DE102022122966A1 - Method and device for cutting plan optimization for process-reliable production - Google Patents

Method and device for cutting plan optimization for process-reliable production Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (24) zur Herstellung zumindest eines Bauteils (12g) aus einer Tafel (10) mit einer Werkzeugmaschine (26). Vor dem tatsächlichen Ausschneiden des Bauteils (12g) wird das Bauteil (12g) mit der Tafel (10) imaginär auf einem Tafelträger (14) platziert und ein Schneidplan (34a-c) zum Ausschneiden des Bauteils (12g) erstellt. Je nach Kollisionsrisiko des später ausgeschnittenen Bauteils (12g) wird zumindest eine Kollisionsvermeidungsmaßnahme im Schneidplan (34a-c) vorgesehen. Dann wird das Bauteil (12g), insbesondere zusammen mit der Tafel (10), imaginär schrittweise auf dem Tafelträger (14) bewegt, bis ein Gesamtmaß (38) erreicht ist. Nach jedem Schritt wird dabei ein neuer Schneidplan (34a-c) erstellt, eventuell mit einer oder mehreren Kollisionsvermeidungsmaßnahmen versehen und gespeichert. Nach dem tatsächlichen Auflegen der Tafel (10) auf dem Tafelträger (14) wird die Position der Tafel (10) mit einem Sensor (40) innerhalb einer Toleranz bestimmt. Alle innerhalb der Toleranz zur Position der Tafel (10) passenden Schneidpläne (34a-c) werden ausgewählt und unter diesen Schneidplänen (34a-c) der Schneidplan (34a-c) mit den meisten Kollisionsvermeidungsmaßnahmen ausgewählt und abgearbeitet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung (22) zur Durchführung dieses Verfahrens (24).The invention relates to a method (24) for producing at least one component (12g) from a panel (10) using a machine tool (26). Before the component (12g) is actually cut out, the component (12g) with the board (10) is imaginarily placed on a board support (14) and a cutting plan (34a-c) for cutting out the component (12g) is created. Depending on the collision risk of the component (12g) that is later cut out, at least one collision avoidance measure is provided in the cutting plan (34a-c). Then the component (12g), in particular together with the panel (10), is imaginarily moved step by step on the panel support (14) until an overall dimension (38) is reached. After each step, a new cutting plan (34a-c) is created, possibly provided with one or more collision avoidance measures and saved. After the board (10) has actually been placed on the board support (14), the position of the board (10) is determined within a tolerance using a sensor (40). All cutting plans (34a-c) that match the position of the board (10) within the tolerance are selected and, among these cutting plans (34a-c), the cutting plan (34a-c) with the most collision avoidance measures is selected and processed. The invention further relates to a device (22) for carrying out this method (24).

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur prozesssicheren Fertigung zumindest eines flachen Bauteils aus einer Tafel.The invention relates to a method and a device for the reliable production of at least one flat component from a panel.

Aus der WO 2018/224697 A1 ist es bekannt geworden, ein flaches Bauteil aus einer Tafel auszuschneiden. Dabei wird der Auflagepunkt des Bauteils auf einem Tafelträger bestimmt. Weiterhin wird ein Risikobereich bestimmt, in dem ein Kippen des freigeschnittenen Bauteils möglich ist. Durch ein gekipptes Bauteil kann es zu einer Kollision mit einem Teil einer Werkzeugmaschine, beispielsweise einem Schneidkopf, kommen. Schließlich wird ein Anschnitt- oder Freischnittpunkt unter Berücksichtigung dieses Risikobereichs bestimmt.From the WO 2018/224697 A1 It has become known to cut a flat component out of a panel. The support point of the component on a panel support is determined. Furthermore, a risk area is determined in which the cut-out component can tip over. A tilted component can cause a collision with a part of a machine tool, such as a cutting head. Finally, a bleed or free cut point is determined taking this risk area into account.

Im Stand der Technik wird jedoch nicht berücksichtigt, dass die Lage der Tafel bzw. des Bauteils auf dem Tafelträger nicht exakt, sondern nur innerhalb einer Toleranz eines Sensors zur Bestimmung dieser Lage bestimmbar ist. Verschiebungen der Tafel bzw. des Bauteils innerhalb typischer Sensortoleranzen bringen dabei signifikante Änderungen der Auflagestabilität freigeschnittener Teile der Tafel auf dem Tafelträger mit sich.However, the prior art does not take into account the fact that the position of the panel or the component on the panel support cannot be determined exactly, but can only be determined within a tolerance of a sensor for determining this position. Shifts of the panel or component within typical sensor tolerances bring about significant changes in the support stability of cut-out parts of the panel on the panel support.

Aufgabe der ErfindungTask of the invention

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die ein effizientes, aber besonders prozesssicheres Fertigen zumindest eines Bauteils aus einer Tafel ermöglichen.It is therefore the object of the invention to provide a method and a device which enable efficient but particularly reliable production of at least one component from a panel.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung gemäß Anspruch 15. Die abhängigen Ansprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.This object is achieved according to the invention by a method according to claim 1 and a device according to claim 15. The dependent claims reflect preferred embodiments.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird somit gelöst durch ein Verfahren mit folgenden Verfahrensschritten:

