wie ein Förderband der Vorbearbeitungsmaschine 220 und einen Wechseltisch 260 der Laserschneidmaschine 230. Das Transportsystem 240 bewegt das Rohmaterial, das heißt unbearbeitete Werkstücke, vorbearbeitete Werkstücke und auch Schnittteile.
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Zwei Workflows sind in der Werkstückbearbeitungsanlage 200 möglich. Zunächst wird eine direkte Linie ohne Benutzung des Zwischenlagers 210 beschrieben. Dieser Bearbeitungspfad a startet an einem Anfangspunkt des Transportsystems 240 und verläuft zunächst zu der Vorbearbeitungsmaschine 220, wo an dem zugeführten, unbearbeiteten Werkstück die Vorbearbeitungsschritte ausgeführt werden. Anschließend wird das vorbearbeitete Werkstück weiter im Bearbeitungspfad a der Laserschneidmaschine 230 zugeführt, wo es geschnitten wird. Die dabei entstehenden Schnittteile können weiter im Bearbeitungspfad a aus der Laserschneidmaschine 230 entnommen werden.
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Die zweite Möglichkeit ist eine indirekte Linie unter Benutzung des Zwischenlagers 210. Dieser Bearbeitungspfad b startet an dem Zwischenlager 210 und führt zu der Vorbearbeitungsmaschine 220, wo an dem zugeführten, unbearbeiteten Werkstück die Vorbearbeitungsschritte ausgeführt werden. Anschließend wird das vorbearbeitete Werkstück weiter im Bearbeitungspfad b dem Zwischenlager 210 zugeführt, wo es zwischengelagert wird.
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Aus dem Zwischenlager 210 wird das vorbearbeitete Werkstück weiter im Bearbeitungspfad b der Laserschneidmaschine 230 zugeführt, wo es geschnitten wird. Die dabei entstehenden Schnittteile können weiter im Bearbeitungspfad b wieder dem Zwischenlager 210 zugeführt werden. Durch die Zwischenlagerung können der Laserschneidmaschine 230 unabhängig von dem derzeitigen Ausstoß der Vorbearbeitungsmaschine 220 jederzeit vorbearbeitete Werkstücke zugeführt werden, was die Auslastung verbessert.
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Die fertigen Teile, das heißt die aus der Laserschneidmaschine 230 stammenden Schnittteile, werden in einem optionalen dritten Bearbeitungspfad c einer Nachbearbeitungsmaschine 270 wie einer Biegemaschine, einer Abkantpresse, einer Kantenbearbeitungsmaschine, Entgratungsmaschine, Werkstückreinigungeinrichtung und/oder einem Schweißautomaten zugeführt. Dieser Bearbeitungspfad c verläuft entweder direkt zwischen der Laserschneidmaschine 230 und der Nachbearbeitungsmaschine 270 oder zwischen dem Zwischenlager 210 und der Nachbearbeitungsmaschine 270.
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Eine Steuerung 280 ist mit allen Komponenten der Werkstückbearbeitungsanlage 200 verbunden beziehungsweise kann von diesen Daten erhalten und diese steuern. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind diese Verbindungen wie elektrische Leitungen oder ein Bussystem nicht dargestellt.
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Die Steuerung 280 nimmt eine Auswertung der Bearbeitungsgeschwindigkeiten vor und entscheidet anhand dieser, ob Werkstücke zwischengelagert werden müssen. Ist die Vorbearbeitung eines Werkstücks schneller als der dazugehörige Schneidplan (Soll Zustand) beziehungsweise als das Schneiden des Schneidplans mittels der Laserschneidmaschine 230 (Ist Zustand), so wird das vorbearbeitete Blech in das Zwischenlager 280 überführt. Ist der dazugehörige Schneidplan (Soll Zustand) beziehungsweise das Schneiden des Schneidplans mittels der Laserschneidmaschine 230 (Ist Zustand) schneller, dann wird ein Werkstück direkt nach Beendigung der Vorbearbeitung dem Laserschneiden zugeführt.
