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WO2015104071A1 - Verfahren und vorrichtung zur trennenden bearbeitung eines werkstücks - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur trennenden bearbeitung eines werkstücks Download PDF

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Publication number
WO2015104071A1
WO2015104071A1 PCT/EP2014/067796 EP2014067796W WO2015104071A1 WO 2015104071 A1 WO2015104071 A1 WO 2015104071A1 EP 2014067796 W EP2014067796 W EP 2014067796W WO 2015104071 A1 WO2015104071 A1 WO 2015104071A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cutting
workpiece
contour
cutting contour
holding
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/067796
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Florian Sepp
Christoph Weiss
Original Assignee
Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg filed Critical Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg
Priority to EP14755354.9A priority Critical patent/EP3092102B1/de
Publication of WO2015104071A1 publication Critical patent/WO2015104071A1/de

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Definitions

  • the invention relates to a method and a device, in particular a laser cutting device, for the separating machining of a plate-shaped or tubular workpiece with workpiece parts to be cut, wherein each workpiece part is cut in a cutting process by means of a cutting head positioned above the workpiece at at least one cutting height along a cutting contour.
  • micro joints that is, narrow pillowsStege on the rest of the workpiece (skeleton).
  • the setting of the microjoints prevents tilting of the cut workpiece parts and thus collisions between them and the cutting head.
  • the microjoints are separated after processing all workpiece parts to expose the workpiece parts.
  • the splitting of the microjoints can be done manually or mechanically, possibly requiring a post-processing of the cut edges. For workpiece parts with small tolerances, it is sometimes impossible to use microjoints at all.
  • the object of the present invention is to develop conventional methods for the separating machining of workpieces in an advantageous manner, with collisions between tilted workpiece parts and a cutting head to be reliably and safely avoided.
  • the method should allow the production of workpiece parts with high packing density on the workpiece and workpiece parts should be produced with high precision of the cutting edges and small tolerances.
  • workpiece parts within another workpiece part should be easy and reliable to produce with high precision.
  • a method for separating machining of a plate-shaped or tubular workpiece with workpiece parts to be cut out is shown.
  • the workpiece part is cut out in a cutting process by means of a cutting head positioned above the workpiece at at least one cutting height along a cutting contour, wherein at least one cut-out workpiece part can be tilted relative to the workpiece.
  • the method comprises the following steps:
  • the safety zones represent collision areas for a possible collision between the associated workpiece part and the cutting head positioned at cutting height.
  • the holding parts can also have larger holding webs, which may for example extend around the corner of a contour.
  • the holding part can also be given by the complete cutting contour.
  • the early part of a cutting contour must always be cut in front of its holding part. However, other cutting contours can be cut during or after cutting the early part of a cutting contour.
  • a holding web of a further (second) cutting contour is located in the safety zone of the (first) cutting contour, it is not necessary to cut the entire holding part of the further (second) cutting contour belonging to the holding web. It is sufficient if the holding web of the further (second) cutting contour located in the safety zone of the (first) cutting contour is cut.
  • step (IV) Determining a processing sequence defined in step (III) for cutting out the early and holding parts, that is, a processing sequence for cutting the early and holding parts is determined, in which the early part of a (first) cutting contour in front of the holding part the (first) cutting contour is cut, wherein prior to the cutting of the holding part of the (first) cutting contour one or more at least partially in the security zone of the (first) cutting contour located Schstege and / or one or more at least partially in the Safety zone of the (first) cutting contour located holding webs and / or at least one holding part corresponding, at least partially in the safety zone of the (first) cutting contour located cutting contour, one or more further (second) cutting contours are cut.
  • step (V) Performing the cutting process for the workpiece parts, cutting the cutting contours in the processing order determined in step (IV).
  • the expression used in connection with a safety zone and a cutting contour "at least in sections in the safety zone” designates that the at least one cutting contour section of a cutting contour, in particular the complete cutting contour, is located in the safety zone.
  • the inventive method can be used for any process for the thermal cutting of workpiece parts, such as laser cutting or flame cutting. It enables collisions between tilted workpiece Sharing and cutting head reliably and safely to avoid.
  • the workpiece parts can be arranged with a high packing density on the workpiece.
  • workpiece parts can be produced with a high precision of the cut edges and small tolerances. This also applies to workpiece parts which are to be cut out within another workpiece part.
  • the processing sequence in step (IV) is determined such that at least one workpiece part is cut free before the cutting of all the hot parts of the cutting contours of the workpiece parts is completed.
  • a major advantage of this procedure is that workpiece parts are cut free even before the end of the cutting of the early parts, so that in the event of a disturbance occurring during the cutting process already finished workpiece parts are produced and not the complete workpiece must be discarded.
  • the safety zones for the cutting contours determined in step (I) are determined on the basis of a cross-sectional area of the cutting head parallel to a support plane for the workpiece.
  • the safety zone for a cutting contour can be determined by forming the Minkowski sum of the area of the cutting contour and an effective cross-sectional area of the cutting head, given by the cross-sectional area of the cutting head and a fixable safety surface.
  • the security area can also be zero.
  • the safety zone is determined for a cutting contour as a function of the tilting height of a workpiece part relative to a support plane for the workpiece and the cutting height of the cutting head.
  • the complete cutting contour is determined in step (II) as a holding part of a cutting contour, if there is no further cutting contour, in particular no cutting contour portion of another cutting contour in the safety zone of the cutting contour.
  • the holding and early parts of a cutting contour are determined in step (II) based on a random selection, if in the safety zone of the cutting contour at least one further cutting contour, in particular a cutting contour portion of at least one further cutting contour, located.
  • step (II) the holding and early parts of a cutting contour are determined on the basis of predeterminable factors, if there is at least one further cutting contour, in particular a cutting contour section of at least one further cutting contour, in the safety zone of the cutting contour.
  • the early and holding parts can thereby be determined process-dependent, whereby the efficiency of the cutting process can be improved.
  • step (III) for selecting a single holding part per cutting contour:
  • step (III-2) Creating a directed graph based on the set of nodes created in step (III-l), the graph comprising one or more arcs each connecting a first node to a second node, such that an arc from the first node is directed to the second node, if the belonging to the first node holding part or retaining web is at least partially in the safety zone of the cutting contour of the second node associated holding part or holding web.
  • step (III-3) selecting an acyclic subgraph from the directed graph created in step (III-2), such that the acyclic subgraph to each cutting contour exactly one node belonging to a holding part or at least one node leading to a holding web belongs, contains.
  • step (IV) the processing sequence for cutting out the early and holding parts is determined by the following steps:
  • step (IV-1) Insertion of nodes for the early parts and / or ear tips of the cutting contours in the acyclic subgraphs selected in step (III-3).
  • step (IV-2) Inserting arcs for the nodes inserted in step (IV-1), each connecting a node belonging to a breakfast section or a breakfast bar to a node belonging to a holding section or holding bar, such that an arch leads from one to one If the two nodes belong to the same cutting contour or if the early part or spring bridge is located at least in sections in the safety zone of the holding part or holding web, to create a modified acyclic subgraphs.
  • This approach provides an efficient and reliable algorithm for selecting a single support part or at least one support web for each cutting contour, with at least one machining order for cutting out the cutting contours as defined above.
  • the topological sorting of the modified acyclic Subgraphs in step (IV-3) can generally be arbitrary. Particularly advantageously, the topological sorting of the modified acyclic subgraph takes place on the basis of predefinable factors, for example minimizing empty runs and / or minimizing open contour cuts, as a result of which the efficiency of the method can be improved.
  • the holding parts or holding webs of the cutting contours determined in step (II) are weighted, the weighting of the holding parts or holding webs being taken into account in step (III). This can further improve the efficiency of the process.
  • step (III-2) if the graph created in step (III-2) does not contain an acyclic subgraph, for each cutting contour exactly one node belonging to a holding part or at least one node belonging to a holding web includes, the position and / or orientation of at least one cutting contour relative to another sectional contour is changed so that an acyclic subgraph arises, to each cutting contour exactly a node that belongs to a holding part, or at least one node that belongs to a Haltesteg heard includes.
  • At least one cutting contour is provided with at least one microjoint, such that an acyclic subgraph, to each cutting contour exactly one node that belongs to a holding part, or at least one node, which belongs to a holding web contains, arises, wherein the cutting contour belonging to the workpiece part is exposed after performing the cutting process for the remaining workpiece parts.
  • This measure also ensures that by the inventive method a complete processing of all cutting contours of a workpiece even in the presence of a graph that contains no acyclic subgraphs, to each cutting contour exactly a node that belongs to a holding part, or at least one node, the belongs to a holding bridge, contains, is possible.
  • the invention further extends to a device for separating machining of a plate-shaped or tubular workpiece, in particular a laser cutting device, which has an electronic control device for controlling the separating processing of the workpiece, which is set up for carrying out the inventive method described above ,
  • the invention extends to a program Code for a data processing suitable electronic control device for such a device for the separating machining of a plate-shaped or tubular workpiece, which contains control commands that cause the control device for carrying out the method described above according to the invention.
  • the invention further relates to a computer program product (storage medium) with a stored program code for a data processing suitable electronic control device for such a device for separating a plate or tubular workpiece, which contains control commands, the control means for performing the above-described NEN, cause the inventive method
  • Fig. 1 is a schematic perspective view of a laser cutting device
  • FIG. 2 shows the laser cutting device of FIG. 1 with a metal sheet placed on the workpiece support;
  • a perspective view of a sheet metal tube with a cut sheet metal part a perspective view of the sheet metal tube of Figure 4 with tilted sheet metal part.
  • FIG. 7 shows the workpiece of FIG. 6, wherein for the cutting contours, for example, early and holding parts were determined; the workpiece of Figure 6, wherein for the cutting contours again early and holding parts were determined. the node set of the holding parts of the cutting contours of the workpiece of Figures 6 and 7 with exemplary node weights;
  • FIG. 11 is a schematic illustration for illustrating the tilting height of a workpiece part
  • Fig. 9 is an illustration of a directed graph based on the node set of Fig. 9 with exemplary node weights; the selection of an acyclic subgraph from the graph of FIG. 14 with exemplary node weights; the addition of an early part to the acyclic subgraph of Fig. 15 to create a modified acyclic subgraph; the selection of a processing order from the modified acyclic subgraph of Fig.
  • 21 is a flow chart of the method according to the invention. rens.
  • a directed graph G is a pair (V, A), where:
  • A is a subset of V x V, that is, elements of A are ordered pairs of elements of V called the amount of arc of G.
  • a weighted directed graph is a directed graph G together with a function w that assigns to each node v of G a real number w (v), the weight of v.
  • a directed graph is called acyclic if it does not contain a cycle.
  • G (V, A) be a directed graph.
  • a total order ⁇ on V is called a topological ordering of G, if: If there is an arc from v to w, then v ⁇ w.
  • a topological sort of a graph G is a list Vi, v n of all nodes, so that if (v i; Vj) is an arc of G, then i ⁇ j.
  • the laser cutting device generally designated by the reference numeral 1, comprises a cutting device 2 with a cutting head 3, and a work table 4 with a workpiece support 5 for a workpiece 9 (see Figures 2 to 5), for example a metal sheet or a sheet metal tube Cross member 6 which is movably guided in a first axial direction (x direction) is mounted on the cross member 6.
  • the guide slide 7 for the cutting head 3 is movably guided on the cross member 5 along a second axial direction (y direction) 3 can thus be moved in a plane parallel to the workpiece support 5.
  • the cutting head 3 can be made vertically movable in a third axial direction (z-direction) in order to change the distance perpendicular to a workpiece 9.
  • a laser beam guided by the cutting head 3 (not shown) is used for parting machining of the workpiece a laser beam source 8 is generated and guided for example by a beam guide tube and a plurality of deflecting mirror to the cutting head 3.
  • a laser beam source 8 is generated and guided for example by a beam guide tube and a plurality of deflecting mirror to the cutting head 3.
  • a focused laser beam can be directed onto the workpiece. Due to the traversability of the cross member 6 in the x direction and the guide carriage 7 in the y direction, any point on a workpiece 9 can be approached with the laser beam. If the cutting head 3 is vertically movable, the focal position of the laser beam can be adjusted by changing the distance to a workpiece 9.
  • In focus position is characterized by the distance of the cutting head 3 from a workpiece 9, rela- example, the support level given below 14, given the cutting height of the cutting head 3.
  • the distance of the cutting head 3 from a workpiece, in particular the cutting height can be adjusted before and during the cutting process.
  • a separating machining of a workpiece 9 can in particular be carried out with a variable cutting height within a cutting height range. It is also possible that the cutting head 3 is not formed schreibnverfahrbar and a change in the focus position of the laser beam via optical elements in the cutting head 3, for example, an adaptive optics, is set. In this case, the cutting height of the cutting head 3 is given by the fixed distance of the cutting head 3 of a workpiece 9.
  • a program-controlled control device 21 serves to control / regulate the separating processing of a workpiece 9.
  • the workpiece support 5 is shown enlarged with a trained example as a sheet metal workpiece 9. In the embodiment shown, the workpiece support 5 by a plurality of support elements
  • the support elements 11 are here for example designed as elongated support webs, which are arranged side by side with an example, for example, constant spacing, so that between two support elements 11 a recess
  • the support elements 11 are arranged in a predetermined grid, so that the position of the
  • Tragticianspitzen 13 can be determined. Not shown in detail is a suction device through which during Cutting smoke, slag particles and small waste parts arising from laser cutting can be sucked off.
  • an upwardly tilted workpiece part 10 may result in a collision with the cutting head 3.
  • a cutting head 3 with a corresponding travel height can drive over the tilted workpiece part 10, the cutting head 3 often has to be positioned at a relatively low cutting height, so that a collision is possible with a workpiece part 10 that is tilted high.
  • a non-vertically movable cutting head 3 which is always at cutting height.
  • a collision between a tilted workpiece part 10 and the cutting head 3 depends on the dimensions of the cutting head 3 in cutting height and the tilting height of the workpiece part 10.
  • a side edge 16 of the rectangular workpiece part 10 projects upwards.
  • the cutting head 3 has a conically widening shape with a circular disk-shaped cross-sectional area parallel to Support level 14. Accordingly, at a constant height of the cutting head 3, the radius of its cross-sectional area increases with increased distance from the support plane 14.
  • a sheet-metal tube is shown as the workpiece 9, from which a workpiece 10 is cut off.
  • the metal tube has a hook-shaped extension 15 at its upper edge.
  • FIG. 5 illustrates the cutting process on the workpiece 9 of FIG. 4 designed as a sheet metal tube. Accordingly, a situation may occur in which the cut-free workpiece part 10 hooked by the extension 15 on the rest of the workpiece 10 and tilted relative to the workpiece 10. As a result, a collision between the cutting head located in cutting height 3 and the tilted workpiece part 10 occur.
  • a collision of the cutting head 3 with a tilted workpiece part 10 can be avoided.
  • the method is described below in general terms with reference to a plate-shaped workpiece 9, for example the metal sheet shown in FIGS. 2 and 3, it being understood that the method is equally applicable to a tubular workpiece 9, for example that shown in FIGS and 5 shown sheet metal tube, can be used.
  • the workpiece 9 is shown with exemplary cutting contours for workpiece parts 10 to be cut free.
  • the cutting contours are designated by the letters A, B, C and D, the cutting contours AD corresponding to the workpiece parts 10 to be cut free. Accordingly, it is around two laterally adjacent, rectangular cutting contours A, B and two circular cutting contours C, D within the cutting contour B.