  1. A) Virtuelles Erstellen eines Schneidplans für eine Werkzeugmaschine, in dem ein flaches Bauteil auf einer Tafel positioniert ist;
  2. B) Virtuelle Kontrolle, ob das später geschnittene Bauteil in einer vorbestimmten Lage der Tafel, insbesondere dem Nullpunkt des Tafelträgers, kollisionssicher ist und Vorsehen einer Kollisionsvermeidungsmaßnahme, falls das Bauteil nicht kollisionssicher ist;
  3. C) Speichern des Schneidplans;
  4. D) Virtuelles Verschieben und/oder Verdrehen des Bauteils um ein vorgegebenes Maß (d.h. im Falle des Verdrehens um einen vorgegebenen Winkel) auf dem Tafelträger;
  5. E) Wiederholen der Verfahrensschritte B) bis D), bis ein Gesamtmaß (bzw. ein Gesamtwinkel) erreicht ist;
  6. F) Tatsächliches, insbesondere automatisiertes, Platzieren der Tafel auf dem Tafelträger;
  7. G) Ermitteln der tatsächlichen Lage der Tafel auf dem Tafelträger durch einen Sensor der Werkzeugmaschine;
  8. H) Virtuelle Auswahl aller Schneidpläne, die zur tatsächlich ermittelten Lage der Tafel innerhalb der Toleranz dieser Ermittlung passen;
  9. I) Virtuelle Auswahl des Schneidplans mit den meisten Kollisionsvermeidungsmaßnahmen aus der zuvor beschriebenen Auswahl;
  10. J) Tatsächliches Ausschneiden des Bauteils anhand dieses Schneidplans mit der Werkzeugmaschine.
The object according to the invention is thus achieved by a method with the following process steps:
  1. A) Virtually creating a cutting plan for a machine tool in which a flat component is positioned on a board;
  2. B) Virtual control of whether the later cut component is collision-proof in a predetermined position of the panel, in particular the zero point of the panel support, and provision of a collision avoidance measure if the component is not collision-proof;
  3. C) Saving the cutting plan;
  4. D) Virtual displacement and/or rotation of the component by a predetermined amount (ie in the case of rotation by a predetermined angle) on the panel support;
  5. E) repeating process steps B) to D) until a total dimension (or a total angle) is reached;
  6. F) Actual, especially automated, placement of the board on the board support;
  7. G) Determining the actual position of the panel on the panel support using a sensor on the machine tool;
  8. H) Virtual selection of all cutting plans that match the actually determined position of the panel within the tolerance of this determination;
  9. I) Virtual selection of the cutting plan with the most collision avoidance measures from the previously described selection;
  10. J) Actual cutting of the component using this cutting plan with the machine tool.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders effizient, da ineffiziente Kollisionsvermeidungsmaßnahmen nur dann vorgesehen werden, wenn sie aufgrund der Lage des Bauteils auf dem Tafelträger nötig sind. Dennoch wird die Prozesssicherheit gewährleistet, da berücksichtigt wird, dass die Lage der Tafel (und somit des Bauteils) auf dem Tafelträger nur innerhalb einer gewissen Toleranz bestimmbar ist, wobei die prozesssicherste Lösung - mit den meisten Kollisionsvermeidungsmaßnahmen - ausgewählt wird.The method according to the invention is particularly efficient because inefficient collision avoidance measures are only provided if they are necessary due to the position of the component on the panel support. Nevertheless, process reliability is guaranteed because it is taken into account that the position of the panel (and thus the component) on the panel support can only be determined within a certain tolerance, whereby the most process-reliable solution - with the most collision avoidance measures - is selected.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird weitgehend computerbasiert durchgeführt, wobei unter „computerbasiert“ verstanden wird, dass der jeweilige Verfahrensschritt virtuell auf und von einem Computer durchgeführt wird.The method according to the invention is largely carried out computer-based, with “computer-based” meaning that the respective method step is carried out virtually on and by a computer.

Unter „kollisionssicher“ wird ein Zustand verstanden, bei dem sich das jeweils gefertigte Bauteil in einem Zustand befindet, in dem kein beweglicher Teil der Werkzeugmaschine mit dem Bauteil kollidiert. Besonders relevant ist in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung, eine Kollision mit einem Schneidkopf der Werkzeugmaschine zu vermeiden. Ob eine Kollision erfolgen wird oder nicht, hängt dabei davon ab, ob das Bauteil auf dem Tafelträger verkippt und der bewegliche Teil der Werkzeugmaschine so nah am Bauteil bewegt wird, dass es zu einer Kollision kommt.“Collision-proof” is understood to mean a condition in which the component being manufactured is in a state in which no moving part of the machine tool collides with the component. In a preferred embodiment of the invention, it is particularly relevant to avoid a collision with a cutting head of the machine tool. Whether a collision will occur or not depends on whether the component is tilted on the panel support and the movable part of the machine tool is moved so close to the component that a collision occurs.

Unter einer Kollisionsvermeidungsmaßnahme wird eine Maßnahme verstanden, die zu einem kollisionssicheren Zustand des jeweiligen Bauteils führt. Insbesondere wird eine Kollisionsvermeidungsmaßnahme durch eine Kippsicherungsmaßnahme erreicht. Hierdurch liegt das später geschnittene Bauteil in einem unverkippten Zustand auf dem Tafelträger auf. Alternativ dazu kann ein Teil der Tafel so klein geschnitten werden, dass er zwischen Öffnungen des Tafelträgers hindurchfällt. Weiter alternativ oder zusätzlich dazu kann der bewegliche Teil der Werkzeugmaschine, insbesondere der Schneidkopf, so bewegt werden, dass er dann über dem potentiell verkippten Bauteil bewegt wird, solange das Bauteil noch unverkippt ist, insbesondere solange kein Freischnitt des Bauteils erfolgt ist.A collision avoidance measure is understood to be a measure that leads to a collision-proof state of the respective component. In particular, a collision ver Avoidance measure achieved through an anti-tip measure. As a result, the component that will be cut later rests on the panel support in an untilted state. Alternatively, part of the panel can be cut so small that it falls between openings in the panel support. Further alternatively or in addition to this, the movable part of the machine tool, in particular the cutting head, can be moved in such a way that it is then moved over the potentially tilted component as long as the component is still not tilted, in particular as long as the component has not been cut free.

