DE102022115642A1

DE102022115642A1 - Method for cutting out workpiece parts from a plate-shaped workpiece along cutting contours predetermined on the workpiece using a laser beam

Info

Publication number: DE102022115642A1
Application number: DE102022115642.7A
Authority: DE
Inventors: Jens Ottnad; Philipp Nieding; Frederick Struckmeier
Original assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Current assignee: Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority date: 2022-06-23
Filing date: 2022-06-23
Publication date: 2023-12-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zum Ausschneiden von Werkstückteilen (32) aus einem plattenförmigen Werkstück (30) entlang auf dem Werkstück (30) vorgegebener Schneidkonturen (42) mittels eines Laserstrahls (40) einer Laserschneidmaschine (10), wobei das Werkstück (30) auf einer Werkstückauflage (20) aufliegt und die Relativposition des Werkstücks (30) gegenüber der Werkstückauflage (20) und/oder zumindest einer Maschinenkomponente (60) der Laserschneidmaschine (10) bekannt ist. Dem Werkstück (30) werden anhand der bekannten Relativposition des Werkstücks (30) vordefinierte Flächenbereiche (50) auf dem Werkstück (30) zugewiesen, auf denen beim Ausschneiden der Werkstückteile (32) entlang der Schneidkonturen (42) eine zweite Streckenenergie (46) des Laserstrahls (20) eingesetzt wird, welche zum Verhindern einer Beschädigung der Werkstückauflage (20) und/oder der zumindest einen Maschinenkomponente (15) gegenüber einer ersten Streckenenergie (44) des Laserstrahls (20) entlang der Schneidkonturen (42) außerhalb der Flächenbereiche (50) verringert ist.The invention relates to a method (100) for cutting out workpiece parts (32) from a plate-shaped workpiece (30) along cutting contours (42) predetermined on the workpiece (30) using a laser beam (40) of a laser cutting machine (10), wherein the workpiece ( 30) rests on a workpiece support (20) and the relative position of the workpiece (30) relative to the workpiece support (20) and / or at least one machine component (60) of the laser cutting machine (10) is known. The workpiece (30) is assigned predefined surface areas (50) on the workpiece (30) based on the known relative position of the workpiece (30), on which a second distance energy (46) is applied when the workpiece parts (32) are cut out along the cutting contours (42). Laser beam (20) is used, which is used to prevent damage to the workpiece support (20) and / or the at least one machine component (15) compared to a first path energy (44) of the laser beam (20) along the cutting contours (42) outside the surface areas (50 ) is reduced.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Laserschneidmaschine.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and a laser cutting machine.

Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist beispielsweise aus DE102018126077A1 bekannt, welche ein Verfahren zum Laserschneiden zeigt, bei dem die Lage einer Werkstücktafel relativ zu Auflagestegen einer Werkstückauflage ermittelt und die Position von Auflagespitzen der Auflagestege errechnet werden. Es werden Auflageräume über den Auflagespitzen und Auflageumgebungsräume definiert, in denen ein Vergleich mit programmierten Konturlinien bzw. Einstichpunkten erfolgt. In Abhängigkeit von dem Ergebnis des Vergleichs wird eine Schachtelung der zu schneidenden Werkstückteile in einem Steuerungsprogramm für den Schneidprozess optimiert, d.h. es wird die Position von zu schneidenden Konturen / Werkstückteilen auf der Werkstücktafel verschoben, um zu verhindern, dass Schneidkonturen oder Einstechpunkte genau auf Stegspitzen liegen und dadurch eine Beschädigung der Stegspitzen durch den Laserstrahl erfolgt.A method according to the preamble of claim 1 is, for example DE102018126077A1 known, which shows a method for laser cutting, in which the position of a workpiece panel is determined relative to support webs of a workpiece support and the position of support tips of the support webs are calculated. Support spaces above the support tips and support surrounding areas are defined, in which a comparison is made with programmed contour lines or puncture points. Depending on the result of the comparison, nesting of the workpiece parts to be cut is optimized in a control program for the cutting process, i.e. the position of contours/workpiece parts to be cut is shifted on the workpiece board in order to prevent cutting contours or piercing points from lying exactly on web tips and this results in damage to the bar tips caused by the laser beam.

Das bekannte Verfahren verhindert zuverlässig eine Beschädigung der Werkstückauflage. Allerdings ist das Verfahren komplex, da die Schachtelung in Richtung einer weiteren Restriktion optimiert werden muss. Auch liegen bereits andere Restriktionen, wie insbesondere ein möglichst geringer Verschnitt des Restwerkstücks, vor, die es ebenso zu berücksichtigen gilt und deshalb ist Optimierung bei mehreren Restriktionen herausfordernd. Es ist nur schwer möglich, eine Schachtelung bereitzustellen, die alle Restriktionen optimal bedient, also beispielsweise eine Beschädigung von Auflagestegen zu hundert Prozent verhindert und zugleich einen minimalen Verschnitt des Restwerkstücks ermöglicht, wobei dies nur zwei von vielen möglichen weiteren Restriktionen sind.The known method reliably prevents damage to the workpiece support. However, the process is complex because the nesting has to be optimized towards further restrictions. There are also other restrictions, such as the smallest possible waste of the remaining workpiece, which also need to be taken into account and therefore optimization is challenging when there are several restrictions. It is difficult to provide a nesting system that optimally meets all restrictions, for example, one hundred percent prevents damage to support webs and at the same time allows minimal waste of the remaining workpiece, although these are only two of many possible further restrictions.

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Verfahren bereitzustellen, welches auf einfache Weise und mit möglichst wenig Restriktionen Beschädigungen beim Laserschneiden der Werkstückteile aus einem plattenförmigen Werkstück zuverlässig verhindert.The object of the invention is therefore to provide an improved method compared to the prior art, which reliably prevents damage during laser cutting of the workpiece parts from a plate-shaped workpiece in a simple manner and with as few restrictions as possible.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1. Vorgeschlagen wird demnach ein Verfahren zum Ausschneiden von Werkstückteilen aus einem plattenförmigen Werkstück entlang auf dem Werkstück vorgegebener Schneidkonturen mittels eines Laserstrahls einer Laserschneidmaschine, wobei das Werkstück auf einer Werkstückauflage aufliegt und die Relativposition des Werkstücks gegenüber der Werkstückauflage und/oder zumindest einer Maschinenkomponente der Laserschneidmaschine bekannt ist, wobei dem Werkstück anhand der bekannten Relativposition des Werkstücks vordefinierte Flächenbereiche auf dem Werkstück zugewiesen sind (oder werden), auf denen beim Ausschneiden der Werkstückteile entlang der Schneidkonturen eine zweite Streckenenergie des Laserstrahls eingesetzt wird, welche zum Verhindern einer Beschädigung der Werkstückauflage und/oder der zumindest einen Maschinenkomponente gegenüber einer ersten Streckenenergie des Laserstrahls entlang der Schneidkonturen außerhalb der Flächenbereiche verringert ist.The object is achieved by a method according to claim 1. A method is therefore proposed for cutting out workpiece parts from a plate-shaped workpiece along cutting contours predetermined on the workpiece using a laser beam from a laser cutting machine, the workpiece resting on a workpiece support and the relative position of the workpiece compared to the Workpiece support and / or at least one machine component of the laser cutting machine is known, wherein the workpiece is (or is) assigned predefined surface areas on the workpiece based on the known relative position of the workpiece, on which a second path energy of the laser beam is used when cutting out the workpiece parts along the cutting contours, which is reduced compared to a first path energy of the laser beam along the cutting contours outside the surface areas in order to prevent damage to the workpiece support and/or the at least one machine component.