  • the method for separating machining of the workpiece 9 comprises the following steps, which are not necessarily processed in this order:
  • the term "possibility of separation” refers to the partitioning of a cutting contour into any number of contiguous sections. A non-empty subset of these sections defines the holding portion of the cutting contour.
  • the holding part may contain one or more sections, which are referred to as holding contours or holding webs. Each part of a separation possibility which does not belong to the holding part is considered as early section or early contour. The set of all early contours yields the early part.
  • At least one holding part is determined for each cutting contour A-D, wherein at least one separation possibility is determined for each cutting contour A-D.
  • at least one separation possibility is determined for each cutting contour A-D.
  • several severing possibilities are determined for each cutting contour A-D.
  • a possibility of separation also includes the trivial case in which no separation takes place and the cutting contour is left as a whole. In this case, the holding part is given by the complete cutting contour and there is no early contour.
  • FIG. 7 shows, by way of example, separation possibilities for the cutting contours AD.
  • the holding part is shown in each case with thicker, solid lines, the early part in each case with thinner, dashed lines. Accordingly, the cutting contour A is not separated (trivial case), so that the holding part a is given by the complete cutting contour A and no early part exists.
  • the cutting contour B is separated into a rectangular holding part BL, consisting of a holding web, and a complementary early part bl '.
  • the cutting contour C is not separated (trivial case), so that the holding part c is given by the complete cutting contour C.
  • the cutting contour D is also not separated (trivial case), so that the holding part d is given by the complete cutting contour D.
  • FIG. 8a shows by way of example further separation possibilities for the cutting contours AD.
  • the cutting contour A as in Figure 7 is not separated (trivial case), so that the holding part a given by the complete cutting contour A. is.
  • the cutting contour B is separated into a rectangular holding part b2, consisting of a holding web, and a complementary element for this early b2 '.
  • the cutting contour C is separated into a holding part c2 with two Kreisseg- elements and a Appelteil c2 'with two complementary circle segments.
  • the cutting contour D is not separated (trivial case), wherein the holding part d is given by the complete cutting contour D.
  • Fig. 8b shows the workpiece 9, wherein in addition to the cutting contours AD shown in Fig.
  • a panel cut E is provided.
  • Sheet separating cuts are used for example for crushing the residual grid of the workpiece. In practice, you use sheet cutting cuts to improve the separation of the workpiece parts, as well as the scrap handling.
  • the sheet-separating cut E is referred to as the cutting contour E and, together with the outer contours of the workpiece 9 in the present example, two circumferential contours.
  • the cutting contour E comprises holding parts e and an early part e which are to be treated in the same way as the holding parts ad and the early parts a b2 ⁇ , c2 ⁇ of the other cutting contours AD.
  • the selection of the number and type of Trennmogzieren process dependent may be particularly advantageous in the final processing sequence the early parts e x or holding parts of the e separating cut E cut as late as possible in the context of the presented method.
  • Workpiece part properties such as weight, size, circumference, material, tolerances,
  • Contour quality for example length, type, curvature, differentiability
  • each separation possibility or each holding part is assigned a weight, wherein a higher weight corresponds to a more preferred separation.
  • the weights 00 and - °° can be used.
  • the weighting of the separation possibilities can be based, for example, on the following factors:
  • Placement of the separation points at locations favorable for the cutting method for example non-differentiable points or points with particularly high or low curvature,
  • V is the node set of the directed graph G and A of its arc quantity.
  • the node set of the graph is given by the set of all holding parts that have been determined for all cutting contours.
  • Each node is assigned a weight which is given by the weight of the associated separation possibility. Since a plurality of separation possibilities may have been determined for each cutting contour, the graph G usually contains a plurality of nodes for most cutting contours.
  • the node set can be created from holding parts and / or holding webs.
  • FIG. 9 shows a sketch of the node set V thus generated with exemplary node weights, which are listed next to the nodes represented as filled circles.
  • the holding parts belonging to the respective nodes are shown. Accordingly, for the cutting contour A, there is a knot for the holding part a with a weight 5.
  • For the cutting contour B there is a knot for the holding part bl and a knot for the holding part b2 according to the two separation possibilities, wherein the holding part bl is the weight 3 and the holding part b2 the weight 4 is assigned.
  • For the cutting contour C there is a node for the holding part cl and, corresponding to the two separating possibilities a node for the holding part c2, wherein the weight 5 and the holding part c2 weight 1 is assigned to the holding part cl.
  • For the cutting contour D there is a node for the holding part d with a weight 5.
  • a function S which assigns to each cutting contour K a safety zone S (K, p), where p is the point in which the one belonging to the cutting contour K Workpiece part is to be cut free.
  • FIG. 10 illustrates by way of example a cutting head 3 with a variable cutting head cross-sectional area parallel to the flat workpiece 9 or to the support plane 14, as indicated in the description of FIG.
  • the cutting head 3 comprises an upper parallelepiped-shaped section, subsequently pointing downwards, a cylindrical section and, subsequently, two downwardly tapered, frusto-conical sections.
  • FIG. 10 shows, by way of example, the cross-sectional areas C (zi) and C (z 2 ) of the cutting head 3 for the heights ⁇ and z 2 .
  • a safety distance is defined around the cutting head 3, which is given here for example as a safety radius by a circular disk D r with the radius r.
  • the Minkowski sum of the quantities A and B are denoted by A + B, r is the additional safety radius and I the area enclosed by the cutting contour K (equal to the workpiece part to be cut out).
  • the tilting height of a workpiece part 10 can be predicted via the rotational position of the tube and the direction of the gravitational force known therewith.
  • the maximum tilting height h (K, p) of a cutting contour K can be selected as constant if the cutting process justifies the assumption that cut-free workpiece parts 10 will only stand up slightly or at most a certain height. If this assumption is not justified, then the maximum tilting height h (K, p) can be defined depending on the cutting contour geometry. Simple estimations here are that for small cutting contours the maximum tilting height is limited by the maximum dimension of the cutting contour. In return, from a certain cutting contour size and with the knowledge of the maximum distance of the support elements 11 bearing the workpiece, tilting can be completely ruled out, so that the maximum tilting height can be set to zero.
  • FIG. 11 shows twice the same workpiece 9 with a rectangular workpiece part 10 or cutting contour with rounded corners in the top view (top) and in an oblique view (bottom). With s the center of gravity of the workpiece part 10 is designated, p indicates the point at which the workpiece part 10 is cut free. In the example shown, the distance between the points s and p to the support element (support web) 11 is approximately equal.
  • the gas pressure force 17 resulting from the gas pressure of the cutting gas is greater than the weight force 18 of the workpiece part 10.
  • the workpiece part tilts downwards at the point p, which is located on one side of the support element 11, and the maximum tilting height h results as the distance of the furthest from the support element 11 point of the workpiece part 10, which is located on the other side of the support element 11. If the weight force 18 were greater than the gas pressure force 17, the maximum tilting height would be given by the distance of the point p to the support element 11.
  • the previous consideration can be carried out for any number of possible positions of one or more support elements 11 and the highest possible tilting height thus determined can be selected as the value for h (K, p).
  • the effective cross-sectional areas resulting from the actual cross-sectional area C (zi) or C (z 2 ) of the cutting head 3 and the safety disk D r by calculating the respective Minkowski sums are given for the cutting head 3: C (zi) + D r and C (z 2 ) + D r .
  • FIG. 13 shows the workpiece 9 with the cutting contours AD, around which the security zones S determined in this way are shown by dashed lines.
  • the tilting height function h does not depend on the point at which a workpiece part is exposed.
  • a maximum tilting height of z was assumed.
  • the security zones S correspond to the Minkowski sums shown in FIG.
  • only cutting contours are considered to be dangerous to collision, which are relevant. This procedure is optional, which means that all cutting contours can also be considered relevant. If relevant and irrelevant Contour contours are considered, the relevance of a cutting contour can be determined by Schneidreatechnische, material and workpiece-dependent or other factors. The following factors are, for example, possible criteria on which relevance can be determined:
  • an arc goes from u to v if the following condition is met:
  • K be the cutting contour belonging to node v.
  • K is a relevant cutting contour and the two point sets S (K, p) and u have a non-empty cut.
  • p is the point at which the cutting contour K is cut to the end when cutting v, that is, in which the workpiece part 10 belonging to the cutting contour K is cut free.
  • the point p is an end point of one of the holding webs in the holding part of v. If an arc goes from node u to node v, it means that the holding part belonging to node u is required before the one belonging to node v Holding part is cut. Accordingly, the holding part of the node u must be cut in front of the holding part of the knot v when the holding part of the knot u is in the safety zone of the cutting contour K of the knot v.
  • the cutting contour D is considered to be irrelevant. This results in no arc going from the node of the holding part bl to the node of the holding part d. If the cutting contour belonging to holding part d were relevant, an arc would be present. All other cutting contours are considered relevant.
  • the directed graph G shown in FIG. 14 contains one or more holding parts for each cutting contour A-D. Now, an attempt is made to make a selection of one node each for each cutting contour A-D. For this selection to make sense, a processing order must be possible that does not violate any dependencies represented by the arcs. This is the case if and only if the subgraph T selected from the graph G is acyclic.
  • the directed graph G was constructed solely from the possible holding parts of the cutting contours A-D.
  • the complements of these holding parts which are composed of the early parts or early bars, are now added to the acyclic subgraph T.
  • a node is inserted into the acyclic subgraph T for each early part, or a node is inserted into the acyclic subgraph T for each early part associated with the early part, so that a modified acyclic subgraph T 'is created.
  • breakfast items and / or breakfast bars can be added as nodes.
  • an arc is added from u to v, if it holds that the node u belongs to an early contour and the node v belongs to a holding part, whereby also:
  • u and v belong to the same contour, or if K is the cutting contour associated with node v, then K is the relevant contour and the two sets of points S (K, p) and u have non-empty intersections.
  • p is the point at which the cutting contour K is cut to completion when the holding part of the knot v is cut.
  • FIG. 16 shows by way of example the modified acyclic partial graph T 'after the addition of the node for the early contour bl'.
  • a modified acyclic partial graph T ' has been produced so that a processing sequence for cutting the early and holding parts of the cutting contours A-D can now be determined.
  • This processing order must necessarily represent a topological sort of the modified acyclic subgraph T '. Since a directed graph is topologically sortable if and only if it is acyclic, then this is feasible.
  • FIG. 17 shows, by way of example, a processing sequence which takes into account all dependencies as a topological sorting of the modified acyclic subgraph ⁇ . Accordingly, according to the indicated ordinal numbers, the leading and holding parts of the cutting contours AD are cut in the following order: d - bl '- a - C - bl. Collisions between a cut workpiece part 10 and the cutting head 3 can be avoided thereby.
  • topological sorting of the graph G can be illustrated as follows.
  • the fact that an arc goes from v to w means that the holding part v should be cut before the holding part w.
  • a topological ordering of the modified acyclic subgraph provides a processing order that respects each of these arcs: If v and w are two vertices and an arc goes from v to w, then by definition v ⁇ w. This means that v comes before the w in the topological sorting, ie it is processed as desired beforehand. This is also the reason why an acyclic selection was made.
  • the theorem holds that for a directed graph G the following two statements are equivalent:
  • - G has a topological sort.
  • To compute a topological sort of an acyclic directed graph iterate over the following step until all vertices are exhausted: Choose any vertex v, so that no other vertex u has an arc (u, v). Such a v exists since G is acyclic. This v is attached to the previously constructed topological sorting and removes it together with all outgoing from v arcs from the graph G.
  • the acyclic selection of the holding parts / holding webs is sufficient for determining the desired processing order in which the breakfast items are also included, as the nodes for the breakfast foods / breakfast bars are added to the graphene, with the breakfast items / breakfast bars only pointing away and a topological sorting is thus still possible.
  • FIG. 18 shows, by way of example, a workpiece 9 with four cutting contours K, L, M, N for workpiece parts 10 to be cut free.
  • the holding parts are each shown with thicker solid lines, the early part each with thinner dashed lines.
  • the safety zones S K , S L , S, S N are drawn around the cutting contour K-N, which were determined analogously to the procedure in FIGS. 10 to 13.
  • the safety zones S K , S L , S M , S N are shown in dashed lines, with shorter lines than the early parts. Accordingly, the holding part k is in sections in the safety zone S M of the cutting contour M, the holding part 1 in sections in the safety zone S K of the cutting contour K, the holding part m in sections in the safety zone S N of the cutting contour N and the holding part n is partially in the Safety zone S L of the cutting contour L.
  • an acyclic subgraph can not be selected.
  • FIG. 19 Remedy for this problem can be created by rearranging the workpiece parts or the cutting contours to be cut.
  • the cutting contour L has been offset by translation relative to the other cutting contours K, M, N so that the holding part 1 of the cutting contour L has been removed from the safety zone S K of the cutting contour K. Only the dependencies "holding part k in front of holding part m before holding part n" remain. The cycle can be resolved.
  • By displacing the cutting contour L at the same time the holding part n of the cutting contour N from the safety zone S L of the cutting cone but that was not necessary to resolve the cycle.
  • a rotation of the cutting contour, as well as, if cutting technology possible and allowed for the final component, reflections would be useful for rearranging.
  • microjoint 20 was defined for the cutting contour K, which is removed manually or by machine only after free cutting of the cutting contours L, M and N in order to expose the workpiece part belonging to the cutting contour K.
  • the microjoints are minimized using the following logic and are thus applied optimally for the process:
  • a cost function P is defined, which reflects the costs P (K, p), which involve the setting of a micro-joint on the cutting contour K at the point p. Costs can be made up of factors such as
  • Post-processing costs incurred by the setting of the micro-joint on the cutting contour K at point p The cost values - °° and 00 can be used to exclude or force microjoints in certain places.
  • M be the set of all cutting contours and for each cutting contour K let Q K be the set of all points of K. Then a subset N of M is searched together with, for each K in N, a point p K of Q K , so that the sum of all values P (K, p K ) with K from N is minimal and all cycles in the dependence graph are resolved by microjoints set in the points p K. This means that the microjoints are placed in such a way as to minimize the additional costs they incur.
  • the cycle can be resolved. It is not necessary to also provide the other cutting contours L, M, N with microjoints. In addition, the assumption was made that the microjoint 20 thus placed represents a minimum of the cost function K. All other possible microjoints would have caused the same or higher costs. Thus, processing costs are minimized.
  • FIG. 21 wherein the method according to the invention is illustrated by way of a flowchart.
  • safety zones are determined for the cutting contours of the workpiece parts.
  • the safety zones for the cutting contours of the workpiece parts can be determined on the basis of a cross-sectional area of the cutting head parallel to a working plane defined by the workpiece.
  • the safety zone for the cutting contour of a workpiece part by determining the Minkowski sum of cutting contour and an effective cross-sectional area of the cutting head given by the cross-sectional area of the cutting head and a securable safety surface.
  • step (II) holding parts for the cutting contours are determined.
  • the holding part of a cutting contour of a workpiece part can be determined as its cutting contour, if there is no cutting contour, in particular no cutting contour section, of a further workpiece part in the safety zone of the workpiece part. If the cutting contour, in particular a cutting contour section, of at least one further workpiece part is located in the safety zone of the workpiece part, holding and early parts of a cutting contour can be determined on the basis of a random selection. Alternatively holding and early parts of a cutting contour can be determined on the basis of predeterminable factors.