Bevorzugt werden mehrere flache Bauteile auf der Tafel angeordnet, wobei in den vorgenannten und nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritten „das Bauteil“ durch die „mehreren Bauteile“ ersetzt wird. Die Anordnung mehrerer Bauteile auf der Tafel ermöglicht die Nutzung eines Großteils der Tafel und gewährt damit ein besonders effizientes Verfahren.Preferably, several flat components are arranged on the board, with “the component” being replaced by the “multiple components” in the method steps mentioned above and described below. The arrangement of several components on the board enables the use of a large part of the board and thus ensures a particularly efficient process.

Bevorzugt weist der Tafelträger mehrere Auflagestege auf. Hierdurch kann einerseits effizient geschnitten werden und andererseits eine sichere Auflage für eine Vielzahl verschiedener Bauteilgeometrien geschaffen werden.The panel support preferably has several support webs. On the one hand, this allows efficient cutting and, on the other hand, creates a secure support for a variety of different component geometries.

Um das erfindungsgemäße Verfahren zu vereinfachen und dadurch noch effizienter zu gestalten, kann ein Bauteil als kollisionssicher angesehen werden, wenn es zumindest auf zwei Auflagestegen aufliegt und sein Schwerpunkt zwischen den jeweils äußersten der mindestens zwei Auflagestege liegt.In order to simplify the method according to the invention and thereby make it even more efficient, a component can be considered collision-proof if it rests on at least two support webs and its center of gravity lies between the outermost of the at least two support webs.

Als Kollisionsvermeidungsmaßnahme kann vorzugsweise ein Haltesteg, insbesondere zwischen Bauteil und Tafel, ein Zerschneiden eines Tafelrestteils und/oder ein diskontinuierliches Ausschneiden des Bauteils vorgesehen werden.As a collision avoidance measure, a retaining web, in particular between the component and the panel, cutting up a remaining panel part and/or discontinuous cutting out of the component can preferably be provided.

Ein Haltesteg stellt eine bevorzugte Kippsicherungsmaßnahme dar. Ein Haltesteg kann vorzugweise als Microjoint (mit unverminderter Tafeldicke), als Nanojoint (mit reduzierter Tafeldicke) oder als Microweld vorgesehen werden.A retaining web is a preferred anti-tip measure. A retaining web can preferably be provided as a microjoint (with an undiminished panel thickness), as a nanojoint (with reduced panel thickness) or as a microweld.

Unter einem diskontinuierlichen Ausschneiden wird insbesondere ein Ausschneiden verstanden, bei dem die Kontur des Bauteils nicht vollständig ausgeschnitten wird, sondern zwischendurch zumindest eine andere Kontur geschnitten wird. Beispielsweise kann zunächst ein Teil der Kontur eines ersten Bauteils geschnitten werden, dann ein Teil der Kontur eines zweiten Bauteils und dann die Restkontur des ersten Bauteils. Hierdurch können beispielsweise dicht beieinander liegende Konturabschnitte von Bauteilen geschnitten werden, bevor ein Freischnitt (mit damit einhergehender Verkippungsgefahr) durchgeführt wird.Discontinuous cutting is understood to mean, in particular, cutting in which the contour of the component is not completely cut out, but at least one other contour is cut in between. For example, a part of the contour of a first component can be cut first, then a part of the contour of a second component and then the remaining contour of the first component. In this way, for example, contour sections of components that are close together can be cut before a free cut (with the associated risk of tilting) is carried out.

Das vorgegebene Maß, mit dem das/die Bauteil(e) verschoben und/oder gedreht wird/werden beträgt vorzugsweise zwischen 0,5mm und 5mm, insbesondere zwischen 0,8mm und 2mm bzw. zwischen 0,5° und 5°, insbesondere zwischen 0,8° und 2°.The predetermined extent with which the component(s) is/are moved and/or rotated is preferably between 0.5mm and 5mm, in particular between 0.8mm and 2mm or between 0.5° and 5°, in particular between 0.8° and 2°.

Weiter bevorzugt wird nicht nur das/die Bauteil(e) schrittweise virtuell verschoben/gedreht, sondern die ganze Tafel. Hierdurch wird zwar die Berechnung der Schneidpläne rechenintensiver, allerdings müssen signifikant weniger Schneidpläne erstellt werden, sodass der Gesamtrechenaufwand verringert und das Verfahren effizienter wird.More preferably, not only the component(s) is moved/rotated virtually step by step, but the entire panel. Although this makes the calculation of the cutting plans more computationally intensive, significantly fewer cutting plans have to be created, so that the overall computing effort is reduced and the process becomes more efficient.

Das schrittweise erreichte Gesamtmaß entspricht vorzugsweise dem maximalen Bewegungsspielraum der Tafel auf dem Tafelträger.The overall dimension achieved gradually preferably corresponds to the maximum freedom of movement of the board on the board support.

Das Gesamtmaß kann dem Abstand sich wiederholender Strukturen auf dem Tafelträger entsprechen. Beispielsweise kann das Gesamtmaß dem Abstand zweier Auflagestege des Tafelträgers (insbesondere 33,5mm oder 67mm) bzw. dem Abstand zweier Auflagespitzen (insbesondere 15mm) der Auflagestege entsprechen. Das Gesamtmaß einer Rotation beträgt vorzugsweise 360°.The overall dimension can correspond to the distance between repeating structures on the panel support. For example, the overall dimension can correspond to the distance between two support webs of the panel support (in particular 33.5mm or 67mm) or the distance between two support tips (in particular 15mm) of the support webs. The total dimension of a rotation is preferably 360°.

In weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung entspricht der zu berücksichtigende Toleranzbereich dem Toleranzbereich des Sensors und/oder zwischen 5mm und 20mm, insbesondere zwischen 8mm und 12mm.In a further preferred embodiment of the invention, the tolerance range to be taken into account corresponds to the tolerance range of the sensor and/or between 5mm and 20mm, in particular between 8mm and 12mm.

Die Ermittlung der Lage der Tafel auf dem Tafelträger erfolgt besonders präzise (und führt insbesondere zu weniger zu berücksichtigenden Schneidplänen), wenn der Sensor in Form eines kapazitiven Sensors ausgebildet ist.The determination of the position of the board on the board support is particularly precise (and in particular leads to fewer cutting plans that need to be taken into account) if the sensor is designed in the form of a capacitive sensor.