Folglich löst das erfindungsgemäße Verfahren die eingangs erwähnte Aufgabe dadurch, dass das Verfahren unterschiedliche Streckenenergien des Laserstrahls entlang der Schneidkonturen einsetzt, wobei eine Streckenenergie des Laserstrahls entlang der Schneidkonturen verringert ist, wo ein Flächenbereich des Werkstücks vordefiniert ist. Der Flächenbereich ist durch die bekannte Relativposition des Werkstücks gegenüber der Werkstückauflage und/oder der zumindest einen Maschinenkomponente jeweils dort vordefiniert, wo es bei Verwendung der ersten Streckenenergie - die typischerweise hoch ist, um ein schnelles Schneiden zu ermöglichen - zu einer Beschädigung der Werkstückauflage und/oder der zumindest einen Maschinenkomponente kommen kann. Die erste Streckenenergie wird vor oder am Übergang zu den vordefinierten Flächenbereiche auf die zweite Streckenenergie herabgesenkt, um eine Beschädigung zu verhindern. Damit, dass eine Beschädigung verhindert wird, ist gemeint, dass zumindest das Risiko einer Beschädigung oder ein Beschädigungsgrad reduziert wird und vorzugsweise, dass eine Beschädigung vermieden wird.Consequently, the method according to the invention solves the problem mentioned at the beginning in that the method uses different path energies of the laser beam along the cutting contours, with a path energy of the laser beam being reduced along the cutting contours, where a surface area of the workpiece is predefined. The surface area is predefined by the known relative position of the workpiece relative to the workpiece support and/or the at least one machine component where, when using the first path energy - which is typically high to enable rapid cutting - damage to the workpiece support and/or or at least one machine component can come. The first path energy is reduced to the second path energy before or at the transition to the predefined surface areas in order to prevent damage. By preventing damage, it is meant that at least the risk of damage or a degree of damage is reduced and preferably that damage is avoided.

Unter einem plattenförmigen Werkstück wird vorliegend insbesondere eine Werkstückplatte oder Werkstücktafel verstanden, welche ihre größte Erstreckung in einer horizontalen Ebene aufweist und mit einer Dicke in der orthogonal dazu stehenden vertikalen Ebene eingerichtet ist. Eine solche Werkstücktafel kann insbesondere ein Werkstückblech sein. Aus einer solchen Werkstücktafel (im Folgenden auch nur „Werkstück“) werden Werkstückteile mittels Laserschneidens ausgeschnitten. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Werkstückteile noch durch eine oder mehrere Sollbruchstellen mit dem Werkstück verbunden bleiben, von denen diese anschließend gelöst werden. Eine derartige Sollbruchstelle kann insbesondere in Form eines Stegs zwischen Werkstückteil und Werkstück bzw. einem verbleibenden Restwerkstück ausgebildet sein.In the present case, a plate-shaped workpiece is understood to mean, in particular, a workpiece plate or workpiece panel which has its greatest extent in a horizontal plane and is set up with a thickness in the vertical plane orthogonal thereto. Such a workpiece panel can in particular be a workpiece sheet. Workpiece parts are cut out of such a workpiece board (hereinafter referred to as “workpiece”) using laser cutting. It can be provided that the workpiece parts remain connected to the workpiece through one or more predetermined breaking points, from which they are then released. Such a predetermined breaking point can be designed in particular in the form of a web between the workpiece part and the workpiece or a remaining remaining workpiece.

Die Laserschneidmaschine zum Laserschneiden der Werkstücke kann insbesondere eine Flachbettwerkzeugmaschine, also eine Laserschneid-Flachbettwerkzeugmaschine, insbesondere 2D-Laserflachbettmaschine, sein. Die Flachbettwerkzeugmaschine kann aber auch eine Kombinationsmaschine sein, die weitere Trennverfahren und/oder weitere Verarbeitungsschritte wie z.B. Entgraten, Biegen, Falzen, Schweißen, Bohren, Gewindeschneiden, etc. ausführen kann. Durch die Laserschneidmaschine werden die Werkstückteile, die in ihrer Form der Laserschneidmaschine vorgegeben werden, mittels Laserschneidens von dem Werkstück bzw. dem Restwerkstück ausgeschnitten. Die Schneidkonturen können dabei gemäß einer Schachtelung vorgegeben sein, die beispielsweise durch eine Steuervorrichtung der Laserschneidmaschine vorgegeben werden kann. Dann fährt ein entsprechender Laserbearbeitungskopf der Laserschneidmaschine mit dem Laserstrahl die vorgegebenen Schneidkonturen ab.The laser cutting machine for laser cutting the workpieces can in particular be one Flatbed machine tool, i.e. a laser cutting flatbed machine tool, in particular 2D laser flatbed machine. However, the flatbed machine tool can also be a combination machine that can carry out further cutting processes and/or further processing steps such as deburring, bending, folding, welding, drilling, thread cutting, etc. The laser cutting machine uses laser cutting to cut out the workpiece parts, which are specified in their shape to the laser cutting machine, from the workpiece or the remaining workpiece. The cutting contours can be specified according to a nesting, which can be specified, for example, by a control device of the laser cutting machine. A corresponding laser processing head of the laser cutting machine then moves the laser beam along the specified cutting contours.

Die Relativposition des Werkstücks gegenüber der Werkstückauflage und/oder der zumindest einen Maschinenkomponente ist im Verfahren bekannt. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren hierzu einen vorherigen Schritt einer Erfassung der Relativposition umfassen. Wie die Erfassung erfolgen kann, beispielsweise durch sensorische Ermittlung, wird später beispielhaft näher erläutert.The relative position of the workpiece relative to the workpiece support and/or the at least one machine component is known in the method. Of course, the method according to the invention can include a previous step of detecting the relative position. How the detection can take place, for example through sensory detection, will be explained in more detail later by way of example.

Vorzugsweise sind die vordefinierten Flächenbereiche weniger als einen vordefinierten Mindestabstand von der Werkstückauflage und/oder weniger als einen vordefinierten Mindestabstand von der zumindest einen Maschinenkomponente entfernt. Der vordefinierte Mindestabstand gegenüber der Werkstückauflage kann dabei Null und/oder vergleichsweise gering sein. So können insbesondere die Auflagebereiche der Werkstückauflage, insbesondere Auflagestege, durch die vordefinierten Flächenbereiche erfasst werden, bei denen das Werkstück direkt auf den Auflagebereichen aufliegt. Aber auch in einem benachbarten Bereich dazu mit geringem Mindestabstand kann es vorteilhaft sein, nur die zweite Streckenenergie einzusetzen, um die Auflagestege auch in einem zu den Auflagebereichen nahen Bereich nicht zu beschädigen. Bezüglich der zumindest einen Maschinenkomponente besteht typischerweise ein Abstand. Durch das Vordefinieren eines Mindestabstands kann hier gesteuert werden, ob der Abstand so gering ist, dass eine Beschädigung möglich oder wahrscheinlich ist oder der Abstand so groß ist, dass eine Beschädigung nicht möglich oder nicht wahrscheinlich ist, sodass dort kein Flächenbereich definiert zu werden braucht.Preferably, the predefined surface areas are less than a predefined minimum distance from the workpiece support and/or less than a predefined minimum distance from the at least one machine component. The predefined minimum distance from the workpiece support can be zero and/or comparatively small. In particular, the support areas of the workpiece support, in particular support webs, can be detected by the predefined surface areas in which the workpiece rests directly on the support areas. But even in an adjacent area with a small minimum distance, it can be advantageous to use only the second path energy in order not to damage the support webs even in an area close to the support areas. There is typically a distance with respect to the at least one machine component. By pre-defining a minimum distance, it can be controlled here whether the distance is so small that damage is possible or probable or the distance is so large that damage is not possible or not probable, so that no surface area needs to be defined there.

Ferner vorzugsweise werden die vorgegebenen Schneidkonturen des Laserstrahls mit den vordefinierten Flächenbereichen verglichen und die zweite Streckenenergie wird für die Schneidkonturen entlang der vordefinierten Flächenbereiche festgelegt, in denen sich die Flächenbereiche und die Schneidkonturen des Laserstrahls überlappen. So können die Schneidkonturen auf einfache Art und Weise mit den vordefinierten Flächenbereichen korreliert werden, bevor das eigentliche Laserschneiden erfolgt.Furthermore, the predetermined cutting contours of the laser beam are preferably compared with the predefined surface areas and the second path energy is determined for the cutting contours along the predefined surface areas in which the surface areas and the cutting contours of the laser beam overlap. In this way, the cutting contours can be easily correlated with the predefined surface areas before the actual laser cutting takes place.