  • the holding parts of the cutting contours of the workpiece parts can be weighted, the weighting of the holding parts being taken into account in the subsequent step (III).
  • step (III) a single holding part for each cutting contour is selected so that there is at least one processing order for cutting out the cutting contours, in which the early part of a cutting contour is cut before the holding part of the cutting contour, wherein prior to cutting the holding part of the cutting contour one or more at least partially in the safety zone of the cutting contour located ceremoniesstege and / or one or more at least partially in the safety zone of the cutting contour located holding webs and / or at least one holding part corresponding, at least ab- cut in the safety zone of the cutting contour located cutting contour, one or more other cutting contours are cut.
  • the single holding part or at least one holding web for each cutting contour can be selected by creating a node set given by the set of holding parts and / or holding webs, creating a directed graph based on the node set created in step (II), the graph one or more Bows each connecting a first node with a second node, such that an arc is directed from the first node to the second node, if the first node associated holding part or retaining web at least partially in the security zone of the cutting contour belonging to the second node Holding part, as well as selecting an acyclic subgraph from the directed graph such that the acyclic subgraph contains exactly one node for each cutting contour if the node belongs to a holding part, or contains at least one node if the node belongs to a holding web ,
  • step (IV) a processing sequence for cutting out the early and holding parts or early and holding webs.
  • a processing order for cutting the leading and holding parts can be determined by inserting nodes for the leading parts and / or ear tips of the cutting contours in the acyclic subgraphs selected in step (III), inserting arcs for the nodes thus inserted, one each connect to a node associated with a breakfast or breakfast bar with a node belonging to a holding or holding bar, such that a bow from a node belonging to a breakfast or breakfast bar to a bar teteil or retaining web belonging node is addressed, if the two nodes belong to the same cutting contour or if the early part or breakfast bar is at least partially in the safety zone belonging to the holding part or holding web cutting contour for creating a modified acyclic subgraphs, and setting the processing order by topologically sorting the modified acyclic subgraph.
  • the topological sorting can be carried out on the basis of predefinable
  • step (V) the cutting process for the workpiece parts is performed, wherein the leading and holding parts or leading and holding webs of the cutting contours are cut in the processing order determined in step (IV).
  • step (III) a selection in step (III) is not possible (N), that is, the directed graph does not contain an acyclic subgraph that has for each cutting contour exactly one node belonging to a holding part or at least one node belonging to a holding web , contains, in step (lilac), the position and / or orientation of at least one cutting contour relative to another cutting contour can be changed so that an acyclic subgraph arises, to each cutting contour exactly one node that belongs to a holding part, or contains at least one node that belongs to a holding bridge.
  • step (IIIb) at least one cutting contour can be provided with at least one microjoint, so that an acyclic subgraph is created, which for each cutting contour exactly one node belonging to a holding part, or at least one node that belongs to a holding bridge.
  • steps (III-V) of the process can be carried out.
  • the invention provides a method and apparatus for separating machining of a plate or tubular workpiece, by which a collision between tilted workpiece parts and a cutting head can be reliably avoided.
  • the workpiece parts can thus be arranged with a high packing density on the workpiece, whereby the productivity and cost efficiency of the method is improved.
  • Workpiece parts can be produced with high precision of the cutting edges and small tolerances. This applies in particular to workpiece parts which are to be cut out within another workpiece part.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur trennenden Bearbeitung eines platten- oder rohrförmigen Werkstücks mit auszuschneidenden Werkstückteilen, mit den Schritten: (I) Bestimmen von Sicherheitszonen für die Schneidkonturen, wobei die Sicherheitszone einer Schneidkontur einen Bereich angibt, in dem eine Kollision zwischen dem in Schneidhöhe positionierten Schneidkopf und dem zugehörigen verkippten Werkstückteil auftreten kann; (II) Bestimmen von Halteteilen für die Schneidkonturen der Werkstückteile, derart, dass die Schneidkontur eines Werkstückteils in einen, ein oder mehrere Haltestege aufweisenden, Halteteil und einen, ein oder mehrere Frühstege aufweisenden Frühteil aufgeteilt wird oder der Halteteil durch die komplette Schneidkontur gegeben ist, wobei für jede Schneidkontur mindestens ein Halteteil bestimmt wird; (III) Auswählen eines einzigen Halteteils oder mindestens eines Haltestegs für jede Schneidkontur, derart, dass es mindestens eine Bearbeitungsreihenfolge zum Ausschneiden der Schneidkonturen gibt, in welcher der Frühteil einer Schneidkontur vor dem Halteteil der Schneidkontur geschnitten wird, wobei vor dem Schneiden des Halteteils der Schneidkontur ein oder mehrere sich zumindest abschnittsweise in der Sicherheitszone der Schneidkontur befindliche Frühstege und/oder ein oder mehrere sich zumindest abschnittsweise in der Sicherheitszone der Schneidkontur befindliche Haltestege und/oder mindestens eine dem Halteteil entsprechende, sich zumindest abschnittsweise in der Sicherheitszone der Schneidkontur befindliche Schneidkontur, einer oder mehrerer weiterer Schneidkonturen (A, C, D) geschnitten werden; (IV) Bestimmen einer in Schritt (III) definierten Bearbeitungsreihenfolge zum Ausschneiden der Früh- und Halteteile; und (V) Durchführen des Schneidprozesses für die Werkstückteile, wobei die Früh- und Halteteile der Schneidkonturen in der in Schritt (IV) ermittelten Bearbeitungsreihenfolge geschnitten werden. Des Weiteren betrifft sie eine Vorrichtung zur trennenden Bearbeitung, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet eingerichtet ist.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur trennenden Bearbeitung eines Werkstücks
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, insbesondere eine Laserschneidvorrichtung, zur trennenden Bearbeitung eines platten- oder rohrförmigen Werkstücks mit auszuschneidenden Werkstückteilen, wobei jedes Werkstückteil in einem Schneidprozess mithilfe eines in zumindest einer Schneidhöhe über dem Werkstück positionierten Schneidkopfes entlang einer Schneidkontur ausgeschnitten wird.
Im Handel verfügbare 2D-Laserschneidvorrichtungen mit einem verfahrbaren Schneidkopf ermöglichen eine automatisierte Fertigung von Werkstückteilen in großer Stückzahl und mit hoher Präzision. Beim Ausschneiden der Werkstückteile aus einem Werkstück kann das Problem auftreten, dass ein ausgeschnittenes Werkstückteil gegenüber dem Werkstück verkippt. Dies kann zu einer Kollision mit dem in Schneidhöhe positionierten Schneidkopf führen.
Bislang wird dieses Problem durch eine reduzierte Packungs- dichte der Werkstückteile gelöst, das heißt, die Werkstückteile werden so weit auseinander positioniert, dass eine Kollision zwischen einem verkippten Werkstückteil und dem Schneidkopf zuverlässig vermieden werden kann. Nachteilig bei dieser Vorgehensweise ist die relativ schlechte Materialausnutzung und die damit einher gehende geringere Produktivität. Hinzu kommt, dass es oftmals nicht möglich ist, den Abstand zwischen zwei Werkstückteilen zu verändern, beispielsweise wenn ein Werkstückteil ein oder mehrere andere Werkstückteile enthält, die an vorgegebenen Positionen relativ zum äußeren Werkstückteil geschnitten werden müs- sen .
Bekannt ist auch das Fixieren der fast vollständig freigeschnittenen Werkstückteile durch so genannte "Microjoints" , das heißt, schmaler VerbindungsStege am übrigen Werkstück (Restgitter) . Das Setzen der Microjoints verhindert ein Verkippen der ausgeschnittenen Werkstückteile und damit Kollisionen zwischen diesen und dem Schneidkopf. Die Microjoints werden nach Abarbeiten aller Werkstückteile zum Freilegen der Werkstückteile aufgetrennt. Das Auftrennen der Microjoints kann manuell oder maschinell erfolgen, wobei gegebenenfalls eine Nachbearbeitung der Schnittkanten erforderlich ist. Bei Werkstückteilen mit kleinen Toleranzen ist es manchmal unmöglich, Microjoints überhaupt zu verwenden .
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, herkömmliche Verfahren zur trennenden Bearbeitung von Werkstücken in vorteilhafter Weise weiterzubilden, wobei Kollisionen zwischen verkippten Werkstückteilen und einem Schneidkopf zuverlässig und sicher vermieden werden sollen. Zudem soll das Verfahren die Herstellung von Werkstückteilen mit hoher Packungsdichte auf dem Werkstück ermöglichen und Werkstückteile sollen mit hoher Präzision der Schnittkanten und kleinen Toleranzen herstellbar sein. Ferner sollen Werkstückteile innerhalb eines anderen Werkstückteils einfach und zuverlässig mit hoher Präzision herstellbar sein . Diese und weitere Aufgaben werden nach dem Vorschlag der Erfindung durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur trennenden Bearbeitung eines Werkstücks mit den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur trennenden Bear- beitung eines platten- oder rohrförmigen Werkstücks mit auszuschneidenden Werkstückteilen gezeigt. Das Werkstückteil wird in einem Schneidprozess mithilfe eines in zumindest einer Schneidhöhe über dem Werkstück positionierten Schneidkopfes entlang einer Schneidkontur ausgeschnitten wird, wobei zumindest ein ausgeschnittenes Werkstückteil relativ zum Werkstück verkippbar ist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
(I) Bestimmen von Sicherheitszonen für die Schneidkonturen, wobei die Sicherheitszone einer Schneidkontur einen Bereich angibt, in dem eine Kollision zwischen dem in Schneidhöhe positionierten Schneidkopf und dem zugehörigen verkippten Werkstückteil auftreten kann. Die Sicherheitszonen stellen Kollisionsbereiche für eine mögliche Kollision zwischen dem zugehörigen Werkstückteil und dem auf Schneidhöhe positionierten Schneidkopf dar.
(II) Bestimmen von Halteteilen für die Schneidkonturen der Werkstückteile, derart, dass die Schneidkontur eines Werk- Stückteils in einen, ein oder mehrere Haltestege aufweisenden, Halteteil und einen, ein oder mehrere Frühstege aufweisenden Frühteil aufgeteilt wird oder der Halteteil durch die komplette Schneidkontur gegeben ist, wobei für jede Schneidkontur mindestens ein Halteteil bestimmt wird. Im Unterschied zu Microj oints , bei denen es sich um schmale Verbindungsstege der Werkstückteile zum Restgitter handelt, können die Halteteile auch größere Haltestege aufweisen, die sich beispielsweise auch um die Ecke einer Kontur erstrecken können. Insbesondere kann der Halteteil auch durch die komplette Schneidkontur gegeben sein. Der Frühteil einer Schneidkontur ist stets vor deren Halteteil zu schneiden. Jedoch können während oder nach dem Schneiden des Frühteils einer Schneidkontur auch andere Schneidkonturen geschnitten werden.
(III) Auswählen eines einzigen Halteteils oder mindestens eines Haltestegs für jede Schneidkontur, derart, dass es mindestens eine Bearbeitungsreihenfolge zum Ausschneiden der Schneidkonturen gibt, in welcher der Frühteil einer Schneidkontur vor dem Halteteil der Schneidkontur geschnitten wird, wobei vor dem Schneiden des Halteteils der Schneidkontur ein oder mehrere sich zumindest abschnitts- weise in der Sicherheitszone der Schneidkontur befindliche Frühstege und/oder ein oder mehrere sich zumindest abschnittsweise in der Sicherheitszone der Schneidkontur befindliche Haltestege und/oder mindestens eine dem Halteteil entsprechende, sich zumindest abschnittsweise in der Si- cherheitszone der Schneidkontur befindliche Schneidkontur, einer oder mehrerer weiterer Schneidkonturen geschnitten werden. Falls sich ein Haltesteg einer weiteren (zweiten) Schneidkontur in der Sicherheitszone der (ersten) Schneidkontur befindet, muss nicht der zum Haltesteg gehörige kom- plette Halteteil der weiteren (zweiten) Schneidkontur geschnitten werden. Es genügt, wenn der in der Sicherheitszone der (ersten) Schneidkontur befindliche Haltesteg der weiteren (zweiten) Schneidkontur geschnitten wird. (IV) Bestimmen einer in Schritt (III) definierten Bearbeitungsreihenfolge zum Ausschneiden der Früh- und Halteteile, das heißt, es wird eine Bearbeitungsreihenfolge zum Aus- schneiden der Früh- und Halteteile bestimmt, in welcher der Frühteil einer (ersten) Schneidkontur vor dem Halteteil der (ersten) Schneidkontur geschnitten wird, wobei vor dem Schneiden des Halteteils der (ersten) Schneidkontur ein o- der mehrere sich zumindest abschnittsweise in der Sicher- heitszone der (ersten) Schneidkontur befindliche Frühstege und/oder ein oder mehrere sich zumindest abschnittsweise in der Sicherheitszone der (ersten) Schneidkontur befindliche Haltestege und/oder mindestens eine dem Halteteil entsprechende, sich zumindest abschnittsweise in der Sicherheits- zone der (ersten) Schneidkontur befindliche Schneidkontur, einer oder mehrerer weiterer (zweiter) Schneidkonturen geschnitten werden.
(V) Durchführen des Schneidprozesses für die Werkstücktei- le, wobei die Schneidkonturen in der in Schritt (IV) ermittelten Bearbeitungsreihenfolge geschnitten werden.