Liegen mehrere ausgewählte Schneidpläne mit derselben Anzahl an Kollisionsvermeidungsmaßnahmen vor, wird in weiter bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung der Schneidplan gewählt, der die effektivste bzw. schnellste Produktion erlaubt.If there are several selected cutting plans with the same number of collision avoidance measures, in a further preferred embodiment of the invention the cutting plan is selected that allows the most effective or fastest production.

Die Tafel kann in Form einer Blechtafel und das Bauteil in Form eines Blechteils ausgebildet sein.The panel can be designed in the form of a sheet metal panel and the component in the form of a sheet metal part.

Das Ausschneiden des Bauteils erfolgt vorzugsweise durch Laserschneiden.The component is preferably cut out by laser cutting.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung zur Durchführung eines hier beschriebenen Verfahrens. Die Vorrichtung weist die Werkzeugmaschine mit dem Tafelträger, dem Sensor und dem Computer zur Durchführung der virtuellen Verfahrensschritte auf. Die Vorrichtung kann weiterhin die Tafel aufweisen.The object according to the invention is further achieved by a device for carrying out a method described here. The device has the machine tool with the panel carrier, the sensor and the computer for carrying out the virtual process steps. The device can also have the board.

Vorzugsweise ist die Werkzeugmaschine in Form einer Laserschneidmaschine ausgebildet.The machine tool is preferably designed in the form of a laser cutting machine.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages of the invention result from the description and the drawing. Likewise, according to the invention, the features mentioned above and those further detailed can be used individually or in groups in any combination. The embodiments shown and described are not to be understood as an exhaustive list, but rather have an exemplary character for describing the invention.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung und ZeichnungDetailed description of the invention and drawing

  • 1a zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Tafel mit mehreren Bauteilen, wobei die Tafel auf einem Tafelträger mit mehreren Auflagestegen aufliegt. 1a shows a schematic top view of a board with several components, with the board resting on a board support with several support webs.
  • 1b zeigt eine Draufsicht auf die Tafel gemäß 1a, wobei einige Bauteile mit einem Haltesteg an den Rest der Tafel angebunden sind, um ein Kippen der Bauteile auf den Auflagestegen nach dem Freischneiden der Bauteile zu vermeiden. 1b shows a top view of the board according to 1a , whereby some components are connected to the rest of the panel with a retaining bar to prevent the components from tipping on the support bars after the components have been cut free.
  • 2a zeigt exemplarisch eine Draufsicht auf ein Bauteil mit einem Innenteil, das stabil auf zwei Auflagestegen eines Tafelträgers aufliegt. 2a shows an example of a top view of a component with an inner part that rests stably on two support bars of a panel support.
  • 2b zeigt exemplarisch das Bauteil aus 2a, jedoch verschoben, wobei das Innenteil nicht kippsicher und dadurch auch nicht kollisionssicher auf einem Auflagesteg aufliegt. 2 B shows the component as an example 2a , but moved, whereby the inner part does not rest on a support bar so that it cannot tip over and is therefore not collision-proof.
  • 2c zeigt exemplarisch das Bauteil aus 2b, wobei das Innenteil durch einen Haltesteg an den Rest der Tafel angebunden ist. 2c shows the component as an example 2 B , with the inner part being connected to the rest of the board by a retaining bar.
  • 2d zeigt exemplarisch das Bauteil aus 2b, wobei eine Kollision mit dem Innenteil durch Zerschneiden verhindert wird. 2d shows the component as an example 2 B , preventing collision with the inner part by cutting.
  • 2e zeigt exemplarisch das Bauteil aus 2a, jedoch im gedrehten Zustand, sodass das Innenteil auf nur einem Auflagesteg aufliegt und verkippen kann. Um das Innenteil gegen Verkippen zu sichern, ist ein Haltesteg vorgesehen. 2e shows the component as an example 2a , but in the rotated state, so that the inner part rests on only one support bar and can tilt. A retaining bar is provided to secure the inner part from tipping.
  • 2f zeigt exemplarisch das Bauteil aus 2e, wobei das Innenteil durch Zerschneiden gegen eine Kollision gesichert ist. 2f shows the component as an example 2e , whereby the inner part is secured against collision by cutting.
  • 3a zeigt schematisch eine Draufsicht auf Bauteile, die durch diskontinuierliches Schneiden gegen eine Kollision gesichert sind. 3a shows schematically a top view of components that are secured against collision by discontinuous cutting.
  • 3b zeigt schematisch die Bauteile aus 3a, in vollständig ausgeschnittenem Zustand. 3b shows the components schematically 3a , in fully cut out condition.
  • 4 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung und ein erfindungsgemäßes Verfahren. 4 shows schematically a device according to the invention and a method according to the invention.

1a zeigt eine Tafel 10, hier in Form einer Blechtafel aus der mehrere Bauteile, hier in Form von Blechteilen, ausgeschnitten werden sollen, wobei in 1a aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die Bauteile 12a, 12b mit einem Bezugszeichen versehen sind. Die Tafel 10 liegt auf einem Tafelträger 14 mit mehreren Auflagestegen, von denen in 1a aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die Auflagestege 16a, 16b, 16c mit einem Bezugszeichen versehen sind. 1a shows a panel 10, here in the form of a sheet metal sheet, from which several components, here in the form of sheet metal parts, are to be cut out, whereby in 1a For reasons of clarity, only the components 12a, 12b are provided with a reference number. The board 10 lies on a board support 14 with several support webs, of which in 1a For reasons of clarity, only the support webs 16a, 16b, 16c are provided with a reference number.