Vorteilhafterweise können die vorgegebenen Schneidkonturen auch Einstichpunkte des Laserstrahls in das Werkstück umfassen. Einstichpunkte sind Punkte, in die mit dem Laserstrahl eingestochen wird, um die Schneidkontur abzufahren und das Werkstück abzufahren. Diese Einstichpunkte können sich außerhalb der eigentlichen Schneidkontur befinden. Dadurch, dass sie hierin aber als zu den Schneidkonturen zugehörig definiert werden, wird vorteilhafterweise auch für die Einstichpunkte in den vordefinierten Flächenbereichen sichergestellt, dass die zweite Streckenenergie eingesetzt wird und Beschädigungen der Werkstückauflage und von Maschinenkomponenten verhindert werden können.Advantageously, the predetermined cutting contours can also include puncture points of the laser beam into the workpiece. Prick points are points into which the laser beam is pierced in order to trace the cutting contour and move along the workpiece. These puncture points can be located outside the actual cutting contour. The fact that they are defined here as belonging to the cutting contours advantageously also ensures that the second path energy is used for the puncture points in the predefined surface areas and that damage to the workpiece support and machine components can be prevented.

Vorteilhaft ist, wenn die vordefinierten Flächenbereiche zumindest auf Auflagebereichen der Werkstückauflage aufliegen. Die Werkstückauflage kann dabei beispielsweise eine Palette oder dergleichen aufweisen. Auch kann die Werkstückauflage mehrere Auflagestege aufweisen. Die Auflagestege können insbesondere parallel zueinander verlaufen. Die Auflagestege können jeweils längs der Auflagestege angeordnete Auflagebereiche, insbesondere Auflageerhebungen, ganz besonders in Form von Auflagespitzen, aufweisen. Das Werkstück kann auf den Auflagebereichen der Auflagestege so in definierten Abständen zwischen den Auflagebereichen desselben Auflagestegs und unterschiedlicher Auflagestege aufliegen. Die Auflagestege können beispielsweise Teil der Palette sein, auf der Palette oder zwischen einem Rand der Palette angeordnet sein und fest mit der Laserschneidmaschine, insbesondere einem Palettenwechsler davon verbunden sein. Die Auflagebereiche können eine punktförmige oder bevorzugt flächige Auflagefläche für das Werkstück bieten. Die Auflageerhebungen, insbesondere Auflagespitzen, ganz besonders mit flächiger Auflagefläche für das Werkstück, können durch Zackenabschnitte an den Auflagestegen ausgebildet sein, wobei jeder Zackenabschnitt eine Auflageerhebung ausbildet. Entsprechend ist es nun möglich, die Auflagebereiche, insbesondere die Auflagespitzen der Auflagestege, vor einer Beschädigung und einem Verschleiss zu schützen. Entsprechend können für die Vordefinierung der Flächenbereiche auch nur die Auflagebereiche, insbesondere Auflagespitzen, berücksichtigt werden. Dies verbessert die Werkstückteilequalität, weil unbeschädigte Auflagespitzen stets dieselbe positionsgetreue Auflage und damit Relativposition des Werkstücks gegenüber der Werkstückauflage ermöglichen. Auch wird vermieden, dass die Auflagestege ausgetauscht werden müssen, sodass das Verfahren kostengünstig ausführbar ist.It is advantageous if the predefined surface areas rest at least on support areas of the workpiece support. The workpiece support can, for example, have a pallet or the like. The workpiece support can also have several support webs. The support webs can in particular run parallel to one another. The support webs can each have support areas arranged along the support webs, in particular support elevations, particularly in the form of support tips. The workpiece can rest on the support areas of the support bars at defined distances between the support areas of the same support bar and different support bars. The support webs can, for example, be part of the pallet, be arranged on the pallet or between an edge of the pallet and be firmly connected to the laser cutting machine, in particular a pallet changer thereof. The support areas can offer a point-shaped or preferably flat support surface for the workpiece. The support elevations, in particular support tips, especially with a flat support surface for the workpiece, can be formed by serrated sections on the support webs, with each serrated section forming a support elevation. Accordingly, it is now possible to protect the support areas, in particular the support tips of the support webs, from damage and wear. Accordingly, only the support areas, in particular support tips, can be taken into account for the predefinition of the surface areas. This improves the quality of the workpiece parts because undamaged support tips always enable the same positional support and thus the relative position of the workpiece compared to the workpiece support. Also is rented that the support bars have to be replaced so that the process can be carried out cost-effectively.

Vorzugsweise sind die vordefinierten Flächenbereiche flächenmäßig größer als die Auflagebereiche. Der Vorteil dessen wurde bereits bei der Beschreibung des Vorsehens eines geringen Mindestabstands zwischen den Flächenbereichen und der Werkstückauflage erläutert, nämlich dass eine Beschädigung in dem den Auflagebereich umgebenden Bereich der Werkstückauflage auf einfache Art und Weise mitverhindert werden kann.Preferably, the predefined surface areas are larger in area than the support areas. The advantage of this was already explained in the description of the provision of a small minimum distance between the surface areas and the workpiece support, namely that damage in the area of the workpiece support surrounding the support area can be prevented in a simple manner.

Vorteilhaft ist dabei, wenn die vordefinierten Flächenbereiche rund sind. Dies ist eine vorteilhafte Geometrie der Flächenbereiche, weil damit um einen peripheren Bereich um die Auflagebereiche herum eine hohe Beschädigungsfreiheit gewährleistet werden kann. Ein Durchmesser von mindestens 5 mm, mindestens 6 mm oder mindestens 7 mm der runden Flächenbereiche hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt.It is advantageous if the predefined surface areas are round. This is an advantageous geometry of the surface areas because it can ensure a high level of freedom from damage around a peripheral area around the support areas. A diameter of at least 5 mm, at least 6 mm or at least 7 mm for the round surface areas has proven to be particularly advantageous.

Vorteilhafterweise ist die zumindest eine Maschinenkomponente eine Absaugkomponente. Diese Absaugkomponente kann zum Absaugen von beim Laserschneiden eingesetzten und überschüssigem Gasstrahl, wie Stickstoff oder Sauerstoff, und/oder von beim Schneiden erzeugten Gasen eingesetzt werden. Die Absaugkomponente kann beispielsweise ein Absaugkanal, die wiederum mit einer Absaugpumpe oder dergleichen zum Absaugen von Gasen mittels des Absaugkanals verbunden sein kann.Advantageously, the at least one machine component is a suction component. This suction component can be used to extract excess gas jets used in laser cutting, such as nitrogen or oxygen, and/or gases generated during cutting. The suction component can, for example, be a suction channel, which in turn can be connected to a suction pump or the like for suctioning off gases using the suction channel.

Zusätzlich oder alternativ kann die zumindest eine Maschinenkomponente ein Schottblech sein, welches einen Absaugraum unterhalb der Werkstückauflage in Absaugkompartimente unterteilt. Es ist auch möglich, dass mehrere solcher Schottbleche als Maschinenkomponente vorgesehen sind. Diese können zusätzlich zu den Absaugkomponenten als Maschinenkomponenten im Verfahren berücksichtigt werden, um Beschädigungen daran durch Einwirken des Laserstrahls darauf zu verhindern.Additionally or alternatively, the at least one machine component can be a bulkhead plate, which divides a suction space below the workpiece support into suction compartments. It is also possible for several such bulkhead plates to be provided as machine components. In addition to the suction components, these can be taken into account as machine components in the process in order to prevent damage to them due to the impact of the laser beam on them.

Möglich ist aber auch, dass zumindest eine Maschinenkomponente beispielsweise ein Werkstückauflagerahmen, eine Lagerung der Werkstückauflage oder eine sonstige Komponente der Werkstückauflage ist.However, it is also possible for at least one machine component to be, for example, a workpiece support frame, a support for the workpiece support or another component of the workpiece support.

Vorzugsweise kann die zweite Streckenenergie eine gegenüber der ersten Streckenenergie verringerte Laserleistung des Laserstrahls aufweisen. Mit Streckenenergie ist hierin gemeinhin diejenige Energie gemeint, die über einer vorgegebenen Strecke an ein Material abgegeben wird. Die Streckenenergie bzgl. des Werkstücks ist demnach die Energie, die über eine vorgegebene Strecke in das Werkstück eingebracht wird. Die Streckenenergie hängt demnach ab von der Laserleistung, Vorschubgeschwindigkeit, Spektrum und Fokussierung des Lasers, Eigenschaften des zu schneidenden Werkstücks, insbesondere Material, Dicke, Absorptionseigenschaften, Streueigenschaften, Abstand des Werkstücks bzw. Auflagebereichs vom Laserbearbeitungskopf und vielen weiteren Faktoren. So ist die Verringerung der Laserleistung lediglich eine von verschiedenen, wenn auch bevorzugten, Möglichkeiten zur Verringerung der Streckenenergie.Preferably, the second path energy can have a reduced laser power of the laser beam compared to the first path energy. Distant energy generally refers to the energy that is given off to a material over a given distance. The distance energy with respect to the workpiece is therefore the energy that is introduced into the workpiece over a specified distance. The path energy therefore depends on the laser power, feed speed, spectrum and focusing of the laser, properties of the workpiece to be cut, in particular material, thickness, absorption properties, scattering properties, distance of the workpiece or support area from the laser processing head and many other factors. Reducing the laser power is just one of various, albeit preferred, options for reducing the path energy.

Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird von einer ersten und zweiten Streckenenergie gesprochen. Selbstverständlich ist auch möglich, dass es sich bei der ersten Streckenenergie um einen Bereich einer ersten Streckenenergie handelt und bei der zweiten Streckenenergie ebenso um einen Bereich einer zweiten Streckenenergie handelt, sodass nicht notwendigerweise nur zwei einzelne gemäß der oben genannten Parametern definierte Streckenenergien vorliegen. Dabei kann der Bereich der zweiten Streckenenergie zumindest teilweise oder vollständig geringer als der Bereich der ersten Streckenenergie sein.In the context of the present description, we speak of a first and second route energy. Of course, it is also possible that the first path energy is a region of a first path energy and the second path energy is also a region of a second path energy, so that there are not necessarily only two individual path energies defined according to the above-mentioned parameters. The range of the second distance energy can be at least partially or completely lower than the range of the first distance energy.

Es ist zusätzlich oder alternativ möglich und bevorzugt, dass die zweite Streckenenergie eine gegenüber der ersten Streckenenergie verringerte Laserschneidgeschwindigkeit und/oder Lasereinstichgeschwindigkeit aufweist. Mit der Lasereinstichgeschwindigkeit ist dabei die notwendige Geschwindigkeit bis zum vollständigen Einstechen bzw. Durchstechen des Werkstücks gemeint. Mit der Laserschneidgeschwindigkeit ist insbesondere die Vorschubgeschwindigkeit des Laserstrahls gemeint.It is additionally or alternatively possible and preferred for the second path energy to have a laser cutting speed and/or laser piercing speed that is reduced compared to the first path energy. The laser puncture speed refers to the speed required until the workpiece is completely pierced. The laser cutting speed refers in particular to the feed speed of the laser beam.

Vorteilhaft ist außerdem, wenn die Relativposition des Werkstücks gegenüber der Werkstückauflage und/oder der zumindest einen Maschinenkomponente durch zumindest einen Anschlag für das Werkstück vorgegeben wird. Dieser Anschlag kann sich beispielsweise an der Werkstückauflage selbst und/oder an einer Palette für das Werkstück befinden. Auch mehrere Anschläge können vorgesehen sein. So kann sichergestellt werden, dass das Werkstück immer in einer definierten Lage gegenüber der Werkstückauflage liegt. Auch kann der Anschlag für eine verbesserte sensorische Ermittlung der Relativposition genutzt werden und/oder für eine doppelte Bestimmung der Relativposition.It is also advantageous if the relative position of the workpiece relative to the workpiece support and/or the at least one machine component is predetermined by at least one stop for the workpiece. This stop can be located, for example, on the workpiece support itself and/or on a pallet for the workpiece. Several stops can also be provided. This ensures that the workpiece is always in a defined position relative to the workpiece support. The stop can also be used for an improved sensory determination of the relative position and/or for a double determination of the relative position.

Alternativ oder zusätzlich kann die Relativposition des Werkstücks gegenüber der Werkstückauflage und/oder der zumindest einen Maschinenkomponente durch eine Vermessung von Werkstück und/oder Werkstückauflage, insbesondere zumindest einem Referenzelement an der Werkstückauflage, ermittelt werden. Da die Geometrie der Werkstückauflage, insbesondere die Anordnung von Auflagebereichen dieser, und die Geometrie der Maschinenkomponente typischerweise bekannt sind, kann die Vermessung des Werkstücks gegenüber dem Referenzelement der Werkstückauflage dabei genügen. Die Vermessung kann durch einen oder mehrere Sensoren und/oder eine oder mehrere Kameras erfolgen. Die Relativposition der Werkstückauflage, insbesondere die Relativpositionen der Auflagebereiche, können dabei auf einfache Art und Weise beispielsweise während des Betriebs bestimmt werden. Die Vermessung kann beispielsweise mit einer Sensorik der Laserschneidmaschine, insbesondere einer kapazitiven Abstandssensorik zur Abstandsdetektion zwischen dem Laserbearbeitungskopf der Laserschneidmaschine und dem Werkstück erfolgen. Allgemein kann zumindest eine Untergruppe der Auflagestege und/oder der Stegspitzen erfasst werden und optional können die Positionen nichterfasster Auflagestege und/oder Stegspitzen durch Interpolation berechnet werden. Weitere mögliche Vermessungsmöglichkeiten basieren z. B. auf einer optischen Sensorik, die auf mindestens einem der folgenden Verfahren basiert: Bildverarbeitungsverfahren basierend auf einer Flächenbildaufnahme, einem Laserlichtschnitt-Verfahren, einem Streifenlichtprojektions-Verfahren, einer Lichtfeldkamera, einer 3D-Kamera, z.B. einer Time-of-Flight-(TOF-)Kamera, insbesondere zur Distanz und/oder Tiefenerfassung von Stegvertiefungen, der Zustandserfassung der geometrischen Form für eine begleitende Beurteilung von Verschleiß eines Auflagestegs und/oder einer Stegspitze, und/oder auf einer Ultraschallsensorik, welche Ultraschallsensoren insbesondere an einem Schneidkopf der Flachbettwerkzeugmaschine einsetzt. Alternatively or additionally, the relative position of the workpiece relative to the workpiece support and/or the at least one machine component can be determined by measuring the workpiece and/or workpiece support, in particular at least one reference element on the workpiece support. Since the geometry of the work piece support, in particular the arrangement of support areas of this, and the geometry of the machine component are typically known, the measurement of the workpiece relative to the reference element of the workpiece support can be sufficient. The measurement can be carried out by one or more sensors and/or one or more cameras. The relative position of the workpiece support, in particular the relative positions of the support areas, can be determined in a simple manner, for example during operation. The measurement can be carried out, for example, with a sensor system of the laser cutting machine, in particular a capacitive distance sensor system for detecting the distance between the laser processing head of the laser cutting machine and the workpiece. In general, at least a subgroup of the support webs and/or the web tips can be detected and optionally the positions of non-detected support webs and/or web tips can be calculated by interpolation. Other possible measurement options are based, for example: B. on an optical sensor system that is based on at least one of the following methods: Image processing method based on an area image recording, a laser light section method, a stripe light projection method, a light field camera, a 3D camera, for example a time-of-flight (TOF -)Camera, in particular for the distance and/or depth detection of web recesses, the state detection of the geometric shape for an accompanying assessment of wear of a support web and/or a web tip, and/or on an ultrasonic sensor system, which uses ultrasonic sensors in particular on a cutting head of the flatbed machine tool.

Ferner ist bevorzugt, wenn eine Mindeststreckenlänge zwischen zwei Flächenbereichen definiert ist (oder wird) und die zweite Streckenenergie entlang der Schneidkontur zwischen zwei Flächenbereichen weiter eingesetzt wird, wenn die Schneidkontur zwischen den beiden Flächenbereichen die Mindeststreckenlänge nicht überschreitet. So kann die notwendige Umschaltung zwischen der ersten und zweiten Streckenenergie zur Entlastung der Laserschneidmaschine auf ein notwendiges Minimum reduziert werden.Furthermore, it is preferred if a minimum distance length is (or is) defined between two surface areas and the second distance energy is further used along the cutting contour between two surface areas if the cutting contour between the two surface areas does not exceed the minimum distance length. In this way, the necessary switching between the first and second path energy to relieve the load on the laser cutting machine can be reduced to a necessary minimum.