Hier und im Weiteren bezeichnet der im Zusammenhang mit einer Sicherheitszone und einer Schneidkontur verwendete Aus- druck "zumindest abschnittsweise in der Sicherheitszone" , dass die sich zumindest ein Schneidkonturabschnitt einer Schneidkontur, insbesondere die vollständige Schneidkontur, in der Sicherheitszone befindet. Das erfindungsgemäße Verfahren kann für jeden Prozess zum thermischen Schneiden von Werkstückteilen eingesetzt werden, beispielsweise Laserschneiden oder Brennschneiden. Es ermöglicht, Kollisionen zwischen verkippten Werkstück- teilen und Schneidkopf zuverlässig und sicher zu vermeiden. Die Werkstückteile können mit einer hohen Packungsdichte auf dem Werkstück angeordnet werden. Insbesondere können Werkstückteile mit einer hohen Präzi- sion der Schnittkanten und kleinen Toleranzen hergestellt werden. Dies gilt auch für Werkstückteile die innerhalb eines anderen Werkstückteils auszuschneiden sind . Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Bearbeitungsreihenfolge in Schritt (IV) so bestimmt, dass zumindest ein Werkstückteil freigeschnitten wird, bevor das Schneiden aller Frühteile der Schneidkonturen der Werkstückteile beendet ist. Ein wesentlicher Vorteil dieser Vorgehensweise liegt darin, dass schon vor dem Beenden des Schneidens der Frühteile Werkstückteile freigeschnitten werden, so dass im Falle einer während des Schneidprozesses auftretenden Störung bereits fertige Werkstückteile produziert sind und nicht das komplette Werk- stück verworfen werden muss.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die in Schritt (I) bestimmten Sicherheitszonen für die Schneidkonturen auf Basis ei- ner, zu einer Auflageebene für das Werkstück parallelen, Querschnittfläche des Schneidkopfs bestimmt. Insbesondere kann die Sicherheitszone für eine Schneidkontur durch Bilden der Minkowski-Summe aus der Fläche der Schneidkontur und einer effektiven Querschnittfläche des Schneidkopfs, gegeben durch die Querschnittfläche des Schneidkopfs und einer festlegbaren Sicherheitsfläche, bestimmt werden. Die Sicherheitsfläche kann auch Null sein. Durch diese Maßnahme kann in vorteilhafter Weise die Sicherheitszone einer Schneidkontur sehr genau dimensioniert werden, so dass Werkstückteile mit einer besonders hohen Packungsdichte auf dem Werkstück angeordnet sein können. Besonders vorteilhaft wird die Sicherheitszone für eine Schneidkontur in Abhängigkeit der Kipphöhe eines Werkstückteils relativ zu einer Auflageebene für das Werkstück und der Schneidhöhe des Schneidkopfs bestimmt. Im Ergebnis kann durch die besonders genaue Dimensionierung der Sicherheits- zonen die Packungsdichte von Werkstückteilen auf dem Werkstück noch weiter erhöht werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt (II) als Halteteil einer Schneidkontur die komplette Schneidkontur bestimmt, falls sich in der Sicherheitszone der Schneidkontur keine weitere Schneidkontur, insbesondere kein Schneidkonturabschnitt einer weiteren Schneidkontur, befindet. Hierdurch kann eine Vereinfachung und Beschleunigung des erfindungs- gemäßen Verfahrens erreicht werden, da für eine Kollision zwischen verkipptem Werkstückteil und Schneidkopf unkritische Werkstückteile in einem Schneidvorgang komplett ausgeschnitten werden können. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in Schritt (II) die Halte- und Frühteile einer Schneidkontur auf Basis einer zufälligen Auswahl bestimmt, falls sich in der Sicherheitszone der Schneidkontur zumindest eine weitere Schneidkontur, insbe- sondere ein Schneidkonturabschnitt zumindest einer weiteren Schneidkontur, befindet. Diese Maßnahme ermöglicht ein besonders einfaches Festlegen der Früh- und Halteteile. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in Schritt (II) die Halte- und Frühteile einer Schneidkontur auf Basis vorgebbarer Faktoren bestimmt, falls sich in der Sicherheitszone der Schneidkontur zumindest eine weitere Schneidkontur, insbesondere ein Schneidkonturabschnitt zumindest einer weiteren Schneidkontur, befindet. Die Früh- und Halteteile können hierdurch prozessabhängig festgelegt werden, wodurch die Effizienz des Schneidprozesses verbessert werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in Schritt (III) zur Auswahl eines einzigen Halteteils pro Schneidkontur die folgenden Schritte ausgeführt :
(III-l) Erstellen einer Knotenmenge, gegeben durch die Menge der Halteteile und/oder Haltestege,
(III-2) Erstellen eines gerichteten Graphen auf Basis der in Schritt (III-l) erstellten Knotenmenge, wobei der Graph einen oder mehrere Bögen umfasst, die jeweils einen ersten Knoten mit einem zweiten Knoten verbinden, derart, dass ein Bogen vom ersten Knoten zum zweiten Knoten gerichtet ist, falls sich der zum ersten Knoten gehörige Halteteil oder Haltesteg zumindest abschnittsweise in der Sicherheitszone der Schneidkontur des zum zweiten Knoten gehörigen Halteteils oder Haltestegs befindet.
(III-3) Auswählen eines azyklischen Teilgraphen aus dem in Schritt (III-2) erstellten gerichteten Graphen, derart, dass der azyklische Teilgraph zu jeder Schneidkontur genau einen Knoten, der zu einem Halteteil gehört, oder mindestens einen Knoten, der zu einem Haltesteg gehört, enthält. Besonders vorteilhaft wird in Schritt (IV) die Bearbeitungsreihenfolge zum Ausschneiden der Früh- und Halteteile bestimmt durch die folgenden Schritte:
(IV-1) Einfügen von Knoten für die Frühteile und/oder Frühstege der Schneidkonturen in den in Schritt (III-3) ausgewählten azyklischen Teilgraphen. (IV-2) Einfügen von Bögen für die in Schritt (IV-1) eingefügten Knoten, die jeweils einen zum einem Frühteil oder Frühsteg gehörigen Knoten mit einem zu einem Halteteil oder Haltesteg gehörigen Knoten verbinden, derart, dass ein Bogen vom einen zum einem Frühteil oder Frühsteg gehörigen Knoten zu einem zu einem Halteteil oder Haltesteg gehörigen Knoten gerichtet ist, falls die beiden Knoten zur selben Schneidkontur gehören oder falls sich der Frühteil oder Frühsteg zumindest abschnittsweise in der Sicherheitszone des Halteteils oder Haltestegs befindet, zur Erstellung ei- nes modifizierten azyklischen Teilgraphen.
(IV-3) Festlegen der Bearbeitungsreihenfolge durch topolo- gisches Sortieren des in Schritt (IV-2) erstellten, modifizierten azyklischen Teilgraphen.
Diese Vorgehensweise stellt einen effizienten und zuverlässigen Algorithmus zur Auswahl eines einzigen Halteteils o- der mindestens eines Haltestegs für jede Schneidkontur zur Verfügung, wobei es mindestens eine wie oben definierte Be- arbeitungsreihenfolge zum Ausschneiden der Schneidkonturen gibt.
Das topologische Sortieren des modifizierten azyklischen Teilgraphen in Schritt (IV- 3 ) kann generell willkürlich erfolgen. Besonders vorteilhaft erfolgt das topologische Sortieren des modifizierten azyklischen Teilgraphen auf Basis vorgebbarer Faktoren, beispielsweise Minimieren von Leer- fahrten und/oder Minimierung offener Konturschnitte, wodurch die Effizienz des Verfahrens verbessert werden kann .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens werden die in Schritt (II) bestimmten Halteteile oder Haltestege der Schneidkonturen gewichtet, wobei in Schritt (III) die Gewichtung der Halteteile oder Haltestege berücksichtigt wird. Hierdurch kann die Effizienz des Verfahrens noch weiter verbessert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dann, wenn der in Schritt (III-2) erstellte Graph keinen azyklischen Teilgraphen enthält, der zu jeder Schneidkontur genau einen Knoten, der zu einem Halteteil gehört, oder mindestens einen Knoten, der zu einem Haltesteg gehört, enthält, die Lage und/oder Orientierung zumindest einer Schneidkontur relativ zu einer anderen Schnittkontur so verändert wird, dass ein azyklischer Teilgraph entsteht, der zu jeder Schneidkontur genau einen Knoten, der zu einem Halteteil gehört, oder mindestens einen Knoten, der zu einem Haltesteg gehört, enthält. Diese Maßnahme stellt sicher, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren eine vollständige Bearbeitung aller Schneidkonturen eines Werkstücks auch bei Vorliegen eines Graphen, der keinen azyklischen Teilgraphen enthält, der zu jeder Schneidkontur genau einen Knoten, der zu einem Halteteil gehört, oder mindestens einen Knoten, der zu einem Haltesteg gehört, enthält, möglich ist. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die alternativ oder zusätzlich zu vorstehender Ausgestaltung anwendbar ist, wird dann, wenn der in Schritt (III-2) erstellte Graph keinen azyklischen Teilgraphen enthält, der zu jeder Schneidkontur genau einen Knoten,
der zu einem Halteteil gehört, oder mindestens einen Knoten, der zu einem Haltesteg gehört, enthält, zumindest eine Schneidkontur mit wenigstens einem Microjoint versehen wird, derart, dass ein azyklischer Teilgraph, der zu jeder Schneidkontur genau einen Knoten, der zu einem Halteteil gehört, oder mindestens einen Knoten, der zu einem Halte- Steg gehört, enthält, entsteht, wobei das zur Schneidkontur gehörende Werkstückteil nach Durchführen des Schneidprozesses für die übrigen Werkstückteile freigelegt wird. Auch diese Maßnahme stellt sicher, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren eine vollständige Bearbeitung aller Schneidkonturen eines Werkstücks auch bei Vorliegen eines Graphen, der keinen azyklischen Teilgraphen enthält, der zu jeder Schneidkontur genau einen Knoten, der zu einem Halteteil gehört, oder mindestens einen Knoten, der zu einem Haltesteg gehört, enthält, möglich ist. Die Erfindung erstreckt sich weiterhin auf eine Vorrichtung zur trennenden Bearbeitung eines platten- oder rohrförmigen Werkstücks, insbesondere eine Laserschneidvorrichtung, welche eine elektronische Steuereinrichtung zur Steuerung/Regelung der trennenden Bearbeitung des Werk- Stücks aufweist, welche zur Durchführung des oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.
Ferner erstreckt sich die Erfindung auf einen Programm- code für eine zur Datenverarbeitung geeignete elektronische Steuereinrichtung für eine solche Vorrichtung zur trennenden Bearbeitung eines platten- oder rohrförmigen Werkstücks, welcher Steuerbefehle enthält, die die Steuereinrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens veranlassen.
Des Weiteren erstreckt sich die Erfindung auf ein Computerprogrammprodukt (Speichermedium) mit einem gespeicherten Programmcode für eine zur Datenverarbeitung geeignete elektronische Steuereinrichtung für eine solche Vorrichtung zur trennenden Bearbeitung eines platten- oder rohrförmigen Werkstücks, welcher Steuerbefehle enthält, die die Steuereinrichtung zur Durchführung des oben beschriebe- nen, erfindungsgemäßen Verfahrens veranlassen
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Ausgestaltungen der Erfindung in Alleinstellung oder in Kombination einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen nä- her erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Figuren genommen wird. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung eine Laserschneidvorrichtung;
Fig. 2 die Laserschneidvorrichtung von Fig. 1 mit einer auf die Werkstückauflage aufgelegten Blechtafel; eine vergrößerte Detailansicht von Fig. 2 zur Veranschaulichung eines verkippten Blechteils; eine perspektivische Darstellung eines Blechrohrs mit einem abgeschnittenen Blechteil; eine perspektivische Darstellung des Blechrohrs von Fig. 4 mit verkipptem Blechteil; ein Werkstück mit den Schneidkonturen von Werkstückteilen;
Fig. 7 das Werkstück von Fig. 6, wobei für die Schneidkonturen beispielhaft Früh- und Halteteile be- stimmt wurden; das Werkstück von Fig. 6, wobei für die Schneidkonturen nochmals Früh- und Halteteile bestimmt wurden; die Knotenmenge der Halteteile der Schneidkonturen des Werkstücks von Fig. 6 und 7 mit exemplarischen Knotengewichten;
Querschnittflächen eines Schneidkopfs auf verschiedenen Höhen;
Fig. 11 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung der Kipphöhe eines Werkstückteils;
Fig. 12 Minkowski-Summen aus den Flächen der Schneidkonturen, sowie der höhenabhängigen Querschnittfläche des Schneidkopfs und einer zusätzlichen Si- cherheitsscheibe; die Schneidkonturen des Werkstücks von Fig. 6 mit Sicherheitszonen; eine Darstellung eines gerichteten Graphen auf Basis der der Knotenmenge von Fig. 9 mit exemplarischen Knotengewichten; die Auswahl eines azyklischen Teilgraphen aus dem Graphen von Fig. 14 mit exemplarischen Knotengewichten; das Hinzufügen eines Frühteils zum azyklischen Teilgraphen von Fig. 15 zur Erstellung eines modifizierten azyklischen Teilgraphen; die Auswahl einer Bearbeitungsreihenfolge aus dem modifizierten azyklischen Teilgraphen von Fig. 16; ein Werkstück mit vier Schneidkonturen, sowie Früh- und Halteteilen, deren Konstellation einen Zyklus der vierten Ordnung bedingt; eine Umordnung einer Schneidkontur auf dem Werkstück von Fig. 18 zum Auflösen des Zyklus; das Setzen eines Microjoints in einer Schneidkontur auf dem Werkstück von Fig. 18 zum Auflösen des Zyklus ;
Fig. 21 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfah- rens .
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Für die weiteren Betrachtungen werden in der Beschreibung der Erfindung verwendete Begriffe definiert:
Ein gerichteter Graph G ist ein Paar (V, A) , wobei gilt:
- V ist eine endliche Menge, genannt die Knotenmenge von G,
- A ist Teilmenge von V x V, das heißt, Elemente von A sind geordnete Paare von Elementen von V, genannt die Bogenmenge von G.
Die Elemente von V werden Knoten des Graphen G genannt, und falls das Paar (v, w) in A enthalten ist, so gilt die Nota- tion: "es gibt einen Bogen von v nach w" . Ein gewichteter gerichteter Graph ist ein gerichteter Graph G zusammen mit einer Funktion w, die jedem Knoten v von G eine reelle Zahl w(v) , das Gewicht von v, zuordnet. Ein Weg in einem gerichteten Graphen G = (V, A) ist eine Folge von Knoten vi, . .. , vn so dass (vi, vi+i) in A enthalten ist für jedes i zwischen 1 und n - 1. Ein Weg (vx, vn) heißt Zyklus, falls Vi = vn. Ein gerichteter Graph heißt azyklisch, falls er keinen Zyklus enthält. Sei G = (V, A) ein gerichteter Graph. Eine totale Ordnung < auf V heißt topologische Sortierung von G, wenn gilt: gibt es einen Bogen von v nach w, so gilt v < w. Anders betrachtet, ist eine topologische Sortierung eines Graphen G eine Auflistung Vi, vn aller Knoten, so dass gilt: Ist (vi; Vj ) ein Bogen von G, so ist i < j. Sei zunächst Figur 1 betrachtet, worin eine an sich bekannte Laserschneidvorrichtung zum Schneiden von platten- oder rohrartigen Werkstücken veranschaulicht ist. Die insgesamt mit der Bezugszahl 1 bezeichnete Laserschneidvorrichtung umfasst eine Schneideinrichtung 2 mit einem Schneidkopf 3, sowie einen Arbeitstisch 4 mit einer Werkstückauflage 5 für ein Werkstück 9 (siehe Figuren 2 bis 5} , beispielsweise eine Blechtafel oder ein Blechrohr. Die Werkstückauflage 5 wird von einem Querträger 6 überspannt, der in einer ersten Achsrichtung (x-Richtung) verfahrbar geführt ist. Am Querträger 6 ist ein Führungsschlitten 7 für den Schneidkopf 3 montiert, der am Querträger 5 entlang einer zweiten Achsrichtung (y-Richtung) verfahrbar geführt ist. Der Schneidkopf 3 kann somit in einer Ebene parallel zur Werkstückauf- läge 5 verfahren werden. Zudem kann der Schneidkopf 3 in einer dritten Achsrichtung (z-Richtung) höhenverfahrbar ausgebildet sein, um den Abstand senkrecht zu einem Werkstück 9 zu verändern. Ein vom Schneidkopf 3 geführter Laserstrahl (nicht gezeigt) dient zur trennenden Bearbeitung des Werkstücks . Der Laserstrahl wird von einer Laserstrahlquelle 8 erzeugt und beispielsweise durch ein Strahlführungsrohr und mehrere Umlenkspiegel zum Schneidkopf 3 geführt. Über eine Fokussier- linse oder adaptive Optik kann ein gebündelter Laserstrahl auf das Werkstück gerichtet werden. Aufgrund der verfahr- barkeit des Querträgers 6 in x-Richtung und des Führungs- schlittens 7 in y-Richtung kann mit dem Laserstrahl jeder beliebige Punkt an einem Werkstück 9 angefahren werden. Ist der Schneidkopf 3 höhenverfahrbar, kann durch eine Änderung des Abstands zu einem Werkstück 9 die Fokuslage des Laserstrahls eingestellt werden. In Fokuslage ist durch den Abstand des Schneidkopfs 3 von einem Werkstück 9, beziehungs- weise der weiter unten angegebenen Auflageebene 14, die Schneidhöhe des Schneidkopfs 3 gegeben. Der Abstand des Schneidkopfs 3 von einem Werkstück, insbesondere die Schneidhöhe, kann vor und während des Schneidprozesses ein- gestellt werden. Eine trennende Bearbeitung eines Werkstücks 9 kann insbesondere mit einer variablen Schneidhöhe innerhalb eines Schneidhöhenbereichs durchgeführt werden. Möglich ist auch, dass der Schneidkopf 3 nicht höhenver- fahrbar ausgebildet ist und eine Änderung der Fokuslage des Laserstahls über optische Elemente im Schneidkopf 3, beispielsweise eine adaptive Optik, eingestellt wird. In diesem Fall ist durch den festen Abstand des Schneidkopfs 3 von einem Werkstück 9 die Schneidhöhe des Schneidkopfs 3 gegeben. Eine programmgesteuerte Steuereinrichtung 21 dient zur Steuerung/Regelung der trennenden Bearbeitung eines Werkstücks 9.