Aus 1a ist ersichtlich, dass die später ausgeschnittenen Bauteile 12a, b auf einem oder mehreren Auflagestegen 16a-c aufliegen werden. Je nachdem, auf wievielen Haltestegen 16a-c die Bauteile 12a, b aufliegen werden, können sie kippen und dadurch eine Kollision mit einem sich über der Tafel 10 bewegenden Teil einer Werkzeugmaschine verursachen. Exemplarisch sei hierbei auf die Bauteile 12a, b verwiesen, von denen das Bauteil 12a stabil auf mehreren Auflagestegen 16a, b aufliegt, wohingegen das Bauteil 12b auf lediglich einem Auflagesteg 16c aufliegt und gefährdet ist, nach dem Ausschneiden zu kippen. Zu dem Bauteil 12a ist jedoch zu beachten, dass es Innenteile aufweist, die nach einem Freischnitt ebenfalls auf nur einem Auflagesteg aufliegen und kippen könnten, beispielsweise ein Innenteil 18a auf dem Auflagesteg 16a.Out of 1a It can be seen that the components 12a, b cut out later will rest on one or more support webs 16a-c. Depending on how many holding webs 16a-c the components 12a, b will rest on, they can tip and thereby cause a collision with a part of a machine tool moving above the panel 10. As an example, reference is made to the components 12a, b, of which the component 12a rests stably on several support webs 16a, b, whereas the component 12b rests on only one support web 16c and is at risk of tipping after cutting out. Regarding the component 12a, however, it should be noted that it has internal parts which, after a free cut, also rest on only one support web and could tilt, for example an inner part 18a on the support web 16a.

Um ein solches Kippen und dadurch eine potentielle Kollision zu vermeiden, werden Kollisionsvermeidungsmaßnahmen vorgesehen.In order to avoid such tipping and thereby a potential collision, collision avoidance measures are provided.

1b zeigt die Tafel 10 gemäß 1a, allerdings mit entsprechenden Kollisionsvermeidungsmaßnahmen, hier in Form von Haltestegen. Die Haltestege sind in 1b mit schwarz gefüllten Rechtecken symbolisiert, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die Haltestege 20a, 20b mit einem Bezugszeichen versehen sind. Der Haltesteg 20a sichert das Bauteil 12b, der Haltesteg 20b das Innenteil 18a gegen Verkippen. Die Haltestege 20a, b können jeweils in Form eines Microjoints, eines Nanojoints oder eines Microwelds ausgebildet sein. 1b shows Table 10 according to 1a , albeit with appropriate collision avoidance measures, here in the form of retaining bars. The retaining bars are in 1b symbolized with black-filled rectangles, with only the retaining webs 20a, 20b being provided with a reference number for reasons of clarity. The retaining web 20a secures the component 12b, the retaining web 20b secures the inner part 18a against tilting. The holding webs 20a, b can each be designed in the form of a microjoint, a nanojoint or a microweld.

Die Anzahl der Kollisionsvermeidungsmaßnahmen ist abhängig von der Position der Bauteile 12a, b bzw. der Tafel 10 auf dem Tafelträger 14. In den 1a, b ist in einer Ecke X=0 und Y=0 angeführt. Demgemäß soll die Tafel 10 präzise am Nullpunkt des Tafelträgers 14 anliegen. Tatsächlich ist jedoch nicht immer gewährleistet, dass die Tafel 10 am Nullpunkt des Tafelträgers 14 anliegt. Ist die Tafel 10 verschoben, kann sich die Position und die Anzahl der Kollisionsvermeidungsmaßnahmen verändern. Dies wird nachfolgend anhand der 2a-2f näher erläutert.The number of collision avoidance measures depends on the position of the components 12a, b or the panel 10 on the panel support 14. In the 1a , b is given in a corner X=0 and Y=0. Accordingly, the panel 10 should lie precisely at the zero point of the panel support 14. In fact, however, it is not always guaranteed that the panel 10 rests at the zero point of the panel support 14. If the panel 10 is moved, the position and number of collision avoidance measures can change. This will be explained below using the 2a-2f explained in more detail.

2a zeigt ein auszuschneidendes Bauteil 12c - hier aus Gründen der Übersichtlichkeit schraffiert dargestellt. Das Bauteil 12c weist ein (hier unschraffiertes) Innenteil 18b auf. Sowohl das Bauteil 12c als auch das Innenteil 18b liegen derart auf zumindest zwei Auflagestegen 16d, 16e auf, dass keine Gefahr eines Verkippens besteht. 2a shows a component 12c to be cut out - shown hatched here for reasons of clarity. The component 12c has an inner part 18b (unhatched here). Both the component 12c and the inner part 18b rest on at least two support webs 16d, 16e in such a way that there is no risk of tilting.

2b zeigt dasselbe Bauteil 12c, allerdings in verschobener Position, sodass das Innenteil 18b nur noch auf einem Auflagesteg 16e aufliegt und eine Kollisionsvermeidungsmaßnahme ergriffen werden muss. 2 B shows the same component 12c, but in a shifted position, so that the inner part 18b only rests on a support web 16e and a collision avoidance measure must be taken.

2c zeigt das Bauteil 12c mit dem Innenteil 18b und einem entsprechenden Haltesteg 20c. 2c shows the component 12c with the inner part 18b and a corresponding retaining web 20c.

2d zeigt eine alternative Kollisionsvermeidungsmaßnahme für das Innenteil 18b, bei der das Innenteil 18b zerschnitten wird. Die zerschnittenen Einzelteile können zwischen den Haltestegen 16d-16f hindurchfallen und Kollisionen dadurch vermieden werden. 2d shows an alternative collision avoidance measure for the inner part 18b, in which the inner part 18b is cut. The cut individual parts can fall between the retaining webs 16d-16f and collisions can thereby be avoided.

2e und 2f zeigen analog zu den 2c, d das durch Kollisionsvermeidungsmaßnahmen gesicherte Innenteil 18b, allerdings bei gedrehtem Bauteil 12c. 2e and 2f show analogous to the 2c , d the inner part 18b secured by collision avoidance measures, but with the component 12c rotated.