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Gleiches gilt für die Nachbearbeitung. Ist diese „langsamer“ als das Laserschneiden, dann werden Schnittteile in dem Zwischenlager zwischengelagert. Werden mehrere Schneidpläne mit unterschiedlich komplexen Teilen parallel bearbeitet, so kann die Steuerung 280 entscheiden, welche Teile wann und wo bearbeitet werden, um einen möglichst konstanten Material- und Bearbeitungsfluss zu ermöglichen.
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3 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Bearbeitung von Werkstücken, wie Werkstücken in der Werkstückbearbeitungsanlage. Das Verfahren kann in beiden oben beschriebenen Werkstückbearbeitungsanlagen 100 und 200 ausgeführt werden.
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In einem ersten Schritt 300 wird ein Werkstück in einer Vorbearbeitungsmaschine vorbearbeitet, wobei die Vorbearbeitungsschritte sämtliche Bearbeitungsschritte des Werkstückes umfassen können, welche außerhalb von Schneidlinien für die Laserschneidmaschine liegen. Zusätzlich kann die Vorbearbeitungsmaschine eine Positionierungsmarkierung an dem Werkstück anbringen, insbesondere mindestens eine Bohrung in dem Werkstück und/oder eine Kennzeichnung auf einer Oberfläche des Werkstückes.
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In einem zweiten Schritt 310 werden die Bearbeitungszeiten und/oder die Auslastung der Vorbearbeitungsmaschine, der Laserschneidmaschine und/oder des Zwischenlagers durch die Steuerung erfasst. Diese Analyse ergibt Parameter für die Entscheidungsfindung der Steuerung, wie die Bearbeitung gesteuert werden soll. Bei der Erfassung kann die Steuerung Bearbeitungszeiten und/oder Auslastungen der Vorbearbeitungsmaschine, der Laserschneidmaschine, des Zwischenlagers und/oder eines Transportsystems aus Bearbeitungsplänen erfassen.
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In einem dritten Schritt 320 wird durch die Steuerung basierend auf der Erfassung entschieden, ob ein vorbearbeitetes Werkstück zu dem Zwischenlager oder zu der Laserschneidmaschine transportiert wird. Weiter kann die Steuerung die Bearbeitung von Werkstücken beziehungsweise die Steuerung der Maschinen basierend auf der Erfassung planen und steuern. Zudem kann die Steuerung während der Durchführung der Bearbeitung Bearbeitungszeiten und/oder Auslastungen der Vorbearbeitungsmaschine, der Laserschneidmaschine, des Zwischenlagers und/oder eines Transportsystems tatsächlich erfasst und die Bearbeitung von Werkstücken basierend auf der tatsächlichen Erfassung plant und steuert. Dies ermöglicht einen Soll-Ist-Vergleich und ein adaptives Lernen der Steuerung. Die Soll Zeiten oder Zustände erhält die Steuerung aus den Bearbeitungsplänen. Die Ist Zeiten oder Zustände können zeitlich bestimmt werden, entweder aus Messungen oder aus Signalen der Maschinen, wie zum Beispiel Start und Ende einer Bearbeitung, abgeleitet werden.
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In einem vierten Schritt 330 wird das vorbearbeitete Werkstück zu einer Laserschneidmaschine oder einem Zwischenlager transportiert. Der auf der Entscheidung basierende Transport kann somit entweder direkt, das heißt von Maschine zu Maschine, oder indirekt, das heißt durch ein Zwischenlager, erfolgen. Der Transport erfolgt derart, dass das Werkstück nicht gleichzeitig in beiden Maschinen angeordnet ist. Somit sind die Maschinen voneinander entkoppelt, was den Bearbeitungsprozess flexibler macht.
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In einem fünften Schritt 340 wird das vorbearbeitete Werkstück in der Laserschneidmaschine geschnitten. Zuvor kann die Laserschneidmaschine die Positionierungsmarkierung erfassen und dann den oder die Schneidvorgänge relativ zu der Positionierungsmarkierung ausführen. Das vorbearbeitete Werkstück kann aus der Vorbearbeitungsmaschine oder aus dem Zwischenlager zu Laserschneidmaschine transportiert werden.
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Die hier vorgestellte Werkstückbearbeitungsanlage erlaubt eine genaue und effiziente Bearbeitung von Werkstücken.