In Figur 2 ist die Werkstückauflage 5 mit einem beispielsweise als Blechtafel ausgebildeten Werkstück 9 vergrößert dargestellt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Werkstückauflage 5 durch eine Vielzahl von Auflageelementen
11 mit beispielsweise dreieckig ausgebildeten Tragpunktspitzen 13 gebildet, welche die oben erwähnte Auflageebene 14 für das zu bearbeitende Werkstück 9 definieren. Die Auf- lageelemente 11 sind hier beispielsweise als längliche Auflagestege ausgeführt, die mit einem beispielsweise konstanten Zwischenabstand nebeneinander liegend angeordnet sind, so dass zwischen zwei Auflageelementen 11 eine Vertiefung
12 gebildet wird. Die Auflageelemente 11 sind in einem vor- bestimmten Raster angeordnet, so dass die Position der
Tragpunktspitzen 13 ermittelt werden kann. Nicht näher dargestellt ist eine Absaugeinrichtung, durch welche während des Laserschneidens entstehender Schneidrauch, Schlackepartikel und kleine Abfallteile abgesaugt werden können.
Da die Werkstückauflage 5 das Werkstück 9 nicht vollflächig unterstützt, können frei geschnittene Werkstückteile 10 relativ zum Werkstück 9 beziehungsweise Auflageebene 14 verkippen. Ob ein ausgeschnittenes Werkstückteil 10 verkippt oder nicht, hängt von der Anzahl und den Positionen der das Werkstückteil 10 stützenden Tragpunktspitzen 13 ab. Unge- achtet dessen kann auch durch den Gasstrahldruck beim Laserschneiden das Verkippen eines Werkstückteils 10 verursacht sein. Insbesondere können ausgeschnittene Werkstückteile 10 in die Vertiefungen 12 zwischen den Auflageelemen- te 11 gelangen.
Wie in der vergrößerten Darstellung von Figur 3 veranschaulicht, kann ein nach oben verkipptes Werkstückteil 10 zu einer Kollision mit dem Schneidkopf 3 führen. Zwar kann ein Schneidkopf 3 mit einer entsprechenden Verfahrhöhe das ver- kippte Werkstückteil 10 überfahren, jedoch muss der Schneidkopf 3 häufig in einer relativ niedrigen Schneidhöhe positioniert werden, so dass eine Kollision bei einem hoch verkippten Werkstückteil 10 möglich ist. Entsprechendes gilt für einen nicht höhenverfahrbaren Schneidkopf 3, der sich stets in Schneidhöhe befindet. Somit hängt eine Kollision zwischen einem verkippten Werkstückteil 10 und dem Schneidkopf 3 von den Abmessungen des Schneidkopfs 3 in Schneidhöhe und der Kipphöhe des Werkstückteils 10 ab. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ragt ein Seitenrand 16 des rechteckigen Werkstückteils 10 nach oben. Ein gegenüberliegender Seitenrand steckt in einer Vertiefung 12. Der Schneidkopf 3 hat eine sich konisch verbreiternde Form mit einer kreisscheibenförmigen Querschnittfläche parallel zur Auflageebene 14. Demnach nimmt bei einer konstanten Höhe des Schneidkopfs 3 der Radius seiner Querschnittfläche mit vergrößertem Abstand von der Auflageebene 14 zu. In Figur 4 ist als Werkstück 9 ein Blechrohr gezeigt, von dem ein Werkstück 10 abgeschnitten ist. Das Blechrohr weist an seinem oberen Rand einen hakenförmigen Fortsatz 15 auf.
In Figur 5 ist der Schneidprozess an dem als Blechrohr aus- gebildeten Werkstück 9 von Figur 4 veranschaulicht. Demnach kann eine Situation eintreten, bei der sich das freigeschnittene Werkstückteil 10 durch den Fortsatz 15 am übrigen Werkstück 10 verhakt und relativ zum Werkstück 10 verkippt. Hierdurch kann eine Kollision zwischen dem in Schneidhöhe befindlichen Schneidkopf 3 und dem verkippten Werkstückteil 10 auftreten.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine Kollision des Schneidkopfs 3 mit einem verkippten Werkstückteil 10 vermieden werden. Das Verfahren wird im Weiteren in allgemeiner Weise anhand eines plattenförmigen Werkstücks 9, beispielsweise die in den Figuren 2 und 3 gezeigte Blechtafel, beschrieben, wobei es sich versteht, dass das Verfahren gleichermaßen für ein rohrförmiges Werkstück 9, bei- spielsweise das in den Figuren 4 und 5 gezeigte Blechrohr, einsetzbar ist.
Sei zunächst Figur 6 betrachtet, worin das Werkstück 9 mit beispielhaften Schneidkonturen für freizuschneidende Werk- stückteile 10 gezeigt ist. Zur leichteren Bezugnahme sind die Schneidkonturen mit den Buchstaben A, B, C und D bezeichnet, wobei die Schneidkonturen A-D den freizuschneidenden Werkstückteilen 10 entsprechen. Demnach handelt es sich um zwei seitlich nebeneinander liegende, rechteckige Schneidkonturen A, B und zwei kreisförmige Schneidkonturen C, D innerhalb der Schneidkontur B. Das Verfahren zur trennenden Bearbeitung des Werkstücks 9 umfasst die folgenden Schritte, welche nicht notwendig in dieser Reihenfolge abzuarbeiten sind:
Bestimmen von Halteteilen für die Schneidkonturen, insbesondere Auftrennen der Schneidkonturen in Früh- und Halteteile, und optional Gewichtung der Halteteile,
Erstellen eines gerichteten (Abhängigkeits- ) Graphen der gewichteten Halteteile,
Bestimmung einer azyklischen Auswahl aus dem gerichte- ten Graphen,
Einfügen der Frühteile in den gerichteten Graphen,
Ermittlung einer Bearbeitungsreihenfolge zum Schneiden der Früh- und Halteteile der Scheidkonturen der Werkstückteile,
- optional Anwenden des Teilverfahrens "kollisionsberei- nigendes Umordnen" ,
optional Anwenden des Teilverfahrens "prozessoptimaler Microjoint" .
Hier und im Weiteren wird mit dem Begriff "Auftrennmöglich- keit" die Partitionierung einer Schneidkontur in beliebig viele zusammenhängende Teilstücke bezeichnet. Eine nicht- leere Teilmenge dieser Teilstücke definiert den Halteteil der Schneidkontur. Der Halteteil kann ein oder mehrere Teilstücke enthalten, die als Haltekonturen bzw. Haltestege bezeichnet werden. Jedes Teilstück einer Auftrennmöglich- keit, welches nicht zum Halteteil gehört, wird als Früh- schnitt oder Frühkontur bezeichnet. Die Menge aller Frühkonturen ergibt den Frühteil.
Zunächst wird für jede Schneidkontur A-D mindestens ein Halteteil bestimmt, wobei für jede Schneidkontur A-D mindestens eine Auftrennmöglichkeit ermittelt wird. In der Regel werden für jede Schneidkontur A-D mehrere Auftrennmög- lichkeiten ermittelt. Eine Auftrennmöglichkeit umfasst auch den Trivialfall, bei dem keine Auftrennung erfolgt und die Schneidkontur als Ganzes belassen wird. In diesem Fall ist der Halteteil durch die komplette Schneidkontur gegeben und es existiert keine Frühkontur.
In Figur 7 sind beispielhaft Auftrennmöglichkeiten für die Schneidkonturen A-D dargestellt. Der Halteteil ist jeweils mit dickeren, durchgezogenen Linien, der Frühteil jeweils mit dünneren, gestrichelten Linien dargestellt. Demnach wird die Schneidkontur A nicht aufgetrennt (Trivialfall) , so dass deren Halteteil a durch die komplette Schneidkontur A gegeben ist und kein Frühteil existiert. Die Schneidkontur B wird aufgetrennt in einen rechtwinkligen Halteteil bl, bestehend aus einem Haltesteg, und einen hierzu komplementären Frühteil bl ' . Die Schneidkontur C wird nicht aufgetrennt (Trivialfall) , so dass deren Halteteil c durch die komplette Schneidkontur C gegeben ist. Die Schneidkontur D wird ebenfalls nicht aufgetrennt (Trivialfall) , so dass deren Halteteil d durch die komplette Schneidkontur D gegeben ist . Figur 8a zeigt beispielhaft weitere Auftrennmöglichkeiten für die Schneidkonturen A-D. Demnach wird die Schneidkontur A wie in Figur 7 nicht aufgetrennt (Trivialfall) , so dass der Halteteil a durch die komplette Schneidkontur A gegeben ist. Die Schneidkontur B wird aufgetrennt in einen rechtwinkligen Halteteil b2 , bestehend aus einem Haltesteg, und einen hierzu kom lementären Frühteil b2 ' . Die Schneidkontur C wird aufgetrennt in einen Halteteil c2 mit zwei Kreisseg- menten und einen Frühteil c2 ' mit zwei komplementären Kreissegmenten. Die Schneidkontur D wird nicht aufgetrennt (Trivialfall) , wobei der Halteteil d durch die komplette Schneidkontur D gegeben ist. Fig. 8b zeigt das Werkstück 9, wobei neben den in Fig. 8a gezeigten Schneidkonturen A-D ein Tafeltrennschnitt E vorgesehen ist. Tafeltrennschnitte werden beispielsweise zum Zerkleinern des Restgitters des Werkstücks verwendet. In der Praxis nutzt man Tafeltrennschnitte, um das Vereinzeln der Werkstückteile, sowie das Schrotthandling zu verbessern. Der Tafeltrennschnitt E wird als Schneidkontur E bezeichnet und bildet zusammen mit den Außenkonturen des Werkstücks 9 im vorliegenden Beispiel zwei umfängliche Konturen. Im gezeigten Beispiel umfasst die Schneidkontur E Halteteile e und ein Frühteil e welche genauso zu behandeln sind wie die Halteteile a-d und die Frühteile a b2 λ , c2 Λ der anderen Schneidkonturen A-D. Darüber hinaus können auch Innengeometrietrennschnitte vorgesehen sein, also Trennschnitte, die sich nicht bis zur Außenkontur des Werk- Stücks 9 erstrecken (nicht gezeigt) , um Innengeometrien (z.B. Bohrungen) zu zerkleinern, damit das Innengeometrie- stück klein genug wird um als Schrott durch die Auflagestege zu fallen oder entsprechend durch eine Vorrichtung (z.B. Kleinteileklappe) entsorgt zu werden. Derartige Innenkontu- ren bilden ebenfalls Schneidkonturen gemäß der Erfindung, können also Halteteile und Frühteile umfassen und gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden. In einer Ausführungsvariante erfolgt die Auswahl der Auf- trennmöglichkeiten der Schneidkonturen A-E auf zufälliger Basis, wobei beispielsweise ein Zufallsgenerator die Auf- trennmöglichkeiten festlegt.
In einer alternativen Variante erfolgt die Auswahl der Anzahl und Art der Auftrennmoglichkeiten prozessabhängig. Um Kollisionssicherheit als auch höchste Bauteilgenauigkeit sicherzustellen kann es insbesondere vorteilhaft sein, bei der endgültigen Abarbeitungsreihenfolge die Frühteile e x bzw. Halteteile e des Trennschnitts E im Rahmen des vorgestellten Verfahrens so spät wie möglich zu schneiden.
Folgende Faktoren können beispielsweise Einfluss auf die Art der Auftrennmoglichkeiten haben:
Schneidprozesstyp und dessen Einstellungen,
Werkstückteilbeschaffenheit, beispielsweise Gewicht, Größe, Umfang, Material, Toleranzen,
Konturbeschaffenheit, beispielsweise Länge, Art, Krüm- mung, Differenzierbarkeit ,
Spezielle Anwendungskriterien des Werkstückteils, beispielsweise NichtSichtbarkeit oder Sichtbarkeit bestimmter Teile der Kontur,
Sicherstellung einer durchgehend prozesssicheren Be- festigung des Werkstückteils im Restgitter durch den Halteteil, beispielsweise Mindestlängen für den Halteteil in Abhängigkeit von Merkmalen des Werkstückteils, Mindestanzahl an Teilstücken im Halteteil in Abhängigkeit von Merkmalen des Werkstückteils.
Für die Anzahl der Auftrennmoglichkeiten können beispielsweise folgende Faktoren Einfluss haben: Komplexität der auf diesem Schritt aufbauenden Schritte und deren computergestützte Berechenbarkeit,
Geschwindigkeit und Komplexität des Verfahrens,
Relevanz der Kontur aus dem Blickwinkel der Kollisi- onsgefahr im Hinblick auf die Beschaffenheit des zur Kontur gehörigen Werkstückteils sowie benachbarter Konturen und deren zugehörige Werkstückteile,
Ablauf der auf diesem Schritt aufbauenden Schritte und mögliche Verbesserung deren Resultate.
Im Anschluss hieran wird (optional) jeder Auftrennmöglich- keit beziehungsweise jedem Halteteil ein Gewicht zugeordnet, wobei ein höheres Gewicht einer stärker bevorzugten Auftrennung entspricht. Um eine bestimmte Auftrennung zu erzwingen oder auszuschließen, können die Gewichte 00 beziehungsweise -°° verwendet werden.
Die Gewichtung der Auftrennmoglichkeiten kann beispielsweise auf folgenden Faktoren basieren:
- Größe des Halteteils (ein großer Halteteil kann für die Abarbeitung vorteilhaft sein) ,
Platzierung der Auftrennpunkte an für das Schneidverfahren günstigen Stellen, beispielsweise nicht- differenzierbare Punkte oder Punkte mit besonders hoher o- der niedriger Krümmung,
Platzierung der Auftrennpunkte an Punkten, die für das Werkstückteil von Vorteil sind, beispielsweise spätere Schweißpunkte, nicht-sichtbare Teilkonturen, Teilkonturen, bei denen eine Nachbearbeitung vorgesehen ist oder weit auseinander liegende Punkte,
Platzierung der Auftrennpunkte an für das Verkippen von Werkstückteilen günstigen Positionen, beispielsweise nahe dem Schwerpunkt eines Werkstückteils oder an Stellen, wo schneidprozessbedingtes Gas nur flächenmäßig wenig auf das Werkstückteil auftrifft.