3a und 3b zeigen eine weitere Kollisionsvermeidungsmaßnahme, hierfür Bauteile 12d, 12e, 12f, die sehr eng beieinander angeordnet sind. Im Bereich der sehr eng beieinander liegenden Schneidkonturen der Bauteile 12d-f kann es zu Kollisionen kommen, sodass die eng beieinander liegenden Schneidkonturen zuerst geschnitten werden, solange die weiteren Bereiche der Bauteile 12d-f noch sicher mit der Tafel 10 verbunden sind. Die Schneidkonturen werden dabei im vorliegenden Fall exemplarisch in der Reihenfolge A, B, C, D, E durchgeführt. 3a and 3b show a further collision avoidance measure, for this purpose components 12d, 12e, 12f, which are arranged very close to one another. Collisions can occur in the area of the very closely spaced cutting contours of the components 12d-f, so that the closely spaced cutting contours are cut first as long as the other areas of the components 12d-f are still securely connected to the panel 10. In the present case, the cutting contours are exemplarily carried out in the order A, B, C, D, E.

In 4 sind nun unter Berücksichtigung der zuvor beschriebenen Problematik und der zuvor beschriebenen Kollisionsvermeidungsmaßnahmen eine erfindungsgemäße Vorrichtung 22 und ein erfindungsgemäßes Verfahren 24 dargestellt, die gemeinsam beschrieben werden.In 4 Taking into account the previously described problem and the previously described collision avoidance measures, a device 22 according to the invention and a method 24 according to the invention are now shown, which will be described together.

Die Vorrichtung 22 weist eine Werkzeugmaschine 26, hier in Form einer Laserschneidmaschine mit einem Schneidkopf 28, auf. Die Werkzeugmaschine 26 weist eine Steuerung 30 und einen Computer 32 zur Vorbereitung der Fertigung auf. Die Steuerung 30 kann im Computer 32 implementiert sein.The device 22 has a machine tool 26, here in the form of a laser cutting machine with a cutting head 28. The machine tool 26 has a controller 30 and a computer 32 to prepare for production. The controller 30 can be implemented in the computer 32.

Mit der Vorrichtung 22 soll im vorliegenden Fall ein Bauteil 12g aus einer Tafel 10 ausgeschnitten werden. Hierzu wird im Computer 32 in einem Verfahrensschritt A) ein Schneidplan 34a erstellt. In einem Verfahrensschritt B) wird geprüft, ob das simulierte Bauteil 12g kollisionssicher auf einem simulierten Tafelträger 14 aufliegt. Falls das Bauteil 12g nicht kollisionssicher auf dem Tafelträger 14 aufliegt, wird im Schneidplan 34a zumindest eine Kollisionsvermeidungsmaßnahme vorgesehen. In einem Verfahrensschritt C) wird der Schneidplan 34a im Computer 32 gespeichert, wobei der Speicher - ebenso wie andere oder alle Komponenten des Computers 32 - örtlich getrennt von der Werkzeugmaschine 26 vorliegen kann/können.In the present case, a component 12g is to be cut out of a panel 10 using the device 22. For this purpose, a cutting plan 34a is created in the computer 32 in a method step A). In a method step B), it is checked whether the simulated component 12g rests on a simulated panel support 14 in a collision-proof manner. If the component 12g does not rest on the panel support 14 in a collision-proof manner, at least one collision avoidance measure is provided in the cutting plan 34a. In a method step C), the cutting plan 34a is stored in the computer 32, whereby the memory - as well as other or all components of the computer 32 - can be physically separate from the machine tool 26.

Das Bauteil 12g wird in einem Verfahrensschritt D) simuliert um ein Maß 36a verschoben und/oder gedreht. Diese Verschiebung bzw. Drehung wird solange, hier mit den Maßen 36b, 36c, durchgeführt, bis in einem Verfahrensschritt E) ein Gesamtmaß 38 erreicht ist. Die Maße 36a-c sind dabei vorzugsweise gleich groß, insbesondere ca. 1mm bzw. 1°. Nach jedem simulierten Verschieben bzw. Drehen des Bauteils 12g wird ein Schneidplan, hier die Schneidpläne 34b, 34c, erstellt, gegebenenfalls mit Kollisionsvermeidungsmaßnahmen versehen und gespeichert.The component 12g is displaced and/or rotated in a simulated manner by a dimension 36a in a method step D). This displacement or rotation is carried out, here with the dimensions 36b, 36c, until a total dimension 38 is reached in a method step E). The dimensions 36a-c are preferably the same size, in particular approximately 1mm or 1°. After each simulated displacement or rotation of the component 12g, a cutting plan, here the cutting plans 34b, 34c, is created, if necessary provided with collision avoidance measures and saved.

In einem Verfahrensschritt F) wird die Tafel 10 tatsächlich auf dem Tafelträger 14 platziert und in einem Verfahrensschritt G) ermittelt ein Sensor 40 die Position der Tafel 10 auf dem Tafelträger 14 und dadurch mittelbar die Position des Bauteils 12g auf dem Tafelträger 14. Diese Position kann nur innerhalb eines Toleranzbereichs, hier ca. 10mm, bestimmt werden. In einem Verfahrensschritt H werden alle Schneidpläne, hier beispielsweise die Schneidpläne 34a, b, ausgewählt, die der ermittelten Position innerhalb des Toleranzbereichs entsprechen. Aus diesen ausgewählten Schneidplänen 34a, b wird in einem Verfahrensschritt I) der Schneidplan, hier beispielsweise der Schneidplan 34b, ausgewählt, der die meisten Kollisionsvermeidungsmaßnahmen beinhaltet, sodass in einem Verfahrensschritt J) das Bauteil 12g besonders prozesssicher gefertigt werden kann.In a method step F), the board 10 is actually placed on the board support 14 and in a method step G), a sensor 40 determines the position of the board 10 on the board support 14 and thereby indirectly the position of the component 12g on the board support 14. This position can can only be determined within a tolerance range, here approx. 10mm. In a method step H, all cutting plans, here for example the cutting plans 34a, b, which correspond to the determined position within the tolerance range are selected. From these selected cutting plans 34a, b, in a method step I), the cutting plan, here for example the cutting plan 34b, is selected, which contains most of the collision avoidance measures, so that in a method step J), the component 12g can be manufactured in a particularly process-reliable manner.