Die eingangs erwähnte Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Laserschneidmaschine nach Anspruch 15. Die Laserschneidmaschine ist mit einer Werkstückauflage zur Auflage eines Werkstücks darauf, einem Laserbearbeitungskopf zum Emittieren eines Laserstrahls, und einer Steuervorrichtung zum Steuern einer Streckenenergie eines Laserstrahls des Laserbearbeitungskopfs ausgestattet, wobei die Laserschneidmaschine zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.The task mentioned at the beginning is further solved by a laser cutting machine according to claim 15. The laser cutting machine is equipped with a workpiece support for placing a workpiece thereon, a laser processing head for emitting a laser beam, and a control device for controlling a path energy of a laser beam of the laser processing head, the laser cutting machine for Executing the method according to the invention is set up.

Dabei gelten Merkmale, die hierin in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben sind, gleichsam in Bezug auf die Laserschneidmaschine und umgekehrt.Features that are described herein in relation to the method according to the invention also apply in relation to the laser cutting machine and vice versa.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei insbesondere durch entsprechende Steuerung der Laserschneidmaschine durch die Steuervorrichtung steuerbar sein. Dabei kann die Steuervorrichtung einen Speicher aufweisen, auf der ein Computerprogramm gespeichert ist, das von einer CPU der Steuervorrichtung ausgeführt wird, um das erfindungsgemäße Verfahren auf der Laserschneidmaschine auszuführen. Durch die Steuervorrichtung bzw. das Computerprogramm wird dabei entlang der Schneidkonturen die erste oder zweite Streckenenergie jeweils vorgegeben. Selbstverständlich kann die Steuervorrichtung auch weitere Aufgaben wahrnehmen, so z.B. die Vermessung der Relativpositionen, eine Schachtelungsplanung der Werkstückteile auf dem Werkstück usw.The method according to the invention can be controllable in particular by appropriate control of the laser cutting machine by the control device. The control device can have a memory on which a computer program is stored, which is executed by a CPU of the control device in order to carry out the method according to the invention on the laser cutting machine. The first or second distance energy is specified along the cutting contours by the control device or the computer program. Of course, the control device can also perform other tasks, such as measuring the relative positions, planning the nesting of the workpiece parts on the workpiece, etc.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben und erläutert werden.Further details and advantageous refinements of the invention can be found in the following description, on the basis of which exemplary embodiments of the invention are described and explained in more detail.

Es zeigen schematisch:

1 eine perspektivische Ansicht einer Laserschneidmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine perspektivische Ansicht eines Auflagestegs einer Werkstückauflage der Laserschneidmaschine der 1;
3 eine schematische Ansicht eines Hauptgehäuses der Laserschneidmaschine der 1;
4 eine schematische Ansicht eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zum Laserausschneiden von Werkstückteilen aus einem plattenförmigen Werkstück mittels der Laserschneidmaschine der 1.;
5 eine schematische Draufsicht auf ein zu bearbeitendes Werkstück mit Auflagebereichen und vordefinierten Flächenbereichen;
6 eine schematische Ansicht von vorgegebenen Schneidkonturen eines Werkstückteils des Werkstücks der 5;
7 die Draufsicht der 5 mit alternativen vordefinierten Flächenbereichen;
8 die Ansicht der 6 mit alternativen vordefinierten Flächenbereichen;
9 eine schematische Draufsicht auf ein alternatives zu bearbeitendes Werkstück mit Auflagebereichen und vordefinierten Flächenbereichen;
10 eine Schnittansicht durch das Werkstück der 9 und seine Werkstückauflage; und
11 eine schematische Ansicht von vorgegebenen Schneidkonturen eines Werkstückteils des Werkstücks der 9.

It shows schematically:

1 a perspective view of a laser cutting machine according to an embodiment of the invention;
2 a perspective view of a support web of a workpiece support of the laser cutting machine 1 ;
3 a schematic view of a main housing of the laser cutting machine 1 ;
4 a schematic view of a method according to an embodiment of the invention for laser cutting workpiece parts from a plate-shaped workpiece using the laser cutting machine 1 .;
5 a schematic top view of a workpiece to be machined with support areas and predefined surface areas;
6 a schematic view of predetermined cutting contours of a workpiece part of the workpiece 5 ;
7 the top view of the 5 with alternative predefined area areas;
8th the view of the 6 with alternative predefined area areas;
9 a schematic top view of an alternative workpiece to be machined support areas and predefined surface areas;
10 a sectional view through the workpiece 9 and its workpiece support; and
11 a schematic view of predetermined cutting contours of a workpiece part of the workpiece 9 .

In der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Figuren sind für identische oder einander entsprechende Merkmale jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet.In the following description and in the figures, the same reference numbers are used for identical or corresponding features.

1 zeigt eine Laserschneidmaschine 10 in Form einer Laserschneid-Flachbettwerkzeugmaschine mit einem Hauptgehäuse 12, in dem ein Laserschneidprozess mit einem Laserstrahl 40 (siehe 3) durchgeführt wird. Insbesondere wird ein Fokus des Laserstrahls 40 von einer Steuervorrichtung 11 (siehe 3) entlang vorgegebener in einem Bearbeitungsbereich angeordneten Schneidkonturen 42 über ein plattenförmiges Werkstück 30, insbesondere ein sich im Wesentlichen zweidimensional erstreckender Blech, geführt, um aus diesem Werkstückteile 30 mit spezifischen, gemäß einem Schachtelungsplan vorgegebenen Formen auszuschneiden. 1 shows a laser cutting machine 10 in the form of a laser cutting flatbed machine tool with a main housing 12 in which a laser cutting process with a laser beam 40 (see 3 ) is carried out. In particular, a focus of the laser beam 40 is controlled by a control device 11 (see 3 ) along predetermined cutting contours 42 arranged in a processing area over a plate-shaped workpiece 30, in particular a substantially two-dimensionally extending sheet metal, in order to cut out of this workpiece parts 30 with specific shapes predetermined according to a nesting plan.

Die Laserschneidmaschine 10 umfasst auch einen Palettenwechsler 14. Der Palettenwechsler 14 ist dazu ausgebildet, eine oder mehrere Paletten 18 während der Fertigung zu positionieren. Auf einer Palette 18 kann ein zu schneidendes Werkstück 30 (als Roh- oder Ausgangsmaterial), insbesondere eine Werkstücktafel, aufgelegt und gelagert werden und in das Hauptgehäuse 12 für den Laserschneidvorgang eingebracht werden. Nach dem vollendeten Schneidvorgang kann die Palette 18, wie in 1 gezeigt, mit einem geschnittenen Werkstück 30 aus dem Hauptgehäuse 12 gefahren werden, sodass die geschnittenen Werkstückteile 32 von dem vom Werkstück 30 verbleibenden Restwerkstück absortiert werden können.The laser cutting machine 10 also includes a pallet changer 14. The pallet changer 14 is designed to position one or more pallets 18 during production. A workpiece 30 to be cut (as raw or starting material), in particular a workpiece panel, can be placed and stored on a pallet 18 and introduced into the main housing 12 for the laser cutting process. After the cutting process has been completed, the pallet 18 can be used as in 1 shown, with a cut workpiece 30 can be moved out of the main housing 12, so that the cut workpiece parts 32 can be sorted from the remaining workpiece from the workpiece 30.

3 zeigt den Laserschneidvorgang in dem Hauptgehäuse 12. Der Laserbearbeitungskopf 13, der den Laserstrahl 40 zum Ausschneiden der Werkstückteile 32 aus dem Werkstück 30 auf das Werkstück 30 emittiert, kann im Bearbeitungsbereich frei positioniert werden, so dass der Laserstrahl 40 im Wesentlichen entlang beliebiger zweidimensionaler Schneidkonturen über das zu schneidende Werkstück 30 geführt werden kann. Dabei ist eine Schneidkontur 42 für den Laserstrahl 40 jeweils anhand eines Schachtelungsplans in der Steuervorrichtung 11 vorgegeben, um die Werkstückteile 32 aus dem Werkstück 30 auszuschneiden. Der Schachtelungsplan gibt die Anordnungen der einzelnen Werkstückteile 32 im Werkstück 30 an, wie in der 1 zu sehen ist. 3 shows the laser cutting process in the main housing 12. The laser processing head 13, which emits the laser beam 40 for cutting out the workpiece parts 32 from the workpiece 30 onto the workpiece 30, can be freely positioned in the processing area so that the laser beam 40 essentially passes along any two-dimensional cutting contours the workpiece 30 to be cut can be guided. A cutting contour 42 for the laser beam 40 is specified in the control device 11 based on a nesting plan in order to cut out the workpiece parts 32 from the workpiece 30. The nesting plan indicates the arrangements of the individual workpiece parts 32 in the workpiece 30, as shown in FIG 1 you can see.