Es wurden für jede Schneidkontur Auftrennmoglichkeiten zu- sammen mit Gewichten für die Auftrennmoglichkeiten beziehungsweise Halteteile bestimmt.
Anschließend wird aus den gewichteten Auftrennmoglichkeiten beziehungsweise Halteteilen ein gerichteter Graph G = (V, A) mit Knotengewichten konstruiert. V ist hierbei die Knotenmenge des gerichteten Graphen G und A dessen Bogenmenge. Im konkreten Fall ist die Knotenmenge des Graphen gegeben durch die Menge aller Halteteile, die für alle Schneidkonturen bestimmt wurden. Jedem Knoten wird ein Gewicht zuge- ordnet, das durch das Gewicht der zugehörigen Auftrennmög- lichkeit gegeben ist. Da für jede Schneidkontur mehrere Auftrennmoglichkeiten bestimmt worden sein können, enthält der Graph G in der Regel für die meisten Schneidkonturen mehrere Knoten. Allgemein kann die Knotenmenge aus Halte- teilen und/oder Haltestegen erstellt werden.
Figur 9 zeigt eine Skizze der so erzeugten Knotenmenge V mit beispielhaften Knotengewichten, die neben den als gefüllte Kreise dargestellten Knoten angeführt sind. Die zu den jeweiligen Knoten gehörenden Halteteile sind eingezeichnet. Demnach gibt es für die Schneidkontur A einen Knoten für den Halteteil a mit einem Gewicht 5. Für die Schneidkontur B gibt es entsprechend der beiden Auftrennmöglichkeiten einen Knoten für den Halteteil bl und einen Knoten für den Halteteil b2 , wobei dem Halteteil bl das Gewicht 3 und dem Halteteil b2 das Gewicht 4 zugeordnet wird. Für die Schneidkontur C gibt es entsprechend der beiden Auftrennmoglichkeiten einen Knoten für den Halteteil cl und einen Knoten für die den Halteteil c2, wobei dem Halteteil cl das Gewicht 5 und dem Halteteil c2 das Gewicht 1 zugeordnet wird. Für die Schneidkontur D gibt es einen Knoten für den Halteteil d mit einem Gewicht 5.
Um die Bögen des gerichteten Graphen G zu definieren, welche Abhängigkeiten in der Schneidreihenfolge repräsentieren, wird eine Funktion S verwendet, die jeder Schneidkontur K eine Sicherheitszone S(K, p) zuweist, wobei p der Punkt ist, in dem das zur Schneidkontur K gehörige Werkstückteil freigeschnitten werden soll.
Zunächst wird eine Funktion C definiert, die jeder Höhenangabe z die Menge der Punkte im Querschnitt des Schneidkopfs C(z) auf Höhe z zuordnet. Figur 10 veranschaulicht beispielhaft einen Schneidkopf 3 mit veränderlicher Schneidkopfquerschnittfläche parallel zum ebenen Werkstück 9 beziehungsweise zur Auflageebene 14, wie in der Beschreibung von Figur 2 angegeben. Konkret umfasst der Schneidkopf 3 einen oberen quaderförmigen Abschnitt, nach unten hin anschließend, einen zylinderförmigen Abschnitt und daran anschließend, zwei nach unten hin konisch zulaufende, kegelstumpfförmige Abschnitte. In Figur 10 sind beispielhaft die Querschnittflächen C(zi) und C(z2) des Schneidkopfs 3 für die Höhen ζχ und z2 angegeben. Zudem wird ein Sicherheitsabstand um den Schneidkopf 3 definiert, der hier beispielsweise als Sicherheitsradius durch eine Kreisscheibe Dr mit dem Radius r gegeben ist . Im Weiteren seien mit A + B die Minkowski-Summe der Mengen A und B bezeichnet, r ist der zusätzliche Sicherheitsradius und I die von der Schneidkontur K eingeschlossene Fläche (gleich dem auszuschneidenden Werkstückteil) . Folgende Wer- te für die Sicherheitszone S(K, p) sind beispielsweise sinnvoll :
S (K, p) = I + C(h(K, p) ) + Dr, wobei die Funktion h der Schneidkontur K eine maximale Verkipphöhe h(K, p) zu- ordnet, unter der Annahme, dass die Schneidkontur K im Punkt p freigeschnitten wird. Die Funktion h(K, p) wird weiter unten näher erläutert.
S(K, p) = conv(I) + C(h(K, p) ) + Dr, wobei conv(I) die konvexe Hülle von I bezeichnet. Dies ist sinnvoll, wenn das zur Schneidkontur K gehörige Werkstückteil konkave Stellen aufweist und es möglich ist, dass es weit aufsteht.
andere Werte für S (K) , die durch zusätzliche Informationen genauere Vorhersagen für ein mögliches Verkippen des Werkstückteils 10 treffen können. Beispielsweise kann bei rohrförmigen Werkstücken über die Drehposition des Rohrs und die damit bekannte Richtung der Gravitationskraft die Kipphöhe eines Werkstückteils 10 vorhergesagt werden.
Die maximale Verkipphöhe h(K, p) einer Schneidkontur K kann als konstant gewählt werden, wenn der Schneidprozess die Annahme rechtfertigt, dass freigeschnittene Werkstückteile 10 nur geringfügig beziehungsweise höchstens eine bestimmte Höhe aufstehen werden. Ist diese Annahme nicht gerechtfertigt, so kann die maximale Verkipphöhe h(K, p) abhängig von der Schneidkonturgeometrie definiert werden. Simple Abschätzungen sind hierbei, dass für kleine Schneidkonturen die maximale Verkipphöhe durch die maximale Abmessung der Schneidkontur beschränkt ist. Im Gegenzug kann ab einer gewissen Schneidkonturgröße und mit dem Wissen über die maxi- male Distanz der das Werkstück tragenden Auflageelemente 11 ein Verkippen ganz ausgeschlossen werden, so dass die maximale Verkipphöhe auf 0 gesetzt werden kann. Ist die genaue Information über die Auflageelemente 11 bekannt, so kann mit den beiden für das Verkippen eines Werkstückteils 10 hauptsächlich erantwortlichen Größen, nämlich der Gewichtskraft des freigeschnittenen Werkstückteils 10 sowie der beim Schneiden auf das Werkstück 9 im Punkt p durch den Schneidgasdruck eingebrachten Kraft, die Verkipphöhe des Werkstückteils berechnet werden. Dies wird in Verbindung mit Figur 11 näher erläutert. Figur 11 zeigt zweimal das gleiche Werkstück 9 mit einem rechteckförmigen Werkstückteil 10 bzw. Schneidkontur mit gerundeten Ecken in der Aufsicht (oben) sowie in einer Schrägansicht (unten) . Mit s ist der Schwerpunkt des Werkstückteils 10 bezeichnet, p gibt den Punkt an, in dem das Werkstückteil 10 freigeschnitten wird. In dem gezeigten Beispiel ist der Abstand der Punkte s und p zum Auflageelement (Auflagesteg) 11 in etwa gleich. Es sei angenommen, dass die aus dem Gasdruck des Schneidgases resultierende Gasdruckkraft 17 größer ist als die Gewichtskraft 18 des Werkstückteils 10. Dadurch kippt das Werkstückteil im Punkt p, der sich auf der einen Seite des Auflageelements 11 befindet, nach unten und die maximale Verkipphöhe h ergibt sich als Abstand des am weitesten vom Auflageelement 11 entfernten Punkts des Werkstückteils 10, der sich auf der anderen Seite des Auflageelements 11 befindet. Wäre die Gewichtskraft 18 größer als die Gasdruckkraft 17, wäre die maximale Verkipphöhe durch den Abstand des Punkts p zum Auflageelement 11 gegeben.
Ist die genaue Auflagesteginformation nicht bekannt, so kann die vorherige Überlegung für beliebig viele mögliche Positionen eines oder mehrerer Auflageelemente 11 durchgeführt und die höchstmögliche so ermittelte Verkipphöhe als Wert für h(K, p) gewählt werden. In Figur 12 sind das Werkstück 9 mit den Schneidkonturen A- D sowie die Querschnittfläche C(zi) des Schneidkopfs 3 auf Höhe z1; die Querschnittfläche C(z2) des Schneidkopfs 3 auf Höhe z2, und die Querschnittfläche der Sicherheitsscheibe Dr mit Radius r gezeigt. Ferner sind die aus der tatsächlichen Querschnittfläche C(zi) beziehungsweise C(z2) des Schneidkopfs 3 und der Sicherheitsscheibe Dr durch Berechnung der jeweiligen Minkowski-Summen resultierenden effek- tiven Querschnittflächen für den Schneidkopf 3 angegeben: C(zi) + Dr sowie C(z2) + Dr. Für die Schneidkonturen A-D sind durch Berechnung der jeweiligen Minkowski-Summen die Sicherheitszonen S für die Schneidkonturen A-D angegeben: Schneidkontur A: S = C(z2) + Dr + A, Schneidkontur B: S = C(Zi) + Dr + B, Schneidkontur C: S = C(zi) + Dr + C, Schneidkontur D: S = C(zx) + Dr + D.
Figur 13 zeigt das Werkstück 9 mit den Schneidkonturen A-D, um welche die auf diese Weise ermittelten Sicherheitszonen S gestrichelt eingezeichnet sind. Aus Gründen der Einfachheit wurde davon ausgegangen, die Kipphöhenfunktion h nicht vom Punkt, in dem ein Werkstückteil freigelegt wird, abhängt. Es wurde angenommen, dass das zur Schneidkontur A gehörende Werkstückteil 10 eine maximale Kipphöhe von z2 hat (h(Schneidkontur A) = z2) . Für alle anderen Werkstückteile wurde eine maximale Kipphöhe von z angenommen. Daraus ergibt sich, dass die Sicherheitszonen S den in Figur 12 dargestellten Minkowski-Summen entsprechen. Außerdem werden nur Schneidkonturen als kollisionsgefährlich angesehen, die relevant sind. Dieses Vorgehen ist optional, das heißt, es können auch alle Schneidkonturen als relevant betrachtet werden. Wenn relevante und irrelevante Schneidkonturen betrachtet werden, kann die Relevanz einer Schneidkontur durch schneidprozesstechnische, material- und werkstückabhängige oder andere Faktoren bestimmt sein. Folgende Faktoren sind beispielsweise mögliche Kriterien, an denen Relevanz festgemacht werden kann:
Abmessungen des Werkstückteils
verwendetes Material,
Materialdicke,
Schneidprozess ,
- verwendetes Auflagesystem.
Im Folgenden wird beispielhaft zwischen relevanten und irrelevanten Schneidkonturen unterschieden, wobei wie bereits ausgeführt, alle Schneidkonturen als relevant angesehen werden können.
Figur 14 veranschaulicht beispielhaft einen aus der in Figur 9 gezeigten Knotenmenge V erstellten gerichteten Graphen G, wobei Bögen zwischen jeweils zwei Knoten (= Halte- teile) eingefügt wurden. Hierbei gilt für zwei verschiedene Knoten u und v des gerichteten Graphen G, dass ein Bogen von u nach v geht, wenn folgende Bedingung erfüllt ist:
Sei K die zum Knoten v gehörige Schneidkontur. Dann ist K eine relevante Schneidkontur und die beiden Punktemengen S(K, p) und u haben einen nichtleeren Schnitt. Hierbei ist p der Punkt, in dem die Schneidkontur K beim Schneiden von v zu Ende geschnitten wird, das heißt, in dem das zur Schneidkontur K gehörige Werkstückteil 10 freigeschnitten wird. Der Punkt p ist ein Endpunkt einer der Haltestege im Halteteil von v. Wenn ein Bogen von Knoten u nach Knoten v geht, bedeutet dies, dass verlangt wird, dass das zum Knoten u gehörende Halteteil vor dem zum Knoten v gehörenden Halteteil geschnitten wird. Demnach muss der Halteteil des Knotens u vor dem Halteteil des Knotens v geschnitten werden, wenn sich in der Sicherheitszone der Schneidkontur K des Knotens v der Halteteil des Knotens u befindet.
Die Idee dahinter ist folgende: Wenn der Halteteil des Knotens v geschnitten wird, das zum Knoten v gehörige Werkstückteil also freigelegt wird, könnte dieses verkippen. Das Schneiden von v endet im Punkt p. Die maximale Verkipp- höhe des Werkstückteils ist gegeben durch h(K, p) , wobei K die Schneidkontur des Werkstückteils 10 ist. Müsste jetzt noch das zum Knoten u gehörige Werkstückteil 10 geschnitten werden, so würde, da S (K, p) und u einen nichtleeren Schnitt besitzen, sich der Schneidkopf zu irgendeinem Zeit- punkt an einem Punkt in dieser Schnittmenge befinden, so dass ein Kollisionsrisiko zwischen Schneidkopf 3 und dem verkippten Werkstückteil 10 bestünde. Durch die Forderung, dass u vor v geschnitten werden muss, wird dieses Risiko ausgeschlossen .
Ist es durch das Schneidverfahren bedingt, dass ein erstes Werkstückteil in einem zweiten Werkstückteil liegt, so dass das erste Werkstückteil vor dem zweiten Werkstückteil geschnitten werden muss, wird ein Bogen von u nach v hinzu gefügt, falls gilt, dass die zum Knoten u gehörige Schneidkontur in der zum Knoten v gehörigen Schneidkontur enthalten ist. Es wird angemerkt, dass diese Bedingung für die genannte Funktion S nur dann von Bedeutung ist, falls die zum Knoten v gehörige Schneidkontur nicht relevant ist. Für die oben beschriebene Funktion S enthält S (K, p) stets das zur Schneidkontur K gehörige Werkstück selbst. Damit ist bereits durch die vorherigen Bedingungen ein Bogen vorhan- den, wenn die zum Knoten v gehörige Schneidkontur relevant ist .
Für den in Figur 14 gezeigten Graphen G wird die Schneid- kontur D als nicht relevant angesehen. Dies führt dazu, dass kein Bogen vom dem Knoten des Halteteils bl zum Knoten des Halteteils d geht. Wäre die zu Halteteil d gehörige Schneidkontur relevant, würde so ein Bogen vorliegen. Alle anderen Schneidkonturen werden als relevant betrachtet.
Es wird nun Bezug auf Figur 15 genommen. Der in Figur 14 gezeigte, gerichtete Graph G enthält zu jeder Schneidkontur A-D einen oder mehrere Halteteile. Nun wird versucht, eine Auswahl von je einem Knoten zu jeder Schneidkontur A-D zu treffen. Damit diese Auswahl sinnvoll ist, muss eine Bearbeitungsreihenfolge möglich sein, die keine der durch die Bögen repräsentierten Abhängigkeiten verletzt. Dies ist genau dann der Fall, wenn der aus dem Graphen G ausgewählte Teilgraph T azyklisch ist.