Unter Vornahme einer Zusammenschau aller Figuren der Zeichnung betrifft die Erfindung zusammenfassend ein Verfahren 24 zur Herstellung zumindest eines Bauteils 12a-g aus einer Tafel 10 mit einer Werkzeugmaschine 26. Vor dem tatsächlichen Ausschneiden des Bauteils 12a-g wird das Bauteil 12a-g mit der Tafel 10 imaginär auf einem Tafelträger 14 platziert und ein Schneidplan 34a-c zum Ausschneiden des Bauteils 12a-g erstellt. Je nach Kollisionsrisiko des später ausgeschnittenen Bauteils 12a-g (bzw. mit dem später ausgeschnittenen Bauteil 12ag) wird zumindest eine Kollisionsvermeidungsmaßnahme im Schneidplan 34a-c vorgesehen. Dann wird das Bauteil 12a-g, insbesondere zusammen mit der Tafel 10, imaginär schrittweise auf dem Tafelträger 14 bewegt, bis ein Gesamtmaß 38 erreicht ist. Nach jedem Schritt wird dabei ein neuer Schneidplan 34a-c erstellt, eventuell mit einer oder mehreren Kollisionsvermeidungsmaßnahmen versehen und gespeichert. Nach dem tatsächlichen Auflegen der Tafel 10 auf dem Tafelträger 14 wird die Position der Tafel 10 mit einem Sensor 40 innerhalb einer Toleranz bestimmt. Alle innerhalb der Toleranz zur Position der Tafel 10 passenden Schneidpläne 34a-c werden ausgewählt und unter diesen Schneidplänen 34a-c der Schneidplan 34a-c mit den meisten Kollisionsvermeidungsmaßnahmen ausgewählt und abgearbeitet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung 22 zur Durchführung dieses Verfahrens 24. Taking a synopsis of all the figures in the drawing, the invention relates to a method 24 for producing at least one component 12a-g from a panel 10 using a machine tool 26. Before the component 12a-g is actually cut out, the component 12a-g is connected to the panel 10 is imaginarily placed on a board support 14 and a cutting plan 34a-c is created for cutting out the component 12a-g. Depending on the risk of collision with the component 12a-g that will be cut out later (or with the component 12ag that will be cut out later), at least a collision will be avoided measure provided for in cutting plan 34a-c. Then the component 12a-g, in particular together with the board 10, is moved imaginarily step by step on the board support 14 until a total dimension 38 is reached. After each step, a new cutting plan 34a-c is created, possibly provided with one or more collision avoidance measures and saved. After the board 10 has actually been placed on the board support 14, the position of the board 10 is determined within a tolerance using a sensor 40. All cutting plans 34a-c that match the position of the panel 10 within the tolerance are selected and, among these cutting plans 34a-c, the cutting plan 34a-c with the most collision avoidance measures is selected and processed. The invention further relates to a device 22 for carrying out this method 24.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010
Tafelblackboard
12a-g12a-g
BauteilComponent
1414
TafelträgerPanel carrier
16a-f16a-f
AuflagestegSupport bridge
18a, b18a, b
Innenteilinner part
20a-c20a-c
Haltestegholding bridge
2222
Vorrichtungcontraption
2424
VerfahrenProceedings
2626
Werkzeugmaschinemachine tool
2828
Schneidkopfcutting head
3030
Steuerungsteering
3232
Computercomputer
34a-c34a-c
Schneidplancutting plan
36a-c36a-c
MaßDimension
3838
GesamtmaßOverall dimensions
4040
Sensorsensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2018/224697 A1 [0002]WO 2018/224697 A1 [0002]

Claims (15)