Beim Laserschneiden erwärmt der Laserstrahl 40 das Metall des Werkstücks 30 entlang der vorgegebenen Schneidkonturen 42 bis es schmilzt. Ein Gasstrahl, meist Stickstoff oder Sauerstoff, tritt üblicherweise im Bereich des Laserstrahls 40 aus dem Laserbearbeitungskopf 13 aus und drückt das geschmolzene Material des Werkstücks 30 nach unten und aus dem sich ausbildenden Spalt. Das Werkstück 30 wird somit beim Schneiden vom Laserstrahl 40 vollständig durchtrennt.During laser cutting, the laser beam 40 heats the metal of the workpiece 30 along the predetermined cutting contours 42 until it melts. A gas jet, usually nitrogen or oxygen, usually emerges from the laser processing head 13 in the area of the laser beam 40 and pushes the molten material of the workpiece 30 down and out of the gap that forms. The workpiece 30 is thus completely severed by the laser beam 40 when cutting.

Zum Ausschneiden eines Werkstückteils 32 wird der Laserstrahl 40 entlang der vorgegebenen Schneidkonturen 42 des jeweiligen Werkstücks 32 bewegt. Diese beginnt üblicherweise an einem Einstichpunkt (nicht gezeigt), der außerhalb des Werkstücks 30 liegen kann, und nähert sich dann der Kontur des Werkstücks 30, insbesondere in einem Bogen an.To cut out a workpiece part 32, the laser beam 40 is moved along the predetermined cutting contours 42 of the respective workpiece 32. This usually begins at a puncture point (not shown), which can be outside the workpiece 30, and then approaches the contour of the workpiece 30, in particular in an arc.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Palette 18 eine Werkstückauflage 20 auf. Die Werkstückauflage 20 weist mehrere quer, insbesondere senkrecht, zur Einschubrichtung des Werkstücks 30 in das Hauptgehäuse 12 verlaufende und parallel zueinander ausgerichtete Auflagestege 22 auf.In the exemplary embodiment shown, the pallet 18 has a workpiece support 20. The workpiece support 20 has a plurality of support webs 22 which run transversely, in particular perpendicularly, to the insertion direction of the workpiece 30 into the main housing 12 and are aligned parallel to one another.

Ein Teil eines Auflagestegs 22 ist perspektivisch in der 2 gezeigt. Beispielhaft haben die Auflagestege 22 einen Abstand von beispielsweise 20 mm bis 100 mm zueinander. Die Auflagestege 22 bilden Auflagebereiche 24 aus, auf denen das Werkstück 30 abgelegt bzw. aufgelegt wird. Die Auflagebereiche 24 bilden üblicherweise Gitterpunkte, die entlang der Auflagestege 22 einen Abstand von beispielsweise 5 mm bis 50 mm aufweisen können, wobei ein Auflagesteg 22 eine Dicke von beispielsweise 1 mm bis 5 mm aufweisen kann. Die Auflagebereiche 24 bilden somit ein Raster von Bereichen, die den Schneidvorgang des auf ihnen liegenden Werkstücks 30 beeinflussen können. Die den Schneidvorgang beeinflussenden Bereiche der Auflagestege 22 können sich überdies auf Bereiche erstrecken, die sich direkt an die im Kontakt mit dem Werkstück 30 stehenden Auflagebereiche 24 anschließen, z. B. die zu den Auflagebereichen 24 führenden Flanken der Auflagestege 22. Wie gezeigt sind die Auflagebereiche 24 hier Spitzen von sich wiederholenden Zackenabschnitten 26 der Auflagestege 22.Part of a support web 22 is in perspective in the 2 shown. For example, the support webs 22 are at a distance of, for example, 20 mm to 100 mm from one another. The support webs 22 form support areas 24 on which the workpiece 30 is placed or placed. The support areas 24 usually form grid points which can have a distance of, for example, 5 mm to 50 mm along the support webs 22, whereby a support web 22 can have a thickness of, for example, 1 mm to 5 mm. The support areas 24 thus form a grid of areas that can influence the cutting process of the workpiece 30 lying on them. The areas of the support webs 22 that influence the cutting process can also extend to areas that directly adjoin the support areas 24 that are in contact with the workpiece 30, e.g. B. the flanks of the support webs 22 leading to the support areas 24. As shown, the support areas 24 here are tips of repeating serrated sections 26 of the support webs 22.

1 zeigt ferner eine Kamera 16 des Laserschneidsystems 10, die beispielhaft am Hauptgehäuse 12 angeordnet ist. Die Kamera 16 kann u. a. für eine Bilderfassung der Palette 18, der Auflagestege 22 und Auflagebereiche 24 sowie der relativen Lage des Werkstücks 30 bezüglich der Palette 18 (und evtl. der Auflagestege 22 und Auflagebereiche 24) ausgebildet sein und steht in Verbindung mit einer Bildauswerteeinheit des Steuervorrichtung 11. Folglich kann die Steuervorrichtung 11 zumindest die Relativposition des Werkstücks 30 gegenüber den Auflagebereichen 24 bzw. die Relativpositionen der Auflagebereiche 24 gegenüber dem Werkstück 30 ermitteln. Dabei ist die Anordnung der Auflagebereiche 24 an sich aufgrund ihrer Geometrie bereits bekannt. Es genügt also die Erkennung der Relativposition des Werkstücks 30 gegenüber einem Referenzelement (nicht gezeigt), insbesondere an der Werkstückauflage 20. Die Steuervorrichtung 11 kann diese Auflagebereiche 24 als Flächenbereiche 50 vordefinieren, wie in der 5 gezeigt ist oder aber Flächenbereiche 50, insbesondere runde Flächenbereiche 50, um die Auflagebereiche 24 herum definieren, wie in der 2 gezeigt ist. 1 also shows a camera 16 of the laser cutting system 10, which is arranged on the main housing 12 as an example. The camera 16 can, among other things, capture images of the pallet 18, the support webs 22 and support areas 24 as well as the relative position of the workpiece 30 with respect to the pallet 18 (and possibly the support webs 22 and support areas 24) and is in connection with an image evaluation unit of the control device 11. Consequently, the control device 11 can at least determine the relative position of the workpiece 30 relative to the support areas 24 or the relative positions of the support areas 24 relative to the workpiece 30 determine. The arrangement of the support areas 24 is already known due to their geometry. It is therefore sufficient to detect the relative position of the workpiece 30 relative to a reference element (not shown), in particular on the workpiece support 20. The control device 11 can predefine these support areas 24 as surface areas 50, as in the 5 is shown or surface areas 50, in particular round surface areas 50, define around the support areas 24, as in the 2 is shown.

Mittels des Laserschneidsystems 10, wie es anhand der 1 bis 3 erläutert worden ist, wird nun das in 4 schematisch gezeigte Verfahren 100 ausgeführt. Dabei werden in einem ersten Verfahrensschritt 102 die Relativpositionen des Werkstücks 30 gegenüber den Auflagebereichen 24 ermittelt, wie vorstehend beschrieben worden ist. In einem zweiten Verfahrensschritt 104 werden die Flächenbereiche 50 anhand der Auflagebereiche 24 definiert. Die Flächenbereiche 50 umfassen zumindest die Bereiche, in denen das Werkstück 30 auf den Auflagebereichen 24 aufliegt, vorzugsweise auch einen benachbarten Bereich, in dem die Flanken der Auflagestege 22 von den Auflagebereichen 24 abgehen.Using the laser cutting system 10, as shown in the 1 until 3 has been explained, now the in 4 method 100 shown schematically is carried out. In a first method step 102, the relative positions of the workpiece 30 relative to the support areas 24 are determined, as described above. In a second method step 104, the surface areas 50 are defined based on the support areas 24. The surface areas 50 include at least the areas in which the workpiece 30 rests on the support areas 24, preferably also an adjacent area in which the flanks of the support webs 22 extend from the support areas 24.