Die algorithmische Umsetzung bedient sich folgender Beobachtung. Für zwei Knoten u und v eines gerichteten Graphen G gilt, dass genau dann ein Zyklus existiert, der u und v enthält, wenn u und v in der gleichen starken Zusam- menhangskomponente liegen. Dies bedeutet, dass nach Parti- tionierung des Graphen G in seine starken Zusammenhangskomponenten aus jeder Zusammehhangskomponente maximal ein Knoten gewählt werden darf. Da die starken Zusammenhangskomponenten der in Schneidanwendungen generierten Graphen typi- scherweise sehr klein sind, genügen hierfür in der Regel einfache Heuristiken und simples Durchprobieren. Dabei wird versucht, nach Möglichkeit solche Knoten zu wählen, die ein möglichst großes Knotengewicht besitzen. In Figur 15 ist beispielhaft eine solche mögliche Auswahl eines azyklischen Teilgraphen T, der zu jeder Schneidkontur genau einen Knoten (= Halteteil) enthält, aus dem gerichteten Graphen G gezeigt .
Allerdings kann es sein, dass es nicht möglich ist, für jede vorhandene Schneidkontur einen Halteteil so zu wählen, dass ein azyklischer Teilgraph T entsteht. Dies kann durch begrenzte Rechenleistung bedingt sein, die es einem nicht erlaubt, eine korrekt mögliche Auswahl zu finden. Typischerweise scheitert das Finden einer Auswahl für jede Schneidkontur jedoch daran, dass dies aufgrund der geometrischen Beschaffenheit der zu schneidenden Konturen unmöglich ist. Tritt dieser Fall auf, können Maßnahmen ergriffen werden, die weiter unten näher erläutert werden.
Es wird nun Bezug auf Figur 16 genommen. Der gerichtete Graph G wurde lediglich aus den möglichen Halteteilen der Schneidkonturen A-D konstruiert. Die Komplemente dieser Halteteile, die sich aus den Frühteilen bzw. Frühstegen zusammensetzen, werden nun zum azyklischen Teilgraphen T hinzugefügt. Zu diesem Zweck wird für jeden Frühteil entweder ein Knoten oder für jeden zum Frühteil gehörenden Frühsteg ein Knoten in den azyklischen Teilgraphen T eingefügt, so dass ein modifizierter azyklischer Teilgraph T' entsteht. Allgemein können als Komplemente dieser Halteteile Frühteile und/oder Frühstege als Knoten hinzugefügt werden. Hierbei wird für je zwei Knoten u und v ein Bogen von u nach v hinzugefügt, wenn gilt, dass der Knoten u zu einer Frühkon- tur und der Knoten v zu einem Halteteil gehört, wobei auch gilt:
u und v gehören zur gleichen Kontur, oder wenn K die zum Knoten v gehörige Schneidkontur ist, dann ist K relevante Kontur und die beiden Punktemengen S(K, p) und u haben nichtleeren Schnitt. Hierbei ist wieder p der Punkt, in dem die Schneidkontur K beim Schneiden des Halteteils des Knotens v zu Ende geschnitten wird.
Diese Erweiterung des azyklischen Teilgraphen T zum modifizierten azyklischen Teilgraphen T' kann zu keinen neuen Zyklen führen, da für alle neu hinzugefügten Knoten gilt, dass lediglich ausgehende Bögen zu diesen hinzugefügt werden. Dies erlaubt, die Frühkonturen so spät wie möglich zu schneiden, so dass im Schneidprozess der Anteil der bereits begonnenen, unvollendeten Schneidkonturen minimiert wird. In Figur 16 ist beispielhaft der modifizierte azyklische Teilgraph T' nach Hinzufügen des Knotens für die Frühkontur bl ' gezeigt.
Durch die obigen Verfahrensschritte wurde ein modifizierter azyklischer Teilgraph T' erzeugt, so dass nun eine Bearbei- tungsreihenfolge zum Schneiden der Früh- und Halteteile der Schneidkonturen A-D bestimmt werden kann. Diese Bearbeitungsreihenfolge muss notwendigerweise eine topologische Sortierung des modifizierten azyklischen Teilgraphen T' darstellen. Da ein gerichteter Graph genau dann topologisch sortierbar ist, wenn er azyklisch ist, ist dies hier durchführbar .
Vorzugsweise wird jedoch keine beliebige topologische Sortierung des modifizierten azyklischen Teilgraphen T' ver- wendet. Es empfiehlt sich vielmehr, folgende Gewichtungen bei der Planung der Bearbeitungsreihenfolge zu berücksichtigen: Minimierung der Leerfahrtstrecken und dadurch zeitliche Effizienzmaximierung,
Minimierung der offenen Konturschnitte und dadurch Minimierung der Effekte durch äußere Einflüsse, welche zu ei- ner Unterbrechung der Bearbeitung führen können.
Figur 17 zeigt beispielhaft eine Bearbeitungsreihenfolge, die als topologische Sortierung des modifizierten azyklischen Teilgraphen Ί" sämtliche Abhängigkeiten berücksich- tigt. Demnach werden gemäß der angegebenen Ordnungszahlen die Früh- und Halteteile der Schneidkonturen A-D in der folgenden Reihenfolge geschnitten: d - bl ' - a - c - bl. Kollisionen zwischen einem ausgeschnittenen Werkstückteil 10 und dem Schneidkopf 3 können hierdurch vermieden werden.
Der Nutzen einer topologischen Sortierung des Graphen G lässt sich wie folgt darstellen. In dem modifizierten azyklischen Teilgraphen T' bedeutet die Tatsache, dass ein Bogen von v nach w geht, dass der Halteteil v vor dem Halte- teil w geschnitten werden soll. Eine topologische Sortierung des modifizierten azyklischen Teilgraphen ' liefert eine Bearbeitungsreihenfolge, die jeden dieser Bögen respektiert: Sind v und w zwei Knoten und geht ein Bogen von v nach w, so gilt per Definition v < w. Das heißt, dass v in der topologischen Sortierung vor w kommt, also wie gewünscht zuvor abgearbeitet wird. Dies ist auch der Grund, weshalb eine azyklische Auswahl getroffen wurde. Es gilt der Satz, dass für einen gerichteten Graphen G die folgenden beiden Aussagen äquivalent sind:
- G ist azyklisch,
- G besitzt eine topologische Sortierung. Um eine topologische Sortierung eines azyklischen gerichteten Graphen zu berechnen, iteriert man folgenden Schritt bis alle Knoten aufgebraucht sind: Man wähle sich einen beliebigen Knoten v, so dass für keinen anderen Knoten u ein Bogen (u, v) existiert. Ein solches v existiert, da G azyklisch ist. Dieses v hängt man an die bisher konstruierte topologische Sortierung an und entfernt es zusammen mit allen von v ausgehenden Bögen aus dem Graphen G.
In dem gezeigten Verfahren ist die azyklische Auswahl der Halteteile/Haltestege ausreichend zur Bestimmung der gewünschten Bearbeitungsreihenfolge in der auch die Frühteile enthalten sind, da die Knoten für die Frühteile/Frühstege nachträglich zum Graphen hinzugefügt werden, wobei von den Frühteilen/Frühstegen Bogen nur weg gerichtet sind und eine topologische Sortierung somit weiterhin möglich ist.
Wie bereits erwähnt, kann der Fall eintreten, dass es nicht möglich ist, für jede vorhandene Schneidkontur einen Halteteil oder einen oder mehrere Haltestege so zu wählen, dass ein azyklischer Teilgraph T, der zu jeder Schneidkontur genau einen Knoten, der zu einem Halteteil gehört, oder mindestens einen Knoten, der zu einem Haltesteg gehört, enthält, entsteht. Um dieses Problem zu lösen, kann das Teil- verfahren "kollisionsbereinigendes Umordnen" und/oder das Teilverfahren "prozessoptimaler Microjoint" angewendet werden.
Es wird Bezug auf Figur 18 genommen, worin beispielhaft ein Werkstück 9 mit vier Schneidkonturen K, L, M, N für freizu- schneidende Werkstückteile 10 gezeigt ist. Für die Schneidkontur K wurde der Halteteil k und der Frühteil k', für die Schneidkontur L der Halteteil 1 und der Frühteil 1', für die Schneidkontur M der Halteteil m und der Frühteil m' und für die Schneidkontur N der Halteteil n und der Frühteil n' festgelegt. Die Halteteile sind jeweils mit dickeren durchgezogenen Linien, die Frühteil jeweils mit dünneren gestrichelten Linien dargestellt. Ferner sind um Schneidkontur K- N die Sicherheitszonen SK, SL, S , SN eingezeichnet, die analog zur Vorgehensweise in den Figuren 10 bis 13 bestimmt wurden. Die Sicherheitszonen SK, SL, SM, SN sind gestrichelt gezeichnet, mit kürzeren Linien als bei den Frühteilen. Demnach befindet sich der Halteteil k abschnittsweise in der Sicherheitszone SM der Schneidkontur M, der Halteteil 1 abschnittsweise in der Sicherheitszone SK der Schneidkontur K, der Halteteil m abschnittsweise in der Sicherheitszone SN der Schneidkontur N und der Halteteil n befindet sich abschnittsweise in der Sicherheitszone SL der Schneidkontur L. Damit treten folgende Abhängigkeiten auf: Halteteil 1 muss vor Halteteil k geschnitten werden, Halteteil k muss vor Halteteil m geschnitten werden, Halteteil m muss vor Halteteil n geschnitten werden, und Halteteil m muss vor Halteteil 1 geschnitten werden. Somit kann ein azyklischer Teilgraph nicht ausgewählt werden.
Es wird nun Bezug auf Figur 19 genommen. Abhilfe für dieses Problem kann durch Umordnen der zu schneidenden Werkstück- teile beziehungsweise der Schneidkonturen geschaffen wer- den. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wurde die Schneidkontur L durch Translation relativ zu den anderen Schneidkonturen K, M, N so versetzt, dass der Halteteil 1 der Schneidkontur L aus der Sicherheitszone SK der Schneidkontur K entfernt wurde. Es bleiben lediglich die Abhängig- keiten "Halteteil k vor Halteteil m vor Halteteil n" erhalten. Der Zyklus kann aufgelöst werden. Durch das Versetzen der Schneidkontur L wurde gleichzeitig der Halteteil n der Schneidkontur N aus der Sicherheitszone SL des Schneidkon- tur L entfernt, was jedoch zum Auflösen des Zyklus nicht erforderlich gewesen wäre. Neben einer Translation wäre auch eine Rotation der Schneidkontur, sowie, falls schneidtechnisch möglich und für das endgültige Bauteil erlaubt, Spiegelungen zum Umordnen nutzbar.
Liegen mehrere Zyklen vor, so kann durch iteriertes Umordnen jeder dieser Zyklen einzeln eliminiert werden, wobei zu beachten ist, dass durch das Umordnen entweder keine neuen Abhängigkeiten auftreten, oder aber nur solche, die nicht ihrerseits zu neuen Zyklen führen.
Unter Bezugnahme auf Figur 20 wird eine weitere Maßnahme zur Behebung dieses Problems durch die Verwendung von Microjoints beschrieben. Hierbei wurde für die Schneidkon- tur K ein Microjoint 20 festgelegt, der erst nach Freischneiden der Schneidkonturen L, M und N manuell oder maschinell entfernt, um das zur Schneidkontur K gehörige Werkstückteil freizulegen. Die Microjoints werden nach folgender Logik minimal und damit prozessoptimal angewandt:
Für jede Schneidkontur K und jeden Punkt p auf dieser Schneidkontur K wird eine Kostenfunktion P definiert, die die Kosten P(K, p) widerspiegelt, die das Setzen eines Microjoints an der Schneidkontur K im Punkt p mit sich bringt. Kosten können sich hierbei zusammensetzen aus Faktoren wie
Arbeitskosten, die sich durch das manuelle Auslösen des Werkstückteils mit der Schneidkontur K mit gesetztem Microjoint im Punkt p aus dem Werkstück ergeben,
Nachbearbeitungskosten, die durch das Setzen des Microjoints an der Schneidkontur K in Punkt p entstehen. Mit den Kostenwerten -°° und 00 können Microjoints an bestimmen Stellen ausgeschlossen oder erzwungen werden. Sei M die Menge aller Schneidkonturen und für jede Schneidkontur K sei QK die Menge aller Punkte von K. Dann wird eine Teilmenge N von M zusammen mit, für jedes K in N, einem Punkt pK aus QK gesucht, so dass die Summe aller Werte P(K, pK) mit K aus N minimal ist und alle Zyklen im Abhängigkeits- graphen durch in den Punkten pK gesetzte Microjoints aufge- löst werden. Dies bedeutet, dass die Microjoints so platziert werden, dass die durch sie entstehenden Zusatzkosten minimiert werden.
Durch den in Figur 20 an der Schneidkontur K gesetzten Microjoint 20 kann der Zyklus aufgelöst werden. Es ist nicht nötig, die anderen Schneidkonturen L, M, N ebenfalls mit Microjoints zu versehen. Zudem wurde die Annahme getroffen, dass der so platzierte Microjoint 20 ein Minimum der Kostenfunktion K darstellt. Alle anderen möglichen Microjoints hätten gleiche oder höhere Kosten verursacht. Somit sind entstehenden Bearbeitungskosten minimiert.
Es wird nun Bezug auf Figur 21 genommen, worin das erfindungsgemäße Verfahren anhand eines Flussdiagramms darge- stellt ist.
In Schritt (I) werden Sicherheitszonen für die Schneidkonturen der Werkstückteile bestimmt. Wie dargestellt, können die Sicherheitszonen für die Schneidkonturen der Werkstückteile auf Basis einer, zu einer durch das Werkstück defi- nierten Arbeitsebene parallelen, Querschnittfläche des Schneidkopfs, bestimmt werden. Insbesondere kann die Sicherheitszone für die Schneidkontur eines Werkstückteils durch Bilden der Minkowski-Summe aus Schneidkontur und einer effektiven Querschnittfläche des Schneidkopfs, gegeben durch die Querschnittfläche des Schneidkopfs und einer festlegbaren Sicherheitsfläche, bestimmt werden.
In Schritt (II) werden Halteteile für die Schneidkonturen bestimmt. Hierbei kann der Halteteil einer Schneidkontur eines Werkstückteils als dessen Schneidkontur bestimmt werden, falls sich in der Sicherheitszone des Werkstückteils keine Schneidkontur, insbesondere kein Schneidkonturabschnitt, eines weiteren Werkstückteils befindet. Falls sich in der Sicherheitszone des Werkstückteils die Schneidkontur, insbesondere ein Schneidkonturabschnitt, wenigstens eines weiteren Werkstückteils befindet, können Halte- und Frühteile einer Schneidkontur auf Basis einer zufälligen Auswahl bestimmt werden. Alternativ können Halte- und Frühteile einer Schneidkontur auf Basis vorgebbarer Faktoren bestimmt werden. Optional können die Halteteile der Schneidkonturen der Werkstückteile gewichtet werden, wobei im nachfolgenden Schritt (III) die Gewichtung der Halteteile berücksichtigt wird.