Verfahren (24) zur Herstellung eines flachen Bauteils (12a-g) aus einer Tafel (10) mit einer Werkzeugmaschine (26), mit den Verfahrensschritten: A) Computerbasiertes Erstellen eines Schneidplans (34a-c) durch Anordnen des Bauteils (12a-g) auf der Tafel (10); B) Computerbasiertes Prüfen, ob das auf der Tafel (10) angeordnete Bauteil (12a-g) bei einer bestimmten Lage der Tafel (10) auf einem Tafelträger (14) der Werkzeugmaschine (26) im geschnittenen Zustand der Tafel (10) kollisionssicher ist; a. wenn ja, kein Vorsehen einer Kollisionsvermeidungsmaßnahme; b. wenn nein, Vorsehen einer Kollisionsvermeidungsmaßnahme; C) Speichern des Schneidplans (34a-c); D) Computerbasiertes Verschieben und/oder Drehen des Bauteils (12a-g) um ein vorgegebenes Maß (36a-c); E) Wiederholen der Verfahrensschritte B) bis D) bis die Summe der Verschiebungen und/oder Drehungen im Verfahrensschritt D) ein vorgegebenes Gesamtmaß (38) erreicht; F) Platzieren der Tafel (10) auf dem Tafelträger (14); G) Bestimmen der Lage der Tafel (10) auf dem Tafelträger (14) durch einen Sensor (40) der Werkzeugmaschine (26); H) Computerbasierte Auswahl aller Schneidpläne (34a-c), die innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs der im Verfahrensschritt G) bestimmten Lage der Tafel (10) entsprechen; I) Computerbasierte Auswahl des Schneidplans (34a-c) aus den im Verfahrensschritt H) ausgewählten Schneidplänen (34a-c), der die meisten Kollisionsvermeidungsmaßnahmen aufweist; J) Ausschneiden des Bauteils (12a-g) anhand des im Verfahrensschritt I ausgewählten Schneidplans (34a-c) durch die Werkzeugmaschine (26).Method (24) for producing a flat component (12a-g) from a panel (10) using a machine tool (26), with the method steps: A) Computer-based creation of a cutting plan (34a-c) by arranging the component (12a-g) on the board (10); B) Computer-based testing as to whether the component (12a-g) arranged on the panel (10) is collision-proof when the panel (10) is in a specific position on a panel support (14) of the machine tool (26) in the cut state of the panel (10). ; a. if so, no provision for a collision avoidance measure; b. if not, providing a collision avoidance measure; C) saving the cutting plan (34a-c); D) Computer-based displacement and/or rotation of the component (12a-g) by a predetermined amount (36a-c); E) repeating method steps B) to D) until the sum of the displacements and/or rotations in method step D) reaches a predetermined overall dimension (38); F) placing the board (10) on the board support (14); G) determining the position of the board (10) on the board support (14) by a sensor (40) of the machine tool (26); H) Computer-based selection of all cutting plans (34a-c) which correspond to the position of the panel (10) determined in method step G) within a predetermined tolerance range; I) computer-based selection of the cutting plan (34a-c) from the cutting plans (34a-c) selected in method step H), which has the most collision avoidance measures; J) Cutting out the component (12a-g) using the cutting plan (34a-c) selected in method step I by the machine tool (26). Verfahren nach Anspruch 1, bei dem mehrere flache Bauteile (12a-g) auf der Tafel (10) angeordnet werden, wobei die Verfahrensschritte A), B), D) und J) jeweils mit den mehreren Bauteilen (12a-g) durchgeführt werden.Procedure according to Claim 1 , in which several flat components (12a-g) are arranged on the board (10), the method steps A), B), D) and J) each being carried out with the several components (12a-g). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Tafelträger (14) Auflagestege (16a-g) aufweist.Method according to one of the preceding claims, in which the panel support (14) has support webs (16a-g). Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Bauteil (12a-g) als kollisionssicher angesehen wird, wenn sein Schwerpunkt zwischen zumindest zwei Auflagestegen (16a-g) liegt.Procedure according to Claim 3 , in which the component (12a-g) is considered collision-proof if its center of gravity lies between at least two support webs (16a-g). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine Kollisionsvermeidungsmaßnahme in Form eines Haltesteges (20a-c); in Form eines Zerschneidens eines Innenteils (18a, b) des Bauteils (12a-g); und/oder in Form eines diskontinuierlichen Ausschneidens des Bauteils (12a-g) vorgesehen wird.Method according to one of the preceding claims, in which a collision avoidance measure in the form of a retaining web (20a-c); in the form of cutting an inner part (18a, b) of the component (12a-g); and/or is provided in the form of a discontinuous cutting out of the component (12a-g). Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Haltesteg (20a-c) in Form eines Microjoints, eines Nanojoints oder in Form eines Microwelds vorgesehen wird.Procedure according to Claim 5 , in which the retaining web (20a-c) is provided in the form of a microjoint, a nanojoint or in the form of a microweld. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das vorgegebene Maß (36a-c) im Verfahrensschritt D) zwischen 0,5mm und 5mm bzw. zwischen 0,5° und 5° beträgt.Method according to one of the preceding claims, in which the predetermined dimension (36a-c) in method step D) is between 0.5mm and 5mm or between 0.5° and 5°. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Bauteil (12a-g) im Verfahrensschritt D) zusammen mit der Tafel (10) verschoben und/oder gedreht wird.Method according to one of the preceding claims, in which the component (12a-g) is displaced and/or rotated together with the panel (10) in method step D). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Gesamtmaß (38) im Verfahrensschritt E) dem maximalen Bewegungsspielraum der Tafel (10) auf dem Tafelträger (14) entspricht.Method according to one of the preceding claims, in which the overall dimension (38) in method step E) corresponds to the maximum range of movement of the board (10) on the board support (14). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Toleranzbereich im Verfahrensschritt H) dem Toleranzbereich des Sensors (40) entspricht und/oder zwischen 5mm und 20mm beträgt.Method according to one of the preceding claims, in which the tolerance range in method step H) corresponds to the tolerance range of the sensor (40) and/or is between 5mm and 20mm. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Sensor (40) im Verfahrensschritt G) in Form eines kapazitiven Sensors ausgebildet ist.Method according to one of the preceding claims, in which the sensor (40) in method step G) is designed in the form of a capacitive sensor. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Verfahrensschritt I) bei Vorliegen mehrerer Schneidpläne (34a-c) mit derselben Anzahl an Kollisionsvermeidungsmaßnahmen der am effektivsten produzierbare Schneidplan (34a-c) ausgewählt wird.Method according to one of the preceding claims, in which in method step I) the most effectively producible cutting plan (34a-c) is selected if there are several cutting plans (34a-c) with the same number of collision avoidance measures. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Tafel (10) in Form einer Blechtafel und das Bauteil (12a-g) in Form eines Blechteils ausgebildet ist.Method according to one of the preceding claims, in which the panel (10) is designed in the form of a sheet metal panel and the component (12a-g) is designed in the form of a sheet metal part. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Ausschneiden des Bauteils (12a-g) im Verfahrensschritt J) durch Laserschneiden erfolgt.Method according to one of the preceding claims, in which the component (12a-g) is cut out in method step J) by laser cutting. Vorrichtung (22) zur Durchführung eines Verfahrens (24) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Werkzeugmaschine (26), einem Tafelträger (14), einem Sensor (40) und einem Computer (32) zum Durchführen zumindest der Verfahrensschritte A) bis E), H) und I).Device (22) for carrying out a method (24) according to one of the preceding claims, with a machine tool (26), a panel carrier (14), a sensor (40) and a computer (32) for carrying out at least method steps A) to E), H) and I).
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