Anschließend werden in einem dritten Verfahrensschritt 106 die vorgegebenen Schneidkonturen 42 des Laserstrahls 40 mit den vordefinierten Flächenbereichen 50 verglichen. Für die Schneidkonturen 42 entlang der vordefinierten Flächenbereiche 50, in denen sich die Flächenbereiche 50 und die Schneidkonturen 42 des Laserstrahls 40 überlappen, wird durch die Steuervorrichtung 11 eine zweite Streckenenergie 46 (siehe 6, 8 und 11) für den Laserstrahl 40 vorgegeben, die geringer ausfällt als eine erste Streckenenergie 44 (siehe 6, 8 und 11), die entlang der vorgegebenen Schneidkonturen 42 außerhalb der Flächenbereiche 50 eingesetzt wird. Dadurch kann verhindert werden, dass die Auflagestege 22 an ihren Auflagebereichen 24 durch einen zu starken Laserstrahl 40 beschädigt werden.Subsequently, in a third method step 106, the predetermined cutting contours 42 of the laser beam 40 are compared with the predefined surface areas 50. For the cutting contours 42 along the predefined surface areas 50, in which the surface areas 50 and the cutting contours 42 of the laser beam 40 overlap, the control device 11 generates a second distance energy 46 (see 6 , 8th and 11 ) is specified for the laser beam 40, which is lower than a first path energy 44 (see 6 , 8th and 11 ), which is used along the predetermined cutting contours 42 outside the surface areas 50. This can prevent the support webs 22 from being damaged at their support areas 24 by an excessively strong laser beam 40.

In dem vierten Verfahrensschritt 108 des Verfahrens 100 erfolgt schließlich das Ausschneiden der Werkstückteile 32 aus dem Werkstück 30 entlang der vorgegebenen Schneidkonturen 42, wobei jeweils die erste Streckenenergie 44 oder die zweite Streckenenergie 46 gemäß der Vorgabe des dritten Verfahrensschritts 106 für den Laserstrahl 40 entlang der Schneidkontur 42 verwendet wird.In the fourth method step 108 of the method 100, the workpiece parts 32 are finally cut out of the workpiece 30 along the predetermined cutting contours 42, with the first path energy 44 or the second path energy 46 in accordance with the specification of the third method step 106 for the laser beam 40 along the cutting contour 42 is used.

5 zeigt schematisch in einer Draufsicht ein Werkstück 30 mit einem stark vereinfachten Schachtelungsplan, bei dem lediglich ein Werkstückteil 32 zum Ausschneiden vorliegt bzw. betrachtet wird, welches zudem eine beispielhaft einfache rechteckige Geometrie aufweist. 5 shows schematically a top view of a workpiece 30 with a highly simplified nesting plan, in which only a workpiece part 32 is present or is being viewed for cutting out, which also has an exemplary simple rectangular geometry.

Unter dem Werkstück 30 befinden sich die Auflagebereiche 24, insbesondere Auflagespitzen, der Auflagestege 22 der Werkstückauflage 20. Die Flächen der Auflagebereiche 24 sind wie vorstehend beschrieben zu den Flächenbereichen 50 vordefiniert. Eine Schneidkontur 42 zum Ausschneiden des Werkstückteils 32 aus dem Werkstück 30 ist entlang zweier Flächenbereiche 50 vorgegeben.Under the workpiece 30 are the support areas 24, in particular support tips, of the support webs 22 of the workpiece support 20. The surfaces of the support areas 24 are predefined to the surface areas 50 as described above. A cutting contour 42 for cutting out the workpiece part 32 from the workpiece 30 is specified along two surface areas 50.

6 zeigt die gemäß dem Verfahren 100 vorgegebenen unterschiedlichen Streckenenergien 44, 46 des Laserstrahls 40 entlang der vorgegebenen Schneidkontur 42. Dabei wird im vordefinierten Flächenbereich 50 die verringerte, zweite Streckenenergie 46 (durch gepunktete Linie angedeutet) anstelle der ersten Streckenenergie 44 (durch durchgezogene Linie angedeutet) eingesetzt. 6 shows the different path energies 44, 46 of the laser beam 40 specified according to the method 100 along the predetermined cutting contour 42. In the predefined area 50, the reduced, second path energy 46 (indicated by a dotted line) is used instead of the first path energy 44 (indicated by a solid line). used.

Die 7 und 8 zeigen eine gegenüber den 5 und 6 abgewandelte Ausführungsform, bei der die Flächenbereiche 50 rund und größer als die Auflagebereiche 24 selbst definiert werden, um auch eine Beschädigung im Bereich der von den Auflagebereichen 24 abgehenden Flanken der Auflagestege 22 zu vermeiden. Wie in der 8 zu sehen ist, ist hier ein weiterer Flächenbereiche 50 unten links in der Ecke des Werkstückteils 32 bzw. seiner vorgegebenen Schneidkontur 40 erfasst, sodass auch dort die zweite Streckenenergie 46 eingesetzt wird und das Risiko einer Beschädigung der dortigen Flanke des Auflagestegs 22 reduziert wird, was in der Ausführungsform der 5 und 6 nicht der Fall ist.The 7 and 8th show one opposite the 5 and 6 modified embodiment, in which the surface areas 50 are defined to be round and larger than the support areas 24 themselves in order to also avoid damage in the area of the flanks of the support webs 22 extending from the support areas 24. Like in the 8th can be seen here, another surface area 50 is recorded at the bottom left in the corner of the workpiece part 32 or its predetermined cutting contour 40, so that the second path energy 46 is also used there and the risk of damage to the flank of the support web 22 there is reduced, which in the embodiment of 5 and 6 is not the case.

9 zeigt wiederum eine weitere, gegenüber den 5 bis 8 abgewandelte Ausführungsform, bei der bei dem Ausschneiden eines Werkstückteils 32 aus einem Werkstück 30 gemäß einem Schachtelungsplan nicht die Gefahr einer Beschädigung der Werkstückauflage 20, sondern die Gefahr einer Beschädigung einer Maschinenkomponente 15 der Laserschneidmaschine 10, beispielsweise einer Absaugkomponente oder eines Schottblechs, besteht, welches unterhalb des Werkstückteils 32 angeordnet ist, wie in der 10 zu sehen ist. 9 again shows another, compared to the 5 until 8th modified embodiment, in which when cutting out a workpiece part 32 from a workpiece 30 according to a nesting plan, there is no risk of damage to the workpiece support 20, but rather the risk of damage to a machine component 15 of the laser cutting machine 10, for example a suction component or a bulkhead plate, which is below of the workpiece part 32 is arranged, as in the 10 you can see.

Dabei ist die Maschinenkomponente 15 nicht direkt bzw. berührend an dem Werkstück 30 angeordnet, wie die Werkstückauflage 20, sondern in einem Abstand D. Wenn dieser Abstand D geringer als ein vordefinierter Mindestabstand ausfällt, kann bestimmt werden, dass eine Gefahr für eine Beschädigung der Maschinenkomponente 15 besteht, wenn über der Maschinenkomponente 15 mit einem Laserstrahl 40 mit der ersten Streckenenergie 44 gearbeitet wird.The machine component 15 is not arranged directly or in contact with the workpiece 30, like the workpiece support 20, but in a distance D. If this distance D is less than a predefined minimum distance, it can be determined that there is a risk of damage to the machine component 15 when working with a laser beam 40 with the first path energy 44 over the machine component 15.

Im vorliegenden Fall soll davon ausgegangen werden, dass der vordefinierte Mindestabstand durch den Abstand D zwischen Werkstück 30 und Maschinenkomponente 15 unterschritten wird. Folglich besteht eine Gefahr für eine Beschädigung der Maschinenkomponente 15 durch den Laserstrahl 40 bei Betrieb mit der ersten Streckenenergie 44.In the present case, it should be assumed that the predefined minimum distance is undershot by the distance D between workpiece 30 and machine component 15. Consequently, there is a risk of damage to the machine component 15 by the laser beam 40 when operating with the first path energy 44.