In Schritt (III) wird ein einziges Halteteil für jede Schneidkontur so ausgewählt, dass es mindestens eine Bear- beitungsreihenfolge zum Ausschneiden der Schneidkonturen gibt, in welcher der Frühteil einer Schneidkontur vor dem Halteteil der Schneidkontur geschnitten wird, wobei vor dem Schneiden des Halteteils der Schneidkontur ein oder mehrere sich zumindest abschnittsweise in der Sicherheitszone der Schneidkontur befindliche Frühstege und/oder ein oder mehrere sich zumindest abschnittsweise in der Sicherheitszone der Schneidkontur befindliche Haltestege und/oder mindestens eine dem Halteteil entsprechende, sich zumindest ab- schnittsweise in der Sicherheitszone der Schneidkontur befindliche Schneidkontur, einer oder mehrerer weiterer Schneidkonturen geschnitten werden. Der einzige Halteteil oder zumindest eine Haltesteg für jede Schneidkontur kann ausgewählt werden durch Erstellen einer Knotenmenge, gegeben durch die Menge der Halteteile und/oder Haltestege, Erstellen eines gerichteten Graphen auf Basis der in Schritt (II) erstellten Knotenmenge, wobei der Graph einen oder mehrere Bögen umfasst, die jeweils einen ersten Knoten mit einem zweiten Knoten verbinden, derart, dass ein Bogen vom ersten Knoten zum zweiten Knoten gerichtet ist, falls sich der zum ersten Knoten gehörige Halteteil oder Haltesteg zumindest abschnittsweise in der Sicherheitszone der Schneidkontur des zum zweiten Knoten gehörigen Halteteils oder Haltestegs befindet, sowie Auswählen eines azyklischen Teilgraphen aus dem gerichteten Graphen, derart, dass der azyklische Teilgraph zu jeder Schneidkontur genau einen Knoten enthält, falls der Knoten zu einem Halteteil gehört, oder mindestens einen Knoten enthält, falls der Knoten zu einem Haltesteg gehört.
Falls eine Auswahl in Schritt (III) möglich ist (Y) , wird in Schritt (IV) eine Bearbeitungsreihenfolge zum Ausschneiden der Früh- und Halteteile bzw. Früh- und Haltestege. Ei- ne Bearbeitungsreihenfolge zum Schneiden der Früh- und Halteteile kann bestimmt werden durch Einfügen von Knoten für die Frühteile und/oder Frühstege der Schneidkonturen in den in Schritt (III) ausgewählten azyklischen Teilgraphen, Einfügen von Bögen für die so eingefügten Knoten, die jeweils einen zum einem Frühteil oder Frühsteg gehörigen Knoten mit einem zu einem Halteteil oder Haltesteg gehörigen Knoten verbinden, derart, dass ein Bogen vom einen zum einem Frühteil oder Frühsteg gehörigen Knoten zu einem zu einem Hai- teteil oder Haltesteg gehörigen Knoten gerichtet ist, falls die beiden Knoten zur selben Schneidkontur gehören oder falls sich der Frühteil oder Frühsteg zumindest abschnittsweise in der Sicherheitszone der zum Halteteil oder Halte- Steg gehörenden Schneidkontur befindet, zur Erstellung eines modifizierten azyklischen Teilgraphen, sowie Festlegen der Bearbeitungsreihenfolge durch topologisches Sortieren des modifizierten azyklischen Teilgraphen. Das topologische Sortieren kann auf Basis vorgebbarer Faktoren, beispiels- weise Minimieren von Leerfahrten und/oder Minimierung offener Konturschnitte, erfolgen.
Anschließend wird in Schritt (V) der Schneidprozess für die Werkstückteile durchgeführt, wobei die Früh- und Halteteile bzw. Früh- und Haltestege der Schneidkonturen in der in Schritt (IV) ermittelten Bearbeitungsreihenfolge geschnitten werden.
Falls eine Auswahl in Schritt (III) nicht möglich ist (N) , das heißt, der gerichtete Graph keinen azyklischen Teilgraphen enthält, der zu jeder Schneidkontur genau einen Knoten, der zu einem Halteteil gehört, oder mindestens einen Knoten, der zu einem Haltesteg gehört, enthält, kann in Schritt (lila) die Lage und/oder Orientierung zumindest ei- ner Schneidkontur relativ zu einer anderen Schnittkontur so verändert werden, dass ein azyklischer Teilgraph entsteht, der zu jeder Schneidkontur genau einen Knoten, der zu einem Halteteil gehört, oder mindestens einen Knoten, der zu einem Haltesteg gehört, enthält. Zusätzlich oder alternativ kann in Schritt (Illb) zumindest eine Schneidkontur mit wenigstens einem Microjoint versehen werden, so dass ein azyklischer Teilgraph entsteht, der zu jeder Schneidkontur genau einen Knoten, der zu einem Halteteil gehört, oder mindestens einen Knoten, der zu einem Haltesteg gehört. Anschließend können die Schritte (III-V) des Verfahrens durchgeführt werden. Wie sich aus vorstehender Beschreibung ergibt, stellt die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur trennenden Bearbeitung eines platten- oder rohrförmigen Werkstücks zur Verfügung, durch die eine Kollision zwischen verkippten Werkstückteilen und einem Schneidkopf zuverlässig vermieden werden kann. Die Werkstückteile können somit mit einer hohen Packungsdichte auf dem Werkstück angeordnet werden, wodurch die Produktivität und Kosteneffizienz des Verfahrens verbessert wird. Werkstückteile können mit einer hohen Präzision der Schnittkanten und kleinen To- leranzen hergestellt werden. Dies gilt insbesondere für Werkstückteile die innerhalb eines anderen Werkstückteils auszuschneiden sind.
Bezugszeichenliste
1 LaserSchneidvorrichtung
2 Schneideinrichtung
3 Schneidkopf
4 Arbeitstisch
5 Werkstückauflage
6 Querträger
7 Führungsschlitten
8 Laserstrahlquelle
9 Werkstück
10 Werkstückteil
11 Auflageelement
12 Vertiefung
13 Tragpunktspitze
14 Auflageebene
15 Fortsatz
16 Seitenrand
17 Gasdruckkraft
18 Gewichtskraft
19 Microj oint
20 Steuereinrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur trennenden Bearbeitung eines platten- oder rohrförmigen Werkstücks (9) mit auszuschneidenden Werkstückteilen (10) , wobei jedes Werkstückteil (10) in einem Schneidprozess mithilfe eines in zumindest einer Schneidhöhe über dem Werkstück (9) positionierten Schneidkopfes (3) entlang einer Schneidkontur (A-E) ausgeschnitten wird, wobei zumindest ein ausgeschnittenes Werkstückteil (10) relativ zum Werkstück (9) verkippbar ist, mit den folgenden Schritten:
(I) Bestimmen von Sicherheitszonen (SA-SD) für die Schneidkonturen (A-E) , wobei die Sicherheitszone (SA-SD) einer Schneidkontur (A-E) einen Bereich angibt, in dem eine Kollision zwischen dem in Schneidhöhe positionierten Schneidkopf (3) und dem zugehörigen verkippten Werkstückteil (10) auftreten kann,
(II) Bestimmen von Halteteilen (a, bl, b2 , cl, c2 , d, e) für die Schneidkonturen (A-E) der Werkstückteile (10) , derart, dass die Schneidkontur (A-E) eines Werkstückteils (10) in einen, ein oder mehrere Haltestege aufweisenden, Halteteil (bl, b2 , c2, e) und einen, ein oder mehrere Frühstege aufweisenden Frühteil (bl 1 , b2 * , c2 ' , βΛ) aufgeteilt wird oder der Halteteil (a, cl, d) durch die kom- plette Schneidkontur (A-E) gegeben ist, wobei für jede Schneidkontur (A-E) mindestens ein Halteteil (a, bl, b2 , cl, c2, d, e) bestimmt wird,
(III) Auswählen eines einzigen Halteteils oder mindestens eines Haltestegs für jede Schneidkontur, derart, dass es mindestens eine Bearbeitungsreihenfolge zum Ausschneiden der Schneidkonturen (A-E) gibt, in welcher der Frühteil (bl') einer Schneidkontur (B) vor dem Halteteil (bl) der Schneidkontur (B) geschnitten wird, wobei vor dem Schneiden des Halteteils (bl) der Schneidkontur (B) ein oder mehrere sich zumindest abschnittsweise in der Sicherheitszone (SB) der Schneidkontur (B) befindliche Frühstege und/oder ein oder mehrere sich zumindest abschnittsweise in der Sicher- heitszone (SB) der Schneidkontur (B) befindliche Haltestege
(a, cl, b, e) und/oder mindestens eine dem Halteteil entsprechende, sich zumindest abschnittsweise in der Sicherheitszone (SB) der Schneidkontur (B) befindliche Schneidkontur (A, C, D, E) geschnitten werden,
(IV) Bestimmen einer in Schritt (III) definierten Bearbeitungsreihenfolge zum Ausschneiden der Schneidkonturen
(A-E) ,
(V) Durchführen des Schneidprozesses für die Werkstückteile (10) , wobei die Schneidkonturen (A-E) in der in Schritt (IV) ermittelten Bearbeitungsreihenfolge geschnitten werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsreihenfolge in Schritt (IV) so be- stimmt wird, dass zumindest ein Werkstückteil (10) freigeschnitten wird, bevor das Schneiden aller Frühteile der Schneidkonturen (A-E) der Werkstückteile (10) beendet ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die in Schritt (I) bestimmten Sicherheitszonen (SA-SD) für die Schneidkonturen (A-E) auf Basis einer, zu einer Auflageebene (14) für das Werkstück (9) parallelen, Querschnittfläche des Schneidkopfs (3) bestimmt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitszone (SÄ-SD) für eine Schneidkontur (A- E) durch Bilden der Minkowski-Summe aus der Fläche der Schneidkontur und einer effektiven Querschnittfläche des Schneidkopfs (3) , gegeben durch die Querschnittfläche (C(z)) des Schneidkopfs und einer festlegbaren Sicherheitsfläche (Dr) , bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitszone (SA-SD) für eine Schneidkontur (A-E) in Abhängigkeit einer Kipphöhe (h) eines Werkstückteils (10) relativ zu einer Auflageebene (14) für das Werkstück (9) und der Schneidhöhe des Schneidkopfs (3) bestimmt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (II) als Halteteil (a, cl, d, e) einer Schneidkontur (A, C, D, E) die komplette Schneidkontur bestimmt wird, falls sich in der Sicherheitszone (SA, SC, Sd) der Schneidkontur zumindest kein Schneidkonturabschnitt einer weiteren Schneidkontur befindet.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (II) die Halte- und Frühteile einer Schneidkontur (A-E) auf Basis einer zufälligen Auswahl bestimmt werden, falls sich in der Sicherheitszone (SA-SD) der Schneidkontur (A-E) zumindest eine weitere Schneidkontur zumindest abschnittsweise befindet.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (II) die Halte- und Frühteile einer Schneidkontur (A-E) auf Basis vorgebbarer Faktoren bestimmt werden, falls sich in der Sicherheitszone (SA-SD) der Schneidkontur (A-E) zumindest eine weitere Schneidkontur zumindest abschnittsweise befindet.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (III) für die Schneidkonturen (A-E) jeweils ein einziger Halteteil oder ein oder mehrere Haltestege ausgewählt werden durch:
(III-l) Erstellen einer Knotenmenge (V) , gegeben durch die Menge der Halteteile und/oder Haltestege,
(III-2) Erstellen eines gerichteten Graphen (G) auf Basis der in Schritt (III-l) erstellten Knotenmenge (V) , wobei der Graph einen oder mehrere Bögen umfasst, die je- weils einen ersten Knoten mit einem zweiten Knoten verbinden, derart, dass ein Bogen vom ersten Knoten zum zweiten Knoten gerichtet ist, falls sich der zum ersten Knoten gehörige Halteteil oder Haltesteg zumindest abschnittsweise in der Sicherheitszone der Schneidkontur des zum zweiten Knoten gehörigen Halteteils oder Haltestegs befindet,
(III-3) Auswählen eines azyklischen Teilgraphen (T) aus dem in Schritt (III-2) erstellten gerichteten Graphen (G) , derart, dass der azyklische Teilgraph (T) zu jeder Schneidkontur genau einen Knoten, der zu einem Halteteil gehört, oder mindestens einen Knoten, der zu einem Haltesteg gehört, enthält.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (IV) die Bearbeitungsreihenfolge zum Ausschnei - den der Schneidkonturen bestimmt wird durch:
(IV-1) Einfügen von Knoten für die Frühteile und/oder Frühstege der Schneidkonturen (A-E) in den in Schritt (III- 3) ausgewählten azyklischen Teilgraphen (T) ,
(IV- 2) Einfügen von Bögen für die in Schritt (IV-1) eingefügten Knoten, die jeweils einen zum einem Frühteil oder Frühsteg gehörigen Knoten mit einem zu einem Halteteil oder Haltesteg gehörigen Knoten verbinden, derart, dass ein Bogen vom einen zum einem Frühteil oder Frühsteg gehörigen Knoten zu einem zu einem Halteteil oder Haltesteg gehörigen Knoten gerichtet ist, falls die beiden Knoten zur selben Schneidkontur gehören oder falls sich der Frühteil oder Frühsteg zumindest abschnittsweise in der Sicherheitszone des Halteteils oder Haltestegs befindet, zur Erstellung eines modifizierten azyklischen Teilgraphen (Τ'),
(IV-3) Festlegen der Bearbeitungsreihenfolge durch to- pologisches Sortieren des in Schritt (IV-2) erstellten, modifizierten azyklischen Teilgraphen (Τ').
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (IV-3) das topologische Sortieren des modifizierten azyklischen Teilgraphen (Τ') auf Basis vorgebbarer Faktoren, beispielsweise Minimieren von Leerfahrten und/oder Minimierung offener Konturschnitte, erfolgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die in Schritt (II) bestimmten Halteteile oder Haltestege der Schneidkonturen (A-E) gewichtet werden, wobei in Schritt (III) die Gewichtung der Halteteile oder Haltestege berücksichtigt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der in Schritt (III-2) erstellte Graph (G) keinen azyklischen Teilgraphen enthält, der zu jeder Schneidkontur mindestens einen Knoten enthält, die Lage und/oder Orientierung zumindest einer Schneidkontur relativ zu einer anderen Schnittkontur so verändert wird, dass ein azyklischer Teilgraph, der zu jeder Schneidkontur mindestens einen Knoten enthält, entsteht.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenn der in Schritt (III-2) erstellte Graph (G) keinen azyklischen Teilgraphen enthält, der zu jeder Schneidkontur mindestens einen Knoten enthält, zumindest eine Schneidkontur mit wenigstens einem Microjoint (19) versehen wird, derart, dass ein azyklischer Teilgraph entsteht, der zu jeder Schneidkontur mindestens einen Knoten enthält, wobei das zur Schneidkontur gehörende Werkstückteil nach Durchführen des Schneidprozesses für die übrigen Werkstückteile freigelegt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (III-2) der gerichtete Graph so erstellt wird, dass ein von einem ersten Knoten zu einem zweiten Knoten gerichteter Bogen nur dann hinzugefügt wird, wenn die zum zweiten Knoten gehörige Schneidkontur auf Basis vorgebbarer Faktoren als relevante Schneidkontur definiert wird.
16. Vorrichtung (1) zur trennenden Bearbeitung eines platten- oder rohrförmigen Werkstücks (9) , welche eine elektro- nische Steuereinrichtung (20) zur Steuerung/Regelung der trennenden Bearbeitung des Werkstücks (9) aufweist, welche zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15 eingerichtet ist.
17. Programmcode für eine zur Datenverarbeitung geeig- nete elektronische Steuereinrichtung für eine Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 16, welcher Steuerbefehle enthält, die die Steuereinrichtung (20) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15 veranlassen .
18. Computerprogrammprodukt mit einem gespeicherten Programmcode für eine zur Datenverarbeitung geeignete elektronische Steuereinrichtung (20) für eine Vorrichtung (1) gemäß Anspruch 16, welcher Steuerbefehle enthält, die die Steuereinrichtung (20) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 15 veranlassen.
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