Wie 11 zeigt wird deshalb die Kontur der Maschinenkomponente 15 als Flächenbereich 50 vordefiniert, in dem nur mit der geringeren zweiten Streckenenergie 46 des Laserstrahls 40 geschnitten werden darf. Der Mindestabstand kann dabei durch Experiment und/oder Berechnung bestimmt sein. Er stellt sicher, dass nicht für jegliche Maschinenkomponente 15 unterhalb des Werkstücks 30 die Streckenenergie des Laserstrahls 40 reduziert werden muss, sondern nur für solche Maschinenkomponente 15, die aufgrund ihrer Nähe zum Werkstück 30 einer Beschädigungsgefahr ausgesetzt sind.How 11 shows, the contour of the machine component 15 is therefore predefined as a surface area 50 in which cutting may only be carried out with the lower second path energy 46 of the laser beam 40. The minimum distance can be determined by experiment and/or calculation. It ensures that the path energy of the laser beam 40 does not have to be reduced for every machine component 15 below the workpiece 30, but only for those machine components 15 that are exposed to the risk of damage due to their proximity to the workpiece 30.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102018126077 A1 [0002]DE 102018126077 A1 [0002]

Claims

Verfahren (100) zum Ausschneiden von Werkstückteilen (32) aus einem plattenförmigen Werkstück (30) entlang auf dem Werkstück (30) vorgegebener Schneidkonturen (42) mittels eines Laserstrahls (40) einer Laserschneidmaschine (10), wobei das Werkstück (30) auf einer Werkstückauflage (20) aufliegt und die Relativposition des Werkstücks (30) gegenüber der Werkstückauflage (20) und/oder zumindest einer Maschinenkomponente (15) der Laserschneidmaschine (10) bekannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Werkstück (30) anhand der bekannten Relativposition des Werkstücks (30) vordefinierte Flächenbereiche (50) auf dem Werkstück (30) zugewiesen sind, auf denen beim Ausschneiden der Werkstückteile (32) entlang der Schneidkonturen (42) eine zweite Streckenenergie (46) des Laserstrahls (20) eingesetzt wird, welche zum Verhindern einer Beschädigung der Werkstückauflage (20) und/oder der zumindest einen Maschinenkomponente (15) gegenüber einer ersten Streckenenergie (44) des Laserstrahls (20) entlang der Schneidkonturen (42) außerhalb der Flächenbereiche (50) verringert ist.Method (100) for cutting out workpiece parts (32) from a plate-shaped workpiece (30) along cutting contours (42) predetermined on the workpiece (30) using a laser beam (40) from a laser cutting machine (10), the workpiece (30) being on a The workpiece support (20) rests and the relative position of the workpiece (30) relative to the workpiece support (20) and/or at least one machine component (15) of the laser cutting machine (10) is known, characterized in that the workpiece (30) is based on the known relative position of the Workpiece (30) are assigned predefined surface areas (50) on the workpiece (30), on which a second path energy (46) of the laser beam (20) is used when cutting out the workpiece parts (32) along the cutting contours (42), which is used to prevent damage to the workpiece support (20) and/or the at least one machine component (15) is reduced compared to a first path energy (44) of the laser beam (20) along the cutting contours (42) outside the surface areas (50).

Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei die vordefinierten Flächenbereiche (50) weniger als einen vordefinierten Mindestabstand von der Werkstückauflage (20) und/oder weniger als einen vordefinierten Mindestabstand von der zumindest einen Maschinenkomponente (15) entfernt sind.Procedure (100) according to Claim 1 , wherein the predefined surface areas (50) are less than a predefined minimum distance from the workpiece support (20) and / or less than a predefined minimum distance from the at least one machine component (15).

Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die vorgegebenen Schneidkonturen (42) des Laserstrahls (40) mit den vordefinierten Flächenbereichen (50) verglichen werden und die zweite Streckenenergie (46) für die Schneidkonturen (42) entlang der vordefinierten Flächenbereiche (50) festgelegt wird, in denen sich die Flächenbereiche (50) und die Schneidkonturen (42) des Laserstrahls (40) überlappen.Procedure (100) according to Claim 1 or 2 , wherein the predetermined cutting contours (42) of the laser beam (40) are compared with the predefined surface areas (50) and the second path energy (46) for the cutting contours (42) is determined along the predefined surface areas (50) in which the surface areas are located (50) and the cutting contours (42) of the laser beam (40) overlap.

Verfahren (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die vorgegebenen Schneidkonturen (42) auch Einstichpunkte des Laserstrahls (40) in das Werkstück (30) umfassen.Method (100) according to one of the preceding claims, wherein the predetermined cutting contours (42) also include puncture points of the laser beam (40) into the workpiece (30).

Verfahren (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die vordefinierten Flächenbereiche (50) zumindest auf Auflagebereichen (24) der Werkstückauflage (20) aufliegen.Method (100) according to one of the preceding claims, wherein the predefined surface areas (50) rest at least on support areas (24) of the workpiece support (20).

Verfahren (100) nach Anspruch 5, wobei die vordefinierten Flächenbereiche (50) flächenmäßig größer als die Auflagebereiche (24) sind.Procedure (100) according to Claim 5 , wherein the predefined surface areas (50) are larger in area than the support areas (24).

Verfahren (100) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die vordefinierten Flächenbereiche (50) rund sind.Procedure (100) according to Claim 5 or 6 , whereby the predefined surface areas (50) are round.

Verfahren (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Maschinenkomponente (15) eine Absaugkomponente ist.Method (100) according to one of the preceding claims, wherein the at least one machine component (15) is a suction component.

Verfahren (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Maschinenkomponente (15) ein Schottblech ist, welches einen Absaugraum unterhalb der Werkstückauflage (20) in Absaugkompartimente unterteilt.Method (100) according to one of the preceding claims, wherein the at least one machine component (15) is a bulkhead which divides a suction space below the workpiece support (20) into suction compartments.

Verfahren (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die zweite Streckenenergie (46) eine gegenüber der ersten Streckenenergie (44) verringerte Laserleistung des Laserstrahls (40) aufweist.Method (100) according to one of the preceding claims, wherein the second path energy (46) has a reduced laser power of the laser beam (40) compared to the first path energy (44).

Verfahren (100) nach Anspruch 10, wobei die zweite Streckenenergie (46) eine gegenüber der ersten Streckenenergie (44) verringerte Laserschneidgeschwindigkeit und/oder Lasereinstichgeschwindigkeit aufweist.Procedure (100) according to Claim 10 , wherein the second path energy (46) has a reduced laser cutting speed and/or laser piercing speed compared to the first path energy (44).

Verfahren (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Relativposition des Werkstücks (30) gegenüber der Werkstückauflage (20) und/oder der zumindest einen Maschinenkomponente (15) durch zumindest einen Anschlag für das Werkstück (30) vorgegeben wird.Method (100) according to one of the preceding claims, wherein the relative position of the workpiece (30) relative to the workpiece support (20) and/or the at least one machine component (15) is predetermined by at least one stop for the workpiece (30).

Verfahren (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Relativposition des Werkstücks (30) gegenüber der Werkstückauflage (20) und/oder der zumindest einen Maschinenkomponente (15) durch eine Vermessung von Werkstück (30) und/oder Werkstückauflage (20), insbesondere zumindest einem Referenzelement an der Werkstückauflage (20), ermittelt wird.Method (100) according to one of the preceding claims, wherein the relative position of the workpiece (30) relative to the workpiece support (20) and/or the at least one machine component (15) is determined by measuring the workpiece (30) and/or the workpiece support (20), in particular at least one reference element on the workpiece support (20).

Verfahren (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei eine Mindeststreckenlänge zwischen zwei Flächenbereichen (50) definiert ist und die zweite Streckenenergie (46) entlang der Schneidkontur (42) zwischen zwei Flächenbereichen (50) weiter eingesetzt wird, wenn die Schneidkontur (42) zwischen den beiden Flächenbereichen (50) die Mindeststreckenlänge nicht überschreitet.Method (100) according to one of the preceding claims, wherein a minimum distance length is defined between two surface areas (50) and the second distance energy (46) is further used along the cutting contour (42) between two surface areas (50) when the cutting contour (42) between the two surface areas (50) does not exceed the minimum distance.

Laserschneidmaschine (10) mit einer Werkstückauflage (20) zur Auflage eines Werkstücks (30) darauf, einem Laserbearbeitungskopf (13) zum Emittieren eines Laserstrahls (40), und einer Steuervorrichtung (11) zum Steuern einer Streckenenergie (44, 46) eines Laserstrahls (40) des Laserbearbeitungskopfs (13), wobei die Laserschneidmaschine (10) zum Ausführen des Verfahrens (100) nach einem der voranstehenden Ansprüche eingerichtet ist.Laser cutting machine (10) with a workpiece support (20) for placing a workpiece (30) thereon, a laser processing head (13) for emitting a laser beam (40), and a control device (11) for controlling a path energy (44, 46) of a laser beam ( 40) of the laser processing head (13), wherein the laser cutting machine (10) is set up to carry out the method (100) according to one of the preceding claims.